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雪岭云杉林土壤碳氮磷含量及生态化学计量比的空间分布

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雪岭云杉林土壤碳氮磷含量及生态化学计量比的空间分布

作者：常亚鹏新疆大学

学位级别：硕士

陆地生态系统的生态化学计量特征在不同尺度上的空间变异性及其影响因素关系到生态系统的养分物质循环过程、生态系统对环境变化的响应,因此受到了生态学家的广泛关注。当前,由于大气中二氧化碳等温室气体浓度的增加加剧了全球变暖的趋... 详细信息

陆地生态系统的生态化学计量特征在不同尺度上的空间变异性及其影响因素关系到生态系统的养分物质循环过程、生态系统对环境变化的响应,因此受到了生态学家的广泛关注。当前,由于大气中二氧化碳等温室气体浓度的增加加剧了全球变暖的趋势,然而关于陆地生态系统土壤生态化学计量特征的研究,主要集中于土壤中有机碳含量的变异性以及影响因素,而对于其他养分元素,如氮(N)、磷(P)等以及元素之间的空间耦合特征及其控制机制的理解,仍然相对缺乏。本研究以天山北坡雪岭云杉林为研究对象,通过野外采样和室内实验分析,基于多元线性回归方法(Multiple linear regression,MLR)研究了天山雪岭云杉林分布区土壤有机碳(C)、全N、全P含量以及C∶N比、C∶P比、N∶P比的空间分布情况。结果表明:(1)雪岭云杉林土壤0-30 cm深度土壤C、N、P含量的平均值分别为(85.76±30.77)g/kg、(6.86±2.76)g/kg和(0.87±0.30)g/kg,C∶N比、C∶P比、N∶P比的平均值分别为(13.00±4.94)、(104.08±38.68)和(8.20±2.57);30-50 cm深度土壤C、N、P含量的平均值分别为(47.56±29.05)g/kg、(4.00±2.14)g/kg和(0.67±0.22)g/kg,C∶N比、C∶P比、N∶P比的平均值分别为(11.86±4.43)、(72.78±37.77)和(6.13±2.33);50-80 cm深度土壤C、N、P含量的平均值分别为(32.76±21.33)g/kg、(2.84±1.48)g/kg和(0.59±0.18)g/kg,C∶N比、C∶P比、N∶P比平均值分别为(11.48±4.69)、(56.04±32.66)和(4.86±2.09)。雪岭云杉林土壤C、N、P含量及化学计量比呈中等程度变异。(2)雪岭云杉林土壤C、N、P含量及化学计量比的相关分析结果显示,不同土壤深度C与N、P、C∶N比、C∶P比、N∶P比之间极显著正相关;0-30 cm深度土壤的N含量与P、N∶P比之间为极显著正相关,与C∶N比极显著负相关,与C∶P比不相关,在30-50 cm与50-80 cm深度土壤中,N含量与P、C∶P比、N∶P比之间均为极显著正相关,与C∶N比不相关;0-30 cm土壤中的P含量与C∶P比、N∶P比之间极显著负相关,与C∶N比不相关,在30-50 cm与50-80 cm土层上,P含量与N∶P比之间显著负相关,与C∶N比、C∶P比不相关。(3)垂直分布特征:随土层深度的增加,土壤C、N、P含量及化学计量比均减小。随海拔的升高,各土层土壤C与C∶P比、N∶P比均增加;N在0-30 cm土层增加,在30-80 cm土层变化不显著;P含量在0-30 cm土层变化不显著,在30-80 cm土层减少;C∶N比在0-50 cm土层变化不显著,在50-80 cm土层上增大。(4)水平分布特征:随经度的增加,0-30 cm深度土壤中的C、N、P含量减少,而化学计量比均变化不显著;30-50 cm深度土壤中的C、P减少,C∶P比减小,而N与C∶N比、N∶P比变化不显著;50-80 cm土层,C减少,C∶N比、C∶P比减小,N、P与N∶P比变化不显著。随纬度的升高,0-30 cm深度土壤中C、N、P含量减少,N∶P比减小,C∶N比增加,C∶P比变化不显著;30-80 cm深度土壤中的C、N、P及化学计量比均变化不显著。(5)雪岭云杉林分布区各土层土壤C、N、P含量及化学计量比的空间分布特征表现出了一定的差异与相似性。总体而言,土壤C、N与C∶P比、N∶P比表现为西南部含量相对较高,西北部与东部相对较低,西南部区域出现低值。土壤C∶N比空间分布特征在各土层上差异较大,具体表现为0-30 cm深度土壤中西北部与东部相对较高、西南部相对较低,50-80 cm深度土壤中西部相对较高、东部相对较低,呈现由西到东逐渐降低的变化趋势。土壤P含量无明显的空间分布特征。多元线性回归模型(MLR)可被用以估算区域土壤元素含量及生态化学计量特征的空间分布。在今后的工作中,可以通过引入更多的自变量(生物、非生物和人为因素)、调整MLR模型或利用其他空间估算模型,以期更好地描述土壤碳氮磷含量和化学计量比的空间格局。

关键词：天山雪岭云杉林土壤碳氮磷含量生态化学计量特征多元线性回归空间分布

天山北坡雪岭云杉林地开垦的土壤有机碳损失估算

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生态学报 2017年第4期37卷 1168-1173页

作者：常亚鹏李路许仲林新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

在全球变暖的背景下,由土地利用变化导致的土壤碳库的变化已经受到越来越多的关注。首先采用物种分布模型预测了天山北坡雪岭云杉林的潜在分布,其次估计了与被开垦为农田的雪岭云杉林面积(PSC)以及由林地开垦为农田造成的有机碳损失。PS... 详细信息

在全球变暖的背景下,由土地利用变化导致的土壤碳库的变化已经受到越来越多的关注。首先采用物种分布模型预测了天山北坡雪岭云杉林的潜在分布,其次估计了与被开垦为农田的雪岭云杉林面积(PSC)以及由林地开垦为农田造成的有机碳损失。PSC分别由雪岭云杉林的现实分布、潜在分布和农田的现实分布确定。云杉林地和农田的土壤有机碳含量由野外采样和实验室分析获得。研究发现,PSC面积为2.68×10~6hm^2,被开垦为农田的雪岭云杉林土壤有机碳的损失为171.7 t/hm^2;研究区总有机碳的损失为459.70Tg。结果表明,研究区的林地恢复和重建项目将会使土壤有机碳储量有所增加,且土壤表层的增加量多于深层。

关键词：天山雪岭云杉林潜在分布土地利用变化土壤有机碳损失

乌鲁木齐南山森林生物量和碳储量空间分布特征

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水土保持研究 2018年第5期25卷 72-77页

作者：李路常亚鹏许仲林新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

乌鲁木齐南山分布有大面积的雪岭云杉林,探究其生物量和碳储量的空间分布特征,能够为该地区碳储量的研究和森林生态系统管理提供依据。以2015年4—5月的Landsat TM遥感影像为主要数据源,结合样地实测数据,基于遥感统计模型法,利用逐步... 详细信息

乌鲁木齐南山分布有大面积的雪岭云杉林,探究其生物量和碳储量的空间分布特征,能够为该地区碳储量的研究和森林生态系统管理提供依据。以2015年4—5月的Landsat TM遥感影像为主要数据源,结合样地实测数据,基于遥感统计模型法,利用逐步回归法建立模型估算了乌鲁木齐南山雪岭云杉林的生物量。以此为基础,分析了生物量的空间分布规律和碳储量的空间分布格局。结果表明:生物量模型估算值与实测值的平均相对误差为12.72%,精度较高。雪岭云杉林的平均生物量为91.21t/hm,生物量总量为8.2×10~6 t,山区生物量密度的分布总体呈现西南高、东北低的趋势。森林生态系统碳储量为4.1×106 t,平均碳密度为45.61t/hm,山区及其周边的森林碳密度分布不均衡。研究表明,乌鲁木齐南山生物量密度分布不均可能和人类活动有关,且碳储量主要集中在中高密度等级。

关键词：生物量碳储量回归模型空间分布特征

祁连山中段5种典型植物光合光响应曲线拟合模型比较

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植物资源与环境学报 2023年第4期32卷 92-94页

作者：田俊凯韩昊赵传燕董泽华常亚鹏兰州大学草地农业科技学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室甘肃兰州730020 中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心青海西宁810000

测定祁连山中段5种典型植物的光响应参数,并用4种光响应模型进行拟合。结果表明:青海云杉(Picea crassifolia Kom.)、祁连圆柏(Juniperus przewalskii Kom.)、金露梅[Dasiphora fruticosa(Linn.)Rydb.]和垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)的光合光响应曲线属于饱和趋近型,蕨麻[Argentina anserina(Linn.)Rydb.]的光合光响应曲线属于强度抑制型。4种模型均能较好地拟合供试5种植物的光合光响应曲线,但仅直角双曲线修正模型可以较好地拟合强度抑制型光合光响应曲线的光抑制阶段。直角双曲线修正模型除了对饱和趋近型光合光响应曲线光饱和点的拟合值偏高外,可以较好地拟合其他光响应参数。综上所述,直角双曲线修正模型为祁连山中段典型植物光合光响应曲线的最优拟合模型。

关键词：祁连山典型植物光合光响应曲线光响应模型

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气候变化对祁连山蒙古扁桃潜在适生区的影响

生态学报 2023年第2期43卷 768-776页

作者：甘小玲常亚鹏江原曹丰丰赵传燕李伟斌兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业教育部工程研究中心兰州大学草地农业科技学院兰州730020

气候变化将改变物种的生存环境,影响其分布范围,甚至威胁到某些物种的生存。本文通过ArcGIS软件和最大熵(MaxEnt)模型模拟蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)在祁连山当前(1970—2000年)和未来(2081—2100年)2个气候时期背景下的地理分布格... 详细信息

气候变化将改变物种的生存环境,影响其分布范围,甚至威胁到某些物种的生存。本文通过ArcGIS软件和最大熵(MaxEnt)模型模拟蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)在祁连山当前(1970—2000年)和未来(2081—2100年)2个气候时期背景下的地理分布格局,并分析其主要的环境影响因素。结果表明:(1)在当前气候条件下,蒙古扁桃在祁连山的东南部有较好的适生性;(2)未来4种气候情景下(SSP126,SSP245,SSP245和SSP585),蒙古扁桃在祁连山南部及东南部的适生区有消失的风险,扩张区主要集中在祁连山中北部的国家公园附近;(3)蒙古扁桃的分布格局主要向祁连山北部和高纬度地区迁移;(4)最湿月降水量(Bio13)、坡度(Slope)、最冷季度均温(Bio11)和最热月最高温(Bio5)的累计贡献率达到了80%以上,是影响蒙古扁桃适生分布的主要因子。本研究模拟、分析、预测了当前和未来不同情景下蒙古扁桃在祁连山的潜在分布及其变化,为祁连山生态及物种多样性的保护提供科学依据。

关键词：气候变化蒙古扁桃最大熵模型适生区分布

雪岭云杉林叶片碳氮化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

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干旱区地理 2019年第3期42卷 599-605页

作者：李晓菲李路常亚鹏许仲林新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046

碳(C)、氮(N)对于植物生长和生理调节机能意义重大。研究雪岭云杉林叶片C、N化学计量特征随土壤理化因子的变化特征,对于认识森林生态系统的分布格局和未来变化趋势具有重要意义,为进一步探讨全球变化对植物的影响提供科学依据。以雪岭... 详细信息

碳(C)、氮(N)对于植物生长和生理调节机能意义重大。研究雪岭云杉林叶片C、N化学计量特征随土壤理化因子的变化特征,对于认识森林生态系统的分布格局和未来变化趋势具有重要意义,为进一步探讨全球变化对植物的影响提供科学依据。以雪岭云杉林叶片为研究对象,利用统计分析探究叶片C、N化学计量的变化特征,并利用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)技术对叶片C、N化学计量特征与土壤理化因子的关系进行研究。研究结果表明,叶片C含量的平均值为465.28 g·kg^-1,变异系数为14%;叶片N含量的平均值为6.54 g·kg^-1,变异系数为42%;土壤C/N的平均值为90.63,变异系数为82%。冗余分析的结果表明,在0~30 cm层中,叶片C、N化学计量特征主要受到土壤含水量和pH的驱动,土壤含水量与叶片C/N之间呈正相关关系,与叶片C、N含量之间呈负相关关系;pH与叶片C、N含量成正比,与C/N成反比;在30~80 cm层中,土壤含水量和土壤粘粒含量是影响叶片C、N化学计量特征的主要因素,土壤含水量和叶片C/N之间呈正比,土壤粘粒含量与C、N含量之间呈正比,与叶片C/N之间呈反比;pH、土壤C、N含量对叶片C、N化学计量特征的影响不显著。

关键词：雪岭云杉林冗余分析化学计量特征理化因子

天山雪岭云杉林土壤生态化学计量特征的空间分布模拟

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江苏农业科学 2021年第17期49卷 208-215页

作者：热依法提·艾尼瓦尔许仲林常亚鹏李路新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046 兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020 西安石油大学计算机学院陕西西安710065

土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)含量以及它们之间的生态化学计量特征在养分限制、群落动态、养分利用效率和生物地球化学循环中起着重要作用,为了深入探讨陆地生态系统的物质循环,使用多元线性回归(MLR)、逐步回归(STR)、岭回归(RDR)、套索回... 详细信息

土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)含量以及它们之间的生态化学计量特征在养分限制、群落动态、养分利用效率和生物地球化学循环中起着重要作用,为了深入探讨陆地生态系统的物质循环,使用多元线性回归(MLR)、逐步回归(STR)、岭回归(RDR)、套索回归(LSR)方法估算天山雪岭云杉林土壤C、N、P含量以及其化学计量比的空间分布。结果表明:(1)雪岭云杉林土壤C、N、P含量和C∶N、C∶P、N∶P的均值分别为(55.76±25.24)、(4.63±2.11)、(0.71±0.21)g/kg和(12.24±3.73)、(79.95±31.89)、(28.16±3.18);(2)随经度的增加,雪岭云杉林内土壤C、P含量,C∶P、C∶N递减,N含量、N∶P递增;(3)对雪岭云杉林土壤N、P含量及其化学计量比空间格局的模拟中MLR、STR的表现优于RDR、LSR;(4)相对于原始变量,使用主成分作为预测因子的估算并未提高预测结果的精度。建议在未来的工作中更多地考虑自变量(如生物、非生物、人为因素等)以提高空间模拟的精度。

关键词： C N P 化学计量比空间分布元素含量雪岭云杉天山山脉

不同海拔条件下祁连山青海云杉林叶凋落物分解过程及养分的动态变化

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生态学报 2021年

作者：李娜赵传燕郝虎臧飞常亚鹏汪红杨建红兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学草地农业科技学院甘肃祁连山国家级自然保护区管理局

为了探究海拔和郁闭度对青海云杉林叶凋落物分解的影响，本文选择海拔为2850 m,3050 m,3250 m和3450 m四个梯度和高、中、低三个林分郁闭度，采用分解网袋法，研究青海云杉叶凋落物分解速率及分解过程中N、P元素变化。结果表明，质量损... 详细信息

为了探究海拔和郁闭度对青海云杉林叶凋落物分解的影响，本文选择海拔为2850 m,3050 m,3250 m和3450 m四个梯度和高、中、低三个林分郁闭度，采用分解网袋法，研究青海云杉叶凋落物分解速率及分解过程中N、P元素变化。结果表明，质量损失率随时间在波动增大。分解速率先减小后增大，不同海拔下分解速率为K;>K;>K;>K;，不同郁闭度下分解速率为K;>K;>K;，青海云杉叶枯落物分解50%和95%所需时间约为5.3 a和22.7 a。枯落物分解过程中，N、P含量和累积系数在不同海拔和郁闭度下的变化不同，与季节变化有关。研究结果为祁连山森林生态系统地球化学循环奠定基础。

关键词：祁连山青海云杉林海拔郁闭度枯落物分解 N P

天山雪岭云杉林土壤CNP化学计量特征随水热梯度的变化

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生态学报 2018年第22期38卷 8139-8148页

作者：李路常亚鹏许仲林新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 新疆大学资源与环境科学学院绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

生态化学计量学是研究有机体所需碳(C)、氮(N)、磷(P)等营养元素之间多重平衡关系的科学。本研究以天山雪岭云杉林为研究对象,分析土壤C、N、P化学计量的特征及其与温度和降水的关系,并利用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)技术分析... 详细信息

生态化学计量学是研究有机体所需碳(C)、氮(N)、磷(P)等营养元素之间多重平衡关系的科学。本研究以天山雪岭云杉林为研究对象,分析土壤C、N、P化学计量的特征及其与温度和降水的关系,并利用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)技术分析了土壤C、N、P化学计量特征与理化因子的关系。结果表明,0—10 cm层C、N、P含量的变化范围分别是44.6—143.4、0.190—0.940、0.086—0.286 g/kg,10—30 m层C、N、P含量分别介于23.0—131.0、0.122—0.589、0.032—0.178 g/kg之间,30—80cm层三者的变化范围分别为14.5—67.0、0.149—0.397、0.062—0.169 g/kg。0—10 cm层C、N、P含量与年均温度存在显著的相关关系,0—10 cm和10—30 cm层P含量与年降水量之间的相关性显著; 0—10 cm层C∶P比与年均温度之间存在显著线性关系,0—10 cm与10—30 cm层N∶P比均随年均温度和年降水量的增大而增大。冗余分析结果表明,在0—30 cm层中,土壤含水量和容重是土壤C、N、P化学计量特征的主要驱动因子,土壤含水量与C∶P和N∶P值成正相关关系,容重与N∶P值成负相关关系;在30—80 cm层中,土壤含水量和土壤粘粒含量是土壤C、N、P化学计量特征的主要驱动因子,土壤含水量与N和P值成正比,容重与C、C∶N、C∶P和N∶P成正比,与N和P成反比;电导率和pH对土壤C、N、P化学计量特征的影响并未达到显著程度,可能是研究区土壤的电导率和pH的差异较小。

关键词：雪岭云杉林化学计量特征年均温度年降水量理化因子