山地垂直带谱研究评述

山地垂直带谱研究是地学地域分异规律研究的重要内容之一,垂直带谱受土壤、气候和生物条件的影响,呈现不同的分布特征.在气候变化的影响下,垂直带谱也发生着剧烈的变化,并对气候变化起指示作用.本文通过梳理山地垂直带谱研究的主要历程,就山地垂直带谱的成因和格局以及研究方法的革新进行了探讨,并对我国的山地垂直带谱研究以及落基山脉和阿尔卑斯山脉等其他地域的研究状况进行综合论述.分析认为利用现有的观测数据,如气象、生物、土壤和地形等方面资料,研究山地垂直带谱的演替过程以及格局变化,关注未来气候变化情景下垂直带谱对于生态安全和环境保护显得尤为重要.同时,多学科的介入和交叉知识的融合对山地垂直带谱研究有着重要的意义,如研究带谱的形成,需要对地质构造、气象成因、植物生理、土壤生态等各方面的知识,在大尺度的研究中,遥感技术以及计算机信息工程要纳入其中.目前山地垂直带谱的理论基础也无法满足科学研究的需求,理论化研究需要进一步推进.综述期望为我国山地科学研究、综合地域分异、地理区划和环境变化研究提供-定的参考.     

冻融作用对高寒草地土壤理化和生物学性质的影响

冻融作用是高纬度和高海拔地区常见的土壤随温度变化反复冻结-融解的自然现象,频繁的冻融过程将对土壤理化和生物学性质产生不同程度的重要影响。对于脆弱且敏感的高寒草地生态系统而言,冻融作用将可能更为复杂地影响其土壤生态环境及生物地球化学循环过程。文章系统地论述了冻融过程对高寒草地土壤物理结构、化学和生物学特性、主要养分转化以及植被生长等方面的作用特征,指出冻融过程及其格局变化将导致草地土壤养分迁移转化和植被生产力的复杂和差异性响应,进而可能对草地生态系统服务功能发挥及高寒区生态环境产生不容忽视的重要作用。建议未来研究应当立足于土壤冻融过程的复杂性及高寒生态系统对气候变化响应的敏感性,重视区域尺度长期定位监测及技术创新,优化冻融作用下土壤生态环境变化研究内容,加强关于气候变化背景下高寒冻土区土壤冻融格局时空变化规律及作用机制理论研究,明确土壤冻融格局变化对不同类型冻土区和草地土壤剖面生化特性及其植被生理生态效应等的影响。重点关注冻融格局和多年冻土退化下植被生态系统演替及服务功能变化状况,探索减少冻融期土壤养分流失的优化条件和技术措施,这对于指导制定高寒区生态安全调控策略,维持草地生态系统平衡和可持续发展具有至关重要的作用。     

海拔梯度上的植物生长与生理生态特性

环境是植物生存和发展的条件,在各种不同的生境中聚生着特定的植物种类.全球气候变化迅速而显著地改变着高海拔地区的生态环境,这必将导致山地植物生理生态适应性、分布界限等发生变化,这些变化反过来又会对气候变化造成深远影响.因此,研究山地植物的生理生态特性,揭示其对全球气候变化的响应和适应性,具有重要的现实与科学意义.海拔梯度由于包含了温度、湿度、光照等诸多环境因子的剧烈变化而成为了研究植物对全球气候变化响应的理想区域.随着海拔升高,气温下降、大气压及CO2分压降低、光强增加等,植物的生态和生理特征将产生巨大的变化,可能影响到植物种类在海拔梯度上的分布、植物群落的结构组成.一些亟待回答的问题包括:全球气候变化将如何影响高山植物的生长环境?环境变化如何影响植物生理生态适应性?植物群落的分布、结构和组成将发生哪些变化?这些变化又将怎么样影响气候进一步变化?众多的研究报导了树木的生理生态特征、生长速率和生产力等对海拔的响应.本文在总结前人研究的基础上,系统地综述了海拔梯度上温度、水分、光照、土壤等环境因子的差异对高山植物的生长及生理生态特性的影响,以及植被分布的变化,旨在阐明植物对全球气候变化的行为与生理生态响应,以期为该领域的深入研究提供参考.     

湘东大围山土壤垂直带谱微生物群落特征

土壤微生物是生态系统健康评价的关键生物学指标之一。为了解土壤微生物群落在中山海拔带上的分异规律,本研究选取亚热带湘东大围山花岗岩风化物发育的典型土壤垂直带谱:红壤、黄红壤、黄壤、暗黄棕壤和灌丛草甸土(亚类),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究0~20 cm土壤微生物的PLFA含量、组成和多样性。结果表明,土壤垂直带PLFA种类较为丰富(38种),PLFA总量介于35.01~103.54 nmol·g~(-1)之间,以细菌最高(25.52~78.31 nmol·g~(-1)),其次为放线菌(3.99~12.90nmol·g~(-1))和真菌(4.29~12.33 nmol·g~(-1))。细菌群落中,以革兰氏阴性菌(G~-)为主;真菌群落中,以腐生真菌为主。随着海拔升高,微生物PLFA总量、各类群微生物PLFA含量和多样性指数一致升高,显示高海拔地带土壤的微生物数量和多样性更高。此外,真菌与细菌比值(F:B,0.17~0.25)和G~+细菌(革兰氏阳性菌)与G~-细菌比值(G~+:G~-,0.52~0.79)以低海拔带的红壤最高,随海拔升高而降低,表明高海拔带土壤微生物群落以细菌、G~-群落占优。在湘东大围山土壤垂直带上,各类群的微生物量和多样性随着海拔的升高而升高,可能是山地小气候、pH、有机底物的数量和质量综合作用的结果。     

米埔湿地冬季鸟类对气象及生态质量响应研究

为探讨气象及生态气象质量与湿地生态系统内鸟类变化的关系,文章以香港米埔湿地为例,利用米铺湿地1979—2009年留鸟人工观测数据、香港天文台公布气象数据和以2000—2009年4期等时间间距研究区的景观变化数据,分析湿地内留鸟数量对研究区气象及生态气象质量变化的响应。结果表明：（1）湿地留鸟数量与温度和最低能见度时数相关性显著,与降水量和月均日照时数变化相关性较小;（2）5种生态气象评价指数（EMI）与同期鸟类数量的相关性分析表明,留鸟与综合生态评价指数（ECAI）呈正相关。其中与水体指数（WDI）正相关系数最大,与土地利用退化指数（LDI）负相关系数最大,相关系数分别为0.88和-0.85;而与湿润指数（HI）和植被指数（VDI）相关性较小。研究表明,保护生态环境,调节气候变化幅度,对保护留鸟的生存空间,延续生物的生态平衡具有重要意义。     

岷江上游山地生态系统服务地域分异过程与补偿阈值

生态系统服务供给侧与需求侧是当前地理科学研究的热点和前沿领域,也是人地关系具象化的表征物。针对岷江上游低阈值生态安全、高风险生态退化、多民族交融共生的区域特征,初步探索岷江上游山地生态系统服务地域过程与补偿阈值的研究方法,为该区域的生态文明研究提供理论依据。结果表明,1995—2010年间岷江上游生态系统服务的地域分异特征显著,生态补偿额度的区域差异也比较明显。2010年草地和农田生态系统服务价值比1995年分别增加了3.70×10~9和0.62×10~9元,而2010年林地生态系统服务价值比1995年减少13.17×10~9元,造成研究区域整体生态系统服务价值降低。林地和草地对岷江上游生态系统服务价值的贡献较大,空间上呈现东多西少的分布格局。人口修正的生态补偿额度为正值的区域集中在岷江上游的西北地区和正东部,负值区域集中在黑水、松潘和理县附近;乡镇面积修正的生态补偿额度为正值的区域集中在松潘和黑水县,而负值区域集中在茂县和汶川县附近;综合修正生态补偿额度为负值的区域集中在研究区域的西北地区,而正值区域集中在黑水、松潘和理县。研究结果可为深入认识流域内生态系统服务与人类社会福祉的耦合关系以及藏羌民族生态补偿的科学分配提供数据支撑。     

广西山地漂白黄壤的理化性质及合理利用

广西山地漂白黄壤分布在中、低山地的上部，即海拔１２００ｍ以上的山体坡面和山顶部位，成为广西土壤垂直带谱最上层结构的主要土壤类型．在温暖多雨、多云雾的亚热带季风气候条件下，以常绿阔叶林为主的自然森林植被生长茂密，土壤矿物分解较为彻底，成土过程主要是旺盛的生物富集过程、明显的脱硅富铅化与水化过程以及强烈的淋浴侧渗漂洗过程。土壤剖面层次发育明显，具Ａ１－Ａ２－Ｅ－Ｂ－Ｃ或ＡＨ－Ａ－Ｅ－Ｂ－Ｃ构型。土壤质地多为重壤土至中粘土，呈强酸性反应。表土阳离子代换量中等，有机质含量丰富，肥力高，适于发展林业，特别是发展水源林和水土保持林，它是广西最重要的水源林区。     

暖温带和北亚热带过渡区白云山植物物种多样性与环境因子相关性

植物物种多样性及其环境因子关系研究一直是自然地理学和山地生态学的重要研究内容之一,特别是在不同温度带过渡区。该文以位于中国暖温带和北亚热带过渡地区的伏牛山北坡的白云山国家级自然保护区为研究区,采用实地调查法,对1 650~2 158 m海拔高度范围内15个样地内的乔木、灌木和草本种类数及乔木丰富度指数(Margalef)和多样性指数Shannon-Wiener进行了统计分析和测算;在此基础上,运用主成分分析法对影响植物物种多样性变化的3类20种环境因子进行分选和排序,并进行相关性分析。主成分分析结果显示,影响白云山植物物种多样性空间格局的3类环境要素贡献率大小排列依次为地形要素最大、土壤性状次之、气象因子最小;海拔、土壤厚度、大气湿度等9种环境因子是影响植物物种多样性空间变化的主要因子。相关性分析结果表明:影响乔木物种多样性变化的环境因子最明确,无论乔本层种类数,还是丰富度指数和多样性指数都与海拔、土壤厚度极显著相关(P0.01),与坡向和速效磷含量显著相关(P0.05);草本种类数与大气温度、土壤有机质和土壤碱解氮等微域气象或土壤性状关系密切;而影响灌木物种多样性变化的主要环境因子还尚不清晰,仅有坡向与之有统计上的显著相关性。研究结论丰富了秦岭-伏牛山作为中国主要气候区和生态区分界线的理论依据,同时也丰富了山地生态学理论。     

基于最小累积阻力模型的山地石漠化地区生态安全格局构建:以重庆市南川区为例

基于源地-廊道模式构建生态安全格局,对提升区域生态安全水平意义重大。从生态本底与人类需求的视角出发,以典型山地石漠化地区重庆市南川区为例,基于生态系统服务功能重要性、生态环境敏感性以及居民生态需求程度进行核心型生态源地识别;采用多因素综合决策法,从自然环境因素、人为干扰因素以及生物因素方面构建生态源地扩张综合阻力评价指标体系;将最小累积阻力模型和水文分析相结合识别生态廊道,进而构建全区生态安全格局。结果表明:(1)核心型生态源地以林地景观为主,面积达389.25 km~2,总体呈现出由中部向南北方向递减的趋势;(2)生态廊道表现为以关键生态廊道为主,潜在生态廊道为辅的特征,并呈"渔网状"分布,中部密集,两极稀疏,关键生态廊道呈"三横三纵"格局,"三横"贯穿东西,"三纵"连接南北,潜在生态廊道沿生态环境较好的山地丘陵地区分布,与关键生态廊道共同构成了区域物种迁移和能量流通的网络;(3)建议搭建"一轴连两翼"的生态网络框架,加强区域生态安全格局的构建。     

基于遥感和地理信息系统的内蒙古呼日查干淖尔地区生态脆弱性评价

随着全球气候变化和人类活动干扰,各地区的生态脆弱性日益显著.综合自然条件和人为干扰对内蒙古呼日查干淖尔地区生态脆弱性的影响,选取地形、植被、土壤、气象和土地利用等8个指标,基于遥感(RS)和地理信息(GIS)技术,运用层次分析法、熵权法和综合指数法构建生态脆弱性评价模型,对该区域2010年和2017年的生态脆弱性状况进...     

土壤碳氮磷化学计量比时空格局及影响因素研究进展

土壤碳氮磷化学计量比(C:N:P)可以反映有机质质量和含量,其研究对于理解生态学过程和生态系统对气候变化与干扰的响应十分重要.综述了土壤C:N:P随土层深度、海拔、纬度和演替梯度上的时空变化格局及其影响因素:土壤N:P和C:P随土壤深度而递减,但土壤C:N随土层深度的变化趋势还有争论;土壤C:N随海拔变化并非呈现简单的线性关系而是复杂多变的;在全球和区域尺度上,土壤C:N随纬度增加而增大,而土壤C:P则减小;在演替过程中,受到所选择的演替阶段及其时间序列范围和环境特征等因素影响,土壤C:N:P的演替变化趋势存在明显的争论.综合分析表明:1)对土壤C:N关注多,而N:P与C:P研究较贫乏;2)土壤C:N:P的时空变化格局规律还不完全清楚;3)土壤C:N:P受气候、土壤、植被以及人为活动的影响是清楚的,但其机制并不清楚.因此,未来需要更多地聚焦土壤N:P与C:P的变化格局规律,关注土壤C:N:P变异的多种(生物、物理与化学)作用机制研究及其与生态系统结构和功能动态变化的关系,并通过整合植物-凋落物-土壤系统的化学计量学研究,为深入揭示营养元素的生物化学耦合循环规律提供新证据.     

典型山原过渡区建设用地扩张过程研究——以龙门山地区为例

龙门山地区属青藏高原东缘典型的山原过渡区,人地耦合作用的地貌梯度分异显著,研究建设用地扩张过程及驱动力可为生态地质环境保护提供参考.基于五期建设用地数据,获取建设用地扩张信息,应用灰色关联度分析法分析其扩张驱动力.研究表明:建设用地面积近20 a呈持续增长态势,增速具有"提速→减速→快速"波动变化的特征,扩张面积地域差...     

岷江上游山区聚落生态位地域边界划分与垂直分异分析

山区聚落生态位是当地居民长期适应山地自然环境的结果,涵盖了人类居所在山地生态系统中所处的地理位置及居民生计所能利用的资源空间.基于SPOT-5遥感数据和GIS技术,对岷江上游山区聚落生态位边界进行甄别,提出了山区聚落生态位地域边界的划分方法,并对其分异特征进行定量分析.结果表明,河流、山脚、山沟、图像纹理和色差等因素对边界划分具有指示意义,是界定山区聚落生态位地域范围的关键因子;岷江上游山区聚落生态位地域面积介于2.27～528.67 hm2之间,且随着海拔升高而增大;在＜1 600m海拔段,聚落生态位的增速较小,当海拔高度超过1 600m时,聚落生态位的增速明显增加.     

生态廊道

生境破碎化导致生物多样性降低,生态功能受损。构建生态廊道可以连通彼此隔离的景观元素,达到保护和恢复生物多样性、维护和传递生态功能的重要作用。该研究全面介绍了生态廊道的概念、起源和发展历程,从生物多样性保护、生态环境保护、生态安全格局建设及全球气候变化应对等方面分析生态廊道的生态学功能。介绍了生态廊道构建的关键理论和方法,并提出考虑生物生境、廊道长度和廊道质量对生态廊道有效性的影响。我国生态廊道研究起步相对较晚,多局限于城市绿化、景观审美以及小范围生态保护等方面,因此,通过分析国际大型生态廊道案例的构建依据、方法及其获得成果,为我国生态廊道建设提供借鉴。提出我国生态廊道应注重其在景观和区域尺度上的生态功能发挥,并可依托于已有的生态规划基础进行构建。     

土壤重金属化学形态的生物可利用性评价

重金属化学形态是近年来土壤化学、植物营养和环境科学研究领域的一个热点和难点,利用重金属的化学形态分布和含量变化来评价重金属的生物可利用性,有利于全面研究重金属的危害性和治理重金属污染土壤。结果表明,水溶态和交换态的重金属易被生物吸收利用,而残留态重金属一般不被生物利用,其它形态如碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态的生物可利用性主要取决于外界环境的变化。     

生物多样性的海拔分布格局研究及进展

生物多样性的海拔分布格局受制于气候、空间、环境等多种因子的影响,综合大量研究发现,无论是动植物还是微生物,环境因子对其影响与驱动的作用最明显.海拔梯度是决定分布格局的重要因素之一,因此探讨生物多样性在环境因子驱动下的海拔分布格局具有重要意义.文章分别探讨了植物、土壤动物和土壤微生物多样性沿海拔梯度的变化规律,揭示了温度...     

藏东地区植物群落分布格局与环境因子的关系

认识山地植物群落分布及其与环境因子的关系,掌握物种多样性随环境因子的变化规律,能够为山地生物多样性保护和生态恢复提供科学依据.以藏东昌都地区植物群落为研究对象,在野外调查的基础上,通过层次聚类分析和冗余分析（RDA）对植物群落进行分类,分析群落分布与环境因子的关系,并通过线性回归分析物种多样性与环境因子的关系.结果显示,层次聚类将105个植物调查样方划分为7个群丛;RDA排序结果较好反映了藏东植物群落分布与环境因子之间的关系,决定区域植物群落分布的主要环境因子为海拔、坡向、坡度、土壤pH值和土壤速效磷含量（P <0.001）;海拔、坡向和坡度对群落物种多样性有显著影响（P <0.01）,而土壤pH值、土壤速效磷含量与植物群落物种多样性无显著相关关系（P> 0.05）.本研究表明藏东地区植物群落分布格局主要受地形和土壤因子的驱动,而影响物种多样性的关键因子是地形因子;上述研究成果有助于提高对区域生物多样性分布规律及驱动机制的认识,对藏东地区不同环境条件下生物多样性保护和受损植被的生态修复具有重要意义.（图4表1参55）     

雅砻江流域生长季植被时空变化特征及对气象因子的响应分析

在全球气候变化背景下,开展植被变化对气象因子的响应研究对流域生态环境保护和水土资源合理利用具有重要的现实意义.以雅砻江流域为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI数据,首先采用多种数理统计方法揭示生长季NDVI的时空变化特征,基于滞后相关系数法分析NDVI对气象因子的时滞效应,在此基础上建立各像元NDVI...     

干旱半干旱区土壤微生物空间分布格局的成因

干旱半干旱区生态环境脆弱,对气候变化及人为扰动极为敏感。对其土壤微生物空间分布格局及驱动因素的研究,有利于理解干旱半干旱环境下土壤微生物多样性产生及维持的机制,对维持干旱半干旱区陆地生态系统的生产力及稳定性具有重要意义。文章综述了近10年来干旱半干旱区土壤微生物空间分布格局的研究进展。在实际观察到的干旱半干旱区土壤微生物呈非随机分布而具有空间分布格局的基础上,发现降水、植被等环境因素及地理距离均会影响干旱半干旱区土壤微生物的空间分布格局,两者的相对重要性具有尺度效应。最新的研究应用中性理论及生态位理论研究干旱半干旱区土壤微生物空间分布格局的形成机制,指出干旱半干旱环境下,不同的生境形成机制不同,是中性理论或生态位理论单独作用的结果。为了加深理解干旱半干旱区土壤微生物的空间分布格局,建议今后的研究中:(1)关注真菌及古菌的空间分布格局;(2)扩大研究的空间尺度;(3)进一步研究干旱半干旱区土壤微生物空间分布格局形成机制的生境依赖性;(4)研究干旱半干旱区土壤微生物与植物群落空间分布格局的耦合关系。     

土壤线虫生态毒理学研究现状及展望

线虫是土壤中最为丰富的无脊椎动物,在土壤生态系统腐屑食物网中占有重要地位.由于线虫具有形态特殊、分离鉴定相对简单,以及对环境变化敏感等特点,现已被作为模式生物用于生态毒理学研究,为环境污染评价提供有价值的信息.论文系统阐述了土壤线虫在物种和群落水平的生态毒理学研究现状,指出了目前线虫毒理学研究存在的薄弱环节,并对今后的研究趋势进行了展望.