生态系统的空间分布

作为生态学研究的一个重要方面,在过去二十多年中,生态系统的空间分布曾被一些学者历研究。这类研究的一个特殊应用是旨在监测生态系统的动态演替。此外,它亦可以作为一种重要方法,对特定地理区域内的生态系统进行数量分类,同时,它己被用来评价生态系统的稳定性,或被用来估算生态系统的初始生产力。 考虑到一个平面上点的分布规律之后,作者应用“近邻分析”,“引力理论”以及概率论的基本概念,设计出一个称之为“执行指标”的E-index。本文列出了E-index谱的计算。其特点在于,不是如通常采用的方法那样只是考虑两点间的距离,而是采用(包含有点的)两个最近“样方”间的距离作为计算的依据,去制定执行指标, E-index似乎是在统一的基础上,在定量地比较不同的生态系境空间模型方面迈出了较大的一步,通过这个门槛,研究者们将能够以更准确和更有效的方式,去实现对生态系统的某种空间调节和空间管理。 本文还举出一些例子去应用和验证E-index。     

内蒙古森林生态系统碳储量及其空间分布

内蒙古森林面积居全国第一位, 林木蓄积量居第五位, 准确地估算该区域森林碳储量对于评估中国森林碳储量以及制定森林资源管理措施均具有重要意义。该研究基于内蒙古森林资源野外样方调查和室内分析, 评估了内蒙古森林生态系统的固碳现状, 估算了内蒙古森林生态系统不同林型和不同碳库(乔木、灌木、草本、凋落物和土壤碳库)的碳密度大小, 揭示了其空间分布特征。在此基础上估算了内蒙古森林碳储量大小及空间格局。结果表明: 1)内蒙古森林植被层碳储量为787.8 Tg C, 乔木层、凋落物层、草本层和灌木层分别占植被层总碳储量的93.5%、3.0%、2.7%和0.8%。内蒙古森林植被层平均碳密度为40.4 t·hm^-2, 其中, 乔木层、凋落物层、草本层和灌木层的碳密度分别为35.6 t·hm^-2、2.9 t·hm^-2、1.2 t·hm^-2和0.6 t·hm^-2。2)内蒙古森林土壤层(0-100 cm)碳储量为2449.6 Tg C, 其中0-30 cm的土壤碳储量最高, 占总碳储量的79.8%。0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm的土壤碳储量分别占0-30 cm土壤碳储量的38.8%、34.1%和27.1%。内蒙古森林土壤平均碳密度为144.4 t·hm^-2。黑桦(Betula davurica)林土壤碳密度最高, 云杉(Picea asperata)林最小。土壤碳密度随土壤深度的增加而降低。3)内蒙古森林生态系统碳储量为3237.4 Tg C, 植被层和土壤层碳储量分别占森林生态系统碳储量的24.3%和75.7%。落叶松(Larix gmelinii)林总碳储量最高, 其次为白桦(Betula platyphylla)林、夏栎(Quercus robur)林、黑桦林、榆树(Ulmus pumila)疏林和山杨(Populus davidiana)林。内蒙古森林生态系统平均碳密度为184.5 t·hm^-2。土壤碳密度与植被碳密度呈显著正相关关系。4)内蒙古森林生态系统碳储量和碳密度的空间分布总体上为东部地区高、西部地区低的趋势。在降水量充沛的东部地区和降水偏少的中西部地区, 有针对性地开展森林保护区建设和人工造林, 可显著提升区域的碳汇能力。     

枣粮间作生态系统土壤氮空间分布特性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在不同位置采样测定,探讨了枣粮间作系统内土壤氮素空间分布特性.结果表明:(1)枣粮间作生态系统中,在小麦收获期和玉米收获期两个时期,土壤全氮和硝态氮含量均存在明显的垂直和水平两个方向空间变异性.而土壤铵态氮含量极低且没有明显的空间变异;(2)与全氮相比,枣粮间作系统中硝态氮空间变异性更强,且随着时间变化其空间分布特性有明显变化;(3)氮素施用量对土壤全氮和硝态氮空间变异有正向作用,而植株对氮的吸收利用可以降低土壤氮素分布空间差异程度.各因子对土壤全氮空间变异影响强弱顺序为氮吸收量＞氮素施用量＞土壤含水量;对土壤硝态氮空间变异影响强弱顺序为氮素施用量＞土壤全氮含量＞氮素吸收量＞土壤含水量.     

澜沧江流域生态系统土壤保持功能及其空间分布

基于改进的通用土壤流失方程对澜沧江流域生态系统的土壤保持功能及其空间分布特征进行分析.结果表明:澜沧江流域是我国生态系统土壤保持能力最高的区域之一,其年均土壤保持量为2.36×1010 t·a-1,单位面积土壤保持量为1453.72 t·hm-2;土壤N、P、K元素保持量分别为5.74×107、3.07×107和3.75×108 t·a-1,从上游至下游呈递增趋势.各类生态系统中,森林生态系统土壤保持能力最高,草地和农田其次,荒漠生态系统最差.不同生态系统的土壤保持能力均随植被盖度的增加呈线性增长.澜沧江流域生态系统的植被盖度每增加10％,其土壤保持能力平均增加35.3％.在对该区域生态系统进行保护的基础上,因地制宜地合理增加植被盖度对防治土壤侵蚀、保持土壤养分可以起到良好效果.     

海南岛森林生态系统碳储量及其空间分布特征

利用最新的森林资源二类调查分布数据和野外样地调查资料,采用InVEST模型和空间统计分析等方法,研究了海南岛森林生态系统碳储量及其空间分布特征。结果表明：海南岛森林生态系统总碳储量为338.15 TgC,其中地上生物、地下生物、凋落物和土壤的碳储量分别为85.12、18.73、2.90 TgC和231.40 TgC,所占比重依次为25.17%、5.54%、0.86%和68.43%。海南岛森林生态系统平均碳密度为147.66 MgC/hm²,其中地上生物、地下生物、凋落物和土壤碳密度分别为37.17、8.18、1.27 MgC/hm²和101.04 MgC/hm²。不同市县森林生态系统碳储量分布在8.55—35.40 TgC的范围内,最高的是琼中县。不同植被类型中,橡胶林的碳储量最高,占全岛森林生态系统总碳储量的27.72%;热带山地雨林的碳密度最高,达到249.64 MgC/hm²。在海拔梯度上,森林生态系统碳密度呈现先增加后减少的变化特征,在海拔600—1300 m范围内的碳密度最高,碳密度为20...     

桃江县毛竹林生态系统碳储量及其空间分布

采用标准地调查和生物量实测方法,研究了湖南省桃江县毛竹林生态系统生物量、碳含量、碳储量及空间分布格局。结果表明,不同年龄毛竹林生态系统总生物量分别为:28.147、30.889 t/hm~2和57.763 t/hm~2,其中竹林层生物量为20.254、25.036、55.685 t/hm~2,各器官生物量均以竹竿最高,占器官生物量的63.0%以上。不同年龄毛竹各器官碳平均含量为0.466—0.483 g C/g;灌木层碳含量为0.474—0.489 g C/g;草本层为0.472—0.490 g C/g;死地被物层为0.213—0.276 g C/g;土壤层有机碳含量为14.790—34.503 g C/g。各年龄毛竹林生态系统总碳储量分别为131.273、139.089 t/hm~2和167.817 t/hm~2,其中植被层碳储量为13.627—28.419 t/hm~2,占系统总碳储量的9.935%—16.935%;死地被物为0.307—0.420 t/hm~2,占0.234%—0.265%;土壤层为117.339—138.978 t/hm~2,占82.815%—89.799%。毛竹林生态系统碳储量分布格局为:土壤层植被层死地被物层。研究结果可为深入研究毛竹林的碳平衡提供基础数据。     

黄土高原地区生态系统碳储量空间分布及其影响因素

准确估算生态系统碳储量,探明其空间分布及其影响因素对区域生态管理具有重要意义,但黄土高原地区碳储量现状、空间格局及其驱动因素尚不清楚。选择黄土高原地区森林（包括乔木林和灌木林）,草地和农田生态系统为对象,基于大量实测样点通过克里金插值和地统计方法,评估了三种生态系统地上生物量碳密度、地下生物量碳密度和0-100 cm土壤有机碳密度空间分布,并通过路径分析探讨了各碳库的主要影响因素。结果表明：黄土高原地区约占全国总面积的6.7%,其生态系统总碳储量约为2.29 Pg,仅占我国生态系统碳储量的2.3%。生态系统各碳库中,地上生物量碳储量、地下生物量碳储量、土壤有机碳储量分别为0.44、0.32和1.52 Pg;森林、草地、农田（仅指土壤）生态系统碳储量分别为0.98、1.09和0.21 Pg。气候（年均温度、年均降水）、海拔、坡度、土壤质地（砂粒、粉粒、粘粒含量）、植被覆盖状况（用NDVI表示）等因子可解释地上生物量碳密度、地下生物量碳密度、农田土壤有机碳密度空间变异的12%、8%和32%,其中,年均降水、海拔、粘粒含量是黄土高原地区生态系统碳储量空间格局的主要影响因素。本研究表明,由于黄土高原地区独特的气候、地形和土壤条件,其生态系统虽然具有较大的碳储量,但是低于我国生态系统碳储量的平均水平。     

珠穆朗玛峰保护地生态系统文化服务空间分布及评价

珠穆朗玛峰保护地是全球重要的生态保护地和享誉世界的生态旅游目的地,开展该区域的生态系统文化服务研究将有助于了解人与环境相互作用产生的无形价值收益。通过近10年的实地调查,结合网络大数据采集,建立了覆盖珠峰南北坡6个保护地的生态系统文化服务POI数据库,合计116处18个类型。运用生态系统服务制图、线性回归模型等方法,开展研究区文化服务POI空间分布特点分析及评价。研究表明：（1）珠峰北坡保护地的文化服务POI共76处,定日县占总数的73.68%,珠峰南坡保护地的文化服务POI共40处,萨加玛塔国家公园占总数的67.5%,珠峰自然保护区定日县境内和尼泊尔萨加玛塔国家公园是珠峰南北坡保护地文化服务POI的集中区域,文化服务POI在珠峰保护区核心区和尼泊尔国家公园占57.75%,珠峰南北坡保护地的核心区域也是文化服务价值最高的区域;（2）文化服务价值排序为美学价值（280分） > 经济价值（213分） > 信仰价值（200分） > 治疗价值（188分） > 游憩价值（169分）,为游客提供精神享受的美学价值是该区域提供的最重要的文化服务价值类型;（3）通过高程、NDVI和坡度3个环境因子与116个文化服务POI进行皮尔森显著性检验,高程与文化服务总价值呈现高相关性（P=0.004）。通过回归关系计算,高程与美学价值、生命可持续价值、生计价值等回归结果可信度较高。文化服务价值及其各个方面受高程因子的影响最为显著。研究结果为进一步开展生态系统服务研究,促进中国-尼泊尔在珠峰南北坡保护地的可持续发展,推进第三极生态安全屏障建设提供科学支持。     

闽三角区域生态系统服务重要性评价及其空间分布

基于GIS及RS技术,选取研究区内最重要的水源涵养服务、水土保持服务、生物多样性保护服务、生态系统综合服务为研究对象,采用NPP定量指标评价方法,对4种生态系统服务的重要性进行评价,试图揭示闽三角区域各类生态系统服务重要性分级情况及其空间分布规律。同时,从土地利用以及主控因子识别两方面对形成闽三角区域生态系统服务各重要性级别区域的深层次原因做出科学分析。以最终闽三角生态系统综合服务为例,研究结果表明:(1)极为重要和高度重要的区域面积共占研究区总面积的30.39%,总体分布在闽三角中部偏西南地区的南靖县、平和县以及长泰县境内,其在海拔300—600 m以及坡度10°—20°的环境中面积占比较高。(2)一般重要和较为重要区域总体分布在闽三角东北部沿海地区的泉州市及厦门市范围内,其在海拔900—1800 m以及坡度40°的环境中面积占比较高。(3)随着重要性级别从一般重要到极为重要的提升,其相应重要性级别区域的地理中心由南安市境内出发,逐渐向西方向移动,后经由华安县境内转向西南方向,最终落在南靖县境内。(4)从一般重要区域到极为重要区域,林地和草地的面积占比显著增加,而城乡、工矿、居民用地、耕地以及水域的面积占比则出现明显降低。(5)一般重要区域划分的主要控制因子依次为多年平均净初级生产力、降水因子、土壤渗流能力因子,极为重要区域划分的主要控制因子依次为多年平均净初级生产力、海拔因子、降水因子。     

农业生态系统模式的形成演替及其空间分布格局探讨

农业生态系统模式是由生物要素与非生物环境之间相互作用而构成的一个物质实体 ,它会随时间的变化而发生状态的演替或“位移” ,在空间上也会呈现一定的分布格局 ,那么引起农业生态系统形成与演替的动因是什么 ?其运行的内在机制是什么 ?是农业生态学中值得探讨的一个重要问题 ,目前也是一个较为薄弱的研究领域。农业生态系统模式时空分布与演替规律的研究可对农业生态系统的设计与构建、区域模式群的景观生态规划与布局提供重要的理论依据与实践指导。1　农业生态系统模式形成与演替　　农业生态系统模式是区域自然环境与社会经济条件共同…     

SPATIAL ORDER IN MICROBIAL ECOSYSTEMS

(1) It is suggested that microbiologists are concentrating too much at present on homogeneous laboratory models such as the chemostat to simulate natural microbial ecosystems, which are not usually homogeneous but structured in time and space. (2) Natural microbial ecosystems that are spatially heterogeneous are reviewed and discussed. (3) Microbial interactions are briefly discussed in so far as they are relevant to spatially organized ecosystems. (4) Concepts such as ‘niche’ and ‘habitat’ are defined and discussed in terms of their applicability to microorganisms growing at specific points in solute gradient systems. The definitions currently accepted lack precision because they do not take into account the importance of spatial and temporal coordinates. Use of the words ‘compartment’ and ‘domain’ is advocated. The former corresponds to a cell, the latter to a region around it where the compartment has some influence, acting either as a source or as a sink for particular solutes. The terms ‘niche’ and ‘habitat’ are redefined for the activity domains of a compartment and the habitat domains of the ecosystem. The importance of the vectorial flow of solutes is stressed. (5) Current methodology in microbial ecology is briefly reviewed. (6) Methods specifically designed for investigating heterogeneous ecosystems are described, These include: (i) The gradostat, a system of interlinked culture vessels allowing the establishment of steady-state bidirectional solute gradients. (ii) Percolating columns. (iii) Capillary methods. (iv.) The thin film fermenter. (v) The use of two-dimensional diffusion plates or stopped time-dependent gradient plates. (vi) Gel-stabilized diffusion models established vertically in glass containers such as beakers. (vii) The use of one-dimensional gradient-plate techniques to determine the habitat characteristics of different microbial species. (viii) Investigations into naturally structured systems such as the bacterial colony.     

中国草地植被生物量及其空间分布格局

 草地生态系统是陆地生态系统分布最广的生态系统类型之一,它在全球变化中的作用越来越受到重视。利用中国草地资源清查资料,并结合同期的遥感影像,建立了基于最新修正的归一化植被指数(NDVI)的我国草地植被生物量估测模型,并利用该模型研究了我国草地植被生物量及其空间分布特征。结果表明：草地植被地上生物量与当年最大NDVI值具有很好的相关关系,两者可以用幂函数很好地拟合(R2=0.71, p<0.001)。我国草地植被总地上生物量为146.16 TgC(1 Tg=1012 g),主要集中在北方干旱、半干旱地区和青藏高原;总地下生物量为898.60 TgC,是地上生物量的6.15倍;而总生物量是1 044.76 TgC,占世界草地植被的2.1%～3.7%,其平均密度约等于315.24 gC·m-2,低于世界平均水平。我国草地植被单位面积地上生物量水平分布趋势为：东南地区高,西北地区低,与水热条件的分布趋势一致;从垂直分布看,在海拔1 350 m和3 750 m处分别出现了波谷和波峰,与我国特有的三级阶梯地势有着密切的关系。此外,我国草地植被生物量为森林的1/4左右,显著大于世界平均水平,说明我国草地在碳平衡中的贡献相对较大。     

陆地生态系统碳密度格局研究概述

 准确了解陆地生态系统中碳密度的时空格局及其影响因子和作用机制,对于估算和预测不同类型生态系统中的植被和土壤的碳存储能力、判定碳汇、制定缓解全球变化的合理政策措施,具有重要意义。该文综述了现有研究中发现的世界陆地生态系统碳密度空间分布的地带性规律及中国陆地生态系统碳密度格局的独特特点。在全球尺度上,植被碳密度分布与植物生物量格局基本一致,除北方森林外其余大部分随纬度升高而减小;土壤碳密度则随纬度升高而增大。陆地生态系统中北方森林和热带森林的总体碳密度最高,不同的是,前者的碳主要集中在土壤中,而后者则集中在植被中。但在区域尺度上,由于气候、地形及人类活动影响,这种规律性可能会发生变化甚至不起作用。水热条件、土壤养分、生物多样性、气候和大气CO2浓度的变化以及土地利用与覆盖变化等是碳密度空间格局形成和发生变化的驱动因子。在某一特定区域,它们通过直接或间接提高植被净初级生产力,抑制呼吸和分解作用来增加陆地生态系统碳密度。综合分析特定时空条件下各因子对碳存储量的影响是解释碳密度分布现状,预测碳密度格局变化的关键,但目前的研究对各项驱动因子的作用机制、影响强度及多个因子间的相互作用仍不是很清楚,需要加强该方面的研究力度。碳密度研究中的数据获取、机理分析和过程模拟等方面仍存在很大的不确定性,因此有必要建立规范统一的碳密度测量估算系统和更为精准有效的估算模型,进行多尺度、多精度水平的综合研究。     

空间自相关与分布型指数研究

本文介绍了地学统计学（ｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ）中关于自相关函数、方差图的基本概念。提出了扩散性指数Ｉｚ,当Ｉｚ从０→１变化时,种群的空间分布由均匀→随机→聚集。Ｉｚ可反映不同方向上种群分布情况。以松毛虫种鲜调查资料为例,介绍了这些新概念的应用。结果表明,空间分布型与空间位置、方向有关。当研究昆虫种间空间分布型时,不考由空间位置是不全面的。     

咖啡天牛幼虫种群的空间分布型及应用

咖啡旋天牛和灭字虎天牛是危害咖啡的重要害虫。本研究表明,咖啡天牛混合种群的空间分布为随机分布１。这是咖啡天牛群的重要生物学科技司。在此基础上,建立了运用被害株度估计平均密度的模型和理论抽样公式。这些模型对咖啡天牛的密度调查有着极其重要的实用价值。     

中华大蟾蜍多种组织内5-羟色胺免疫染色细胞的分布

用过氧化物酶-抗过氧化物酶(PAP)法,对中华大蟾蜍消化道(冬眠期与非冬眠期),脑及其他组织的5-HT分布进行了研究。5-HT免疫染色细胞位于脑干中缝核区和间脑的第Ⅲ脑室腹侧的室管膜细胞区。阳性神经元呈圆形或卵圆形,细胞常有突起与其他阳性细胞突起相连,上述部位中还有一些阳性神经纤维。消化道的免疫染色细胞密度在胃幽门、胃体和胃贲门处最高,食道和十二指肠次之,大肠和小肠最低。非冬眠期蟾蜍消化道内免疫染色细胞密度明显高于冬眠期的(P<0.05)。阳性细胞位于粘膜上皮或腺上皮细胞间,细胞有一个或一个以上呈阳性反应的突起,有的突起伸入肠腔面或腺腔面,有的穿过基膜到达固有层,表明这些细胞兼有内、外分泌的功能。在甲状旁腺的主细胞间,肺呼吸性细支气管上皮和肺泡管上皮细胞间都有5-HT免疫染色细胞,细胞呈立方形、圆形、卵圆形或不规则形,常有几个细胞成簇分布。     

虫草蝠蛾幼虫空间分布型的研究

空间分布型的研究是现代理论生态学的重要基础工作之一,它在实际应用上亦具重要意义。它不仅可揭示出种群的空间结构特征,而且还是确定抽样技术、资料代换和正确估计种群数量的基础。 目前,国内外有关昆虫空间分布型的研究多限于农林业害虫,对其它昆虫的空间分布研究甚少。虫草蝠蛾是我国名贵中药材冬虫夏草的寄主昆虫,主要分布在青海、西藏、四川、云南四省境内的高山草甸。近年来,冬虫夏草产量逐年下降,远远不适应市场的需求,更因自然资源日趋减少,大有枯竭之势。为挽救这一珍贵资源昆虫,急待尽     

东北地区芦苇植硅体形态的空间差异

笔者对东北地区12个样点的芦苇叶片的植硅体进行了分析,探讨了芦苇植硅体在空间上的分布规律,揭示芦苇植硅体的环境指示意义,为定量恢复古环境提供参考。实验结果表明:12个样点中芦苇植硅体基本类型相同,共有5种主要植硅体类型,即中鞍型、帽型、芦苇扇型、尖型和棒型;但芦苇植硅体的浓度随着纬度的变化而相应的发生变化。总体来说,纬度较低的样点芦苇植硅体的浓度较大,而纬度较高的样点芦苇植硅体的浓度相对较小;随着纬度的变化,芦苇的特征植硅体中鞍型的浓度也呈现波状变化,牡丹江以南的几个样点中鞍型植硅体浓度相对较大,9、10两个月牡丹江以北的几个样点中鞍型植硅体浓度迅速减少。芦苇扇型植硅体则呈现出纬度较高的样点植硅体浓度较大,纬度较低的样点植硅体浓度较小的特点,芦苇扇型植硅体的空间变化规律与扇型植硅体的不同。