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六盘山华北落叶松优势木径向生长及主要环境因子的坡向差异

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林业科学 2025年第1期61卷 26-36页

作者：王巍樾万艳芳王冬梅于澎涛王彦辉白雨诗北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100083 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

【目的】探究六盘山半干旱区不同坡向华北落叶松人工林优势木径向生长对气象和土壤因子的响应差异,为未来气候变化背景下的森林生长预测和适应性管理提供科学依据。【方法】在六盘山叠叠沟小流域生长华北落叶松人工林的不同坡向(西北坡... 详细信息

【目的】探究六盘山半干旱区不同坡向华北落叶松人工林优势木径向生长对气象和土壤因子的响应差异,为未来气候变化背景下的森林生长预测和适应性管理提供科学依据。【方法】在六盘山叠叠沟小流域生长华北落叶松人工林的不同坡向(西北坡—北坡—东北坡—东南坡)设置11块样地,测定优势木单株平均胸高断面积年增长量(BAI),采用皮尔逊相关分析和结构方程模型,探究BAI在气候平缓期(1995—2004年)、迅速增温期(2005—2015年)和降水迅速增多期(2016—2020年)的坡向差异及主要影响因子。【结果】1)迅速增温期,干旱胁迫限制使得大龄(23~26年)优势木BAI在西北半阴坡和北坡阴坡快速减小(平均速率为–57.2 cm^(2)·a^(-1),P<0.01);小龄(9~14年)优势木BAI受迅速增温影响较小,在东北半阴坡和东南半阳坡增大(平均速率为125.43 cm^(2)·a^(-1),P<0.01)。2)气候平缓期,温度在坡向间影响差异较大,与西北阴坡呈负相关,与其他坡向呈正相关,但相关程度有所差异;迅速增温期,BAI在东北半阴坡和东南半阳坡与降水正相关,在西北半阴坡和北坡阴坡与温度负相关,此时土壤厚度与各坡向BAI相关性较高;降水迅速增多期,各坡向BAI多与标准化降水蒸散指数(SPEI)显著正相关,半阴坡BAI还与降水显著正相关,阴坡和东南半阳坡BAI还与温度显著负相关(P<0.05)。3)在气候平缓期,温度是主要影响因子,其直接和间接影响系数分别为0.55和–0.221;在迅速增温期,土壤因子对BAI生长的影响更大,其中土壤厚度与BAI呈显著正相关,总影响系数为0.533;在降水迅速增多期,BAI仅受SPEI显著正向影响,总影响系数为0.29。【结论】华北落叶松BAI在气候平缓期坡向间径向生长差异较小,且不同坡向受温度影响较大;在迅速增温期坡向间径向生长差异较大,此时不同坡向更受土壤厚度的影响;在降水迅速增多期后,坡向间径向生长差异开始减小,此时SPEI是主导坡向之间BAI生长差异的主要因子。可通过调整林分结构,提高六盘山半干旱区华北落叶松人工林抵御灾害胁迫的能力,实现长远可持续森林经营。

关键词：六盘山华北落叶松径向生长坡向差异环境因子

宁夏六盘山半湿润区华北落叶松人工林蒸腾特征及其影响因子

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西北林学院学报 2025年第2期40卷 9-19页

作者：刘璇郭建斌付高冉韩炎穆于澎涛北京林业大学水土保持学院北京100083 中国林业科学研究院森林生态环境与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

林分蒸腾是森林生态系统中水循环的重要环节,占森林总蒸散量的40%~70%,直接影响着区域小气候及下游用水安全。预测变化环境下的林分蒸腾量(T),分析林分蒸腾的影响因子及其对这些因子的响应,对于森林水分调控和林水综合管理有着重要意义... 详细信息

林分蒸腾是森林生态系统中水循环的重要环节,占森林总蒸散量的40%~70%,直接影响着区域小气候及下游用水安全。预测变化环境下的林分蒸腾量(T),分析林分蒸腾的影响因子及其对这些因子的响应,对于森林水分调控和林水综合管理有着重要意义。于2019年生长季(5-10月),在宁夏六盘山半湿润区香水河流域,选取1块林龄38 a、林分密度为746株/hm^(2)、平均胸径19.94 cm、平均树高17.54 m的华北落叶松纯林,通过观测其树干液流,经尺度上推得到林分蒸腾量,并对生长季内的潜在蒸散量(ET_(o))、土壤水分相对可利用度(RSWC)以及冠层叶面积指数(LAI)进行监测。研究表明,生长季内林分蒸腾变化范围为0.031~1.191 mm/d,呈现出先增后减的波动趋势,平均值为0.572 mm/d。利用外包线法确定的林分蒸腾单因素响应规律表明,T与ET_(o)之间为二次函数关系,阈值为1.191;T与RSWC之间为饱和指数函数关系,阈值为1.094;T与LAI之间为线性增长关系。基于单因素响应函数研究,进一步构建了T的多因素耦合模型,且得到了良好的拟合效果(R^(2)=0.85,NSE=0.83,P<0.01)。通过T模型计算各主要影响因素的贡献率发现,无雨日ET_(o)是T变化的主要贡献因素(13.35%),LAI次之(-4.63%),RSWC最小(-0.03%);有雨日LAI是T变化的主要贡献因素(6.95%),RSWC次之(0.05%),ET_(o)最小(-23.60%)。对T随各主要因素动态变化的研究表明,在高ET_(o)、RSWC和LAI水平下,T的变化幅度最大。研究确定了T对潜在蒸散量、土壤水分相对可利用度的单因素响应关系以及T与叶面积指数的关系,并构建了多因素T模型,可用于评估和预测林分蒸腾量,量化各因素的影响。

关键词：林分蒸腾华北落叶松潜在蒸散量土壤水分相对可利用度叶面积指数

基于InVEST模型的窟野河流域碳储量变化对土地利用格局的响应

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水土保持研究 2025年第3期 149-158页

作者：王硕盛艳范淑花刘林甫圆圆白旭内蒙古农业大学沙漠治理学院荒漠生态系统保护与修复国家林业和草原局重点实验室准格尔旗自然资源局

[目的]窟野河流域是黄河的重要支流之一，研究土地利用格局对碳储量变化的影响，对维持区域生态系统平衡具有重要意义。[方法]基于六期土地利用数据，运用转移矩阵、景观格局指数和InVEST模型等方法，探究窟野河流域土地利用格局与碳储... 详细信息

[目的]窟野河流域是黄河的重要支流之一，研究土地利用格局对碳储量变化的影响，对维持区域生态系统平衡具有重要意义。[方法]基于六期土地利用数据，运用转移矩阵、景观格局指数和InVEST模型等方法，探究窟野河流域土地利用格局与碳储量变化之间的协同响应关系。[结果]（1） 1997—2022年，碳储量高值区分布在研究区的北部和南部地区。研究期间冷点区域明显增加，碳储量发生下降，减少7.003×106t。（2） 1997—2022年，研究区土地利用类型以草地和耕地为主，草地面积变化明显，减少498.47 km2，主要转换为城乡、工矿、居民用地。由景观指数变化可知，研究区草地优势度降低，各土地利用类型间抵御风险能力减弱，景观破碎化程度升高。（3） 1997—2022年，耕地、林地和草地发生转移是研究区碳储量减少的主要原因，草地向城乡、工矿、居民用地转移碳储量损失最为严重。经灰色关联度分析可知景观格局指数与碳储量变化具有较强的关联度。[结论]窟野河流域碳储量随土地利用格局的改变而变化，林地最有利于碳储量的增加，未来应加强土地利用管理，严格控制研究区草地、耕地和林地等土地利用类型向城乡、工矿、居民用地的转变。

关键词：碳储量土地利用格局 InVEST模型土地利用转移矩阵窟野河流域

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江西省湿地生态系统生产总值(GEP)核算及时空动态分析

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生态与农村环境学报 2024年第6期40卷 738-748页

作者：李一解璐萌莫雪周士钧张振明张明祥北京林业大学生态与自然保护学院/黄河流域生态保护国家林业和草原局重点实验室北京100083

生态系统服务是人类社会赖以生存和发展的基础,对生态系统生产总值(GEP)开展精确评估,在协调生态保护与经济增长方面发挥着至关重要的作用。江西省湿地类型丰富,为了更好地掌握湿地生态系统服务价值及其变化规律,增强湿地保护意识,笔者... 详细信息

生态系统服务是人类社会赖以生存和发展的基础,对生态系统生产总值(GEP)开展精确评估,在协调生态保护与经济增长方面发挥着至关重要的作用。江西省湿地类型丰富,为了更好地掌握湿地生态系统服务价值及其变化规律,增强湿地保护意识,笔者基于江西省2005—2020年4期遥感影像,结合统计数据和地理信息技术,构建了湿地GEP核算指标体系,使用InVEST模型对江西省湿地GEP进行核算并分析其时空动态规律。结果表明:(1)2005—2020年江西省湿地GEP呈现稳定增长态势,至2020年达74336.27亿元,主要得益于气候调节、固碳释氧和洪水调蓄等核心生态系统服务功能的显著贡献。(2)从结构组成分析来看,调节服务始终占据最大比重,尽管文化服务的初始贡献较小,其增长速度却最为显著。具体到服务价值的变化趋势,供给服务价值经历了一个先升后降的过程,调节服务价值则是先降后升,而文化服务价值持续增长;在众多湿地类型中,水田对于湿地调节服务的贡献最为显著;同时,土地利用/覆被及气候变化对湿地生态系统服务的影响最大。(3)2005—2020年江西省湿地单位面积GEP逐年增长,绿金指数(GEP/GDP比)呈逐年下降趋势,表明江西省湿地生态优势正逐渐转变为经济优势。未来应因地制宜提升GEP,以促进生态与经济的耦合发展。

关键词：湿地生态系统土地利用变化生态系统生产总值江西省时空演变

红碱淖湿地不同水分条件下芦苇群落对土壤有机碳组分和无机氮含量的影响

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环境科学学报 2022年第1期42卷 88-94页

作者：刘华兵李谦维高俊琴张晓雅杨梨萍冯久格北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 黄河流域生态保护国家林业和草原局重点实验室北京100083

土壤水分和植物群落特征是影响湿地土壤碳氮储存功能的重要因素.为阐明不同水分条件下植物群落类型对湿地土壤有机碳组分和无机氮含量的影响,本研究以陕西红碱淖湿地为研究对象,探究在低(5.7%±1.1%)、中(20.6%±1.9%)、高(27.5%±9.0%)... 详细信息

土壤水分和植物群落特征是影响湿地土壤碳氮储存功能的重要因素.为阐明不同水分条件下植物群落类型对湿地土壤有机碳组分和无机氮含量的影响,本研究以陕西红碱淖湿地为研究对象,探究在低(5.7%±1.1%)、中(20.6%±1.9%)、高(27.5%±9.0%)3种土壤水分条件下,两种群落类型(芦苇单优和混生)的土壤有机碳组分、碳库稳定性和无机氮含量.结果表明:①随着土壤水分增加,芦苇单优群落土壤有机碳储量呈上升趋势,高水分条件下芦苇单优群落土壤有机碳储量为(19.63±3.75)kg·m^(-2),显著高于混生群落,而中水分条件下则相反,中水分混生群落土壤有机碳储量为(15.29±3.75)kg·m^(-2),显著高于单优群落.②低水分条件下土壤碳库稳定性最低,土壤无机氮含量最高,不利于土壤碳储存,但有利于多种植物物种共存.③土壤电导率和土壤含水率与溶解性有机碳储量、微生物量碳储量、有机碳储量及其稳定性显著正相关.该研究结果可为红碱淖湿地植被修复和土壤碳氮储存功能提升提供科学支撑.

关键词：红碱淖土壤水分芦苇群落土壤有机碳土壤无机氮

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凤眼莲入侵强度和水深对沉水植物生长及种间关系的影响

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环境科学学报 2022年第1期42卷 36-46页

作者：蔡竟芳孙凯张羽李雨玲姜帆刘宣劭沈一栾阿斯哈李红丽北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 北京林业大学黄河流域生态保护国家林业和草原局重点实验室北京100083

凤眼莲(Eichhornia crassipes)是世界百大入侵植物之一,因其入侵扩展蔓延速度快,从而对原生湿地生态系统造成巨大破坏.目前关于凤眼莲入侵扩散机制已有一定研究,但关于在不同水深梯度下凤眼莲入侵强度对沉水植物生长及种间关系影响的研... 详细信息

凤眼莲(Eichhornia crassipes)是世界百大入侵植物之一,因其入侵扩展蔓延速度快,从而对原生湿地生态系统造成巨大破坏.目前关于凤眼莲入侵扩散机制已有一定研究,但关于在不同水深梯度下凤眼莲入侵强度对沉水植物生长及种间关系影响的研究相对空白.因此,本研究以入侵植物凤眼莲和两种常见的沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)和狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)为研究对象,探究在不同的水深(0.25、0.50、0.75、1.00、1.50 m)和不同的沉水植物定植方式(单种种植和混合种植)下,凤眼莲的不同入侵强度(无入侵、轻度入侵、严重入侵)对沉水植物的影响.结果表明,凤眼莲入侵让黑藻的适宜水深变浅.凤眼莲轻度入侵时可以促进狐尾藻生长,严重入侵时则会抑制狐尾藻生长.凤眼莲轻度入侵可以降低水体总磷,严重入侵时会增加水体总氮.当凤眼莲无入侵或轻度入侵时,若水深适宜生长,沉水植物间则相互竞争;若水深不适宜生长,沉水植物间则相互促进.当凤眼莲严重入侵时,若水深适宜生长或不适应生长但较浅时,沉水植物种间关系由相互竞争转变为相互促进;若水深不适应生长且较深时,沉水植物间则再次表现为相互竞争.此外,结构方程模型表明凤眼莲入侵及水深、总氮等水体理化性质的增加对沉水植物生长均有显著负面影响,且水体理化性质对沉水植物生长的影响更大.总而言之,凤眼莲入侵改变了黑藻生长的适宜水深,影响了狐尾藻的生长;且在不同水深条件下,凤眼莲入侵强度的增加会改变沉水植物的种间关系.研究结果可为凤眼莲入侵管理及湿地沉水植被的恢复与重建提供一定的理论基础和技术支撑.

关键词：沉水植物黑藻狐尾藻种间关系凤眼莲水深入侵强度

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人工降雨对湿地植物叶表面颗粒物滞留的影响

生态学报 2021年第18期41卷 7312-7321页

作者：周士钧丛岭刘莹张振明北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 北京林业大学黄河流域生态保护国家林业和草原局重点实验室北京100083

现阶段植物滞尘作为治理大气颗粒物污染的有效方法已被广泛接受与应用。已有研究表明,降雨等方式对植物叶表面颗粒物的滞留有着显著的影响,可有效地将颗粒物从叶表面去除,使植物再次具有滞留颗粒物的能力。由于自然降雨难以量化,现有研... 详细信息

现阶段植物滞尘作为治理大气颗粒物污染的有效方法已被广泛接受与应用。已有研究表明,降雨等方式对植物叶表面颗粒物的滞留有着显著的影响,可有效地将颗粒物从叶表面去除,使植物再次具有滞留颗粒物的能力。由于自然降雨难以量化,现有研究大多采用模拟降雨的方式,将降雨特性量化为降雨强度、降雨历时等可控变量,但较少将降雨高度这一变量纳入研究。且大多以森林生态系统或者城市生态系统中常见的乔、灌、草等植物为主要研究对象,而忽略了处于水陆过渡带的湿地生态系统中植物的特殊性。湿地生态系统不仅可通过植物叶片等结构滞留颗粒物,还可依靠增强空气相对湿度促进颗粒物的吸收和积累,导致湿地植物滞尘规律的特殊性。因此,选择北京地区湿地生态系统内的4种常见植物(香蒲、菖蒲、芦苇和黄花鸢尾)作为研究对象,通过人工模拟降雨的方式,将降雨特性量化为降雨高度与降雨强度两个变量,共设置1 m(11 m)、2 m(10 m)两个不同降雨高度,30 mm/h、45 mm/h、60 mm/h三种不同降雨强度,并将颗粒物划分粗颗粒物(10—100μm)、细颗粒物(3—10μm)、超细颗粒物(0.4—3μm)三种粒径范围。通过滤膜法获得单位叶面积颗粒物去除量,探讨人工降雨对湿地植物叶表面颗粒物滞留的影响。主要研究结果如下:(1)颗粒物去除量在粗颗粒物(10—100μm)粒径范围内最高;(2)所试4种湿地植物中,菖蒲的颗粒物去除量位居前列;(3)只有在一定的范围内,植物叶表面颗粒物去除量才随降雨强度的增加而增加;(4)不同降雨高度下所试湿地植物叶表面颗粒物去除量无明显规律,降雨高度之间无显著差异(P>0.05)。

关键词：降雨高度降雨强度颗粒物湿地植物叶表面人工降雨

室内模拟波浪对2种典型滨海湿地挺水植物生物力学特征的影响

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生态学报 2021年第10期41卷 3784-3793页

作者：鄢郭馨张明祥张振明北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 黄河流域生态保护国家林业和草原局重点实验室北京100083

选取本地物种芦苇和入侵物种互花米草为研究对象,利用波浪装置对生长期的植物进行波浪处理后对其形态特征,根、茎、叶的拉力、弯曲特性进行研究,以探讨湿地植物对波浪作用的生物力学响应。结果表明,芦苇、互花米草经波浪处理后的茎直径... 详细信息

选取本地物种芦苇和入侵物种互花米草为研究对象,利用波浪装置对生长期的植物进行波浪处理后对其形态特征,根、茎、叶的拉力、弯曲特性进行研究,以探讨湿地植物对波浪作用的生物力学响应。结果表明,芦苇、互花米草经波浪处理后的茎直径均显著高于对照组(P=0.008,P=0.03);互花米草总体呈现拉力或者弯曲载荷高于芦苇的现象(如茎秆),但应力(根系)或静曲强度(茎秆)却要低于芦苇,即对应了互花米草比芦苇茎秆更粗壮的现象,但芦苇自身的强度会更强,其木质素和纤维素的结构成分显示出显著高于互花米草的现象(P保护和修复都提供了一定的参考。

关键词：芦苇互花米草茎秆波浪作用木质素

基于遥感生态指数的银川市生态环境质量时空演变及驱动机制

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资源环境与工程 2025年

作者：郭立明施光耀杜慧慧徐志鹏曹晔宁夏回族自治区林业调查规划院宁夏银川城市生态系统定位站国家黄河流域生态保护和高质量发展联合研究中心宁夏大学生态环境学院银川市生态环境监测站

为评估银川市生态系统质量变化及其驱动因素，通过遥感生态指数（RSEI）结合随机森林模型对研究区生态环境质量的时空变化进行分析。基于Google Earth Engine（GEE）平台，选取归一化植被指数（NDVI）、干旱指数（NDBSI）、湿度（WET）... 详细信息

为评估银川市生态系统质量变化及其驱动因素，通过遥感生态指数（RSEI）结合随机森林模型对研究区生态环境质量的时空变化进行分析。基于Google Earth Engine（GEE）平台，选取归一化植被指数（NDVI）、干旱指数（NDBSI）、湿度（WET）和地表温度（LST）作为主要影响因子，结合主成分分析和随机森林模型开展了银川市生态环境质量分析。结果表明，银川市生态环境质量整体保持稳定，NDVI和WET是提升生态环境质量的主要正向驱动因素，NDVI增加显著改善了生态环境健康；LST和NDBSI对生态环境产生了负面影响，特别是在城市扩展和干旱地区，高温和干旱显著抑制了生态恢复；随机森林模型对生态质量的拟合精度较高(R2=0.992，RMSE=0.246)，验证了该模型在生态环境评估中的有效性和稳定性。银川市的生态环境质量主要受控于植被覆盖和水资源状况，在生态恢复时应重点关注植被管理、水资源保护及应对气候变化带来的挑战。

关键词： GEE平台遥感生态指数随机森林模型生态环境质量