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不同退水时间对鄱阳湖洲滩优势植物灰化薹草(Carex cinerascens)生长和繁殖的影响

湖泊科学 2025年第2期37卷 590-599,I0019页

作者：杨雯娟夏少霞于秀波中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

在气候变化和人类活动的影响下,鄱阳湖水文节律发生变化,表现为枯水位降低、枯水期的延长,此外,相继出现了2020年的洪水和2022、2023年的持续干旱等事件。这种变化对洲滩植物的生长和繁殖产生了深刻的影响。本研究以鄱阳湖洲滩优势植物... 详细信息

在气候变化和人类活动的影响下,鄱阳湖水文节律发生变化,表现为枯水位降低、枯水期的延长,此外,相继出现了2020年的洪水和2022、2023年的持续干旱等事件。这种变化对洲滩植物的生长和繁殖产生了深刻的影响。本研究以鄱阳湖洲滩优势植物灰化薹草(Carex cinerascens)为研究对象,设置提前退水30 d、提前退水15 d、正常退水、推迟退水15 d、推迟退水30 d共5个退水时间梯度,观测灰化薹草生长和繁殖过程的变化。结果表明:(1)不同退水时间灰化薹草株高存在显著差异。相对正常退水,提前退水灰化薹草株高显著增加,而推迟退水则显著降低;此外,退水时间改变对地上生物量的影响因季节而异,秋季地上生物量随退水时间推迟显著降低,而春季则无显著性影响;随着退水时间推迟,春季和秋季的地下生物量均降低,从而导致春、秋季生物量分配的差异。(2)不同退水时间对薹草秋草生长阶段的无性繁殖存在显著影响,提前退水显著增加了灰化薹草的分蘖数、间隔子的数量和长度,推迟退水则抑制了植物分蘖,此外,随着退水时间推迟,间隔子的数量和长度显著降低;提前退水和推迟退水均影响春季开花株数和花穗数量,然而相对于推迟退水,提前退水对其影响相对较小。研究结果为变化水情下湿地优势植物的保护和管理提供了理论基础。

关键词：退水时间灰化薹草生长繁殖鄱阳湖湿地

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青藏高原高寒草甸不同退化阶段植物氮利用速率变化

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草业学报 2025年第2期34卷 16-26页

作者：霍佳娟宋明华中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

氮(N)是植物生长繁殖的必需元素,以多种形式存在于生态系统中。高寒草甸位置特殊,气候严酷,土壤有效氮匮乏。过度放牧引起草甸发生退化演替,土壤速效养分流失严重,导致植物的氮素利用模式发生改变。以青海省黄南州泽库县高寒草甸为研究... 详细信息

氮(N)是植物生长繁殖的必需元素,以多种形式存在于生态系统中。高寒草甸位置特殊,气候严酷,土壤有效氮匮乏。过度放牧引起草甸发生退化演替,土壤速效养分流失严重,导致植物的氮素利用模式发生改变。以青海省黄南州泽库县高寒草甸为研究对象,选取轻度、中度、重度退化、侵蚀、严重侵蚀以及黑土滩6个退化阶段,利用稳定性同位素15N示踪的方法量化小嵩草对铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)吸收速率沿不同退化阶段的变化,以及草甸退化后期多度较高物种:小嵩草、橐吾、香薷对无机氮利用的差异。结果表明:沿退化序列,小嵩草对总无机氮的吸收速率呈波动下降趋势,其中对NH_(4)^(+)-N的吸收速率同总无机氮的吸收速率变化趋势一致,对NO_(3)^(-)-N的吸收速率呈波动上升趋势。除侵蚀和黑土滩阶段外,小嵩草对NH_(4)^(+)-N的吸收速率均为地下器官显著高于地上器官;除重度退化和黑土滩阶段外,其他阶段小嵩草对NO_(3)^(-)-N的吸收速率均为地下器官显著高于地上器官。退化后期,小嵩草在嵩草占优势斑块和杂草占优势斑块中对NO_(3)^(-)-N吸收方式无显著差异,而其在杂草占优势的斑块中对NH_(4)^(+)-N的吸收速率显著高于嵩草占优势的斑块。杂草斑块中的优势植物橐吾和香薷对NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N吸收方式差异显著,橐吾对NH_(4)^(+)-N的吸收速率显著高于NO_(3)^(-)-N,而香薷对二者的吸收速率无显著差异。综上,在高寒草甸不同退化阶段,植物物种采用不同的无机氮获取策略适应土壤养分状况,维持自身生存。深入认识草地不同退化阶段植物对土壤无机氮素的吸收利用能够深入理解物种共存机制,进而指导退化草地的合理恢复。

关键词：高寒草甸退化序列无机氮的不同化学形态氮吸收速率 15N示踪技术

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围栏封育对藏北高寒草地植物多样性与生态系统多功能性的影响

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草地学报 2025年第2期33卷 596-608页

作者：李振威缪雨珏宗宁中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

本研究选择藏北高原降雨梯度带四种类型高寒草地(高寒草甸、高寒草甸草原、高寒草原、高寒荒漠草原),通过测定围栏封育与自由放牧样地中与养分循环和牧草供给等功能密切相关的指标,利用平均值法和多阈值法来探讨围栏封育工程对生态系统... 详细信息

本研究选择藏北高原降雨梯度带四种类型高寒草地(高寒草甸、高寒草甸草原、高寒草原、高寒荒漠草原),通过测定围栏封育与自由放牧样地中与养分循环和牧草供给等功能密切相关的指标,利用平均值法和多阈值法来探讨围栏封育工程对生态系统多功能性的影响。结果表明:高寒草地植物多样性、物种丰富度和生态系统多功能性都会随降水量减少而降低(P<0.05)。围栏封育显著提高植物多样性、物种丰富度以及地上生物量。进一步分析发现,生态系统多功能性与Margalef指数、Simpson指数和Shannon-Weiner指数、物种丰富度均呈显著正相关(P<0.05),而与Pielou指数不相关。多阈值法显示围栏封育和自由放牧样地物种丰富度对生态系统多功能性的有效驱动分别在1%~84%和5%~82%阈值区间内,最大效应值分别是0.69和0.70。综上,围栏封育会使植物多样性发生变化,进而影响生态系统多功能性,保护物种多样性对于维持生态系统多功能性具有重要意义。

关键词：生态系统多功能性植物多样性藏北高寒草地围栏封育与自由放牧平均值法多阈值法

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宏观生态系统科学研究的思维维度和认知尺度及多学科坐标体系

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应用生态学报 2025年第2期36卷 327-340页

作者：于贵瑞于福波于宗绪朱剑兴郝天象中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

经过百余年的发展,生态学从经典生态学或者基础生态学研究扩展到了生态系统生态学或者生态系统科学的新阶段,奠定了大尺度及全球生态环境科学研究的理论基础,促进了生物学、地理学及环境科学研究的大融合,推动了自然科学、人文科学和社... 详细信息

经过百余年的发展,生态学从经典生态学或者基础生态学研究扩展到了生态系统生态学或者生态系统科学的新阶段,奠定了大尺度及全球生态环境科学研究的理论基础,促进了生物学、地理学及环境科学研究的大融合,推动了自然科学、人文科学和社会经济学的学科交叉。在这一学科大融合的历史进程中,生态学不断地吸收其他学科的知识和技术,创造了本学科特有的科学知识及概念体系。然而,在多时空尺度的生态学研究中,如何准确应用这些源自其他学科的科学术语,并在扩展应用过程中赋予新质而严格的科学涵义,还缺乏深度考究及明确的生态学定义。我们系统地梳理了“维度”“尺度”“坐标”等自然科学术语的起源及原始定义,讨论了它们在宏观生态系统科学研究中的生态学涵义,进而基于多学科维度的生态系统功能与过程认知,探讨了宏观生态系统科学的认知尺度和测度尺度问题,提出了一个可以应用于宏观生态系统科学研究的多维坐标系体系,期望能够为生态系统科学的理论体系构建提供多维度概念框架。

关键词：生态学生态系统科学宏生态系统维度尺度坐标多维坐标系体系

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宽窄行种植对黑土理化性质及玉米产量的影响

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农业工程学报 2025年第4期41卷 90-98页

作者：高天侯瑞星裴浩周佳新杨广石河子大学水利建筑工程学院寒旱区生态水利工程兵团重点实验室石河子832000 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

宽窄行种植(wide-narrow row planting,WP)使单位面积内的种植强度提高,保障粮食增产,但也可能会导致土壤地力消耗增强,进而影响黑土土壤的可持续利用。为研究宽窄行种植对黑土团聚体结构及有机碳氮的影响,该研究在黑龙江省西部繁荣乡... 详细信息

宽窄行种植(wide-narrow row planting,WP)使单位面积内的种植强度提高,保障粮食增产,但也可能会导致土壤地力消耗增强,进而影响黑土土壤的可持续利用。为研究宽窄行种植对黑土团聚体结构及有机碳氮的影响,该研究在黑龙江省西部繁荣乡以等行距种植(equal row spacing planting,EP)为对照,选取了3个不同年限(3、7、10 a)宽窄行种植的农田进行了配对采样,分析土壤团聚体结构特征和土壤碳库。结果表明:与EP处理相比,3 a宽窄行种植处理显著降低了土壤有机碳、全氮、>0.053~0.25 mm粒级团聚体有机碳(P<0.05),随着种植年限的延长,宽窄行种植土壤有机碳和团聚体有机碳均有提高,而土壤全氮无显著差异。宽窄行种植下土壤大团聚体(>0.25 mm)含量、平均重量直径和玉米地上部生物量及玉米产量均明显提升,几何平均直径在3 a宽窄行种植处理下改善效果不显著,但随着种植年限延长至10 a时几何平均直径值明显提升。宽窄行种植后土壤有机碳含量经历由负效应逐步转为正效应的过程。综上,随着时间延长宽窄行种植对黑土土壤碳库的新平衡起到固持的作用,进而改善土壤结构提高土壤质量。该研究可为黑土区适宜种植模式的选择提供数据支撑,为实现黑土农田的可持续种植提供科学依据。

关键词：土壤有机碳宽窄行种植黑土

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杉木和木荷木质部形成季节动态及其对环境因子的响应

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植物生态学报 2025年第2期49卷 295-307页

作者：李思雨杨风亭王辉民戴晓琴孟盛旺中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室千烟洲亚热带森林生态系统观测研究站北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100190

解析木质部形成过程有助于深入了解木材生产力的形成机制及其对气候变化的适应能力,对制定合理的人工林管理措施至关重要。该研究以千烟洲站的杉木(Cunninghamia lanceolata)和木荷(Schima superba)为对象,使用微树芯法于2022年监测了... 详细信息

解析木质部形成过程有助于深入了解木材生产力的形成机制及其对气候变化的适应能力,对制定合理的人工林管理措施至关重要。该研究以千烟洲站的杉木(Cunninghamia lanceolata)和木荷(Schima superba)为对象,使用微树芯法于2022年监测了两个树种木质部形成的季节动态,旨在明晰其木质部形成物候、生长动态及差异,并分析木质部生长速率与环境因子的相关性。结果表明,杉木和木荷的形成层均于3月下旬开始活动并产生扩大细胞,4月细胞壁加厚,5月细胞开始成熟;木荷于7月细胞扩大结束,8月底细胞木质化结束,分别比杉木早48天和21天。杉木生长季持续时间长,但生长速率显著低于木荷,导致年生长量小于木荷。在全年尺度上,气温和土壤含水量对杉木和木荷木质部生长速率均有显著促进作用,此外,杉木木质部生长速率还与饱和水汽压差、光合有效辐射显著正相关,与相对湿度显著负相关,木荷木质部生长速率与土壤温度显著正相关。温度和土壤水分条件是调控研究区杉木和木荷木质部生长的关键因子。

关键词：木质部形成层物候生长速率微树芯

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祁连山高寒草甸与高寒草原的土壤细菌群落构建的差异

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草地学报 2025年第3期33卷 789-797页

作者：金鑫周学丽郑开福王英成王军邦芦光新青海大学农牧学院青海西宁810016 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室生态系统大数据与模拟中心北京100101 青海省草原改良试验站青海共和813099

为探讨高寒草甸和高寒草原作为邻近演替序列对土壤细菌群落构建的影响,本研究以高寒草甸和高寒草原为研究对象,通过野外采样结合土壤微生物高通量测序技术,综合分析了高寒草甸和高寒草原间土壤细菌群落物种丰富度、群落差异、生态位、... 详细信息

为探讨高寒草甸和高寒草原作为邻近演替序列对土壤细菌群落构建的影响,本研究以高寒草甸和高寒草原为研究对象,通过野外采样结合土壤微生物高通量测序技术,综合分析了高寒草甸和高寒草原间土壤细菌群落物种丰富度、群落差异、生态位、群落构建及驱动因子的差异。结果表明:从高寒草甸到高寒草原,年平均降水显著减少(P<0.05),年平均气温显著升高(P<0.05),土壤养分流失;细菌群落的物种丰富度显著下降(P<0.01),促进了群落分化(P<0.01),群落β多样性极显著增加(P<0.001);生态位极显著降低(P<0.001),群落构建的主要过程由高寒草甸的随机过程转变为高寒草原的确定性过程,另外,年平均降水、年平均温度、放牧、土壤有机质和土壤pH是影响其土壤细菌的群落构建过程的主要因素。综上,在祁连山高寒草甸向草原演替显著影响了土壤细菌群落,物种丰富度下降,群落分化增加。这些变化突显了环境因素对土壤微生物群落构建的重要影响,对理解和管理全球变化下的土壤生态功能具有关键意义。

关键词：高寒草地群落构建

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祁连山高寒草甸退化对植被群落的影响

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草地学报 2025年第4期33卷 1249-1257页

作者：金鑫周学丽郑开福王英成王军邦芦光新青海大学农牧学院青海省草原改良试验站中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室生态系统大数据与模拟中心

为探讨高寒草甸退化对植被群落的影响，本研究以高寒草甸逐渐退化并演替为高寒草原的过程为研究背景，分析了植被群落的生境、生物量、多样性和群落结构差异，并探索了多样性和群落差异的驱动因子。结果表明：从高寒草甸退化为高寒草原... 详细信息

为探讨高寒草甸退化对植被群落的影响，本研究以高寒草甸逐渐退化并演替为高寒草原的过程为研究背景，分析了植被群落的生境、生物量、多样性和群落结构差异，并探索了多样性和群落差异的驱动因子。结果表明：从高寒草甸退化为高寒草原，降水显著减少（P<0.05），气温显著升高（P<0.05），土壤pH值显著升高（P<0.05），土壤养分流失；生物量显著下降（P<0.05）；植被物种丰富度显著下降（P<0.01），群落差异显著（P<0.001）。同时，年平均降水对植被多样性有显著促进作用（P<0.01），而放牧对其有显著负面影响（P<0.05）。此外，生境解释了植被群落变化的64%，多元回归和层次分割法表明，放牧、海拔、降水及土壤有机质含量是植被群落变化的主要调节因子（P<0.01）。综上，调控放牧压力、加强水资源保护以及改善土壤状况，是防止草地退化和保持生物多样性的重要策略。

关键词：高寒草甸退化多元回归层次分割

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宏观生态系统属性及状态定量表征体系

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应用生态学报 2025年第1期36卷 1-12页

作者：于贵瑞于宗绪于福波郝天象朱剑兴中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

宏观生态系统科学致力于探索并理解生态系统的结构、功能和过程机制。精准度量和定量描述生态系统基本属性和状态变化,并建立相应的度量方法及量纲体系,是促进宏观生态系统研究发展的关键环节。因此,基于传统的生物、土壤等生态系统要... 详细信息

宏观生态系统科学致力于探索并理解生态系统的结构、功能和过程机制。精准度量和定量描述生态系统基本属性和状态变化,并建立相应的度量方法及量纲体系,是促进宏观生态系统研究发展的关键环节。因此,基于传统的生物、土壤等生态系统要素属性,以及植物器官、个体和物种等水平的生物性状研究成果,构建定量表征生态系统本征属性及状态变化的度量方法和量纲体系,并发展全新的宏观生态系统研究理论及应用体系,是宏观生态系统科学研究亟待解决的基础理论和方法学问题。本文从传统物理学的属性状态和量纲体系出发,系统论述了定量描述生态系统属性和状态的理论方法、测度变量及量纲体系,提出了生态系统性状(ESTs)和多维度性状网络(ETNs)概念,并将其扩展到宏观生态系统性状的测量和应用分析,期望能够加深对生态系统结构组成、运行机制、状态演变的监测和评估方面的认识,促进区域及全球生态环境保护、资源综合利用和经济社会的可持续发展。

关键词：宏观生态系统量纲体系生态系统性状资源环境效应

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三江源国家公园澜沧江源园区草地有蹄类动物承载力评估

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生态学报 2025年第4期45卷 1844-1853页

作者：蔡振媛王军邦宋鹏飞江峰梁程博张婧捷高红梅张同作中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室青海省动物生态基因组学重点实验室西宁810001 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室生态系统大数据与模拟中心北京100101 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016 中国科学院大学北京100049

草地是三江源国家公园的主体生态系统,是该地区野生动物赖以生存的基础,也是以畜牧业为主的社区经济可持续发展的保障,实现草畜平衡对三江源草地生态功能发挥具有重要意义。以三江源国家公园澜沧江源园区昂赛乡为研究区域,通过野生有蹄... 详细信息

草地是三江源国家公园的主体生态系统,是该地区野生动物赖以生存的基础,也是以畜牧业为主的社区经济可持续发展的保障,实现草畜平衡对三江源草地生态功能发挥具有重要意义。以三江源国家公园澜沧江源园区昂赛乡为研究区域,通过野生有蹄类动物样带调查和官方公布的家畜数量,获得现实承载力,通过遥感-过程耦合模型估算草地可食牧草产量,获得可食牧草和粗蛋白的理论承载力,采用放牧压力指数对昂赛乡草地有蹄类动物承载状况进行了评估。结果表明,2020年该地区全年野生动物实际载畜量共约(0.67±0.35)万标准羊单位,家畜约12.99万标准羊单位;可食牧草产量承载力为13.15万标准羊单位,低于粗蛋白承载力,牧草产量承载力和粗蛋白承载力存在季节变化,均表现为暖季高于冷季。仅考虑家畜,可食牧草放牧压力指数为0.9878,没有超载;综合考虑家畜和野生动物,载畜压力指数为(1.0388±0.0510),存在超载风险,野生动物是草畜平衡不可忽视的部分。野生动物对载畜压力指数的贡献约5%,草场牧食压力主要来自放牧家畜,控制家畜数量是实现该区域的草畜平衡的关键。为三江源国家公园开展草地承载力时空动态评估,合理配置放牧强度,实现草畜平衡管理,促进草地系统健康发展具有指导意义。

关键词：草地承载力草畜平衡三江源国家公园大型野生食草动物家畜

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