中国农业水土资源时空匹配特征及影响因素研究

分析农业水土资源的时空匹配特征与影响因素,可为农业水土资源优化配置提供科学依据。以中国除港澳台的31个省(自治区、直辖市)为研究对象,运用基尼系数法和农业水土资源匹配系数法对2009~2019年的农业水土资源时空匹配特征进行评价分析,并利用Sen+Mann-Kendall法分析农业水土资源匹配系数的变化趋势,最后运用面板回归模型探究变化的主要影响因素。研究结果表明:①2019年与2009年相比,中国水资源总量增加4860.90亿m^(3),耕地面积总量减少75295 km^(2),农业水土资源匹配系数由0.6018升高到0.6652,整体仍高度不匹配且呈不显著变差的趋势。②中国各省(自治区、直辖市)农业水土资源匹配整体呈现“西南优于东北,边缘优于腹地,林区优于农区,山丘优于平原”的空间格局。③北京农业水土资源匹配系数显著下降,上海、广西、重庆、贵州、云南以及宁夏显著上升。④农业用水量和人均水资源量是影响农业水土资源匹配的主要因子。中国农业水土资源匹配协调度仍处于高度不平衡状态,依据匹配系数划分不同等级的调控区并制定差异化的调控措施是缓解农业水土资源匹配不协调的有效途径。

中国南方松林地理替代分布规律及其气候主导因子研究

为揭示中国南方地区松林替代分布规律及其气候制约因素,以云南松、高山松、华山松、思茅松和马尾松5个树种为研究对象,收集物种标本数据和生物气候因子数据,采用MaxEnt模型预测松属树种的地理分布,并通过判别式分析、方差分析、核密度分析和主成分分析的方法量化解析5个树种之间的生态位差异,从而去解释植被地理替代分布规律及其主导的气候因子。结果表明:5个树种的AUC值均大于0.9,说明适生区预测精确度较高;5种松林存在明显的地理替代分布;昼夜温差月均值、等温性、温度变化方差是造成5个树种生态位分化的主导温度因子,最干月份降水量和最冷季度平均降水量是5个树种生态位分化的主导降水因子。由5个树种在不同气候因子生态幅变化的差异看出,温度的变化、季节性降水等表征气候季节性差异的变量是造成中国南方地区5种松林地理替代分布的主要原因。

不同分辨遥感影像下天山云杉林分形特征

【目的】研究分辨率改变较小的情况下的天山云杉林分形特征的稳定性,为天山云杉林区划调查提供依据。【方法】以天山云杉林为研究对象,选取分辨率为0.1 m(无人机影像)和0.5 m(WorldView-3影像)2种遥感影像,分别计算其分形维数,使用ENVI、PIX4D等软件对WorldView-3影像和无人机影像进行预处理,在MATLAB中分别采用双毯覆盖模型法和分形布朗运动法计算171个不天山云杉林样方的分形维数。【结果】(1)天山云杉林分形维数的取值范围主要集中在2.3~2.6;在WorldView-3影像下,采用双毯覆盖模型法和分形布朗运动法计算得到:天山云杉林分形维数的取值范围主要集中在2.2~2.7。(2)天山云杉林分形维数的值不会随着值数量的增加而发生较大的改变,始终处于稳定的取值区间内。【结论】无人机影像和WorldView-3影像下天山云杉林分形维数分别为2.4513和2.4782,2种不同分辨率(0.1和0.5 m)下的天山云杉林分形维数值取值区间基本相同,即天山云杉林在一定的分辨率下有着稳定的分形特征。

2001—2022年扎龙湿地植被覆盖时空演变特征

扎龙国家级自然保护区是世界最大的芦苇湿地,其植被变化对湿地的生态环境影响较大,以齐齐哈尔市域内扎龙湿地为对象,基于MODIS数据,利用像元二分模型法,运用ArcGIS 10.2软件,分析该湿地2001—2022年植被覆盖时空演变特征,旨在揭示扎龙湿地的植被变化趋势,为该湿地生态保护、修复及建设提供借鉴和参考。结果表明,1)扎龙湿地东部地区植被覆盖度优于西部,植被覆盖等级空间变化整体呈现出波动式增加的趋势;整体是低植被覆盖度向高植被覆盖度转化,高植被覆盖度区域面积显著增加,中级、中低级和低级植被覆盖度区域面积逐渐减少。2)植被覆盖度与该区域年降水量、年均气温和年补水量存在着相关性。高植被覆盖区域分别与年降水量和年补水量呈现显著的正相关(相关系数R=0.42;R=0.62),中高植被覆盖区域与前一年的年均气温存在显著的正相关(R=0.46),且与当年年均气温也有一定相关性;高植被覆盖区域也与前一年的年降水量存在一定的相关性,表现出植被覆盖度变化滞后于降水量变化的特征。

塞罕坝机械林场云杉资源调查

本文基于塞罕坝数据库以及监测样地数据,对该地区云杉资源的林分资源、生物多样性和土壤资源进行调查。结果表明,该地区云杉林面积占比较小,且多为中幼龄林,密度较高,因而平均胸径较低;近熟林林分由于经营及时、密度适宜,林下生物多样性较丰富,林下土壤呈酸性。基于此,提出针对性的建议,包括加大云杉林的抚育强度,促进其健康生长;根据不同的经营目标采用不同的经营模式;打造云杉和其他树种的混交林,提高云杉林的森林质量和扩大面积等。

毛乌素沙地黑沙蒿群落多尺度呼吸的季节动态和影响因素

【目的】比较不同观测尺度呼吸对环境因素的响应,特别是对温度和水分的响应,理解多尺度呼吸作用的影响机制,以期提升跨观测尺度呼吸模型模拟精度。【方法】在宁夏盐池选取典型黑沙蒿群落,于2022年5—10月,在固定样地原位连续监测黑沙蒿叶片、土壤与生态系统呼吸速率(即Rl、Rs与Re),拟合呼吸与温度、水分之间的关系,了解多尺度呼吸的季节动态特征及其环境影响因素。【结果】(1)观测期内,Rl主要受温度调控(R^(2)为63.5%),温度敏感性(Q10)为1.48,Rl日均值最大为5.96μmol/(m^(2)·s),出现在7月;Rs和Re季节变化均受水分调控(R2分别为44.4%和50.9%),Q10分别为1.23和1.08,Rs和Re最大日均值均出现在8月,分别为2.94μmol/(m^(2)·s)和4.07μmol/(m^(2)·s)。(2)温度–水分双变量经验模型对Rl、Rs和Re的解释能力相较于单变量模型提升程度有限,平均R2分别增加了0.09、0.05和0.02。(3)水分条件是不同观测尺度呼吸温度敏感性是否趋于一致的关键因素。当土壤水分条件较差时(相对土壤含水量WRE<0.4时),Rl、Rs和Re对温度的响应有显著差异,Q10分别为1.34、0.63和0.84;当土壤水分条件较好时(WRE≥0.4),Rl、Rs和Re对温度的响应趋于一致,Q10约1.8。【结论】不同观测尺度呼吸季节变化的调控因素存在差异,而双变量模型对提升不同观测尺度呼吸模拟的精确性作用有限,充分考虑不同观测尺度以及同尺度水分条件的差异是未来准确模拟干旱或半干旱地区呼吸作用的关键。

北京维管植物系统发育区系地理研究

【目的】明确北京市维管植物多样性分布特征与其系统发育结构类型,为北京市自然生态系统生物多样性的保护提供科学依据。【方法】在植物区系研究中引入系统发育分析方法,搜集整理北京市全域及各区植物名录、植物分布数据库和14个保护地的本底调查资料,构建野生维管植物系统发育树。计算系统发育多样性,并统计类群丰富度,明确北京地区的植物多样性分布格局。通过计算净相关指数探究北京市各区和多个保护地的植物系统发育结构。计算了各保护地两两之间的系统发育相似性指数,并基于物种组成相似性与系统发育组成相似性对14个保护地进行了聚类分析。【结果】(1)北京市植物区系组成完整,包括了全球维管植物所有大分支类群。(2)具有较高海拔山地的区,如延庆、门头沟、密云、怀柔、房山,表现出较高的类群丰富度和系统发育多样性。(3)各区和保护地的属、种类群多样性与其系统发育多样性显著相关,但其系统发育结构均为非随机型。其中怀柔、门头沟和密云三区具有离散的系统发育结构类型。(4)基于物种相似性与系统发育相似性的聚类分析均无法区分位于太行山系与燕山山系的保护地。(5)14个山地自然保护地中,小龙门、百花山、喇叭沟门、雾灵山等地的系统发育多样性较高,其中雾灵山和喇叭沟门的系统发育结构为离散型。【结论】北京市植物多样性热点地区主要集中在北部和西部山地,其中延庆区、门头沟区、密云区的植物多样性最高。14个保护地中,小龙门、百花山具有最高的类群丰富度和系统发育多样性,值得重点关注。雾灵山和喇叭沟门系统发育结构较为发散,能够为多样性保护工作带来较高保护效益,同样是不容忽视的。太行山系与燕山山系的植物区系在北京没有表现出明显差别。

江西武夷山自然保护区森林群落组成特征分析

通过调查分析,江西武夷山自然保护区典型森林植物群落样地共调查到木本植物345种隶属于76科164属,草本植物 93种隶属于35科76属。乔木59科104属225种,灌木76科155属291种。乔木层物种主要以山茶科、壳斗科、杜鹃花科、樟科、山矾科等10科为主,所拥有物种占总数的57.33%;灌木主要以樟科?蔷薇科?山茶科、壳斗科、杜鹃科、冬青科等10科为主,所拥有物种数占总数的30.66%。物种组成特点:第一,组成群落的植物种类丰富,优势树种比较明显。林中草本稀疏,藤本植物也少见。第二,种类组合多样性。第三,恒有度高的物种少。分析乔木层主要建群种或优势种及其生活型重要值所占比例沿海拔变化情况,较好的反映出了该区植被类型海拔垂直分布格局。

树线交错带植物形态结构和生理生态学特性研究进展

由于复杂特殊的生长环境,树线交错带植物形成了独特的形态结构和生理生态学特性。本文综述了国内外学者在树线交错带植物形态适应特征、解剖结构特征、生理生态学特性等方面的研究进展,并提出研究展望,为进一步探究全球气候变化情况下植物对环境的响应机理及间接预测气候变化提供参考。

大兴安岭寒温带森林演替过程中土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征

通过研究森林演替过程中土壤碳氮磷含量的变化特征及其化学计量比,分析在0~200 cm土层中,不同演替阶段土壤有机碳氮磷含量的变化情况。选择黑龙江漠河森林生态系统国家级定位观测研究站森林演替过程中3个典型阶段的代表群落,即兴安落叶松林、落叶松-白桦混交林和白桦林为研究对象,分别对其碳氮磷含量分析。结果表明,在演替前期(白桦林)的土壤中,C含量范围为5.78~28.29 g/kg,N含量为0.243~1.232 g/kg,P含量为0.243~1.232 g/kg。演替中期(落叶松-白桦混交林)C含量为6.39~29.41g/kg,N含量为0.077~1.472 g/kg,P含量为0.41~1.374 g/kg。而在演替后期(兴安落叶松林)的土壤中,C含量范围为6.36~34.61g/kg,N含量范围为0.353~1.463 g/kg,P含量范围为0.353~1.463 g/kg。不同林型的土壤C、N、P化学计量比也存在差异。在0~90 cm土层中,前期的C∶N范围为4.15~11.13,后期为5.92~21.85,中期为5.58~23.24。在90~200 cm土层中,前期的C∶N范围为7.46~19.8,后期为4.56~13.09,中期为5.88~18.07。在50~200 cm土层中,前期的C∶P为4.02~9.11,后期为2.24~10.51,中期为3.32~10.76。在0~200 cm土层中,前期的N∶P范围为0.51~2.95,后期为0.28~1.61,中期为0.36~2.13。通过分析显示,森林演替过程中土壤碳氮磷含量及其化学计量比存在一定的变化规律,了解这些变化规律有助于更好地评估森林生态系统营养循环和土壤质量的变化,为森林管理和保护提供科学依据。

澜沧江流域云南松群落分布与地形因子的关系研究

依据2020年在澜沧江流域分层抽样调查的120个云南松样地数据,提取云南松群落数据和地形因子数据,采用典型对应分析法研究澜沧江流域云南松群落的分布与海拔、坡向和坡度的相关关系。结果表明,地形因子中对澜沧江流域云南松群落分布影响较大的因子为海拔,其次为坡度,坡向对云南松林分布的影响较小。

西藏自治区自然保护地空间特征研究

以西藏自治区现有6种类型共102处自然保护地为研究对象,采用地理集中指数、不平衡指数、最邻近点指数和核密度估计的方法对自然保护地空间特征进行定性和定量分析研究。结果表明,西藏自治区自然保护地具有聚集分布的特点,交叉重叠区域呈藏西阿里高原山地区、藏东南高山深谷区交叉重叠面积大,藏中雅江流域交叉重叠数量多的特点,在重叠类型上,自然保护区与自然公园的重叠是最为普遍的重叠类型。对西藏自治区自然保护地空间分布格局评价结果,生态区位重要,保护价值高,总体布局基本合理,仍有优化空间,提出推进国家公园建设,完善保护体系,优化空间布局等建议。

基于面板数据的我国天然橡胶生产布局时空演变研究

目前,我国天然橡胶资源安全问题日益突出,开展天然橡胶生产动态监测具有重要的理论意义和现实意义。本研究基于长面板数据集综合应用生产规模指数、生产集中度指数、生产重心分析法、效率比较优势、规模比较优势和综合比较优势等模型测算,研究1995—2020年我国天然橡胶空间分布特征及演变规律。结果表明:1995—2020年我国天然橡胶生产布局逐渐向云南和海南集中,2020年云南和海南两省合计的生产集中度指数达97.87%,云南已超越海南成为我国最具比较优势的植胶区,海南依然属于比较优势区域;同时,空间重心明显向西北方向移动,广东、广西和福建三省(区)的比较劣势更加突出。未来,基于多因子多尺度的空间统计分析研究方法,将成为天然橡胶生产布局时空演变和预测研究的重要发展方向。

全球森林绿度异常对干旱事件的响应

近年来全球气候变化下干旱事件频发,进一步导致森林锐减,加重部分地区荒漠化,因此定量研究森林绿度对干旱事件的响应具有重要意义。结合基于叶面积指数的森林绿度异常指标和基于标准化降水蒸发指数的干旱指标,研究了全球森林绿度异常对干旱事件的响应机制,阐释了不同类型森林绿度异常值对干旱事件的敏感性及空间差异。结果表明:①2007-2018年全球森林面积整体呈先增加后减少趋势,最大异常面积出现在2008年,其森林绿度异常面积占森林总面积的57.15%;②受干旱影响,全球各主要林区均发生多次绿度异常现象,未发生异常的地区主要位于各大森林的边缘地区以及靠海岸地区;③美国西部地区、南非、中国西南部和澳大利亚境内森林绿度异常程度和干旱事件具有正相关关系;④各类型森林中以阔叶林绿度异常对干旱变化的敏感性最强,其次为混交林和针叶林,而灌木林敏感性最弱。研究结果揭示了气候变化下全球森林绿度对干旱事件响应的差异化规律,对各地区森林绿度变化进行了归因分析,为全球森林生态保护提供了个性化的科学依据。

兴安落叶松林气候适宜性与生产力的关系

【目的】兴安落叶松是东北内蒙古林区重要的建群树种,全球气候变暖使得兴安落叶松林的潜在适宜区域分布和生产力正面临巨大的不确定性。因此,准确评估东北内蒙古林区兴安落叶松林潜在气候适宜性及其与生产力的关系,对东北地区生态系统的可持续发展具有重要的作用。【方法】基于东北内蒙古天然林区的68个兴安落叶松林样地实际调查数据和8个气候因子变量,利用MaxEnt模型模拟预测兴安落叶松林的潜在地理分布,确定兴安落叶松林的潜在适宜区分布及面积,结合实测点分布概率、生产力和林分结构因子,探讨兴安落叶松林气候适宜性与生产力的关系及其影响因素。【结果】兴安落叶松林的适宜区主要集中分布在内蒙古东北、黑龙江中部以北及东南、吉林东南部,适生区的面积由大到小依次排序:低适宜区(6.050×10^(5)km^(2))>高适宜区(4.087×10^(5)km^(2))>中适宜区(3.534×10^(5)km^(2))。兴安落叶松林的气候适宜性与生产力关系呈显著负相关性,以幼龄林为主的低适宜区生产力显著高于高适宜区。林分年龄对兴安落叶松林气候适宜性与生产力的关系具有显著的调节作用,低林龄增强了气候性与生产力的负相关性,而高林龄中气候适宜性与生产力的关系较弱。【结论】本研究证实了兴安落叶松林气候适宜性与生产力的显著负相关关系,但这种负相关关系可能受到林龄因素影响。在研究物种生境适宜性与生产力的关系时,应综合考虑气候因子和林分结构特征的影响。

青藏高原东北边缘迭山北坡巴山冷杉林火烧迹地天然植物区系特征分析

【目的】对青藏高原东北边缘巴山冷杉林火烧迹地自然演替的植物进行区系统计分析。【方法】基于已有文献资料,进行野外调查,系统整理植物区系信息。【结果】青藏高原东北边缘巴山冷杉林火烧迹地共有天然植物29科53属68种。火烧迹地分布植物的科以世界分布型为主,占总科数的51.72%。优势属相对于世界植物区系其物种所占比例并不高,分布于本区的属多为以寒温带地区,特别是以北温带及其高山区的分布为主。属的分析表明,本区属于以北温带成分,特别是欧亚大陆温、寒地带典型成分为优势,兼具温性、寒温和高寒类型的温带区系性质。区系具有年轻的性质,具体表现在木本类型较少,多年生草本多,缺乏古老和原始的类群。作为青藏高原的边缘地带和过渡区系,本区系在受到我国华北区系和西南高山区系双重影响的同时,保持了其高原、高山类型的区系性质。火烧迹地所处的迭山北坡为我国青藏高原植物区系向黄土高原植物区系过渡的代表区系之一。【结论】在中国种子植物区系分区中,本区属于中国-喜马拉雅植物亚区的洮河-岷山亚地区。

新疆北疆荒漠群落组成及种间联结与相关性分析

【目的】研究新疆北疆荒漠物种的种间联结特征及其对群落演替的影响,为北疆生态系统荒漠植被恢复与生态重建提供理论依据。【方法】使用二元数据关联矩阵模型,利用该模型矩阵计算方差模型(VR),计算北疆荒漠物种总体关联性,计算χ^(2)值检验其显著性。结合Ochiai、Dice和Jaccard三种指数计算方法,降低指数计算误差,分析荒漠群落物种间的联系与区别。【结果】新疆北疆荒漠草本层和灌木层总体关联性VR>1,66个草本层和22个灌木层物种间呈现正关联。正负联结总数2145个种对,其中正联结率21.63%,不显著联结率66.8%,北疆荒漠区草本层中以不显著联结种对为主。灌木层中,正负联结总数231个种对,其中,正联结种对数60个,占总种数的26%,不显著联结种对占总种数的70.13%。在北疆荒漠区灌木层中以不显著联结种对为主。【结论】新疆北疆荒漠群落种间呈较独立分布的不显著正联结,是物种共同生存的机制之一。呈不显著正关联是北疆荒漠植物群落草本层、灌木以及草本和灌木层总体种间关系的表达。北疆荒漠群落中有较稳定和完善的种组成和群落结构。

论植树造林技术与森林经营管护措施

甘肃省兰州市北山生态建设管护中心作为负责北山地区生态保护与建设的核心机构,主要负责防沙治沙、植树造林及森林经营管护等工作。近年来,该中心通过实施退耕还林、封山育林、天然林保护、湿地恢复等措施,有效改善了北山地区的生态环境,促进了当地经济社会可持续发展。结合甘肃省生态建设成果,深入研究当地采用的植树造林方法,并提出一系列有利于提高森林经营管护水平的措施,以期为甘肃省乃至全国各省(自治区、直辖市)的植树造林工作开展提供可行性参考,全面提高我国森林资源保护水平。

末次间冰期以来平榛物种复合体生态分化及历史分布变迁

【目的】探讨末次间冰期以来平榛物种复合体(平榛、川榛、滇榛)的历史分布变迁,了解其地理分布对环境演变的响应机制,旨在为厘清3个物种的进化关系提供借鉴意义,也为资源保护和开发提供科学依据。【方法】基于平榛物种复合体3个近缘种的分布数据及相应的筛选后的环境变量,利用MaxEnt模型及ArcGIS软件对平榛物种复合体在末次间冰期、末次盛冰期、全新世中期和现代的潜在分布区进行模拟,以探究其历史分布变迁,并划分适生区等级;将3个近缘种在不同时期的分布区域进行叠加,推测其避难所,并采用榛孢粉数据进行验证;最后,利用主成分分析法探究3个近缘种的生态位分化情况,并对主要环境影响因子进行综合评价。【结果】从整体来看,平榛和川榛的前2位主要环境因子贡献度相差不大,且滇榛前2位主要环境因子均与水分有关,相对于温度,水分对3种树种的分布有着更重要的影响。从适生区面积来看,平榛的适生区面积在冰期呈收缩趋势,进入全新世中期后面积又有所扩张,川榛和滇榛的适生区面积却与之相反;适生区区域重叠后得到的3个近缘种的避难所与孢粉信息较吻合。【结论】本研究较为准确地模拟了平榛物种复合体在4个时期的适生区分布变迁,探究了其生态位分化情况,并推测了其生物避难所,可为未来气候变化背景下中国境内榛资源保护和管理开发提供一定的科学依据。

荒漠植物“肥岛”效应对土壤养分空间分布的影响

为探究古尔班通古特沙漠2种灌木不同空间位置“肥岛”效应,以该沙漠优势灌木——准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)和沙拐枣(Calligonum mongolicum)为研究对象,以灌木根部为中心按20(A)、60(B)、100(C)、140 cm(D)向外延伸设置样点,每个样点按3个土层深度(0<h≤5 cm、5 cm<h≤10 cm、10 cm<h≤20 cm)进行土壤取样,分析在不同空间位置处土壤养分含量及富集情况。结果表明:(1)准噶尔无叶豆与沙拐枣均存在“肥岛”效应,且不同物种、空间位置的土壤养分含量差异显著(P<0.05)。2种植物的土壤养分在不同空间分布中的变化趋势相同,即在水平方向上,随着距灌丛中心距离的增加而逐渐减少。其中准噶尔无叶豆在D处的土壤有机质(SOM)、速效氮(AK)和全氮(TN)质量分数较A处分别平均下降了58.16%、52.94%和68.18%。沙拐枣在D处的土壤SOM、AK、TN质量分数和电导率较A处分别平均下降了61.38%、13.33%、69.23%和21.81%。在垂直方向上,2种植物的土壤SOM、AK和TN均表现为表层土壤养分含量最高,且随着土层深度的增加呈现递减趋势。沙拐枣的土壤AK、pH和硝态氮(N-NO_(3)^(-))质量分数显著高于准噶尔无叶豆(P<0.05)。(2)2种灌木的土壤SOM、AK、TN和全磷(TP)的富集率均呈现一致的变化趋势,即随着灌丛中心向外土壤养分富集率逐渐降低,且随着土层深度的增加土壤养分富集率呈递减趋势。(3)不同空间位置土壤养分的富集率与植株株高、冠幅有较显著的相关性(P<0.05),准噶尔无叶豆和沙拐枣的株高、冠幅与土壤SOM、TN、N-NO_(3)^(-)富集率均呈显著性正相关关系。总体来说,2种植物均呈现出了“肥岛”效应,土壤养分在不同空间分布中有明显的空间异质性,不同植物对土壤养分的富集能力不同,形成的“肥岛”效应也不同,具有明显的物种效应。