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基于SCOPE模型的樟子松人工林日光诱导叶绿素荧光及初级生产力模拟与评估
张宇昕, 杨凯捷, 丛巍巍, 陆森, 张劲松, 王锋
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2024-0004
摘要(88) HTML(25) PDF (7)
摘要:
  目的  检验SCOPE(Soil Canopy Observation of Photosynthesis and Energy fluxes)模型用于模拟樟子松人工林的日光诱导叶绿素荧光(sun-induced chlorophyll fluorescence, SIF)和植被总初级生产力(gross primary productivity, GPP)动态变化的可能性。  方法  对科尔沁沙地南缘樟子松人工林,基于样地SIF、GPP及气象协同观测数据,利用SCOPE模型模拟SIF与GPP的日变化与季节变化,评估了SCOPE模型在典型晴天、典型多云日、整个观测期的模拟效果。  结果  结果显示,利用气象观测数据及冠层参数(入射短波辐射、气温、大气实际水汽压、CO2浓度及叶面积指数),可驱动SCOPE模型模拟樟子松人工林的SIF与GPP。典型晴天日与多云日的SIF模拟值和实测值的R2分别为0.42与0.52,RMSE分别为0.19与0.18 W·m−2·μm−1·sr−1;GPP模拟值和观测值的R2分别为0.78与0.89,RMSE分别为1.87与2.57 μmol·m−2·s−1。在季节尺度上,SIF和GPP模拟值和观测值的R2分别为0.50、0.72,RMSE分别为0.19 W·m−2·μm−1·sr−1和2.64 μmol·m−2·s−1。在整个观测期,多云日的SIF(R2=0.31, RMSE=0.22 W·m−2·μm−1·sr−1)与 GPP(R2=0.80, RMSE =2.42 μmol·m−2·s−1)的模拟效果优于晴天日(SIF:R2=0.30,RMSE=0.26 W·m−2·μm−1·sr−1,GPP:R2=0.64,RMSE=3.64 μmol·m−2·s−1)。SIF模拟值总体高于观测值,当SIF强度较低时易对SIF高估,反之则易低估。GPP的模拟精度较高,模型对较低与较高GPP有所低估,对中间值有所高估。  结论  SCOPE模型可用于日尺度与季节尺度的SIF与GPP模拟,且多云日的模拟精度更高。SCOPE模型对樟子松人工林的GPP模拟结果优于SIF,推测SIF模拟精度较低的原因可能是模型对SIF的模拟是基于阔叶植物的辐射传输过程。未来应发展针对针叶植物的SIF辐射传输模型,为针叶林的辐射传输与荧光遥感监测提供模型基础。
害虫种群的发展与调控
党英侨, 王小艺
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2024-0005
摘要(101) HTML(42) PDF (7)
摘要:
作为自然界中种类和数量最多的动物类群,昆虫与人类生活息息相关。害虫给人类生产生活造成了严重危害,尽管人类长期与其进行斗争,但很难获胜。这主要是因为害虫种群在时空尺度上均易拓展,而人为干扰只是在局部起到一定的害虫种群数量调控作用。事实上除喷施化学药剂、布设诱集装置和采取营林及捕杀等人为干扰措施外,气候、寄主植物和天敌等其他生物也是害虫种群调控中的重要因子。本文基于害虫种群发生发展现状,在阐明害虫种群自然发展规律的基础上,重点从气候条件、寄主植物和天敌等方面介绍自然条件下害虫种群的抑制因子。通过综述目前常见的几种害虫种群调控途径,认为害虫种群调控需要考虑全部种群分布的区域、作用因子的短期致死率、持续作用时间等,并以最终累积的种群年总死亡率或世代总死亡率为重要指标。综合考虑多种生物和非生物因子,充分利用天敌等自然调控因子的作用,削减各因子之间的不利影响,是更好调控害虫种群的必要途径。
福建龙栖山国家级自然保护区林下鸟类和兽类资源的红外相机监测
任雪琴, 邹智超, 袁鑫, 肖忠辉, 吴迪
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2024-0017
摘要:
  目的  深入了解福建龙栖山国家级自然保护区野生动物资源现状。  方法  从2022年6月至2023年6月,在保护区内布设了32台红外相机对鸟类和兽类多样性进行初步调查。  结果  本次调查累计11680个相机工作日,共获得照片15009次,其中获得可识别物种的独立有效照片2831次,记录到兽类和鸟类共记有22种,其中兽类16种,隶属于5目9科;鸟类6种,隶属于2目3科。发现国家一级重点保护野生动物3种,即黑麂(Muntiacus crinifrons)、黄腹角雉(Tragopan caboti)和白颈长尾雉(Sytmaticus ellioti);国家二级重点保护野生动物6种,分别是黑熊(Ursus thibetanus)、猕猴(Macaca mulatta)、短尾猴(M. arctoides)、中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)、白鹇(Lophura nycthemera)和白眉山鹧鸪(Arborophila gingica);被IUCN红色名录评估为易危(VU)的动物6种以及隶属于近危(NT)的动物1种。兽类相对多度指数最高的是小麂(M. muntjak)(RAI=7.852),鸟类相对多度指数最高的是白鹇(RAI=8.031)。  结论  本次调查补充了福建龙栖山国家级自然保护区的鸟兽多样性数据,调查结果反映了现今保护区内野生动物资源状况,为保护区野生动物保护和资源管理提供了参考信息,是保护区系统建立野生动物监测体系、有效开展保护管理的基础,并可为长期的生物多样性监测和评价提供支撑。
雷击火发生预报的研究进展
彭玉娴, 田晓瑞, 李思薇, 司莉青, 王明玉
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2024-0015
摘要:
雷击火是最主要的自然火,也是全球植被过火面积的主要形成因子。闪电成因比较复杂,因此很难准确预测闪电和雷击火发生。随着对闪电监测能力的提高,雷击火发生预报在林火管理中逐渐得到应用。雷击火发生预报一般采用统计回归模型或机器学习方法,包括逻辑回归模型、随机森林模型、广义线性模型等。本文从雷击火的驱动因子、闪电特征和预报方法3个方面总结相关研究进展,重点综述雷击火的驱动因子和发生预报方法。结合当前雷击火预报技术中存在的问题,总结了未来的研究方向。今后需要针对不同生态区的可燃物特征和雷击火发生特点,发展满足不同管理需求的雷击火发生预测模型,提高雷击火发生的预测能力。
毛竹林套种草珊瑚后土壤有机碳组分特征变化
徐向阳, 陈则栋, 张小平, 高贵宾, 黄志远, 吴志庄
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2024-0020
摘要:
  目的  研究毛竹林下套种草珊瑚对土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响,以期明确复合经营对毛竹林土壤有机碳稳定性的扰动程度,为制定可持续性、高综合效益的毛竹林经营策略提供科学依据。  方法  以毛竹林下套种草珊瑚的表层土(0~20cm)为研究对象(SG),以毗邻的毛竹纯林为对照(CK),分析了土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、铁铝结合态有机碳(Fe(Al)-SOC))和钙结合态有机碳(Ca-SOC)含量,并量化了碳库管理指数。  结果  与毛竹纯林相比,套种草珊瑚后土壤有机碳含量提升了51.3%,土壤活性有机碳组分(EOC、MBC、DOC)的含量及其占土壤有机碳的比例显著上升,土壤稳定态有机碳组分(Fe(Al)-SOC、Ca-SOC)的含量显著提升,但其占土壤有机碳的比例显著下降。此外,与毛竹纯林相比,套种草珊瑚土壤碳库活度(L)与碳库管理指数(CPMI)显著增加,氧化稳定系数(Kos)显著下降。冗余分析结果显示土壤容重(BD)是影响土壤有机碳及其组分的关键环境因子。相关分析结果显示,容重与土壤有机碳及其组分呈显著负相关,速效氮(AN)、速效磷(AP)与土壤有机碳及其组分呈显著正相关  结论  毛竹林下套种草珊瑚提高了土壤有机碳及其组分的含量,提高了活性有机碳组分的相对含量,降低了稳定有机碳组分的相对含量,提高了土壤碳库管理指数,利于土壤碳库的更新与循环。
热带常绿阔叶林冠层光合作用光响应特征
牛晓栋, 庞勇, 徐海龙, 余涛
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2024-0016
摘要:
  目的  研究云南省典型热带常绿阔叶林的冠层光合作用光响应特征。  方法  基于云南省景洪市普文热带常绿阔叶林通量塔从2023年3月至2024年2月的观测数据,利用Michaelis-Menten方程,以1个月为时间窗口,拟合生态系统光合作用的3个光响应特征参数(以下简称“光合参数”),并与相应时间尺度的环境因子平均值进行相关分析。  结果  热带常绿阔叶林的表观初始光能利用效率(Apparent initial light use efficiency, ɑ)和生态系统暗呼吸速率(Dark ecosystem respiration, Rd)有相似的季节变异特征,均在10月份达到最大值,2月份为最小值;最大光合速率(Maximum photosynthesis rate, Pmax)在3至5月较低,其余月份变化不明显。与ɑRdPmax的季节变异相关性最大的环境因子分别是风速、空气相对湿度和饱和水汽压差,冠层导度也对RdPmax的季节变异有一定影响。  结论  热带常绿阔叶林的3个冠层光合参数有明显的季节变异特征,风速和水分条件相比辐射和温度对光合参数的季节变异有更大影响。
漓江源区常绿阔叶林和毛竹林土壤呼吸特征
王瑞强, 莫燕华, 马姜明, 秦佳双
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2023-0073
摘要(44) HTML(16) PDF (2)
摘要:
  目的  研究漓江源区常绿阔叶林和毛竹林土壤呼吸特征,为该地区土壤碳排放估计和管理提供科学依据。  方法  利用Li-8100A土壤碳通量测量系统监测漓江源区常绿阔叶林、毛竹林以及抚育改造后的毛竹林(毛竹-多花黄精、毛竹-草珊瑚)从2022年12月到2023年11月的土壤呼吸速率。  结果  1)常绿阔叶林、毛竹林和抚育改造后的毛竹林土壤呼吸速率年变化特征均整体呈先上升后下降的单峰曲线;2)常绿阔叶林土壤总呼吸年均值为4.18±2.01 μmol·m−2·s−1,显著高于毛竹林的2.36±1.18 μmol·m−2·s−1和抚育改造后毛竹林的2.41±1.09和2.54±1.18 μmol·m−2·s−1,分别是毛竹林和抚育改造后的毛竹林的1.77、1.73、1.67倍;毛竹林抚育改造并套种草珊瑚和多花黄精后的土壤总呼吸均增加,且套种草珊瑚的土壤总呼吸低于套种多花黄精;3)土壤温度和土壤含水量是影响土壤呼吸速率的主要因素,共同解释了常绿阔叶林、毛竹林和抚育改造后的毛竹林土壤呼吸的63.5%~86.1%。  结论  漓江源区常绿阔叶林土壤呼吸显著高于毛竹林和抚育改造后的毛竹林,毛竹林抚育改造并套种草珊瑚和多花黄精后土壤呼吸均增加;土壤温度和土壤含水量是影响土壤呼吸及组分的主要因素。
基于碳氢氧同位素的桉树人工林水循环过程研究进展
左海军, 徐庆, 高德强, 张蓓蓓, 许文斌
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2023-0050
摘要(34) HTML(14) PDF (1)
摘要:
桉树是我国南方地区重要的速生用材树种,在我国人工林资源中具有十分重要的地位。然而,桉树种植带来的生态环境问题日益受到关注,尤其在对桉树是否为“抽水机”、桉树大面积种植是否导致土壤干旱和地下水位下降等问题上一直存在诸多争议。碳氢氧稳定同位素为陆地生态系统水循环过程定量研究提供了有效和便捷的方法,能系统和定量地阐明桉树人工林生态系统水文过程、不同水体转化关系和桉树水分利用效率等。本文系统归纳了碳氢氧同位素在桉树人工林生态系统水循环过程(包括大气降水、林冠穿透水、地表水、土壤水、植物水、地下水及蒸发水等)和植物水分利用效率中的应用研究进展,指出了当前研究中存在的不足,展望了其未来研究和应用前景。研究结果可为我国桉树人工林可持续经营理念下的水资源优化管理提供科学依据。
基于δ13C估算水分利用效率的2种模型比较——以峨眉山雷洞坪植物为例
陈淼, 刘顺, 许格希, 陈健, 史作民
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2024-0003
摘要(63) HTML(30) PDF (6)
摘要:
  目的  通过对基于稳定碳同位素值(δ13C)估算水分利用效率(iWUE)的2种模型(是否考虑叶肉导度,gm)之间差异的研究,有助于进一步理解gm对植物iWUE的影响。  方法  本研究选择峨眉山雷洞坪针阔混交林中不同生长型的植物,共采集了48个物种的117个样品,通过测定叶片δ13C,对比了早期估算iWUE模型(iWUEsim模型,将gm看作无穷大)与包含gm效应的iWUE模型(iWUEmes模型)之间的iWUE差异(iWUEdifference),以及这种差异随植物生长型变化的趋势。  结果  结果显示,iWUEsim的平均值(42.23±1.33 μmol·mol−1)显著高于iWUEsem的平均值(28.10±0.65 μmol·mol−1),高估比例3.64%~72.11%(平均49.58±1.30%)。不同生长型植物的iWUEsim均显著大于iWUEsem,其中草本植物高估比例3.64%~48.00%(平均29.20±5.16%),灌木高估比例13.68%~67.73%(平均48.44±1.83%),乔木高估比例32.04%~72.11%(平均54.08±1.47%)。此外,叶片功能性状也对iWUEdifference有重要影响,相比于叶片厚度、叶片干物质含量和单位质量叶片氮含量,单位面积叶片氮含量和比叶重是影响iWUEdifference变化的主要因素。  结论  将gm看作无穷大会造成对基于δ13C估算的iWUE的高估,未来估算植物iWUE时应考虑gm的影响。
六盘山区华北落叶松人工林小气候特征
杨文海, 杨志莲, 王彦辉, 李向栋, 王正安, 陈炜
, doi: 10.12356/j.2096-8884.2024-0026
摘要(44) HTML(27) PDF (6)
摘要:
  目的  实测华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林的林内和林窗小气候特征,认识森林的小气候调节作用,为促进林下更新和森林多种功能利用提供科学依据。  方法  在宁夏六盘山南部半湿润区,建立林内(林龄40 a,郁闭度0.52)和林窗(面积750 m2)小气候观测样地,用自动气象站从2022年12月起连续一年监测气象指标和10 cm深土壤温度湿度,并用标准气象站数据按海拔内插得到林外气象数据作为对照。  结果  与林外相比,林内和林窗有明显的小气候调节作用,这表现在:1)年均太阳辐射日累积值(MJ/m2)为林内(4.53)<林窗(8.87)<林外(13.99),林内和林窗仅为林外的0.32和0.63倍;林内和林窗与林外的月均太阳辐射累积值的差在生长季大于非生长季。2)年均气温(℃)为林内(7.2)<林外(7.5)<林窗(7.8),气温日较差(℃)为林内(6.1)<林窗(6.3)<林外(8.0),林内和林窗的气温变化更平缓;林内、林窗、林外之间的月均气温差值在生长季小于非生长季。3)年均空气相对湿度(%)为林内(69.1)>林窗(64.7)>林外(62.5),林内和林窗比林外提高了6.6%和2.2%,且提高幅度为生长季大于非生长季。4)10 cm深土壤温度年均值(℃)为林内(6.8)<林窗(8.8)<林外(9.1),林内和林窗比林外低2.3 ℃和0.3 ℃;土壤温度日较差(℃)为林内(0.7)<林窗(1.5)<林外(4.5);林内和林窗土壤温度与林外相比在生长季降低但在非生长季提高。5)10 cm深土壤湿度年均值(%)为林内(24.4)<林窗(29.8)<林外(33.8),林内和林窗比林外降低了9.4%和4.0%,林内和林窗降低土壤湿度的作用在生长季中期较小。  结论  华北落叶松人工林的小气候调节作用明显,且在生长季大于非生长季。与林外相比,林内和林窗大幅降低了太阳辐射、土壤温度、土壤湿度,但显著提高了空气湿度,还减小了各指标变幅和调节了峰值时间,对空气温度有良好的调控缓冲作用。