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川西高寒草甸植物功能属性与环境因子的关系研究

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草业学报 2024年第9期33卷 28-39页

作者：和阳一丹陈昌明黄晓霞施国美和克俭云南大学地球科学学院国际喀斯特联合研究中心云南省地理研究所云南昆明650091 云南农业大学水利学院云南昆明650201

作为连接植物和环境的桥梁,植物功能属性反映了植物对环境的适应以及植物内部不同功能之间的关系。本研究基于群落、植物功能属性和生境调查结果,分析了川西高寒草甸植物功能属性与环境因子的关系。研究发现:高寒草甸植物的功能属性之... 详细信息

作为连接植物和环境的桥梁,植物功能属性反映了植物对环境的适应以及植物内部不同功能之间的关系。本研究基于群落、植物功能属性和生境调查结果,分析了川西高寒草甸植物功能属性与环境因子的关系。研究发现:高寒草甸植物的功能属性之间主要呈现协调关系,特别是在能量、物质和生物量分配等方面。此外,根冠比(RSR)与茎比例(SMF)、繁殖器官比例(RPMF)之间存在明显的权衡关系。当面临胁迫和干扰时,高寒草甸植物可能采取将更多资源投入根部生长和发育,较少资源分配给茎和繁殖器官,但同时保证分配给叶片进行光合作用资源的策略。高寒草甸植物以矮化、减少茎、叶和繁殖器官比例(SMF、LMF和RPMF)、降低比根长(SRL),增加叶片干物质含量(LDMC)和比叶面积(SLA)、提高根冠比(RSR)、增加地下生物量(IUGB)和根干物质含量(RDMC)等一系列策略适应低温、强辐射和水分不足等环境胁迫。人为干扰会导致高寒草甸植物的高度(VH)、茎比例(SMF)、茎干物质含量(SDMC)、繁殖器官比例(RPMF)、繁殖器官干物质含量(RPDMC)、叶比例(LMF)、比根长(SRL)和地上生物量(IAGB)减小,而根冠比(RSR)增加。然而,高寒草甸植物功能属性的变化主要受环境因素影响,受人为干扰的影响相对较小。这些研究结果为理解植物如何通过调整功能属性来适应环境变化,以及制定有效的草甸保护和管理策略提供了重要的科学依据。

关键词：高寒草甸植物功能属性人为干扰属性权衡环境适应

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全球变暖加剧新疆森林火情

第四纪研究 2024年第1期44卷 226-239页

作者：江来安成邦张永汤蕾谈波张文胜卢超张彦臻郑力源兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室甘肃兰州730000

新疆稀缺的森林资源承担着重要的生态服务功能,林火作为森林生态系统中重要的干扰因子,与当前全球变暖关系密切,明确全球变暖对新疆森林火灾的影响及二者关系对于保护新疆森林资源及生态具有重要意义。本研究选取新疆维吾尔自治区1988~2... 详细信息

新疆稀缺的森林资源承担着重要的生态服务功能,林火作为森林生态系统中重要的干扰因子,与当前全球变暖关系密切,明确全球变暖对新疆森林火灾的影响及二者关系对于保护新疆森林资源及生态具有重要意义。本研究选取新疆维吾尔自治区1988~2020年森林火灾数据及气候数据,对二者采用M-K检验、距平分析法、异常度分析法和相关性分析后发现,1988~2020年期间新疆森林覆盖区域气候显著变暖,生长季及夏季气温影响当年森林火灾,而4月降水与6月气温变化对第二年火灾产生重要影响,气候变化改变燃料湿度、堆积量等燃料条件可能为导致这一现象发生的主要原因。这一研究为全球变暖下新疆林火预警提供重要参考。

关键词：森林火灾全球变暖趋势分析滞后效应新疆

基于硅酸盐中磁性矿物包裹体的长江和黄河沉积物区分

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第四纪研究 2024年第2期44卷 540-550页

作者：汤佳冰张卫国华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200241

环境磁学指标已被用来区分中国近海沉积物中长江和黄河物质来源,但是该方法会受到潜在的成岩作用影响。硅酸盐中的磁性矿物包裹体不受成岩作用影响,具有可靠区分物源的潜力。本研究将盐酸(10 mol/L)处理后样品的磁性特征视作硅酸盐中磁... 详细信息

环境磁学指标已被用来区分中国近海沉积物中长江和黄河物质来源,但是该方法会受到潜在的成岩作用影响。硅酸盐中的磁性矿物包裹体不受成岩作用影响,具有可靠区分物源的潜力。本研究将盐酸(10 mol/L)处理后样品的磁性特征视作硅酸盐中磁性矿物包裹体的贡献,以提供区分长江和黄河沉积物的新指标。结果表明,盐酸处理后样品中与磁性矿物含量有关的参数(χ、 SIRM、χARM、 HIRM)不到处理前样品参数值的10%;硅酸盐中的磁性矿物包裹体以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主,相比原样中的亚铁磁性颗粒更细;盐酸处理后长江沉积物相比黄河,具有更高的SIRM、χARM、 HIRM值,表明前者包裹体中亚铁磁性矿物和不完整反铁磁性矿物含量更高。分粒级的磁学参数显示,两个河流沉积物磁性矿物包裹体SIRM与HIRM值随着粒级的增大而增大。由于长江支流众多,岩石类型复杂,包裹体磁性参数变化较大,而黄河物质主要来自于黄土高原的黄土,黄土由源区至高原的风力搬运过程中的分选和混合,使得包裹体磁性矿物含量较低,但磁性参数相对均一。本研究表明,利用硅酸盐中磁性矿物包裹体SIRM和S-100散点图、磁性参数主成分分析和热磁曲线,可有效区分长江和黄河沉积物。

关键词：包裹体环境磁学物源粒级分离长江黄河

彝海沉积物孢粉记录的西南地区近千年植被与气候演化

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第四纪研究 2024年第3期44卷 727-741页

作者：崔凯王永波胡柏盈首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

亚洲夏季风强度变化及相应的气候波动对区域生态环境演化和社会经济发展具有重要影响,其近千年演化特征及影响因素备受关注。在精确定年的基础上,利用彝海71 cm沉积物序列孢粉分析结果,恢复了川西地区过去1000年植被与气候演化历史。根... 详细信息

亚洲夏季风强度变化及相应的气候波动对区域生态环境演化和社会经济发展具有重要影响,其近千年演化特征及影响因素备受关注。在精确定年的基础上,利用彝海71 cm沉积物序列孢粉分析结果,恢复了川西地区过去1000年植被与气候演化历史。根据花粉组合特征划分为5个阶段:阶段1(公元1050~1320年)以木本花粉为主,反映中世纪时期区域暖湿的气候环境特征,亚洲夏季风较强;阶段2(公元1320~1570年)和阶段3(公元1570~1680年)桤木属、青冈属等乔木花粉含量降低,以蒿属为代表的草本花粉含量上升,指示进入相对冷干的小冰期,夏季风衰退;阶段4(公元1680~1950年)由于外来移民迁入导致区域人口增加,人类活动增强造成森林选择性砍伐,桤木属等花粉含量显著上升,人类活动开始叠加于自然气候背景上对区域植被造成显著影响;阶段5(公元1950年至今)中云南松、桤木属等花粉含量显著升高,指示人工飞播造林工程对区域植被的影响。基于孢粉组合的主成分分析结果进一步揭示区域环境演变趋势,与西南地区已有气候记录呈现出较为一致的时间变化特征,而太阳活动波动和热带辐合带迁移被认为是驱动近千年西南地区气候变化和夏季风演化的关键因素。

关键词：湖泊沉积物孢粉组成气候变化彝海近千年

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森林粗木质残体分解研究进展

植物生态学报 2024年第5期48卷 541-560页

作者：常晨晖朱彪朱江玲吉成均杨万勤北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 台州学院生命科学学院浙江台州318000

森林粗木质残体主要包括倒木、枯立木、大枯枝、树桩和粗根等,它们是绝大多数森林生态系统的结构性成分,在全球碳循环和生物多样性保育等方面发挥着不可替代的作用。特别是近些年,极端高温、干旱、热带气旋等极端气候事件正在加速树木死... 详细信息

森林粗木质残体主要包括倒木、枯立木、大枯枝、树桩和粗根等,它们是绝大多数森林生态系统的结构性成分,在全球碳循环和生物多样性保育等方面发挥着不可替代的作用。特别是近些年,极端高温、干旱、热带气旋等极端气候事件正在加速树木死亡,改变森林粗木质残体形成的方式和分解过程,森林生态系统功能和稳定性也会受到深刻影响,生态学家对此也越来越重视。如今,生态学家通过野外观测和控制实验,围绕粗木质残体的分解特征、调控机制和分解过程中粗木质残体上的生物多样性开展了大量研究,促进了粗木质残体生态学的快速发展。该文首先汇总了最常见的用于森林粗木质残体分解过程的研究方法,并且描述了各研究方法适用的情景。其次,从形态、物理和化学性状方面探讨了粗木质残体的分解特征。然后,围绕着影响森林粗木质残体分解的控制因素,系统梳理和总结了已取得的研究结果。具体来说,粗木质残体分解主要受到基质质量、分解者和环境条件的调控,其中基质质量和分解者在样点尺度上影响着分解过程,基质质量对分解者群落有自下而上的调控作用,环境条件在区域或更大研究尺度上发挥主导作用。粗木质残体在分解的同时孕育了数量巨大、种类丰富的生物,主要类群包括苔藓类附生植物、细菌、真菌和无脊椎动物。无脊椎动物对森林粗木质残体的利用方式最为复杂,可能将其作为栖息地、掩蔽所、繁殖地、取食场所。附生植物的演替过程与分解时间正相关,但与腐烂程度联系不紧密,其他生物类群的演替则更多地受到基质质量的影响。由于以往的综述鲜有涉及不同结构组分(树皮和木质部)分解的研究进展,该文补充和探讨了树皮和木质部的分解特征和潜在的相互作用过程。由于粗木质残体分解缓慢的特点和研究方法的限制,目前许多机理的相关研究仍不够深入,该文围绕粗木质残体分解机制和生物多样性保育功能探讨了未来需要重点关注的研究内容及可能的研究方法。

关键词：分解速率树皮木质部分解时期功能性状大小效应

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森林径级结构研究:从统计描述到理论演绎

植物生态学报 2024年第6期48卷 675-689页

作者：周建王焓清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室清华大学全球变化研究院北京100084

森林径级结构是树木生长、竞争、死亡等过程的综合反映,也是估算森林生物量、判断森林演替阶段与健康状态以及预测森林碳汇潜力的基础依据。林学领域早期对径级结构的研究以统计描述为主,多采用常见的概率分布函数来拟合样地尺度上径级... 详细信息

森林径级结构是树木生长、竞争、死亡等过程的综合反映,也是估算森林生物量、判断森林演替阶段与健康状态以及预测森林碳汇潜力的基础依据。林学领域早期对径级结构的研究以统计描述为主,多采用常见的概率分布函数来拟合样地尺度上径级结构的动态变化,缺乏对其形成机制的阐释。随着宏观生态学的发展,最大熵原理、中心极限定理等被用于解释大尺度上发现的相对一致的森林径级结构,但这类模型侧重概率统计,对具体生态学过程的分析仍然欠缺。2000年以来,在原始成熟森林中发现的径级结构的幂律特征催生了一系列理论研究,包括代谢尺度理论、林窗演替理论等。这些理论尝试从树木个体大小和资源利用之间的关系,以及树木对资源的竞争过程来演绎径级结构达到稳态时幂律特征的形成机制。种群统计平衡理论为稳态径级结构的分析提供了一般性框架,揭示了不同的树木生长速率和死亡率如何导致径级结构特征的变化;在此基础上,种群统计最优性假设为径级结构的分析提供了新的视角。数学层面上,转移矩阵、积分投影、偏微分方程等都是径级结构动力学分析的有力工具,但由于这类数学模型的时间动态解析求解较为困难,研究中通常预先假定森林处于理想的结构平衡状态。而在实际情况下,结构非平衡往往是森林的常态,也是森林碳库变化与碳汇潜力估算的基础。为了更好预测全球变化背景下的森林动态趋势,应明确环境因子对径级相关的树木生长速率、死亡率的影响,并发展径级结构动态特征的解析方法。

关键词：森林径级结构资源竞争树木生长和死亡碳汇潜力

基于深度学习的装备剩余寿命区间预测研究进展

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工程科学学报 2024年第4期46卷 723-734页

作者：陈闯李先锋史建涛南京工业大学电气工程与控制科学学院南京211816

深度学习因其强大的特征提取能力,在装备剩余寿命预测中得到了广泛应用.然而,深度学习的预测结果往往受到随机噪声、建模参数等因素影响,极大降低了点预测的可信度,进而引发甚至导致装备运行崩溃.因此,精确的剩余寿命区间预测对于理解... 详细信息

深度学习因其强大的特征提取能力,在装备剩余寿命预测中得到了广泛应用.然而,深度学习的预测结果往往受到随机噪声、建模参数等因素影响,极大降低了点预测的可信度,进而引发甚至导致装备运行崩溃.因此,精确的剩余寿命区间预测对于理解装备退化过程的随机性以及进行可靠的风险分析和维护决策至关重要.本文面向深度学习背景下装备剩余寿命预测建模中不确定性量化的现实需求,重点介绍并归纳了自举深度学习、局部不确定性、随机过程深度学习、贝叶斯深度学习以及深度学习分位数回归5种先进剩余寿命区间预测模型的发展动态、优势和缺点,进而探讨了基于深度学习的装备剩余寿命区间预测研究中面临的挑战性问题以及未来潜在的研究方向.

关键词：寿命预测区间预测不确定性深度学习维护决策

增温增水情景下钉柱委陵菜物候序列的变化及其抗冻性

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植物生态学报 2024年第2期48卷 158-170页

作者：索南吉李博文吕汪汪王文颖拉本陆徐伟宋扎磋陈程浩苗琪孙芳慧汪诗平青海师范大学生命科学学院西宁810016 高原科学与可持续发展研究院西宁810016 青海省青藏高原生物多样性形成机制与综合利用重点实验室西宁810016 青藏高原地球系统资源环境国家重点实验室中国科学院青藏高原研究所北京100101 西藏那曲高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站西藏那曲852000 中国科学院大学北京100049 西藏大学拉萨850000

青藏高原正在经历剧烈的气候变化,包括变暖、变湿和极端气候事件频发等,然而,气候变化对高寒植物的影响目前还了解较少。该研究依托西藏那曲高寒草地生态系统野外科学观测研究站,以高寒草甸优势双子叶植物钉柱委陵菜(Potentilla saunder... 详细信息

青藏高原正在经历剧烈的气候变化,包括变暖、变湿和极端气候事件频发等,然而,气候变化对高寒植物的影响目前还了解较少。该研究依托西藏那曲高寒草地生态系统野外科学观测研究站,以高寒草甸优势双子叶植物钉柱委陵菜(Potentilla saundersiana)为研究对象,在2016–2018年设置了不同幅度的增温和降水改变实验,观测了不同处理下6个物候序列的变化,在7个不同极端降温幅度下定量了抗冻性,并计算了2011–2022年生长季的安全裕度。主要结果有:1)增温1℃和2℃以及增水50%对钉柱委陵菜物候序列的影响不显著,只有增温达到4℃时,返青期显著推迟,而初花期显著提前。2)钉柱委陵菜的抗冻性(半致死温度)为(–4.76±4.28)℃,2011–2022年的生长季中34%的月份防止冻害的安全裕度为负值,且大多出现在5月和9月,表明钉柱委陵菜在早春和秋末遭遇极端霜降事件的风险很大。该研究结果揭示了多幅度增温和增水对钉柱委陵菜物候序列的影响,解析了钉柱委陵菜对极端降温事件的抗性,为预测青藏高原高寒植物对未来气候变化的响应提供了数据支撑。

关键词：多幅度增温物候序列极端降温事件抗冻性安全裕度

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庐山不同海拔植被蒸腾水龄动态及用水策略

植物生态学报 2024年

作者：牛云明贾国栋王欣刘子赫北京林业大学水土保持学院林木资源高效生产全国重点实验室

通过探究亚热带湿润气候区庐山不同海拔优势植物的水龄和补偿时间来源后的植被用水策略,为该地区的生态保护和资源利用提供科学依据和支持。以庐山松属(Pinus)(低海拔的马尾松(***)、高海拔的黄山松(***))和栎属(Quercus)(低海拔的栓皮... 详细信息

通过探究亚热带湿润气候区庐山不同海拔优势植物的水龄和补偿时间来源后的植被用水策略,为该地区的生态保护和资源利用提供科学依据和支持。以庐山松属(Pinus)(低海拔的马尾松(***)、高海拔的黄山松(***))和栎属(Quercus)(低海拔的栓皮栎(Q. variabilis)、高海拔的短柄枹栎(Q. serrata))共4个树种为研究对象,于2020年7月至2021年8月,利用稳定同位素技术和平均蒸腾水龄模型,分析不同海拔优势植被的蒸腾水龄,并结合水龄结果和Mix SIAR来源混合模型,分析植被用水策略和季节性变化;同步监测大气温度湿度、土壤含水率与根系分布等数据分析蒸腾水龄与植被水分来源的季节性变化。结果显示:(1)庐山地区植物主要利用当季降水,蒸腾水龄为8.67–16.68 d。对于同属植物,高海拔树种蒸腾水龄小于低海拔树种。且在观测期内马尾松的水龄呈“单谷状”,黄山松呈“单峰状”。(2)低海拔树种用水策略在雨季前期主要利用浅层土壤水,随着雨季到来主要吸水层向下移动至深层,并在雨季后期稳定在深层土壤,而高海拔树种在雨季后期主要吸水层稳定在土壤中层。(3)相较之下,考虑时间滞后的低海拔植物用水策略对浅层(0–20cm)土壤水的依赖减弱,对深层(60–100 cm)土壤水的吸收比例增加,高海拔相反。

关键词：稳定水同位素植物用水滞后植物水分时空来源根系分布