鄱阳湖流域极端降水时空分布和非平稳性特征

全球变暖背景下的极端天气气候事件显著增加。本研究基于PreWhitening Mann-Kendall(PWMK)、极点对称模态分解法和广义可加模型,利用鄱阳湖流域1959—2019年16个国家级气象站点的逐日降水数据,从极端降水的强度、频率和持续性3个维度系统检测和分析流域极端降水的时空分布和非平稳性特征。结果表明: 研究期间,鄱阳湖流域极端降水强度和频率呈显著增加趋势,持续性呈下降趋势,极端降水整体表现出强度大、频率高、持续时间短的特点;极端降水存在明显的汛期和非汛期时间分异规律,汛期极端降水集中在流域北部和中部,而非汛期多集中于中部,子流域中信江流域降水量增加趋势最显著,达到2.10 mm·a^-1;汛期极端降水的持续时间越长,强度和范围越小,非汛期极端降水则相反;鄱阳湖流域的极端降水强度和频率以平稳性特征为主,持续性表现出非平稳性特征。随着鄱阳湖流域极端降水量的不断增加,其可能引发的灾害风险将进一步增大。     

基于地形梯度的黄河流域中段植被覆盖时空分异特征——以延安市为例

植被恢复是黄河流域生态保护和高质量发展的关键,深入研究植被的时空分异特征具有重要的现实意义。本研究以4期Landsat TM/OLI为遥感数据源,采用像元二分模型估算植被覆盖度,运用转移矩阵、地学信息图谱和重心迁移模型分析1988—2018年黄河流域中段延安市植被覆盖的时空演变特征;并结合地形数据,利用地形分布指数分析高程、坡度上植被覆盖的空间响应规律。结果表明: 研究期间,延安市植被覆盖呈北低南高的空间分布特征,植被覆盖受政策影响而大幅增高;1988—2018年,延安市植被变化模式以持续向好和稳定不变为主导,有50%的区域植被覆盖情况改善,83%的高植被覆盖区域保持稳定。在各高程和坡度等级上,高植被覆盖的分布优势度随时间变化而增大;在各坡度等级上,植被增加百分比和植被稳定性随坡度增加而增大。延安不同等级植被覆盖的迁移方向与植被覆盖整体的迁移趋势基本一致,总体向北偏西转移。延安植被建设已取得显著成效,但北部植被覆盖状况仍待提高,优化植被类型和结构是未来植被建设的重要方向。     

Leaf traits from stomata to morphology are associated with climatic and edaphic variables for dominant tropical forest evergreen oaks

热带森林优势种青冈叶片气孔、解剖和形态性状与气候、土壤因子的关联 了解优势树种叶片多水平的功能性状沿海拔梯度的变化及其内在关联,有助于预测优势种应对气候变化的响应与适应。本文研究了青冈属树种叶片气孔、解剖和形态性状沿海拔梯度的变化及其与环境调控因子的关联,探究了其生态策略是否随海拔发生改变。在海南尖峰岭热带森林,沿海拔梯度(400–1400 m)采集了6种常绿青冈：竹叶青冈(Cyclobalanopsis bambusaefolia)、雷公青冈(C. hui)、托盘青冈 (C. patelliformis)、饭甄青冈(C. fleuryi)、吊罗山青冈(C. tiaoloshanica)和亮叶青冈(C. phanera)叶片,用于气孔、解剖和形态性状的测定。研究结果表明,随海拔升高,青冈树种叶片气孔密度、气孔孔隙度指数和叶面积显著增加,但海绵组织厚度比和干物质含量则显着降低。叶片气孔、解剖和形态性状沿海拔梯 度的变化主要受年均温、年降水量和土壤pH 值调控。在低海拔和高海拔处,青冈属采取“耐受”和“竞 争”策略,而在中海拔处,则是“竞争”策略。土壤磷含量和土壤pH 值随海拔的变化可能是驱动其生态 策略转变的主要原因。该结果揭示,热带森林优势树种青冈可通过从气孔细胞-组织解剖结构-叶片水平功能性状的改变来响应环境变化。     

不同海拔短肋羽藓叶绿素含量与光合效率研究

以云南高黎贡山百花岭不同海拔梯度(1500～3100 m)的短肋羽藓(Thuidium kanedae)为材料,通过测定其叶绿素含量和实际光合量子产量,研究其光合特性随海拔梯度变化的规律。结果表明,短肋羽藓的实际光合量子产量Y(Ⅱ)与叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素a/b比值之间都呈负相关关系。随着海拔升高,其叶绿素总含量、叶绿素a及叶绿素b含量都呈先升高而后下降的“单峰”分布模式,但随着海拔进一步升高,叶绿素总含量及叶绿素a含量变化不明显,而叶绿素b含量呈现明显上升趋势。叶绿素a/b比值随着海拔升高先呈现“单峰”分布模式,然后随着海拔继续升高呈现缓慢下降的趋势。实际光合量子产量Y(Ⅱ)整体表现出随海拔升高而增加的趋势,并在高海拔处出现急剧上升的趋势。本研究为揭示苔藓植物在不同海拔梯度下适应生态环境的生理机制提供参考。     

贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性

土壤微生物多样性在海拔梯度的分布格局研究近年来受到和植物动物一样的重视程度,但是干旱风沙区微生物多样性在海拔梯度上的多样性分布规律尚未揭示。本研究以处于干旱风沙区的贺兰山不同海拔的六个典型植被带（荒漠草原带、山地旱生灌丛带、温性针叶林带、针阔混交林带、寒温性针叶林带和亚高山草甸带）土壤为研究对象,利用Biolog微平板法和磷脂脂肪酸甲酯法(FAMEs)系统研究微生物多样性群落特征以及在不同植被带分布规律。结果表明：土壤微生物功能多样性随海拔增加发生变化,且微生物群落结构存在显著差异。Biolog分析显示土壤微生物群落代谢活性依次是：亚高山草甸>寒温性针叶林>针阔混交林>温性针叶林>山地旱生灌丛>荒漠草原,随海拔的升高土壤微生物群落物种丰富度指数（H）和均匀度指数（E）总体上均表现出增大的趋势,差异显著（P＜0.05）;FAMEs分析表明不同海拔的微生物区系发生了一定程度的变化,寒温性针叶林土壤微生物磷酸脂肪酸生物标记的数量和种类均最高,且细菌、真菌特征脂肪酸相对含量也最高;土壤微生物群落结构多样性次序是：寒温性针叶林带>针阔混交林带>温性针叶林带>亚高山草甸>山地旱生灌丛>荒漠草原。本研究结果表明贺兰山海拔梯度的微生物多样性分布规律不同于已有的植物多样性“中部膨胀”研究结果,这说明在高海拔地区有更多的适合该生境的微生物存在,这对维持干旱风沙区的生态系统功能稳定性具有重要意义。     

卧龙巴郎山川滇高山栎群落植物叶特性海拔梯度特征

川滇高山栎林是中国植被非常特殊的亚高山硬叶栎林类型,广泛分布在横断山地区。为了阐明植物群落植物叶型组成对海拔梯度的响应,对卧龙自然保护区巴朗山阳坡川滇高山栎群落植物叶型特征随海拔梯度（15海拔梯度,海拔2200～3600 m）的变化进行了研究。卧龙自然保护区巴朗山各个梯度川滇高山栎群落维管束植物的叶级以小型叶为主,占总种数的平均百分率为36.09％;细型叶和中型叶的维管束植物比例相当,分别为25.64％,25.22％;大型叶和巨型叶维管束植物分别占6.82％～9.94%和0.00％～0.71%;微型叶植物比例在1.28～5.59%;小型叶维管束植物的比例随海拔先降低后升高再降低,最低值出现在海拔3000 m左右。各个海拔梯度川滇高山栎林内维管束植物的叶型以单叶为主,平均占总种数的75.89％,其余为复叶植物,占总种数的24.11％;维管束单叶型植物物种比例随海拔升高变幅较小,在73.84％～78.78％之间,但在海拔2500 m有一个最低值,其比例为73.85％;复叶维管束植物在各海拔梯度群落物种数比例在21.21％～26.15％之间。各海拔川滇高山栎林内维管束植物的叶质以纸叶型为主,平均占总种数的46.03％,其次为薄叶植物（29.17％）,革质（22.00%）和厚革质植物（2.79％）。川滇高山栎群落内纸质与厚革质维管束植物种类的比例随海拔升高而降低;革质与薄叶型维管束植物种类的比例随海拔升高而升高。全缘维管束和非全缘维管束植物种类分别占总数的50.50％和49.50％;全缘类维管束植物随海拔升高呈正二项式分布,而非全缘维管束植物则呈相反的分布格局。     

基于盐分梯度的荒漠植物多样性与群落、种间联接响应

土壤盐分是影响干旱区荒漠植物群落动态的决定因素之一。基于样方调查和不同土壤盐分梯度下植物多样性指数及群落与种间关联的计算结果,分析干旱区荒漠群落植物多样性、群落联接性和种间关联对土壤盐分梯度的响应动态。结果表明,在土壤盐含量为0.03%-0.55% (S1)、0.61%-1.24% (S2)和1.41%-1.79% (S3)的盐分梯度上,(1)随土壤盐含量升高,群落生活型结构改变,草本比例减少,乔木比例增加;(2)植物多样性指数随土壤盐分增加而下降,低盐分梯度下,二者极显著正相关(P<0.01),中盐梯度下二者间呈部分显著负相关(P<0.05),高盐梯度下则转为以正相关为主(P>0.05);(3)群落联接性随土壤盐分梯度转变,在0.61%-1.24%的中度盐含量时正联接性最强(VR=1.89),高盐度含量下群落转为不显著的负联接,稳定性降低;(4)沿盐分升高梯度,种间的负相关种对数增加,正相关种对数减少,种间关联(相关)强度提高,正负相关种对比(PNR)与多样性指数呈显著正相关(P<0.05)。综上可知,干旱区荒漠植物多样性在土壤盐含量达到1.41%-1.79%水平时总体显著降低;土壤盐分水平显著影响植物群落和种间联接性,种间互利性随盐分梯度增加下降,物种趋于独立分布,并最终导致荒漠植物多样性降低。     

不同空间尺度三维建筑景观变化

以沈阳市铁西区建筑物三维信息为基础数据,从建筑高度、密度、体积与体形、分布均匀度与空间拥挤度等方面构建了三维建筑景观评价指标,分别从区域、功能分区和梯度带3个角度分析了三维建筑景观的变化特征.结果表明:从1997年到2008年,铁西区建筑向垂直方向扩张,建筑空间分布越来越不均匀,空间拥挤度、建筑平均体积与容积率逐渐增大;居住区平均高度、平均体积、覆盖率、容积率、空间拥挤程度最小,建筑分布最均匀;商业区除建筑高度变异系数和平均体形系数最小外,其余指标值最大;工业区高度变异系数和平均体形系数最大,空间分布最不均匀;从梯度带上看,建筑使用类型的差异决定了三维建筑景观的变化特征.     

植物间正相互作用对种群动态和群落结构的影响:基于个体模型的研究进展

植物间的相互作用对种群动态和群落结构有着重要的影响。大量的野外实验已经揭示了正相互作用(互利)在群落中的普遍存在及其重要性。为了弥补野外实验方法的不足, 模型方法被越来越多地应用于正相互作用及其生态学效应的研究中。该文基于个体模型研究, 探讨了植物间正相互作用对种群动态和群落结构的影响。介绍了植物间正相互作用的定义和发生机制、植物间相互作用与环境梯度的关系。正相互作用是指发生在相邻的植物个体之间, 至少对其中一个个体有益的相互作用。植物通过直接(生境改善或资源富集)或间接(协同防御等)作用使局部环境有利于邻体而发生正相互作用。胁迫梯度假说认为互利的强度或重要性随着环境胁迫度的增加而增加, 但是越来越多的经验研究认为胁迫梯度假说需要改进。以网格模型和影响域模型为例, 介绍了基于个体的植物间相互作用模型方法。基于个体模型, 对近年来国内外正相互作用对种群时间动态(如生物量-密度关系)、空间分布格局和群落结构(如群落生物量-物种丰富度关系)影响的研究进行了总结。指出未来的研究应集中在对正相互作用概念和机制的理解, 新的模型, 新的种群、群落, 甚至生态系统问题, 以及在全球变化背景下进行相关的研究。     

饵料对鳡肠道微生物多样性的影响

通过PCR-DGGE指纹分析并结合克隆、测序对饲喂人工配合饲料和冰鲜鱼两种不同饵料的鳡肠道微生物群落结构及多样性差异进行了比较研究。摄食配合饲料和冰鲜鱼的鳡肠道样品中分别检测到21条和17条清晰的DGGE指纹条带; 进一步的克隆、测序及BLAST比对分析表明, 21条测序谱带与GenBank数据库中已知微生物的同源性为98%100%。配合饲料饲养鳡肠道微生物特有条带代表种群主要为魏斯氏菌(Weissellakoreensis)等, 冰鲜鱼饲养鳡特有条带代表种为威斯康星米勒菌(Moellerella wisconsensis)等。从PCR-DGGE指纹相似性来看, 不同饵料饲养鳡的肠道细菌组成差异较为明显, 相似性仅为11.9%42.6%。鳡肠道菌群的DGGE 指纹图谱中条带的H'指数(Shannon-Weiner 指数)最高为配合饲料饲养鳡第Ⅴ组样本, 达到2.84, 最低的为冰鲜鱼饲喂下的鳡第Ⅵ组样本, 为2.46。研究结果表明, 投喂人工配合饲料和冰鲜鱼会对鳡肠道菌落产生影响, 可为鳡饲料的开发提供一定的基础依据。此外, 两类鳡的肠道群落PCR-DGGE指纹图谱有助于这两种鳡产品的跟踪和肠道益生菌研究。