基于实证校准的植物指示尺度能够解析土壤特性与地形因素对水分状况的互补影响

《Diversity》:Empirically Calibrated Phytoindication Scales Resolve Complementary Edaphic and Topographic Components of the Moisture Regime

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月26日 来源:Diversity 2.1

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摘要

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Moisture regime(水分状况)是影响植物分布的主要因素之一;然而,传统的植物指示系统通常将其视为一个单一的生态梯度,尽管实际上其受多种环境因素的复杂调控。本研究探讨了是否可以利用植被响应将气候、土壤和地形因素对水分可用性的影响整合到具有生态意义的指标体系中。研究人员结合了欧洲GBIF数据库中的区域植物分布记录以及气候、土壤和地形预测因子,通过植被样地调查、Sentinel-2卫星的NDWI数据、实地土壤湿度测量以及基于排列的零模型分析方法来评估这些水分指标。利用年降水量、地形湿润指数(TWI)和土壤质地作为环境预测因子,通过受限典型对应分析(constrained canonical correspondence analysis)确定了互补的水分成分,并据此推导出经验校准的土壤水分指数(Edaphic Moisture Index,EMI)和地形水分指数(Topographic Moisture Index,TMI)。土壤因素解释了32.7%的变量变异,与传统的水分指标体系有很好的吻合度(R2 = 0.75–0.80);而地形因素则解释了另外24.1%的变异,代表了水分变化的另一个维度。随后,通过多种互补方法(包括植被样地分析、对植被与环境水分梯度空间一致性的景观尺度评估以及基于排列的零模型检验)评估了物种级别的EMI和TMI值。结果表明,EMI和TMI能够捕捉到与植被相关的水分变化,并有助于对水分条件进行空间表征,不过它们相对于传统指标的改进效果因研究尺度而异,并非普遍更优。这些发现表明,基于植被的水分评估方法在考虑土壤和地形因素的互补作用时具有优势,而非将水分状况简化为单一的、不加区分的梯度。该框架通过提供经验校准的指标,将植被响应与环境预测因子相结合,从而拓展了传统的植物指示系统,为生态评估提供了新的工具。
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