植被变化对生态系统服务的影响阈值及地形梯度效应

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:williamchu2008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自然植被为人类提供多种重要的生态系统服务,不同植被类型的生态系统服务供给能力存在差异。地形是影响植被类型和生态系统服务的重要因素之一,然而,不同地形特征对植被类型和生态系统服务的影响尚未引起足够的重视。同时,植被变化对生态系统服务的非线性影响特征尚不明确,特别是植被影响生态系统服务的阈值是否存在,如何确定,以往的研究存在明显不足。因此,探索不同植被类型生态系统服务的地形梯度效应和植被阈值特征对生态恢复管理决策和改善生态系统服务具有重要意义。本研究以川滇生态屏障区植被为研究对象,结合植被类型、气候、土壤、地形、NDVI等数据,基于In VEST 3.7.0模型开展了生态系统服务(产水量、碳储量、土壤保持和水质净化)评估与空间制图;采用层次聚类分析法识别了不同植被类型生态系统服务的相似性和差异性;运用方差分析探索了不同地形(海拔、坡度、地形起伏度和地形位指数)梯度下生态系统服务的空间差异;利用弹性分析法确定了不同植被类型和地形梯度下植被覆盖对生态系统服务的影响阈值。研究结果表明:(1)植被生态系统服务的空间分布特征:川滇生态屏障区植被类型以常绿针叶林、旱地和落叶阔叶灌丛为主,分别占比29.90%,12.12%和10.93%。常绿阔叶林主要分布在川滇生态屏障区的南部,旱地集中在川滇生态屏障区的东部,落叶阔叶灌丛主要出现在川滇生态屏障区的北部。产水量、碳储量、土壤保持和氮输出的平均值为450.35 mm、49.90 t/ha、143.48 t/ha和6.54 kg/ha。产水量的高值区位于中西部和西南部,而低值区位于东南部和北部。碳储量和土壤保持呈现西南高而东北低的趋势。氮输出高值区位于川滇生态屏障区的东北部,低值区位于川滇生态屏障区的中部和南部。天然林的碳储量(86.95 t/ha)和土壤保持(178.43 t/ha)最高,而产水量(310.78 mm)和氮输出(0.14 t/ha)最低。天然林的碳储量、土壤保持和水质净化高于人工林,而产水量则低于人工林。天然灌丛的产水量、碳储量和土壤保持高于天然草地,而水质净化则低于天然草地。耕地的氮输出最高,其生态系统服务均显著低于其他植被类型。常绿阔叶林、常绿针叶林和针阔混交林的生态系统服务较高,在生态建设中应重点保护。(2)地形梯度下植被与生态系统服务的空间异质性:常绿针叶林在海拔2400-3300 m占比最大(50.72%),落叶阔叶灌丛在海拔900–1700 m占比最大(19.23%),而旱地在在海拔200–900 m占比最高(33.73%)。天然林随海拔和地形位指数先增加后减少,天然灌丛随坡度、地形起伏度和地形位指数先增加后减少。人工林随着坡度和地形起伏度的增加而减少,而随着海拔和地形位指数先增加后减少。天然草地主要分布在高地形处,而耕地则多集中在低地形处。产水量在海拔3300–7200 m最大(641.97 mm),显著高于其他地形区域。土壤保持在坡度31.12°–77.81°最大(271.22 t/ha),显著高于其他地形区域。氮输出在海拔200–900 m、坡度0–8.54°、地形起伏度0–293 m和地形位指数0.11–0.83最高(17.63 kg/ha–20.47 kg/ha),随地形的增加而减少。碳储量和土壤保持随海拔和地形位指数先增加后减少,随坡度和地形起伏度的增加而增加。高地形因子地区产水量、碳储量和土壤保持较高,而低地形因子区域氮输出较高。(3)地形梯度下植被生态系统服务的阈值效应:区域尺度上,植被覆盖度与产水量和氮输出显著负相关(r=-0.350和-0.036,p<0.01),植被覆盖度与碳储量和土壤保持显著正相关(r=0.355和0.146,p<0.01)。植被覆盖度对生态系统服务的影响随地形梯度而发生变化。植被覆盖度在低地形因子处与氮输出呈现正相关关系,在高地形因子处对产水量呈现负相关关系。植被覆盖度在高地形因子处对碳储量的积极影响较大,而对土壤保持的影响较小。植被覆盖度对生态系统服务具有促进作用并且存在阈值。植被覆盖促进作用的阈值在天然林、天然灌丛、人工林和天然草地区域分别为0.86、0.79、0.85和0.83。生态系统服务对植被覆盖度的响应特征及植被影响阈值因地形因子而异。低地形因子下植被覆盖对生态系统服务促进作用的阈值较大,而高地形因子植被覆盖对生态系统服务促进作用的阈值较小。植被覆盖对生态系统服务的促进作用在超过阈值后趋于减弱。不同植被类型和地形梯度下的植被影响阈值可以为大规模的生态管理和适度恢复提供理论指导和决策支持。
其他文献
森林是陆地生态系统的重要的一部分,不同经营方式下的森林植被结构参数能够有效的体现陆地生态系统的物质和能源的循环状态,也可以反映陆地生产力水平,对全球碳汇和碳循环中起着难以替代的作用。因而正确、精准地评估林木碳储量对全球生态系统研究意义重大。传统的植被碳储量统计以大量的地面实测数据为基础,耗费人力、物力和时间。地面激光扫描(TLS)技术能够使森林场景重现,可以得到研究区毫米级的三维信息,能够高效、自
学位
生防细菌可以通过抑制植物病原菌的生长、诱导植物的系统抗性以及与植物病原菌争夺生态位来发挥其生物防治功能。生物膜是生防细菌占据生态位的重要存在形式,能够帮助其抵御不良环境,同时筑起一道防止植物病原微生物入侵的“围墙”。阐明生防细菌生物膜在拮抗病原微生物中的作用是探究其生防机制的重要方面。前期研究发现解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)JK-JS8对引起松枯梢病的松球
学位
机载激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)是一种主动遥感技术,具有高精度,低干扰,强穿透性等诸多优势,以非破坏性的方式获取林分的三维空间结构信息,可有效提升林分蓄积量的估测精度。本研究以江苏省宿迁市泗洪县陈圩林场为研究区,以林龄15年的36块杨树人工纯林样地为研究对象,对2019年3月下旬(T1)以及2021年4月上旬(T2)采集的机载LiDAR数据进行处理
学位
随着我国社会经济的全面发展,大众对城市人居环境质量的要求不断增加。在我国宏观政策持续推动“以人为核心”的新型城镇化建设的大背景下,国家住建部提出从“园林城市”到“生态园林城市”的建设理念。同时,随着城市有限的用地资源与自然资源环境承载力之间的矛盾日益突出,城市设计理念逐渐向空间品质提升的方向发展,更加强调“生态环境”的意义,更加注重发挥城市的综合效益。长期以来我国对城市绿地质量评价常采用的“绿化覆
学位
银杏(Ginkgo biloba L.)是我国资源丰富的经济树种,其叶片中的类黄酮物质具有极高的药用价值。通过调节环境因子提高银杏叶黄酮产量的研究已经广泛开展,但光质对银杏生长及黄酮醇积累方面的研究较少,且尚未有光质对银杏次生代谢调控机制方面的研究报道。本研究以一年生银杏幼苗为试验材料,利用LED严格控制光照条件,设置了3种光质处理,分别为红光、混光(红:蓝=1:1)、蓝光,以白光为对照,探究不同
学位
土地覆盖变化因推动城镇及周边生态环境质量的演变而广受决策者的高度重视。南京江北新区核心区经历了从传统城镇化过渡到新型城镇化的发展过程,分析其在不同发展方式下的生态质量动态对于选择城市发展路径具有的至关重要的指导作用。本文基于2009、2015和2019年四种较高空间分辨率遥感影像(Rapid Eye、GF-1 WFV4、GF-2 PMS1和Sentinel-2A)和实地调查数据,使用面向对象决策树
学位
复叶槭(Acer negundo)是一种具有观赏价值的珍贵彩叶乔木,在中国的北方及长三角地区广泛种植,对城市绿化、生态环境有着重要的作用。然而,由于种植规模不断扩大,管理不善、树木检疫不严等,山东省泰安市复叶槭种植区爆发了枯梢病,对泰安市城市绿化、生态环境造成了破坏,给相关产业带来了经济上的损失。本文取当地发病复叶槭枝干和叶片进行组织分离,以科赫法则为指导,进行致病性检测,以此找出病原并对其鉴定,
学位
多线南蜥(Eutropis multifasciata)隶属于石龙子科南蜥属(Eutropis),主要栖息在东南亚热带区域,为卵胎生的中型蜥蜴,已被列入《国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录》。目前,国内外对该物种的研究主要集中在形态学、免疫学及系统发生关系等方面。近年来,转录组学技术广泛应用于动物繁殖、发育和免疫等方向的研究。本研究对怀卵和未怀卵多线南蜥输卵管组织进行了
学位
随着人类活动的加剧,水体氮污染日益严重,导致了水质恶化、水体富营养化等一系列环境问题。水体氮污染已逐渐成为全球重视并亟需解决的环境问题之一。尤其在集约化农业占主导地位的农业小流域,受施肥和畜禽养殖等农业活动的影响,流域内通常呈现河流水体氮负荷过高、氮素流失时空变异性大等特点。因此,在保证粮食安全的基础上,使用模型研究农业流域氮污染的时空分布规律及其相关减排措施是保障环境可持续发展的关键前提,对流域
学位
美洲黑杨(Populus deltoides)是具有重要经济和生态价值的树种之一,广泛应用于林木育种研究中,其遗传资源已经成为杨树栽培品种的主要基因供体。美洲黑杨天然分布于北美洲东部地区,其优良无性系‘I-69’杨在我国引种成功,并在长江中下游和苏北地区大面积推广,不仅为我国的木材产量、农林复合经营和生态修复方面带来巨大效益,更是在杨树的遗传改良中发挥着巨大作用。为了加快美洲黑杨的驯化,提高木材品
学位