• 2024年第44卷第4期文章目次
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      2024, 44(4):0-0.

      摘要 (132) HTML (0) PDF 25.60 M (244) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专论与综述
    • 氮添加对中国陆地植被地上-地下生物量分配的影响

      2024, 44(4):1313-1323. DOI: 10.20103/j.stxb.202208222404

      摘要 (381) HTML (116) PDF 1.98 M (423) 评论 (0) 收藏

      摘要:大气氮沉降水平持续升高导致的外源氮输入增加,强烈影响了陆地生态系统的碳循环。目前,已有大量报道证实了氮沉降升高对全球陆地植被固碳的积极影响。虽然之前大部分研究将这一结果归因于光合作用增强导致的地上生物量增加,但最近的研究发现长期氮添加对植物地下根系的影响也同样重要。归纳整理了181篇公开发表的我国野外模拟氮沉降试验结果,采用整合分析(Meta-analysis)方法,定量评估了氮添加对我国陆地植被地上-地下生物量分配的影响特征和不同生态系统类型及施氮方式之间的影响差异。通过分析地上-地下生物量分配对氮添加的响应差异来探究植被碳增益对长期大气氮沉降增加的潜在响应机制。结果表明,氮添加显著增强了我国陆地植被的光合作用及碳固存,且植物碳增益在不同生态系统类型及施氮制度间有所差异。植物叶片的氮含量显著增加,使得叶片碳氮比及凋落物碳氮比显著降低,但并未显著影响细根的碳氮比。氮添加总体上显著提高了植物的净光合速率,但降低了光合利用效率。地上生物量,凋落物产量和根生物量平均分别显著增加了38%,17%和18%,总体上植物地上部分对氮添加的响应程度比地下部分更高。然而,不同生态系统类型的地上-地下生物量分配对氮添加的响应并不一致。在受氮限制的温带森林及草地生态系统,地上生物量显著增加而根生物量的变化并不显著,但是在富氮的亚热带森林则相反,氮添加显著增加了根生物量而地上生物量增长不显著。回归分析表明,地上生物量并不随着根生物量的增加而线性增加,反而呈现先增加后降低的趋势。此外,植物的净光合速率和光合氮利用效率随着叶片氮含量的增加,也呈现先增加后降低的趋势。这暗示着大气氮沉降增加下的植物的碳分配策略是变化的,随着外源氮添加的持续输入,植物会由优先向地上部分配更多的碳来促进地上生物量的增加,转为向根系投入更多的碳来促进根系生长来获取其他资源。总之,本研究认为植物地上和地下生物量增长之间的非线性关系可能会影响对陆地生态系统碳增益的预测,未来的研究应该充分考虑长期大气氮沉降下植物生物量分配策略的变化。

    • 湿地甲烷代谢对氮输入响应的复杂性及其机制分析

      2024, 44(4):1324-1335. DOI: 10.20103/j.stxb.202301040030

      摘要 (141) HTML (78) PDF 2.30 M (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:氮素是影响湿地甲烷代谢过程的重要因素之一。氮输入是否影响湿地甲烷排放,增加全球气候变暖的风险,一直受到科学界的高度关注。目前关于氮输入对湿地甲烷排放影响的几篇meta-analysis文章的主要结论均为氮输入促进湿地甲烷排放,但是多篇研究性论文的结果为氮输入抑制或不影响湿地甲烷排放,由此可见氮输入对湿地甲烷排放的影响十分复杂。湿地甲烷代谢包括湿地甲烷产生、氧化和传输过程以及最终的甲烷排放,综述不同形态氮输入对水稻田、内陆湿地和滨海湿地甲烷排放通量影响的复杂性;分析湿地甲烷产生速率和途径、甲烷好氧氧化和硝酸盐/亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化对不同形态氮输入的响应及机制。硝态氮输入对湿地甲烷产生具有抑制作用已成共识,然而其它形态氮输入对湿地土壤甲烷产生的影响具有较大的不确定性,氮输入影响湿地甲烷产生的机制主要包括电子受体-底物竞争机制、离子毒性机制、促进植物生长-碳底物供给增加机制以及pH调控机制等。氮输入对湿地好氧甲烷氧化影响的研究多集中在水稻田和泥炭湿地,影响的结果包括促进、抑制或影响不显著;氮输入促进湿地土壤硝酸盐/亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化。着重分析氮输入对湿地甲烷代谢影响不确定性的成因,指出湿地甲烷代谢对氮输入的响应是一个生态系统层面的生物地球化学过程,并提出氮输入是最具争议效应的驱动因素之一,其对甲烷代谢的影响很难得出明确的模式,可能需要考虑湿地土壤特征(本底氮含量、有机碳含量、土壤C:N值等)以及植物群落类型和特征,最后提出今后在氮输入对湿地甲烷代谢影响方面应加强的研究领域。

    • 绿地空间降温效应综述:景观调控视角

      2024, 44(4):1336-1346. DOI: 10.20103/j.stxb.202308141757

      摘要 (276) HTML (85) PDF 3.05 M (405) 评论 (0) 收藏

      摘要:在全球变暖和极端热事件加剧的背景下,绿地空间优化已经成为一种有效调控热环境的基于自然的解决方案,明晰绿地空间的降温过程、效应特征和景观调控作用对区域绿地空间结构和格局优化至关重要。梳理当前景观调控视角下绿地空间降温效应相关的理论、方法与案例,回顾了植被降温过程。植被通过遮荫、蒸散、固碳、湍流等过程直接或间接地实现降温效果,但同时受到了大气和土壤含水量、环境温度、风系统等背景气候的影响。从内部视角(绿地景观变化对本地温度的影响)和外部视角(绿地景观对外部区域温度的影响)总结了降温范围、强度、梯度、效率等特点,分析不同度量指标的空间差异与关键阈值。内部视角厘定降温效应主要模拟区域内土地覆被变化(如造林、植被类型转换等)和植被覆盖度变化的影响;外部视角强调以绿地景观为中心的距离变化及其温度序列关联的特征曲线。进一步归纳了景观视角下绿地空间对温度的调控途径,梳理绿地景观组分(景观的类型、结构和规模特征)和空间配置(景观的空间形态和关系特征)对降温效应的影响差异。已有研究表明,绿地空间的景观组分与温度的关联性结论较为一致,但关键调控阈值在不同气候和发展水平的区域存在差异;规则或复杂绿地景观、集聚或离散绿地景观对区域热环境的影响则并未统一,但空间配置对降温效应的影响通常弱于景观组分。最后,围绕"机理-阈值-优化"提出未来景观调控视角下绿地空间降温效应研究需要关注绿地空间降温的非线性过程、多目标协同的绿地景观调控机制、面向降温效应提升的绿地空间网络等重点方向。

    • 基于森林生态系统服务权衡与协同的森林可持续管理

      2024, 44(4):1347-1359. DOI: 10.20103/j.stxb.202303180514

      摘要 (180) HTML (149) PDF 1.01 M (357) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林是水库、钱库、粮库、碳库,提供多种生态系统服务,对缓解全球气候变化、维护国土生态安全和促进经济社会可持续发展具有基础性、战略性作用。科学认识不同森林生态系统服务间的权衡与协同对实现森林多重效益和开展森林可持续管理至关重要,但森林生态系统服务间的协同或权衡关系存在较大不确定性、因不同研究而异,导致如何通过森林经营实现森林生态系统多种服务成为关键挑战。全面梳理森林生态系统多种服务之间协调与权衡研究现状后发现:(1)研究聚焦森林碳汇、木材供应、生物多样性、森林游憩等多种服务之间的关系与影响因子;天然林的协同效应高于人工林,林龄、林分密度、树种组成、气温、海拔、社会偏好、管理政策等是主要驱动因素;(2)对比不同森林经营模式或管理措施对森林生态系统多种服务的影响,可持续经营是协同实现森林多种效益的有效途径;(3)气候变化与森林生态系统多种服务之间的相互作用取决于气候因子种类与变化程度、森林类型、森林管理方式、区域环境等,当前重点围绕IPCC发布的未来气候变化情景开展研究;(4)借助InVEST、FSOS、CASA等工具,模拟优化森林管理情景,探索兼顾森林多目标的管理方案。同时,系统总结现有研究和森林可持续管理面临的突出问题:①森林生态系统多种服务间权衡协同的形成机理和驱动机制仍不清晰;②未考虑全部的森林生态系统服务、森林类型、影响因素、森林管理方式和气候因子等;③缺乏跨多种时间、空间、尺度的数据融合,也未融入森林生长动态过程、不确定性和风险分析;④模拟空间精度较低、运行机制简单和情景不完善导致优化森林生态系统多种服务的模型无法推广;⑤森林管理设备和理念落后、资金投入和科技支持能力不足、森林质量不高、森林更新滞后等;⑥森林资源管理一体化的技术体系不完善。在此基础上,提出协同实现森林生态系统多种服务的森林可持续管理发展趋势与建议:树立人与自然和谐共生的中国式现代化森林经营理念,倡导基于自然的森林可持续经营,推行增强气候韧性的森林可持续经营,坚持系统观念精准提升森林质量,完善森林经营的技术规程、标准和政策体系。

    • 基于稳定同位素的干旱半干旱区SPAC水分运移过程研究进展

      2024, 44(4):1360-1373. DOI: 10.20103/j.stxb.202301080052

      摘要 (98) HTML (63) PDF 2.69 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤-植物-大气连续体(SPAC)是生态水文学的重点研究对象,其水分运移过程对于干旱半干旱区生态植被建设和水资源综合管理具有重要意义。氢氧稳定同位素较高的灵敏性和准确度有助于揭示这一过程。介绍了氢氧稳定同位素在土壤-大气界面、土壤-地下水界面、土壤-植物界面和植物-大气界面水分补给传输过程中的应用,包括土壤水分来源和蒸发;水分补给入渗机制和滞留时间;植物水分来源和水力再分配;蒸散发分割和叶片吸水的相关研究,同时明确了氢氧稳定同位素技术在应用过程中存在的一些不确定性以及未来亟需加强的方面,以期为利用稳定同位素技术对生态水文过程的研究提供参考依据。

    • >研究论文
    • 云贵高原生态恢复空间分异及其影响因素

      2024, 44(4):1374-1388. DOI: 10.20103/j.stxb.202212293695

      摘要 (213) HTML (103) PDF 7.15 M (466) 评论 (0) 收藏

      摘要:全面深入评估生态恢复效益并明晰其自然-社会经济驱动机制,对维护区域生态安全、实现可持续发展目标具有重要意义。然而,在区域尺度量化分析时间序列生态恢复程度及其影响因素的案例研究较少。以云贵高原为研究对象,基于多源遥感数据,运用模型模拟、时间序列趋势分析等方法,从生态系统宏观结构、质量和服务3个层次评估了2000-2019年云贵高原地区的生态恢复效益,使用随机森林方法探究了生态恢复的自然-社会经济影响因素。结果表明:(1)近20年云贵高原地区生态系统宏观结构变化明显,主要表现为森林、草地和聚落生态系统面积的增加,以及农田生态系统面积的减少;(2)生态系统质量和服务恢复态势总体稳定向好,部分区域转差;(3)云贵高原地区生态系统的恢复程度整体较高。其中,恢复程度中等及以上的地区占总面积的35.84%;生态恢复程度有所转差及以下的面积最少,占总面积的7.54%;(4)地形、气候和土壤等生态本底特征是云贵高原地区生态恢复最重要的影响因素;在局地尺度,造林面积、人口密度年变化率等人类活动因子对生态恢复具有关键的作用。未来生态系统管理和生态恢复工程的实施应综合考虑区域生态背景和尺度效应,因地制宜采取恢复措施,以实现生态与社会经济发展的共赢。

    • 基于Sentinel-1时序数据的山地冰川表面消融变化研究——以老虎沟12号冰川为例

      2024, 44(4):1389-1403. DOI: 10.20103/j.stxb.202211013109

      摘要 (115) HTML (91) PDF 12.92 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:冰川是影响气候变化的主要因素,合成孔径雷达(SAR)不仅具有较高空间分辨率和多极化等特点,而且对冰雪融化引起的介电常数变化较为敏感,已成为山地冰川表面消融变化监测的重要数据源。基于Sentinel-1时序数据,提出了一种综合应用多时相多极化SAR变化检测算法和Sigmoid函数的冰川表面消融监测方法。以祁连山老虎沟12号冰川为研究区,利用"中心线-圆"方法获得的冰川东、西支64个样区,通过各点2019-2020年124个时相的SAR后向散射系数变化特征确定了7个典型样区及2019和2020年冰川消融期;基于同轨道参考影像与多时相融雪影像对比,分别获得变化监测影像VV和VH极化后向散射系数,对其进行权重组合后提取湿雪像元;通过Sigmoid函数并结合湿雪平均海拔高度提取干雪,从而得到2年冰川消融期内16个时相的冰川表面干湿雪分布。利用2019年09月01日无人机数字正射影像(DOM)以及与Sentinel-1邻近日期5景Sentinel-2影像对提取结果进行精度验证,并结合冰川上气象站点气温和降水数据对误差结果进行深入分析。实验结果表明,该方法能够有效提取冰川表面干、湿雪分布,总体分类精度OA高达96%,Kappa系数高达0.84。老虎沟12号冰川消融期及覆盖各类型消融变化规律存在年际变化:2019年冰川的消融期为5月初至9月中下旬,2020年的消融期为6月中下旬至9月初;2019年从消融季开始,冰川表面干雪面积迅速减小,而湿雪与冰川冰面积在整个消融期均较大,但随着强降雪出现,干雪面积骤然上升,2020年冰川冰和湿雪面积变化明显,冰川冰面积持续增加,湿雪面积持续减小,而干雪面积在高海拔区趋于稳定。

    • 漓江流域喀斯特综合干扰评价及其空间特征

      2024, 44(4):1404-1417. DOI: 10.20103/j.stxb.202301300146

      摘要 (82) HTML (74) PDF 5.22 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:喀斯特地区具有特殊的地质结构,生态环境脆弱性较高,辨识和量化人为、自然多重干扰是减少人类干扰影响及制定喀斯特景观管理政策的重要依据。基于漓江流域喀斯特发育地貌特征,旨在建立包括地貌、水文、气候、生物、社会5类因素以及15个具体干扰指标的喀斯特综合干扰指数,并通过空间相关分析探究地理因子对综合干扰解释力以及因子与指标间交互作用力的特征。结果显示:(1)漓江流域中游综合干扰指数高于上下游,自然地形地貌本底以及不同类型喀斯特景观分布的地带性是分异的主要原因;(2)干扰等级为显著干扰,综合干扰指数为0.336,空间上呈现出东部与北部低、西部与南部高的分布特征,具有明显的空间异质性;(3)地理环境和社会经济因素对综合干扰具有较强解释力,采石采矿、各类灾害、生产活动等多项干扰指标以及海拔高度具有较强空间关联关系。评估了漓江流域喀斯特综合干扰并分析其空间特征,研究结果对喀斯特生态环境保护及景观资源可持续发展政策制定具有重要参考价值。

    • 生物炭及其老化对农田NH3挥发及N2O排放的影响

      2024, 44(4):1418-1428. DOI: 10.20103/j.stxb.202210162931

      摘要 (104) HTML (67) PDF 2.48 M (183) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物炭具有减缓农田NH3挥发和N2O排放的重要潜力,但在施入环境后常常存在"老化"现象,这为其缓解全球变暖的长期有效性带来了不确定性。为了探明生物炭的长期效应,人工加速模拟了自然界中水分、温度、氧气、土壤矿物质及微生物多种老化因素,结合多元表征手段对比不同老化方式对生物炭性质的影响,利用主成分分析法建立新的生物炭性质综合指标来反映老化强度。再通过大田控制试验,采用原位通气法和静态箱-气相色谱法监测夏玉米生长周期内老化前后生物炭施用对农田NH3挥发和N2O排放的影响,为生物炭的可持续应用提供科学依据。结果表明,老化过程增加了原生物炭(BC)的氧含量、比表面积(SBET)、总孔容(Vt)及含氧官能团数量,降低了灰分、碱性、碳含量、平均孔径及其芳香性,各老化作用强度排序为:氧化老化生物炭(OBC) >矿化老化生物炭(KBC) >微生物老化生物炭(MBC) >干湿循环老化生物炭(WBC) >冻融循环老化生物炭(FBC)>BC。生物炭的添加减少了13.57%-29.50%的NH3挥发量。与BC相比,OBC和KBC分别显著降低了14.71%和9.38%的NH3挥发(P<0.05),MBC降低了3.38%的NH3挥发(P>0.05)。相反,WBC和FBC分别增加了4.55%和2.72%的NH3挥发(P>0.05)。同时,生物炭的添加降低了22.36%-40.43%的N2O排放量。其中,BC减排效果最优,老化作用均削弱了原生物炭对N2O的减排效应。与BC相比,OBC和KBC显著增加了30.34%和26.36%的N2O排放量(P<0.05),MBC、FBC和WBC分别增加了19.96%、18.29%和10.92%的N2O排放量(P>0.05)。综上,不同老化方式会对生物炭的理化性质造成不同改变,进而影响土壤气态氮释放。通过对比不同的老化方式,OBC影响最为显著,其次为KBC,MBC居中,WBC和FBC的影响最弱。

    • 基于集成生物圈模型的南岭不同植被类型碳收支研究

      2024, 44(4):1429-1440. DOI: 10.20103/j.stxb.202209162651

      摘要 (79) HTML (58) PDF 2.02 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:广东南岭保存着世界上同纬度带上最完整的亚热带植被,森林资源丰富,具有巨大的固碳潜力。然而,目前该地区不同森林植被类型的碳收支年积累量特征及月动态规律尚不明确。选择广东南岭国家级自然保护区内沟谷常绿阔叶林、山地常绿阔叶林、针阔叶混交林和山顶常绿阔叶矮林4种典型森林植被为研究对象,运用集成生物圈模型(IBIS)对其2020年总初级生产力(GPP)、净初级生产力(NPP)、净生态系统生产力(NEP)和土壤异养呼吸(Rh)进行模拟,利用样地调查数据对NPP模拟结果进行验证,分析该地区不同植被类型的碳收支年积累量特征及月变化特征。研究结果表明,2020年南岭不同植被类型GPP、NPP、NEP和Rh的平均值分别为1.709、0.718、0.596和0.123 kg C m-2 a-1,4种植被类型中GPP最高的是沟谷常绿阔叶林,NPP、NEP最高的是山地常绿阔叶林,山顶常绿阔叶矮林的GPP、NPP和NEP均相对较低。南岭不同植被类型全年各月均表现出碳汇(NEP>0),逐月NPP和NEP均表现为双峰变化规律,但不同植被类型的两个峰值所在月份不一致;逐月Rh呈夏季高、冬季低的单峰曲线,夏季时沟谷常绿阔叶林的Rh最高,山顶常绿阔叶矮林的Rh最低。经验证,IBIS模型较好地模拟南岭不同植被类型碳收支情况,模拟值解释了93%的实际碳收支情况,模型对各植被类型的模拟平均相对误差在1.16%-6.07%之间。该研究可为我国亚热带地区南岭森林生态系统的固碳能力评价和森林生态系统资源的管理提供重要参考价值。

    • 基于BEPS模型的云南省碳源/汇时空特征及其适用性分析

      2024, 44(4):1441-1455. DOI: 10.20103/j.stxb.202303200524

      摘要 (156) HTML (72) PDF 9.06 M (221) 评论 (0) 收藏

      摘要:净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)是估算陆地生态系统碳源/汇的重要指标,云南为我国碳汇的主要区域之一,开展云南NPP和NEP时空变化特征分析对科学评估陆地生态系统碳源/汇功能,以及开展碳排放交易具有重要意义。基于BEPS模型1981-2019年NPP和NEP产品,采用线性趋势分析、文献对比等方法,研究云南NPP和NEP时空变化特征及其在云南的适用性。结果表明:(1)1981-1999年云南NPP和NEP呈水平波动,2000年后云南NPP和NEP呈明显波动上升趋势,2000-2019年云南NPP高值区域主要分布在西部和南部,而NEP高值区则主要分布在东部和西部局部地区;(2)2000-2019年云南NPP和NEP除西北部部分地区为下降趋势外,其余大部地区为上升趋势;(3)云南NPP峰值出现在7、8月,谷值出现在2月,NEP峰值出现月份与NPP基本相同,但谷值出现月份较NPP滞后1-3个月,6-10月是云南碳汇的主要月份;(4)BEPS模型估算的NPP与目前广泛应用的CASA和遥感模型结果较为一致,时空变化特征与云南生态恢复措施和气候特征吻合,其估算的NEP与陆地生物圈模型(IBIS)模型和中国通量观测研究联盟(ChinaFLUX)碳水通量观测数据较为接近,时空变化大部地区与云南生态恢复措施和气候特征基本吻合,表明BEPS模型在云南具有较好的适用性。

    • 中国植被碳源/汇时空演变特征及其驱动因素

      2024, 44(4):1456-1467. DOI: 10.20103/j.stxb.202303090445

      摘要 (249) HTML (138) PDF 7.65 M (424) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被生态系统对植被碳汇至关重要,是实现中国"碳中和"目标的重要路径之一。选择1981-2019年全球逐日NEP模拟数据产品,对1981-2019年中国植被碳源/汇时空演变进行分析,确定气候变化和人类活动对植被碳源/汇的影响区域,并量化生态修复治理工程对植被碳汇的成效。(1)通过使用BFAST模型监测NEP年际突变范围,确定2001年为时间断点,对比分析1981-2001年与2001-2019年NEP时空变化特征及驱动因素。(2)1981-2001年段植被碳汇大范围呈现递减趋势。2001-2019年,中国整体植被碳汇增加,尤其是北部地区NEP增长趋势显著。(3)1981-2001年中国北部地区植被固碳能力下降,受降水、辐射影响为主。2001-2019年,大部分地区NEP变化与降水相关性显著。(4)1981-2001年人类活动导致植被碳源/汇变化占总面积的4%,主要分布于东北地区和西南地区。2001-2019年中国植被碳源/汇变化由人类活动影响占比提高至26.23%,其中植被固碳能力提升占比25.22%。气候变化负向影响植被固碳能力较于1981-2001年减少约30%。说明人类活动在一定程度减少气候变化对植被的负面影响。(5)2019年相较于2001年净碳储量价值明显增长,大多地区生态修复与治理投资经济效率呈正比。此外,中国北部地区植被碳汇得到有效改善。因此,为了应对气候变化和保护生态环境,积极推进生态修复和治理投资,以实现经济、社会和环境的可持续发展。

    • 基于二元水循环效率提升的城市湿地修复策略

      2024, 44(4):1468-1475. DOI: 10.20103/j.stxb.202302080209

      摘要 (80) HTML (50) PDF 3.46 M (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市湿地对人地系统的水循环调节起着关键作用。随着城市的发展,水资源短缺问题日益突出,探讨湿地在缓解城市水资源危机中的作用具有重要意义。基于"自然-社会"二元水循环理论,综合分析了我国城市用水量在全国总用水量占比急剧增加的现状,以及城市水循环效率低下的重点问题;基于城市水循环途径的取水、输水、用水、排水和回水五个阶段,系统提出湿地的保护恢复有助于改善城市水资源利用状况,增强城市湿地空间优化配置和水资源可持续利用的协同效应;充分考虑城市生态空间整体优化及湿地布局,全面阐释在城市国土空间规划指导下,通过增加城市水循环中社会水回归容量和缩短社会水回归距离,提升城市水循环效率,充分发挥湿地生态工程对城市水循环优化的调控作用;最后,兼顾城市中长期规划发展的协调性、适应性,探讨了湿地保护修复以提升水循环效率的策略,包括多功能水源地建设、缩短汇水距离、多级净水、营建小微湿地以及构建自循环理念的再生系统等具体措施,为城市湿地资源空间规划的整体布局提供重要依据,对促进城市水资源可持续利用和建设人与自然和谐共生的韧性城市具有重要意义。

    • 基于水体型生态指数的无锡市城区生态质量时空变化分析

      2024, 44(4):1476-1490. DOI: 10.20103/j.stxb.202301130085

      摘要 (101) HTML (59) PDF 11.54 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:水体是构成生态质量的重要指标,传统的城市生态质量评价方法通常掩膜了水体区域,忽略了水对生态质量的影响。基于Google Earth Engine(GEE)平台提供的2013、2015、2017、2019、2021年的Landsat8-OLI影像数据,利用信息熵权重法耦合水体丰度(SPWI)、比率植被指数(RVI)、归一化潜热指数(NDLI)、干度(NDSI)、热度(LST)构建水体型生态指数(WBEI),对江苏省无锡市城区2013-2021年生态质量进行时空变化分析,并利用Moran指数计算无锡市城区生态质量的空间自相关性。结果表明:(1)WBEI融合了水体对生态指数的影响,弥补了传统方法无法反映水体区域生态质量的不足,能更好地反映包含水体区域在内的城市生态质量;(2)2013-2021年,无锡市城区平均WBEI分别为0.4808、0.4416、0.5068、0.4471、0.4682,城区生态质量呈波动变化,总体呈小幅下降的趋势;(3)无锡市城区生态质量极好等级的面积减少67.5251km2,良好与一般等级增加76.8633km2,生态质量等级变好区域的面积大于变差区域的面积,变好的区域主要分布在东侧锡山区城乡交界处及南侧滨湖区太湖周边地区,变差的区域主要分布于梁溪区与新吴区;(4)五个年度的全局莫兰指数分别为0.6820、0.7002、0.6367、0.7007、0.6886,生态质量的空间聚类明显,且以高-高、低-低的聚类类型为主。说明无锡市城区内各区域之间的生态质量差异显著,同类空间聚集,主要表现为高质量区域之间相互聚集,低质量区域之间相互聚集,生态质量具有高度空间自相关性。本文基于WBEI实现水体型城市无锡城区的生态质量的快速检测,可为同类城市生态保护与环境监测提供方法借鉴与数据支撑。

    • 基于人体健康的3种城市森林夏季林内紫外线辐射环境特征比较研究

      2024, 44(4):1491-1500. DOI: 10.20103/j.stxb.202212133581

      摘要 (72) HTML (69) PDF 3.79 M (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:以中波紫外线为主的紫外辐射对人体健康具有多种生物学影响,城市森林能够为居民提供温和的紫外辐射环境。为了解林下紫外线辐射环境特征是否存在树种间差异,对北京市3种常见遮荫树种的夏季林下紫外辐射(UV)强度、林内与林外UV辐射的比值(SR)、UV-B在总UV辐射中占比(UV-B/UV),以及VD合成和红斑效应两种人体作用有效辐射强度(UVVD、UVer)进行了测算。结果表明:(1)三种林分林内紫外辐射总量是林外的3%-10%,不同林分的林内UV强度具有显著差异,元宝枫林对UV屏蔽能力最强,其次是栾树林和国槐林;(2)三种林分林冠对不同波长上紫外辐射能量的屏蔽能力具有明显的一致性,林冠对UV-B的屏蔽能力没有在UVA波段强和稳定,林内UV-B/UV普遍高于林外,其中元宝枫林最高,其次为栾树林,国槐林最低;(3)林冠明显改变了日光UVVD和UVer两种人体作用光谱曲线的形态,三种林分内的人体作用光谱曲线形态相似,强度上,林内外UVVD/UVer值均接近1,不同林分间没有显著差异;(4)胸径、无截取散射、平均叶倾角、叶面积指数和叶片透光性等树种特性或林冠结构特征会影响林内UV的强度,但不同林分内的紫外辐射光谱曲线变化趋势和波峰、波谷的位置基本一致,说明林内UV光质特征的树种间差异不明显。

    • 基于社会-生态耦合视角的城市边缘区生境服务评估与分区

      2024, 44(4):1501-1513. DOI: 10.20103/j.stxb.202303290605

      摘要 (191) HTML (58) PDF 7.81 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市边缘区是城市和乡村交接的社会-生态脆弱区,科学评估其生境服务,对于生物多样性保护与地区可持续发展具有重要意义。在生境服务评估中将社会和生态视角进行整合,有利于制订具有接受度和包容性的保护与管理策略。以上海市青浦区为例,基于社会-生态耦合视角构建"生境质量-生境感知"的生境服务评估框架,综合InVEST模型和SolVES模型开展评估,采用耦合协调度模型分析生境质量和生境感知的耦合协调关系,利用地理探测器探究协调空间分异的影响因素,并进行生境服务分区。结果表明:(1)研究区生境质量整体处于较低水平,空间分布呈"西高东低"格局;生境感知空间分布则多临近水系呈"条带状"格局。(2)生境质量与生境感知的耦合协调程度为轻度失调,且失调单元较多。(3)社会经济因素为耦合协调空间分异的主要影响因素,且多与景观格局因素共同作用。(4)基于生境质量和生境感知的匹配与耦合协调关系,可将研究区划分为4大类、12小类生境服务区,以进行针对性保护与管理。研究结果可为促进人与自然和谐共生的生境综合保护提供参考依据。

    • 基于网络群组特征的生态管理分区——以武汉市为例

      2024, 44(4):1514-1525. DOI: 10.20103/j.stxb.202210182947

      摘要 (99) HTML (109) PDF 6.91 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态管理分区是维持区域生态安全、实现城市生态差异化治理的重要手段。然而现有分区方法侧重生态功能属性,较少考虑生态斑块之间联系强度差异,忽视了斑块的群组结构。以武汉市为例构建生态网络,从生态系统结构和功能的视角,结合斑块空间组织和斑块联系强弱,运用凝聚子群方法,提取联系紧密的生态组分,将网络划分为异质性群组,基于网络群组特征和生态景观辐射范围进行分区覆盖分析,并进行分区评价。结果表明:(1)86条生态廊道连接研究区34处生态斑块,进一步形成8个生态群组;(2)多数群组内部连通性较好,北部群组之间联系较强,南部群组之间联系相对较弱;(3)依据群组结构功能特征,形成6大网络群组分区,通过与武汉市经济发展规划分区对比,两者具有较高的一致性;(4)城市外围的分区网络稳定性较好,中部稳定性较差,识别分区内13个重要斑块和16条重要廊道,作为重点发展保护对象;(5)综合分区特征将6大分区确立为生态屏障区、生态控制区、生态改善区、生态修复区、生态开发区以及生态保育区,并提出生态发展差异化保护措施。研究将生态功能属性和空间结构属性进行有机关联并制定分区策略,为区域生态管理分区、生态保护规划提供新视角。

    • 野化放归丹顶鹤活动节律、家域特征和栖息地选择

      2024, 44(4):1526-1538. DOI: 10.20103/j.stxb.202302230315

      摘要 (121) HTML (98) PDF 9.20 M (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:了解野放丹顶鹤的运动模式、家域和栖息地选择的时间节律特征对丹顶鹤种群保护和栖息地管理尤为重要。基于GPS-GSM跟踪数据,综合运用3S技术、动态布朗桥模型、栖息地选择指数,研究了盐城海滨湿地野放丹顶鹤在不同生活周期的活动节律、家域的面积和重叠指数,以及栖息地选择。结果表明:(1)丹顶鹤日活动节律具有明显的周期性特征。丹顶鹤活动强度:育成期>越冬期>孵化期>育雏期,孵化期和育雏期日间活动强度平稳,育成期和越冬期呈"双峰"模式。(2)丹顶鹤95%家域面积均值介于(111.18±22.15)hm2-(621.28±105.77)hm2,育成期((621.28±105.77) hm2)>育雏期((226.83±54.86) hm2)>孵化期((112.40±7.72) hm2)>越冬期((111.18±22.15) hm2);核心家域面积均值介于(0.53±0.26)-(45.78±6.66) hm2,育成期((45.78±6.66) hm2)>育雏期((12.73±3.67) hm2)>越冬期((5.18±1.59) hm2)>孵化期((0.53±0.26) hm2)。不同生活周期家域重叠值为31.08%-46.84%,不同年份重叠值为29.20%-76.21%。(3)家域尺度内,栖息地选择率具有周期性差异。孵化期选择中高覆盖度芦苇生境;育雏期选择水塘生境、中高覆盖度生境以及距水塘潮沟100 m以内生境;育成期选择水塘生境、低和中低覆盖度生境以及距离水塘0-100 m生境;越冬期选择水塘生境、中高覆盖度生境以及距水塘0-100 m生境。研究可为丹顶鹤种群保护和栖息地管理提供科学依据。

    • 东方田鼠家群个体体重、攻击性及胆量对其扩散的影响

      2024, 44(4):1539-1548. DOI: 10.20103/j.stxb.202212233648

      摘要 (66) HTML (53) PDF 1.29 M (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:扩散作为动物适应生存环境的重要特征之一,受到自身生物学特征及环境等方面的制约。以家群形式生活和子代雄鼠扩散为主的东方田鼠,其成员个体是否因领地食物和空间资源竞争导致体重小、攻击性弱及胆小个体先行扩散。以新鲜马唐叶片构建三块密集均质的食物斑块,在食物斑块周边以透明玻璃设置观测箱,采用透明塑胶管连接三块食物斑块作为动物扩散的通道,构建东方田鼠扩散行为观测装置。将东方田鼠家群子代成员投放至带有自身家群气味的食物斑块,测定成员个体在食物斑块上的觅食行为序列过程和参数,以及向其他食物斑块扩散的行为过程和参数以及家群中先行扩散个体体重、攻击性及胆量占所有家群数的比率,检验成员个体的体重、攻击性及胆量对扩散的影响。结果发现,体重小、攻击性弱和胆小个体的觅食启动时间极显著地大于体重大、攻击性强和胆大个体的,但其先行扩散的比率却显著地大于体重大、攻击性强和胆大个体的;然而体重小、攻击性弱及胆小个体的扩散开始时间显著或极显著地大于体重大、攻击性强及胆大个体的。结果揭示,东方田鼠家群成员随着年龄的增长和对食物及空间资源竞争的加剧,体重大、攻击性强及胆大个体会迫使体重小、攻击性弱及胆小个体先行扩散。

    • 长湖浮游植物优势种生态位特征及种间联结性分析

      2024, 44(4):1549-1563. DOI: 10.20103/j.stxb.202212023483

      摘要 (107) HTML (108) PDF 7.63 M (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解生态调控后的浮游植物群落稳定性和优势种种间联结性,于2020年10月-2021年7月按季节对湖北长湖浮游植物群落进行调查。运用生态位宽度、生态位重叠值、方差比率法、卡方检验、Pearson相关性检验和Spearman相关性检验的方法对浮游植物优势种间的相互关系进行综合分析。结果显示:四季共鉴定出浮游植物8门、67属、78种;优势种19种。长湖属于绿藻+蓝藻+硅藻为主的水体。其中,梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)为四季共有优势种,对水环境有较好的指示作用,显示长湖水体处于中度富营养化状态。根据优势度和生态位宽度的结果,19个优势种可以划分为4个类群。生态位重叠值的变化范围为0.02-0.96,季节差异明显,秋季>冬季>春季>夏季。方差比率的结果显示秋季和冬季浮游植物优势种间总体呈现显著正联结,群落较稳定;春夏季节优势种间总体呈现不显著负联结,群落处于波动状态。卡方检验、Pearson相关性检验和Spearman相关性检验结果综合显示:优势种对间联结性的显著率较低,群落种间联结不紧密。且冬季和春季负联结种对数较多,群落处于演替早期;夏季和秋季正联结种对数较多,群落处于演替中期。

    • 珠江流域常见鱼类及大型底栖动物DNA条形码空缺分析

      2024, 44(4):1564-1574. DOI: 10.20103/j.stxb.202302220304

      摘要 (92) HTML (57) PDF 3.45 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:条形码数据库是开展基于DNA的生物监测关键先决条件。为在珠江流域有效开展基于DNA的生物监测,迫切需要了解物种DNA条形码的覆盖或空缺状况。整理了珠江流域常见鱼类和大型底栖动物的物种清单,从National Center and Biotechnology Information (NCBI)数据库中检索了物种清单的DNA条形码序列,分析了常见鱼类(包括线粒体组和12s rRNA基因)和大型底栖动物(包括线粒体组、COI和18s rRNA基因)的DNA条形码覆盖范围和空缺程度。数据分析表明:(1)珠江流域共记录了常见鱼类221种,隶属于2纲18目51科和137属;常见大型底栖动物105种/属,隶属于6纲14目53科。(2)共检索到常见鱼类线粒体组序列913条和12s rRNA基因序列962条,分别占总物种的81.45%和57.92%;有12.67%的物种没有线粒体组和12s rRNA基因序列,若将条形码阈值设置为至少包含5个参考序列,则空缺度上升至52.94%;(3)共检索到常见大型底栖动物线粒体组65条序列、COI基因26,988条序列和18s rRNA基因175条序列,分别占总种/属数的29.52%、68.57%和37.14%;有25.71%的种/属在线粒体组、COI和18s rRNA基因区域皆无序列收录,若将条形码阈值设置为至少包含5个参考序列,则空缺度上升至41.90%。总之,本研究将为珠江流域开展基于DNA的鱼类和大型底栖动物监测提供基础数据支撑,为完善珠江本土DNA条形码数据库提供参考建议。

    • 祁连山国家公园煤矿修复对地表节肢动物多样性的影响

      2024, 44(4):1575-1587. DOI: 10.20103/j.stxb.202302280363

      摘要 (86) HTML (83) PDF 1.35 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:高寒山区煤矿覆土回填和种植草本植物能够快速改善环境,强烈影响地表节肢动物多样性及其生态功能,地表节肢动物对煤矿修复的响应还会因海拔及放牧扰动强度的变化而异。选择祁连山国家公园甘肃片区中部西营河和东大河保护站煤矿修复区和毗邻草地(对照区)为研究对象,利用陷阱法调查煤矿修复区及对照区地表节肢动物的种类组成和数量变化,解析地表节肢动物群落及关键类群对煤矿修复的响应模式,确定影响地表节肢动物多样性变化的关键要素。结果表明,煤矿修复缩小了修复区和对照区地表节肢动物群落差异,但煤矿修复区和对照区地表节肢动物群落组成明显不同并存在地域差异。西营河煤矿修复显著提高了地表节肢动物活动密度,而东大河保护站煤矿修复导致地表节肢动物活动密度略有降低,地表节肢动物类群丰富度、多样性和均匀度指数变化与活动密度相反。主要地表节肢动物科对煤矿矿区修复的响应模式不同并存在区域差异,西营河保护站煤矿修复显著提高了平腹蛛科、微蛛亚科和隐翅虫科的活动密度,但显著降低了硬体盲蛛科和象甲科的活动密度;东大河保护站煤矿修复显著提高了步甲科活动密度,但降低了蚁科和狼蛛科的活动密度。pRDA排序结果表明,海拔高度和全氮含量解释了西营河保护站煤矿修复区和对照区20.8%的地表节肢动物群落变异;草本地上生物量和海拔高度解释了东大河保护站煤矿修复区和对照区24.3%的地表节肢动物群落变异。总之,高寒山区人工覆土和植被建设引起的植被和土壤环境变化强烈影响地表节肢动物多样性,地表节肢动物对煤矿修复的响应存在明显的区域差异,地表节肢动物多样性可以指示和评估煤矿修复效果。

    • 崩岗生态修复不同人工林林下入侵植物和本土植物对群落稳定性的影响

      2024, 44(4):1588-1600. DOI: 10.20103/j.stxb.202304010641

      摘要 (83) HTML (57) PDF 2.70 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:探寻基于自然的崩岗生态修复群落构建方案,以广东三岭山国家森林公园崩岗区早期恢复阶段的4种(湿地松Pinus elliottii、尾叶桉Eucalyptus urophylla、大叶相思Acacia auriculaeformis和樟树Cinnamomum camphora)林分为对象,进行样方调查,以林下入侵植物和本土植物作为切入点,以物种多样性指数、生态位宽度、生态位重叠度、生态响应指数和种间联结指数探究不同林分的群落稳定性,优化林下植物配置。结果表明:(1)4种林分中共有林下植物104种,隶51科92属,其中菊科(Asteraceae)种类最多,有33种;其次是禾本科(Poaceae),有24种。林下本土植物数目为湿地松>尾叶桉>樟树>大叶相思,林下入侵植物数目为湿地松=樟树>大叶相思>尾叶桉。与其他三种林分相比,尾叶桉林的林下入侵物种数目、多样性指数和生态位宽度均最少,同时入侵植物与本土植物的生态位重叠度也最小。(2)林下植物群落未来发展趋势最佳的是湿地松林,其次是尾叶桉林、樟树林,最差为大叶相思林,且除大叶相思林外,其它3种林分正向发展的平均速率大于负发展。(3)4种林分的林下植物的种间联结较小(OI≤0.5),且多为负联结,群落均处于不稳定阶段。尾叶桉林的林下本土植物和入侵植物联结程度最低,说明其林下植物间竞争程度最小。(4)群落配置模式可优化为:尾叶桉-芒萁-筒轴茅-芒;湿地松-芒-白茅-乌毛蕨;大叶相思-芒-乌毛蕨-桃金娘;樟树-桃金娘-筒轴茅-白茅。因此,种植速生树种以在崩岗早期恢复阶段迅速成林时,可优先考虑林下本土植物丰富且入侵植物较少的林分(如尾叶桉林),林下则选取正联结的本土植物进行林下植物群落配置,以有效抵抗林下入侵植物,形成稳定的进展型林下植物群落。

    • 安徽省植被净初级生产力估算——基于改进的CASA模型

      2024, 44(4):1601-1612. DOI: 10.20103/j.stxb.202303270590

      摘要 (96) HTML (81) PDF 8.44 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:定量估算植被净初级生产力(NPP)对预测陆地碳循环趋势具有重要意义,目前广泛应用于NPP估算的CASA模型其精度仍有待提高。在已有CASA模型优化的基础上,考虑最大光能利用率(LUEmax)的动态变化来改进CASA模型,对改进前后的模拟结果进行比较,并利用改进后的模型估算2001-2020年安徽省植被NPP。结论如下:(1)改进的CASA模型可应用于研究区的植被NPP估算,NPP模拟值与实测值之间的相关性达到显著水平(R2= 0.736, P<0.01)。(2)改进后模拟的安徽省植被NPP在空间表达上能够呈现更多细节,时间上较改进前在生长季NPP值更高,非生长季值更低,拉大了NPP的年内变化。(3)2001-2020年安徽省植被NPP整体呈波动上升趋势,多年平均值为547.61 gC m-2 a-1,年均增长量达2.18 gC m-2 a-1,2016-2020年间NPP增长最快。年内NPP具有明显的季节差异,表现为夏季>秋季>春季>冬季。(4)安徽省植被NPP具有较强的空间分异性,呈南北多、中间少的分布格局,高值区主要分布在皖南山区,皖西大别山区及部分淮北平原农作物区,低值区多分布在巢湖、长江沿线和淮河流域等植被覆盖密度较低区域。2001-2020年间安徽省植被NPP呈明显的上升趋势,上升面积占总面积的74.04%,大部分分布在地势平坦的淮北平原。

    • 亚热带六种常见榕属植物日间呼吸特征

      2024, 44(4):1613-1622. DOI: 10.20103/j.stxb.202302280354

      摘要 (72) HTML (136) PDF 1.65 M (183) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物呼吸作用是生态系统碳循环的一个关键过程。陆地植被每年通过光合作用固定的碳有一半被呼吸作用释放,而释放的这部分又有大约一半来自叶片呼吸。植物不仅在夜晚进行呼吸作用 (Rd, Dark respiration),白天也在呼吸,即日间呼吸(RL, Light respiration)。有研究表明光照条件下植物叶片呼吸低于黑暗环境下叶片呼吸速率,通常受到的光照抑制程度为30%-40%左右。但在实际研究中,经常忽视植物叶片日间呼吸的光抑制,进而大幅高估生态系统呼吸,从而使得生态系统总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)被高估,因此有必要对植物的日间呼吸特性进行研究。以中国南方亚热带六种常见榕属植物(垂叶榕、高山榕、黄金榕、菩提树、细叶榕、小叶榕)为研究对象,测量其叶片的日间呼吸速率(RL, Kok方法)、暗呼吸速率(Rd)、比叶重(LMA)、叶片氮含量(N)、磷含量(P)、最大光合速率(A)、1800及80μmol m-2 s-1光强下Rubisco酶氧化速率(Vo80,Vo1800)及Rubisco酶羧化速率(Vc80, Vc1800)。采用皮尔逊相关分析RL与叶片其他性状间的关系,并运用逐步回归分析建立RL相关预测模型。研究结果表明:六种榕属植物RL均低于Rd,存在光抑制现象,光抑制率为24.1%-61.2%,平均为38.4%,其RL及光抑制率均存在种间差异;RLRd、N、AVo80Vc80Vo1800Vc1800成显著正相关,与LMA成显著负相关,与P无统计学相关关系 。RL可以用逐步线性回归方程来解释,Rd、N和Rubisco酶羧化速率(Vc80)的可以解释96.5%的RL变异,而Vc80与N可以共同解释74.5%的RL/Rd。叶片日间呼吸及其光抑制受到N和Rubisco酶羧化速率的影响,这可能是由光合速率与呼吸速率的耦合引起的。本研究建立了亚热带榕属植物叶片日间呼吸相关预测模型,为揭示日间呼吸光抑制机制提供依据,对准确评估叶片碳循环及GPP具有重要作用。

    • 北京山区黄栌叶片水分和光能利用效率季节变化及影响因子

      2024, 44(4):1623-1632. DOI: 10.20103/j.stxb.202302060198

      摘要 (87) HTML (72) PDF 1.69 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:未来气候变化将影响光合环境资源供给,尤其是水分和光能。为深入了解植物对气候变化的适应性,使用LI-6800便携式光合仪,于2021年5-10月份(完全展叶期)测定了北京山区广布灌木黄栌(Cotinus coggygria)叶片的光响应曲线,分析其水分利用效率(WUE=最大净光合速率[Pnmax]/气孔导度[gs])和光能利用效率(LUE)的季节变化特征及影响因子。结果显示:黄栌叶片WUE在5-6月份呈下降趋势,7-10月份比较稳定;LUE在5-7月份呈上升趋势,8-10月份比较稳定。WUE和LUE的生长季平均值分别为98.25 μmol/mol和0.06 mol/mol,变异系数分别为22%和17%,两者呈负相关(R2=0.86;P<0.01)。环境因子中,WUE和LUE主要受土壤含水量(SWC)影响,WUE随SWC增加呈线性降低趋势,而LUE随SWC增加呈线性增加趋势。SWC每增加0.1 m3/m3,Pnmax和gs分别线性增加4.23 μmol m-2 s-1和0.07 mol m-2 s-1,即gs对SWC变化的敏感性比Pnmax高。光合有效辐射(PAR)对WUE和LUE的影响不显著。生物因子中,比叶面积(SLA)是影响WUE和LUE的主要因子,WUE随SLA上升而上升,LUE随SLA上升而下降。叶氮含量(LNC)与WUE和LUE均不显著相关。SWC和SLA双因子线性回归模型均可以较好模拟WUE和LUE的季节变化,解释度分别为91%和71%,且其中SWC的标准回归系数较大,说明SWC是影响WUE和LUE变异的主导因子。结果表明SWC是限制黄栌叶片WUE和LUE的主要环境因子,SLA是调控WUE和LUE的关键生物因子,其中SWC起主要调控作用。研究结果利于深入了解北京山区灌木生态功能对未来气候变化的响应。

    • 亚热带杉木径向生长对气候因子的响应

      2024, 44(4):1633-1646. DOI: 10.20103/j.stxb.202212313715

      摘要 (90) HTML (60) PDF 5.17 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:杉木(Cunninghamia lanceolata)是亚热带地区主要造林树种之一,其在区域碳循环和缓解气候变化中起着重要的作用。以亚热带地区6个站点(荆关、马鬃岭、分宜、将乐、东风、高峰)杉木人工林为研究对象,建立树轮标准化年表,分析树木年轮年表与气候因子的关系,解析不同研究区杉木径向生长对气候变化的响应机制,探讨不同站点杉木对干旱事件的响应策略,为该地区杉木人工林的经营管理提供理论依据。研究结果表明,6个研究区杉木树轮宽度对气候变化的平均敏感度大于0.15,样本总体代表性大于 0.85,均处于可接受水平,表明6个站点的杉木样本具有区域代表性,适用于进行气候相关分析。杉木径向生长主要与生长季的平均温度和降水量、上一年夏季的最低温度正相关,与当年夏季最高温度负相关,高峰站点的径向生长与7-10月的相对湿度显著正相关,其他地点径向生长与月相对湿度相关性较弱,分宜、东风和高峰站的径向生长与干旱指数显著正相关,其他地点的杉木树轮宽度与干旱指数相关性较弱。干旱事件对6个站点杉木生长均产生了负面影响,胸高断面积增长(Basal area increment, BAI)呈先上升后下降的趋势,在生长后期,6个研究点的BAI出现不同程度的衰退现象。第二次干旱发生后,杉木对干旱事件的应对能力更强。亚热带纬度较低的地区杉木受到干旱的影响较大,温暖而湿润环境下的杉木对干旱事件的抵抗力较小,恢复力较高。

    • 岷江干旱河谷土石混合边坡不同种植处理下乡土植被的生态效益

      2024, 44(4):1647-1661. DOI: 10.20103/j.stxb.202211283432

      摘要 (68) HTML (49) PDF 2.36 M (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:岷江干旱河谷生态环境脆弱,植被恢复困难,大规模的公路建设极易对当地生态环境造成破坏。筛选适宜的植被恢复措施对干旱地区道路边坡的乡土植被恢复重建和生态功能提升尤为重要。以岷江干旱河谷极端退化的土石混合的道路边坡为案例,选取乡土灌木和草本植物构建植物群落,进行裸地播种、播种后覆盖纤维毯和添加腐殖土后播种并地表覆盖纤维毯3种不同的种植处理,揭示了不同处理下群落结构、土壤改良以及水土保持效益的差异。发现,乡土灌草群落是干旱河谷适宜的道路边坡植被恢复模式,种植后第3年群落特征趋近于岷江干旱河谷区自然生态系统的多年生灌草植被。纤维毯覆盖+覆土处理在促进植物生长和群落构建,水土流失防治上效果最好,群落总盖度为74%,群落总生物量为506.35 g/m2;生长季内,与自然恢复相比小区径流量减少了87.8%,泥沙流失量降低了92.1%。土壤改良效应在3种处理之间差异不明显,但是与自然恢复样地相比,各处理均提升了边坡0-20 cm土层土壤养分。不同种植处理下植物群落结构差异是影响干旱河谷土石混合的道路边坡水土流失的关键因子。

    • 基于结构方程模型的森林生态系统空气负离子影响机制分析

      2024, 44(4):1662-1670. DOI: 10.20103/j.stxb.202211143291

      摘要 (98) HTML (73) PDF 3.44 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:空气负离子(Negative air ion, NAI)是衡量空气质量的重要指标之一,受到植被和环境的共同影响。然而,森林生态系统作为NAI产生的重要来源,森林中的植被和环境之间的相互作用以及对NAI的影响机制和贡献潜力仍难以捉摸。以暖温带森林生态系统中广泛分布的栓皮栎(Quercus variabilis BI.)为对象,基于自动观测设备长期定位观测获取了气象、土壤性质、空气洁净度以及植被光合等数据,利用皮尔逊相关系数分析和偏最小二乘结构方程模型分析了森林植被和环境要素对NAI的影响机制和贡献潜力。结果表明,环境要素和植被光合对NAI的贡献差异显著,植被光合对NAI的贡献潜力为62.65%,环境要素对NAI的贡献率为37.35%。环境要素中太阳辐射和饱和水汽压差的影响程度最大,分别为68.94%和16.55%。植被光合和PM2.5主要通过直接效应影响NAI,而光合有效辐射、紫外辐射、土壤温湿度和饱和水汽压差主要通过间接效应影响NAI。因此,利用结构方程模型可以阐明植被光合与环境要素的变化对NAI的影响趋势,从而全面揭示了森林生态系统中植被产生NAI的作用机制以及环境对NAI的影响趋势,并为评估森林生态系统对NAI的贡献潜力提供理论基础。

    • 气候变化背景下青藏高原东部猪毛蒿物候的变化规律和影响因素

      2024, 44(4):1671-1679. DOI: 10.20103/j.stxb.202210313103

      摘要 (80) HTML (55) PDF 3.46 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:近几十年来青藏高原正经历着广泛而深远的气候变化,这种变化对当地物种的物候及分布格局产生了显著影响。猪毛蒿作为干旱半干旱地区的优势物种和影响群落稳定性的关键物种,青藏高原东缘是其重要的分布区域之一,然而其物候将如何应对气候变化目前我们尚不清楚。为此,基于青海省东部连续20年的气象数据和原位物候观测实验,探讨猪毛蒿物候的变化规律及量化不同气候因子的相对贡献率。结果表明:1)过去20年间年均温和年均每日日照时长分别呈现出显著的上升和下降趋势,而年降水和年均每日最大风速没有显著的变化;2)20年间猪毛蒿返青-开花的时间间隔和开花-结果的时间间隔并未表现出显著的变化趋势,结果-枯黄的时间间隔显著缩短;3)所有气候因子均对猪毛蒿不同物候的时间间隔有显著影响,其中最大风速是影响猪毛蒿物候时间间隔最重要的气候因子。这一研究发现可以为气候变化情景下青藏高原高寒植物的保护和利用提供理论依据。

    • 锦鸡儿属灌木阻止干旱草地沙漠化生态过程

      2024, 44(4):1680-1691. DOI: 10.20103/j.stxb.202210223010

      摘要 (75) HTML (54) PDF 2.58 M (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:纵观全球沙漠化的研究进展,从宏观上研究沙漠化现状和后果的报道较多,对沙漠化内在过程的综合研究较少,灌木在阻止干旱区草原沙漠化中的生态作用缺乏研究。研究假设:在干旱地区,灌木的存在提高土壤营养水平,提升土壤保水能力,促进林下植物和土壤生物群落,进而减轻风蚀和固结土壤,这些相互联系的生态过程共同阻止了草原沙漠化。为了验证上述假设,我们以内蒙古阿拉善地区的荒漠化草原为样地,研究锦鸡儿属灌木的固土能力、提高土壤保水能力、改善土壤营养能力和促进生物群落能力,从生物、土壤、水分和沙物质运动等多过程来探讨锦鸡儿属灌木在阻止草原沙漠化中的作用。目的是弄清灌木阻止干旱草地沙漠化的生态过程。在阿拉善荒漠化草原区,锦鸡儿属灌木盖度大约为12.40%。在100 m2的土地上现有灌木固土2.01 m3,固土效率为167 cm3/g鲜重,每年灌木生长可以增加固土能力0.264 m3/100 m2土地。锦鸡儿属灌木提高了土壤湿度(灌丛效应SE=0.120)和土壤对雨水的保持能力(SE 0.155),改善了土壤营养(有机质SE 0.234、有效氮SE 0.338、有效磷SE 0.256和有效钾SE 0.089),增加了植物群落的物种丰度、多度、植株高度和生物量(SE 0.298)以及土壤生物(微生物和线虫)群落的物种丰度和多度(SE 0.302),提高了土壤酶活性(碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶,SE 0.191-0.365)。综合分析表明锦鸡儿属灌木通过保水(路径系数PC= 0.43)、增肥(PC 0.39)、促进植物(PC 0.34)和土壤微生物群落(PC 0.20),以及它们共同导致的固土效应等多个相互联系的生态过程阻止干旱草原转变为沙漠。在防止沙漠化的不同过程中,5个锦鸡儿属灌木种各有优劣,这可能是这些种共存于荒漠区的原因之一。灌木作为极端干旱荒漠区的主要植被,在阻止干旱地区草地沙漠化中发挥着重要作用。

    • 火炬树在北美和中国空间分布差异对比及防范入侵措施

      2024, 44(4):1692-1699. DOI: 10.20103/j.stxb.202204100939

      摘要 (96) HTML (83) PDF 2.42 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:火炬树原产于北美洲东部,引进中国后主要栽培于贫瘠土壤上,用于植树造林和保持水土。然而其入侵性和扩散能力较强,管控不当将会严重破坏侵入地生态系统的多样性。采用了GIS和MaxEnt模型相结合的方法,模拟了火炬树在北美和中国地区的适宜分布区域,分析了主要环境影响因素,并利用ROC曲线验证模型结果的准确度。研究结果表明:火炬树在北美和中国的适宜分布区域都主要集中在30°-40°N气候相对湿润地带;影响MaxEnt模型预测结果的关键环境因子都是气候因子;预测模型的AUC值都大于9。但两个地区的部分环境因子的阈值范围存在明显差异,说明在入侵中国后火炬树的气候空间和生态位发生了较大变化,对中国本地的生态系统构成一定威胁。可为防疫监测和林业部门的工作提供参考依据,有助于其制定早期预警和监管措施,从而有效防治中国地区火炬树的入侵和保护生物多样性。

    • 青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量及胞外酶活性分布特征

      2024, 44(4):1700-1716. DOI: 10.20103/j.stxb.202210062831

      摘要 (81) HTML (70) PDF 6.45 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤微生物释放的胞外酶是决定碳(C)、氮(N)、磷(P)生物地球化学循环的关键因素,为了阐明青藏高原典型小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性沿海拔和土层的分布特征并揭示影响该分布格局的主要养分限制状况,于2021年8月采集了青藏高原廓琼岗日冰川小流域5个海拔梯度(4900 m; 5000 m; 5100 m; 5200 m; 5300 m)中4个土壤发生层(A层:腐殖质层、E层:淋溶层、B层:淀积层和C层:母质层)的土壤样品,定量分析了土壤基本理化性质、微生物生物量、胞外酶活性等指标。结果表明:1)微生物生物量碳氮磷的海拔差异变化规律不同,随着土层加深微生物生物量碳氮磷随海拔变化越小。同时,各海拔之间微生物生物量均有随土层加深而显著降低的趋势(P<0.05);2)四种酶活性的海拔间变化规律各异,但整体呈现随海拔升高而升高的趋势且在表层(A和E层)增长趋势更明显,而且随土层加深显著降低(P<0.05);3)该区域土壤微生物受到碳和磷共同限制,土层越深限制越高,而且海拔越高C限制越强,但P限制降低;4)青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间存在较明显的差异,可能是由于土壤养分含量的差别造成的。整体而言,青藏高原典型冰川小流域土壤养分含量影响土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间的分布特征。为深入理解青藏高原冰川小流域土壤养分循环提供了数据基础和科学依据。

    • 胡杨叶功能性状与土壤因子的关系

      2024, 44(4):1717-1726. DOI: 10.20103/j.stxb.202212043499

      摘要 (111) HTML (68) PDF 2.03 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:探究荒漠植物叶功能性状对土壤环境因子的响应格局,对理解干旱荒漠区优势植物适应干旱贫瘠逆境的权衡策略至关重要。以塔里木河干流上游胡杨为研究对象,研究不同生境胡杨叶功能性状变异格局及其与土壤因子的相互关系,以揭示胡杨适应干旱荒漠环境的生态策略。结果表明:(1)胡杨叶功能性状在不同地下水埋深(GWD, groundwater depth)之间差异显著(P<0.05),比叶面积(SLA, specific leaf area)、叶宽(LW, leaf width)、叶面积(LA, leaf area)随GWD增加而显著下降(P<0.05),叶长(LL, leaf length)、叶干物质含量(LDMC, leaf dry mass)、叶组织密度(LTD, leaf tissue density)则显著增大(P<0.05);其中LW、LA变异系数较高(48.6%、39.4%),对GWD变化较敏感。(2)浅GWD生境土壤有机碳(SOC, soil organic carbon)、全氮(TN, total nitrogen)、全磷含量(TP, total phosphorus)与氮磷比(N/P, nitrogen phosphorus ratio)显著高于深GWD生境(P<0.05),碳氮比(C/N, carbon nitrogen ratio)则相反;其中TN、SOC、N/P变异系数较高(≥40.0%),对GWD变化较敏感。(3)冗余分析表明,C/N、N/P、TN、SOC是影响胡杨叶功能性状的主要因子,其中C/N显著影响LW、LA与SLA,N/P则显著影响LL与LDMC,TN显著影响LTD(P<0.05)。(4)随GWD增加,土壤库养分减少,林下土壤旱化贫瘠。胡杨为了生存,通过减小LW、LA、SLA,增加LL、LTD、LDMC来适应日益干旱贫瘠的荒漠环境。

    • 模拟氮沉降对中亚热带米槠天然林土壤解磷微生物群落和功能潜力的影响

      2024, 44(4):1727-1736. DOI: 10.20103/j.stxb.202303210543

      摘要 (81) HTML (71) PDF 3.14 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:解磷微生物是森林土壤磷循环的关键驱动因素,对亚热带低磷土壤尤为重要。由于微生物对环境变化较为敏感,氮沉降下土壤微生物如何变化以及如何影响土壤磷有效性尚不清楚。为此,依托福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站建立的米槠天然林长期氮沉降观测平台,借助16S rRNA和ITS高通量测序以及PICRUSt功能预测方法,探索氮添加对土壤解磷微生物群落和功能潜力的影响。结果表明:氮添加显著增加了土壤有效氮含量,但显著降低了Resin-P、NaHCO3-P和TPo,表明氮沉降改变了土壤养分平衡,加剧了磷限制。此外,氮添加降低了根瘤菌和伯克霍尔德菌等解磷细菌的丰度,却增加了青霉菌和曲霉菌等解磷真菌的丰度。PICRUSt功能预测进一步发现,存在15种能够编码磷酸酶的基因,并且与对照相比,施氮后酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和植酸酶等酶基因丰度显著增加。综上,本研究发现施氮加剧了亚热带米槠天然林土壤的磷限制,同时增加了解磷真菌的丰度和磷酸酶的基因丰度来促进有机磷矿化,这可能是氮沉降下驱动米槠天然林土壤磷转化的主要微生物机制。

    • 氮添加土壤微生物群落结构影响微生物碳利用效率

      2024, 44(4):1737-1746. DOI: 10.20103/j.stxb.202303190519

      摘要 (156) HTML (77) PDF 3.14 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:尽管近年来中国氮(N)沉降水平逐渐趋于稳定,但中国东南地区N沉降相比于其他地区仍处于较高水平。N沉降对陆地生态系统碳循环过程的影响不容忽视。微生物碳利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳转化为生物量碳的效率,高微生物CUE意味着高土壤有机碳存储潜力。因此,探究N沉降背景下微生物CUE的变化将有助于进一步认识陆地生态系统土壤碳存储的变化。然而,目前关于N沉降下微生物群落结构的变化如何影响微生物CUE鲜有报道。在福建省泉州市戴云山国家级自然保护区的罗浮栲林通过N添加模拟N沉降。实验共包括三个N添加处理:对照(CT, +0 kg hm-2 a-1)、低氮(LN, +40 kg hm-2 a-1)和高氮(HN, +80 kg hm-2 a-1)。测定不同处理土壤基本理化性质、微生物生物量、酶活性和CUE,并使用高通量测序对微生物群落结构和多样性进行测定。结果表明,N添加显著影响微生物CUE,随着N添加水平的增加,CUE逐渐增加;相反,土壤pH、可提取有机碳(EOC)和微生物生物量碳(MBC)均呈现下降趋势。N添加对土壤微生物群落α多样性总体上无显著影响。非度量多维度尺度(NMDS)分析表明,N添加显著改变了微生物的群落结构。尤其对于真菌而言,不同N添加处理的真菌群落明显分开为三簇。微生物CUE分别与土壤pH、EOC和真菌NMDS1呈显著的负相关关系,与矿质氮含量呈现显著正相关关系。随机森林分析表明,N添加下影响微生物CUE的类群主要是富营养菌(如变形菌门和子囊菌门)。研究表明N添加下,微生物CUE不仅受土壤养分有效性和pH的调控,同时还受土壤微生物群落结构的影响。未来进一步探究N添加下土壤微生物关键类群的变化可能有助于揭示森林生态系统碳存储过程。

    • 接种蚯蚓对有机茶园土壤结构及有机碳库的影响

      2024, 44(4):1747-1754. DOI: 10.20103/j.stxb.202211093225

      摘要 (86) HTML (69) PDF 1.52 M (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨接种蚯蚓对有机茶园土壤团聚体、孔隙分布及有机碳库的影响,设置375条/m2,250条/m2,125条/m2三种蚯蚓投放密度,将威廉腔环蚓接种于信阳有机茶园土壤中。结果表明:接种蚯蚓能显著提升>2mm大团聚体的比例而降低<0.25mm粒径的微团聚体的比例;提高水稳性小团聚体(0.25mm≤d≤2mm)比例,但对水稳性大团聚体d>2mm的影响不显著;高密度蚯蚓处理平均重量直径(MWD),平均几何直径(NWD)以及分型维数(D),团聚体破坏率(PAD)显著高于其他密度处理及对照(CK)。接种蚯蚓使得结构性孔隙(土壤颗粒间和团聚体间孔隙)所占比重增加,其中以团聚体间孔隙增加最为显著,其次为颗粒间孔隙,对由粘粒及矿物层间形成的毛管孔隙分布无显著影响;随着接种密度的增加,颗粒间孔隙度变化不显著而团聚体间孔隙度的相对值和绝对值均显著增加。添加蚯蚓能显著增加土壤活性有机库总量。接种密度的增加对活性有机碳库总量影响不大,但对土壤呼吸速率提升较多,故从温室气体排放角度考虑低接种密度更合适。可见,有机茶园中少量接种蚯蚓即能达到改良土壤结构的效果,并能缓解由于采茶造成的土壤压实问题。

    • >学术信息与动态
    • 枯落物输入改变对森林生态系统土壤理化性质的影响

      2024, 44(4):1755-1763. DOI: 10.20103/j.stxb.202203220709

      摘要 (148) HTML (128) PDF 3.97 M (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:枯落物输入改变是影响森林生态系统土壤理化性质的一个重要因素,探究其对土壤理化性质的影响对了解和保护森林生态系统的稳定性至关重要。为探究森林生态系统土壤理化性质对枯落物输入改变的响应,对国内外已发表的研究论文中筛选出712组有效数据通过Meta分析,从枯落物输入改变、气候、海拔、林分类型、处理年限等因素揭示枯落物输入对土壤理化性质的影响程度。研究结果表明:枯落物添加使土壤pH降低2.22%;土壤含水量、有机碳、全氮、铵态氮分别提高3.99%、15.9%、9.82%和16.52%;枯落物去除使土壤含水量、pH、有机碳、全氮、C/N、铵态氮分别降低8.16%、4.02%、6.47%、5.09%、10.55%和8.86%。枯落物输入改变对土壤理化性质的影响还受到气候、海拔、林分类型、处理年限等因素的调控。在枯落物输入改变条件下,气候、海拔、林分类型、处理年限等因素对土壤含水量、有机碳、全氮、铵态氮均有显著的促进作用;海拔对土壤pH产生了显著的促进作用,而林分类型对土壤pH产生了抑制作用。同时得出枯落物输入改变条件下,年均温是土壤pH的主要调控因子,年均降水量是土壤含水量的主要调控因子;海拔是土壤有机碳、全氮、铵态氮的主要调控因子。枯落物输入改变后土壤含水量、pH、有机碳、全氮、铵态氮均显著发生变化,而枯落物输入改变对土壤理化性质影响的程度除了受到枯落物输入改变的调控,还受到气候、海拔、林分类型、处理年限等因素的影响。研究结果对深入理解土壤理化性质对枯落物输入差异化响应的驱动因素有一定的理论意义。

    • >封底
    • 封底

      2024, 44(4):1764-1764.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 1.26 M (106) 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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