大兴安岭次生林区不同龄级落叶松(Larix gmelinii)生态位特征和竞争关系

生态位能够反映物种在群落中的功能地位,通过生态位可以定量地研究种内、种间、生境三者之间的相互关系。以大兴安岭次生林区优势种群落叶松（Larix gmelinii）为研究对象,运用Levins公式、Pianka指数和Hegyi单木竞争指数模型分析了该优势种的生态位特征、生态位宽度与重叠度以及重叠程度与竞争作用之间的关系。研究结果表明：随落叶松个体的发育其生态位呈先增大后减小的规律性变化;生态位宽度较大的落叶松个体间重叠程度往往也较高,生态位宽度与重叠度呈显著的线性正相关;落叶松个体间的生态位重叠程度与彼此之间的竞争作用无明显相关性、种群内存在互利性生态位重叠现象;生物个体间的竞争作用与研究尺度有关。     

祁连山山水林田湖草生态保护与修复的探索与实践

遵循“山水林田湖草是一个生命共同体”的先进理念,实施生态系统的整体保护、系统修复、综合治理,是加强生态文明建设的新举措。现阶段生态保护与修复的研究主要集中在内涵、机制及启示等方面,为“山水林田湖草”生态保护修复提供了理论与技术支撑,但缺乏系统性的梳理与总结。以中国重要生态功能区祁连山为例,以生态地位、退化现象及成因为切入点,结合已开展的生态保护修复工程,总结了典型生态保护修复措施,提出了有针对性的策略与建议,旨在为山水林田湖草生态修复提供模式示范。祁连山生态退化的原因主要为：全球气候变暖、人类活动干预、传统发展理念制约及环境保护投入不足等。典型生态保护与修复措施已涵盖了“山水林田湖草”各个方面,但在工程实践中如何有机整合各项措施,使生态系统成为“生命共同体”仍是未来探索的科学问题。生态保护修复的理论与实践还需完善以下内容：加强基础调研与科技创新;加强统一规划与协同管理;积极完善生态补偿机制;建立由“开刀治病”工程治理向“健康管理”自然恢复逐步引导的生态修复理念。     

六盘山华北落叶松土壤有机碳沿海拔梯度的分布规律及其影响因素

以六盘山自然保护区华北落叶松林地土壤（海拔范围为1800-2700 m）为研究对象,选取1900、2100、2300、2500 m 4个海拔梯度,研究华北落叶松林土壤有机碳含量、有机碳密度沿海拔梯度的分布规律及其影响因素,以期为准确估算华北落叶松林土壤有机碳储量及其固碳效益评价提供科学依据。结果表明：（1）六盘山不同海拔梯度华北落叶松林土壤粒径范围主要集中在粗粉粒、细粉粒和极细砂粒,粘粒含量最少,不足1%。林地土壤呈中性或弱碱性,pH均值范围为6.74-8.19;除土壤pH外,其他土壤理化指标沿海拔梯度的分布差异不显著（P>0.05）。（2）在1 m的标准土壤剖面内,土壤有机碳含量变化范围为15.80-35.45 g/kg,总有机碳密度的分布在21.34-42.28 kg/m²,且深层（40-100 cm）土壤有机碳含量及其密度在各海拔梯度内的变异程度大于表层土壤。（3）随着海拔的升高,土壤有机碳含量及其密度的表聚现象逐渐不明显;同一海拔高度,土壤有机碳含量和碳密度均随土层深度的增加而逐渐降低;同一土层深度土壤有机碳含量及其密度均随海拔的升高呈先增加后减少的趋势,而在整个土壤剖面上,土壤有机碳含量及其密度在较低海拔区域（小于2100 m）的变异程度较大。（4）冗余分析（RDA）表明：土壤理化性质可以解释华北落叶松林土壤有机碳含量及其密度81.02%的变异,其中电导率是影响华北落叶松土壤有机碳沿海拔梯度变异的主导因子,占环境因子总解释量的67.4%。     

基于土地利用变化的祁连山地区生态系统服务价值演化分析

祁连山生态环境保护是建设我国西部生态安全屏障的关键环节,而核算祁连山生态系统服务价值是制定合理有效的生态环境保护措施的有力依据。然而受气候变化和人类活动的共同影响,祁连山地区生态环境问题依旧突出,亟需对该地区生态系统服务价值开展研究以服务后期生态环境建设。基于此目的,使用1990-2020年祁连山地区土地利用数据,运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵揭示该地区土地利用变化规律。并使用生态系统服务价值评估模型测算了祁连山地区生态系统服务价值,探究了其动态变化过程,并明确了各土地利用类型与生态系统服务价值变化之间的内在联系。结果表明:(1)1990-2020年,草地和荒漠是祁连山地区最主要的土地利用类型,单一土地利用动态度分别为水域 > 湿地 > 耕地 > 荒漠 > 草地 > 林地。草地和耕地以及草地和荒漠相互转化成为该地区最主要的土地利用变化特征;(2)祁连山地区生态系统服务价值呈持续增加趋势,由1990年的7231.36亿元增加至2020年的7836.07亿元,在空间上呈现出东高西低的变化趋势。生态系统服务价值构成主体主要为水域、草地和林地,单项生态系统服务价值以水文调节和气候调节为主,反映了调节服务是祁连山地区生态系统的主要功能;(3)水域、草地和湿地这3种土地利用类型是近30年祁连山地区生态系统服务价值变化的主要贡献因子。1990-2020年,祁连山地区生态系统服务价值对土地利用的敏感性总体呈增加态势(1.48%-7.91%),土地利用变化对该地区生态系统服务价值的影响逐步增强。系统揭示了过去30年祁连山地区生态系统服务价值的演变及其与土地利用变化的内在联系,重点阐释了水域、草地、林地和湿地对该地区生态系统服务价值和生态环境保护的重要性,可为祁连山地区生态产品价值实现及生态保护管理等提供基础科技支撑。     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

基于生态安全格局理论的国土空间生态修复分区模拟——以粤港澳大湾区为例

国土空间生态修复分区有助于推动生态修复工作的整体性和系统性。利用国土空间生态安全格局理论进行生态修复分区是一种较为经典的模式,但现有分区技术方案对高强度人类活动导致的土地利用景观变化考虑不足,不能很好的适应城市群尺度国土空间生态安全格局的塑造需求。设计了一种基于情景模拟的国土空间生态修复分区方案,该框架首先通过耦合空间马尔科夫链与元胞自动机模型模拟城镇化发展末期的土地利用景观格局;然后利用"生态源地-生态廊道-生态网络"理论构建国土空间生态安全格局基本骨架;最后根据最小累积阻力模型划分出生态修复关键区、调节区和双修区等类型。粤港澳大湾区案例研究表明：（1）土地利用景观变化对生态修复分区方案影响较大,不同景观格局导致的分区规模差异可达国土空间的10%左右;（2）国土空间生态修复分区需要充分考虑高强度人类活动对景观格局变化的潜在影响,进而使得生态修复分区政策更有利于国土空间生态安全格局塑造目标的实现。研究构建的国土空间生态修复分区技术方案可进一步深化生态安全格局理论在国土空间规划应用上的认知。     

冀北山地天然次生林土壤生态化学计量特征及影响因素

为了探究天然次生林植被及立地因子对土壤养分含量的影响,量化植被与立地因子对土壤养分的影响比例,为合理抚育冀北山区次生林,提高次生林生产力提供依据,以冀北山地分布的天然次生林为研究对象,选取代表性的地段并设置面积为20 m×20 m的样地,以均匀布点与多点混合为原则,按照0-20、20-40、40-60 cm土层取样。测定土壤pH值、土壤有机碳（Soil organic carbon,SOC）、全氮（Total nitrogen,TN）、全磷（Total phosphorus,TP）、全钾（Total potassium,TK）、速效磷（Available phosphorus,AP）、速效钾（Available potassium,AK）含量,并计算土壤碳、氮、磷计量比。结果表明：不同深度土层土壤TN与SOC之间保持显著相关（P<0.001）,SOC、C∶N与AK之间呈显著正相关（P<0.01）;研究区域冀北山地次生林3层不同深度土壤C∶N平均值（27.74、29.96、29.44）与C∶P平均值（158.86、128.63、119.20）明显高于全国土壤C∶N（11.90）与C∶P（60.00）平均值,N∶P平均值（6.45、4.59、4.70）与全国平均水平（3.56）基本相当,对各深度层土壤N∶P值与土壤TN、TP值进行相关性分析发现,TN值与N∶P的相关性更加显著,说明影响N∶P值的主要因素为氮素量的限制。环境因子对3层不同深度土壤的养分指标分别做出48.64%、53.45%及49.23%的解释比例（P<0.001）,因子交互后的解释能力相较因子自身的解释能力更强,地形因子与其他因子相交互后,解释比率分别为其单独解释比例的6.45、8.06、3.21倍。从立地条件角度讲,地形因子能够对土壤养分空间分布产生一定的影响,抚育过程中对地形因子的作用应当予以重视。     

2000-2018年西秦岭景观格局变化及生态系统健康评价

西秦岭地区生态环境脆弱,人地矛盾日益加剧,区域景观格局变化及其生态系统健康演变趋势关系到区域生态安全。研究探讨2000—2018年西秦岭景观格局和生态系统健康状况的时空演变,采用2000—2018年的遥感数据,分析西秦岭的景观格局及其演变;并且在活力-组织力-反弹力(VOR)框架模型的基础上,结合生态系统服务能力和人类胁迫指标,分析西秦岭的生态系统健康状态及变化趋势。研究结果表明：西秦岭有三种优势景观,包括林地、耕地和草地,2000—2018年景观类型转移主要发生在这三者的互相转换;城镇用地的面积也处于增加的态势且增势较大。西秦岭景观扩张是通过大量小规模零散的斑块扩张实现的。由于秦岭生态保护的加强,西秦岭的景观异质性和破碎化程度在2005年出现转折点,景观类型呈均衡发展趋势。研究区超过60%面积的地区生态景观属于健康状态,且2000—2018年西秦岭的生态系统健康指数呈增加态势,生态系统的状态逐渐向好发展,但西秦岭的高寒山地以及秦岭与黄土高原复合边缘地带的生态脆弱区处于亚健康或不健康状态。研究成果对西秦岭生态脆弱敏感地带的生态保护与治理具有重要意义。     

秦岭东缘龙池曼华山松径向生长对多源数据气候因子的响应

全球变暖影响着树木的结构和功能,反之影响着树木生长对气候变化的响应。秦岭是我国南北方的分界线,同时也是亚热带气候和温带气候的过渡带,作为区域气候变化的敏感地带,已有许多学者在该地区开展树轮气候学研究。基于秦岭东缘伏牛山龙池曼顶部的华山松(Pinus armandii Franch.)树轮宽度建立了不同年表,分析该地区树木生长对嵩县站器测气象数据(SX)和格点气象数据(CHN)的响应。结果表明:(1)树轮差值年表(RES)的统计参数优于标准年表(STD),含有较丰富的环境信息,适于树轮气候学研究;(2)RES年表与SX器测数据和CHN格点数据的相关分析结果都表明,龙池曼顶部华山松径向生长受上一年的气候条件影响较大,且对气温的响应高于降水,与上年7-8月和当年1月的平均气温以及上年5月降水量呈显著负相关,与上年8月的降水呈显著正相关;(3)CHN格点数据能更全面地揭示月平均最高温对华山松径向生长的影响,RES年表对两个数据集当年夏季(7-9月)的降水量都呈负相关,但达到显著负相关的月份有差异;(4)多源气候数据均表明该地区存在暖干化趋势,升温不利于华山松的生长。若未来暖干化持续,秦岭东缘龙池曼地区华山松生长会进一步受限,从而影响该地区的森林植被生产力和固碳潜力。     

秦巴山地植被冠层降雨截留时空分异特征及驱动因素

冠层截留研究对于了解区域水资源分配和评估生态水文功能至关重要,山地复杂多样的环境使其存在较大的不确定性,遥感的发展为揭示山地系统冠层截留的特征提供了机遇。以秦巴山地为研究区,基于降雨数据和叶面积指数遥感数据,耦合植被冠层降雨截留模型,定量模拟和分析秦巴山地2003-2020年植被冠层降雨截留能力及其时空变化特征,并验证其精确性;采用地理探测器、相关分析和约束线法探究冠层截留的驱动因素。结果表明:(1) 与PML_V2数据集和实测数据相比,3.5以下的均方根误差和0.75以上的有效系数证实了A.P.J.DE ROO模型模拟的可靠性。(2) 近18年截留量和截留率整体呈上升趋势,截留率在2015年发生逆转,由增(0.08%/a)向减(-0.15%/a)转变。(3) 秦巴山地冠层截留总体上呈西部高山区和东北部边缘低,秦岭和大巴山区高的空间格局,其随海拔上升呈现"上升-稳定-下降"的分布特征;空间变化以上升趋势为主,显著下降的区域主要分布在汉江河谷的中心;低海拔区域变化差异较大,中海拔区域以显著增加为主,高海拔区域无显著变化。(4) 叶面积指数和降雨量是影响冠层截留的主要因子,约束关系分别为正线型和正凸型;阔叶林截留率与小降雨事件的相关性高,针叶林、灌丛截留率与强降雨事件相关性较强,气候因子对冠层截留的影响在类别和解释程度上存在空间差异。研究可为区域尺度冠层截留的估测提供思路,且有助于评估气候变化背景下生态系统对水循环的影响。