金平马鞍底蝴蝶多样性与分布格局研究

2021年8月至2022年8月,在云南金平县马鞍底乡选择不同生境设置了21条样线开展蝶类物种的本底调查,对捕获或者探测到的蝴蝶进行鉴定与分类,比较不同生境类型的蝴蝶的物种多样性,分析不同采样区域和生境类型的蝴蝶物种组成差异。结果表明:共记录到165种蝴蝶,隶属10科97属,其中蛱蝶科的属和种的数最多,为26属37种,分别占总属数的26.8%,总种数的22.4%;个体数量最多的物种是白袖箭环蝶,占总个体数的66.1%;不同生境中蝴蝶的丰富度、多样性指数、均匀度、Chao1指数及区系组成均存在差异。蝴蝶物种丰富度随着海拔的升高先上升,后下降,在1 000~1 700 m达到最高,呈现出中海拔高峰模式。物种替代,而非物种嵌套,是形成不同海拔梯度和生境类型间的蝴蝶物种组成差异的主要原因。

基于混合式教学的“生物地理学”课程思政设计与实践

“生物地理学”是研究地表生物群落的分布规律及形成原因的学科,课程理论与实践并重,应用混合式教学模式可有效激发学生学习兴趣并提升学习效果.生物地理学关注人与自然、生物与环境、生物与生物间的互作关系,兼具地理学、生物学、生态学等属性,在其教学过程中贯穿思政教育,有助于落实立德树人根本任务.然而,当前高校混合式教学中生物地理学专业课程内容与思政结合较弱,其思政教学案例及融入模式也有所欠缺,亟待设计并挖掘合适的思政教育资源.本文基于生物地理学线上与线下、理论与实践的混合式教学模式,挖掘出生物地理学属性的思政元素及典型教学案例,并将其融入到课程主题式讨论和对话式教学中,构建科学素养、家国情怀、辩证思维、人地协调观等思政目标,实现专业知识传授与思想价值引领有机结合.

生态文明教育视角下“生物地理学”课程思政的教学探索

生态文明建设就是要树立人与自然和谐相处的理念,培养人和自然平等的生态文明意识.“生物地理学”研究生物分布及和它相关的各种问题,其教学过程中处处渗透着生态教育的理念.本文深入挖掘“生物地理学”课程中所蕴含的生态文明教育思政元素,并从生态认知、生态情感、生态意志和生态行为四方面进行“四位一体”的课程思政教学设计.教学理论与教学实践相结合,在协同育人的实践中,增强学生的生态认知和生态意识,引导学生养成知行合一的生态行为和生态习惯.

黄河三角洲地区SAGE潜在植被的验证和修订

采用植被野外调查方法,结合黄河河道变迁及新旧黄河三角洲扩展过程,辨识了黄河三角洲不同地貌位置的植被类型,据此分析了黄河改道、三角洲扩展及人类土地利用活动对自然植被的影响;参考植被类型分布及遥感影像资料,评估并局部修订了黄河三角洲地区全球环境和可持续发展中心(center for sustainability and the global environment,SAGE)潜在植被数据.研究发现:1)黄河三角洲自然植被格局呈由内陆向海岸的“环扇状”分布,植被由内向外依次是落叶阔叶林、柽柳灌丛、芦苇和碱蓬草甸、荒漠;2)黄河改道对黄河三角洲自然植被的影响主要表现在新三角洲地区,新三角洲近黄河河道地区主要发育淡水植被景观,远离河道地区发育耐碱植被景观;3)人类土地利用活动对黄河三角洲自然植被影响存在沿海、内陆分异,内陆地区主要表现为人工植被代替自然植被,沿海地区主要表现为人工不透水面代替自然植被;4)SAGE潜在植被总体上反映了黄河三角洲植被空间分布格局,但部分地区与自然植被差异显著.修订后的潜在植被数据更好地体现了黄河三角洲植被类型分布差异和圈层演变特征,将为黄河三角洲人类-环境效应相关研究提供基础数据支持.

基于Landsat8 OLI影像干旱区绿洲土壤含盐量反演

利用遥感技术进行土壤含盐量的快速检测可为土壤盐渍化治理和绿洲农业合理开发提供科学指导。基于渭干河—库车河三角洲绿洲采集的95个土壤样品,采用光谱指数、波段反射率与实测土壤含盐量,运用多元线性回归、偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林回归方法构建土壤含盐量估测模型,并利用最优估测结果对研究区土壤含盐量的空间分布格局进行遥感反演。结果表明:通过全子集回归法筛选出与土壤含盐量相关显著的9个光谱因子,相关系数均在0.5以上(P<0.01)。其中盐分指数中SI-T与土壤含盐量的相关系数最大为0.648;对比4种反演模型的估测精度,拟合的效果由高到低依次为随机森林回归>支持向量机回归>偏最小二乘回归>多元线性回归。其中随机森林模型拟合精度表现最佳,训练集和验证集的决定系数分别为0.870和0.766;相对分析误差分别为2.792和2.105,值均大于2,表明模型反演效果较好,有稳定的估测能力;由随机森林模型的反演结果来看,第Ⅰ等级和第Ⅱ等级占比达到41.62%,分布于绿洲内部的耕作区;第Ⅲ,Ⅳ和第Ⅴ等级区共占比56.41%,主要分布在绿洲外围与沙漠的交错带和荒漠区。采用随机森林机器学习建模方法对土壤含盐量进行反演,估测效果明显优于传统的统计模型,可为干旱区绿洲土壤盐渍化监测提供参考。

中国Holdridge生命地带平均中心的时空分布及其偏移趋势

在分析目前生态地理模型及其实现方法的基础上 ,提出基于 ARC/ INFO与 VC++综合集成的先插值再运行模型的全新研究方法和技术路线 ,克服了以前模型实现过程中所存在的局限性。利用中国 1 96 2～ 2 0 0 2年 735个站点逐日温度与降水量观测数据 ,通过对 Holdridge生命地带模型和生命地带平均中心模型进行模拟运算后获得中国 Holdridge生命地带类型平均中心时空分布图及 2 0世纪 6 0、70、80与 90年代平均中心偏移趋势图。从生命地带类型平均中心时空分布及其偏移趋势分析研究中发现 ,生命地带类型平均中心的时空分布及其偏移趋势与相关气候因子的变化趋势相对应 ,并能够很好地与我国土地覆被类型实际的空间分布及其变化情况相符 ;各种生命地带类型平均面积的变化规律与相应的气候因子的变化趋势 (尤其是降水量、温度 )存在着一定相关性。另外 。

三江平原农田地表和地下土壤螨群落空间自相关性研究

多尺度空间自相关性是土壤动物空间异质性和空间共存格局研究的重要基础。在中国科学院三江平原沼泽湿地生态实验站的农田内，以5 m为步长设置一个50 m×50 m的样地，结合全局Moran’s I 和局部Moran’s I指数，研究地表、地下和地表—地下土壤螨群落多尺度空间自相关性特征。结果表明，地表和地下土壤螨群落的物种数量和平均密度均有显著差异。全局空间自相关性结果表明，除了地表螨群落，地下螨群落平均密度在8月（35～40 m）和10月（5～30 m）、地表—地下螨群落平均密度在8月（5～10 m和35～45 m）和10月（5～35 m）均有显著的多尺度全局空间自相关性，土壤螨群落中数量较多的优势和常见类群易形成明显的多尺度全局空间自相关性。局部空间自相关性结果表明，地表、地下和地表—地下螨群落及所有螨类的平均密度均存在显著的局部空间自相关性，形成“斑块”和“孔隙”并存的水平分布格局。本研究表明，多尺度全局空间自相关性是地下和地表—地下土壤螨群落的重要特征，群落和物种的平均密度均在局部地区形成“斑块”和“孔隙”并存的的水平分布格局。

黑河下游荒漠河岸林植物水分传输观测试验研究

荒漠河岸林是长期适应干旱区内陆河流域环境的产物,具有独特的水分利用和生存策略.对黑河下游胡杨、柽柳等主要荒漠河岸林植物液流、水势、木质部导水率、根系水分再分配以及植物水分来源等的测试分析表明,在降水稀少、蒸发强烈的黑河下游,胡杨、柽柳主要利用的是深层土壤水和地下水,其中成熟胡杨主要吸收地下175~325 cm处土壤水和地下水供其蒸腾和生存所需;胡杨根系水力提升过程主要发生在10~70 cm土层,蒸散导致的土壤耗水量中有10%来自根系提升的水量;植物根和枝条木质部的初始导水率（Ks0）和最大导水率（Ks,max）相对较高,其中柽柳木质部的潜在导水能力比胡杨强;胡杨、柽柳液流速度呈单峰型,在午后达到峰值,黎明前水势无显著变化,反映未受到严重水分胁迫;黑河下游河道附近的地下水埋深大多在4m以内,基本可以满足荒漠河岸林植物的生长发育,黑河下游荒漠河岸林生态系统处于稳定和发展状态.

怒江流域高山峡谷区景观生态格局变化分析

以怒江流域高山峡谷区的典型区域——福贡县月亮风景区为例,利用1986年和2004年的遥感影像和土地利用现状图,在G IS和RS技术的支持下,应用FRAGSTATS计算景观格局指标,对高山峡谷区景观格局多样性、破碎度等变化进行了分析。结果表明,研究区在过去的18年间,由于人类活动的影响,斑块数增加,破碎度增加,景观异质性减小,不利于生态系统的稳定;景观中林地占优势但以针叶林和灌木林居多,农田不是景观类型中的重要组分,居民地所占比例最少;各景观类型相互之间发生了转移。

黄山松林生物量随海拔梯度的变化特征

为评估气候变化背景下亚热带山地森林生产力的动态变化及固碳潜力,探究庐山黄山松林生物量及其在不同器官中分配格局随海拔的变化特征,以不同海拔(922、1170、1405 m)黄山松林为研究对象,采用样地调查与异速生长方程相结合的方法,估算单木不同组分生物量。通过方差分析和多重比较分析黄山松林的林分特征、林分总生物量、各器官生物量以及根冠比在不同海拔的差异。随海拔升高,黄山松林各林分参数均表现为先增大后减小的变化趋势;黄山松林总生物量在47.22~131.55 t·hm^(-2)之间,且随海拔升高呈先增后剧减的单峰海拔格局,海拔1405 m黄山松林的总生物量显著地低于海拔922与1170 m黄山松林(P<0.05),不同海拔各器官生物量对总生物量的贡献基本一致(树干>树根>树枝>树叶);黄山松林平均根冠比为0.23,且随海拔升高逐渐增大,1405 m黄山松林的根冠比显著高于其他两个海拔黄山松林(P<0.05)。林分总生物量及各器官生物量的单峰海拔分布格局,表明中海拔适宜的生长环境有利于黄山松林生物量累积。相反,根冠比随海拔升高持续增大,暗示高海拔黄山松通过向地下分配更多资源以应对不利的生长环境。亚热带山地黄山松林生物量及其在不同器官中分配格局的海拔分异特征综合体现了其对环境因子变化的响应和适应。

干旱区灌丛形态对水文连通性的响应及生态效应

干旱区生态系统的水文连通性影响植被斑块形态的空间分异。植被形态对水文连通性的适应是一个复杂且长期的过程。研究植被与水文连通性,过去多基于群落以上尺度,不涉及微观尺度。从植株个体角度探讨植被斑块形态与水文连通性关系,有助于挖掘微观尺度上景观格局对生态过程的驱动机制。本研究以黄土高原丘陵沟壑区多年生灌丛作为研究对象,以高分辨率无人机航拍照片解译和野外定点观测为研究手段,量化植被斑块形态与水文连通性之间定量关系,分析二者对泥沙截留与土壤固碳等关键生态过程的影响。结果表明:(1)坡面灌丛斑块总体呈现横向生长趋势,灌丛斑块纵横比小于1;灌丛斑块纵横比从坡顶到坡底逐渐增大,分别为0.64、0.70、0.79、0.83;(2)灌丛方向与水流方向夹角从坡顶到坡底先减小再增大;坡面中部的坡度最大,灌丛方向最接近与水流垂直的方向;(3)灌丛的汇流累积量从坡顶到坡底逐渐增大,表明其水文连通度逐渐增大;水文连通度与灌丛斑块纵横比呈正相关关系;当水文连通度足够大时,灌丛在横纵方向上的生长没有倾向,形状近似为圆形;(4)泥沙拦截量和固碳效率随坡位下降而下降,二次曲线拟合表明泥沙拦截量和固碳效率随水文连通度增加呈增加态势,表明水文连通度有促使植株自主优化株型、提升泥沙截留和固碳效率的功效。本研究有助于为黄土高原干旱区植被结构优化及生态建设提供案例分析与借鉴。

基于四种常用机器学习的梭梭(Haloxylon ammod-endron(C.A.Mey)Bunge)适宜生境分布研究

梭梭Haloxylon ammodendron (C.A.Mey) Bunge是适应中亚荒漠生境的耐寒、抗旱、耐盐碱C4植物,预测该物种地理分布范围以及未来不同气候变化情景下该物种适宜生境分布的变化,对于我国荒漠区生态环境保护具有重要意义。利用收集的梭梭分布数据与33个环境因子,基于四种常用的机器学习算法组成的组合模型对该物种适宜生境在我国西北干旱区的分布进行了预测。结果表明:(1)不同的模型算法的结果在空间上具有较高的一致性,但其分布细节具有一定的差异性。(2)梭梭在我国的适宜生境面积约为0.91×10^(6) km^(2),主要分布在新疆的准噶尔盆地和塔里木盆地边缘,甘肃河西走廊地区,内蒙古巴丹吉林、乌兰布和、腾格里沙漠和库布齐沙漠的西部,青海省柴达木盆地等地区。(3)未来气候变化对该物种适宜生境分布的影响取决于升温幅度,但是在大部分的增温情景中,该物种的适宜生境变化较小。(4)高适宜生境面积为0.19×10^(6) km^(2),应该作为梭梭原生产地保护以及人工种植的重点区域。(5)集成多模型结果的组合物种分布模型能够在一定程度上减少模型的不确定性,增加模型的精度。在环境条件限制性较高的干旱区,加入土壤因素能够有效提高物种分布模型的建模科学性和合理性。

桂西北喀斯特峰丛洼地区表土孢粉与现代植被关系研究——以环江县蒙峒洼地为例

本文以广西环江典型喀斯特峰丛洼地为研究区,选取6种不同土地利用类型的37份表土样品进行研究。研究发现:①共鉴定孢粉类型68科/属,孢粉组合中针叶类占优势,占比为27.40%~59.12%,其中以松属为主;蕨类次之,占比为15.67%~55.29%,以芒萁属、凤尾蕨属及水龙骨科为主;然后为草本(占比为9.31%~41.17%),以禾本科、苋科/藜科、菊科为主;阔叶乔木类含量最低,为0.28%~16.01%,以栗属、栎属、豆科和大戟科为主;表土孢粉组合基本能反映洼地周围植被的总体特征。②草本花粉在水稻田含量最高,达41.17%,主要以水稻型禾本科(≥40μm)为主;次生林、撂荒地及玉米地的蕨类孢子含量较高,分别达55.29%、44.50%和40.50%。③主成分分析可以较好的区分水稻田、玉米地、次生林、桔林、撂荒地,但桑林不能被区分出来,可能与桑属为风媒花粉,以及采样时间、花粉保存条件等有关。④非农用地孢粉质量浓度明显高于农用地,可能与其植被类型、表层土壤扰动差异等有关。该研究结果可以为广西喀斯特石漠化地区的生态恢复、第四纪古环境与古植被重建研究提供参考依据。

玛纳斯河流域草地覆盖度动态变化及影响因素研究

玛纳斯河流域草地覆盖度及其空间异质性的研究,有助于及时掌握干旱半干旱流域草地现状,对进行草地保护、生态恢复及建设具有重要意义。基于流域9类天然草地类型数据,利用2001-2020年MODIS NDVI数据,采用像元二分法模型和趋势分析法分析不同草地类型覆盖度及其动态变化趋势;基于气候、地形、土壤数据,利用地理加权回归模型分析草地覆盖度与自然环境因子的空间异质性。结果表明:(1)近20 a,流域草地覆盖度呈显著增加趋势,年均值为28.78%,增速为0.0032/20 a,高值集中于43.5°N左右的南部山地区,低值集中于北部荒漠区;其中山地草甸覆盖度最高为67.13%,温性荒漠覆盖度最低为23.33%。(2)草地覆盖度提升面积和下降面积分别占流域草地总面积的75.39%与24.31%,其中流域西部的温性荒漠提升面积最广,山地草甸退化最为严重。(3)年平均降水、土壤有机碳含量对草地覆盖度主要为正向影响,年平均气温、海拔变幅、土壤酸碱度、土壤含沙量主要为负向影响。各因子与草地覆盖度的互作表现出明显的空间差异性,在流域北部草地覆盖度受降水和海拔变幅控制作用较为显著,中部主要受气温、降水影响,而南部主要受气温、降水和土壤含沙量的影响。

青藏高原生态系统土壤有机碳研究进展

作为"世界第三极"的青藏高原,高寒生态系统是青藏高原主要的生态系统之一。它本身是一个复杂而又特殊的系统,因其独特的自然地理环境而形成的高寒土壤更有其独特的性质。本文首先综述了青藏高原高寒生态系统的土壤有机碳储量、估算方法的研究进展及造成估算结果差异的原因,随后对高寒土壤有机碳排放的观测试验进行了综述,探讨了气候变化对高寒生态系统土壤有机碳源汇效应的影响。目前,全球变暖的趋势正在加剧,40年来,青藏高原气温平均上升了约0.3～0.4℃,冻土面积正广泛退缩,这直接导致青藏高原高寒生态系统发生了以植被覆盖度减少、高寒草原草甸面积萎缩等为主要形式的显著退化,植被生产力和土壤有机碳输入量都减少,而温度升高加快了土壤有机碳分解速率,从而影响到高寒生态系统的碳循环和碳储量。青藏高原土壤有机碳的源汇效应问题已成为研究的热点,但是到目前为止,温度升高到底如何影响土壤有机碳的动态变化没有明确的定论,为此,我们必须从长期的观测试验来说明气候变化对土壤碳库的源汇效应。

基于AVIM的中国陆地生态系统净初级生产力模拟

利用AVIM(植被与大气相互作用模式)模拟了现代中国陆地生态系统NPP的分布并计算了全国NPP的碳总量。研究结果表明我国现代陆地生态系统的年NPP变化范围在 0 ~1 389gC/m2 之间,年平均值为 355gC/m2,年吸收 3. 33Pg的大气碳。中国陆地植被NPP呈现自东向西逐渐减小的趋势,NPP的最大值出现在云南西双版纳地区,最小值分布于青藏高原以及新疆地区。中国现代陆地植被NPP主要分布于小于 100gC/(m2·a)、300 ~500gC/(m2·a)以及 500 ~700gC/(m2·a)3个区间,其占总计算值的比例都超过了 20%以上;大于 1 000gC/(m2·a)的NPP最少,只占总数的 2. 15%。对中国陆地植被NPP与气候的相关性分析表明,降水是影响我国陆地生态系统NPP的主要原因。

元谋干热河谷冲沟区植被对微地形的响应

微地形是影响植被分布格局及多样性的重要因素。在元谋干热河谷冲沟区采集了1 236组"土壤-坡度-坡向-植被盖度-物种多样性"数据,运用统计学方法研究了坡度和坡向这两个地形因子对干热河谷植被盖度及其多样性的影响。结果表明:在元谋干热河谷冲沟区,植被盖度呈现出随坡度增大而减小的趋势,变性土区域活跃性冲沟坡面上有无植被生长的临界坡度是50°,而燥红土区域稳定性冲沟的临界坡度为65°;受人类活动影响强烈的沟坡区植被生长的临界坡度是45°,影响较轻微的近自然状态沟坡区的临界坡度是65°;植被盖度分布和植被种类的优势方向同为东北向,平均盖度为40%,西北向为28%,西南为20%,东南为21%;植被种类东北向平均为1.8,西北向为1.4.西南向为1.0,东南向为0.5。研究元谋干热河谷典型立地条件下植被对冲沟微地形条件的响应,可以为本区生态恢复提供科学指导。

石羊河流域上游植被时空变化及其对区域气候的响应

利用1999-2013年的SPOT-VEGETATION NDVI时间序列数据和降水、气温数据,对石羊河流域上游近15年的植被变化特征及其对降水和气温的响应关系进行了研究。结果表明:研究区NDVI的空间分布具有明显的垂直地带性;近15年中,81.3%的地区植被生长季NDVI呈增长趋势;研究区平均NDVI在春、夏、秋季及植被生长季的增长幅度分别为11.75%、9.62%、5.98%和7.75%,植被生长季在延长。气候变化对研究区植被的影响随植被类型及其生长季节的不同而具有明显差异,体现出较大的时空异质性;降水是影响研究区植被变化的主要因素。

中国东北地区17世纪后期的自然植被格局

通过整理、分析历史文献中的自然植被记录,复原了中国东北地区近代大规模农垦前(17世纪后期)的自然植被格局。结果表明,当时的主导植被类型是森林和草地,森林主要分布于山区,其中大兴安岭北端主要是寒温带落叶针叶林,长白山南端主要是温带落叶阔叶林,其余山区是针阔混交林,草地主要分布于东北平原和内蒙古高原,林-草的分界线与地表等高线有很好的对应关系;在三江平原分布有大面积的沼泽。潜在植被格局与历史自然植被格局基本一致,但是林-草分界线有明显差异,且潜在植被图中没有沼泽。