为探究黄土高原植被恢复形成各群落生态系统功能权衡关系,本研究以植被恢复形成的灌木、自然草地、撂荒草地及乔木群落为对象,采用均方根偏差法(Root mean square deviation,RMSD)研究了生物量生产、土壤含水量、土壤养分含量、物种多样...为探究黄土高原植被恢复形成各群落生态系统功能权衡关系,本研究以植被恢复形成的灌木、自然草地、撂荒草地及乔木群落为对象,采用均方根偏差法(Root mean square deviation,RMSD)研究了生物量生产、土壤含水量、土壤养分含量、物种多样性4种生态系统功能差异及其权衡关系。结果表明:各植被类型间生态系统功能差异显著;各植被类型最高权衡均出现在生物量与其他生态系统功能间,RMSD在0.27~0.53间变化;乔木群落生态系统功能严重失衡,需要降低生物量促进各功能协调发展;灌木群落和自然草地群落生态系统功能中度失衡,是较为适合该区域的植被恢复的类型,两种群落分别需要改善土壤养分含量和土壤含水量;撂荒草地失衡程度最轻但生态系统功能低下,需要提升物种多样性及生物量。研究结果为黄土高原植被恢复调控与可持续发展提供依据。展开更多
植被碳水利用效率是表征生态系统碳水循环的重要指标。采用MODIS数据,利用Google Earth Engine平台计算植被碳利用效率(Carbon Use Efficiency, CUE)与水利用效率(Water Use Efficiency, WUE)。采用趋势分析、变异系数、R/S分析及偏相...植被碳水利用效率是表征生态系统碳水循环的重要指标。采用MODIS数据,利用Google Earth Engine平台计算植被碳利用效率(Carbon Use Efficiency, CUE)与水利用效率(Water Use Efficiency, WUE)。采用趋势分析、变异系数、R/S分析及偏相关分析等方法,对2000—2020年黄河流域植被CUE与WUE的时空动态进行分析,并探究水热条件对碳水利用效率的影响。结果表明:(1)2000—2020年黄河流域植被碳水利用效率年均值分别为0.61和0.68 gC m^(-2)mm^(-1);研究时限内,植被CUE呈波动下降趋势,而WUE呈波动上升趋势。(2)空间上,植被CUE呈西高东低分布,WUE相反。不同土地覆被类型的CUE表现为草地>农田>灌丛>森林;WUE表现为:农田>森林>草地>灌丛。(3)总体上,黄河流域植被CUE与温度呈负相关,与降水呈正相关;黄河流域北部植被WUE与温度和降水均呈正相关关系,黄河流域西南部植被WUE与降水负相关;(4)不同土地利用类型中,草地、森林、农田CUE与温度主要呈负相关响应,灌丛CUE主要呈正相关响应;黄土高原西北部地区草地CUE与降水呈正相关关系,而在黄河源区草地CUE与降水呈负相关关系,农田CUE对降水呈现正向反馈。(5)植被WUE与温度和降水的关系存在较强的空间异质性。降水是影响干旱,半干旱地区的草地WUE的主导因素,而高海拔地区草地WUE与温度、降水均呈负相关关系;灌丛WUE与温度成负相关关系,与降水呈正相关关系;受人类活动影响,农田WUE与温度有正相关关系。研究结果对于深入理解黄河流域植被恢复与气候变化双重背景下区域的植被碳水耦合机理有重要意义。展开更多
温度和降水变化显著影响高寒生态系统植被生长和系统功能。草地生产力作为草地系统功能强弱的重要体现,对气候变化,特别是温度和降水变化十分敏感。探究高寒草原生产力如何响应气候变化,对预测未来气候变化情景下高寒草地系统功能变化...温度和降水变化显著影响高寒生态系统植被生长和系统功能。草地生产力作为草地系统功能强弱的重要体现,对气候变化,特别是温度和降水变化十分敏感。探究高寒草原生产力如何响应气候变化,对预测未来气候变化情景下高寒草地系统功能变化意义重大。前期研究大都从年或季节尺度探究气候变化对草地生产力的影响特征,缺乏更精细时间尺度的关联分析。本研究基于1997—2020年青藏高原高寒草原长期植被观测数据及相应气候资料,应用简单线性回归及偏最小二乘回归法(Partial Least Squares regression,PLS)探究了研究区草地地上净初级生产力对日尺度温度和降水变化响应特征。结果表明:(1)近24 a来研究区年平均气温和降水量分别以0.03℃/a和4.36 mm/a的速率显著升高;(2)近24 a来研究区草地生产力显著升高(增幅为5.24 g m^(-2)a^(-1)),且与年平均温度和降水量呈显著正相关关系;(3)日尺度分析表明,不同阶段温度和降水变化对草地生产力的影响不同,其中5—8月和9—10月的温度及5—7月和9—11月的降水是影响研究区草地生产力的气候因子关键作用期,尤以生长季温度(5—8月)和降水(5—7月)变化影响更高,这表明生长季气候变化是该高寒草地生产力变化的主要驱动因素。总之,本研究指出近24 a生长季温度和降水量显著增加对高寒草原生产力具有重要促进作用,这意味着青藏高原暖湿化对高寒草原生态系统功能(草地生产力)影响不仅依赖于温度和降水变化的幅度,同时亦与温度和降水变化的方向和是否同步密切相关。展开更多
为探究黄土高原植物群落生物多样性与生态系统功能的关系,本研究以黄土丘陵区不同环境条件下稳定的自然植物群落为对象,采用3个物种多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数)和4个功能多样性指数(FRic功能...为探究黄土高原植物群落生物多样性与生态系统功能的关系,本研究以黄土丘陵区不同环境条件下稳定的自然植物群落为对象,采用3个物种多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数)和4个功能多样性指数(FRic功能丰富度、FDiv功能趋异指数、FEve功能均匀度和FDis功能离散度),选取地上生物量(Aboveground biomass,AGB)、土壤全氮(Soil total nitrogen,STN)、土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)和土壤全磷(Soil total phosphorus,STP)作为生态系统功能指标,运用冗余分析和全因子回归的方法对影响生态系统功能的因素进行分析。结果表明:Shannon指数、STP随降雨量和气温递增呈现先递增后递减的趋势,FRic呈递减趋势,FDiv,AGB,SOC,STN呈递增趋势(P<0.05);年均降雨量Pa对生态系统功能的贡献值达到21.5%,功能多样性指数(FDiv,FDis,FEve)对生态系统功能的贡献值要高于物种多样性(Shannon指数),且显著影响AGB和STP(P<0.05)。综上所述,在黄土丘陵区降雨量主要影响着生态系统功能,功能多样性对生态系统功能的影响程度比物种多样性更大。本研究可为黄土高原生物多样性和生态系统功能的恢复提供理论依据。展开更多
文摘为探究黄土高原植被恢复形成各群落生态系统功能权衡关系,本研究以植被恢复形成的灌木、自然草地、撂荒草地及乔木群落为对象,采用均方根偏差法(Root mean square deviation,RMSD)研究了生物量生产、土壤含水量、土壤养分含量、物种多样性4种生态系统功能差异及其权衡关系。结果表明:各植被类型间生态系统功能差异显著;各植被类型最高权衡均出现在生物量与其他生态系统功能间,RMSD在0.27~0.53间变化;乔木群落生态系统功能严重失衡,需要降低生物量促进各功能协调发展;灌木群落和自然草地群落生态系统功能中度失衡,是较为适合该区域的植被恢复的类型,两种群落分别需要改善土壤养分含量和土壤含水量;撂荒草地失衡程度最轻但生态系统功能低下,需要提升物种多样性及生物量。研究结果为黄土高原植被恢复调控与可持续发展提供依据。
文摘温度和降水变化显著影响高寒生态系统植被生长和系统功能。草地生产力作为草地系统功能强弱的重要体现,对气候变化,特别是温度和降水变化十分敏感。探究高寒草原生产力如何响应气候变化,对预测未来气候变化情景下高寒草地系统功能变化意义重大。前期研究大都从年或季节尺度探究气候变化对草地生产力的影响特征,缺乏更精细时间尺度的关联分析。本研究基于1997—2020年青藏高原高寒草原长期植被观测数据及相应气候资料,应用简单线性回归及偏最小二乘回归法(Partial Least Squares regression,PLS)探究了研究区草地地上净初级生产力对日尺度温度和降水变化响应特征。结果表明:(1)近24 a来研究区年平均气温和降水量分别以0.03℃/a和4.36 mm/a的速率显著升高;(2)近24 a来研究区草地生产力显著升高(增幅为5.24 g m^(-2)a^(-1)),且与年平均温度和降水量呈显著正相关关系;(3)日尺度分析表明,不同阶段温度和降水变化对草地生产力的影响不同,其中5—8月和9—10月的温度及5—7月和9—11月的降水是影响研究区草地生产力的气候因子关键作用期,尤以生长季温度(5—8月)和降水(5—7月)变化影响更高,这表明生长季气候变化是该高寒草地生产力变化的主要驱动因素。总之,本研究指出近24 a生长季温度和降水量显著增加对高寒草原生产力具有重要促进作用,这意味着青藏高原暖湿化对高寒草原生态系统功能(草地生产力)影响不仅依赖于温度和降水变化的幅度,同时亦与温度和降水变化的方向和是否同步密切相关。
文摘为探究黄土高原植物群落生物多样性与生态系统功能的关系,本研究以黄土丘陵区不同环境条件下稳定的自然植物群落为对象,采用3个物种多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数)和4个功能多样性指数(FRic功能丰富度、FDiv功能趋异指数、FEve功能均匀度和FDis功能离散度),选取地上生物量(Aboveground biomass,AGB)、土壤全氮(Soil total nitrogen,STN)、土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)和土壤全磷(Soil total phosphorus,STP)作为生态系统功能指标,运用冗余分析和全因子回归的方法对影响生态系统功能的因素进行分析。结果表明:Shannon指数、STP随降雨量和气温递增呈现先递增后递减的趋势,FRic呈递减趋势,FDiv,AGB,SOC,STN呈递增趋势(P<0.05);年均降雨量Pa对生态系统功能的贡献值达到21.5%,功能多样性指数(FDiv,FDis,FEve)对生态系统功能的贡献值要高于物种多样性(Shannon指数),且显著影响AGB和STP(P<0.05)。综上所述,在黄土丘陵区降雨量主要影响着生态系统功能,功能多样性对生态系统功能的影响程度比物种多样性更大。本研究可为黄土高原生物多样性和生态系统功能的恢复提供理论依据。
