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融合机器学习和生态约束的森林生态系统蒸散发组分分割
1
作者 齐建东 郭忻怡 +3 位作者 刘鹏 贾昕 田赟 查天山 《农业工程学报》 北大核心 2026年第1期152-159,共8页
鉴于精准分割蒸散发组分对揭示植被水分利用机制、优化碳水循环模拟及应对气候变化具有必要性,为系统评估机器学习模型在蒸散发组分分割中的有效性和精度,揭示关键环境驱动因子的重要程度,采用机器学习方法,结合生态学研究,构建整合满... 鉴于精准分割蒸散发组分对揭示植被水分利用机制、优化碳水循环模拟及应对气候变化具有必要性,为系统评估机器学习模型在蒸散发组分分割中的有效性和精度,揭示关键环境驱动因子的重要程度,采用机器学习方法,结合生态学研究,构建整合满足总初级生产力(gross primary productivity,GPP)和保守表面湿度指数(conservative surface wetness index,CSWI)等多约束条件的数据集。采用TEA算法(基于随机森林的算法)、XGBoost(extreme gradient boosting)、LightGBM(light gradient boosting machine)、SVM(support vector machine)预测水分利用效率(water use efficiency,WUE),估计每个时间步长的蒸腾量,从而进行蒸散发分割,在3个碳水耦合模型CASTANEA、JSBach、MuSICA上交叉对比。结果表明:在3个碳水耦合模型中,XGBoost相较于TEA算法表现出显著优势,均方根误差(root mean square error,RMSE)的平均降幅达18%(P<0.001),调整后的决定系数值升高,大部分站点高于0.85(P<0.001),整体统计学显著性检验(P<0.001)证实其在降低预测误差和提高拟合优度方面的优越性,并且参数优化进一步表明,当CSWI取值为﹣0.5mm时,可保证训练数据集的完备性,从而使XGBoost模型达到最优分割效果;相比之下,LightGBM和SVM在大部分站点的蒸散发分割效果上不如XGBoost和TEA算法,RMSE相较TEA算法有明显上升。XGBoost在森林生态系统蒸散发分割中表现出显著优势,其树结构的分层特征交互机制和正则化约束可有效解析碳水耦合过程中的非线性动力学特征,LightGBM和SVM因特征表达机制局限和核函数适应性不足,在复杂生态场景中适用性有限。该研究成果为植被耗水动态精准分割量化提供了方法验证和技术途径。 展开更多
关键词 蒸散发分割 水分利用效率 机器学习 表面湿度指数
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高寒沙地不同平茬措施下沙柳人工林的养分限制因素
2
作者 李清雪 贾志清 +4 位作者 何凌仙子 张佳鹏 赵雪彬 羊秀本 戴捷 《生态学杂志》 北大核心 2026年第1期84-91,共8页
以青海共和盆地高寒沙地衰退沙柳人工林为研究对象,分析未平茬、隔行平茬和全平茬3种处理下,叶和新生枝的C、N、P和K含量和化学计量比的变化特征及其与土壤养分之间的关系,揭示沙柳生长的主要限制因素,为三北防护林生态功能持续高效发... 以青海共和盆地高寒沙地衰退沙柳人工林为研究对象,分析未平茬、隔行平茬和全平茬3种处理下,叶和新生枝的C、N、P和K含量和化学计量比的变化特征及其与土壤养分之间的关系,揭示沙柳生长的主要限制因素,为三北防护林生态功能持续高效发挥提供科学依据。结果表明:2种平茬林叶片和枝条的C、N、P和K含量都显著高于未平茬林(P<0.05);隔行平茬林叶片的C∶N显著高于其他林分类型(P<0.05),其C同化能力和N利用效率有所提升;与未平茬林相比,2种平茬措施叶片和枝条的C∶P和C∶K显著降低(P<0.05),平茬提高了沙柳对P和K的吸收能力;未平茬林、隔行平茬林和全平茬林叶片的N∶P分别为19.11、15.07和15.94,N∶K分别为1.18、0.74和0.86,P∶K分别为0.06、0.05和0.05,未平茬林受P限制,2种平茬林都受N和P的共同限制;平茬措施下土壤速效磷含量显著增加;土壤速效磷含量是叶片和枝条的C、N、P和K含量及其化学计量比的主要影响因素,其解释程度分别为71%和50%。综上所述,该区衰退沙柳人工林的生长主要受P限制,对其进行管护时,应适当施用磷肥;对其进行修复时,宜采用隔行平茬措施,同时补施磷肥和氮肥。 展开更多
关键词 高寒沙地 沙柳人工林 平茬 养分含量 化学计量比
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基于物种组成与植物性状的中亚热带常绿阔叶林区植物群落数量分类和排序
3
作者 周琰 袁泉 +2 位作者 曹嘉瑜 樊海东 倪健 《生态学报》 北大核心 2026年第2期1081-1093,共13页
基于植物群落物种组成和丰富度可开展传统的植被数量分类,而基于群落功能性状的植被数量分类能进一步体现植被响应环境的功能特征,具有一定的发展潜力。基于群落功能性状数据,采用层次聚类分析(Ward法)、除趋势对应分析(DCA)和典范对应... 基于植物群落物种组成和丰富度可开展传统的植被数量分类,而基于群落功能性状的植被数量分类能进一步体现植被响应环境的功能特征,具有一定的发展潜力。基于群落功能性状数据,采用层次聚类分析(Ward法)、除趋势对应分析(DCA)和典范对应分析(CCA)等方法对金华北山南坡24个木本植物群落样方进行了分类和排序,并与传统的植被数量分类和排序进行对比,探究基于群落功能性状开展植被数量分类和排序的可行性,以及基于群落性状划分的植被类型与环境和生态系统功能的关系。结果表明:基于加权的群落功能性状和基于群落组成的数量分类结果基本类似,都明确区分出了黄山松林、柳杉+杉木林、木荷林、木荷+落叶阔叶混交林和山胡椒灌丛,但基于群落功能性状的数量分类还划分出处于过渡阶段的次生灌丛,而且分类结果更为细致,将柳杉+杉木林进一步划分为柳杉林和杉木林。DCA排序结果表明,基于群落物种组成的排序能够很好地反映植被沿环境梯度:海拔、热负荷指数、土壤有机质和钾含量、土壤酸碱度的变化特征;而基于群落功能性状的排序则能反映清晰的生态功能特征,以叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶组织密度、小枝树皮厚度和小枝直径的组合揭示不同植被的投资-收益权衡的生态对策。CCA排序结果进一步显示,与基于物种组成的排序相似,基于群落功能性状的排序在反映环境特征方面也有良好的表现,海拔高度、土壤有机质和元素含量、热负荷指数等环境梯度与群落物种组成和功能性状密切相关。本研究证实,基于群落功能性状可有效进行植被类型的数量分类和排序,能够同时反映植物群落的环境和生态功能特征,可为亚热带常绿阔叶林的分类、保育和修复提供理论依据。 展开更多
关键词 常绿阔叶林 除趋势对应分析 典范对应分析 聚类分析 群落功能性状 植被数量分类和排序
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基于“绿水青山就是金山银山”理念的云南省林业生态修复策略
4
作者 王勇 杨玲 《农村科学实验》 2026年第1期63-65,共3页
“绿水青山就是金山银山”这一科学理论,深刻揭示了经济发展和生态环境保护之间的内在联系,为林业生态修复与经济协同发展指明了方向。云南省是我国的生态资源大省,拥有丰富的森林资源,在全国生态格局中具有举足轻重的地位。该文立足“... “绿水青山就是金山银山”这一科学理论,深刻揭示了经济发展和生态环境保护之间的内在联系,为林业生态修复与经济协同发展指明了方向。云南省是我国的生态资源大省,拥有丰富的森林资源,在全国生态格局中具有举足轻重的地位。该文立足“绿水青山就是金山银山”理念,在分析云南省森林资源现状的基础上,总结了该理念对云南省林木业生态修复的意义,从多个方面探究了契合当地实际的林业生态修复策略,以期推动区域林业可持续发展,促进生态优势转化为经济优势。 展开更多
关键词 林业 生态修复 “绿水青山就是金山银山” 云南省
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树种多样性对森林生态系统多功能性和韧性的影响
5
作者 刘世荣 陈远其 +2 位作者 聂秀青 明安刚 王晖 《林业科学》 北大核心 2026年第1期1-18,共18页
生物多样性对森林生态系统功能和生态系统服务具有十分重要的影响,而不断加剧的气候变化正在严重威胁森林生物多样性及生态系统的健康和稳定性。为应对气候变化和保护生物多样性,提高森林生态系统韧性、多功能性和可持续性尤为重要。树... 生物多样性对森林生态系统功能和生态系统服务具有十分重要的影响,而不断加剧的气候变化正在严重威胁森林生物多样性及生态系统的健康和稳定性。为应对气候变化和保护生物多样性,提高森林生态系统韧性、多功能性和可持续性尤为重要。树种多样性是森林经营过程中关注的核心问题,直接影响森林生态系统的多功能性、稳定性和可持续性,是当今国内外森林生态学研究的前沿和热点。由于森林生态系统的复杂性(如类型多样、结构复杂以及对干扰和环境变化的时空动态响应),人们对树种多样性调控森林生态系统多功能性内在机理的认识还十分有限。本研究系统总结树种多样性对生态系统多功能性影响的生态学原理,包括生态位分化、资源分配与功能性状整合及拮抗、互补效应与选择效应、杠杆效应与功能冗余等;综述近年来树种多样性与生态系统多功能性的研究进展,涉及树种多样性对树木生长、林分生产力、根系及根系分泌物、土壤有机碳、土壤养分、土壤微生物和根系-土壤-微生物互作等生态过程与相关功能的影响,以及树种多样性对森林生态系统响应极端干旱、病虫害、外来物种入侵等的影响;结合经营实践,从树种选择与遗传多样性、混交与不同功能型树种组配、轮伐期调整与地力维持、景观配置与多功能性等方面提出人工林质量与生态系统多功能性协同提升的经营技术对策。最后,展望树种多样性与生态系统多功能性的未来研究趋势,探究应对气候变化与生物多样性保护相协同的近自然解决方案,以期为全球气候变化背景下森林生态系统经营,尤其是人工林多功能可持续经营提供科学依据和实践参考。 展开更多
关键词 森林 树种多样性 多功能性 韧性 功能性状 森林质量 人工林 气候变化
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基于机器学习算法的雷州半岛桉树复层混交林土壤呼吸模拟
6
作者 竹万宽 王志超 +4 位作者 许宇星 黄润霞 陶怡 钟源源 杜阿朋 《林业科学》 北大核心 2026年第1期67-82,共16页
【目的】利用桉树复层混交林固定样地土壤呼吸及其1年期环境因子连续观测数据,构建并筛选多因子土壤呼吸预测模型,明确影响该地区人工林土壤呼吸时空变异的关键环境因素,为提升人工林碳排放模拟精度及大尺度预测模型的校准提供科学依据... 【目的】利用桉树复层混交林固定样地土壤呼吸及其1年期环境因子连续观测数据,构建并筛选多因子土壤呼吸预测模型,明确影响该地区人工林土壤呼吸时空变异的关键环境因素,为提升人工林碳排放模拟精度及大尺度预测模型的校准提供科学依据。【方法】以雷州半岛桉树-灰木莲复层混交林为研究对象,引入6种机器学习算法(随机森林、时间卷积神经网络、长短期记忆网络、支持向量机回归、极限学习机、BP神经网络)和2种传统经验模型(Q10模型、Gamma模型),在1 h和24 h尺度上模拟土壤呼吸变化,比较模型精度评价指标,筛选适合研究区的最优模型算法。【结果】桉树复层混交林土壤呼吸表现为雨季高于旱季,土壤呼吸累积通量在雨季为616.83 g·m^(-2),在旱季为319.81 g·m^(-2),全年为936.64 g·m^(-2),旱季土壤呼吸波动程度高于雨季。6种机器学习算法和2种经验模型均能成功模拟桉树复层混交林土壤呼吸变化,但机器学习模型模拟结果明显优于经验模型。机器学习算法中随机森林模型表现最稳定,当输入变量为土壤温、湿度双自变量时,决定系数R^(2)为0.89(训练集)和0.76(测试集),当输入变量增加土壤电导率、土壤热通量、空气温度、空气相对湿度、太阳总辐射、光合有效辐射后,模型决定系数R^(2)提高至0.99(训练集)和0.93(测试集)。除土壤温、湿度外,土壤电导率对土壤呼吸变化具有显著影响。【结论】桉树复层混交林土壤呼吸具有明显的旱雨季变化特征,机器学习算法相比于传统经验模型在预测土壤呼吸变化时更具优势,其中随机森林模型表现最佳;通过增加土壤电导率等输入变量能大幅提高随机森林模型的预测能力,考虑增加这些因素能更好地预测土壤呼吸的变化,为评估人工林碳收支状况提供可靠依据。 展开更多
关键词 土壤呼吸 预测模型 随机森林 桉树 复层混交林
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小兴安岭天然次生林优势物种的空间分布及种间关联性
7
作者 王林 彭鑫 +3 位作者 李超 林世博 刘志理 金光泽 《应用生态学报》 北大核心 2026年第1期63-72,共10页
20世纪以来我国东北东部山区地带性顶极植被——阔叶红松林受到强烈的人为干扰,被大面积的次生林和人工林取代,探究次生林中优势种空间分布格局及其种间关联性,对阐明次生林群落构建机制及其生态过程至关重要。本研究依托小兴安岭25 hm... 20世纪以来我国东北东部山区地带性顶极植被——阔叶红松林受到强烈的人为干扰,被大面积的次生林和人工林取代,探究次生林中优势种空间分布格局及其种间关联性,对阐明次生林群落构建机制及其生态过程至关重要。本研究依托小兴安岭25 hm2天然次生林动态监测样地,以样地内胸径≥1 cm的木本植物为研究对象,分析了优势物种的种群结构,基于不同零模型探讨了影响优势物种空间分布的生态过程,并揭示了优势物种间的空间关联性。结果表明:样地内胸径≥1 cm的木本植物共计70611株,隶属于23科39属48种。6种优势物种中,五角槭和红松的径级结构呈倒“J”型,白桦、紫椴和硕桦的径级分布呈近似“正态”型,毛榛呈“L”型。在完全空间随机模型下,毛榛、红松、硕桦在所有尺度上(0~100 m)均呈聚集分布,白桦、五角槭、紫椴在0~81、0~94、0~48 m尺度上呈聚集分布,其余尺度为随机分布。在泊松聚块模型中,毛榛、五角槭、紫椴、红松在0~5 m尺度表现为聚集分布,白桦在0~2 m尺度呈聚集分布,硕桦在所有尺度上均呈随机分布。在异质泊松模型下,优势物种聚集程度减弱,并趋于随机与均匀分布。样地内优势树种的种间关联性以正、负关联为主,其中常绿树种与落叶树种的种间关联主要表现为正关联,乔木与灌木优势树种间多为负关联。综上,该次生林群落更新良好,扩散限制和生境异质性主导优势物种空间格局,优势物种间的关联性表现为竞争与互惠共存机制并存。 展开更多
关键词 天然次生林 点格局 空间分布 种间关联性 小兴安岭
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黄土高原刺槐人工林各植被层生物量多因子响应与管理
8
作者 云慧雅 王冬梅 +3 位作者 王彦辉 张莹莹 张梦棋 刘亚玲 《生态学报》 北大核心 2026年第3期1310-1323,共14页
基于黄土高原刺槐人工林文献数据,通过外包线分析法解析乔木层、灌木层、草本层和枯落物层生物量对主要因子的响应规律,确定合适的调控手段使各层生物量维持在较高水平。结果表明:(1)黄土高原各层生物量均值(t/hm^(2))表现为乔木层(73.7... 基于黄土高原刺槐人工林文献数据,通过外包线分析法解析乔木层、灌木层、草本层和枯落物层生物量对主要因子的响应规律,确定合适的调控手段使各层生物量维持在较高水平。结果表明:(1)黄土高原各层生物量均值(t/hm^(2))表现为乔木层(73.78)>枯落物层(6.43)>灌木层(2.91)>草本层(1.55),其中乔木层占比达87%。(2)各层生物量随主要影响因子的变化表现为:乔木层最主要影响因子是林龄,随林龄增加呈迅速增长(0—20 a)-增长渐缓(20—30 a)-趋于平缓(>30 a)的规律,立地指数(10 m)、郁闭度(0.60)、林分密度(1500株/hm^(2))为该层生物量增速转折点。灌木层和草本层主要影响因子是立地指数、林分密度、郁闭度,灌木层随立地指数升高逐渐递减,草本层呈快速增加-缓慢增加-趋于平稳的趋势;灌草层生物量均在>1700株/hm^(2)后显著减小、在郁闭度0.60—0.65时维持较高值。枯落物层的主要影响因子是林龄、乔木层生物量、郁闭度,随林龄和乔木层生物量增加先快速增大后增速渐缓,随郁闭度呈单峰响应(峰值0.60—0.70)。(3)郁闭度0.60—0.65时各植被层生物量维持较高水平(外包线最大值的85%以上)。该研究分析了黄土高原刺槐人工林各植被层生物量对主要因子的响应规律,并提出未来刺槐人工林经营时应维持0.60—0.65郁闭度范围使各层生物量维持在较高水平,为指导构建合理乔-灌-草-枯落物复合结构、提高刺槐林生态系统稳定性和固碳、水土保持与生物多样性保护等生态功能提供支撑。 展开更多
关键词 黄土高原 刺槐人工林 植被层生物量 立地因子 林分结构 郁闭度
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东山岛典型森林草本层β多样性及其驱动因素
9
作者 王彬彬 林曼妮 +3 位作者 朱琦琦 肖自新 李培杨 邓传远 《东北林业大学学报》 北大核心 2026年第2期58-67,共10页
探究植物群落间物种组成差异,有助于深入了解植物β多样性格局及其驱动机制,提高对海岛植物β多样性变化格局的认识。通过东山岛典型森林林下192个草本样方,以Jaccard相异性指数度量β多样性,结合Mantel检验、偏Mantel检验、依据距离的... 探究植物群落间物种组成差异,有助于深入了解植物β多样性格局及其驱动机制,提高对海岛植物β多样性变化格局的认识。通过东山岛典型森林林下192个草本样方,以Jaccard相异性指数度量β多样性,结合Mantel检验、偏Mantel检验、依据距离的冗余分析(db-RDA)、方差分解,量化空间距离、环境因子、物种丰富度对东山岛草本层β多样性及其组分的相对贡献。结果表明:草本层整体β多样性均值为0.822,周转组分占92.7%,嵌套组分占7.3%,物种间的组成差异主要源于物种更替。在0~30 km尺度内,整体β多样性及周转组分随空间距离呈极显著递增,嵌套组分随距离增加而降低。Mantel及偏Mantel检验结果显示,空间距离及环境因素与周转组分呈极显著相关,嵌套组分仅与物种丰富度呈极显著正相关。db-RDA分析结果表明,周转组分主要由海拔因子驱动,嵌套组分则几乎完全由物种丰富度差异决定。方差分解结果进一步显示,空间距离单独解释4.0%整体β多样性的变异来源,环境因子则单独解释1.9%,二者联合解释2.6%。 展开更多
关键词 Β多样性 环境过滤 扩散限制 草本层 东山岛
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粤北石漠化地区天然林群落特征及碳储量
10
作者 曹窈畅 王旭 +4 位作者 冯汉华 宝音满达 郭昊 周光益 何功秀 《浙江农林大学学报》 北大核心 2026年第1期11-23,共13页
【目的】探讨粤北石漠化地区的群落特征与碳储量的关系,揭示影响碳储量的关键群落特征指标。【方法】以粤北轻度、中度和重度3种石漠化程度的森林群落为研究对象,通过典型取样,各选取3个30 m×40 m植物样地,运用单因素方差分析、Pea... 【目的】探讨粤北石漠化地区的群落特征与碳储量的关系,揭示影响碳储量的关键群落特征指标。【方法】以粤北轻度、中度和重度3种石漠化程度的森林群落为研究对象,通过典型取样,各选取3个30 m×40 m植物样地,运用单因素方差分析、Pearson相关性分析、随机森林模型等方法,分析粤北石漠化地区的植物群落特征、碳储量特征及两者关系。【结果】①石漠化地区的植物群落优势树种为秀丽锥Castanopsis jucunda、马尾松Pinus massoniana、麻栎Quercus acutissima等,中度石漠化群落物种多样性最高。②3种石漠化程度的森林群落径级结构均呈现倒“J”型,其中径级Ⅰ个体占主导地位(轻度石漠化占53.8%、中度石漠化占67.8%、重度石漠化占77.4%),垂直结构以高阶Ⅰ、高阶Ⅱ为主,随着石漠化的加重,群落结构趋于简化;平均林分密度从大到小依次为重度石漠化群落、中度石漠化群落、轻度石漠化群落。③3种森林群落碳储量从大到小依次为中度石漠化群落、轻度石漠化群落、重度石漠化群落,群落间碳储量差异未达显著水平,碳储量组分中枯死木、凋落物碳储量最少。④物种多样性与碳储量特征无显著相关;胸径和树高与碳储量特征呈显著正相关(P<0.05);林分密度与碳储量特征无显著相关;基岩裸露度与土壤碳储量呈极显著负相关(P<0.01),与总碳储量无显著相关;物种优势度指数、胸径、树高对碳储量相对重要性分别为21.23%、19.95%和19.55%。【结论】粤北石漠化地区森林群落物种多样性以中度石漠化群落最高,群落中物种径级总体偏小,垂直结构分层不明显。优势种碳储量是群落碳储量的主要组成部分,群落结构对碳储量的影响占据主导地位。 展开更多
关键词 群落特征 碳储量 石漠化 粤北
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大练岛半自然林林下群落谱系结构及其影响因子
11
作者 钱志军 许艳蓉 +5 位作者 周宏骏 欧婧瑶 王晓盈 黄运腾 何雅琴 邓传远 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2026年第2期147-156,共10页
【目的】探讨福建省平潭大练岛半自然林林下灌草层谱系结构的形成机制及其与环境因子和建群种的关系,揭示植物群落物种多样性的维持机制,为海岛植物生物多样性保护提供科学依据。【方法】在大练岛森林群落中设置18个乔木样方,调查其林... 【目的】探讨福建省平潭大练岛半自然林林下灌草层谱系结构的形成机制及其与环境因子和建群种的关系,揭示植物群落物种多样性的维持机制,为海岛植物生物多样性保护提供科学依据。【方法】在大练岛森林群落中设置18个乔木样方,调查其林下物种组成,构建群落谱系树并计算最近类群指数(NTI),结合气候、地形、土壤及建群种重要值数据,通过模型筛选和结构方程模型(SEM)解析影响谱系结构的关键因子及其作用路径。【结果】1)大练岛半自然林林下灌草层谱系结构以聚集为主,灌木层有14个样方表现为谱系聚集,草本层有15个样方表现为谱系聚集;2)木麻黄和台湾相思的重要值显著增加灌木层NTI指数,而海拔、干旱指数和距大陆距离通过影响建群种分布间接调控灌木层谱系结构;3)木麻黄和滨柃通过调节土壤碱解氮水平对草本层NTI产生显著间接影响,土壤养分(碱解氮、有效磷和速效钾)直接调控草本层谱系结构,其中碱解氮和有效磷对草本层NTI指数存在显著负效应,速效钾则表现出正效应。【结论】环境过滤是大练岛半自然林林下灌草层物种共存和生物多样性维持的重要机制。建群种(木麻黄和台湾相思)在灌木层谱系结构中起主导作用,而土壤养分和其他环境因子(如海拔、干旱指数、距海岸距离)通过直接或间接途径共同塑造了林下灌草层的谱系结构。未来研究需进一步结合功能性状验证谱系生态位保守性,并探讨人为干扰对群落构建的影响。 展开更多
关键词 半自然林 海岛植被 群落谱系结构 环境过滤
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南京紫金山2种典型林分土壤氮库动态特征及影响因素
12
作者 刘丽丽 吴茜 +3 位作者 杨佳怡 秦添 徐童庆 关庆伟 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2026年第2期137-146,共10页
【目的】明晰紫金山不同林分类型土壤氮库动态特征及主要影响因素,以期为北亚热带区域提高土壤氮有效性和维持土壤肥力提供数据支撑。【方法】以南京市紫金山朴树-糙叶树落叶阔叶林(落叶阔叶林)与马尾松-枫香针阔混交林(针阔混交林)2种... 【目的】明晰紫金山不同林分类型土壤氮库动态特征及主要影响因素,以期为北亚热带区域提高土壤氮有效性和维持土壤肥力提供数据支撑。【方法】以南京市紫金山朴树-糙叶树落叶阔叶林(落叶阔叶林)与马尾松-枫香针阔混交林(针阔混交林)2种典型林分为研究对象,测定2种典型林分在不同生长时期0~20 cm(上层)和20~40 cm(下层)土层的土壤氮含量与组分及凋落物、细根的化学组成和酶活性等特征。【结果】1)落叶阔叶林和针阔混交林土壤全氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮变化范围分别为3.33~7.63 g·kg^(-1)和1.57~5.70 g·kg^(-1)、2.56~6.82 mg·kg^(-1)和1.42~5.14 mg·kg^(-1)、4.16~12.04 mg·kg^(-1)和4.92~15.33 mg·kg^(-1)、13.81~37.24 mg·kg^(-1)和10.82~33.74 mg·kg^(-1),并具有明显的表聚效应;2)落叶阔叶中林除硝态氮以外,其余氮组分均显著高于针阔混交林(P<0.05)。2种林分全氮均表现为生长旺期显著高于生长初期与末期(P<0.05),铵态氮均表现为生长旺期与末期显著高于生长初期(P<0.05),微生物生物量氮均表现为生长初期显著高于生长旺期与末期(P<0.05);3)冗余分析结果表明,凋落物生物量和碳氮比是影响落叶阔叶林氮含量变化的主要因素,解释率分别为40.9%与26.3%。细根生物量是针阔混交林氮含量变化的主要因素,解释率为43.8%;4)Mental检验表明,落叶阔叶林中,亚硝酸还原酶、脲酶均对全氮、铵态氮有显著影响(P<0.05),蛋白酶、硝酸还原酶均对铵态氮有极显著影响(P<0.01);针阔混交林中,亚硝酸还原酶对全氮、硝态氮、微生物生物量氮有显著影响(P<0.05),蛋白酶、硝酸还原酶均对硝态氮、微生物生物量氮有极显著影响(P<0.01)。【结论】落叶阔叶林由于具有较高的凋落物和细根生物量,养分归还速度快,促进了微生物生长和酶活性,导致土壤氮含量高于针阔混交林,建议在今后的北亚热带植被恢复过程中,应优先营建落叶阔叶林。 展开更多
关键词 植被类型 生长时期 氮组分 酶活性 细根 凋落物
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高节竹叶片生态化学计量特征和养分重吸收效率的种间竞争效应
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作者 李健 张岩 +4 位作者 凡莉莉 陈双林 郭子武 叶生月 胡俊靖 《西南林业大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第1期103-108,共6页
以高节竹纯林(PP)为对照,对比分析高节竹−毛竹混交林(PM)和高节竹−针阔叶树混交林(PB)2种竞争条件下的生态化学计量特征。通过测定不同林分中高节竹成熟叶和衰老叶的碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)元素含量,解析养分重吸收规律,并运用结构... 以高节竹纯林(PP)为对照,对比分析高节竹−毛竹混交林(PM)和高节竹−针阔叶树混交林(PB)2种竞争条件下的生态化学计量特征。通过测定不同林分中高节竹成熟叶和衰老叶的碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)元素含量,解析养分重吸收规律,并运用结构方程模型(PLS−SEM)探讨种间竞争对高节竹养分利用策略的影响。结果表明:与PP相比,PM和PB中高节竹成熟叶和衰老叶的N和P含量显著降低,C含量无显著变化;PB中K含量显著高于PP和PM。与PP相比,PM和PB中高节竹叶片的C/N、C/P和N/P显著提高,其中PB中的C/N、C/P和N/P显著高于PM;PM和PB中N/K显著低于PP。与PP相比,PM和PB中N和P的重吸收效率(NRE和PRE)显著提高,其中PM中K的重吸收效率(KRE)最高。PLS−SEM分析显示,种间竞争通过调控成熟叶养分含量和衰老叶化学计量比,显著影响NRE和PRE。高节竹在不同竞争环境下采取差异化的养分利用策略:与针阔叶树竞争时优先提升P的利用与重吸收能力,而与毛竹竞争时则强化K的利用效率,从而增强其生态适应性和生长潜力。 展开更多
关键词 高节竹 叶片 种间竞争 养分 重吸收效率 混交林
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基于生态系统健康的川滇生态屏障区生态安全格局构建
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作者 刘娇 杨爱霞 +1 位作者 李帅锋 苏建荣 《林业科学》 北大核心 2026年第1期42-56,共15页
【目的】构建生态系统健康评估框架与综合阻力面,识别川滇生态屏障区生态源地和关键节点,为研究区生态安全格局优化奠定基础,为生态保护与修复提供科学依据。【方法】基于2021年多源基础数据和“生态活力-组织力-恢复力-生态系统服务”... 【目的】构建生态系统健康评估框架与综合阻力面,识别川滇生态屏障区生态源地和关键节点,为研究区生态安全格局优化奠定基础,为生态保护与修复提供科学依据。【方法】基于2021年多源基础数据和“生态活力-组织力-恢复力-生态系统服务”框架,利用InVEST、Fragstats和TerrSet等软件,评估研究区生态系统健康空间分布,确定最优生态源保护方案;采用随机森林模型计算未来土地利用发展概率,结合自然和社会因子构建综合生态阻力面,应用电路理论模型构建研究区生态安全格局。【结果】2021年,研究区生态系统物理健康指数、活力、组织力和恢复力均呈现明显的空间分异。生态系统物理健康指数和活力平均值分别为0.533和0.546,呈南高北低分布,高值区主要分布在生态系统类型多样、野生生物资源丰富、植被覆盖率较高及水资源充足的南部、西南部、中部和北部;西北部和东部的生态系统物理健康和活力水平较低。组织力平均值为0.583,受地形阻隔影响,高值区多分布在地势平坦、交通连通性较好、植被覆盖度高、有河流穿越的区域;低值区集中于岷山、米仓山、邛崃山、大凉山和高黎贡山等地形复杂地区。恢复力平均值高达0.667,西部和西北部因过度放牧引发草地退化、盐碱化和沙化等问题而呈低值,城镇发达、耕地密集和湖泊所在地也为低值区。生态系统健康分布呈西部、西北部、东部和东南部较低,东北部、中部和南部较高的格局。综合生态阻力面平均值为32.716,与生态系统健康分布趋势相反。生态安全格局共包含210块生态源地,面积66990.64 km^(2),占总面积的28.28%;生态廊道511条,总长度达5951.475 km;在空间分布上呈现出西部密集、东部稀疏的特征。一般生态廊道(250条)长且分散,连接较远生态源;重要生态廊道(178条)短而密集,与一般廊道形成廊道网络;核心生态廊道(83条)连接面积较大源地。共识别出143个生态夹点和248个生态障碍点,主要分布于一般生态廊道上,以草地、其他用地和耕地为主。【结论】本研究揭示出川滇生态屏障区生态系统物理健康的区域差异,生态系统健康整体呈南北高、东西低分布格局。东北部、中部和南部是生态源地和夹点的集中分布区,应优先保护自然植被的完整性;阿坝州、甘孜州和香格里拉地区受自然与人为活动的影响显著,应重点修复;应进一步优化东北部和南部地区的空间规划,协调生态与经济的可持续发展。 展开更多
关键词 生态系统服务 生态系统健康 土地发展概率 电路理论 生态安全格局
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华北落叶松夜间水分利用分配及其影响因素
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作者 李梦婷 郭建斌 +2 位作者 林雪雯 韩炎穆 于澎涛 《林业科学研究》 北大核心 2026年第1期174-183,共10页
[目的]阐明植物夜间水分利用组分分配特征及其影响因素有助于制定合理的森林管理策略,确保森林在气候变化下的稳定性。[方法]本研究基于国家林草局六盘山森林生态定位站,于2022年生长季(5月13日一1 0月13日)对六盘山香水河小流域华北落... [目的]阐明植物夜间水分利用组分分配特征及其影响因素有助于制定合理的森林管理策略,确保森林在气候变化下的稳定性。[方法]本研究基于国家林草局六盘山森林生态定位站,于2022年生长季(5月13日一1 0月13日)对六盘山香水河小流域华北落叶松人工林树干液流速率(J_(s))及环境因子进行同步监测,分析生长季内夜间蒸腾(T_(n))和茎干补水(R_(e))的动态变化及其对环境因子和冠层气孔导度(G_(s))的响应。[结果](1)整个生长季华北落叶松夜间水分利用以R_(e)为主,Tn占比34.2%,R_(e)占比65.8%。(2)影响Tn的主导因子为Gs、饱和水汽压差(VPD)和大气温度(Ta),而影响R_(e)的主导因子为VPD、相对湿度(RH)和土壤体积含水量(VWC)。(3)当风速(WS)和Gs达到1.00 m·s^(−1)和0.31 mol·m^(-2)·s^(−1)时,逐渐对Tn起促进作用,当Ta、VPD和VWC分别达到11.81℃、0.43 kPa和17.98%时,逐渐对Tn起抑制作用;当Ta和VPD分别达到12.88℃和0.25 kPa时,逐渐对R_(e)起促进作用,当WS、RH、VWC和Gs达到0.30~1.10 m·s^(−1)、95.00%、17.65%和0.30 mol·m^(-2)·s^(−1)时,对R_(e)起抑制作用。[结论]华北落叶松生长季夜间水分利用以R_(e)为主,其与Tn分别受不同因子的调控,且对各影响因子的响应阈值存在差异。 展开更多
关键词 夜间水分利用 夜间蒸腾 茎干补水 华北落叶松 影响因子
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寒温带渐伐林生态系统大气-植被-凋落物-土壤连续体的季节性碳动态及影响因素
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作者 尚紫琴 贾德彬 +5 位作者 康雪儿 郝玉胜 郭少峰 吕晨歌 纪明宇 郝帅 《水土保持研究》 北大核心 2026年第1期184-196,共13页
[目的]解析生态系统各组分稳定碳同位素(δ^(13)C)和碳含量的动态特征,揭示生物群落与非生物环境间的碳-水-土互馈机制,为提升生态系统管理效能及应对气候变化提供科学依据。[方法]以寒温带大兴安岭渐伐林生态系统的5种典型植被:兴安落... [目的]解析生态系统各组分稳定碳同位素(δ^(13)C)和碳含量的动态特征,揭示生物群落与非生物环境间的碳-水-土互馈机制,为提升生态系统管理效能及应对气候变化提供科学依据。[方法]以寒温带大兴安岭渐伐林生态系统的5种典型植被:兴安落叶松(Larix gmelinii)、白桦(Betula platyphylla)、柴桦(Betula fruticosa)、杜香(Ledum palustre)和红花鹿蹄草(Pyrola incarnata)为研究对象,分析不同植被层的大气、叶枝(茎)、凋落物和土壤的δ^(13)C值和碳含量的季节性碳流转及沿垂直梯度的影响机制。[结果](1)不同高度大气的CO_(2)与δ^(13)C有着明显的垂直分异,梯度变化显著。(2)典型植被枝叶的δ^(13)C与碳含量受控于生育期呈现明显季节性波动性,在生长初期,乔灌草均表现出高碳和高水分利用效率模式;在生长旺季,均呈低水分利用效率模式,叶片碳累积;在生长末期,乔灌草转为保守用水模式,叶片碳向储存器官回流。(3)凋落物及土壤有机碳含量及其δ^(13)C差异显著,土壤有机碳呈“春高夏低”的现象,并沿土壤剖面递减,而土壤δ^(13)C沿土壤剖面富集。(4)乔木的大气-植被-土壤连续体对于环境因子的响应效应比灌木和草本更强且渐伐林生态系统碳汇能力显著。[结论]渐伐林生态系统连续碳库的季节性碳动态变化明显且环境驱动特征显著,该特征与植被高碳输入、土壤碳库稳定性共同构成了渐伐林的碳汇优势,为寒温带森林碳汇提升和水土保持协同管理提供了可量化的决策指标。 展开更多
关键词 森林生态学 季节性碳动态 稳定碳同位素 水分利用效率 土壤有机碳
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石质山地主要树种根序功能性状分异的生态适应策略
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作者 韦柳端 于淼 +5 位作者 林建 杨智慧 董天心 户佐佑 姜文珊 徐程扬 《生态学报》 北大核心 2026年第4期2024-2035,共12页
测量两组根序(1—3级根和4—5级根)的7个功能性状,分析其在不同石砾含量梯度下的变化,以探讨观赏树种在石质山地环境中,细根性状的变异及其适应策略。结果表明:(1)随着石砾含量的增加,1—3级根的比根表面积(SRA)和比根长(SRL)随石砾含... 测量两组根序(1—3级根和4—5级根)的7个功能性状,分析其在不同石砾含量梯度下的变化,以探讨观赏树种在石质山地环境中,细根性状的变异及其适应策略。结果表明:(1)随着石砾含量的增加,1—3级根的比根表面积(SRA)和比根长(SRL)随石砾含量增加显著减少,而根直径(RD)、根组织密度(RTD)和根碳含量(RCC)显著增加。4—5级根序则相反,即随石砾含量增加4—5级根的资源吸收能力增强;(2)不同根序在石砾含量梯度上表现为两个维度:PC1(占总变异的49.04%)由“协作”梯度(与RD和SRA相关)解释;PC2(占总变异的18.08%)代表了一个资源获取梯度,与RTD和根氮含量(RNC)相关,即获取-保守策略。1—3级根序主要与PC2有关,而4—5级根序在PC1上得分更高。(3)根系性状网络结构也随着石砾环境梯度也相应发生变化,土壤石砾越多性状之间的相关性和连接性越强,同时1—3级根序性状的网络结构比4—5级根序复杂;总体而言,不同根序承担的功能不同,1—3级根倾向于“自己做”的资源获取策略,而4—5级根则更倾向于与菌根真菌合作的资源保守策略。在石质环境中根序发生功能转变,观赏树种利用低级根粗化而高级根细化的特殊根系性状可能更具有优势。这些发现有助于更好地理解植物在石质土壤中的生存策略和机制,并为树木在石质山地区域的持续生存提供了理论依据。 展开更多
关键词 石质山地 根序 根系功能性状 根系经济谱 适应策略
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上海常见绿化树种叶功能性状对大气和土壤环境的响应
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作者 王九洲 王小玲 +3 位作者 庞育兰 郭雪艳 宋坤 达良俊 《生态学报》 北大核心 2026年第3期1182-1192,共11页
为探究城市绿化树种叶功能性状的变异及其环境驱动因素,以上海环城生态公园带62个样方9种常见树种为研究对象,通过测定9种植物叶功能性状,分析其对大气污染物和土壤养分的响应。结果表明:(1)上海常见树种的叶功能性状受不同环境因素驱动... 为探究城市绿化树种叶功能性状的变异及其环境驱动因素,以上海环城生态公园带62个样方9种常见树种为研究对象,通过测定9种植物叶功能性状,分析其对大气污染物和土壤养分的响应。结果表明:(1)上海常见树种的叶功能性状受不同环境因素驱动,叶碳含量、叶氮含量、叶磷含量、叶钾含量、叶面积、比叶面积、叶干物质含量与叶形指数受大气和土壤环境显著影响。(2)大气污染物中,PM_(2.5)与叶碳含量负相关;O_(3)与叶形指数正相关,与叶氮含量负相关;VOCs与比叶面积、叶氮含量和叶磷含量正相关,与叶碳含量和叶干物质含量负相关。(3)土壤养分中,土壤总氮含量、土壤总磷含量与叶钾含量负相关;土壤总钾含量与叶氮含量和叶钾含量正相关;土壤速效钾含量与叶磷含量正相关;土壤氨氮含量与叶碳含量和叶氮含量负相关;土壤硝态氮含量与叶面积、叶氮含量正相关。(4)相较于大气污染物,土壤养分在叶功能性状变异的解释中具有更高相对重要性。综上,上海城市森林的管理建设与功能评估过程中需要考量城市异质环境对树木叶功能性状的影响。 展开更多
关键词 环城生态公园带 叶功能性状 土壤养分 大气污染物
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生物质炭添加对毛竹(Phyllostachys edulis)出笋和新竹生长的影响研究
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作者 陈继来 唐旭 +3 位作者 王小倩 高冠女 张全智 周本智 《江西农业大学学报》 北大核心 2026年第1期142-152,共11页
【目的】毛竹(Phyllostachys edulis)是我国森林资源的重要组成部分,在南方分布广泛。探究不同粒径和不同施入量的生物质炭对毛竹林竹笋和新竹生长的影响,可为毛竹林土壤改良、科学经营提供理论依据。【方法】于浙江省杭州市富阳区国家... 【目的】毛竹(Phyllostachys edulis)是我国森林资源的重要组成部分,在南方分布广泛。探究不同粒径和不同施入量的生物质炭对毛竹林竹笋和新竹生长的影响,可为毛竹林土壤改良、科学经营提供理论依据。【方法】于浙江省杭州市富阳区国家林业和草原局钱江源森林生态系统定位研究站庙山坞林区选取立地条件和林分条件相似的毛竹纯林,设置对照(CK)和6个处理,分别为粗粒径(5 mm)低量生物质炭(CB1,5 t/hm^(2))、粗粒径(5 mm)中量生物质炭(CB2,10 t/hm^(2))、粗粒径(5 mm)高量生物质炭(CB3,15 t/hm^(2))、细粒径(2 mm)低量生物质炭(XB1,5 t/hm^(2))、细粒径(2 mm)中量生物质炭(XB2,10 t/hm^(2))和细粒径(2 mm)高量生物质炭(XB3,15 t/hm^(2)),研究不同粒径和不同生物质炭施入量对毛竹出笋和新竹生长的影响。【结果】与对照相比(CK),6种处理均能提高出笋量,其中CB2、XB2处理的出笋量显著高于其他处理,分别增长了91.30%和108.70%。6种处理的新竹平均胸径均高于CK,且CB2和XB2处理的平均胸径显著大于CK,分别为10.20 cm和10.35 cm,表明CB2和XB2处理对平均胸径促进作用最好。此外,CB1、CB2、CB3、XB1、XB2和XB3处理下中径材和大径材的比例上升,其中CB3处理显著提升了大径材的占比,增加了27%,说明CB3处理在毛竹林大径材数量方面的提升效果最好。新竹生长动态显示,在调查期间内,竹笋的地径生长和高度生长呈现明显的阶段性规律:前期以地径增长为主,高度生长较为缓慢;后期则高度生长迅速,地径生长趋缓。在一定时间范围内,细粒径生物质炭对竹笋地径生长和高度生长的促进效应优于粗粒径生物质炭。【结论】在6种处理中,细粒径的中量生物质炭(XB2)处理可显著提高毛竹林的出笋量与平均胸径,并增加中大径材的数量;而粗粒径的高量生物质炭(CB3)处理则对大径材数量的增加表现出显著促进作用。因此,在实际毛竹经营中,以提高出笋量、平均胸径及中大径材数量为培育目标时,施入细粒径的中量生物质炭(XB2)效果好;以培育大径材为主要目标时,则粗粒径的高量生物质炭(CB3)效果更为显著。 展开更多
关键词 生物质炭 粒径 毛竹 竹笋
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石羊河下游不同退化程度沙枣-柠条混交林土壤养分特征
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作者 王鼎 王梓璇 +3 位作者 牛会慧 冯永林 刘学录 褚润 《北方园艺》 北大核心 2026年第4期93-100,共8页
以甘肃省武威市民勤县石羊河下游沙枣-柠条混交林为研究对象,采用野外调查与室内分析方法,研究了不同退化程度下沙枣-柠条混交林土壤理化性质的变化规律,以期为当地植被恢复与土壤改良提供参考依据。结果表明:1)随着退化程度加剧,各土层... 以甘肃省武威市民勤县石羊河下游沙枣-柠条混交林为研究对象,采用野外调查与室内分析方法,研究了不同退化程度下沙枣-柠条混交林土壤理化性质的变化规律,以期为当地植被恢复与土壤改良提供参考依据。结果表明:1)随着退化程度加剧,各土层(0~2、2~5、5~10 cm)土壤全氮、速效钾含量显著降低(P<0.05),与轻度退化相比,中度、重度土壤全氮含量在各土层中降低了14.91%~98.51%,速效钾含量降低了35.89%~85.71%。土壤有效磷含量随着退化程度加剧在0~2 cm和5~10 cm土层中显著降低(P<0.05),中度、重度退化林地土壤有效磷含量较轻度降低了23.56%~66.67%。随着退化程度加剧,土壤有机碳含量在0~2 cm土层中显著降低,土壤pH在5~10 cm土层中显著增加(P<0.05),土壤全钾含量变化不明显。2)在不同退化程度下,土壤有机碳、有效磷含量随土层深度增加而显著降低,土壤pH随土层深度增加而显著增加(P<0.05),土壤全磷、全钾含量随土层深度增加变化不明显。土壤全氮含量在轻度、中度、重度沙枣-柠条混交林中随土层深度增加而显著降低(P<0.05)。总体来看,不同退化程度对速效养分扰动较大,对土壤全钾养分干扰较小。 展开更多
关键词 石羊河下游 退化程度 沙枣-柠条混交林
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