基于GIS空间技术和MaxEnt模型预测川西松材线虫病入侵风险

【目的】松材线虫在我国主要以松墨天牛和云杉花墨天牛为传播媒介,感染林木后常导致森林毁灭性破坏。预测松材线虫病入侵风险不仅对森林保护与质量提升具有重要参考价值,还关乎我国生态安全与碳中和目标的实现。【方法】本文基于川西理县24个云杉花墨天牛和55个枯死松树(云杉花墨天牛羽化前载体)地理分布点以及20个生物与非生物因子数据,利用GIS分析工具和最大熵模型(MaxEnt)对该县云杉花墨天牛适生区和枯死松树潜在分布区进行预测,并通过MaxEnt软件内建的刀切法剖析影响云杉花墨天牛适生区与松树分布区的主要因子。考虑到松材线虫病发生至少需同时具备传播媒介(云杉花墨天牛)和载体(松树)二要素,将云杉花墨天牛适生区和枯死松树分布区数据进行加权求和,预测松材线虫病发生的潜在分布区,评估其入侵风险。【结果】研究发现MaxEnt模型对云杉花墨天牛适生区和枯死松树分布区的预测工作特征曲线的下面积值分别为0.993和0.969,表明模型的预测结果为优,可用于松材线虫病潜在入侵风险预测。松材线虫病潜在入侵风险评估发现距居民点1.5 km内、年均气温为7.8~10.1℃、最湿季降水量为345~358 mm时松材线虫病潜在发生风险最高。模型预估理县松材线虫病潜在发生高风险区面积为10616 hm^(2),沿道路呈带状分布于各乡镇,占县域针叶林总面积7.1%。【结论】基于GIS空间技术和MaxEnt模型有助于预测川西林区松材线虫病入侵风险。但是,随着经济建设与气候变化,川西松材线虫传播与发生存在较大不确定性,应加强居民点、公路沿线松材线虫及其传播媒介的监测,完善防控应急预案,保障川西林区生态安全。

亚高山川西云杉林叶片养分重吸收与经济性状的关系及其环境驱动因素

阐明叶养分重吸收与叶片经济性状间的关系对于理解植物的养分吸收与利用策略至关重要;然而,关于叶养分重吸收是否以及如何与叶片经济性状相协调目前仍知之甚少,特别是在由外生菌根(ECM)主导的高寒针叶林中.以青藏高原东缘广泛分布且与ECM高度共生的川西云杉(Picea likiangensis var.balfouriana)为对象,探究17个种群叶氮(N)、磷(P)重吸收效率与叶片形态(厚度、组织密度、比叶面积)和化学性状(N、P浓度)间的协变关系及其环境驱动因素.结果表明:(1)N、P重吸收效率与叶片经济性状沿“叶经济谱”共变,并与叶片厚度、组织密度存在显著的正相关关系,与比叶面积、叶片N和P含量呈显著的负相关关系.这表明在叶片养分吸收与利用中,养分重吸收与叶保守型性状(厚度、组织密度)存在协同关系,而与获取型性状(比叶面积、N和P含量)呈权衡关系;(2)温度是影响N、P重吸收效率和叶片经济性状变化的主导因素,且随着温度降低,N、P重吸收效率和叶片厚度及组织密度均呈显著增加,而比叶面积和叶片N、P浓度则呈显著降低趋势.总体上,本研究表明温度驱动高寒针叶林叶养分重吸收与叶经济性状间的协调关系;上述研究成果有助于丰富和提升对高寒森林碳与养分经济协调性及其驱动机制的认知,同时对于理解和预测气候变化背景下高寒森林的适应性具有重要意义.(图4表2参37)

基于叶片和土壤酶化学计量的川西亚高山岷江冷杉林养分限制海拔变化规律

氮(N)和磷(P)养分有效性是制约森林生态系统林分生产力与碳汇功能的关键要素,但目前对多变环境下森林生态系统养分限制特征还缺乏充分的科学认识。山地生态系统的气候、植被和土壤等环境因子沿海拔的垂直变化格局为深入认识森林养分限制及其驱动因素提供了天然的实验平台。该研究以青藏高原东缘典型的川西亚高山针叶林——岷江冷杉(Abies faxoniana)林为研究对象,通过沿巴朗山2 850–3 200m海拔梯度的多点取样,从植物叶片N、P养分含量、化学计量变化和地下微生物胞外酶化学计量学的角度,分析了海拔梯度下该区域森林养分限制特征变化规律及其主要驱动因素。结果表明:1)随海拔升高,叶片N、P含量降低而N:P由12.33升高至15.00,表明随海拔升高该区域针叶林叶片生长由N限制转化为N-P共同限制,且P限制随海拔升高而表现出增强趋势;2)矢量模型分析发现不同海拔下根际土壤微生物胞外酶化学计量矢量角度均>45°,且随海拔升高呈上升趋势,表明该区域微生物受P限制,且海拔越高土壤微生物P限制越强;3)进一步通过Pearson相关分析和路径分析表明,海拔引起的气温变化是驱动岷江冷杉林生态系统养分限制的主导因素。综上所述,基于叶片和土壤微生物养分证据均表明川西亚高山针叶林生态系统总体表现出P限制程度随海拔升高而逐渐增强的趋势。

生态学中韧性的概念范畴及表征方法

随着人类活动加剧和极端事件增加,全球生态系统正在承受各种类型、强度和频度的干扰,生态系统及其过程对于干扰的韧性成为生态学中日益关注的热点。目前,国内外生态学界对于韧性的描述众多,适用对象和侧重点各不相同。本文阐述了“resilience”一词在生态学中的含义,从生态系统和生态指标2个层次,系统总结了韧性的概念范畴,包括抵抗力、恢复力、稳定性、复杂性、生态阈值和韧性的关系,介绍了如何使用单变量和双变量表征生态系统韧性。通过了解和提高生态系统韧性,可以为生态系统保护、管理和修复提供依据,并对维持生态系统功能的稳定具有重要意义。

疏伐对不同林龄云杉人工林地被层水源涵养能力的影响

以川西亚高山暗针叶林区主要的人工林——云杉人工林为研究对象,通过在四川省理县米亚罗镇设置固定样地,进行群落调查、地被层(枯落物和苔藓)取样测定,探讨不同疏伐处理(S0:对照;S1:疏伐10%;S2:疏伐20%)对不同林龄云杉人工林(幼龄林:25年;中龄林:35年;近熟林:50年)地被层水源涵养能力的影响.结果表明:林分成熟前,云杉人工林地被层持水能力随林龄增加而显著提高;从4年短期效应看,疏伐对云杉人工林地被层持水能力无显著影响.地被层蓄积量组成中,枯落物大于苔藓,占比达55.64%-67.21%,且随着林龄的增加先升高后降低;地被层最大持水量组成中,枯落物占比为45.56%-52.26%,且随着林龄的增加逐渐升高.枯落物蓄积量及最大持水量占比均随疏伐强度的增加先升高后降低,苔藓的贡献逐渐增加;枯落物蓄积量、最大持水率及最大持水量组成均表现为叶片大于枝干.叶片蓄积量占比为53.02%-60.89%,最大持水量占比为64.27%-71.25%,且占比均随林龄增加逐渐升高,随疏伐强度增加先升高后降低.因此,枯落物为地被层水源涵养功能的主要承担者,叶片则是枯落物水源涵养功能的承担主体,且两者的持水能力随着林龄的增加而升高,随着疏伐强度的增加先升高再降低;同时,林龄和疏伐强度的增加还逐步提高了苔藓的持水能力.如何通过提高地被层中枯落物叶片及苔藓的蓄积量来提高地被层水源涵养能力,进而提高云杉人工林水源涵养能力将是今后其结构功能调整和可持续经营研究的重点.