西藏朗县地区不同龄级高山松林木径向生长对火干扰的响应

林火影响着林木的更新、生长发育以及林分演替, 是森林生态系统的重要干扰因子。为了评估林火对不同龄级树木生长的影响, 该文研究了西藏林芝市朗县2005年林火前后高山松(Pinus densata)的树轮变异特点。在林分内, 选择62株过火林木, 进行树芯样品采集, 且依据胸径将样树分为幼树(胸径< 10 cm)和成年树(胸径≥10 cm)。树木年轮学交叉定年结果显示样本最大年龄为102年, 最小年龄为19年, 平均年龄为48年。研究结果表明: 过火前幼树径向生长与上一年11月平均最低气温显著负相关, 成年树径向生长与当年9月平均最低气温和平均气温显著正相关; 过火后幼树和成年树的径向生长均与当年1月平均气温和平均最高气温显著负相关。成年树对火干扰的抵抗力(过火年-过火前树轮宽度降低的百分比)和恢复力(过火后-过火前树轮宽度恢复的百分比)都显著高于幼树。过火后不同龄级的树木生长都加快。在地表火干扰中, 成年树比幼树更能抵抗火干扰的影响。研究结果可为全球变化背景下森林恢复及林火应用提供科学依据。     

遥感在生物多样性研究中的应用进展

随着人口的持续增长, 人类经济活动对自然资源的利用强度不断升级以及全球气候变暖, 全球物种正以前所未有的速度丧失, 生物多样性成为了全球关注的热点问题。传统生物多样性研究以地面调查方法为主, 重点关注物种或样地水平, 但无法满足景观尺度、区域尺度以及全球尺度的生物多样性保护和评估需求。遥感作为获取生物多样性信息的另一种手段, 近年来在生物多样性领域发展迅速, 其覆盖广、序列性以及可重复性等特点使之在大尺度生物多样性监测和制图以及评估方面具有极大优势。本文主要通过文献收集整理, 从观测手段、研究尺度、观测对象和生物多样性关注点等方面综述了遥感在生物多样性研究中的应用现状, 重点分析不同遥感平台的技术优势和局限性, 并探讨了未来遥感在生物多样性研究的应用趋势。遥感平台按观测高度可分为近地面遥感、航空遥感和卫星遥感, 能够获取样地-景观-区域-洲际-全球尺度的生物多样性信息。星载平台在生物多样性研究中应用最多, 航空遥感的应用研究偏少主要受飞行成本限制。近地面遥感作为一个新兴平台, 能够直接观测到物种的个体, 获取生物多样性关注的物种和种群信息, 是未来遥感在生物多样性应用中的发展方向。虽然遥感技术在生物多样性研究中的应用存在一定的局限性, 未来随着传感器发展和多源数据融合技术的完善, 遥感能更好地从多个尺度、全方位地服务于生物多样性保护和评估。     

古田山中亚热带常绿阔叶林群落物种多样性的空间变异特征

古田山常绿阔叶林的群落组成、结构及其维持机制已有许多研究, 但该地区亚热带常绿阔叶林生物多样性空间变异特征还缺乏认识。本文以古田山24 ha大样地(划分为24个1 ha小样地)为基础, 具体分析了α多样性和β多样性在1 ha尺度上的空间变异特征。结果表明: (1)群落第一、二优势物种在各小样地之间变化不大, 但第三优势种变化较大; (2) α多样性变化中, 样地间木本植物个体数量变异最大, 物种丰富度其次, Pielou均匀度指数变异性最小; (3)物种丰富度与植株个体数量、Pielou均匀度指数没有显著的相关性, 与Shannon-Wiener指数呈显著正相关; Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数呈显著正相关; (4)相邻样地间物种替代速率空间变异较大, 与物种丰富度的空间变化格局有明显差异。这些结果说明尺度对认识群落结构、探讨群落维持机制有重要作用; 由于森林群落是多尺度生态过程作用的结果, 大尺度样地可能有利于更好地揭示森林群落维持机制。     

神农架常绿落叶阔叶混交林凋落物动态及影响因素

凋落物是陆地生态系统的重要组成部分, 凋落物动态特征可以反映出生态系统的存在状况以及环境对植被的影响作用。为探究北亚热带常绿落叶阔叶混交林凋落物产量及现存量的动态及其影响因素, 该研究观测了神农架地区一处典型植被2009-2015年的凋落物产量及现存量, 据此分析其动态特征及其与气象因素的关系。研究结果表明: 该森林凋落物平均年产量及现存量分别为5.94 t·hm ^-2和10.46 t·hm ^-2, 2009至2014年均无明显年际变化趋势, 但在2015年均显著降低, 且当年倒春寒天数显著高于其他年份; 季节动态变化呈现双峰型, 峰值分别出现在3-5月和10月; 凋落物月产量与当月的前第1-4个月的月平均气温正相关, 与当月的前第8-10个月的月平均气温负相关, 且与当月的前第6-7及第10个月的月平均相对湿度负相关; 凋落物产量季节性指数平均值为0.032, 与年平均气温显著正相关。可见, 长时间倒春寒现象会显著影响凋落物年产量及现存量, 月平均气温和相对湿度对凋落物产量季节动态的影响有明显的滞后性, 且年平均气温对北亚热带主要森林类型的凋落物产量季节性指数有显著影响。     

基于激光雷达数据的物种分布模拟: 以美国加州内华达山脉南部区域食鱼貂分布模拟为例

生态位模型通过拟合物种分布与环境变量之间的关系提供物种空间分布预测, 在生物多样性研究中有广泛应用。激光雷达(LiDAR)是一种新兴的主动遥感技术, 已被大量应用于森林三维结构信息的提取, 但其在物种分布模拟的应用研究比较缺乏。本研究以美国加州内华达山脉南部地区的食鱼貂(Martes pennanti)的分布模拟为例, 探索LiDAR技术在物种分布模拟中的有效性。生态位模型采用5种传统多类分类器, 包括神经网络、广义线性模型、广义可加模型、最大熵模型和多元自适应回归样条模型, 并使用正样本-背景学习(presence and background learning, PBL)算法进行模型校正; 同时对这5种模型使用加权平均进行模型集成, 作为第6个模型。此外, 一类最大熵模型也被用于模拟该物种的空间分布。模型的连续输出和二值输出分别使用AUC (area under the receiver operating characteristic curve)以及基于正样本-背景数据的评价指标F_pb进行评价。结果表明, 仅考虑气候因子(温度和降水)时, 7个模型的AUC和F_pb平均值分别为0.779和1.077; 当考虑LiDAR变量(冠层容重、枝下高、叶面积指数、高程、坡度等)后, AUC和F_pb分别为0.800和1.106。该研究表明, LiDAR数据能够提高食鱼貂空间分布的预测精度, 在物种分布模拟方面存在一定的应用价值。     

凋落物去除和添加处理对典型草原生态系统碳通量的影响

为揭示凋落物去除和添加处理对草原生态系统碳通量的影响, 2013和2014年连续两年在成熟群落围封样地进行凋落物去除实验、在退化群落放牧样地进行凋落物添加实验, 并运用静态箱法探讨碳通量变化规律并分析其主要影响因子。结果表明: 两种群落的净生态系统CO₂交换(NEE)有明显的季节性变化。对成熟群落而言, 去除50%凋落物显著增加了NEE, 去除100%凋落物显著降低了NEE, 而对生态系统总初级生产力(GEP)和生态系统呼吸(ER)均无显著影响; 对退化群落而言, 凋落物添加显著增加了GEP和NEE, 而对ER无显著影响。两种群落的GEP与10 cm土壤温度显著正相关, 但NEE和GEP的变化规律与土壤温度相反, 与10 cm土壤湿度相同。由此可见, 凋落物去除和添加处理对生态系统碳通量的影响主要是改变土壤湿度和地上生物量,而不是改变土壤温度。该研究为合理利用凋落物改善草地生态系统管理和促进草地恢复提供了理论依据。     

中国草地生态系统固碳现状、速率和潜力研究

正中国草地面积约4亿hm~2,占国土总面积的41.7%。作为中国面积最大的陆地生态系统类型,草地不仅每年为畜牧业生产提供了3–4亿t优质饲草,而且在防风固沙、水土保持、水源涵养、生物多样性保育和生态系统碳固持等方面具有极其重要的生态功能(白永飞等,2014;沈海花等,2016)。草地是个巨大的碳库,全球草地总碳储量约为308 Pg,其中约92%储存在土壤中(Schuman et al.,2002)。中国草     

短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落的影响

土壤微生物是生态系统碳循环的重要参与者和调控者。全球变暖可能对土壤微生物群落产生影响, 加速陆地生态系统向大气中释放碳, 进而引起陆地碳循环对气候变暖的正反馈。然而, 目前学术界对土壤微生物群落如何响应气候变暖等问题认识不足, 尤其是缺乏低温干旱条件下土壤微生物对增温响应的实验证据。为此, 该文依托青藏高原紫花针茅(Stipa purpurea)草原建立的增温实验平台, 基于磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定了2015和2016年生长季表层(0-10 cm)土壤微生物各类群的生物量, 在此基础上揭示气候变暖对紫花针茅草原土壤微生物群落结构的影响。结果显示, 短期增温处理导致2015和2016年生长季(5-10月)的表层土壤温度均显著提高1.6 ℃, 同时也导致土壤含水量显著下降了3.4%和2.4% (体积分数), 但并没有显著改变土壤化学性质及归一化植被指数。增温处理下, 两年生长季旺期(8月)的微生物生物量碳(MBC)含量分别为749.0和844.3 mg·kg ^-1, 微生物生物量氮(MBN)含量为43.1和102.1 mg·kg ^-1, 微生物生物量碳氮比分别为17.9和8.4, 但实验期间MBC、MBN和微生物生物量碳氮比与对照没有差异。PLFA分析的结果显示细菌在微生物群落中占主导, 而丛枝菌根真菌含量最少, 增温处理并没有改变不同类群的微生物生物量以及群落结构。进一步的分析显示, 土壤温度和含水量是调控土壤微生物群落变异的主要因子, 并且增温导致的微生物生物量碳的变化量分别与土壤温度和含水量的变化量呈显著正相关关系。以上结果表明, 由于受水分的限制, 短期增温对紫花针茅草原土壤微生物群落没有显著影响。     

陆地生态系统地下碳输入与输出过程研究进展

生态系统地下碳输入与输出过程是陆地生态系统碳分配和转化的核心,并直接影响着全球碳循环。陆地生态系统凋落物、根系周转、根系分泌物、土壤有机碳、土壤微生物和土壤呼吸是地下碳输入与输出过程中的重要组成部分。由于这些组分非常复杂且其研究技术和方法受到限制,目前人们对陆地生态系统地下碳输入与输出过程尚缺乏全面的认识,故在陆地生态系统碳循环研究中存在诸多的不确定性。该文概述了凋落物、根系周转、根系分泌物、土壤有机碳、土壤微生物和土壤呼吸的研究方法,以及它们对气候变化的响应,探讨了陆地生态系统地下碳输入与输出过程中的研究难点,并对未来需要深入探究的一些领域进行了展望。     

Distribution of biomass in relation to environments in shrublands of temperate China

Aims Shrubland is one of the most widely distributed vegetation types in northern China. Previous studies on pattern and dynamics of plant biomass have been focused on forest and grassland ecosystems, while relevant knowledge on shrubland ecosystems is lacking. It is important to include shrublands in northern China to improve the accuracy in estimating the terrestrial ecosystem biomass in China.
Methods Based on investigations and samplings from 433 shrubland sites, we explored the distribution and allocation patterns of biomass in relation to climatic and soil nutrient factors of shrublands of temperate China.
Important findings The average shrubland biomass density in northern China is 12.5 t·hm^-2. It decreases significantly from temperate deciduous shrubland in northeast to desert shrubland in northwest. The average biomass density of temperate deciduous shrubland, alpine shrubland, and desert shrubland is 14.4, 28.8, and 5.0 t·hm^-2, respectively. Within temperate deciduous shrublands, plant biomass is lower in North China than in Northeast China. The average aboveground and belowground biomass density of shrub layer is 4.5 and 5.4 t·hm^-2, respectively; while that of grass layer is 0.8 and 1.8 t·hm^-2, respectively. Environmental factors affect biomass allocation across different plant organs. The belowground-aboveground biomass ratio of shrub exhibits no significant changes with environmental variables. The leaf-stem ratio increases with annual precipitation, and leaf biomass is low in arid region.