定量探讨影响因子对景观格局的驱动机理,有助于厘清山区景观格局演变过程以及发展方向.基于地貌差异的景观格局转型研究框架,从"全域-典型地貌区"的视角探究1990-2020年三峡库区腹地奉节县不同地貌下景观格局的时空演变规律,归纳其转型模式.利用二元Logistic回归模型探讨不同地貌区影响因子与景观格局的相关性,以阐释其驱动机理.结果表明:①近30年间耕地与草地缩减,林地、果园以及撂荒地增长,景观破碎度增加.其中,河谷丘陵区耕地大幅缩减,果园迅速扩张;低山区耕地缩减速度减缓,耕地撂荒现象明显;中山区林地恢复性增长.河谷丘陵区趋于经济导向性,而低山区与中山区趋于生态导向性.②研究区景观格局表现为传统农业型、农业主导型以及生态主导型Ⅰ向生态经济型、生态主导型Ⅱ以及生态型转变.根据不同地貌景观格局转型特点,归纳总结为"河谷丘陵-生态经济型"、"低山-生态主导型Ⅱ"、"中山-生态型"3种转型模式.③影响因子对研究区景观格局的解释作用具有差异性.从全域来看,农业型与生态型景观格局主要受人为干扰因素的影响,生态经济型景观格局主要受地形因素的影响,自然景观格局主要受水热条件的影响;从不同地貌区来看,地形是影响河谷丘陵区景观格局的主导因素,随着地貌梯度的增加,地形对低山区与中山区景观格局的解释作用减弱,人为干扰对其解释作用增强,山地景观格局受到人为干扰与地形的共同影响.研究结果揭示了基于地貌差异的景观格局演变的独特性规律,对三峡库区生态经济建设以及山区土地资源的合理规划具有重要意义.

为探究人工修复草地不同放牧年限对土壤丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与植物共生关系及群落组成的影响,本研究调查了云南省种羊繁育推广中心撂荒地、放牧25年和放牧5年草地植物群落多样性、菌根侵染率、土壤AMF孢子密度以及菌丝密度,应用Illumina测序分析了土壤AMF的群落组成.结果表明,相比撂荒地,放牧增加了草地中豆科植物比例,降低了 AMF菌丝密度,但放牧及撂荒地土壤AMF孢子密度和菌根侵染率没有显著差异.与撂荒地相比,放牧增加了 AMF群落丰富度,但随着放牧时间的增加,AMF群落丰富度变化不显著.不同放牧年限AMF群落结构差异显著,放牧25年处理中出现了AMF特有种Glomus-group-B-Glomus-ORVIN-GLO4-VTX00278.豆科植物重要值、土壤pH、铵态氮和速效磷含量是影响AMF群落组成的主要因素.

为探究不同弃耕年限下植物功能性状的种内变化及其影响因素,加深对弃耕地植被恢复演替过程的认识,该研究聚焦于漓江流域桂林市临桂区几个村庄的农田边界、弃耕草地、灌草丛和林地4种一定程度上反映弃耕地植被恢复程度的生境,以分布较广的草本植物,即白茅(Imperata cylindrica)、双穗雀稗(Paspalum distichum)、鬼针草(Bidens pilosa)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,研究不同弃耕年限下其比叶质量、叶干物质含量、叶片氮含量、叶片磷含量和植株高度5个功能性状的种内变化,并阐明土壤氮含量、磷含量、pH和木本植物盖度对其的影响.主要发现如下:随弃耕年限增加,样地土壤氮、磷含量显著下降,土壤氮磷比先增加后下降,木本植物盖度显著增加.白茅叶片氮含量随弃耕年限增加而增加,叶片磷含量随弃耕年限增加而下降,这是由于叶片氮含量与土壤磷含量呈负相关关系,叶片磷含量与土壤磷含量呈正相关关系.双穗雀稗比叶质量和叶干物质含量随弃耕年限增加而增加,植株高度随弃耕年限增加而降低.鬼针草植株高度随弃耕年限增加而降低,这是由于其植株高度随木本植物盖度增加而显著下降.喜旱莲子草比叶质量随弃耕年限增加而下降,这是由于喜旱莲子草比叶质量与土壤氮磷比呈正相关关系.总之,植物功能性状的种内变化是由土壤理化性质和木本植物盖度随弃耕年限变化造成的.

以黄土丘陵区不同生长年限撂荒草地群落为对象,研究种群生态位特征及其影响因素.结果表明:铁杆蒿、茭蒿、猪毛蒿、达乌里胡枝子和硬质早熟禾等为优势物种,且不同生长年限优势种不同.草地生长从5年到10年,种群生态位宽度随年限的增加逐渐拓宽,对环境适应性增强;草地生长从10年到25年,种群生态位宽度随年限的增加先变窄(20年)再拓宽;草地生长超过25年,种群生态位宽度逐渐变窄,对环境适应性减弱.多数种群分别在10、25年生态位宽度达到峰值,对环境适应性最强.种群优势度与生态位宽度受种群动态影响而无线性关系.种群间生态位重叠均值先增大后减小,且在15年时达到最大值,表明种间竞争先增强后减弱,且在15年时种间竞争最为激烈.海拔、土壤含水量、土壤有机质含量为草地群落种群生态位宽度的主要影响因素;土壤全氮含量、海拔、土壤含水量为种群生态位重叠的主要影响因素.种群生态位宽度与生态位重叠主要影响因素不同,受资源空间异质性以及生长阶段影响而无线性关系.随着草地生长年限增加,种群适应性普遍增强,种群间对资源竞争先增强再减弱.海拔、土壤含水量、土壤全氮含量是影响种群适应性、种间关系的主要环境因子.

研究云雾山天然草地、灌草地、禁牧地、撂荒地4种恢复方式下草地各植物组分(植物地上部分、枯落物、根系)与土壤C、N、P化学计量特征及其相互关系.结果表明:土壤与植物地上部分和根系的化学计量学特征显著相关,并且植物地上部分与根系之间P的联系比N紧密,土壤与植物地上部分和根系之间N的联系比P紧密,而土壤与枯落物、根系与枯落物的化学计量学特征相关性不显著.不同恢复方式间植物地上部分和根系总体的C、N储量无显著差异,P储量差异显著且以撂荒地最大(0.49 g·m-2),禁牧地最小(0.29 g·m-2).禁牧年限对植物和土壤的化学计量学特征影响较小;耕地撂荒恢复12年后土壤C、N(分别为9.98和1.07g·kg-1)仍显著低于天然草地(分别为14.27和1.55 g·kg-1),两者植物化学计量特征的差异由撂荒地各植物组分P浓度高引起;由于根系生物量的稀释作用,天然草地根系N、P浓度最低(分别为6.25和0.57 g·kg-1);灌草地地上部分N、P浓度偏低(分别为12.77和0.98g·kg-1),但根系N、P浓度偏高(分别为9.30和0.77 g·kg-1).物种组成是影响植物生态化学计量学特征变化的主要因素,不同恢复方式间群落相似度高则整体化学计量特征差异小.

本研究以黄土丘陵沟壑区4种不同坡向的草地植物群落为研究对象,探讨其物种组成和多样性特征,并运用幂乘方法则分析了群落的空间异质性和种群空间格局.结果表明:铁杆蒿在不同坡向均有分布,为群落优势种;其他物种在不同坡向群落中的地位及对群落空间格局的贡献不同.不同坡向植物群落的空间分布格局均为集群分布,且聚集程度大小为阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞阴坡.群落空间异质性指数与Simpson多样性指数呈显著正相关,与Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数呈显著负相关.优势种铁杆蒿、亚优势种达乌里胡枝子和长芒草,以及少数伴生种如猪毛蒿、臭草的相对空间异质性指数大于群落整体空间异质性指数,使群落趋于集群分布;多数伴生种如芦苇、苦荬菜、白羊草的相对空间异质性指数与群落整体空间异质性指数相近,它们与群落自身分布状态一致;刺儿菜、米口袋、茭蒿等偶见种的相对空间异质性指数小于群落整体空间异质性指数,降低了群落的聚集程度.综上,群落的聚集程度主要由优势种、亚优势种和偶见种共同决定,其中优势种、亚优势种和部分伴生种促使群落呈聚集分布,偶见种则降低了群落的集群分布.

土地利用变化是影响土壤碳、氮循环的重要因素,也是研究全球气候变化的热点.本研究基于固定深度法(FD)和等效质量法(ESM),从森林开垦和退耕还林还草两个角度探讨喀斯特移民迁入区土地利用变化对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)储量的影响.结果表明:原始森林被开垦为草地、桉树林和农田后,SOC和TN储量均显著减少;基于FD方法计算的SOC和TN储量分别损失了47.4％、41.6％,而通过ESM方法计算的SOC和TN的损失率分别为54.8％、49.7％.农田撂荒为草地及种植桉树后,SOC和TN储量显著增加;基于FD方法计算的SOC和TN储量提高了60.5％、49.7％,通过ESM方法计算的SOC和TN分别增加85.5％和70.8％.FD方法忽略了土地利用变化后土壤容重的差异,而森林开垦后会显著增加土壤容重,因此,FD方法高估了SOC和TN储量;农田恢复后土壤容重减小,FD方法则会低估SOC和TN储量的增加.建议相关研究选择ESM方法测算土地利用变化对SOC和TN储量的影响.

在黄土高原大规模退耕还林(草)背景下,土地利用变化对土壤水分及其时空结构会产生极大影响.以坡面为研究对象,根据两种植被恢复类型(撂荒草地和人工刺槐林地)土壤水分坡面变化趋势的差异,探究不同植被恢复方式对土壤水分坡面空间结构影响.结果表明:所调查的两个区域(延安羊圈沟和长武烧盅湾)皆表现为人工刺槐林地坡平均土壤含水量显著低于撂荒草地坡;且人工刺槐林地坡的土壤水分的坡面差异性皆比撂荒草地坡低.虽然两种恢复类型的土壤水分沿坡底到坡顶皆呈现降低的趋势,但是该降低趋势在两种恢复类型间存在一定差异:撂荒草地坡土壤水分沿坡面的变化趋势随深度增加有加强的趋势,且总体上,长武烧盅湾撂荒草地坡土壤水分沿坡面变化趋势比延安羊圈沟更明显;相比之下,人工刺槐林地坡土壤水分沿坡面的变化趋势随深度增加有变弱的趋势,且该趋势明显比撂荒草地坡弱;两个地区刺槐林地坡土壤水分沿坡面变化趋势不存在明显差异.综上所述,虽然不同降雨背景下土壤水分会表现出一定差异,但土壤水分的坡面变化趋势及不同恢复方式对其影响是相似的,即人工刺槐林地坡对土壤水分的过度消耗不仅会导致土壤水分亏缺,而且削弱了土壤水分的坡面变化趋势;而撂荒草地对土壤水分及其空间结构的维持有相对积极的意义.通过分析不同植被恢复方式对土壤水分坡面变化趋势的影响,能够更深入的了解不同植被恢复方式的土壤水文效应,同时可为以坡面为单元的退耕还林中植被科学配置提供一定的参考.

选取陕北延川县齐家山红枣试验基地枣林地、苹果林地和撂荒草地为研究对象进行土壤水分动态变化研究,结果表明:①不同坡位、不同坡向和不同整地方式的枣林地土壤水分存在显著差异;其中,研究区下坡位土壤水分最高,为14.19％;阴坡土壤水分最高,为14.19％;水平阶整地枣林土壤水分显著高于原状坡.②研究区不同植被类型间土壤水分垂直变化趋势基本一致.枣林地土壤水分最高,为11.49％;不同植被类型0～100 cm土壤贮水量依次表现为枣林地(144.76 mm)＞苹果林地(124.19 mm)＞撂荒草地(72.20 mm).③不同植被类型土壤贮水亏缺度存在差异.雨季前,0～20 cm土层亏缺度最小,平均亏缺度表现为撂荒草地＞枣林＞苹果林;雨季后,土壤水分亏缺度表现为撂荒草地＞苹果＞枣林,除枣林地外均高于雨季前土壤水分亏缺度.④雨季后,研究区3种植被类型0～20 cm土层土壤水分亏缺加剧;20～100 cm土层中,枣林土壤贮水补偿度为正值,土壤水分得到补偿,但最高仅为22.95％,枣林土壤水分仍处于亏缺状态并未完全恢复;苹果林地土壤贮水补偿度则为负值,表明土壤水分亏缺进一步加剧;撂荒草地土壤水分补偿度基本维持在0左右,土壤水分亏缺没有持续恶化.

三峡库区是典型的移民区和生态敏感区,探究其由于聚落变迁所引发的土地利用转移效应对于区域社会经济发展和生态恢复具有重要意义.以库区腹地草堂溪流域为研究对象,基于2000-2018年GOOGLEEARTH高分影像,结合当地自然地理环境和社会经济发展从微观尺度对山区聚落变迁的土地利用效应进行剖析.研究表明:(1)扩张型聚落周边以耕地转为果园为主;衰退型聚落周边土地利用转型主要表现为耕地向果园、有林地转变;自然增长型聚落周边以耕地和灌木林地向有林地,果园转化;消没型聚落周边以耕地,果园转为林草地,撂荒地为主,经济和生态效益均有所提高;且除消没型聚落外,另外3种聚落类型周边土地利用功能逐渐向生产生态功能转变,消没型周边土地利用功能逐渐侧重于生态功能.(2) 2000-2010年,聚落变迁劳动力转移是聚落周边用地类型变化的根本因素,政府政策是是造成土地利用转型的直接因素;2010-2018年社会经济发展是土地利用转型的直接驱动因素,而农户生计需求是引发用地类型变化的根本驱动力;(3)聚落的变迁,不仅驱动了土地利用转型而且促使流域内经营主体由农户个体经营向政府、企业为主的经营主体转变.研究结果对于库区生态建设,农户经济发展以及改善人居环境等方面具有一定的积级作用.