入侵种互花米草空间扩张模式识别与景观变化模拟

在3S技术支撑下,通过景观格局指数、质心变化等方法,分析2006—2015年研究区内互花米草群落的景观空间分布特征,并利用2015年高分二号影像识别出扩张模式及预测扩张趋势。结果表明:(1)近年来,互花米草沼泽向陆扩张速度大于向海扩张速度,其质心不断向陆方向移动。(2)2006—2015年,互花米草斑块密度变大,面积加权平均形状指数也相应增大为8.63,景观形状越来越复杂。(3)利用LEI和PFD识别出互花米草的3种扩张模式,边缘扩张面积远大于外部隔离扩张面积,外部隔离扩张斑块数量远多于边缘扩张和潮沟引领式扩张斑块数之和,潮沟对互花米草的向陆扩张起到引领作用。(4)利用缓冲区分析模拟互花米草向陆扩张的趋势,未来5年碱蓬沼泽的面积将减少11.45%。研究可为进一步认识互花米草入侵碱蓬沼泽机制提供科学参考。     

应急输水工程对塔里木河下游地区植被覆盖度的影响

基于塔里木河下游地区1999年TM、2002年ETM和2004年ASTER遥感影像及其基础背景数据,对应急输水工程前后研究区植被覆盖度和土地沙漠化的动态变化进行了研究.结果表明：随着应急输水工程的实施,塔河下游地区中、高植被覆盖度的面积逐年增加,分别由1999年的 7 447.16、17 146.80 hm²增加至2004年的9 129.16、26 236.61 hm²,低、劣植被覆盖度面积分别减少了9 989.10和782.71 hm²;1999—2004年间,研究区沙漠化总面积由506 258.06 hm²减少至498 043.93 hm²,呈逐年缩小趋势.研究期间,部分沙漠化地区出现了较为明显的逆转,生态环境趋于好转,应急输水工程对塔河下游生态环境的改善起到了重要作用.     

新疆玛纳斯河流域景观格局变化及其生态效应

根据1976、1989、2000和2005年遥感影像以及新疆玛纳斯河流域气象站的数据,利用GIS技术和景观结构分析软件FRAGSTATS,分析了1976—2005年新疆玛纳斯河流域的景观格局变化及其生态效应. 结果表明：1976—2005年间,玛纳斯河流域景观变化主要表现为农田、草地、居民地面积的增加以及森林、湿地、沙漠、冰雪面积的缩减;从景观水平上看,研究区斑块个数、景观形状指数、蔓延度指数均有所增加,香农多样性指数减小;从类型水平上看,该区各景观组分的异质性指数及其变化过程均有较大差异,体现了研究区景观生态系统的复杂性;玛纳斯河流域景观格局变化的生态效应主要表现在湿地面积萎缩的负效应以及流域蒸发量减小和空气湿度增加的正效应. 1976—2005年间,研究区湿地面积由415.7 km²降至297.4 km²,降幅达28%;蒸发量的年均降幅为0.91 mm;空气相对湿度的年均增幅为0.037%.     

基于“格局-过程-质量”的盐城滨海湿地生境变化分析

生境质量是生态系统重要的服务功能之一,研究生境质量-格局-过程的内在联系,对于区域生态系统功能维护与可持续管理具有重要意义。以江苏盐城国家级珍禽自然保护区核心区为研究对象,以1992年、2000年、2011年、2017年遥感影像和2011年土壤水分/盐度为基础数据源,基于InVEST模型开展生境质量评估,并通过多元回归模型、景观过程模型,探讨生境质量与景观格局、生态过程的关系,模拟区域生境质量时空变化。结果表明:(1)1992—2017年,芦苇沼泽面积百分比从0.13%增长到36.95%;米草沼泽面积百分比从3.05%增加到35.42%;碱蓬沼泽先增后减,面积百分比减少到5.11%。(2)1992—2011年,生境质量指数从0.85下降至0.76,降低了10.52%。2011—2017年,生境质量指数的变化与1992—2011年变化相反,生境质量指数上升至0.78。(3)多元回归分析结果显示:显著性水平α=0.01下,生态过程与景观格局显著相关,表明景观格局与生态过程是相互作用的;在α=0.10下,生境质量与生态过程、景观格局显著相关,总体相关系数为0.69,表明景观格局与生态过程共同影响着生境质量。(4)景观格局与生境质量模拟结果显示:至2030年,米草沼泽面积百分比将扩张至64.06%,碱蓬沼泽面积百分比将减少至0.04%,面临消失;生境质量指数将下降至0.65。互花米草扩张是生境质量下降的主要原因,构建"格局-过程-质量"的耦合关系,才能从生态过程上控制互花米草扩张,改变区域景观格局,优化生境质量,为世界自然遗产地的保护与建设提供参考。     

盐城滨海湿地植物群落种间格局与竞争的关系研究

盐城滨海湿地植物群落种间格局与竞争关系发生变化，导致湿地景观结构与格局发生变化。以江苏盐城国家级珍禽自然保护区核心区为典型研究区，利用1992、1997、2000、2011、2017年TM影像作为数据源，结合GIS技术，运用景观生态学方法分析了滨海湿地植物群落种间格局与竞争关系的时空变化特征。结果表明：①1992-2017年，植物群落结构变化呈现出芦苇群落和互花米草群落持续扩张的特征，其面积百分比到2017年分别达到37.06%和34.50%；碱蓬群落整体上呈现持续萎缩的特征，到2017年仅占5.09%。②1992-2017年，香农多样性指数（SHDI）和边缘密度（ED）值分别先上升至1.482和14.391，再逐渐下降至1.283和11.967，最大斑块指数（LPI）和聚集度指数（AI）先增大再减小，均反映了植物群落竞争关系从单一化走向多元化再到单一化的趋势。③1992-2017年，芦苇-碱蓬群落之间竞争的空间位置先向海方向推进，后向陆方面后退；碱蓬-互花米草群落竞争的位置先向海、再向陆方向、再向海方面演进；芦苇-碱蓬-互花米草群落种间竞争的位置由区域的南部向中部演进。研究可为进一步认识滨海湿地植物群落的基本结构和种间格局的动态变化，为生物多样性保护和修复提供科学参考。     

1989—2020年长江口九段沙湿地格局演变及影响因素

河口湿地受流域和海洋环境变化及人类活动的共同影响,脆弱而敏感,演变机制复杂。九段沙湿地是长江河口面积最大的河口沙洲湿地,受流域来沙减少和外来物种互花米草入侵的影响,其湿地格局正在经历快速演变。本研究通过遥感解译、野外调查、地形资料分析等方法,分析了1989—2020年九段沙湿地格局演变过程,结合大通水文站的水文数据和九段沙互花米草入侵历史,重点分析了流域减沙和互花米草入侵对九段沙湿地的影响。结果表明: 1991年以来,九段沙湿地总面积(-5 m以上)先增后减,在2005年湿地总面积最大(421.16 km²);1989—2020年,九段沙0 m以上潮滩湿地和湿地植被面积呈持续增长趋势,分别增加了1.5和47.1倍;流域来沙减少导致九段沙0 m以上潮滩湿地面积和植被面积的增速下降,而-5 m以上湿地总面积呈减少趋势;1997年以来引种外来物种互花米草的快速扩张已严重侵占了本地物种的生存空间,成为九段沙湿地中面积最大的优势植物。流域减沙和互花米草入侵正导致九段沙湿地结构发生快速演变,为避免其生态服务功能退化,应积极采取湿地保护和修复措施,维持九段沙湿地生态系统的稳定与健康发展。     

中国2002年省域生态足迹分析

采用中国实际单产法计算和分析了2002年中国各省市生态足迹及其构成,发现各省市生态足迹及其构成差异较大,其中人均耕地足迹由陕西的0.078 hm²增加到北京的0.126 hm²,人均草地足迹由江西的0.020 hm²增加到西藏的0.372 hm²,人均林地足迹由贵州的0.020 hm²增加到北京的0.209 hm²,人均水域足迹由西藏的0.001 hm²增加到上海的0.011 hm²,人均建筑用地足迹由贵州的0.013 hm²增加到内蒙古的0.054 hm²,人均化石能源足迹由广西的0.251 hm²增加到山西的2.854 hm².东部、南部省市各地类多处于生态赤字状态,北部、西部省市各地类多处于生态盈余状态.从生态足迹、人均GDP和万元GDP足迹的相互关系来看,各地区存在较大的差异,如人均生态足迹为1 hm²·cap^-1的省份包括福建、河南、四川、安徽、云南、陕西和贵州,其人均GDP由福建的1.35万元降至贵州的0.3万元,而万元GDP足迹却由福建的0.74 hm²增至贵州的3.51hm².因此,要缓解中国资源短缺与经济发展之间的矛盾,要首先从人均生态足迹大、经济发展落后、万元GDP足迹高的省市入手,改变其经济增长方式和产业结构,使经济的发展对资源的依赖性逐渐降低,提高资源利用效率,提高其足迹经济产出率,大力发展经济,实现生态、资源、经济的可持续发展.     

基于改进模型的东营市生态足迹动态分析

考虑了水热条件的时空差异性,用净初级生产力对传统生态承载力模型进行了改进,并针对传统生态足迹模型中水生态帐户仅考虑渔业功能的不足,增加了水资源生态足迹的计算,最后用改进的生态足迹模型对1996—2003年间东营市生态足迹动态进行了分析.结果表明：1996—2003年间,传统模型计算的东营市人均生态足迹由1.766 hm²增至2.644 hm²,人均生态承载力由0.889 hm²降至0.813 hm²;改进模型计算的东营市人均生态足迹则由2.819 hm²增至3.776 hm²,人均生态承载力由1.935 hm²降至1.865 hm²;与传统模型相比,改进的生态足迹模型计算的研究区生态压力较小.加大对水资源的利用可缓解区域的生态压力,改进模型能更准确地反映研究区自然资源利用状况.     

广西山口红树林保护区互花米草扩散动态及其驱动力

互花米草在红树林湿地中扩散对生境与生态系统造成严重影响,已成为生物入侵问题研究的焦点之一。然而目前关于互花米草扩散动态及其驱动力的研究成果仍为鲜见。论文以广西山口红树林保护区为研究对象,以2009、2013、2019年遥感影像为数据源,采用人机互译、野外勘查结合的方法识别互花米草布局,利用土地类型转移矩阵、质心的变化、景观指数以及灰色关联度等方法分析互花米草扩散特征及其驱动力。结果表明：（1）2009-2019年间,互花米草面积、斑块数量呈现增长趋势,但面积增幅下降,2009-2013年间年均增长率为7.60%,2013-2019年间年均增长率则为1.99%;互花米草面积年均增长率大于红树林,光滩转化为互花米草的面积是其转化为红树林面积的1.507倍;互花米草、红树林均有破碎化趋势;（2）2009-2019年间,互花米草的质心坐标都位于丹兜海潮滩,2009-2013年互花米草斑块质心向西北方向偏移,2013-2019年向东南方向偏移;（3）2009-2019年间,互花米草动态变化受到人为因素与自然因素共同影响。其中,赶海人口比例与最大斑块指数、斑块密度、斑块数相关性最大;年均最高温与互花米草分维数、破碎化指数、面积相关性最大。（4）影响互花米草面积变化的因素依次为：年均最高温、年均最低温、赶海人口比例、地区生产总值;互花米草面积与年均最高、年均低温均呈正相关,与赶海人口比例呈负相关。研究结果将为互花米草监控提供科学借鉴,为红树林保护提供理论依据。     

闽江河口湿地植物氮磷吸收效率的季节变化

以闽江河口湿地土著种芦苇与入侵种互花米草为研究对象,测定了二者地上生物量和氮、磷吸收效率.结果表明：芦苇和互花米草地上生物量的季节变化呈典型的单峰值曲线,芦苇夏季地上生物量最大,达到2195.33 g·m^-2,互花米草则秋季最大,达到3670.02 g·m^-2;不同季节芦苇和互花米草氮、磷吸收效率均呈单峰值曲线,芦苇氮、磷吸收效率分别在夏季和秋季达到最高(21.06 和1.12 g·m^-2),互花米草均在秋季达到峰值(26.76和3.23 g·m^-2);芦苇和互花米草的氮吸收效率极显著大于磷(P<0.01),且互花米草的氮、磷吸收效率显著大于芦苇(P<0.05);植物N/P、C/N和C/P对植物氮、磷吸收效率有一定指示意义.     

川西亚高山人工林碳氮分配格局及其随凋落叶分解的释放规律

对四川西部亚高山地区连香树、糙皮桦、云南松和云杉4种主要人工林生态系统的生物量、土壤及林木器官C、N含量进行了测定.结果表明：林木体内C的分布与器官年龄的关系不明显,而N和C/N的分布与年龄的关系较为密切.幼嫩器官中的N含量大于老化器官,老化器官中的C/N比值大于幼嫩器官,且针叶林地枯落叶中的C/N比值大于阔叶林地.C、N在土壤表层具有明显的富集作用,在整个人工林生态系统(包括林木、枯落物和土壤0～40 cm)中的积累量分别达 176.75～228.05 t·hm^-2和 11.06～16.54 t·hm^-2,在土壤-枯落物分室和林木分室中的分配比例为C （1.9～3.3）∶1,N （15.6～41.5）∶1,且针叶林的“C汇”功能大于阔叶林.阔叶林地的凋落叶分解速率一般大于针叶林地,周转期分别为2.2～3.7 a和3.9～4.2a;在凋落叶分解过程中,C在所有林地均呈超速释出态势,周转期为1.9～3.4 a;N在连香树和糙皮桦林地呈超速释出态势,周转期为1.9～3.2 a,在云南松和云杉林地呈慢速释出态势,周转期为6.7～8.5 a.     

人为干扰对大兴安岭北坡兴安落叶松林粗木质残体的影响

比较了兴安落叶松天然林和两种不同干扰类型兴安落叶松林(一次干扰林、二次干扰林)之间活立木蓄积、粗木质残体(CWD)蓄积和组成的差异.结果表明：天然林、一次干扰林和二次干扰林的活立木蓄积量分别为161.6、138.3和114.8 m³·hm^-2,粗木质残体的蓄积量分别为69.77、36.64和32.61 m³·hm^-2.天然林粗木质残体大部分径级在20～40 cm,其中倒木、枯立木分别占总材积的72%和28%;一次干扰林和二次干扰林粗木质残体大部分径级在10～30 cm,其中倒木、枯立木和伐桩分别占各自总材积的70%、14%、16%和57%、15%、28%.人为干扰造成兴安落叶松林粗木质残体蓄积减少,改变了粗木质残体的组成.     

川西亚高山人工林碳氮分配格局及其随凋落叶分解的释放规律

对四川西部亚高山地区连香树、糙皮桦、云南松和云杉4种主要人工林生态系统的生物量、土壤及林木器官C、N含量进行了测定.结果表明：林木体内C的分布与器官年龄的关系不明显,而N和C/N的分布与年龄的关系较为密切.幼嫩器官中的N含量大于老化器官,老化器官中的C/N比值大于幼嫩器官,且针叶林地枯落叶中的C/N比值大于阔叶林地.C、N在土壤表层具有明显的富集作用,在整个人工林生态系统(包括林木、枯落物和土壤0～40 cm)中的积累量分别达 176.75～228.05 t·hm^-2和 11.06～16.54 t·hm^-2,在土壤-枯落物分室和林木分室中的分配比例为C （1.9～3.3）∶1,N （15.6～41.5）∶1,且针叶林的“C汇”功能大于阔叶林.阔叶林地的凋落叶分解速率一般大于针叶林地,周转期分别为2.2～3.7 a和3.9～4.2a;在凋落叶分解过程中,C在所有林地均呈超速释出态势,周转期为1.9～3.4 a;N在连香树和糙皮桦林地呈超速释出态势,周转期为1.9～3.2 a,在云南松和云杉林地呈慢速释出态势,周转期为6.7～8.5 a.     

人为干扰对大兴安岭北坡兴安落叶松林粗木质残体的影响

比较了兴安落叶松天然林和两种不同干扰类型兴安落叶松林(一次干扰林、二次干扰林)之间活立木蓄积、粗木质残体(CWD)蓄积和组成的差异.结果表明：天然林、一次干扰林和二次干扰林的活立木蓄积量分别为161.6、138.3和114.8 m³·hm^-2,粗木质残体的蓄积量分别为69.77、36.64和32.61 m³·hm^-2.天然林粗木质残体大部分径级在20～40 cm,其中倒木、枯立木分别占总材积的72%和28%;一次干扰林和二次干扰林粗木质残体大部分径级在10～30 cm,其中倒木、枯立木和伐桩分别占各自总材积的70%、14%、16%和57%、15%、28%.人为干扰造成兴安落叶松林粗木质残体蓄积减少,改变了粗木质残体的组成.     

气候变暖对内蒙古地区小白杨物候的影响

基于1982—2006年内蒙古地区17个小白杨物候观测站的气温以及小白杨春季和秋季物候资料,对该区小白杨春季和秋季物候的变化趋势进行了研究,分析了物候期变化与气候变暖的关系,并利用逐步回归方法建立了小白杨始花期和落叶期变化的预估模型.结果表明：1982—2006年间,研究区气温呈增加趋势,该区小白杨春季物候呈提前趋势,秋季物候呈延后趋势;小白杨始花期与冬、春季气温呈负相关,主要影响因子为3—4月的平均气温;落叶期与秋季气温呈正相关,主要影响因子为8—10月的平均气温;根据气候变化国家评估报告,未来内蒙古地区春、秋季平均气温分别升高1.5 ℃～5.4 ℃和1.2 ℃～4.4 ℃,小白杨始花期将提前3.9～17.8 d,落叶期将延后3.0～12.4 d.     

不同沟灌方式棉花的水氮耦合效应

研究了交替隔沟灌溉（AFI）、常规沟灌（CFI）、固定隔沟灌溉（FFI)下棉花的水氮耦合效应,施氮量和灌水量采用二次通用旋转组合设计,进行大田小区沟灌试验.结果表明：在施氮量56.2～95.2 kg N·hm^-2范围内,棉花产量与施氮量呈显著正相关,在施氮量95.2～134.2 kg N·hm^-2范围内变化不明显;在灌水量37.52～160.00 mm范围内,棉花产量与灌水量呈显著正相关,在灌水量160.00～218.48 mm范围内变化不明显;不同施氮量和灌水量情况下,AFI与CFI的产量差异不显著,CFI平均比FFI高9.15%.在56.2～122.8 kg N·hm^-2范围内,棉花水分利用效率(WUE)与施氮量呈显著正相关,在122.8～134.2 kg N·hm^-2范围内变化不明显;在灌水量37.52～160.00 mm范围内,棉花WUE与灌水量呈显著负相关,在灌水量160.00～218.48 mm范围内,棉花WUE无明显变化;不同施氮量和灌水量情况下,CFI与AFI的WUE差异不显著,CFI平均比FFI高9.01%.施氮量56.2～134.2 kg N·hm^-2范围内,棉花氮素利用效率(NUE)与施氮量呈显著负相关;在灌水量37.52～160.00 mm范围内,棉花NUE与灌水量呈显著正相关,在160.00～218.48 mm范围内变化明显;不同施氮量和灌水量情况下,AFI与CFI的NUE差异不显著,FFI则平均比CFI低6.34%.根据大田沟灌棉花的水氮耦合效应,以棉花产量、WUE、NUE的优化管理为目标,提出了不同沟灌方式水氮高效利用策略.     

大兴安岭呼中林区火烧迹地粗木质残体特征

对大兴安岭呼中林区不同年份火烧迹地的粗木质残体特征进行了研究.结果表明：呼中林区火烧迹地粗木质残体贮量在24.87～180.98 m³·hm^-2,其中倒木和枯立木分别为6.03～93.91 m³·hm^-2和15.29～138.37 m³·hm^-2,且不同年份火烧迹地之间差异显著;倒木、枯立木所占比例分别为24.26％～86.00％和14.01％～75.4％,且不同年份火烧迹地之间差异显著;倒木和枯立木的优势径级分别为2.50～20 cm和1.50～15 m, 优势长度分别为2.50～15 cm和5～20 m;随着火烧迹地的恢复,粗木质残体贮量的动态变化不明显.粗木质残体特征与火前林分条件和火烧强度密切相关.     

植物功能群去除对内蒙古典型草原羊草群落土壤碳、氮库的影响

2005—2007年,通过野外植物功能群去除试验,研究了内蒙古典型草原羊草群落植物多样性变化对土壤表层碳、氮库的影响.结果表明：典型草原生态系统表层土壤全碳、全氮含量年际变化较小(＜15%),2005年的土壤全碳、全氮含量与2006、2007年无显著差异(P>0.05),但2006年的土壤全碳、全氮含量显著高于2007年(P<0.05);无机氮含量年际变化较大,2006年铵态氮含量比2007年高80%,差异显著(P<0.05),而硝态氮含量年变化不显著(P>0.05).去除植物功能群的数量和土壤硝态氮含量存在显著的线性正相关(P<0.05).说明植物物种多样性降低使土壤硝态氮含量增加,可能导致土壤氮的淋溶损失.     

浙江南麂海域塔玛亚历山大藻种群动态及其与环境因子的关系

基于2006年4月至2007年3月在浙江南麂海域的调查结果,对南麂海域塔玛亚历山大藻的种群动态及其与环境因子的关系进行了研究.结果表明：塔玛亚历山大藻在南麂海域仅出现在春季（4—6月）;藻细胞密度在春季呈规则的单峰曲线,表层水体中藻细胞密度的最高值（12250 cells·L^-1）出现在5月8日;塔玛亚历山大藻集中出现在水温18.5 ℃～19.5℃、盐度29.5‰～31.0‰的水体中;较高的藻细胞密度与较低的磷酸盐浓度相对应,氮盐浓度的变化与藻细胞密度之间没有明显的对应关系.逐步线性回归结果表明,塔玛亚历山大藻细胞密度与N∶P存在显著的正相关关系.     

亚高山草甸华灰早熟禾对气候变化的响应

利用亚高山草甸华灰早熟禾生长发育的定位观测资料和相应的气象观测资料,分析了1985—2005年甘肃省玛曲县气候变化对牧草生长发育的影响.结果表明,研究期间,玛曲县降水量的年际变化呈下降趋势,其线性拟合倾向率为-9.895 mm·(10 a)^-1,降水量存在3 a的周期变化;气温的年际变化呈上升趋势,其线性拟合倾向率为0.341 ℃·(10 a) ^-1;华灰早熟禾生长季的干燥指数呈显著上升趋势,其线性拟合倾向率为0.036·(10 a)^-1,20世纪90年代初至2005年明显趋于干旱化.华灰早熟禾返青到籽实成熟约需140～150 d,期间对≥0 ℃积温、降水量、日照时数的要求分别为1000 ℃～1200 ℃、400～450 mm和1000～1100 h;华灰早熟禾在返青后54 d开始由缓慢生长转为迅速生长阶段,返青后第80天的生长速度达最大,返青后104 d开始由迅速生长又转为缓慢生长.受气候变暖的影响,华灰早熟禾抽穗期、开花期、成熟期、黄枯期每10年分别提前15 d、7～8 d、8～9 d、3 d.研究区的气候变化使该区华灰早熟禾产量变幅明显加大,产量的不稳定性增加.