中国森林和草地凋落物现存量的空间分布格局及其控制因素

凋落物是陆地生态系统的重要组成部分,它对生态系统的养分循环非常重要。凋落物现存量是凋落物输入量与分解量的净累积量,理论上影响凋落物输入过程和分解过程的因素都会对凋落物现存量产生重要影响。目前,我国科学家对部分区域典型陆地生态系统凋落物现存量及其影响因素进行了探讨,但迄今为止,全国尺度下的关于凋落物现存量评估的结果还未见报道。因此,如何准确地评估凋落物现存量对揭示生态系统应对全球变化具有重要意义。收集了2000—2014年公开发表文献中的森林和草地凋落物现存量数据(共1864个样点),并结合气候、土壤和地上生产力探讨了中国森林和草地凋落物现存量的空间格局及其主要控制因素,此外,还利用森林和草地凋落物的碳氮含量,结合凋落物现存量估算了不同区域和全国尺度的凋落物的碳氮贮量。分析结果表明:中国森林和草地的凋落物现存量存在较弱的经度和纬度格局,然而按照不同经度和纬度间隔整理数据后凋落物现存量表现出显著的空间分布格局。森林的凋落物现存量表现为随着经度和纬度的增加而逐渐增加,主要控制因素为温度。草地的凋落物现存量表现为随着经度的增加而逐渐升高,其主要影响因素为降水。森林和草地凋落物现存量在局部(或区域内)存在非常大的变异,这是造成其大尺度格局较弱的重要原因。结合1∶100万中国植被图的森林和草地面积数据,估算出中国森林的凋落物现存量约为1135.56 Tg,其碳氮贮量约为517.93 Tg C和15.33 Tg N;此外,中国草地的凋落物现存量约为119.63 Tg,其碳氮贮量分别为47.11 Tg C和1.59 Tg N。首次尝试对全国尺度森林和草地凋落物现存量及其碳氮贮量进行估算,其研究结论有助于揭示凋落物在碳氮循环中的重要作用,并可为准确评估中国陆地生态系统碳氮贮量提供重要参考。     

恢复力视角下生态型城市植被恢复空间分异及其影响因素——以陕南商洛市为例

植被恢复是建设生态型城市的重要途径,通过明晰植被恢复空间分异与潜在的植被恢复力,有助于指导可持续性生态城市的建设。以商洛市为例,基于MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,利用Sen+Mann-Kendall模型和Hurst模型研究2000—2013年商洛市植被恢复趋势及未来持续能力,并采用地理加权回归模型(GWR)分析市域尺度内植被恢复空间分布的影响因素。结果表明:(1)2000—2013年商洛市的植被恢复效果明显,植被覆盖增大的区域占总面积的82.5%,减小的区域占总面积的9.4%;(2)2000—2013年,受城镇的距离及土地集约程度等人文因素的影响,西北部植被恢复略好于东南部。(3)Hurst指数显示,商洛市未来植被恢复的持续性不强。48.0%的区域未来植被覆盖可能会呈现由改善变退化的现象,而持续增大的区域仅占36.7%,植被恢复力仍有待加强。(4)市域尺度上,植被恢复趋势空间差异形成的自然因素包括高程、坡度、坡向、与水体的距离,而人文因素则由距离城镇的距离和土地利用集约度所主导。地理加权回归显示各区县植被恢复趋势的空间影响因素及其强度并不一致,充分说明人地关系变化对植被恢复作用机理的复杂性。     

阻力赋值对景观连接模拟的影响

景观连接度是研究景观结构和生态过程互馈关系的重要内容。在最小成本路径模拟中整合图论理论可有效辨识、评价斑块之间的潜在连接,近些年逐步应用于景观连接模拟、生态网络构建等研究中。理论上,模型的重要参数之一,生物体通过不同景观单元的阻力系数应根据观测与实验等实证研究获取,但大多数情况下简化为土地适宜性评价结合专家经验为土地利用/覆盖类型打分,存在一定主观性与不确定性。因此,设计了1个三因素(阻力赋值方式、景观粒度和景观整体破碎度)的析因实验,以SIMMAP2.0景观中性模型产生的8个模拟景观为对象,研究不同的景观格局下,阻力赋值方式对连接模拟的影响;探讨、总结经验赋值带来的不确定性。结果表明,这3个因素均对景观连接模拟产生显著影响,并存在一定交互作用;阻力赋值绝对大小不会对模拟产生影响;而赋值倾向性能够显著改变最小成本路径的空间位置,并且这种影响程度依赖于景观粒度大小,而与景观整体破碎度交互关系不显著。针对阻力赋值方式与景观结构特征交互作用下连接模拟的规律性变化,提出一些建议,以提高连接模拟的准确性。     

生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范

本文主要介绍国家重点研发计划2016年首批立项的重点专项"生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范"(2016YFC500100)的项目立项背景、主要研究内容及总体目标。本项目紧密围绕国家生态监测需求,与国际上生态监测科学技术前沿并跑,研发生态系统关键参量监测设备和生态物联网关键技术,开展示范和产业化推广,推动我国生态监测技术的自主创新,服务我国脆弱生态修复与保护需求,增强我国生态监测的立体化、自动化、智能化水平,满足国家实时生态监测的需求。     

不同光照条件下米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的温度生态幅

米氏凯伦藻和东海原甲藻是我国东南沿海地区赤潮的主要优势种。为定量获取米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的温度生态幅,根据3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m~(-2)s~(-1))条件下4个温度水平(18,22,25,28℃)对米氏凯伦藻和东海原甲藻生长特性的室内培养实验结果,并结合Shelford耐受性定律建立了基于温度的米氏凯伦藻和东海原甲藻比生长率的耐受性模型,最后根据前期的研究成果分别获取了米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的最适温度、适温范围及耐受温度范围。结果表明,无论是米氏凯伦藻还是东海原甲藻,在相同培养光照条件下,在设定的温度水平范围内,分别存在一个适宜米氏凯伦藻和东海原甲藻的最适生长温度T_(opt),且当T≤T_(opt)时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著增大;而当T≥T_(opt)时,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率随着温度的升高而显著减小。随着培养光照强度的升高,米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞密度和比生长率均呈现"先升后降"的变化趋势。建立的藻类生长温度耐受性模型与谢尔福德耐受定律较为吻合,定量获取米氏凯伦藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m~(-2)s~(-1))下的最适生长温度分别为22.48,22.37,22.33℃;适温范围分别为17.93—27.03,17.82—26.92,17.78—26.88℃;耐受温度范围分别为13.38—31.58,13.27—31.47,13.23—31.43℃;东海原甲藻在3个光照水平(28.32,75.06,111.66μmol m~(-2)s~(-1))下的最适生长温度分别为22.10,21.99,21.93℃;适温范围分别为17.59—26.61,17.48—26.5,17.42—26.44℃;耐受温度范围分别为13.08—31.12,12.97—31.01,12.91—30.95℃。     

树麻雀表型的环境适应进化

树麻雀(Passer montanus)分布范围广、海拔梯度大,也是人类活动的伴随物种。对中国837个样本的10个形态特征与温度、日照、海拔和风速等4个主要环境因子进行相关分析,结果显示:树麻雀的体重、嘴裂、翅长、尾长、跗跖长、脑骨宽、眼间距与日照因子显著相关(P0.05),体重、体长、翅长、尾长、跗跖长与海拔因子显著相关(P0.05),体重、嘴峰、翅长、脑骨长与温度因子显著相关(P0.05),表明树麻雀的形态指标易随环境因子的变化而变化。通过控制经度和海拔两个变量,对形态指标与纬度的偏相关分析表明,体重、翅长、脑骨长和脑骨宽与纬度呈显著正相关(P0.05),体表突出部分嘴峰、嘴裂与纬度呈显著负相关(P0.05),即随着纬度的升高,树麻雀身体逐渐变大,符合贝格曼规律;体表突出部分嘴峰和嘴裂随纬度升高变短,符合阿伦规律。飞行能力与海拔因子呈极显著正相关(n=92,r=0.217,P=0.038),表明树麻雀在高海拔地区具有更强的飞行能力,这也许是它成为广布种的重要原因。     

植被退化对温带典型草原根系-土壤系统碳氮分配的影响

以3种不同退化程度的温带典型草原(大针茅轻度退化、中度退化和重度退化)为研究对象,研究植被退化对温带典型草原土壤及根系碳氮含量及储量的影响。结果显示:(1)植被退化对地下根系碳含量影响不显著(P0.05),而对地下根系氮含量的影响显著(P0.05),中度退化样地根系氮含量显著高于轻度退化和重度退化样地(P0.05)。(2)植被退化对根系碳氮储量影响显著(P0.05),根系碳氮储量随着土层深度增加而减少,总根系碳氮储量随退化程度加剧而降低。(3)土壤有机碳、总碳和总氮含量及储量均受退化程度和采样深度的影响显著(P0.05),其含量随着土壤深度的增加而显著减少,随退化程度加剧而显著降低(P0.05)。(4)土壤是根系-土壤系统碳氮储存的最主要场所,储量占比90%以上。虽然土壤碳氮储量均存在表层聚集现象,但表层储量所占比例在各样地间差异显著(P0.05)。     

贵州省松桃县锰矿区洞穴动物群落结构与环境因子的关系

主要选取松桃锰矿区周边大洞、下洞为对象,研究洞穴环境因子与洞穴动物群落的关系,探索两洞穴环境中是否存在重金属Mn污染,对比分析两洞穴动物群落结构,探讨不同重金属、环境因子与两洞穴动物群落之间的相关性是否一致。通过采集,共获标本1274号,其中大洞660号,隶属于5门10纲21目24科26种,下洞614号,隶属于4门7纲15目21科26种。群落多样性分析结果显示,多样性指数由高到底的顺序为群落D(2.4745)C(1.4036)A(1.3549)B(1.1935)E(1.1384)F(0.7265)。分析大洞、下洞洞穴群落多样性与环境因子Pearson相关系数矩阵得出,大洞土壤中As、Mn与物种数均呈显著正相关,P值分别为0.039、0.029,下洞水体中重金属As与物种优势度呈显著正相关(0.021),重金属Mn与多样性指数呈显著负相关(0.044),温度是影响下洞洞穴群落数量、分布的主要原因。重金属污染评价显示,两洞穴水质污染小,土壤中的重金属除Hg达到极严重污染外,其余重金属均未超过中度污染等级。     

2008特大冰冻灾害后大明山常绿阔叶林林冠结构动态

林冠结构是研究森林生态系统众多关键生态功能和过程的重要参数,常绿阔叶林是亚热带林区具有代表性的森林类型,对其林冠结构及动态特征的研究还很不深入。在广西大明山中山区选择了一个斜坡水平长200 m、宽160 m的典型坡面,在整个坡面建立了80个20 m×20 m的样地,将样地均匀分为5个坡段,每个坡段包含16个连续的样地,在2009—2012年的生长季测定了林冠高度(CH)、林冠体积(CV)、林冠覆盖度(CC)、林冠上/下冠盖比(HLr)和林冠叶面积指数(LAI),分析了各林冠结构指标的坡位及年际动态,揭示了亚热带常绿阔叶林的林冠结构特征及短期动态规律。研究结果表明,大明山常绿阔叶林林冠结构的一般特征是:平均CH(12.09±0.05)m,平均CV(2642.51±278.33)m~3(每400 m~2样地),平均CC(59.90±3.29)%,平均HLr2.48±0.23,平均LAI 2.00±0.06。大明山常绿阔叶林的林冠结构存在多层性,上层林冠覆盖度平均为42.20%,中层为30.35%,下层为18.05%。大明山常绿阔叶林的林冠结构存在坡面和年际差异,坡面变异系数为CV(29.84%—55.89%)HLr(32.90%—53.52%)LAI(22.48%—43.89%)CC(16.61%—25.74%)CH(8.26%—12.77%);年际变异系数为HLr(47.33%—57.00%)CV(39.70%—49.06%)LAI(21.58%—48.13%)CC(20.35%—24.15%)CH(9.19%—12.59%),表明CH有较强的稳定性。林冠LAI存在明显的坡面尺度效应,即向下顺坡每滑动100 m冠层LAI升高0.34。坡位对CH、HLr有显著(P=0.022)和极显著(P0.001)影响;年份对HLr有显著影响(P=0.013),对CV和CC有极显著影响(P0.001);坡位×年份对CV和LAI的交互作用显著(P=0.016,P=0.017)。回归分析发现树冠面积与林木胸径呈极显著的线性关系。此研究结果表明大明山常绿阔叶林冠层高度较低、林冠体积较小、林冠覆盖度不高、上/下冠盖比和叶面积指数偏小,这与研究区域的海拔较高(934—1223 m),土层浅薄(30—45 cm)以及经常受到冰冻灾害(特别是2008年的特大冰冻灾害)的影响有关,是山地常绿阔叶林树冠结构与山地环境条件长期适应的结果。     

温度对波纹龙虾存活、摄食、蜕壳和生长的影响

波纹龙虾是热带和亚热带重要经济虾类,养殖潜力巨大。本文进行温度渐变和骤变对波纹龙虾存活、摄食影响试验,以确定存活和摄食的水温范围;进行了波纹龙虾在不同温度条件下(22、25、28、31、34℃)对其存活率、饵料用效率、蜕壳和生长情况的影响试验,以确定最适养殖水温,试验时间90 d。结果表明:波纹龙虾的生存温度范围为13—36℃,适宜温度为20—30℃。在温度22—31℃范围内,波纹龙虾的存活率和特定生长率随着温度的升高表现为先升后降,在28℃达到最大值,各组之间差异显著(P0.05);温度显著影响波纹龙虾对鲜活饵料的利用效率,饵料系数最高的是31℃组,为6.43±0.28;28℃组的波纹龙虾饵料系数最低,为5.75±0.70,与其它各组有显著差异(P0.05)。波纹龙虾的蜕壳周期随着温度的升高逐渐缩短,31℃组周期最短(16.7 d),22℃蜕壳周期最长(18.8 d),但各组之间差异不显著(P0.05)。综合以上因素考虑,波纹龙虾养殖水温宜控制在28℃。