气候变化会影响森林生态系统结构和功能,进而给森林固碳潜力的估算带来许多不确定性.为明晰气候变暖下长白山森林碳库的动态特征,本研究利用空间直观景观模型LANDIS-Ⅱ,模拟了 2000-2100年间长白山自然保护区在3种未来气候情景(SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5)和现行气候情景(SSP0-1.0)下森林固碳潜力和碳储量的变化.结果表明:(1)未来森林净初级生产力(net primary productivity,NPP)会不断提高,到2100年,3种未来气候情景下的森林NPP均高于SSP0-1.0气候情景下的NPP值(1010 g C·m-2·a-),但不同气候情景下森林NPP时空差异不显著.(2)4种气候情景下森林总碳储量均呈逐年增加趋势,但与SSP0-1.0情景相比,SSP1-2.6情景下植物碳库增加,土壤碳库和碎屑碳库减少,总碳储量降低了2.1％;SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下植物碳库、碎屑碳库和土壤碳库均减少,总碳储量分别降低了 3.4％和4.2％.(3)相较于中、高海拔地区,低海拔区域森林碳库对气候变暖更加敏感;森林植物碳库对气候变暖的响应存在海拔梯度规律,在3种未来气候情景下,植物碳库在低海拔处显著减少,在高海拔区域植物固碳增加.研究结果可为长白山长期森林管理和提高森林固碳潜力提供参考.

海拔梯度下的垂直分布格局是研究物种多样性分布规律的重要关注点之一.为了解长青国家级自然保护区小型兽类的垂直分布格局,本研究于2022年6月至2023年6月,采用夹日法并辅以陷阱法,按照200m垂直梯度在海拔800～2 423 m内连续设置8个海拔带40个样点,累积布夹8 858夹次,陷阱240桶次.结果显示:(1)共捕获小型兽类357只,隶属3目7科13属20种,包括啮齿目16种、劳亚食虫目和兔形目各2种,保护区增加5个新纪录物种;(2)Shannon-Wiener和Simpson指数均显示物种多样性在中、低海拔地区最高,小型兽类群落主要由华南针毛鼠(Niviventer huang)、北社鼠(Niviventer confucianus)和中华姬鼠(Apodemus draco)组成;(3)物种相对多度和插值矫正丰富度的回归拟合为显著的一元三次曲线模型(P＜0.01),高峰值(5.55％,13)出现在海拔1 200 m左右,显示物种多样性在低海拔地区最高.长青保护区中低山小型兽类物种多样性垂直分布格局呈明显的左偏倚中峰模式,提示保护区今后也应重视对低海拔段的保护与管理.

Mountains are paramount for exploring biodiversity patterns due to the mosaic of topographies and climates encompassed over short distances.Biodiversity research has traditionally focused on taxonomic diversity when investigating changes along elevational gradients,but other facets should be considered.For first time,we simultaneously assessed elevational trends in taxonomic,functional,and phylogenetic diversity of woody plants in Andean tropical montane forests and explored their underlying ecological and evolutionary causes.This investigation covered four transects(traversing ca.2200 m a.s.l.)encom-passing 114 plots of 0.1 ha across a broad latitudinal range(ca.10°).Using Hill numbers to quantify abundance-based diversity among 37,869 individuals we observed a consistent decrease in taxonomic,functional,and phylogenetic diversity as elevation increased,although the decrease was less pronounced for higher Hill orders.The exception was a slight increase in phylogenetic diversity when dominant species were over-weighted.The decrease in taxonomic and functional diversity might be attributed to an environmental filtering process towards highlands,where the increasingly harsher conditions exclude species and functional strategies.Besides,the differences in steepness decrease between Hill orders suggest that rare species disproportionately contribute to functional diversity.For phylogenetic diversity the shifting elevational trend between Hill orders indicates a greater than previously considered influ-ence in central Andean highlands of tropical lowlands originated species with strong niche conservatism relative to distantly related temperate lineages.This could be explained by a decreasing presence and abundance of temperate,extratropical taxa towards the central Andes relative to northern or southern Andes,where they are more prevalent.

Many different factors,such as species traits,socio-economic factors,geographical and environmental factors,can lead to specimen collection preference.This study aims to determine whether grassland specimen collection in China is preferred by species traits(i.e.,plant height,flowering and fruiting period),environmental range(i.e.,the temperature and precipitation range)and geographical range(i.e.,distribution range and altitudinal range).Ordinary least squares models and phylogenetic generalized linear mixed models were used to analyze the relationships between specimen number and the explanatory variables.Random Forest models were then used to find the most parsimonious multivariate model.The results showed that interannual variation in specimen number between 1900 and 2020 was considerable.Specimen number of these species in southeast China was notably lower than that in northwest China.Environmental range and geographical range of species had significant positive cor-relations with specimen number.In addition,there were relatively weak but significant associations between specimen number and species trait(i.e.,plant height and flowering and fruiting period).Random Forest models indicated that distribution range was the most important variable,followed by flowering and fruiting period,and altitudinal range.These findings suggest that future floristic surveys should pay more attention to species with small geographical range,narrow environmental range,short plant height,and short flowering and fruiting period.The correction of specimen collection preference will also make the results of species distribution model,species evolution and other works based on specimen data more accurate.

为深入了解土壤真菌群落沿小尺度海拔梯度的分布特征,以青藏高原宁金岗桑峰高寒草地为研究对象,采用高通量测序技术研究了3个海拔(4902、4944、4989 m)不同土层(上表层为0～5 cm,下表层为5～20 cm)真菌群落的多样性和群落组成,并探讨了其影响因素.结果表明:上、下表层土壤真菌的多样性沿海拔梯度无显著差异,但群落组成差异显著(P＜0.05);其中,上表层土壤真菌群落组成的差异主要受土壤含水量(SWC)、碳氮比(C/N)、氮磷比(N/P)、碳磷比(C/P)和植物多样性的影响;随海拔增加,SWC、N/P、C/P和植物多样性增加,C/N降低,导致子囊菌门未分类纲(Ascomycota_unclassified)在低海拔(4902 m)的相对多度显著高于中海拔(4944 m)和高海拔(4989 m);下表层土壤真菌群落组成的差异主要受地下生物量和植物多样性影响;地下生物量和植物多样性均随海拔升高而增加,导致锤舌菌纲(Leotiomycetes)在低海拔的相对多度显著高于中海拔和高海拔.子囊菌门未分类纲和锈革孔菌目(Hymenochaetales)分别是上表层土壤在纲水平和目水平的指示类群,微球黑粉菌纲未分类目(Microbotryomycetes_unclassified)和柔膜菌目(Helotia-les)是下表层土壤在目水平的指示类群.本研究探讨了土壤真菌群落在高寒草地小尺度海拔梯度的分布格局及其影响因子,对于了解土壤真菌群落变化的驱动机制具有重要意义.

消落区植被的生长变化一定程度上会影响水资源的可用性.雅鲁藏布江是中国、印度、孟加拉等国家的主要淡水水源地,流域内海拔落差大,气候的空间异质性较高.消落区在淡水生态系统保护中具有重要功能,但它易受到全球气候变化的影响,因此开展消落区植被对气候变化的响应研究对于保护雅鲁藏布江流域生物多样性和构建生态安全屏障具有重要意义.本研究选取雅鲁藏布江流域消落区植被作为研究对象,利用遥感技术,选取归一化植被指数(NDVI)进行了Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验,利用Hurst指数探究了长时间序列下消落区植被的时空变化趋势,并通过广义线性模型研究了消落区植被NDVI与气温、降水、雪水当量和水位波动频率等影响因素之间的相关性.结果表明,1990-2022年间,雅鲁藏布江流域消落区和1-5 km缓冲区的平均NDVI呈现西北低、东南高的变化趋势.时间尺度上,消落区植被NDVI总体呈波动上升趋势,其中最高值(0.16)和最低值(0.06)分别出现在2002年和2022年.年均NDVI的变化结果显示,中高海拔区域的NDVI持续增加,而中下游区域的NDVI变化不稳定.随着海拔升高,消落区和1-5 km缓冲区的NDVI持续减少和反持续减少的面积占比呈波动变化,海拔1,500-3,000 m地区受影响最为明显.水位波动频率是消落区NDVI的最佳解释变量之一,而温度则是缓冲区NDVI的主要影响因素.此外,随着海拔升高,雪水当量对NDVI的解释力逐渐增加.该研究对雅鲁藏布江流域的生物多样性保护和生态安全屏障的构建具有重要意义.

昆仑山脉独特的地理位置和气候条件孕育了诸多适应高海拔、寒旱气候的特有鸟类物种.为揭示昆仑山青海片区内鸟类群落在不同季节和海拔梯度的多样性分布格局及环境驱动因素,我们于2021年12月(冬季)和2022年7月(夏季)在当地选取102个样方,通过样线法对鸟类多样性进行了本底调查,并选取了不同的气候和人为干扰因子拟合多样性指数与因子之间的非线性关系.结果表明:(1)昆仑山青海片区野外调查过程中共记录到鸟类14目31科59属87种,其中国家一级重点保护野生鸟类5种,国家二级重点保护野生鸟类11种,该地区新分布鸟类8种;(2)鸟类群落多样性分布格局分析结果显示,夏季多样性显著高于冬季,草甸和草原生境的鸟类群落多样性显著高于其他生境,冬夏季鸟类群落多样性指数与海拔梯度变化趋势均呈单峰型;(3)气候因素驱动鸟类多样性指数呈现季节性差异,最冷季度降水量对夏季物种丰富度指数影响最大,冬季为年降水量;此外,等温性和温度季节性对冬夏季Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数影响最大.本研究揭示了水资源和稳定的气候对昆仑山青海片区鸟类群落多样性的重要性,为昆仑山青海片区鸟类资源保护与管理以及未来国家公园的规划建设提供了数据支持.

植被降水利用效率(PUE)是评价植被生产力对降水量时空动态响应特征的重要指标.以年净初级生产力(NPP)数据、年降水量数据为基础,利用地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术,计算并研究了 2000-2020年青海湖流域植被降水利用效率时空分布格局及其地形效应,结合年均气温、年均地表温湿度、年生长季光合有效辐射吸收系数和年植被覆盖度等数据,探讨了PUE与各因子间的相关关系.结果表明:(1)青海湖流域单位像元(1 km2)PUE平均值在0.4-0.7 gC m-2 mm-1间变化,平均为0.54 gC m-2 mm-1,且在年际间无显著变化趋势(R2=0.05,P≥0.05).在空间上,青海湖流域多年PUE平均值环湖呈现不均匀分布,除青海湖东岸外,PUE值随湖面距离增大呈减小趋势;其高值区主要集中分布在青海湖西岸和南岸的半环区;年PUE变化趋势的斜率值为-0.05-0.04 gC m-2 mm-1 a-1,其中显著变化的区域占流域面积的29.63％.(2)青海湖流域多年PUE平均值在海拔效应和坡度坡向两种不同微地形效应下表现出明显的差异.海拔每升高50 m,PUE值将减少0.02 gC m-2 mm-1;随坡度增加,PUE值呈降低趋势,平坡至险坡(＞45°)的变化范围为0.3-0.61 gC m-2 mm-1;不同坡向PUE值表现为由东北坡向西南坡递减,范围为0.52-0.56 gC m-2 mm-1.(3)在空间上,青海湖流域PUE值与地表温度、光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数相关性较为明显.沿海拔梯度,空气温度和地表温度与PUE呈极显著正相关(R2=0.94,P＜0.01;R2=0.98,P＜0.01),光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数与PUE显著正相关(R2=0.89,P＜0.05;R2=0.90,P＜0.05;R2=0.86,P＜0.05),地表土壤湿度与PUE无显著相关性(R2=0.16,P≥0.05).评估了青海湖流域植被降水利用效率的特征及其与各因子间的相关关系,明确了植被对降水的利用能力及其耗水特性,可为青海湖流域植被保护和国家公园建设提供理论参考.

海拔影响生物多样性分异,为探究寒温带山岭地区海拔对林下植物多样性分布影响,选择内蒙古大兴安岭东部地区,采用样地调研法,设置E1(200-350 m),E2(350-500 m),E3(500-650 m),E4(650-800 m),E5(800-950 m),E6(950-1100 m)6 个不同海拔梯度,调研 165 个林地样点以了解不同海拔森林群落物种组成,研究林下植物生物多样性海拔差异性、地形因素、乔木层优势物种与林下植物生物多样性的相关性.研究得出:(1)调研区林下植物共 277 种隶属于 53 科 135 属,灌木 32 种、草本 245 种;(2)森林乔灌群落随海拔依次为蒙古栎-黑桦-榛-胡枝子群落(E1—E2)、落叶松-白桦-榛-胡枝子群落(E3)、落叶松-白桦-欧亚绣线菊-绣线菊群落(E4)、落叶松-白桦-兴安杜鹃-越橘群落(E5)、落叶松-白桦-越橘-偃松群落(E6);(3)林下植物群落生物多样性随海拔上升呈现明显的单峰格局.生物多样性草本层＞灌木层,灌木层随海拔升高呈上升趋势,草本层呈先下降后升高再下降的波动下降趋势;(4)草本层物种替换速率远高于灌木层,E3—E4 与E2—E3 梯度内灌木层与草本层物种替换速率分别达到峰值;灌木层与草本层相邻海拔梯度间相似度指数均呈先下降后升高再下降的波动形式;(5)地理因素及优势乔木种不同能够显著影响林下植物α多样性,灌木层α多样性与海拔、纬度呈正相关,与经度、坡度呈负相关.草本层与海拔呈负相关,与纬度、坡向呈正相关,海拔对草本层α多样性影响高于灌木层.郁闭度与灌木层α多样性呈正相关,与草本层α多样性呈负相关;落叶松增多可提升灌木层生物多样性,黑桦会降低灌木层物种丰富度,而山杨会降低草本层物种分布的均匀度.研究结果为保护与利用内蒙古大兴安岭林下植物,丰富寒温带山岭地区林下植物多样性海拔分布理论提供科学依据.

为探明旱区山地不同海拔梯度土壤氨基糖积累特征,明确氨基糖对土壤有机碳库的贡献以及影响因素.以 2021 年 8 月在贺兰山西坡不同海拔(1848-2940 m)采集的土壤为研究对象,分析土壤理化性质、微生物群落结构、氨基糖含量、氨基糖对土壤有机碳贡献变化特征以及引起该变化的驱动因素.结果表明:沿海拔梯度上升,土壤理化性质表现出显著差异,土壤含水率、有机碳、全氮表现为升高趋势,pH和容重表现为降低趋势,全磷无明显变化规律.沿海拔梯度上升,土壤真菌、细菌、放线菌以及丛枝菌根真菌磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)含量表现为先增加后减少的趋势,在中海拔区域(2110-2360 m)微生物PLFAs含量更高.沿海拔梯度上升,总氨基糖含量和氨基糖单体(氨基葡萄糖、氨基半乳糖、胞壁酸和氨基甘露糖)分别表现为持续增加和先减少后增加的变化趋势,并且总氨基糖和氨基糖单体含量均在最高海拔达到峰值,中海拔区域真菌和细菌残体碳对土壤有机碳的贡献率均小于高海拔(2707-2940 m)和低海拔(1848-1910 m),且在不同海拔梯度上真菌残体碳对土壤有机碳贡献率占据主导地位.方差分解结果显示,土壤理化性质和微生物PLFAs含量共同解释了土壤氨基糖含量及对有机碳贡献率的 55.2%,其中土壤理化性质解释变异的 52.9%,微生物PLFAs含量解释变异的 26.9%,冗余分析同步验证土壤理化性质是影响氨基糖及氨基糖对土壤有机碳贡献率的主要因素.本研究结果揭示了贺兰山西坡微生物驱动土壤有机碳存储与转化机制,可为进一步研究旱区山地微生物残体对土壤有机碳的贡献提供理论依据.