白云山国家森林公园不同人为干扰强度的群落冠层结构和光照特征

为探究森林冠层结构与林下光照的变化规律及其相关性,在河南省白云山国家森林公园选取人工林、择伐林、皆伐林和老龄林建立四块面积为1 hm²（100 m×100 m）的固定监测样地,利用半球面影像技术获取冠层结构及林下光照数据。研究发现：1）随着人为干扰强度降低,冠层覆盖度与叶面积指数呈增加趋势,林下散射辐射与直接辐射呈减少趋势;2）择伐林冠层覆盖度与叶面积指数最大,平均叶倾角与透光比最小,林下光照（直接辐射、散射辐射）与冠层覆盖度和叶面积指数都呈显著负相关,林下散射辐射与冠层覆盖度和叶面积指数的负相关关系最强;3）处于不同干扰强度的群落由于冠层结构的差异,形成了不同群落内特定的光照环境。研究结果丰富了暖温带-亚热带生态过渡区森林冠层结构与林下光照动态变化研究资料,同时也为该区域森林的恢复与重建等提供科学的依据。     

基于野外调查和同质种植园实验的芦苇植物功能性状变异研究

研究表型可塑性和遗传变异在植物表型分化中的相对作用,有助于预测全球环境变化下的植物群落组成和生态系统功能的变化。芦苇（Phragmites australis）是全球性广布的草本植物,种内变异丰富,在我国西北和东部均存在多个分化稳定的生态型,但中国芦苇在更大尺度上的表型研究还非常匮乏。将位于黄河上游的宁夏平原和黄河下游的黄河三角洲作为研究区域,通过野外调查和同质种植园实验对芦苇自然种群的植物功能性状变异进行观测。结果表明,无论在野外还是同质种植园,黄河三角洲芦苇的基径、叶长和叶宽均显著大于宁夏平原芦苇,说明两个地区的芦苇种群之间存在着受遗传决定的表型分化,这可能与两个地区间的降水等气候差异有关。在野外,宁夏芦苇的株高和叶厚显著大于黄河三角洲芦苇,但在同质园中差异消失或相反,说明株高、叶厚受环境影响较大,表型可塑性也是芦苇适应环境变化的重要机制。在同质种植园中,宁夏平原芦苇的叶片氮磷含量较低,但株数却显著多于黄河三角洲芦苇,反映了不同地区芦苇之间存在不同的适应策略,宁夏平原芦苇更偏向于高扩散率的杂草策略,而黄河三角洲芦苇更偏向于竞争策略。此外,宁夏平原芦苇的株高、叶长两个性状以及基径-比叶面积相关性在野外和同质园两个环境中存在一致性,表明了性状变异和权衡策略的遗传稳定性。综上,位于黄河上下游的芦苇种群间存在着适应性分化,这是表型可塑性和遗传变异共同作用的结果,不同来源芦苇对全球变化下的多重环境因子的响应还需要进一步研究。     

中国陆地生态系统碳源/汇整合分析

国家尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程的研究对于提升地球系统科学与全球变化科学的科技创新能力、提高我国参与应对全球气候变化国际行动和维护国家利益的话语权、保障国家生态安全和改进生态系统管理都具有重要意义。近年来,我国已经在气候变化与陆地生态系统碳循环领域开展了大量的研究工作,主要包括国家清查、生态系统模型模拟、大气反演等手段。然而,由于大尺度陆地生态系统碳源/汇的估算存在很大的不确定性,目前尚未形成国家尺度的陆地生态系统碳源/汇的整合分析。通过搜集已发表的关于中国陆地生态系统及其组分碳源/汇的59篇文献,整合国家清查、生态系统模型模拟、大气反演3种研究手段,分析中国陆地生态系统碳源/汇大小以及时间尺度上的动态变化。结果表明,在1960s-2010s期间中国陆地生态系统碳汇整体呈上升趋势,平均为（0.213±0.030）Pg C/a,其中森林、草地、农田和灌木生态系统碳汇分别为（0.101±0.023）Pg C/a、（0.032±0.007）Pg C/a、（0.043±0.010）Pg C/a和（0.028±0.010）Pg C/a。森林生态系统中的植被碳汇远大于土壤碳汇,然而这种格局在草地和农田生态系统却相反,而且1960s-2010s期间中国主要植被类型的生态系统碳汇总体上随时间呈增加趋势。融合多源数据（地面观测、激光雷达、卫星遥感等）、多尺度数据（样地尺度、站点尺度、区域尺度）以及多手段数据（联网观测、森林清查、模型模拟）,有助于全面准确地评估中国陆地生态系统碳源/汇及其对气候变化的响应。     

茜草科二型花柱植物滇丁香传粉精确性研究

异型花柱是一种受遗传因素控制的花型多态性现象,其适应意义在于提高不同花型间传粉精确性,从而促进异交。为检验二型花柱植物滇丁香（Luculia pinceana）是如何促进异交并确定有效传粉者的类型,实验统计自然种群中长、短柱型的植株数量,测量花部特征,统计自然种群植株柱头上的型间花粉落置的数量和比例,比较型内、型间花粉的萌发率以及花粉管长度,比较不同人工授粉处理结实情况,观察传粉昆虫类型并测量虫体特征。结果表明（1）滇丁香自然居群中长、短柱型植株的数量没有显著性差异。长柱型的筒深、筒直径、开口直径、雄蕊长和柱头长均显著小于短柱型,而长柱型的叶片长和宽、雌蕊长、花药体积、花粉粒体积、柱头厚均显著大于短柱型。（2）自然种群植株柱头上型间花粉所占比例显著低于型内花粉的比例。（3）型间授粉的花粉萌发率以及花粉管长度均大于型内授粉和混合授粉。（4）型间授粉的结实率显著高于型内授粉的结实率,型内授粉具有一定的结实。（5）夜行性长喙条背天蛾（Cechenena lineosa）是滇丁香的有效传粉者,其吻长和滇丁香的花筒深相适应。本研究表明二型花柱植物滇丁香主要是通过与其花部特征相匹配的长喙天蛾实现有效的传粉,通过促进型间花粉的萌发和花粉管的伸长而有利于型间授粉结实,提高传粉精确性。     

青海东部人工生态公益林近自然经营的林分结构调整

依据研究区5种典型人工林近自然状况,以人工生态公益林的近自然经营管理为目标,提出林分结构调整策略与方法。主要从林分结构、物种组成、年龄及枯死木几个方面考虑选取了垂直结构、水平结构、草本盖度及其多样性、天然更新、物种多样性、组成系数、直径分布、枯木比例、健康木比例10个指标,应用基于单位圆的π值法则,采取定性与定量相结合的方法,对5种林分的近自然状态做出评价并依据评价结果提出相应改造措施。青海云杉-白桦混交林（ω_PB=0.4786）属于远近自然林分,此类林分在密度合理的情况下无需过多人为抚育;青杨-白桦混交林（ω_BP=0.2664）属于近人工林,此类林分以伐除病虫害严重的青杨、调整密度和补植青海云杉为主;青海云杉-青杨混交林（ω_PP=0.2283）属于近人工林,此类林分以伐除病虫害严重的青杨、调整密度和补植白桦为主;青海云杉-落叶松混交林（ω_PL=0.1872）属于人工林,此类林分以调整密度和补植白桦为主;青海云杉纯林（ω_P=0.0190）属于人工林,此类林分以调整密度和营造杉桦混交林为主。通过近自然度评价与分析,为当地近自然经营提供了直观可靠的依据。在进行林分结构调整时,首先通过伐除干扰木来调整林分密度,其次要营造针阔混交林分,其中以青海云杉和白桦混交林为主要目标林分。     

自然保护地生态承载力时空分异研究——以大连金石滩为例

监测自然保护地生态承载力,对了解其时空分异规律及可持续发展有着重要意义。金石滩地质遗迹保护区是国家公园和风景名胜区的结合区域,是生态保护与地区发展间矛盾冲突所在之处,是多身份自然保护地的典型代表区域。以1998、2003、2007、2012、2015、2018年遥感影像和土地利用数据为基础,选取金石滩这个兼具保护与开发多种功能的自然保护地为研究区域,从弹性生态支撑系统、资源环境供容系统、社会经济协调系统3方面构建指标体系,运用模糊综合评价模型研究金石滩生态承载力的时空分异规律。结果表明：（1）在3个准则层中,弹性生态支撑力和资源环境供容力呈现出持续降低的剧烈下降趋势,社会经济协调力呈现先降后升、之后平稳发展的趋势。（2）金石滩生态承载力整体来看从强承载力演变为较弱承载力,1998-2018年自0.7572变为0.2940,近30年来承载力等级降低。（3）海陆生态承载力完全不同,陆地为强、较强承载力,海岸为弱、较弱承载力,自北部陆地向南部海岸逐渐减弱呈现极其不平衡的海陆空间分异。通过对金石滩1998-2018年生态承载力分析,能够反映区域的生态承载力变化情况,可为其他自然保护地的生态承载力评估和可持续发展提供参考。     

河西走廊植被净初级生产力时空变化及其影响因子研究

干旱半干旱区植被NPP变化对全球碳循环有重要影响,该区域NPP对气候变化的响应表现出较大的时空异质性,其驱动机制并不十分清楚。选择中国河西走廊,利用随机森林算法估算了2002-2018年的NPP,基于偏导数法计算了气候与人类活动对NPP的影响。结果表明：（1）随机森林算法能较好的适用于干旱半干旱区NPP估算。（2）2002-2018年间河西走廊年NPP的平均值为153.32 gC m^-2 a^-1,总量为37.468 Tg C/a,呈东南向西北递减的分布特征,研究期间NPP呈2.37 gC m^-2 a^-1（P=0.09）增长趋势。（3）河西走廊NPP变化52.51%由气候因子贡献,47.49%由人类活动贡献。（4）在气候变化对NPP的影响中,降水主导了该区72.21%的区域,温度对NPP变化量的贡献占73.71%,前者影响着NPP变化格局,后者主导NPP变化数量。升温和增湿均有利于该区NPP增加,随着西北地区气候暖湿化,河西走廊植被会持续改善,该研究有助于理解干旱半干旱区NPP对气候变化的响应机制,为适应气候变化政策制定提供理论依据。     

北京市湿地生态补偿标准研究

确定合理的湿地生态补偿标准是构建有效湿地生态补偿机制的关键。以北京市境内的湿地为研究对象,利用DPSIR模型明晰北京市湿地生态补偿的机理;基于问卷调查数据,分别利用二元Logistic模型和Tobit模型对影响受调查者受偿态度和受偿意愿的相关因素进行分析;运用条件价值法以及考虑时间价值和经济社会发展阶段的修正湿地生态系统服务价值确定最终的生态补偿标准,并对北京市制定湿地生态补偿机制提出了政策建议。研究结果表明：（1）北京市合理的湿地生态补偿标准为2.728×10⁴-4.84×10⁴元hm^-2a^-1;（2）地区差异、受调查者对湿地保护政策的了解程度以及湿地与社区之间的关系显著影响其受偿态度;（3）地区差异、年龄、受教育程度、家庭收入情况、对生态补偿的了解程度显著影响其受偿意愿;（4）为减少将来推进湿地生态补偿过程中可能遭遇的潜在阻碍,北京市应该加强湿地保护相关政策的宣传普及工作,注重对基层政策落实情况的监督,协调湿地政策与社区的关系;（5）有必要结合地区特征制定差异化的湿地生态补偿标准。研究结果可为今后北京市探索建立湿地生态补偿机制、提升湿地保护效率提供科学数据和理论参考。     

疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾的影响

黄土高原地区植被建设已达到土壤水分承载力的阈值,需要对现有林分进行结构优化并提升其生态功能。不合理的林分密度是导致黄土丘陵区刺槐林土壤干化、生长衰退的主要原因之一。疏伐可以优化林分结构,并能够通过控制蒸腾耗水来调控土壤水分,是促进刺槐林可持续生长的有效手段。疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾有何影响,目前并不清楚。研究基于树干液流法估算了4个不同疏伐强度（样地1：52%、样地2：48%、样地3：35%、样地4：未疏伐）下刺槐单株尺度的液流速率与林分尺度的日平均蒸腾量,并分析了不同时间尺度下液流速率与环境因子的关系,以阐明疏伐对黄土丘陵区刺槐林蒸腾的影响。结果表明：（1） 单株尺度刺槐蒸腾速率（即液流速率）随疏伐强度减小（林分密度增大）呈现下降趋势（样地1：0.53 kg cm^-2 d^-1、样地2：0.41 kg cm^-2 d^-1、样地3：0.31 kg cm^-2 d^-1、样地4：0.33 kg cm^-2 d^-1）;（2） 观测期林分尺度日平均蒸腾量随疏伐强度减小呈现上升趋势（样地1：0.90 mm/d、样地2：1.18 mm/d、样地3：1.04 mm/d、样地4：1.44 mm/d）;（3） 在半小时尺度与日尺度上,各样地液流速率与环境因子的关系没有显著差异,半小时尺度单株液流速率均与太阳辐射相关性最高（相关系数0.883-0.908）,液流速率日变化过程与环境因子日变化过程存在时滞现象;日尺度单株液流速率与饱和水汽压亏缺相关性最高（相关系数0.843-0.913）,样地间日尺度单株液流速率的差异性随着饱和水汽压亏缺增大而增大。研究结果初步反映了疏伐导致的林分密度变化对刺槐蒸腾的影响,将为黄土丘陵区刺槐林的结构改造、功能提升和土壤水分调控提供理论支持。     

河湖生态系统生态用水优化研究——以滇池流域为例

生态需水是河流与湖泊生态系统健康的重要基础。湖泊流域的河流与湖泊生态系统之间存在密切的水量联系,目前对流域内生态用水的研究多为单一生态系统生态需水简单相加,忽略了河流和湖泊之间复杂的水量联系。基于河湖复合生态系统之间的水量联系构建了河湖生态系统生态用水优化模型,并以滇池为例分析了河湖生态系统生态用水规律。结果表明：湖泊流域中单一河流或湖泊生态需水计算结果不能满足复合生态系统的生态用水要求,需要综合考虑河流和湖泊之间的水量联系;在当前水质状况下,牛栏江每年的调水量不能满足滇池流域的生态用水要求;滇池流域水体污染对流域内生态用水影响较大,随着水体污染程度的下降,流域生态用水量和调水量呈指数下降,河流生态用水呈线性下降。