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晋西黄土区2种典型森林树种夜间液流特征及对环境因子的响应

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植物生态学报 2024年

作者：付照琦胡旭田沁瑞葛艳灵周红娟吴小云陈立欣北京林业大学水土保持学院山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站

了解晋西黄土区典型森林树种夜间水分利用对准确评价流域水循环和碳循环至关重要。但目前对于晋西黄土区典型森林树种的夜间液流的变化特征及对夜间环境因子的响应尚不明晰。为了探究该地区典型树种的夜间液流分配特征及对环境因子的响... 详细信息

了解晋西黄土区典型森林树种夜间水分利用对准确评价流域水循环和碳循环至关重要。但目前对于晋西黄土区典型森林树种的夜间液流的变化特征及对夜间环境因子的响应尚不明晰。为了探究该地区典型树种的夜间液流分配特征及对环境因子的响应,于2021年6–10月,采用热扩散探针（TDP）对山西省吉县蔡家川小流域刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林和蒙古栎（Quercus mongolica）天然林中树木树干液流、土壤水分和小气候进行连续监测,利用时间序列模型（ARMAX model）区分夜间液流中夜间蒸腾（Tn）和茎干补水（Re）。利用机器学习模型XGboost和SHAP解释框架分析夜间液流量(QNightime)与夜间环境因子的关系。结果表明:生长季刺槐和蒙古栎夜间蒸腾量占比(Tn/QNightime)分别为73.97%和30.12%,茎干补水占比(Re/QNightime)分别为26.03%和69.88%。机器学习XGboost模型结果表明夜间饱和水汽压差（VPD）和夜间土壤水分含量（SWC）是分别影响刺槐和蒙古栎夜间液流的主导因子。VPD、夜间气温（Ta）、夜间相对湿度（RH）和整日液流（QDaily）分别达到0.30 kPa、19.84℃、85.3%和339.11 kg·h–1后对刺槐夜间液流起促进作用。VPD达到1.5 kPa后对蒙古栎夜间液流起抑制作用, Ta和夜间风速（WS）分别达到23.11℃和0.58 m·s–1后促进蒙古栎夜间液流。SWC对刺槐和蒙古栎夜间液流的影响具有一致性,即SWC在0–12.9%范围内会促进夜间液流。因此构建夜间液流模型时应考虑环境因子的影响。刺槐夜间液流主要用于夜间蒸腾作用,而蒙古栎夜间液流主要用于茎干补水。夜间VPD和SWC分别是影响刺槐和蒙古栎夜间液流的主导因子。该研究揭示了晋西黄土区2种典型树种夜间液流分配特征及与环境因子的响应,这对于准确理解气候变化下黄土区典型森林树种的稳定性具有重要意义。

关键词：夜间液流环境因子夜间蒸腾黄土地区机器学习模型

黄土高原不同土地利用类型区浅层滑坡侵蚀特征分析——以蔡家川滑坡事件为例

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干旱区研究 2024年第4期41卷 697-705页

作者：王鑫盈马超吕立群张岩北京林业大学水土保持学院北京100083 山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站山西吉县042200

近年来,黄土高原极端暴雨引发的滑坡、泥流等剧烈水土流失引起了广泛关注。2021年10月3—6日,山西省吉县蔡家川一带强降雨诱发了大面积浅层滑坡灾害。本文利用灾前灾后无人机影像和遥感图像、降雨数据及现场调查数据,对本次降雨过程、... 详细信息

近年来,黄土高原极端暴雨引发的滑坡、泥流等剧烈水土流失引起了广泛关注。2021年10月3—6日,山西省吉县蔡家川一带强降雨诱发了大面积浅层滑坡灾害。本文利用灾前灾后无人机影像和遥感图像、降雨数据及现场调查数据,对本次降雨过程、浅层滑坡起动条件和侵蚀特征进行了分析。结果表明:本次降雨为典型的“长历时、低雨强”类型,滑坡发生前的前期降雨历时达72 h,累积雨量达121.8 mm,滑坡集中发生时段的雨强达33.2 mm·(6h)^(-1)。与“短历时、高雨强”暴雨激发的滑坡相比,滑坡流动性相对较高。前期降雨是影响群发性滑坡灾害发生与流动性的重要因素。不同土地利用类型区滑坡起动地形条件差异显著,所需坡度与汇水面积均表现为:封禁林区>人工林区>农地区;地层岩性的渗透性也影响着浅层滑坡的起动,相同降雨量条件下,渗透性更好的林区发生浅层滑坡需要更高的面积坡度阈值。不同土地利用类型区,滑坡点密度、面密度与侵蚀强度的大小均表现为:农地区>人工林区>封禁林区,说明土地利用类型会在一定程度上影响滑坡的侵蚀程度,以乔木为主的林区更不利于滑坡发生。

关键词：极端暴雨植被恢复浅层滑坡黄土高原

土壤温度和含水率对幼、成蚓分解华北落叶松人工林凋落物的影响

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西北林学院学报 2024年

作者：郭亚茹周建云王霜候晓雯胡家铭余茜颖侯琳西北农林科技大学林学院陕西秦岭森林生态系统国家野外科学观测研究站

为明确幼、成蚓在不同土壤温度和含水率条件下分解凋落物的作用,以陕西秦岭华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）人工林为研究对象,采用微宇宙法进行接种蚯蚓对凋落物分解影响的室内培养试验,分别接种赤子爱胜蚓（Eisenia foetid... 详细信息

为明确幼、成蚓在不同土壤温度和含水率条件下分解凋落物的作用,以陕西秦岭华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）人工林为研究对象,采用微宇宙法进行接种蚯蚓对凋落物分解影响的室内培养试验,分别接种赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）幼蚓、成蚓,以不添加蚯蚓作为对照。设置不同土壤温度（T1∶14℃、T2∶18℃、T3∶22℃）、含水率（M1∶30%、M2∶32.5%、M3∶35%）梯度,探究土壤温度及含水率对蚯蚓分解凋落物与凋落物养分释放的影响。结果表明:（1）在T1时随着土壤含水率的增加,幼蚓、成蚓对凋落物的分解率均在下降,M3时幼蚓分解率是成蚓的1.3倍;在T2、T3时随着土壤含水率的增加,幼蚓、成蚓对凋落物的分解率增加,M3时成蚓分解率分别是幼蚓的1.05倍、1.18倍;幼蚓、成蚓对凋落物C、N、P、纤维素的释放作用增强。幼蚓、成蚓对木质素的释放作用在T1、T2时随土壤含水率增加呈下降趋势,T3时,随土壤含水率增加呈上升趋势。（2）在土壤含水率相同时,随着土壤温度的增加,幼蚓、成蚓对凋落物分解作用及凋落物C、N、P、纤维素及木质素的释放作用增强。（3）土壤温度及含水率对幼、成蚓分解凋落物的速率有交互影响。蚯蚓对凋落物分解作用在T3M3时最强,幼蚓、成蚓对凋落物的分解率分别达18.3%和21.2%。接种幼蚓和成蚓后凋落物有机碳含量在T3M3时最低,与对照相比,分别降低了12.7%和13.5%;接种幼蚓和成蚓后凋落物全磷含量在T3M2时最低,与对照相比,分别降低了21.3%、29.5%。接种蚯蚓加速了凋落物分解及养分释放,蚯蚓在T3M3时对凋落物的分解作用最强,幼蚓、成蚓对温度及含水率的响应不同。

关键词：华北落叶松凋落物分解蚯蚓森林土壤

增温对亚热带杉木人工林土壤微生物呼吸及熵值的影响

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生态学报 2024年第14期44卷 6186-6194页

作者：雷骋昊苏香萍王云陈相标熊德成陈仕东杨智杰福建师范大学地理科学学院福州350117 福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站三明365002

增温通过改变微生物生物量和微生物代谢状况影响土壤微生物呼吸。然而,有关亚热带地区土壤微生物呼吸如何响应长期土壤增温尚不清楚。以增温7年后的杉木人工林为研究对象,比较增温对杉木人工林土壤微生物呼吸和微生物代谢熵的影响。结... 详细信息

增温通过改变微生物生物量和微生物代谢状况影响土壤微生物呼吸。然而,有关亚热带地区土壤微生物呼吸如何响应长期土壤增温尚不清楚。以增温7年后的杉木人工林为研究对象,比较增温对杉木人工林土壤微生物呼吸和微生物代谢熵的影响。结果表明:(1)增温后,微生物生物量碳在8月份和12月份分别降低了32.1%和59.8%(P研究结果表明,土壤增温7年后碳的可利用性和水分的降低是影响杉木人工林土壤微生物呼吸的重要因素。

关键词：增温微生物呼吸代谢熵杉木人工林

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大别山区生境质量时空特征及自然-人为因素驱动机制

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环境科学 2024年第4期45卷 2268-2279页

作者：郑亚平张俊华田惠文朱航成刘舒丁亚鹏河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大别山森林生态系统国家野外科学观测研究站郑州450046

大别山区是中国南北地理生态过渡带东延余脉,山地系统表现出高度的异质性和敏感易变性,识别山地生境质量的空间特征对揭示自然和人为因素的时空驱动机制及差异具有重要指示意义.基于PLUS-InVEST以及地理探测器方法,分析大别山区2000~202... 详细信息

大别山区是中国南北地理生态过渡带东延余脉,山地系统表现出高度的异质性和敏感易变性,识别山地生境质量的空间特征对揭示自然和人为因素的时空驱动机制及差异具有重要指示意义.基于PLUS-InVEST以及地理探测器方法,分析大别山区2000~2020年生境质量的时空动态变化及驱动机制,并对2030年土地利用和生境质量进行多情景模拟预测. 2000~2020年,区内土地利用类型以耕地(50%~54%)和林地(42%~45%)为主,荒地(2%~4%)面积占比最低,大别山区耕地变化最大,面积减少2 311.45 km^(2),林地和建设用地次之,面积分别增加1 431.37 km^(2)和924.52 km^(2),灌木和荒地的变化较小,面积分别减少7.72 km^(2)和19.10 km^(2);大别山区的生境质量与海拔高度呈正相关,中东部生境质量较高,北部和南部生境质量较差;2000~2010年生境质量均值从0.594上升到0.608,到2020年下降到0.603,生境质量出现了先上升后下降的趋势.地理探测器结果表明,影响大别山区生境质量的主要驱动因素是地形起伏度、土地利用强度和海拔,NDVI的影响随着时间逐渐增强. 2030年生境质量的预测结果显示,4种发展情景下,区域内整体生境质量仍然呈现下降的趋势,并且在生态保护情景下,依旧呈现降低的趋势,只是降低的速率减小.研究结果可为大别山区未来土地利用类型空间规划提供优化策略.

关键词： PLUS-InVEST模型生境质量土地利用地理探测器时空变化大别山区

西双版纳热带雨林不同生长型木本植物功能多样性

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林业科学研究 2024年第3期37卷 37-48页

作者：陈燕旋黄小波郎学东唐荣张锐李聪李俊松李有寿王校海苏建荣李帅锋中国林业科学研究院高原林业研究所云南昆明650224 国家林业和草原局云南普洱森林生态系统国家定位观测研究站云南昆明650224 普洱森林生态系统云南省野外科学观测研究站云南昆明650224 西双版纳国家级自然保护区云南西双版纳666300

[目的]通过分析西双版纳热带雨林不同生长型木本植物功能性状的差异,揭示热带雨林不同生长型木本植物功能多样性的变化规律以及影响因素。[方法]本文基于西双版纳国家级自然保护区勐仑、补蚌和尚勇等片区3块1 hm2动态监测样地的调查数... 详细信息

[目的]通过分析西双版纳热带雨林不同生长型木本植物功能性状的差异,揭示热带雨林不同生长型木本植物功能多样性的变化规律以及影响因素。[方法]本文基于西双版纳国家级自然保护区勐仑、补蚌和尚勇等片区3块1 hm2动态监测样地的调查数据和木本植物功能性状数据,利用单因素方差分析、主成分分析、Pearson相关分析、冗余分析以及多元线性回归分析等方法,分析西双版纳热带雨林不同生长型木本植物功能多样性的差异,阐明热带雨林木本植物群落的功能特征及主要影响因子。[结果](1)乔木的叶面积、叶碳含量、叶干物质含量的群落加权平均值均显著高于灌木和藤本,而藤本叶氮含量和比叶面积的群落加权平均值显著高于乔木和灌木。(2)乔木功能丰富度和功能离散度高于灌木和藤本,而灌木功能均匀度和功能分异度均高于乔木和藤本。(3)乔木和藤本功能丰富度以及藤本功能离散度随物种丰富度、多度和系统发育多样性的增加而显著增大;乔木功能均匀度和功能分异度随土壤肥力的增大而显著增大,而灌木功能离散度随物种丰富度的增加而增大。(4)植物多度是影响乔木和灌木功能性状群落加权平均值的主要因素,而系统发育多样性、物种丰富度和土壤肥力是影响藤本功能性状群落加权平均值的主要因素。[结论]表明西双版纳热带雨林不同生长型木本植物群落在功能性状和功能多样性之间存在显著差异性,且植物多度和土壤肥力在热带雨林植物群落功能多样性维持机制中起到重要作用。

关键词：功能多样性土壤肥力多度热带雨林生长型木本植物

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针叶树形成层活动及径向生长监测研究进展

应用生态学报 2024年第5期35卷 1223-1232页

作者：王悦桐张军周刘俊俊王丽娟李玉麟兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000 甘肃省连城森林生态系统野外科学观测研究站兰州730333

树木径向生长是森林固碳的主要方式,明确树木生长动态及其与环境要素的响应关系对于预测气候变化背景下森林固碳能力具有重要意义。针叶树生长对气候变化非常敏感,其生长动态能够快速响应气候变化。本文收集了1975—2023年的99篇文献,... 详细信息

树木径向生长是森林固碳的主要方式,明确树木生长动态及其与环境要素的响应关系对于预测气候变化背景下森林固碳能力具有重要意义。针叶树生长对气候变化非常敏感,其生长动态能够快速响应气候变化。本文收集了1975—2023年的99篇文献,评述了外源因素(温度、水分和光周期)和内在因素(树龄、树种)对针叶树形成层活动和径向生长的影响及其机制。结果表明:气候变暖可能会导致温带和北方针叶树木质部分化的各阶段开始时间提前,生长停止时间推迟;水分条件参与调控形成层活动的开始并通过影响水势和细胞膨压进而调节树木生长;光周期除了可以参与调节生长开始、结束时间外,也对最大生长速率发生时间产生重要影响。未来气候变暖可能会使北方针叶树生长季延长、生长量增加,并使森林向更高海拔或高纬度地区迁移。同时,未来降水格局改变以及温度升高导致的蒸散发加剧可能会使干旱区树木生长季提前结束,生长速率下降。在未来研究中,还需进一步开发树木生长过程模型,量化径向生长与气候要素的关系,以便进一步明确树木生长对气候要素响应的生理机制。

关键词：微树芯形成层径向生长气候要素生物要素

氮沉降和降水增加对榆树幼苗非结构性碳水化合物分配的影响及耦合效应

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生态学杂志 2024年

作者：王凯辛鸿斌刘畅吕林有刘建华辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站辽宁省沙地治理与利用研究所

为明确氮沉降和降水增加下榆树幼苗非结构性碳水化合物（NSC）的响应规律，采用双因素随机区组设计，设置4个氮沉降梯度(氮添加0、5、10和15 g N·m-2·a-1)以及3个水分梯度（自然降水、自然降水增加50%和100%），分析不同器官（叶片、... 详细信息

为明确氮沉降和降水增加下榆树幼苗非结构性碳水化合物（NSC）的响应规律，采用双因素随机区组设计，设置4个氮沉降梯度(氮添加0、5、10和15 g N·m-2·a-1)以及3个水分梯度（自然降水、自然降水增加50%和100%），分析不同器官（叶片、枝条、主干、粗根和细根）中可溶性糖、淀粉及NSC浓度。结果表明：未施氮处理下，降水增加引起枝条、主干、粗根和细根中可溶性糖浓度降低，而叶片可溶性糖浓度保持稳定。在自然降水下，氮沉降增加导致叶片、枝条和主干中可溶性糖浓度上升，细根中可溶性糖浓度降低。氮沉降和降水增加对各器官中NSC浓度均具有显著的交互作用。施氮15 g N·m-2·a-1处理下，与自然降水相比，降水增加50%时，各器官中淀粉浓度下降；降水增加100%时，枝条、主干和粗根中可溶性糖、淀粉及NSC浓度减少。因而，氮沉降可增加榆树幼苗NSC的储存，降水增加50%有利于促进幼苗生长。

关键词：水氮耦合碳分配可溶性糖淀粉气候变化

2021-2022年广东南岭站日尺度气象数据集

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中国科学数据（中英文网络版） 2024年第1期9卷 163-171页

作者：谭兆伟周平徐卫黄明敏李泽华颜萍黄俊祥徐宏范陈吕佳广东省科学院广州地理研究所广东南岭森林生态系统国家野外科学观测研究站广州510070

南岭森林生态系统的山地森林及生物多样性生态功能区是我国25个重点生态功能区之一,覆盖包括亚热带常绿阔叶林、针阔叶常绿混交林、山顶常绿阔叶矮林等多种森林植被类型。亚热带常绿阔叶林作为南岭山地最典型植被类型,对其群落气象要素... 详细信息

南岭森林生态系统的山地森林及生物多样性生态功能区是我国25个重点生态功能区之一,覆盖包括亚热带常绿阔叶林、针阔叶常绿混交林、山顶常绿阔叶矮林等多种森林植被类型。亚热带常绿阔叶林作为南岭山地最典型植被类型,对其群落气象要素进行监测有助于探索亚热带常绿阔叶林对气候变化的响应机理。本研究依托广东南岭森林生态系统国家野外科学观测研究站(简称“南岭站”)在广东南岭国家级自然保护区开展定位研究。本研究将南岭站2021-2022年亚热带常绿阔叶林区内连续采集的10 min平均风速、降水量、气温、气压、太阳辐射(总辐射、反射辐射、紫外辐射、净辐射、光合有效辐射)、相对湿度的原始数据,经过数据处理、质量控制和评估,以日尺度公开。本数据集的建立和公开共享,可为进一步认识南岭山地森林生态系统提供数据支撑,为森林生态系统修复和保护提供理论参考。

关键词：亚热带常绿阔叶林南岭山地气象要素数据集