中国三种常见蒿属植物潜在地理分布及其主导气候因子

裂叶蒿(Artemisia tanacetifolia)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)和艾(Artemisia argyi)是我国常见的蒿属(Artemisia)植物,其分布区域遍布全国。本文利用MaxEnt模型预测3种蒿属植物在当前气候条件以及未来两种气候情景下的潜在分布区。采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)检验模型精度。训练数据和测试数据的AUC值均在0.8以上,表明预测结果可靠性良好。在当前的气候条件下,裂叶蒿最适分布区主要为黄土高原、内蒙古高原和东北平原;大籽蒿的最适分布区为西藏南部谷地、横断山地区、黄土高原、内蒙古高原和东北平原;艾的最适分布区有两个,一个位于台湾岛南部,另一个为大巴山、巫山、云贵高原北部、黄土高原和东北平原南部区域。2070年RCP2.6和RCP8.5情景下,裂叶蒿及大籽蒿的高适宜区面积减小,艾的最适分布区面积增加。Jackknife检验结果表明,年均降水量是预测裂叶蒿分布最有效的气候因子,5月降水是预测大籽蒿分布的最显著的气候因子,8月水汽压对艾的影响最大。本研究结果为蒿属植物资源的合理利用提供了科学依据。     

林分因子对张北杨树人工林林下草本层物种多样性的影响

研究人工林林分因子对林下草本层物种多样性的影响,对于人工林的抚育及合理经营有着重要意义。本研究调查了张北杨树人工林的林分死亡率、平均树高、平均枝下高、平均胸径、平均冠幅及林分密度等6个林分因子及林下草本层的群落特征,并计算出物种多样性指数,探究张北杨树人工林林分结构和林下物种多样性随林分因子的变化特征。结果表明:研究区林下草本层共发现维管植物44种,隶属于17科38属,其中以菊科(Compositae)、豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)植物最多;林下草本层物种水分生态类型主要以旱生类植物为主,合计25种,占总种数的56.82%,植物生活型谱中以地面芽植物为主,共27种,占总种数61.36%;物种丰富度指数、Shannon指数和Pielou均匀度指数在各样地内存在显著差异,且物种丰富度指数变异系数最大,Simpson指数在各样地之间不存在显著差异,变异系数最小;各样地之间的林分因子均存在显著差异,其中林分死亡率的变异程度最高,平均胸径的变异程度最低;影响林下草本层物种丰富度指数的主要林分因子有林分死亡率、平均枝下高、平均胸径和林分密度,影响Shannon指数的主要林分因子有林分死亡率、平均树高、平均胸径和林分密度,各林分因子对Simpson指数和Pielou均匀度指数的影响均无显著差异。适当调控林分密度,保持树种针阔混交,将有利于张北杨树人工林林下草本物种多样性的维持。     

城市绿地冠层导度季节变化及其环境调控

冠层导度(canopy conductance,gc)是生态系统对环境响应的敏感性指标,探讨冠层导度对环境因素的响应模式对了解生态系统生产力的变化模式至关重要。城市绿地作为人为设计的复合生态系统,其冠层导度变化规律及其对环境因子的响应亟待明确。基于涡度相关方法,本研究调查了北京奥林匹克森林公园2012-2016年连续5年的冠层导度的季节动态变化及其对空气温度(Ta)、光合有效辐射(PAR)、饱和水汽压差(VPD)以及土壤含水量(VWC)等环境因子的响应,利用统计回归方法分析了环境因子对冠层导度的影响,最后分析了冠层导度对总生态系统生产力(GEP)的影响。结果表明:2012-2016年的冠层导度依次为3.97、3.28、2.13、3.95和5.07 mm·s^-1,5年平均值为3.69±1.99 mm·s^-1;季节变化表现为从4月开始逐渐升高,在7、8月达到最大值后逐渐降低;在季节尺度上,VWC和Ta是影响冠层导度的主要环境因子,冠层导度随它们的增加而增大;而PAR和VPD对冠层导度的影响存在年际间的差异;5年间,GEP随着冠层导度的升高显著增大;城市绿地中,季节尺度上土壤水分的增加和气温的升高显著增加冠层导度,从而促进GEP。     

揭示群落结构及其环境响应的联合物种分布模型的研究进展

物种分布模型通常用于基础生态和应用生态研究,用来确定影响生物分布和物种丰富度的因素,量化物种与非生物条件的关系,预测物种对土地利用和气候变化的反应,并确定潜在的保护区.在传统的物种分布模型中,生物的相互作用很少被纳入,而联合物种分布模型(JSDMs)作为近年提出的一种新的可行方法,可以同时考虑环境因素和生物交互作用,因而成为分析生物群落结构和种间相互作用过程的有力工具.JSDMs以物种分布模型(SDMs)为基础,通常采用广义线性回归模型建立物种对环境变量的多变量响应,以随机效应的形式获取物种间的关联,同时结合隐变量模型(LVMs),并基于Laplace近似和马尔科夫蒙脱卡罗模拟的最大似然估计或贝叶斯方法来估算模型参数.本文对JSDMs的产生及理论基础进行归纳总结,重点介绍了不同类型JSDMs的特点及其在现代生态学中的应用,阐述了JSDMs的应用前景、使用过程中存在的问题及发展方向.随着对环境因素与多物种种间关系研究的深入,JSDMs将是今后物种分布模型研究的重点.     

收敛交叉映射方法及其在生态学中的应用

收敛交叉映射(CCM)是一种分析非线性系统中时间序列变量间因果关系的方法。其不同于传统的线性系统分析方法,是通过对变量进行状态空间重构来获取变量的历史信息,随着时间序列不断增长,当其估计性能呈现收敛的性质时,可以判断因果关系的存在。本文介绍了CCM的发展史及其较传统的格兰杰因果检验的优点,详细阐明了CCM的原理、算法过程和实现途径。CCM作为一种针对变量间具有弱到中等强度耦合关系的系统分析方法,可以用来有效地解决非线性生态系统多变量间复杂的因果关系问题。将该方法应用于具有空间信息的多点位时间序列变量间因果分析时,应充分考虑点位间的空间自相关性,与可以去除变量及序列间空间相关性的方法相结合,从而确保CCM对变量因果关系的分析更加准确,结果也更具有信服力。     

沙漠-河岸过渡带不同发育类型唐古特白刺沙堆和植株相关指标的比较及关系分析

以鄂尔多斯高原北缘的沙漠-河岸过渡带唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)沙堆为研究对象,采用标准株估算法对不同发育类型(包括发育型、成熟型和衰退型)唐古特白刺沙堆的形态特征(包括高度、半径、表面积、体积和土壤干质量)、唐古特白刺单株干质量(包括单株地上部和地下部的干质量及单株总干质量)和土壤碳储量进行了计算和比较,并对这些指标间的关系进行了分析。结果表明:成熟型沙堆的形态特征、唐古特白刺单株干质量和土壤碳储量均显著(P0.05)高于发育型沙堆和衰退型沙堆;并且,除唐古特白刺单株地上部干质量外,发育型沙堆的上述指标均低于衰退型沙堆。据估算,样地内唐古特白刺植株的总碳储量为429.123 kg,土壤总碳储量为445.415 kg,且后者为前者的1.038倍。拟合曲线分析结果表明:唐古特白刺的单株干质量与沙堆各形态特征呈正相关,且与沙堆体积的相关性最高;土壤碳储量与沙堆各形态特征也呈正相关,且与沙堆体积和土壤干质量的相关性最高;成熟型沙堆中唐古特白刺单株干质量与土壤碳储量的相关性高于发育型沙堆和衰退型沙堆,且不同发育类型沙堆中唐古特白刺单株地下部干质量与土壤碳储量的相关性高于唐古特白刺单株地上部干质量和单株总干质量与土壤碳储量的相关性。研究结果显示:沙漠-河岸过渡带的唐古特白刺沙堆能够固定大量的碳,其中,成熟型沙堆的固碳能力最强;并且,唐古特白刺根系对土壤中碳的固定具有重要作用。     

气候变化情景下中国荒漠锦鸡儿潜在适生区的时空变化分析

荒漠锦鸡儿是一种强旱生矮灌木,主要分布在荒漠草原和草原化荒漠中。该研究以植物志和数字标本库中获取的130条记录生成的荒漠锦鸡儿分布记录样点图为基础,运用组合模型(ESDM)模拟荒漠锦鸡儿在末次冰盛期、全新世中期、当前和未来(2030s)气候情景下的潜在地理分布,通过ArcGIS计算适生区面积及质心迁移轨迹,探讨末次冰盛期以来气候变迁对荒漠锦鸡儿分布的影响,为气候变化背景下荒漠锦鸡儿的保护提供理论基础。结果表明:(1)降水因子对荒漠锦鸡儿分布的影响高于温度因子和地形因子。(2)当前荒漠锦鸡儿的中、高适生区面积为10.172×10^(5) km^(2),质心位于阿拉善左旗。(3)末次冰盛期质心向东南迁移至全新世中期质心,继而向东北迁移至当前质心,荒漠锦鸡儿能较好地适应末次冰盛期寒冷干燥的环境。(4)在未来RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0情景下,荒漠锦鸡儿中、高适生区面积均成增加趋势,但RCP8.5情景下的适生区面积却比当前减少了1.981×105 km^(2)。研究推测,轻度的气候变暖有利于荒漠锦鸡儿的生存与分布。     

沙地樟子松天然林南缘分布区林木竞争、空间格局及其更新特征

以呼伦贝尔沙地樟子松地理分布南缘天然林为研究对象,采用Hegyi竞争指数与点格局等分析方法,研究了沙地樟子松天然林的种群结构、种内竞争、空间格局及幼树更新等特征。结果表明:1)所调查区域天然沙地樟子松纯林处于中幼龄阶段,属增长型种群;2)其竞争指数与对象木胸径服从幂函数关系CI=242.24D~(-1.12)(R~2=0.91);3)幼树在小尺度上呈聚集分布,中树与大树在中大尺度上呈随机分布;幼树与中树在小尺度上呈正相关性,中树与大树在小尺度呈负相关性;4)竞争指数与更新幼树和存活更新幼树的密度均呈显著正相关性。在林分管理中需要充分考虑林木竞争、空间格局以及种群更新的关系,本研究可为沙地樟子松天然林的经营管理与保护提供重要的科学依据。     

呼伦贝尔草原南缘植被类型分异及生物多样性特征

以呼伦贝尔草原为对象,对其南缘从东到西200 km范围内的植物群落进行了系统调查,并采用数量生态学方法对研究区内植被类型及生物多样性进行分析。调查共发现98种植物,其中以菊科(Compositae)、豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)和百合科(Liliaceae)为主,其植物种数占全部物种数的52.58%。植物水分生态类型主要以旱生植物为主;植物生活型则以多年生草本植物为主。对呼伦贝尔草原南缘94个样地进行NMDS排序的结果表明,水热因子影响植被分布格局,其中降水是最主要因素;相似性分析和相似性百分比分析结果显示,荒漠草原群落与草甸草原群落物种组成相异性最大,群落分离明显,与典型草原群落间也形成了显著差异。典型草原与草甸草原镶嵌分布,且草甸草原呈向典型草原转变的趋势,这表明日趋加剧的干旱气候和不合理的人为活动导致所有植被类型向旱生化方向演变。3种草原类型的Rényi多样性排序结果显示,物种丰富度、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数均为草甸草原最高,典型草原次之,荒漠草原最低,而优势度呈现与多样性相反的结果,整个研究区的生物多样性总体上呈现下降的趋势。这种从个体到群落向单一化和旱生化演变的趋势将严重影响呼伦贝尔草原的保护及开发利用。     

中国戈壁针茅草原的分布、群落特征和分类

戈壁针茅(Stipa tianschanica var. gobica)草原主要分布于荒漠草原区的石质丘陵或石质山坡, 向东可以分布在典型草原区的石质丘陵或山地, 向西也可以分布在荒漠区的石质山坡上。该研究调查了中国戈壁针茅草原的主要植被类型, 通过对115个样地的样方数据分析, 量化描述了这一草原类型的主要植物群落特征。结果表明, 中国戈壁针茅草原共有维管植物272种, 隶属于38科127属; 其中裸子植物3种, 隶属于1科1属; 被子植物269种, 隶属于37科126属, 物种数大于等于10种的科为: 菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、百合科、藜科、石竹科; 戈壁针茅草原植物区系的生活型谱以地面芽植物为主, 共178种植物, 占总种数的65.44%; 水分生态类型以旱生植物为主, 共120种, 占总种数的44.12%; 植物区系地理成分上以东古北极分布种和亚洲中部分布种(含其变型)最多, 分别为82种和80种, 占总种数的30.14%和29.41%; 盖度等级划分上以0.1%-1.0%的盖度最多, 共174种, 占总种数的63.97%; 恒有度等级划分上以I级(0-20%)的物种数最多, 共258种植物, 占所有植物种数的94.85%。基于群落调查数据, 按照群落-外貌分类原则, 将戈壁针茅群系划分为8个群丛组106个群丛。