地质历史时期低CO_2大气浓度对陆生植物的影响

【目的】低CO_2大气浓度对陆生植物的影响研究对预测CDAC升高的潜在影响、评估群落组成的动态变化和生态系统功能、从进化时间尺度上探讨全球气候变化下陆地生态系统的碳循环均具有十分重要的意义。【方法】综合分析低CDAC对植物个体和生态系统的影响、植物的进化适应及低CDAC与其他环境因子的相互作用。【结果】低CDAC对植物的存活、生长和繁殖等方面表现出极大的限制性影响,不利于森林生态系统的发展,并与水分、温度以及营养供给等因素协同对植物产生影响。【结论】植物对地质历史时期低CDAC的进化适应可能限制了植物对将来CDAC升高的响应,相关研究值得深入开展。     

生物地理分布区对植物多样性垂直格局的影响——以云南无量山地区种子植物为例

【目的】探讨生物地理分布区性质对无量山地区种子植物多样性垂直格局的影响。【方法】以云南省无量山地区的种子植物为研究对象,利用空间自回归模型探讨生物地理分布区性质对气候因子和中域效应解释率的影响。【结果】随着海拔的升高,温、热种子植物的属多样性均呈现先增加后减少的格局;但热带属多样性的峰值出现在相对较低的海拔,而温带属多样性的峰值则出现在相对较高的海拔。热量因子及代表水热平衡的气候因子对热带属多样性海拔格局的解释率明显高于对温带属多样性海拔格局的解释率;中域效应对温带属多样性海拔格局的解释率明显高于对热带属多样性海拔格局的解释率。【结论】生物地理分布区性质可能修饰了植物多样性海拔格局及控制因素。
     

三峡库区土地利用/覆被变化对碳储量的影响

【目的】土地利用/覆被变化通过改变陆地植被覆盖度对生态系统产生影响,笔者估算1990—2015年三峡库区不同土地利用类型碳储量的变化,及时有效地评估土地利用变化与区域生态系统碳储量的关系,了解三峡库区生态系统碳储量对土地利用变化的响应,为区域碳循环研究提供参考。【方法】以1990年、2000年、2015年Landsat影像获取三峡库区土地利用/覆被变化数据,应用InVEST模型定量分析了土地利用/覆被变化对三峡库区生态系统碳储量的影响。【结果】1990—2015年三峡库区土地利用格局和各类土地面积发生了明显变化,林地、水域、建设用地和未利用地面积均不断增加,而耕地和草地面积减少; 1990—2015年三峡库区生态系统碳储量呈持续增加趋势,净增加量为90.43 Tg,增加率为24.47%,年增加率为0.98%; 三峡库区生态系统碳储量空间分布不均,呈现出东高西低、南高北低的趋势; 耕地转化为林地是库区生态系统碳储量增加的主要原因,碳损失途径主要源于林地开垦为耕地、其他土地利用类型转为水域和建设用地。【结论】三峡库区土地利用类型变化导致生态系统碳储量时空分布格局发生了相应变化,生态系统碳储量随林地面积的增加而增加。因此,在保障耕地安全的前提下,加大三峡库区退耕还林力度,加强三峡库区林地保护,有助于增加库区碳汇潜力并改善库区生态环境。     

我国人工林林下灌木层植物多样性空间变异及影响要素

【目的】灌木层是森林生态系统的重要组成部分,建立我国人工林林下灌木层植物多样性数据库,为森林群落结构维持、生物多样性保护提供技术支撑。【方法】采用结构方程模型(SEM)揭示我国人工林林下灌木层植物多样性空间变异和影响要素。【结果】①林下灌木层植物多样性从南到北逐渐减小;②随着乔木胸径的增大,林下灌木层植物多样性逐渐增大,但分布均匀度有降低趋势;③随着人工林郁闭度的增加,植物多样性呈现先增大后减小趋势,郁闭度约为65.8%时Shannon-Wiener多样性指数达到峰值;④随着林分密度的增大,林下灌木层植物多样性逐渐减小;⑤温度、降水、郁闭度、林分胸径、树高和林分密度因子均对林下灌木层植物多样性具有直接或间接的作用,其中郁闭度对其影响存在阈值(65.8%),当郁闭度超过此阈值,温度和降水为主导因子,而郁闭度低于此阈值,温度的影响权重降低,林下光照的主导作用增强。【结论】在探究人工林林下灌木层植物多样性空间变异及影响要素的过程中,需要综合考虑各种影响因子,并借助多种多样性指数,综合评判林下植物多样性变化情况。本研究结果可为调控人工林林下灌木层植物多样性及林下植物恢复提供参考依据。     

生物地理分布区对植物多样性垂直格局的影响——以云南无量山地区种子植物为例

【目的】探讨生物地理分布区性质对无量山地区种子植物多样性垂直格局的影响。【方法】以云南省无量山地区的种子植物为研究对象,利用空间自回归模型探讨生物地理分布区性质对气候因子和中域效应解释率的影响。【结果】随着海拔的升高,温、热种子植物的属多样性均呈现先增加后减少的格局;但热带属多样性的峰值出现在相对较低的海拔,而温带属多样性的峰值则出现在相对较高的海拔。热量因子及代表水热平衡的气候因子对热带属多样性海拔格局的解释率明显高于对温带属多样性海拔格局的解释率;中域效应对温带属多样性海拔格局的解释率明显高于对热带属多样性海拔格局的解释率。【结论】生物地理分布区性质可能修饰了植物多样性海拔格局及控制因素。     

植物养分重吸收及其影响研究进展

【目的】植物养分重吸收是指植物落叶前将养分转移到其他活组织中保存或直接利用的一种现象。对养分重吸收控制机制进行的系统了解,可为完善植物养分循环模型提供一定的理论依据。【方法】通过对国内外已有研究进行分析,全面比较不同生活型、林龄以及外界的环境(气候和土壤肥力)对植物的养分重吸收的影响。【结果】①木本植物茎、根的养分重吸收要小于非木本植物,非木本植物养分重吸收对不同的土壤肥力表现出更强的可塑性; 落叶植物比常绿植物重吸收更多的养分; ②幼龄林有更高的氮元素重吸收率; 老龄林能重吸收更多的磷元素; ③随着年均温和年均降水量的升高,磷元素重吸收率增加,氮元素重吸收率下降; ④干旱、洪水、飓风等极端天气都会显著影响养分重吸收; ⑤土壤肥力与养分重吸收呈负相关。相对于叶片,木本植物根、茎养分以及微量元素重吸收的研究还比较缺乏,对于养分吸收和重吸收对能量的消耗也缺乏了解。此外,长期气候变化对养分重吸收的影响也有待研究。【结论】养分重吸收是植物养分循环的一个重要部分,对它的精确估计将有利于完善全球气候变化模型,对进一步准确预测未来全球变化的趋势具有重要意义。     

三峡水库消落带出露期植物群落动态特征

【目的】调查研究三峡水库低水位运行期间消落带植物群落物种构成、优势种的消长和物种多样性在1个生长季的动态特征。【方法】以三峡水库小江和汝溪河为研究区域,在152~170m高程范围设置7条固定样带,于2016年5—9月进行植物学群落调查。【结果】调查共记录维管植物22科55属60种,以禾本科(Gramineae)和菊科(Compositae)物种最多。不同高程的优势物种组成变化不大,但重要值所占比例不同。随着高程升高及出露期延长,一年生植物重要值升高。多年生植物狗牙根(Cynodon dactylon)和香附子(Cyperus rotundus),一年生植物苍耳(Xanthium sibiricum)、狼杷草(Bidens tripartita)、稗(Echinochloa crusgalli)、马唐(Digitaria sanguinalis)等是消落区优势物种;随着高程升高和出露期延长,狗牙根和香附子重要值降低,苍耳和狼杷草重要值升高,稗和马唐重要值先升高后降低。消落带植物群落的丰富度、多样性、均匀度指数在高程梯度上的差异在p0.05水平具有统计学意义,物种多样性沿高程升高和出露期延长整体呈增加趋势。【结论】三峡水库消落带的物种组成趋于简单化,尤其在低高程区,耐淹种和具有强竞争力的植物是消落区的优势物种组成。不同植物的生长生态特性及对生境适应能力的差别是消落带植物群落形成和变化的主要因素。     

长江流域安徽段生态系统服务价值与景观生态风险时空演变及其关联分析

【目的】综合运用生态系统服务价值和景观生态风险评估,更好地为长江流域安徽段可持续发展提供决策支持,也为跨江区域生态环境管护提供一定参考。【方法】基于1995年、2005年和2015年安徽省土地利用数据,采用生态系统服务价值评估、景观生态风险评估和双变量空间自相关模型等方法,分析长江流域安徽段生态服务价值、生态风险时空变化及其关联特征。【结果】①1995—2015年研究区总生态系统服务价值呈减少趋势,减少率为0.54%;研究区以较高和中等生态服务价值等级为主,主要分布在长江沿岸、大别山区及皖南山区。②近20年长江流域安徽段生态风险整体呈升高趋势,以中、较低和低生态风险等级为主;空间上,较高和高风险区主要分布在长江沿岸及巢湖区域,并由集聚分布趋于连片扩张。③长江流域安徽段单位面积生态系统服务价值与生态风险之间存在空间正相关性,主要关系为高价值-高风险相关,即生态服务价值高的区域也是生态环境比较脆弱的区域,应特别关注。【结论】必须重视对湿地和林草景观的保护,加强以长江沿岸、巢湖区域为主的湿地生态保护和对大别山、皖南山区自然山体林草景观的保护与修复,将对提高长江流域安徽段生态系统服务功能和保护长江生态环境起着重要作用。     

三峡水库消落带出露期植物群落动态特征

【目的】调查研究三峡水库低水位运行期间消落带植物群落物种构成、优势种的消长和物种多样性在 1 个生长季的动态特征。【方法】以三峡水库小江和汝溪河为研究区域,在 152~170m 高程范围设置 7 条固定样带,于 2016 年 5 — 9 月进行植物学群落调查。【结果】调查共记录维管植物 22 科 55 属 60 种,以禾本科( Gramineae )和菊科( Compositae )物种最多。不同高程的优势物种组成变化不大,但重要值所占比例不同。随着高程升高及出露期延长,一年生植物重要值升高。多年生植物狗 牙 根 ( Cynodon dactylon )和 香 附 子 (Cyperus rotundus ),一 年 生 植 物 苍 耳 ( Xanthium sibiricum )、狼 杷草( Bidens tripartita )、稗(Echinochloa crusgalli )、马唐( Digitaria sanguinalis )等是消落区优势物种;随着高程升高和出露期延长,狗牙根和香附子重要值降低,苍耳和狼杷草重要值升高,稗和马唐重要值先升高后降低。消落带植物群落的丰富度、多样性、均匀度指数在高程梯度上的差异在 p <0.05 水平具有统计学意义,物种多样性沿高程升高和出露期延长整体呈增加趋势。【结论】三峡水库消落带的物种组成趋于简单化,尤其在低高程区,耐淹种和具有强竞争力的植物是消落区的优势物种组成。不同植物的生长生态特性及对生境适应能力的差别是消落带植物群落形成和变化的主要因素。
     

树干液流对环境变化响应研究的整合分析

【目的】从生态系统和全球尺度上考察了树干液流和生物及非生物因子之间的关系,将影响因子参数化以进行全球树干液流的估计,量化比较人为控制环境试验对液流的影响。【方法】采用数据整合分析方法,收集2001—2019年树干液流相关研究数据,从森林生态系统和全球尺度上研究树干液流密度(Fd)对生物和非生物因子的响应,并对树干液流与年平均温度(MAT)、年平均降水量(MAP)、饱和水汽压亏缺(VPD)、光合有效辐射(PAR)、土壤含水率(ρ)等主要影响因子的关系进行多元回归分析。【结果】胸径(DBH)和叶面积指数(LAI)都与Fd在生物群落和全球尺度上高度相关;VPD与Fd呈负相关关系;通过MAT、MAP、VPD、DBH和土壤体积含水率建立参数化模型可以估算树干液流密度;不同控制试验通过影响环境因子,进而影响森林蒸腾。【结论】树干液流主要受到自身生物因子和环境因子的影响并且影响程度因生态系统而异,人为活动可导致环境因子改变进而影响树干液流及蒸腾。