三峡水库坝下江心洲植物群落及其性状对不同水淹强度的响应

三峡水库的运行,改变了其坝下游的水沙情势,使坝下游沙洲生境呈现出明显的水淹强度梯度变化。阐明这一梯度变化下沙洲植被组成、分布和性状结构特征,是理解植被与沙洲稳定关系的基础,更是阐明三峡工程对长江中下游地区生态环境影响的核心内容之一。选取上荆江河段第一个江心洲-太平口心滩作为研究样地,通过植被组成和分布特征的调查,对不同水淹强度下群落物种组成、多样性和功能特征进行了深入分析。结果表明：太平口心滩植被组成以草本植物为主,稀布小型灌木川三蕊柳。调查共记录物种21科33属39种,以禾本科和菊科植物为主要优势种。轻微（20-40 d）和极强水淹强度（100+d）条件下的生境物种组成同其他水淹强度生境具有显著性差异,轻微水淹强度下牛鞭草和节节草为主要优势种,极强水淹强度下虉草为主要优势种。不同水淹强度下物种多样性指数差异显著,功能多样性指数和生物多样性指数趋势基本一致。随着水淹时间的延长,植被更倾向于表现出花果期位于出露期、植株高度更加低矮、须根系、进行营养繁殖的功能性状。江心洲植被的群落结构和功能性状特征都在水淹梯度下呈现出明显的梯度变化特征。这些研究结果表明水淹强度的梯度变化是沙洲植物群落变化的重要驱动因子,为进一步研究沙洲植物群落动态变化以及沙洲植被协同演替机制,明晰大坝影响下的生态环境变化提供重要依据。     

三峡库区消落带外来植物入侵与景观基质组成结构的关联性

外来物种入侵过程不仅受入侵地生境的影响,也受到周边景观基质的影响。厘清景观基质对外来入侵物种的影响,对于外来物种的入侵管控具有重要意义。本研究针对长江三峡库区消落带植物群落开展调查,评估三峡库区消落带外来植物入侵现状;在岸线以上(含消落带)2000 m范围内划分出10个景观格局尺度,采用14个指标分析景观基质组成结构;通过主成分分析和相关分析,探究景观基质组成结构对外来植物入侵的影响以及空间尺度效应。结果表明: 三峡库区消落带外来入侵植物共17科36属42种,其分布呈现出以涪陵为界的特征,涪陵至三峡大坝的外来入侵物种多于涪陵至江津段。整体上(2000 m尺度内),景观基质破碎化程度越高,外来植物入侵难度越大;景观连通性越高,外来植物越容易入侵。大尺度上(1200～2000 m)的景观组成结构对入侵植物多样性的影响明显大于小尺度(200～1000 m),其中,1200～1400 m尺度的影响最强,呈明显的空间尺度效应。不同入侵植物受景观基质组成结构的影响也表现出尺度效应。其中,苍耳和大狼把草与景观组成结构指标在各个尺度下均表现出弱相关性,而狼把草及小蓬草与景观基质组成结构表现出强相关性。景观基质组成结构与外来植物入侵密切关联,且具明显尺度效应。外来植物入侵可追溯到大尺度的景观基质,以小尺度内草地、森林等斑块类型为“脚踏石”过渡,最终达到消落带。针对消落带外来植物的管控,应该在强化消落带生境管理的基础上,加强景观基质不同尺度上的土地利用管理和优化,形成多元化的综合管控模式。     

阻力赋值对景观连接模拟的影响

景观连接度是研究景观结构和生态过程互馈关系的重要内容。在最小成本路径模拟中整合图论理论可有效辨识、评价斑块之间的潜在连接,近些年逐步应用于景观连接模拟、生态网络构建等研究中。理论上,模型的重要参数之一,生物体通过不同景观单元的阻力系数应根据观测与实验等实证研究获取,但大多数情况下简化为土地适宜性评价结合专家经验为土地利用/覆盖类型打分,存在一定主观性与不确定性。因此,设计了1个三因素(阻力赋值方式、景观粒度和景观整体破碎度)的析因实验,以SIMMAP2.0景观中性模型产生的8个模拟景观为对象,研究不同的景观格局下,阻力赋值方式对连接模拟的影响;探讨、总结经验赋值带来的不确定性。结果表明,这3个因素均对景观连接模拟产生显著影响,并存在一定交互作用;阻力赋值绝对大小不会对模拟产生影响;而赋值倾向性能够显著改变最小成本路径的空间位置,并且这种影响程度依赖于景观粒度大小,而与景观整体破碎度交互关系不显著。针对阻力赋值方式与景观结构特征交互作用下连接模拟的规律性变化,提出一些建议,以提高连接模拟的准确性。     

三峡水库消落带外来植物组成及分布特征

[目的]探究三峡水库消落带外来植物的物种组成及分布特征,为库区外来植物管理防控、生物多样性保护和生态安全管理提供理论支持和数据参考。[方法]通过对库区消落带外来植物的实地调查,结合文献资料,研究外来植物的物种组成、原产地、引入途径、生活型及消落带外来植物的分布现状。[结果]三峡水库消落带存在66种外来植物,隶属于22个科50属,其中菊科、豆科、茄科和苋科是三峡水库消落带外来植物的优势科,共有40种,占总种数约60.6%,菊科的数目最多,达到21种;外来植物中来源于美洲的物种最多,达到66.7%;生活型以一年生草本植物居多;花果期多集中于5—10月份;外来植物中分布最为广泛的物种是大狼杷草、喜旱莲子草、鬼针草、钻叶紫菀、小蓬草和土荆芥;三峡水库内库首和库中区域消落带分布的外来植物较多。[结论]三峡水库消落带外来植物种类较多,分布广泛,在常年回水区外来植物入侵态势较为严重,入侵植物防控的形势不容乐观。建议结合消落带管理方法和消落带植物群落特征建立外来植物防治机制,积极采取相关措施,加强消落带外来植物扩散机制及其对本地生态系统影响的研究。     

消落区植物群落对土壤团聚体稳定性的影响研究进展

水位脉动、干湿交替是影响消落区植物群落分布和土壤稳定性的关键环境驱动力,消落区植物群落是影响土壤团聚体稳定的重要因素,研究消落区植物群落结构和功能性状对土壤团聚体稳定性的影响有助于预测消落区植物演替过程和揭示其对岸带稳定的影响机制。本文总结了国内外相关研究,综述了植物群落对干湿交替环境的响应,同时基于植物功能性状对干湿交替的响应重点阐述了其对土壤团聚体粒径稳定性的影响。未来研究应该重点关注根系构型性状和根际微生物性状对土壤团聚体的影响,并加强消落区不同胁迫强度和演替阶段植物群落组成、地上-地下性状对土壤团聚体稳定性的研究,进而探究水位脉动条件下植物群落对土壤团聚体稳定的影响机制,为消落区生态调节、生态恢复提供理论支撑。     

三峡库区澎溪河消落带植物群落分布格局及生境影响

三峡消落带是一条特殊的水—陆交错带,其生境的特殊性及对整个三峡库区的影响逐渐成为地学、环境科学、生态学等学科的研究热点。植被是消落带各项生态功能的载体。然而,三峡水库的运行使消落带原有植被遭到破坏。通过对澎溪河消落带植物群落及其生境的实地调查,采用双向指示种法(TWINSPAN)划分植物群落类型,并结合方差分解和CCA排序法研究4类生境影响因素组14个生境影响因子与植物群落空间分布的关系,探讨生境对消落带植物群落组成、结构及多样性的影响。结果表明:(1)消落带植物群落包括5种类型:狗牙根+雀稗群落、狗尾草+狗牙根群落、黄荆群落、白茅+鬼针草群落、苔草群落;(2)CCA排序中,第1排序轴对消落带植被空间变化的累计解释量为6.83%,占生境条件总解释量的44.73%,能很好地解释消落带植物群落与生境的相互关系,植物群落类型沿排序轴呈梯度分布;(3)土壤是影响消落带植被空间分布格局的主要影响因素组,各影响因素组间交互作用明显。淹水时间、海拔、土壤含水量是植物群落空间分布的主要影响因子,解释量分别为5.3%、3.0%、2.9%;(4)4类影响因素组共解释消落带植物群落空间格局变化的14.6%,未解释部分所占比例较大,可能是由于消落带内生境条件复杂,影响其群落组成及空间分布的潜在因素较多,如各种土地利用政策、人类活动干扰及景观组成等因素也可能对消落带植物群落构成有影响。研究消落带植物空间分布及其与生境的关系,以期为科学认识消落带、保护水库环境提供依据。     

三峡库区重庆段森林长势空间分异性及其驱动因子

三峡库区森林长势的恢复对于维持库区生态安全至关重要,在这个过程中,国家实施两期天然林资源保护工程(天保工程)扮演着积极角色。人们对于三峡库区森林长势在时间上的变化特征已有一定的认识,但对其空间分异特征及其背后的驱动因素尚缺乏了解,从而给该区域后续生态工程的精准措施及政策制定带来了诸多困扰。基于三峡库区重庆段森林生长季长势数据(生长季NDVI),结合地形、气候和人类活动因子,运用趋势分析和地理探测器模型等手段,解析了各潜在驱动因子对不同林分起源(原生林、人工林和次生林)和不同林型(针叶林、阔叶林、混交林和竹林)的森林长势空间分异性形成及演变过程中的作用。结果表明：(1)整个天保工程期间,97%的森林长势呈增加趋势,次生林(林分起源)和竹林(林型)的增长率(均为0.0032/a)低于其他区域(约0.0046/a),同时天保二期期间具有良好长势与较高速增长的森林面积大幅增加。(2)整个天保期间,森林长势空间分异的关键主导因子为自然因子(海拔和气温),但在天保一期期间,人工林(林分起源)和阔叶林(林型)长势空间分异的关键主导因子为人类活动因子(人口密度和GDP密度)。(3)人类活动(GDP密度...     

三峡消落带生态系统研究文献计量分析

三峡消落带生态系统是一条特殊的生态脆弱带,其生态环境的特殊性及其对整个三峡库区的影响使得这一生态过渡区逐渐成为地学、环境科学、生态学等学科的研究热点。以CNKI和Web of science数据库为数据源,检索1989—2013年国内外发表的有关三峡消落带研究的论文,通过文献计量学方法,从多个角度分析了三峡消落带研究现状、进展及发展趋势,内容包括论文数量及发表年代分布、研究机构、发表期刊和重要主题等。1989—2013年间,国内外总共发表三峡消落带研究的论文478篇,其中中文论文436篇,英文论文42篇;文章数量逐年递增,特别是2009年以后,增长速率明显加快;消落带的研究机构主要分布在重庆、湖北和北京,重庆大学、西南大学和中国科学院武汉植物园发表论文数量在研究机构中名列前三;《生态学报》、《长江流域资源与环境》和《环境科学》3种期刊的载文数量最多,《生态学报》主要报道消落带植物研究成果,《长江流域资源与环境》关注的领域较为宽泛,《环境科学》主要报道土壤和环境问题的研究;研究地点主要分布在长江支流上,其中澎溪河流域的消落带面积比例最大,以该区域为研究对象的论文相对更多;生态是消落带研究最大的主题,土壤和植被是消落带研究的主要生态要素,磷、氮和重金属在土壤的循环过程是目前研究的主要生物地球化学过程;如何生态重建消落带生态系统是目前遇到最大的挑战之一。以后,需要加强三峡消落带的长时间序列的监测,及加强特殊水位脉动下物质在消落带内部、水生与陆生生态系统迁移过程的研究。     

城市生态网络功能性连接辨识方法

城市生态网络是景观生态学应用领域研究的热点和重点之一,识别、评估生境之间的连接是构建生态网络的关键环节。在总结已有连接辨识方法的基础上,提出采用最小费用模型和图论分析相结合的方法,探讨功能性连接的辨识和优先恢复途径。以新西兰基督城为案例,分别利用景观发展强度指数建立阻力面,新西兰鸡毛松(Dacrycarpus dacrydioides)种子最大传播距离作为连接阈值来模拟、评价网络连接。结果表明:在1200 m距离阈值下,共有408条连接,其重要性分为10类。其中Richmond—Petrie公园,Hansons—Auburn保护地,Centaurus公园—King George保护地是整个生态网络的关键连接;若去除,景观整体连接度将下降31.73%。此外,研究发现连接重要值与两端的源面积之和没有显著相关性,即面积大的源斑块之间的连接不一定对网络构建起关键作用,这一结论还有待进一步证明。针对缺少动物迁移资料的城市环境,改进最小费用模型和网络连接分析的部分参数;可操作性与实用性强,对中国城市区域生态恢复建设、栖息地选择具有借鉴意义。     

气候变化背景下定量解析生态工程对植被动态的影响研究方法概述

植被动态变化受气候和人类活动双重作用力的驱动。在气候变化的背景下,如何定量剖析人类活动在植被动态变化中的作用力,对增加植被生态系统碳储量和缓解气候变化具有重要意义。随着生态文明建设和环境保护意识的加强,就植被生态系统而言,生态工程作为一项巨大的人类活动,对植被影响的广度和深度日益加强。系统分析气候变化背景下生态工程对植被的生态效应影响,对后期生态恢复措施的制定和实施具有十分重要的理论指导意义。虽已有一些生态工程对植被影响的定量化研究方法,但不同方法之间的结果难以进行比较研究。比较探讨各定量研究方法的优缺点有利于推动植被驱动机制的研究,有助于恢复生态学和人类生态学的应用和发展。系统梳理了定量研究生态工程对植被动态的影响主要研究方法:回归分析、残差趋势分析、基于生物物理过程模型方法和阈值分割方法。对比发现,基于生物物理过程模型方法具有较高的应用潜力,趋势分析方法和阈值分割方法仍需进一步完善。目前,定量剖析生态工程对植被变化的影响研究主要侧重于模型模拟,野外实证研究和模型验证较为缺乏,是恢复生态学未来研究的重点和难点之一。