• 2024年第44卷第6期文章目次
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      2024, 44(6):0-0.

      摘要 (118) HTML (0) PDF 4.95 M (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >研究论文
    • 基于自然-经济综合视角的碳排放强度与生态盈亏多情景模拟研究——以淮海经济区为例

      2024, 44(6):2199-2215. DOI: 10.20103/j.stxb.202303240566

      摘要 (273) HTML (73) PDF 14.17 M (486) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态盈亏与碳排放强度是衡量生态环境质量与经济发展水平的重要指标,分析两者时空关联并预测未来演进方向对提升区域生态环境质量健康水平具有指导作用。以淮海经济区为研究对象,以2000年、2010年和2020年3期土地利用数据为基础,运用PLUS模型、双变量自相关、耦合协调度及面板计量回归模型等方法,预测并分析淮海经济区2000-2036年3种情景下碳排放强度、生态盈亏的演化特征及时空关联。结果表明:(1)常规发展情景下,淮海经济区生态性呈下降趋势,强耕地保护情景下生态性微有下降,强生态保护情景下,生态性有所上升,自然要素是主导。(2)常规发展情景下,淮海经济区碳排放量逐渐加大,强耕地保护及强生态保护情景下,则呈下降趋势;三种状态下,碳排放强度均呈下降趋势,时间轴2010-2020年降幅较大,空间序河流水系地区碳排放强度降幅较大。(3)淮海经济区碳排放强度与生态盈亏呈负相关关系,低低和低高聚类主要分布在城镇建设用地周边,高低和高高聚类分布在人类干扰较少的自然区域;高高聚类主要位于河流水系交汇区,表明水域有效降低碳排放强度的功能。(4)淮海经济区的碳排放强度与生态盈亏之间的耦合协调度呈东西高、中部低的态势,高耦合协调度主要分布于低高聚类,即自然地区域,低耦合协调度主要分布于西部平原区;科学技术、经济发展水平及二产占比对耦合协调度呈正影响,城镇化率、道路密度呈负影响。研究认为,淮海经济区当前的土地利用方式,不利于区域环境质量的改善,建议进一步强化建设用地管控、大力推进高标准农田建设和水域保护,以耕地质量提升和水域保护加强提升粮食主产区环境质量健康水平。

    • 海岛碳排放核算与时空特征——以东山岛为例

      2024, 44(6):2216-2227. DOI: 10.20103/j.stxb.202304100723

      摘要 (167) HTML (65) PDF 4.06 M (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:把握地区碳信息发展动态是开展区域碳平衡规划的科学基础。以统计年鉴数据为基础,对东山岛2012-2021年整体及各产业的直接碳排放量进行核算,同时,将产业与土地利用结合,分析其空间表现形态,运用核密度分析和克里金法分析碳排放源的空间影响,采用高斯烟羽模型对工业点源的碳排放扩散进行空间模拟,通过渔网和人口修正的方法分析海岛碳排放的空间分异,以此探讨海岛碳排放的空间分布和空间影响特征。结果显示,工业是东山岛的首要碳排放源, 2021年工业碳排放量的大幅下降表明能源种类的转换对于工业碳减排具有重要作用;渔业碳排放量总体占比25%左右,是海岛地区不容忽视的碳排放源之一。在空间分布方面,东山岛综合碳排放的空间分布呈 "点状聚集,面状扩散"的基本特征,工业碳排放对周围地区的影响最大,往往形成以工业碳排放源点为中心的碳排放热点核心区,其次碳排放量较高的地区为人口聚集区,丘陵区的碳排放量最低,不同土地利用类型之间形成碳排放的交叉过渡区。最后,本文从碳排放空间影响的视角出发,根据不同形态的碳排放源提出 "包围"、"伴随"和"介入"的碳汇空间规划策略,这对区域的低碳规划具有一定参考意义。

    • 中国碳排放脱钩效应、时空特征与驱动因素

      2024, 44(6):2228-2243. DOI: 10.20103/j.stxb.202306131258

      摘要 (182) HTML (168) PDF 6.32 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:“双碳”目标使中国面临巨大的碳减排压力,寻求一条低碳转型之路已成为中国面临的挑战,而揭示经济增长与碳排放之间的脱钩关系,是中国寻求低碳经济发展的关键突破点。基于IPCC碳核算方法和Tapio脱钩模型,对中国经济增长与碳排放的脱钩效应以及时空特征进行探讨,并利用IDA-PDA综合分析法对碳排放脱钩效应的驱动因素进行分解。结果表明:①2005-2019年,中国整体的碳排放脱钩指数呈波动下降趋势,以"弱脱钩"为主,脱钩状态良好。②中国东部和中部地区碳排放脱钩状态较好,在2015-2019年达到强脱钩;西部地区虽仍处于弱脱钩阶段,但碳排放脱钩指数显著降低;同时,中国各省份间脱钩状态差别较大,碳排放脱钩指数总体呈西北高、东南低的分布格局。③对于驱动因素的贡献度,要素替代和技术进步是促进中国碳排放脱钩的关键因素,经济水平是抑制中国碳排放脱钩最主要的因素。能源结构、效率变动、人口规模对中国碳排放脱钩主要表现为抑制作用。④对于地区的贡献度,2005-2010年,东部地区对中国碳排放脱钩的抑制作用最强;2010-2012年,东部地区对中国碳排放脱钩的抑制作用逐渐减小,西部地区对中国碳排放脱钩的抑制作用逐渐增强;2012-2019年,三大地区对中国碳排放脱钩的作用不稳定,变化较大。

    • 冻融季温带森林土壤真菌群落结构及功能类群对不同土壤有机碳输入的响应

      2024, 44(6):2244-2255. DOI: 10.20103/j.stxb.202304200815

      摘要 (119) HTML (59) PDF 3.16 M (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:根系与凋落物有机碳输入变化对土壤生物群落的影响研究是目前学术界关注的热点问题,但冻融季不同有机碳输入方式将对土壤真菌群落结构及功能类群产生何种影响尚不明确。土壤真菌群落是调节森林生态系统稳定性的重要因素,有助于维持生态系统生产力时间尺度的稳定性。为了探索冻融季温带森林土壤真菌群落对控制根系和凋落物有机碳输入方式的响应特征,通过在帽儿山生态站设置4种碳源输入控制处理植物残体添加去除(DIRT):去除凋落物仅根系输入处理、去除根系仅凋落物输入处理、无碳源输入处理和同时进行根系与凋落物输入处理,采用ITS rDNA高通量测序技术和FUNGuild功能预测平台,来分析控制根系和凋落物有机碳输入方式对温带森林土壤真菌群落结构和功能类群的影响。研究结果显示:(1)不同有机碳输入方式改变了土壤真菌类群的多度:与自然生长状态下有机碳输入方式相比,根系有机碳输入比凋落物有机碳输入对土壤真菌类群多度影响更明显,去除根系碳源输入处理使真菌群落中子囊菌门含量升高19.52%,担子菌门含量下降16.77%。(2)有机碳输入方式对土壤真菌群落功能类群产生影响:与自然生长状态下有机碳输入方式相比,去除根系碳源输入处理使群落内腐生营养型真菌、病原营养型真菌数量占比增加9.79%、1.22%;去除凋落物碳源输入处理下群落内腐生营养型、病原营养型真菌数量占比下降7.58%、0.85%。(3)有机碳输入方式对真菌群落结构的影响与土壤理化环境因子有关,微生物氮的含量是主导土壤真菌群落结构出现显著差异的关键因子。以上结果表明有机碳输入方式对土壤真菌群落结构及功能类群有重要调控作用,研究结果丰富了温带森林土壤微生物群落的研究内容,为研究土壤微生态环境的变化对生态系统过程的影响提供理论支持和参考依据,此外未来的研究应重点关注不同季节间凋落物和根系输入处理对土壤真菌群落的长期影响。

    • 长白山亚高山针叶林沼泽湿地碳源/汇沿水分环境梯度变化规律

      2024, 44(6):2256-2269. DOI: 10.20103/j.stxb.202304240857

      摘要 (87) HTML (61) PDF 1.39 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:高纬度和高海拔区为气候变化敏感区,该区域湿地碳循环与气候反馈关系倍受关注。为探究在全球变暖背景下高海拔区沼泽湿地碳源/汇功能是否发生了转化,以长白山高海拔区沿水分环境梯度分布的5种沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、落叶松泥炭藓沼泽-LN、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松苔草沼泽-LT)为对象,采用静态箱-气相色谱法和相对生长方程法,同步测定各沼泽类型全年尺度上的土壤异养呼吸碳排放量(CO2和CH4)、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、水位和土壤有机碳等),并依据生态系统净碳收支平衡,量化各沼泽类型的碳源/汇作用,揭示其沿水分环境梯度变化规律及形成机制。结果表明:(1)5种沼泽类型土壤CO2年均通量((97.68±8.64)-(291.01±18.31)mg m-2 h-1)沿水分环境梯度呈阶梯式递增规律性(环境梯度上部生境地段的落叶松苔草沼泽和落叶松藓类沼泽最高,中部生境地段的落叶松泥炭藓沼泽和灌丛沼泽居中,草丛沼泽最低);(2)CH4年均通量((-0.051±0.003)-(0.087±0.001)mg m-2 h-1)在水分环境梯度经常积水生境地段的草丛沼泽和灌丛沼泽表现出CH4排放源,而在偶有积水生境地段的3种针叶林沼泽却表现为CH4吸收汇;(3)这些沼泽类型土壤CO2排放量均受5或10 cm土壤温度所促进(C和G还分别受土壤有机碳或水位所抑制);草丛沼泽和灌丛沼泽CH4排放量分别受10 cm土壤温度促进或10 cm土壤温度和水位共同促进,而3种森林沼泽CH4吸收量仅受0或5 cm土壤温度所促进;(4)植被年净固碳量((1.22±0.29)-(3.14±0.36)t C hm-2 a-1)沿水分环境梯度也呈阶梯式递增规律性;(5)5种沼泽类型均表现为碳的排放源((-3.84±0.20)-(-1.12±0.45)t C hm-2 a-1),且均表现为气候变暖效应(GWP:(4.31±1.65)-(13.96±0.72)t CO2 hm-2 a-1),二者沿水分环境梯度呈阶梯式递增规律性(环境梯度上部生境地段的落叶松苔草沼泽和落叶松藓类沼泽最高,中部生境地段的落叶松泥炭藓沼泽和灌丛沼泽居中,草丛沼泽最低)。因此,在目前全球气候变暖背景下,长白山高海拔区草丛沼泽、灌丛沼泽和森林沼泽湿地均起着碳源作用且其源强依次递增,并对气候变化产生了正反馈效应,且其形成机制源于土壤碳排放过程强于植被固碳过程, 为高海拔区域湿地碳源/汇管理提供了重要参考依据。

    • 京津冀地区碳排放时空格局变化及其驱动因子

      2024, 44(6):2270-2283. DOI: 10.20103/j.stxb.202304290904

      摘要 (163) HTML (72) PDF 13.20 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:人类对陆地生态系统的改变是碳排放增加的主要原因。在"双碳"目标背景下探索土地利用变化与碳排放的动态关系,有助于区域土地低碳可持续利用。研究基于土地利用转移视角,采用重心-标准差椭圆方法揭示了京津冀地区土地利用碳排放时空格局演化特征,评估了碳排放与生态环境、社会经济发展的协调程度,并借助改进的Kaya模型和LMDI分解模型定量分析了土地利用变化对碳排放的影响程度。结果表明:(1)建设用地的转入是土地利用碳排放增加的主要来源,引起碳排放量增加15844.36万t;耕地、草地向林地、水域的转变促进了地区固碳能力的提升。(2)土地利用碳排放空间分布格局呈现出东北-西南方向向中心进一步聚集的趋势,并且东-西向聚集趋势大于南-北向。(3)京津冀地区整体碳排放与生态环境的协调性呈向好趋势发展,但大部分地区碳排放与社会经济发展出现失衡现象,地区间碳生产力差异逐渐增大。(4)经济水平是促进碳排放增加的最显著因素,单位GDP用地强度是抑制碳排放增加的最主要因素。分析结果表明,严格控制建设用地的无序扩张是促进低碳土地利用的基础,低碳经济发展是促进地区减碳的重要途径。

    • 基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建——以厦门市为例

      2024, 44(6):2284-2294. DOI: 10.20103/j.stxb.202304140767

      摘要 (140) HTML (53) PDF 5.16 M (301) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市化进程的快速发展加剧了生态系统的退化。如何扭转生态系统的退化,同时满足人类日益增长的生态系统服务需求,成为当前的一个研究热点。生态安全格局的构建在一定程度上可平衡城市发展与生态环境保护之间的关系,对于保障区域生态安全、提升生态系统功能具有重大意义。以厦门市为例,基于"生态源地识别-阻力面构建-生态廊道提取"的基本框架构建陆域生态安全格局。结合生态系统服务重要性评价和形态学空间格局分析识别生态源地,该方法兼顾了生态结构和功能,使得所识别的生态源地更具全面性。选取土地利用类型、高程和坡度构建生态综合阻力面,并用人类居住合成指数修正生态综合阻力面,以减少主观赋值的影响,识别各土地利用类型内部的差异,使生态阻力面的构建更加合理。在此基础上通过最小累积阻力模型提取生态廊道,利用重力模型量化潜在生态廊道的相对重要性,并根据重力模型结果划分重要性等级。研究结果表明,厦门市的生态安全格局由14个生态源地、21条生态廊道、15个生态节点及若干个踏脚石所组成。生态源地主要集中在研究区的西部和北部,以林地和草地为主,面积合计为558.64 km2。生态廊道长约159.40 km,其中,关键生态廊道9条,一般生态廊道12条。生态廊道呈现出东西方向联系较为密切,南北方向联系不足的特点。根据对区域生态安全的贡献度,将生态安全格局划分为3个管控区进行分级管控。将研究结果与厦门市当前的实施计划进行对比分析,虽然结果有所差别,但总体上相对一致,造成差异的主要原因在于两者所采用的研究数据及方法不同。因此,研究认为将生态系统服务重要性评价和形态学空间格局分析、最小累积阻力模型和重力模型结合,可为生态安全格局的构建提供科学依据。

    • 面向生境保护与连通性维护的鄂温克族自治旗生态空间划定

      2024, 44(6):2295-2307. DOI: 10.20103/j.stxb.202305030915

      摘要 (65) HTML (37) PDF 11.44 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:在人类活动及气候变化影响下,自然生境萎缩与破碎化现象严重,生境保护与生境间连通性维护增强对生物多样性保护具有重要的作用与意义。以鄂温克族自治旗为例,基于MaxEnt模型对物种分布数据与环境因子变量进行训练,支持物种基质阻力面构建和生境斑块识别,为最小成本路径模型(Least Cost Path Model,LCM)生境网络建模提供基础数据,并在模拟路径有效性筛选、廊道宽度生成等方面改进LCM,通过物种生境网络集成与验证,为面向生境保护与连通性维护的生态空间划定提供新的方法与思路。结果表明:(1)生态空间发挥重要的栖息地保护作用,对重点表征物种栖息地保护率为100%,对其他物种栖息地保护率均值达到88%;(2)根据关联长度指数评价,生态空间对各物种的生境连通性维护作用明显,对凤头鸊鷉、大山雀、大斑啄木鸟、天鹅、赤狐、雀鹰等物种生境连通性的提升作用显著,最高可提升626%;(3)生态空间面积仅为鄂温克旗总面积的25.1%,为农牧业等人类活动留有较大发展空间;(4)伊敏河既是鄂温克旗重要生态主轴,也是社会经济发展主轴,应注意协调生态保护与社会经济发展的关系;(5)鄂温克旗东南部生境间连通性较差,应依托伊敏河上游各支流提升这一区域生境连通性。

    • 近40年鄱阳湖区“三生空间”格局转型与空间异质机制

      2024, 44(6):2308-2322. DOI: 10.20103/j.stxb.202212243655

      摘要 (96) HTML (50) PDF 11.42 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:洞察快速城市化进程下三生空间的转型规律和空间异质驱动机制,是湖域地区生产生活方式"绿色化"转变和国土空间规划高质量发展的重要基础,对于地区国土资源优化配置和生态系统韧性建设具有重要意义。以鄱阳湖区为研究对象,基于1980-2020年土地覆被遥感影像数据,从"空间结构-分布格局-空间功能"演变视角分析鄱阳湖区三生空间格局转型规律,并定量识别环湖区、近湖区和远湖区格局转型的空间异质机制。结果表明:(1) 近40年鄱阳湖区三生空间格局转型具有显著的空间动态异质性,生产空间持续聚焦于湖滨及河流沿岸平原区,生活空间向各城市建成区蔓延集聚,生态空间存续于湖域及边缘山区丘陵地带。县域尺度格局转型同样呈显著的差异化演进格局,其中生态空间的收缩趋势呈现出由环湖向远湖逐渐衰减的态势;(2) 尽管以生态空间为主导的结构基本面未改变,但生态空间在生产和生活空间侵占下持续减损,突出表现为大规模水域和林地生态空间被农业生产、工矿和城镇建设空间侵占;(3) 功能指数转型中持续呈现出由环湖区向远湖区的梯度变化过程,证实了三生空间功能转型"湖泊效应"现象的存在;(4) 城市化和工业化是环湖区和近湖区三生空间格局转型的关键驱动因子,而城市化和农业现代化主导了远湖区的三生空间格局转型,而城市人口集聚、经济增长、产业经济规模增长和农机使用水平等二级细分因素通过不同情景组合塑造了鄱阳湖区不同地域差异化的三生空间格局转型机制。研究结果为认识湖域地区独特的国土空间演进规律和因地而异的演化机制提供了新的视角,也为构建面向现代化的国土空间规划体系和"生产-生活-生态"协同的生态文明新格局提供了新的见解。

    • 无定河流域防风固沙服务流动模拟

      2024, 44(6):2323-2336. DOI: 10.20103/j.stxb.202304060691

      摘要 (62) HTML (42) PDF 7.60 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:无定河流域包括毛乌素沙漠部分区域,土壤风蚀显著,研究防风固沙服务有利于保持土壤、保护生态环境与维持良好的人地关系。利用RWEQ(Revised Wind Erosion Equation)模型与HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Langrangian Integrated Trajectory Model)模型模拟无定河流域2000年、2005年、2010年、2015年以及2018年的土壤风蚀量以及防风固沙服务流的时空变化,并分析受益人口与real GDP。结果表明:(1)2000年至2018年无定河流域风蚀总量与防风固沙量呈"降低-增加-降低"的波动变化整体下降的趋势,在空间分布上,无定河流域西部及西北部沙地土壤风蚀较为剧烈,东部及东南部的旱地土壤风蚀较为缓和;(2)2000年至2018年防风固沙服务流动路径模拟总数分别为494条、504条、537条、482条与437条,整体上呈降低的趋势,受益区主要分布于我国的中部及东部地区以及俄罗斯、韩国等周边国家;(3)2000年至2018年防风固沙服务全国受益人口与受益real GDP均占据总数一定比例;(4)无定河流域防风固沙服务物质流以陕西北部、山西西部地区为中心呈圈层状递减,影响范围扩散到了东亚和东南亚等国家和地区。结果模拟了无定河流域土壤风蚀以及防风固沙服务流,为服务供给区和受益区之间的生态补偿提供科学依据,对植被恢复与防风固沙具有一定的参考作用,可为其他流域的防风固沙服务流动模拟和整个三北地区的防风固沙生态工程的规划、建设、评估提供重要的科学参考。

    • 近20年北方草原生态价值核算及其时空差异特征

      2024, 44(6):2337-2350. DOI: 10.20103/j.stxb.202304020647

      摘要 (90) HTML (50) PDF 5.57 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:草原是我国重要的陆地生态系统和自然资源,具有多元生态服务,探索草原生态价值核算方法对于草原保护修复与可持续管理具有重要意义,但当前草原生态价值尚未形成公认的评估框架和准确的核算方法。定位于北方草原,以内蒙古天然草原为典型案例区,提出了"支持-供给-调节-文化"服务价值四类共计19项的草原生态价值评估体系,基于地面采样、野外观测、遥感解译、模型模拟和统计等多源数据,在像元尺度上核算了2000-2020年草原生态价值并分析其空间分异特征和动态演变规律。结果表明:近20年来内蒙古草原生态价值多年均值为17640.60 亿元/a,约为自治区同期国内生产总值(GDP)(8607.23 亿元/a)的2.05 倍,每公顷草原提供的生态价值为2.34 万元/hm2,总体呈现"东北高-西南低"的空间分布格局特征。其中,草原调节服务价值最高,多年均值6676.44 亿元/a,占比53.68%;其次为草原支持服务价值,多年均值为6293.96 亿元/a,占比35.13%;草原供给和文化服务价值多年均值分别为3796.27 亿元/a(6.24%)和873.93 亿元/a(4.95%)。从具体指标来看,防风固沙价值量最高(5858.86 亿元/a和33.21%);从各地区来看,锡林郭勒盟草原生态价值最高(4701.81 亿元/a和26.65%)。20年间,草原生态价值呈显著增加趋势(439.45 亿元/a,P<0.05),其中以草原文化服务价值增加最为明显。本方法和案例可为量化草原生态价值提供参考范式,并有助于生态产品价值实现机制的建立,推动草原侵占用等生态补偿方案的优化。

    • 城乡二元差异视角下横断山区县域尺度居民生计水平测度

      2024, 44(6):2351-2363. DOI: 10.20103/j.stxb.202303210547

      摘要 (53) HTML (58) PDF 5.64 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市化导致城乡居民生计差异凸显,区域尺度的居民生计研究需充分考虑该差异。采用可持续生计方法(SLA),基于县域尺度建立城乡差异化的居民生计测度体系,引入城乡差异因子测度了横断山区县域的居民生计水平。结果表明:(1)引入城乡差异因子能一定程度消除居民生计水平测度研究中城镇居民生计优势对区域整体生计水平的放大作用;(2)2000-2015年横断山区城乡二元性结构特征显著,期间城乡居民生计关键驱动因子差异明显,乡村居民生计发展逐步由自然资本驱动转变为物质资本驱动,城镇规模超过产业发展状况成为影响城镇居民生计发展的关键影响因子,城乡统筹来看,投资规模和信息获取能力开始愈发的显现其对于居民生计发展的积极作用;(3)横断山区县域居民生计水平总体偏低,发展动能总体不足,两极化发展趋势日益明显;(4)区域居民生计水平总体呈南高北低的空间分布格局,同海拔、坡度呈显著的负相关关系,区域内越是生计脆弱的县域,其居民生计发展越易受到自然环境的制约,同时县域居民生计水平同区域劳动力数量、经济规模显著正相关,劳动力充足、经济发展水平较高的县域其居民生计对自然环境扰动具有更强的韧性。总体来看引入城乡差异因子的可持续生计方法能较好的适用于区域尺度的居民生计水平测度研究,能一定程度消除城乡二元结构差异对居民生计整体水平产生的影响。

    • 华北平原冬小麦-夏玉米农田生态系统土壤自养和异养呼吸模型构建

      2024, 44(6):2364-2378. DOI: 10.20103/j.stxb.202307011403

      摘要 (72) HTML (59) PDF 2.36 M (172) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要过程,准确估算土壤呼吸对估算陆地生态系统碳源汇具有重要意义。通过在华北平原典型农田内开展土壤呼吸及其组分的原位观测实验,构建了适用于华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的半经验半机理土壤异养呼吸和土壤自养呼吸模型。结果表明,冬小麦-夏玉米农田土壤异养呼吸模型可表达为土壤温度和土壤水分的函数,其中,土壤温度对土壤异养呼吸的影响适合用Arrhenius方程描述,而土壤水分的影响适合用对称的倒抛物线描述。验证表明,该模型的R2和RMSE分别为0.68和0.52 μmol m-2 s-1。土壤自养呼吸模型包括维持呼吸和生长呼吸两个模块,其中,维持呼吸表达为土壤温度和叶面积指数的函数,其形式分别为Van't Hoff指数方程和米氏方程;生长呼吸表达为总初级生产力与维持呼吸之差的线性函数。冬小麦季和夏玉米季土壤自养呼吸模型的结构相同,但是两种作物的模型参数差异较大。验证表明,冬小麦季土壤自养呼吸模型的R2和RMSE分别为0.64和0.50 μmol m-2 s-1,夏玉米季土壤自养呼吸模型的R2和RMSE分别为0.67和0.37 μmol m-2 s-1。相比于不区分土壤异养呼吸和土壤自养呼吸的土壤总呼吸模型,本研究构建的土壤异养呼吸和土壤自养呼吸模型能够更加准确地模拟土壤呼吸的季节变化和年际变化过程,可为华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的土壤呼吸估算提供方法依据。

    • 陕北黄土高原气象要素对植被覆盖的空间分异影响及风险探测

      2024, 44(6):2379-2395. DOI: 10.20103/j.stxb.202305311158

      摘要 (96) HTML (50) PDF 7.54 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:陕北黄土高原地处我国西北生态环境脆弱区,近年来受退耕还林(草)影响,区域植被覆盖变化显著,与气象要素的响应关系也呈现出了复杂的空间分异性和不确定性,亟待厘清。以不同地貌分区为响应单元,探究了陕北黄土高原变绿前后(1982-1992年与2005-2015年)NDVI指数的时空演化特征,分析了植被覆盖变化与气象要素之间的分异性响应关系,并透过最优参数的地理探测器模型(OPGD)探测了气象要素变化对植被覆盖演变的交互影响及风险。研究结果表明:(1)陕北黄土高原及各地貌分区在研究期内NDVI指数均呈显著上升趋势,且阶段化分异明显;各地貌区气温和实际蒸散发量在高原变绿前后趋势变化差异明显,1982-1992年主要呈不显著增加趋势,而2005-2015年则表现为不显著减少趋势;两个时期降水量的空间异质性较为显著,其中北部地区为持续增加趋势,而南部地区则由减少逆转为增加趋势。(2)不同地貌区NDVI指数与气温和蒸散发均呈正相关,且蒸散发与NDVI的相关性强于气温;相对高原变绿前,2005-2015年NDVI指数对各气象要素的响应强度均有所增大。(3)OPGD因子检测结果显示5km空间网格是评价气候变化对陕北黄土高原植被覆盖变化影响的最佳空间尺度,各地貌分区对NDVI指数变化影响最大的气象因子依次为:气温(黄土塬)、降水(盖沙黄土丘陵)、蒸散发(黄土峁状丘陵)、降水(黄土梁状丘陵)、降水(黄土宽谷丘陵)、蒸散发(风沙丘陵)、降水(土石丘陵);交互探测表明气象因子间的交互作用对NDVI指数的空间分异具有协同增强性,但不同时期各地貌区的主导交互因子略有差异。(4)风险探测发现不同实际蒸散发量对NDVI指数的影响有显著空间差异。(5)陕北黄土高原的植被覆盖变化并不能简单归因于退耕还林(草)等生态修复措施,而应是多要素耦合驱动的结果,气象要素在其中扮演了不可忽视的作用。

    • 城市化对上海市城乡梯度上植物爆芽与展叶物候的影响

      2024, 44(6):2396-2405. DOI: 10.20103/j.stxb.202305311153

      摘要 (64) HTML (60) PDF 1.84 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市化影响植物物候,春季物候,如爆芽和展叶是植物响应城市化的客观生物指示。然而在城乡梯度上植物物候如何变化,以及物候与城市化程度是否存在定量关系,尚不明确。利用上海市2条城乡梯度上的6种木本植物的春季物候观测数据,以及距市中心距离作为城市化程度的代理指标,研究植物的爆芽和展叶物候期在城乡梯度上的变化及其与城市化程度的关系。研究结果表明:6种城市木本植物的爆芽和展叶物候期呈现随着距市中心距离的增加而延迟的趋势;城市化程度代理指标与爆芽和展叶物候期之间存在线性关系,城市化代理指标距市中心距离可以解释物候期延迟的31.5%-96.7%;物候期延迟时间因物种和距离城市距离而异,爆芽期延迟时间为3-15 d,展叶始期延长时间为4-13 d,展叶盛期延长时间为3-9 d。上述结果对理解城市化对植物物候的影响机制,评估城市化对城市生态系统的影响具有积极意义。

    • 京津风沙源区NPP时空变化及其对治理工程实施的响应

      2024, 44(6):2406-2419. DOI: 10.20103/j.stxb.202304270886

      摘要 (94) HTML (66) PDF 7.89 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用遥感大数据对生态治理工程区域的净初级生产力和固碳能力进行长期动态监测可以实现对治理工程的实施效果的评价,同时为区域"碳中和"目标的实现及可持续发展提供有力支撑。利用Google Earth Engine(GEE)云计算平台,基于改进的CASA模型对京津风沙源治理工程区域的NPP进行计算。运用Sen斜率分析和MK趋势分析方法对2001-2020年间的NPP进行时空变化分析,并分析NPP对京津风沙源治理工程实施的响应。结果表明:1)在京津风沙源工程治理期间,京津风沙源区NPP总体呈波动上升趋势,平均增速为2.21 gC m-2 a-1,其中极显著增加区域占38.03%,说明京津风沙源治理工程对我国"碳中和"任务起到了积极作用,增加了区域的固碳能力;2)空间尺度上,京津风沙源区NPP和固碳量空间异质性较大,空间分布上主要呈现东部高,西部低的特点,其中,暖温带落叶阔叶林区域最高,温带荒漠区域最低;3)治理工程的实施所带来的NPP增长的速度在不同的区域并不一致,2001-2020年的NPP增速京津冀地区(4.74 gC m-2 a-1) > 山西地区(4.52 gC m-2 a-1) > 陕西地区(3.53 gC m-2 a-1) > 内蒙古地区(1.55 gC m-2 a-1);4)生态工程实施所带来的生态环境的改善总体呈现先慢后快的特点,绝大部分区域后十年间的变化速率都显著大于前十年,而在生态环境较为恶劣、荒漠区域广布的内蒙古地区,生态环境的改善则具有一定的滞后性,2001-2010年NPP增速仅为0.04 gC m-2 a-1,直到2011年,NPP才开始有较为明显的增长,2011-2020年NPP增速为1.67 gC m-2 a-1。风沙源治理工程需要长期坚持,才能取得更明显的成效。

    • 基于广义线性混合效应模型的森林树木死亡研究

      2024, 44(6):2420-2436. DOI: 10.20103/j.stxb.202304270878

      摘要 (146) HTML (47) PDF 4.52 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于计数模型方法,同时考虑样地的随机效应,构建林分水平死亡模型,探究影响树木死亡的因素,以期为森林资源的监测与管理提供参考依据。以美国德州东部森林连续清查的样地数据为数据源,按4 : 1的比例将其进行随机抽样,划分为训练集和验证集数据,将立地因子、林分因子和气候因子作为模型的自变量,林木死亡株数则作为模型的因变量,运用计数模型和混合效应模型方法进行模型的构建,并分析影响林木死亡株数的因子。使用赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)和-2倍对数似然函数值(-2logL) 3种模型评价指标评估各模型间的拟合效果;采用平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE) 2种评价指标评估其预测效果,以便筛选出最佳的林分水平死亡模型。结果表明:立地因子方面,林木死亡株数与海拔(P<0.01)呈显著的负效应,与坡度(P<0.05)呈显著的正效应,说明林木死亡株数随海拔的升高而减少,随坡度的增加而增多;林分因子方面,林木死亡株数与林分年龄(P<0.001)和树木基面积(P<0.001)呈显著的正效应,与林分平方平均胸径(P<0.001)和林分密度(P<0.05)呈显著的负效应,说明林木死亡株数随林分年龄的增加和树木基面积的增大而增加,随林分平方平均胸径和林分密度的增大而减少;气候因子方面,林木死亡株数与SPEI(P<0.05)、干旱长度(P<0.001)、年平均温度(P<0.001)和夏季平均降雨量(P<0.05)均呈显著的负效应,与夏季平均温度(P<0.001)呈显著的正效应,说明林木死亡株数随干旱强度和夏季平均温度的增加而增多,随干旱长度、年平均温度和夏季平均降雨量的增加而减少。在基础计数模型中,零膨胀负二项(ZINB)模型的拟合效果最好。而加入样地随机效应后,混合效应模型的拟合精度明显有所提高。基于所有模型模拟结果的比较,得出德州东部森林的林分水平死亡模型以ZINB-mixed模型为最优模型。

    • 根边缘细胞缓解土荆芥淋溶途径化感作用对苦荞麦代谢扰动的机制

      2024, 44(6):2437-2451. DOI: 10.20103/j.stxb.202304250870

      摘要 (39) HTML (38) PDF 2.28 M (134) 评论 (0) 收藏

      摘要:土荆芥(Chenopodium ambrosioides)可通过淋溶途径的化感作用抑制周围植物的种子萌发和幼苗生长,而根边缘细胞(Root border cells, RBCs)对此具有缓解效应。为探讨这一效应的分子机制,以苦荞麦(Fagopyrum tataricum)为研究对象,测定了在土荆芥水浸提液处理前及处理后,保留RBC组和移除RBC组根尖活性氧(ROS)、超氧阴离子(O2-)和丙二醛(MDA)含量以及抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性的差异。再利用转录组测序分析上述处理对其代谢通路的影响,并进行qRT-PCR验证。结果表明:土荆芥水浸提液处理后,苦荞麦根尖ROS、O2-和MDA的含量以及抗氧化酶(POD和CAT)活性明显提高,且RBC移除组升高更多。通路分析表明,土荆芥水浸提液处理后,移除和保留RBCs组的苯丙素合成、α-亚麻酸代谢、类黄酮合成和谷胱甘肽代谢通路都显著发生改变。其中,苯丙素合成通路以抑制为主,且移除RBCs后受到抑制的程度更低;α-亚麻酸代谢通路中的甾酯水解酶(steryl ester hydrolase, TGL4)和磷脂酶A1(phospholipase A1, DAD1)的表达量大幅上调,而在移除RBCs组则未见变化,TGL4和DAD1负责将磷脂酰胆碱催化形成α-亚麻酸,为抑制植物生长并提高抗性的茉莉酸(JA)提供丰富的底物。此外,与根部疏水性有关的角质、木栓质和蜡合成通路只在移除RBCs组显著改变。上述结果表明,根边缘细胞通过影响根尖抗逆物质合成(苯丙素通路)、抗氧化酶和非酶抗氧化系统(类黄酮和谷胱甘肽)和根部疏水性等方面,以及提高茉莉酸(JA)的表达,在生长和防御中寻找平衡,缓解土荆芥水溶性物质化感胁迫;土荆芥水溶性物质成分复杂,具体哪一种成分在其化感作用中扮演主效作用,尚待进一步研究确证。

    • 暖湿化气候情景下喀斯特木本植物群落构建机制

      2024, 44(6):2452-2463. DOI: 10.20103/j.stxb.202304190805

      摘要 (76) HTML (52) PDF 7.58 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:云南喀斯特区域是滇桂黔岩溶石漠化重点治理区之一,探讨气候暖湿化下植物群落演替阶段的构建特征是生态恢复和森林管理可持续的关键。以气候暖湿化为背景,将喀斯特天坑作为天然"开顶式气室",天坑南坡地下森林为群落演替顶极。联合系统发育和功能性状探讨演替序列(坑外针阔混交林,坑外常绿阔叶林,坑内常绿阔叶林)的群落构建机制。结果发现:(1)演替前期植物性状的系统发育信号较弱,叶长宽比、叶面积、叶厚度和比叶面积的系统发育信号显著,但功能性状的保守性较弱;演替后期植物性状转为趋同进化,系统发育信号均不显著。(2)演替阶段植物群落的系统发育多样性逐渐降低,并与物种丰富度显著正相关。(3)系统发育指数NRI(净亲缘指数)和NTI(最近种间亲缘指数)由小于0转为大于0,功能性状结构指数TraitSESMPD(标准化平均配对性状距离指数)和TraitSESMNTD(标准化平均最近相邻性状距离指数)均大于0。演替阶段的群落构建过程由生境过滤和物种间相互作用所主导。(4)系统发育和功能性状结构指数主要与土壤含水量、全磷和速效钾含量显著负相关。演替阶段下土壤水分和养分受限时群落趋于聚集,群落构建过程支持生态位假说。研究可为喀斯特植物群落构建机制提供新思路,可为群落结构优化提供科学参考。

    • 三峡库区消落带植被NPP估算——基于机器学习优化CASA模型

      2024, 44(6):2464-2478. DOI: 10.20103/j.stxb.202304070700

      摘要 (112) HTML (90) PDF 10.66 M (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:三峡库区蓄水后,其生态效应受到广泛关注。消落带植被固碳量作为衡量库区生态系统健康状态的重要指标,对库区碳循环与生态净化具有重要意义。针对消落带不同高程植被接受光照的时间有所差异,且受河流水位变化影响,传统的CASA模型在计算消落带植被固碳量时,存在对植物的光能利用率计算不够精确等问题。以三峡库区香溪河陡坡消落带为研究区域,提出了一种耦合RBFNN模型(Radial Basis Function Neural Network)与CASA模型(Carnegie-Ames-Stanford approach)的新方法(RBF-CASA)。基于RBFNN建立环境影响因子模型,借助高程数据及植被指数等特征计算适合消落带区域的环境影响因子。结合CASA模型中温度和水分胁迫因子,提高植被在像元尺度上的净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的估算精度,并对反演结果进行验证。模型验证结果显示:RBF-CASA模型估算值与观测值的决定系数(Coefficient of determination, R2)为0.730(P<0.01, n=32)。对比原始CASA模型,平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)降低10.991,均方根误差(Root mean square error, RMSE)降低了23.861,相对均方根误差(Relative root mean square error, RRMSE)降低5.10%,平均绝对百分误差(Mean absolute percentage error, MAPE)降低1.12%。使用提出的RBF-CASA模型在库区水位落干期(7-8月份)进行固碳量估算,结果表明:NPP月均值在66.234-134.144g C/m2之间,NPP随着高程的增加呈现起伏变化,其总量在150-155m之间达到峰值,均值在170m以上区域最高。在2021年9月植被NPP均值为35.883g C/m2,2022年9月植被NPP均值为25.964g C/m2,由于降雨量减少、长江水位下降,在2021-2022年间植被恢复情况较差。研究结果可为库区碳循环、生态净化及生态修复等决策提供科学依据。

    • 中国城市植被物候变化及其对地表温度的响应

      2024, 44(6):2479-2494. DOI: 10.20103/j.stxb.202304070698

      摘要 (115) HTML (129) PDF 8.11 M (238) 评论 (0) 收藏

      摘要:量化植被物候与城市化进程之间的关系对探索人类活动对城市生态系统的影响至关重要。以中国35个城市及周边区域为研究对象,基于中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)提供的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI),采用Savitzky-Golay滤波和动态阈值法提取2000-2020年研究区植被返青期(Start of Growing Season, SOS)和枯黄期(End of Growing Season, EOS)。并分析不同城市规模、不同距离城市的植被物候变化对陆地地表温度(Land Surface Temperature, LST)与不透水面(Impervious Surface Area, ISA)的响应差异。研究发现:(1)2000-2020年,中国城市城区植被SOS和EOS分别以0.17d/a和0.15d/a的速率推迟。根据城市规模的不同,大城市和中等城市物候期呈推迟趋势,而超大城市、特大城市和小城市呈提前趋势。51%的城市植被SOS提前,主要分布在中国华北、西北及南部地区,其他地区城市植被SOS推迟(49%),80%的城市植被EOS推迟。空间上看,东部和南部平原地区城市植被SOS比西北部地区早(早于第91天),而EOS则比较晚(晚于第314天),而西部和北部城市植被SOS(晚于第91天)和EOS(早于第314天)呈相反态势;(2)距离城区越近,63%的城市表现为植被SOS提前(0.6-4.3 d/km),60%的城市表现为植被EOS推迟(0.2-1.9 d/km);(3)所有城市春季LST均呈现增长趋势,春季ΔLST每增长1℃,SOS提前6.8 d。秋季ΔLST每增长1℃,EOS推迟1.5 d。城市植被SOS与ISA占比显著负相关,ISA占比增长1%,植被SOS提前0.253 d,植被EOS与ISA占比显著正相关,ISA占比每增长1%,植被EOS推迟0.106 d。此外,不同人口规模的城市植被物候对LST和ISA响应存在差异,大城市和超大城市植被物候对LST和ISA占比的响应比其他城市更为敏感,表明特大城市和大城市在城郊梯度上植被物候期对LST与ISA占比响应更为明显。

    • 土壤水分及其垂直分布对内蒙古草原冰草和冷蒿竞争的影响

      2024, 44(6):2495-2503. DOI: 10.20103/j.stxb.202304040678

      摘要 (61) HTML (44) PDF 1.08 M (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:内蒙古退化冷蒿草原围封恢复演替3-4年,植物群落更替出现半灌木冷蒿(Artemisia frigida)向禾草冰草(Agropyron cristatum)群落突然转变的现象,这对内蒙古草原植被恢复具有积极的作用,但目前关于冰草-冷蒿演替和竞争机制的研究鲜见报道。水分作为草原植被生长的主要限制因子,是影响群落演替的重要因素。气候干旱和过度放牧导致草原土壤水分垂直分布发生明显变化。由于冰草和冷蒿的根系分布深浅不同,土壤水分垂直变化可能会影响冰草-冷蒿的竞争。为探讨土壤水分及其垂直分布对冰草和冷蒿竞争的影响,本盆栽试验设置冰草、冷蒿单种以及混种处理,并进行不同土壤深度(0-30cm,30-60cm)的水分处理(上干下湿、上湿下干、上干下干),结果表明:(1)与冷蒿相比,冰草受土壤水分变化影响显著,相对于上干下干处理,冰草在湿润(上干下湿或者上湿下干)处理的地上、地下生物量均显著增加,而冷蒿没有显著变化;(2)上干下湿和上湿下干处理间,冰草、冷蒿的地上、地下总生物量和根长差异均不显著;(3)不同水分处理,冰草和冷蒿的根系均可分布在30-60cm土壤中,且土壤30-60cm层冰草单种的根生物量和根长显著高于冷蒿单种;(4)相对竞争强度和竞争攻击力系数表明:湿润处理冰草的竞争力大于冷蒿;上干下干处理冷蒿的竞争力大于冰草。土壤水分变化引起冰草、冷蒿的明显竞争,上湿下干与上干下湿处理间冰草与冷蒿竞争力差异不显著。由于冰草和冷蒿均为多年生物种,冰草-冷蒿的竞争实验仍需在今后的研究中反复地验证。

    • 植被与土壤特征对青藏高原不同程度退化草地的响应

      2024, 44(6):2504-2516. DOI: 10.20103/j.stxb.202303310628

      摘要 (112) HTML (55) PDF 2.32 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:高寒草地作为青藏高原高寒生态系统的重要组分之一,其退化已严重影响到高原的可持续发展和草地恢复重建。搜集了2004-2022年间关于青藏高原高寒草地退化的64篇研究结果,包含土壤有机碳、生物量和多样性指数等16个指标的1403组数据,运用meta分析解析了草地退化对土壤理化性质、植被生产力和物种多样性的影响,并对重度退化草地的土壤理化性质和植物生物量进行线性回归分析。结果表明:随着草地退化的加剧,土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾、土壤含水量、地上生物量、地下生物量和植被高度显著下降;土壤容重显著上升;土壤pH、全钾在各个退化阶段没有明显差异;Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数整体呈下降趋势。土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾和土壤含水量与地上生物量、地下生物量存在显著的正相关;土壤容重与地上生物量、地下生物量呈显著的负相关;土壤pH与地上生物量、地下生物量呈负相关。因此,青藏高原高寒草地退化通过改变土壤理化性质而改变地上群落多样性和生物量,为阐明植被与土壤特征对草地退化的响应机制以及高寒退化草地的恢复提供了科学依据。

    • 六种海桑属红树植物根际真菌特征及其影响因子

      2024, 44(6):2517-2530. DOI: 10.20103/j.stxb.202302190274

      摘要 (67) HTML (62) PDF 5.61 M (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:真菌多样性是植物根际生态系统的重要构成与植物健康稳定的重要指标。海桑属是红树林的先锋物种,采用真菌ITS1区高通量测序方法,分析了六种海桑属红树根际真菌的组成和多样性,结合土壤理化性质探讨影响不同植物根际真菌群落组成差异的因素。结果显示,根际真菌隶属于7门、96科、155属,子囊菌门作为优势菌门在海桑属不同红树中相对丰度无显著差异,都超过27%,但次优势的担子菌门丰度含量有差异;属水平上,优势菌属的丰度含量不同,曲霉属在卵叶海桑的丰度最高(29.57%),在海南海桑最低(3.47%)。六种红树植物根际存在特有的代表类群,如无瓣海桑的马拉色菌(9.31%)和毛腐菌属(10.05%),海南海桑中的Talaromyces(19.61%)和Acremonium(13.58%)。比较多样性指数Simpson和Shannon,发现拟海桑是六种植物中丰度最高的,卵叶海桑最低。RDA分析发现子囊菌门与全磷含量呈显著负相关,担子菌门与速效钾呈明显正相关。六种海桑属红树植物根际核心物种分析表明,优势真菌类群曲霉属和一些低丰度的真菌类群,通过降解有机质参与碳循环,对根际土壤生态系统的稳定起重要作用。六种海桑属红树林植物根际真菌组成丰富,各有特征性类群。本研究探明海桑属红树植物根际真菌的群落多样性规律,为该物种资源保护与合理利用、种群恢复工作提供理论基础和依据。

    • 数字技术赋能森林生态产品价值实现:理论阐释与实现路径

      2024, 44(6):2531-2543. DOI: 10.20103/j.stxb.202302020175

      摘要 (107) HTML (62) PDF 1.97 M (146) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林生态产品价值实现面临供需对接难、交易成本较高、质量溯源机制欠缺、产品同质化等诸多现实困境,而数字技术的蓬勃发展为推进森林生态产品价值实现创造了新机遇。从数字技术视角首次探讨森林生态产品价值实现的理论逻辑及路径,对完善森林生态产品价值实现机制具有重要现实意义和理论意义。研究发现:(1)森林生态产品价值实现关键在于打通转化通道,构建"监测评价-资源开发-市场经营-支持保障"森林生态产品价值实现全链条机制,进而运用数字技术赋能来解决"森林生态资源变森林生态产品"、"森林生态产品变森林生态商品"两大核心问题。(2)数字技术赋能森林生态产品价值实现理论逻辑体现于:数字技术赋能产品四个基本环节,为产品价值实现提供新动能新活力;数字技术赋能生态产业化经营,提升产品价值增值空间;数字技术赋能产品市场主体行为,激发更强"长尾效应";数字技术赋能产品市场交易信息,降低信息摩擦;数字技术赋能产品市场交易成本,降低交易成本。(3)数字技术赋能森林生态产品价值实现的路径,即利用数字技术做好森林生态产品权属登记和信息普查、森林生态产品价值核算数字化、搭建森林生态产品数字经济平台和市场交易平台、数字技术强化森林生态产品质量追溯、健全森林生态产品价值实现保障机制和多方位完善数字人才体系建设。本文的研究为推进数字时代背景下的森林生态产品价值实现提供理论启示。

    • 土壤微生物网络复杂性预测黄土高原造林恢复生态系统多功能性

      2024, 44(6):2544-2560. DOI: 10.20103/j.stxb.202302020174

      摘要 (119) HTML (46) PDF 4.37 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:人类活动导致黄土高原土地退化和生物多样性丧失,进而降低了生态系统功能。人工造林是该区域退化土地恢复的重要措施。现有的生态修复研究通常侧重于微生物群落物种多样性的恢复对单一生态系统功能的影响,而忽略了微生物间存在的相互作用与生态系统多功能性(Ecosystem multifunctionality, EMF)的关系。为探究造林恢复过程中土壤微生物多样性和网络复杂性与EMF的关系,本研究采用时空代换法(space-time substitution method),沿50年造林恢复时间序列,分析了黄土高原地区造林恢复对土壤微生物群落多样性、土壤微生物网络复杂性以及与土壤养分循环相关的10个生态系统功能指标的影响,明确了土壤微生物群落特征与EMF的关系。结果表明,随造林恢复时间序列的增加,土壤微生物群落的综合多样性、网络复杂性和EMF均呈现出显著增加后下降的趋势(P<0.05),其中土壤微生物综合多样性和网络复杂性在第8年达到最高值,EMF在第20年达到最大值。在未控制土壤环境因素时,细菌和古菌多样性与EMF无显著相关性,真菌多样性与EMF呈显著正相关(P<0.001);土壤微生物群落的综合多样性和网络复杂性均与EMF显著正相关(P<0.001),其中土壤微生物网络复杂性对EMF的解释度更高。通过偏回归分析(Partial least squares regression, PLSR)控制土壤因子影响后发现,尽管土壤微生物的综合多样性和网络复杂性对EMF的解释度(P<0.001)均降低,但土壤微生物网络复杂性对EMF的解释度仍高于微生物综合多样性。结构方程模型(Structural Equation Model, SEM)进一步分析表明,土壤微生物多样性通过土壤微生物网络复杂性对造林修复地的EMF产生间接影响。综上所述,相较于土壤微生物综合多样性,微生物网络复杂性能够更好地预测EMF。而且,土壤微生物综合多样性主要通过促进网络复杂性间接正向影响EMF。本研究揭示了造林恢复生态系统中微生物群落特征与EMF的关系,为退化修复生态系统功能恢复提供了新的微生物调控机制解析。

    • 北京山区典型植被土壤水分对次降雨的响应

      2024, 44(6):2561-2571. DOI: 10.20103/j.stxb.202210273058

      摘要 (84) HTML (50) PDF 1.70 M (205) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示北京山区不同植被类型土壤水分对不同强度降雨的响应过程,选取北京山区内侧柏、荆条灌丛、荒草地为研究对象,基于2022年6-10月降雨和土壤水分的连续观测数据,分析土壤水分对不同降雨事件的响应特征。结果表明:(1)观测期内研究区降雨事件主要由小雨构成,小雨事件的总降雨量占总降雨量的14.78%,小雨事件对土壤水分的响应深度可达到40-60 cm土层;中雨、大雨、暴雨事件的总降雨量占总降雨量的85.52%,中雨、大雨、暴雨事件对土壤水分的响应深度均可达到60-80 cm土层;大降雨事件对土壤水分的补给作用更明显,降雨量越大,降雨能补给的土层深度越深,土壤水分补给效果越好。(2)三种植被平均土壤水分补给速率大小依次为荒草地 > 侧柏 > 荆条灌丛,说明降雨对荒草地的补给效果最好;土层活跃程度对植被土壤水分有影响,土层越活跃,土壤水分波动越大,三种植被平均土壤水分变异系数大小依次为荒草地 > 荆条灌丛 > 侧柏,而三种植被平均土壤储水量大小则依次为侧柏 > 荒草地 > 荆条灌丛,说明侧柏的土壤水分最为稳定。(3)荒草地、荆条灌丛剖面上各层土壤水分逐渐减少,侧柏则增加,说明土壤水分剖面分布受植被类型影响;侧柏、荆条灌丛、荒草地平均最大补给速率均发生在20-40 cm土层,说明降雨对浅层土壤水分的补给最为明显,对0-40 cm土层土壤水分的补给效果要更好。研究成果进一步解释了北京山区生态系统水分运动规律,为易干旱生态脆弱地带生态环境建设提供依据。

    • 黄土高原南部麻栎不同群落类型乔木种群结构及演替模拟

      2024, 44(6):2572-2581. DOI: 10.20103/j.stxb.202110263011

      摘要 (78) HTML (54) PDF 1.75 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于对黄土高原南部麻栎天然次生林的群落稳定机制缺乏了解,以不同群落类型麻栎天然次生林为研究对象,通过样地监测及时间序列模型预测的方法,重点研究了不同群落类型中重要乔木的种群结构动态,并根据不同群落类型重要乔木种群的年龄结构数据,用时间序列模型预测未来20、30、40和50年的种群发展趋势。结果表明:(1)不同群落类型中各重要乔木种群生存能力均较好,但松栎混交林中的槲栎种群及麻栎纯林中的茶条槭种群生存能力欠佳;(2)除麻栎纯林中杜梨种群及栎阔混交林中槲栎种群,其余乔木种群的存活曲线皆呈Deevey-Ⅲ型;(3)不同麻栎群落类型中各个重要值较高的乔木种群幼龄级个体数量相对丰富,时间序列分析表明,在未来20、30、40和50年中,不同群落类型中各重要乔木种群均可持续发育,并未出现衰退迹象。同时麻栎纯林具有向混交林演替的趋势,说明未来对不同类型麻栎林经营均应以顺应自然演替规律的近自然经营方式为主。研究结果可为促进次生林持续经营及恢复提供理论依据。

    • 城市化和绿地类型对土壤跳虫群落及功能性状的影响

      2024, 44(6):2582-2596. DOI: 10.20103/j.stxb.202306261353

      摘要 (71) HTML (65) PDF 4.58 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着城市规模不断扩大和城市植被管理实践的日益推进,我国城市化进程正在飞速发展。城市化进程的加快及其导致的植被改变强烈影响土壤生物多样性。作为城市绿地生态系统中的优势类群和环境变化的指示生物,土壤跳虫的群落结构和功能性状变化反映了环境变化对土壤生态功能的影响。以跳虫为研究对象,按照城市化梯度,分别在公园绿地、道路两侧绿化带、居民区绿地和工业园绿地四种绿地类型中采集样品,并选择森林样地作为对照,探讨了城市化和绿地类型对跳虫群落及其功能性状的影响。结果表明:(1)不同绿地类型中跳虫群落组成和结构存在显著差异,其中森林中等节跳科的丰度最高,而其它绿地中为长角跳科;城市化和绿地类型显著影响了跳虫的物种多样性,其中城市公园中跳虫的Shannon指数比城郊公园显著降低,而城市居民区中的Shannon指数显著高于城郊居民区;在城市生境中,居民区和绿化带中跳虫的Pielou均匀度指数显著大于公园,而在城郊中,公园中的物种丰富度和Shannon指数均显著大于森林。(2)相比城市化,绿地类型对跳虫功能性状的影响更强烈,比如公园、绿化带和居民区等人为扰动较强的绿地筛选出了弹器发达、相对腿长较长和体色较深的表土生物种,而在森林中则以弹器退化、相对腿长较短和体色较浅的真土生物种为主。(3)此外,跳虫科阶元的丰度与土壤pH具有较强的相关性。本研究结果为城市土壤动物多样性的环境驱动机制及城市生物资源保护提供了一定的数据支撑和理论依据。

    • 一种灰茶尺蠖高效引诱剂的研制及其田间防效评价

      2024, 44(6):2597-2608. DOI: 10.20103/j.stxb.202306121252

      摘要 (59) HTML (40) PDF 1.27 M (148) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研制有效诱杀重要害虫灰茶尺蠖雌、雄成虫的性信息素/植物源信息物复合型性诱剂,选源自茶梢和茶花挥发物的30个主要成分,分别配成10-6 g/mL、10-4 g/mL和10-2 g/mL液体石蜡溶液作味源,检测其引起1日龄灰茶尺蠖雌、雄成虫的EAG反应值。结果表明:①每种味源的3个剂量处理皆引起明显的EAG反应;随着味源浓度增加,EAG反应值显著增大;②引起的雌、雄成虫EAG反应值相近,差异不显著;③芳樟醇、反-2-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇、己醇、苯乙醇和6-甲基-5-庚烯-2-酮的每个剂量处理引起强烈的EAG反应。将这6种EAG活性成分与灰茶尺蠖2个主要的性信息素成分ZZZ-3, 6, 9-十八碳三烯和ZZ-3, 9-6, 7-环氧-十八碳二烯配成数个备选的复合型性诱剂,载于羊毛毡细条上、塑封、制成诱芯,在茶园中检测其引诱活性,发现诱效最优的复合型性诱剂在每个诱芯上组成为:6种EAG活性成分各2 mg、ZZZ-3, 6, 9-十八碳三烯0.4 mg、ZZ-3, 9-6, 7-环氧-十八碳二烯0.6 mg、抗氧化剂——2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚1 mg、正己烷100 μL。此外,使用土黄、荧光黄、米黄、素馨黄、桔黄、土褐、墨绿、芽绿、草绿、荧光绿、天蓝、大红和纯白等13种色板诱杀灰茶尺蠖成虫,发现其偏嗜暗黄色,以土黄色效果最佳。遂将该诱芯载于土黄色粘板上组成诱捕器,诱杀防治灰茶尺蠖主害代——第3代,试验程序:在第2代羽化始盛期用诱捕器诱杀成虫以减少交尾几率而压低第3代幼虫数,在第3代初龄幼虫期喷施2.5%联苯菊酯、茶尺蠖核型多角体病毒 · 苏云金杆菌悬浮剂(1×104 PIB · 2000 IU/μL),接着定期调查三者的防治效果,结果表明复合型性诱剂的防效显著优于后两者。该研究为灰茶尺蠖的绿色防控提供了可敷应用的技术产品。

    • 花期杭白菊植株引诱菊小长管蚜的嗅觉和视觉线索及应用

      2024, 44(6):2609-2620. DOI: 10.20103/j.stxb.202307031426

      摘要 (81) HTML (103) PDF 2.28 M (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:杭白菊是一类顶级的茶用菊,原产地是浙江省桐乡市。菊小长管蚜Macrosiphoniella sanborni 是菊属植物重要害虫,常常在花期觅食于花上和匿于花内,随着菊花采摘、加工而残留在菊花产品中。冲饮菊花茶过程中,蚜尸或肢体就浮现在菊花茶汤中,致饮者"倒胃口"。为揭示该蚜嗜好花朵原因和研制有效的防控手段以便在花期控制该蚜,分离鉴定了花期杭白菊植株的36种挥发性化合物,挑选其中含量大的、主要的17种用作味源,对该蚜做行为测定。发现a-蒎烯、反-2-己烯醛、(+)-4-蒈烯、 顺-3-己烯乙酯、顺式-β-罗勒烯、γ-萜品烯、或者1-辛烯-3-乙酯7种成分的10-4g/mL的正己烷溶液显著地吸引该蚜雌、雄成蚜。依次将该7种成分的每种10-2g/mL正己烷溶液与蚜虫性信息素荆芥内酯的10-4g/mL正己烷溶液按照60 : 10 : 10 : 2 : 2 : 20 : 2 : 1体积比配制成复合型蚜虫引诱剂,在菊园中与专利产品蚜虫引诱剂比较诱效,结果表明前者对于该蚜更具有引诱力。此外,在杭白菊园进行的该蚜趋色行为测定中,测得菊花黄对该蚜诱效稍强于芽绿色。随后,将每块菊花黄粘板附1个复合型蚜虫引诱剂诱芯,组成1个诱捕器,在杭白菊花期的菊园放置相互间距7 m×8 m的诱捕器诱杀成蚜。结果证实:不仅每个诱捕器诱杀了大量菊小长管蚜成虫,而且诱捕器的防效优于吡虫啉药液。认为:花期杭白菊植株的主要挥发性化合物和花朵上雌蚜释放的性信息素(嗅觉线索)与菊花的黄色(视觉线索)叠加引诱了菊小长管蚜;研制的载有复合型蚜虫引诱剂的菊花黄粘板可用作花期有效诱杀菊小长管蚜的手段。

    • 基于红外相机技术的白鹇日活动节律分化研究——以都庞岭和大围山种群为例

      2024, 44(6):2621-2631. DOI: 10.20103/j.stxb.202303030388

      摘要 (82) HTML (72) PDF 2.72 M (138) 评论 (0) 收藏

      摘要:种群行为分化是物种适应环境的基础,而同一物种不同地理种群活动节律的分化是体现其生态适应的重要内容。不同地理种群活动节律的分化是由生态条件和种间竞争等因素引起的,研究不同地理种群物种活动节律的分化,有助于对种群的动态管理和保护。为研究同一物种在不同分布区域的年周期行为节律,通过提取2017年10月至2018年9月在湖南都庞岭国家级自然保护区和湖南浏阳大围山省级自然保护区分别布设的60台红外相机中监测到的白鹇(Lophura nycthemera)种群数据,利用核密度估计方法(kernel Density Estimation)和雅各布斯选择指数(Jacobs Selection Index,JSI)对白鹇的日活动节律和日活动时间选择进行了构建与比对,同时采用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient)及T检验(T-Test)分析了两个异域分布的白鹇种群活动节律的分化趋势。结果表明:都庞岭分布的白鹇在全年和冷季的日活动节律为单峰模式,暖季为双峰模式;大围山分布的白鹇在全年的日活动节律为连续多峰模式,冷季和暖季为单峰模式。在活动时段的选择上,都庞岭分布的白鹇在全年和暖季更偏好在上午(JSI=0.479,JSI=0.461)活动,冷季更喜欢在中午(JSI=0.593)活动,全年和不同季节对日落(-0.41 < JSI < 0)为消极选择;而大围山分布的白鹇在全年和冷季偏好在下午(JSI=0.454,JSI=0.673)活动最多,暖季在上午(JSI=0.423)活动最多,同时对日落为正向选择(JSI=0.082)。依据活动时间重叠系数,都庞岭和大围山分布的白鹇在暖季的活动时间重叠系数最高(Dhat=0.92);依据活动频次相关性分析,2个地理种群在暖季的活动频次分化程度最高(Cor=-0.92,P<0.01)。综合分析表明,气候适应,回避人为干扰,同域竞争者和捕食者压力等因素可能是引起白鹇不同地理种群的日活动节律分化的原因。本研究结果可为雉类日活动行为分化研究提供经验线索,并为白鹇种群有效管理与栖息地保护提供理论支撑。

    • >专论与综述
    • 植物吸滞PM2.5研究进展——从宏观到微观

      2024, 44(6):2632-2645. DOI: 10.20103/j.stxb.202210303079

      摘要 (97) HTML (35) PDF 2.70 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:PM2.5严重危害环境安全和人体健康,虽然国内外大气PM2.5状况已有好转,但雾霾天气仍然时有发生。植物能有效吸附和净化大气中PM2.5,其净化作用受到生态学广泛关注。随着研究内容的深入,该领域研究尺度由宏观尺度转向微观尺度,研究对象由植被区转向植物个体,研究方法由野外监测转向人工控制法。因此在区域尺度上对比了植被、非植被区PM2.5浓度差异及不同树种单位叶面积PM2.5吸滞量,以风洞、熏气法两种研究方法归纳了人工控制条件下植物净化PM2.5的研究成果,在大气PM2.5浓度和气象因素两方面探讨了环境因素对植物净化PM2.5的影响机制。得出宏观研究方面很多城市缺乏植被区与非植被区PM2.5浓度监测数据,微观方面植物个体吸滞PM2.5机理研究不够深入,缺乏植物吸滞PM2.5过程与机理的室内模拟外界环境的高精度对比试验,更缺乏环境因素直接影响植物吸收、分配PM2.5过程的研究。未来应加强植被区、非植被区PM2.5动态特征研究,完善某些地区环境监测站点布局,可适当增加典型植被区对照的非植被区站点并提升站点设备可靠性;加强植物性状与其净化PM2.5作用相关性的研究,并通过一次性熏气法量化植物在一次污染事件中对PM2.5的实际净化作用,解析植物各器官对吸收PM2.5的贡献率;增加不同环境因素影响植物吸滞PM2.5能力与过程研究,可利用人工控制试验结合模型提高研究可靠性,揭示环境因素与植物各器官吸收、分配PM2.5之间的耦合规律。

    • 灌丛资源及其管理利用研究进展

      2024, 44(6):2646-2659. DOI: 10.20103/j.stxb.202304240858

      摘要 (108) HTML (39) PDF 2.57 M (238) 评论 (0) 收藏

      摘要:灌丛是中国山地和干旱地区的常见植被类型,分布范围广泛、生态功能多样、经济价值可观。然而,自然资源、生态环境、国民经济等相关部门多将灌丛拆分归属于森林或草原,其重要性未能充分体现。学术界有关灌丛资源的概念、内涵未有明确统一共识,基于资源属性特点的灌丛资源分区分类体系尚未建立。草原灌丛化的发生范围、速度及其生态影响不够明确,严重影响灌丛资源的高效保护、科学管理与可持续利用。这已然成为亟需凝聚共识和深入探究的理论技术难点与实践问题。建议在科学界定灌丛资源的概念内涵、建立健全灌丛资源分类体系基础上,深入发展和应用灌丛植被多基遥感和人工智能识别技术,科学掌握不同区域灌丛变化特别是草原灌丛化的过程及原因,全面系统地评估灌丛化的生态经济影响,优化分区分类灌丛管理利用策略,促进灌丛资源可持续管理和利用。

    • >学术信息与动态
    • 基于文献计量的人地系统耦合研究动态及热点

      2024, 44(6):2660-2671. DOI: 10.20103/j.stxb.202306071205

      摘要 (159) HTML (66) PDF 8.83 M (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入探究人地系统的研究动态及热点,借助VOSviewer可视化软件,基于Web of Science Core collection (WoSCC) 数据库,对1994-2023年国际上人地系统耦合相关文献的逐年发表数量、主要研究力量、关键词共现情况及突现词等进行可视化分析,并运用活力指数(activity index, AI)和吸引力指数(attraction index, AAI)评价不同国家在该领域的研究效率和学术影响力。研究发现:(1)人地耦合研究分为三个阶段:起步阶段(1994-1999年)、波动增长阶段(2000-2008年)、快速发展阶段(2009-2023年),研究数量、尺度及方法都在不断提升。(2)中国在人地耦合领域的研究强度呈现迅猛增加的趋势,但学术影响力及国际合作仍有待加强。(3)城镇化背景下的生态系统保护、修复及管理是当前人地耦合领域的研究重点,未来应尤其注意中、大尺度的多要素、多系统耦合分析方法、框架及模型的研发,同时以要素间、系统间的耦合机制为科学基础,构建以自然保护为根本、社会高质量发展为目标、政策制度为重要手段的自然-经济-社会系统一体化管理模式。此外,应加强耦合理论、方法的实践应用,结合实例对耦合相关理论进行验证、优化与总结。结果将为人与自然协调发展的相关战略、规划和政策的制定提供参考。

    • >封底
    • 封底

      2024, 44(6):2672-2672.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 1.25 M (85) 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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