贺兰山东、西坡群落植物叶N、P化学计量沿海拔梯度的格局及群落构建机制

为了研究贺兰山不同气候类型群落植物叶N、P化学计量沿海拔梯度的格局及群落构建机制,以贺兰山东、西坡沿不同海拔梯度的群落植物为研究对象,分析群落植物叶片N、P质量分数的加权平均值与海拔的关系,并通过构建零模型,探究沿海拔梯度贺兰山东、西坡植物群落构建机制。结果表明:贺兰山东坡植物叶片N质量分数和N、P质量分数比的群落加权平均值随着海拔的升高,呈现先增加后降低的趋势,并在海拔1600~2000 m处最高;东、西坡叶片P质量分数均随海拔升高逐渐增加。贺兰山东坡群落叶片N质量分数在中海拔(2000 m左右)处发散,在中高海拔(2600 m左右)处收敛;叶片P质量分数在中高海拔(2600 m左右)处最收敛,叶片N、P质量分数比在中低海拔(1700 m左右)处最发散。而贺兰山西坡植物叶片N质量分数在中高海拔(2600 m左右)处最发散,叶片P质量分数在中高海拔(2700 m左右)处最发散。环境因子不是贺兰山东坡群落构建的主要驱动因素,而是贺兰山西坡群落构建的主要驱动因素,其中,土壤N、P质量分数显著影响叶片N、P化学性状的群落加权方差。

贺兰山东、西侧典型植物群落物种多样性差异及其影响因子

深入理解干旱与半干旱地区山地植物群落的物种多样性特征及其环境影响因子,是全球气候变化下区域生物多样性保护的基础。贺兰山脉地处中国温带草原与温带荒漠的过渡带,其东、西侧受不同气候影响,各植被类型的物种多样性特征也存在差异。选取贺兰山东、西侧广泛分布的5个森林群落类型,通过群落组成、环境因子调查,分析贺兰山东、西侧典型植物群落物种多样性的差异及主要影响因子。结果表明,1)东、西侧典型植物群落在物种丰富度、水分生态类型构成上均存在较大差异:西侧群落的环境比东侧更干旱,因此水分生态类型构成上旱生植物的占比更高;在灰榆林、山杨林、青海云杉林中,相同取样面积时位于西侧的植物群落的物种丰富度明显高于东侧。2)物种多样性在东侧表现为随海拔升高先升后降,西侧则沿海拔升高而下降。灰榆林、油松林的物种丰富度在东、西侧存在显著差异。3)东、西两侧总体植物多样性空间分布格局与土壤含水量、速效磷、土壤容重的相关性相对较高。其中,土壤容重、海拔与乔木层多样性的相关性较高,海拔、土壤速效磷与灌木层多样性的相关性较高,草本层的多样性则主要受土壤速效磷、含水量的影响。贺兰山东、西侧典型森林群落的物种多样性与海拔、土壤理化特征具有相关性,因此改善土壤理化性质的林地管理措施可能有助于提高群落物种多样性。研究结果有助于深入理解干旱与半干旱山地生态系统的结构与功能,为脆弱山地生态系统的保育与恢复提供理论依据。

基于MCR模型的围场县小滦河流域生态安全格局识别

【目的】识别和评价区域生态安全格局,能为优化区域生态系统要素,改善区域生态安全状况提供重要依据。【方法】本文利用InVEST模型,测算围场县小滦河流域碳固持、生境质量、水土保持和水源涵养4项重要生态系统服务功能,对该区域的生态系统服务功能进行综合评价,并利用最小累计阻力模型(MCR)构建该区域的潜在生态廊道。【结果】全域共识别14个生态源地,构建34条生态廊道,其中19条廊道重要性较高。围场县小滦河流域南、中、北部的综合生态服务功能和生态源地的空间分布格局差异显著。南部低山区森林面积较大,综合生态系统服务功能较高,生态廊道网络较为密集。中部农牧区的人为干扰较严重,对南、北部间生态过程造成阻碍。北部邻近塞罕坝林场区域4项重要的生态系统服务功能较高,存在一些面积较大的生态源地,生态廊道重要性较高。小滦河流域整体生态连通性不高,除河流本身外,沟通南、北部的唯一生态廊道位于流域东部边缘,对区域安全格局具有重要作用。【结论】围场县小滦河流域南部、中部和北部区域的生态系统服务功能具有较大差异,生态安全格局研究结果能为制定相应区域适宜的生态保护修复策略提供理论参考。

园林废弃物资源化处理对金叶榆人工林土壤理化性质和团聚体稳定性的影响

为研究园林废弃物不同资源化方式和不同施用量对人工林土壤理化性质和水稳性团聚体稳定性的影响,在北京市房山区金叶榆(Ulmus pumila cv.jinye.)人工林开展试验,设置粉碎物、堆肥、生物有机肥、生物炭4种园林废弃物资源化有机物料和1 m 2样地含碳质量1、2、4 kg的施用量,培养15个月后,测定其土壤理化性质。结果表明:施用4种园林废弃物资源化有机物料均可促进土壤中小团聚体向大团聚体转化,提高土壤水稳性团聚体稳定性,降低土壤密度,增加土壤持水性和孔隙度,并提高土壤养分质量分数。其中粉碎物和生物有机肥处理显著增加全磷质量分数;堆肥处理显著增加全氮质量分数,提高毛管持水量、饱和持水量和毛管孔隙度;生物炭处理显著增加有机碳质量分数;生物有机肥和生物炭处理显著增加硝态氮质量分数;堆肥处理显著增加速效磷质量分数。不同园林废弃物有机物料对土壤pH、铵态氮、饱和孔隙度等指标作用效果不显著。因此,园林废弃物粉碎物、堆肥、生物有机肥及生物炭均能在一定程度上改善人工林土壤质量,其中,粉碎物、堆肥和生物有机肥处理对增加土壤肥力及改善土壤物理结构的效果优于生物炭。

贺兰山西坡不同生活型植物叶片化学计量特征及其环境影响因子分析

在贺兰山西坡海拔1848~2707 m范围内选取典型植物群落的乔木、灌木和草本优势种,对不同生活型植物叶片C、N和P含量及比值进行比较,并对这些化学计量指标与14个环境因子的关系进行分析。结果表明:总体叶片C、N和P含量分别为431.58、15.66和1.79 mg·g^(-1),C∶N、C∶P和N∶P分别为28.62、254.87和9.11。其中,乔木叶片C含量显著(P<0.05)高于灌木和草本,灌木叶片C∶N显著低于草本和乔木,其余化学计量指标在3个生活型间无显著(P>0.05)差异。随年均温升高,乔木叶片N∶P显著升高,灌木叶片C∶P和N∶P显著降低,草本叶片N含量和C∶N分别极显著(P<0.01)降低和升高;随年均降水量升高,灌木叶片N∶P显著升高,草本叶片N含量和C∶N分别极显著升高和降低。土壤含水量和土壤有机碳含量是影响乔木叶片化学计量指标变异的主要环境因子,其中,叶片N含量与土壤含水量以及叶片C∶P与土壤有机碳含量在0.05水平呈负相关,叶片P含量与2个环境因子均在0.05水平呈正相关,而叶片N∶P与2个环境因子分别在0.05和0.01水平呈负相关。土壤速效磷含量和土壤pH值是影响灌木叶片化学计量指标变异的主要环境因子,但仅叶片P含量与土壤速效磷含量在0.05水平呈正相关,叶片C∶P与土壤速效磷含量则在0.05水平呈负相关。土壤含水量、土壤硝态氮含量和土壤容重是影响草本叶片化学计量指标变异的主要环境因子,其中,叶片N含量与土壤含水量和土壤容重在0.001水平分别呈正相关和负相关,叶片C∶N与2个环境因子在0.001水平分别呈负相关和正相关,叶片C∶P与2个环境因子在0.05水平分别呈负相关和正相关,而叶片P含量与环境容重在0.05水平呈负相关。综上所述,贺兰山西坡乔木、灌木和草本植物生长均受N限制,灌木植物生长还受P限制。影响不同生活型植物叶片化学计量指标的环境因子不同,因此,在保护与恢复贺兰山西坡植被时,应针对不同生活型植物制定相应的措施。

园林废弃物资源化处理对人工林土壤养分及微生物碳源利用的影响

【目的】园林废弃物经资源化处理利用是人工林土壤培肥和增强碳汇功能的有效途径。研究园林废弃物不同资源化方式对人工林土壤化学性质和微生物群落功能的影响,可为园林废弃物的高效利用提供科学依据。【方法】在北京市房山区金叶榆Ulmuspumila‘Jinye’人工林下开展试验,设置粉碎物、堆肥、生物质炭等3种园林废弃物资源化物料和1、2、4 kg·m-23个基于碳当量的施用量,采用Biolog-ECO微平板法测定土壤微生物代谢强度,分析了不同物料和施用量对土壤pH、养分质量分数、微生物碳源利用程度和功能多样性指数的影响。【结果】①3种物料均提高了土壤有机碳和硝态氮质量分数,粉碎物和堆肥处理显著降低了弱碱性土壤的pH,对铵态氮和有效磷质量分数影响不大;生物质炭处理则提高了土壤pH,降低了铵态氮和有效磷质量分数;②土壤微生物对碳源利用程度和微生物群落功能多样性从大到小依次为粉碎物、堆肥、生物质炭;③在6类碳源中,糖类、羧酸类和氨基酸类是区分碳源微生物对3种物料利用的主要碳源种类;3种物料均促进了土壤微生物对酚酸碳源的利用,降低了对氨基酸碳源的利用,粉碎物和堆肥处理下微生物对氨基酸、聚合物等碳源利用强于生物质炭处理,且生物质炭处理下微生物对糖类利用最强;④不同施用量对土壤微生物碳源利用的影响差异不显著,随施用量增大微生物群落功能多样性有增加趋势。【结论】园林废弃物粉碎物、堆肥及生物质炭均能在一定程度上改善人工林土壤质量,其中,粉碎物和堆肥处理对降低弱碱性土壤pH、增加土壤肥力及提高土壤微生物群落功能多样性的效果优于生物质炭。

森林生态系统管理的研究进展

该文对森林生态系统管理这一新兴科学的起源、定义、特征、内涵做了简要介绍 ,同时对森林生态系统管理中的五个热点研究领域进行了综述和简评 .①关于森林生态系统健康 ,讨论了不同角度对生态系统健康的定义和不同层次上的生态系统健康的内容及评价生态系统健康的困难所在 ;②关于森林生物多样性 ,探讨了森林结构复杂性与生物多样性的关系 ,老龄林结构对森林生态系统的意义和作用 ,以及如何通过经营调整结构促进生物多样性 ;③关于森林经营的景观规划 ,描述了进行景观规划的途径、理论和模型 ,并对三种概念模型进行了介绍 ;④关于森林经营的替代技术体系 ,介绍了模拟自然干扰设计替代技术体系的原理 ,分析了替代经营技术体系产生的原因和有关最新技术研究进展 ;⑤关于森林生态系统服务 ,讨论了生态系统服务的基本内容和评价在森林生态系统管理中的重要意义 .该文指出 ,生态系统管理科学正处于迅速发展时期 ,表现出多学科、多尺度、适应性机制等超越传统学科的时代特征 .

云蒙山典型森林群落垂直结构研究

采用以树冠光竞争高度为基础的林分垂直层数量化方法研究了云蒙山几种典型森林群落的垂直结构特征,并将不同群落的垂直层划分结果与树高系统聚类分析结果相比较,发现在森林群落垂直层划分过程中,树冠光竞争高度附近的树被误划的几率较高;截止系数a=0.4时,平均误划率最低,为10.10%。对几种森林群落结构指标相关性分析表明:森林群落垂直分层数与乔木高度多样性指数、树高变异系数及乔木物种多样性指数呈显著正相关;乔木高度多样性指数和树高变异系数与灌木层多样性指数呈极显著正相关,而与草本层多样性指数却均呈显著负相关。几种描述林分垂直结构的指标能很好地描述森林群落的垂直分层情况,同时森林群落的垂直结构对下层植物的物种组成具有重要影响。

种子的长距离风传播模型研究进展

植物种子的长距离传播在物种迁移、生物入侵、保护生物学等领域有重要的生态和进化意义。种子传播有很多方式 ,开阔草原等地区的草本植物和许多热带和温带的树木都是通过风传播种子的。风传播的方式最适合进行种子长距离传播现象的模拟研究。种子的风传播模型是传播生态研究的一个重要领域 ,尤其是种子的长距离风传播模型 ,对于外来入侵植物的扩散和破碎化景观中植物种群的基因交流等生态过程研究举足轻重 ,然而国内鲜见这方面的研究成果。本文综述了种子长距离风传播现象研究的背景和意义 ,分析了风传播种子模型的基本形式和构成原理 ,并分别就现象模型和机理模型的相关研究进展进行了总结 ,同时指出了未来发展的几个重要方向。种子的风传播模型可以分为现象模型和机理模型两类 ,现象模型按种子传播核心的形式包括短尾模型、偏峰长尾模型和混合传播核心模型 ,后两者对于长距离传播数据的模拟可以取得很好的效果。机理模型按照模拟机制可分为欧拉对流扩散模型和拉格郎日随机模型两类。本文重点介绍了种子的长距离风传播现象的形成机理和两类机理模型的参数构成和处理方式。适合种子脱落的天气和适合传播的天气的同步性可能是形成种子长距离风传播的一个重要前提 ,林缘和地表存在的上升气流及大风和暴风?

外来木本植物入侵的生态预测与风险评价综述

外来植物引种导致的入侵已经成为当前生物多样性保育和引种工作面临的一个紧要研究课题。综述了木本植物入侵的生态预测和生态风险评价方面的国内外相关研究进展。首先介绍了目前国内外木本植物引种的概况,对木本植物入侵的生态预测基本原理做了较为详细的总结。目前比较被认可的生态预测途径主要包括编辑入侵植物名录利用入侵历史纪录预测、物种特征作为入侵的预测指标、繁殖体压力作为建群概率的决定性因素、环境匹配作为入侵潜力的预测工具及专家意见等,并对物种特征进行了归类和分析。物种特征指标主要包括物种的繁殖和快速生长性状指标、对入侵地区局部条件和干扰体系的适应性指标、生物地理分布指标等,并指出在生态预测中单独使用这些指标是不严谨的,而应当多途径互相结合验证。同时还简介了WRA等几个应用较为广泛的实用性植物入侵风险评价系统。分析了目前国内外在木本植物入侵的生态预测方面面临的一些困难,包括入侵机理的复杂性导致的预测难度增大和可信性下降,所用数据库标准的不统一和更新的困难等,指出在进行木本植物引种的生态预测和风险评价研究的同时,必须加强相关法律法规建设,重视入侵机理研究,完善相关的数据库。出于实际情况的限制,可以借鉴国际上实用性杂草风险分析和有害生物风险分析的方法,逐步建立我国的入侵风险评价系统,以满足目前对木本植物入侵的预测和风险评价的需求。

庐山自然保护区内外公路路缘外来植物组成对比

外来植物入侵对自然保护区构成潜在的威胁。抽样调查了庐山自然保护区内和自然保护区外的公路路缘植被,对比外来植物的丰富度和区系起源。结果表明:庐山自然保护区内外公路路缘有21种外来植物,以世界分布属为主,保护区内温带成分比例较保护区外高;自然保护区内外的本地种和外来种植物组成存在显著差异,而共有外来植物中,仅一年蓬、豚草、大狼把草在保护区内外的出现频度存在显著差异,表明道路可能仅对一些外来植物有传播作用。山地的特殊环境使保护区内有利于更多样的外来种生存,连通保护区内外的公路有利于一些保护区外的入侵植物传入。

北京百花山森林群落的结构多样性研究

该文采用点--四分法结合分层盖度估计方法测定了百花山几种森林群落的结构多样性,构建了结构多样性的指标,并分析比较了不同群落结构多样性差异.在以往工作的基础上,提出林分尺度的结构多样性可以采用垂直结构复杂性指标和水平结构异质性指标来表示.结构多样性指标和常用群落指标的相关分析结果说明,结构多样性指数与树高多样性和乔木层和灌木层物种多样性显著相关,能很好地解释森林群落的结构特征.不同群落的结构多样性计算结果表明,处于演替后期的辽东栎天然林比演替初期的白桦林有较高的结构多样性;不同树种的人工林结构发育速度不同,抚育往往能增大人工林水平结构异质性而减少垂直结构复杂性.

长白山阔叶红松林的生态价位

森林生态系统的众多服务功能在近年来受到国际社会的广泛关注 ,生态系统服务评价方法和案例在国内外也有很多研究。在我国实施天然林保护工程的背景下 ,基于生态系统服务评价的思路 ,提出生态价位的相关概念和等级划分方法 ,并以长白山阔叶红松林为对象 ,进行了初步研究。生态价位是某生态系统的生态系统服务价值的大小程度 ,根据现实情况和研究目的不同 ,具体可以衍生出基本生态价位、现实生态价位、潜在生态价位及生态价位差的概念。应用这一组概念 ,不通过直接评价某一类型或某一地区的生态系统的各种服务价值 ,而是以相对比较的方式说明研究对象的生态价值的大小程度和分布特征。在长白山自然保护区和森林资源保护较好的两个林场范围内 ,选取不同群落和物理环境特征的典型阔叶红松林生态系统样地进行了调查 ,并对劲松林场进行区域性生态系统调查。研究结果表明 :在自然状态下 ,阔叶红松林的生态价位可以用基本生态价位表示 ,采用群落生物量作为基本生态价位的划分标准 ,分为 4级 :BEVL ,群落生物量 0～ 12 0 t/ hm2 ;BEVL ,群落生物量 12 0～ 2 4 0 t/ hm2 ;BEVL ,群落生物量 2 4 0～ 36 0 t/ hm2 ;BEVL ,群落生物量 >36 0 t/ hm2 ;对受到人为干扰的阔叶红松林 ,则根据其所处物理环境。

长白山阔叶红松林结构多样性的初步研究

在林业可持续发展的背景下 ,对森林实施生态系统管理 ,必须保护和维持森林的生物多样性。这就要求在森林调查和经营过程中增加林分结构多样性方面的内容 ,因此必须充分认识森林结构包括的内容 ,并研究制订简便实用的结构多样性指标。本文采用目测分层盖度结合无样地点 四分法取样进行林分结构因子调查 ,设计了一套简便的林分结构指标体系 ,并对长白山红松阔叶混交林及其次生林进行了林分结构多样性的测定研究。结果表明 :基于分层盖度构建的林分垂直多样性指数和水平结构异质性指数 ,可以较好地表示林分的基本结构特征 ,同时借助点 四分法测定的物种多样性指数和对倒木、站干、林隙等的统计 ,可以较全面地描述阔叶红松林的林分结构因素。应用该方法测定不同的原始林样地的林分结构 ,得到的林分结构指标与其他林分结构因素的描述 ,同常规林学调查结论一致并更全面 ;同时对不同采伐方式的林分结构进行了测定 ,结合相应的常规指标测定对比 ,表明该结构指数不但能较好地表示群落的空间结构特征 ,同时也能对比不同经营方式对林分结构造成的影响 ,如择伐方式比皆伐方式对林分的结构影响相对较小而且结构恢复时间较短 ,从而说明对阔叶红松林这种复层异龄混交林的森林类型而言 ,择伐是一种更适合的通过结构调控?

森林生态系统的价值及其评估

回顾了对森林资源价值的认识过程,对森林生态系统价值评估的对象和方法进行了论述,同时指明了森林生态系统价值评估在天然林保护工程中的重要意义 。

长白山阔叶红松林生态价位分级与生态系统经营对策

引入生态价位概念 ,以长白山阔叶红松林为对象 ,采用层次分析法进行了生态价位划分 .长白山阔叶红松林的生态系统价值评价综合指数由物理环境因素、群落结构组成、干扰状况 3方面 8个指标构成 ,包括坡度、土层厚度、土壤母质稳定性、结构盖度指数、物种多样性指数、更新力指数、优势种寿命和干扰度 .采用层次分析法取得相应指标的系数 ;根据综合评价指数分布范围划分了 3个生态价位类型 ,即低生态价位 ,综合指数 1～ 1.874 ;中生态价位 ,综合指数 1.874～ 2 .74 9;高生态价位 ,综合指数 2 .74 9～3.6 2 3;对典型样地进行了生态价位分级 ,分析了各个生态价位类型森林的主要特征 ,据此提出了相应的生态系统管理对策 ,即高生态价位阔叶红松林采用封禁保护型自然经营 ,中生态价位阔叶红松林采用生态修复型半自然经营 。

植物群落多样性与可入侵性关系研究进展

综述了植物群落的多样性和可入侵性关系的研究进展.对模型研究、观察性研究和实验性研究得出植物群落的多样性和可入侵性关系不同结论的原因进行了分析,并提出了该方面进一步研究的建议.模型研究的群落多样性形成机制单一、群落状态达到平衡、物种特征差异不明显等简化前提假设,削弱了其结论的可信性.观察性研究的尺度不同导致不同结论,在小尺度上的主要影响因素可能是群落内部的生物因素,但在较大尺度上很多外部因素共同影响多样性和可入侵性,会导致两者出现正相关.实验性研究通常是在小尺度下进行,排除了外部因素的干扰,但是在人工组建群落多样性梯度时,会出现取样效应、相同物种多样性的群落丰富度和密度不同等问题.未来研究应重点考虑的几个方面,即观察性研究与实验相结合,分析不同尺度上入侵的机理和过程;平衡实验设计,避免抽样效应等误来源;模型与实验设计相耦合.

北京山地天然栎林垂直结构研究

森林垂直结构的定量分析在森林生态系统管理中具有重要意义。以北京山地天然栎林为例,根据树冠光竞争高度原理设计划分林分垂直层次的方法,对栎林的垂直结构分析方法和所采用的参数进行验证,并对划分出的不同层次间林木胸径、树高和树冠长度3个指标进行方差分析。结果表明:该方法能较为客观地对天然栎林进行垂直层次定量划分,并对其他群落类型也有参考价值。

洞庭湖集成垸退田还湖前后景观格局变化和生态安全格局

以集成垸为研究对象,分析双退垸退田还湖前后景观格局变化,并设计了双退垸的生态安全格局。结果表明,集成垸双退以后,其本底由农作物变为杨树,旱地面积大量减少,建筑面积减少,但幼林面积大量增加,芦苇面积增加。由于退田还湖的实施,芦苇类和旱地景观空间结构变得更复杂,而成林、幼林和建筑景观空间结构变得更简单。退田还湖后,集成垸逐渐从小斑块、多种景观要素类型共同控制的景观格局向以大斑块、类型较单一的景观格局演变。借助已有研究成果,按照垸内土地的高程分布设计各类人工植被的经营目标和分布地段,形成既能蓄洪又有一定经济效益和生态效益的双退垸最佳生态安全格局。

取样面积对北京市蒙古栎林垂直层次结构分析结果的影响

采用连续样带法调查北京延庆的蒙古栎天然林,根据树冠光竞争高度原理划分不同取样面积下的林分垂直分层,并结合对林分垂直结构复杂性的分析,探讨取样面积对森林垂直结构研究结果的影响。结果表明:林分垂直分层的结果受取样面积的影响明显,取样面积过小时无法反映垂直分层的实际情况。反映林分垂直结构复杂性的指标(树高、枝下高、树冠长度的标准差)随着取样面积的增加明显上升,但在面积大于400～600m2之后趋于稳定。600m2的取样面积才能有效研究北京蒙古栎林的群落垂直结构,以往根据种面积关系确定的常用最小取样面积标准(200～400m2)明显偏小,不足以满足研究群落结构复杂性的需要。