• 2024年第44卷第2期文章目次
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      2024, 44(2):0-0.

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    • 中国北方草地生态系统服务评估

      2024, 44(2):455-462. DOI: 10.20103/j.stxb.202302260341

      摘要 (248) HTML (0) PDF 4.12 M (387) 评论 (0) 收藏

      摘要:北方草地是我国天然草地主体部分,其生态功能对提升生态系统稳定性、保障国家生态安全具有重要的作用。在北方草地生态功能分区基础上,开展2011-2015年不同功能区内防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态功能评估,探明其现状和空间格局,为北方草地生态功能分区研究提供评估数据,也为推进草地生态系统保护与修复工作提供科技支撑。结果表明:(1)北方草地防风固沙能力为32.44 t hm-2 a-1,防风固沙量为89.22亿t/a。半干旱草原区防风固沙能力和固沙量最大,分别为68.76 t hm-2 a-1和29.16亿t/a,其固沙量占北方草地固沙总量的32.68%。(2)北方草地土壤保持能力为124.5 t hm-2 a-1,土壤保持量为243.59亿t/a。土壤保持功能的空间异质性较大,暖性灌草丛区土壤保持能力最大,为431.52 t hm-2 a-1;高寒草甸区土壤保持量最多,为105.36亿t/a,占北方草地土壤保持总量的43.19%。(3)北方草地水源涵养能力为93.03 m3 hm-2 a-1,水源涵养量为288.98亿m3/a。高寒草甸区和高寒草原区水源涵养能力较大,分别为211.09 m3 hm-2 a-1和118.04 m3 hm-2 a-1。两个区域的水源涵养量也较多,分别为125.36亿m3/a和72.13亿m3/a,合占北方草地水源涵养总量的68.34%。整体上,北方半干旱草原区、暖性灌草丛区、高寒草甸区和高寒草原区对发挥我国草地防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态多功能效益、提升生态系统服务和稳定性具有极其重要的作用。

    • 绿色基础设施供需适配关系演进特征及其规律——以南京市为例

      2024, 44(2):463-475. DOI: 10.20103/j.stxb.202209242726

      摘要 (148) HTML (0) PDF 4.53 M (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿色基础设施(GI)供需均衡对维护城市或区域生态系统稳定,提升国土空间治理体系和治理能力现代化水平,推动城市高质量发展具有重要意义。从绿色基础设施供需适配关系的视角出发,运用生态系统服务价值法对GI服务供给进行测度,从社会、经济、生态和环境四方面综合评价GI需求,研究南京市GI供需适配关系的演进情势,揭示其时空配置的差异性。结果表明:(1)2000-2020年,南京市GI供给呈主城低、郊区高的分布格局,总供给、人均供给和单项供给均先减后增。(2)GI总需求逐年减少,形成从中心城区向郊区递减的三个圈层。(3)南京市共划出9个供需适配类型,对应11个辖区划出99个供需适配类型组合区,供需适配较好区与较差区分别占全市国土面积的26%和44%,呈不均衡分布。(4)主城区较适应的匹配类型是低供给-中需求,郊区维持低供给-低需求较符合区域发展实际,并针对不同类型区优化提升提出对策建议。

    • 粤港澳大湾区城市群生态系统智能化管理

      2024, 44(2):476-487. DOI: 10.20103/j.stxb.202302040181

      摘要 (120) HTML (0) PDF 7.57 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:开展生态系统数字化、信息化、智能化管理,全面提升粤港澳大湾区生态环境质量,是建设国际一流湾区的必然趋势。以城市群生态系统智能化管理为目标,系统整合各类生态环境相关数据资源,形成生态系统管理数据和决策支撑体系,并以此为基础构建生态智能管理平台。研究以生态系统要素和功能管理逻辑为核心,构建了生态系统管理业务流程:(1)精准剖析生态环境问题,确定问题发生的尺度、范围并对其进行分类和定性;(2)确立生态管理目标,制定适宜的管理策略;(3)根据现状与基线进行生态系统服务权衡,通过生态管理恢复工程提升生态系统质量;(4)通过环境物联网监测生态系统变化,及时调整和改进生态系统管理计划。针对城市群生态系统多尺度、多层次、复杂化等特点,在制定管理决策时应充分权衡管理目标和生态服务,兼顾各类生态系统服务效益;需通过示范性生态工程印证管理方案的可行性、适用性和协同性;以趋善化理念为指导思想,不断优化调整生态管理目标;同时在管理活动实施的过程中不断积累、凝练、总结所获得的反馈信息和经验。面向生态管理体制和管理能力的现代化提升需求,融合大数据、地理信息系统(GIS)、全球广域网络(Web)等信息化技术,构建粤港澳大湾区生态管理智能平台,实现多主体信息共享,打破管理决策的"黑箱",为推进生态环境管理现代化提供可靠可行的方案。构建的生态系统管理业务流程和管理策略,将知识充分融入管理决策的制定流程,能服务于粤港澳大湾区的生态文明建设,推动可持续和高质量发展。

    • 喀斯特石漠化治理生态产品价值实现及其对乡村振兴的启示

      2024, 44(2):488-496. DOI: 10.20103/j.stxb.202206071605

      摘要 (129) HTML (0) PDF 1.78 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态产品价值实现是进一步开展石漠化治理、实现乡村振兴的重要抓手。基于石漠化治理与生态产品价值实现的已有研究和具体实践,对石漠化治理生态产品概念进行了界定,并将石漠化治理生态产品分为生态空间产品、生态要素产品、生态权益产品及生态标签产品。引入"沙漏模型"阐明了石漠化治理生态产品价值实现机理,通过分析生态产品在供给端与消费端之间的交易过程揭示了石漠化治理生态产品价值实现机制,明确了石漠化治理生态产品价值实现的影响因素,认为未来应加强对石漠化治理生态产品开发、经营及其产业形成的研究,最后提出了石漠化治理生态产品价值实现对乡村振兴的启示。

    • 基于连续变化检测和分类算法的动态遥感生态指数构建

      2024, 44(2):497-510. DOI: 10.20103/j.stxb.202301190125

      摘要 (114) HTML (0) PDF 19.32 M (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:沿海地区经济社会高速发展,是生态环境变化的焦点区域。然而,沿海地区云雨天气频发,遥感信息获取能力受限,导致遥感生态质量指数(RSEI)评价结果受成像日期变化而波动,可比性较差。针对以上问题,研究利用连续变化检测和分类(CCDC)算法构建时间序列模型,通过合成任意时刻影像、重构遥感生态指数以及改进指数归一化方式,研发了一种动态遥感生态指数(DRSEI),细化了RSEI在区域生态质量监测的时间尺度,并应用于沿海城市宁波生态质量时空变化监测。结果表明:(1)RSEI对时间差异较为敏感,当影像年内成像时间相差逾1个月,RSEI差异可达0.147,这种差异会对长期生态质量动态监测的稳定性和准确性造成影响。(2)基于合成影像的DRSEI平均绝对偏差为0.097,接近成像时间相差半个月的RSEI差异(0.072),误差相对较小,一定程度上减小了真实影像时相差异引起的误差。(3)DRSEI能够表征任意时刻生态质量,通过年际(1986-2019年)和半月际(2019年)DRSEI分析揭示了宁波市生态质量总体下降趋势和时空异质性加剧过程。具体地,1986-2019年宁波市南部和西部森林区域的DRSEI持续上升,而近郊农田快速转化为建成区导致DRSEI不断下降。研究提出的DRSEI能够精确描述区域生态质量变化趋势,准确定位生态质量变化转折点,有望服务海岸带地区的生态质量定期监测与评估工作,支持沿海城市高质量发展与生态环境保护。

    • 中国省域环境可持续性时空格局及其影响因素

      2024, 44(2):511-522. DOI: 10.20103/j.stxb.202210283068

      摘要 (162) HTML (0) PDF 3.73 M (287) 评论 (0) 收藏

      摘要:人类活动已成为人类世背景下全球环境变化的主要驱动力,因此将其合理调控在地球环境边界之内是实现可持续发展的前提条件。作为全球尺度的环境边界,行星边界秉持"地球系统观",为统筹不同区域的环境可持续性评估提供了新视角。以行星边界为切入点,评估中国省域主要人类活动的环境可持续性状况,揭示其时空格局演变及社会经济影响因素。结果表明:(1)中国省域碳、氮、磷排放的不可持续性北部整体高于南部,分异程度随时间逐步拉大,不可持续省份数量的占比均已超出2/3;省域水、土地利用的可持续性南部整体高于北部,保持相对稳定,可持续省份数量的占比均已超出3/4。(2)中国省域环境可持续性大体受人口、经济、技术等因素的综合影响,且各类环境要素的可持续性之间存在一定的协同效应。其中,各类环境可持续性均受人口规模的正向驱动,同时氮、磷、水和土地的可持续性均受农业活动的负向驱动。(3)碳排放可持续性主要受能源消费强度的负向驱动,而磷排放可持续性同时受人口城镇化率的负向驱动,水可持续性受二产占比的负向驱动。基于行星边界的环境可持续性研究,可为区域合理界定和有效承担全球环境可持续性责任提供科学参考。

    • 基于改进遥感生态指数的干旱内流区生态质量评价——以阴山北麓塔布河流域为例

      2024, 44(2):523-543. DOI: 10.20103/j.stxb.202210132910

      摘要 (180) HTML (0) PDF 14.59 M (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:干旱-半干旱地区生态环境脆弱,开展多要素、长时序生态质量动态变化研究,可为干旱-半干旱区生态建设与区域可持续发展提供科学依据。在遥感生态指数RSEI基础上,根据干旱-半干旱地区特点,耦合了绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)、干度(SI)和盐度(SI-T)五个指标,提出适应干旱-半干旱区域生态质量评价的mRSEI模型,对1986-2022年间塔布河流域生态质量进行动态评价。利用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen (T-S)分析联合Mann-Kendall趋势分析法探究生态质量时空变化;引入欧洲中期天气预报中心发布的第五代再分析数据集(ERA5)的气象数据,在逐像元层面探讨了气候因素与mRSEI的相关关系。研究表明:(1)相较于RSEI而言,mRSEI能更好集成各生态分量包含的信息,且模型更加稳定可靠;(2)mRSEI受到的负面影响主要来自于盐度指标(SI-T),相关系数均值为-0.922,其影响力大于干度、热度指标,表明引入盐度指标对干旱-半干旱区生态质量评价具有重要意义;(3)研究时序内mRSEI介于0.179-0.423,生态质量总体呈下降趋势(Slope=-0.0014, P<0.05);(4)趋势分析结果表明,塔布河流域84.37%的区域生态质量未发生变化,另外15.63%中,生态质量退化面积占比远高于生态质量变好的区域,研究区生态质量总体呈退化趋势。(5)气候因素与mRSEI相关分析结果表明,降水与mRSEI呈正相关(r=0.411-0.807),年均气温与mRSEI呈负相关(r=-0.824--0.398);时序相关分析结果表明,气温是研究区生态质量的主控因子。(6)人文因素虽然会对塔布河流域生态质量产生扰动,但并不起决定作用。基于改进的遥感生态指数mRSEI,能够科学监测干旱-半干旱区生态质量空间分布、准确把握生态质量变化趋势,可为干旱-半干旱地区生态保护提供理论支撑。

    • 北京城区自生植物分布格局及其影响因素

      2024, 44(2):544-558. DOI: 10.20103/j.stxb.202205131344

      摘要 (137) HTML (0) PDF 6.43 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:了解城市自生植物的空间分布格局有助于城市植物景观的规划和管理。基于北京城区的252个自生植物样地调查数据,使用指示克里金法和地理探测器模型展示了北京城区自生植物的空间分布格局并揭示其形成原因。结果显示:北京城区共记录自生植物173种,其中草本植物144种,木本植物29种。草本和木本自生植物的空间分布格局存在显著差异,草本自生植物多样性沿城市中心-城郊梯度增加;木本自生植物多样性在空间上没有明显的城乡梯度,在城区多数区域的多样性较低。人为干扰对城市生态系统的自生植物空间分布格局产生了巨大的影响,草本自生植物主要受到距市中心距离、社会经济因素和绿地管理强度的影响,而木本自生植物则受到距城市中心距离、绿地管理强度、房价等因子交互作用的影响。研究结果有助于确定北京城区将来迫切需要保护或增强物种多样性的区域,为北京城市绿地管理提供参考。

    • 基于MaxEnt模型的北极村国家级自然保护区紫貂栖息地适宜性评价

      2024, 44(2):559-569. DOI: 10.20103/j.stxb.202301010005

      摘要 (159) HTML (0) PDF 5.05 M (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:在人类支配的景观中,生境退化已经导致多个物种种群数量不断减少,分布范围不断缩减。紫貂(Martes zibellina)为国家Ⅰ级重点保护动物,种群数量稀少,开展栖息地适宜性研究工作对制定科学的栖息地保护计划至关重要。于2021年1月-2022年8月在黑龙江省北极村国家级自然保护区采用样线调查法、足迹链跟踪、远红外相机监测综合收集到紫貂和猎物(雪兔)活动点信息。利用最大熵(MaxEnt)栖息地建模分析方法,首次在多个分辨率尺度背景下对紫貂种群的栖息地适宜性进行评价,研究结果表明:(1)利用ArcGIS 10.4重采样后在6个分辨率尺度(30m、60m、120m、240m、480m、960m)进行栖息地建模分析,基于主要栖息地变量因子对模型的贡献率及稳定性影响,并综合考虑研究区域面积,最终选定30m分辨率尺度作为紫貂栖息地最佳分析建模尺度,在30m分辨率尺度栖息地预测模型的曲线下面积(AUC)值为0.881;(2)研究发现猎物资源、植被类型和地形变量是影响紫貂栖息地适宜性的主要变量因子:雪兔出现概率较高、距草地与河流较近、海拔约400-600m、距常绿针叶林1.5km、距落叶针叶林约200m、坡向为50-250°的区域为紫貂的适宜栖息地;(3)栖息地适宜性分析表明,北极村国家级自然保护区紫貂适宜栖息地和次适宜栖息地面积共计23.66km2,约占保护区的17.2%,主要集中在保护区中部,而东部和西北部区域,栖息地破碎化较严重。基于模型结果与野外调查,提出了三条建议:(1)应严格控制人为活动,避免因人类干扰造成不适宜栖息地面积的持续扩大;(2)建立生态廊道促进保护区西部与中部紫貂种群进行个体交流,降低紫貂种群局部区域灭绝概率;(3)对东部地区破碎化的栖息地进行修复,扩大东部适宜栖息地面积,使破碎化的栖息地连接为整体。为分布于我国最北端的紫貂种群恢复创造条件,这对于构建该地区相对稳定的生物多样性保护空间格局有着重要意义。

    • 鸿雁迁徙对停歇地的选择特征

      2024, 44(2):570-578. DOI: 10.20103/j.stxb.202303190517

      摘要 (124) HTML (0) PDF 2.94 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立合理的湿地水鸟保护地是缓解水鸟栖息地丧失和种群下降的重要手段。以往的保护地设计中,由于越冬地和和繁殖地水鸟停留时间长、种群数量大,受到较多的关注。分析湿地水鸟对停歇地的选择偏好,掌握停歇地的自然条件和人类活动特征可为水鸟保护网络优化和保护地管理提供决策依据。而在水鸟迁徙过程中,停歇地作为保护网络的重要节点也发挥了重要作用。因此选择鸿雁为伞护种,获取了29只鸿雁项圈追踪数据,分析蒙古国Khukh湖-中国东北鸭绿江口秋季迁徙路线对停歇地生境选择偏好,识别了鸿雁在湿地周边不同距离梯度下的活动频率变化。根据鸿雁停歇数据共识别停歇地63处,以此为基础分析停歇的自然条件和人类活动因素特征。结果表明,鸿雁除选择湖泊和沼泽为停歇地外,周边250m内的裸地和草地也是重要栖息地;当鸿雁停歇地人类活动较少时,鸿雁倾向于选择土壤肥沃、食物丰富区,而人类活动强度加大时,栖息地植被条件提高能够为鸿雁提供遮避条件,也吸引了更多鸿雁停歇。研究建议,在水鸟迁徙重要廊道区应增加水鸟停歇地保护区,保护区的设计应根据关键保护对象活动频率加强对湿地周边的栖息地保护,减少水滨人类活动对鸿雁停歇的负面影响;在人类活动强度较大的地区设立水鸟保护地,还应加强对植被的保护,在水鸟利用频率较高的停歇地周边进行植被修复。

    • 海州湾人工鱼礁区和河口区食物网结构与功能的比较

      2024, 44(2):579-590. DOI: 10.20103/j.stxb.202206221771

      摘要 (105) HTML (0) PDF 6.75 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,在快速变化的近海环境和人类活动的共同影响下,渔业资源的管理和可持续利用对保护和恢复海洋生态系统越来越重要。基于2020-2021年的渔业资源数据构建了海州湾海域人工鱼礁生态系统(ARE)和河口生态系统(EE)的生态系统能量通道模型(Ecopath),比较和分析了两个区域食物网结构与功能的差异性和相似性。结果显示,ARE的生物量流动直接或间接来自碎屑食物链。I-III营养级占生态系统总生物量流量的97.98%以上;EE的生物量流动来自于初级生产力食物链。I-III营养级占生态系统总生物量流动的99.88%以上。浮游生物是具有自下而上控制效应的重要结构功能类群,顶级捕食者则控制着两个生态系统的自上而下的效应。总体而言,EE的Finn循环指数(FCI)、Finn平均路径长度(FMPL)、连通性指数(CI)、系统杂食性指数(SOI)和优势度/容纳量(A/C)较高,比ARE更成熟,但ARE的自由度/容纳量(O/C)和多样性指数(H)较高,食物网结构更多样化、更稳定。研究认为,人工鱼礁建设的持续进行,将有助于增强渔业资源的养护并推动海州湾生态系统走向更加成熟、稳定和健康的状态。

    • 基于标志重捕法的高原鼢鼠种群动态及其环境影响因子

      2024, 44(2):591-601. DOI: 10.20103/j.stxb.202206281830

      摘要 (122) HTML (0) PDF 4.03 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:高原鼢鼠(Eospalax baileyi)是青藏高原优势地下啮齿动物,研究其种群数量变化规律及其与环境因子关系,对于保护高寒草地生物多样性和科学防控草原鼠害具有重要意义。于2014-2019年在天祝县抓喜秀龙乡高原鼢鼠分布区,采用标志重捕法调查每年5月和10月高原鼢鼠种群密度、存活率、补充量及体重,利用样方法调查各植物功能群地上、地下生物量,并从中国气象数据中心获取同期气象数据。通过灰色关联度分析,探究高原鼢鼠种群特征变化与环境因子关联程度。结果表明:高原鼢鼠种群数量存在年际和季节性变化规律,年际间高原鼢鼠种群数量总体呈下降趋势,秋季高原鼢鼠种群数量高于春季种群数量;灰色关联分析表明,春季高原鼢鼠种群数量变化与降雨量、极端温度和杂类草生物量关联程度较高,而秋季高原鼢鼠种群数量与环境因子关联程度较低。研究结果不仅为今后构建高原鼢鼠种群数量预测预报模型提供基础依据,也为适时防控高原鼢鼠危害提供有益参考。

    • 土壤有机碳汇内涵与核算方法辨析

      2024, 44(2):602-611. DOI: 10.20103/j.stxb.202201110108

      摘要 (191) HTML (0) PDF 933.98 K (397) 评论 (0) 收藏

      摘要:在"碳达峰、碳中和"战略需求下,土壤有机碳汇作为生态系统碳汇的重要组成部分,土壤碳库容量以及如何开展土壤有机碳汇核算日益成为生态碳汇的研究热点。梳理了国内外土壤有机碳汇及核算相关研究成果,解析了土壤有机碳汇的概念内涵,提出了以稳定性有机碳作为土壤有机碳汇的表征指标及获取方法。从土壤发生学角度提出了土壤碳汇阈值的概念,土壤中有机碳的含量随着分解转化最终会达到动态平衡,此时稳定有机碳含量值约是常数,这个常数就是稳定碳库的库容,在特定的成土因素下,碳库的核算值不会超过平衡时的常态值。在客观上,体现在非人类干扰状态下不同土壤类型自然状态下的稳定性有机碳含量。参照土壤有机质平衡理论,提出了土壤碳汇核算的定量化方法,为土壤碳汇的度量和核算提供了一套技术思路。下一步土壤有机碳汇的核算应在科学研究基础上多角度凝聚共识,制定碳汇核算标准,确定不同尺度下可操作、可重复以及可复制的土壤有机碳汇核算技术与方法。

    • 城市三维空间结构对碳排放影响的尺度效应

      2024, 44(2):612-624. DOI: 10.20103/j.stxb.202210223005

      摘要 (170) HTML (0) PDF 2.27 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市是碳排放最集中的区域,全面厘清城市空间结构对碳排放的影响对碳减排规划具有重要意义。以往研究主要关注城市二维结构与碳排放的关系,表明城市扩张是碳排放剧增的主要原因。虽然城市三维空间结构也会显著影响碳排放,然而其影响的尺度效应依然缺少深入分析。为此以广州市为例,结合相关性分析、随机森林探究三维空间结构与碳排放的关系,并揭示三维空间结构影响的尺度效应。研究结果表明:(1)(高层)建筑物密度、建筑覆盖率、容积率与人口密度是碳排放的关键影响因素,主要通过直接增加人类活动或加剧热岛效应使得能源消耗和碳排放增多;(2)三维空间结构对碳排放的影响具有明显的尺度效应。随着分析尺度的变化,碳排放受三维空间结构的不同方面主导;(3)广州作为紧凑型城市的代表,如果片面追求城市三维空间的紧凑布局将不利于低碳城市的发展。因此,相关部门应重视宏观尺度下的三维空间结构的合理布局,合理开发城市边缘地区,降低城市中心建筑物的紧凑布局,构建多中心的城市格局,以有效降低碳排放水平,促进低碳城市的构建与可持续发展。研究所得成果可为城市建筑三维空间布局的合理优化提供参考依据,助力"双碳"目标的实现。

    • 中国省域旅游业碳中和时空分异与模拟

      2024, 44(2):625-636. DOI: 10.20103/j.stxb.202302010169

      摘要 (93) HTML (0) PDF 3.51 M (206) 评论 (0) 收藏

      摘要:旅游业碳中和的实现对于旅游业的绿色高质量发展和可持续发展至关重要。基于全国尺度以30个省份为分析单元,在承接团队前期关于旅游业碳达峰研究成果的基础上,借助土地利用数据、碳吸收系数和灰色预测模型分别测算与模拟了近20年和未来40年各省旅游业碳汇,通过旅游业碳中和指数反映旅游业碳排放和旅游业碳汇之间的动态变化,并利用空间自相关探索旅游业碳中和指数的时空差异。结果表明:(1)未来40年,我国省域旅游业碳汇总体呈现出"南北高,中间低"的空间分布特征,大多数省份的旅游业碳汇不断增长。东北部地区和长江流域以南各地区的旅游业碳汇较为富余,华东地区的山东、江苏和上海等省份的旅游业碳汇则相对匮乏。(2)不同情景中,低碳情景下的旅游业碳中和实现情况最好,有云南、四川和青海等7个省份在2060年之前实现了旅游业碳中和,而中等情景和基准情景下均仅有黑龙江和云南2个省份能够如期或提前实现。其中,西部和北部沿边省份的旅游业碳中和实现情况都要优于其它地区。(3)各省旅游业碳中和指数在未来40年的等级分区大致呈现出从Ⅰ级区逐步向Ⅴ级区转变的趋势,我国总体旅游业碳赤字率由2030年的96.67%逐渐降至2060年的76.67%。(4)未来40年,我国省域旅游业碳中和指数在空间上总体处于集聚态势,热点和冷点的空间分布特征较为明显,且演化趋势较为稳定。其中,热点区和次热点区主要分布在西北、西南、华南和东北地区,冷点区和次冷点区集中分布在华北、华中和华东地区。研究有效探讨了旅游业碳中和研究的理论与范式,并为中国旅游业碳中和的实现提供了一定的现实参考。

    • 中国城市生态基础设施对碳排放量的影响

      2024, 44(2):637-650. DOI: 10.20103/j.stxb.202211133271

      摘要 (102) HTML (0) PDF 4.54 M (252) 评论 (0) 收藏

      摘要:在碳达峰、碳中和的时代背景下,探究城市生态基础设施的碳减排效应对实现城市的可持续性发展、现代化发展具有重要的现实意义。选用中国2003-2019年中国214个地级市为样本,采用熵权法量化中国城市生态基础设施发展水平,构建空间计量模型研究城市生态基础设施发展对碳排放量的影响及其空间溢出效应。研究发现:(1)中国城市碳排放总量整体呈上升趋势,并且碳排放量较高的地区是人口密度较大的城市,以及传统工业城市。城市生态基础设施发展水平总体呈先下降,后上升的趋势,发展较好的城市分布在东部沿海地区,西北城市,中部省会与直辖市。(2)城市生态基础设施发展显著促进了本地城市和邻地城市的碳排放量,该结果通过稳健性检验。并且,城市生态基础设施的碳减排效应存在滞后性,城市生态基础设施在发展至12期时,具有显著的碳减排效应。(3)城市第二产业发展具有集聚效应,降低了邻地城市的碳排放量;城市对外开放程度越高,地区间贸易加速流动,促进了邻地城市的碳排放量。(4)与其他城市相比,西部地区城市、非省会城市和直辖市,以及资源型城市的生态基础设施发展显著促进了城市碳排放。(5)政策制定上,一方面应全力推进城市生态基础设施发展和第二产业转型,重视城市绿化覆盖、垃圾废水处理等设施建设。另一方面需特别关注西部地区城市、非直辖市和非省会城市、以及资源型城市,因地制宜,激发其生态基础设施建设动力,助推碳达峰、碳中和目标的实现。

    • 围栏对青藏高原不同类型草地土壤原核微生物多样性的影响

      2024, 44(2):651-661. DOI: 10.20103/j.stxb.202208062247

      摘要 (110) HTML (0) PDF 1.43 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:草地退化是草地植被的倒退演替,导致生物多样性丧失和生态系统功能退化,围栏是恢复退化草地生态系统功能的有效管理措施。微生物是土壤中的重要组成部分,在维持草地生态系统稳定性和功能方面发挥着重要作用。然而,目前尚不清楚围栏如何影响不同类型草地土壤微生物群落。以青藏高原草甸、草原和荒漠草地三种草地类型的退化草地为研究对象,设置围栏和放牧两种处理,采用Illumina HiSeq高通量测序技术研究了围栏对土壤原核微生物群落多样性和群落结构的影响。结果表明:围栏未显著影响草甸土壤原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度,但显著增加了草原土壤的原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度(P<0.05),稍降低了荒漠草地土壤原核微生物的丰富度、Shannon多样性和均匀度(P=0.086、0.072和0.099)。在围栏处理的草地中,土壤原核微生物丰富度、Shannon多样性和均匀度与年均温、干旱度和pH显著负相关(P<0.01),与年平均降水量、溶解性有机碳、地上生物量和植物多样性显著正相关(P<0.01)。在放牧处理的草地中,土壤原核微生物丰富度、Shannon多样性和均匀度与年均温和干旱度显著负相关(P<0.05),但原核微生物丰富度和Shannon多样性与所有土壤理化和植被因素均无显著相关性。冗余分析(RDA)表明,不同类型草地土壤原核微生物群落结构发生了显著的变化,并沿草甸、草原和荒漠草地的过渡逐渐转变(P<0.001)。方差分解分析(VPA)进一步表明,原核微生物群落结构变化主要受年均温、年平均降水量、干旱度和pH的驱动。围栏显著改变了不同类型草地中部分样点土壤原核微生物群落结构。三种草地类型的主要原核微生物优势门均为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)。放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度在荒漠草地土壤中最高,而变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度在草甸土壤中最高。此外,不同类型围栏和放牧草地土壤原核微生物类群的相对丰度均无显著差异。研究表明不同类型草地土壤原核微生物群落对围栏的响应不同,这为因地制宜制定草地管理措施提供了数据支持,为草地退化的防治提供了理论支持。

    • 基于随机森林法的山核桃林地土壤速效养分含量空间分布特征研究

      2024, 44(2):662-675. DOI: 10.20103/j.stxb.202301130090

      摘要 (138) HTML (0) PDF 6.24 M (196) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤氮磷钾是土壤肥力管理的重要元素,是植物生长的必要养分元素。对土壤氮磷钾的空间分布进行特征解译,可为精准管理临安山核桃产区林地土壤肥力,促进山核桃林产业可持续发展提供理论依据。研究以临安山核桃主产区为研究区域,利用随机森林(RF)、普通克里格(OK)和Shapley加性解释(SHAP)方法,结合地形因子、气候因子、土壤因子、遥感因子等环境变量,对山核桃林地土壤碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)的空间分布特征进行分析。研究结果表明:相比于OK模型,基于环境协变量所构建的RF模型对AN、AP和AK含量空间分布预测表现最佳,R2分别为0.68、0.60和0.64,均方根误差(RMSE)分别为20.005、10.287和22.426,平均绝对误差(MAE)分别为15.425、7.709 和21.628。RF模型SHAP分析显示,AN和AK含量分布主要受土壤有机质(SOM)的影响,并且SOM与AN和AK存在正相关性;AP主要受pH的影响,其次为色调指数,AP与pH和色调指数均具有负相关性;AK和AP同时受到海拔和坡向的影响。两种模型预测的氮磷钾空间分布趋势总体相似,不同速效养分存在明显的空间异质性。碱解氮高值区域主要分布于研究区东部;有效磷高值区域主要分布于研究区西部,但分散度高;速效钾高值区域则主要分布于研究区中部。总体而言,基于随机森林模型可以高精度模拟山核桃林地土壤氮磷钾含量空间分布特征,并依据主要环境协变量对土壤氮磷钾的影响关系,提出相应改良措施。在有效磷含量低值区域可以施用石灰来缓解土壤酸化,同时补追磷肥;碱解氮含量高值区域可以合理减少氮肥施用;速效钾含量低值区域合理施加钾肥;对于海拔较高及迎风坡多降雨的区域,可以构建林下高效水土保持植被,减轻水土流失;在林地施用有机肥料,改善土壤理化性质,增加土壤养分含量。

    • 哈尼梯田湿地土壤不同形态磷的时空分布特征

      2024, 44(2):676-685. DOI: 10.20103/j.stxb.202210233016

      摘要 (70) HTML (0) PDF 3.57 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:磷是湿地和农业生态系统中的重要元素之一,其中土壤磷形态的迁移转化广受关注。以哈尼梯田湿地为例,分别在哈尼梯田湿地的水稻生长期、收获期和休闲期,采集湿地不同海拔(梯田区上部、中部和下部)和不同深度的土壤(0-20 cm,20-40 cm,40-60 cm,60-80 cm)进行磷形态分析,研究了哈尼梯田湿地土壤中不同形态磷的时空分布规律和影响因素。结果表明:(1)哈尼梯田湿地土壤中总磷(TP)含量均值为318.74 mg/kg,在水稻收获期含量最高,无机磷(IP)含量均值在水稻休闲期最高(85.95 mg/kg),湿地土壤磷总体呈缺乏状态。(2)受外源磷输入影响,铁铝结合态磷(NaOH-P)占无机磷比重最大,且季节差异性显著(P<0.05);而钙结合态磷(HCl-P)在各季节无显著差异(P>0.05),这与湿地生态环境和地质背景有关。(3)哈尼梯田湿地对磷的迁移有截留作用,表现为各形态磷含量总体呈现在上部梯田湿地较高,并随海拔的降低而降低;不同形态磷含量在20-40 cm土层富集。(4)除HCl-P外,其余形态磷与土壤粒径在不同土层表现为负相关;不同土层TP和有机磷(OP)与pH值呈正相关;土壤总有机碳(TOC)与不同形态磷在收获期呈显著负相关(P<0.05)。研究表明了哈尼梯田湿地立体空间结构和人为活动能影响湿地生态系统中磷的分布与迁移循环,该结论可为梯田湿地的可持续发展提供参考。

    • 华西雨屏区不同林龄柳杉人工林土壤磷组分特征

      2024, 44(2):686-698. DOI: 10.20103/j.stxb.202301200129

      摘要 (80) HTML (0) PDF 4.36 M (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:磷是限制陆地生态系统生产力的关键养分因子。当前尚不了解不同土壤磷组分随柳杉林龄增长如何变化,及其与土壤微生物群落的关系。以华西雨屏区不同林龄(7年生幼龄林、13年生中龄林、24年生近熟林、33年生成熟林,53年生过熟林)柳杉(Cryptomeria japonica var. sinensis)人工林为研究对象,采用Hedley磷素分级方法、磷脂脂肪酸分析法(PLFA)来探究不同林龄柳杉人工林土壤磷组分的分布模式及影响因子。结果表明:不同林龄和土壤深度土壤磷各组分含量差异显著。随林龄增加,可溶性磷和磷灰石含量逐渐减少,残余态磷含量逐渐增加,其余磷组分含量先增加后降低。除可溶性磷、浓盐酸提取态无机磷和残余态磷组分外,其余土壤磷组分含量表现为上层(0-15 cm)高于下层(15-30 cm)。偏门特尔检验表明,微生物群落与土壤磷组分之间存在显著关联。回归分析发现,碳与有机磷比值和酸性磷酸酶活性呈正相关。冗余分析显示,pH、土壤有机碳、土壤含水量,全氮和土壤容重是影响土壤磷组分变化的主导因子。研究显示,造林初期的土壤磷组分快速积累,在中龄林阶段达到最大值,随着柳杉人工林林龄的增加,土壤中磷的限制逐渐加强,土壤磷组分含量在成熟林之后逐渐下降。这些结果可为为柳杉人工林的培育及可持续经营管理提供科学依据。

    • 南亚热带森林常见种和偶见种的功能多样性特征

      2024, 44(2):699-711. DOI: 10.20103/j.stxb.202212173613

      摘要 (127) HTML (0) PDF 2.13 M (183) 评论 (0) 收藏

      摘要:群落特征可能取决于物种在功能实体功能特征的独特组合(FE)中的分布。了解这些分布是保护生物多样性和维持生态系统功能的基础。鼎湖山南亚热带常绿阔叶林群落物种丰富,根据物种的多度来区分常见种(每hm2超过一个个体)和偶见种(每hm2少于一个个体)。基于功能实体,分别计算功能实体数量、功能冗余度、功能脆弱度和功能过度冗余度来描述每个样方中常见种和偶见种的功能多样性。采用Wilcoxon检验检测常见种和偶见种功能性状的差异,通过线性回归分析常见种和偶见种的功能多样性与物种数量的关系,采用冗余分析(RDA)影响常见种和偶见种的功能多样性的环境因子。研究结果表明:(1)鼎湖山南亚热带常绿阔叶林群落中功能性状在常见种和偶见种间差异显著。(2)群落中数量较低的偶见种保持着较高比例的功能实体数量。功能实体数量、功能冗余度与常见种和偶见种数量显著正相关,功能过度冗余度与偶见种数量显著正相关,功能脆弱度与常见种和偶见种的物种数量呈显著负相关。(3)海拔是影响常见种功能多样性最关键的地形因子,凹凸度是影响偶见种功能多样性最关键的地形因子。土壤含水量是影响常见种功能多样性最关键的土壤因子,速效钾是影响偶见种功能多样性最关键的环境因子。研究结果表明,尽管物种丰富的热带森林具有较高的功能冗余,但其提供的保险效应不能抵消生态系统的功能脆弱性。减少具有独特功能实体和偶见种的损失是避免热带森林生态系统功能损失的有效和必要的方法。

    • 西藏岗巴拉山土壤细菌多样性海拔分布格局及其驱动因子

      2024, 44(2):712-722. DOI: 10.20103/j.stxb.202208222403

      摘要 (93) HTML (0) PDF 4.33 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:高原山地是对全球气候变化最为敏感的脆弱生态系统之一,研究高原山地土壤细菌群落沿海拔变化特征,对于揭示受气候变化和人为干扰的山地微生物群落结构和功能有十分重要的科学意义。研究以西藏岗巴拉山作为研究对象,运用Illumina MiSeq高通量测序技术,基于精细样方尺度分析了岗巴拉山沿海拔梯度土壤细菌群落组成和多样性的变化特征及其驱动因子。结果表明:岗巴拉山土壤细菌共包含36门125纲307目477科838属1878种,将12个海拔带分为高中低3组(低海拔从3800-4100 m、中海拔从4200-4500 m、高海拔从4600-4900 m),中海拔总分类操作单元(OTU)数最多,特有OTU数最少,土壤细菌群落丰富度随海拔升高呈单峰趋势,但其特异性随海拔呈U型分布格局。岗巴拉山土壤细菌群落中的优势菌门是放线菌门、酸杆菌门、变形菌门、绿弯菌门、疣微菌门和芽单胞菌门等,土壤细菌群落Shannon多样性指数随海拔升高而逐渐减小,而Simpson多样性指数在高海拔最高,Chao指数随海拔升高呈单峰变化趋势。主坐标分析(PCoA)表明土壤细菌群落结构在不同海拔梯度上存在显著差异,且低海拔土壤细菌群落组内也存在显著差异。冗余分析(RDA)表明海拔、pH、总氮、总磷和有机碳对土壤细菌群落结构有显著影响,与环境因子相关性分析表明海拔、pH、总氮、总磷和有机碳与土壤细菌群落结构显著相关,曼特尔检验表明pH和海拔是影响土壤细菌群落的关键因素。岗巴拉山土壤细菌多样性沿海拔梯度呈单调下降趋势,pH是影响土壤细菌群落沿海拔变化特征的关键环境因子,总氮、总磷和有机碳也是影响土壤细菌群落的重要环境因子。

    • 人工培育生物结皮形成和发育对单次降雨量变化的响应

      2024, 44(2):723-732. DOI: 10.20103/j.stxb.202302080215

      摘要 (66) HTML (0) PDF 1.62 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:人工生物土壤结皮(BSCs)是目前沙化土地治理的新方法和新模式,播撒天然BSCs碎片是培养人工BSCs的有效方法之一。降雨显著影响人工BSCs的拓殖和发育,已有的研究多集中于探讨降雨总量和频次对单一类别的人工BSCs的影响。而单次降雨量如何影响不同类别的人工BSCs生长发育,仍鲜见报道。以腾格里沙漠东南缘的天然藓类(N-M)、天然蓝藻-地衣(N-CL)、天然蓝藻(N-C)和人工蓝藻(A-C)结皮碎片作为培养人工BSCs的材料,探讨了1 mm、2 mm和5 mm的单次降雨量与不同类别BSCs碎片对人工BSCs的影响。结果表明,在3种单次降雨量处理下使用3种天然BSCs碎片和A-C结皮碎片均可成功培养人工BSCs,2 mm单次降雨量处理下人工BSCs的发育效果最好,而N-C和A-C较其他类别在培养早期具有较高的盖度(32.5%)和叶绿素a含量(11.39 μg/cm2)。回归分析发现,人工BSCs的盖度与单次降雨量呈二项式相关;N-M和N-CL的厚度与单次降雨量呈二项式相关,N-C和A-C与单次降雨量呈对数相关;N-C的叶绿素a含量和单次降雨量呈线性正相关;N-M的松散结合胞外多糖含量和单次降雨量呈线性负相关;N-M和A-C的紧密结合胞外多糖含量和单次降雨量分别呈线性负相关和指数相关(P<0.05)。研究证明了单次降雨量和BSCs类别显著影响人工BSCs的拓殖和发育。同时发现A-C较N-C发育更稳定。因此,建议在使用人工BSCs进行大规模生态恢复时,应选择适宜的BSCs类别并优先选择人工BSCs碎片作为培养材料。

    • 喀斯特常绿落叶阔叶混交林凋落叶养分含量时空分布特征

      2024, 44(2):733-744. DOI: 10.20103/j.stxb.202211033134

      摘要 (83) HTML (0) PDF 5.17 M (233) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林生态系统中凋落物养分含量通常具有明显的时空异质性,为探究喀斯特常绿落叶阔叶混交林凋落叶养分含量的时空分布特征及其影响因素,以广西木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林25hm2动态监测样地内151个凋落物收集器所收集的凋落叶为研究对象,选取连续12个月的凋落叶进行元素含量分析。结果显示:该森林群落凋落叶元素含量大小顺序为碳(C)>钙(Ca)>氮(N)>镁(Mg)>钾(K)>硫(S)>磷(P),分别介于471.85-496.33、20.27-28.29、17.34-23.10、2.79-5.49、1.80-4.38、1.82-2.22、0.96-1.21g/kg之间,呈现高Ca、Mg,低P、K的分布规律,并且随时间出现明显波动,其中C、N、P、S和Ca元素均在4月出现较大值,而K、Mg则在1月出现峰值。生物因子在5m和10m邻域范围内对凋落叶含量的影响基本一致,但10m尺度上地形因子和土壤因子对凋落叶元素含量的影响更为明显。10m邻域范围内生物和非生物因子对凋落叶P元素的随机森林累积解释率最高,达80.27%,C元素累积解释率最低,仅10.49%,其中海拔和坡度对凋落叶C、N、P、S、K、Ca和Mg含量均有强烈影响,岩石出露率和土壤铁(Fe)含量也会在一定程度上对凋落叶元素含量产生较大影响。综上所述,喀斯特常绿落叶阔叶混交林不同月际间凋落叶养分含量存在显著差异,10m尺度上海拔和坡度是凋落叶养分含量产生空间变异的主要原因。

    • 基于结构方程模型的杉木林林分结构多样性评价

      2024, 44(2):745-756. DOI: 10.20103/j.stxb.202301160112

      摘要 (127) HTML (0) PDF 1.21 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合评价杉木林林分结构多样性,可为提高林分结构多样性和精准制定森林经营措施提供理论依据。以湖南省平江县福寿林场的杉木林为研究对象,利用4株邻近木构建林分空间结构单元,选取表征林分树种组成多样性的全混交度、Simpson多样性指数与Shannon-Wiener指数,表征林木大小分化多样性的大小变异系数、大小分化度均值指数与交角竞争指数和表征林木空间分布多样性的角尺度、林层指数与空间密度指数等9个指标,构建林分结构多样性评价结构方程模型,并确定各指标权重,对林分结构多样性进行综合评价。结果表明:(1)林分结构多样性评价结构方程模型的卡方自由度比值χ2/df为1.409,介于1-3之间,比较适配指数(CFI)、常规拟合指数(NFI)、增值适配指数(TLI)和拟合优度指数(GFI)的值分别为0.985、0.953、0.978和0.931,均大于0.9,近似误差均方根(RMSEA)为0.048,小于0.05,各指数的拟合效果良好,模型的适配度较好,满足研究的需要;(2)3个内生潜在变量林分树种组成多样性、林木大小分化多样性和林木空间分布多样性的权重分别为0.3518、0.3201和0.3281,对外生潜在变量林分结构多样性的影响大致一样,Shannon-Wiener指数是影响林分树种组成多样性的关键因素,交角竞争指数是影响林木大小分化多样性的关键因素,林层指数是影响林木空间分布多样性的最重要因素;(3)研究区3个龄组杉木林林分结构多样性的综合得分分别为0.3364、0.4396和0.4588,评价等级处于Ⅱ、Ⅲ等级,林分结构多样性较低,未达到理想的状态。评价结果较客观地表征了研究区杉木林林分结构多样性的现状,表明利用结构方程模型来评价林分结构多样性是科学、可行的,可为林分结构多样性评价提供一个全新的思路。

    • 黄土高原健康和衰退刺槐林径向生长对气候的响应

      2024, 44(2):757-769. DOI: 10.20103/j.stxb.202211103243

      摘要 (124) HTML (0) PDF 7.11 M (345) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球气候变化导致的区域森林生长衰退和死亡普遍发生,并对森林生态系统结构和组成以及主要生态系统服务功能产生重要影响,然而相关研究在国内还显偏少。根据黄土高原延安羊圈沟小流域人工刺槐林健康和衰退个体分别构建了刺槐健康和衰退树轮年表,并对人工刺槐林健康和衰退年表特征及对气候响应敏感性进行了对比分析。结果表明刺槐衰退年表质量较低,其年表统计参量,包括平均敏感度、样芯间相关系数、信噪比和样本群体代表系数均要低于刺槐健康年表。刺槐衰退年表在生活史早期(1985-2007年)与生长健康年表的波动趋势相类似,而在生活史晚期(2008-2016年)与健康年表指数出现生长分离现象,生长速率明显偏低。年表与气候要素响应分析表明刺槐生长衰退年表对气候要素响应敏感性要低于刺槐生长健康年表,但是两者均含有干旱胁迫气候信号,主要体现在与温度呈负相关关系,与降雨和干旱指数的正相关关系。年表与极端气候年份的时序叠加分析表明,生长健康和衰退年表对极端干旱年份响应敏感性均较高,表明极端干旱胁迫条件对刺槐生长健康和衰退个体均有抑制性影响;生长健康年表对极端湿润年份响应敏感性明显高于衰退年表,表明刺槐健康个体比衰退个体更能有效利用湿润年份有利条件,而具有较高的生长速率。研究揭示出黄土高原健康和衰退刺槐个体生长趋势变化及对气候响应敏感性均存在明显差异性,将为气候变化背景下人工刺槐林生长衰退和死亡预测模型建立提供科学依据,因而对黄土高原人工刺槐林生态恢复和保护及可持续经营具有科学价值。

    • 洪水漫溢对林窗微环境时空差异的影响——以塔里木河中游荒漠河岸林为例

      2024, 44(2):770-779. DOI: 10.20103/j.stxb.202211113247

      摘要 (66) HTML (0) PDF 12.62 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:林窗是森林生态系统中普遍存在的干扰形式。探究洪水漫溢对林窗内部微环境时空异质性的影响,对揭示荒漠河岸林物种多样性变化及其更新特征具有重要意义。在塔里木河中游非洪水和洪水漫溢区各选取一个大小相似的林窗样地,并使用便携式气象监测仪对林窗内不同方位的空气温湿度进行监测,对比分析不同水淹条件下林窗内微环境的时空分布差异,为深入探索荒漠河岸林植被更新机制奠定基础。结果表明:(1)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内空气温度均呈现先上升后下降的变化趋势,空气湿度均呈现先下降后上升的变化趋势,且同一个样地中温度与湿度之间存在明显的负相关关系,而洪水漫溢改变了森林微环境,使林窗内湿度升高,温度下降。(2)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内不同方位温度分布差异较小,洪水漫溢对温度变化影响不大;两个样地林窗内湿度变化过程较为复杂,差异明显,洪水漫溢区湿度变化梯度更为密集。(3)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内温度差界限明显,西南方向温度差较小,中心位置温度差最大,洪水漫溢并未改变不同方位温度变化趋势;湿度差以中心偏北方向较大,其中非洪水漫溢区湿度差在西北方向较小,而洪水漫溢区湿度差最小值出现在西南方向。研究结果表示荒漠河岸林林窗微环境时空差异具有干旱区独特性,同时阐明了林窗微环境对洪水漫溢的响应,为深入研究林窗干扰对荒漠河岸林更新与演替提供了科学依据。

    • 天目山常绿落叶阔叶混交林种子雨特征及其与群落组成的关系

      2024, 44(2):780-792. DOI: 10.20103/j.stxb.202211043148

      摘要 (72) HTML (0) PDF 1.61 M (227) 评论 (0) 收藏

      摘要:林木种子是森林更新的重要物质基础,其数量多少与组成会对群落动态和生态系统的结构与功能产生深刻影响。为了更好的了解天目山常绿落叶阔叶混交林动态变化,利用种子收集器对天目山常绿落叶阔叶混交林种子雨进行了一年定位监测,分析了种子雨物种组成、季节动态、空间动态、种子性状以及种子雨与群落树种空间关系。结果表明:(1)天目山常绿落叶阔叶混交林种子雨密度为921.33粒 m-2 a-1,一年中每月都能收集到一定数量种子,月平均种子雨密度为76.78粒/m2,种子雨密度最大高峰是在10月份,达到263.78粒/m2,种子雨散布具有很大的空间变异,群落种子雨空间分布格局呈聚集分布。(2)一年中共收集到30个物种的种子,单粒种子平均重量为0.065 g,其中小叶青冈重量最大为0.405 g,最小的为柳杉重量为0.003 g,不同散布方式和不同果实类型的物种种子重量差异显著,在散布方式中重力散布的种子重量最大,在果实类型中坚果的种子重量最大。(3)植物群落物种对种子雨组成,特别是优势种的物种丰富度有很大贡献,种子不同的散布方式会影响种子雨与母树组成的相似性,风力散布的相似系数的最高值(Rmax)和距种子雨收集器的距离(d)均最大(风力散布:Rmax=0.212,d=8 m;动物散布:Rmax=0.143,d=6 m;重力散布:Rmax=0.100,d=7 m),种子雨密度与周围母树数量在一定范围内呈显著正相关。综上,天目山常绿落叶阔叶混交林种子物种种类丰富,种子雨具有明显的季节动态和空间变异,符合亚热带常绿落叶阔叶混交林种子雨时空动态的典型特征,通过风力散布的种子在远距离传播上有更大的优势。

    • 高寒草地植物群落地上-地下净初级生产力权衡

      2024, 44(2):793-804. DOI: 10.20103/j.stxb.202211013116

      摘要 (89) HTML (0) PDF 5.44 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物生产力分配和权衡是植物生态学研究中的热点,反映植物对环境的适应性,是了解植物响应全球气候变化的关键。青藏高原作为气候变化敏感区,研究其植物地上与地下部分权衡对了解高寒草地植被生存策略和生态系统可持续发展具有重要意义。目前,生物量分配调控机制已被广泛研究,但主要使用植物根冠比和地上-地下生物量比等方法来表征植物分配模式,缺乏考虑因植物生长周期导致的差异。使用青藏高原高寒草地103个样点的地上和地下净初级生产力数据,分析高寒草甸和高寒草原两种主要草地类型的地上-地下净初级生产力权衡关系。利用气候因素和土壤因素等相关数据,结合方差分析、相关分析、相对重要性分析和结构方程模型的方法,探究环境因素对两种草地类型地上-地下净初级生产力权衡的影响机制。研究发现:(1)高寒草甸的地上净初级生产力、地下净初级生产力和土壤养分含量显著高于高寒草原(P<0.05);(2)高寒草地植被生产力均向地下权衡(0.0199),且高寒草原(0.0354)的权衡值高于高寒草甸(0.0173);(3)结构方程模型发现,年平均降水量、土壤容重和土壤速效氮含量是影响高寒草甸生产力权衡的主导因子,而年平均温度和年平均降水量是影响高寒草原生产力权衡的主导因子。研究表明高寒草甸的生产力权衡主要受气候和土壤因素共同影响,而高寒草原主要受气候因素调节。研究为理解植物地上-地下生物量分配调控机制提供了新的视角和方法,对系统了解高寒草地生物量分配模式和准确预测高寒草地植被动态过程具有指导意义。

    • 退耕对民勤绿洲土壤碳氮循环关键微生物及功能基因的影响

      2024, 44(2):805-818. DOI: 10.20103/j.stxb.202211013107

      摘要 (95) HTML (0) PDF 6.70 M (423) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用时空互代法,以巴丹吉林沙漠东南缘民勤绿洲不同退耕年限样地土壤为研究对象,利用微生物宏基因组测序技术,以KEGG数据库碳固定、氮代谢途径为工具,研究长期退耕对参与区域土壤碳固定和氮代谢途径的主要微生物群落组成及其功能基因变化的影响。试验共设置9个退耕年限梯度样地:未退耕耕地、退耕1年样地、退耕2年样地、退耕4年样地、退耕8年样地、退耕13年样地、退耕20年样地、退耕30年样地和退耕40年样地。结果表明:退耕明显改变了碳固定、氮代谢土壤微生物和功能基因丰度,细菌在碳固定和氮代谢两个过程中均起到主导作用;还原三羧酸循环途径、还原乙酰辅酶A途径以及3-羟基丙酸/4-羟基丁酸循环途径等为研究区土壤微生物主要碳固定途径,厌氧氨氧化途径、硝酸盐异化还原途径、硝酸盐同化还原途径、反硝化途径以及硝化途径等为研究区土壤微生物主要氮代谢途径;芽单胞菌属(Gemmatimonas)、未分类绿弯菌属(unclassified_Chloroflexi)和链霉菌属(Streptomyces)等是区域土壤微生物碳固定主要菌属,氮代谢则以腈基降解菌属(Nitriliruptor)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)、未分类绿弯菌属(unclassified_Chloroflexi)和链霉菌属(Streptomyces)等为主;Gemmatirosa、未分类绿弯菌属(unclassified_Conexibacter)、未分类念珠菌门(unclassified_Candidatus Rokubacteria)、Gaiella和Geminicoccus等5个属分类土壤微生物可作为研究区退耕地碳固定途径标记性微生物种群,coxL.cutL和ACO.acnA等是研究区退耕地土壤微生物碳固定途径主要响应功能基因;腈基降解菌属(Nitriliruptor)、未分类念珠菌门(unclassified_Candidatus Rokubacteria)、Geminicoccus、未分类绿弯菌属(unclassified_Conexibacter)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)、未分类酸杆菌门(unclassified_Acidobacteria)和红色杆菌属(Rubrobacter)等7个属分类土壤微生物可作为研究区退耕地氮代谢途径标记性微生物种群,GDH2和E1.4.7.1是研究区退耕地土壤微生物氮代谢途径主要响应功能基因。该结果对于明确退耕影响下民勤绿洲土壤碳氮循环过程具有重要意义。

    • 芦苇群落水体质量与芦苇转录本的相关性

      2024, 44(2):819-831. DOI: 10.20103/j.stxb.202209142628

      摘要 (57) HTML (0) PDF 3.25 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:芦苇 (Phragmites australis) 是广生态幅多年生水生植物,在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境,如盐碱地、重金属污染地等,这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种,并逐渐成为植物学和生态学等领域的研究热点。目前,北京自然和人工湿地中大量栽植芦苇,其主要功能是净化水体、稳定水体自净能力。为深入了解水体质量对芦苇转录本的影响及二者之间的相关性,首先对北京及河北白洋淀共计32个采样点的8项水质指标进行了检测。结果表明,32个采样点的水体整体处于污染状态,主要污染物为总氮 (TN) 和生物需氧量 (BOD),并且水质均略偏碱性,且具有高氮 (N)、高磷 (P)、高BOD和高化学需氧量 (COD) 等特征。主成分分析 (PCA) 表明8项水质指标间具有相关性,可被降至3个维度,第一维度是 BOD/COD/高锰酸盐指数 (CODMn);第二维度是 TN/氨氮 (NH3-N)/总磷 (TP);第三维度是 pH/溶解氧 (DO)。对水质指标与芦苇叶片 RNA-seq 转录本进行皮尔森系数相关性分析,筛选出247个与水质指标相关的转录本。其中,232个基因 (93.9%) 的转录水平与水质指标呈现正相关性。经实验室单一因子或双因子验证确定了 PB.4621.1 (编码 GMP 合酶) 和 PB.12079.1 (编码 LEA14蛋白) 两个基因更适合用于监测水体中的氮和磷水平。研究为后续芦苇监测水质技术的开发与利用奠定了理论基础。

    • 塔里木荒漠河岸林物种多样性沿地下水埋深梯度的分布格局

      2024, 44(2):832-843. DOI: 10.20103/j.stxb.202204281181

      摘要 (79) HTML (0) PDF 1.79 M (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:探讨荒漠河岸林土壤水分、物种多样性的空间变异性及其相互关系,可为干旱区天然林保护、可持续经营和生态恢复提供科学依据。以塔里木荒漠河岸林为研究对象,基于野外样带调查和采样测定,系统分析了地下水埋深(GWD)梯度下林地土壤水分与物种多样性的空间变异及其权衡关系。结果表明:随GWD增加和土壤水分减少,荒漠河岸林群落物种数减少、结构简化、群落发生退化,退化顺序为浅根系的中生草本植物和灌木,最后留存的是抗旱性较强的乔灌木或灌木;同时土壤水分和物种丰富度、物种多样性指数均呈显著的线性递减趋势,而物种均匀度指数降幅较小。GWD与土壤水分、物种多样性之间均呈极显著的相关(P<0.01),土壤水分与物种多样性的相对收益随GWD增加而逐渐降低,表明GWD是控制荒漠河岸林土壤水分和物种多样性空间变异的关键因素。荒漠河岸林土壤水分与物种多样性权衡关系的转折点为GWD 4.5m左右,转折点以下(GWD<4.5m)二者沿GWD以相同速率变化,呈协同关系;转折点以上(GWD>4.5m)土壤水分与物种多样性的权衡明显增大,土壤水分相对收益剧降,即维持当前相应的物种多样性以消耗土壤水分为代价,系统通过反馈调节使物种多样性降低。综上表明,维持塔里木荒漠河岸林物种多样性和生态系统功能的合理GWD在4.5m左右,这为塔里木河流域荒漠河岸林保育与生态输水工程实施提供科学依据。

    • 黄河流域2001-2020年植被物候及其对气候变化的响应

      2024, 44(2):844-857. DOI: 10.20103/j.stxb.202302220311

      摘要 (144) HTML (0) PDF 8.14 M (293) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被周期性的物候更替被公认为是全球气候变化的综合指示器,深入研究区域植被物候的变化趋势和时空特征,可以提高对该区生态系统稳定性及动态变化程度的认识。基于2001-2020年16天、250m分辨率的中分辨率成像光谱仪归一化植被指数(MODIS NDVI)数据,利用Savitzky-Golay滤波法(S-G)和相对阈值法提取黄河流域植被物候参数,结合谷歌地球引擎(GEE)平台提供的欧洲中期天气预报中心第五代陆地再分析数据集(ERA5-LAND)小时气候再分析数据集和气候危害组红外降水站数据(CHIRPS)日降水数据集数据,运用趋势分析和偏相关分析等方法,探究全球气候变化下黄河流域不同植被分区物候参数空间分布特征、变化趋势,及其对气候因子的响应。结果表明:(1)2001-2020年黄河流域气候整体呈暖湿化的发展趋势,年均温上升幅度为0.15℃/10a(P>0.05),年降水增加幅度为24mm/10a(P<0.05)。(2)黄河流域暖温带落叶阔叶林区域的生长季始期和中期最早,温带南部典型草原亚地带和温带南部荒漠草原亚地带最晚,温带灌木、禾草半荒漠亚地带的生长季结束期最晚,青藏高原高寒植被区域的生长季长度最短。(3)全流域内生长季始期和中期分别有69.3%和66.4%的面积呈提前趋势(P<0.05),生长季末期50.9%的面积结束期呈推迟趋势(P<0.05),66.1%的面积整个生长季长度呈延长趋势(P<0.05)。(4)不同植被地带气候对物候参数影响存在差异,温度因子对带北部典型草原亚地带、高寒草原地带和高寒草甸地带的物候参数影响较大,降水和太阳辐射因子对温带南部典型草原亚地带、温带灌木、禾草半荒漠地带、温带南部荒漠草原亚地带和中亚热带常绿阔叶林地带的物候参数影响较大。

    • 天然沙冬青器官生态化学计量特征对异质生境的响应

      2024, 44(2):858-869. DOI: 10.20103/j.stxb.202209282749

      摘要 (92) HTML (0) PDF 9.95 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:以我国重点保护的珍稀濒危植物且是西北荒漠地区唯一常绿阔叶灌木沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)为研究对象,分析异质性荒漠生境(固定沙地、半固定沙地、石质沙地、洪积砾石坡地和盐碱滩地)对沙冬青叶、茎、根、花和种子生态化学计量学特征的影响,了解其生长的适应机制和生存策略。结果表明:沙冬青各器官碳(C)含量表现为叶 > 茎 > 根 > 种子 > 花,而氮(N)、磷(P)、钾(K)营养元素含量均表现为种子 > 花 > 叶 > 根 > 茎,N、P、K三大营养元素在繁殖器官中的富集,可以促进沙冬青由营养生长向生殖生长的转变,反映了资源分配模式和植物生长策略。沙冬青各器官的碳氮磷钾含量和各元素化学计量比在不同生境条件下变化较复杂,其中在沙质土壤(固定和半固定沙地)具有更高的C、N、P储存能力,而K在砾质土壤(石质沙地和洪积砾石坡地)含量较高,且砾质荒漠沙冬青的C:N、C:P 及 N:P 均显著高于沙质土壤,表明沙冬青在石质沙地和洪积砾石坡地有更高的养分利用效率。各器官元素含量相关分析表明器官间的养分协同性远高于器官内部。化学计量比C:N、C:P、C:K均表现为:茎 > 根 > 叶 > 花 > 种子,N:P为根 > 叶 > 茎 > 花 > 种子,N:K为茎 > 根 > 叶 > 种子 > 花,K:P 为叶 > 根 > 种子 > 茎 > 花,各器官中的C:N和N:P比在各生境间相对较稳定,而K:P比变化巨大,N:P与P含量呈显著的负相关(P <0.05),与N含量的相关性不显著(P >0.05),说明P作为敏感性元素决定了沙冬青体内N:P比值的变化,且不同生境叶片N:P比值均大于16,说明沙冬青生长主要受P限制。器官与生境对沙冬青化学计量特征都有影响,生境对C含量和N:K、K:P的影响较大,器官对N、P、K含量及C:N、C:P、C:K、N:P的影响较大。除P元素外,各元素含量及其化学计量比均受器官和生境交互作用影响。了解植物根-茎-叶-花-种子的整体资源权衡和协变策略,为沙冬青物种资源的保护和开发提供理论依据。

    • >封底
    • 封底

      2024, 44(2):870-870.

      摘要 (34) HTML (0) PDF 1.25 M (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:

主编:傅伯杰

创刊:1981

国际标准刊号:ISSN 1000-0933

国内统一刊号:CN 11-2031/Q

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