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2000～2050年中国森林生物量碳库:基于生物量密度与林龄关系的预测

中国科学：生命科学 2010年第7期40卷 587-594页

作者：徐冰郭兆迪朴世龙方精云北京大学城市与环境学院生态学系地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

中国森林具有林龄小、平均碳密度低、人工林面积大的特点,因而具有很高的固碳潜力.本文根据1994-1998和1999-2003年两期森林资源清查资料中各主要森林类型的林龄组、以及各林龄组的面积和蓄积数据,分别为36种森林类型建立生物量密度与... 详细信息

中国森林具有林龄小、平均碳密度低、人工林面积大的特点,因而具有很高的固碳潜力.本文根据1994-1998和1999-2003年两期森林资源清查资料中各主要森林类型的林龄组、以及各林龄组的面积和蓄积数据,分别为36种森林类型建立生物量密度与林龄之间的关系.在此基础上,结合中国林业发展规划,预测到2050年中国森林（不包括经济林和竹林）的生物量碳汇潜力.结果显示,在自然生长状况下,到2050年,中国现有森林生物量碳库将由1999-2003年的5.86PgC增加到10.23PgC,碳汇量为4.37PgC;新造森林将增加碳汇2.86PgC;2000-2050年中国现有森林与新造森林的生物量碳汇合计为7.23PgC,平均年碳汇量为0.14PgC/a,表明中国森林具有较大的碳汇潜力.

关键词：生物量-林龄关系碳库碳汇森林资源清查数据森林蓄积量

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面积、温度及分布区限制对物种丰富度海拔格局的影响：以秦岭太白山为例

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植物生态学报 2011年第4期35卷 362-370页

作者：池秀莲唐志尧北京大学城市与环境学院生态学系地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

物种丰富度的分布格局及其形成机制是生态学研究的热点。以往的研究主要描述丰富度的格局,而对其形成机制研究较少,且主要集中于探讨单个因子或过程的影响。物种丰富度同时受到多个因子和过程的综合作用,面积、温度及物种分布区限制被... 详细信息

物种丰富度的分布格局及其形成机制是生态学研究的热点。以往的研究主要描述丰富度的格局,而对其形成机制研究较少,且主要集中于探讨单个因子或过程的影响。物种丰富度同时受到多个因子和过程的综合作用,面积、温度及物种分布区限制被认为是控制山地物种丰富度海拔格局的主要因素,三者同时沿海拔梯度而变化,同时作用于丰富度的海拔格局。幂函数种-面积关系(SAR)、生态学代谢理论(MTE)及中域效应假说(MDE)分别基于以上3个因素,从机制上解释了物种丰富度的海拔格局。探讨这些假说的相对影响对研究物种丰富度的大尺度格局及其形成机制具有重要意义。方差分离方法有利于分解不同因素的影响,为此,该文以秦岭太白山的植物物种丰富度为例,采用方差分离和逐步回归方法,分析了SAR、MTE及MDE对物种丰富度海拔格局的影响。结果表明,太白山的植物物种丰富度沿海拔梯度呈单峰分布格局,但丰富度峰值存在类群差异;对太白山所有植物物种丰富度的垂直格局而言,SAR、MTE及MDE分别解释了其物种丰富度随海拔变化的66.4%、19.8%和37.9%,共同解释了84.6%,在消除其他因素的影响后,SAR和MTE的独立影响较高(分别为25.5%和17.7%),而MDE的独立影响不显著;分类群研究则发现,苔藓植物丰富度的海拔格局主要受MDE的影响,蕨类植物丰富度的海拔格局同时受到SAR、MTE以及MDE的影响,而种子植物物种丰富度的海拔格局主要受SAR和MTE影响。

关键词：海拔格局生态学代谢理论中域效应种-面积关系物种丰富度

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物种分布区范围地理格局的Rapoport法则

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生物多样性 2009年第6期17卷 560-567页

作者：沈泽昊卢绮妍北京大学城市与环境学院生态学系地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

Rapoport法则最初是关于物种分布的纬度位置与纬度分布宽度的关系的假说,被认为是宏观生态学的重要假说之一。Rapoport法则提出以后引发了广泛的实证检验和理论探讨,并扩展到海拔和海洋深度梯度的分析。对Rapoport法则的检验发展了多种... 详细信息

Rapoport法则最初是关于物种分布的纬度位置与纬度分布宽度的关系的假说,被认为是宏观生态学的重要假说之一。Rapoport法则提出以后引发了广泛的实证检验和理论探讨,并扩展到海拔和海洋深度梯度的分析。对Rapoport法则的检验发展了多种算法,包括基于中域效应模型的比较分析法,提出了气候变异性等多种机理解释,并建立了物种分布区范围格局与物种丰富度格局、分布边界限制等重要宏观生态学现象之间的联系。关于该法则的普适性仍存在明显的意见分歧,但分析和检验方法被认为是影响结果的重要因素,方法的改进将是这一领域今后研究的关键。本文主要从Rapoport法则的概念、检验方法、机理性解释,关于其普适性的争论及其与物种丰富度格局的关系等方面,综述这一领域的研究进展。

关键词： Rapoport法则物种分布区算法机理普适性

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山地物种海拔分布对气候变化响应的研究进展

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生物多样性 2022年第5期30卷 120-134页

作者：祖奎玲王志恒北京大学城市与环境学院生态研究中心、地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

过去1个世纪以来,全球气候变化显著并已成为全球生物多样性面临的重要威胁之一。如何利用有限的资源最有效地保护生物多样性已成为亟待解决的最重要科学问题之一。山地因其具有较高的生境异质性、气候多样性和较低的人类活动干扰,已成... 详细信息

过去1个世纪以来,全球气候变化显著并已成为全球生物多样性面临的重要威胁之一。如何利用有限的资源最有效地保护生物多样性已成为亟待解决的最重要科学问题之一。山地因其具有较高的生境异质性、气候多样性和较低的人类活动干扰,已成为最重要的生物多样性避难所,也具有较高的生态服务价值,在生物多样性保护中扮演着重要角色。但山地更容易受到气候变化的影响,山地地区较为剧烈的气候变化将对山地生态系统的稳定性及其多样性造成严重威胁。理解山地物种海拔分布对气候变化的响应和潜在机理,以及气候变化带来的物种海拔分布变化的负面效应,将为全球气候变化背景下的山地生物多样性保护提供参考依据。本文综述了全球山地地区的气候变化情况,总结了物种海拔迁移的研究进展,重点讨论了山地物种分布最适海拔、海拔上下限和海拔分布范围变化的研究进展及不足,比较了不同地区和不同类群物种海拔迁移的差异性,以及物种对气候变化响应的滞后性。从生物及非生物因素等多个角度概括了物种海拔迁移响应气候变化的潜在机理,评估并总结了气候变化引起的物种海拔分布所产生的负面效应,主要对物种向上迁移对高海拔地区物种多样性的影响、物种迁移带来的分布区改变导致的物种灭绝风险以及物种海拔分布变化导致的种间相互作用改变等方面进行全面探讨。最后,展望了未来在此领域研究中应注意的问题,提出了在未来气候变化下山地生物多样性保护需要采取的措施,强调应重点关注对气候变化较为敏感的类群及生物多样性区域,加强中国山地物种对气候变化响应的监测网络建设和研究力度,重点加强监测气候变化对动植物互作关系的影响。

关键词：海拔迁移气候变化保护策略分布区山地滞后

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模拟氮沉降对北京东灵山辽东栎林树木生长的影响

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植物生态学报 2019年第9期43卷 783-792页

作者：邹安龙李修平倪晓凤吉成均北京大学城市与环境学院北京大学生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室

传统的元素限制模型认为氮是温带森林生长的限制元素,不过该结论更多是从地上生物量以及群落水平进行阐述,忽视了不同物种以及不同径级树木对外源氮的响应差异。辽东栎(Quercuswutaishanica)林是华北地区常见的森林类型,该研究以北京东... 详细信息

传统的元素限制模型认为氮是温带森林生长的限制元素,不过该结论更多是从地上生物量以及群落水平进行阐述,忽视了不同物种以及不同径级树木对外源氮的响应差异。辽东栎(Quercuswutaishanica)林是华北地区常见的森林类型,该研究以北京东灵山辽东栎林为研究对象,通过设置3个氮添加水平的实验,即对照CK(0kg·hm^–2·a^–1),N50(50kg·hm^–2·a^–1)和N100(100 kg·hm^–2·a^–1),模拟氮沉降对群落和物种水平以及不同径级树木生长的影响。经过7年氮添加,实验结果显示:物种水平上,氮添加明显促进了优势树种辽东栎的生长;群落水平上,树木生长随氮浓度增加有不断上升趋势,但统计学差异不显著;氮添加显著抑制了辽东栎以及群落内小径级(3–10 cm)树木生长,中(10–20 cm)、大径级(>20 cm)树木生长随氮沉降水平增加呈上升趋势,但统计学差异不显著。表明氮是辽东栎以及温带森林树木生长的限制元素;不同径级的辽东栎和群落内其他植物对氮添加响应不一致,氮添加抑制了小径级树木生长,中、大径级树木生长对氮添加响应不明显。

关键词：氮沉降辽东栎树木生长温带森林

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中国草地生物量地上-地下分配格局:基于个体水平的研究

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中国科学：生命科学 2010年第7期40卷 642-649页

作者：王亮牛克昌杨元合周鹏北京大学城市与环境学院生态学系地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

生物量的地上-地下分配反映了植物的生长策略,并且生物量地上-地下分配会影响土壤碳输入进而影响陆地生态系统碳循环.然而,根系采样的困难使得作为陆地生态系统碳循环模型中重要参数的地下-地上生物量比（R/S）存在很大不确定性.2006-2... 详细信息

生物量的地上-地下分配反映了植物的生长策略,并且生物量地上-地下分配会影响土壤碳输入进而影响陆地生态系统碳循环.然而,根系采样的困难使得作为陆地生态系统碳循环模型中重要参数的地下-地上生物量比（R/S）存在很大不确定性.2006-2007年,分别对内蒙温带草地19个样地中的42个优势物种,以及青藏高寒草地16个样地中53个优势物种的地上生物量与地下生物量进行了调查,试图揭示个体水平上草地生物量的地上-地下分配格局及其与环境因素的关系,同时与群落水平的观测结果进行比较.总体上,中国草地物种的地下-地上生物量比的中值为0.78,其中青藏高寒草地植物个体的R/S低于内蒙温带草地,青藏高寒草地植物个体地上生物量与地下生物量相关生长关系的斜率显著低于内蒙温带草地植物.中国草地植物个体水平的地下-地上生物分配并不支持等速生长假说.中国草地植物个体水平的地下-地上生物量比随年均温和年降水没有明显变化趋势.群落水平与个体水平的R/S存在很大差异,可能的原因是个体水平根系采样不全而低估了R/S,而群落采样低估了地上生物量同时高估了地下生物量致使R/S被高估.结果表明,如果用之前报道的R/S可能会高估草地地下生物量.

关键词：温带草地高寒草地地下-地上生物量比根冠比相关生长等速生长内蒙古青藏高原

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具有LXRα活性效应物质的新型筛查方法研究

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中国环境科学 2020年第7期40卷 3156-3164页

作者：汤卓衡高俊敏贾映亭胡文欣胡建英重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

为了检测环境中潜在的LXRα效应物质.本研究以LXRα蛋白为例,利用核受体蛋白与小分子亲和结合的原理,构建了pCold-TF-LXRα重组蛋白并优化了重组蛋白的表达条件,建立了特异性捕获活性物质的方法.结果表明:诱导温度为20℃、诱导剂IPTG浓... 详细信息

为了检测环境中潜在的LXRα效应物质.本研究以LXRα蛋白为例,利用核受体蛋白与小分子亲和结合的原理,构建了pCold-TF-LXRα重组蛋白并优化了重组蛋白的表达条件,建立了特异性捕获活性物质的方法.结果表明:诱导温度为20℃、诱导剂IPTG浓度为0.4mmol/L为重组蛋白的最佳表达条件;同时,利用LXRα激动剂T0901317 4个梯度浓度(0.25,2.5,25,250μg/L)的加标回收率实验测得线性回归曲线为y=0.83604x+0.40763,R^2=0.9948,证明方法具有有效性;对比pCold-TF空载体蛋白(6.42%)和重组蛋白(79.83%)对T0901317(250μg/L)的回收率,说明方法具有特异性.为了验证方法的实用性,将重组蛋白与15种典型的有机磷酸酯类化合物(OPEs)的混合标样进行"捕获"实验,证明了TPHP、BPADP、TCrP、EHDPP、TNBP、RDP、TEHP、TDCIPP具有LXRα的活性效应.最后,用酵母双杂交实验验证了这8种OPEs均为LXRα的拮抗剂.

关键词：肝X受体重组蛋白有机磷酸酯酵母双杂交系统

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中国草地生态系统碳库及其变化

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中国科学：生命科学 2010年第7期40卷 566-576页

作者：方精云杨元合马文红安尼瓦尔·买买提沈海花北京大学城市与环境学院生态学系地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

准确评估草地生态系统碳库及其年际变化,对揭示草地在中国陆地生态系统碳循环中的作用以及合理利用有限的草地资源有着极为重要的意义.虽然中国学者在研究草地碳库及其动态变化方面已开展了很多工作,但目前仍缺乏对中国草地生态系统碳... 详细信息

准确评估草地生态系统碳库及其年际变化,对揭示草地在中国陆地生态系统碳循环中的作用以及合理利用有限的草地资源有着极为重要的意义.虽然中国学者在研究草地碳库及其动态变化方面已开展了很多工作,但目前仍缺乏对中国草地生态系统碳库及其动态变化特征的全面认识.通过综述当前中国草地碳循环研究的最新进展,结合本研究组的工作,试图全面评价中国草地生态系统碳库（植被生物量碳库和土壤有机碳库）及其动态变化.结果显示：（1）不同研究得到的中国草地生物量碳密度（单位面积生物量）存在较大差异,为215.8-348.1gC/m^2,平均值为300.2gC/m^2.同样,对中国草地土壤有机碳密度（单位面积土壤碳库）的估算也存在显著差异,在8.5-15.1kgC/m2之间变动,但考虑到8.5kgC/m2的估算值是基于近千个土壤剖面的实测数据计算得到,全国平均水平的土壤碳密度一般不会超过此值.因此,若采用目前最广泛使用的草地面积（331×104km^2）,那么中国草地生态系统碳库约为29.1PgC（1Pg=1×10^15g）,其中96.6%的碳储存于土壤有机质中.（2）文献报道的近20年中国草地生物量和土壤有机碳库的变化方向和变化量均存在差异.按照最新的估算,中国草地生物量和土壤有机碳库在过去20年里没有发生显著变化,即中国草地生态系统处于中性碳汇状态.（3）中国草地生物量的时空变异与降水量的变化关系密切.土壤有机碳库的空间变异主要受与降水量密切相关的土壤水分的影响,但土壤质地等因素也起一定作用.此外,放牧与围封等人类活动将对草地生物量和土壤碳库及其动态变化产生强烈影响.

关键词：温带草地高寒草地生物量土壤有机碳库气候变化碳汇土壤质地

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植物叶片形态的生态功能、地理分布与成因

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植物生态学报 2021年第10期45卷 1154-1172页

作者：李耀琪王志恒北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

叶片是植物与环境进行水气交换的重要场所,形态多变。叶片形态可直接影响植物的生理生化过程,反映植物的资源获取策略。该文以叶片大小、叶形、叶缘特征(有无叶齿)和叶型(单、复叶)等形态性状为例,总结了当前叶片形态的研究进展,分析了... 详细信息

叶片是植物与环境进行水气交换的重要场所,形态多变。叶片形态可直接影响植物的生理生化过程,反映植物的资源获取策略。该文以叶片大小、叶形、叶缘特征(有无叶齿)和叶型(单、复叶)等形态性状为例,总结了当前叶片形态的研究进展,分析了叶形态性状的生态功能,综述叶片形态的地理分布,探讨叶片形态性状变化的驱动因素及其对生态系统功能的影响。现有研究主要聚焦于局域尺度的特定类群,关注叶大小、叶缘具齿性以及叶型的地理分布与生态成因,发现叶片的形态发育受基因调控,叶形态性状与其他性状相互权衡,其空间变异受气温和降水量共同驱动。以叶大小为代表的叶片形态性状影响水分和养分循环,能够反映气候变化下的群落响应,也可用于预测生态系统初级生产力。今后应结合新方法获得覆盖度高且区域无偏的数据,探索叶形态在长时间尺度上的适应性进化,研究叶形态特征及其对生态系统功能影响的尺度推绎。该文有助于从叶片的角度认识植物对环境变化的响应,以性状为桥梁将个体适合度、群落动态与生态系统功能联系起来,能够加深对植物群落生态学和功能生物地理学等相关领域研究进展的了解。

关键词：植物性状叶大小叶形叶型功能环境

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10年氮磷添加对海南尖峰岭热带雨林优势植物叶片非结构性碳水化合物的影响

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植物生态学报 2024年第6期48卷 690-700页

作者：俞庆水倪晓凤吉成均朱江玲唐志尧方精云北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

非结构性碳水化合物(NSCs)包括淀粉和可溶性糖,两者之间的相互转化可以增强植物对环境胁迫的抵抗力。热带雨林在陆地生态系统碳库和缓解气候变化中占有重要地位,同时也是大气氮磷沉降的热点区域。目前,热带雨林原始林和次生林优势植物叶... 详细信息

非结构性碳水化合物(NSCs)包括淀粉和可溶性糖,两者之间的相互转化可以增强植物对环境胁迫的抵抗力。热带雨林在陆地生态系统碳库和缓解气候变化中占有重要地位,同时也是大气氮磷沉降的热点区域。目前,热带雨林原始林和次生林优势植物叶片NSCs对长期氮磷输入的响应尚不清楚。该研究基于海南尖峰岭原始林和次生林10年的氮磷添加实验,探究长期氮磷输入对两种森林各8个物种叶片NSCs的影响,并分析叶片性状、光合作用参数和土壤养分含量与NSCs的关系。研究结果表明,次生林优势植物叶片相对于原始林优势植物叶片有更高的可溶性糖和NSCs含量。低氮添加显著降低了原始林优势植物叶片淀粉的含量,磷添加显著增加了原始林优势植物叶片可溶性糖的含量,氮磷同时添加提高了原始林优势植物可溶性糖与淀粉的比值,而氮磷添加对次生林优势植物叶片NSCs含量均无显著影响。两种森林8个物种的叶片NSCs含量均与叶片pH和比叶面积负相关,而与叶片碳含量、光合速率和光合氮利用效率正相关。次生林土壤有效氮含量、总磷含量与叶片NSCs含量显著正相关。上述结果表明热带雨林优势植物叶片NSCs受到叶片性状和土壤养分的综合影响。该研究从叶片碳经济角度揭示了原始林优势植物相对于次生林优势植物对大气氮磷沉降的响应更敏感,并呼吁加强对热带原始雨林的保护。

关键词：热带雨林次生林氮沉降磷沉降非结构性碳水化合物

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