北部湾南流江流域植被净初级生产力时空分布及其驱动因素

分析北部湾南流江流域净初级生产力时空动态变化特征及其驱动机制,为该区域生态环境保护及应对气候变化提供科学依据。基于光能利用率模型（CASA）,利用遥感数据、气象数据和植被类型数据估算了研究区2000-2015年流域的净初级生产力（NPP）,借助于Theil-Sen趋势、Mann-Kendall检验以及Hurst指数等数理统计方法对研究区NPP的时空变化特征、未来趋势及其驱动因素进行了定量化分析。结果表明：①时间尺度上,流域NPP总体上呈现出波动上升趋势,增速为44.03 g C m^-2（10 a）^-1,快于广西自治区,上游和下游地区NPP快于全区,而中游地区慢于全区;②空间尺度上,流域NPP的分布规律表现出明显的地域分异,中游最高（1098.99 g C/m²）,下游次之（1041.71 g C/m²）,而上游最小（1013.22 g C/m²）。NPP的Sen趋势度介于-77.10-74.80 g C m^-2 a^-1之间,在空间上呈现出增加的趋势。③空间波动性上,流域NPP的变异系数较大,其值介于0.01-0.71,其中洪潮江水库、小江水库周边以及玉林市的城乡建设用地扩张区域处于高波动状态,而流域中部的六万大山以及五皇山地带则处于低波动状态;④未来变化趋势上,流域NPP的Hurst指数范围介于0-0.99之间,平均值为0.70,呈现单峰右偏分布,预示着流域NPP未来处于持续性增加的趋势;⑤驱动机制上,流域NPP与多年平均气温呈正相关关系,与年均降水量呈负相关关系,气温是该流域植被NPP的主控因子。由耕地转化为建设用地所导致的NPP损失值最大,其值达到4715.62 t/a,而草地转换为建设用地导致NPP损失值最小,其值仅为184.63 t/a。     

大兴安岭森林草原过渡带典型植物群落动态变化特征

大兴安岭森林草原过渡带是大兴安岭森林与呼伦贝尔草原接壤的关键区域。由于过渡带本身的脆弱性,气候变化和过度放牧等人为因素的干扰导致区域内植物群落结构和功能发生剧烈变化。然而,气候变化和放牧双重作用对森林草原过渡带草地植物群落动态影响的研究还鲜有报道。以内蒙古陈巴尔虎旗森林草原过渡带为研究对象,分别于2008、2009、2010和2019年沿着草甸草原—森林草原过渡区域—林间草地—森林的梯度进行野外调查,对比分析11年间受气候变化和过度放牧的双重干扰下,该区域植物物种丰富度、Raunkiear生活型功能群、牧草饲用价值以及群落生物量随时间的变化动态。结果表明：从总体上看,与2008—2010年均值相比,2019年植物物种数量明显下降,其中禾本科牧草减少10余种;植物Raunkiear生活型功能群组成发生显著变化,其中一、二年生植物物种数增加4%,地面芽植物降低8%;牧草饲用价值中优等牧草所占比例下降5%,劣等牧草比例增加7%;总地上生物量显著下降35%。在过渡带各区段中,草甸草原群落结构和功能受气候和过度放牧影响更加明显。与2008—2010年均值相比,2019年草甸草原群落物种丰富度降低...     

三江源国家公园植被净初级生产力变化趋势及影响因素

净初级生产力(NPP)是评估全球气候变化和人类活动下生态系统状况、过程和机制的重要指标之一。研究以中国首批国家公园之一的三江源国家公园为对象,利用GLOPEM-CEVSA耦合模型,以1981—2018年空间插值的气象数据和基于遥感反演的FPAR数据为输入,分别估算仅气候驱动的潜在NPP(NPP_CL)和气候遥感共同驱动的现实NPP(NPP_RS),以二者之差厘定人类活动影响的NPP(NPP_HA),进而探究全球气候变化下人类活动的影响。结果表明：(1)三江源地区NPP_RS多年均值为309.70 g C m^-2 a^-1,占NPP_CL的61.65%。其中,黄河源、长江源和澜沧江源园区NPP_RS分别为249.88 g C m^-2 a^-1、140.18 g C m^-2 a^-1和330.55 g C m^-2 a^...     

西南地区道路建设对植被净初级生产力的影响

道路建设促进区域社会经济发展的同时,通过直接改变原有生态系统、间接增强人类活动进而改变原有生态系统的途径对周围生态系统产生影响。定量评估道路建设对植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响对掌握线性工程生态环境影响,进行社会经济发展与生态安全权衡具有一定现实意义。基于西南地区2016年道路和2015年NPP数据,利用核密度(Kernel Density,KD)表征道路影响域和影响强度,借助ArcGIS平台,分析不同土地覆被和经济发展强度下道路建设与NPP的关系。结果表明:(1)搜索半径为0.5km时,道路KD (km/km²)范围为[0.0,47.3],其中道路KD为零的区域约占研究区总面积的79.8%,这些未受道路干扰区域大部分位于西藏、青海、四川西部、贵州和云南的西北部;道路KD为(0.0,5.0\]的区域约占道路KD非零区域面积的88.4%,除成都、重庆、贵阳、南宁、昆明等城市外,区域大部分地区道路密度仍处于较低水平。(2)从不同土地覆被下道路KD与NPP的关系来看,中低道路干扰条件下,林地、耕地和人工表面稳定性更强,道路KD小于4.1时NPP相对稳定,而草地、湿地和其他土地覆被在道路KD大于2.1后,NPP出现急剧变化。随道路KD增大NPP趋于发散,这可能是由道路密度增加后其两侧人类干扰类型多样化引起。(3)以县级行政区划为单位,按单位面积道路KD由小到大的顺序,将研究区分成5个部分:分区1-分区5。在分区1,NPP随道路KD增大呈先波动升高,相对稳定变化后降低再发散;在分区2-分区5,NPP随道路KD增大总体呈降低趋势,且变异性逐渐增加,经历了相对稳定阶段、线性变化阶段、发散阶段。根据研究结果,道路建设需重点关注生态敏感脆弱区的植被保护,如草地和湿地,应尽量避免较高密度道路建设带来的生态系统退化问题,同时应根据不同的地区制定适宜的保护方案。     

近岸典型生态系统大型底栖动物的次级生产力——以瓯江口、洞头列岛为例

为更好了解和估算河口及岛屿生态系统大型底栖动物次级生产力的情况,以近岸两个典型生态系统河口-瓯江口、岛屿-洞头列岛为例,于2015年4月和10月在该海域进行大型底栖动物调查,采用3种Brey经验模型对大型底栖动物次级生产力进行估算,并分析次级生产力与环境因子的关系。结果表明:(1)以去灰干重(ash-free dry weight,AFDW)计,Brey经验公式估算瓯江口和洞头列岛海域年均次级生产力分别为0.48 g(AFDW)m~(-2)a~(-1)和0.70 g(AFDW)m~(-2)a~(-1),Brey模型估算瓯江口和洞头列岛海域年均次级生产力分别为0.51 g(AFDW)m~(-2)a~(-1)和1.55 g(AFDW)m~(-2)a~(-1),Brey模型估算瓯江口和洞头列岛海域年均次级生产力分别为0.25 g(AFDW)m~(-2)a~(-1)和0.99 g(AFDW)m~(-2)a~(-1)。(2)3种经验模型反映大型底栖动物年均次级生产力空间分布趋势一致:瓯江口海域有1高值区,位于瓯江口南部;洞头列岛海域有2高值区,分别位于洞头本岛东北部的三盘岛与花岗岛之间和东黄岛东南部的岛屿之间。(3)瓯江口海域大型底栖动物年均次级生产力主要贡献种为双鳃内卷齿蚕Aglaophamus dibranchis、长吻沙蚕Glycera chirori、异蚓虫Heteromastus filiforms、焦河篮蛤Potamocorbula ustulata、薄云母蛤Yoldia similis、圆筒原盒螺Eocylichna braunsi,它们对次级生产力的贡献率超54.2%;洞头列岛海域大型底栖动物年均次级生产力主要贡献种为双鳃内卷齿蚕、异蚓虫、薄云母蛤、绒毛细足蟹Raphidopus ciliatus、隆线强蟹Eucrate crenata、脑纽虫Cerebratulina sp.、红狼牙鰕虎鱼Odontamblyopus rubicundus,它们对次级生产力的贡献率超57.1%。(4)次级生产力与环境因子的相关性分析显示化学需氧量、悬浮物和表层沉积物中值粒径是影响瓯江口海域大型底栖动物年均次级生产力的重要环境因子,而环境因子与洞头列岛海域大型底栖动物年均次级生产力相关关系不显著。(5)瓯江口海域Brey经验公式与Brey模型估算结果基本一致,洞头列岛海域Brey经验公式与Brey模型估算结果基本一致。     

不同栽植代数杉木林养分吸收、积累和利用效率的比较

利用第一代以及与第一代连栽的第二代杉木林的40多年定位连续测定的生物量和养分数据,分析了第一和第二代杉木林在养分吸收、积累、利用效率的差异。结果表明:同一生育阶段第二代杉木体内N、P、K、Ca、Mg浓度分别比第一代高2.85—3.48,0.16—0.25,1.86—2.72,2.10—2.50,0.77—1.31 g/kg;第一代7、20、25年生时的养分积累量分别比第二代多9.14%,2.01%,0.22%,而11、16年生时则分别比第二代少6.72%,3.44%,杉木连栽不一定导致第二代林乔木层养分积累减少;第一代1—7年生的年均吸收养分量比第二代多7.94%,8—11,12—16,17—18、21—25生分别比第二代少13.04%,2.52%,7.93%和14.58%;1—7,8—11,12—16,17—20,21—25年生时,每生产1 t干物质所需养分,第二代比第一代分别多1.28、3.19、4.28、4.09、4.09 kg;杉木连栽可导致第二代林的养分吸收量增多,养分利用效率降低。     

地形对新疆昌吉州草地净初级生产力分布格局的影响

新疆草地资源丰富且地形多变,地形作为影响植被生产力最主要的环境因素之一却未被充分考虑。以Landsat和DEM为数据源,以新疆昌吉州草地为研究对象,应用CASA模型计算得到连年的净初级生产力,采用Arc GIS的空间分析方法对新疆昌吉州草地2000—2016年的净初级生产力分布进行了分析。研究结果表明,地形对生产力的分布有着显著影响,在海拔、坡度和坡向3个地形因子对整体趋势变化的影响分析中发现,坡度引起的NPP变化最大,坡向次之,海拔较小。在整体特征上,海拔每升高30 m,生产力增加4.11 g/m~2;坡度每增加1°生产力增加-0.225 g/m~2;N坡向生产力水平最高(23.23 g/m~2),SW坡向最低(3.54 g/m~2)。不同生产力年份生产力在地形因子作用下变化趋势相同但变化幅度不同,较高生产力年份中3个地形因子的变化幅度都是最大的。     

植物性状研究的机遇与挑战:从器官到群落

植物性状(Plant trait)或植物功能性状(Plant functional trait)通常是指植物对外界环境长期适应与进化后所表现出的可量度、且与生产力优化或环境适应等密切相关的属性。近几十年来,植物性状研究在性状-生产力、性状-养分、性状间相互关系、性状-群落结构维持等方面取得了卓越成就。然而,由于大多数性状调查都是以植物群落内优势种或亚优势种为对象,使其在探讨群落尺度的性状-功能关系、性状数据如何用于改进或优化模型、性状数据如何与遥感连接等问题时,存在空间尺度和量纲不匹配的极大挑战。为了破解上述难题,亟需发展新的、基于单位土地面积的群落性状(Community trait)概念体系、数据源和计算方法等,推动植物性状数据与快速发展的宏观生态学新技术(遥感、模型和通量观测等)相结合,既拓展了植物性状研究范畴,又可推动其更好地服务于区域生态环境问题的解决。所定义的群落性状(如叶片氮含量、磷含量、比叶面积、气孔密度、叶绿素含量等),是在充分考虑群落内所有物种的性状实测数据,再结合比叶面积、生物量异速生长方程和群落结构数据等,推导而成的基于单位土地面积的群落性状。受测试方法的影响,传统的直接算术平均法或相对生物量加权平均法所获得的群落水平的植物性状(如叶片氮含量g/kg或%),虽然可以有效地探讨群落结构维持机制,由于无法实现对群落性状在量纲上向单位土地面积转换,使它很难与模型和遥感数据相匹配。基于单位土地面积的群落性状,可在空间尺度匹配(或量纲匹配)的前提下实现个体水平测定的植物性状数据与生态模型和遥感观测相联系,更好地探讨区域尺度下自然生态系统结构和功能的关系及其对全球变化的响应与适应。同时,它也可更好地建立群落水平的性状-功能的定量关系(非物种水平),为更好地探讨自然群落结构维持机制和生产力优化机制提供了新思路。     

鄂尔多斯高原植物群落季节生长格局模拟

影响大尺度空间生态模型模拟结果与资源管理整合的因素主要有两种:一是一些模型生态学意义不明确,二是一些模型所需要的生态输入信息过于复杂。建立一个基于基本的生态学公理且输入较为简单的生态学模型,便于更加有效地服务于资源环境管理。该模型用于模拟发生严重荒漠化的鄂尔多斯高原植物群落的季节及年生长、叶片投影盖度、蒸发系数。模型首先基于降雨、蒸散、渗漏及土壤水分特性与蒸发系数(k)的关系,采用迭代的计算方法,模拟植物群落蒸散与土壤可利用水分达到平衡状态时的k值,进而采用得到广泛验证的经验公式计算植物群落的其它参数。野外N PP观察数据对模型的验证表明:模拟结果与观察值相符较好。模拟结果表明:蒸发系数小于0 .35×10 - 2 ,显示鄂尔多斯高原气候较为干燥;叶片投影盖度低于5 0 % ;除东部的准格尔旗外,植物群落净第一性生产力均低于1t/(hm2·a) ,近90 %的N PP累积集中于5至8月份。根据该文的模拟结果,在进行植被恢复时,恢复植被密度必须低于5 0 % ,放牧密度以0 .8～2 .0个/hm2 羊单位为宜     

松嫩平原农牧交错区牧草资源特点及畜牧业发展

以长岭县为例,对松嫩平原农牧交错区的牧草资源分布格局、牧草资源承载力和利用现状等进行分析。结果表明：放牧系统（草地-林地-农田组成）提供的牧草资源已不能满足当地畜牧业对牧草资源的需求。草地承载力仅占当前实际载畜量的16．6％,草地-林地-农田放牧系统承载力为实际载畜量的47．3％;作物秸秆转化为牧草资源的潜力巨大。经估算,作物秸秆占总牧草资源的78．3％,是当前畜牧业对牧草资源需求量的2．4倍。当前,农牧交错区牧草资源的粗蛋白含量普遍偏低,不能完全满足动物生长的需要,制约了当地畜牧业发展。根据当地畜牧业现状、牧草资源潜力,提出：应合理利用草地-林地-农田3个放牧子系统所提供的牧草资源,充分利用其它牧草资源,如作物秸秆;有汁划地建立高产优质、富含粗蛋白的人工牧草基地,增加牧草粗蛋白含量,提高牲畜对牧草资源的利用效率（吸收率）;充分有效地利用各种牧草资源,减轻草地放牧压力,实现畜牧业可持续发展与生态保护的协调统一。