祁连山排露沟流域典型植被类型的水源涵养功能差异

土壤水分是"绿水"重要的储存,连接植被与水文系统的纽带。水源涵养功能是山地生态系统重要的生态系统服务,这种功能主要体现是生态系统将水分保持在系统内的过程和能力,并受多种因素的影响(如植被类型、土壤类型和地形)。通过对祁连山排露沟流域的土壤属性、土壤温湿度和降雨2个生长季的野外调查与观测,以及计算水源涵养功能指标来评估3种典型植被类型土壤水分涵养能力的差异。研究结果:(1)灌丛和青海云杉林下有机质、粉粒和砂粒含量、田间持水量、饱和持水量和孔隙度等土壤属性值高于草地,而土壤容重和粘粒含量低于草地;(2)青海云杉林的根区土壤累计入渗量高于灌丛和草地,草地土壤水分损失较灌丛和青海云杉林更快;(3)整个生长季内青海云杉林和灌丛土壤湿度明显高于草地湿度,青海云杉林的水源涵养功能指标值多大于1。这些结果表明青海云杉林较灌丛和草地具有更强的水源涵养能力。因此,研究结果能为国内干旱区山地生态系统的流域生态系统管理与可持续发展提供科学参考。     

藏东南色季拉山沟壑区土壤氮素空间分布特征

以西藏东南部色季拉山海拔3950—4350 m为研究区,采用30×50 m网格采样法,以地统计学半变异函数为工具,研究了色季拉山森林生态系统沟谷与坡面上土壤氮素空间变异特征及模型。结果表明:土壤全氮、硝态氮和铵态氮含量均表现为0—10 cm10—20 cm,两个层次上空间变异性表现为全氮和铵态氮0—10 cm10—20 cm,而硝态氮表现为10—20 cm0—10cm;不同海拔高度土壤氮含量表现为随着海拔高度的升高而增加,但这种海拔梯度效应并未达显著水平(P0.05);沟谷区土壤氮含量高于坡面,这可能与植被残体在沟谷区的堆积分解促进氮循环有关;土壤全氮、铵态氮和硝态氮均具有中等程度的空间依赖性,其中土壤全氮空间变异符合指数模型,块金值/基台值为50%;土壤铵态氮和硝态氮含量空间变异分布均符合高斯模型,块金值/基台值分别为70.91%和37.45%;该区域土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量空间依赖性表现为:硝态氮全氮铵态氮,即土壤硝态氮更易受到空间结构因素的影响,而铵态氮含量空间变化则主要受随机因素的影响。     

长白山西坡小叶章侵入苔原带过程及影响

长白山西坡岳桦林带的草本植物(以小叶章为代表)侵入了苔原带,形成了独特的植物入侵现象。在光谱及影像分析的基础上,结合GPS(Global Positional System)定位技术,并依据小叶章与牛皮杜鹃的光谱差异及其反演的NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)植被指数,揭示小叶章侵入苔原带的过程;通过对不同侵入时间、强度的斑块进行群落调查及土壤测试,探究小叶章侵入苔原带的生态后果。结果显示小叶章侵入苔原带始于20世纪80年代后期,由低海拔向高海拔推进,进入21世纪后逐渐形成了稳定的以小叶章为优势物种的植物群落结构。目前,低海拔处的小叶章斑块经过多年扩张已连接成片,而高海拔处的斑块正处于扩张的初期阶段。从生物多样性变化可以看出,小叶章侵入苔原带导致植物群落多样性升高和物种数量的增加,苔原带原有的灌木数量明显减少,草本植物逐渐增多。植被的改变影响了土壤的理化性质,C/N比下降,土壤腐殖质含量和全氮含量下降,但速效氮和土壤持水能力上升,土壤养分的高效利用又进一步推动了小叶章的侵入。小叶章侵入苔原带已经造成了严重的生态后果。     

环境因子对太白山高山植被物种组成和丰富度的影响

高山植被是一类具有重要生态和经济价值的植被类型,了解其物种组成和丰富度与环境因子的关系对于该类型植被保护、管理以及植物资源合理开发利用策略的制订具有重要指导意义。基于太白山高山植被和环境因子野外调查及室内实验数据,采用CCA排序法探索了环境因子对物种组成的影响,偏CCA计算了各环境因子对物种组成的总效应和净效应,GLM回归模型拟合了物种丰富度对环境因子的响应。结果表明,13个环境因子共解释了物种组成变异的31.7%,其中海拔、坡度、土壤碱解氮含量、全磷含量、坡向、岩石盖度、p H值、土壤厚度、有机质含量、有效磷含量和全氮含量对物种组成的净效应达显著水平(P0.05),但其作用强度依次减小。GLM拟合结果显示,物种丰富度与环境因子存在4种显著(P0.05)关系,即物种丰富度沿海拔和土壤厚度梯度单调递增,沿坡度和土壤全氮含量梯度单调递减,沿坡向、土壤p H值、碱解氮含量和全磷含量梯度呈单峰分布,与土壤有机质含量和全钾含量呈倒单峰关系。在这些显著的环境因子中,海拔、土壤碱解氮含量,p H值、有机质含量和坡向解释的物种丰富度变异量最大。     

采伐对红松种群结构与动态的影响

红松是我国长白山阔叶红松林的主要建群种,受森林采伐的影响,种群数量急剧下降,现已被列为国家二级保护植物。通过绘制种群静态生命表、生存函数、存活曲线和径级分布图,研究原始林,15%择伐、40%择伐和皆伐后恢复的天然次生林内,红松种群结构和动态的变化规律。结果表明:(1)采伐干扰对红松种群的波动周期影响不大,15%的择伐强度可以提高红松种群的生存期望。(2)原始林和15%择伐林内红松种群存活曲线均为DeeveyⅡ型,种群处于稳定期;40%择伐林内存活曲线介于DeeveyⅡ型和DeeveyⅢ型之间,种群由稳定期向成熟期过渡;皆伐林内存活曲线为DeeveyⅠ型,种群处在增长期。(3)原始阔叶红松林林、15%择伐林和40%择伐林内,红松种群径级结构均呈稳定的倒J型,且在幼树阶段均存在生长更新的停滞现象;与原始林相比,15%择伐林内幼树比例略有下降;40%择伐林和皆伐迹地,随采伐强度的增加,幼树比例明显增大。(4)方差分析表明,4个种群的生存过程差异较大,采伐干扰对红松种群生存过程的影响达到显著水平。     

不同人类干扰背景下横断山南段保护优先区规划研究

建立自然保护区是保护和维持生物多样性最有效、最基本的措施。在有限的资金和人力条件下,如何参考不同人类干扰在保护优先区建设中的影响并选择合适的保护规划方案,在更大程度上的保护本区域的生物多样性,一直以来都是保护生物学家争论的焦点。以横断山南段区为例,重点关注保护区建设过程中不同的人类干扰程度,以人类干扰的高低为切入点,基于多准则决策分析的原理和方法,以横断山南植被生态系统和人类干扰强度因子为基础,对比分析横断山南的生态系统保护价值分布、人类干扰格局和保护成效,结果显示：一是区域内森林生态系统（针阔混交林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、落叶混交林、常绿针叶林）、湿地生态系统（湖泊、河流、草本湿地）、高山生态系统（冰川和永久积雪、高寒草甸、高寒草原）价值高且分值在21分以上;二是从人类干扰高低分析入手,基于维持和提升区域生物多样性的角度出发,提出了不同的保护优先区域和保护策略。三是识别出横断山南段区的保护优先区主要包括峨边县、马边县、石棉县、越西县、保山市、腾冲市、维西县、德钦县、察隅县等区域。     

珍稀濒危植物长白松(Pinus sylvestris var. sylvestriformis)天然种群生存压力

为了揭示珍稀濒危植物长白松（Pinus sylvestris var. sylvestriformis）天然种群生存压力状况,在全面调查长白山国家级自然保护区长白松分布的基础上,基于邻体干扰模型,引入树高、冠幅、方位等因子,提出3种生存压力指数：个体生存压力指数、种群生存压力指数和群落生存压力指数,分析天然长白松所处6种群落类型中的生存压力。结果表明：长白松承受群落生存压力（PI）从大到小依次为：白桦-臭冷杉群落（PI=21.532）、红松-长白松群落（PI=14.185）、白桦群落（PI=13.262）、臭冷杉-长白松群落（PI=8.752）、长白落叶松-鱼鳞云杉群落（PI=7.780）和蒙古栎群落（PI=5.440）。多重比较单向方差分析表明,6种群落类型中长白松生存压力总体上差异明显,白桦-臭冷杉群落中长白松生存压力最大,显著高于其他5种群落;竞争树种主要为长白落叶松、红松、长白松、山杨和白桦,这5个树种生存压力大小占群落生存压力的87%;红松-长白松群落和白桦群落中长白松生存压力无明显差异,但显著高于臭冷杉-长白松群落、长白落叶松-鱼鳞云杉群落和蒙古栎群落;臭冷杉-长白松群落、长白落叶松-鱼鳞云杉群落和蒙古栎群落中长白松生存压力相对较小,彼此无明显差异。长白松生存压力与其所处植物群落演替阶段及其龄级结构有关。目前,保护区采取严格保护和管理方式不完全有利于长白松种群的稳定发展。根据长白松种群所处的植物群落生境特点、种群生存压力状况并结合种群年龄结构特征,针对不同群落类型提出相应抚育措施建议以期为长白松天然种群的保护提供参考。     

山地景观遗传学研究文献综述

山地生态系统是生物多样性分布与保护的热点。山地景观遗传学（Mountain Landscape Genetics）研究在山地景观尺度上野生生物的种群遗传格局及其驱动机制和影响因素,是景观遗传学（Landscape Genetics）的重要分支。山地景观遗传学研究对于深入理解物种的空间遗传结构、形成过程、物种形成与分化机制具有重要意义与价值,同时可以为珍稀濒危物种和山地生物多样性的有效保护与管理提供科学指导。为了更好地掌握目前山地景观遗传学的发展趋势与重点研究问题,为未来生物多样性与山地生态系统的保护管理提供科学参考,基于对Web of Science核心数据库和中国知网数据库的系统检索,全面汇总分析了1999-2020年山地景观遗传学领域发表的192篇英文文献与31篇中文文献。结果显示,该领域自2008年起迅速发展,截至2020年共有46个国家的研究机构发表了山地景观遗传相关研究,研究热点地区包括北美洲的落基山脉、内华达山脉、阿巴拉契亚山脉,欧洲的阿尔卑斯山脉、比利牛斯山脉,以及亚洲的喜马拉雅-横断山脉。研究对象类群涵盖真菌、植物、节肢动物、脊椎动物,其中脊椎动物是研究发表最多的类群,占发表文献总数的62.0%;脊椎动物中,又以对哺乳类（占脊椎动物发表文献总数的52.9%）与两栖类（23.5%）的研究最多。目前主要的研究方向包括：（1）识别山地景观中的基因流路径或阻碍;（2）量化山地景观特征对种群遗传结构时空变化的影响。中国是发表山地景观遗传学文章数量最多的亚洲国家,近十年来相关研究发展迅速,研究类群以植物（占在中国发表文献总数的62.3%）与脊椎动物（35.8%）为主,对脊椎动物的研究中以两栖动物为最多（占所有脊椎动物发文数量的52.6%）,研究区域主要集中在喜马拉雅-横断山脉与秦岭。本文进一步对目前山地景观遗传学研究中存在的空缺及未来重点关注问题提出建议。     

长白山温带森林生态系统关键要素耦合及演替过程动态模拟

认识生态系统内和生态系统间耦合机制,揭示复合生态系统功能规律,对促进我国山水林田湖草沙项目一体化修复和保护实践具有重要的意义。针对目前修复和保护工程中出现的缺乏系统性、连续性等问题,以拥有丰富生态资源的长白山温带森林生态系统为研究区域,对其关键要素"水土气生"进行耦合建模。通过分析模型的运行机理,探究重要子模块之间的相互作用以及子模块内部生态关键要素的耦合机制,并以长白山温带落叶阔叶林的组成树种和环境因素为对象构建模型参数,通过运行林窗模型1000次,得出长白山温带森林的动态演替过程。结果表明:在森林生态系统的演替过程中,"水土气生"体现为模型中有效积温、干旱天数(低于土壤凋萎点的天数)、土壤可利用氮以及可利用光,这些关键要素之间相互影响,综合决定着每棵树木的更新、生长、死亡过程。模拟结果显示在长白山温带针阔混交林的动态演替过程中0-70 a,70-170 a,170-280 a,280-400 a四个阶段分别有不同的树种组成特征,与真实演替过程比较发现模拟林具有明显的阶段性。白桦、山杨为演替先锋树种,0-70 a期间生物量共占比为55%,70 a后生物量减少最后消失;紫椴、蒙古栎、水曲柳等为过渡树种,这些树种进一步改变了生长环境。红松在170 a前生物量占比仅为3%左右,随演替的发展生物量持续增加,170-280 a期间生物量占比15%,280 a之后红松生物量占总林分的50%。该结果模拟森林动态过程符合演替规律,充分说明多关键要素"水土气生"耦合机制的合理性,对于促进生态系统尺度上多生态要素耦合的相关研究提供了科学理论基础以及方法技术。     

2000—2015年祁连山南坡生态系统服务价值时空变化

祁连山是我国西部重要的生态安全屏障和生物多样性保护优先区域,其中南坡地区是水源涵养服务核心区,但目前对该区域生态系统服务时空分布及动态变化仍缺乏深入认识。利用遥感技术和生态系统服务理论,综合多源数据产品,借鉴生态系统服务计算方法,对包括土壤保持等7个生态系统服务类型展开功能及价值核算,对祁连山南坡土壤保持等7个生态系统服务类型2000—2015年间的时空分异及动态展开监测和评估,研究表明:(1)近16年来祁连山南坡生态系统服务平均单位面积价值为76.27万元/km²,总价值为658.74亿元,且调节气候、水源涵养和调节空气质量服务构成了研究区生态系统服务的主体。(2)高寒草甸和高寒草原的生态系统服务总价值最高,而森林和灌丛的单位面积服务价值最高;天峻县和祁连县的生态系统服务总价值最高,而海晏县和刚察县的单位面积服务价值最高。(3)近16年来祁连山南坡生态系统服务价值呈增长趋势,其中调节气候和调节空气质量服务价值的增速最快,且增长区域主要集中在研究区北部祁连县和天峻县境内。(4)研究区东部山区、南部环湖区以及中部湿地区能够提供多项复合生态服务功能,应作为生态保护和管...