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生态系统稳定性概念、评估方法及影响因素
1
作者 陈萍 信忠保 +1 位作者 周金星 张志强 《生态学报》 北大核心 2025年第14期6647-6662,共16页
随着气候变化和人类活动的加剧,生态系统能否持续维持其功能和服务受稳定性影响。作为衡量生态系统应对外界压力的重要指标,生态系统稳定性对于理解其在自然和人为干扰下如何保持或恢复其功能至关重要。然而,由于生态系统的复杂性,准确... 随着气候变化和人类活动的加剧,生态系统能否持续维持其功能和服务受稳定性影响。作为衡量生态系统应对外界压力的重要指标,生态系统稳定性对于理解其在自然和人为干扰下如何保持或恢复其功能至关重要。然而,由于生态系统的复杂性,准确理解稳定性内涵和评价稳定性仍具有挑战性。旨在综合认识该领域的研究进展,研究通过文献计量学方法,全面分析了2000—2023年间的生态系统稳定性研究重点,探讨了生态系统稳定性定义、研究方向、评估方法和影响因素,并对生态系统稳定性研究进行了展望。研究表明:(1)基于CiteSpace分析,国内外关于生态系统稳定性的研究热点差异明显,国外研究主要集中在稳定性、生物多样性、恢复力等方面,国内研究更多集中在稳定性和指标体系等。(2)生态系统稳定性研究存在两个主流方向,一是基于平衡系统,认为系统只存在一个稳定状态,重点探讨稳定性组成部分,如时间稳定性、抵抗力和恢复力;二是基于非平衡系统,认为存在多个稳定状态,围绕生态弹性展开。(3)生态系统稳定性的评估方法包括指标体系、试验观测、遥感分析评估等方法,其中遥感分析使用较为广泛,多用于大时空尺度的评估,试验观测多用于小空间尺度的机理研究,指标体系则多用于综合评估和管理决策。(4)生态系统稳定性主要受生物因素和非生物因素的影响,其中生物多样性和气候因子起关键作用。大尺度上,稳定性主要受气候调控,小尺度上,生物多样性起主导作用。(5)生态系统稳定性研究应建立标准化的量化方法,综合考虑多重扰动因素,识别稳定性变化区域,分区分类的研发生态系统稳定性维持和提升技术,为生态系统质量提升提供科学支撑。 展开更多
关键词 生态系统稳定性 平衡系统 遥感分析 生物多样性 气候变化
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生态棒间隔距离对铁尾矿坡面减流减沙效应的影响 被引量：2
2
作者 李睿杰 杨建英 +6 位作者 赵廷宁 史常青 张学沛 孙非凡 赖林枫 孙智龙 李成 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期98-107,共10页
中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研... 中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研究不同间隔生态棒拦挡措施的减流减沙效应。结果表明:坡度25°、30°,30~90 mm/h雨强下,1)不同间隔生态棒拦挡措施下初始产流时间较裸坡分别增加0.44%~57.76%、1.08%~39.14%,且随生态棒间隔、坡度、雨强的增大而减少;减流效应分别为-2.79%~80.68%、12.67%~76.45%,随雨强增大而减小,30 mm/h雨强下随生态棒间隔缩短呈增强趋势,60、90 mm/h雨强下无明显规律变化;径流流速削减效应分别为20.78%~55.12%、20.16%~41.57%,随生态棒间隔缩短呈增强趋势,随坡度增大而降低,同时0.67 m间隔削减坡面流速效应最佳;2)减沙效应分别为-127.47%~71.57%、-287.19%~62.01%,减沙效应弱于减流效应;3)30 mm/h雨强下累积径流量、侵蚀量随生态棒间隔的缩短而减少,60、90 mm/h雨强下规律不明显;且90 mm/h雨强下,坡度30°的累积侵蚀量显著大于坡度25°;4)对产流产沙指标进行Pearson相关分析,表明生态棒拦挡措施在坡面减流、削减流速方面发挥关键作用,雨强对产流产沙的影响处于主导地位,坡度处于辅助地位;5)建议坡度25°、30°,雨强30、90 mm/h时选择0.40 m生态棒间隔,雨强60 mm/h时选择1.00 m生态棒间隔。研究结果可为铁尾矿边坡生态修复中生态棒拦挡措施的科学应用提供参考依据。 展开更多
关键词 生态修复 生态棒 铁尾矿 减流减沙效应 人工模拟降雨
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黄土高原退耕刺槐中龄林密度和空间结构对灌草多样性的影响 被引量：5
3
作者 王宇 王冬梅 +3 位作者 王彦辉 云慧雅 张梦棋 张莹莹 《生态学报》 北大核心 2025年第2期822-836,共15页
为了在理解林分密度和空间结构参数对林下灌草多样性的影响基础上科学指导黄土高原退耕还林工程早期栽植的刺槐(Robinia pseudoacacia)中龄林经营,于甘肃省泾川县官山林场选择了生长在残塬顶部退耕梯田相似立地上的林龄18—25 a的4个密... 为了在理解林分密度和空间结构参数对林下灌草多样性的影响基础上科学指导黄土高原退耕还林工程早期栽植的刺槐(Robinia pseudoacacia)中龄林经营,于甘肃省泾川县官山林场选择了生长在残塬顶部退耕梯田相似立地上的林龄18—25 a的4个密度梯度的刺槐中龄人工林,建立了样地共12个,调查角尺度、混交度、密集度、开敞度和大小比数等林分空间结构参数,同时调查计算林下灌木、草本层的Simpson指数、Gini多样性指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数及Patrick指数等林下植物多样性指标,运用Person相关性分析和灰色关联度分析探究刺槐中龄人工林密度和空间结构参数与林下灌木层和草本层植物多样性的关系,并确定主要影响因子。结果表明:(1)林下植物物种总数随林分密度增加呈先增后减的变化,在密度1300—1700株/hm^(2)时,林下植物物种总数和草本层多样性指数均达到最大。(2)林分密度主要影响刺槐林的透光性、分布格局和混交程度,密度<1300株/hm^(2)时林分透光性最好;密度1300—1700株/hm^(2)时,57%的刺槐林木呈随机分布,此时分布格局最接近天然状态;密度>2100株/hm^(2)时,林分的混交程度最高。(3)Person相关性分析表明,开敞度和灌木层Simpson指数、物种丰富度指数呈极显著正相关(P<0.01),混交度和草本层物种丰富度指数、Gini指数呈显著正相关(P<0.05)。灰色关联度分析表明,当林分密度<1300、1300—1700、>1700株/hm^(2)时,影响林下灌草多样性的主要因子分别是混交度、开敞度、胸径大小比数。(4)对在研究立地条件上退耕栽植的刺槐中龄林,可将1300—1700株/hm^(2)作为考虑林下植物多样性的合理经营密度范围。可以基于研究结果,针对性地优化刺槐人工中龄林的林分密度和空间结构,促进林下灌草层发育,提高林下植物多样性和森林的多功能性。 展开更多
关键词 黄土高原 林分空间结构 林下植被多样性 林分密度
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藏东南干旱河谷土壤有机碳组分空间分布及稳定性特征
4
作者 褚保森 张帅发 +4 位作者 刘峰 张鹏程 张智勇 陆子淳 周金星 《水土保持学报》 北大核心 2025年第5期169-178,共10页
[目的]探究干旱河谷区土壤有机碳组分及其稳定性变化特征,明确环境因子与土壤有机碳组分及其稳定性之间的关系,为生态脆弱区固碳减排的系统管理提供依据。[方法]选择西藏波密干旱河谷区不同坡向(阴坡、阳坡、半阴坡、半阳坡)、坡位(坡... [目的]探究干旱河谷区土壤有机碳组分及其稳定性变化特征,明确环境因子与土壤有机碳组分及其稳定性之间的关系,为生态脆弱区固碳减排的系统管理提供依据。[方法]选择西藏波密干旱河谷区不同坡向(阴坡、阳坡、半阴坡、半阳坡)、坡位(坡下、坡中、坡上) 0~30 cm土壤为研究对象,测定土壤理化性质、土壤有机碳及其组分。[结果] 1)阴坡土壤有机碳质量分数为11.37~34.74 g/kg,相较于半阴坡、半阳坡、阳坡分别提高55%、138%、292%。土壤颗粒有机碳、易氧化有机碳、矿质结合态有机碳、可溶性有机碳质量分数随坡向均表现出与有机碳变化一致的趋势。阴坡土壤有机碳稳定性显著高于其他坡向,为54.3%~62.1%,相较于半阴坡、半阳坡和阳坡分别提高6%、12%和30%。2)土壤有机碳质量分数沿坡位分布为坡下(17.29 g/kg)>坡中(13.42 g/kg)>坡上(9.73 g/kg),土壤颗粒有机碳、易氧化有机碳、矿质结合态有机碳、可溶性有机碳质量分数在坡位梯度上随坡位升高而降低。各坡位土壤有机碳稳定性大小为坡下(38.1%~62.1%)>坡中(36.9%~59.9%)>坡上(37.6%~58.7%)。3)影响藏东南干旱河谷区土壤有机碳组分及其稳定性的主要环境因子为坡向、植被盖度、土壤全氮、碱解氮、全磷及黏粒质量分数。[结论]藏东南干旱河谷区土壤有机碳组分及其稳定性在不同坡向和坡位上存在显著差异,环境因子中起主要调控作用的为坡向、植被盖度、土壤全氮、碱解氮、全磷和黏粒质量分数,研究结果可为藏东南干旱河谷区SOC的精准评估和土壤碳库调控提供参考。 展开更多
关键词 坡向 坡位 土壤有机碳 有机碳稳定性
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拉萨河流域不同海拔梯度土壤酶化学计量特征
5
作者 张帅发 刘峰 +6 位作者 褚保森 张鹏程 张智勇 陆子淳 王玉婷 格桑曲珍 周金星 《水土保持研究》 北大核心 2025年第5期143-151,共9页
[目的]明确土壤酶化学计量特征对海拔梯度的响应关系,并探究环境驱动要素的重要性,为深化高寒高海拔山区森林生态系统中土壤生物地球化学循环过程提供科学依据与数据支撑。[方法]基于拉萨河流域南山地区5个海拔梯度(3 700~4 100 m)的油... [目的]明确土壤酶化学计量特征对海拔梯度的响应关系,并探究环境驱动要素的重要性,为深化高寒高海拔山区森林生态系统中土壤生物地球化学循环过程提供科学依据与数据支撑。[方法]基于拉萨河流域南山地区5个海拔梯度(3 700~4 100 m)的油松(Pinus tabuliformis)人工林下土壤,探讨了其土壤理化因子、胞外酶活性及微生物养分限制的海拔分异。[结果](1)海拔显著影响了土壤酶活性的分布格局,纤维素水解酶(CBH)、β-1,4-N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和碱性磷酸酶(AKP)均呈现随海拔升高先增加后降低的趋势,且与相对应的养分显著相关(p<0.05)。(2) VA和VL均呈现出随海拔降低的趋势,低海拔(3 800 m以下)和高海拔(4 000 m以上)区域分别存在相对较强的碳和氮限制。(3)全磷(TP)和微生物生物量碳(MBC)对酶活性及化学计量比的变异贡献率较高(44%和25.6%),是影响胞外酶活性及化学计量比随海拔变化的关键因素。[结论]土壤酶活性及化学计量比具有显著的垂直空间梯度分异性,微生物营养限制是影响酶化学计量特征的重要因素。 展开更多
关键词 土壤酶活性 化学计量 养分限制 海拔梯度 拉萨河流域
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北京东灵山不同海拔辽东栎径向生长对气候的响应与适应差异
6
作者 周京京 李宗善 +3 位作者 刘亚玲 王冬梅 陈少腾 容庆 《生态学报》 北大核心 2025年第16期8085-8096,共12页
在山地森林生态系统中,海拔是影响植被生长和分布的重要地形要素。为探究树木径向生长对气候变化的响应与适应特征随海拔梯度的变异规律,以北京市东灵山优势树种—辽东栎(Quercus wutaishanica)为研究对象,运用树木年轮学方法建立辽东... 在山地森林生态系统中,海拔是影响植被生长和分布的重要地形要素。为探究树木径向生长对气候变化的响应与适应特征随海拔梯度的变异规律,以北京市东灵山优势树种—辽东栎(Quercus wutaishanica)为研究对象,运用树木年轮学方法建立辽东栎标准年表,量化并比较不同海拔梯度下(800 m—1100 m—1400 m)辽东栎径向生长与气候因子的相关性以及应对极端干旱的生态弹性。研究结果表明:(1)随着海拔升高,辽东栎径向生长对气候因子的响应逐渐加强,与生长季的降水和标准化降水蒸散指数(SPEI)多呈正相关。低海拔区(800 m)辽东栎的气候敏感性极低,当年9月最低温度及降水对其生长的影响显著。中海拔区(1100 m)辽东栎的气候敏感性较低,其生长受到当年4—7月降水及SPEI的促进作用。高海拔区(1400 m)辽东栎的气候敏感性较高,温度升高对其生长的负影响显著,而当年5—8月降水及SPEI显著促进其生长;(2)随干旱程度加重,各海拔区辽东栎的生长均受到极端干旱的胁迫,呈现出抵抗力降低而恢复力升高的趋势。低海拔区辽东栎的抵抗力始终处于较高水平而恢复力处于较低水平,恢复力和弹性在重度干旱发生后明显增强,上升幅度分别为61.91%和31.9%。中海拔区辽东栎的抵抗力、恢复力和弹性均处于较高水平,表现出较好的生态适应性。高海拔区辽东栎的恢复力较高,抵抗力和弹性均处于较低水平且随干旱加重呈明显下降趋势,下降幅度分别为67.58%和38.83%,干旱胁迫对其生长的抑制作用更为显著。研究结果为预测气候变化背景下东灵山辽东栎随海拔梯度生长和分布的动态格局提供参考,对保护和管理山地森林具有重要意义。 展开更多
关键词 树木年轮 生长⁃气候响应 生态弹性 海拔梯度 辽东栎 响应与适应差异
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西北五省生态敏感性分析 被引量：26
7
作者 苏溥雅 齐实 +1 位作者 梁斌 刘孝盈 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期171-179,共9页
【目的】阐明我国西北五省区的生态敏感性分布特征,为其提供分类保护的策略和建议.【方法】以新疆、陕西、甘肃、宁夏及青海五省为研究区,选取土壤侵蚀、土地荒漠化、土壤质量、土地利用等敏感性指标作为生态敏感性评价因素,利用ArcGIS... 【目的】阐明我国西北五省区的生态敏感性分布特征,为其提供分类保护的策略和建议.【方法】以新疆、陕西、甘肃、宁夏及青海五省为研究区,选取土壤侵蚀、土地荒漠化、土壤质量、土地利用等敏感性指标作为生态敏感性评价因素,利用ArcGIS对单因素进行定量化评价,通过自组织映射神经网络模型(SOM)完成生态敏感性的综合评价,并构建了空间分布格局.【结果】西北五省生态敏感性差异较大,其中,高度生态敏感区约占总面积的44.83%,主要覆盖研究区内三大沙漠;微度敏感区约占41.75%,主要集中在准格尔盆地和塔里木盆地南北两侧、柴达木盆地东部祁连山脉东南部.【结论】本研究结合西北五省的实际情况,对每个分区按行政区再分亚区提出针对性的生态保护和发展策略. 展开更多
关键词 生态敏感性 综合评价 ArcGIS空间分析 自组织映射神经网络
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西南高山峡谷区水土流失综合防治技术与示范 被引量：5
8
作者 周金星 关颖慧 +6 位作者 汪亚峰 秦伟 何丙辉 王克勤 吴秀芹 万龙 丁亚丽 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第18期7937-7943,共7页
西南高山峡谷区覆盖大横断“七脉六江”地区,是国家“三区四带”重要生态安全屏障,对保障国家生态安全和区域高质量发展具有重要作用。针对西南高山峡谷区存在的水土流失分异演变地带性规律及其关键驱动机制,水土流失对农业耕作、高陡... 西南高山峡谷区覆盖大横断“七脉六江”地区,是国家“三区四带”重要生态安全屏障,对保障国家生态安全和区域高质量发展具有重要作用。针对西南高山峡谷区存在的水土流失分异演变地带性规律及其关键驱动机制,水土流失对农业耕作、高陡地形、岩溶地质及冻融作用等复杂驱动条件的响应及其防控机制,民族聚集区生态系统服务功能整体提升及生态生产协同的理论与对策等问题,选取兰坪、云龙、永胜、康定以及波密县为典型示范区,开展国家重点研发计划活动,以西南高山峡谷不同类型区水土流失分异规律和综合防治为主线,按照三个层次开展水土流失综合防治与示范研究,攻克高精度土壤侵蚀预报模型与监测技术瓶颈,形成生态系统服务整体提升的“水土流失防治-生态系统服务-民族经济发展”的多目标水土流失综合防治技术体系,最终为西南高山峡谷区生态系统恢复提供科学依据与技术支撑。 展开更多
关键词 西南高山峡谷区 水土流失 民族聚集 生态系统服务
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晋西黄土区林分密度对油松人工林生物量及土壤理化性质的影响 被引量：6
9
作者 贾亚倢 杨建英 +5 位作者 张建军 胡亚伟 张犇 赵炯昌 李阳 唐鹏 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1211-1221,共11页
【目的】探讨林分密度对油松Pinus tabuliformis人工林生物量与土壤理化性质的影响,为油松人工林高质量发展和生态服务功能持续稳定发挥提供理论支撑。【方法】以山西省临汾市吉县蔡家川流域30年生油松人工林为研究对象,采用标准木法测... 【目的】探讨林分密度对油松Pinus tabuliformis人工林生物量与土壤理化性质的影响,为油松人工林高质量发展和生态服务功能持续稳定发挥提供理论支撑。【方法】以山西省临汾市吉县蔡家川流域30年生油松人工林为研究对象,采用标准木法测算不同密度条件下单株生物量及林分生物量,并测定土壤理化性质,分析林分密度对油松林生物量及土壤理化性质的影响,采用冗余分析(RDA)及斯皮尔曼(Spearman)相关性分析确定油松林生物量与土壤理化性质之间的关系。【结果】①不同密度油松人工林的单株生物量和林分总生物量差异显著(P<0.05),且随林分密度的增加,单株生物量逐渐减少,林分总生物量在密度1750株·hm^(−2)时具有峰值;②不同密度油松人工林地土壤理化性质差异显著(P<0.05),其中土壤孔隙度在林分密度1750株·hm^(−2)时最大,达52.38%,林地土壤含水量在林分密度2750株·hm^(−2)时最高,达13.84%,土壤肥力状况则在林分密度1750株·hm^(−2)时最佳;③通过冗余分析及斯皮尔曼相关分析发现:土壤总孔隙度、有机碳和速效磷与林分总生物量均呈极显著相关(P<0.01),地下生物量受到土壤含水量的显著影响(P<0.05)。【结论】以固碳释氧和维持最大生产力为目的,以及以提高土壤碳汇能力和改良肥力为目的的油松林,林分密度建议维持在1750株·hm^(−2)左右的油松林;以保持水土和改良土壤蓄水性能为目的的油松林,林分密度建议维持在1750~2750株·hm^(−2)。 展开更多
关键词 油松林 林分密度 生物量 土壤理化性质 冗余分析
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