不同纬度植物群落系统发育与功能性状结构研究

研究植物群落系统发育和功能性状结构有助于了解植物多样性维持机制及物种间的亲缘关系。甘肃省地理环境复杂,显著而多变的气候梯度形成了区域植被和环境差异,丰富了栖息地类型,具有显著的纵向连通性和纬度隔离性,以甘肃省典型纬度梯度植物群落为研究对象,通过对其进行群落学调查和功能性状测定,计算净亲缘关系指数(Net relatedness index, NRI)和平均成对性状距离(Mean pairwise trait distance, PW)来分析植物群落系统发育结构和功能性状格局对不同纬度的响应。结果表明：(1) Shannon-Weiner多样性指数,物种丰富度,谱系α多样性指数表现出随纬度增加而显著降低的变化趋势(P<0.05),Pielou均匀度指数随纬度的升高没有显著的变化趋势;(2)系统发育结构在高、低纬度上趋于发散状态(NRI<0),在中纬度上又表现出聚集(NRI>0)的谱系结构,表明种间竞争作用减弱,环境过滤作用逐渐增强,随纬度继续升高相似性限制作用在物种聚集过程中占优势;而群落的功能性状结构随着纬度增加表现出与谱系结构相反的状态,因此植物群落的系统发育和功能...     

基于RS/GIS公路路域水土流失动态变化的研究——以榆靖高速公路为例

基于RS数据源,利用ERDAS和ArcGIS软件技术,对榆靖高速公路两侧300m范围水土流失动态变化开展研究。通过遥感图像数字处理方法,提取对水土流失起主导作用的植被覆盖度、土地利用类型、沟谷密度等因子;在矢量化等高线数据的基础上生成数字高程模型(DEM),提取地形坡度因子,将这4个因子在GIS中进行空间叠加分析。参照《土壤侵蚀分级标准》,生成研究区不同时段水土流失强度等级图,利用GIS属性统计功能对公路沿线各等级水土流失区面积进行统计,参照研究区不同侵蚀类型的土壤侵蚀模数,得出1996年和2006年公路沿线各流失区的水土流失量,并对公路沿线水土流失动态变化进行分析。结果表明：榆靖高速公路修建后沿线600m范围水土流失总量减少19.26万t/a,水土流失呈减弱趋势。公路施工期导致水土流失增强的各种因素随着营运期固化路面的形成而逐渐消失,防沙固沙和生态恢复等措施有效改善了公路路域生态环境,对公路沿线水土流失防治起到了积极作用。     

TVDI模型的农业旱情时空变化遥感应用

温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤湿度来反映农业干旱状况的重要方法,其中能量平衡和植被指数的变化是影响TVDI模型精度的主要因子。在研究比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和修正土壤调节植被指数(MSAVI)和下垫面温度(Ts)的基础上,引入DEM数据并对Ts做地形校正,减少了地形起伏对能量平衡的影响,建立不同植被指数的Ts-Ⅵ特征空间,选择与土壤湿度相关性最好的温度植被干旱指数(TVDI),获取研究区2005年作物生长季(5—9月)的干旱状况,并用同步的气象信息对干旱状况进行验证。结果表明:根据不同时期采用不同植被指数的TVDI模型,经过地形校正后能够更好地反映研究区的农业干旱状况。     

不同光照梯度的遮荫处理对绒毛番龙眼幼苗生长的影响

在不同光照梯度,即100%自然全光照(natural sunlight,NS)、37.3%NS、15.5%NS、4.2%NS、1.6%NS和0.6%NS的人工遮荫条件下,研究了西双版纳季节雨林冠层树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)幼苗的早期生长和定居后的生长特点。结果表明,光照是影响幼苗生长的重要环境因子。生长早期的幼苗基径和复叶数随遮荫程度的增加而降低;主根长、根冠比、总干重和单株叶面积均以37.3%NS处理最大;比叶面积随遮荫程度的增加而增大,而相对生长率则降低;幼苗株高在0.6%NS下增长最快,表明种子中贮藏的营养物质对幼苗的早期生长可能具有重要作用。37.3%NS处理对定居后绒毛番龙眼幼苗的生长最有利,幼苗的株高、基径、复叶数、叶轴长、复叶最多小叶数、单株叶面积、相对生长率和净同化率均在37.3%NS处理下获得最大增长;幼苗总干重随光照强度的减弱而降低;比叶面积在15.5%NS处理时最大。幼苗比叶面积和根冠比在生长过程中的波动可能是光照和土壤水分共同作用的结果。     

山东蒙山植物多样性及其海拔梯度格局

2007年7月和2008年7月,采用典型取样法,沿海拔梯度对蒙山自然植被进行调查,发现区域地带性植被为麻栎(Quercus acutissima)林,主要植被类型为麻栎群落、赤松(Pinus densiflora)群落、油松(Pinus tabuliformis)群落、日本落叶松(Larix kaempferi)群落、黑松(Pinus thunbergii)群落和刺槐-麻栎(Robinia pseudoacacia-Q.acutissima)群落,麻栎群落略占优势,已具备继续向温带落叶阔叶林演替的条件基础.蒙山各层次植物物种丰富度呈现出草本层>灌木层>乔木层特征,Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数整体规律为灌木层>草本层>乔木层.以蒙山森林群落不同层次的各种物种多样性指数和森林群落总体重要值为测度指标,均判断蒙山植被演替正处于亚顶极群落阶段.蒙山植物多样性沿海拔梯度呈现出近似中海拔高的单峰格局,这除受温度、湿度、人为干扰与面积外,蒙山植被亚顶极群落演替现状与所调查区域仅有800 m的海拔梯度也是重要影响因素.     

基于地形梯度的岩溶槽谷区土地利用空间格局分析

揭示当前多因素驱动机制下岩溶槽谷区典型地貌单元在地形梯度上土地利用分布的一般规律与差异性特征具有重要意义。以2017年landsat TM高清影像和30 m×30 m DEM（Digital Elevation Model）为数据源,并结合实地调查,通过地形位分布指数、土地利用多样性指数、土地利用程度指数及土地利用相对合理性指数指标计算,探讨岩溶槽谷区地形梯度的土地利用类型空间分布共同特征与差异。结果表明：（1）岩溶槽谷区土地利用类型呈现山坡（高地形位）-槽坝（低地形位）两种分布格局特色存在,且土地利用类型在地形梯度上主要以低、中、高3种地形位组合模式;（2）土地利用类型在地形梯度上呈现梯度效应,表现出各自分布特征与差异;（3）岩溶槽谷区土地利用多样性、土地利用程度和土地利用合理性在地形梯度上分布格局既存在一些共同性特征,又存在各自差异性;（4）地形梯度土地利用特征差异性是受自然因素、社会经济因素、政策因素共同作用的结果。     

高黎贡山南段海拔梯度森林乔木层时空动态

研究群落物种组成和多样性的时空动态对揭示生物多样性的分布规律以及预测全球变化情景下生物多样性的变化趋势具有重要意义。然而,在山地生态系统中,不同海拔梯度的森林群落物种多样性和系统发育多样性如何随着时间尺度的变化仍不清楚。该研究以高黎贡山南段东、西坡海拔梯度(960～2 878 m)森林群落固定监测样带的17个样方为研究对象,基于2004、2008和2013年乔木层(DBH ≥ 5 cm)重调查数据,分析样方内物种组成、物种多样性和系统发育多样性的时空动态变化。结果表明:(1)沿着海拔梯度,物种多样性呈现单峰分布格局,系统发育多样性呈现上升的趋势,系统发育结构呈现聚集到离散或者随机的结构。(2)在时间尺度上,森林乔木层在物种多样性和系统发育多样性上并未发生显著性变化。然而,系统发育结构随着时间的推移呈现更加聚集的趋势。(3)在海拔梯度上,东坡低海拔区域(960～1 381 m)的森林群落样方呈现显著的物种丧失,其植被完全被耕地所替代。其中,诃子(Terminalia chebula)、麻栎(Quercus acutissima)、清香木(Pistacia weinmanniifolia)、枳椇(Hovenia acerba)和假香冬青(Ilex wattii)等为主要的丧失物种。相反,物种获得主要集中在西坡低海拔的样方,群落中丰富度显著增加的物种主要为曼青冈(Cyclobalanopsis oxyodon)、华山矾(Symplocos chinensis)和台湾杉(Taiwania cryptomerioides)等。据此,我们推测高黎贡山海拔梯度森林乔木层的群落结构和多样性的动态变化在中高海拔受群落演替和气候变化的制约,而在低海拔主要受人类活动的影响。该研究结果加深了对高黎贡山亚热带常绿阔叶林植物群落动态变化的认识,也有助于该地区精准保护策略的制定。     

海河流域景观空间梯度格局及其与环境因子的关系

基于GIS技术,以海河流域为对象,首先,分别采用Fragstats3.3的标准法和移动视窗法先后分析了流域整体景观格局及其空间分异特征;然后,针对流域本身自然地理梯度特点,分别沿流域纵向(河流流向)梯度和横向(垂直与河流流向)梯度设置了两条样带,应用移动视窗法计算了景观层次下的斑块面积(AREA_MN)、蔓延度指数(CONTAG)、边界密度(ED)、形状指数(LSI)、斑块密度(PD)、多样性指数(SHDI),获得了景观沿两个样带方向的梯度格局;最后,以高程、降水、气温、人口和GDP为环境因子,以上述6个指数值为目标物种,利用去趋势典范对应分析(DCCA)方法研究了景观梯度格局与环境因子的关系。结果表明:2000年海河流域内景观基质为农田,面积占55.9%,流域内景观结构以块状结构为主,并零散分布有圈层和带状(廊道)结构;景观梯度格局在两条样带上均表现为类似的特征,即随景观类型变化呈现不同幅度的波动,两条样带上均存在较为明显的过渡带;DCCA分析表明:景观梯度格局与环境因子关系密切,区域高程、降水量、温度对流域尺度的景观格局起决定性作用,人口数量、GDP则在局部地区对景观格局有着重要影响。     

崇明东滩湿地不同潮汐带入侵植物互花米草根际细菌的多样性

为了调查崇明东滩湿地入侵植物互花米草(Spartina Alterniflora)在不同潮汐带和季节根际细菌的多样性与丰富度,以本地植物芦苇、海三棱藨草(P. australis和 S.mariqueter)和光滩为对照实验研究,在崇明东滩湿地10样点采集根际土壤和光滩土壤,通过PCR-DGGE分子生物学等技术并结合传统培养方法对土壤细菌进行分析研究。研究表明:东滩湿地不同潮汐带的植物根际细菌群落丰富度和多样性不同,在夏季中潮带的根际细菌丰富度(P=0.021<0.05)较高,各个潮带的植物根际细菌在夏秋季有高多样性,其中中潮带的植物根际细菌平均多样性指数最高(H=4.20)。在中潮带入侵物种互花米草根际细菌的丰富度和多样性要显著高于本地植物芦苇和海三棱藨草,其中海三棱藨草的根际细菌在夏季略高。崇明东滩湿地入侵植物互花米草根际细菌与本地植物相比较具有较高的多样性,而且外来种互花米草对湿地土壤微生物群落结构有着较强影响;入侵种互花米草根际细菌的高丰富度和多样性可能是其成功入侵东滩湿地的一个重要因素。     

气候变化和人类活动对中国北方旱区植被变绿的定量贡献

气候变化和大规模的生态恢复使中国北方旱区植被发生了显著变化,量化气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献,对于旱区生态系统管理和应对未来气候变化具有重要意义。目前,中国北方旱区植被变化影响因素的时间动态（2000年大规模生态恢复工程实施前后）和空间异质性（沿干旱梯度）仍需进一步的定量研究。基于多源数据,采用趋势分析、偏相关分析和随机森林模型等方法,分析了1981-2018年中国北方旱区气候和植被的时空变化规律,量化了2000年前后气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献并分析其在干旱梯度上的空间差异性。结果表明：（1）1981-2018年期间,中国北方旱区的叶面积指数（LAI）平均增加速率为（0.0037±0.0443） a^-1,且增加速率沿干旱梯度增大。2000年前仅10.46%（P<0.05）的地区显著变绿,而2000年后达到36.84%,且植被变绿主要归因于非树木植被。（2）2000年后降水对植被变绿的正效应在不同干旱梯度均增加,而在半干旱区和亚湿润干旱区,温度对植被变绿由正向促进转为负向抑制,而辐射在干旱区由负效应转向正效应。（3）2000年前后,气候变化均主导着植被的动态,贡献率分别为96.07%和73.72%,人类活动的贡献在2000年后进一步增强（从3.93%增加到26.28%）,且沿着干旱梯度而增加,其中人类活动对植被变绿的贡献在半干旱地区增加最显著（+0.0289 m² m^-2 a^-1,P<0.05）。研究结果可为未来气候变化下中国北方旱区的植被恢复和可持续发展提供科学依据。