洞庭湖流域中上游地区景观格局变化及其驱动力

基于GIS、RS技术,对1980—2000年洞庭湖流域中上游地区景观格局的时空变化特征进行了研究,并分析了该区景观演变的驱动因素.结果表明：1980—2000年,研究区不同景观类型间的面积变化差异较大,其中,面积变化显著的景观类型从大到小依次为有林地、山地水田和疏林地;景观面积的变化主要发生在山地区和丘陵区,且由东往西呈减少趋势,即湘水流域的景观面积变化最大,然后依次为资水流域、沅水流域和澧水流域.1980—1995年,各类景观的斑块形状大多呈现简单和规则化趋势,1995年后其复杂程度逐步增加.农村人口对自然生态系统的压力、流域发展对自然资源的依赖程度、为维持自然生态系统功能进行的投入以及农业产业政策调整是研究区景观格局变化的最主要驱动力.     

干旱区不同年龄灌丛斑块地面节肢动物的聚集效应

以荒漠草原区6、15、24、36年生柠条灌丛为研究对象,调查了不同林龄灌丛内外土壤性质和地面节肢动物群落特征,分析了干旱区灌丛斑块生境中地面节肢动物群落随灌木林发育的变化特征.结果表明:1)6年生林地只对土壤物理性质(土壤质地、含水量、pH和电导率)产生显著影响,从15年开始林地土壤有机质和养分(N、P)显著增加.2)在研究样地共捕获27个节肢动物类群,步甲科、拟步甲科和蚁科是优势类群.从6到15年生林地,地面节肢动物优势类群数减少,常见类群数增加.从15年生经24年生到36年生林地,灌丛内外类群组成差异先缩小后变大.36年生林地某些特殊的动物类群开始大量出现,如蜣螂在36年生林地灌丛中成为优势类群.3)6和24年生林地灌丛内外地面节肢动物群落结构差别较小,15和36年生林地灌丛内外地面节肢动物群落结构差异显著.4)林龄对灌丛内地面节肢动物的分布影响较大,而对灌丛外地面节肢动物的分布影响较小.灌丛发育过程通过对灌丛下微生境的改变如土壤质地、电导率、pH等来显著影响地面节肢动物的分布,并对灌丛外样地产生一定的辐射作用.干旱区灌丛发育过程对地面节肢动物聚集效应产生显著影响,在不同林龄阶段这种聚集效应表现不一,直接影响沙化草地生态系统的恢复过程.     

陕北黄土高原柠条灌丛穿透雨特征与影响因素

穿透雨是降雨再分配的主要组分,对干旱半干旱区的土壤水分补给和植被生长具有关键作用。灌丛穿透雨的影响机制特别是植被特征对穿透雨的影响需要进一步的定量研究,且目前对穿透雨空间异质性与聚集效应的研究相对较少。以陕北黄土高原典型灌丛—柠条为研究对象,于2016年对六道沟小流域柠条冠层下8个方位的穿透雨以及降雨和植被因子进行系统观测,分析穿透雨量、穿透雨率、穿透雨空间变异和聚集效应的变化特征,辨识影响穿透雨的主要降雨和植被因子,并建立相应的定量关系。结果表明:次降雨下柠条的穿透雨量、穿透雨率和空间变异系数平均值分别为11.88 mm、75.71%和21.80%。穿透雨量主要由降雨量决定,随降雨量增加而线性增加(R~2=0.99)。穿透雨率和空间变异系数主要受降雨量和降雨强度影响,穿透雨率随降雨量和I_30增加而呈对数增加(R~2=0.71和0.54),渐进值约为95%,而穿透雨空间变异系数则随降雨量和I_30增加而呈幂函数递减(R~2=0.71和0.60),稳定值约为10%。冠层厚度和枝倾角是影响穿透雨的主要植被因子,并分别呈显著的线性负相关和正相关(P0.05)。柠条穿透雨具有一定的聚集效应,平均发生频率为8.53%,且聚集效应在大雨量、高雨强和长历时降雨事件中更加明显。     

应用细胞自动机对一年生植物种群扩散进行理论研究

应用细胞自动机方法构造了用于研究一年生植物扩散的理论模型并应用该模型模拟了一年生植物（杂草）种群在同质环境中的扩散。一年生杂草种子的扩散距离和分布是其种群扩散的主要方式,故本文将其种子扩散分布作为构建邻域细胞函数的基础。根据Howard(1991)^[1]提供的某一年生杂草种子的扩散数据,本文导出了一个25邻的邻域细胞函数和相关的转移函数。建立了一个受控的细胞自动机模型。通过模拟,发现在同质环境中聚集在一起的一年生植物杂草越多就需要越大的控制力才能限制它们扩散;生长于农田边缘的杂草更容易被控制。这些模拟结果表明该模型能较好地表现生态学中的两个众所周知的现象;生物的聚集效应和边缘效应。希望自动机方法和在本文获得的知识将有助于我们制订植物种群的最优管理策略。     

3类典型温带山地森林的叶面积指数的季节动态: 多种监测方法比较

 叶面积指数(leaf area index, LAI)是定量描述冠层结构的最有效指标之一。鉴于森林冠层三维结构的高度复杂性和异质性, 迄今仍没有形成统一标准的LAI测量方法。该文利用LAI-2000冠层分析仪、CI-110冠层分析仪和半球摄影法(digital hemispherical photograph, DHP), 对北京东灵山地区以蒙古栎(Quercus mongolica)为主的落叶阔叶林、华北落叶松(Larix gmelinii var. principis-rupprechtii)林和油松(Pinus tabuliformis)林的有效叶面积指数(effective leaf area index, LAI_e)进行了动态监测, 探寻其季节变化规律。为准确地估算温带山地主要森林类型的LAI, 对光学仪器测量值进行了去除木质成分、聚集效应等校正, 与基于凋落物收集法的相应实测值进行了比较分析。结果表明: 3种典型森林在生长季期间叶片生长均呈现单峰型; 3种光学仪器测量方法的同期LAI_e数值大小顺序为: LAI-2000冠层分析仪>DHP>CI-110冠层分析仪。光学仪器的直接测量值LAI_e包含了木质成分的贡献, 钝化了季节动态的变化幅度, 这对有明显季节交替的落叶林尤为突出。经校正, LAI-2000冠层分析仪和DHP的测量值与实测值都表现出显著的相关性, 其中LAI-2000冠层分析仪最适于采用基于空隙大小的校正方法, 而基于空隙度和空隙大小的综合算法则是校正DHP的最佳选择。结合经济成本和野外实际操作等因素考虑, DHP具有更大的推广优势, 特别适用于温带山地落叶林。     

森林冠层地面叶面积指数光学测量方法研究进展

作为表征植被冠层结构的核心参数之一,叶面积指数（LAI）控制着植被冠层的多种生物物理和生理过程,如光合、呼吸、蒸腾、碳循环、降水截获、能量交换等.本文首先阐述了森林冠层地面LAI光学测量方法的理论基础和数学模型;其后介绍了目前主流光学测量方法的测量原理及其优缺点;归纳了LAI光学测量方法的主要误差来源（聚集效应、非光合作用组分、观测条件和地形效应）,并分析总结了聚集效应、非光合作用组分和地形效应的定量评估现状;最后展望了森林冠层地面LAI光学测量方法的未来发展方向.     

干旱区不同年龄灌丛斑块地面节肢动物的聚集效

以荒漠草原区6、15、24、36年生柠条灌丛为研究对象,调查了不同林龄灌丛内外土壤性质和地面节肢动物群落特征,分析了干旱区灌丛斑块生境中地面节肢动物群落随灌木林发育的变化特征.结果表明： 1)6年生林地只对土壤物理性质(土壤质地、含水量、pH和电导率)产生显著影响,从15年开始林地土壤有机质和养分(N、P)显著增加.2)在研究样地共捕获27个节肢动物类群,步甲科、拟步甲科和蚁科是优势类群.从6到15年生林地,地面节肢动物优势类群数减少,常见类群数增加.从15年生经24年生到36年生林地,灌丛内外类群组成差异先缩小后变大.36年生林地某些特殊的动物类群开始大量出现,如蜣螂在36年生林地灌丛中成为优势类群.3)6和24年生林地灌丛内外地面节肢动物群落结构差别较小,15和36年生林地灌丛内外地面节肢动物群落结构差异显著.4)林龄对灌丛内地面节肢动物的分布影响较大,而对灌丛外地面节肢动物的分布影响较小.灌丛发育过程通过对灌丛下微生境的改变如土壤质地、电导率、pH等来显著影响地面节肢动物的分布,并对灌丛外样地产生一定的辐射作用.干旱区灌丛发育过程对地面节肢动物聚集效应产生显著影响,在不同林龄阶段这种聚集效应表现不一,直接影响沙化草地生态系统的恢复过程.