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不同植被类型物候对冰冻事件的响应差异及其驱动力分析

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生态学报 2024年

作者：赵倚霈刘建锋王奇黄睿智孙婧依聂稳杨绍微林木资源高效生产全国重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所

全球气候变化导致极端气候发生频率和强度增加，探究植被对极端气候的响应与适应是评估区域植被脆弱性和制定适应性经营策略的重要前提。本研究以2008年中国南方极端冰冻事件为例，利用2003—2009年日光诱导叶绿素荧光（SIF）遥感数据... 详细信息

全球气候变化导致极端气候发生频率和强度增加，探究植被对极端气候的响应与适应是评估区域植被脆弱性和制定适应性经营策略的重要前提。本研究以2008年中国南方极端冰冻事件为例，利用2003—2009年日光诱导叶绿素荧光（SIF）遥感数据提取植被物候，探讨了极端冰冻事件对不同植被类型物候的影响，并采用地理探测器分析各环境因子及其交互作用对植被物候变化的贡献度。结果表明：（1）极端冰冻事件导致植被生长季开始期（SOS）提前2.96 d、生长季结束期（EOS）推迟10.47 d和生长季长度（LOS）延长12.79 d，其中常绿阔叶林物候变化趋势最大，而落叶阔叶林物候变化趋势最小。（2）研究区水热条件的空间分异性影响了植被物候空间变化格局，如东南部水热条件充足区的物候变化趋势更明显，而西北部山区植被物候变化与整体变化趋势相反，即呈现SOS推迟和EOS提前趋势。（3）降水、气温、相对湿度、土壤类型和植被类型是影响植被物候的主导因子，其中气温和降水对植被EOS的解释力最高，分别为0.6522和0.5280。（4）各因子交互作用结果均表现为双因子增强或非线性增强效应，其中气候因子间的交互作用最强，而气候因子与土壤类型、植被类型、冰冻天数的交互效应次之。

关键词：极端冰冻事件日光诱导叶绿素荧光植被物候地理探测器

林龄对马尾松人工林微生物残体碳积累的影响机制

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应用生态学报 2024年第1期35卷 153-160页

作者：胡建文刘常富勾蒙蒙陈会玲雷蕾肖文发朱粟锋斛如媛中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

明晰人工林林分发育过程中土壤微生物残体碳的积累模式及其对土壤有机碳(SOC)的贡献有助于理解土壤碳循环和固碳机制。本研究以亚热带马尾松人工林为对象,分析了幼龄林(6 a)、中龄林(13 a)、近熟林(29 a)、成熟林(38 a)和过熟林(57 a)表... 详细信息

明晰人工林林分发育过程中土壤微生物残体碳的积累模式及其对土壤有机碳(SOC)的贡献有助于理解土壤碳循环和固碳机制。本研究以亚热带马尾松人工林为对象,分析了幼龄林(6 a)、中龄林(13 a)、近熟林(29 a)、成熟林(38 a)和过熟林(57 a)表层(0~10 cm)土壤氨基糖含量、理化性质和微生物组成等的差异,量化微生物残体碳含量及其对SOC的贡献,并探讨其影响机制。结果表明:中龄林SOC、全氮、非晶形铁氧化物含量和亮氨酸氨基肽酶活性显著低于成熟林,幼龄林土壤pH和真菌/细菌显著高于其他龄组。在林分发育过程中,微生物、真菌和细菌残体碳的变化范围分别为7.52~14.63、4.03~8.00和3.48~6.63 g·kg^(-1),且成熟林显著高于中龄林,受土壤全氮含量的正影响。微生物、真菌和细菌残体碳对SOC的贡献分别为59.7%~72.3%、33.4%~45.6%和24.3%~30.8%。真菌残体碳对SOC的贡献在幼龄林显著高于其他龄组,细菌残体碳对SOC的贡献在中龄林显著高于幼龄林和近熟林,两者受土壤无机氮的影响。真菌残体碳是细菌残体碳的1.2~1.7倍,主导了微生物残体碳的积累。偏最小二乘模型分析表明,真菌残体碳对SOC的贡献受林龄、土壤环境因子(如亮氨酸氨基肽酶、非晶形铁氧化物、pH和全氮)、细菌残体碳、真菌残体碳和细菌残体碳对SOC贡献影响的总效应分别为-0.37、-1.16、0.90、1.09和0.83。综上,林龄促进微生物残体碳的积累,但并未增加其对SOC的贡献。

关键词：林龄马尾松人工林土壤有机碳微生物残体碳

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野牛草碳氮磷密度分配特征

草地学报 2024年第1期32卷 168-178页

作者：黄馨慧位晓婷褚章衫张金鑫邹博坤钱永强中国林业科学研究院生态保护与修复研究所/国家林业和草原局草原研究中心北京100091

为探究不同野牛草(Buchloe dactyloides)种质资源在同一种植条件下生物量和碳(Carbon, C)、氮(Nitrogen, N)、磷(Phosphorus, P)元素的分配规律,本研究以40份野牛草种质资源为研究对象,通过分析种植一年的野牛草的生物量和C,N,P含量及... 详细信息

为探究不同野牛草(Buchloe dactyloides)种质资源在同一种植条件下生物量和碳(Carbon, C)、氮(Nitrogen, N)、磷(Phosphorus, P)元素的分配规律,本研究以40份野牛草种质资源为研究对象,通过分析种植一年的野牛草的生物量和C,N,P含量及密度特征,发现地上生物量和C密度均是地下的两倍左右,地上N,P密度略小于地下部分,这说明野牛草N,P养分优先供应给根系,生物量和C养分优先分配给地上部分。通过因子分析将野牛草C,N,P密度及比值等18个指标浓缩成4个因子,聚类分析将野牛草种质资源分为5类,C,N,P密度及比值特征相近、地理种源相近的种质资源大多被分在同一组,其中HC-16,5-1B,71-10A,7-1C,A,8-1A,53-2A,63-5B,26-3A这9个种质资源在种植条件一致的情况下表现良好,均具有较高的C,N,P含量及较大的生物量,抗逆性较好,适宜应用于多种生境环境推广种植。

关键词：野牛草碳、氮、磷化学计量特征因子分析聚类分析

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除草布在崖柏回归初期幼林抚育中的应用

生态学杂志 2024年第4期43卷 1202-1208页

作者：秦爱丽马凡强简尊吉赵玉娟黄吉勇缪先梓张家玲郭泉水中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 重庆雪宝山国家级自然保护区管理事务中心重庆404500

在重庆市开州区马云林场崖柏回归试验基地,采用随机区组实验设计,布设覆盖单层、双层除草布和无覆盖的田间试验。通过对不同处理下崖柏的存活率、树高、地径、冠幅、冠层结构、根系垂直分布、地上和地下生物量及其分配、枝叶养分含量以... 详细信息

在重庆市开州区马云林场崖柏回归试验基地,采用随机区组实验设计,布设覆盖单层、双层除草布和无覆盖的田间试验。通过对不同处理下崖柏的存活率、树高、地径、冠幅、冠层结构、根系垂直分布、地上和地下生物量及其分配、枝叶养分含量以及杂草盖度的调查,研究不同处理方式的控草效果及其对崖柏幼树生长和发育的影响,为回归初期崖柏种群维护措施的制定提供参考。结果表明:1)覆盖单层和双层除草布的杂草盖度分别为5%和3%,无覆盖的杂草盖度为87%;2)覆盖单层和双层除草布的崖柏存活率均在95%以上,无覆盖的仅65%,覆盖与无覆盖差异显著,覆盖单层和双层除草布的差异不显著;3)崖柏大部分生长指标和冠层结构指标、崖柏地上和地下生物量、根系分布深度和崖柏嫩枝叶氮含量等指标均为:覆盖单层和双层除草布>无覆盖,覆盖单层和双层除草布的差异不显著;4)除草布的控草效果和对崖柏存活和生长的促进作用与除草布的特殊结构和功能有关。由此可见,在崖柏回归初期,地表覆盖除草布既能有效控制杂草,又能提高崖柏的存活率和促进崖柏幼树的生长,同时还可降低人工除草成本;覆盖单层和双层除草布的差异不显著,选用覆盖单层除草布的方式即可获得理想的抚育效果。

关键词：崖柏除草布冠层结构根系分布生物量分配

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不同天气下华北落叶松树干液流对环境的响应

应用生态学报 2024年

作者：林雪雯郭建斌韩炎穆付高冉于澎涛北京林业大学水土保持学院中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室

本研究依托国家林草局六盘山森林生态定位站，于2019年生长季（5月17日—10月12日）对香水河小流域华北落叶松人工林树干液流进行连续观测，并同步监测气象条件与土壤环境（土壤温度和土壤水分），分析不同天气下华北落叶松树干液流的... 详细信息

本研究依托国家林草局六盘山森林生态定位站，于2019年生长季（5月17日—10月12日）对香水河小流域华北落叶松人工林树干液流进行连续观测，并同步监测气象条件与土壤环境（土壤温度和土壤水分），分析不同天气下华北落叶松树干液流的综合环境响应。结果表明：在日尺度上，华北落叶松树干液流速率呈先升后降的变化趋势，液流速率大小表现为：晴天>阴天>雨天；树干液流速率在晴天呈单峰变化趋势，在阴、雨天均呈多峰变化趋势。晴天的液流启动时间和峰值时间早于阴、雨天，持续时间多于阴、雨天。不同天气树干液流的主导因子存在明显差异，饱和水汽压差是晴天和阴天树干液流的主导因子，其贡献率分别为31.1%和27.4%，而雨天液流的主导因子为太阳辐射，贡献率为40.1%。主成分分析表明，晴天树干液流的综合影响因子为水热复合因子（大气温度、土壤温度、土壤体积含水量）、水汽蒸腾因子（相对湿度、饱和水汽压差）和辐射因子（太阳辐射）；阴、雨天树干液流的综合影响因子为蒸腾驱动因子（相对湿度、太阳辐射、饱和水汽压差）、综合热量因子（大气温度、土壤温度）和土壤水分因子（土壤体积含水量）。晴天液流分别滞后于水热复合因子、水汽蒸腾因子和辐射因子110、80和70 min到达峰值；阴天和雨天液流分别提前于蒸腾驱动因子、综合热量因子和土壤水分因子10、20、30 min和140、60、150 min到达峰值。

关键词：天气树干液流环境影响时滞效应

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丛枝菌根途径的土壤有机碳固存机制研究进展

生态学报 2024年第12期44卷 4945-4955页

作者：张佳佳曾立雄雷蕾肖文发中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

菌根真菌已被认为是土壤碳库的重要部分,陆地植物中至少78%与丛枝菌根真菌(AMF)形成共生关系,故研究AMF途径的土壤有机碳(SOC)固存机投对提高生态系统碳汇具有重要意义,但目前缺乏系统探讨AMF途径的SOC固碳机制。AMF具有显著的生态特性... 详细信息

菌根真菌已被认为是土壤碳库的重要部分,陆地植物中至少78%与丛枝菌根真菌(AMF)形成共生关系,故研究AMF途径的土壤有机碳(SOC)固存机投对提高生态系统碳汇具有重要意义,但目前缺乏系统探讨AMF途径的SOC固碳机制。AMF具有显著的生态特性,包括较根系更高的周转速度、广泛的菌丝扩展范围以及将代谢产物转化为土壤中的稳定碳源等,这些特征共同构成了AMF在固碳机制中的作用路径。AMF从植物根系获得碳源,经过菌丝生长、代谢产物(尤其球囊霉素相关蛋白)和残体形成,将其转化为AMF源碳。AMF的根外菌丝还能与其他微生物共存并协同作用,通过分解凋落物、促进微生物的合成代谢及其物质周转,不仅增加植物源碳输入和微生物源碳积累,还促进团聚体形成,有效保护土壤中的碳不被分解,从而实现AMF途径的土壤碳固存。AMF途径的土壤固碳能力在森林、草地和农田依次减弱,这与气候变化、土壤的生物与非生物因素、地下的共生菌根网络及人类活动紧密相关。还探讨了这些因素对AMF途径SOC固存的影响,并针对现有研究的不足提出了未来的研究展望。本综述以期更深入地理解AMF途径的SOC固存机制,为菌根途径提升生态系统碳汇能力的研究提供理论支持。

关键词：丛枝菌根真菌源碳共有菌根网络球囊霉素相关蛋白固碳机制影响因素

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森林火灾污染物质释放及其影响研究进展

生态学报 2024年第12期44卷 4933-4944页

作者：王明玉司莉青陈锋舒立福赵凤君田晓瑞李伟克李威李笑笑中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林保护学重点实验室北京100091 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083

森林火灾是大气中气体污染物和颗粒物的重要来源,可对全球气候系统、大气环境以及生态系统产生重要影响,对全球温室气体和含碳颗粒物释放具有重要的贡献,是推动全球气候变化的重要因素。森林火灾释放污染物已成为区域乃至全球范围内重... 详细信息

森林火灾是大气中气体污染物和颗粒物的重要来源,可对全球气候系统、大气环境以及生态系统产生重要影响,对全球温室气体和含碳颗粒物释放具有重要的贡献,是推动全球气候变化的重要因素。森林火灾释放污染物已成为区域乃至全球范围内重要污染源之一,这些污染物质与辐射、能见度以及温室效应等问题直接相关。准确地描述森林火灾释放的气体和颗粒污染物释放机理、释放总量、时空分布特征、不同尺度的扩散过程模拟,以及对区域大气环境的影响,对于量化森林火灾释放污染物总量及区域影响具有重要意义。基于森林火灾污染物质释放方面的国内外文献,从火灾释放的污染物质对环境的影响、森林火灾释放污染物定量化和传输路径监测的研究方法、污染物质的扩散和运输模型以及跨区域影响等几个方面进行了综述。森林火灾释放的CO、PM_(10)和PM_(2.5)对环境和人的生命安全造成巨大威胁,而且森林火灾释放的污染物质能够随气流长距离传输,不仅对当地的空气造成污染,污染物也能够随着气团进行长距离传输,并在传输过程与当地气溶胶混合,形成跨区域污染。森林火灾释放污染物扩散、传输模拟通过不同模型相互耦合完成,包括可燃物载量估算模型、可燃物消耗和释放模型、污染物扩散传输模型,以及污染物预测和可视化模型等。总结了国内外森林火灾释放污染物质主要研究方法,并展望了今后研究重点:目前我国关于森林火灾释放物质相关的研究尚不足以支撑我国森林火灾温室气体释放、污染物释放等方面的研究,并且我国目前还没有发展出适合于我国的森林火灾污染物释放模型,以及污染物扩散、传输系统。森林火灾排放因子库大多数引用国外研究结果,在一定程度上增加不确定性,缺乏森林火灾对区域大气环境影响的定量化研究。因此,今后我国应加强对森林火灾污染物质释放与影响的研究,尤其是污染物质扩散和传输模型的预测和可视化研究以及排放因子的测量。

关键词：森林火灾污染物大气环境扩散模型跨区域污染

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板栗堆肥理化性质与微生物种类鉴定

江苏农业科学 2024年第5期52卷 208-216页

作者：陈荣荣石新如闾星贾春雷江泽平窦桂铭史胜青中国林业科学研究院林业研究所北京100091 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护所北京100091 唐山市有巢农业开发有限公司河北迁西064300

为提高资源利用效率,实现栗园的可持续管理,本研究通过对栗园废弃物(栗树枝木屑、落叶、栗花、绿色杂物)分别添加鹿粪和尿素进行好氧堆肥,分析堆肥的理化性质、对堆肥过程中及堆肥结束微生物种类进行分离鉴定,分析堆肥对大豆发芽率的影... 详细信息

为提高资源利用效率,实现栗园的可持续管理,本研究通过对栗园废弃物(栗树枝木屑、落叶、栗花、绿色杂物)分别添加鹿粪和尿素进行好氧堆肥,分析堆肥的理化性质、对堆肥过程中及堆肥结束微生物种类进行分离鉴定,分析堆肥对大豆发芽率的影响。研究发现,添加鹿粪和尿素的堆肥pH值偏碱性且2种堆肥均已充分腐熟,达到应用标准;在2种处理中检测到的微生物分别为35种和39种,其中有益微生物分别有13种和10种,其中共有的微生物为6种,分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、构巢曲霉(Aspergillus nidulans)、深绿木霉(Trichoderma atroviride),均为有益菌,能够促进植物生长或抵抗病原菌。此外,堆肥浸提液对大豆种子萌发无明显抑制现象,可施用于田间实现资源利用。因此,本研究中尿素及鹿粪堆肥均已达到腐熟,含有多种有益菌,可以施用于田间以提高板栗废弃物的利用,实现栗园的可持续管理。该试验为栗园废弃物堆肥技术的改良和有益微生物的发掘奠定了基础。

关键词：板栗废弃物堆肥微生物种类鉴定

基于多光谱无人机及机器学习的林木火灾受损信息提取研究

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自然灾害学报 2024年第1期33卷 99-108页

作者：崔中耀赵凤君赵爽费腾叶江霞西南林业大学林学院云南昆明650224 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林草局森林保护学重点实验室北京100091

为探究中小尺度森林火灾过火区域林木受损程度的准确提取,以2020年5月13日云南省安宁市青龙街道森林火场为研究对象,通过精灵4多光谱无人机获取火场影像,借助红边及近红外波段构建植被指数,结合纹理指标建立影像特征参数,利用机器学习... 详细信息

为探究中小尺度森林火灾过火区域林木受损程度的准确提取,以2020年5月13日云南省安宁市青龙街道森林火场为研究对象,通过精灵4多光谱无人机获取火场影像,借助红边及近红外波段构建植被指数,结合纹理指标建立影像特征参数,利用机器学习中常用的随机森林(random forest,RF)和支持向量机(support vector machine,SVM)方法提取烧毁、烧死、烧伤及未伤林木空间分布信息,并探讨2种方法对于多光谱无人机遥感林木受损信息提取的精度。结果表明:不同受损程度的林木在红边波段和近红外波段范围内反射率差异较大,但以此构建的植被指数分离能力不同,呈现NDVI>mSR rededge>NDVI rededge>PSRI。基于影像光谱及纹理等多特征的林木受损程度提取方法中,RF精度明显优于SVM,总精度达89.76%,Kappa系数为0.85,相比SVM分别提升4.41%和6.25%。多光谱无人机可用于小范围典型森林火灾区域林木受损程度信息精确提取,而对于大面积范围的林木火灾受损信息的精确提取,综合多光谱无人机数据及多光谱卫星影像数据是解决问题的方向。

关键词：多光谱无人机机器学习森林火灾林木受损红边