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LPJ-WHyMe模型对1997～2010年中国东北地区潜在植被分布和碳循环的模拟研究

气候与环境研究 2019年第6期24卷 678-692页

作者：岳丹丹张军辉孙国栋韩士杰中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

利用一套高分辨率的气候驱动场和全球动态植被模型LPJ-WHyMe(Lund-Potsdam-Jena-Wetland Hydrology and Methane),模拟了中国东北地区潜在植被分布,并对中国东北地区1997~2010年平均净初级生产力(Net Primary Production, NPP)、净生态系统生产力(Net Ecosystem Production, NEP)、燃烧面积、火灾碳排放、土壤温度和土壤湿度进行了估算。LPJ-WHyMe的特点在于能够描述冻融的物理过程以及土壤中多层的湿度和温度。数值结果表明,在LPJ-WHyMe模型提供的植被功能类型(Plant Function Type, PFT)划分的条件下,中国东北地区主要分布了5种植被功能类型,即温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带、北方夏绿阔叶林带和温带草本植物。在研究时间段内,中国东北地区NPP的年平均值为376 g(C) m^-2,变化范围在324.15~424.86 g(C) m^-2之间。火灾机制的引入使得LPJ-WHyMe模型对NEP的模拟能力进一步提高,即NEP年平均值为42.36 g(C) m^-2,表明中国东北地区陆地生态系统总体表现为"碳汇"。中国东北地区年平均燃烧面积分数为0.84%,火灾碳排放量为42.41 g(C) m^-2,整体上模型高估了燃烧面积值和火灾碳排放量,模型对东北地区火灾的模拟仍然存在一定的局限性。中国东北地区土壤温度与气温呈正相关关系,且各层土壤温度与气温的相关性随着深度的增加而减弱。中国东北地区土壤湿度与降水呈正相关关系,土壤湿度与气温呈反相关关系。上述结果表明LPJ-WHyMe模型模拟中国东北地区潜在植被分布和碳循环是有效的。

关键词： LPJ-WHyMe模型植被功能类型净初级生产力净生态系统生产力火灾土壤温度土壤湿度

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围封和放牧草地植物多样性对氮添加的响应差异

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生态学杂志 2019年第12期38卷 3635-3641页

作者：刘思洋李雪华骆永明徐锰瑶马晓彤中国科学院森林生态与管理重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局辽宁朝阳122000

针对科尔沁沙地持续放牧草地和围封草地,探讨利用方式(围封和放牧)和短期氮添加(0、5、10和20 g·m^-2)对草地植物多样性的影响。随施氮量增加,围封草地植被高度、密度、盖度和生物量显著增加,而物种丰富度和优势度却显著下降。围... 详细信息

针对科尔沁沙地持续放牧草地和围封草地,探讨利用方式(围封和放牧)和短期氮添加(0、5、10和20 g·m^-2)对草地植物多样性的影响。随施氮量增加,围封草地植被高度、密度、盖度和生物量显著增加,而物种丰富度和优势度却显著下降。围封草地根系性状指数随施氮量增加而显著下降,功能多样性指数变化不明显,但20 g·m^-2氮添加处理显著降低了功能离散度。放牧草地植被状况和植物多样性受放牧影响高于氮处理,但比根长群落权重均值(CWM)随施氮量增加而显著增加。围封和低氮交互作用会促进植被恢复和提高植物多样性,但高氮会降低植物多样性和系统稳定性。生物量与植物多样性呈显著负相关,植被状况和物种多样性对草原短期管理措施的响应敏感度高于功能性状和功能多样性。植物根系性状对干扰具有较强烈的响应,因此建议草原长期管理要加强植物功能多样性的研究。

关键词：退化草地管理措施植物多样性植被恢复科尔沁沙地

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基于层次分析法的东北地区野生草本花卉综合评价

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北方园艺 2019年第4期 98-105页

作者：刘焕楚何兴元陈玮黄彦青张粤中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁沈阳110016 中国科学院大学资源与环境学院北京101407 中国科学院森林生态与管理重点实验室辽宁沈阳110016

以东北地区野生草本植物为试材,从中初选出200种观赏性较好的植物种,采用层次分析方法,结合植物自身特点,以植物观赏价值、适应性和开发价值为约束层,研究建立东北野生草本花卉综合利用价值评价体系,从200种野生花卉中筛选出了东北地区... 详细信息

以东北地区野生草本植物为试材,从中初选出200种观赏性较好的植物种,采用层次分析方法,结合植物自身特点,以植物观赏价值、适应性和开发价值为约束层,研究建立东北野生草本花卉综合利用价值评价体系,从200种野生花卉中筛选出了东北地区综合利用价值较高的野生草本花卉20种,以期为东北地区野生花卉的综合开发利用提供参考依据。结果表明:东北地区野生花卉开发潜力较大,白藓、山芍药、白头翁、东北天南星、玉竹等20种有较高的综合利用价值。

关键词：野生草本花卉层次分析法综合评价模型

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盐生荒漠植物群落土壤氮素含量及其组分特征

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土壤 2019年第5期51卷 871-878页

作者：张仰龚雪伟吕光辉张雪梅蒋腊梅郄亚栋新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046 中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室沈阳110016 新疆大学干旱生态环境研究所乌鲁木齐830046

为了探讨盐生植物群落土壤氮素含量及组分特征,以新疆艾比湖流域盐生荒漠土壤为研究对象,分析了乔木、灌木和草本3种不同生长型盐生植物群落0~20、20~40和40~60 cm的土壤理化性质及各形态的氮素含量。结果表明,研究区不同生长型盐生植... 详细信息

为了探讨盐生植物群落土壤氮素含量及组分特征,以新疆艾比湖流域盐生荒漠土壤为研究对象,分析了乔木、灌木和草本3种不同生长型盐生植物群落0~20、20~40和40~60 cm的土壤理化性质及各形态的氮素含量。结果表明,研究区不同生长型盐生植物群落土壤pH、电导率、有机质和C/N随土层深度增加而逐渐降低,而含水量与之相反。同一土层,土壤总氮、有机氮和氮密度呈现从乔木、灌木再到草本盐生植物群落逐渐增加的趋势。垂直分布方面,不同生长型盐生植物群落的土壤各形态氮素含量和氮密度均随着土层深度的增加而降低,表聚现象明显。除铵态氮以外,其他各种氮素间均表现为极显著正相关(P<0.01),且与土壤有机质、含水量和容重呈极显著相关(P<0.01)。土壤各形态氮素占总氮的比例对总氮的变化存在不同的响应,有机氮占总氮的比例相对稳定,有机氮与碱解氮占总氮的比例随总氮含量的增加而增加,无机氮、硝态氮和铵态氮占总氮的比例随总氮含量的增加而降低。

关键词：艾比湖流域盐生植物硝态氮铵态氮氮密度表聚现象

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长白山地区自然科学研究综述:1956—2018

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应用生态学报 2019年第5期30卷 1783-1796页

作者：刘雅各张茂亮关德新宋秀芳袁凤辉吴家兵王安志中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049 天津大学表层地球系统科学研究院天津300072 中国科学院文献情报中心北京100190 中国科学院大学管理学院图书情报与档案管理系北京100190

以国际(WOS)、国内(CNKI、CSCD)数据库中收录的长白山自然科学研究文献为基础,利用知识图谱与文献计量学方法对长白山地区1956—2018年开展的科学研究进行综述.结果表明:1956—2018年,长白山地区自然科学研究经历了萌芽期、成长期和快... 详细信息

以国际(WOS)、国内(CNKI、CSCD)数据库中收录的长白山自然科学研究文献为基础,利用知识图谱与文献计量学方法对长白山地区1956—2018年开展的科学研究进行综述.结果表明:1956—2018年,长白山地区自然科学研究经历了萌芽期、成长期和快速发展时期,形成了以森林与生态科学、火山与地质科学、环境变化科学、资源科学及开发利用、动物与微生物科学为主的五大研究领域,共20个主要研究方向.2000年以来,森林与生态科学、火山与地质科学和环境变化科学成为长白山地区的研究热点,主要集中在群落生态学、森林经营学、土壤生态学、生态系统生态学、生态气候学、森林响应环境变化、火山地质学7条主线上,国际研究更呈现学科交叉融合的态势.未来10年,国内与国际长白山科学研究除在原有热点领域上不断深耕外,老龄林及大尺度生态系统碳过程、森林-海拔-气候变化、土壤动物与微生物、森林经营与人类活动、生物多样性、火山起源与喷发历史、火山喷发动力学与火山监测等方面将是研究重点.学科交叉化、尺度两极化、内容深入化、要素多样化将是未来研究的发展趋势.

关键词：长白山森林生态学火山地质学气候变化土壤微生物植物资源 CiteSpace

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西藏护蒴苔科植物分布新记录3种

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植物资源与环境学报 2019年第3期28卷 117-119页

作者：宋晓彤樊英杰李微马和平邵小明西藏农牧学院高原生态研究所西藏林芝860000 中国农业大学资源与环境学院生物多样性与有机农业北京市重点实验室北京100193 中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室辽宁沈阳110016

护蒴苔科(Calypogeiaceae)植物多分布于温带和亚热带山区[1],该科种群间形态特征差异较小,且孢子体因寿命极短而不易见到,是苔类中鉴定困难的科之一[2]。全世界护蒴苔科共有4属,据相关文献[3]320-322记载,中国有假护蒴苔属〔Metacalypog... 详细信息

护蒴苔科(Calypogeiaceae)植物多分布于温带和亚热带山区[1],该科种群间形态特征差异较小,且孢子体因寿命极短而不易见到,是苔类中鉴定困难的科之一[2]。全世界护蒴苔科共有4属,据相关文献[3]320-322记载,中国有假护蒴苔属〔Metacalypogeia(***.)Inoue〕、护蒴苔属(Calypogeia Raddi)和疣胞苔属(Mnioloma Herzog)3属共15种,而《西藏苔藓植物志》[4]仅收录护蒴苔科植物1种,即疏叶假护蒴苔〔Metacalypogeia alternifolia(Nees)Grolle〕,但也有文献报道西藏分布护蒴苔科植物2属3种[3]320-322,[4-6],包括疏叶假护蒴苔、三角护蒴苔(Calypogeia azurea Stotler et Crotz)和月瓣护蒴苔(Calypogeia lunata Mitt.),其中月瓣护蒴苔无引证标本,未被《中国生物物种名录》收录。

关键词：西藏色季拉山护蒴苔科分布新记录

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气候变化、林火和营林措施对寒温带典型森林生态弹性的影响

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应用生态学报 2019年第5期30卷 1699-1712页

作者：罗旭梁宇贺红士黄超张庆龙宁波大学地理与空间信息技术系浙江宁波315211 中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室沈阳110016 东北师范大学地理科学学院长春130024

生态弹性是森林生态系统在遭受外在扰动后恢复到稳定状态的能力,是森林资源可持续发展的重要目标之一,且森林生态弹性对诸如气候变化、林火和营林措施等外部因子的影响较为敏感.探究这些外部因子对森林生态弹性的影响在未来森林生态系... 详细信息

生态弹性是森林生态系统在遭受外在扰动后恢复到稳定状态的能力,是森林资源可持续发展的重要目标之一,且森林生态弹性对诸如气候变化、林火和营林措施等外部因子的影响较为敏感.探究这些外部因子对森林生态弹性的影响在未来森林生态系统管理方面有重要意义.本研究首先从森林组成、结构和功能等方面选取指标因子并估算了森林生态弹性值,然后运用LANDIS PRO模型,模拟气候变化、林火干扰和营林措施等对寒温带典型森林生态弹性的影响,并探讨了当前抚育采伐方案在未来气候下的可持续性.结果表明:模型初始化的2000年林分密度和胸高断面积与2000年真实景观较为吻合,模拟的2010年森林景观与野外调查数据无明显差异,基于当前林火干扰状况的模拟结果与火烧迹地调查数据基本匹配,说明林火模块能很好地模拟当前研究区林火发生状况.林火干扰增加30%将会使该区模拟期内景观水平上森林生态弹性提高15.7%～40.8%,而林火干扰增加200%则会降低该区4.4%～24.6%的森林生态弹性.短期和中期林火干扰增加对森林生态弹性的影响大于气候变化的影响.与当前预案相比,B1气候(林火增加30%预案)和A2气候(林火增加200%预案)对整个模拟阶段景观尺度森林生态弹性的影响分别处于-15.9%～38.9%和-60.4%～34.8%范围内.与无采伐预案相比,B1和A2气候下在整个模拟时期内若继续实施当前抚育采伐方案,将不利于景观水平森林生态弹性的提高.在B1气候(林火增加30%预案)下,在各模拟时期内无需实施任何营林措施;而在A2气候(林火增加200%预案)下,建议实施中、高强度种植的营林措施以提升景观水平森林生态弹性.

关键词：森林生态弹性气候变化火干扰北方森林 LANDIS

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遮光对杉木幼苗树干表面CO_2通量的影响

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生态学报 2019年第6期39卷 2131-2138页

作者：贺同鑫赵国华刘兰兰孙建飞张忠华张建兵杨庆朋中国科学院森林生态与管理重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 广西师范学院北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室广西地表过程与智能模拟重点实验室南宁530001 国家林业局华东林业调查规划设计院杭州310019 中国科学院会同森林生态实验站亚热带森林生态系统结构与服务功能湖南省重点实验室会同418307

树干表面CO_2通量是森林生态系统碳收支的重要组成部分,对全球碳平衡产生重要影响。近年来,全球变化导致植物光合产物供应发生改变,这将影响树干表面CO_2通量。然而,关于光合产物供应如何影响树干表面CO_2通量的机理仍不清楚。以盆栽杉... 详细信息

树干表面CO_2通量是森林生态系统碳收支的重要组成部分,对全球碳平衡产生重要影响。近年来,全球变化导致植物光合产物供应发生改变,这将影响树干表面CO_2通量。然而,关于光合产物供应如何影响树干表面CO_2通量的机理仍不清楚。以盆栽杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗为研究对象,采用遮光方法减少光合产物供应,通过自制呼吸气室,使用Li-8100测定树干表面CO_2通量,并结合树干可溶性糖、淀粉和非结构性碳及树干温度等数据分析遮光对树干表面CO_2通量的影响。结果表明:遮光后树干可溶性糖、淀粉和非结构性碳含量分别显著下降了55.0%、78.9%和64.3%。遮光处理阶段树干表面CO_2通量平均下降39.9%,且下降幅度随着遮光时间的延长而增加;此外,遮光降低了树干表面CO_2通量的温度敏感性。恢复光照后,树干表面CO_2通量、树干可溶性糖、淀粉和非结构性碳含量以及树干温度均恢复至对照水平。可见,光合产物供应变化对树干表面CO_2通量具有调控作用,而且能够通过调控树干表面CO_2通量对温度变化的响应对全球碳循环产生重要影响。

关键词：杉木光合产物供应树干表面CO2通量非结构性碳温度敏感性

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我国土壤线虫生态学研究进展和展望

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生物多样性 2018年第10期26卷 1060-1073页

作者：张晓珂梁文举李琪中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016

土壤线虫生态学主要探讨土壤线虫群落和其周围环境(包括生物和非生物)的相互关系,包括不同生态系统中土壤线虫群落的分布和结构组成、线虫群落与土壤环境及其他土壤生物之间的相互作用等。本文回顾了我国研究者近年来在土壤线虫生态学... 详细信息

土壤线虫生态学主要探讨土壤线虫群落和其周围环境(包括生物和非生物)的相互关系,包括不同生态系统中土壤线虫群落的分布和结构组成、线虫群落与土壤环境及其他土壤生物之间的相互作用等。本文回顾了我国研究者近年来在土壤线虫生态学研究领域的研究现状,包括不同生态系统土壤线虫群落的分布、组成和多样性及其影响因素,土壤线虫群落与全球气候环境变化的关系,土壤线虫群落的生态功能以及土壤线虫群落生态学分析方法的发展及应用。重点评述近年来我国土壤线虫生态学的发展现状,同时分析和比较了国内外土壤线虫生态学的发展态势,提出建设全国范围的监测网络的重要性。未来我国土壤线虫生态学的发展方向应继续加强小尺度下土壤微食物网联通性和大尺度下全球气候变化对土壤线虫群落影响的研究以及加强相关新的研究技术方法的应用。

关键词：土壤线虫多样性生物指示全球气候变化线虫生态功能

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红松种子园种群表型多样性研究

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生态学报 2019年第17期39卷 6341-6348页

作者：童跃伟唐杨陈红张涛左江吴健周莉周旺明于大炮代力民中国科学院森林生态与管理重点实验室(沈阳应用生态研究所) 沈阳110016 中国科学院大学北京100049 黑龙江省重点国有林管理局虎林158402 吉林省林业勘察设计研究院长春130022

为揭示红松(Pinus koraiensis *** Zucc.)不同种群的表型分化程度和变异规律,以吉林省露水河红松种子园6个种群红松为研究对象,采用巢式方差分析、多重比较、变异系数和聚类分析等方法对红松的叶片、球果和种子共15个表型性状进行了系... 详细信息

为揭示红松(Pinus koraiensis *** Zucc.)不同种群的表型分化程度和变异规律,以吉林省露水河红松种子园6个种群红松为研究对象,采用巢式方差分析、多重比较、变异系数和聚类分析等方法对红松的叶片、球果和种子共15个表型性状进行了系统分析。结果表明:(1)红松15个表型性状在种群间和种群内均存在着极显著的差异,红松种群遗变异比较丰富,在松属植物中属于中等水平,其中纬度最低的露水河种群在其中10个表型性状均值上表现出最高值;(2)红松种群间的表型分化系数(Vst)均值为12.39%,种群内的变异(87.61%)大于种群间的变异(12.39%),种群内的变异是主要变异来源;(3)各表型性状平均变异系数为13.28%,变幅为6.16%—31.48%,叶片、球果、种子的平均变异系数依次为:球果17.86%>针叶11.19%>种子9.87%,种子性状最小,成为最稳定的表型性状,带岭和丰林种群表型性状遗传多样性要高于其他种群;(4)利用欧氏平均距离对红松种群进行UPGMA聚类分析,红松种群的表型性状按照地理距离而聚类,可将红松种子园6个种群分为4类,其表型性状跟地形(东北山脉)有一定的契合。红松种群具有中等水平的表型遗传多样性,种群间和种群内均存在丰富的表型变异,研究结果为顺利开展红松种质资源收集、保存,以及良种选育等工作提供依据。

关键词：红松种子园种群表型性状表型分化

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