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陆地生态系统与保护学报
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陆地生态系统与保护学报/Journal Terrestrial Ecosystem and Conservation
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    基于SCOPE模型的樟子松人工林日光诱导叶绿素荧光及初级生产力模拟与评估

    张宇昕杨凯捷丛巍巍陆森...
    1-13页
    查看更多>>摘要：[目的]检验SCOPE(Soil Canopy Observation of Photosynthesis and Energy fluxes)模型用于模拟樟子松人工林的日光诱导叶绿素荧光(sun-induced chlorophyll fluorescence,SIF)和植被总初级生产力(gross primary productivity,GPP)动态变化的可能性.[方法]对科尔沁沙地南缘樟子松人工林,基于样地SIF、GPP及气象协同观测数据,利用SCOPE模型模拟SIF与GPP的日变化与季节变化,评估了SCOPE模型在典型晴天、典型多云日、整个观测期的模拟效果.[结果]结果显示,利用气象观测数据及冠层参数(入射短波辐射、气温、大气实际水汽压、CO2 浓度及叶面积指数),可驱动SCOPE模型模拟樟子松人工林的SIF与GPP.典型晴天日与多云日的SIF模拟值和实测值的R2 分别为 0.42 与 0.52,RMSE分别为 0.19与0.18 W·m-2·μm-1·sr-1;GPP模拟值和观测值的R2 分别为 0.78 与 0.89,RMSE分别为 1.87与 2.57 μmol·m-2·s-1.在季节尺度上,SIF和GPP模拟值和观测值的R2 分别为 0.50、0.72,RMSE分别为 0.19 W·m-2·μm-1·sr-1 和 2.64 μmol·m-2·s-1.在整个观测期,多云日的SIF(R2=0.31,RMSE=0.22 W·m-2·μm-1·sr-1)与GPP(R2=0.80,RMSE=2.42 μmol·m-2·s-1)的模拟效果优于晴天日(SIF:R2=0.30,RMSE=0.26 W·m-2·μm-1·sr-1,GPP:R2=0.64,RMSE=3.64 μmol·m-2·s-1).SIF模拟值总体高于观测值,当SIF强度较低时易对SIF高估,反之则易低估.GPP的模拟精度较高,模型对较低与较高GPP有所低估,对中间值有所高估.[结论]SCOPE模型可用于日尺度与季节尺度的SIF与GPP模拟,且多云日的模拟精度更高.SCOPE模型对樟子松人工林的GPP模拟结果优于SIF,推测SIF模拟精度较低的原因可能是模型对SIF的模拟是基于阔叶植物的辐射传输过程.未来应发展针对针叶植物的SIF辐射传输模型,为针叶林的辐射传输与荧光遥感监测提供模型基础.

    日光诱导叶绿素荧光总初级生产力樟子松SCOPE模型

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    基于δ13C估算水分利用效率的2种模型比较——以峨眉山雷洞坪植物为例

    陈淼刘顺许格希陈健...
    14-23页
    查看更多>>摘要：[目的]通过对基于碳稳定同位素值(δ13C)估算水分利用效率(iWUE)的 2 种模型(是否考虑叶肉导度,gm)之间差异的研究,有助于进一步理解gm对植物iWUE的影响.[方法]选择峨眉山雷洞坪针阔混交林中不同生长型植物,采集了48个物种的 117 个叶片样品,通过测定其叶片δ13C,对比了早期估算iWUE模型(iWUEsim模型,将gm看作无穷大)与包含gm效应的iWUE模型(iWUEmes模型)之间的iWUE差异(iWUEdifference),以及这种差异随植物生长型变化的趋势.[结果]结果显示,iWUEsim的平均值(42.23±1.33 μmol·mol-1)显著高于iWUEmes的平均值(28.10±0.65 μmol·mol-1),高估比例为3.64%～72.11%(平均 49.58%±1.30%).不同生长型植物的iWUEsim均显著大于iWUEmes,其中草本植物高估比例 3.64%～48.00%(平均 29.20%±5.16%),灌木高估比例 13.68%～67.73%(平均 48.44%±1.83%),乔木高估比例 32.04%～72.11%(平均 54.08%±1.47%).此外,叶片功能性状对iWUEdifference有显著影响,相比于叶片厚度、叶片干物质含量和单位质量叶片氮含量,单位面积叶片氮含量和比叶重是影响iWUEdifference变化的主要因素.[结论]将gm看作无穷大会造成对基于δ13C估算的iWUE的高估,未来估算植物iWUE时应考虑gm的影响.

    内在水分利用效率叶肉导度碳稳定同位素植物生长型单位面积叶片氮含量比叶重

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    热带常绿阔叶林冠层光合作用光响应特征

    牛晓栋庞勇徐海龙余涛...
    24-31页
    查看更多>>摘要：[目的]研究云南省典型热带常绿阔叶林的冠层光合作用光响应特征,为理解森林碳汇时空变化特征提供科学依据.[方法]基于云南省景洪市普文热带常绿阔叶林通量塔从 2023 年 3月至 2024年 2月的观测数据,利用Michaelis-Menten方程,以 1个月为时间窗口,拟合生态系统光合作用的 3个光响应特征参数(以下简称"光合参数"),并与相应时间尺度的环境因子平均值进行相关分析.[结果]热带常绿阔叶林的表观初始光能利用效率(apparent initial light use efficiency,ɑ)和生态系统暗呼吸速率(dark ecosystem respiration,Rd)有相似的季节变异特征,均在 10月份达到最大值,2 月份为最小值;最大光合速率(maximum photosynthesis rate,Pmax)在 3至 5 月较低,其余月份变化不明显.与ɑ、Rd和Pmax的季节变异相关性最大的环境因子分别是风速、空气相对湿度和饱和水汽压差,冠层导度也对Rd和Pmax的季节变异有一定影响.[结论]热带常绿阔叶林的 3个冠层光合参数有明显的季节变异特征,风速和水分条件相比光合有效辐射和空气温度对光合参数的季节变异有更大影响.

    天然林光合参数涡度相关饱和水汽压差云南

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    六盘山区华北落叶松人工林小气候特征

    杨文海杨志莲王彦辉李向栋...
    32-41页
    查看更多>>摘要：[目的]实测华北落叶松(Larix gmelinii var.principis-rupprechtii)人工林的林内和林窗小气候特征,认识森林的小气候调节作用,为促进林下更新和森林多种功能利用提供科学依据.[方法]在宁夏六盘山南部半湿润区,建立林内(林龄 40 a,郁闭度 0.52)和林窗(面积 750 m2)小气候观测样地,用自动气象站从 2022年 12 月起连续一年监测气象指标和 10 cm深土壤温度湿度,并依据标准气象站数据与海拔的关系线性插值得到林外气象数据作为对照.[结果]与林外相比,林内和林窗有明显的小气候调节作用,这表现在:1)年均太阳辐射日累积值(MJ/m2)为林内(4.53)<林窗(8.87)<林外(13.99),林内和林窗仅为林外的 32.4％和 63.4％;林内和林窗与林外的月均太阳辐射累积值的差在生长季大于非生长季.2)年均气温(℃)为林内(7.2)<林外(7.5)<林窗(7.8),气温日较差(℃)为林内(6.1)<林窗(6.3)<林外(8.0),林内和林窗的气温变化更平缓;林内、林窗、林外之间的气温差平均值在生长季小于非生长季.3)年均空气相对湿度(％)为林内(69.1)>林窗(64.7)>林外(62.5),林内和林窗比林外提高了 6.6％和 2.2％,林内和林窗在生长季提高空气湿度的能力大于非生长季.4)10 cm深土壤温度年均值(℃)为林内(6.8)<林窗(8.8)<林外(9.1),林内和林窗比林外低 2.3℃和 0.3℃;土壤温度日较差(℃)为林内(0.7)<林窗(1.5)<林外(4.5);林内和林窗土壤温度与林外相比在生长季降低但在冬季提高.5)10 cm深土壤湿度年均值(％)为林内(24.4)<林窗(29.8)<林外(33.8),林内和林窗比林外降低了 9.4％和 4.0％,林内与林外土壤湿度差在生长季小于非生长季,林窗与林外土壤湿度差在生长季大于非生长季.[结论]华北落叶松人工林的小气候调节作用明显,且在生长季大于非生长季.与林外相比,林内和林窗大幅降低了太阳辐射、土壤温度、土壤湿度,但显著提高了空气湿度,还减小了各指标变幅、调节了峰值时间,对空气温度有良好的调控缓冲作用.

    森林小气候林内林窗太阳辐射空气温度湿度土壤温度湿度

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    毛竹林套种草珊瑚后土壤有机碳组分特征变化

    徐向阳陈则栋张小平高贵宾...
    42-49页
    查看更多>>摘要：[目的]研究毛竹林下套种草珊瑚对土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响,以期明确复合经营对毛竹林土壤有机碳稳定性的扰动程度,为制定可持续性、高综合效益的毛竹林经营策略提供科学依据.[方法]以毛竹林下套种草珊瑚的表层土(0～20 cm)为研究对象(SG),以毗邻的毛竹纯林为对照(CK),分析了土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、铁铝结合态有机碳(Fe(Al)-SOC))和钙结合态有机碳(Ca-SOC)含量,并量化了碳库管理指数.[结果]与毛竹纯林相比,套种草珊瑚后土壤有机碳含量提升了 51.3%,土壤活性有机碳组分(EOC、MBC、DOC)的含量及其占土壤有机碳的比例显著上升,土壤稳定态有机碳组分(Fe(Al)-SOC、Ca-SOC)的含量显著提升,但其占土壤有机碳的比例显著下降.此外,与毛竹纯林相比,套种草珊瑚土壤碳库活度(L)与碳库管理指数(CPMI)显著增加,氧化稳定系数(Kos)显著下降.冗余分析结果显示土壤容重(BD)是影响土壤有机碳及其组分的关键环境因子.相关分析结果显示,容重与土壤有机碳及其组分呈显著负相关,速效氮(AN)、速效磷(AP)与土壤有机碳及其组分呈显著正相关.[结论]毛竹林下套种草珊瑚提高了土壤有机碳及其组分的含量,提高了活性有机碳组分的相对含量,降低了稳定态有机碳组分的相对含量,提高了土壤碳库管理指数,利于土壤碳库的更新与循环.

    有机碳组分碳库管理指数林下套种毛竹林草珊瑚

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    漓江源区常绿阔叶林和毛竹林土壤呼吸特征

    王瑞强莫燕华马姜明秦佳双...
    50-57页
    查看更多>>摘要：[目的]研究漓江源区常绿阔叶林和毛竹林土壤呼吸特征,为该地区土壤碳排放估计和管理提供科学依据.[方法]2022 年 12 月到 2023 年 11 月,利用Li-8100A土壤碳通量测量系统监测漓江源区常绿阔叶林、毛竹林以及抚育改造后的毛竹林(毛竹-多花黄精、毛竹-草珊瑚)的土壤呼吸速率.[结果]1)常绿阔叶林、毛竹林和抚育改造后的毛竹林土壤总呼吸年变化特征均整体呈先上升后下降的单峰曲线;2)常绿阔叶林土壤总呼吸年均值为 4.18±2.01 μmol·m-2·s-1,显著高于毛竹林的2.36±1.18 μmol·m-2·s-1 和抚育改造后毛竹林的2.41±1.09 和2.54±1.18 μmol·m-2·s-1,分别是毛竹林和抚育改造后的毛竹林的1.77、1.73、1.65 倍;毛竹林抚育改造并套种草珊瑚和多花黄精后的土壤总呼吸年均值均增加,且套种草珊瑚的土壤总呼吸年均值低于套种多花黄精;3)土壤温度和土壤含水量是影响土壤呼吸速率的主要因素,对常绿阔叶林、毛竹林和抚育改造后的毛竹林土壤总呼吸变化的解释程度在 63.5%～86.1%.[结论]漓江源区常绿阔叶林土壤总呼吸显著高于毛竹林和抚育改造后的毛竹林,毛竹林抚育改造并套种草珊瑚和多花黄精后土壤总呼吸均增加;土壤温度和土壤含水量是影响土壤呼吸及组分的主要因素.

    漓江源区土壤呼吸常绿阔叶林毛竹林

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    害虫种群的发展与调控

    党英侨王小艺
    58-64页
    查看更多>>摘要：作为自然界中种类和数量最多的动物类群,昆虫与人类生活息息相关.害虫给人类生产生活造成了严重危害,尽管人类长期与其进行斗争,但很难获胜.这主要是因为害虫种群在时空尺度上均易拓展,而人为干扰只是在局部起到一定的害虫种群数量调控作用.事实上除喷施化学药剂、布设诱集装置和采取营林及捕杀等人为干扰措施外,气候、寄主植物和天敌等其他生物也是害虫种群调控中的重要因子.基于害虫种群发生发展现状,在阐明害虫种群自然发展规律的基础上,重点从气候条件、寄主植物和天敌等方面介绍自然条件下害虫种群的抑制因子.通过综述目前常见的几种害虫种群调控途径,认为害虫种群调控需要考虑全部种群分布的区域、作用因子的短期致死率、持续作用时间等,并以最终累积的种群年总死亡率或世代总死亡率为重要指标.综合考虑多种生物和非生物因子,充分利用天敌等自然调控因子的作用,削减各因子之间的不利影响,是更好调控害虫种群的必要途径.

    害虫种群气候寄主植物天敌人类活动综合调控

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    雷击火发生预报的研究进展

    彭玉娴田晓瑞李思薇司莉青...
    65-70页
    查看更多>>摘要：雷击火是最主要的自然火,也是全球植被过火面积的主要形成因子.闪电成因比较复杂,因此很难准确预测闪电和雷击火发生.随着对闪电监测能力的提高,雷击火发生预报在林火管理中逐渐得到应用.雷击火发生预报一般采用统计回归模型或机器学习方法,包括逻辑回归模型、随机森林模型、广义线性模型等.从雷击火的主要因子、闪电特征和预报方法 3个方面总结相关研究进展,重点综述雷击火的驱动因子和发生预报方法.结合当前雷击火预报技术中存在的问题,总结了未来的研究方向.今后需要针对不同生态区的可燃物特征和雷击火发生特点,发展满足不同管理需求的雷击火发生预测模型,提高雷击火发生的预测能力.

    雷击火驱动因子预测模型闪电特征

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    基于碳氢氧同位素的桉树人工林水循环过程研究进展

    左海军徐庆高德强张蓓蓓...
    71-77页
    查看更多>>摘要：桉树是我国南方地区重要的速生用材树种,在我国人工林资源中具有十分重要的地位.然而,桉树种植带来的生态环境问题日益受到关注,尤其在对桉树是否为"抽水机"、桉树大面积种植是否导致土壤干旱和地下水位下降等问题上一直存在诸多争议.碳氢氧稳定同位素为陆地生态系统水循环过程定量研究提供了有效和便捷的方法,能系统和定量地阐明桉树人工林生态系统水文过程、不同水体转化关系和桉树水分利用效率等.系统归纳了碳氢氧同位素在桉树人工林生态系统水循环过程(包括大气降水、林冠穿透水、地表水、土壤水、植物水、地下水及蒸发水等)和植物水分利用效率中的应用研究进展,指出了当前研究中存在的不足,展望了其未来研究和应用前景.研究结果可为我国桉树人工林可持续经营理念下的水资源优化管理提供科学依据.

    桉树人工林氢氧稳定同位素碳稳定同位素水循环过程植物水分利用

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    基于红外相机的龙陵小黑山自然保护区大雪山片区的地面层和林冠层鸟兽多样性

    胡兴润房以好雷银李延鹏...
    78-89页
    查看更多>>摘要：[目的]从森林垂直分层视角调查云南省龙陵小黑山省级自然保护区大雪山片区的鸟兽多样性,分析林冠层与地面层的鸟兽群落组成,探讨林冠层与地面层结合的红外相机监测方法的应用.[方法]2021 年 11月至 2022 年 7月,将 40台红外相机安装在林冠层(23 台)与地面层(17台),监测大雪山片区(海拔 2000～3000 m)的鸟兽多样性.[结果]共监测到42种鸟兽,包括 20 种鸟类(隶属 4目 12科)和 22种兽类(隶属 5 目 12科).所有相机拍摄到的相对丰富度指数(relative abundance index,RAI)较高的鸟类依次为白鹇(Lophura nycthemera,RAI=1.121)和蓝眉林鸲(Tarsiger rufilatus,1.007),RAI较高的兽类依次为中缅灰叶猴(Trachypithecus melamera,12.873)、帚尾豪猪(Atherurus macrourus,7.212)、云南鼯鼠(Petaurista yunnanensis,5.605)、赤腹松鼠(Callosciurus erythraeus,3.570)、珀氏长吻松鼠(Dremomys pernyi,2.282)、赤麂(Muntiacus vaginalis,1.974)、毛耳飞鼠(Belomys pearsonii,1.460)、红面猴(Macaca arctoides,1.430).调查记录到 1 种国家一级重点保护野生动物,即中缅灰叶猴;16种国家二级重点保护野生动物,如鹰雕(Nisaetus nipalensis)、灰林鸮(Strix nivicolum)、白鹇、红面猴、熊猴(M.assamensis)和亚洲黑熊(Ursus thibetanus)等.林冠层拍摄到 23 个物种(鸟类 5、兽类 18),地面层拍摄到 36 个物种(鸟类 18、兽类 18),t检验结果表明林冠层和地面层拍摄到的鸟兽物种数差异显著(P=0.006),但拍摄鸟兽独立照片数无显著差异(P=0.910).林冠层与地面层调查的鸟类群落Jaccard相似度指数为0.15,为极不相似;林冠层与地面层的兽类群落Jaccard相似度指数为 0.61,为中等相似.中缅灰叶猴(RAI=11.745)是林冠层相对丰富度最高的物种,明显高于地面拍摄(RAI=1.128);地面层相对丰富度最高的物种为帚尾豪猪(7.212).[结论]大雪山片区有较高的鸟兽多样性,与高黎贡山国家级自然保护区南段的多样性水平相似.中缅灰叶猴是该区域的优势物种和旗舰物种,建议加强其保护和调查.地面层拍摄的物种数高于林冠层,而且林冠层和地面层拍摄的物种组成差异显著.建议使用红外相机进行森林动物监测和研究时兼顾林冠层和地面层监测,以便全面反映生物多样性的水平和分布特征.

    小黑山省级自然保护区大雪山片区鸟兽多样性红外相机林冠地面

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