秦王川湿地柽柳分布与环境因子的关系

环境因子与植被分布的关系是生态学研究的重要内容,对揭示植物种群的形成机制和生态适应策略、预测植被的空间分布具有重要意义。为探究小尺度下干旱区湿地生境中环境因子对柽柳(Tamarix gansuensis H.Z.Zhang)空间分布的影响,在秦王川国家湿地保育区,基于遥感影像和数字高程模型,运用Maxent模型分析了海拔、坡度、坡向、坡位、离河流距离、土壤含水量、土壤含盐量等7个环境变量对柽柳空间分布的影响。结果表明:柽柳在秦王川国家湿地保育区内呈聚集分布,多分布在土壤含水量15%—30%、土壤导电率≤5 ms/cm、离河流18—70 m、海拔1890—1913 m、沟间地或沟坡地上;其空间分布主要受土壤含水量、含盐量和离河流距离3个环境变量的影响;海拔、坡度和离河流距离3个环境变量与土壤含水量、含盐量负相关(P0.05),坡位变量则与之相反。土壤水、盐含量等土壤因子是影响湿地植被分布格局形成的主要环境因子,水文因子和地形因子通过控制湿地土壤水、盐含量,改变局部环境条件,间接影响湿地植被的分布。     

浑河太子河流域地形和土地利用对表层土壤养分空间变异的影响

应用GIS技术,综合统计学和地统计学方法,探讨了浑河太子河流域表层土壤养分的空间分布,同时分析了地形因子、土地利用及其交互作用对土壤养分空间变异的影响。结果表明:海拔、坡度与土壤有机质、全氮、全磷呈极显著正相关,与全钾呈极显著负相关;坡向的影响不显著。林地和草地的有机质、全磷平均含量相对较高;水田和旱地的全钾平均含量较高。地形因子与土地利用方式的交互作用显著影响土壤养分含量。有机质、全氮和全磷含量高的区域集中在海拔较高、坡度较大的林地和草地。地形条件和土地利用方式能够解释研究区土壤养分的空间变异。     

基于GIS 的渭干河流域生态环境脆弱性评价

以生态环境脆弱的渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象, 基于Landsat8 遥感数据源, 利用ArcGIS 空间分析功能, 以植被覆盖度、地形起伏度、坡度和土壤盐渍化为评价因子, 通过生态环境脆弱性评价模型进行生态环境评价。研究结果表明: (1)研究区的生态环境以不脆弱、轻度脆弱和高度脆弱为主, 占总面积的比重分别为25.2%、20.5%和22.3%, 中度脆弱区和极脆弱区的面积所占比例分别为16.7%和15.3%, 不同区域生态脆弱性程度各有差异, 但脆弱性特征明显。(2)地形起伏度和坡度是影响生态环境脆弱的基本因素, 而植被覆盖度和土壤盐渍化却是主导因素, 对生态环境脆弱程度影响显著。通过人为恢复与保护地表荒漠植被以及防治土壤盐渍化, 阻止区域生态环境脆弱程度的进一步恶化。     

湖北省马尾松精准适宜性空间分布

马尾松作为南方主要的造林树种,研究其适宜性精准空间分布对其退化评价、造林选地等具有生产指导价值。本研究采用多元线性回归克里金模型利用R语言对湖北省降雨量、气温等15个气象因子进行30×30m的空间插值,插值结果作为气象因子空间变量,插值的交叉检验结果≥90%。利用30m的DEM提取坡度、坡向、高程3个地形因子空间变量。首先利用年均温、最冷月最低温、年降水量、高程、土壤类型等限制性因子进行空间叠加排除不适宜的空间单元,然后在可能适宜的空间单元内,再基于18个空间变量和294个样方数据,利用最大熵模型(MAXENT)计算每个格网的适宜性指数,最后按照适宜指数进行适宜性分类。区别于以往大尺度区域研究,其结果是落实到地块尺度的精准计算。结果表明:ROC模型的评价效果达到较好水平(ROC=0.826),高程、土壤、降雨相对标准差、最湿季降雨量、坡度、年均温为湖北省马尾松的适宜性主要影响因子,马尾松中、强适宜区主要分布在湖北省东北部及中北部地区,主要分布在高程低于1200m、坡度在40°以下、年均温13-18℃的区域,中等及以上适生区面积共计4.65万km~2,占湖北省总面积的25.01%。     

未来气候变化对云南烤烟种植气候适宜性的影响

云南烤烟种植的气候适宜性分布将受到气候变化的深刻影响.根据云南烤烟种植气候适宜性的3个决定因子(7月平均气温、7—8月日照时数、4—9月降水量),利用1981—2060年的气候模拟数据及1986—2005年的气象台站实测数据,分析了1986—2005年及RCP 4.5和RCP8.5气候情景下2021—2040年、2041—2060年云南烤烟种植气候适宜性分布的变化.结果表明: 未来气候情景下,云南烤烟种植气候适宜分布呈现北抬东扩的趋势,未来云南烤烟可种植区域将呈逐渐增加的趋势,且2041—2060年增幅大于2021—2040年、RCP8.5情景的增幅大于RCP4.5情景,其中,烤烟的最适宜区域、次适宜区域增幅均较大,适宜区域则变化不大.未来云南中北部烟区的昆明、曲靖、大理、楚雄、丽江最适宜区面积与可种植面积增幅较大,文山、红河、普洱、西双版纳等南部烟区最适宜区面积与可种植面积减幅较大.     

加拿大一枝黄花在安徽合肥的入侵生态因子分析

【目的】研究加拿大一枝黄花入侵区域的入侵格局,分析其入侵性与当地生态环境之间的关系。【方法】通过随机布设样地方法量化了该植物入侵区域的海拔、坡度、植物群落等22个生境因子,并进行主成分分析。【结果】(1)加拿大一枝黄花生境的22个生态因子所含的生态信息可用6个综合因子表征:土壤肥力因子、土壤理化因子、植被因子、复合因子、干扰因子和光源因子;(2)加拿大一枝黄花的发生频率与速效钾、样地中植物总株数、杂草盖度、有机质、植物种数、海拔、坡度、乔木高度、乔木大小、土壤含水率等生态因子呈正相关,但是与水源距、土壤有效磷、土壤全磷、土壤pH呈负相关。【结论】加拿大一枝黄花入侵可能与当地自然环境中的某些生态因子密切相关,生态因子可能对其入侵成功产生抑制或促进作用。本研究有助于明确加拿大一枝黄花入侵的生态因子,为该入侵植物的有效防治提供一定的理论依据。     

基于MAXENT模型的贺兰山岩羊生境适宜性评价

生境评价对物种保护具有非常重要的意义。本研究在GIS空间技术的支持下,于2010年到2011年间,在贺兰山岩羊分布区采集其地理分布点数据以及环境变量数据,并运用MAXENT模型对贺兰山区域岩羊的生境适宜性进行评价分析。模型的评价结果达到优秀水平,研究结果表明：岩羊生境选择的主要影响因子为矿区、坡度、海拔和道路,生境适宜区主要分布于贺兰山东坡（宁夏贺兰山国家级自然保护区）的西南部,而西坡（内蒙古贺兰山国家级自然保护区）有少量分布,适宜生境面积总和为1 006.9 km2,占研究区域面积的28%。岩羊偏爱于海拔1 500－2 300 m的山势陡峭地带,建议对矿区和道路这两种人为干扰因素采取相应的措施,以提高岩羊的生境质量,促进其种群发展。     

基于空间信息技术的香榧适生环境因子分析

香榧系第三纪孑遗植物,为我国特有的珍贵经济树种,是我国近年来发展较快、经济效益最好的经济林树种之一.研究香榧特有的适生环境特征将为香榧的引种、扩种和区划提供理论依据,对其产业化发展和可持续利用具有重要意义.基于空间信息技术的强大功能,利用香榧核心产区——浙江省诸暨市７个村的高分辨率IKONOS遥感影像、数字高程模型(DEM)以及土壤、地质、气象和实地调查等资料,采用主成分分析方法对研究区的生境因子进行了综合分析.结果表明：研究区香榧对海拔、坡度和坡向等因子具有高度选择性;96.22%的香榧分布在海拔300～600 m的高度带上,97.52%的香榧分布在坡度<30°的坡地上,74.43%的香榧分布于阳坡和半阳坡.主成分分析结果显示,影响香榧生境的生态因子依次为水分、热量和土壤养分.香榧独特的生物生态学特性表明,水分可能是影响香榧生境形成的最重要的生态因子之一.     

贺兰山东坡典型植物群落多样性垂直分布特征与土壤因子的关系

深入探究山地生态系统植物群落多样性与关键土壤因子的关系及土壤因子在植物群落构建与多样性维持中的重要作用是区域生物多样性保护和生态系统服务功能综合提升的基础。本文采用冗余分析（Redundancy analysis,RDA）和相关分析揭示了贺兰山东坡典型植物群落多样性垂直分布格局与土壤因子的关系。结果表明：（1）贺兰山东坡植物群落多样性具有明显的垂直分布格局,针阔叶混交林植物物种组成最为丰富,中域效应明显;不同层次植物多样性随海拔升高变化趋势不一致且各自在不同海拔间差异显著（P<0.05）,植物多样性大体表现为草本层 > 灌木层 > 乔木层。（2）研究区土壤因子沿海拔梯度变化趋势不同,均存在显著差异（P<0.05）,其中土壤含水量（SM）、有机碳（SOC）和全氮（TN）含量空间变异性较大;高山灌丛草甸土壤养分含量最高,高海拔区土壤P限制高。（3）9个土壤因子解释了研究区总体植物多样性89.68%的生态信息,与植物多样性具有较强的相关性,影响不同层次植物多样性垂直分异的关键土壤因子略有不同。综上,土壤有机碳、pH、碳磷比、含水量是影响贺兰山东坡植物多样性空间分布的主要驱动因子。     

基于生态位和模糊数学的冬小麦适宜性评价

为定量评价气象、土壤等要素对作物生长的影响,利用江苏省及周边40个气象站1980—2010年日气象资料,选取影响冬小麦品种生长发育的主要气象(如气温、降水、日照时数等)和土壤(如土壤厚度、有机质和p H值等)生态因子,基于生态位理论和模糊数学的方法,依据冬小麦生长对生态各因子的响应关系建立各生态因子适宜度模型,借助GIS空间插值和空间分析,计算江苏省冬小麦品种的种植适宜度并进行等级划分。结果表明:从单要素看,研究区气温适宜度和日照时数适宜度都由北往南逐渐降低,降水适宜度由南往北逐渐降低;大部分地区土壤厚度和土壤有机质适宜,但大部分地区的p H值适宜度较低;从气候适宜度看,江苏省气候适宜度的范围为0.68—0.81,中北部大部分区域适宜度大于0.73,全省的气候适宜度均适合种植冬小麦,大体上呈现由北往南逐渐减小的变化;从土壤适宜度看,全省中部、南部与西北部大部分区域适宜度大于0.70,适合种植冬小麦。从综合适宜度看,全省大部分地区适宜度为0.50—0.86,适宜于冬小麦生长。综合考虑农业气候资源和土壤资源对江苏省冬小麦品种种植的综合适宜性进行评价,评价结果为充分利用江苏省农业生态资源、指导及科学制定冬小麦品种区域种植规划提供科学依据;按作物品种分生育期多角度的精细化研究方法和建立的各因子的适宜度模型可为今后作物区域适宜性评价提供一种新的思路,对同类研究具有一定的借鉴作用。     

华北落叶松林细根生物量对土壤水分、氮营养空间异质性改变的响应

在华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林选取采伐干扰样地和未采伐干扰样地进行对比研究, 分析采伐干扰造成林下土壤水分和氮营养空间异质性的改变对细根生物量空间变异的影响。采用空间格局分析的小支撑、多样点的设计原则, 对每个样点的土壤分3层取样(0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm)。进行细根(≤1 mm和1-2 mm)生物量与土壤含水量、全氮、硝态氮、铵态氮和土壤pH的偏相关分析, 以及细根生物量变异函数值和土壤各因子变异函数值的线性回归分析。研究结果表明, 在不同样地, 细根生物量与土壤各因子均表现为正相关关系, 不同土层相关性强弱表现各异, 其中土壤含水量与细根生物量的相关性显著。受采伐干扰后, 细根生物量与土壤含水量、全氮、土壤硝态氮空间变异的关联性更趋于明显。多元线性回归分析结果表明, 采伐干扰样地细根生物量的空间变异更多地受到土壤多因子的综合影响, 而未采伐干扰样地的细根生物量受土壤水分、全氮和硝态氮单独效应的影响更大。     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度土壤水分空间变异及影响因子

土壤水分空间分布特征及其影响因子是土壤前期含水量模拟和小流域产流机制研究的重要内容,也是半干旱地区进行生态建设的重要参考。通过对黄土高原典型坡面雨季前后100 cm深度内土壤含水量进行观测,分析地形、植被和雨季对土壤水分空间分布的影响。基本统计分析显示,土壤水分的空间异质性在上层(<20 cm)较小,在下层(>40 cm)较大。坡面尺度上,土壤含水量的空间差异主要表现在不同植被类型之间,而不是坡位之间。各覆被类型的土壤含水量相对大小为荒草地>8年生刺槐林>20年生刺槐林>沙棘林。即使沙棘林和刺槐林位于更利于获取土壤水分的地形条件下,其土壤含水量仍然明显低于荒草地。地形对土壤水分的影响被植被类型的影响所掩盖。上述规律在雨季前后都有明显表现。因此,完全基于地形指数的土壤水分预测模型在黄土高原应该慎用,植被类型应该作为土壤水分空间预测的一个重要参数。雨季使土壤含水量整体提高,但是土壤水分空间分布格局并没有根本改变,高处仍高,低处仍低,各样点处的土壤含水量在雨季前后达到显著相关水平,说明土壤水分空间格局并不是瞬时状态,而具有明显的时间稳定性。     

喀斯特森林土壤养分的空间异质性及其对树种分布的影响

以贵州省茂兰国家级自然保护区喀斯特峰丛坡面中原生性常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 以建立的100 m × 100 m样地的群落学调查数据和基于网格取样的土壤养分数据为基础, 采用半方差函数、Kriging空间插值和典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)等方法分析了喀斯特森林土壤养分的空间异质性特征及其对树种分布的影响。结果表明: 喀斯特峰丛坡面土壤养分的变异系数为10%-80%, 变异程度中等。各土壤养分指标均具有良好的空间自相关性, 其中全磷(TP)、全钾(TK)、全镁(TMg)和pH值呈强烈的空间自相关, 而有机质(OM)、全钙(TCa)、速效磷(AP)和速效钾(AK)为中等程度的空间自相关; TCa的空间变异尺度最小, OM、TP和AK的空间变异尺度较大。土壤TK、TP、TCa、TMg、AP和pH值等随着海拔高度的增加和岩石裸露率的降低而逐渐减少, OM则随着海拔高度的增加而趋于增加, 这表明喀斯特地形因子是造成土壤养分空间变异的重要因素。CCA分析表明, 土壤养分的空间变异性显著影响到群落中树种的组成与空间分布, 其中TK、TMg、pH值、TCa和OM的影响最为明显, 体现了不同植物在土壤资源利用上的生态位分化, 这有助于喀斯特森林群落物种多样性与稳定性的维持。     

基于层次-向量法分析的普通鹿蹄草品质与生态因子的相关性

 采用层次-向量法, 从生态因子、有效成分含量、抗氧化活性3个层次, 分析了层次间关系, 研究了生态因子对普通鹿蹄草(Pyrola decorata)品质的影响, 揭示影响其有效成分含量的生态主导因子。结果表明: 不同地区普通鹿蹄草的4种有效成分含量及抗氧化活性差异显著。抗氧化活性(DPPH_IC50值)与单宁、金丝桃苷、槲皮素含量呈负相关关系, 其相关系数分别为: –0.829、–0.378和–0.749, 与总黄酮含量表现为正相关(p = 0.260)。单宁含量和槲皮素含量是影响抗氧化活性的重要指标, 其含量增加时DPPH_IC50值下降, 抗氧化活性增强。年平均气温、一月份平均气温、年积温、年极高气温、无霜期、土壤全氮、速效氮、速效磷和有机质是影响有效成分含量的主要因子, 其中土壤因子对有效成分含量的影响更显著。土壤因子对单宁和槲皮素含量的影响最大, 对金丝桃苷含量影响最小; 气候因子对4种有效成分含量影响较弱且对各成分的影响程度基本相同。研究结果表明, 选择合适的生境, 尤其是土壤因子可有效地提高普通鹿蹄草的品质。     

山西太岳山小流域土壤水分空间异质性及其影响因子

以山西太岳山华北落叶松林地为主的小流域作为研究对象,采用地统计学方法结合地理信息系统(GIS)技术手段,研究了接石沟小流域土壤水分(0—60cm)的空间变异特征,以及植被分布和地形因子对其影响规律。结果表明:在时间稳定性的前提下,土壤水分含量和变异系数随土层加深逐渐降低。三层土壤水分半方差函数的最优拟合模型为球状模型,变程范围在1.1—1.4 km,均具有强烈的空间自相关性,其中0—20 cm和20—40 cm层土壤水分的空间异质性程度高于40—60 cm土层,以中间层的结构因素占总变异比例最大。自然结构因素(地形、母质、植被和土壤等)对不同土层土壤水分的总空间变异性起主导作用(81.4%—91.3%),而随机因素(取样误差、人为干扰等)的影响相对较小(8.7%—18.6%)。沿着集水线由西-东方向,从边缘的土壤水分高值斑块区逐渐过渡到明显的低值斑块区,梯度变化明显。研究发现,在植被覆盖异质性小的山地,土壤水分的空间异质性主要由地形因素引起,具体表现为其与坡向指数(TRASP)、坡度、海拔和土壤有机碳、全氮呈极显著相关关系(P0.01),而与植被指数(NDVI)呈弱的负相关关系。叠加分析显示,在阴坡、坡度较缓(15°)及高海拔叠合的区域土壤水分含量较高。研究结果可为山地人工林构建和植被恢复中土壤水资源的利用以及水分管理策略的制定提供理论依据。     

异龙湖湖滨带不同环境梯度下土壤养分空间变异性

随着环境梯度的变化,生态系统的特征会发生明显的变异,土壤是其重要的表征要素。以纵向岭谷区红河流域异龙湖湖滨带为案例,运用多种统计分析方法对其不同环境梯度下土壤单个养分指标和土壤养分综合质量的空间分布特征进行了研究,结果表明：在北部湖滨坡地,海拔对土壤养分空间分布的影响并不十分显著,而坡位对其影响较大;北部湖滨农田土壤,水分梯度对钾的影响较大,全氮和有机质则一部分受水分梯度影响,另一部分受径流作用的影响;异龙湖湖滨带土壤养分综合质量指数大小的排序为：南部湖演农田〉北部湖滨农田〉北部湖滨坡地）南部湖滨坡地。还探讨了不同环境因子对单个土壤养分指标和土壤养分综合质量的影响,其中,气温、湿度、坡向和坡型对土壤中磷空间分布的影响较大,土壤含水量、坡度和海拔对土壤有机质、全氮和全钾的影响较大;土壤含水量即水分梯度对土壤养分综合质量影响最大。     

湘南烟区生态因素与烤烟质量的综合评价

 以湘南烟区气候、土壤等生态因素和烟叶质量状况为基础数据资料,运用模糊数学隶属函数模型对该区的气候适生性、土壤适宜性和烟叶质量可用性进行了综合评价,合理地进行了该区植烟区域的划分。结果表明：1)湘南烟区的气候适生性指数（Climate feasibility index, CFI）为(79.59%±3.96%),变幅为74.71%～83.98%;该区烟叶大田生长期气温适宜,日均温≥20 ℃持续天数较长,≥10 ℃活动积温较高,昼夜温差较小,降雨充沛,相对湿度较高,日照百分率较低。2 )湘南烟区的土壤适宜性指数（Soil feasibility index, SFI）为(43.92%±15.49%),变幅为13.32%～82.82%;该区土壤具有较强的保肥能力,有机质、氮素、速效磷及多种微量元素含量丰富,但pH值中性偏碱,全磷和钾素含量难以满足烟株需求,且交换性钙镁比值不协调,有效硫含量偏高,有效硼缺乏。3)湘南烟叶外观质量指数（Appearance quality index, AQI）和感观质量指数（Sen sory quality index, SQI）分别为（86.65%±3.29%）和（63.08%±0.74%）,烟叶成熟度较好,叶片结构疏松,香气质较好,杂气和刺激性相对较小。     

全国栽培太子参生态适宜性区划分析

采用Arc GIS地理信息系统软件的空间分析方法和SPSS统计软件的统计分析方法,分析了全国太子参潜在适宜种植地理分布、适宜生境及化学成分与环境因子的相关性。结果显示:采用聚类分析从46个样地中筛选出34个多糖含量较高的样地。所建模型经ROC曲线验证,预测效果非常好(AUC0.9)。最干月降水量(贡献率68.4%)、土壤类型(9.7%)、最暖季平均温(6.0%)、等温性(4.0%)是影响太子参种植分布最重要的环境因子,其最适宜生境范围为:最干月降水量20—60mm;最暖季平均温21.5—30.5℃;等温性18%—35%;土壤类型为不饱和薄层土、饱和粘磬土中的黄棕壤、黄壤、黄红壤。相关性分析显示,多糖和生境适宜度均与最湿季降水量、最暖季降水量、最暖季平均温、最干月降水量及年平均气温无显著相关性。太子参最适宜区主要分布在长江中下游区域,主要有贵州中部,重庆与湖南、湖北接壤处,河南南部,安徽西部,江苏中部,福建东北部以及浙江北部和东南部区域。因此,明确全国太子参潜在的适宜种植区可为太子参种植基地的选取和合理布局提供参考。     

人参皂苷与生态因子的相关性

环境条件影响中药材活性成分的形成和积累.利用各种数学统计分析方法探讨影响人参皂苷积累的生态因子,提高人参品质.人参样品采自人参道地产区(主产区)吉林、辽宁、黑龙江三省5年生栽培人参,同时采集采样点处的土壤样品.超高效液相(UPLC)色谱法分析了不同产区9种人参皂苷(Rg1、Re、Rf、Rg2、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd)的含量;利用“中药材产地适宜性分析地理信息系统”的生态因子空间数据库,获得采样区包括温度、水分、光照等10个生态因子数据;按土壤理化性质常规方法测定土壤样品中的有效硼、有效铁等微量元素和速效氮、速效钾等有效养分.对人参有效成分含量与土壤养分进行典型相关性分析发现,土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量呈显著正相关,即适当提高土壤中有效硼、有效铁和速效氮的含量可以促进人参皂苷成分的积累,土壤水分与所测人参皂苷含量(Rb3除外)呈显著正相关,速效磷(P)、pH、速效锌(Zn)与各人参皂苷含量呈弱相关;人参皂苷与气候因子相关分析表明,温度(年活动积温、年平均气温、7月最高气温、7月平均气温、1月最低气温、1月平均气温)与人参皂苷含量呈显著负相关,其中与药典中人参含量测定项下的人参皂苷Rg1、Re、Rb1负相关尤为显著(r＞0.6),说明在一定温度范围内,人参皂苷是随着温度的降低而升高的,即适当低温有利于人参皂苷有效成分的积累;海拔与人参皂苷Rc、Rb2、Rb3含量呈显著正相关(r＞0.6),即相对较高的海拔可以促进这3种成分的积累;而年均降水量、年相对湿度和年均日照时数与人参皂苷相关不显著.通过主成分分析(PCA)、典型相关分析、排序等统计方法,考察不同产地样品中人参皂苷含量与生态因子间的相关性,研究结果揭示了温度在人参的主要活性成分-皂苷类形成中起决定性作用,在一定的温度范围内,温度越低越有利于人参皂苷的积累;阐明了土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量成正相关.研究结果提示在人参实践生产中可以通过适当低温处理,增施硼、铁、氮肥等农艺措施来调控人参皂苷含量.