长白山阔叶红松林的温度效应

森林温度特征的研究是揭示森林生态系统功能、评估森林环境效益的基础.对2004年长白山阔叶红松林林内外空气温度和土壤温度进行了观测,结果表明:林内外空气温度、土壤温度明显不同.白天林内气温一般低于林外,夜间高于林外.昼间气温差夏季较大,7月平均差值为1.6 ℃;夜间气温差冬季较大,1月平均差值为1.5℃.空气温度和土壤温度的日振幅总是林内小于林外,7月空气温度日振幅林内比林外低1.7℃,4月土壤温度日振幅林内比林外低5.8℃.     

长白山温带阔叶红松林对温湿环境的调节效应

森林具有改善气候、调节微环境的作用,森林小气候的研究对于揭示森林生态系统功能、评估森林生态环境效益具有重要意义.本研究以长白山阔叶红松林为例,基于2003—2014年林内通量塔气象资料及其附近气象站空旷地的同时段气象资料,对其最高、最低和平均气温、相对湿度和表层土壤温度的日变化和季节变化进行对比分析.结果表明: 林内气温和相对湿度分别呈现单峰型和U型日变化规律,日较差较林外低2.31 ℃和8.3%,表层土壤温度日变化趋于恒定,阔叶红松林减缓了温湿度的日变化.夏季主要为降温效应,冬季表现出显著的增温效应.夏季林内气温和土温比林外低1.30和3.91 ℃;冬季林内气温和土温比林外高2.06和5.44 ℃.森林对最高温和最低温的调节效应显著.在季节尺度上,夏季森林降低最高气温和土温1.80和5.45 ℃,冬季提高最低气温和土温3.69和7.92 ℃.在年尺度上,林内年最高气温和土温分别较林外低1.60和4.99 ℃,年最低气温和土温分别较林外高1.12和8.82 ℃.森林对土温的调节效应强于对气温的调节效应.气温和土温均以对低温的保温作用为主.     

马占相思人工林温湿效应的时空动态

对马占相思人工林温湿两方面11年定位观测资料进行了总结。分析了马占相思人工林空气及土壤温湿度在空间（水平的和垂直的）和时间尺度（年、季、日）上的动态变化。从功能上来看,可把马占相思人工林的温湿效应简要地概括为调温（湿季降温、干季保温0、滞缓温变以及增温3个方面,具体体现在：①约7龄的马占相思人工林即可表现出较为明显而稳定的温湿效应。林内11年的平均气温（21.7℃）比林外低0.5℃,表层土壤（0－20cm）的平均温度（21.3℃）比林外低2.0℃。马占相思林内极端最高温小于林外,极端最低温则高于林外。林分的降温效应湿季比干季明显,保温效应主要体现在湿季的深夜和干季气温较低的时候。②林内白天各垂直层的气温随距地高度的增加而降低,诳晚出现随高度增加气温升高的逆温现象。干季各层气温间的分异要比湿季明显。在湿季,土壤温度从地表层开始向下逐渐递减;干季0－5cm处的地温呈递减趋势,深于5cm则土温随浓度的增加而增加。一般林内的气温变化要滞后于林外1－2h。③马占相思林内的平均相对湿度为82％,比林外高4％。在晴天,林内相对湿度的变化呈“U”型,林内空气湿度随高度增加而下降,但在湿季,接近林冠约7m处的湿度要大于近地表和林冠上层。土壤湿度在0－40cm处随土层浓度的增加而增加,40－120cm处则随土层浓度的增加而逐渐减少。     

乌桕人工林小气候的初步观测

本文报道对8年生乌柏人工林内的光照、温度、湿度进行初步观测的结果:在夏目林内行间的相对照度为52.3％,株间的相对照度为22.7％;日平均气温林内比林外降低0.2—0.4℃,日平均相对湿度增加3.3—6.1％。     

乌桕人工林小气候的初步观测

本文报道对8年生乌柏人工林内的光照、温度、湿度进行初步观测的结果:在夏目林内行间的相对照度为52.3％,株间的相对照度为22.7％;日平均气温林内比林外降低0.2—0.4℃,日平均相对湿度增加3.3—6.1％。     

元江干热河谷林地内外潜在蒸散发量的变化及其驱动因素

蒸散发对把握气候变化、理解区域生态保护具有重要意义.本文利用主成分分析及皮尔逊双侧相关检验的方法研究元江干热河谷林地内外潜在蒸散发量(PET)的变化及其驱动因素,并根据分析结果对林地内外蒸散发的发生过程进行解读.通过对2015-2018年日PET的研究发现:林内PET比林外低0.86 mm.d-1;林地内外PET呈周期...     

森林与空旷地空气温湿度及土壤温度的长期对比研究

森林对温湿度的影响是其生态功能的基础,为了探讨森林的这种小气候效应,本文采用小气候对比观测的方法,根据2005 -2007年观测资料,对长白山阔叶红松林与附近空旷地温度、湿度等小气候要素进行了差异性研究.结果表明,林内近地表层空气温度白天低于林外空旷地,晚间高于林外空旷地,因而具有较低的日较差.非生长季二者的月平均值差异不显著,但生长季差异明显,月平均气温最高差值出现季节与森林叶面积指数最大值出现时间一致.气温年较差的平均值林内小于空旷地,差值可达6.3℃.年均森林与空旷地土壤温度全年均表现出明显差异,以0℃为界,0℃以上,林内土壤温度低于空旷地,0℃以下高于空旷地,其中2005年1月5 cm深处土壤温度差值达到了5.3℃.空气相对湿度生长季差异较大,其中以7、8月份差异最为明显,2006年7月差值最大,达7.0％.     

未来气候变化对黄土高原黑河流域水资源的影响

气候变化对黄土高原的水资源有重要影响,对其影响进行评估可以为区域发展提供重要的决策依据.基于分布式水文模型SWAT和4种全球环流模式的各3种排放情景,评估了2010～2039年黄土高塬沟壑区黑河流域水资源对气候变化的潜在响应.结果表明,黑河流域2010～2039年的年均降水变化-2.3%～7.8%,年均最高和最低温度分别升高0.7～2.2 ℃和1.2～2.8 ℃,年均径流量变化-19.8%～37.0%,1.2 m剖面年均土壤水分含量变化-5.5%～17.2%,年均蒸散量普遍增长0.1%～5.9%;水文气象变量变化趋势复杂,但T检验表明年降水、径流、土壤水分和蒸散增长的概率较大.对于季节变化,降水可能在12～7月份和9月份增长,8月份和10～11月份减少;径流在4～7月份和9～10月份增加,11～3月份和8月份减少;土壤水分在各月都增长;蒸散11～6月份普遍增长,7～10月份减少的可能性较大.未来气候将发生显著变化并对水资源有重要影响,需采取必要的措施来减缓其不利影响.     

气候变化及生态恢复对喀斯特槽谷碳酸盐岩风化碳汇的影响评估

评估气候变化及生态恢复对碳酸盐岩风化碳汇（CS）的复合影响机制是当前喀斯特生态系统碳循环及气候变化研究领域的一个重要任务。基于碳酸盐岩热力学溶蚀模型估算了1992-2017年中国西南喀斯特槽谷碳酸盐岩风化碳汇通量（CSF）,利用Lindeman-Merenda-Gold模型定量评估了气候及生态恢复因子对槽谷CSF的相对贡献率。研究结果表明：（1）槽谷整体年均温及年降雨量均处于持续升高的趋势,增速分别为0.06℃/a及12 mm/a,进入21世纪之后,增速均有一定程度的放缓,年蒸散发在21世纪以前为增加的状态,2000年以后整体表现为减少的趋势;（2）槽谷植被覆盖度增加速率为0.004/a,其增加区域的面积占比达到了95.07%,槽谷生态系统恢复效果显著;（3）槽谷的年均CSF约为9.42 t C km^-2 a^-1,研究期间处于增加的状态,其年均增长速率约为0.2 t C km^-2 a^-1,CSF增加区域的面积占比约为89.28%;（4）槽谷CSF受到气候因素（降雨、蒸散发、温度）及生态恢复2方面的影响,其中降雨、温度及生态恢复反馈因子FVC与CSF呈正相关关系,ET与CSF呈负相关关系,降雨对于研究区CSF的贡献率最大,达到了70.36%;（5）本研究揭示了气候变化及生态恢复对岩石风化过程的复合影响机制。     

广州南沙与珠海淇澳红树林湿地的温湿度效应比较

于2017年期间,每日间隔1h自动监测1次,同步测定广州南沙湿地与珠海淇澳红树林林内、林外旷地的气温及大气相对湿度,比较研究不同地点红树林生境的生态效应。结果表明,两地红树林林内气温一直低于林外旷地,相对湿度则高于旷地。南沙红树林日降温最大值6.832℃,平均降温0.733℃,平均降温率3.092%;日增湿最大值23.416%,平均增湿5.528%,平均增湿率6.345%。淇澳红树林日降温最大值6.607℃,平均降温1.722℃,平均降温率7.011%;日增湿度最大值45.044%,平均增湿1.681%,平均增湿率1.942%。两地红树林林内气温年均值比较,南沙比淇澳高0.126℃,林外旷地气温年均值淇澳比南沙高0.862℃;红树林林内湿度年均值南沙比淇澳高4.427%,林外旷地湿度年均值南沙比淇澳高0.581%。总体上,两地红树林的降温、增湿效应均明显,其中淇澳红树林降温效应更明显,而南沙红树林增湿效应更明显。     

基于黄土高原关键带类型的土地利用与年径流产沙关系空间分异研究

区域植被恢复改变了土地利用类型,从而有效控制了水土流失,但土地利用与水土流失关系的空间分异尚未明晰。整合了黄土高原坡面径流小区试验观测研究文献59篇和1121条年径流产沙记录,以8大关键带类型作为空间分层依据,采用地理探测器分析了土地利用与年径流产沙关系的空间分异。结果显示：撂荒地的年均径流量和产沙量最高分别为35.99 mm和4208.82 g/m²,撂荒地、裸地和耕地的产流产沙能力显著高于人工草地、林地、自然草地和灌丛,灌丛和林地的年均产沙量显著低于人工和自然草地（P<0.05）;除了撂荒地的年均产沙量在山地森林关键带最高（16240.40 g/m²）外,在丘陵沟壑农林草交错关键带的撂荒地年均径流产沙显著高于丘陵农业-草地关键带,丘陵沟壑农林草交错关键带和丘陵农业-草地关键带裸地、耕地的产流产沙能力较高,人工草地和灌丛年均产沙量显著高于其他关键带类型（P<0.05）;在山地森林关键带的林地年均径流量、径流系数和产沙量最低,分别为1.56 mm、0.41%和307.36 g/m²,而自然草地在各关键带类型都有较高的年均产流量和较低的年均产沙量;坡面径流小区的局地特征（如土地利用、面积、坡度、坡长）是影响年径流产沙关键带分异的首要因素,且存在多因子互作、非线性增强的关系。这些结果表明植被恢复能有效地保持水土,但是区域植被恢复时需要选择合适的类型,黄土丘陵沟壑区应首选自然草地、灌丛和林地。研究可为黄土高原区域植被恢复的优化配置提供科学依据。     

基于SWAT模型的流溪河流域土地利用与气候变化对径流的影响

选用国内外广泛应用的SWAT分布式水文模型,定量分析流溪河流域土地利用与气候变化对径流的影响,采用情景模拟分析方法设置3类情景进行定量分析.对上中下游的温泉、太平场和南岗3个水文站依次校正与验证得出：除温泉站在验证期的3个系数刚达标之外,其他的相对误差＜15%、相关系数＞0.8、Nash Sutcliffe效率系数＞0.75,说明SWAT模型在流溪河流域的径流量模拟中具有较高的适用性.综合型情景模拟分析得出：以1991-2000年为基准期,2001-2010年土地利用与气候变化综合引起年均径流量增加11.23 m³·s^-1,土地利用变化引起年均径流量减少0.62 m³·s^-1,气候变化引起年均径流量增加11.85 m³·s^-1,气候变化的影响强度强于土地利用变化的影响强度.极端土地利用情景模拟分析得出：与2000年土地利用现状模拟径流量相比,耕地情景和草地情景的径流量分别增加2.7%和0.5%,林地情景的径流量减少0.7%,证明林地有一定的截流能力.气候变化情景模拟分析得出：流域径流量变化与降水变化呈正相关关系（降水每升高10%,径流平均增加11.6%）,与气温变化呈负相关关系（气温每升高1 ℃,径流平均降低0.8%）,降水变化的影响强度强于气温变化的影响强度.在气候变化环境下,需要重视对强降雨的预测和灾害预防,可通过优化土地利用结构与空间布局来减缓气候变化带来的水文负效应,如洪涝灾害.     

基于MODIS数据的天山区域地表温度时空特征

基于2001-2013年MODIS地表温度产品及TM影像遥感解译的土地利用类型数据,对天山区域地表温度时空特征进行分析.结果表明: 2001-2013年,研究区地表平均温度达1.73 ℃,呈东高西低的特点,西北部分地区的地表温度年际变化幅度明显高于其他地区,局部地区在0.55 ℃以上;地表温度呈逐年缓慢增加趋势,增加率为0.147 ℃·a^-1,季节性差异明显,冬季地表温度波动幅度较大,变异系数达12.7%,地表温度的差异白天大于夜晚,夏季明显高于其他季节;不同土地利用类型的地表温度之间存在差异,与对应像元的归一化植被指数之间存在不同的拟合效果.随着植被盖度的增加,林地、草地地表温度下降明显,归一化植被指数每下降0.1时,林地和草地的地表温度降幅为3.74、5.04 ℃;受人为活动影响较多的城镇用地和农地的地表温度与归一化植被指数之间的敏感性高于其他土地利用类型.     

基于MODIS数据的天山区域地表温度时空特征

基于2001-2013年MODIS地表温度产品及TM影像遥感解译的土地利用类型数据,对天山区域地表温度时空特征进行分析.结果表明: 2001-2013年,研究区地表平均温度达1.73 ℃,呈东高西低的特点,西北部分地区的地表温度年际变化幅度明显高于其他地区,局部地区在0.55 ℃以上;地表温度呈逐年缓慢增加趋势,增加率为0.147 ℃·a^-1,季节性差异明显,冬季地表温度波动幅度较大,变异系数达12.7%,地表温度的差异白天大于夜晚,夏季明显高于其他季节;不同土地利用类型的地表温度之间存在差异,与对应像元的归一化植被指数之间存在不同的拟合效果.随着植被盖度的增加,林地、草地地表温度下降明显,归一化植被指数每下降0.1时,林地和草地的地表温度降幅为3.74、5.04 ℃;受人为活动影响较多的城镇用地和农地的地表温度与归一化植被指数之间的敏感性高于其他土地利用类型.     

土地利用转变与海拔高度协同作用黄土高原植被固碳变化特征

全球固碳释碳问题一直是近年来关乎民生的热点话题,区域碳源/碳汇对生态环境的重要性不言而喻。基于CASA模型估算黄土高原1990—2015年植被净初级生产力的年际变化,并分析土地利用变化、海拔高度及两者协同作用对其综合影响,结果表明：(1)黄土高原1990—2015年植被NPP与植被固碳总体呈增加趋势,年均NPP增速2.74 gC m^-2 a^-1,年均固碳增速1.13 TgC/a,研究区林地年均NPP(619.5 gC m^-2 a^-1)远超其他用地类型,固碳效果理想;(2)黄土高原年均NPP随高程的增加先降低后升高,年总NPP和固碳量随高程增加变化趋势相反;(3)研究区土地利用转变类型中退耕还林的植被固碳效果最好;而林地变为耕地或草地均不能达到固碳目的,此外,更推荐在研究区海拔低于1500 m变草为耕,海拔高于1500 m退耕还草,海拔高于3000 m变耕、草为林。以期为区域尺度的生态环境建设提供一定的参考和科学依据。     

退化红壤植被恢复后土壤轻组有机质的季节动态

以次生林为对照,研究了福建省长汀县河田镇侵蚀退化红壤及其恢复为马尾松林、板栗园和百喜草地后土壤轻组有机质的季节变化.结果表明:侵蚀裸地表层土壤轻组有机质含量在0.05~0.14 g·kg^-1,无明显的季节变化;恢复的马尾松林、板栗园和百喜草地表层土壤轻组有机质含量季节变化明显,其中冬春季节比夏季高58%～122%.夏季恢复植被下的土壤轻组有机质C含量和C/N均较低,而轻组有机质N含量较高,表明夏季高温、高湿的气候条件导致轻组有机质快速分解.次生林轻组有机质的季节变化趋势与恢复的生态系统基本一致,但波动幅度较小,5～10 cm土层轻组有机质含量无明显的季节差异.土壤轻组有机质的季节动态还受小生境和植被类型的影响,与林地相比,百喜草地土壤轻组有机质数量波动幅度较高.建议采用多次取样或者综合气候、植被和经营措施等因素确定合适的取样时间,以提高轻组有机质的观测精度.     

西藏高寒区不同土地利用方式下土壤持水能力差异及其影响因素

研究高寒地区不同土地利用方式下土壤持水能力变化特征及其影响因素可为评估高寒生态系统水源涵养能力分异特征及其调控机制提供依据。本研究选取西藏高寒区3种土地利用方式(农、林、草地)下不同深度(0～10、10～20、20～30 cm)土壤为对象,测定土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量及土壤基本理化性质,并提取环境因子(年均降雨量、植被归一化指数、海拔、坡度和地表粗糙度),分析不同土地利用方式下土壤持水能力的变化特征及其影响因素。结果表明: 农、林、草地土壤持水能力(最大持水量、毛管持水量、田间持水量)均随土层深度增加而逐渐降低。草地0～30 cm土壤最大持水量、毛管持水量和田间持水量均值分别为379.79、329.57和194.39 g·kg^-1,显著高于农地(301.15、259.67和154.91 g·kg^-1)和林地(293.09、251.49和117.01 g·kg^-1)。冗余分析结果表明,不同土壤理化性质对土壤持水能力变异的解释量由大到小依次为总孔隙度(44.6%)、土壤有机质(42.7%)、毛管孔隙度(37.6%)和土壤容重(35.8%)。主成分分析结果显示,年均降雨量、植被归一化指数和地形因子(海拔、坡度和地表粗糙度)是影响土壤持水能力空间变异的主要环境因子,累积贡献率高达72.4%。西藏高寒区草地土壤具有更强的持水能力,能够有效防止水土流失。因此,在高寒地区实施退耕还草措施、对退化草地进行封育管理,有助于改善高寒地区土壤水源涵养能力。     

海南岛尖峰岭半落叶季雨林“刀耕火种”生态后果的初步观测

热带地区的降水时间集中,降水强度大,一旦森林破坏地表裸露后,很容易引起生态性危害,山地尤甚。本文通过观测和对比试验,初步探讨了海南岛尖峰岭半落叶季雨林的生态效益及流动农业所造成的生态恶果。毁林耕垦当年即可使地区性小气候恶化、水土流失严重、地力开始减退。     

Relationships between the age of northern Kantou plain (central Japan) coppice woods used for production of Japanese forest mushroom logs and butterfly assemblage structure

To discern mechanisms maintaining the diversity of grassland and forest butterflies in coppice woods managed for the production of Japanese forest mushroom logs, we investigated the butterfly fauna in cut-over land tracts shortly after felling and 5 year later, and in forest stands 10, 15, and 25 year after felling (here, we use the term “forests” when referring to the chronosequence of these treed stands). Butterfly species richness and diversity (H′) and the densities of individuals were highest in cut-over lands 5 year after clear-cutting, followed by 25-year-old forest stands. In forests, the richness and densities of forest butterfly species were higher than were those of grassland species. Among forest stands of different ages, forest butterfly species’ richness and the densities of individuals were highest in 25-year-old woods nearing felling time. Some forest butterfly species were observed only in forests. The species richness and densities of grassland butterflies were much higher in cut-over lands 0 and 5 year post felling than in forests; grassland species were rarely found in stands ≥10 year old. Thus, cut-over lands seem to function as temporary habitats for grassland species. Furthermore, the number of forest butterfly species was the same in cut-over lands 5 year after felling and in 25-year-old forest stands; the densities of forest butterfly species was higher in these cut-over lands than in the forest stands. Forest butterfly species living on cut-over land 5 year post felling sipped flower nectar, laid eggs on host plants, and practiced territorial behaviour involved in mate finding. Hence, these cut-over lands functioned as important habitats for various developmental stages of forest butterflies. In conclusion, traditional coppicing in woods for production of Japanese forest mushroom logs is very important for the maintenance of diversity in grassland and forest butterfly species.