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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 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中国科学院大学

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... 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（NH4+-N）和硝态氮（NO3--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NH4+-N的吸收速率同总无机氮的吸收速率变化趋势一致，对NO3--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NH4+-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NO3--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NO3--N吸收方式无显著差异，而其在杂草占优势的斑块中对NH4+-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NH4+-N和NO3--N吸收方式差异显著，橐吾对NH4+-N的吸收速率显著高于NO3--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

连续多年增水对尖喙牻牛儿苗秋萌植株形态性状的影响

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草业科学 2025年

作者：沙涛张玲卫刘会良张岚卢妤婷周鑫宇文晓虎张元明新疆农业大学资源与环境学院荒漠与绿洲生态国家重点实验室干旱区生态安全与可持续发展重点实验室中国科学院新疆生态与地理研究所新疆干旱区生物多样性保育与应用重点实验室中国科学院新疆生态与地理研究所新疆农业大学生命科学学院中国科学院大学天山野果林生态系统新疆野外科学观测研究站伊犁植物园中国科学院新疆生态与地理研究所

为探究荒漠短命植物应对气候变化的响应及适应性策略，本研究以荒漠短命植物尖喙牻牛儿苗秋萌植株为研究对象，通过野外连续多年3个梯度的增水实验（CK：自然降水，W1：增水30%，W2：增水50%），分析连续多年增水对其生长特性以及种子... 详细信息

为探究荒漠短命植物应对气候变化的响应及适应性策略，本研究以荒漠短命植物尖喙牻牛儿苗秋萌植株为研究对象，通过野外连续多年3个梯度的增水实验（CK：自然降水，W1：增水30%，W2：增水50%），分析连续多年增水对其生长特性以及种子性状的影响。结果表明：（1）秋萌植株大小与种子萌发期降水量和降水时间密切相关。主根长随增水年份增加而减少，生物量和其余形态指标均呈显著增加趋势（P资源利用策略，这有利于提高植株生长和存活率、增加竞争优势、提高繁殖成功率，能够提供更多生态系统服务。（3）W2处理显著提高了2022年植株种子数（P<0.05），增幅为64.46%。W1和W2增水处理显著增加了2019、2022年种子百粒重（P<0.05），增幅均为12.38%、8.70%和3.56%、9.67%，且随增水年份的持续呈增长趋势，未来能够提高其种群繁衍的成功率。尖喙牻牛儿苗秋萌植株对连续多年增水处理的响应具有物种特异性，未来降水格局变化将会改变其生存策略，并对群落的组成和结构产生影响。

关键词：尖喙牻牛儿苗多年增水形态特征生物量分配种子性状

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重庆石笋记录的全新世千年尺度的季风变率

地球与环境 2025年

作者：葛晓艳杨勋林龚萌周文明王思楠西南大学地理科学学院重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站重庆岩溶环境开放实验室自然资源部岩溶生态环境—重庆南川野外基地

新石器时代晚期（距今6.0～4.0 ka）对应着中国的五帝时代，是中国史前文明发展的关键阶段，重建这个时段的气候变化历史，对于我们理解人类文明演化至关紧要。来自重庆的4根全新世石笋δ18O及其合成记录显示，在轨道尺度上东亚夏季风（... 详细信息

新石器时代晚期（距今6.0～4.0 ka）对应着中国的五帝时代，是中国史前文明发展的关键阶段，重建这个时段的气候变化历史，对于我们理解人类文明演化至关紧要。来自重庆的4根全新世石笋δ18O及其合成记录显示，在轨道尺度上东亚夏季风（East Asian Summer Monsoon,EASM）跟随太阳辐射的变化趋势，从全新世早期到晚期逐渐减弱；以2.0 ka的时间段为单位进行线性趋势分析，在中全新世晚期6.0～4.0 ka B.P.期间的δ18O值斜率绝对值最大，指示该阶段夏季风衰减速率最大。此外，长江中上游流域8条石笋δ18O合成记录在轨道尺度和千年尺度上都与重庆地区石笋表现出相同的趋势，8.0～2.0 ka B.P.时段的斜率绝对值依次为0.053、0.136和0.084。这也得到了季风边缘区达理湖和公海湖孢粉记录的支持。长江中上游流域的石笋δ18O值在千年尺度上也响应全新世夏季太阳辐射变化；8.0～6.0 ka B.P.时段夏季太阳辐射的变化速率分别为4.392、5.998和5.674，即在6.0～4.0 ka B.P.时段夏季太阳辐射衰减速率最快时，EASM强度在千年尺度上的减弱速率也是最大的。

关键词：全新世气候变化季风变率石笋氧同位素重庆长江中上游流域

雷州半岛粗皮桉蒸腾耗水特征及其预测模型构建

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2025年 1-10页

作者：刘宇升杜阿朋曹昊阳许宇星竹万宽黄润霞王志超中国林业科学研究院速生树木研究所广东湛江桉树林生态系统定位观测研究站

【目的】正确认识粗皮桉林分的蒸腾耗水特征,明确环境和林分结构变化对其蒸腾的影响,建立蒸腾多因素集成模型,为桉树产业的可持续经营管理和水资源高效利用提供理论依据。【方法】以雷州半岛地区12年生的粗皮桉为研究对象,采用热扩散探... 详细信息

【目的】正确认识粗皮桉林分的蒸腾耗水特征,明确环境和林分结构变化对其蒸腾的影响,建立蒸腾多因素集成模型,为桉树产业的可持续经营管理和水资源高效利用提供理论依据。【方法】以雷州半岛地区12年生的粗皮桉为研究对象,采用热扩散探针技术连续监测其液流速率,并通过尺度转换,探讨粗皮桉林分日蒸腾耗水的季节变化特征,同时采用回归分析,明确潜在蒸散(ETP)、土壤含水量(CSW)和叶面积指数(ILA)与林分日蒸腾耗水量(Qd)的独立关系,并利用连乘方程形式构建了Qd的多因素集成模型。【结果】(1)粗皮桉林分的年蒸腾耗水量为743.4 mm,Qd呈先增大后减小的季节变化趋势,雨季(5-10月)蒸腾耗水量为456.5 mm,占年蒸腾耗水量的61.41%,但仅占同期降雨量的34.95%,旱季该比例增加到105.01%。(2) Qd随ETP呈凸抛物线函数增长,而随ILA和CSW均呈饱和指数函数增长,且均存在阈值效应。(3) Qd与ETP、CSW和ILA耦合得到的多因素集成模型可解释粗皮桉高度分散Qd的87%以上,拟合精度较单因素显著提高。【结论】雨季虽是粗皮桉蒸腾耗水的主要时期,但旱季的林水矛盾更为突出,因此应加强粗皮桉旱季的水分管理;此外,粗皮桉的多因素集成模型不但拟合精度更高,还可用于预测因粗皮桉生长和林分管理措施引起的冠层结构变化后的蒸腾量,评估未来全球气候变化对粗皮桉林分蒸腾的影响,应用前景更为广泛。

关键词：粗皮桉蒸腾耗水潜在蒸散土壤含水量叶面积指数

河流网络位置对赤水河底栖动物多样性和群落构建过程的影响

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湖泊科学 2025年

作者：陈展彦莫扬新赵先富谢志才江忆南张君倩白雪陈笔王莉李正飞贵州茅台酒股份有限公司中国科学院水生生物研究所赤水河中游流域生态系统贵州省野外科学观测研究站华中农业大学水产学院水利部中国科学院水工程生态研究所

河流具有独特且复杂的树枝状等级性网络拓扑结构，使得河流连通性和生境异质性在不同河网位置上存在明显差异。长期以来，河流生态系统通常被视为局部或线性结构进行研究，忽略了河网位置对群落构建等生态过程的影响。本研究以具有复杂... 详细信息

河流具有独特且复杂的树枝状等级性网络拓扑结构，使得河流连通性和生境异质性在不同河网位置上存在明显差异。长期以来，河流生态系统通常被视为局部或线性结构进行研究，忽略了河网位置对群落构建等生态过程的影响。本研究以具有复杂网络结构和自然流态的赤水河为研究区域，探索了河流网络位置对底栖动物α、β多样性和群落构建过程的影响。其中，α多样性使用物种数、Shannon-Wiener多样性、Simpson多样性和Pielou均匀度指数来度量；β多样性使用S?rensen相异性指数(βs?r)和Bray-Curtis相异性指数（dBC）来表征，并将其分割为置换和嵌套两种组分；群落构建过程采用冗余分析和变差分解来实现。结果显示：1)赤水河全流域底栖动物群落主要受环境过滤驱动；2)河流网络位置塑造着赤水河底栖动物的多样性格局和群落构建过程。河网中心的干流群落主要受环境过滤的影响，而河网边缘的支流群落则受到空间限制和环境过滤的共同作用，该发现质疑了河流网络位置假说（network position hypothesis, NPH）在赤水河流域的适用性；支流的α多样性明显高于干流，而干流的β多样性则显著高于支流；β多样性主要由置换组分构成，这表明尽可能多地保护不同位点和生境是维持底栖动物物种多样性的重要举措。本研究有助于深入理解复杂河网影响下底栖动物的物种共存和维持机制，为提出适用于我国亚热带季风区河网的新假说提供了视角，为长江上游水生生物保护区选址和设计提供了参考和依据。

关键词：河网位置底栖动物群落构建 β多样性赤水河

海州湾及其邻近海域鱼类群落功能冗余的时空变化

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应用生态学报 2025年

作者：丁爱爱张崇良薛莹纪毓鹏任一平徐宾铎中国海洋大学水产学院青岛海洋科技中心海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室海州湾渔业生态系统教育部野外科学观测研究站

为了深入探究海州湾及其邻近海域鱼类群落功能冗余，更好地理解群落稳定性，本研究基于2013—2023年该海域鱼类资源春、秋两季调查数据，应用功能冗余指数和相关性分析等方法研究了该海域鱼类群落功能冗余的时空变化及影响因素。结果表... 详细信息

为了深入探究海州湾及其邻近海域鱼类群落功能冗余，更好地理解群落稳定性，本研究基于2013—2023年该海域鱼类资源春、秋两季调查数据，应用功能冗余指数和相关性分析等方法研究了该海域鱼类群落功能冗余的时空变化及影响因素。结果表明，该海域2013—2023年秋季功能冗余指数均值为9.39，春季为8.62，秋季的鱼类群落较春季稳定，其中2015、2016、2018和2023年的功能冗余指数存在显著的季节差异，其余年份两季节间差异不显著。鱼类群落功能冗余指数呈现出一定的年际波动且该波动在秋季更为显著；在秋季，2021年的功能冗余指数最高，为10.36，2020年最低，为8.61；在春季，2022年最高，为9.64，2018年最低，为7.96。春季的功能冗余指数在大多年份呈现由北向南增加的趋势，且多在20 m以浅水域值较高，而秋季大多年份呈现由西南向东北方向降低的趋势。鱼类群落功能冗余的时空变化与鱼类生物量、种类数以及水温、盐度和水深等环境因素变化有关，功能冗余指数与鱼类生物量、种类数和水温大多呈正相关关系，而与盐度和水深呈负相关关系。

关键词：鱼类群落海州湾功能冗余时空变化

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降水形态转变及其影响研究进展与展望

中国科学:地球科学 2025年

作者：李雪梅车涛唐源隆段焕娥王桂钢张旭杨传明吴俊张悦李兰海兰州交通大学测绘与地理信息学院地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心甘肃省测绘科学与技术重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院黑河遥感试验研究站冰冻圈科学与冻土工程重点实验室中国科学院新疆生态与地理研究所新疆干旱区水循环与水利用重点实验室天山积雪雪崩新疆野外科学观测研究站

降水包括降雨、降雪、雨夹雪、冰雹等多种形态.降水形态转变以及降水总量、强度和频率等的变化对区域气候、水文、生态、地气系统能量平衡等有着重要影响.近百年来,降水形态观测、判别、转变及其影响等方面取得了一定进展,主要包括:20世... 详细信息

降水包括降雨、降雪、雨夹雪、冰雹等多种形态.降水形态转变以及降水总量、强度和频率等的变化对区域气候、水文、生态、地气系统能量平衡等有着重要影响.近百年来,降水形态观测、判别、转变及其影响等方面取得了一定进展,主要包括:20世纪80年代以来,降水形态观测、形成机制及其预测研究逐步受到重视并形成一定规模,利用新探测理论和方法估测不同降水形态成为研究重点,气层位势厚度阈值法、特征层温度阈值法和近地表气温阈值法等多种判别方法或方案陆续产生,同时针对多种方法或方案的判别精度对比和适用性评估亦同步展开.近年来,受全球气候变暖和人类活动增强等影响,北半球中高纬度地区冷季固液降水转变(Shift of Precipitation from Solid to Liquid, SPSL)明显,进而增加雪面降雨(Rain On Snow, ROS)事件和雪崩灾害发生频率,影响春季积雪消融速度、强度和时间,加速海冰和冰川消融,促进冻土碳释放,改变生态系统土壤湿度、生产力和物候特征,从而影响其格局、进程、质量和服务功能等.尽管降水形态相关研究已取得以上阶段性成果,但在基础数据的完备性、判别方案的可靠性、SPSL与其他要素或系统相互作用的机理性方面尚有巨大研究潜力.降水形态转变及其影响研究将在全球气候变化影响评估、水循环过程、水资源管理、冰雪过程、冰雪灾害、冻土碳排放和生态系统安全等研究中产生越来越重要的作用.

关键词：降水形态固液降水转变(SPSL) 气候变化水循环过程冰雪过程冰雪灾害冻土碳排放生态系统

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中国东北地区植被生产力控制因素分析

地理学报 2020年第1期75卷 53-67页

作者：周玉科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

植被生长季长度和生长强度是形态上影响植被生产力变化的重要因子。全球变暖情景下,北半球中高纬度大部分地区植被生长季显著延长并对植被生产力产生正向反馈,而植被生长强度变化情形及对生产力的控制作用并不清晰。中国东北地区属于中... 详细信息

植被生长季长度和生长强度是形态上影响植被生产力变化的重要因子。全球变暖情景下,北半球中高纬度大部分地区植被生长季显著延长并对植被生产力产生正向反馈,而植被生长强度变化情形及对生产力的控制作用并不清晰。中国东北地区属于中纬度温带地区,具有较高的植被覆盖度和丰富的植被类型,探索其植被生长季长度和强度的变化及对生产力的控制作用有利于理解和应对该地区的生态系统变化。以中国东北为研究区,基于1982-2015年长时序遥感植被指数数据(NDVI3g),利用曲率求导法确定植被生长季开始点(SOS)、结束点(EOS)、生长季长度(LOS)和夏季最大生长季强度(GM)等关键物候参数,然后利用相对重要性(RI)方法定量分析了生长季长度和强度对植被生产力长期变化趋势的相对贡献及时空格局。结果表明:①研究区整体的植被生产力和生长强度呈现增强趋势,而生长季长度呈现缩短趋势,导致生长强度成为控制生产力变化趋势的主要因素(RI=70%);②在不同植被覆盖区域,生长季长度和生长强度对生产力的影响程度具有显著的空间差异。西部草原区植被生产力受生长强度控制最为显著(RI=93%),其次为针叶林(RI=66%)和阔叶林区(RI=62%),农作物区生产力受生长强度影响最小(RI=56%)。生长季长度对植被生产力的控制在农作物区最为显著(RI=40%),在其他区域的影响约为27%~35%。各植被覆盖区生长强度与生产力均为正相关,生长季长度与生产力均为负相关;③气候因素(降水、温度)和物候变化均对主要贡献因子生长强度产生影响,其中SOS的变化对生长强度的影响程度和空间范围最为显著,主要表现为SOS推迟促进生长强度增强。本研究基于遥感数据发现1982-2015年间中国东北地区植被生长更加旺盛,但是植被生长活动主要受生长强度的影响,该研究可以为植被生产力变化模拟的参数选择提供新的线索。

关键词：植被物候植被生产力生长季长度生长强度长期趋势 NDVI

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基于卡尔曼“估计-校正”循环网络的暴雨临近预测

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地球信息科学学报 2025年

作者：刘杰张彤王培晓韩士元冷亮肖艳姣济南大学信息科学与工程学院武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室山东女子学院人工智能学院中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室

【目的】精确的暴雨临近预测在防灾减灾、工农业生产和交通运输等多方面起着重要作用，对于保障社会经济发展与人民财产安全具有十分重要的意义。然而现有暴雨智能预测方法没有充分考虑暴雨过程、观测以及建模等环节的不确定性问题，阻... 详细信息

【目的】精确的暴雨临近预测在防灾减灾、工农业生产和交通运输等多方面起着重要作用，对于保障社会经济发展与人民财产安全具有十分重要的意义。然而现有暴雨智能预测方法没有充分考虑暴雨过程、观测以及建模等环节的不确定性问题，阻碍了预测准确性和稳定性的提升。【方法】本文提出基于卡尔曼“估计-校正”循环网络的暴雨临近预测方法，在个别变化理论约束下估计气象状态，并在卡尔曼滤波的指导下依据估计误差进行气象状态校正，以实现准确和可靠的暴雨预测。所提“估计-校正”网络包括个别变化约束的深度状态估计和估计误差指导的气象状态校正2个核心单元；前者根据历史气象状态估计下一时间步的气象状态及误差；后者根据估计误差和观测误差进行气象状态的校正；二者共同提升暴雨预测精度和稳定性。【结果】在ERA5和NCEP数据集上的实验证明，所提方法的暴雨预测准确性指标CSI比所对比的基线方法提升了5%，并以稳定性指标SPREAD≈0.5的成绩取得了良好稳定性。【结论】验证了在深度学习中融合滤波理论缓解不确定性问题的可行性。

关键词：暴雨预测卡尔曼滤波“ 估计-校正”循环网络个别变化物理信息神经网络