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黄土高原健康和衰退刺槐林径向生长对气候的响应

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生态学报 2024年第2期44卷 757-769页

作者：李宗善陈维梁焦磊张钦弟李兆林王聪高光耀卫伟孙婧雅白应飞中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 陕西黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站西安710061 陕西师范大学地理科学与旅游学院西安710119 山西师范大学生命科学学院太原030032 延安市退耕还林工程管理办公室延安716000

全球气候变化导致的区域森林生长衰退和死亡普遍发生,并对森林生态系统结构和组成以及主要生态系统服务功能产生重要影响,然而相关研究在国内还显偏少。根据黄土高原延安羊圈沟小流域人工刺槐林健康和衰退个体分别构建了刺槐健康和衰退... 详细信息

全球气候变化导致的区域森林生长衰退和死亡普遍发生,并对森林生态系统结构和组成以及主要生态系统服务功能产生重要影响,然而相关研究在国内还显偏少。根据黄土高原延安羊圈沟小流域人工刺槐林健康和衰退个体分别构建了刺槐健康和衰退树轮年表,并对人工刺槐林健康和衰退年表特征及对气候响应敏感性进行了对比分析。结果表明刺槐衰退年表质量较低,其年表统计参量,包括平均敏感度、样芯间相关系数、信噪比和样本群体代表系数均要低于刺槐健康年表。刺槐衰退年表在生活史早期(1985—2007年)与生长健康年表的波动趋势相类似,而在生活史晚期(2008—2016年)与健康年表指数出现生长分离现象,生长速率明显偏低。年表与气候要素响应分析表明刺槐生长衰退年表对气候要素响应敏感性要低于刺槐生长健康年表,但是两者均含有干旱胁迫气候信号,主要体现在与温度呈负相关关系,与降雨和干旱指数的正相关关系。年表与极端气候年份的时序叠加分析表明,生长健康和衰退年表对极端干旱年份响应敏感性均较高,表明极端干旱胁迫条件对刺槐生长健康和衰退个体均有抑制性影响;生长健康年表对极端湿润年份响应敏感性明显高于衰退年表,表明刺槐健康个体比衰退个体更能有效利用湿润年份有利条件,而具有较高的生长速率。研究揭示出黄土高原健康和衰退刺槐个体生长趋势变化及对气候响应敏感性均存在明显差异性,将为气候变化背景下人工刺槐林生长衰退和死亡预测模型建立提供科学依据,因而对黄土高原人工刺槐林生态恢复和保护及可持续经营具有科学价值。

关键词：树木年轮气候响应生长衰退人工刺槐林黄土高原

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信江流域水文情势变化及归因分析

水利水运工程学报 2024年第2期 34-43页

作者：段小宁李国芳李国文陈静冻芳芳王路河海大学水文水资源学院江苏南京210098 江西省水文监测中心江西南昌330002 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

水文情势演变及归因分析是变化环境下水利发展研究的基础。以信江流域为例,根据信江入鄱阳湖控制站(梅港水文站)1953—2020年实测水文资料,对其近70年来年平均流量和水位的非一致性变化进行诊断;通过在基准期建立的随机森林模型模拟影... 详细信息

水文情势演变及归因分析是变化环境下水利发展研究的基础。以信江流域为例,根据信江入鄱阳湖控制站(梅港水文站)1953—2020年实测水文资料,对其近70年来年平均流量和水位的非一致性变化进行诊断;通过在基准期建立的随机森林模型模拟影响期的流量和水位,利用残差分析方法量化气候变化、人类活动对年平均流量和水位变化的贡献率;针对梅港站水文情势演变特点,提出了一种先采用保证率频率法推求其设计最小通航流量,再通过不同时期的水位流量关系推求变化环境下设计最低通航水位的方法。结果表明:梅港站的年平均流量序列呈微弱的上升趋势,1991年为界的前后2个子序列的流量差异最大,气候变化起主要作用;年平均水位序列有显著下降趋势,2002年为界的前后2个子序列的水位差异最大,人类活动起主要作用;当最低通航水位的设计频率为80%时,2020年(代表现状环境)梅港站95%和98%年保证率的最低通航水位设计值较1991年分别下降1.78和1.79 m。研究结果可为变化环境下的航道航运、水资源合理开发利用等提供参考。

关键词：非一致性诊断归因分析机器学习随机森林通航水位信江流域

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“恢复美国的河口”的启迪

人民珠江 2007年第1期28卷 35-38页

作者：许学工 Gaboury Benoit 崔朝伟北京大学环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室中国北京100871 耶鲁大学森林与环境学院海岸带与流域研究中心

“恢复美国的河口”(“Restore America's Estuaries”)是一个非营利性的组织,也是美国的一个大型综合性计划。它于1995年设立,目标是在2010年前恢复40．468万hm^2(100万英亩)的河口生境地。介绍了“恢复美国的河口”这一组织的概况和... 详细信息

“恢复美国的河口”(“Restore America's Estuaries”)是一个非营利性的组织,也是美国的一个大型综合性计划。它于1995年设立,目标是在2010年前恢复40．468万hm^2(100万英亩)的河口生境地。介绍了“恢复美国的河口”这一组织的概况和《河口恢复法案》、《恢复海岸及河口生境国家战略》、《河口生境恢复的原则》。受其启迪,结合中国河口的状况,提出了5方面的建议:加强科学研究、制定国家战略、共同做出努力、资金支持、教育与科普,以期为中国生态保护和河口恢复提供参考。

关键词：恢复美国的河口河口启迪关国中国

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变化环境下赣江流域水文情势演变及归因分析

人民长江 2024年第5期55卷 99-106页

作者：乔时雨李国芳李国文陈静冻芳芳河海大学水文水资源学院江苏南京210098 江西省水文监测中心江西南昌330002 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065

为揭示赣江流域水文情势演变特征及其主要驱动因素,根据赣江外洲站1953~2020年实测流量和水位资料,采用滑动平均法、Kendall秩次相关检验、Spearman秩次相关检验、累积距平检验、Mann-Kendall检验、滑动秩和检验、Pettitt检验和有序聚... 详细信息

为揭示赣江流域水文情势演变特征及其主要驱动因素,根据赣江外洲站1953~2020年实测流量和水位资料,采用滑动平均法、Kendall秩次相关检验、Spearman秩次相关检验、累积距平检验、Mann-Kendall检验、滑动秩和检验、Pettitt检验和有序聚类检验法分析该站流量和水位的变化特征,采用随机森林模型和残差分析法定量评估人类活动和气候变化对流量及水位变化的影响。结果表明:(1)外洲站年尺度和月尺度平均流量均呈现不显著的增大趋势,年平均流量增幅为10.5%,增大速率为3.2 (m^(3)·s^(-1))/a;年尺度和月尺度平均水位均呈现显著的下降趋势,年平均水位降幅为-14.3%,下降速率为-0.04 m/a。(2) 1991年为外洲站年平均流量序列的突变年份,影响期较基准期增大了205 m^(3)/s;定量分析气候变化和人类活动对流量变化的贡献率,其中气候变化占92.8%,赣江流域降水增多是使外洲站流量略有增大的主要原因。(3) 2002年为外洲站年平均水位序列的突变年份,影响期较基准期下降了2.20 m,人类活动对水位变化的贡献率占93.8%;水利工程建设、流域综合治理等人类活动的影响,改变了河流天然的水沙规律,外洲站断面受冲淤变化和人工采砂等影响,河床逐年下切趋势明显,这是造成外洲站水位显著下降的主要原因。研究成果可为变化环境下流域水资源利用提供参考。

关键词：水文情势演变非一致性分析随机森林残差分析气候变化人类活动赣江流域

贡嘎山树线过渡带土壤胞外酶活性及其化学计量比特征

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植物生态学报 2022年第2期46卷 232-242页

作者：李东田秋香赵小祥林巧玲岳朋芸姜庆虎刘峰西藏大学青藏高原生态与环境研究中心西藏大学理学院拉萨850000 中国科学院武汉植物园水生植物与流域生态重点实验室武汉430074 中国科学院大学北京100049

土壤胞外酶及其化学计量比是反映土壤养分可用性和微生物底物限制的敏感指标。然而,对全球变化敏感的高山树线过渡带土壤酶活性和化学计量比的变化特征及其关键驱动因素仍不清楚。该研究在青藏高原东南部的川西贡嘎山高山树线过渡带(森... 详细信息

土壤胞外酶及其化学计量比是反映土壤养分可用性和微生物底物限制的敏感指标。然而,对全球变化敏感的高山树线过渡带土壤酶活性和化学计量比的变化特征及其关键驱动因素仍不清楚。该研究在青藏高原东南部的川西贡嘎山高山树线过渡带(森林、树线、灌丛)进行土壤采样,测定了树线过渡带土壤中5种水解酶(β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维素二糖水解酶(CBH)、木聚糖水解酶(XYL)、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP))和2种氧化酶(多酚氧化酶(POX)、过氧化氢酶(CAT))的活性,并计算土壤胞外酶活性化学计量比(碳、氮(N)酶活性比和碳质量指数)。结果表明:灌丛土壤LAP、POX、CAT活性显著低于树线和森林土壤,XYL活性在树线最低,其他胞外酶活性在树线过渡带不同位置差异不显著。灌丛土壤lnBG/lnLAP显著高于森林和树线处土壤,lnBG/ln(NAG+LAP)在树线过渡带没有显著变化,碳质量指数在树线处最高。非度量多维尺度分析表明,土壤有机碳、全氮、硝态氮含量和植物叶片木质素:N是影响树线过渡带土壤酶活性差异的主要因素,植物叶片碳氮比、木质素:N和土壤可溶性氮含量是影响树线过渡带土壤胞外酶活性化学计量比差异的主要因素。综上所述,贡嘎山地区的部分土壤酶活性及其化学计量比沿树线过渡带会发生明显的变化,这种变化可能是由不同植物类型下微生物群落差异导致。这表明,未来气候变化引起的树线迁移可能会改变胞外酶活性进而影响土壤养分循环。

关键词：胞外酶活性树线过渡带酶化学计量比植被类型

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长三角人工智能产业空间格局及影响因素

长江流域资源与环境 2022年第3期31卷 526-536页

作者：叶琴徐晓磊胡森林曾刚陆嘉铃上海师范大学环境与地理科学学院上海200234 华东师范大学中国现代城市研究中心上海200062

基于从天眼查筛选的长三角人工智能企业数据,采用核密度法、空间自相关分析、地理探测器等方法,研究2015~2020年长三角41个城市的人工智能产业空间格局及影响因素。研究发现:(1)城市群层面,长三角人工智能产业呈多中心集聚发展态势,上... 详细信息

基于从天眼查筛选的长三角人工智能企业数据,采用核密度法、空间自相关分析、地理探测器等方法,研究2015~2020年长三角41个城市的人工智能产业空间格局及影响因素。研究发现:(1)城市群层面,长三角人工智能产业呈多中心集聚发展态势,上海、杭州、苏州、南京、合肥五大集聚中心带动产业整体向沪宁合杭甬发展带集聚;从产业基础层、技术层到应用层,随着产业链环节技术门槛的降低,集聚水平提高,集聚中心数量增多,集聚规模扩大。(2)城市层面,上海和苏州呈现出“多中心”集聚特征,而杭州、南京、合肥为“单中心”的集聚模式;应用层集聚程度高于技术层和基础层,并向人口最密集和数据生产最多的中心城区集聚,基础层和技术层则相对更多布局在产业园区。(3)城市人工智能技术关联产业的基础(计算机、软件等)、科技人员数量、创新能力是影响长三角人工智能产业空间格局的核心因素,但基础层、技术层和应用层的影响因素存在一定的差异性。

关键词：长三角人工智能产业空间格局影响因素

贡嘎山树线过渡带土壤有机碳矿化和温度敏感性

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生态学报 2023年第21期43卷 8704-8715页

作者：郑娇李东袁旭东赵小祥刘峰田秋香西藏大学青藏高原生态与环境研究中心西藏大学理学院拉萨850000 中国科学院武汉植物园中国科学院水生植物与流域生态重点实验室武汉430074 中国科学院大学北京100049

树线过渡带作为高山地区重要的生态过渡带之一,是响应温度变化的敏感区域。树线过渡带内土壤碳储量丰富,其碳周转在全球碳循环方面扮演着重要角色。探究树线过渡带土壤有机碳矿化及其温度敏感性,对于预测气候变化背景下高山地区土壤碳... 详细信息

树线过渡带作为高山地区重要的生态过渡带之一,是响应温度变化的敏感区域。树线过渡带内土壤碳储量丰富,其碳周转在全球碳循环方面扮演着重要角色。探究树线过渡带土壤有机碳矿化及其温度敏感性,对于预测气候变化背景下高山地区土壤碳循环过程具有重要的指导意义。为此以青藏高原东南部贡嘎山树线过渡带(森林、树线、灌丛)的土壤为对象,在室内开展90 d不同温度(15℃和20℃)的培养实验,测定土壤有机碳矿化速率,计算单位土壤有机碳累积矿化量、温度敏感性,并分析影响它们的相关因素。结果表明:土壤有机碳矿化速率受温度和样地类型的显著影响。升温显著增加土壤有机碳矿化速率,而不同样地类型间矿化速率差异显著,矿化速率大小表现为森林>树线>灌丛。本研究用单位土壤有机碳累积矿化量表征土壤有机碳的稳定性,经90 d的培养,15℃下树线过渡带从森林、树线到灌丛单位土壤有机碳累积矿化量分别为12.33 mg/g、12.99 mg/g和10.53 mg/g,20℃下则分别为19.16 mg/g、21.14 mg/g和16.26 mg/g,灌丛土壤单位土壤有机碳累积矿化量显著低于森林和树线土壤,这表明灌丛土壤具备更高的稳定性。单位土壤有机碳累积矿化量与土壤颗粒有机碳占比呈显著正相关关系,与土壤矿物结合有机碳占比呈显著负相关,但与酸解性碳组分无显著相关关系,说明土壤有机碳与矿物结合形成的化学保护作用显著影响贡嘎山树线过渡带土壤有机碳稳定性。树线过渡带土壤有机碳矿化的温度敏感性系数Q_(10)为2.45±0.25,表现出较高的温度敏感性。相关性分析结果表明土壤pH值和C:N是影响树线过渡带土壤温度敏感性大小的主要因素,而树线过渡带内相似的土壤pH值和C:N可能是导致不同样地类型间Q_(10)值无显著差异的重要原因。

关键词：树线过渡带土壤有机碳累积矿化量温度敏感性

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基于机器学习的日尺度短波净辐射气候资源遥感反演研究

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资源科学 2020年第10期42卷 1998-2009页

作者：应王敏刘晓洁房世峰李秀娟赖明张旭振吴骅中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国地质大学(武汉)资源学院武汉430000 中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心烟台264004 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

日尺度地表短波净辐射(DNSSR)是大部分陆面过程模型、全球环流模型、陆-气交换过程模型和各种水文模型的重要输入参数,在自然资源调查、生态环境监测、能量平衡研究等领域具有重要的研究意义和实用价值。本文通过匹配MODIS双星遥感观测... 详细信息

日尺度地表短波净辐射(DNSSR)是大部分陆面过程模型、全球环流模型、陆-气交换过程模型和各种水文模型的重要输入参数,在自然资源调查、生态环境监测、能量平衡研究等领域具有重要的研究意义和实用价值。本文通过匹配MODIS双星遥感观测和FLUXNET日尺度地面观测数据,筛选出包含18个自变量总计15531对的有效样本,利用机器学习的随机森林方法构建了日尺度DNSSR遥感反演模型,并利用地面实测数据对模型结果进行了真实性检验。结果表明,构建的日尺度DNSSR遥感模型的偏差Bias为-0.1 W/m2,均方根误差RMSE为27.8W/m2,决定系数R2为0.90,表现出良好的精度。基于此过程,得到MODIS双星反演的DNSSR全球分布结果,并与不同季节下再分析ERA5数据扩展得到的DNSSR数据进行了对比,发现两者全球分布特征基本一致,且均与太阳能量随季节变化分布特点密切相关。为进一步证实验证的结果,将ERA5和地面站点实测数据作了进一步的对比,结果从侧面证实了本文构建的MODIS的DNSSR产品精度远高于ERA5的DNSSR,而且其产品空间分辨率也有了极大提升。研究结果证明,本文提出的基于MODIS双星观测与机器学习的日尺度DNSSR反演模型具有反演精度高、空间分辨率高、具备时间连续性等优点,能够有效移植至其他气候资源的遥感反演。

关键词：气候资源日尺度地表短波净辐射(DNSSR) 机器学习遥感反演

延河流域不同植被带植物功能性状变化及其对环境因子的响应

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生态学报 2023年第14期43卷 6045-6057页

作者：周荣磊温仲明刘洋洋崔梦莹杨玉婷逯金鑫郑诚林子琦袁浏欢西北农林科技大学草业与草原学院杨凌712100 中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心杨凌712100

植物功能性状是表征植物对环境差异的适应性及植物内功能的进化与平衡关系的重要属性,功能性状-环境条件相互关系对于探讨植被对多变生境的适应策略具有重要意义。对黄土丘陵区延河流域3个生物地理气候区(草原区、森林草原区和森林区)... 详细信息

植物功能性状是表征植物对环境差异的适应性及植物内功能的进化与平衡关系的重要属性,功能性状-环境条件相互关系对于探讨植被对多变生境的适应策略具有重要意义。对黄土丘陵区延河流域3个生物地理气候区(草原区、森林草原区和森林区)进行分层采样,通过野外试验测定植物群落功能性状和土壤理化性质,结合气象数据分析了植物功能性状沿植被带的变化及其对环境变化的响应。研究结果如下:(1)比叶面积(SLA)、叶氮含量(LNC)、叶氮磷比(LN/LP)、根碳含量(RCC)、根碳氮比(RC/RN)和根氮磷比(RN/RP)从草原区到森林区显著上升,而叶组织密度(LTD)、叶碳氮比(LC/LN)和比根长(SRL)显著下降。森林草原区的植物磷含量显著高于森林区和草原区。(2)水分条件是调节植物群落功能性状变异的最主要因素,其能够直接影响叶和根性状,还会通过影响土壤养分和土壤水分间接作用于叶片功能性状。(3)从草原区至森林区,随着养分和水分可获取性的升高,植物群落会通过增大SLA,降低LTD和SRL以提高对干旱贫瘠立地条件的适应能力。氮(N)是草原区植物生长主要限制元素,而森林草原区则同时受到N、磷(P)的限制。

关键词：延河流域植物功能性状气候因素土壤条件

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