模拟增温对青藏高原高寒草甸根系生物量的影响

在青藏高原高寒草甸布设模拟增温实验样地,采用土钻法于2012—2013年植被生长季获取5个土层的根系生物量,探讨增温处理下根系生物量在生长季不同月份、不同土壤深度的变化趋势及其与相应土层土壤水分、温度的关系。结果表明:(1)根系生物量在2012年随月份呈增加趋势,其中7—9月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为3810.88 g/m~2和4468.08 g/m~2;在2013年随月份呈减小趋势,其中5—6月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为4175.39 g/m~2和4141.6 g/m~2。增温处理下的总根系生物量高出对照处理293.97 g/m~2,而各月份总根系生物量在处理间的差值均未达到显著水平。表明在增温处理下根系生物量略有增加,但在生长季不同月份其增加的程度不同,致使年际间的增幅出现差异。(2)根系生物量主要分布在0—10 cm深度,所占百分比为50.61%。在增温处理下,0—10 cm深度的根系生物量减少,减幅为8.38%;10—50 cm深度的根系生物量增加,增幅为2.1%。相对于对照处理,增温处理下0—30 cm深度的根系生物量向深层增加,30—50 cm深度的根系生物量增加趋势略有减缓。可见,在增温处理下根系生物量的增幅趋向于土壤深层。(3)根系生物量与土壤水分呈极显著的递减关系,在增温处理下线性关系减弱;与土壤温度呈极显著的递增关系,在增温处理下线性关系增强。表明土壤水分、温度都可极显著影响根系生物量,但在增温处理下土壤温度对根系生物量的影响较土壤水分更为敏感而迅速。     

太原市土地利用/覆被变化及驱动因素研究

目前人类面临的诸多资源环境问题都与土地利用有关, 土地利用/覆被变化是人类-资源-环境耦合系统研究的理想切入点。基于Landsat TM遥感影像数据、自然环境和社会经济数据, 运用GIS空间分析和统计学方法, 定量研究了改革开放以来太原市土地利用/覆被变化的空间格局、转移特征、变化规律及驱动机制。结果表明: (1)目前太原市的土地利用类型以植被(670 km2)、建筑用地(385 km2)和耕地(296 km2)为主, 分别占总面积的47%、27%和21%。1981—2018年, 建筑用地和未利用地的变化速度和强度最大, 其次是植被和耕地, 水域的变化不大。(2)改革开放以来, 建筑用地持续向主城区西部和南部扩张, 大量的耕地(128.45 km2)、植被(77.21 km2)和未利用地(67.63 km2)转化为建筑用地; 土地利用变化动态度和强度分别为5.77和0.50。(3)未利用地主要分布在城区北部, 改革开放以来, 呈持续减少的趋势, 主要被转化为植被(256.54 km2)、建筑用地(83.12 km2)和耕地(57.18 km2)。土地利用变化动态度和强度分别为-2.36和-0.59。(4)植被主要分布在地势较高的东部和西部地区, 自1981年以来呈先轻微、缓慢下降, 后明显、较快增加的趋势, 2000前后的土地利用动态度分别为-0.25和1.39, 土地利用强度分别为-0.10和0.53。(5)耕地主要分布在河谷地带, 改革开放以来呈先向河流西面扩张而增加, 后随着建设用地的增加在城区南面和北面开始萎缩而降低的趋势。1981—2018年, 耕地的土地利用变化动态度和强度分别为-0.40和-0.10。(6)地形、地貌、水文等自然条件决定了太原市土地利用/覆被的整体格局, 并限制了土地利用/覆被变化的方向; 人口数量和结构、经济发展水平、退耕还林还草政策等影响了太原市各土地利用类型的面积及分布。     

中国金缕梅科植物属分布区特点的定量研究

利用ArcGIS软件制作以县为单元的中国金缕梅科植物属的空间分布图,并从图中提取每个属的斑块个数、面积及周长,计算斑块的形状指数、最大斑块指数、Simpson均匀度指数和Shannon均匀度指数,定量分析中国金缕梅科植物各属的空间分布区特点,为金缕梅植物资源的保护、开发和利用提供依据。结果表明:(1)山铜材属、银缕梅属、四药门花属、牛鼻栓属、金缕梅属、壳菜果属均为单种属,其中前三属总面积较小且分布狭窄,后三属的总面积与分布范围均大于前三属;双花木属、山白树属、红花荷属、秀柱花属、半枫荷属、马蹄荷属、蕈树属、水丝梨属、蚊母树属、檵木属、蜡瓣花属、枫香树属均为多种属,随着属的面积增加,其属的分布区范围基本呈递增的趋势,且多种属的数量是单种属的2倍。(2)枫香树属分布区的总面积和最大斑块面积均最大,它能够整体体现出中国金缕梅科植物的空间分布和特点。(3)中国金缕梅科植物属的空间分布类型全部为间断分布,山铜材属、蚊母树属、檵木属和枫香树属呈现主分布区,牛鼻栓属、金缕梅属、壳菜果属、山白树属、半枫荷属、马蹄荷属、蕈树属、水丝梨属和蜡瓣花属呈主次分布区,银缕梅属、四药门花属、双花木属、红花荷属和秀柱花属呈星散分布。     

山西吕梁山草本群落物种多样性的海拔梯度格局及与环境因子的关系

山地草本群落物种多样性的海拔梯度格局及其与环境因子的关系一直是生态学和地理学研究的热点问题。为探究吕梁山草本群落不同尺度物种多样性(α、β、γ多样性)的海拔梯度格局及其与环境因子的关系,该研究采用样方法在吕梁山从北向南选取管涔山、关帝山、五鹿山,并对每个山地划分出高、中、低3个海拔梯度,对草本群落物种多样性和环境因子进行调查分析。结果表明:(1)α多样性随海拔升高呈先升后减的单峰变化格局,峰值出现在中海拔; β多样性中Cody指数在1 900～2 000 m间出现峰值,而Bray-Curtis 指数出现最小值,表明1 900～2 000 m海拔带是草本群落物种更新速率和组成变化较快的过渡地带; γ多样性随海拔升高也呈先升后减的单峰变化格局(R²=0.406,P<0.01)。(2)海拔对温度、湿度变化的影响极其显著(P<0.01); 海拔、温度、湿度等环境因子共同影响物种的α多样性,其中海拔是主要影响因素(P<0.05),温度、湿度影响不显著(P>0.05)。综上所述,吕梁山草本群落多样性在海拔梯度上多表现为 “中间膨胀”变化格局,海拔变化是影响多样性变化的主要因素。     

中国桑科植物属的空间分布及多样性

该研究以FRPS《中国植物志》全文电子版网站、中国在线植物志(eFlora)网站和国家标本资源共享平台(NSII)网站收录的全部中国桑科植物数据为基础,以部分省的植物志以及正式发表的论文为补充,查找每一个桑科植物的具体分布地点(精确到县一级),并采用地理信息系统技术,以县为空间数据的基本单元,以桑科12属的植物为研究对象,制作属的空间分布图,计算空间相似性系数,分析桑科植物各属的空间多样性及其差异。结果表明:(1)中国桑科植物中桑属的分布最广,橙桑属的分布最狭窄。(2)橙桑属与其他属的空间分布相似性系数均较低(0~0.0444),其中橙桑属与见血封喉属和牛筋藤属的相似性系数均为0,表明橙桑属与其他属的分布几乎没有重叠区;榕属与构属和柘属的空间分布相似性系数分别为0.7394和0.6795,表明这3属的空间分布有较多的重叠区;见血封喉属的分布范围较广,从热带到亚热带地区均有。(3)中国桑科植物属的多样化中心(保护区域)集中在热带和亚热带地区,其中波罗蜜属和葎草属的多样化中心均在云南,鹊肾树属的多样化中心在海南,柘属的多样化中心从热带、南亚热带扩大至中亚热带地区;榕属在中国有98个种,多样化中心分布在甘肃东南部、贵州东北部、云南南部、广西西南部、台湾南部和海南西部;桑属(11个种)的多样化中心分布在重庆南部、湖北南部、湖南西北部、贵州中南部、云南东部和广西西部。研究认为,中国桑科植物属的多样化中心各有特点,基于县的空间分布及多样性研究结果能够具体确定中国桑科植物属的最小保护区域;且该研究结果支持贵州地区是桑属植物的分化中心和过渡中心。     

黄土高原林下草地对模拟增温的短期响应

气候变暖在高海拔山地更为明显,山地植被对气候变暖响应的空间格局将成为山地研究新的热点。在黄土高原东部沿纬度梯度选择北段管涔山、中段关帝山和南段五鹿山,分别划分高、中、低3个海拔梯度,每一梯度用开顶式生长室设置对照（CK）、低度增温（LW）、高度增温（HW）3种模拟增温样地,于增温1年后植被生长季调查山地林下草本群落的生长特征及水热因子,探究黄土高原林下草地对气候变暖的短期响应及其随纬度、海拔的变化格局。结果表明：在LW和HW处理下,（1）空气温度增加0.47℃和1.00℃,空气湿度增加1.37%和1.94%,其中空气温度增幅随海拔增加显著增大（P=0.012）;（2）土壤水分减小0.32%和0.64%,土壤温度减小0.07℃和增加0.06℃,其中土壤温度增幅随纬度增加显著减小（P=0.003）;（3）植物密度增加41.27株/m²和78.53株/m²,植物高度增加0.04 m和0.03 m,植物频度增加5.47%和3.47%,而植物盖度显著增加5.32%和0.88%（P=0.042）;（4）植被与温度关系的相关系数绝对值增加31.49%和56.82%,与水分关系的相关系数绝对值增加38.67%和62.89%。因此,山地温度对增温响应更大,且空气温度具正向海拔依赖性,土壤温度具负向纬度依赖性;增温加强植被与水分的关系,促进植物对水的依赖性,进而显著影响植物盖度。然而,增温的短期效应易受到降雨条件的影响,使结果出现误差,故在类似的研究中建议加强试验的时间尺度。     

秦岭太白山北坡土壤有机碳储量的海拔梯度格局

土壤碳库是陆地生态系统的重要碳库,山区大约占全球25%的陆地表面积,因此研究山区土壤有机碳储量的变化特征及其影响因素对丰富陆地生态系统土壤碳循环理论具有重要的意义。在秦岭太白山北坡上,海拔高度每隔50 m设置一个采样点,研究土壤有机碳储量的海拔梯度变化特征及其影响因素。海拔梯度对太白山北坡的SOCD影响显著,且不同土层厚度的SOCD均呈现出随着海拔梯度的增加而增加的趋势,增加幅度高达10%—88%。不同气候带上的SOCD差异显著,呈现出亚寒带(3.63 kg/m~2)大于寒温带(3.40 kg/m~2)大于温带(3.39 kg/m~2)大于暖温带(3.30 kg/m~2)的趋势。SOCD也因植被带发生显著差异,最小值出现在低山扰动带仅为2.15 kg/m~2,而最大值出现在高山草甸带高达3.63 kg/m~2,平均2.94 kg/m~2。SOCD随着土层厚度的增加呈现出减少的趋势,减少幅度为14%—70%。在太白山北坡上,随着海拔梯度的增加,土层深度从低山区的78 cm减少到中山区的33 cm和高山区的10 cm,相应的总SOCD从低山区的35.45 kg/m~2减少到中山区的28.84 kg/m~2和高山区的12.29 kg/m~2,但是对应单位土层深度上的SOCD却从低山区的0.51 kg/m~2增加到中山区的0.87 kg/m~2和高山区的1.23 kg/m~2。因此,在秦岭太白山北坡上,除了海拔梯度、气候带、植被带、土层厚度等因素以外,土层深度对土壤有机碳储量的影响不容忽视,这对准确预测该区域的土壤碳储量具有重要的理论和实际意义。     

中国壳斗科植物空间多样性格局研究

采用地理信息系统技术,制作空间分布图、从空间上计算多样性格局指数,研究中国壳斗科植物属、种的空间多样性分布格局。结果显示,云南南部、广西北部和广东北部的属、种数量均较多,是中国壳斗科植物多样性的重要分布地区,甘肃南部、陕西南部、河南西部及南部是壳斗科植物向南、向北扩散的重要通道;从多样性指数来看,种的多样性指数值均比属的值高,但均匀度指数却是属的值高;当属或种的数量为1时,其所占面积、占景观的比例、斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数均最大,随着属或种的数量逐渐增加,其多样性明显提高,但其各项指标基本呈依次降低的趋势。通过对壳斗科植物空间多样性格局进行量化研究,获取了中国壳斗科植物空间多样性分布规律及多样性格局数量特点,利用地理信息系统技术可以使多样性研究体现出空间性和定量化的特征。     

不同土地利用类型盐碱土无机磷组分及其影响因素

为探究不同土地利用类型盐碱土无机磷组分特征及其影响因素，以华北地区典型盐碱地为供试土壤，分析辣椒地、轻度盐碱玉米地、重度盐碱玉米地、向日葵地、羊草地、虎尾草地、碱蓬草地和裸地共8种土地利用类型土壤无机磷组分的差异特征。结果表明：盐碱土壤无机磷组分中Ca₁₀-P所占比例最高，其他磷组分含量依次表现为Ca₈-P>Al-P>O-P>Fe-P>Ca₂-P。冗余分析和相关性分析结果表明，Ca₂-P和Ca₈-P与土壤pH、电导率、钠吸附比呈显著负相关(P<0.05),与速效磷、速效氮、速效钾呈显著正相关(P<0.05),土壤理化因子共解释了36.03%无机磷组分特征。因此，盐碱土中Ca₂-P、Ca₈-P是土壤磷有效性的关键组分，且主要受到pH、电导率和钠吸附比影响。根据8种土地利用类型土壤磷组分差异和理化性质，辣椒和向日葵可分别作为轻度和重度盐碱地改良利用的首选农作物，羊草可作为盐碱地生态修复的草地物种。此外，...     

中国壳斗科植物属的分布区定量研究

通过植物专业网站及发表的论文论著,收集每一种壳斗科植物在中国的具体分布地点（县）,并采用地理信息系统技术,以县为空间数据的基本单元,以壳斗科植物为研究对象,制作属的空间分布图,从图中定量地提取斑块的数目、面积、周长,计算形状指数、最大斑块指数,以及属的Shannon均匀度指数、Simpson均匀度指数,分析中国壳斗科植物属的空间分布及其特点,为植物区系空间分布定量研究提供依据。结果表明：（1）中国壳斗科植物属的空间分布呈现连续分布或间断分布,间断分布有星散分布、主次分布区、主分布区3种类型,以图形和定量的方式体现出属在空间上的分布差异。（2）中国壳斗科植物属的分布区或最大斑块的分布区在中国亚热带,能连续分布到热带,但在温带斑块分散,面积小,由此推断中国亚热带植物区系应划分为古热带植物区。（3）根据三棱栎属、锥属、柯属在世界和中国的分布,推断它们均为热带亚洲和热带美洲洲际间断分布。