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应用生态学报 2019年第07期杂志 文档列表

应用生态学报杂志陆地生态系统与农林气象专栏

基于GIS的石渠虫草气候生态适宜性区划2137-2144

摘要：根据虫草生物学特性,结合当地农业气候资源时空分布特征与虫草资源调查资料,以海拔、年平均气温、年平均降水量、植被、土壤为主导指标,地形坡度为辅助指标,作为虫草资源适宜性区划的主要依据,应用数理统计分析法、集优法、地理信息系统(GIS)空间分析方法对石渠虫草的气候生态适宜性及空间分布进行分析.结果表明:石渠县大部分乡镇出产虫草,但是分布区破碎分散,呈零星片状和块状,主要分布在石渠县东部、西部的部分乡镇,以及中部扎曲流域两岸部分乡镇;石渠虫草分布的适宜区海拔4000~4700 m,年平均气温-2.5~3℃,年降水量550~850 mm,生长环境一般为疏水性好、坡度15°~50°的高山草甸、亚高山草甸,适宜区生长环境和气象条件有利于取食植物和蝙蝠蛾的生长发育;不适宜区在河流宽谷区、牧区、湿地或雪线以上的高山区.

利用双波长方法对非均匀地形人工林蒸散的测量2145-2155

摘要：千米级地表蒸散通常利用遥感影像并结合经验或半经验模型进行估算,且估算结果还需结合地表实测数据进行验证,但实际中很难获得与遥感像元尺度匹配的实测数据.本研究在黄河小浪底森林生态系统定位研究站人工林的生长期(2016年7月1日-10月19日),基于近红外与微波联合观测技术进行千米级地表蒸散的观测分析.结果表明:近红外与微波联合技术在不同天气条件下均能表现出良好的日变化特征,且整体能量闭合率可达0.87.该技术对空气湿度的变化敏感,土壤湿度的变化对该项技术的结果影响较小.不同波文比条件和大气稳定度均会使该技术的观测产生不同程度的误差,与涡动相关方法相比,误差在合理范围.采用双波长方法研究得出,该区域的最大日蒸散量为3.5 mm,总蒸散量为162.4 mm.

增温下土壤资源异质分布对杉木幼苗生长的影响2156-2164

摘要：在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展大气温度控制、土壤温度控制和土壤资源分布3因子试验,探讨土壤资源异质分布和增温对杉木幼苗地下和地上生长的影响,以及增温是否能改变杉木幼苗细根对土壤资源异质分布的识别度,以明确杉木人工林在全球变暖背景下对土壤资源异质分布的响应.结果表明:杉木对土壤资源异质分布的识别度主要体现在吸收根(0~1 mm径级)上,而1~2 mm径级细根则不具有识别度.除了单独大气增温处理对杉木1~2 mm径级细根的避贫系数具有显著影响外,不同增温处理均未对杉木幼树细根的贫富比、趋富系数和避贫系数产生显著影响.与土壤资源均质分布相比,土壤资源异质分布增加了0~1 mm径级细根生物量,降低了树高.与无大气增温相比,大气增温降低了0~1和0~2 mm径级细根生物量,增加了树高.与无土壤增温相比,土壤增温降低了1~2 mm径级细根生物量,但增加了树高和侧枝长度.大气增温控制、土壤增温控制和土壤资源异质分布对杉木地下、地上生长都无显著交互作用.杉木幼苗吸收根本身对土壤资源异质分布具有识别度,但增温并不会改变杉木幼苗细根对土壤资源异质分布的识别度.

1982-2015年新疆地区植被生长对气温的响应2165-2170

摘要：基于1982-2015年归一化植被指数(NDVI)数据集、植被类型和气象数据,采用滑动偏相关分析、线性趋势分析和GIS空间分析方法,揭示了新疆地区生长季植被对气温响应的变化特征.结果表明:研究期间,在整个生长季,新疆地区植被活动对气温变化的响应强度呈现明显的降低趋势;季节尺度上,这种响应关系的变化趋势在夏、秋两季较为明显,春季植被活动对气温变化响应的变化趋势与之相反.在整个生长季,不同类型植被对气温变化的响应呈现减弱态势;在春季,草地和森林对气温变化的响应呈现显著增强趋势,而灌丛和荒漠对气温变化的响应趋势正好相反;在夏季,4种植被(草地、灌丛、荒漠、森林)对气温变化的响应均呈现显著降低趋势;在秋季,4种植被对气温变化的响应均没有显著的统计学特征.新疆地区生长季气温对植被的影响力减弱具有区域的普遍性特征,这可能与研究区降雨和太阳辐射活动变化的有关.

新疆67种荒漠植物叶碳氮磷计量特征及其与气候的关系2171-2180

摘要：荒漠生态系统具有独特的耐旱植物种类和植物化学计量特征.本研究通过系统采集全疆63个荒漠地点的67种植物,探索荒漠植物叶碳、氮、磷(C、N、P)的计量特征及其与气候因子的关系.结果表明:荒漠植物叶C、N和P的平均含量分别为394、18.4和1.14 mg·g-1,C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为28、419和18.灌木的N含量高于乔木和草本,灌木P含量比草本(乔木)低(高);C3植物叶的C、N、C∶P、N∶P高于C4植物.随年均降水量增加,叶C有先降低后升高的趋势,叶N、P先升高、后降低,叶C∶N、C∶P与叶N、P变化趋势相反,N∶P变化不显著;随年均温升高,叶C先降低后升高,叶N、P降低,C∶N变化不显著,C∶P、N∶P升高.年均降水量对叶片化学计量特征的影响大于年均温度和植物类型.本研究结果将有助于预测全球气候变化背景下的C、N、P元素循环规律的变化,并为干旱区生物地球化学建模提供参考和基础数据.

云南省气候生产潜力的时空变化2181-2190

摘要：利用云南省1961-2017年101个部级气象站年平均气温、年降水量资料,运用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型计算了云南省3种气候生产潜力,用Mann-Kendell法进行突变检验,并分析了时空分布特征及未来趋势.结果表明:研究期间,云南平均温度气候生产潜力(Yt)、降水气候生产潜力(Yr)和蒸散气候生产潜力(Ye)值分别为1968、1477、1434 g·m^-2·a^-1,Yt呈波动上升状态,Yr/Yt值显示地区间水热配比差异大,约束性条件也明显不同;气候生产潜力存在突变现象,Yt在2001年开始明显突变,Yr没有突变,Ye在2002-2004年有突变;气候生产潜力及气候倾向性空间分布不均,全省各地年平均Yt、Yr和Ye分别在1030~2465、927~2341和832~1995 g·m^-2·a^-1,3种气候生产潜力均为滇西北和滇东北最低,滇西南和滇南最高,大部分地区Yt、Yr和Ye的气候倾向率分别为增长、减小和增长趋势;8种模拟未来气候变化的方案(仅气温增加1℃、仅降水增加10%、仅气温降低1℃、仅降水减少10%、气温增加1℃且降水减少10%、气温增加1℃且降水增加10%、气温降低1℃且降水增加10%、气温降低1℃且降水减少10%)将导致研究区Ye分别变化6~45、13~77.2、15~67、-87~-17、-74~46、58~96、-54~57、-101~-59 g·m^-2·a^-1.整体上,如果未来气候趋于"暖湿"化,将有利于研究区农作物增产,如果趋于"冷干"化,将不利于农作物生产.

陕甘宁地区降水稳定同位素特征及水汽来源2191-2200

摘要：依据全球大气降水稳定同位素观测网络(GNIP)和已有研究中陕甘宁地区的大气降水氢氧稳定同位素资料,并结合相关气象数据,分析了陕甘宁地区大气降水氧稳定同位素的时空分布特征及其影响因子,并建立了大气降水线方程.结果表明:3省大气降水线的斜率、截距由小到大依次为:甘肃、陕西、宁夏,且均小于全球大气降水线方程的斜率、截距,表明3省的降水过程受蒸发作用影响程度沿宁夏、陕西、甘肃增强;陕甘宁地区大气降水中δ18O值在时间变化上,表现为夏秋季节富集、冬春季节贫化,从空间分布来看,由西北至东南,加权平均δ18O值呈减小趋势;3省降水中δ18O温度效应显著,但不存在降水量效应,这体现了中高纬度大陆性气候的特征;高程效应的定量关系为-0.12‰·(100 m)^-1,纬度效应更显著(纬度每增加1°,降水中δ18O相应贫化0.27‰);采用HYSPLIT模型对各站点的水汽来源进行追踪,气团聚类轨迹表明,夏半年主要有来自孟加拉湾的水汽、东南季风水汽和西风带水汽,冬半年以西风带水汽为主.

草原生态系统生产力对降水格局响应的研究进展2201-2210

摘要：全球变化背景下降水格局发生了显著改变,主要表现在年降水量、降水季节分配以及降水事件特征(单次降水事件雨量大小、两次降水之间的间隔时长和一年中降水事件的次数等)等几个方面,降水格局的改变将显著影响陆地生态系统功能,尤其是对生产力的影响.草原生态系统是对降水格局改变最敏感的生态系统之一,因此有必要了解草原生态系统生产力对降水格局响应的研究现状及存在的问题.本文首先综述了草原生态系统生产力对降水格局各个特征响应的国内外研究进展,进而从长期观测、控制试验、模型模拟3方面综述了目前降水格局对生产力影响的研究方法,最后从理论研究、研究方法两个方面提出了目前研究存在的问题以及未来的研究方向.本文将为预测草原生态系统如何响应未来气候变化以及在气候变化情景下进行草原生态系统管理提供重要科学依据.

基于控制试验的植株数量及空气温湿度与负离子的关系2211-2217

摘要：空气负离子(NAI)作为评价大气环境质量的重要指标,以往研究侧重于野外观测试验,关于控制条件下的NAI研究甚少.本研究于2018年9-10月在浙江钱江源森林生态站杭州虎山试验基地人工气候室内控制相同气候条件下,对枫香和红豆杉不同植株数量的NAI浓度进行连续定位监测;在其他条件一致的情况下,分别设置空气温度和相对湿度的不同梯度,监测NAI浓度变化,旨在为探究森林植被和气象因子对NAI作用机理提供理论依据.结果表明:两种植物显著提高NAI浓度.植株数量与NAI浓度呈极显著正相关,二者在0~50株范围内最符合二次函数关系,枫香、红豆杉的NAI浓度与株数的拟合方程分别为y=-0.0484x2+4.7005x+345.7(R2=0.62)、y=-0.0207x2+1.9189x+365.91(R^2=0.34).NAI浓度与空气温度在5~30℃范围内呈极显著正相关,拟合方程为y=0.4139x2-9.2229x+89.919(R2=0.92).NAI浓度与空气相对湿度在56%~87%范围内呈极显著正相关,拟合方程为y=3.6508e0.0526x(R^2=0.94).

应用生态学报杂志研究报告

小兴安岭蒙古栎和黄菠萝径向生长对气候变化的响应比较2218-2230

摘要：蒙古栎和黄菠萝是东北温带森林中重要的阔叶树种,探究二者对气候变化的响应关系能够为未来气候变化情境下东北阔叶林的经营、保护及恢复提供科学依据.本文在小兴安岭地区沿经度梯度设置3个采样点--海伦、铁力和伊春,运用树轮年代学方法建立了3个采样点蒙古栎和黄菠萝的标准年表,分析了其与当地气候因子的关系,揭示了蒙古栎和黄菠萝生长-气候关系的时空变异规律.结果表明:研究区黄菠萝径向生长对生长季温度变化敏感,而蒙古栎径向生长受生长季温度和降水的共同限制作用.蒙古栎和黄菠萝对温度的响应存在差异:春季均温升高抑制蒙古栎径向生长,而促进黄菠萝径向生长;夏季高温对蒙古栎径向生长的限制作用明显高于黄菠萝.随经度(水分)增加,蒙古栎径向生长与水分因子的关系逐渐减弱,而黄菠萝没有明显变化.树种生理特性是影响树木生长-气候关系的关键因素.1976年升温后,黄菠萝生长随温度升高而升高,但蒙古栎生长却随温度升高而呈下降趋势.升温造成的干旱胁迫可能是两树种生长响应差异及蒙古栎出现响应分异现象的重要原因.如果未来增温趋势持续或者加重,蒙古栎的生长可能会因干旱胁迫加剧而衰退,黄菠萝则不受影响或生长略微加快.

不同海拔和坡向马尾松树轮宽度对气候变化的响应2231-2240

摘要：以马尾松树轮样芯为材料,利用树木年代学方法分别建立低海拔(260 m)、中海拔(460 m)、高海拔(690 m)及阳坡(270 m)、阴坡(265 m)处马尾松标准及差值年表,将树轮宽度指数与气候因子进行相关及冗余分析,并建立马尾松径向生长量与气候要素的最优多元回归模型,分析福建将乐地区树木径向生长特征及其与气候的关系随海拔及坡向的变化规律.结果表明:该区域马尾松径向生长在海拔梯度上主要受降水量影响,在坡向水平主要受温度影响;120个气候变量中,上年12月降水量及当年2月极端最低气温分别在海拔及坡向处与马尾松径向生长呈显著负相关.该研究定量描述气候变化对亚热带地区马尾松径向生长的影响,为气候变暖背景下将乐地区马尾松林的栽植及管理提供科学依据.

物种多样性和系统发育多样性对阔叶红松林生产力的影响2241-2248

摘要：生物多样性与生态系统功能间的关系已成为生态学研究的热点问题之一,其中植物多样性对森林生产力的驱动作用受到广泛关注,而其潜在驱动机制还存在很大争议.本研究依托黑龙江凉水部级自然保护区典型阔叶红松林9 hm~2森林动态监测样地,利用2005年和2015年的调查数据,采用线性回归和结构方程模型探究不同空间尺度下物种多样性和系统发育多样性对森林生产力的影响.结果表明:物种多样性和系统发育多样性与生产力均呈正相关,随着空间尺度的增大,物种多样性对生产力的作用强度逐渐增强,而系统发育多样性对生产力的作用逐渐减弱;小尺度下系统发育多样性对生产力的影响大于物种多样性.生产力还受到非生物因素影响,在不同尺度下土壤因子与生产力均呈显著正相关,并且随着尺度的增大,土壤因子对生产力的作用逐渐占据主导地位.在今后研究中应将进化信息与生态系统功能相联系,可为其他多样性度量提供额外的解释力,同时还应考虑空间尺度及非生物因素的影响,为深入了解森林生产力的驱动机制提供科学依据.

生境对啮齿动物介导下锐齿槲栎种子命运的影响2249-2256

摘要：干扰作为森林演替的驱动力,在改变森林结构和地表植被的同时也对林内动物介导下的种子扩散过程产生影响.本研究采用塑料标签标记法,选取秦岭林区不同人为干扰后形成的3种类型生境(未抚育林分、抚育3年后林分、裸地),研究啮齿动物扩散行为对不同生境类型锐齿槲栎种子命运的响应.结果表明:抚育3年后林分的种子扩散速率最大,裸地扩散速率最小.裸地的种子原地取食率显著低于未抚育(25.0%)和抚育3年后林分(36.3%),而抚育3年后林分的种子搬运后取食率显著高于未抚育林分(17.3%)和裸地(5.0%),且抚育3年后的林分中被啮齿动物分散埋藏的种子比例最高(4.3%).种子扩散距离以抚育3年后林分最大(26 m),且扩散距离显著大于裸地和未抚育林分.锐齿槲栎种子的初次扩散过程在不同生境中表现不同,其种子后期成苗率也存在差异.不同类型生境在一定程度上影响啮齿动物的觅食策略,最终导致不同的种子扩散模式和森林天然更新格局的形成.

冻融环境下亚高山森林凋落叶添加对土壤腐殖质动态的影响2257-2266

摘要：亚高山森林土壤形成过程中,胡敏酸、富里酸等腐殖物质的累积是维持土壤肥力及物质循环的重要途径,它受到土壤基质质量、凋落叶和环境因素的调控.本研究以川西亚高山典型的针叶林、针阔混交林和阔叶林土壤为对象,采用室内培养控制冻融环境和凋落叶添加的方法,研究冻融环境下凋落叶添加对土壤腐殖物质累积的影响.结果表明:冻融循环环境下针叶林土壤腐殖质含量升高,而针阔混交林和阔叶林土壤腐殖质含量降低,且凋落叶对土壤腐殖质含量无显著影响.培养前期冻融环境下3种林型土壤胡敏酸净累积,净累积量大小为针阔混交林>针叶林>阔叶林,富里酸含量下降,下降程度为阔叶林>针阔混交林>针叶林,且凋落叶对土壤胡敏酸和富里酸含量无显著影响.随培养时间的延长,3种林型土壤胡敏酸及富里酸含量均下降.这表明,凋落叶对土壤腐殖质含量的影响与土壤基质质量存在密切关系,且受到冬季土壤冻融时间长短的影响.

放牧高寒嵩草草地不同演替阶段土壤酶活性及养分演变特征2267-2274

摘要：以高寒草地演替序列禾草-矮嵩草群落、矮嵩草群落、加厚期小嵩草群落、开裂期小嵩草群落和杂类草-黑土型次生裸地为对象,研究多稳态放牧高寒草地土壤酶活性演变及其与养分的关联性.结果表明:随退化演替推进,植被盖度和地上生物量依次降低,而地下生物量在加厚期和开裂期小嵩草群落达到高峰.土壤蔗糖酶、脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶活性在土壤表层(0~10 cm)高于亚表层(10~20 cm),而几丁质酶相反;纤维素酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶在禾草-矮嵩草群落最高,杂类草-黑土型次生裸地最低,加厚期小嵩草群落略有升高;几丁质酶在中间3个阶段均显示较高活性;脲酶和蔗糖酶在后期杂类草-黑土型次生裸地阶段明显升高.土壤水分、铵态氮、碱解氮、全氮、全碳和有机碳随退化演替依次递减,但硝态氮和速效磷在后期两阶段回升.除几丁质酶外,其他酶均与速效磷、铵态氮、碱解氮、全碳和有机碳呈正相关,与pH呈负相关;纤维素酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶还与土壤水分和全氮呈正相关;影响土壤酶活性的主控因子为速效磷和铵态氮.高寒草地土壤酶受放牧退化演替影响呈现不同演变趋势,酶活性与土壤养分存在相互协同作用,但重度退化的极端环境也可能会激发与氮、碳养分转化相关的土壤酶活性.

不同施肥条件下毛叶苕子的腐解及养分释放特征2275-2283

摘要：利用田间埋袋法,研究不施肥、施氮肥、施石灰3种处理对豫南稻田毛叶苕子腐解及养分释放特征的影响.结果表明:不同施肥处理下毛叶苕子累积腐解率为65.3%~72.5%,腐解过程中呈现前11 d腐解较快、后期腐解缓慢并逐渐趋于平稳的趋势.不同处理养分释放率表现为钾>磷>碳>氮,试验结束时(翻压148 d),碳、氮、磷、钾的累积释放率分别为83.6%~84.6%、78.2%~81.2%、89.8%~91.4%、96.3%~97.0%.在整个腐解期内,毛叶苕子氮释放特征与腐解特征相似,与不施肥相比,施石灰促进毛叶苕子腐解及氮、磷、钾养分释放;施氮肥促进毛叶苕子磷释放,抑制钾释放;施石灰和氮肥对碳释放均无显著影响.施氮肥处理腐解0~11 d促进毛叶苕子腐解及氮释放,腐解11~148 d抑制毛叶苕子腐解及氮释放.采用一级动力学方程及对数函数方程拟合豫南稻区毛叶苕子腐解及碳、氮、磷、钾养分释放特征均达到显著水平,拟合方程的特征参数值与毛叶苕子腐解率及养分释放率呈显著相关.施用石灰促进毛叶苕子腐解及养分释放的效果优于施用氮肥;一级动力学方程及对数函数方程特征参数值可较好地描述毛叶苕子腐解及养分释放能力.

城市夜间灯光对香樟生长的影响2284-2290

摘要：为了解常绿乔木对城市夜间灯光的生长响应,以华东地区典型常绿行道树种香樟为对象,研究南京市一条典型道路上近灯处(路灯正下方)和远灯处(两相邻路灯中间位置)生长区位的夜间光照强度差异性对香樟生长性状的影响.结果表明:近灯处香樟的平均胸径为16.8 cm,当年生小枝总生产力为309.4 g·m^-2,当年生叶片生产力为241.5 g·m^-2,叶片相对叶绿素含量为34.6 SPAD.远灯处香樟的平均胸径为15.5 cm,当年生小枝总生产力为273.4 g·m^-2,当年生叶片生产力为212.8 g·m^-2,叶片相对叶绿素含量为33.1 SPAD.近灯处香樟的平均胸径、当年生小枝总生产力、当年生叶片生产力及叶片相对叶绿素含量均显著高于远灯处.两处树木间比叶面积没有显著差异.夜间灯光的补充照明促进了近灯处香樟的生长,并改变了树冠生长对阳光的响应特征.

滇龙胆草野生资源的地理分布与生物气候特征2291-2300

摘要：利用国家标本资源共享平台提供的物种分布数据,结合野外实地调查和MaxEnt模型对滇龙胆草适宜分布区进行模拟和验证,分析滇龙胆草地理分布与气候因子间的关系.结果表明:模型训练集和验证集曲线下面积(area under curve,AUC)值均>0.90,表明模型预测精度高,预测结果较准确.滇龙胆草分布区地理坐标范围:22.2°-28.75°N,98.48°-110.59°E.适宜的海拔范围为1830^1959 m.适生区总面积约63.92×10^4 km^2;其中,高度适生区4.33×10^4 km^2,中度适生区21.42×10^4 km^2.云南、四川、贵州3省适生区面积合计约59.10×10^4 km^2,占全国适生区面积的92.46%.影响滇龙胆草地理分布的主要气候因子有3、6和8月太阳辐射,温度年较差,最暖季均温,10月和11月平均降水量及最干季降水量.偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分析表明,分布区以北和以东的太阳辐射(3月、6月和8月)、温度年较差、10-11月平均降水量、最干季降水量是主要的限制因子;分布区以南主要限制因子是6月太阳辐射、最暖季均温、10月和11月平均降水量.限制滇龙胆草向四川盆地、广西盆地分布的主要气候因子是太阳辐射、温度年较差、最暖季均温、年生物温度和年可能蒸散量.综合分析认为,滇龙胆草的适生区主要位于云贵高原,上述地区的亚热带湿润气候最适宜滇龙胆草生长.