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应用生态学报 2020年第12期31卷 4291-4300页

作者：刁浩宇王安志袁凤辉关德新孙雨吴家兵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

特定化合物同位素分析(CSIA)可以实现对复杂基质中特定化合物稳定碳同位素组成(δ13C)的精确测定。应用此方法测定树木非结构性碳水化合物(NSC)中特定成分(如糖类、有机酸和糖醇)的δ13C,不仅能够追踪新同化的光合产物在树木中的运移及... 详细信息

特定化合物同位素分析(CSIA)可以实现对复杂基质中特定化合物稳定碳同位素组成(δ13C)的精确测定。应用此方法测定树木非结构性碳水化合物(NSC)中特定成分(如糖类、有机酸和糖醇)的δ13C,不仅能够追踪新同化的光合产物在树木中的运移及与外界的碳交换,还能够更敏感地指示树木生理状况对环境变化的响应。本文首先系统介绍了CSIA从样品采集、处理到δ13C测定的方法,然后综述了树木NSC中各成分之间及各成分在不同器官之间的δ13C差异,阐述了树木NSC的δ13C时间动态变化特征及内在机制,最后分析了NSC作为主要呼吸底物,其δ13C与树木呼吸释放CO2的δ13C(δ13CR)之间的联系,并针对CSIA分析技术在后光合分馏、树木逆境生理和年轮δ13C形成机制等研究的应用前景提出了展望。

关键词：特定化合物同位素分析同位素分馏树木生理非结构性碳水化合物

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间伐对日本落叶松人工林林下更新木本植物组成和生长影响的时间效应

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应用生态学报 2020年第8期31卷 2481-2490页

作者：谢锦闫巧玲张婷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 中国科学院清原森林生态系统观测研究站沈阳110016 中国科学院大学北京100049

明确间伐对针叶人工林林下更新阔叶木本植物组成和生长影响的时间效应,可为促进人工纯林向针阔混交林转化、进而解决纯林生产与生态功能无法兼顾的问题提供参考。本研究以我国北方重要针叶人工林——日本落叶松人工林为例,比较间伐后短... 详细信息

明确间伐对针叶人工林林下更新阔叶木本植物组成和生长影响的时间效应,可为促进人工纯林向针阔混交林转化、进而解决纯林生产与生态功能无法兼顾的问题提供参考。本研究以我国北方重要针叶人工林——日本落叶松人工林为例,比较间伐后短期(1~3年)、中期(4~9年)和长期(>9年)人工林林下更新木本植物组成的差异;并选择具有较高重要值且与落叶松互惠共生的3种更新树种蒙古栎、色木槭、糠椴,分析不同间伐时期人工林内光照(郁闭度)与更新木本植物生长的关系。结果表明:在间伐样地内更新的阔叶木本植物达46种,不同间伐时期样地内共有且占据优势的乔木树种为色木槭,灌木树种为忍冬和卫矛。随间伐后时间的推移,更新物种数逐渐减少,但乔灌比呈增大的趋势;中性树种占据优势地位。间伐对更新树种生长影响的时间效应受树种耐荫性的影响,糠椴的基径和树高均高于蒙古栎和色木槭。随间伐后时间的延长,糠椴的基径、色木槭的树高对光照响应较敏感,分别倾向于采用"耐荫策略"和"避荫策略"以适应间伐后变化的环境。间伐对日本落叶松人工林林下更新阔叶木本植物组成和生长的影响具有明显的时间效应;在制定以促进人工林林下树种更新为目标的间伐措施时,应该考虑适当延长间伐间隔,从而保证糠椴和色木槭等阔叶树幼苗的生长,使其进入林冠层,促进形成针阔混交林,实现人工林的可持续发展。

关键词：间伐天然更新时间效应耐荫性

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辽宁省生物多样性保护优先区识别

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应用生态学报 2020年第5期31卷 1673-1681页

作者：高昌源付保荣李晓军于大炮巩宗强辽宁大学环境学院沈阳110036 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016

生物多样性保护优先区是我国为加强生物多样性保护划定的重要区域,辽宁省境内目前并无此类优先区,弥补相关缺失具有重要意义。本研究通过对生态系统保护、人类影响和生物多样性保护区划3个准则层7个指标进行计算,依次获得辽宁省生物多... 详细信息

生物多样性保护优先区是我国为加强生物多样性保护划定的重要区域,辽宁省境内目前并无此类优先区,弥补相关缺失具有重要意义。本研究通过对生态系统保护、人类影响和生物多样性保护区划3个准则层7个指标进行计算,依次获得辽宁省生物多样性保护优先区指标值、准则层值和优先区识别综合值,结合辽宁省县(市)行政边界和自然保护区边界数据,确定了辽宁西部和东部生物多样性保护优先区的建议地域范围。其中,辽宁西部生物多样性保护优先区面积为12951 km^2,森林覆盖率为53.6%,包括9个省级以上自然保护区,以水土保持作为区域重要生态功能;辽宁东部生物多样性保护优先区面积为20057 km^2,森林覆盖率为78.9%,包括8个省级以上自然保护区,以水源涵养作为区域重要生态功能。上述优先区是国家和省级保护物种的集中分布区,也是辽宁省重要生态系统的分布区,亟待开展生物多样性保护工作。

关键词：生物多样性保护优先区生态系统人类影响自然保护区

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CERN分布式土壤样品长期保存系统的构建

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土壤学报 2022年第6期59卷 1469-1478页

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,... 详细信息

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,亟需相关的标准规范来指导土壤样品的长期保存。在国家标准《土壤质量土壤样品长期和短期保存指南》(GB/T 32722—2016)的基础上,结合“十三五”期间CERN分布式土壤样品长期保存系统建设经验,本文对土壤样品保存管理策略、土壤样品保存条件要求和土壤样品信息管理系统进行了介绍,以期为我国土壤样品长期标准化保存,以及第三次全国土壤普查样品库建设提供参考。

关键词：土壤保存土壤样品管理土壤样品编码保存条件土壤长期监测

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基于Google Earth Engine的环渤海地区土地覆盖分类

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应用生态学报 2020年第12期31卷 4091-4098页

作者：于莉莉孙立双张丹华刘淼谢志伟平晓莹沈阳建筑大学交通工程学院沈阳110117 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

环渤海地区由于城市和经济发展,导致土地覆盖快速变化,对其进行高精度实时的变化监测是相关研究的重要基础。传统单机处理模式难以进行大尺度和长时间序列的快速监测,而整合海量数据的遥感大数据云计算平台的出现使其成为可能。本研究基... 详细信息

环渤海地区由于城市和经济发展,导致土地覆盖快速变化,对其进行高精度实时的变化监测是相关研究的重要基础。传统单机处理模式难以进行大尺度和长时间序列的快速监测,而整合海量数据的遥感大数据云计算平台的出现使其成为可能。本研究基于Google Earth Engine(GEE)处理平台,采用决策树(CART)方法对研究区2000—2019年土地覆盖进行解译分类,并综合分析研究区土地覆盖变化及对比不同数据源解译结果。结果表明:基于GEE平台能够实现大区域快速土地覆盖分类,对沿海湿地和其他覆盖类型具有较高的分类精度,与实测点对比达到80%以上。相较于Landsat影像,基于Sentinel-2A影像的解译结果在精度上有较大的提高,总体分类精度从85%提高到95%,地表更多细节信息得到体现。2000年,研究区湿地、建设用地、耕地、林地和水体的面积分别为1612.5、5734.9、32074.8、11853、3504.3 km2,分别占总面积的2.9%、10.5%、58.6%、21.6%、6.4%。到2019年,湿地减少了775.1 km2,下降40.1%;建设用地增加5310.5 km2,增加了92.6%;耕地、林地和水体分别下降了1841.6、1823.5、870.3 km2,分别下降5.7%、24.8%、48.1%。说明沿海的城市化过程导致建设用地占用其他类型,是研究区土地覆盖变化的最主要驱动力。

关键词： Google earth engine Sentinel-2A影像土地覆盖湿地提取 CART分类

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基于LANDIS模型的关门山国家森林公园景观动态变化研究

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沈阳农业大学学报 2021年第1期52卷 62-69页

作者：刘平邹臣丹刘红民黄超董莉莉汪成成高英旭沈阳农业大学林学院沈阳110161 辽宁省林业科学研究院沈阳110032 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

了解关门山国家森林公园的森林景观格局动态变化规律,为调控森林资源演替方向和速度,优化森林景观格局提供重要依据。运用空间景观模型LANDIS Pro 7.0和景观格局分析软件Fragstats 4.2模拟关门山国家森林公园未来300年(2018~2318年)的... 详细信息

了解关门山国家森林公园的森林景观格局动态变化规律,为调控森林资源演替方向和速度,优化森林景观格局提供重要依据。运用空间景观模型LANDIS Pro 7.0和景观格局分析软件Fragstats 4.2模拟关门山国家森林公园未来300年(2018~2318年)的树种斑块面积比、景观聚集度指数、景观多样性指数、景观分维度指数和均匀度等景观指数动态变化。结果表明:落叶松是针叶林的优势树种,栎类是阔叶林的优势树种。从整体来看,落叶松的斑块面积比总体呈现增长趋势。在自然演替下,森林植被将朝着针叶林的方向演替发展;在景观聚集度指数方面,针叶林树种的聚集程度先降低后缓慢升高,阔叶树种中椴树的聚集程度变化相对稳定,呈小幅度变化;榆树是模拟过程中变化幅度最大的树种,白蜡树的聚集程度在整个模拟阶段中不断下降直至演替结束;在模拟的300年中,各个优势树种的景观分维度指数均在1.0~1.1间变化,表明其景观斑块边缘的变化程度均较小且规则;均匀度指数和多样性指数均呈先下降后上升最后缓慢下降的趋势。关门山国家森林公园森林植被在自然演替下最终朝着针叶林方向发展,应及时调控森林植被结构和组成,可以适当对落叶松进行抚育渐伐,优化森林景观格局,使关门山国家森林公园的景观格局变化更加符合公园管理需求,切实保护和开发利用好森林景观资源,促进植物群落健康稳定发展。

关键词： LANDIS Pro 7.0 自然演替景观动态关门山国家森林公园

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氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的应用

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植物生态学报 2020年第4期44卷 373-383页

作者：方运霆刘冬伟朱飞飞图影李善龙黄韶楠全智王盎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 中国科学院清原森林生态系统观测研究站沈阳110016 辽宁省稳定同位素实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

在过去几十年中,氮(N)稳定同位素技术的发展提高了人们对于陆地生态系统氮循环的认识。该文回顾了氮稳定同位素技术在研究生态系统氮循环中的历史,综述了最近十多年来氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的典型案例,包括利用氮... 详细信息

在过去几十年中,氮(N)稳定同位素技术的发展提高了人们对于陆地生态系统氮循环的认识。该文回顾了氮稳定同位素技术在研究生态系统氮循环中的历史,综述了最近十多年来氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的典型案例,包括利用氮同位素自然丰度鉴定植物氮来源、指示生态系统氮状态和量化过程速率,利用15N标记技术示踪氮的去向和再分布等。该文同时指出这些应用中存在的问题,以及在陆地生态系统上氮稳定同位素技术今后研究的重点发展方向。

关键词：氮稳定同位素技术自然丰度技术 15N标记技术

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添加硫和锰对长白山森林土壤与腐殖质顽固性有机碳矿化的影响

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林业科学 2020年第8期56卷 11-19页

作者：王玉哲张凤丽郑兴波韩士杰郑俊强福建农林大学林学院福州350002 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 河南大学生命科学学院开封475004

【目的】探究硫和锰添加对长白山森林土壤和腐殖质顽固性有机碳的矿化速率及其温度敏感性(Q10)的影响,为评估长白山森林碳元素的生物地球化学循环对大气硫输入的响应提供科学依据。【方法】采集长白山阔叶红松林、杨桦林和高山苔原土壤... 详细信息

【目的】探究硫和锰添加对长白山森林土壤和腐殖质顽固性有机碳的矿化速率及其温度敏感性(Q10)的影响,为评估长白山森林碳元素的生物地球化学循环对大气硫输入的响应提供科学依据。【方法】采集长白山阔叶红松林、杨桦林和高山苔原土壤以及阔叶红松林和杨桦林腐殖质样品,进行室内培养试验。首先将样品置于25℃预培养90天,以移除易分解的活性碳组分,之后分别加入2 mL MnCl2、NaCl、MnSO4和Na2SO4溶液(Mn添加量为3 mg·g^-1有机碳),对照处理加入等体积的双蒸水,分别置于25和35℃下培养30天,于第1、3、6、10、15、21和30天测定释放的CO2量,并计算顽固性有机碳矿化速率、累积矿化量和有机碳矿化的温度敏感性(Q10)。在培养结束时(第30天),采用磷脂脂肪酸生物标记(PLFA)法测定土壤和腐殖质样品的磷脂脂肪酸总量。【结果】在MnCl2和NaCl处理间及在MnSO4和Na2SO4处理间,土壤和腐殖质的顽固性有机碳矿化速率、累积矿化量和Q10无显著差异(P>0.05);腐殖质的顽固性有机碳矿化速率在4种处理之间无显著差异;土壤顽固性有机碳矿化速率在MnSO4处理下得到提高(P<0.05),而MnCl2处理对其无显著影响;添加可MnSO4和Na2SO4显著提高3种土壤和杨桦林腐殖质顽固性有机碳累积矿化量(P<0.05),而添加MnCl2和NaCl处理则无显著影响,表明供试土壤和腐殖质有机碳矿化受到硫添加的影响,而不是锰添加;添加硫和锰可显著降低阔叶红松林土壤顽固性有机碳矿化速率Q10(P<0.05),而对杨桦林和高山苔原土壤无显著影响;阔叶红松林和杨桦林腐殖质的微生物总量在MnSO4处理下显著提高(P<0.05),而MnCl2处理对其无显著影响;MnSO4添加可提高土壤的微生物总量,特别是高山苔原土壤显著高于对照(P<0.05)。【结论】硫添加可显著提高长白山森林土壤的顽固性有机碳矿化速率和累积矿化量,而锰添加则无显著影响。考虑到硫对土壤有机碳矿化的重要性,今后建立土壤有机碳矿化模型时应将硫输入作为一个重要参数。

关键词：锰添加硫添加顽固性碳分解温度敏感性

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生物炭和氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳分解与平衡的影响

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生态学杂志 2020年第9期39卷 2851-2859页

作者：朱依凡孙兆林王清奎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 中国科学院会同森林生态实验站湖南会同418307

生物炭由于其稳定的化学性质及对陆地生态系统土壤碳平衡的潜在用途被广泛关注。森林火灾的发生导致大量的生物炭向森林土壤输入。但生物炭输入对森林土壤有机碳(SOC)激发效应的影响及氮有效性如何调控这一过程尚不明确。本研究通过向... 详细信息

生物炭由于其稳定的化学性质及对陆地生态系统土壤碳平衡的潜在用途被广泛关注。森林火灾的发生导致大量的生物炭向森林土壤输入。但生物炭输入对森林土壤有机碳(SOC)激发效应的影响及氮有效性如何调控这一过程尚不明确。本研究通过向亚热带常绿阔叶林土壤中同时添加生物炭(相当于添加SOC含量的5%)和氮(相当于添加土壤全氮含量的0、5%、10%的硝酸铵),探讨生物炭引起的激发效应对氮添加的响应。结果表明:氮添加对生物炭分解没有影响,0、5%、10%氮处理的生物炭分解量分别为添加量的1.0%、1.0%、1.1%;激发释放的CO2量分别为9.0±2.1、8.3±2.4、5.9±0.8 g C·kg^-1 SOC。生物炭显著加速SOC分解,造成强烈的正激发效应(47.2%)。氮添加在整个培养期间对SOC分解没有显著影响,但在不同培养阶段其效应有所不同,前期激发效应强度由40.3%增长至63.1%,而后期使激发效应强度由51.1%下降至17.4%。不论有无氮添加,生物炭输入造成土壤净碳增加。研究表明,生物炭在亚热带森林土壤碳固持中扮演重要角色,并可能缓解未来气候变暖。

关键词：生物炭氮添加土壤有机碳分解激发效应碳平衡

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基于景观生态学的辽宁中部城市群绿色基础设施20年时空格局演变

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生态学报 2021年第21期41卷 8408-8420页

作者：李空明李春林曹建军王昊刘淼吕久俊郝真西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070 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 航天宏图信息技术股份有限公司北京100195 辽宁省生态环境保护科技中心沈阳110016 日照市生态环境保护服务中心日照276800

城市绿色基础设施(UGI)作为城市的重要生态屏障,是解决城市环境问题的重要途径。研究快速城市化背景下UGI的时空分布格局及形态演变,对优化城市绿色空间网络与布局、改善城市人居环境和提升城市可持续发展能力具有重要意义。利用谷歌地... 详细信息

城市绿色基础设施(UGI)作为城市的重要生态屏障,是解决城市环境问题的重要途径。研究快速城市化背景下UGI的时空分布格局及形态演变,对优化城市绿色空间网络与布局、改善城市人居环境和提升城市可持续发展能力具有重要意义。利用谷歌地球引擎(GEE)平台计算了2000—2019年共约4800景Landsat影像的植被指数和水体指数,采用指数阈值分割方法,解译得到了辽宁中部城市群20年的UGI。在此基础上,运用景观格局指数和形态学空间格局分析方法(MSPA),分析了20年(2000—2019年)连续时间尺度上辽宁中部城市群UGI景观格局的演变趋势。结果表明,20年间,辽宁中部城市群UGI面积呈波动上升趋势,由2000年的170.28 km^(2)增长到2019年275.68 km^(2),增幅达62%,但由于持续的城市扩张,其占城市建成区面积的比例不断下降,由2000年的25.73%下降到2019年的19.72%,表明城市绿地空间建设滞后于城市空间扩张。研究期内,城市群UGI景观破碎化程度加剧,优势景观斑块的主导性减弱,景观形态趋于不规整且复杂化,且在空间布局上更加分散,景观斑块之间的结合度变差。此外,UGI核心区随城市扩张被逐渐蚕食,并转化为边缘区、桥接区、分支和环岛区等其他类型的UGI或非UGI景观,其占UGI总面积的比例从2000年的46.2%下降到2019年的37.26%;城市边缘区UGI变化最为剧烈,更易受到城市扩张的影响。研究可为快速城市化区域UGI空间网络布局与优化和基于UGI的城市生态安全格局构建提供技术支撑和决策依据。

关键词：辽宁中部城市群城市绿色基础设施景观格局形态学

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