边缘效应及其对森林生态系统影响的研究进展

边缘效应是生态学和生物保护的重要概念之一,它在研究生态系统尺度和景观生态系统尺度的能量流和物质流等生态过程中具有重要作用.本文对边缘效应的内涵、特征、定量评价(包括定量分析基础、强度、影响区、模型等)、应用研究等方面进行阐述,分析了边缘效应研究中存在的不足,总结了边缘效应对森林生态系统的影响及其研究方向,以期为森林经营、保护区管理等生产实践提供借鉴.     

成都麻羊种群能量流动态的初步研究

家畜的能量流和能量的转化效率是家畜生产力的重要指标。在草地生态系统中,草食动物是能量和物质转化的重要环节。草地生态系统的能流,从第一性生产(总初级生产)到第二性生产的最终产品(净次级生产)至少要经过六个转化阶段。要加速能流和提高能量的转     

青藏高原三江源区人工草地能量平衡的变化特征

为揭示建植人工草地对青藏高原三江源区能量平衡的影响,利用涡度相关和微气象系统的观测数据定量分析了该区域人工草地能量收支及其各分量的变化特征。结果表明:太阳总辐射(R_s)和净辐射(R_n)的日最高值分别为33.6和19.1 MJ m~(-2)d~(-1),年累计值分别为6789.4和2773.3 MJ/m~2;全年R_n与R_s的比值(R_n/R_s)为0.41,但生长季的R_n/R_s(0.54)明显高于年均值;显热(H)与潜热(LE)通量呈明显的季节变化,H最低值出现在12月,之后随R_s的增强而增加,但进入生长季后呈下降趋势,7月中旬出现次低值;而LE在冬季维持较低值,3月以后迅速增加,最高值出现在生长旺季的7月。在能量分配上,可利用能量主要消耗于LE和H,年均LE/R_n,H/R_n,G/R_n分别为0.46,0.45和-0.13。但能量分配的季节变化差异明显,波文比(β=H/LE)在冬季、春季、夏季和秋季的平均值分别为3.33、0.68、0.42和1.29。受植被叶面积指数(LAI)等生物因素以及土壤含水量(SWC)、饱和水汽压差(VPD)等环境因素的共同影响,冠层导度(g_c)和解耦系数(Ω)的年最大值均出现在夏季,其平均值分别为16.22mm/s和0.70,表明在植被生长盛期LE仍受R_n的控制,其它季节Ω均值低于0.5,说明LE更多的是受VPD调控。本研究说明,虽然三江源区接收的太阳总辐射较强,但R_n/R_s相对较低,生态系统能量平衡中各分项的变化主要受植被、土壤含水量以及净辐射的控制,在退化草地恢复过程中,由于建植人工草地增加了植被覆盖度,进而改变了能量收支过程及能量平衡各分项。     

不同降水梯度下草地生态系统地表能量交换

通过对不同降水梯度下的蒙古中部针茅草原(KBU)、内蒙古羊草草原(NM)、海北高寒灌丛草甸(HB)和当雄高寒草甸草原(DX)4个草地生态系统的能量通量连续4-5 a的测定,分析了影响青藏高原和蒙古高原草地生态系统生长季中地表能量交换的主要因素。研究表明:相对于KBU、NM和DX,HB高寒灌丛草甸NDVI(0.58)和土壤含水量(28.3%)最大,因而地表短波反射率(αk)最低(0.12),从而获得了最大的净辐射(Rn)。KBU、NM和DX 3个草地生态系统生长季中αk随着植被的生长而降低,在生长季末期,随着植被的凋落而增加;HB的αk季节变化趋势与其它生态系统相反。从蒙古高原(KBU和NM)到青藏高原(HB和DX),随着降水量的增加,波文比(β)逐渐减小(2.25-0.53),即生态系统与大气的能量交换从显热(H)占主导转变为潜热(LE)占主导。植被状况对草地生态系统与大气之间能量交换的季节动态有重要的调控作用,在NDVI较低的时候,4个生态系统H/Rn都大于LE/Rn,LE/Rn随着NDVI的增加而增加,而H/Rn呈现出与LE/Rn相反的季节变化趋势。     

三江平原毛果苔草湿地能量流动过程分析

太阳辐射能在生长季内 (4月 3 0日至 9月 3 0日 )到达毛果苔草湿地的太阳总辐射能为 2 673 .0 6MJ· m- 2 ,以此为1 0 0 %进行分析计算 ;其中 ,有 5 7.92 %被植被层吸收 ,为 1 5 48.2 3 6MJ· m- 2 ;在被吸收的能量中 ,仅有 2 .5 5 %的能量通过植物的净光合作用固定下来成为毛果苔草湿地的净生产量 ,为 68.2 4997MJ· m- 2 ;生物量年积累量占太阳总辐射能的 2 .2 41 % ,为 5 9.90 3 MJ· m- 2 ;用于形成地上、地下不同器官的太阳辐射能分别为 0 .2 642 %和 1 .9768%。将上述过程予以简化 ,形成该系统能流过程的分室模型 ,该模型将可以对毛果苔草湿地生态系统的季节性动态进行分析、模拟与预测。     

叶面积指数的研究和应用进展

对叶面积指数(LAI)提出50多年来,在植物光合作用、蒸腾作用、联系光合和蒸腾的关系和构成生产力基础的研究,在林分、景观以及地区尺度上对碳、能量、水分通量的研究,借助遥感技术建立森林生态系统的生长模型以及研究森林生态系统的能量和水分交换等方面的研究和应用进展进行了综述。LAI作为进行植物群体和群落生长分析的一个重要参数,已在农业、果树业、林业以及生物学、生态学等领域得到广泛应用。     

落叶松人工林生态系统净初级生产力形成过程中的能量特征

 本文在生物生产力研究的基础之上,通过热值测定,对东北东部帽儿山地区21年生人工落叶松(Larix gmelinii)生态系统净初级生产力形成过程中的能量特征做了系统研究。结果表明：(1)植物热值随植物种类、器官、分布层次、年龄及季节而发生变化。(2)生态系统中活植物体的能量现存量为269.719×1010J／ha,而枯死体中的能量现存量为36.817×1010J／ha,其中凋落物层和立枯体中能量贮量各占84.04%和15.96%。 (3)生态系统能量净固定量为264.346×109J／ha·yr,其中29.49%的能量存留在植物体中,用于植物净生长。生态系统年能量归还量为88.809×109J／ha,其中32.39%的能量在当年被分解释放,余下能量积累于凋落物层之中;生态系统的能量转化效率为2.299%,与其它森林植物群落相比,落叶松人工林系统是高效率的能量代谢系统。     

落叶松人工林生态系统净初级生产力形成过程中的能量特征

 本文在生物生产力研究的基础之上,通过热值测定,对东北东部帽儿山地区21年生人工落叶松(Larix gmelinii)生态系统净初级生产力形成过程中的能量特征做了系统研究。结果表明：(1)植物热值随植物种类、器官、分布层次、年龄及季节而发生变化。(2)生态系统中活植物体的能量现存量为269.719×1010J／ha,而枯死体中的能量现存量为36.817×1010J／ha,其中凋落物层和立枯体中能量贮量各占84.04%和15.96%。 (3)生态系统能量净固定量为264.346×109J／ha·yr,其中29.49%的能量存留在植物体中,用于植物净生长。生态系统年能量归还量为88.809×109J／ha,其中32.39%的能量在当年被分解释放,余下能量积累于凋落物层之中;生态系统的能量转化效率为2.299%,与其它森林植物群落相比,落叶松人工林系统是高效率的能量代谢系统。     

生态系统服务流研究方法最新进展

生态系统服务流是生态系统服务研究的重点和难点,处于发展的起步阶段,并向着定量化和空间化的趋势发展.目前,学术界关于生态系统服务流的概念含糊不清.本文首先对生态系统服务流的两种理解及其代表性的理论和方法进行了阐述:一是生态系统服务从生态系统到人的传递过程,其代表性方法是分布式生态系统模型,二是生态系统服务实际上为人们所使用的那部分,其代表性方法论是黑/灰箱理论.在此基础上分别列举了这两种理解的最新研究方法,论述了不同的理解以及方法对于研究生态系统服务流的特点以及存在问题.最后,总结了未来生态系统服务流研究的发展机遇,特别强调最新的空间技术与信息技术(如大数据),以及对生态系统服务的全面认识(如重视城市生态系统服务流的研究、重视非生物流的整合等)在未来研究中的重要性.     

集合生态系统研究15年回顾与展望

集合生态系统(meta-ecosystem)由法国的Loreau教授等于2003年提出,是指"由跨生态系统边界的物质流、能量流和生物体流所连接起来的一系列生态系统的集合",是对只关注生物体(organism)迁移交换的集合种群(meta-population)和集合群落(meta-community)概念的外推,也是为了给生态系统空间异质性研究提供一个重要的分析路径,对研究和理解生态系统的结构、过程、功能和异质性具有重要意义。通过对相关文献的梳理分析,简述了集合生态系统研究的基本状况,分析了对集合生态系统概念的狭义和广义两种理解,指出了探讨集合生态系统结构的两个方向,构建了分析集合生态系统研究的六维整体框架,综述了研究集合生态系统的两类方法,探讨了经验化的集合生态系统(empirical meta-ecosystem)的3种空间结构和两种构建路径。将集合生态系统概念和理论引入流域复合生态系统(integrated watershed ecosystem)的分析,为流域生态学研究提供新的概念框架。     

高校校园生态系统可控性

在环境问题日趋严重的背景下,人类一直在探索将城市生态系统改造成能够自身循环、更好利用可再生能源、同时大幅减少排放的受控系统,但由于该系统的复杂度太高,可控程度较低,其实现难度很大。高校校园可视为比较典型的城市生态系统的子系统,在合理的管控与现代信息技术的支持下,高校校园最有可能实现生态系统可控化建设。对四个主要生态流(物质流、能量流、人口流、信息流)在高校生态系统中的作用进行理论阐述,针对具有中国特色、学生大规模集中居住的高校校园,提出了一种新的受控生态系统改造方案。通过对现有校园生态工程技术进行组装,完成校园生态系统基础构筑。利用综合的校园生态系统信息流管理平台监管校园物质循环、能量流动、人口流动,探讨了可实现的高校受控生态系统的建设模式,最终提出了高校受控生态系统建设的理论模型,以期达到高校校园物质与能源利用效率最大化,降低碳排放,改善局部小型气候群,进而改善环境大气候。研究结果如能较好的应用到实践中,将为城市生态系统建设提供重要参考,意味着现代生态学将为人类发展作出一定的贡献。     

辐射变化对中亚热带杉木人工林净CO2交换的影响

太阳总辐射是影响森林生态系统碳交换的重要因子.为认识辐射变化对杉木人工林碳交换的影响,本研究利用开路式涡度相关系统和气象梯度观测系统测得的CO2通量和气象因子长期定位监测数据,用晴空指数(kt)表示太阳辐射情况,分析了kt对中亚热带杉木人工林生长季(4-10月)净C02交换(NEE)的影响.结果 表明:晴天时的太阳总辐...     

生态系统服务流定量化研究进展

生态系统服务流对生态系统服务的形成、输送、转化和维持等均有重要作用,且能够在生态系统服务的供需之间建立时空连接,对生态系统服务流的量化有利于生态系统服务的准确评估,对生态系统保育和管理以及制定积极有效的生态补偿等具有重要意义.本文阐述了生态系统服务流的理论基础,在总结不同学者对生态系统服务流定义的前提下,分析了定量化服务流的侧重点,并对生态系统服务流进行分类;探讨了影响生态系统服务流定量化的关键因素,分析了生态系统服务供给、流和需求之间的相互作用关系;提出了生态系统服务流定量化的具体过程,并详细介绍了各个步骤.     

中国的几种植被类型 (Ⅲ)草原(续)

草原生产力及能量流动草原生态系统与其他陆地生态系统一样,其重要的特征之一就是系统内能量的不断流动。能量流动的原动力是太阳,绿色植物通过光合作用固定太阳能,然后通过食草动物、食肉动物和分解者有机体而实现能量的流动,这种能流一旦停止,则整个系统将不复存在。     

生态系统服务流研究进展

随着社会经济的发展,人类对生态系统的干扰导致多种生态服务退化或消失.生态系统服务流对生态系统服务的输送、转化和维持有重要作用,并成为相关研究的新兴方向之一.本文在对生态系统服务流进行分类的基础上,分析了生态系统服务传递的载体,初步探讨生态系统服务流的形成机制,包括服务流的形成、属性、尺度特征、定量化及其制图等.同时,对生态系统服务流的成本效应,如输送成本、转化成本、使用成本和成本相对性等进行尝试性分析,旨在分析生态系统服务流传递过程中的成本耗散.生态系统服务流研究一定程度上解决了生态系统服务价值评估的“双重核算”问题,使人类准确识别生态系统服务供给和消费热点区域,有利于生态系统服务在传递过程中达到效益最大化,对提出科学合理的生态补偿有重要意义.     

生态系统服务流研究进展

随着社会经济的发展,人类对生态系统的干扰导致多种生态服务退化或消失.生态系统服务流对生态系统服务的输送、转化和维持有重要作用,并成为相关研究的新兴方向之一.本文在对生态系统服务流进行分类的基础上,分析了生态系统服务传递的载体,初步探讨生态系统服务流的形成机制,包括服务流的形成、属性、尺度特征、定量化及其制图等.同时,对生态系统服务流的成本效应,如输送成本、转化成本、使用成本和成本相对性等进行尝试性分析,旨在分析生态系统服务流传递过程中的成本耗散.生态系统服务流研究一定程度上解决了生态系统服务价值评估的“双重核算”问题,使人类准确识别生态系统服务供给和消费热点区域,有利于生态系统服务在传递过程中达到效益最大化,对提出科学合理的生态补偿有重要意义.     

大(狂鸟)雏鸟的生长、发育及其每日能量摄入的测定

大(狂鸟)(Buteo hemilasius)是青藏高原上常见的一种居留性猛禽,在高寒草甸生态系统食物网络结构中占有重要位置。目前,关于它的生物学特性研究甚少。张坦心(1965)仅对大(狂鸟)体的摄食量作过试验。但对雏鸟的生长发育及能量需求方面的研究还未见报道。由于大鸳营巢地点的险峻,自然状态下生长资料的获得是十分困难的。因此,作者于1980年6月将一窝(一卵二雏)(狂鸟)雏从营巢地点移到科学院青海西北高寒草甸生态系统定位站实验室中,在人工饲养条件下,测定它们的生长、发育及其生长过程中每日能量摄入(DEI:Daily Energy Intake)其结果报道如下。     

长白山阔叶红松林能量平衡和蒸散

利用开路涡动相关系统的连续观测结果,分析了长白山阔叶红松林2008年能量平衡各分量和蒸散量的特征,并对生长季和非生长季能量各分量和蒸散量的差异进行了比较.结果表明:该观测系统能量闭合度为72%,处于国际同类观测的中等水平;能量各分量日、季差异显著,生长季森林生态系统最主要的能量支出项为潜热通量,约占可用能量的66%,非生长季最主要的能量支出项为感热通量,约占可用能量的63%.长白山阔叶红松林2008年蒸散量为484.7 mm,占同期降水量(558.9 mm)的87%,证实森林蒸散耗水是我国北方温带森林最主要的水分支出项.     

对生态系统中能量流动的几个问题的分析

能量的单向流动教师在讲述生态系统中能量的流动时,都要强调:能量的流动是单向的;物质的流动是循环的,属于生物地球化学循环.我认为,能量的单向流动应从以下几个方面理解. (一)能量在生态系统中沿食物链与食物网流动的过程中,很大一部分因生物的呼吸转化成热能散失掉了,根据热力学第二定律:一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.(见热学教科书)它只能向自由能(在生态系统中就是贮藏在有机物中的化学能)减少的方向进行而不能逆转. (二)能量是伴随着食物沿食物链与食物     

生态系统一节教学的几点建议

新编高中生物教材增加了生物与环境一章,生态系统一节是这一章的重点内容。在我国,生态学的基础知识以如此突出的地位进入中等学校生物教材,还是首次。鉴于生态学在当代世界的资源问题、环境问题、人口问题等诸方面的理论意义和实践意义,让中学生懂得一点生态学的基本知识是十分必要的,因此,它的教学问题也值得研究。本文仅就生态系统一节教学实践中遇到的一些问题,谈一点粗浅的看法。要突出生态系统是自然界基本功能单位的教学教材把这一节分成了什么是生态系统(简单概念)、生态系统的结构、生态系统的能量流