全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 圆员期摇 摇 圆园员猿年 员员月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
生态系统生产总值核算院概念尧核算方法与案例研究 欧阳志云袁朱春全袁杨广斌袁等 渊远苑源苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
气候变化对传染病爆发流行的影响研究进展 李国栋袁张俊华袁焦耿军袁等 渊远苑远圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
好氧甲烷氧化菌生态学研究进展 贠娟莉袁王艳芬袁张洪勋 渊远苑苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
氮沉降强度和频率对羊草叶绿素含量的影响 张云海袁何念鹏袁张光明袁等 渊远苑愿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
世界蜘蛛的分布格局及其多元相似性聚类分析 申效诚袁张保石袁张摇 锋袁等 渊远苑怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
风向因素对转基因抗虫棉花基因漂移效率的影响 朱家林袁贺摇 娟袁牛建群袁等 渊远愿园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
长江口及东海春季底栖硅藻尧原生动物和小型底栖生物的生态特点 孟昭翠袁徐奎栋 渊远愿员猿冤噎噎噎噎噎噎噎
长江口横沙东滩围垦潮滩内外大型底栖动物功能群研究 吕巍巍袁马长安袁余摇 骥袁等 渊远愿圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎
沣河沿岸土壤和优势植物重金属富集特征和潜在生态风险 杨摇 阳袁周正朝袁王欢欢袁等 渊远愿猿源冤噎噎噎噎噎噎
盐分和底物对黄河三角洲区土壤有机碳分解与转化的影响 李摇 玲袁仇少君袁檀菲菲袁等 渊远愿源源冤噎噎噎噎噎噎
短期夜间低温胁迫对秋茄幼苗碳氮代谢及其相关酶活性的影响 郑春芳袁刘伟成袁陈少波袁等 渊远愿缘猿冤噎噎噎噎
猿圆个切花菊品种的耐低磷特性 刘摇 鹏袁陈素梅袁房伟民袁等 渊远愿远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
年龄和环境条件对泥蚶富集重金属镉和铜的影响 王召根袁吴洪喜袁陈肖肖袁等 渊远愿远怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
角倍蚜虫瘿对盐肤木光合特性和总氮含量的影响 李摇 杨袁杨子祥袁陈晓鸣袁等 渊远愿苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
多噬伯克霍尔德氏菌 宰杂鄄云允怨对草甘膦的降解特性 李冠喜袁吴小芹袁叶建仁 渊远愿愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
金龟甲对蓖麻叶挥发物的触角电位和行为反应 李为争袁杨摇 雷袁申小卫袁等 渊远愿怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
白洋淀生态系统健康评价 徐摇 菲袁赵彦伟袁杨志峰袁等 渊远怨园源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
珠海鹤洲水道沿岸红树林湿地大型底栖动物群落特征 王摇 卉袁钟摇 山袁方展强 渊远怨员猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
典型森林和草地生态系统呼吸各组分间的相互关系 朱先进袁于贵瑞袁王秋凤袁等 渊远怨圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
抚育间伐对油松人工林下大型真菌的影响 陈摇 晓袁白淑兰袁刘摇 勇袁等 渊远怨猿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
百山祖自然保护区植物群落 遭藻贼葬多样性 谭珊珊袁叶珍林袁袁留斌袁等 渊远怨源源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土霉素对堆肥过程中酶活性和微生物群落代谢的影响 陈智学袁谷摇 洁袁高摇 华袁等 渊远怨缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
兴安落叶松针叶解剖结构变化及其光合能力对气候变化的适应性 季子敬袁全先奎袁王传宽 渊远怨远苑冤噎噎噎噎
盐城海滨湿地景观演变关键土壤生态因子与阈值研究 张华兵袁刘红玉袁李玉凤袁等 渊远怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
半干旱区沙地芦苇对浅水位变化的生理生态响应 马赟花袁张铜会袁刘新平 渊远怨愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
杂宰粤栽模型融雪模块的改进 余文君袁南卓铜袁赵彦博袁等 渊远怨怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
科尔沁沙地湖泊消涨对气候变化的响应 常学礼袁赵学勇袁王摇 玮袁等 渊苑园园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
贝壳堤岛 猿种植被类型的土壤颗粒分形及水分生态特征 夏江宝袁张淑勇袁王荣荣袁等 渊苑园员猿冤噎噎噎噎噎噎噎
三峡库区古夫河着生藻类叶绿素 葬的时空分布特征及其影响因素 吴述园袁葛继稳袁苗文杰袁等 渊苑园圆猿冤噎噎噎
资源与产业生态
煤炭开发对矿区植被扰动时空效应的图谱分析要要要以大同矿区为例 黄摇 翌袁汪云甲袁李效顺袁等 渊苑园猿缘冤噎噎
学术信息与动态
叶中国当代生态学研究曳新书推介 刘某承 渊苑园源源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿园园鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿园鄢圆园员猿鄄员员
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 百山祖保护区森林植物群落要要要百山祖国家级自然保护区位于浙西南闽浙交界处袁由福建武夷山向东北伸展而成袁
主峰海拔 员愿缘远援苑皂袁为浙江省第二高峰遥 其独特的地形和水文地理环境形成了中亚热带气候区中一个特殊的区域袁
保存着十分丰富的植物种质资源以及国家重点保护野生动植物种袁尤其是 员怨愿苑年由国际物种保护委员会列为世界
最濒危的 员圆种植物之一的百山祖冷杉袁是第四纪冰川的孑遗植物袁素有野活化石冶之称遥 随着海拔的升高袁其植被为
常绿阔叶林尧常绿鄄落叶阔叶混交林尧针阔混交林尧针叶林尧山地矮林和山地灌草丛遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 21 期
2013年 11月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.21
Nov.,2013
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41071119);江苏省高校自然科学研究重大资助项目(10KJA170029);江苏省高校自然科学研究资助项
目(13KJB170021鄄12KJB170006)
收稿日期:2013鄄01鄄15; 摇 摇 修订日期:2013鄄04鄄18
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: liuhongyu@ njnu.edu.cn
DOI: 10郾 5846 / stxb201301150096
张华兵,刘红玉,李玉凤,谭清梅,侯明行.盐城海滨湿地景观演变关键土壤生态因子与阈值研究.生态学报,2013,33(21):6975鄄6983.
Zhang H B, Liu H Y, Li Y F,Tan Q M, Hou M H.The studying of key ecological factors and threshold of landscape evolution in Yancheng Coastal wetland.
Acta Ecologica Sinica,2013,33(21):6975鄄6983.
盐城海滨湿地景观演变关键土壤生态因子与阈值研究
张华兵1,2,刘红玉1,*,李玉凤1,谭清梅1,侯明行1
(1. 南京师范大学地理科学学院,南京摇 210023; 2. 盐城师范学院城市与资源环境学院,盐城摇 224051)
摘要:文章以盐城海滨湿地典型区域为案例,以 2011年 4月和 2012年 4月对海滨湿地土壤数据为基础,结合 2011 年 ETM+遥
感影像,运用灰色关联分析、线性回归模拟和地统计学方法,辨识海滨湿地景观演变的关键生态因子,并确定其生态阈值。 得出
基本结论如下:(1)海滨湿地土壤理化性质海陆差异明显:从米草沼泽—碱蓬沼泽—芦苇沼泽,土壤水分和盐度表现出递减的
趋势;土壤有机质、营养盐总体上从米草沼泽—碱蓬沼泽—芦苇沼泽,表现出两头高中间低的特征;湿润年份土壤水分高于干旱
年份,湿润年份土壤盐度低于干旱年份。 (2)灰色关联分析表明:干旱年份,水分>盐度>铵态氮>速效钾>有机质>有效磷;湿润
年份为:盐度>水分>有效磷>铵态氮>速效钾>有机质,因此把土壤水分和盐度确定为海滨湿地景观演变的关键生态因子。 (3)
土壤水分和盐度在东西海陆方向上的变异大于南北海岸延伸方向上的变异。 (4)将景观类型图和海滨湿地土壤水分与盐度分
异图叠加分析,得出:芦苇滩土壤水分阈值<42.332%,盐度阈值<0郾 745%;碱蓬滩土壤水分阈值为 38.836%—46.593%,盐度阈
值为 0郾 403%—1.314%;米草滩土壤水分阈值>39.475%,盐度阈值>0郾 403%;光滩的土壤阈值>41.550%,盐度阈值>0郾 656%。
关键词:海滨湿地;关键生态因子;阈值;盐城
The studying of key ecological factors and threshold of landscape evolution in
Yancheng Coastal wetland
ZHANG Huabing1, 2, LIU Hongyu1,*, LI Yufeng1,TAN Qingmei1,HOU Minghang1
1 College of Geography, Nanjing Normal University, Nanjing 210023,China
2 College of Urban and Resource Environment, Yancheng Teachers University, Yancheng 224051, China
Abstract: The key ecological factors influencing the evolution of coastal wetland landscape were investigated by soil
sampling and analyzing, and analyses on data from ETM + by methods of grey relative analysis, linear regression and
geostatistics in the Yancheng national natural reserve as an example. The ecological thresholds were defined based on the
analyses on the relationship between the spatial distribution and landscape types. (1) The physiochemical properties of soil
at the coastal wetland exert distinct continental and oceanic difference, depending on their specific location and
corresponding vegetation types. Soil water content and salinity shows a trend of decrease from Spartina marsh to salsa, and
to reed. The soil water content was higher in wet season than in dry season, in contrast, the salinity exhibited lower average
value in wet season than in dry season. The soil organics and nutrient content show higher values in Spartina marsh and
reed, while lower in salsa, and generally higher in wet season than dry season, with an exception for the soil available
phosphorus. (2) Through the grey relative analysis, the rank of the correlation between the wetland soil physicochemical
characteristic and landscape evolution follows: in the dry season water > salinity > ammonium nitrogen > available
potassium > organics > available phosphorus; in the rainy season water > salinity > available phosphorus > ammonium
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nitrogen>available potassium>organics. Therefore the soil water content and salinity were identified as the key ecological
factors that influence the evolution of coastal wetland landscape.(3)The spatial distribution of soil water content and salinity
show the same trend and was classified into five grades, with the variation higher in the eastern鄄western direction than in the
southern鄄northern direction. (4) Combined with analyzing distribution of soil water content and salinity and the correlated
landscape types, the range of thresholds of soil water content and salinity were defined. The soil water content and salinity
were less than 42.33% and 0郾 745% respectively for reed soil; 38.836%—46.593% of soil water content and 0郾 403%—
1郾 314% for salsa soil; Spartina marsh soil had water content of above 39.475% and salinity above 0郾 403%; with the soil
water content and salinity of more than 41.550% and 0郾 656% for optical flat soil.
Key Words: coastal wetland;key ecological factors;threshold;Yancheng
海滨湿地位于陆地生态系统和海洋生态系统的过渡地带,具有高度敏感和脆弱特征[1]。 在自然和人为
的双重影响下,海滨湿地景观处于高度的动态演变中。 如何辨识海滨湿地景观演变的关键影响因子及其阈
值,是科学认识海滨湿地生态过程及其动态演变的重要内容,也是科学指导海滨湿地保护与合理利用的关键。
盐城海滨湿地是较为少见的典型淤泥质海滨湿地,基本保持了天然的生态系统结构和功能[2],引起了学
术界的广泛关注。 宏观研究方面,广泛运用 3S 技术揭示海滨湿地景观结构与格局变化[3鄄12];微观研究方面,
以断面和样点调查数据为基础,揭示湿地土壤理化性质在海陆方向上的分异与对湿地生态系统演变的影
响[13鄄20]。 但是,缺乏将宏观与微观相结合、体现生态因子空间分异与阈值的研究。 地统计学是研究空间变异
最有效的方法之一[21鄄25]。 本研究选择盐城海滨湿地典型区域为研究案例,确定海滨湿地景观演变的关键生
态因子,并利用地统计学方法和 GIS技术将生态因子空间化。 在此基础上,进一步确定不同景观类型关键生
态因子的阈值范围,对深刻认识海滨湿地景观演变,揭示海滨湿地生态过程,实现海滨湿地的合理开发与利用
具有重要的科学价值和现实意义。
1摇 研究区概况
盐城海滨湿地,地处江苏中部沿海,位于北纬 32毅20忆— 34毅37忆,东经 119毅29忆— 121毅16忆,面积为 45.33伊104
hm2,是太平洋西海岸最大淤泥质海滨湿地。 本研究在盐城海滨湿地区选择典型区域为研究区,研究区范围
北至中路港,南至斗龙港,面积为 1.100伊104hm2。 该区受人类活动干扰比较微弱,其景观格局与演变主要受
气候、地形、水文、土壤、植被等自然因素影响,其中主导因素的是潮汐作用。 在景观上表现为从陆地向海洋依
次为芦苇沼泽、碱蓬沼泽、米草沼泽、光滩,为典型的自然条件控制下的海滨湿地区域[26鄄27]。
2摇 研究方法
2.1摇 景观数据来源与处理
研究利用区域 1颐5万地形图和 2011年 9月 24日 3 幅 ETM+影像为基本数据源。 ETM+影像包括了来自
同一传感器的 7个多光谱波段(分辨率 30m)与 1个 B8全色波段(分辨率 15m),两种分辨率数据可以实现高
精度融合[28]。 为了更准确地提取信息,还采用了野外调查时 53 个点 GPS 样点数据作为辅助数据。 在 ENVI
4.7中主成分分析、非监督分类和决策树分类方法,结合野外调查,对 ETM+影像进行解译,提高了解译精度,
总体精度达到了 95%,解译结果如图 1。
2.2摇 生态数据来源与处理
对海滨湿地生态系统的形成起决定作用的是潮位变化及相关的海洋水文条件,并最终由土壤的性状和发
育方向表现出来。 因此,土壤作为盐城海滨湿地景观变化的最基本驱动要素,其变化直接影响着景观演替。
另外,由于研究区植被呈现显著的带状平行格局,土壤理化性质也表现出明显的梯度特征,所以土壤采样通常
取某一个断面即可,在研究区内沿中路港道路南侧,在海陆方向设置 17个样点,每种景观类型至少 3 个样点,
在景观交错带连续布设样点,并通过 GPS定位(图 1)。 采样时运用 PICO鄄BT(德国)水分便携式测量仪测量
土壤水分(体积分数 / %),测量 3次取其平均值;另采集 0—20cm表层土样 3 份进行混合,带回实验室。 土样
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图 1摇 研究区位置及景观类型图
Fig.1摇 Location and distribution of the study area
经风干、研磨后进行测定,采用电导法测量土壤盐度(质量分数%);土壤有机质采用水合热重铬酸钾氧化鄄比
色法;铵态氮采用靛酚蓝比色法;有效磷采用碳酸氢钠鄄钼锑抗比色法;速效钾采用四苯硼钠比浊法。 每个样
品设置 3个平行,取其平均值。
野外调查时间分别于 2011年 4月及 2012年 4 月。 研究区 1—4月多年平均降水量为 160郾 400mm,3—4
月多年平均降水量为 96.00mm。 而 2011年 1—4月,研究区降水量约为 80郾 000mm,约为多年平均值的一半;
3—4月研究区降水量约为 30郾 000mm,不到多年平均值的 1 / 3。 所以,将 2011 年 4 月监测的土壤数据作为干
旱年份湿地土壤数据。 2012年 1—4月研究区降水量为 172mm,高于多年平均值;3—4 月降水量为 132mm,
比同时段多年平均降水量多出了 36.788%。 所以,将 2012 年 4 月监测的土壤数据作为湿润年份湿地土壤
数据。
2.3摇 关键生态因子的确定
地理系统中,很多因素之间的关系是灰色的,哪些是主导因素,哪些是非主导因素;哪些因素之间关系密
切,哪些不密切。 灰色关联分析是解决这些问题的行之有效的方法。 灰色关联分析是一个灰色动态过程,分
析要素间时间序列的相对变化,综合考虑诸多因子间的关联程度,是一种动态的分析。 灰色关联分析,从其思
想方法上看,属于几何处理的范畴,是通过对各因素之间的关联曲线的比较而得到的。
设 x1, x2, x3,…, xn 为 n 个要素,反映各要素变化特征的数据列分别为 xi = {[ x1( t) ],[ x2( t) ],
[ x3( t) ],…,[ xn( t) ]}, t = 1,2,3,...,m ;设 x j( t) 为参考序列。 则相关系数为:
孜ij( t) =
驻min + k驻max
驻 ij( t) + k驻max
, ( t = 1,2,3,…,m ) (1)
式中, 驻 ij( t) = xi( t) - x j( t) 为序列 xi与 x j在时刻 t差的绝对值; 驻max = maxj maxi 驻 ij( t) 、 驻min = minj mini 驻 ij( t)
表示各时刻子因素序列对母因素序列差的绝对值的最大、最小值。 k为分辨系数,一般取 k = 0郾 5。 然后计算关
联度 rij 。 运用 rij =
1
n
伊 移
n
i = 1
孜ij(k) 计算出关联度[29]:
rij =
1
n移
n
t = 1
孜ij( t) ,( i = 1,2,3,…,m ) (2)
海滨湿地景观演变是一个较长时间尺度的过程,在缺乏长期、连续的监测数据情况下,空间替代时间的方
法可以克服时间尺度的限制。 以样点与海堤的距离反映景观演变的时间顺序;任一个样点上的土壤理化性质
理解为某个时间上的土壤状态;任一个样点所处的景观类型为景观演变中的某一时刻的景观状态。 x1( t) ,
7796摇 20期 摇 摇 摇 张华兵摇 等:盐城海滨湿地景观演变关键土壤生态因子与阈值研究 摇
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x2( t) , x3( t) , x3( t) , x4( t) , x5( t) , x6( t) 分别为土壤水分、盐度、有机质、铵态氮、有效磷和速效钾序列;
x j( t) 为景观演变序列。 经过标准差标准化处理后,计算各生态要素序列对景观演变序列的关联系数和关
联度。
2.4摇 土壤关键生态因子空间变异分析
盐城海滨湿地土壤关键生态要素分布与海陆位置、植被类型息息相关,通过定量分析它们之间的关系。
由于海滨湿地植被类型,属于类型变量,需要进行合理的赋值才能纳入定量分析中,因此,设置虚拟变量对其
赋值[30]。 海滨湿地分为芦苇沼泽、碱蓬沼泽、米草沼泽和光滩等 4 个类型,因此设置 3 个虚拟变量( x1, x2,
x3),分别进行 0、1赋值,通过 3个虚拟变量的组合,可以将 4 种景观类型转化为定量变量。 以每个点的土壤
关键生态要素( yi )为因变量,以每个点距海堤的距离( x0)和 3 个虚拟变量做自变量,构建多元回归方程。
然后,采用 1km伊1km的格网将研究区划分成 146个斑块,同时统计每个斑块质心的植被类型和到海堤的距离
( x0)。 运用回归方程计算出 146个斑块质心的土壤关键生态要素值。
土壤关键生态要素的空间分异是利用地统计学方法实现的。 在每个网格质心土壤关键生态要素值的基
础上,通过计算半变异函数[公式(3)];然后进行理论半变异函数的拟合,再进行土壤关键生态要素空间分
析;最后通过球状模型验证,结果表明,拟合精度符合要求。 本研究中,运用 Ordinary Kriging 插值来生成土壤
关键生态要素空间分布图:
酌 ( )h = 1
2N(h)移
( )N h
i = 1
Z y( )i - Z yi +( )[ ]h 2 (3)
式中, 酌 ( )h 为样本距为 h的半方差; h为样本距; Z y( )i 为位置 yi处的土壤水分或盐度; Z yi +( )h 为在距离
为 yi + h处的土壤水分或盐度; ( )N h 为间距为 h的样本对的总个数[29]。
3摇 结果分析
3.1摇 不同景观类型的土壤理化性质差异
通过对海滨湿地土壤理化性质的平均值进行比较(表 1和表 2),发现:湿润年份土壤水分高于干旱年份,
土壤盐度和土壤水分相反,湿润年份土壤平均盐度要低于干旱年份,由于降水的增加,土壤淡水含量增加,引
起盐度下降;另一方面,降水增加,土壤淋溶作用增强,致使土壤中的部分可溶性盐类会随着降水而溶解并往
土壤下不沉淀,甚至到不透水层。 总体上,从芦苇沼泽、碱蓬沼泽到米草沼泽土壤水分和盐度都呈现了从陆地
向海洋递增的趋势。 通过土壤有机质比较发现,土壤有机质含量呈现米草沼泽>芦苇沼泽>碱蓬沼泽>光滩的
表 1摇 干旱年份海滨湿地不同景观类型的土壤理化性质
Table 1摇 Soil physical and chemical properties of different landscape types in coastal wetland in dry year
景观类型
Landscape type
土壤理化性质平均状况
水分 / %
Beach
盐度 / %
Salinity
有机质 / %
Organic matter
氨氮 / (mg / kg)
NH+4 鄄N
有效磷 / (mg / kg)
Available P
速效钾 / (mg / kg)
Available K
芦苇沼泽 Reed marsh 36.786 0郾 433 1.103 8.731 12.690 158.216
碱蓬沼泽 Salsa marsh 40郾 703 0郾 927 0郾 851 7.635 9.939 164.234
米草沼泽 Spartina marsh 44.159 1.342 1.138 12.419 17.904 173.891
光滩 Beach 42.785 1.057 0郾 399 5.943 5.060 105.807
表 2摇 湿润年份海滨湿地不同景观类型的土壤理化性质
Table 2摇 Soil physical and chemical properties of different landscape types in coastal wetland in wet year
景观类型
土壤理化性质平均状况
水分 / % 盐度 / % 有机质 / % 氨氮 / (mg / kg) 有效磷 / (mg / kg) 速效钾 / (mg / kg)
芦苇沼泽 38.848 0郾 379 1.554 9.398 10郾 480 176.327
碱蓬沼泽 40郾 417 0郾 628 1.047 8.744 8.284 173.438
米草沼泽 46.034 0郾 866 1.854 17.245 15.429 190郾 555
光滩 48.493 0郾 823 0郾 596 1.131 6.348 146.086
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特征,湿润年份土壤有机质含量明显高于干旱年份。 土壤营养盐在总体上除了干旱年份土壤速效钾外都呈现
了两头高、中间低的特征外,即米草沼泽>芦苇沼泽>碱蓬沼泽。 土壤营养盐含量表现出从米草沼泽鄄芦苇沼
泽鄄碱蓬沼泽递减的趋势;除土壤有效磷之外,海滨湿地土壤营养盐的干湿差异明显,湿润年份大于干旱年份。
3.2摇 影响海滨湿地景观演变的关键生态因子
运用公式(1)和(2)对各生态要素与景观演变的灰色关联度计算结果显示,如表 3.干旱年份,各生态要素
序列与景观演变序列关联度排序为:水分>盐度>铵态氮>速效钾>有机质>有效磷;湿润年份,各生态要素序列
与景观演变序列关联度排序为:盐度>水分>有效磷>铵态氮>速效钾>有机质。 综上分析表明,土壤水分和盐
度的变化趋势与景观演变的趋势最为相似,故把土壤水分和盐度确定为海滨湿地景观演变的关键生态因子。
这一结果与实际的景观演变序列及前人的研究结果相符合。
表 3摇 各生态要素与景观演变的关联度
Table 3摇 Relative degree between ecological elements and landscape evolution
项目 Item 水分 盐度 有机质 铵态氮 有效磷 速效钾
干旱年份 Dry year 0郾 750 0郾 731 0郾 629 0郾 673 0郾 621 0郾 667
湿润年份 Wet year 0郾 665 0郾 677 0郾 609 0郾 641 0郾 650 0郾 632
3.3摇 海滨湿地景观演变关键生态因子阈值界定
通过公式(4)—公式(7)计算出 146个斑块质心的土壤水分和盐度值,然后运用地统计学方法进行空间
插值可以直观的显示土壤水分和盐度在空间上的变化趋势(图 2和图 3)。 以较好的保持数据的统计特性,相
似性大的数据分在同一级,差异性大的数据分在不同级的原则,在 ARCGIS 9.3 中,运用 Classification 功能,通
过聚类分析将海滨湿地土壤水分和盐度分为 5级,从玉级到吁级表征土壤水分和盐度逐渐增大。 土壤水分和
盐度的空间变异具有一致性。 空间变异性均呈现东西海陆方向上的变异大于南北海岸延伸方向上的变异,空
间变异的延伸方向与海岸带延伸方向一致。
y干水分 = 38.749% + 0郾 403x0 - 2.928x1 + 1.287x2 + 1.799x3 (4)
y湿水分 = 51.496% - 0郾 300x0 - 11.928x1 - 9.094x2 - 2.775x3 (5)
y干盐度 = 1.253% - 0郾 020x0 - 0郾 773x1 - 0郾 197x2 + 0郾 264x3 (6)
y湿盐度 = - 0郾 156% + 0郾 098x0 + 0郾 301x1 + 0郾 137x2 + 0郾 146x3 (7)
图 2摇 干旱年份和湿润年份海滨湿地土壤水分空间分异图
Fig.2摇 Spatial variation of soil moisture in coastal wetland in dry and wet year
土壤水分和盐度的空间分布具有高度的一致性,土壤水分和盐度的组合呈现高盐度高水分与低盐度低水
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图 3摇 干旱年份和湿润年份海滨湿地土壤盐度分布图
Fig.3摇 Spatial variation of soil salinity in coastal wetland in dry and wet year
分的“双高双低冶组合特征。 在 ArcGIS 9.3中,将 2011年景观类型图与土壤水分 /盐度空间分布图进行叠加分
析(表 4—表 7),得出:干旱年份,芦苇沼泽土壤水分和盐度值为玉—域级(土壤水分<41.550%,土壤盐度
<0郾 745%),其中土壤水分在玉—域级的分布面占芦苇沼泽面积的 99.029%,土壤盐度在玉—域级的分布范围
占芦苇沼泽面积的 95.841%,在参照植被分布的基础上,界定干旱年份芦苇沼泽土壤水分阈值<41.550%,盐
度阈值<0郾 745%。 碱蓬沼泽的土壤水分和盐度值范围比较宽,玉—吁级都有。 其中,土壤水分在域—郁级
(38.836%—43.632%)分布面积最广,占碱蓬沼泽面积的 91.818%,土壤盐度在芋—郁(0郾 745%—1.314%)级
的分布面积达到了碱蓬沼泽面积的 84.046%,所以,界定干旱年份碱蓬沼泽土壤水分阈值为 38.836%—
43郾 632%,盐度阈值为 0郾 745%—1.314%。 米草沼泽的土壤水分和盐度值在玉—吁级都有,主要集中在芋—吁
级(土壤水分>41.550%,土壤盐度>0郾 745%),土壤水分在芋—吁级分布面积达到了 96.877%,土壤盐度在
芋—吁级分布面积达到了 99.068%,所以,界定干旱年份米草滩土壤水分阈值>41.550%,盐度阈值>0郾 745%。
光滩的土壤水分和盐度值在芋—吁级,其中以芋—郁级(土壤水分 41.550%—43.632%,土壤盐度 0郾 745%—
1郾 314%)为主,土壤水分在芋—郁级分布面积达到了 99. 757%,土壤盐度在芋—郁级分布面积达到了
99郾 690%,所以,光滩的土壤水分阈值为 41.550%—43.632%,盐度阈值为 0郾 745%—1.314%。
湿润年份,芦苇沼泽土壤水分主要集中在为玉—域级(土壤水分<42.332%),分布面积达到了 99.541%,
土壤盐度主要集中在玉—芋(土壤盐度<0郾 656%),分布面积达到了 99.980%,所以,界定湿润年份芦苇沼泽土
壤水分阈值<42.332%,盐度阈值<0郾 656%。 碱蓬沼泽的土壤水分主要集中在域—芋(土壤水分 39郾 475%—
46.593%),分布面积达到了 89.892%,盐度主要集中在域—郁(土壤盐度 0郾 403%—0郾 779%),分布面积达到
了 98.247%,所以,界定湿润年份碱蓬沼泽土壤水分阈值为 39. 475%—46. 593%,盐度阈值为 0郾 403%—
0郾 779%。 米草沼泽的土壤水分和盐度值在玉—吁级都有,主要集中在域—吁级 (土壤水分 39郾 475%—
48郾 509%,土壤盐度 0郾 403%—0郾 779%),土壤水分和盐度在域—吁级分布面积分别达到了 98郾 147%和
88郾 267%,所以,界定湿润年份米草沼泽土壤水分阈值为 39.475%—48.509%,盐度阈值为 0郾 403%—0郾 779%。
光滩的土壤水分和盐度集中在郁—吁级(土壤水分>46.593%,土壤盐度>0郾 656%),土壤水分和盐度分布面积
分别达到了 99.812%和 87.769%,所以,界定湿润年份光滩的土壤水分阈值>46郾 593%,盐度阈值>0郾 656%。
进一步将干旱年份和湿润年份土壤水分和盐度的阈值进行合并,取其并集,得出不同潮滩带土壤水分与盐度
组合状况,如表 8。
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表 4摇 干旱年份不同景观类型土壤水分值分布特征
Table 4摇 Distribution characteristics of soil moisture value in different landscape types in dry year
项目 Item 玉 域 芋 郁 吁 阈值 Threhold value / %
芦苇沼泽 Reed marsh / hm2 2664.789 270郾 217 26.989 1.787 0郾 000 <41.550
面积比 Area ratio / % 89.912 9.117 0郾 911 0郾 060 0郾 000
碱蓬沼泽 Salsa marsh / hm2 114.486 283.130 888.352 333.669 19.643 38.836—43.632
面积比 / % 6.984 17.272 54.192 20郾 355 1.198
米草沼泽 Spartina marsh / hm2 10郾 835 110郾 688 672.274 2239.053 858.452 >41.550
面积比 / % 0郾 278 2.844 17.276 57.540 22.061
光滩 Beac / hm2 0郾 000 0郾 000 1839.646 827.172 6.494 41.550—43.632
面积比 / % 0郾 000 0郾 000 68.815 30郾 942 0郾 243
表 5摇 干旱年份不同景观类型土壤盐度值分布特征
Table 5摇 Distribution characteristics of soil salinity value in different landscape types in dry year
项目 玉 域 芋 郁 吁 阈值 / %
芦苇沼泽 / hm2 2588.299 252.215 109.183 13.653 0郾 433 <0郾 745
面积比 / % 87.331 8.510 3.684 0郾 461 0郾 015
碱蓬沼泽 / hm2 112.356 86.419 916.645 461.104 62.756 0郾 745—1.314
面积比 / % 6.854 5.272 55.918 28.128 3.828
米草沼泽 / hm2 7.646 28.626 179.552 1295.582 2379.896 >0郾 745
面积比 / % 0郾 196 0郾 736 4.614 33.294 61.159
光滩 / hm2 0郾 000 0郾 000 488.616 2176.404 8.292 0郾 745—1.314
面积比 / % 0郾 000 0郾 000 18.278 81.412 00郾 310
表 6摇 湿润年份不同景观类型土壤水分值分布特征
Table 6摇 Distribution characteristics of soil moisture value in different landscape types in wet year
项目 玉 域 芋 郁 吁 阈值 / %
芦苇沼泽 / hm2 2640郾 634 309.534 13.461 0郾 120 0郾 033 <42.332
面积比 / % 89.097 10郾 444 0郾 454 0郾 004 0郾 001
碱蓬沼泽 / hm2 146.202 1010郾 287 463.300 19.491 0郾 000 39.475—46.593
面积比 / % 8.919 61.630 28.262 1.189 0郾 000
米草沼泽 / hm2 19.004 198.025 1605.691 2015.474 53.109 39.475—48.509
面积比 / % 0郾 488 5.089 41.264 51.794 1.365
光滩 / hm2 0郾 000 0郾 000 5.035 1156.541 1511.736 >46.593
面积比 / % 0郾 000 0郾 000 0郾 188 43.262 56.549
表 7摇 湿润年份不同景观类型土壤盐度值分布特征
Table 7摇 Distribution characteristics of soil salinity value in different landscape types in wet year
项目 玉 域 芋 郁 吁 阈值 / %
芦苇沼泽 / hm2 1248.819 1257.754 456.605 0郾 604 0郾 000 <0郾 656
面积比 / % 42.136 42.437 15.406 0郾 020 0郾 000
碱蓬沼泽 / hm2 25.607 1068.366 391.269 150郾 902 3.137 0郾 403—0郾 779
面积比 / % 1.562 65.173 23.868 9.205 0郾 191
米草沼泽 / hm2 178.660 1191.116 800郾 401 1443.219 277.910 0郾 403—0郾 779
面积比 / % 4.591 30郾 610 20郾 569 37.088 7.142
光滩 / hm2 0郾 000 145.985 180郾 987 1116.266 1230郾 074 >0郾 656
面积比 / % 0郾 000 5.461 6.770 41.756 46.013
1896摇 20期 摇 摇 摇 张华兵摇 等:盐城海滨湿地景观演变关键土壤生态因子与阈值研究 摇
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表 8摇 不同景观类型土壤水分和盐度阈值组合
Table 8摇 Threshold value combinations of moisture and salinity in different landscape types
项目 Item 水分阈值 Threshold value of moisture / % 盐度阈值 Threshold value of salinity / %
芦苇沼泽 Reed marsh <42.332 <0郾 745
碱蓬沼泽 Salsa marsh 38.836—46.593 0郾 403—1.314
米草沼泽 Spartina >39.475 >0郾 403
光滩 Beach >41.550 >0郾 656
4摇 结论
海滨湿地在海陆两相作用下,生态过程独特而复杂,决定了海滨湿地景观格局的形成。 本文选择盐城海
滨湿地典型区域为研究案例,运用灰色关联分析、地统计学和 GIS技术,对海滨湿地景观演变关键土壤要素空
间化进行了研究,主要结论如下:
(1)海滨湿地土壤理化性质空间差异明显。 其中,土壤水分和盐度表现出从米草沼泽—碱蓬沼泽—芦苇
沼泽递减的趋势;土壤有机质、营养盐表现出从米草沼泽—芦苇沼泽—碱蓬沼泽递减的趋势;与海陆位置及相
应的植被类型息息相关。
(2)确定了土壤水分和盐度是海滨湿地景观演变的关键影响因子,其空间分异特征显著。 总体上呈现出
东西海陆方向上的变异大于南北海岸延伸方向上的变异,空间变异的延伸方向与海岸带延伸方向一致,进一
步说明了土壤水分和盐度是控制湿地景观演变的关键因子。
(3)确定了海滨湿地不同景观类型土壤水分和盐度的阈值。 其中,芦苇沼泽土壤水分阈值<42.332%,盐
度阈值<0郾 745%;碱蓬土壤水分阈值为 38.836%—46.593%,盐度阈值为 0郾 403%—1.314%;米草土壤水分阈
值>39.475%,盐度阈值>0郾 403%;光滩的土壤水分范围为>41.550%,盐度范围为>0郾 656%。 这些数据说明,
如果湿地植被水盐阈值组合发生变化,区域景观将发生演变。
(4)海滨湿地景观演变是在过程与格局的相互作用下进行的。 在认识海滨湿地土壤关键要素空间分异
及阈值的基础上,进一步明确海滨湿地景观生态过程时空变化规律,揭示海滨湿地景观演变的影响机制,是保
护海滨湿地生态系统的重要前提。
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3896摇 20期 摇 摇 摇 张华兵摇 等:盐城海滨湿地景观演变关键土壤生态因子与阈值研究 摇
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤 灾燥造援猿猿袁晕燥援圆员 晕燥增援袁圆园员猿渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠冤
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粤凿增葬灶糟藻泽 蚤灶 蚤皂责葬糟贼泽 燥枣 糟造蚤皂葬贼藻 糟澡葬灶早藻 燥灶 蚤灶枣藻糟贼蚤燥怎泽 凿蚤泽藻葬泽藻泽 燥怎贼遭则藻葬噪 蕴陨 郧怎燥凿燥灶早袁在匀粤晕郧 允怎灶澡怎葬袁允陨粤韵 郧藻灶早躁怎灶袁藻贼 葬造 渊远苑远圆冤噎噎
耘糟燥造燥早赠 燥枣 葬藻则燥遭蚤糟 皂藻贼澡葬灶藻 燥曾蚤凿蚤扎蚤灶早 遭葬糟贼藻则蚤葬 渊皂藻贼澡葬灶燥贼则燥责澡泽冤 再哉晕 允怎葬灶造蚤袁宰粤晕郧 再葬灶枣藻灶袁 在匀粤晕郧 匀燥灶早曾怎灶 渊远苑苑源冤噎噎噎噎噎
晕蚤贼则燥早藻灶 凿藻责燥泽蚤贼蚤燥灶 葬灶凿 蕴藻赠皂怎泽 糟澡蚤灶藻灶泽蚤泽 造藻葬枣 糟澡造燥则燥责澡赠造造 糟燥灶贼藻灶贼 蚤灶 陨灶灶藻则 酝燥灶早燥造蚤葬灶 早则葬泽泽造葬灶凿
在匀粤晕郧 再怎灶澡葬蚤袁 匀耘 晕蚤葬灶责藻灶早袁 在匀粤晕郧 郧怎葬灶早皂蚤灶早袁藻贼 葬造 渊远苑愿远冤
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栽澡藻 蚤灶枣造怎藻灶糟藻 燥枣 憎蚤灶凿 凿蚤则藻糟贼蚤燥灶 燥灶 责燥造造藻灶鄄皂藻凿蚤葬贼藻凿 早藻灶藻 枣造燥憎 蚤灶 贼则葬灶泽早藻灶蚤糟 蚤灶泽藻糟贼鄄则藻泽蚤泽贼葬灶贼 糟燥贼贼燥灶
在匀哉 允蚤葬造蚤灶袁 匀耘 允怎葬灶袁 晕陨哉 允蚤葬灶择怎灶袁 藻贼 葬造 渊远愿园猿冤
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杂藻葬 蚤灶 泽责则蚤灶早 酝耘晕郧 在澡葬燥糟怎蚤袁 载哉 运怎蚤凿燥灶早 渊远愿员猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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蕴灾 宰藻蚤憎藻蚤袁 酝粤 悦澡葬灶早忆葬灶袁 再哉 允蚤袁 藻贼 葬造 渊远愿圆缘冤
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耘灶则蚤糟澡皂藻灶贼 葬灶凿 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则蚤泽噪 燥枣 澡藻葬增赠 皂藻贼葬造 蚤灶 泽燥蚤造泽 葬灶凿 凿燥皂蚤灶葬灶贼 责造葬灶贼泽 蚤灶 贼澡藻 则蚤责葬则蚤葬灶 燥枣 贼澡藻 云藻灶早澡藻 砸蚤增藻则
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耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 泽葬造蚤灶蚤贼赠 葬灶凿 藻曾燥早藻灶燥怎泽 泽怎遭泽贼则葬贼藻泽 燥灶 贼澡藻 凿藻糟燥皂责燥泽蚤贼蚤燥灶 葬灶凿 贼则葬灶泽枣燥则皂葬贼蚤燥灶 燥枣 泽燥蚤造 燥则早葬灶蚤糟 糟葬则遭燥灶 蚤灶 贼澡藻 再藻造造燥憎 砸蚤增藻则
阅藻造贼葬 蕴陨 蕴蚤灶早袁 匝陨哉 杂澡葬燥躁怎灶袁 栽粤晕 云藻蚤枣藻蚤袁 藻贼 葬造 渊远愿源源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 泽澡燥则贼鄄贼藻则皂 凿葬则噪 糟澡蚤造造蚤灶早 燥灶 造藻葬增藻泽 糟葬则遭燥灶 葬灶凿 灶蚤贼则燥早藻灶 皂藻贼葬遭燥造蚤泽皂 葬灶凿 蚤灶增燥造增藻凿 葬糟贼蚤增蚤贼蚤藻泽 燥枣 藻灶扎赠皂藻泽 蚤灶 皂葬灶早则燥增藻 运葬灶凿藻造蚤葬
燥遭燥增葬贼葬 泽藻藻凿造蚤灶早 在匀耘晕郧 悦澡怎灶枣葬灶早袁 蕴陨哉 宰藻蚤糟澡藻灶早袁 悦匀耘晕 杂澡葬燥遭燥袁 藻贼 葬造 渊远愿缘猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
孕则藻造蚤皂蚤灶葬则赠 藻增葬造怎葬贼蚤燥灶 燥灶 贼燥造藻则葬灶糟藻 贼燥 责澡燥泽责澡燥则燥怎泽 凿藻枣蚤糟蚤藻灶糟赠 燥枣 猿圆 糟怎造贼蚤增葬则泽 燥枣 糟怎贼 糟澡则赠泽葬灶贼澡藻皂怎皂
蕴陨哉 孕藻灶早袁 悦匀耘晕 杂怎皂藻蚤袁 云粤晕郧 宰藻蚤皂蚤灶袁 藻贼 葬造 渊远愿远猿冤
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耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 葬早藻 葬灶凿 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 糟燥灶凿蚤贼蚤燥灶泽 燥灶 葬糟糟怎皂怎造葬贼蚤燥灶 燥枣 澡藻葬增赠鄄皂藻贼葬造泽 悦凿 葬灶凿 悦怎 蚤灶 栽藻早蚤造造葬则糟葬 早则葬灶燥泽葬
宰粤晕郧 在澡葬燥早藻灶袁宰哉 匀燥灶早曾蚤袁悦匀耘晕 载蚤葬燥曾蚤葬燥袁藻贼 葬造 渊远愿远怨冤
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耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 悦澡蚤灶藻泽藻 早葬造造灶怎贼 燥灶 责澡燥贼燥泽赠灶贼澡藻贼蚤糟 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 葬灶凿 贼燥贼葬造 灶蚤贼则燥早藻灶 糟燥灶贼藻灶贼 燥枣 砸澡怎泽 糟澡蚤灶藻灶泽蚤泽
蕴陨 再葬灶早袁 再粤晕郧 在蚤曾蚤葬灶早袁 悦匀耘晕 载蚤葬燥皂蚤灶早袁藻贼 葬造 渊远愿苑远冤
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栽澡藻 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤扎葬贼蚤燥灶 燥枣 早造赠责澡燥泽葬贼藻 凿藻早则葬凿葬贼蚤燥灶 遭赠 月怎则噪澡燥造凿藻则蚤葬 皂怎造贼蚤增燥则葬灶泽 宰杂鄄云允怨 蕴陨 郧怎葬灶曾蚤袁 宰哉 载蚤葬燥择蚤灶袁再耘 允蚤葬灶则藻灶 渊远愿愿缘冤噎噎
耘造藻糟贼则燥葬灶贼藻灶灶燥早则葬责澡蚤糟 葬灶凿 遭藻澡葬增蚤燥怎则葬造 则藻泽责燥灶泽藻泽 燥枣 泽糟葬则葬遭 遭藻藻贼造藻泽 贼燥 砸蚤糟蚤灶怎泽 糟燥皂皂怎灶蚤泽 造藻葬枣 增燥造葬贼蚤造藻泽
蕴陨 宰藻蚤扎澡藻灶早袁 再粤晕郧 蕴藻蚤袁 杂匀耘晕 载蚤葬燥憎藻蚤袁 藻贼 葬造 渊远愿怨缘冤
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耘糟燥泽赠泽贼藻皂 澡藻葬造贼澡 葬泽泽藻泽泽皂藻灶贼 蚤灶 月葬蚤赠葬灶早凿蚤葬灶 蕴葬噪藻 载哉 云藻蚤袁 在匀粤韵 再葬灶憎藻蚤袁 再粤晕郧 在澡蚤枣藻灶早袁 藻贼 葬造 渊远怨园源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
悦澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 皂葬糟则燥遭藻灶贼澡蚤糟 糟燥皂皂怎灶蚤贼蚤藻泽 蚤灶 皂葬灶早则燥增藻 憎藻贼造葬灶凿泽 葬造燥灶早 贼澡藻 憎葬贼藻则憎葬赠泽 燥枣 晕燥则贼澡 匀藻扎澡燥怎袁 在澡怎澡葬蚤袁 杂燥怎贼澡 悦澡蚤灶葬
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早藻泽 砸藻泽藻则增燥蚤则 宰哉 杂澡怎赠怎葬灶袁 郧耘 允蚤憎藻灶袁 酝陨粤韵 宰藻灶躁蚤藻袁 藻贼 葬造 渊苑园圆猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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远源园苑 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿猿卷摇
叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
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叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
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学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿猿卷摇 第 圆员期摇 渊圆园员猿年 员员月冤
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