Changes in distribution patterns of weed species richness in agricultural lands on Qinghai-Tibet Plateau under climate change北大核心CSCD

农田杂草是阻碍农业生产的主要因素之一.明确农田杂草丰富度分布格局对农业生产管理具有重要意义.以青藏高原农田杂草为研究对象,利用物种分布模型探讨基于县域尺度的农田杂草物种丰富度分布格局及其未来(2050s)的变化,利用逐步回归筛选影响物种丰富度的环境因子,基于传统最小二乘法(OLS)和地理加权回归模型(GWR)分析环境因子对农田杂草物种丰富度的影响,并对两种分析方法进行比较.结果显示:(1)分布在青藏高原的农田主要杂草有51科284种,其中59种单子叶杂草、222种双子叶杂草、135种一年生杂草和149种多年生杂草.青藏高原农田杂草物种丰富度呈由西向东递增的变化规律,物种丰富度中心(丰富度值为167-194)主要集中在一江两河、河湟谷地和川西北等地区;(2)全球气候变化背景下,未来(2050s)青藏高原农田杂草物种丰富度整体呈由东南向西北方向增加的趋势,其中SSP1-2.6情境下最多增加43种,SSP5-8.5情境下最多增加49种;(3)GWR模型优于OLS,其结果表明青藏高原农田杂草物种丰富度的主要驱动因子是最冷季平均温、太阳辐射和最干月降水量,上述变量对杂草丰富度的影响存在明显的空间差异性,其中最冷季平均温由南向北逐渐从负向影响转变为正向影响.太阳辐射整体在青藏高原东部边缘等地区对农田杂草丰富度起正向的影响,在藏东南、青藏高原北部边缘等地区起负向的影响.最干月降水量对整个研究区域起负向影响,并表现出影响力由南向北逐步递增的趋势.上述结果表明青藏高原农田杂草物种丰富度调查不足,实际观测到的丰富度值明显低于当前气候下潜在的丰富度值,存在低估现象.当前气候背景下的农田杂草物种丰富度中心分布地区在未来仍是重点监管对象,且未来青藏高原部分地区作物可能面临新的杂草入侵风险.建议未来研究应注重于青藏高原粮食主产区农田杂草群落结构和功能调查、杂草和作物种间关系、耕地尺度上丰富度驱动因子分析等方面,为区域杂草管理和防治提供充分科学依据.(图6表2参53)     

外来入侵假臭草在中国分布区的预测

假臭草原产南美洲,上世纪80年代首次记载传入中国,是潜在的恶性杂草.为提供其在中国分布区的预测资料,采用397个采集数据和已有的146个分布点数据,利用生态位模型(GARP)和Domain模型对分布区进行预测分析,并通过AUC与MaxKappa进行模型评价.结果显示:近十年,假臭草入侵记录增多,入侵扩散加剧;太阳辐射、水汽压、极端高温、霜日频率和水流方向对假臭草的分布限制较小,雨日频率、坡向、坡度、海拔、年降水、年均温、地形指数和极端低温等8个环境因子对其分布影响显著;入侵的主要植被类型是农田、灌木或草类覆盖嵌合区,常绿、落叶灌木地带,栽培植被及相关联地带等.模型评价表明两种模型预测能力为较好及以上,预测结果显示:假臭草在西藏(除东南小块区域)、新疆、青海、内蒙古、宁夏,陕西和山西北部地区,黑龙江、吉林、辽宁(除辽东半岛小块区域)是不宜生长区;最易入侵广东、广西、海南等地区,其中华中部分省份、华北平原为适生区,还未见有假臭草入侵的报道,相关部门应引起重视,严防入侵.     

长芒苋入侵对弃耕地土壤种子库群落特征的影响

为阐明外来入侵植物长芒苋(Amaranthus palmeri)对土壤种子库群落特征的影响,选取长芒苋不同入侵压力下的弃耕地土壤种子库为研究对象,通过野外调查和萌发试验,揭示弃耕地土壤种子库群落对长芒苋入侵的响应,旨在为入侵植物的科学防控提供依据。结果表明：(1)土壤种子库共计出现30种植物,隶属于17科30属,以一年生草本为主。与轻度入侵区组相比,重度入侵区组土壤种子库物种多样性指数和种子密度都显著降低;土壤种子库物种多样性指数对土层深度的响应不明显,且入侵压力与土层深度之间无交互作用。(2)土壤种子库NMDS排序及PERMANOVA分析结果进一步表明,轻度入侵区组与重度入侵区组群落结构差异显著;重度入侵区组长芒苋已在该地建立长久性土壤种子库,影响本地生态系统的稳定性。(3)种间相关分析结果表明,轻度入侵压力和重度入侵压力均会对大豆(Glycine max)、狗尾草(Setaria viridis)和碱蓬(Suaeda glauca)3种植物产生负面效应。     

气候变化情景下黑果枸杞的潜在地理分布

黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr)是一种多年生、多棘刺灌木,具有丰富的药用、经济和生态价值.基于中国172个黑果枸杞样点和29个环境因子数据,运用MaxEnt模型,模拟预测黑果枸杞在当前、未来(2050s、2070s)RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5气候情景下的潜在地理分布,以刀切法(Jacknife)分析影响其分布的主要环境因子,并采用受试者工作特征曲线(ROC)对预测结果进行检验.结果表明:(1)MaxEnt模型能够较好地模拟预测黑果枸杞在我国的潜在分布范围.最湿月降水量、最冷季均温、最冷季降水量、表层土壤砾石含量、年均温、月平均日温差等因子是影响黑果枸杞分布的主要因素.(2)黑果枸杞潜在适宜分布区总面积约为111.942×104 km~2,主要分布在西北干旱地区沙漠—绿洲过渡地带.(3)不同气候情境下,各等级适宜区面积存在明显差异性.RCP2.6情景下2050s、2070s总适宜区增加,RCP4.5情景下2050s增加、2070s减少,RCP8.5情景下2050s、2070s总适宜区减少.(4)空间叠加分析表明,未来黑果枸杞适宜区呈先增长后减少的变化趋势. 2050s黑果枸杞潜在适宜区向东部和东南部扩张,2070s潜在适宜区总体减少,并向北移动.综上所述,气候变化对黑果枸杞不同等级适宜区产生的影响不同,高适宜区分布范围相对较为稳定,可以适应未来气候变化;未来适宜区潜在分布范围及其空间迁移存在一定规律性,结果可为沙漠化治理和生态环境保护提供参考信息.(图7表3参61)     

微生物对三种入侵杂草化感作用的影响

微生物是化感作用生测实验中普遍存在的影响因素.研究用飞机草(Chromolaena odoratum L.)、假臭草(Eupatorium catarium Veldkamp)、蟛蜞菊(Wedelia chinensis Merr.)的直接水浸提样(含有微生物)与水浸提样的除菌液对小白菜、萝卜进行了生测实验,对比研究了微生物对3种入侵杂草化感作用的影响.结果表明,有微生物存在的水浸提液化感作用强度明显强于除菌液,并且3种入侵杂草的含微生物水浸提液化感作用之间有明显差异,以假臭草的化感作用最强、飞机草次之、蟛蜞菊最弱.而3种杂草的除菌液间差异不是很明显.因此推测,这几种入侵杂草的强化感作用与微生物有很大关系,很有可能是一些微生物助长了其中一些杂草的入侵潜力.     

江苏太湖农业区田园杂草区系的调查研究

调查了太湖农业区13县,101乡,151村的1400多块农田及菜圃、桑果园等,采集、鉴定了杂草88科,301属,555种(包括15变种等),并分别查明各作物类型和生境中的杂草种类。根据每杂草种的发生频度和优势指数。明确了恶性杂草和主要杂草种类,为农田杂草防治提供了依据。 研究表明,太湖农业区杂草区系种类极其丰富,广布种甚多;科、属具有多样性;长江中下游地理成分显著;以一年生生活型为主;水、湿生种类较多;杂草与作物伴生性现象明显。杂草分布和发生量除受土壤湿度、土壤pH和光、温等农田生态因子影响外,还受耕作制度、栽培措施和除草剂施用等人为因素的调节。     

外来生物导致的潜在损失评估方法研究:以外来疫病油菜茎基溃疡病为例

以外来疫病——油菜茎基溃疡病为例,提出一种未成功入侵外来生物导致的潜在损失评估方法,根据GARP生态位模型ArcGIS栅格数据图,通过掩膜工具Extract By Mask,提取出每个适生类型在中国各省份的分布面积。构建潜在损失估算模型,从潜在直接经济损失(农产品产值损失、农副食品加工业损失和防控费用)、潜在间接经济损失(油菜旅游产业)和潜在非经济损失(生态系统功能损失)3个方面构建外来入侵生物损失估算体系。研究发现油菜茎基溃疡病入侵的潜在损失总额高达96.05亿元,其中,潜在直接经济损失、潜在间接经济损失和潜在非经济损失分别占潜在损失总量的54.9%、36.0%和9.1%。动植物检疫在防范外来生物入侵中发挥着重要作用。     

喜旱莲子草在中国的入侵机理及其生物防治

喜旱莲子草为全球性恶性杂草,也是中国生物多样性国家报告中首批9种重要外来入侵植物之一.本文综述了喜旱莲子草的起源、分布以及在我国的传播扩散和危害,并分析了入侵机制.鉴于这是我国生物防治外来杂草最成功的项目,还介绍了利用昆虫天敌生物防治的过程、实践和经验,讨论了存在的问题及应对策略. 参60     

不同耕作方式对冬小麦田杂草群落多样性的影响

为了研究不同耕作方式对农田杂草群落多样性的影响,通过安徽巢湖市西宋村长期定位实验,采用样方法,对不同耕作方式条件下冬小麦田杂草的种类、密度、盖度等相关指标进行调查研究,分析了杂草的优势度、生态位宽度与生态位重叠值。结果表明:(1)秸秆还田能有效降低田间杂草群落的密度,其中秸秆粉碎还田优于秸秆直接还田,对应的杂草密度下降40%,多样性指数和丰富度指数分别提高30%和130%。(2)各处理的优势种是稗和野燕麦,对应优势度的均值分别为1. 460 6和2. 024 5,与其他植物的生态位重叠值均达到0. 721以上。(3)优化施肥使麦田杂草多样性指数增加35%,缓控施肥使麦田杂草多样性指数增加75%。耕作方式对农田杂草群落具有明显的影响。     

巢湖东湖区入湖河流的水生植被群落结构和区系特征及其与环境因子的关系

采用野外调查方法结合典范对应分析(CCA),研究了巢湖东部湖区的入湖河道水生植被的群落结构特征和区系特征及其与环境因子的相关性.结果表明:共发现常见水生植物物种63种,隶属于28科54属,其中沉水植物4种,漂浮植物3种,浮叶植物2种,挺水植物10种,湿生植物44种.区系分析发现该区域的水生植被呈现隐域性和热带向北温带过渡的亚热带特征,植物种属主要以世界分布属和北温带分布属为主,其次是泛热带分布属,分别占总数的35.19%、31.48%和12.96%;这54属水生植物的地理分布区类型共有中国种子植物所占的15个分布区类型中的10个,而缺少5个地理分布区类型.入侵种空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)分布广泛,河道呈现一定程度的堵塞状态;沉水植物物种则趋于单一化和分布面积狭小,尤其在水体污染严重的区域(如:双桥河流域和小柘皋河下游)几近衰退.CCA分析表明巢湖东部湖区入湖河道水生植物的空间分布主要受水体理化指标影响,而非水深的影响.总之,巢湖东部湖区入湖河道水质污染加重,水生植物群落结构极不合理、地理成分复杂程度偏低且具有明显的隐域性,沿河村镇的污水处理以及保护与恢复水生植物尤其沉水植物类群迫在眉睫.     

入侵植物对洪泽湖湿地杨树林土壤微生物特性和酶活性的影响

以洪泽湖湿地杨树林的入侵植物飞机草(Chromolaena odorata)、狗尾草(Setaria viridis)、黄顶菊(Flaveria bidentis)和鬼针草(Bidens pilosa)为研究对象,研究不同入侵植物对本土植物土壤理化性质、酶活性、微生物数量的影响并探讨其入侵机制。结果显示,(1)土壤含水量、电导率和总孔隙度基本呈一致的变化规律,均表现为飞机草鬼针草狗尾草黄顶菊,土壤容重、pH值和全盐含量基本呈一致的变化规律,均表现为飞机草和鬼针草低于狗尾草和黄顶菊。(2)入侵植物改变了土壤微生物结构,不同入侵植物土壤微生物数量以细菌最多,其次是放线菌,真菌最少;土壤细菌和放线菌数量表现出一致的变化趋势。(3)不同入侵植物土壤纤维素酶、硝酸还原酶、转化酶和蔗糖酶活性表现出一致的变化趋势,均表现为飞机草和鬼针草显著高于狗尾草和黄顶菊(P0.05),飞机草和鬼针草土壤纤维素酶、硝酸还原酶、转化酶和蔗糖酶活性差异不显著(P0.05)。;(4)相关性分析显示,除了土壤容重、电导率和总孔隙度外,其他土壤理化性质均与土壤酶活性及微生物数量之间具有较强的相关性,表明土壤系统内部因子处于动态平衡,它们作为相互影响的整体表现出统一性和同步性。主成分分析表明,土壤含水量和微生物量碳、氮是植物入侵过程中土壤微生物和酶活性变化的主要影响因子。综合分析表明,不同入侵植物可以改变土壤微生物特性和酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力。     

1985-2010年南京市耕地变化轨迹及驱动力分析

随着经济的快速发展,城市化程度加剧,南京市的土地利用发生了巨大变化.基于1985-2010年覆盖南京市的Landsat MSS/TM卫星影像,利用最大似然法获取南京市历年土地利用数据,将其归纳为耕地和非耕地2类.基于分类结果,提取并归纳了恒定耕地、恒定非耕地、转变为耕地、转变为非耕地和短暂性耕地5种耕地类型的变化趋势,借助景观水平上的斑块占景观面积的比例以及散布与并列指数来分析5种耕地类型变化趋势的景观格局时空动态,以说明耕地扩张和遗弃的时空轨迹.结果表明：（1） 1985-2010年,耕地面积减少40.42％;（2）恒定耕地面积在方位3所占比例最大,为56.89％,转变为非耕地主要分布在方位1、6和8,揭示了城市扩张的主要方向;（3）恒定耕地类型主要分布于六合区,面积为895.92 km2,转变为非耕地主要分布于江宁区;（4）恒定非耕地集中于市中心附近,而恒定耕地则远离市中心分布;（5）恒定耕地仍占主导地位,转变为非耕地具有较高破碎度.短暂性耕地面积不稳定,较易发生土地撂荒乃至土地退化;（6）人口与产业重心转移、经济发展、政策和城市扩张是显著影响耕地空间格局的关键因素.     

基于随机森林回归的茶园扩张驱动机制分析

茶园开发与扩张是土地利用/覆被变化(LUCC)的典型过程之一,与区域农业发展和土地可持续利用密切相关。以我国优质绿茶主产区——信阳市浉河区为例,结合遥感影像、土地利用等多源数据,探索1990—2015年浉河区茶园分布时空演变格局。以像元和乡镇尺度的自然和社会经济等26个因子为自变量,以茶园变动情况为因变量,采用随机森林回归方法,探讨1990—2000和2000—2015年茶园扩张的驱动机制。结果表明:(1)浉河区茶园主要分布于丘陵区和浅山区,1990—2000年茶园面积快速扩张,面积增加65.2%,2000—2015年茶园扩张速度放缓。茶园主要向西北和东南的水源和公路方向扩张。(2)1990—2000和2000—2015年2阶段,像元尺度的茶园距城区中心距离、距农村居民点距离和土壤特性以及乡镇尺度的坡度和平均高程等驱动因子重要性均较高。随着经济发展和技术进步,邻域土地利用情况、土壤条件等自然驱动因子对茶园扩张的限制性降低,空间社会经济条件对茶园开发与扩张越发重要。(3)茶园扩张对各主要驱动因子的边际依赖性强,在驱动因子不同梯度间差异明显,茶园扩张倾向于发生在距农村居民点距离2 km内,乡镇尺度平均坡度为16～18°的区域。(4)随机森林回归方法结合多源信息,能够较好地挖掘研究区茶园扩张驱动机制,为改善区域土地利用提供一定决策支持。     

外来入侵杂草空心莲子草对植物生物多样性的影响

利用样方法调查了南京市空心莲子草(Alternantheraphiloxeroides)生长生境中杂草的种类和分布。结果表明,南京市秋季空心莲子草分布样点有杂草30科101种,其中以禾本科、菊科、蓼科居多。主成分分析表明,影响杂草分布的主要因素是土壤水分条件和人为干扰强度。经Q型分析, 24个样点可划分为3个聚类群:聚类群Ⅰ包括的样点均分布在路边和田边开阔地以及小河、小沟和湖的岸边,以马唐、狗尾草和牛筋草为优势种;聚类群Ⅱ的样点都是农田隔离带如田埂以及农田中的沟壑,以波斯婆婆纳、碎米莎草、野塘蒿和铁苋菜为优势种;聚类群Ⅲ的样点以菜地和果园为主,以马唐、香附子、马齿苋和黄鹌菜为优势种。分析了空心莲子草重要值与物种丰富度之间的关系,当空心莲子草重要值大于1. 5时,样方物种丰富度随重要值的增加而减小。2者之间具有显著相关性,表明空心莲子草的入侵对生物多样性有不利影响。     

金沙江下游乌东德和白鹤滩电站库区外来入侵植物组成和分布

外来入侵植物对金沙江流域生物多样性和生态系统稳定性构成了较大威胁,但对其本底状况知之甚少.为掌握金沙江下游乌东德和白鹤滩电站库区外来入侵植物的组成特征和分布格局,进而为外来入侵植物的防治提供科学依据,基于83个调查点位上的757个群落样方调查数据进行研究.结果表明,库区共有外来入侵植物103种,隶属28科70属,并以菊科（24种）、豆科（15种）和茄科（10种）为主.区系组成上,科、属表现出较强烈的热带分布性质,并有63种外来入侵植物原产地为北美洲.引入途径分析结果显示,62种被有意引入,占比60.19%.从入侵等级来看,65种具有明显入侵性,包括19种恶性入侵种和26种严重入侵种.三叶鬼针草（Bidens pilosa Linnaeus）、白苞猩猩草（Euphorbia heterophylla Linnaeus）、赛葵[Malvastrum coromandelianum (L.) Gurcke]等10种入侵植物重要值较高,是优势入侵物种.在空间分布方面,乌东德电站库区外来入侵植物种类数（87种）多于白鹤滩电站（59种）.库区海拔800-1 200 m范围内入侵植物种类数最多,并随...     

裂叶牵牛浸提液对几种种子萌发的化感作用

采用生物测定法研究了裂叶牵牛[Ipomoea hederacea(L.) Jacq]水浸提液对小麦(Triticum aestivun L.)、白菜(Brassica pekinenss Rupr.)、早熟禾(Poa angustifolia Linn.)、鸡冠花(Celosia cristata L.)种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:(1)质量浓度为0.04 g·mL-1,0.08 g·mL-1,0.16 g·mL-1的裂叶牵牛水浸提液对小麦、白菜、早熟禾、鸡冠花均有抑制作用,抑制作用随着裂叶牵牛水浸提液质量浓度的增加而增强;(2)质量浓度为0.16 g·mL-1的裂叶牵牛水浸提液对四种种子萌发和幼苗生长具有很强的化感作用,SE值均达100%.     

Temporal and spatial patterns and driving factors of cultivated land change in Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

随着经济快速发展、城镇化进程加快以及人口基数不断增加,在城市用地不断向外扩张以及生态退耕措施的影响下,耕地面积呈逐年减小的趋势.这一现象加剧了农业发展与其他要素间的矛盾,对区域粮食安全也产生重要影响,因此,探讨耕地面积时空变化及其驱动机制对保障区域粮食安全具有现实意义.分析青藏高原地区1980年、1990年、2000年、2010年、2018年的耕地面积数据,结合户籍人口、地区生产总值(GDP)、粮食单产等统计年鉴资料解析影响其变化的主要驱动因子.结果表明:(1)青藏高原近40年耕地面积变化总体经历缓慢增加、显著增加和缓慢递减3个阶段,整个变化过程中耕地主要流失方向为林地和草地,分别占总流失面积的50.99%和32.02%,主要原因为退耕还林还草等政策的实施,其次为建设用地和水域增加.(2)耕地转为非耕地的地区主要集中在四川西部、云南西北部、青海东部,而耕地转入地区主要集中在青藏高原中部.以地市州来看,拉萨、海东、海西、阿坝、林芝等地区耕地面积变化特征以缓慢递增为主;西宁、黄南、甘孜、甘南等地区的耕地面积则呈缓慢递减的变化趋势.(3)主成分分析和结构方程模型结果显示影响耕地面积减少的主要驱动因素包括经济社会发展和粮食生产.其中经济和社会因素对耕地面积变化产生的影响为负值,社会因素产生的负影响最大,为-0.224,人口基数增长、建设用地扩张、土地利用转型要求以及二、三产业红利的吸引都会导致耕地面积减小.本研究揭示了青藏高原地区近40年耕地变化情况及流失方向,耕地面积波动主要受到经济社会因素以及政策因素的影响;上述结果可为今后国家粮食安全及当地生态环境可持续发展提供理论参考.(图7表8参45)     

气候变化下大兴安岭地区紫貂优先保护区分析

为了解气候变化对大兴安岭地区紫貂(Martes zibellina)潜在分布的影响,选取年均温、平均气温日较差、最热月最高温和最冷月最低温4个气候变量,坡度、坡向和高程3个地形变量以及植被类型共8个关键环境因子,采用MaxEnt模型模拟当前和未来2种气候变化情景(RCP 4.5和RCP 8.5)条件下2041—2060和2061—2080年紫貂潜在分布区域,并确定其优先保护区。结果表明:(1)当前气候条件下,紫貂潜在适宜生境主要分布在大兴安岭中部和西北部,分布面积占大兴安岭地区总面积的13.74%;(2)未来气候情景下,紫貂潜在适宜生境面积占比比当前适宜生境减少7.21～13.72个百分点;(3)当前气候条件下紫貂优先保护区主要分布于额尔古纳市东北部、漠河县西南部、呼玛县西部和根河市东部,目标优先保护区保护率达46.19%,保护空缺主要分布在根河市中东部、额尔古纳市与漠河县交界地带。建议在保护空缺处建设生态廊道,适当增加保护地面积,以有效保护紫貂。     

外来入侵杂草空心莲子草对植物生物多样性的影响

利用样方法调查了南京市空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)生长生境中杂草的种类和分布。结果表明，南京市秋季空心莲子草分布样点有杂草30科101种，其中以禾本科、菊科、蓼科居多。主成分分析表明，影响杂草分布的主要因素是土壤水分条件和人为干扰强度。经Q型分析，24个样点可划分为3个聚类群：聚类群Ⅰ包括的样点均分布在路边和田边开阔地以及小河、小沟和湖的岸边，以马唐、狗尾草和牛筋草为优势种；聚类群Ⅱ的样点都是农田隔离带如田埂以及农田中的沟壑，以波斯婆婆纳、碎米莎草、野塘蒿和铁苋菜为优势种；聚类群Ⅲ的样点以菜地和果园为主，以马唐、香附子、马齿苋和黄鹌菜为优势种。分析了空心莲子草重要值与物种丰富度之间的关系，当空心莲子草重要值大于1．5时，样方物种丰富度随重要值的增加而减小。2者之间具有显著相关性，表明空心莲子草的入侵对生物多样性有不利影响。     

洱海流域湖泊湖滨带福寿螺时空分布

福寿螺是世界100种恶性入侵物种中唯一的水生螺,已对大理及周边地区造成了不可估量的经济损失和生态安全问题。为探究洱海流域湖泊湖滨带福寿螺时空分布及与水环境因子、季节之间的关系,探索福寿螺在大理地区的入侵机制,为大理地区高效防治福寿螺提供建设性建议,并为福寿螺时空分布格局的相关研究积累资料,于2016年冬季和2017年夏季在大理洱海及其上游水源地海西海、西湖、茈碧湖、绿玉池,以及罗时江湿地进行系统抽样,利用统计软件分析福寿螺分布与水质关系,结合GIS,分析福寿螺的时空分布以及潜在入侵危害。结果表明,从空间尺度上,洱海流域福寿螺有进一步扩散的趋势;从时间尺度上,福寿螺的密度随季节性水位的改变而变化;洱海流域的福寿螺分布和水质因子之间基本无相关性。