气候变暖背景下青藏高原草本植物物候变化空间换时间预测

气候变暖背景下的植物物候变化广受关注, 然而常用的植物物候变化预测模型未充分考虑植物对环境的适应性, 给预测结果带来了较大的不确定性。该文基于2002-2011年青藏高原10个站点的地面物候观测资料以及年平均气温数据, 对空间换时间模型预测车前(Plantago asiatica)和蒲公英(Taraxacum mongolicum)各主要物候事件(展叶始期、开花始期和黄枯普遍期)变化的可行性及其在升温背景下的变化规律进行了分析。首先利用不同海拔高度的气温和物候事件分别与地理因子(经度、纬度和海拔)建立多元线性回归模型, 然后在此基础上剔除经度和纬度的影响, 单独考察海拔变化所引起的气温与植物物候变化, 最后以海拔高度作为桥梁来考察物候变化与温度变化的关系。结果表明, 采用各站点对应的海拔高度来模拟年平均气温空间差异的R²均大于0.89, 表明海拔梯度可以用来反映时间尺度下的年际温度变化; 车前和蒲公英各物候事件发生日期拟合值均与海拔高度变化关系显著, R²均大于0.70, 表明海拔变化是影响它们各物候事件变化的主要地理因子; 在物候事件发生日期拟合值和年平均气温拟合值的回归方程中, R²均大于0.93, 说明基于不同海拔高度模拟得到的年平均气温变化可以对时间尺度上车前和蒲公英的物候事件变化进行预测。空间换时间预测表明, 温度每升高1 ℃, 车前展叶始期和开花始期分别提前5.1和5.4 d, 而黄枯普遍期推迟4.8 d; 蒲公英展叶始期和开花始期分别提前6.5和7.8 d, 而黄枯普遍期推迟6.7 d。     

不同气候条件下桫椤在中国的潜在适生区分布

桫椤（Alsophila spinulosa）对研究物种形成和植物地理区系、重建侏罗纪古生态环境、研究地质变迁具有重要参考价值。依据现有189个桫椤分布样点和21个环境数据,应用最大熵模型（MaxEnt）和地理信息系统（GIS）软件预测末次间冰期、末次冰盛期、中全新世、现今以及未来（2070年）气候条件下桫椤潜在适生区影响因素、空间分布和变化规律。结果表明：1）桫椤潜在适生概率（P）高于0.5的环境条件为：昼夜温差月均值低于7.6℃、最冷月最低温为3-10℃、年温变化在21.5-27.5℃范围,年降水量1200-2100 mm、最干月降水量16-46 mm、降雨量变化方差在57-76区间,海拔160-800 m,坡度12-28°之间;末次间冰期至末次冰盛期,桫椤潜在适生区主要受最冷月最低温（高于-3℃）和最干月降水量（高于10 mm）影响,中全新世至2070年,还同时受降雨量变化方差（大于50）影响;2）桫椤潜在适生区主要位于中国约32°20''N以南的热带亚热带山地,末次间冰期至末次冰盛期,桫椤潜在适生区中心由广东中部向西北方向移动至广西北部且距离最远,末次冰盛期至2070年则由广西北部向东北方向的湖南西部移动;末次间冰期至2070年,II（0.1 < P < 0.3）、III（0.3 < P < 0.5）级潜在适生区平均海拔总体升高,在现今气候下达到最大、之后降低,IV（0.5 < P < 0.7）、V（P > 0.7）级潜在适生区平均海拔先升高、随后呈波浪状升降趋势;3）末次间冰期至2070年,潜在适生区总面积、III、IV、V级潜在适生区面积均增多,在现今气候下达到最大,之后有所减少,II级潜在适生区面积在末次间冰期至中全新世增多,中全新世至现今减少、随后增多;各级潜在适生区面积在海拔约300-400 m处达最大值;约77%-98%的II-V级潜在适生区分布于海拔1200 m以下,约81%-97%的IV、V级潜在适生区分布于海拔800 m以下。本文研究结果可为保护桫椤应对气候变暖、引种栽培和保护区选址提供参考。     

城市森林结构的量化研究——以沈阳树木园森林群落为例

采用遥感图像判读和野外调查相结合的方法,定量分析了沈阳树木园植物群落的物种结构及空间格局。结果表明,沈阳树木园植被的生长状况良好;物种丰富,其中黄蘖(Phellodendron amugense)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、榆树(Ulmus pumila)在树木株数和相对优势度上均占优势,为群落的主林木;植被在高度和胸径上的分布均表现为具有向上发展的潜力,整个植被群落正处于一个快速的生长期,属于发挥生态效益的最佳时期,沈阳树木园的树种多度与基于叶面积的相对优势度之间无明显关联,数量上占优势的树种,其相对优势度不一定很高,沈阳树木园植被树木株数与不同树高等级间的分布关系表现为上凸的曲线,随着树木高度级的增加,树木株数开始分布比较平稳,当高度超过12m后,树木株数明显减少,曲线急骤下降,树木株数分布与不同胸径等级间的关系也呈现类似的情况。     

中国陆地生态系统服务价值测量

利用遥感技术,结合生态学方法,在对生态参数遥感测量的基础上,计算了中国陆地生态系统2000年的生态服务价值.结果表明,中国陆地生态系统2000年所产生的生态服务价值为9.17×10¹²元,总体空间分布由东向西递减、由中部向东北和南部递增,与植被的地带性分布梯度基本一致;森林的平均单位面积价值最高,为18789元·hm^-2,占总生态服务价值的40.80%;其次是灌丛(13789元·hm^-2)和耕地(13054元·hm^-2),分别占总生态服务价值的10.79%和24.23%.从生态系统服务功能来看,气体调节价值的贡献率最大,占总价值的45.16%;其次是水土保持价值(28.83%)和涵养水源价值(14.44%);有机物质生产和营养物质循环的价值最小,其贡献率为11.57%.生态遥感测量方法克服了传统生态统计方法以点代面的缺点,计算结果能更加客观地反映生态系统服务价值及其空间分布,但该方法本身也存在一些不确定性,对生态系统各项服务功能及其价值的评估只是保守和粗略的估计,有待于深入研究.     

城市近自然林的群落生态学剖析--以沈阳树木园为例

中国科学院沈阳树木园位于沈阳市人口密集,商业文化中心地带。于1955年建园,引种东北地区木本植物546种,隶属118属51科。由于林木的天然更新,已形成一个多世代、多层次近自然林群落。本文从植物群落生态学角度研究了森林树种组成与植物区系特征,群落的生活型和层片结构,群落的垂直结构与成层现象。群落的水平结构与镶嵌现象,森林天然更新与发展,野生动植物的种群定居与保护,进而阐明了该园森林群落是我国北方典型城市近自然林类型。     

陆地植被净初级生产力计算模型研究进展

植被净初级生产力(NPP)研究是全球变化与陆地生态系统的核心内容之一。在回顾NPP模型研究的基础上,综合分析了气候模型、生态生理过程模型、光能利用率模型各自的优缺点,并对NPP模型研究做出展望。生态生理过程模型是当前陆地NPP估算研究的主要手段,而区域尺度转换则是它所面临的关键问题。近年来光能利用率模型已成为NPP估算的一种全新手段,它利用遥感所获得的全覆盖数据,使区域及全球尺度的NPP估算成为可能,但其生态学机理还有待于进一步研究。已有研究表明,“生态一遥感耦合模型”将是陆地NPP估算的主要发展方向,它融合了生态生理过程模型和光能利用率模型的优点,增强了NPP模型估算的可靠性和可操作性。     

基于生态风险评估的锡林河流域退化草地优化管理

利用遥感监测和空间信息分析技术,通过对退化草地的退化等级评估、风险度评估以及易恢复度评估,构建了草地生态优化管理指数(EMI),探讨了退化草地生态优化管理的实践途径;并以锡林河流域为例, 分析了退化草地生态优化管理指数.结果表明,通过构建退化草地优化管理模型,定量分析流域内不同优化管理等级退化草地的退化程度、危害性和易恢复性,可以有针对性地采取合理的治理措施,有利于退化草地治理中的资源优化配置.该模型能整合退化草地的各种相关信息,具有较强的普适性.     

卖蛇姑娘

我漫步在深圳的一条小街上。这里一个货摊挨着一个货摊,沿街两边摆着,来者熙熙,往者攘攘。几处卖蛇者,面前都有铁丝编织的圆形笼子,里边有各色各样的蛇在蠕动呢! 在拐弯处的卖蛇者,竟是两个年轻而俊俏的姑娘,看上去近二十岁。她俩手里都拿着蛇,嘴里大声喊叫着:“卖蛇啰!谁买蛇!”蛇在手里摇头摆尾地挣扎,还高高的昂着头,嘴里不时地向外探须伸出火红的舌头,面前围着一些人,好象在观看表演呢。这两个姑娘,上着白底带红杠的衬衫,下着牛仔裤,脚着白力士鞋。这时,在她俩的裤管上,鞋子上都溅上了斑斑蛇血,旁边的地上有两滩蛇头、蛇皮、蛇尾巴,鲜血淋淋。看样子,都是刚刚杀过的蛇,我很为惊奇,不禁啧啧称赞,姑娘能如此卖蛇、杀蛇,真不简单啊!     

基于通量塔净生态系统碳交换数据的植被物候遥感识别方法评价

选择北美洲72座通量塔观测的净生态系统碳交换（NEE）数据来计算植被物候,并以此作为参考数据,从可行性和准确性两方面对阈值法、移动平均法和函数拟合法三大类常用的植被物候遥感识别方法进行了综合评价.结果表明： 基于局部中值的阈值法对植被物候识别的可行性和准确性均最优;其次为Logistic函数拟合法中的一阶导数方法;移动平均法对植被物候识别的可行性和准确性与移动窗口的大小有关,对于16 d合成的归一化差值植被指数（NDVI）时间序列数据来说,移动窗口大小为15时能获得较优的结果;而全局阈值法对植被物候识别的可行性和准确性均最差;Logistic函数拟合法中的曲率变化率方法在识别植被物候时虽然与基于NEE数据得到的植被物候在数值上存在较大偏差,但二者之间具有较高的相关性,说明基于曲率变化率方法识别出的植被物候能较真实地反映植被物候在时空上的变化趋势.     

中国陆地植被净初级生产力遥感估算

该文在综合分析已有光能利用率模型的基础上,构建了一个净初级生产力(NPP)遥感估算模型,该模型体现了3方面的特色:1)将植被覆盖分类引入模型,并考虑植被覆盖分类精度对NPP估算的影响,由它们共同决定不同植被覆盖类型的归一化植被指数(NDVI)最大值;2)根据误差最小的原则,利用中国的NPP实测数据,模拟出各植被类型的最大光能利用率,使之更符合中国的实际情况;3)根据区域蒸散模型来模拟水分胁迫因子,与土壤水分子模型相比,这在一定程度上对有关参数实行了简化,使其实际的可操作性得到加强。模拟结果表明,1989~1993年中国陆地植被NPP平均值为3.12 Pg C (1 Pg=10¹⁵ g),NPP模拟值与观测值比较接近,690个实测点的平均相对误差为4.5%;进一步与其它模型模拟结果以及前人研究结果的比较表明,该文所构建的NPP遥感估算模型具有一定的可靠性,说明在区域及全球尺度上,利用地理信息系统技术将遥感数据和各种观测数据集成在一起,并对NPP模型进行参数校正,基本上可以实现全球范围不同生态系统NPP的动态监测。