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青藏高原高寒草甸不同退化阶段植物氮利用速率变化

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草业学报 2025年第2期34卷 16-26页

作者：霍佳娟宋明华中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

氮(N)是植物生长繁殖的必需元素,以多种形式存在于生态系统中。高寒草甸位置特殊,气候严酷,土壤有效氮匮乏。过度放牧引起草甸发生退化演替,土壤速效养分流失严重,导致植物的氮素利用模式发生改变。以青海省黄南州泽库县高寒草甸为研究... 详细信息

氮(N)是植物生长繁殖的必需元素,以多种形式存在于生态系统中。高寒草甸位置特殊,气候严酷,土壤有效氮匮乏。过度放牧引起草甸发生退化演替,土壤速效养分流失严重,导致植物的氮素利用模式发生改变。以青海省黄南州泽库县高寒草甸为研究对象,选取轻度、中度、重度退化、侵蚀、严重侵蚀以及黑土滩6个退化阶段,利用稳定性同位素15N示踪的方法量化小嵩草对铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)吸收速率沿不同退化阶段的变化,以及草甸退化后期多度较高物种:小嵩草、橐吾、香薷对无机氮利用的差异。结果表明:沿退化序列,小嵩草对总无机氮的吸收速率呈波动下降趋势,其中对NH_(4)^(+)-N的吸收速率同总无机氮的吸收速率变化趋势一致,对NO_(3)^(-)-N的吸收速率呈波动上升趋势。除侵蚀和黑土滩阶段外,小嵩草对NH_(4)^(+)-N的吸收速率均为地下器官显著高于地上器官;除重度退化和黑土滩阶段外,其他阶段小嵩草对NO_(3)^(-)-N的吸收速率均为地下器官显著高于地上器官。退化后期,小嵩草在嵩草占优势斑块和杂草占优势斑块中对NO_(3)^(-)-N吸收方式无显著差异,而其在杂草占优势的斑块中对NH_(4)^(+)-N的吸收速率显著高于嵩草占优势的斑块。杂草斑块中的优势植物橐吾和香薷对NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N吸收方式差异显著,橐吾对NH_(4)^(+)-N的吸收速率显著高于NO_(3)^(-)-N,而香薷对二者的吸收速率无显著差异。综上,在高寒草甸不同退化阶段,植物物种采用不同的无机氮获取策略适应土壤养分状况,维持自身生存。深入认识草地不同退化阶段植物对土壤无机氮素的吸收利用能够深入理解物种共存机制,进而指导退化草地的合理恢复。

关键词：高寒草甸退化序列无机氮的不同化学形态氮吸收速率 15N示踪技术

不同退水时间对鄱阳湖洲滩优势植物灰化薹草(Carex cinerascens)生长和繁殖的影响

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湖泊科学 2025年第2期37卷 590-599,I0019页

作者：杨雯娟夏少霞于秀波中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

在气候变化和人类活动的影响下,鄱阳湖水文节律发生变化,表现为枯水位降低、枯水期的延长,此外,相继出现了2020年的洪水和2022、2023年的持续干旱等事件。这种变化对洲滩植物的生长和繁殖产生了深刻的影响。本研究以鄱阳湖洲滩优势植物... 详细信息

在气候变化和人类活动的影响下,鄱阳湖水文节律发生变化,表现为枯水位降低、枯水期的延长,此外,相继出现了2020年的洪水和2022、2023年的持续干旱等事件。这种变化对洲滩植物的生长和繁殖产生了深刻的影响。本研究以鄱阳湖洲滩优势植物灰化薹草(Carex cinerascens)为研究对象,设置提前退水30 d、提前退水15 d、正常退水、推迟退水15 d、推迟退水30 d共5个退水时间梯度,观测灰化薹草生长和繁殖过程的变化。结果表明:(1)不同退水时间灰化薹草株高存在显著差异。相对正常退水,提前退水灰化薹草株高显著增加,而推迟退水则显著降低;此外,退水时间改变对地上生物量的影响因季节而异,秋季地上生物量随退水时间推迟显著降低,而春季则无显著性影响;随着退水时间推迟,春季和秋季的地下生物量均降低,从而导致春、秋季生物量分配的差异。(2)不同退水时间对薹草秋草生长阶段的无性繁殖存在显著影响,提前退水显著增加了灰化薹草的分蘖数、间隔子的数量和长度,推迟退水则抑制了植物分蘖,此外,随着退水时间推迟,间隔子的数量和长度显著降低;提前退水和推迟退水均影响春季开花株数和花穗数量,然而相对于推迟退水,提前退水对其影响相对较小。研究结果为变化水情下湿地优势植物的保护和管理提供了理论基础。

关键词：退水时间灰化薹草生长繁殖鄱阳湖湿地

宏观生态系统科学研究的思维维度和认知尺度及多学科坐标体系

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应用生态学报 2025年第2期36卷 327-340页

作者：于贵瑞于福波于宗绪朱剑兴郝天象中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

经过百余年的发展,生态学从经典生态学或者基础生态学研究扩展到了生态系统生态学或者生态系统科学的新阶段,奠定了大尺度及全球生态环境科学研究的理论基础,促进了生物学、地理学及环境科学研究的大融合,推动了自然科学、人文科学和社... 详细信息

经过百余年的发展,生态学从经典生态学或者基础生态学研究扩展到了生态系统生态学或者生态系统科学的新阶段,奠定了大尺度及全球生态环境科学研究的理论基础,促进了生物学、地理学及环境科学研究的大融合,推动了自然科学、人文科学和社会经济学的学科交叉。在这一学科大融合的历史进程中,生态学不断地吸收其他学科的知识和技术,创造了本学科特有的科学知识及概念体系。然而,在多时空尺度的生态学研究中,如何准确应用这些源自其他学科的科学术语,并在扩展应用过程中赋予新质而严格的科学涵义,还缺乏深度考究及明确的生态学定义。我们系统地梳理了“维度”“尺度”“坐标”等自然科学术语的起源及原始定义,讨论了它们在宏观生态系统科学研究中的生态学涵义,进而基于多学科维度的生态系统功能与过程认知,探讨了宏观生态系统科学的认知尺度和测度尺度问题,提出了一个可以应用于宏观生态系统科学研究的多维坐标系体系,期望能够为生态系统科学的理论体系构建提供多维度概念框架。

关键词：生态学生态系统科学宏生态系统维度尺度坐标多维坐标系体系

三江源国家公园澜沧江源园区草地有蹄类动物承载力评估

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生态学报 2025年第4期45卷 1844-1853页

作者：蔡振媛王军邦宋鹏飞江峰梁程博张婧捷高红梅张同作中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室青海省动物生态基因组学重点实验室西宁810001 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室生态系统大数据与模拟中心北京100101 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016 中国科学院大学北京100049

草地是三江源国家公园的主体生态系统,是该地区野生动物赖以生存的基础,也是以畜牧业为主的社区经济可持续发展的保障,实现草畜平衡对三江源草地生态功能发挥具有重要意义。以三江源国家公园澜沧江源园区昂赛乡为研究区域,通过野生有蹄... 详细信息

草地是三江源国家公园的主体生态系统,是该地区野生动物赖以生存的基础,也是以畜牧业为主的社区经济可持续发展的保障,实现草畜平衡对三江源草地生态功能发挥具有重要意义。以三江源国家公园澜沧江源园区昂赛乡为研究区域,通过野生有蹄类动物样带调查和官方公布的家畜数量,获得现实承载力,通过遥感-过程耦合模型估算草地可食牧草产量,获得可食牧草和粗蛋白的理论承载力,采用放牧压力指数对昂赛乡草地有蹄类动物承载状况进行了评估。结果表明,2020年该地区全年野生动物实际载畜量共约(0.67±0.35)万标准羊单位,家畜约12.99万标准羊单位;可食牧草产量承载力为13.15万标准羊单位,低于粗蛋白承载力,牧草产量承载力和粗蛋白承载力存在季节变化,均表现为暖季高于冷季。仅考虑家畜,可食牧草放牧压力指数为0.9878,没有超载;综合考虑家畜和野生动物,载畜压力指数为(1.0388±0.0510),存在超载风险,野生动物是草畜平衡不可忽视的部分。野生动物对载畜压力指数的贡献约5%,草场牧食压力主要来自放牧家畜,控制家畜数量是实现该区域的草畜平衡的关键。为三江源国家公园开展草地承载力时空动态评估,合理配置放牧强度,实现草畜平衡管理,促进草地系统健康发展具有指导意义。

关键词：草地承载力草畜平衡三江源国家公园大型野生食草动物家畜

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青藏高原草地年均波文比的特征及其影响因素

生态学报 2025年

作者：朱躲萍姚斌王军邦中国林业科学研究院生态保护与修复研究所中国林业科学研究院荒漠化研究所中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室生态系统大数据与模拟中心中国林业科学研究院生态保护与修复研究所林木遗传与育种国家重点实验室

波文比（β）表征陆面过程中的重要参数，能反映土壤、植被和大气之间的能量平衡和分配过程，是植被变化的生物地球物理效应研究的热点。选择青藏高原作为研究区，基于全球尺度双源遥感蒸散发模型ARTS (air-relative-humidity-based two... 详细信息

波文比（β）表征陆面过程中的重要参数，能反映土壤、植被和大气之间的能量平衡和分配过程，是植被变化的生物地球物理效应研究的热点。选择青藏高原作为研究区，基于全球尺度双源遥感蒸散发模型ARTS (air-relative-humidity-based twosource)模拟的蒸散数据和GLASS的反照率数据计算2000—2018年均β。利用随机森林、结构方程模型和多元线性回归方法，结合气候因素（年总降水（MAP）、年均温度（MAT）、年均地表反照率（MAA））和植被因素（年均归一化植被指数（MAN）），分析年均β的时空变化的主导因子。结果表明，2000—2018年，青藏高原平均β值为1.25±0.60，范围为0.32—4.83，空间分布由东南向西北逐渐增大，荒漠类的平均β最高（1.84±0.44），而热性草丛的平均β最低（0.49±0.09），年均β呈不显著的微弱下降趋势。基于三种方法均表明降水对整个区域年均β的时空变化起主导作用。青藏高原区域的暖湿化以及植被的变化对年均β有负的影响。明显的气候变暖和降水量的增加为蒸散提供了有利的条件，植被变好使蒸散增加，以潜热形式分配的能量更多，导致年均β呈下降趋势。本研究揭示了气候变化下植被恢复的生物地球物理机制，并论证了β在生态系统评价中可作为气候调节功能的指标。

关键词：青藏高原波文比草地气候因素植被因素

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从地理信息系统到地理智能体

地球信息科学学报 2025年第1期27卷 83-99页

作者：罗斌刘文豪吴进韩嘉福吴文周李洪省中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室北京100101 北京星球时空科技有限公司北京100083

【目的】地理系统是涵盖地球表层自然与人文现象及其相互关系的综合系统,而现有地理信息系统(GIS)虽能数字化处理这些地理要素,但其局限性在于缺乏物理与信息空间的双向交互,并且其模型通常依赖于预设规则和历史数据,难以应对快速变化... 详细信息

【目的】地理系统是涵盖地球表层自然与人文现象及其相互关系的综合系统,而现有地理信息系统(GIS)虽能数字化处理这些地理要素,但其局限性在于缺乏物理与信息空间的双向交互,并且其模型通常依赖于预设规则和历史数据,难以应对快速变化和三维结构复杂的地理情境。为此,本文提出了“地理智能体”,作为地理信息系统的进阶形式,融合了具身智能、自监督学习和多模态语言模型,旨在提升环境感知、空间理解和自主决策能力。【方法】本文设计的地理智能体架构包含多模态感知、智能中枢和行动操控模块,分别通过传感器网络获取全方位环境信息、利用知识图谱和生成模型进行复杂情境推理,并最终实现对物理环境的实时调控和多层次规划。此外,地理智能体将通过地球模拟器和试验场平台测试,以适应虚拟和真实环境的差异,从而在复杂、动态地理情境中具备更强的自主应对能力。【结果】本文以虚拟数字人“地球通”为例,初步展示地理智能体在空间智能化应用中的具体实现。【结论】“地球通”作为地理智能体的原型机,集成了时空知识图谱(GeoKG)和认知地图生成大模型(GeoGPT)等模块,能够辅助用户在应急管理、城市规划和生态监测等领域中快速获取智能化的空间决策支持,充分体现了地理信息系统从信息处理工具向自主空间智能体的发展演化。

关键词：智能地理系统地理智能体具身智能自监督学习多模态感知知识图谱大模型空间智能

1990—2023年新疆地表水体面积动态变化及其驱动因素

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干旱区研究 2025年第1期42卷 40-50页

作者：邹彬邹珊杨余辉新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100494 阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站新疆阿克苏843017

新疆拥有独特的山地-绿洲-荒漠生态系统,其中地表水体是维持生态平衡和支持区域经济社会发展的核心要素。本研究利用Landsat 5/7/8/9卫星遥感影像,运用混合指数算法对1990—2023年新疆地表水体面积进行计算,并分析其空间格局及变化特征... 详细信息

新疆拥有独特的山地-绿洲-荒漠生态系统,其中地表水体是维持生态平衡和支持区域经济社会发展的核心要素。本研究利用Landsat 5/7/8/9卫星遥感影像,运用混合指数算法对1990—2023年新疆地表水体面积进行计算,并分析其空间格局及变化特征。同时,采用地理探测器方法揭示了影响地表水体面积变化的因素。结果表明:1990—2023年新疆永久性水体面积增加了36.25%(2466.20 km^(2)),主要由山地水体主导,特别是羌塘高原内陆河流域显著扩张,增加约三分之二(1149.58 km^(2));季节性水体面积则增长了181.90%(1924.84 km^(2)),以绿洲-荒漠水体为主,其中塔里木河干流尤为突出,面积增加约两倍(344.92 km^(2))。山地水体的变化主要受到气候因素的影响,其中雪水当量的平均贡献率最高,达到42.84%;而人类活动对绿洲-荒漠水体的影响则较大,人口密度和耕地的平均贡献率分别为64.10%和54.43%。本研究全面分析了新疆地表水体的时空变化特征及其驱动因素,为科学评估新疆水资源开发潜力及制定合理的水资源管理策略提供了一定的科学依据。

关键词：地表水体 Landsat 山地-绿洲-荒漠气候变化新疆

黄土塬区土壤饱和导水率对果园还耕的响应特征

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水土保持学报 2025年第1期39卷 66-72页

作者：李舒怡袁遥遥张晨晨乔江波朱元骏贾小旭邵明安西北农林科技大学水土保持科学与工程学院(水土保持研究所) 陕西杨凌712100 陕西省林业科学院西安710082 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061

[目的]为探明果园还耕后土壤饱和导水率(Ks)变化规律及影响因素。[方法]选取黄土塬区衰老期果园(AO)和果园不同还耕年限(2 a、4 a、6 a、10 a)农田为研究对象,纯农田(CK)作为对照,测定不同样地0~200 cm土层Ks和土壤基本性质,利用Pearso... 详细信息

[目的]为探明果园还耕后土壤饱和导水率(Ks)变化规律及影响因素。[方法]选取黄土塬区衰老期果园(AO)和果园不同还耕年限(2 a、4 a、6 a、10 a)农田为研究对象,纯农田(CK)作为对照,测定不同样地0~200 cm土层Ks和土壤基本性质,利用Pearson相关性分析,揭示黄土塬区Ks对果园还耕的响应特征及影响因素。[结果]随着还耕年限增加,农田0~200 cm土层黏粒和粉粒质量分数平均值呈减小趋势;砂粒质量分数平均值呈增大趋势。不同样地Ks平均值大小为(2.25±1.19)cm/h(6 a)>(1.60±0.71)cm/h(AO)>(1.49±0.29)cm/h(4 a)>(1.46±0.44)cm/h(2 a)>(1.40±0.40)cm/h(CK)>(1.04±0.61)cm/h(10 a),整体上随还耕年限的增加,Ks平均值呈先升高后降低趋势。随着土层深度增加,不同样地Ks均呈减小趋势。0~40 cm土层Ks影响因素是有机质质量分数,40~100、100~200 cm土层Ks影响因素是土壤体积质量和有机质质量分数。[结论]果园还耕显著影响Ks的时空分布特征,且不同深度影响因素不同,具有深度依赖性。研究结果可为黄土高原果园还耕后土壤水循环研究提供数据基础及理论依据。

关键词：饱和导水率果园还耕土壤理化性质剖面分布黄土塬区

鄱阳湖不同高程梯度下湿地植物和土壤碳氮磷及微量元素数据集

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中国科学数据(中英文网络版) 2025年

作者：张全军夏少霞刘宇段后浪张广帅于秀波吴东丽中国气象局气象探测中心中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室中国科学院大学资源与环境学院国家海洋环境监测中心国家环境保护海洋生态环境整治修复重点实验室

湿地水文过程对湿地碳储量有重要的影响。然而，其通过调控土壤养分含量和植物多样性来影响生物量和碳储量的过程机理仍不够清楚。本研究于2018年6月4日—2019年4月10日，在国际重要湿地鄱阳湖湿地洲滩上不同高程梯度下监测逐日水位，... 详细信息

湿地水文过程对湿地碳储量有重要的影响。然而，其通过调控土壤养分含量和植物多样性来影响生物量和碳储量的过程机理仍不够清楚。本研究于2018年6月4日—2019年4月10日，在国际重要湿地鄱阳湖湿地洲滩上不同高程梯度下监测逐日水位，植物多样性及优势度、植物地上和地下生物量，监测土壤总碳（TC），总氮（TN），总磷（TP），钾（K），钠（Na），钙（Ca），镁（Mg），铁（Fe），锰（Mn），锌（Zn）含量，形成数据集。数据集由1个Excel文件5个sheet构成，分别为7个梯度21个样方的植物名录、植物个体数量、植物生物量、土壤元素含量和逐日水位。数据集质量主要从植物调查方案精密设计、植物和土壤样品精细采集、实验室处理及数据录入、第三人校对等方面进行控制与评估。本数据集能为揭示水文-土壤养分-植物生物量-土壤碳，以及植物优势度-植物生物量-土壤碳之间的过程机制提供数据支撑，深刻地揭示了湿地水文过程通过调控营养元素的富集影响植被生长和固碳过程的机制，为理解碳水耦合作用提供了新的认知基础。

关键词：鄱阳湖湿地植物湿地土壤碳氮磷微量元素水文条件