我国东部温带植物群落的季相及其时空变化特征

 植物群落季相阶段的划分,对于诊断地方、区域和全球尺度上生态系统对气候变化的快速响应和进行遥感植被生长季节的地面检验,具有重要 的科学意义。该文利用物候累积频率拟合法对我国东部温带地区7个站点1982～1996年的植物群落季相阶段进行划分,并分析了植物群落季相的 空间差异和年际变化及其与气候因子的关系。结果表明：1）各站点多年平均变绿期和旺盛光合期初日随纬度的升高而推迟,凋落期和休眠期初 日随纬度的升高而提前;多年平均变绿期、旺盛光合期和凋落期长度随纬度的变化不甚明显,而休眠期则随纬度的升高明显延长;2）在研究期 间内,站点平均变绿期初日以0.6 d&;#8226;a^－1的平均速率显著提前,且长度以0.7 d&;#8226;a^－1的平均速率显著延长;旺盛光合期初日呈不显著推迟,长 度呈不显著缩短;凋落期初日呈微弱提前,长度呈微弱延长;休眠期初日呈微弱提前,但长度却以0.9 d&;#8226;a^－1的平均速率显著缩短;3）站点平 均变绿期初日与当月平均气温的负相关显著,平均气温每升高1 ℃,初日提前约4.3 d;站点平均旺盛光合期初日与初日前第二个月到初日当月 平均气温的负相关显著,平均气温每升高1 ℃,初日提前约4.4 d;站点平均凋落期和休眠期初日与气温的相关均不显著。     

中国东部温带植被生长季节的空间外推估计

利用地面植物物候和遥感归一化差值植被指数（NDVI）数据,以及一种物候-遥感外推方法,实现植被生长季节从少数站点到较多站点的空间外推。结果表明：（1）在1982～1993年期间,中国东部温带地区植被生长季节多年平均起讫日期的空间格局与春季和秋季平均气温的空间格局相关显著;（2）在不同纬度带和整个研究区域,植被生长季节结束日期呈显著推迟的趋势,而开始日期则呈不显著提前的趋势,这与欧洲和北美地区植被生长季节开始日期显著提前而结束日期不显著推迟的变化趋势完全不同;（3）北部纬度带的植被生长季节平均每年延长1．4～3．6d,全区的植被生长季节平均每年延长1．4d,与同期北半球和欧亚大陆植被生长季节延长的趋势数值相近;（4）植被生长季节结束日期的显著推迟与晚春至夏季的区域性降温有关,而植被生长季节开始日期的不显著提前则与晚冬至春季气温趋势的不稳定变化有关;（5）在年际变化方面,植被生长季节开始和结束日期分别与2～4月份平均气温和5～6月份平均气温呈负相关关系。     

新疆植被物候时空变化特征

基于MODIS-NDVI数据,提取新疆2001—2016年典型植被物候期,分析新疆不同生态分区的山地-绿洲系统植被物候期的时空演变趋势和空间分异特征,并结合同期气象数据,探讨植被物候与气候变化的响应关系。结论为:(1)新疆植被物候具有明显的纬向分布和垂直地带性分布特征,海拔在物候的地域分异中扮演着重要作用。新疆植被生长季开始时间(Start of season,SOS)集中于3月中旬至5月上旬,生长季结束时间(End of season,EOS)集中于10月中旬至12月下旬。(2)与全球大背景下典型植被物候特征变化趋势相反,新疆植被SOS呈推迟趋势,推迟幅度为1.9d/10a;EOS呈提前趋势,提前幅度为3.66d/10a;生长季长度(Length of season,LEN)呈缩短趋势,缩短幅度为5.6d/10a。除东疆地区外,全疆及不同分区均呈现出绿洲及平原SOS较早,山地区域较迟;全疆及不同分区均呈现出山地EOS结束较早,绿洲结束较迟;除东疆地区外,全疆及不同分区的LEN均为绿洲及平原区域山地,同样显示出垂直地带性分布的特征。(3)通过冗余分析(Redundancy analysis,RDA)解释了物候特征与气象因子关系的绝大部分信息,生长季开始时间受春季气温、前一年冬季降水量和日照时数的显著影响。夏季和秋季降水量是新疆植被生长季结束时间的重要影响因素,在总体上受气温和日照时数的影响较小。     

锡林郭勒草原区气温的时空变化特征

以锡林郭勒盟15个气象站点1981-2007年的气温数据为基础,对气温的时空变化特征进行分析.研究结果表明:以年代为时间单位分析,自1981年以来,锡林郭勒草原区气温一直处于上升通道之中,进人21世纪以后,气温上升趋势进一步增强,≥4℃的区域由西南向东北方向显著扩张,＜3—4℃的气温区间由原来面积较小的区片扩张为东西相互连通的大面积分布;基于像元水平的分析表明,整个锡林郭勒盟的年平均气温均呈现升高的趋势,平均气温的年变率在空间分布上呈现条带状,自西向东递减.     

中国植被净初级生产力变化的时空格局

利用植被净初级生产力（NPP）遥感估算模型,基于统计学分析方法,研究了1982-2000年我国陆地植被NPP的变化及其年际波动的空间分布特征。结果表明：（1）20年间,我国仅8％的陆地区域植被NPP显著减少,而47％的陆地区域植被NPP显著增加,45％的陆地区域植被NPP变化不明显;（2）从空间分布上看,我国大部地区年NPP增加,仅东部沿海发达地区或工业、城市密集区的年NPP减少,但增减速率在空间上存在明显的差异;（3）1982-2000年间,我国大部地区植被NPP年际波动相对变率较小,但西北地区的荒漠草原,相对变率较大。     

秦岭水源涵养功能时空变化及其影响因素

秦岭是中国重要的南北分界线,也是中国重要的水源涵养功能区,探究秦岭地区水源涵养功能的时空变化,对于实现该区自然资源的合理利用与可持续发展具有重要现实意义。本文利用In VEST模型产水模块,分析了秦岭地区2000—2015年产水功能和水源涵养功能的时空变化,并采用逐步回归分析法对水源涵养功能的影响因素进行定量化分析。结果表明:秦岭多年平均产水量和水源涵养量分别为156.96×108和61.51×108m3,各市域的水源涵养能力依次为商洛>安康>汉中>西安>宝鸡>渭南; 2000—2015年水源涵养功能时空变化显著,空间上呈现南高北低的分布特征,水源涵养量以每年0.26 mm逐年增加,产水量和水源涵养量与年降水量的空间分布基本一致,与实际蒸散发分布相反; 2000—2015年的土地利用变化以未变化类型为主,土地利用变化导致水源涵养能力变化-65.2～14.4 mm,其中林地和草地的水源涵养能力分别呈不同程度的增加和下降;子流域尺度上与水源涵养功能相关性强的主要因子为干燥指数、降水和土壤饱和导水率,对产水功能影响较大的因子有干燥指数、降水和实际蒸散发。     

2003-2018年米仓山地区植被物候时空变化及对气候的响应

植被物候直接反映了植被对环境变化响应的动态过程,对研究植被与气候的关系具有重要意义。基于遥感植被时序数据,探讨秦巴山区典型山地-米仓山地区植被物候变化及其对气候的响应。利用MODIS NDVI时序数据,采用动态阈值法获取米仓山地区植被物候参数;借助于Theil Sen斜率、Mann Kendall趋势检验方法结合植被类型数据分析研究区物候时空变化;采用偏相关方法分析物候变化与气温和降水之间的关系。结果表明：（1）米仓山地区植被生长季始期（SOS）主要集中在第80-110d,海拔每上升100m,SOS大约推迟0.6d;生长季末期（EOS）主要集中在第250-300d;生长季长度（LOS）主要集中在130-210d。除低海拔区域受人类活动影响物候波动较大外,EOS和LOS随海拔变化存在2000m分界线,其下物候随海拔升高物候明显推迟或缩短,其上物候变化趋于平缓。（2）16a来植被SOS呈提前趋势,提前幅度为0.47d/a,提前的像元占74.03%,其中,达到显著提前的像元占12.21%（P<0.1）;EOS整体呈提前趋势,提前幅度为0.22d/a;LOS略有延长,延长幅度为0.26d/a。（3）区域常绿型森林植被SOS晚于同垂直带的落叶型森林植被;草地、常绿阔叶灌木林SOS提前趋势最明显,变化率分别为-0.80、-0.71d/a;EOS提前趋势最明显的是针阔混交林和落叶阔叶林。（4） SOS主要受3月平均气温和4月降水的影响,3月平均气温升高以及4月降水增加导致SOS提前;EOS主要受10月降水的负向影响。     

1990-2020年地表物候时空变化对高寒湿地景观演变过程的响应

地表物候是生态系统环境变化的敏感指示器。为探讨物候时空变化和湿地景观生态格局与过程之间的关系,论文以若尔盖高寒湿地为例,基于1990—2020年GIMMS3g NDVI和MODIS NDVI数据集、7期Landsat TM/OLI卫星遥感数据,采用阈值法提取地表物候参数,基于面向对象的分类方法解译出土地利用数据,利用土地覆盖转换指数模型(PNTI)刻画高寒湿地动态变化过程,分析地表物候时空变化与高寒湿地景观格局演变过程的关系。结果表明：(1)1990—2020年研究区呈现前期湿地面积减少后期趋于稳定的特征,根据土地利用类型演变路径和强度分为动态平衡区、退化演变区和恢复演变区,面积占比分别56.84%、 28.14%和15.02%。(2)植被返青期(SOS)、生长盛期(POS)呈南早北晚,枯黄期(EOS)呈中间早周边晚,生长期长度(LOS)呈中间短周边长、西北短东南长的空间分布特征。SOS分布在第96—149天,EOS分布在第249—284天,LOS持续125—173d, POS分布在第179—209天。SOS、POS先推迟后提前、EOS先提前后推迟,LOS呈现先缩短后延长的规律,199...     

基于“潜力-弹性-稳定性”模型的温州市生态韧性时空变化及影响因素研究

城市生态韧性为城市应对长期发展积累的内在压力,以及外界不确定性风险的冲击提供了新思路,对城市的可持续发展具有重要意义。基于城市生态学视角,从生态韧性的抵御力、恢复力及适应力三个方面特性,构建基于"潜力-弹性-稳定性"的生态韧性评价模型,分析了1990-2020年温州市生态韧性时空变化特征,并运用时空地理加权回归模型(GTWR),探究了生态韧性影响因素的时空异质性。结果表明:(1)1990-2020年,温州城市生态韧性指数总体呈现先上升后下降的趋势,潜力、弹性、稳定性呈现出相似的变化趋势,研究后期稳定性的提升使生态韧性的下降得到短暂缓解。(2)温州市东部沿海地区生态韧性较差,西部与北部山地生态韧性较好;低韧性水平区呈现出区域中心韧性水平降低,并且向外围扩张的趋势。(3)温州市城市生态韧性影响因素之间存在显著的时空差异,空间上也存在波动方向与强度的差异,这种差异性集中分布于城市边缘县(区)。研究以期为温州市及沿海同等级城市,提升城市生态韧性、促进区域可持续发展决策提供参考。     

中国东北城乡植被物候时空变化及其对地表温度的响应

以中国东北地区的沈阳、长春、哈尔滨3个大城市及其周边的乡村为研究单元,在像元尺度上采用小波变换法对长时间序列中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)增强植被指数(Enhanced Vegetation Index, EVI)数据滤除噪声数据后重建平滑的EVI曲线,基于EVI曲线,采用动态阈值法提取出研究区2009—2016年植被关键物候期参数指标,即植被生长季开始时间(Start of Growing Season, SOS)和结束时间(End of Growing Season, EOS),分析各研究单元植被物候时空变化特征及其对地表温度的响应特征。结果表明:各研究单元SOS和EOS值的空间分布图存在明显的城乡差异。每一个像元所属的实际位置距离城区中心越近,其SOS值越小,EOS值越大,表明植被生长季开始日期早结束日期晚,整个植被生长期时间变长。各研究单元植被物候参数指标的年际变化趋势具有一定的相似性,即SOS随时间均呈现出提前趋势,且城区和乡村的SOS年际变化趋势保持一致,变化速率各不相同。研究区...     

长江河口潮间带鱼类群落的时空变化

根据2006年3-11月每月在长江口4个潮间带站点的36网次鱼类采样数据,分析了该水域鱼类群落组成的时空变化特征.结果表明：本次调查采获鱼类55种,隶属20科,其中,鲤科鱼类最多,有18种,占总种数的32.7%,虾虎鱼科其次,有8种,占14.5%,石首鱼科4种,占7.3%;调查水域潮间带鱼类群落可分为口内淡水区鱼类群落和河口咸淡水区鱼类群落2组,河口咸淡水区鱼类的物种多样性比口内淡水区略低,其中,口内淡水区以油似鳊和鳊等淡水鱼类为优势种,河口咸水区以斑尾刺虾虎鱼、鲻和棘头梅童等咸淡水鱼类为优势种;二组间鱼类种类组成的平均相异性为80.75%,23种鱼类对平均相异性的累积贡献率>90%,主要贡献来自油鲻、斑尾刺虾虎鱼、棘头梅童鱼、似鳊、红狼牙虾虎鱼、鲫、鳊和长蛇鮈等;春季的研究区鱼类群落丰度与夏、秋两季均存在一定程度的差异,而夏、秋两季间的差异相对较小.就单组鱼类群落丰度而言,水温对其季节变化的影响较盐度大,而盐度对整个河口鱼类群落的影响较水温大.     

Greater variation in boreal plant community composition and community-level traits at local- than regional-scale

Questions

Rapid climate change in northern latitudes is expected to influence plant functional traits of the whole community (community-level traits) through species compositional changes and/or trait plasticity, limiting our ability to anticipate climate warming impacts on northern plant communities. We explored differences in plant community composition and community-level traits within and among four boreal peatland sites and determined whether intra- or interspecific variation drives community-level traits.

Location

Boreal biome of western North America.

Methods

We collected plant community composition and functional trait data along dominant topoedaphic and/or hydrologic gradients at four peatland sites spanning the latitudinal extent of the boreal biome of western North America. We characterized variability in community composition and community-level traits of understorey vascular and moss species both within (local-scale) and among sites (regional-scale).

Results

Against expectations, community-level traits of vascular plant and moss species were generally consistent among sites. Furthermore, interspecific variation was more important in explaining community-level trait variation than intraspecific variation. Within-site variation in both community-level traits and community composition was greater than among-site variation, suggesting that local environmental gradients (canopy density, organic layer thickness, etc.) may be more influential in determining plant community processes than regional-scale gradients.

Conclusions

Given the importance of interspecific variation to within-site shifts in community-level traits and greater variation of community composition within than among sites, we conclude that climate-induced shifts in understorey community composition may not have a strong influence on community-level traits in boreal peatlands unless local-scale environmental gradients are substantially altered.     

1961-2010年陇东参考作物蒸散量时空变化及气候影响因子

基于陇东地区15个气象站点1961-2010年的逐日气象资料,采用气候倾向率、偏相关分析、线性回归分析等方法,结合GIS空间分析技术中的反距离权重法(IDW),对各站不同时间和空间尺度的参考作物蒸散量(ET0)进行定量化分析,并研究其时空变化特征及气候影响因子.结果表明:近50年陇东地区年均ET0呈微弱下降趋势;夏季ET0显著减少,是造成年均ET0下降的主因,春季ET0明显增加,秋、冬季变化趋势不明显;各站点月均ET0变化趋势呈一致的单峰型;本区北部和中部年均ET0较大,西部较小;春季大部分地区ET0呈增加趋势,夏季全区ET0呈减少趋势,秋、冬季各站变化趋势不明显;ET0的变化与相对湿度和降水量呈负相关,与温度、日照时数和风速呈显著正相关;日照时数、风速和相对湿度为影响本区ET0的主要气象因子.     

近30年来广东省土壤pH值的时空变化

基于广东省第二次土壤普查(20世纪80年代)以及2002—2007年广东省土壤pH数据,对期间土壤pH的时空变化进行了研究.结果表明:研究期间,广东省土壤pH空间分布格局基本一致;除珠江三角洲和清远、韶关部分地区土壤为弱碱性外,其他地区土壤以酸性为主;土壤pH变化整体表现为酸化,土壤pH平均值由5.70降至5.44.除潮土pH变化以增大为主外,其他土壤类型的pH均呈降低趋势,以赤红壤、水稻土和红壤pH的降幅尤为严重,石灰土pH值的降低趋势和降低面积比例均最明显.广东省土壤酸化主要受土壤本身特性和酸雨等自然因素以及不合理施肥和城市化等人为因素的影响;另外,由于工业化和矿山开发,还导致局部地区土壤pH值有所上升.     

滆湖底栖动物群落的时空变化及水质生物学评价

2009年5月-2010年2月对滆湖底栖动物群落进行了调查,并根据底栖动物群落结构对水质进行了生物学评价。结果表明:采集到底栖动物共35种,隶属于3门25属;优势种类为中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)、霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)、克拉泊水丝蚓(L.claparedeianus)、中华河蚓(Rhyacodrilussinicus);滆湖底栖动物的年均密度为374.1ind·m-2,寡毛类对密度的贡献最大,占年均密度的77.4%,最大密度出现在夏季,春季最低,St14年均密度高于其他站点;滆湖底栖动物的年均生物量为17.78g·m-2,软体动物对生物量的贡献最大,占年均生物量的97.4%,夏季生物量最大,冬季最低,St14年均生物量明显高于其他各个站点;底栖动物的密度和生物量随季节变化明显,密度的季节变化表现为夏季>秋季>春季>冬季,生物量变化表现为夏季>春季>秋季>冬季;Shannon-Wiener多样性指数值(H’)、Margalef多样性指数值(D)、Pielou均匀度指数值(J)和BI指数值表明滆湖水体处于中度到重度污染状态。     

浑太流域实际蒸散的时空变化特征及影响因素

基于浑太流域1970—2006年气象、水文资料,采用参数率定后的平流-干旱（AA）模型计算浑太流域蒸散.根据水量平衡法得到的蒸散结果对模型的原始参数进行调整,并在4个子流域进行验证.采用线性趋势分析、滑动平均法、克里金插值、灵敏度分析方法研究浑太流域蒸散的时空变化和影响因素.结果表明： AA模型经验参数（0.75）在浑太流域上的计算误差为11.4%,表明AA模型在浑太流域上是可行的;浑太流域年均蒸散量为347.4 mm,并以1.58 mm·(10 a)^-1的速率略呈上升趋势,但上升趋势不明显,年内呈单峰变化,峰值出现在7月;季节变化上,夏季最大,冬季最小,春季高于秋季;整个流域实际蒸散量呈现从西北至东南逐渐减少的分布特征,但差异不大;净辐射是影响浑太流域蒸散变化的主导因素.
     

1982-2012年中国植被覆盖时空变化特征

利用GIMMS NDVI、MODIS NDVI和气象数据,辅以趋势分析、分段回归以及相关分析等方法,分析了1982—2012年我国植被NDVI时空变化特征及其驱动因素。结果表明:(1)近30年我国植被NDVI呈缓慢增加趋势,增速为0.2%/10a;植被覆盖变化阶段性特征明显:即1982—1997年和1997—2012年植被覆盖均呈显著增加趋势,增速分别为1.2%/10a和0.6%/10a,均通过显著水平0.05的检验。(2)空间上,我国陕北黄土高原、西藏中西部以及新疆准格尔盆地等地区植被NDVI呈显著增加趋势;而东北地区的大、小兴安岭和长白山、新疆北部的天山和阿尔泰山以及黄河源和秦巴山区等地区植被NDVI呈显著下降趋势,其中东北地区和新疆北部山区下降尤为显著,说明近年来我国中高纬度山区植被活动呈下降趋势。(3)不同区域植被对气温和降水的响应存在差异,我国北方地区植被对气温具有较长的响应持续时间;而除云南外,南方地区植被对降水的响应时间存在1—3个月的响应时间,且随着滞后时间的延长,相关性逐渐增大。(4)我国植被覆盖增加是气候变化和人类活动共同驱动的结果,尤其是1999年之后人类活动影响逐渐加强。而我国东北地区和新疆北部山区植被覆盖的下降可能是由于该区降水减少所致,东南沿海地区植被退化则受城市化影响显著。     

四川森林植被碳储量的时空变化

利用平均木法建立森林生物量与蓄积量模型,结合四川森林资源二类调查数据,研究了森林碳密度和碳储量的时空变化.结果表明 四川森林碳储量从1974年的300.02 Tg增加到2004年的469.96 Tg,年均增长率1.51%,表明其是CO2的"汇".由于人工林面积的增加,森林植被的平均碳密度从49.91 Mg·hm-2减少到37.39 Mg·hm-2.四川森林碳储量存在空间差异性,表现为川西北高山峡谷区＞川西南山区＞盆周低山区＞盆地丘陵区＞川西平原区.森林碳密度由东南向西北呈现逐渐增加趋势,即盆地丘陵区＜川西平原区＜川西南山区＜盆周低山区＜川西北高山峡谷区.通过分区森林经营与管理将提高四川森林的碳吸存能力.     

基于InVEST模型的疏勒河上游产水量时空变化特征分析

开展山区流域产水量的定量评估研究,有利于区域水资源保护规划的制定、生态补偿机制的建立以及生态平衡的维系。然而,目前对我国西部高寒山区产水量的时空变化评估及其影响因素的研究依然较为缺乏。选取青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河上游为研究区,基于InVEST(Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs Tools)模型定量估算并分析了2001-2019年产水量的时空变化特征及影响因素。结果表明:(1)2001-2019年,研究区年均气温和年实际蒸散量呈增加趋势(P>0.05),年降水量和NDVI则显著增加(P<0.05);(2)年均总产水量为13.66×10⁸ m³,空间分布呈现山地高海拔区较高,河谷低海拔区较低的特征;(3)19年来产水量以0.26×10⁸ m³/a的速率显著增加(P<0.01)。其中,高海拔区的产水量显著增加,约占整个研究区的32.01%;然而,仅有8.39%的低海拔区产水量显著下降(P<0.05)且集中分布在西北部;(4)产水量与降水量显著正相关,同气温、实际蒸散量、归一化植被指数(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)和根系深度显著负相关(P<0.001);(5)产水功能一般重要级别区占研究区面积的47.26%,极重要和高度重要级别区占总面积的28.25%。研究为祁连山国家公园水资源的动态评估、有效管理和可持续发展提供了科学参考。     

Individual size variation reduces spatial variation in abundance of tree community assemblage,not of tree populations

Research on individual trait variation has gained much attention because of its implication for ecosystem functions and community ecology. The effect of individual variation on population and community abundance (number of individuals) variation remains scarcely tested. Using two established ecological scaling laws (Taylor's law and abundance–size relationship), we derived a new scaling relationship between the individual size variation and spatial variation of abundance. Tested against multi‐plot tree data from Diaoluo Mountain tropical forest in Hainan, China, the new scaling relationship showed that individual size variation reduced the spatial variation of community assemblage abundance, but not of taxon‐specific population abundance. The different responses of community and population to individual variation were reflected by the validity of the abundance–size relationship. We tested and confirmed this scaling framework using two measures of individual tree size: aboveground biomass and diameter at breast height. Using delta method and height‐diameter allometry, we derived the analytic relation of scaling exponents estimated under different individual size measures. In addition, we used multiple regression models to analyze the effect of taxon richness on the relationship between individual size variation and spatial variation of population or community abundance, for taxon‐specific and taxon‐mixed data, respectively. This work offers empirical evidence and a scaling framework for the negative effect of individual trait variation on spatial variation of plant community. It has implications for forest ecosystem and management where the role of individual variation in regulating population or community spatial variation is important but understudied.