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生态学报 2018年第24期杂志 文档列表

生态学报杂志西南生态的现状、影响及变化研究专辑

西南地区生态重要性格局研究8667-8675

摘要：生态保护重要性是表征区域生态系统结构和功能重要性程度的综合指标。在明确西南地区自然环境特征和关键生态问题的基础上,综合分析生态敏感性和生态服务功能重要性,构建西南生态重要性评估指标体系,并运用GIS技术识别具有重要保护意义的地区,为优化生态保护策略、划定生态红线和主体功能区划提供技术支持。研究表明:西南地区生态保护极重要区为75.7万km2,主要分布于雅鲁藏布江流域、横断山区、川西高原等地区。该区占西南地区总面积的32.5%,提供了59.4%的土壤保持总量和54.5%的水源涵养总量,保护了69.7%的重要物种。研究建议,划定极重要区为生态红线进行强制性严格保护,以保障和维护生态安全,促进西南地区可持续发展。

中国大陆北热带及亚热带地区樟科、壳斗科物种多样性及其生物地理格局分析8676-8687

摘要：以中国大陆北热带及亚热带地区优势科樟科、壳斗科植物为研究对象,利用专著发表大量的样方数据和物种分布数据,分析樟科、壳斗科与群落构建的关系、它们各大属的地理分布格局,探讨影响其分布的可能历史原因。结果表明:中国大陆北热带及亚热带地区森林乔木层优势科为樟科、壳斗科、山茶科、杜鹃花科。樟科、壳斗科物种丰富度均与其所在群落的物种丰富度呈现一定的正相关,樟科对群落构建的贡献较大。樟科、壳斗科植物种的空间多样性分布中心均出现在我国亚热带中部偏南地区。樟科的厚壳桂属、琼楠属以及壳斗科的锥属物种多样性分布中心主要在南亚热带及北热带区域,以广西、云南省份的南部为主。樟科的樟属、新木姜子属、润楠属、木姜子属及壳斗科的柯属、青冈属主要分布在我国大陆北热带及亚热带中部偏南的地区,其多样性分布中心与樟科、壳斗科科水平的物种多样性分布中心极为相似。樟科的山胡椒属、楠属、黄肉楠属,壳斗科的栎属主要分布在研究区域中部以西的地区。研究结果佐证物种的生态学特性以及生物地理学历史综合作用导致目前樟科和壳斗科植物的生物多样性分布格局。

西南地区土壤湿度与气候之间的互馈效应8688-8699

拉萨河源头麦地卡湿地景观格局及功能动态分析8700-8707

摘要：在全球变化的大背景下,如何保护好高原湿地显得非常迫切。为了有效保护拉萨河源头,采用遥感影像解译和模型评估方法,分析拉萨河源头麦地卡湿地的土地利用格局现状特征和服务功能变化,结果表明:麦地卡湿地保护区湿地面积减少5825hm^2,湿地面积减少以沼泽湿地为主,草地面积增加5727hm^2,未利用地面积仅增加98.5hm^2;近30年来因气温和地表温度升高明显,暖干化的气候变化趋势导致湿地面积萎缩,天然牧草地面积显著增加;调节服务是麦地卡湿地保护区主要的生态服务功能,占总服务价值的70%,湿地面积尤其是沼泽湿地面积的萎缩是麦地卡湿地保护区生态服务功能减弱的主要原因。

广西地区喀斯特与非喀斯特山地森林树木物种多样性及系统发育结构比较8708-8716

摘要：以广西地区植被调查集资料总共365个群落样方(样方面积在300-1000m^2,50%左右为400m^2)为基础,将样方分为海拔≤1000m喀斯特和非喀斯特森林以及海拔>1000m的非喀斯特森林三类生境,探讨这3种生境森林物种丰富度和群落系统发育结构差异及其与年均温的关系。结果表明,海拔≤1000m非喀斯特森林含有4种以上的科比海拔>1000m非喀斯特森林多24科,比喀斯特森林多18科,其中樟科、壳斗科、山茶科、杜鹃花科等都是两种非喀斯特森林生境的重要组成科;大戟科为喀斯特森林含有种数最多的科,其中出现在非喀斯特森林的山茶科和杜鹃花科等没有在喀斯特森林出现。森林物种多样性及系统发育指数与年均温不相关或相关不强;海拔≤1000m的喀斯特与非喀斯特森林的Gleason物种多样性指数没有显著差异,而海拔>1000m的非喀斯特森林的Gleason指数比另外两种生境显著高。海拔≤1000m非喀斯特森林系统发育多样性PD指数比中山地带的非喀斯特生境的森林高。喀斯特森林和海拔>1000m非喀斯特的绝大部分样地以及海拔≤1000m的非喀斯特大部分样地都表现出系统发育结构聚集,推测生境过滤在广西地区喀斯特和非喀斯特森林群落构建中发挥着主要作用。但是喀斯特和海拔>1000m的非喀斯特两种生境森林群落发生系统发育发散的比例都比海拔≤1000m的非喀斯特森林低,揭示生境过滤在这两个生境更为明显。

不同岩性背景下土壤侵蚀与石漠化关联性分析8717-8725

摘要：喀斯特地区土壤侵蚀与石漠化问题备受关注,为了定量分析不同岩性下土壤侵蚀与石漠化的关联性,为研究区优化生态环境提供决策依据,以贵州省沿河县为例,以Landsat遥感影像、1:5000地形图、岩性和石漠化为基础数据,采用监督分类方法、表面分析和栅格计算,提取出土壤侵蚀的各项指标因子。对不同岩性背景下土壤侵蚀与石漠化关联性分析,结果显示:(1)沿河县石漠化面积为284.44km^2,占全县国土面积的11.52%。已发生石漠化等级以轻度、中度、强度较显著;土壤侵蚀面积为1838.97km^2,占全县总面积的74.48%,已经发生土壤侵蚀等级以轻度、中度、强度侵蚀为主。(2)灰岩与碎屑岩互层和连续性白云中,石漠化与土壤侵蚀发生面积较显著,分别占石漠化与土壤侵蚀面积的57.99%和50.45%。(3)非碳酸盐岩、灰岩夹碎屑岩、灰岩与白云岩混合、灰岩与碎屑岩互层、连续性白云岩和石灰岩上,石漠化等级与土壤侵蚀程度在潜在和轻度呈负相关、轻度和中度石漠化内呈正相关、中度和极重度石漠化内呈负相关,土壤侵蚀等级与石漠化在微度和轻度侵蚀内呈正相关,在轻度和剧烈侵蚀内呈负相关,其中灰岩与白云岩混合和连续性白云岩上,石漠化等级与土壤侵蚀存在单一的负相关。

基于生物量回归方程估算黔中喀斯特常绿落叶阔叶混交林木本植物的根系生物量8726-8732

摘要：常规根系生物量研究方法在我国西南喀斯特森林地区实施困难,根系挖掘法所得研究结果不确定性高,导致目前根系生物量数据匮乏。选择贵州中部喀斯特常绿落叶阔叶混交林为对象,建立常规的根系生物量回归方程,结合群落调查数据,以期研究该森林木本植物的根系生物量特征及其空间分布格局。利用106株乔木、34株灌木和34株藤本标准木根系数据,构建了5种优势乔木(安顺润楠Machilus cavaleriei、化香树Platycarya strobilacea、云贵鹅耳枥Carpinus pubescens、云南鼠刺Itea yunnanensis和窄叶石栎Lithocarpus confinis)、3种优势灌木(刺异叶花椒Zanthoxylum dimorphophyllum、倒卵叶旌节花Stachyurus obovatus和异叶鼠李Rhamnus heterophylla)和2种优势藤本(藤黄檀Dalbergia hancai Benth和小果蔷薇Rosa cymosa)以及乔木通用、灌木通用和藤本通用共13个根系生物量回归方程。利用这些方程计算得到该喀斯特森林木本植物总根系生物量为22.72Mg/hm^2。乔木根系生物量(22.57Mg/hm^2)远高于灌木和藤本,占森林总根系生物量的99.30%。5个优势乔木树种的根系生物量(19.67Mg/hm^2)占森林总根系生物量的86.54%。物种根系发达程度是影响根系生物量空间分布格局的重要因素。研究可为喀斯特地区植被地下生物量与碳储量的全面估算提供一个新途径。

黔西北次生林优势树种叶片-凋落物-土壤连续体有机质碳稳定同位素特征8733-8740

摘要：稳定性碳同位素自然丰度(δ^13C)能够揭示生态系统长时间尺度的有机碳动态变化,阐明生态系统功能的变化特征。以黔西北次生林14个优势树种为研究对象,测定叶片、凋落物以及根区土壤有机碳含量和δ^13C值,分析不同层次碳含量和δ^13C丰度之间的相关性。结果表明:14个优势树种叶片碳含量为404.67—487.14g/kg,总体为针叶树种较高、常绿灌木较低;δ^13C值为-31.2%——27.1‰,随生活型的变化规律不明显。凋落物碳含量为414.62—561.31g/kg,与叶片碳含量的变化规律较为一致;δ^13C值为-31.5%——27.3‰,随树种生活型的变化特征也不明显。根区土壤碳含量为10.02—91.59g/kg,δ^13C值为-26.8%——22.5‰,碳含量以光皮桦、银白杨等落叶乔木较高。叶片、凋落物和根区土壤3个层次的碳含量与δ^13C丰度之间均呈不显著相关,不同层次的δ^13C丰度之间和碳含量之间均为正相关。研究结果有助于反映森林生态系统碳循环过程的关键信息,为森林植被恢复提供理论依据。

四川省生态系统土壤保持功能空间特征及其影响因素8741-8749

摘要：土壤保持是生态系统通过其结构与过程减少由于降水所导致的土壤侵蚀的作用,是生态系统重要调节服务之一。四川省位于长江上游,是我国重要的生态安全屏障区域,对其生态系统土壤保持功能的保护和土壤侵蚀的控制是维持长江中下游生态安全的重要保障。研究采用通用土壤流失方程(USLE)和统计学方法,对四川省生态系统土壤保持功能的空间特征以及影响因素展开分析,结果表明:(1)2015年,四川省生态系统土壤保持总量为199.01亿t,平均土壤保持强度约409.43t hm^-2a^-1,森林和灌丛生态系统是土壤保持功能的主体,农田生态系统仍发挥了相当数量的土壤保持作用,但农业活动中需注意采取水土保持措施;(2)空间上,土壤保持功能较强的区域主要位于地形起伏明显的盆周山地区(包括龙门山、邛崃山、大凉山和米仓山等),以巴中市、雅安市、达州市、广元市、攀枝花市、乐山市等地的平均土壤保持强度较高,以凉山州、阿坝州、甘孜州、雅安市、巴中市、达州市等地的土壤保持极重要区分布较广;(3)自然因素中,气候和地形是影响研究区生态系统土壤保持空间格局的主要因素,土壤因素在区域尺度上也表现出一定的影响,植被因素则可能在局域尺度上发挥作用。研究从土壤保持功能角度揭示了保障生态安全的重要区域,研究结果可为四川省的生态保护和侵蚀控制提供科学指导。

广西天然林中藤本植物区系组成及系统发育多样性8750-8757

摘要：藤本植物是热带和亚热带森林的重要组分,在过去几十年中藤本植物多样性在热带森林增加,有可能导致森林的多样性减少,碳储量等生态系统服务功能降低,引起广泛关注。以《广西植被志要》中共355个样地数据(喀斯特森林、海拔1000m以下的非喀斯特森林和海拔1000m以上的非喀斯特森林)为基础,结合气候数据,分析天然林中藤本植物区系组成、不同生境藤本植物物种多样性与系统发育多样性关系、藤本植物物种多样性与年平均温度关系,以及系统发育结构特点。结果表明:(1)广西天然林藤本植物中,热带分布的含藤属占比最大(75.4%),温带分布含藤属占比较低(12.3%),世界广布含藤属和亚洲分布含藤属占比最小,海拔1000m以下的喀斯特和非喀斯特森林都有一些专有的含藤科属;(2)3个生境藤本的Gleason物种多样性和系统发育多样性与年均温都不相关,它们的物种多样性差异不显著,但是系统发育多样性有显著差异,海拔1000m以下的非喀斯特森林中系统发育多样性最高,喀斯特森林系统发育多样性最低;(3)非喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于离散,暗指竞争排斥作用是藤本植物组合在该生境群落主要构建机制,喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于聚集,暗指藤本植物组合由生境过滤作用为主形成。这些研究发现对于热带亚热带森林藤本植物的多样性组成及其共存机制提供了新认识。

西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林雾特征研究8758-8765

摘要：以西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林为研究对象,利用PWS100天气现象仪获取两种森林类型的能见度数据。基于2014年西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林的能见度数据,对两种森林类型雾的特征进行定量研究。研究结果表明:(1)西双版纳热带雨林全年雾日数为196 d,占全年的53.7%,哀牢山亚热带常绿阔叶林全年雾日数为100 d,占全年的27.4%,热带雨林全年雾日数几乎为亚热带常绿阔叶林雾日数的两倍;(2)热带雨林雨季和干季各占28.06%和71.94%,而亚热带常绿阔叶林雨季和干季各占72%和28%;(3)热带雨林一日内雾持续的最长时间为10.5 h,而亚热带常绿阔叶林雾生成和消散时间不定,一日内雾最长持续时间可达24 h,但雾发生的频率低于西双版纳热带雨林。两种森林类型全年雾日特征有明显的差异性,通过定量评价地处过渡带上的两种多雾森林生态系统雾特征,可为未来气候变化对不同森林生态系统碳水交换影响提供数据支撑。

近百年中国西南降雨侵蚀力反演计算与时空格局演变8766-8773

摘要：降雨侵蚀力(R)是评价降雨对土壤剥离、搬运侵蚀的重要指标,反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,分析降雨侵蚀力百年尺度的演变过程对于探究区域生态安全格局具有十分重要的意义。基于CRU_TS4.01数据集中的逐月降雨数据,计算中国西南地区1901-2016年的降雨侵蚀力,分析其时空格局演变过程并基于像元进行了趋势分析。结果表明:(1)西南地区百年以来降雨侵蚀力空间分布与降雨量的分布基本一致,呈现出自西北向东南逐渐增加的空间分布格局;(2)中国西南有34.11%的地区百年平均降雨侵蚀力在4500-5500MJ mm hm^-2h^-1a^-1之间;(3)西南地区降雨侵蚀力在年内的集中度较高,各个地区在夏季(6—8月)和秋季(9-11月)的累计降雨侵蚀力占到了全年的75.84%-96.09%,其中季节最大降雨侵蚀力出现在西藏林芝地区的夏季,其贡献率达到了74.2%;(4)西南地区降雨侵蚀力在百年尺度上的年均值为4092.84MJ mm hm^-2h^-1a^-1,最高值(1915年)为4667.75 MJ mm hm^-2h^-1a^-1,最低值(1992年)仅3639.63 MJ mm hm^-2h^-1a^-1;(5)西南地区降雨侵蚀力年际变化存在明显的空间差异性,有47.59%的区域降雨侵蚀力呈现不同程度的减少趋势,32.91%的区域则呈现不同程度的增加趋势。为中国西南地区土壤侵蚀的防治、生态安全格局的形成及演化机制提供了理论和数据方面的参考。

中国西南喀斯特地区植被变化时空特征及其成因8774-8786

摘要：2000年以来,国家在中国西南喀斯特地区开展一系列生态治理工程,该地区退化生态系统得到一定程度的恢复,而2008年开展石漠化综合治理工程以来该地区的植被覆盖和生产力如何变化尚不清楚。本研究利用遥感增强型植被指数(EVI)和总初级生产力(GPP)数据,研究2000--2015年西南喀斯特地区植被EVI年均值和GPP年总量的时空变化特征,重点探讨2008年以来石漠化综合治理工程、气候变化等因素对植被覆盖及生长的影响,进而评估石漠化综合治理工程的成效。结果表明,2000-2015年西南喀斯特地区植被EVI总体显著增加,其中2008-2015年植被EVI均值和变化率分别比2000-2007年高6.9%和85.7%,EVI显著增加的区域占西南喀斯特地区的13.4%;该区域GPP年总量亦呈显著增加趋势(20.58gC m^-2a^-1)。2008-2015年气温和降水对植被EVI变化趋势的贡献仅占28.3%,退耕还林还草等生态恢复措施、大气CO2浓度、大气氮沉降的增加可能是该区域植被覆盖显著增加的主要贡献因子。在100个首批石漠化综合治理试点县中。大部分试点县植被EVI的变化趋势受非气候因子的影响,其中治理面积大的县受非气候因子的影响显著高于治理面积小的县,表明石漠化综合治理工程的实施有效地促进了试点县植被覆盖的增加。

2000-2015年拉萨河流域NPP时空变化及驱动因子8787-8798

摘要：拉萨河流域是西藏政治、经济和文化核心区,具有青藏高原典型的高寒湿地及西藏主要的耕作区,受人类活动及气候变化的影响,流域生态安全及生态健康面临威胁和破坏。植被净初级生产力(NPP)作为衡量生态系统健康的重要指标,能够反映生态系统的可持续发展。利用2000-2015年MODIS—NDVI数据,基于光能利用率模型估算了拉萨河流域的NPP,分析了NPP的时空格局、动态变化特征及NPP与气候因子的相关性,探讨了影响NPP变化的驱动因子并明确了驱动分区。结果表明:近16年拉萨河流域NPP年均值为165.614gC m^-2a^-1,总体分布具有明显的空间异质性,与该地区植被类型的分布规律相似,不同植被类型的NPP存在差异。NPP变化在总体上呈下降趋势,平均年变化趋势斜率为-1.804gC m^-2a^-1。NPP与气温和降水的相关性具有明显的地域性差异,草本湿地与气温呈显著负相关,灌丛与降水呈显著正相关。NPP变化受气候因子驱动的区域占比20.81%,非气候因子占比79.19%。

喀斯特关键带植被时空变化及其驱动因素8799-8812

摘要：中国南方喀斯特地区广泛面临着生态问题,植被的保护与恢复倍受关注,对这一区域植被覆盖的进行监测和预测是非常必要的。以MODIS—NDVI为数据源,分析2000-2016年间,研究区不同地质背景,多种土地覆被类型的NDVI时空变化特征及驱动因素。结果表明:(1)从2000-2016年间,研究区植被覆盖整体呈增长趋势;其中喀斯特区域增长情况略优于非喀斯特区域。植被覆盖在空间上呈现东高西低;其中林地的NDVI值最高,耕地次之,依次草地,居民用地,水域,未利用地最低;在林地和耕地中,非喀斯特区域的NDVI值比喀斯特高,其余的土地覆被类型中都比喀斯特区域低。(2)研究区植被覆盖改善的地区占60.19%,退化地区占17.06%;草地,耕地区改善明显,退化主要在水域和建设用地;Hurst指数显示在研究区持续性改善的NDVI大于持续性退化;相比非喀斯特区域,喀斯特区域改善及持续性改善情况更佳。(3)整体而言,海拔对NDVI的空间分布影响力最大,温度次之,依次为降雨,夜间灯光指数;相比而言,非喀斯特区域NDVI空间分布更易受地形因子影响;喀斯特区域NDVI空间分布更易受气候差异及人类活动影响。(4)研究区分别有49%,45%,61%的NDVI与气温,降雨,日照的相关系数通过a=0.05的显著性检验;相比非喀斯特而言,喀斯特区域植被生长更易受气候变化的影响。

2000-2016年云南地区植被覆盖时空变化及其对水热因子的响应8813-8821

云南省农田生态系统碳足迹时空变化及其影响因素8822-8834

摘要：农田碳足迹研究对农田生态系统管理与农业可持续发展具有重要意义,也可表征农田扩展的生态影响程度。利用县域尺度统计数据与空间分析,对云南省农田生态系统近30年的碳足迹的时空演变进行研究。结果表明:1985-2015年期间,云南省农田生态系统碳排放年均增幅为13.9%,化肥施用引起的碳排放贡献率最大,为56%,2015年的化肥单位面积碳排放达到331.6kg/hm^2。云南省农田生态系统碳吸收年均增幅为3.04%,稻谷的碳吸收比例最大,为41%,然而,玉米的碳吸收的增幅最大,为8.76%。云南省农田生态系统存在碳生态盈余,且碳足迹总体呈现增长趋势,年均增长率为16.8%,单位面积碳足迹随年份增加不断增长。从空间上看,云南省农田生态系统碳排放、碳吸收在空间上均呈东南高、西北低的分布格局,而碳足迹在空间上呈现东西部高、中部低的分布格局,三者的空间差异和变化幅度差异都较大。

西南近50年实际蒸散发反演及其时空演变8835-8848

摘要：利用CRU 4.0及GLDAS Noah 2.1数据集,采用随机森林算法对1966年至2016年中国西南陆面月尺度实际蒸散发(ETa)进行逐像元反演,结合袋外误差均方值(MSEOOB)、解释方差百分数(PVE)和均方根误差(RMSE)评价模型以及与其他典型数据集对比的方法对模型和反演结果进行精度评价,在对中国西南ETa的空间格局及时空演变特征进行分析的基础上,利用因子置换重要性评价模型(PIM)对特征因子进行重要性评价。结果表明:(1)MSEOOB均值为4.14,标准偏差仅为3.73,PVE均值为99.36%,标准偏差仅为0.33,模型基于2000年至2016年月尺度拟合结果的RMSE均值仅为1.04mm/月,标准偏差为0.52,反演结果与GLDAS 2.1、2.0及MOD16数据的R^2分别为0.99、0.89、0.95,总体而言模型及拟合结果可信度和精度较高;(2)西南地区ETa整体上表现出随着纬度的降低而增加的特征,从西北高原地区向东南沿海区域逐步增加,不同季节上西南的ETa空间分布差异较为明显,从春季到夏季先呈现出由东南向西北逐步增加的态势,夏季到冬季则呈现出从西北向东南减弱的特征,在每年的7、8月份左右各区域的ETa达到最大值,在1、2月份左右为最低值,并呈现起伏的周期特征;(3)以横断山脉为分界,横断山脉以南的丰水区的ETa主要受云覆盖百分数、月均气温日较差与月均日最高温共同驱动,而横断山脉以北的少水区域主要受云覆盖百分数、月霜日频率与月均水汽压共同驱动,而无论是在丰水区还是少水区,云覆盖百分数都是所有因素中最主要的驱动因子。