不同干扰背景下农业景观异质性——以巩义市为例

景观异质性包括景观组成和构型的异质性,而人为干扰是形成异质性景观的主要影响因素。以河南省巩义市为例,在以建成区、农田、丘陵和山地为主体的景观中各选取一个4km×4km的样区,采用移动窗口算法,以100、250、500、1000、1250m和1500m为移动窗口半径,借用蔓延度(CONT)和均匀度(SHEI)指数,分析了不同干扰背景下景观异质性的空间变化特征。结果表明:随着移动窗口半径的增大,各景观类型的蔓延度和均匀度指数的最大值逐渐递减,最小值逐渐递增(建成区除外);建成区和农田景观蔓延度指数的平均值均大于丘陵和山地景观,均匀度指数的平均值则相反;4种类型景观的均匀度指数和蔓延度指数都呈显著相关关系,除建成区1000m及以上移动窗口半径外,R2都大于0.9;拟合曲线的β值基本呈递增趋势。文中对于人为干扰强度的差异性和景观异质性的尺度依赖性分析,为构建合理的景观格局提供了理论依据。     

西大别山小林海黄山松树轮宽度的气候意义

基于树轮年代学研究方法,在鄂、豫、皖交界的西大别山北坡进行黄山松研究,建立了1915—2011年的树轮宽度标准年表（STD）.结果表明： 年表中较高的平均敏感度表明树轮中含有较多的气候变化的高频信息;较高的一阶自相关系数表明树轮生长存在显著的前期生长滞后效应;高信噪比和样本解释总量暗示树轮中含有较多的环境信息.标准年表序列指数与1959—2011年间气象因子的相关分析表明,黄山松树轮宽度生长受生长季末（9—10月）温度、降水量和相对湿度的影响较大;与9—10月帕尔默干旱指数呈显著正相关. 9、10月的水热组合是影响小林海黄山松树轮生长的主要因子.
     

常绿阔叶林演替系列中木荷和栲树呼吸作用特性的比较

了常绿阔叶林学业替系列群落中木荷（Ｓchima superba)和栲树（Castanopsis fargesii)不同发育阶段植株的呼吸作用速率及同一演替阶段木荷和栲树不同发育阶段植株的呼吸作用速率的大小。结果表明,在常绿阔叶林演替的各个阶段,栲树的呼吸作用速率均比木荷的高,在群落演替的前期,木荷的栲树的呼吸作用速率均较高,但随着群落演替的进展,其呼吸作用速度逐渐降低。通过比较常绿阔叶林演替后期木荷和栲树成年树的呼吸作用速率,并结合二者的光合作用速率,反映了栲树的物质代谢能力较高,生长较快,是期 在常绿阔叶林顶极群落中能够成为优势种,而木荷成为次优势种的原因之一。     

五台山林线过渡带华北落叶松格局过程和尺度分析

林线过渡带作为气候变化的预警区,有很重要的研究意义,林线过渡带中人工林的生存与发展对自然保护区景观生态系统影响显著。选取五台山林线内占绝对分布优势的华北落叶松为研究对象。设置50m×50m样地,随机选取5个10m×10m样方进行群落物种信息收集,对乔木的胸径和位置信息进行调查,利用点格局方法和CSR(完全空间随机模型)、HP(空间异质性过程模型)、RL(随机标签模型)对华北落叶松的活立木和枯立木的格局过程进行0—25m尺度上的分析,结果发现:活的华北落叶松平均胸径在11.54cm,死的华北落叶松平均胸径是8.27cm,这个对于30年以上华北落叶松来说胸径值偏小,其生长慢的特点是和林线这个生境特点相适应的。华北落叶松枯立木的聚块很大,在0—15m上都是聚集分布;活立木聚块小出现在0—3m、和21m上。空间异质性过程模型模拟的格局与活立木实际格局差异检验不显著,说明空间异质性可以很好解释活立木格局的成因。随机标签模型模拟结果表明现有活立木和枯立木只在21m附近出现负相关,主要是负密度制约效应是导致的华北落叶松死亡的主要原因,而且对幼苗到幼树的影响最大。同时推测灌木和华北落叶松幼苗和幼树的种间相关作用与其死亡也有一定关系。     

不同人为干扰下林地类型对传粉昆虫的影响——以河南省巩义市为例

不同类型的林地为人类提供着十分重要的生态系统服务,维持着社会的稳定发展,其对传粉昆虫的保护也有着积极的效应。在巩义市选取24个采样点,3种林地类型(栓皮栎林、泡桐林、杨树林)进行取样,结合当地的植物群落特征,分析不同人为干扰梯度下生态系统对传粉昆虫的影响;共捕获传粉昆虫8386头,分属6个目,83个科,分属于膜翅目类、双翅目类、鞘翅目类、鳞翅目类、半翅目类与缨翅目类共六个传粉功能群。选取膜翅目、双翅目、鞘翅目和鳞翅目4类主要传粉昆虫作为研究对象进行分析。结果表明:(1)栓皮栎林中传粉昆虫的个体数量和优势度要大于泡桐林和杨树林,但泡桐林中传粉昆虫多样性大于栓皮栎林和杨树林;就传粉昆虫的多度而言,栓皮栎林与泡桐林(P0.05)和杨树林(P0.01)间有显著差异,而泡桐林和杨树林间的差异不明显;(2)非度量多维度法(NMDS)和非参数二因子相似性分析(ANOSIM)显示,泡桐林中传粉昆虫群落组成分别与栓皮栎林和杨树林之间存在显著差异(P0.05),而栓皮栎林与杨树林间无显著差异;(3)在所研究的7个环境因子中,根据冗余分析(RDA)显示,海拔高度和乔木盖度2个环境因素对传粉昆虫群落组成有显著影响(P0.05)。不同林地类型中传粉昆虫群落的组成差异明显,生境和植被的多样为物种带来更多的食源及栖息环境,因此,加强不同林地类型的保护、保障传粉昆虫生境的多样性对本区传粉昆虫的发展和生态系统服务的提高具有重要意义。     

农业景观非农生境植物多样性及其影响因素

农业景观是人类生活所需资料的最主要来源地和生物多样性保护的重要区域之一。黄河中下游地区是我国最重要的农业区之一,在区域农业景观中,非农生境中各群落植物物种多样性组成特征有何差异?在不同尺度上,景观异质性特征与生境特征对植物物种多样性特征有何影响?在黄河中下游典型区域布点,对区内主要非农生境(次生林、次生灌丛、人工林和农田边缘等)中的植物群落物种多样性进行调查。结果显示:(1)次生灌丛中的物种丰富度和多样性显著高于其他生境,而农田边缘也保育有较多的物种;(2)从物种组成来看,景观尺度上样点间物种多样性差异(β_2)是所有生境中物种丰富度的最主要组成部分,而次生灌丛与次生林两类自然生境中小尺度(α和β1)物种丰富度的贡献相对较高。(3)景观异质性特征指标对物种多样性的影响主要体现在样方尺度上(α_(样方)),而β和γ多样性与之的关系并不甚密切。表征生境特征的群落高度和盖度指标能更好的预测物种多样性的特征。研究发现,常用的表征景观异质性的指数在各尺度上对植物群落物种多样性特征的影响也并不显著,局地群落特征的影响更为直接和重要。在探讨景观异质性特征与生物多样性关系时,常用的多样性指数(Shannon多样性指数、均匀度指数和Simpson指数等)并不合适,而拆分后的物种丰富度会更有效。但景观异质性对生物多样性的影响也不容忽视,它的改变会是影响群落物种多样性及其组成结构的重要潜在因素,在更大尺度上景观异质性会通过对景观组成要素特征(生境组成和构型)的影响进而影响到区域植物物种丰富度的变化。     

华北平原冬小麦农田生态系统CO_2通量特征及其影响因素

利用2014—2015年中国科学院封丘农业生态实验站涡度相关系统观测的冬小麦农田生态系统CO_2通量数据,结合试验地常规气象观测系统的气象数据,分析冬小麦4个生育期(分蘖期、越冬期、拔节期和灌浆期)内CO_2通量的日变化,研究净生态系统碳交换(NEE)的季节变化及其与气象要素的关系.结果表明:冬小麦整个生育期内NEE为-360.15g C·m^-2,总初级生产力总量为1920.01 g C·m^-2,冬小麦农田生态系统具有较强的固碳能力.冬小麦农田生态系统CO_2通量具有明显的日变化和季节变化特征,分蘖期表现为碳源,越冬期、拔节期和灌浆期表现为碳汇.表观初始光能利用率平均值为0.03 mg CO_2·μmol^-1,光饱和时的生态系统生产量平均值为1.53 mg CO_2·m^-2·s^-1,月平均生态系统呼吸为193.92g C·m^-2·month^-1.冬小麦农田生态系统4个生育期NEE与光合有效辐射的相关关系均达到极显著水平.分蘖期、拔节期和灌浆期NEE与饱和水汽压差的相关关系极显著,越冬期达显著水平.冬小麦分蘖期、越冬期和灌浆期NEE日总量与土壤温度呈正相关,拔节期呈负相关关系.     

伏牛山自然保护区森林生态系统植物功能群光合特性

植物功能群(PFG)把一系列植物归为一个功能团体,可以作为植被随环境动态变化的基本单元,简化相关研究。植物功能群内不同物种的生理特性差异是功能群存在的基础,也影响着功能群整体的功能。采用种间联结法并结合优势种在海拔梯度上的变化,将伏牛山自然保护区森林生态系统各层优势种划分为4组植物功能群,研究每组植物功能群内不同物种的光合特性。对光合-光响应、最大净光合速率(Pn)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)、光饱合点(LSP)和表观量子效率(AQY)等指标进行分析和比较,结果表明:植物功能群内不同物种的光补偿点和暗呼吸速率的变异系数最高分别达70.47%和74.29%,功能性状存在着显著的互补性,这是物种能长期共存的主要原因。乔木的最大净光合速率在7—8μmol CO_2m~(-2)s~(-1)之间,对高光强的适应能力较高。同一功能群内各层植物光饱合点在1200—1500μmol m~(-2)s~(-1)之间,差别不大。林下灌木、草本植物对弱光的利用效率较乔木高。同一功能群内物种功能性状的差异及不同植物功能群间整体性状的差异,影响着森林生态系统的结构、功能、过程和生态系统服务。     

东北粮食主产区农业生态系统健康格局与因子诊断——以吉林省为例

运用生态系统健康的理论与方法研究粮食主产区农业生态系统健康问题具有重要的意义,以东北粮食主产区的典型区域吉林省为研究对象,基于构建的胁迫-状态-免疫(S-S-I)与活力-结构组织-恢复力(V-O-R)农业生态系统健康评价指标体系,运用最优组合赋权法、综合评价模型、GIS空间分析技术和灰色斜率相似关联度诊断模型对2000—2011年吉林省农业生态系统健康的时空格局以及影响因子进行分析.结果表明: 时间特征上,2000—2011年吉林省农业生态健康等级从“不健康级”状态向“较健康级”状态转变,农业生态系统健康水平正逐步提高.空间特征上,2000—2011年吉林省农业生态系统健康状况空间差异日益显著,中部地区的农业生态健康水平保持不变,东南部与西部正逐渐提高.吉林省农业生态系统健康水平提高的主要贡献因子是经济驱动、环境治理与社会发展,主要障碍因子是生态压力、组织结构与投入能力等.最后,提出相关措施进一步改善区域农业生态系统健康状况.     

伊洛河流域草本植物群落物种多样性

生物多样性沿环境梯度的变化是生物多样性研究的重要内容,环境梯度包含了多种环境因子(海拔高度、水热条件、人类扰动等)的综合。以伊洛河流域草本植物群落为对象,沿河从入黄河口到河源地选取典型样地调查研究伊洛河流域草本植物群落物种多样性及其分布格局。结果表明:物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数沿河均稍呈"S"型曲线变化,不同群落类型中分布格局差别不大,各群落类型中的物种丰富度和多样性均呈现出中游丘陵山地交界区最高,上游河源区次之,下游平原地区最低的趋势;β多样性指数的变化趋势与α多样性较一致,总体上呈现出中游丘陵山地区物种更替速率较快,平原区更替较慢;在流域内上游河源地属于自然植被区,人为干扰较轻,具有较高的物种多样性,物种替代主要受物种的竞争扩散能力和生境条件的制约;在下游平原农业区,人类活动强烈,区域内以人工生态系统为主,物种组成简单,物种替代具有跳跃性的特征,主要受人类活动的制约;在中游从自然生态系统向农业生态系统的过渡区域,人类活动的扰动有一定的强度,导致该区域内自然分布种和伴人种混合生长,具有较高的物种多样性和较快的物种替代速率。总体上伊洛河流域草本植物群落物种多样性分布格局强烈的受到人类活动的影响,物种替代速率较高。