Effects of pulse precipitation on soil organic matter mineralization in forests: spatial variation and controlling factors

脉冲降水对森林中土壤有机物矿化的影响：空间变化和控制因素 降水脉冲效应使土壤有机物在短时间内迅速分解并释放大量CO₂到大气中。降水脉冲效应对生态系统的碳循环和土壤碳平衡的研究具有十分重要的意义,但它在森林土壤中的空间变化和基本机制仍不清楚。我们采集中国东部22个典型森林生态系统的土壤样品(0–10cm),研究模拟脉冲降水对土壤微生物呼吸速率的影响。模拟降水脉冲使土壤样品达到65%饱和含水量,以分钟为单位测量R_s,持续48 小时。研究结果显示,降水脉冲可以使微生物呼吸速率迅速增加1.70–38.12倍。微生物最大呼吸速率 (R_s-soil-max)、碳释放总量R_s (A_Rs-soil)和达到呼吸峰值的时间(T_Rs-soil-max)在不同的土壤中存在显著差异。此外,不同 气候区的脉冲效应也有明显不同。中温带的R_s-soil-max (11.701 µg C g⁻¹ soil h⁻¹)和A_Rs-soil (300.712 µg C g⁻¹ soil)最高。土壤化学特性(总碳和总氮、pH值和氧化还原电位)和土壤粒径与森林土壤的脉冲效应密切相关,但土壤微生物的贡献较小。我们的研究结果表明,在大尺度范围内,脉冲变化短期内增加森林土壤中CO₂的排放,并揭示了对这种变化影响最大的因素。这些发现为未来对森林生态系统的碳循环和调节全球生态系统碳循环的研究提供科学数据支持。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林植物功能性状变异与不同垂直层次个体生长的关联

建立植物功能性状与群落动态之间的关联是功能生态学的核心问题之一。本文基于鼎湖山1.44 ha塔吊样地的两次调查数据, 通过采集样地内所有4,142株个体的6种植物功能性状, 对比分析了个体水平植物功能性状和物种水平功能性状均值对不同垂直层次(灌木层、亚冠层和林冠层)个体生长的影响差异。首先, 分析了不同垂直层次下各植物功能性状的变化趋势; 其次, 计算了不同垂直层次下各植物功能性状的种内和种间变异水平; 最后, 运用结构方程模型探讨了植物功能性状、光竞争以及地下竞争对不同垂直层次树木生长的影响。结果表明: (1)不同垂直层次下的植物功能性状表现出明显的分异, 由灌木层至林冠层, 叶面积、比叶面积和能量供求关系指数显著降低, 而叶片厚度和叶片干物质含量显著升高; (2)不同垂直层次下植物功能性状的种间变异均大于种内变异, 且林冠层的种内功能性状变异均大于灌木层和亚冠层; (3)基于个体水平植物功能性状的结构方程模型较物种水平功能性状均值对生长具有更高的解释程度, 且个体水平植物功能性状的引入更有利于提高对灌木层个体生长的预测能力; (4)光竞争和地下竞争主要通过影响功能性状间接影响植物生长。由灌木层至林冠层, 同种间的相互作用逐渐减弱, 异种间的相互作用逐渐增强。综上, 将个体水平植物功能性状纳入分析有助于更好地理解群落的结构和动态。     

贵州花溪大学城破碎化林地鸟类多样性与嵌套分布格局

为揭示城镇化进程中生境破碎化对鸟类多样性及分布格局的影响, 本研究于2017-2019年每年的4-8月使用样线法对贵州花溪大学城26块破碎化林地(面积介于0.3-290.4 ha)中的鸟类群落进行了10次调查。共记录到鸟类78种, 隶属于11目37科。其中, 东洋界物种数占56.4%, 古北界物种数占32.1%, 广布种占11.5%; 有中国特有种1种。剔除高空飞行、非森林鸟类及偶然出现物种后, 不同斑块中的鸟类物种数介于12-55之间, 平均每个斑块有23.2 ± 10.5种。线性回归分析显示, 鸟类物种丰富度与林地斑块的面积有显著相关性, 斑块面积越小, 鸟类物种丰富度越低; 斑块隔离度对物种丰富度没有显著影响。基于物种多度分布矩阵的WNODF (weighted nestedness metric based on overlap and decreasing fill)嵌套分析显示, 不同斑块中鸟类群落呈现出反嵌套结构。小斑块中鸟类物种丰富度较低可能与植物丰富度较低、食物资源稀缺和繁育条件不足有关, 但短距离的隔离对鸟类迁入或扩散影响有限。环境过滤效应、种间竞争或优先效应可能导致不同斑块间存在较大的物种组成差异, 从而导致反嵌套格局。因此, 本研究建议在城市规划建设中应注重维持栖息地的完整性, 对不同面积大小的破碎化斑块都应加以保护。     

黄河首曲玛曲县高寒湿地景观格局演变

高寒湿地是青藏高原地区最重要的生态水源涵养区之一, 也是局部气候的有效调节者, 其动态变化与成因亟待深入研究。该研究基于遥感图像分析、地理信息系统空间分析和景观生态指数分析结合的方法, 以黄河首曲玛曲县高寒湿地为研究对象, 对1995-2018年6期湿地的动态变化进行研究。结果表明, 研究区湿地在1995-2010年间不断退化, 1995-2010年湿地面积总共减少了18 680.31 hm²。在2010-2018年间黄河首曲高寒湿地面积有所增加, 但与20世纪90年代相比, 21世纪初开始湿地的面积普遍呈现下降趋势; 1995-2010年湿地斑块数不断增加, 斑块密度不断增大, 平均斑块面积下降, 景观的破碎度升高; 2010-2015年湿地斑块数和斑块密度减少, 2015-2018年湿地斑块数和斑块密度增加, 平均斑块面积先增大后减小, 景观的破碎度先降低后升高。1995-2010年研究区高寒湿地景观Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数均呈现下降的趋势, 湿地的景观结构趋于简单, 景观类型分布更加集中。2010-2018年湿地景观Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数均呈现上升趋势, 湿地的景观结构趋于复杂, 景观类型增加且分布更加分散。进一步的驱动力分析表明, 引起黄河首曲高寒湿地景观格局演变的主要因素是蒸发量和降水量, 其次是人口数量和大牲畜数量等人类活动影响。气候因子是影响黄河首曲高寒湿地面积变化的主要原因, 过度的人类经济活动在一定程度上加剧了湿地的变化。     

环境因子对海南岛野生兰科植物物种组成与分布格局的影响

海南岛是中国兰科植物物种丰富度较高的地区, 了解环境因子对海南岛野生兰科植物物种组成和分布格局的影响, 对于该地区野生兰科植物的保护管理和相关研究具有重要指导意义。基于海南岛野生兰科植物调查分布样方的植被类型、海拔、坡向、坡度、年平均气温、年降水量的数据, 采用典范相关分析探索了环境因子对物种组成的影响, 并计算各个环境因子对物种组成的总效应与净效应, 同时分析了6个环境因子对野生兰科植物分布格局的影响。结果表明, 所选的6个环境因子共解释了海南岛野生兰科植物组成变异的3.7%; 植被类型、海拔、年平均气温、年降水量、坡向、坡度这6个环境因子的总效应与净效应均达显著水平, 但其解释率依次减小。所选的6个环境因子对海南岛野生兰科植物的分布均有影响, 野生兰科植物在海南岛主要分布在中海拔段、5°-35°的坡度范围、阴坡与半阴坡、年平均气温较低且年降水量较高的环境, 并且于原生植被中分布最多。     

北京市主城区不透水面时空演变及其热环境效应研究

城市不透水面是表征城市化进程的重要指标,开展城市不透水面研究对生态环境监测及城市建设规划具有重要意义。以北京市主城区为研究区,基于Landsat影像采用支持向量机(SVM)和线性光谱混合分解模型(LSMM)相结合的方法提取研究区2002年、2009年和2017年三期不透水面;同时采用辐射传输方程法反演研究区地表温度,分析北京市主城区不透水面时空格局演变及其与城市热环境的相关性。研究结果表明:2002—2017年,北京市主城区近15年不透水面聚集度较高且呈持续增长趋势,东、西城区不透水面面积占比最高,朝阳区和海淀区不透水面增长速率和增长强度相对较大。北京市主城区不透水面呈放射状扩张趋势且增长集中在四环以外的区域,不透水面盖度高值区面积不断增加。研究区近15年地表温度持续升高,热岛效应加剧,地表温度高值区与城市建筑区空间分布存在一致性。不透水面空间格局与热环境高度相关,不透水面的斑块密度和破碎度与地表温度呈负相关,斑块所占景观比例及最大斑块指数与地表温度呈正相关,可通过合理控制相关景观指标、优化不透水面空间格局控制地表温度。在此基础上提出了缓解城市热岛效应的建议:增加树木、草地等用地类型;将不透水面分割成许多小斑块,减少大面积不透水面区域分布;使用透水性材料等。     

中国外来动物物种组成及跨境风险

[目的] 明确全球变化背景下我国外来动物物种的发生规律,进一步掌握我国生物入侵现状及发生动态。[方法] 利用公开数据库等系统收集和整理我国外来动物的物种组成、可利用性、原产地及国内分布地等信息。[结果] 截至2020年,我国已有外来动物844种,隶属8门22纲87目291科591属,脊索动物门、节肢动物门、软体动物门是我国外来动物物种组成数量最多的3大类群。我国外来动物中,有益物种的数量多于有害物种的数量,还有少部分中性物种。不同分类阶元外来动物的可利用性不同,脊索动物门中有益物种的数量更多,节肢动物门中有害物种的数量更多。我国外来动物主要来源于亚洲、北美洲、欧洲,外来动物的国内分布与区域经济发展水平及对外交流程度相关,东南沿海地区数量多,西北内陆地区数量少,与他国相邻的广西和云南也有数量较多的外来动物。2010—2020年间记录的典型外来动物也符合此分布模式。[结论] 我国外来动物数量众多,组成多样,表现出不同的可利用性,其来源及分布表现出明显的空间格局,在全球变化背景下,应警惕外来物种的跨境入侵风险。     

中国兰科植物沿经纬度的水平分布格局

对濒危物种在大尺度上地理分布的研究,有助于制定合理的保护规划和保护策略.兰科植物作为一大类急需保护的濒危物种,研究其在中国境内的地理分布格局具有重要的理论和实践意义.通过文献查阅、自然保护区数据整理收集兰科植物在全国范围内的调查数据,利用ArcGIS10.0和SPASS18.0软件对其地理分布进行了分析,结果表明：中国西南地区是兰科植物的分布中心和分化中心;兰科植物丰富度表现出显著的经度和纬度相关性,与经度之间呈单峰关系,在100°E附近出现峰值,但随纬度升高丰富度不断下降.     

桃园生草复合生态系统中桃蚜与草间小黑蛛种群的地统计学分析

利用地统计学原理和地理信息系统(GIS)分析了桃园生草模式下不同时期桃蚜Myzus persicae(Sulzer)种群和草间小黑蛛Erigonidium graminicola Sundevall种群的空间分布格局和空间相关性。结果表明,不同时期桃蚜和草间小黑蛛种群均存在较强的空间相关性,其理想的半变异函数曲线为高斯、圆型、指数或球型,其空间格局均呈聚集分布,变程范围分别为6.8630¹2.0903 m、6.863012.0903 m、6.8630¹2.6980 m,空间结构比例分别为0.011312.6980 m,空间结构比例分别为0.0113⁰.6546、0.06760.6546、0.0676⁰.6129,表明桃园生草模式下桃树草间小黑蛛对桃蚜在空间位置上具有追随关系,对其种群数量的控制有较大作用,草间小黑蛛是桃蚜的优势天敌。     

瓢虫种群对棉花-玉米农田景观格局的响应

本文研究了华北棉花-玉米农田景观格局中龟纹瓢虫Propylaea japonica(Thunberg)和异色瓢虫Harmonia axyridis(Pallas)种群动态,发现农田景观格局中作物类型(棉花与玉米)对两种瓢虫种群密度动态有显著的影响,两种天敌瓢虫都趋向在玉米斑块上栖息。两种瓢虫在棉花斑块上呈现出时间分化,其中龟纹瓢虫在棉花种植的前中期种群密度较大,后期较少;而异色瓢虫在棉花前中期种群密度较少,后期较多,表明农田景观中种植玉米有利于增强瓢虫对棉花害虫的控制作用。进一步的研究表明,农田景观系统中玉米斑块所占的面积比对龟纹瓢虫和异色瓢虫种群密度均产生显著影响。这说明在农田景观系统中开展区域性生态调控的时候,需要考虑到各类斑块组合的面积比例,从而有利于增强多种天敌昆虫的协调控害作用。