西双版纳20公顷样地热带森林植被数量分类与排序

为了区分热带森林的群落特征并了解其群落特征与地形因子之间的相互关系,以西双版纳20 hm2森林动态监测样地为研究对象,对样地内500个森林群落样方采用Cluster聚类分析方法进行分类和采用除趋势对应分析(DCA)、典范对应分析(CCA)方法进行排序。结果表明:(1)西双版纳热带森林动态监测样地森林群落分为2个类型:热带季节雨林和热带山地常绿阔叶林;(2)植被类型的划分与CCA排序的结果相吻合,CCA排序轴第一、二轴呈现了海拔和凹凸度的梯度变化,并且两者总体上可以对83.9%的植被分布格局进行解释,表明海拔和凹凸度因子对该地区植被类型的分布起着决定性作用;(3)对优势物种的DCA和CCA排序表明不同物种对地形的要求存在差异,其分布格局同样主要受海拔和凹凸度的影响;(4)聚类分析与DCA和CCA排序的结果,同时表明了该地区森林植被的垂直分布格局。此方法可有效解释植被分布格局与地形之间的内在联系,为热带森林的管理和保护提供科学依据。     

河北小五台山国家级自然保护区森林群落与环境的关系

植物与环境之间的关系是一个复杂的演变过程,运用数量生态学方法探讨森林群落的物种组成、种群的生态特征、不同植物群落与环境之间的关系,有助于保护该区森林群落的稳定性和生物多样性。根据148个森林群落样方数据,选用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,对河北小五台山国家级自然保护区森林群落进行分类和排序研究。结果表明:(1)TWINSPAN将该区的森林群落分为20个类型;(2)CCA排序结果较好地反映出群落分布格局与环境梯度的关系,各个森林群落类型在前两轴分异明显,在11个环境因子中,海拔、坡位、凋落层厚度、土壤导电率、土壤温度、土壤湿度、土壤厚度和干扰程度这8个环境因子对森林群落的分布起较大的作用,影响森林群落的分布格局,形成不同的植被类型。(3)乔木层优势种的CCA二维排序图所揭示的环境梯度与群落类型的分布有很大的相似性;t值双序图阐明了海拔、凋落层厚度、土壤温度、干扰程度等环境因子对森林群落乔木层优势种有着重要影响。采用TWINSPAN分类与CCA排序的方法,较好地解释了森林群落与环境因子的关系,为小五台山地区森林生态系统的科学管理和保护提供了理论依据,研究结果也为同类地区森林生态系统研究及保护提供参考和借鉴。     

土壤肥力及地形因子对桂西南喀斯特山地木本植物群落的影响

基于对桂西南喀斯特山地植被的典型群落抽样调查,运用聚类分析和除趋势对应分析(DCA)对样方内胸径≥1.0 cm的木本植物进行数量分类和排序,运用除趋势典范对应分析(DCCA)探讨了土壤肥力及地形因子对木本植物群落空间分布的影响。结果表明:1)聚类分析将森林群落划分为4个类型。2)DCCA第一排序轴突出反映了土壤全氮、碱解氮含量及坡度的变化趋势,第二排序轴主要反映了海拔和全钾的变化趋势,各植物群落类型沿第一排序轴呈有规律的分布。3)在影响植物群落空间格局的因素中,土壤肥力因子对群落格局的解释能力为32.82%,地形因子的解释部分占22.54%,8.98%是土壤与地形因子耦合作用的结果,两者未能解释的部分占53.62%。群落物种多度分布主要受生物之间的相互作用和人为干扰等随机因素所影响。     

森林植被恢复与环境生态因子互作关系研究进展

植被恢复是遏制生态环境恶化、改善脆弱生态系统的有效措施。植被同环境之间的关系极为复杂, 森林植被群落的恢复与重建, 在一定程度上改善了原有生境条件, 而不断被改变的环境生态因子反过来又影响着森林植被群落类型的演变。从土壤、群落、小气候3个方面综述了森林植被恢复与环境生态因子的互作关系, 针对现存问题, 认为今后应将微观的机理研究与宏观的动态研究相结合, 从不同尺度增强对植被退化、土壤、群落、小气候环境等因子互作关系的内在调控机理研究。     

中条山混沟地区森林乔木种的数量分类与环境解释

通过对中条山混沟地区森林植被调查资料的多元分析——TWINSPAN分类、CCA排序与环境解释,划分了该地区的植被类型,给出了植被与环境因子的定量关系。结果如下:1)40个样地可划分为青檀林(Form.Pteroceltis tatarinowii)、栾树林(Form. Koelreuteria paniculata)、槲栎林(Form. Quercus aliena)、栓皮栎林(Form. Quercus variabilis)、鹅耳枥+葛萝槭林(Form. Carpinus turczaninowii+Acer grosseri)、元宝槭+千金榆林(Form. Acer truncatum+Carpinus cordata)和辽东栎林(Form. Quercus liaotungensis)7种群落类型,体现了中条山地带性植被类型为暖温带落叶阔叶林的特点。2)群落类型的划分主要反映了CCA排序第一、二轴的环境梯度,CCA排序第一轴突出反映了海拔与土壤养分梯度,第二轴与土壤pH值、湿度指数和坡度显著相关。总体来说,海拔和土壤因子是影响混沟地区乔木物种分布分异的最主要环境因子。3)环境因子和空间因子解释了物种格局变化的46.14%,其中环境因子占30.79%,空间因子占8.48%,空间因子和环境因子交互作用解释的部分占6.87%。良好的环境解释反映了调查取样和环境因子选取的合理性,同时也体现了混沟地区植被的原始性。     

香港岛森林群落的聚类与排序

本文应用聚类、极点排序、主分量分析等多元分析方法,对香港岛的森林群落进行了分类与排序。根据组平均法、离差平方和法、最近邻体法等三种聚类分析的结果,香港岛的森林群落可划分为三个植被亚型和七个群系。极点排序较好地反映了植被的连续性,以及群落所在地的海拔、干湿程度、土壤类型等生境条件的梯度变化。主分量分析表示出13个森林群落的相互关系,可以从原来60个彼此相关的变量降为13个互相独立的变量。主分量分析的二维排序图较好地划分出南亚热带常绿阔叶林为低地林,低山林和山地林等三个植被亚型。     

东北阔叶红松林群落分类、排序及物种多样性比较

植物群落是植物与环境相互作用的产物,探讨森林群落的分布格局、多样性变化规律及其与环境因子的关系,有助于该区森林群落稳定性的维持和生物多样性保护。在东北阔叶红松林区,沿纬度梯度在典型区域选择未受干扰的原始阔叶红松林进行群落调查,并运用多元回归树(MRT)、物种多样性指数比较和典范对应分析(CCA)方法,对森林群落进行分类、比较和排序。结果表明:东北阔叶红松林森林群落可分为4个类型,不同群落类型间物种组成及多样性差异显著。物种丰富度及多样性指数均为低纬度区的千金榆-枫桦-红松林显著高于高纬度地区的冷杉-红松林群落。CCA排序结果较好地反映了各群落类型的分布范围及其与环境因子的关系,其变化格局主要受温度和降水的影响,其次是土壤养分。该结果为气候变化下阔叶红松林的管理和保护提供了相应的理论依据。     

香港岛森林群落的聚类的排序

 本文应用聚类、极点排序、主分量分析等多元分析方法,对香港岛的森林群落进行了分类与排序。根据组平均法、离差平方和法、最近邻体法等三种聚类分析的结果,香港岛的森林群落可划分为三个植被亚型和七个群系。极点排序较好地反映了植被的连续性,以及群落所在地的海拔、干湿程度、土壤类型等生境条件的梯度变化,主分量分析表示出13个森林群落的相互关系,可以从原来60个彼此相关的变量降为13个互相独立的变量。主分量分析的二维排序图较好地划分出南亚热带常绿阔叶林为低地林,低山林和山地林等三个植被亚型。     

芦芽山自然保护区青林的分类及排序

根据60个森林群落样方数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和冗余分析(RDA)方法,对芦芽山自然保护区的森林群落进行分类和排序。结果表明:(1)TWINSPAN将该区的森林群落分为9个类型;(2)RDA排序结果较好地反映出群落分布格局与环境梯度的关系。青林各群落类型在第一轴有明显分异,而第一轴主要反映了海拔和坡位的梯度,因此青林的群落分布格局主要受海拔和坡位的影响,从而导致植被类型的垂直分布。(3)环境因子的蒙特卡罗随机置换检验结果表明只有海拔、坡位和土壤pH对群落分布具有显著影响(P0.05),坡度、坡向和凋落物层厚度的共线性作用较大。方差分解结果表明海拔、坡位和土壤pH的独立解释量依次减小,海拔、坡位是影响青林分布的关键环境因子。     

红花尔基地区沙地樟子松群落及其与环境关系研究

通过野外调查,采用双向指示种分类（TWINSPAN）和除趋势典范对应分析（DCCA）方法。对内蒙古红花尔基地区沙地樟子松群落进行了分类和排序,并根据DCCA排序结果对樟子松群落和物种空间分布格局及其与环境因子之间关系进行定量分析。结果表明,应用TWINSPAN方法将该区沙地樟子松植被划分为6个类型。DCCA分析表明,海拔高度、地貌类型、群落盖度、土壤总碳含量、土壤总氮含量、乔木胸面积等因子对植物群落和物种分布格局影响明显。在DCCA排序图上,樟子松群落及物种的空间分布呈明显的聚集格局,可划分出不同的类群,并反映与环境因子之间具有密切的关系。对各类环境因子解释植被分布格局的作用进行了定量分解,指出地形因素是解释作用最强的变量,对未能解释部分的原因进行了分析。     

气候变化驱动下黄土高原刺槐林气候适宜性和脆弱性

刺槐是黄土高原乡土树种,具有优良的水土保持和固碳功能。黄土高原生态恢复实践中实施了大规模的植树造林,刺槐林面积占沟壑丘陵区人工植树造林面积90%以上。由于种植时没有考虑刺槐的气候适宜性,一些地区的刺槐林出现了退化现象。采用最大熵模型,在0.5km×0.5km空间精度上分别模拟了1961—1990、1966—1995、1971—2000、1976—2005、1981—2010,以及2100年(典型浓度路径RCP4.5和RCP8.5气候情景下)黄土高原刺槐的气候适宜性和敏感性。模拟结果显示：黄土高原刺槐分布及其动态变化主要受到最冷月温度、极端低温、降水量、年辐射量等气候因子影响,低温(最冷月温度、极端低温)是影响刺槐的最关键因子。黄土高原西北和北部广大地区,自然环境条件不适合刺槐林生长;黄土高原东南部(关中平原和山西南部)比较适合刺槐生长。相对1961—1990年,1961—2010年期间刺槐林适宜区分布格局基本没有改变,RCP4.5和RCP8.5气候情景下刺槐林适宜区分布格局也没有显著改变。图层叠加分析发现,刺槐的气候适宜度(即存在概率)发生了明显改变。黄土高原西部和北部属于不适宜刺槐生...     

山水林田湖草生态问题系统诊断与保护修复综合分区研究——以陕西省为例

山水林田湖草生态保护修复分区的划定,是科学合理的分区域提出生态保护修复方案的基础。但是,目前生态保护修复分区的划定,对于生态系统问题诊断的综合性考虑不足,未能很好的体现山水林田湖草生命共同体的理念。因此,选取了8个指标综合考察了陕西省的山水林田湖草生态系统问题,并以小流域为基本单元,划定了陕西省山水林田湖草生态保护修复综合分区。研究表明：（1）2015年陕西省生态修复指数平均值为0.39（该值越小表明山水林田湖草人的综合问题越严重）,各流域生态修复指数在0.23-0.60之间。总体来看,陕西省生态修复指数的空间分异较为明显,呈现自南向北逐渐递减的格局。（2）划分了8个生态保护修复分区,包括陕南秦岭东部地区、关中平原中部的城镇地区、汉江河谷盆地、陕北黄土高原中南部地区、陕南秦岭山区、陕北黄土高原北部地区、关中平原地区和陕南大巴山地区。在生态系统问题综合诊断方面,水土流失、植被退化、降水资源不足是陕北黄土高原地区主要生态问题;南部秦巴山区的生态系统则易受到极端降水和土壤侵蚀的影响;关中平原主要存在林草植被退化、矿产资源开采强度大和水土流失等生态问题。     

黄土丘陵区生物结皮空间分布的代表性景观指数

景观指数可量化表征生物结皮的分布特征,但景观指数存在数量众多、冗余度较高的问题。本研究以位于典型黄土丘陵区的陕西省吴起县合沟小流域不同分布格局的58个样方的生物结皮为对象,计算其15个常用景观格局指数,基于相关分析、因子分析和敏感性分析,筛选出可描述生物结皮景观格局、具有特定生态学意义的代表性景观指数,并以陕西省定边县杨井镇鹰窝山涧小流域退耕地不同盖度的生物结皮为例,检验所选景观格局指数的可靠性和合理性。结果表明: 15个景观指数中,10个指数之间具有显著相关关系,而边缘长度(TE)和边缘密度(ED)分别与斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、丛生度(CLUMPY)和散布与并列指数(IJI)无显著相关性。斑块占景观比例(PLAND)、ED、斑块连结度(COHESION)和分离度(SPLIT),分别从盖度、长度、连通度和破碎度方面描述了生物结皮空间分布特征,其代表的3个公因子在刻画生物结皮空间分布格局时累计贡献率达91.6%。本研究确定了可量化生物结皮空间分布复杂性的代表性景观指数,为研究生物结皮格局变化及其与生态过程的关系提供了理论依据。     

Soil carbon storage and its determinants in the forests of Shaanxi Province,China

Aims The bank of soil carbon of forests plays an important role in the global carbon cycle. Our aim is to understand the characteristics of soil carbon storage and its determinants in the forests in Shaanxi Province.Methods The data of forest inventory in 2009 and resampling in 2011 were used to analyze the characteristics of soil carbon storage and its determinants in the forest soil in Shaanxi Province.Important findings The soil carbon storage in the forests in Shaanxi Province was 579.68 Tg. Soil carbon storage of Softwood and Hardwood forests were the highest among all forest types, accounting for 36.35% of the whole province forest soil carbon storage. The forest soil carbon storage was 4.15 times greater in the natural forest (467.17 Tg) than that in the plantations. The young and middle-aged forests were the main contributors to the total carbon storage across all age groups, accounting for about 57.30% of the total forest soil carbon storage. The average soil carbon density of forests in Shaanxi Province was 90.68 t∙hm^-2, in which the soil carbon density of Betula forests was the highest (141.74 t∙hm^-2). Soil carbon density of different forest types were gradually decreased with soil depth. In addition, it was highest in middle-aged forest. Soil carbon density was higher in the natural forest ecosystems than that in the plantations within the each age group, indicating natural forest ecosystems have higher capacity of carbon sequestration. Differences in the spatial patterns between carbon storage and density indicated that carbon storage was related to forest coverage. The soil carbon density and storage of forests in Yulin were the lowest across the province. This suggests that, in order to enhance the regional carbon sequestration capacity in this region, we need to appropriately strengthen artificial afforestation activities and manage them scientifically and rationally. The soil carbon density of forests in Shaanxi Province decreased with the increase of longitude, latitude, and annual temperature, but increased with the increase of altitude and annual rainfall. This study provides data basis for provincial estimation of forest soil carbon bank in China.     

陕北黄土高原辽东栎林分布区北部边界形成的光合作用机制

为阐明辽东栎林分布区边界形成的原因,沿秦岭到陕北黄土高原的水热梯度,选取秦岭北坡(鸡窝子)和陕北黄土高原森林区南部(陈家山)、中部(槐树庄)及北部(下寺湾)4个辽东栎林样地,测定了辽东栎叶片的气体交换与叶绿素荧光参数、气孔密度和气孔大小.结果表明: 随着水热梯度由南到北呈现出由凉湿到偏温干的变化,辽东栎叶片最大净光合速率(P_{n max})和光饱和点(L_sp)分别由13.34 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1489.9 μmol·m^-2·s^-1显著减少到6.99 μmol CO₂·m^-2·s^-1、1055.6 μmol·m^-2·s^-1,暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(L_cp)分别由0.313 μmol CO₂·m^-2·s^-1、7.49 μmol·m^-2·s^-1显著增加到1.080 μmol CO₂·m^-2·s^-1、31.96 μmol·m^-2·s^-1;初始荧光(F_o)与非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势,而PSⅡ实际光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q_P)等均显著降低.辽东栎的光合能力沿此梯度逐渐减弱,除黄土高原的陈家山外,其他3个样地辽东栎叶片的气孔密度和气孔大小无显著差异.陕北森林区北部辽东栎叶片的光化学活性和电子传递速率等降低,导致光合速率下降可能是其分布区边界形成的重要影响因素之一.     

基于贝叶斯网络的生态系统服务权衡协同关系及其驱动因子分析——以陕北黄土高原为例

了解生态系统服务的权衡协同关系及其驱动因子效应是实现生态系统有效管理和改善人类福祉的基础。以陕北黄土高原为例，定量评估其2018年土壤保持、产水服务、粮食供给和固碳服务，在构建贝叶斯网络生态系统服务模型的基础上，通过节点的重要性分析识别影响生态系统服务的关键节点，利用联合概率分布、概率推理和情景模拟探讨生态系统服务权衡协同关系及其驱动因子效应。结果表明：（1）陕北黄土高原各类生态系统服务空间异质性较强。其中，土壤保持、产水服务和固碳服务的空间分布情况较为一致，高值区集中在东南部，低值区在西北部，呈"南高北低"的分布特征；粮食供给呈"中部高、南北低"的分布特征。（2）土壤保持、产水服务和固碳服务之间互为协同关系，粮食供给分别与土壤保持、产水服务、固碳服务为权衡关系。其中，产水服务与固碳服务的协同关系、产水服务与粮食供给的权衡关系较强。（3）土地利用、降水和NPP （Net primary production）是影响生态系统服务权衡协同关系的主要驱动因子，其中土地利用主要影响生态系统服务的协同关系，而降水和NPP在影响协同关系的同时对权衡关系也有一定的制约作用。研究发现：不同驱动因子在不同状态下产生相同的协同（或权衡）方式，相同驱动因子在不同状态则会造成协同（或权衡）方式的差异。研究对于认识多种生态系统服务间的复杂关系及其驱动因子差异，为后续提出改善生态系统管理和提高人类福祉的对策与措施，具有重要的理论和实践价值。     

黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。     

不同间伐强度对辽东栎林群落稳定性的影响

对黄土高原地区近自然经营间伐强度为13.4%(弱度间伐)和30.0%(强度间伐)的辽东栎林进行样地调查,并以未间伐林为对照,研究间伐后第5年建群种的更新潜力、林地生产力、土壤肥力和物种多样性;应用模糊数学中的隶属函数方法对辽东栎林群落稳定性进行评价.结果表明：与对照相比,弱度和强度间伐使辽东栎林地的更新潜力分别提高了14.2%和20.2%;立木蓄积量分别减少了9.0%和23.8%,但灌木生物量分别增加7.3%和12.2%,草本生物量分别增加10.5%和31.6%.间伐样地的土壤肥力和物种多样性指数均高于未间伐样地.辽东栎林群落稳定性表现为：强度间伐＞弱度间伐＞未间伐.近自然经营采伐强度30.0%更适合黄 土高原地区辽东栎次生林的抚育管理.     

黄土高原地区生态系统碳储量空间分布及其影响因素

准确估算生态系统碳储量,探明其空间分布及其影响因素对区域生态管理具有重要意义,但黄土高原地区碳储量现状、空间格局及其驱动因素尚不清楚。选择黄土高原地区森林（包括乔木林和灌木林）,草地和农田生态系统为对象,基于大量实测样点通过克里金插值和地统计方法,评估了三种生态系统地上生物量碳密度、地下生物量碳密度和0-100 cm土壤有机碳密度空间分布,并通过路径分析探讨了各碳库的主要影响因素。结果表明：黄土高原地区约占全国总面积的6.7%,其生态系统总碳储量约为2.29 Pg,仅占我国生态系统碳储量的2.3%。生态系统各碳库中,地上生物量碳储量、地下生物量碳储量、土壤有机碳储量分别为0.44、0.32和1.52 Pg;森林、草地、农田（仅指土壤）生态系统碳储量分别为0.98、1.09和0.21 Pg。气候（年均温度、年均降水）、海拔、坡度、土壤质地（砂粒、粉粒、粘粒含量）、植被覆盖状况（用NDVI表示）等因子可解释地上生物量碳密度、地下生物量碳密度、农田土壤有机碳密度空间变异的12%、8%和32%,其中,年均降水、海拔、粘粒含量是黄土高原地区生态系统碳储量空间格局的主要影响因素。本研究表明,由于黄土高原地区独特的气候、地形和土壤条件,其生态系统虽然具有较大的碳储量,但是低于我国生态系统碳储量的平均水平。     

2001—2019年黄土高原植被覆盖度时空演化特征及地理因子解析

探究黄土高原植被覆盖度变化及其与地理因子之间的关系有助于区域植被恢复政策的优化以及人地关系的协调发展。因此,以MOD13 A1数据作为数据基础,采用趋势分析、标准差和重心迁移模型,研究2001—2019年黄土高原植被覆盖度FVC(Fractional Vegetation Cover)时空演化特征,并结合地理探测器和相关分析对影响FVC的地理因子进行解析。结果表明：(1)2001—2019年黄土高原植被覆盖度恢复状况较好,FVC平均增速为0.0095/a,呈东南高西北低分布,极显著、显著增加的区域面积占比为84.37%,研究区各年FVC重心位于陕北一带,19年向北推进55.1km;(2)各地理因子对FVC的解释力存在显著差异,降水、土壤类型、气温、土地利用类型和坡度是FVC空间分布的主要驱动因子,且各因子之间交互作用的解释力高于单因子;(3)FVC与气温、降水相关系数均以正相关为主;FVC均值与变化趋势存在地形、土壤、人口密度、土地利用分异特征;土地利用转移可体现人类活动特征,其退耕还林还草、未利用地绿化等积极效应促使区域植被得到显著改善,城市扩张等消极效应则抑制植被增长。