北京东灵山森林植物多样性的网络结构特征

一个群落可以看作是由物种相互连接的复杂系统,刻画其网络结构有助于深入揭示系统性质以及结构与功能之间的关系。在生态学中,复杂网络理论已被成功应用于食物网与互利网络的结构研究,但尚未检验其刻画生物多样性格局的能力。采用复杂网络理论研究了北京东灵山森林乔木层、灌木层、草本层植物关联关系的网络结构特征及其差异。结果表明,植物物种的共同出现是非随机的,并表现出一定的小世界模式;乔木层、灌木层、草本层植物共同出现的网络在结构特征上存在明显差异,草本层网络比乔木层和灌木层网络更松散且平均路径更长,灌木层和草本层网络的聚类系数高于乔木层且存在度的幂律分布。皆表明复杂网络理论具备反映不同层植物多样性格局差异的能力。     

准噶尔荒漠大翅霸王的生殖物候及结实格局

大翅霸王是多年生早春开花草本植物,是准噶尔荒漠地区的建群种之一。对野生大翅霸王的生殖物候、果实形态、结实格局和种子萌发特性进行了研究。结果表明:(1)大翅霸王的营养期生长期为20—30d,占整个生活周期的1/4,生殖生长期长约90—100d,其中花期约占1/2,果熟期短;(2)大翅霸王种群能产生3种形态的果实,可将植株分为5翅型、4/5翅型和3/4/5翅型植株,它们分别占种群植株数的3.45%、83.15%和13.40%。(3)依据个体大小的变化,3种类型果实在植株上的比例发生了显著变化。随植株个体的增大,三翅果所占比例逐渐增多,由0增加到2.65%;四翅果所占比例也增多,但在二级个体上有最大比例17.01%;五翅果实所占比例最高(80%)且没有显著变化。(4)三翅果、四翅果和五翅果内种子形态无差异,萌发率均小于30%;划破种皮能不同程度的加速和促进种子的萌发。大翅霸王特有的生殖物候和果实的表型多样性是其对荒漠干旱地区恶劣多变环境长期适应的结果。     

城市公园景观秋冬季动态热效应

在北京市3个公园中选择裸地、道路、林地、草地4种主要景观类型,通过2013年10月、11月、12月的实地监测数据,定量揭示不同景观类型地表温度、近地表空气温度和湿度的日间变化特征,并分析日间温湿度的均值、幅度大小、空气温湿度的匹配程度。4种景观类型日间地表和空气温度均呈单峰变化趋势,裸地、道路、林地、草地的地表温度最高值分别出现在14:00、12:00、14:00、12:00,空气温度最高值则都在14:00,相对湿度最大值出现在8:00,最小值在14:00。从日间均值来看,地表温度为裸地道路草地、林地,裸地的日均空气温度最高,4种景观的相对湿度差异不显著。从日间变化幅度来看,所有景观类型的地表温度均明显大于空气温度,尤其是裸地和道路的日间变化比林地和草地更加明显。通过定量分析4种景观类型的日间热环境动态变化,可以为城市热环境改善、景观设计和生态规划提供科学依据。     

黄河口岸线变迁对潮滩盐沼景观格局变化的影响

基于2001、2005和2010年3期TM遥感影像,运用GIS技术,分析了黄河三角洲不同区士或(Ⅰ区,刁口段;Ⅱ区,东营港及临近岸段;Ⅲ区,河口段;Ⅳ区,南部莱州湾岸段)潮滩盐沼的景观演变与海岸线变迁的动因关系。结果表明,岸线变迁直接决定了潮滩盐沼面积的增长或缩减,但其在不同区域的影响程度差异较大。2001-2010年,Ⅰ区由于1976年以后刁口流路废弃、水沙输入量锐减导致其岸线持续蚀退,潮滩面积锐减明显(减少57.64 km~2,减少率25.94%);Ⅲ区由于1976年以后黄河由清水沟或清8汉入海,河口区域的持续淤积状态使得岸线持续增长,潮滩面积增加显著(增加66.17 km~2,增长率17.39%);而Ⅱ区由于海堤修建及港口建设等人类活动影响,岸线基本处于稳定状态,潮滩面积变化不大,Ⅳ区潮滩面积持续增加。不同区域潮滩盐沼景观格局随距海远近均呈明显带状分布,依次为芦苇盐沼、碱蓬-柽柳-芦苇盐沼、碱蓬盐沼和光滩。2001-2010年,不同景观类型之间存在明显转移,光滩、碱蓬盐沼和芦苇盐沼的面积持续减少(分别减少6.02、18.39和99.20 km~2,减少率为4.61%、12.86%和50.11%),碱蓬-柽柳-芦苇盐沼的面积整体呈增加趋势(增加35.50 km~2,增长率为24.99%)。研究发现,不同区域的景观类型均随岸线的淤积或蚀退而发生向海或向陆的演替,岸线变迁是影响不同区域潮滩盐沼景观格局的决定因素,而黄河调水调沙工程的长期实施对于近年来河口段岸线的变迁以及盐沼植被景观类型的演变具有深刻影响。     

北京市生态用地规划与管理对策

不合理土地开发加速了对自然生态系统的干扰和侵占,导致生态系统服务功能下降,危机区域生态安全,开展生态用地规划是构建区域生态安全格局的基础。合理规划和管理不同土地利用类型的数量和空间分布对区域可持续发展具有重要意义。目前我国广泛应用的土地利用分类体系主要以土地的社会经济属性为基础,忽视其生态属性,导致以提供生态系统服务为主、保障生态安全的土地缺乏保护机制,具有重要生态功能的土地得不到有效保护。以北京市为例,建立了北京市生态用地分类与规划的思路与程序,在明确北京市生态安全与生态系统服务功能的关系基础上分析了北京市生态系统服务功能重要性及其空间格局,并进行了北京市生态用地规划。研究规划了保障北京市生态安全的7类生态用地:地表水涵养与保护用地、地下水保护用地、生物多样性保护用地、水土保持用地、河流防护用地、公路防护用地和城市绿地,总面积5137.37km2,占北京市域面积的31.31%。最后从生态用地识别和划分、将生态用地融入土地利用分类体系、生态用地管理措施和对策3个方面探讨了生态用地规划和管理的方法与措施。研究结果为北京市土地利用规划和有效管理提供依据,也为其它地区的生态用地规划提供参考。     

我国草地螟轻发年份时空特征及其气候背景

揭示我国草地螟在长时间序列上的年度间变化规律,探明轻发年份特点和研究意义,阐释气候变化背景对草地螟发生的影响方式。分析了1949—2012年我国草地螟发生面积的时间序列和轻重年份差异,利用2006—2012年北方主发区每年各代次各虫态发生期出现时间、有效持续时间和发生县点数等数据分析了轻发年份的时空分布特征。在1951—2012年可追溯的时间序列上,研究了北方草地螟主发区(169个具有连续气象资料的发生站点)年平均气温、1月月平均气温、6—8月累计降雨量等气候背景变化趋势与草地螟年度发生动态的相关性。结果表明:(1)在62年的长时间序列上,我国草地螟轻发年份频次多于重发年份;(2)轻发年份的总体特征是发生期迟、发生盛期短、发生区域少;(3)大尺度气象条件变化是引起草地螟年度发生动态波动的重要因素,与1951—2012年年度发生面积进行相关分析发现,年平均气温和1月份月平均气温与草地螟发生面积呈显著正相关关系,6—8月累计降雨量与发生面积呈显著负相关关系。分析指出,轻发年份是草地螟种群长期消长动态中不可忽视的环节,对轻发年份的研究是揭示其年度发生变化规律的重要途径;在长时间序列的分析方法上,可采用年度发生(幼虫)面积作为判断轻重年份发生程度的主要量化指标;利用草地螟发生区多点大尺度气象数据,与年度发生面积进行相关性分析,可作为阐释气候背景影响草地螟长期发生趋势的方法之一。     

辽东山区次生林木本植物空间分布

森林木本植物的空间格局有助于揭示群落结构的形成机制与潜在的生态学过程,且对林分经营具有一定指导意义。在0—50 m尺度范围内综合分析了辽东山区4 hm2温带次生林样地多度10的树种空间格局。研究发现:(1)在完全随机零模型下,大部分树种呈现聚集格局,聚集格局树种的比例随尺度增加而降低;在32 m的较大尺度下,随尺度增加,随机和规则格局成为树种分布的主要形式;(2)在异质性泊松过程零模型下,55.9%的树种呈现随机格局,其余大部分树种在10 m的尺度下呈现聚集格局,且随尺度增加,规则格局成为主要形式;(3)在完全随机零模型下,树种属性(林层、径级和多度)显著地影响种群聚集度,而在异质性泊松过程零模型下,树种属性对种群聚集度不存在显著影响。综上,生境异质性、扩散限制和树种属性部分解释了辽东山区次生林木本植物空间分布格局,相对而言,生境异质性的效应更为突出。研究结果有助于揭示次生林群落生物多样性的维持机制。     

半干旱草地长期封育进程中针茅植物根系格局变化特征

以云雾山不同封育年限草地针茅植物根系和土壤为研究对象,对其根系特征、土壤特性及两者关系进行研究,以探讨分析封育对针茅根系格局的影响。结果表明:(1)针茅植物根系生物量、根长密度、根表面积和根体积在封育初期轻微下降,之后缓慢上升,并在封育30 a草地得到显著增加。(2)随封育年限增加,各根系指标在3种针茅物种间的组成格局具有类似变化规律,具体表现为:长芒草在放牧草地所占比例最高,之后逐渐降低,并在封育30 a草地消失;大针茅所占比例呈先升后降变化规律,并在封育22 a草地达到最大值;甘青针茅仅出现于封育30 a草地,且占据优势地位。(3)大针茅和甘青针茅0—0.6 mm径级根系比例高于大针茅,使其根系直径显著低于大针茅,比根长和比根面积显著高于大针茅;此外,长芒草根组织密度显著高于长芒草和甘青针茅。(4)长期封育在显著提高土壤水分、养分含量和土壤氮磷比的同时显著降低土壤碳氮比,但对微生物生物量碳、氮无明显影响。(5)针茅根系特征与土壤指标的关联性分析显示针茅根系受土壤氮资源的显著影响。     

生态学中的点格局研究概况及其在国内的应用

点格局分析是研究生态学格局的工具之一,近年来在生态学中的应用越来越多。为深入了解点格局分析方法在国内的研究与应用情况,以所总结的研究进展、一般步骤和基本要点为背景,分析评述了1996—2015年期间以点格局为主题的国内中文核心期刊文献。结果表明,在国内生态学格局研究中,应用研究占据主导地位,研究对象广泛,包括以树木为主的乔、灌、草等不同生活型的植物,甚至包括景观;基础研究,包括概括性统计量、零模型与点过程模型等方面,以及专用软件工具包的开发等研究薄弱。在应用中存在一定问题,主要表现为:概括性统计量使用单一,且以Ripley的K-函数及其变形为主;零模型(或点过程模型)是科学问题的统计表达,但是有一半以上的研究未明确给出零模型。建议在未来应用研究中重视多种统计量的组合使用和原假设的建立,在探讨热带、亚热带森林等具有复杂空间结构系统的多样性格局时,考虑对象的不同世代和系统的不同垂直层次,并加强多变量或三维概括性统计量的开发、点格局分析方法与动态过程模型的结合研究等工作。     

黄河三角洲潮间带不同类型湿地景观格局变化与趋势预测

以1979—2013年7期卫星遥感影像(Landsat TM)为数据源,结合野外实地调查,通过建立黄河三角洲潮间带湿地数据库,探讨不同类型湿地的景观格局以及自然与人为因素对景观格局变化的影响,并基于Markov模型对未来20年三角洲潮间带不同类型湿地的景观格局进行了趋势预测。结果表明,三角洲的潮间带湿地面积在1979—2013年间整体呈先降低后增加变化。其中,1979—2010年的湿地面积持续减少,由1050.28 km~2减少为575.39 km~2,减少率为45.22%;2010—2013年的湿地面积略有增加,由575.39 km~2增加为596.17 km~2,增长率为0.36%。1979—2013年,潮间带主要湿地景观类型随距海远近均呈明显带状分布,但芦苇湿地面积呈明显降低趋势(减少273.53 km~2,减少率为79.68%),盐田养殖池面积呈显著增加趋势(增长12.04km~2,增长率为1584.21%),而光滩、碱蓬湿地、碱蓬-柽柳湿地和柽柳-芦苇湿地等其它类型湿地面积整体均呈波动减少趋势。未来20年,潮间带湿地面积整体将呈降低趋势,其值将由2010年的575.39 km~2减少为2030年的546.98 km~2,减少率为6.60%。芦苇湿地面积将继续减少(减少30.16 km~2,减少率为24.12%),盐田养殖池面积将持续增长(增加3.71 km~2,增长率为38.61%),而光滩、碱蓬湿地、碱蓬-柽柳湿地和柽柳-芦苇湿地等其它类型湿地面积均将呈小幅波动变化。研究发现,尽管自然与人为驱动力的双重作用决定了1979—2013年间潮间带的湿地景观格局及其动态变化,但黄河年输沙量(x_1)、区域GDP(x_2)和水产品产量(x_3)对潮间带湿地面积变化(y)的影响更为重要(y=733.192+35.317 x_1-0.005 x_2-4.085 x_3,P=0.00010.05),其对过去30多年间潮间带湿地面积变化的解释贡献高达76.7%。随着黄河三角洲高效生态经济区国家战略的实施,为实现潮间带区域的可持续发展,潮间带湿地的保护与生态保育应给予特别重视。