宁夏珍稀濒危植物半日花种群结构和点格局分析

半日花是国家二级珍稀濒危植物,其种群数量日益减少,分布区破碎化。以宁夏新记录物种半日花为研究对象,分析在沙地和砾石质两种生境下半日花种群结构、各龄级的空间分布格局及关联性。结果表明: 宁夏青铜峡地区半日花个体主要集中在龄级Ⅲ,种群年龄结构呈倒三角形,种群正在衰退。种群空间分布格局与不同龄级间空间关联性受生境条件的影响较大,并且对空间尺度表现出很强的依赖性,与沙地生境相比,砾石质生境中半日花种群更趋向于聚集分布,各个龄级之间的正相关性也更明显,这种差别与两种生境的环境条件和群落结构有关。半日花种群中幼龄个体(龄级Ⅰ和龄级Ⅱ)具有相互依赖的生态关系。     

点格局研究过程中K-函数的累积效应

植物种群空间格局是生态学研究的基本问题之一, 点格局分析已成为植物种群空间格局研究的重要方法之一, 其中, Ripley's K函数是点格局常用分析方法。然而, 由于Ripley's K函数具有累积效应, 这种累积效应可能会导致特定的格局特征。为了探讨Ripley's K函数的累积效应如何影响种群格局研究结果, 以大针茅种群数据为基础, 通过R软件模拟聚集分布、随机分布和均匀分布3种格局类型, 对比使用具有累积效应的Ripley's K函数和不具有累积效应的成对相关函数进行分析。结果表明: 对于聚集分布和均匀分布, Ripley's K函数的累积效应表现在2个方面: 一方面增加了聚集分布(或均匀分布)的尺度, 另一方面能够检测到聚块或负相互作用范围在取样空间的分布差异而表现出不同的格局特征。而对于随机分布, Ripley's K函数没有累积效应。因此, 在种群格局研究过程中, 通过重复取样且Ripley's K 函数与成对相关函数相结合的方法探讨种群格局, 更能揭示空间格局的本质特征。     

东阿拉善珍稀濒危植物绵刺种群结构与点格局分析

绵刺(Potaniniamongolica)是古老的单种属残遗种,在中国分布于西北荒漠区,为国家二级重点保护植物。为了揭示不同类型绵刺种群的结构、种内或种间的相互作用以及对环境的适应策略,该研究选择集中分布区的绵刺种群(阿拉善种群,在砾石地大面积分布)和分布区东缘的种群(鄂尔多斯种群,在沙地呈斑块分布),采用大小结构分析法将绵刺植株分为3个等级(I级:d≤10 cm; II级:10 cm 30 cm, d为株高×冠幅长×冠幅宽的立方根),运用空间点格局分析的Ripley’sK函数对2个绵刺种群的年龄结构、空间分布格局以及各大小级间空间关联性进行分析。结果表明:1)阿拉善绵刺种群以II级植株为主,占69%,I级植株虽仅占5%,但由于无性生殖的存在,种群仍呈稳定状态;而鄂尔多斯种群II级与III级植株占比相近,无I级植株,以种子进行更新受限。2)阿拉善种群总体呈随机分布,其中I、II级植株在中小尺度以聚集分布为主,在大尺度呈随机分布;鄂尔多斯种群不论是总体还是各大小级均以聚集分布为主,与种间竞争有着较大的关系。3)阿拉善种群III级个体与I级...     

珍稀濒危植物长苞铁杉的分布格局

应用聚集度指标,Ｉｗａｏ方程和Ｔａｙｌｏｒ幂法则模型等测定方法研究珍稀濒危植物长苞铁杉的空间分布格局。结果表明,长苞铁杉的空间分布呈随机分布。文中还研究Ｉｗａｏ的Ｍ与ｘ的回归方程,计算长苞铁杉在不同密度和允许误差下的理论抽样面积。     

天然次生林蒙古栎种群空间格局

以蒙古栎天然次生林中的蒙古栎(Quercus mongolica)种群为研究对象,在吉林省汪清林业局塔子沟林场设置了2块1hm~2群落组成和结构存在差异的样地(样地A、样地B)。采用相邻网格调查法将每块样地划分为100个10m×10m的调查单元,精确定位单元内每株林木的空间坐标(X,Y),调查所有胸径(DBH)≥1cm的林木基本信息。采用径阶替代年龄的方法,将蒙古栎划分为4个不同的生长阶段:Ⅰ龄级(1cm≤DBH10cm),Ⅱ龄级(10cm≤DBH20cm),Ⅲ龄级(20cm≤DBH30cm),Ⅳ龄级(DBH≥30cm)。运用单变量、双变量成对相关函数、标记相关函数、标记变异函数,分析了不同群落中蒙古栎种群在不同空间尺度上的分布格局。结果显示:(1)两块样地中蒙古栎在大尺度上均呈随机分布,聚集分布主要集中在中小尺度,这主要是由Ⅰ、Ⅱ龄级的蒙古栎在中小尺度上的强度聚集所致,两块样地均未出现均匀分布的格局;样地A中蒙古栎聚集的尺度和强度均明显大于样地B中蒙古栎的聚集;(2)样地A中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级的蒙古栎之间在中小尺度上呈正关联,高龄级与低龄级之间则呈负关联,尤其是Ⅳ龄级与Ⅰ、Ⅱ龄级之间;而样地B中几乎未出现负关联的格局,各龄级之间以无关联为主,伴随以小尺度和低强度的正关联;(3)样地A中蒙古栎的空间自相关性较强,尤其体现在林木胸径方面;相比之下,样地B中胸径和树高的空间自相关得以减弱。上述结果表明,研究的空间尺度大小、物种的生长阶段、群落的发育程度均会给蒙古栎种群的空间分布格局造成影响。该研究有助于深入了解蒙古栎及蒙古栎次生林的现状、生长特性和发展趋势,可为东北林区大面积的蒙古栎天然次生林的可持续经营提供参考。     

秦岭林区锐齿栎次生林种群空间分布格局

以秦岭林区阳坡、阴坡2个典型地段上的锐齿栎次生林为研究对象,运用点格局分析方法 O-ring函数分析了不同坡向、不同发育阶段种群空间分布格局及不同坡向锐齿栎种群的种内与种间空间关联性,探讨锐齿栎空间格局形成和种群维持机制。结果表明:阴坡锐齿栎种群聚集程度高于阳坡;两种坡向种群各发育阶段空间分布格局相似,从幼树到大树均呈现出聚集到随机甚至均匀分布的规律;不同坡向种群各发育阶段间关联性不同,阳坡各发育阶段间呈一定的正相关,而阴坡呈一定的负相关;阳坡中,山杨与锐齿栎种群分布呈一定正相关,灯台树、鹅耳枥与其呈一定负相关,在阴坡,山杨、漆树与锐齿栎呈一定正相关,灯台树、青榨槭、鹅耳枥与其呈一定负相关。结果表明:目前,阳坡锐齿栎种群结构较好,种内、种间竞争不激烈,而阴坡种群不仅受种间竞争的影响,同样受到种内竞争的制约,最终导致其林分结构较差,更新不良,从长远上看,适当疏伐可以增加林内透光性,有益于促进种群的更新与稳定。     

珍稀濒危植物黄杉种群结构与空间分布格局北大核心CSCD

为了解珍稀濒危植物黄杉种群的生存现状和更新机制,对贵州省威宁县黄杉自然保护区内天然分布的黄杉(Pseudotsuga sinensis)群落的结构特征和空间分布格局进行了研究。结果表明,黄杉种群的中龄级个体数较多,幼龄级和老龄级个体相对较少,呈典型的“∩”型结构。种群结构动态指数V_(pi)(13.49%)和V′_(pi)(0.05%)均大于0,种群属于增长型,但增长幅度逐渐降低,对外界干扰敏感度较高。种群存活曲线趋于Deevey-II型,生命期望值单调下降,死亡率呈“V”型,有2个死亡高峰,第1个出现在I龄级,第2个出现在IX龄级。黄杉种群除部分样地(Q2和Q7)呈均匀分布外,大部分样地呈集群分布;随龄级的增加,空间分布格局由集群分布逐渐趋向于均匀分布。因此,黄杉种群濒危的主要因素是幼树个体无法及时补充种群,建议加强对幼苗的抚育和通过适度干扰,促进黄杉种群的更新。     

华北山地典型天然次生林群落的树种空间分布格局及其关联性

关帝山华北落叶松、云杉、杨桦天然次生林植被类型是华北高海拔地带代表性的森林类型。以该地区上述3种典型的天然次生林群落为例,运用点格局分析中的单变量O-ring统计方法,分析各群落主要树种的种群空间分布格局;用双变量O-ring统计方法,分析各群落中树种间的空间关联性;并对同一树种在不同森林群落类型中种群空间分布格局和种间关联性的变化进行比较,以探讨华北山地次生林群落空间格局形成和种群维持与动态机制。研究结果表明,(1)各种群在相对小的尺度上聚集分布特征明显,随尺度增加树木种群的聚集性减弱并逐渐表现出随机分布的格局特征;(2)同一树种在不同森林群落类型中空间分布格局差异很大。红桦、白桦和山杨在阔叶林中呈明显的小尺度聚集分布格局,而在针叶林群落呈随机分布。在阔叶次生林中混生的小龄级华北落叶松呈现聚集性空间分布格局。在华北落叶松为优势树种的针叶林中,大龄级的华北落叶松表现出小尺度上均匀分布和较大尺度上随机分布的格局特征;(3)各群落中树种间的空间关联性主要表现在小尺度范围,随尺度加大空间关联性逐渐不明显;(4)在阔叶树占优势的次生林,小龄级华北落叶松与桦木的分布有较明显的空间正关联性,而在华北落叶松为优势树种的针叶林,桦与华北落叶松并未表现明显的空间关联性。种群分布格局和种群间的空间关联性随群落结构、空间尺度和龄级结构不同而有较大变化。     

珍稀濒危植物长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布

珍稀濒危植物长蕊木兰为国家Ⅰ级保护植物。然而,由于受研究尺度和分析方法的限制,对其种群生态特征等方面仍不清楚。以云南高黎贡山原生的中山湿性常绿阔叶林4 hm2样地调查数据为基础,应用Ripley的L函数分析了长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布格局。研究发现:(1)长蕊木兰种群的年龄结构为反"J"型,属稳定型种群。(2)长蕊木兰种群个体的空间分布格局与空间尺度关系密切,空间尺度小于75 m时为聚集分布,大于75 m时为随机分布。生境异质性在长蕊木兰种群空间分布格局的形成中可能发挥了重要的作用。(3)不同发育阶段个体的空间分布格局存在明显的差异,中树和小树阶段的分布格局在中、小尺度上呈聚集分布,在较大尺度上呈随机分布;大树阶段在整个空间尺度上均呈现随机分布。(4)长蕊木兰不同发育阶段的空间关联性主要表现为中、小尺度上的负相关,在较大尺度上则趋向于无关联。     

珍稀濒危植物中甸刺玫种群结构与空间分布格局研究

为了揭示中甸刺玫Rosa praelucens的种群特征,在香格里拉中甸刺玫分布区域设置10个样方,编制中甸刺玫的静态生命表、存活曲线、χ2值、连接系数(AC)、种间共同出现百分率(PC)等指标对中甸刺玫种群结构进行分析;采用Cassie指标(CA)、丛生指标( I )、负二项式分布参数 (K)、聚块性指数(PAI)等聚集强度指数分析种群分布格局。结果表明：(1)中甸刺玫种群属于衰退型,年幼树种较少,老年的个体所占比例较大,种群更新慢;(2)按照Deevey的分类,中甸刺玫的存活曲线属于III型;(3)进行χ2检验,发现中甸刺玫群落中各物种间的独立性比较大;(4)中甸刺玫种群分布格局基本遵循聚集分布的格局。     

太湖地区不同轮作模式对稻田温室气体(CH4和N2O)排放的影响

通过田间试验,研究了太湖地区不同轮作模式下稻季温室气体排放规律.结果表明: 水稻生长季CH₄排放呈先升高后降低趋势,CH₄排放主要集中在水稻生育前期,烤田后至水稻收获期间CH₄排放量较低;N₂O的排放主要集中在3次施肥及烤田期.稻季排放的CH₄对全球增温潜势(GWP)的贡献远高于N₂O,各处理所占比例为94.7%～99.6%,是温室气体减排的主要对象.不同轮作模式下,稻季CH₄排放总量及其GWP存在显著差异,表现为小麦-水稻>紫云英-水稻>休闲-水稻轮作;稻季N₂O排放总量及其GWP没有显著性差异.与不施肥处理相比,紫云英-水稻轮作模式下施加氮肥显著降低了CH₄排放量和GWP,但不同氮肥用量下的CH₄排放量和GWP没有显著性差异,而紫云英还田稻季施氮240 kg·hm^-2下的水稻产量却最高.综合经济效益和环境效益,紫云英还田稻季施氮240 kg·hm^-2下的增产减排综合效果更好,是值得当地推广的耕作制度.     

辽宁东部山区落叶松人工林林冠降雨截留观测及模拟

利用2005-2008年辽东山区落叶松人工林林冠降雨截留观测数据,并选取Gash解析模型模拟林冠截留过程.结果表明：落叶松人工林林内穿透雨量与林外降雨量呈显著正相关关系(R²=0.98),年均穿透雨量占总降雨量的77.64%;林冠截留量与降雨量和降雨强度之间呈正相关关系;除2007年由于降雨间隔时间短导致模拟截留量大于实测截留量外,模型模拟的林冠截留量均小于实测林冠截留量;模型模拟的绝对误差与林外降水量呈负指数相关,为1.26%～68.96%,平均值为29.09%;模拟值与实测值之间的相关系数为0.91,模型模拟结果与实测结果相吻合.     

生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B₃)和新施入生物炭(B₀)对稻麦轮作系统CH₄和N₂O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB₀)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB₃)处理.结果表明: NB₀和NB₃处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB₃处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH₄和N₂O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB₀处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N₂O排放,降幅38.6%,但增加了CH₄排放,增幅4.7%;同时NB₀和NB₃处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB₃处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.     

生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B_3)和新施入生物炭(B_0)对稻麦轮作系统CH_4和N_2O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB_0)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB_3)处理.结果表明:NB_0和NB_3处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB_3处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH_4和N_2O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB_0处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N_2O排放,降幅38.6%,但增加了CH_4排放,增幅4.7%;同时NB_0和NB_3处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB_3处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.     

不同灌溉量对小麦-玉米轮作农田生态系统净碳汇的影响

灌溉对农田温室效应与碳足迹贡献产生重要影响.本文采用静态暗箱-气相色谱法对关中平原小麦-玉米轮作(2014—2015年)农田温室气体(CO₂、CH₄和N₂O)排放通量进行了监测,并用净增温潜势(NGWP)和碳足迹两个指标评估不同灌溉量对关中平原农田温室效应、作物生产碳足迹的分布和构成的影响.试验在作物关键需水期(冬小麦越冬期和拔节期、夏玉米出苗期和拔节期)设置W₀(0 mm)、W₁₂₀(120 mm)、W₁₈₀(180 mm)、W₂₄₀(240 mm)4个处理.结果表明: 与W₀处理相比,W₁₂₀、W₁₈₀、W₂₄₀处理下小麦产量分别增加了31.3%、44.3%、33.7%,玉米产量分别增加了9.9%、22.6%、33.8%; CO₂的年际排放总量分别增加了22.2%、24.3%、15.1%,N₂O的年际排放总量分别增加了18.6%、67.8%、91.5%,但CH₄的年际吸收总量分别降低了51.7%、79.6%、97.8%;NGWP分别增加了20.1%、31.6%、31.4%.W₁₂₀处理下碳足迹较W₀处理降低了19.1%,但W₁₈₀、W₂₄₀处理与W₀处理相比无显著性差异;W₁₂₀、W₂₄₀处理单位产量碳足迹较W₀处理分别增加了44.5%、23.3%,而W₁₈₀处理与W₀处理无显著性差异.综合考虑不同灌溉量的经济效应和环境效应,180 mm的灌水量更有利于关中平原小麦-玉米轮作系统的节水及固碳减排.     

再生稻田温室气体排放特征及碳足迹

研究中国东南区域不同稻作方式对水稻生产过程中稻田温室气体排放特征及其碳足迹的影响,对促进水稻可持续生产有重要意义。本研究以当前推广的常规稻‘佳辐占'和杂交中稻‘甬优2640'为材料,构建4种适合福建不同生态类型区的稻作模式: 1) 双季稻,早稻和晚稻均种植佳辐占(D-J);2) 早熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植佳辐占(R-J);3) 中熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植甬优2640(R-Y);4) 单季晚稻,与中熟再生季稻同期抽穗的单季晚稻,种植甬优2640(S-Y)。采用密闭静态暗箱观测法和气相色谱法分别收集并检测稻田土壤温室气体排放量,借用生命周期法对不同稻作方式产生的直接和间接温室气体排放总量(即碳足迹)进行数据采集与比较分析。结果表明: 不同稻作方式稻田温室气体排放特征均表现为生育前期排放量较低,到孕穗期前后达到高峰后又下降,即全生育期呈前高后低的双峰曲线,其中早稻或头季稻达到的第1个峰值较相应晚稻或再生季稻的第2个峰值高。不同稻作模式稻田温室气体排放总量差异显著。各种植模式全球增温潜势(GWP)表现为:R-Y>D-J>S-Y>R-J,温室气体排放强度(GHGI)表现为:D-J>S-Y>R-Y>R-J;与双季稻模式相比,佳辐占再生稻模式GWP和GHGI分别降低26.1%和14.1%;与同期抽穗的单季晚稻相比,甬优2640再生季稻稻田GWP和GHGI分别降低74.3%和56.7%。不同稻作模式下水稻单位产量碳足迹为0.38~1.08 kg CO₂-eq.·kg^-1,其中双季稻模式下最高,再生稻模式下甬优2640的单位产量碳足迹最低。不同稻作模式产生的碳足迹主要来源于CH₄,其贡献率高达44.2%~71.5%。可见,再生稻种植模式能显著降低水稻全球增温潜势和碳排放强度。选用高产低碳排放的水稻优良品种并配套科学栽培技术,是有效降低稻田CH₄排放量和碳足迹、促进再生稻生产可持续发展的关键。     

地膜覆盖和施氮量对旱作春玉米农田净温室效应的影响

以旱作雨养条件下的春玉米为试验对象,在长武黄土高原农业生态试验站进行田间试验,研究了地膜覆盖和施氮量对农田净温室效应和温室气体排放强度的影响.结果表明:采用地膜覆盖与增加施氮量都会影响净温室效应与温室气体排放强度,地膜覆盖条件下(FM),不同施氮量的春玉米产量为1643~16699 kg·hm-2,净温室效应(CO_2当量,下同)为595~4376 kg·hm^-2·a^-1,温室气体排放强度为213~358 kg·t^-1;无覆膜条件下(UM),不同施氮量的春玉米产量为956~8821 kg·hm-2,净温室效应为342~4004 kg·hm^-2·a^-1,温室气体排放强度为204~520 kg·t^-1.研究表明,对于旱作春玉米农田系统,地膜覆盖可以有效降低温室气体排放强度,增加作物产量,地膜覆盖下施氮250 kg·hm-2可以实现高产与降低环境代价的双赢.     

Effects of biochar application on soil greenhouse gas fluxes: a meta‐analysis

Biochar application to soils may increase carbon (C) sequestration due to the inputs of recalcitrant organic C. However, the effects of biochar application on the soil greenhouse gas (GHG) fluxes appear variable among many case studies; therefore, the efficacy of biochar as a carbon sequestration agent for climate change mitigation remains uncertain. We performed a meta‐analysis of 91 published papers with 552 paired comparisons to obtain a central tendency of three main GHG fluxes (i.e., CO₂, CH₄, and N₂O) in response to biochar application. Our results showed that biochar application significantly increased soil CO₂ fluxes by 22.14%, but decreased N₂O fluxes by 30.92% and did not affect CH₄ fluxes. As a consequence, biochar application may significantly contribute to an increased global warming potential (GWP) of total soil GHG fluxes due to the large stimulation of CO₂ fluxes. However, soil CO₂ fluxes were suppressed when biochar was added to fertilized soils, indicating that biochar application is unlikely to stimulate CO₂ fluxes in the agriculture sector, in which N fertilizer inputs are common. Responses of soil GHG fluxes mainly varied with biochar feedstock source and soil texture and the pyrolysis temperature of biochar. Soil and biochar pH, biochar applied rate, and latitude also influence soil GHG fluxes, but to a more limited extent. Our findings provide a scientific basis for developing more rational strategies toward widespread adoption of biochar as a soil amendment for climate change mitigation.