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基于MCE-CA-Markov模型的森林景观格局演变和模拟预测——以宁乡市为例

中南林业科技大学学报 2021年第9期41卷 127-137页

作者：陈佳楠唐代生贾剑波中南林业科技大学林学院湖南长沙410004 中南林业科技大学水土保持与荒漠化防治湖南省高等学校重点实验室湖南长沙410004 中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室湖南长沙410004

【目的】通过分析景观格局动态变化特征,模拟预测未来的森林景观格局,为区域景观资源优化配置及森林城市创建提供参考。【方法】选择宁乡市为研究区域,以2009、2013、2017年3期Landsat遥感影像解译结果为基础,采用转移矩阵和景观指数对2... 详细信息

【目的】通过分析景观格局动态变化特征,模拟预测未来的森林景观格局,为区域景观资源优化配置及森林城市创建提供参考。【方法】选择宁乡市为研究区域,以2009、2013、2017年3期Landsat遥感影像解译结果为基础,采用转移矩阵和景观指数对2009—2017年森林景观格局动态变化进行分析,结合高程、坡度、河流、道路、GDP和行政中心6个影响因子,构建MCE-CA-Markov模型,对2021年宁乡市森林景观格局进行模拟预测。【结果】1)2009—2017年,宁乡市森林景观类型以乔木林地和耕地为主,其面积占比从35.95%和51.27%变化为37.13%和49.67%。2)2009—2017年,乔木林地和建设用地显著增加,主要来源于耕地和其他林地,表明城镇化进程加快,森林资源得到有效管理;耕地减少速度明显减缓,得益于保护耕地的力度加强。3)2009—2017年,乔木林地、耕地和建设用地的斑块破碎化程度显著升高,各森林景观类型呈均衡化趋势分布,景观聚集度下降,景观异质性朝着多样性发展。4)2017年森林景观分类预测值和2017年森林景观分类实际值的Kappa系数为0.83,满足精度要求。5)预测结果显示,2021年宁乡市耕地和建设用地面积增加,林地面积减少。【结论】运用MCE-CA-Markov模型模拟森林景观格局演变是可行的,解析省会次中心城市土地开发利用背景下森林景观格局的演变规律,可为同类型区域森林景观格局演变和模拟预测提供参考。

关键词：宁乡市森林景观格局景观指数转移矩阵 MCE-CA-Markov模型

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闽北不同类型毛竹林径流特征的研究

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中南林业科技大学学报 2013年第12期33卷 42-45页

作者：张华范少辉刘蔚漪刘广路闫文德赵亮生国际竹藤中心竹藤科学与技术重点实验室北京100102 西南林业大学云南昆明650224 中南林业科技大学湖南长沙410004 南方林业生态应用技术国家工程实验室湖南长沙410004 白龙江林业管理局林业科学研究所甘肃武都746010

以闽北杉木林和常绿阔叶林为对照,对闽北山区主要毛竹林类型—竹杉混交林、毛竹纯林和竹阔混交林的产流特征进行了研究。结果表明:降雨量对地表径流的产生有重要影响。当降雨强度增加到10～20 mm时,各林分地表径流量都有所增加,毛竹纯... 详细信息

以闽北杉木林和常绿阔叶林为对照,对闽北山区主要毛竹林类型—竹杉混交林、毛竹纯林和竹阔混交林的产流特征进行了研究。结果表明:降雨量对地表径流的产生有重要影响。当降雨强度增加到10～20 mm时,各林分地表径流量都有所增加,毛竹纯林的地表径流量(3 mm)和地表径流系数(1.9)为各林分最大;对不同月份及不同林分间地表径流进行方差分析,结果显示毛竹纯林与其它林分之间差异极显著,而其他各林分之间差异不显著;并拟合出了地表径流量和降雨量之间关系的曲线方程。总之,毛竹纯林的空间结构简单,径流量较大;竹阔混交林结构复杂,径流量较小,是一个较好的经营模式。

关键词：不同类型毛竹林降雨量产流特征闽北

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长沙市大气颗粒物PM2.5和PM10的时空分布特征

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林业与环境科学 2019年第3期35卷 13-18页

作者：陈雅真梁小翠闫文德中南林业科技大学/城市森林生态湖南省重点实验室/南方林业生态应用技术国家工程实验室/亚热带森林生态湖南省高校重点实验室

利用2017-2018年长沙市空气质量监测数据,分析了长沙市大气颗粒物PM2.5和PM10的时空分布特征。结果表明:长沙市大气颗粒物PM2.5和PM10均表现为冬季>秋季>春季>夏季,冬季浓度最高,PM2.5和PM10分别为62.87和89.22μg·m-3;... 详细信息

利用2017-2018年长沙市空气质量监测数据,分析了长沙市大气颗粒物PM2.5和PM10的时空分布特征。结果表明:长沙市大气颗粒物PM2.5和PM10均表现为冬季>秋季>春季>夏季,冬季浓度最高,PM2.5和PM10分别为62.87和89.22μg·m-3;空间变化特征:PM2.5浓度为长沙城区>长沙县>宁乡县>望城区>浏阳市,PM10浓度为长沙城区>宁乡县>长沙县>望城区>浏阳市;颗粒污染物PM2.5与PM10浓度有极显著的线性相关性,r=0.853,P=0.000(P<0.01);降水对大气颗粒物有显著消减作用,使PM2.5、PM10的浓度分别下降了17.93%和27.67%。通过调整能源结构、提倡绿色出行、增加绿量、人工降水等可有效控制长沙市大气颗粒物污染。

关键词：大气颗粒物 PM2.5 PM10 空气质量长沙

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火烧和氮添加对亚热带—暖温带气候过渡区主要灌木光合特性的影响

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湖南师范大学自然科学学报 2022年第1期45卷 120-126页

作者：万师斌钟萍张旺王光军河南省信阳市南湾实验林场中国信阳464006 中南林业科技大学生命科学与技术学院中国长沙410004 南方林业生态技术国家工程实验室中国长沙410004

火烧和氮沉降是森林生态系统中重要的干扰因子,开展林下植物光合作用与火烧和氮添加的关系研究,揭示亚热带—暖温带气候过渡区主要灌木光合特性对环境扰动产生的响应,可为研究区森林生态系统的经营管理提供理论参考。本文采用原位培养... 详细信息

火烧和氮沉降是森林生态系统中重要的干扰因子,开展林下植物光合作用与火烧和氮添加的关系研究,揭示亚热带—暖温带气候过渡区主要灌木光合特性对环境扰动产生的响应,可为研究区森林生态系统的经营管理提供理论参考。本文采用原位培养法在火后5年的火烧迹地开展火烧和氮添加实验,以我国气候过渡区针阔混交林主要灌木黄荆(Vitex negundo L.)、山胡椒(Lindera glauca(*** Zucc.)Bl.)、华山矾(Symplocos chinensis)为研究对象,研究林下植物在火干扰和氮添加后光合特性的变化和光环境适应能力。主要结果如下:(1)火烧、火烧和氮添加交互处理显著提高林下层光合有效辐射以及土壤温度;(2)火烧显著增加三者的净光合速率和气孔导度,显著提高黄荆、山胡椒的光饱和点和最大净光合速率,显著增加黄荆和华山矾的水分利用效率;(3)氮添加对三种灌木的光合特性指标无明显影响,火烧和氮添加交互处理显著增加黄荆、山胡椒和华山矾的光合作用速率,但对其它光合指标协同作用不明显。研究表明,火烧对北亚热带—暖温带气候过渡区的3种优势灌木的光合特性影响显著,黄荆和华山矾比山胡椒更适应火烧后的干旱环境;全球气候环境变化的大背景下,在气候过渡区进行森林经营管理应考虑林下植被的适应性。

关键词：火烧氮添加气候过渡区光合特性

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湖南澧县防护林类型植物群落物种多样性研究

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中南林业科技大学学报 2010年第3期30卷 25-32页

作者：柏方敏田大伦赵梅芳梁小翠中南林业科技大学湖南长沙410004 湖南省林业厅湖南长沙410007 南方林业生态技术国家工程实验室湖南长沙410004 会同国家重点野外科学观测研究站湖南会同418307

采用典型样方法,分别计算各样地的物种Margalef丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和生态优势度指数,对湖南澧县4种防护林类型(环湖低丘平原区封山育林、补植封山育林的水土保持林、平原湖区防护林和防浪... 详细信息

采用典型样方法,分别计算各样地的物种Margalef丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和生态优势度指数,对湖南澧县4种防护林类型(环湖低丘平原区封山育林、补植封山育林的水土保持林、平原湖区防护林和防浪护堤林)物种多样性进行了研究。结果表明:该地区4种防护林类型植物群落的物种多样性,均表现为基本一致的趋势,其中环湖低丘平原补植封山育林的水土保持林乔木层和灌木层物种数分别为20种和24种,环湖低丘平原封山育林的水土保持林为9种和17种,平原湖区防护林中为6种(10年生的湿地松林1种,5年生马尾松林为5种)和5种,防浪护堤林为1种和2种。研究结果可为湖区营造防护林提供科学依据。

关键词：生态学防护林类型植物群落物种多样性澧县

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根系分泌物及其在修复多环芳烃污染土壤中的应用

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中国水土保持 2017年第5期 55-58页

作者：荆诚然闫文德王姣龙中南林业科技大学生命科学与技术学院湖南长沙410004 南方林业生态应用技术国家工程实验室湖南长沙410004

修复被多环芳烃污染的土壤是目前环境和生态领域的一个前沿课题,植物修复是一种经济廉价、可操作性强、美化景观的绿色技术,而根系分泌物在植物修复污染土壤过程中有着重要的意义。总结了近年来国内外植物根系分泌物研究的主要成果,系... 详细信息

修复被多环芳烃污染的土壤是目前环境和生态领域的一个前沿课题,植物修复是一种经济廉价、可操作性强、美化景观的绿色技术,而根系分泌物在植物修复污染土壤过程中有着重要的意义。总结了近年来国内外植物根系分泌物研究的主要成果,系统介绍了根系分泌物的定义、组成、影响因素及其收集和分离纯化方法,综述了近年来根系分泌物在植物修复技术中的应用情况,以期为进一步开展多环芳烃污染土壤植物修复研究提供实践参考和理论依据。

关键词：污染土壤多环芳烃根系分泌物植物修复

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水稻土中猪粪炭用量对小白菜生长及食用安全的影响

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湖南农业科学 2020年第3期 52-56页

作者：郭卉陈建国王小丽杨爱爱江青青郭玥含王雯颖中南林业科技大学生命科学与技术学院湖南长沙410004 南方林业生态应用技术国家工程实验室湖南长沙410004

为了评估水稻土施用猪粪炭的卫生安全风险,试验以小白菜为指示作物,通过盆栽处理探讨了红黄泥水稻土施用不同量猪粪炭对小白菜生长和食用安全的影响。结果表明:(1)与不施猪粪炭相比,红黄泥水稻土中猪粪炭施用量为2.5%时小白菜生物量增加... 详细信息

为了评估水稻土施用猪粪炭的卫生安全风险,试验以小白菜为指示作物,通过盆栽处理探讨了红黄泥水稻土施用不同量猪粪炭对小白菜生长和食用安全的影响。结果表明:(1)与不施猪粪炭相比,红黄泥水稻土中猪粪炭施用量为2.5%时小白菜生物量增加0.56%,施用量5.0%和7.5%时小白菜生物量分别下降4.17%和17.78%;(2)与不施猪粪炭相比,猪粪炭用量为2.5%、5.0%和7.5%时小白菜Cu含量分别增加52.8%、113.4%和167.8%,Zn含量分别降低13.4%、增加0.1%和75.3%,各处理中唯有猪粪炭用量7.5%处理的小白菜出现锌毒害;(3)与不施猪粪炭相比,猪粪炭2.5%、5.0%和7.5%处理重金属综合污染指数(PZ)及复合健康风险指数(TTHQ)都呈下降趋势。综上所述,在稻—菜轮作模式下,红黄泥水稻土中猪粪炭施用量低于7.5%时是合理的,于小白菜经济产量而言,红黄泥水稻土中猪粪炭的合理用量为2.5%;于小白菜卫生安全而言,红黄泥水稻土中猪粪炭合理用量为5.0%。

关键词：猪粪炭小白菜红黄泥重金属食用安全

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南岭小坑天然次生林生态系统生物量的估算

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中南林业科技大学学报 2013年第8期33卷 83-90页

作者：黄志宏陈步峰周光益吴仲民王旭李根梁瑞友中南林业科技大学生命科学与技术学院南方林业生态应用技术国家工程实验室湖南长沙410004 中国林业科学研究院热带林业研究所广东广州510520 韶关市曲江区国营小坑林场广东曲江512162

粤北南岭是我国中亚热带生物多样性热点地区,森林覆盖率高,具有典型的中亚热带常绿阔叶林群落。本研究在进行样地测定的基础上,采用传统的样地收获法实测了小坑流域地带性植被天然次生林3块代表性样地(小红栲-木荷群落、藜蒴栲-小红栲... 详细信息

粤北南岭是我国中亚热带生物多样性热点地区,森林覆盖率高,具有典型的中亚热带常绿阔叶林群落。本研究在进行样地测定的基础上,采用传统的样地收获法实测了小坑流域地带性植被天然次生林3块代表性样地(小红栲-木荷群落、藜蒴栲-小红栲群落、木荷-杉木群落)生物量,在此基础上,应用相对生长方程法估算了该生态系统生物量。结果表明:(1)群落是以藜蒴栲、小红栲与木荷为主要建群种,为地带性植被类型;杉木也占有重要地位,这与其中一个群落由杉木林皆伐转换而来有关;群落物种的重要值分布符合正态分布;(2)胸径与地上生物量的曲线拟合回归方程B(***-1)=0.128*D2.367 8可获得二者较高的相关性(p=0.000 1);树高与胸径关系符合H=3.712 0D0.474 6(p<0.000 1);(3)地上生物量的估算结果为119.720 ***-2,比实测值高2.59%;地下生物量的估算结果为23.922±4.201 ***-2,系统总生物量为143.642±8.896 ***-2。

关键词：天然次生林地上生物量地下生物量相对生长方程南岭

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长沙市道路绿化带滞留PM_(2.5)的能力

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中南林业科技大学学报 2022年第8期42卷 118-127页

作者：陈雅真梁小翠闫文德徐祎晨蒋行健中南林业科技大学生命科学与技术学院湖南长沙410004 中南林业科技大学城市森林生态湖南省重点实验室湖南长沙410004 中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室湖南长沙410004 中南林业科技大学亚热带森林生态湖南省高校重点实验室湖南长沙410004

【目的】研究道路绿化带不同植物PM_(2.5)滞留量并比较不同配置模式PM_(2.5)的滞留能力,为城市绿化树种的筛选和城市生态规划提供科学依据。【方法】选取长沙市韶山路道路绿化带13种常见道路绿化植物,通过微孔滤膜称重法等研究长沙市道... 详细信息

【目的】研究道路绿化带不同植物PM_(2.5)滞留量并比较不同配置模式PM_(2.5)的滞留能力,为城市绿化树种的筛选和城市生态规划提供科学依据。【方法】选取长沙市韶山路道路绿化带13种常见道路绿化植物,通过微孔滤膜称重法等研究长沙市道路绿化带单位叶面积、单株、单位绿地面积滞留PM_(2.5)能力,比较乔灌、灌木纯林、乔灌草、灌草、乔乔灌、乔木纯林配置模式下的滞尘能力,并在R 4.0.2软件中使用Ward.D方法按欧式距离对13种植物在单位叶面积滞留PM_(2.5)能力、单株滞留PM_(2.5)能力、单位绿地面积滞留PM_(2.5)能力3个尺度综合进行层次聚类分析。【结果】不同植物单位叶面积PM_(2.5)滞留量的变化范围为10.39~427.12 mg·m^(-2),沿阶草对PM_(2.5)的滞留能力最强,罗汉松次之;在单株尺度上,滞留能力的变化范围较大为0.03~16000 mg·株^(-1),石楠和罗汉松对PM_(2.5)的滞留能力最强,酢浆草PM_(2.5)滞留量最低;从单位绿地面积植物对PM_(2.5)的滞留能力来看,PM_(2.5)滞留量的变化范围为10.00~500.00 mg·m^(-2),罗汉松对PM_(2.5)的滞留能力最强,酢浆草和荷花玉兰滞留PM_(2.5)能力较差(10~40 mg·m^(-2));不同配置模式下,植物滞留PM_(2.5)能力依次为:乔灌>灌木纯林>乔灌草>灌草>乔乔灌>乔木纯林;聚类分析发现石楠、罗汉松滞留PM_(2.5)能力较强,其中罗汉松滞留PM_(2.5)的综合能力最强。【结论】道路绿化带同一植物不同尺度、不同植物、不同配置模式滞留PM_(2.5)能力存在差异,优化植物配置可以增强城市道路绿化带的滞尘效应。

关键词： PM_(2.5)滞留量单位叶面积单株单位绿地面积配置模式聚类分析

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亚热带森林转换对土壤氮转化关键功能微生物群落的影响

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生态学报 2024年第9期44卷 3636-3647页

作者：刘婷雷志刚陈述吴小红欧阳子都闫文德中南林业科技大学生命科学与技术学院长沙410004 南方林业生态应用技术国家工程实验室长沙410004 湖南芦头森林生态系统国家定位观测研究站岳阳414000 湖南省第三测绘院长沙410007 南伊利诺伊大学卡本代尔分校地球系统与可持续发展学院美国629016 中南林业科技大学理学院长沙410004

近年来,由于林地开发和商品林建设等原因,我国亚热带地区大量天然林和次生林经皆伐改造为林分结构简单、树种单一的人工林。氮(N)素是维持森林植被生长和系统初级生产力的重要因子,土壤微生物驱动了森林土壤N转化的关键过程。然而,目前... 详细信息

近年来,由于林地开发和商品林建设等原因,我国亚热带地区大量天然林和次生林经皆伐改造为林分结构简单、树种单一的人工林。氮(N)素是维持森林植被生长和系统初级生产力的重要因子,土壤微生物驱动了森林土壤N转化的关键过程。然而,目前亚热带森林转换对土壤N转化微生物群落的影响仍不清晰。以湖南芦头森林生态系统国家定位观测研究站内典型次生林(CS)及由其转换而成的油茶(YC)、黄桃(HT)、杨梅(YM)和杉木(SM)四种人工林为研究对象,采用实时荧光定量PCR和高通量测序等方法,研究了各林分土壤性质、固N菌和氨氧化微生物功能基因丰度、群落特征及相互关系,旨在探讨亚热带森林转换后土壤N转化关键过程(固N和氨氧化作用)的功能微生物群落变化及驱动因素。结果表明:森林转换显著改变了土壤碳(C)、N含量,降低了土壤nifH基因丰度、固N菌和氨氧化细菌的群落α多样性,但提高了氨氧化微生物amoA基因丰度和氨氧化古菌的群落α多样性;并且,森林转换通过改变各功能微生物优势菌群(如变形菌、蓝细菌、泉古菌和奇古菌等)的相对丰度,显著影响了土壤固N菌和氨氧化微生物的群落组成;冗余分析和结构方程模型表明,土壤有机碳、全氮、铵态氮含量和pH是驱动土壤固N菌和氨氧化微生物群落变化的关键因素。森林转换后,合理的施肥方式有利于人工林土壤固N菌和氨氧化微生物的群落恢复。研究结果为转换后单一人工林土壤养分恢复、生产力的提高和可持续经营提供了科学依据。

关键词：森林转换土壤氮转化固氮菌氨氧化古菌氨氧化细菌

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