摘要:

摘要:全球气候变化与森林生态系统碳循环息息相关,定量评估森林碳收支是生态系统与全球变化研究的重要任务。30年来森林生态系统碳循环研究已经取得了长足的进展,但全球和区域森林碳收支仍然存在很大的不确定性。这一方面与森林生态系统本身的复杂性有关,另一方面也与具体研究方法有关。评述了森林生态系统碳循环的基本概念和主要野外测定方法,为我国森林生态系统碳循环研究提供可参考的方法论。从生态系统碳浓度、密度、通量、分配和周转5个方面回顾了碳循环相关概念,指出碳浓度和碳储量是对碳库的静态描述,而碳通量和碳周转是对碳库的动态描述。净初级生产力是测量最普遍的碳通量组分,但大多数情况下因忽略了一些细节而被系统低估。普遍使用的净生态系统生产力,由于没有包含非CO₂形式的水文、气象和干扰过程产生的碳通量,通常情况下高于生态系统净碳累积速率。在详细介绍碳通量组分的基础上,改进了森林生态系统碳循环的概念模型。重点讨论了碳通量的3种地面实测方法:测树学方法、箱法和涡度协方差法,并指出了其注意事项和不确定性来源。针对当前碳循环研究的突出问题,建议从4个方面减小碳循环测定的不确定性:(1)恰当运用生物量方程估算乔木生物量;(2)尽可能全面测定生态系统碳组分;(3)给出碳通量估算值的不确定性;(4)多种途径交互验证。

摘要:全球碳循环已成为全球气候变化的核心问题之一,岩溶作用对大气CO₂浓度的调节以及其与土壤CO₂的密切关系也受到了国内外普遍关注。岩溶作用消耗土壤CO₂对大气碳库起到了重要的减源作用,对土壤CO₂进行研究将有利于进一步揭示岩溶碳循环过程。因此从气候条件、土壤理化性质、土地利用类型等方面综述了土壤CO₂的影响因素以及其对岩溶碳循环的影响,并提出其它酸参与到岩溶碳循环中将会减弱岩溶碳汇效应。由于各个因素之间往往相互联系,共同影响土壤CO₂和岩溶碳循环,在研究岩溶碳汇时,需以地球系统科学和岩溶动力系统理论为指导,综合考虑大气圈、水圈、岩石圈、生物圈中各种因素的影响。

摘要:基于2000-2014年文献和著作资料中的湖南省森林土壤剖面有机碳含量数据,湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站近15年的实测数据,分析了湖南省主要森林类型土壤有机碳密度,结合1983年至2009年湖南省4次森林资源清查数据,研究了湖南省森林土壤有机碳库储量的动态特征。结果表明:湖南省主要森林类型土壤有机碳算术平均含量在9.53-22.86g/kg之间,灌木林最高,土壤有机碳含量的分异主要发生在0-40 cm土层,0-80 cm土壤层有机碳密度在95.44-181.30 tC/hm²之间,平均为137.15 tC/hm²,主要分布在0-40 cm土层中,随土壤深度增加,各森林类型土壤有机碳密度的差异下降,受森林类型的影响减弱。从1983-1987年到2009年,湖南省乔木林土壤层(0-80 cm)有机碳库储量净增加了414.86×10⁶tC,面积加权平均有机碳密度提高了10.98 tC/hm²,不同乔木林土壤层(0-80 cm)有机碳库储量的差异随着时间进程逐渐增大,主要分布在杉木林、松木林、阔叶林。天然林是湖南省乔木林土壤有机碳库储量的主要贡献者,人工林土壤有机碳储量正逐步提高,经济林、竹林、灌木林对湖南省森林土壤层(0-80 cm)有机碳库储量贡献不同,且动态变化趋势也不同。森林土壤层有机碳库储量的变化与各森林类型面积的变化密切相关,而各森林类型面积的增减,与各项林业政策的实施密切相关。因此,人类活动深刻影响森林土壤的碳汇功能。

摘要:湿地生态系统为人类生存和发展提供了多种服务功能,不仅包括水资源、水产品等直接输出功能,还包括调蓄洪水、净化水质、调节大气成分等调节服务功能和文化服务功能。通过对已经发表湿地生态系统服务功能价值评价相关的文献进行搜集和整理,得到全国71 个湿地案例点的价值评价数据,在此基础上对湿地生态系统各项服务功能在全国各区域的生态系统价值量进行对比分析。全国湿地价值评价结果显示,按照各项服务功能按照价值量高低排序依次为调节气候 > 调蓄洪水 > 涵养水源 > 净化水质 > 保持土壤 > 产品输出 > 固碳 > 释氧 > 生物栖息地 > 旅游休闲 > 科研教育。在对全国湿地进行分区分析得知,东北平原及山区、东部地区和青藏高原地区在各项调节、供给服务功能方面发挥着显著的积极作用,这3个区域同时也是我国湿地的密集分布区。结合不同地理分区下的湿地生态系统服务功能价值量特点,可以实现区域发展与湿地生态环境研究的协同发展,并能够为湿地的保护和建设起到科学、合理的参考方案。

摘要:根据实地测量数据,以中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表为基础,应用经济学原理将静态的生态系统服务价值转化为动态的资金流量,核算了考虑货币时间价值的资金净现值,对北京市一处面积为37 hm²的湿地恢复工程进行了效益分析研究。结果表明,研究区域的生态系统服务价值在湿地恢复工程实施后由584478元增加至3579713元。在所考察的9项生态系统服务功能中废物处理、气候调节和水源涵养对价值变化的贡献率较大,食物生产和原材料的贡献率为负值。以3a和5a为收益期计算所得的内部收益率分别为-26.81%和-4.67%,此时湿地恢复工程亏损;以10a为收益期计算所得的内部收益率为11.43%,湿地恢复工程取得良好收益。在设定折现率为4.2%,只计算可用直接市场法核算的生态系统服务情况下,湿地恢复工程的投资回收期为14.96年。为合理评估湿地恢复工程效益,应适当延长工程验收时间。在当前基准利率水平下,湿地恢复工程具有潜在盈利能力。

摘要:贵州草海是中国三大高原淡水湖泊之一,其湿地生态系统能给人类提供产品和服务,为社会可持续发展提供基础,由于其价值没有被量化,人们对其重要性缺乏直观认识,导致了湿地的不合理开发及利用。根据草海湿地的特征,运用市场价值法、影子工程法、问卷调查法等定量评估了2010年草海湿地生态系统最终服务价值,包括供给服务、调节服务和文化服务。结果表明,草海湿地生态系统服务总价值为4.39×10⁸元,其中供给服务价值为0.74×10⁸元,调节服务价值为1.14×10⁸元,文化服务价值为2.51×10⁸元;所计算的10项服务按其价值大小排序为:休闲娱乐 > 生物多样性与景观资源保护 > 水资源供给 > 调蓄洪水 > 气候调节 > 补给地下水 > 大气组分调节 > 原材料生产 > 水质净化 > 食物生产;单位面积服务价值为16.40×10⁴元/hm²,是2010年贵州省威宁县单位面积GDP产值的16.91倍。从研究结果来看,草海湿地生态系统服务价值较大,为草海湿地的管理及保护提供了一定参考依据。

摘要:由于地理关系,台湾海峡两岸的红树植物组成具有高度的相似性,都以耐寒性较强的秋茄为优势种。中国台湾(以下简称"台湾")与大陆仅一水之隔,因此台湾的秋茄种群来源最有可能来自东南沿海种群,然而台湾南、北红树植物种群的拓殖路线以及与大陆东南沿海种群的遗传关系的研究至今仍未见报道。通过SSR分子标记, 利用近似贝氏计算(Approximate Bayesian Computation)推测海峡两岸4个分布区域秋茄的起源及其拓殖路线。结果表明4个区域的种群出现明显分化,大陆东南北部种群与其他种群间分化程度最高。通过推测台湾北部种群起源可追溯到29000-48400a前,早于末次冰期时间,且台湾北部种群遗传结构与大陆东南南部种群最相近,推测它们可能共同起源于南方祖先。大陆东南沿海南北种群的溯祖时间约为15.1万年至25.2a年前,约为更新世中期末,则意味东南沿海南、北种群的遗传分化可能受到更新世后期气候变化与海侵海退的影响而出现隔离,或东南沿海南、北种群可能来自不同的起源。而台湾南部种群与台湾北部种群的相似性,表明台湾南部种群是由北部种群拓殖而来,近似贝氏计算亦支持这个假说。因而,可以推测海峡两岸秋茄的拓殖路线是从大陆东南南方种群随黑潮迁移至台湾北部,再从北部拓殖到台湾南部。利用近似贝氏计算推论台湾海峡两岸红树林种群起源及拓殖路线,为未来我国东南沿海红树林植物的生物地理研究提供参考。

摘要:大气中氧气主要来源于陆地绿色植物的光合作用,其含量高低直接影响大气质量。基于植被归一化指数(NDVI)、气温、辐射等要素,运用C-FIX模型,在模拟绿色植物净生态系统生产力(NEP)基础上,依据碳氧平衡原理,并结合ArcGIS空间叠加、裁切、栅格计算、空间统计等方法,估算了2001 年、2005 年和2009 年中国陆地植被年氧气生产量,并通过控制实验分析了影响其变化的因素。结果表明:(1)2001 年、2005 年、2009 年中国陆地植被年平均氧气生产量为531.618×10⁷ t,云南省、内蒙古自治区、黑龙江省、四川省年氧气生产量最多。中国植被氧气生产量随季节变化明显,夏季最多,其值是春、秋季的2 倍,冬季的8 倍。(2)中国陆地植被年氧气生产量空间分布为东南高、西北低,以福建省、浙江省、台湾省、云南南部、西藏东南部最高。各季节氧气生产量春季以云南省南部、西藏东南部和中国华东地区为最高,夏季以大、小兴安岭及长白山一带最高,秋季位于东南沿海、云南省、西藏东南部,冬季集中分布在云南南部与海南省。(3)2001-2009 年中国陆地植被年氧气生产量呈增加趋势,增加率为7.886%。宁夏回族自治区增加最多,山西省次之。(4)植被覆盖变化是决定年氧气生产量增加的主要因素,贡献率约为60%,CO₂浓度增加、气候变化分别承担了28%、12%的贡献率。

摘要:赣江是鄱阳湖的最大支流,是鄱阳湖水污染物的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH₄⁺-N、TP、COD_Mn和DO浓度的每月测定结果,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明,子流域的土地利用方式对TP的影响大于缓冲区;对COD_Mn的影响在丰水期大于缓冲区,在枯水期小于缓冲区;对NH₄⁺-N的影响在丰水期与缓冲区接近,在枯水期小于缓冲区;DO受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP和丰水期COD_Mn的主要来源;平原水田是枯水期COD_Mn的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP、NH₄⁺-N和丰水期COD_Mn的主要来源,农村用地是COD_Mn的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP和丰水期NH₄⁺-N、COD_Mn的主要来源。

摘要:冻害是影响我国北方冬小麦生产主要的农业气象灾害之一,明确气候变化背景下冻害发生规律和演变特征,对防御冻害具有重要的意义。以黄淮冬麦区为研究区域,利用1960-2010年47个气象台站逐日气温资料,在分析越冬期负积温和越冬期长度变化特征基础上,以越冬期负积温为指标分析了黄淮冬麦区冬季长寒型冻害发生频率及站次比演变特征,并利用冻害实际灾情资料对研究结果进行验证。研究结果表明:(1)黄淮冬麦区越冬期负积温绝对值在过去50a平均为17.3-240.8℃·d,空间上呈南少北多的纬向分布特征,且近50a呈减少趋势,全区负积温绝对值每10年减少1.8-38.3 ℃·d,这种变化趋势表现为南低北高的空间分布特征;(2)研究时段内全区越冬期长度呈波动性缩短趋势,尤其是研究区域北部地区,南部地区越冬期长度年际间变化不显著,且个别站点有些年份没有稳定越冬期,多集中在1985年以后;(3)黄淮冬麦区较轻冻害发生频率较高,为40%以上,空间上由北向南逐渐增大,站次比年代际呈增加趋势;中度冻害和较重冻害发生频率较低,多数站点在10%以下,空间上由北向南逐渐减小,站次比呈减少趋势;全区无严重冻害和极严重冻害风险。气候变化背景下,黄淮冬麦区冬季长寒型冻害风险较小,各站点冻害程度随年代变化逐渐减轻,较轻冻害的站点逐渐增多。

摘要:生态系统质量能够反映生态系统的重要特征,是表征生态环境质量和服务功能的重要指标。在生态系统质量的理论框架指导下,结合GIS综合指数法,利用遥感数据和土地覆被数据,对2001-2010年洞庭湖区域各生态系统类型进行生态系统质量综合评价和变化分析。以NPP年均值和变异系数构建生态系统生产能力指数(EPI)和稳定性指数(ESI),结合PSR模型和AHP层次分析法构建生态系统承载力指数(EBCI),并基于熵值权重法,构建生态系统质量遥感综合评价模型,实现对生态系统生产能力、稳定性和承载力三方面的综合评价。结果表明,洞庭湖区域生态系统质量综合评价分数达到59.81(总分100),而且在三项指数评价中,各指数均值分别为72.79、52.21和71.86,可见洞庭湖区域生态系统稳定性略差。三项指数在2001-2010年期间变化表现不同,EPI和EBCI分别下降8.85%和9.11%, ESI小幅度上升3.09%;整体生态系统质量在2001-2010年呈现逐年降低趋势,下降5.97%,平均变化率为-0.508/年。针对各生态系统类型的分析可知,森林生态系统质量高于其他生态系统类型,湿地生态系统质量最低,同时在这十年间,湿地生态系统质量下降最明显,降幅达12.97%,森林生态系统质量变化较小,降幅只有2.26%。

摘要:2004-2020年城市总体规划以来,北京经历了快速的城市化发展期,城市景观格局发生了很大变化。采用TM遥感影像为信息源,通过RS解译建立了2003、2007和2011年北京市土地利用覆盖空间数据,利用Fragstats对景观格局特征指数进行了计算和分析,分别从全市域和六环内城市化典型地区两个尺度研究了北京市城市景观格局时空变化特征,结合社会经济、城市总体规划和城市发展政策因素,分析了北京城市景观格局变化的驱动力因素。研究结果表明,过去近10年,市域景观特征发生了深刻变化,建设用地保持较快的增长速度,其比例由15.0%上升至18.0%,相反耕地面积比例由21.3%下降至18.8%。林地一直是市域的优势景观类型,比例维持在51%以上。而六环内城市化典型地区的景观变化更加明显,建设用地比例增加近10%,是六环地区的优势景观类型,耕地比例相应减少10%。建设用地的增长主要以耕地占用为主。景观格局指数的分析表明,大尺度和小尺度的景观格局变化表现出不同的特征,市域大尺度建设用地斑块破碎化程度高,景观蔓延度、聚合度下降,景观多样性增加;而小尺度六环内的建设用地斑块破碎化趋势降低,景观蔓延度和聚合度上升,但景观多样性下降迅速。大小两个尺度的景观空间形态均表现出复杂性增加的趋势。通过景观格局变化的驱动因素分析,人口规模的增加、产业结构调整、城市总体规划的实施以及城市发展政策的变化是导致景观格局变化的主要因素。

摘要:煤炭矿区复合生态系统评价是对其进行有效管理及调控的手段之一。研究了煤炭矿区复合生态系统内涵,剖析了煤炭矿区复合生态系统的典型特征,论述了运用能值分析方法评价复合生态系统的特殊性;进而,构建了煤炭矿区复合生态系统及其子系统的能值评价指标。选择山东省龙口矿区北皂煤矿为研究对象,进行了实证研究。应用实际数据,测算了2006-2012年复合生态系统及子系统各个能值评价指标。研究结果表明,能值理论与能值分析是评价煤炭矿区复合生态系统的有效方法,各项指标变化反映了复合生态系统的演进趋势;不可再生煤炭资源的过度消耗、可再资源利用率低是这一系统的典型特征;能值评价指标的测算结果表征环境子系统负荷较小。研究结果可为实施有效的煤炭矿区复合生态系统管理提供智力支持和决策参考依据。

摘要:植被恢复是建设生态型城市的重要途径,通过明晰植被恢复空间分异与潜在的植被恢复力,有助于指导可持续性生态城市的建设。以商洛市为例,基于MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,利用Sen +Mann-Kendall模型和Hurst模型研究2000-2013年商洛市植被恢复趋势及未来持续能力,并采用地理加权回归模型(GWR)分析市域尺度内植被恢复空间分布的影响因素。结果表明:(1)2000-2013年商洛市的植被恢复效果明显,植被覆盖增大的区域占总面积的82.5%,减小的区域占总面积的9.4%;(2)2000-2013年,受城镇的距离及土地集约程度等人文因素的影响,西北部植被恢复略好于东南部。(3)Hurst指数显示,商洛市未来植被恢复的持续性不强。48.0%的区域未来植被覆盖可能会呈现由改善变退化的现象,而持续增大的区域仅占36.7%,植被恢复力仍有待加强。(4)市域尺度上,植被恢复趋势空间差异形成的自然因素包括高程、坡度、坡向、与水体的距离,而人文因素则由距离城镇的距离和土地利用集约度所主导。地理加权回归显示各区县植被恢复趋势的空间影响因素及其强度并不一致,充分说明人地关系变化对植被恢复作用机理的复杂性。

摘要:城市不透水面既是常用的城市化程度指标,也是衡量环境质量的重要指标。采用遥感技术准确提取城市不透水面并分析其空间扩张过程,对生态城市建设具有重要意义。基于Landsat 5 TM影像,采用NDVI二元法和线性光谱分解法,分别提取北京、天津和唐山3个城市不透水面信息,并将不透水面估算结果与近同期的ALOS影像提取结果对比验证。结果表明,线性光谱分解法获取的不透水面结果较好,RMSE为20.6%,能有效提取大范围的不透水面信息。

摘要:生物多样性是连接景观异质性与生态系统服务的桥梁。在区域尺度上,以指示类群代替地表节肢动物类群,可以有效的开展生物多样性的保护工作。但是,在黄河下游农业景观中,关于地表节肢动物指示类群的研究报道较少。以黄河下游农业景观中4种生境类型(农田、林地、树篱和沟渠)为研究样地,且在农田生境中划分不同尺度(尺度1,3.6 hm²、尺度2,14 hm²和尺度3,28 hm²),通过调查不同生境中地表节肢动物分布及其多样性,结合地表节肢动物优势类群的辨识,分析了优势类群和地表节肢动物多样性的相关性,确定了研究区内地表节肢动物多样性的指示类群。结果发现:研究区内地表节肢动物优势类群为膜翅目、鞘翅目和蜘蛛目。树篱和林地生境的地表节肢动物多样性指示类群是膜翅目,农田生境中地表节肢动物多样性指示类群是鞘翅目,沟渠生境中地表节肢动物多样性指示类群是蜘蛛目。农田生境中优势类群间无相关性(P > 0.05);林地、沟渠和树篱生境中鞘翅目与蜘蛛目之间存在显著正相关(P < 0.01);林地和沟渠生境中,鞘翅目与膜翅目之间存在正相关(P < 0.05)。在农田生境中优势类群之间的相关性存在尺度依赖性,随着空间尺度的增大,相关性有一定的增强。在尺度2和尺度3上膜翅目和鞘翅目均存在正相关(P < 0.05),并且随着尺度增加而呈上升趋势。研究表明,黄河下游农业景观中不同生境类型地表节肢动物多样性的指示类群差别较大,其中树篱和林地生境具有较高的相似性,而农田生境地表节肢动物优势类群相关性存在尺度依赖性。在黄河下游农业景观中,以优势类群多样性代替地表节肢动物类群的多样性,可以在条件不足、时间紧迫的情况下更加有效的开展生物多样性的保护工作。

摘要:动物主要通过摄入食物和获得食物中的能量来维持其正常的生命活动。为论证食物获得性对冬季丹顶鹤能量收支的影响及为其越冬保护提供科学依据,以扎龙自然保护区人工辅助繁育丹顶鹤为研究对象,对分别供给鲫鱼、玉米和混合(鲫鱼+玉米)饲喂3组丹顶鹤的能量收支、体重及其行为变化进行比较。结果发现,丹顶鹤的能量收支受食物可获得性差异影响,鲫鱼、混合饲喂和玉米3组丹顶鹤的能量收支及排泄次数依次降低,玉米组丹顶鹤的体重降低显著(P < 0.01)及其行为谱中的静息时间分配明显增加。食物的可选择性、环境低温和短光照的交互作用使丹顶鹤的可摄食时间受限,丹顶鹤的能量收支随之发生变化。分析结果表明扎龙保护区冬季每日定时、定量供给鲫鱼和足量供给玉米的饲喂丹顶鹤的方法较为合理。

摘要:大多数鹿科动物表现出偏向雄性的扩散行为。麋鹿(Elaphurus davidianus)于20世纪初在中国灭绝,1985年被重引入中国。1998年长江流域特大洪水导致部分麋鹿个体从湖北石首麋鹿国家级自然保护区围栏内外逸,最终在洞庭湖区形成自然野化种群。野化麋鹿是否也存在偏性扩散行为?1995-2012年,采用样带调查法、分区直数法、特殊个体识别法和访问调查法,按性别组成将扩散群分为雄性群、混合群和雌性群,对洞庭湖区自然野化麋鹿种群的扩散行为进行了研究,共记录到118次扩散。其中,有65次扩散可确认扩散群的类型;60次可确认扩散群准确的个体数。结果显示:(1) 雄性麋鹿较雌性更倾向于扩散。雄性群的扩散频次高于雌性群和混合群;50%的雄性扩散群仅由单一成年雄体组成。(2) 雄性麋鹿的扩散能力最强,雄性群、混合群和雌性群的平均扩散距离分别为(13.73±8.74)km、(11.05±4.16)km和(8.95±2.16)km,但三者之间的差异不显著(χ²=1.896, df=2, P=0.387)。雌性群和混合群的扩散距离均短于25km,而5.88%的雄性群扩散距离长于25 km。(3) 雄性群的平均个体数与混合群的差异显著(F=5.324, df=24, P=0.00 < 0.05),与雌性群的差异不显著(F=9.830, df=35, P=0.813),而混合群与雌性群之间的差异显著(F=48.085, df=55, P=0.00 < 0.05)。(4) 50.00%的雄性群和53.57%的混合群选择芦苇草地作为扩散目的地的生境。洞庭湖区自然野化麋鹿种群与其他野生鹿科动物一样,也存在"雄鹿较雌鹿更倾向于扩散"的现象,雄性的扩散能力比雌性强,雌性的扩散可能依赖于雄性。以上结果对麋鹿的野外放归和自然野化种群的管理与保护具有重要的意义。

摘要:对采自河南省不同地区的大豆根瘤进行内生菌分离纯化、溶磷性筛选试验。根据能否产生溶磷圈及溶磷圈直径(D)、菌落直径(d)和D/d值大小确定菌株溶磷能力,采用钼锑抗比色法测定培养液中有效磷含量;平板筛选法对筛选菌株进行耐盐性、耐酸碱、重金属等抗性测定,并对筛选菌株进行理化特性、16S rDNA、recA序列和系统发育分析。结果表明,从分离纯化的324株内生菌中筛选出36株具有溶磷特性,其中20株有较强溶磷性。菌株DD291发酵液中可溶性磷含量最高(452 mg/L),发酵液pH与对照相比均有不同程度下降,最大降幅达2.92。大部分溶磷性内生菌具有较强耐盐碱性,对Pb²⁺、Cr⁶⁺和Cu²⁺有较高耐受性,对Ni²⁺和Hg²⁺抗性较弱。结合细胞形态、生理生化、16S rDNA、recA序列和系统发育分析结果,菌株确定为Bacillus cereus, Enterobacter cancerogenus, E. cloacae和Pseudomonas putida。部分溶磷菌株对大豆的生长有促进作用,显示出潜在的应用前景。

摘要:采用水培法,研究了不同浓度(0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)NaCl处理对1年生‘鄞红’葡萄幼苗生长、光合特性及叶片细胞结构的影响,为盐碱地‘鄞红’葡萄的栽培提供参考。结果表明:低浓度盐分(NaCl≤0.4%)对葡萄生长、叶绿素含量、叶片细胞结构、气体交换参数以及叶绿素荧光参数影响不显著。随着盐浓度增大,葡萄生长受到抑制,叶片表皮层、栅栏组织、海绵组织变厚,海绵组织和栅栏组织细胞间隙变大,栅栏组织细胞叶绿体肿胀,内含淀粉粒和嗜锇颗粒变大且增多;同时,叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO₂浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、光化学电子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数qP以及栅栏组织/海绵组织比逐渐下降,非光化学猝灭系数qN逐渐上升;尤其在0.8%NaCl浓度胁迫下,葡萄生长、叶绿素含量、叶片细胞结构、气体交换参数以及叶绿素荧光参数均发生显著性变化。由此表明,‘鄞红’葡萄能在较低含盐量(NaCl ≤ 0.4%)的基质中正常生长。

摘要:为实现利用高光谱技术快速、准确、无损地检测叶类蔬菜叶片重金属镉污染情况,通过采用室内盆栽试验,检测了小白菜在6个不同的镉浓度梯度0 mg/kg (CK)、0.5 mg/kg (T1)、1 mg/kg (T2)、5 mg/kg (T3)、10 mg/kg (T4)和20 mg/kg (T5)下的叶片高光谱反射率及其镉含量。利用相关分析和逐步回归的统计方法对叶片原光谱、一阶导数光谱和光谱参数与镉含量进行统计分析,确定了反演叶片镉含量的敏感光谱参数,并建立了估算叶片镉含量的参数模型。结果表明:(1) 在540 nm附近和红外区域,叶片光谱反射率随着处理浓度的增加呈下降趋势。T1组叶片光谱与对照组的光谱没有明显的变化差异;(2) 原光谱与镉含量的敏感波段主要在690-1300 nm,相关系数最高的波段是782 nm。一阶微分光谱与镉含量的敏感波段在黄边、红外、近红外和远红外范围均有分布;(3) 反映植物色素、水含量和细胞结构的参数MCARI(叶绿素吸收反射修正指数Modified Chlorophyll Absorption Reflectance Index),SDy(黄边面积Yellow Edge Area),WI(水质指数Water Index),DCWI(病态水分胁迫指数Disease Water Stress Index),SDr(红边面积Red Edge Area)和Dr(红边幅值The Amplitude of the Red Edge)可分别作为反演镉含量的敏感光谱参数,其倒数回归模型能够较好地反演镉污染下小白菜叶片的镉含量;(4) 镉胁迫处理15 d时,建立的SDr的倒数模型估算处理30 d时小白菜叶片镉含量的效果最优。研究表明红边面积参数可以用于估算小白菜叶片的镉含量,可为评价小白菜的食用安全提供科学方法。

摘要:吹风会影响到植物的水力学结构、光合作用、生物量分配以及植物的力学性状,研究风对植物的综合影响有助于深入了解植物应对风胁迫的响应机制。以黄花蒿为研究对象,每天吹风4h,风速为5m/s,吹风处理60d,测定了风吹条件下黄花蒿的水力学特征、光合作用、生物量分配和茎干力学特性。结果表明:在风吹条件下,黄花蒿正午水势显著低于对照,茎干导水损失率(PLC)增加了16%,最大光合速率仅为对照的62%,气孔导度为对照的55%。在试验结束时风吹植株株高仅为对照的68%,但基茎显著高于对照,同时风吹显著降低了黄花蒿的总生物量,但根冠比显著高于对照,风吹显著减小了茎导管直径和导管密度,风吹植物导管直径和导管密度分别为对照的77%和55%,同时,风吹植物茎干导水率显著低于对照,但茎干的抗弯刚度显著高于对照。以上结果表明风吹抑制了植物的水分输导能力,导致叶片水分匮缺,限制了植物的光合作用。风吹增加了茎干的力学稳定性,但同时降低了茎干的水分输导能力,这是植物茎在力学性状和水分输导之间的权衡。这种改变有利于在有风条件下维持植物的力学稳定性,但同时降低了水分输导能力。

摘要:基于广西11类主要树种(组)5个龄组(245株样木、345块样地)的生物量实测调查,建立了各树种(组)的生物量优化异速生长模型,探讨广西森林生态系统总生物量及不同森林类型、不同龄组、不同层次的生物量组成与分配。结果表明:(1)广西11 类树种(组)叶、枝、干、根、全株生物量(除了杉树叶、桉树叶生物量)、地上-地下、胸径-树高的优化回归模型均为幂函数,经t检验均达到显著水平(P < 0.05),其中11类树种(组)以全株生物量的模拟效果最好;(2)广西森林总生物量为1425.37 Tg,平均生物量为105.36 Mg/hm²,各森林类型总生物量为松树林(366.14 Tg) > 硬阔(291.08 Tg) > 软阔(239.75 Tg) > 石山林(165.51 Tg) > 杉木林(164.01 Tg) > 桉树林(99.55 Tg) > 栎类(46.34 Tg) > 八角林(20.21 Tg) > 油茶林(19.59 Tg) > 竹林(13.19 Tg),均随年龄的增加而增加,各层次生物量均以乔木层占绝对优势,所占比例为78.30%-97.47%,各龄组地上生物量均大于地下生物量;(3)考虑统计学与实际应用之间的平衡及异速生长模型的可解释量、回归系数的显著性,以胸径为变量的生物量模型能有效估算广西主要树种(组)各器官及总生物量;(4)优化筛选的广西各树种(组)的地上-地下优化异速生长模型及推算的地上-地下生物量比,对于估计广西森林地下生物量具有重要参考价值。

摘要:为探索玉米-大豆套作系统中作物对N素吸收的差异特性,揭示减量施N对玉米-大豆套作系统的N高效利用机理。利用¹⁵N同位素示踪技术,结合小区套微区多年定位试验,研究了玉米单作(MM)、大豆单作(SS)、玉米-大豆套作(IMS)及不施N(NN)、减量施N(RN:180 kg N/hm²)、常量施N(CN:240 kg N/hm²)下玉米、大豆的生物量、吸N量、N肥利用率及土壤N素含量变化。结果表明,与MM(SS)相比,IMS下玉米茎叶及籽粒的生物量、吸N量降低,¹⁵N%丰度及¹⁵N吸收量增加,大豆籽粒及植株的生物量、吸N量及¹⁵N吸收量显著提高;IMS下玉米、大豆植株的N肥利用率、土壤N贡献率、土壤¹⁵N%丰度降低,¹⁵N回收率显著增加。施N与不施N相比,显著提高了单、套作下玉米、大豆植株的生物量、吸N量、¹⁵N丰度及¹⁵N吸收量;RN与CN相比,IMS下,RN的玉米、大豆植株总吸N量提高13.4%和12.4%,N肥利用率提高213.0%和117.5%,土壤总N含量提高12.2%和11.6%,土壤N贡献率降低12.0%和11.2%,玉米植株¹⁵N吸收量与¹⁵N回收率提高14.4%和52.5%,大豆的则降低57.1%和42.8%,单作与套作的变化规律一致。玉米-大豆套作系统中作物对N素吸收存在数量及形态差异,减量施N有利于玉米-大豆套作系统对N肥的高效吸收与利用,实现作物持续增产与土壤培肥。

摘要:森林可燃物调控及其影响评价研究是可燃物管理的基础,对减少火灾的发生具有重要的意义。在北京西山实验林场,选取华北地区典型针叶林-油松林(Pinus tabulaeformis),设立4块20m×20m样地,通过对林分可燃物分布特征的调查和分析,制定以修枝、割灌为主的调控措施,对比研究调控与未调控林分林下植被多样性和优势灌木的光合生理特性。研究结果表明:(1)不同油松林可燃物垂直分布特征表现为0-3m层可燃物负荷量最大(平均为1053.94 g/m²),且可燃物种类最多,随着高度的增加可燃物的负荷量均呈现减少的趋势。(2)调控林分林下优势灌木(主要为孩儿拳头和黑枣)最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率均比对照增加;而表观量子效率则减小。(3)不同的可燃物调控措施改变了林下植被多样性;不同调控措施的草本层物种丰富度、物种多样性、物种优势度以及物种均匀度均高于对照林分。由此可见,森林可燃物调控措施对林下植被多样性和优势物种的光合生理特性均有影响。研究结果可为森林可燃物管理提供科学依据。

摘要:利用涡度相关系统和小气候梯度观测系统,对黄河小浪底人工混交林2012年生长季(5-9月)各能量通量进行了连续观测,分析了该生态系统能量平衡各项的变化特征,讨论了能量闭合状况。结果表明:潜热通量、感热通量和土壤热通量均与净辐射有类似的日变化特征。各项的绝对值大小表现为净辐射 > 潜热通量 > 感热通量 > 土壤热通量。受日照时数的影响,5-9月能量平衡各项正值的日持续时间逐渐缩短。生长季,净辐射、感热通量和土壤热通量在6月份最大,最大值分别为418.5、231.4和12.5 MJ m^-2 month^-1);潜热通量在7月份达到最大,最大值为320.8 MJ m^-2 month^-1)。潜热通量、感热通量和土壤热通量占净辐射的比例分别在0.48-0.62、0.15-0.55、0.02-0.05之间。人工混交林生长季的能量分配主要以潜热通量和感热通量为主,且潜热通量为感热通量的2倍。波文比呈单峰曲线:6月最大,8月最小。黄河小浪底人工混交林生长季全天能量闭合度为79%。其中,白天闭合程度较高(81%),夜晚较低(41%)。本研究站点存在21%的能量不闭合。其原因可能与通量源区面积不匹配、忽略冠层热储存、湍流能的相位差等有关。

摘要:按生长型划分广东省车八岭国家级自然保护区山地常绿阔叶林地被植物,研究自然干扰后连续3a(2008-2010年)不同生长型地被植物的动态变化。结果表明:(1)自然干扰后地被植物优势种的变化不大;草本植物约占优势种的60%,藤本植物约占20%-30%,灌木约占10%-20%。(2)2008年各生长型地被植物的在样方中个体数分布较其它年份都更为分散且更多;2009和2010年各生长型地被植物的个体数分布模式更为相似,尤其是灌木。2008-2010年草本植物丰富度逐年增加;藤本植物逐年减少;灌木2009年最多,2008年次之,2010年最少。(3)多响应置换过程的结果显示各生长型地被植物3a间的组成和分布有极显著差异(P < 0.0001);从各年度的两两比较看,各生长型地被植物组成和分布的年际差异显著程度逐渐降低:其中以草本植物的年间差异最大、年间变化的指示种最多;藤本植物居中;灌木的年间差异最小、年间变化指示种也最少。指示种分析与指示种在不同组分年份中的变化情况结合起来能筛选出指示作用更强的指示种。

摘要:基于树轮年代学的理论和方法,建立辽宁地区人工林樟子松年轮宽度年表网络,研究人工林樟子松树木年轮生长变化,探讨樟子松生长与气候变化的关系以及其对水热梯度变化的响应规律。结果表明,研究区各采样点人工林樟子松的径向生长变化呈现较为一致的显著下降趋势(P < 0.05),并且下降趋势由西北至东南降低。空间上水平上,研究区樟子松的径向生长与研究区降水和相对湿度的空间梯度变化吻合(P < 0.05),均呈西北至东南增加的特点;各采样点樟子松年轮宽度变化的平均敏感度与降水量、相对湿度显著负相关关系(P < 0.05),但与温度的正相关关系不显著。各样点樟子松径向生长与月降雨量和月平均相对湿度多呈正相关关系,与月平均温度多呈负相关关系,进一步表明区域水分因子对人工林樟子松生长的限制作用明显。

摘要:以烟台海岸生态断带滨麦(Leymus mollis)和肾叶打碗花(Calystegia soldanella)为材料,在远离高潮线不同位置上取土样和植物材料,通过测定土壤Na⁺和两植物根叶Na⁺含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性和渗透调节物含量,以揭示滨麦和肾叶打碗花根叶中Na⁺在其适应海岸盐环境中的生理调控机制。结果表明,在高潮线土壤Na⁺含量最高,滨麦根叶Na⁺含量较高,两植物根叶中MDA和水分含量、抗氧化酶活力均较低,但渗透调节物含量均较高。随远离高潮线土壤Na⁺含量下降,滨麦根叶Na⁺含量下降,而肾叶打碗花根中Na⁺含量上升,其根叶Na⁺含量较滨麦分别高637%和319%。同时两植物根叶MDA含量、叶片含水量增加;两植物根中POD和SOD活力增加;两植物根叶可溶性糖和脯氨酸含量下降。但不同生态断带滨麦叶片平均含水量相对较低, MDA含量、POD和CAT和SOD活力、脯氨酸和可溶性糖含量相对较高。在盐土环境中滨麦通过降低Na⁺的吸收和提高抗氧化酶活力和有机渗透调节物含量维持氧自由基代谢平衡和水分平衡。而肾叶打碗花是泌盐植物,在不同生态断带其叶片Na⁺含量、平均含水量相对较高,叶MDA含量、POD和CAT活力、脯氨酸和可溶性糖含量均相对较低。泌盐植物的肾叶打碗花依赖根叶中积累的Na⁺作为无机渗透调节剂维护其离子平衡和水分平衡及正常生长。因此,积累在根叶中的Na⁺离子既作为无机渗透调节剂维护细胞离子平衡和水分平衡,又引发细胞生理干旱促进有机渗透调节物合成;另外还作为氧自由基诱发剂促使活性氧自由基(ROS)积累,通过积累的ROS激活抗氧化保护酶系统抑制膜脂过氧化、维护氧自由基代谢平衡。海岸沙地土壤中高浓度Na⁺是海滨滨麦和肾叶打碗花能长期在盐土环境中生存的依靠元素,其对植物的生理调控作用可能是滨麦和肾叶打碗花适应盐土生存的重要生理适应机理。

摘要:以2004年在小兴安岭帽儿山地区栽植的兴安落叶松(Larix gmelinii)为研究对象,在2012年,经过100%减雨、50%减雨、冬季除雪和对照4种处理,在控雨的前期(6月)和后期(8月)用微生长锥取样利用石蜡切片方法测量扩大细胞的径向长度和数量。在10月末用生长锥取样,打磨后测量成熟管胞的径向长度和数量,进而分析降水减少对兴安落叶松径向生长的影响。结果表明:在帽儿山地区,生长季温度与兴安落叶松径向生长显著正相关,降水在生长季后期为负相关。大树芯成熟管胞测定表明,3块样地综合而言,除雪组成熟管胞数量最多,其次是对照组,50%减雨组和100%减雨组成熟管胞数量最少;管胞径向长度在各个处理组之间差异不显著。但是,在3块样地中,成熟管胞数量和径向长度在相同处理间测定结果有差别,样地1的100%减雨组、50%减雨组、除雪组和对照组中成熟管胞数量随土壤湿度增加而增加,径向管胞长度差异不明显;样地2的除雪组中成熟管胞径向长度显著小于其他3个实验组,而50%减雨组、100%减雨组和对照组的成熟管胞径向长度和数量均差异不显著;样地3中4个实验组的成熟管胞数量均差异不显著,成熟管胞径向长度100%减雨组略小于其他3个实验组,这与样地3遮阴较大、土壤湿度较高有关。石蜡切片的形成层扩大细胞分析表明:在减雨处理的初期(6月份),样地3在扩大细胞的数量上,随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。在减雨处理的后期(8月份),样地1扩大细胞的数量随着不同处理间土壤湿度的减小而减少。研究结果表明降水减少会对兴安落叶松径向生长产生影响,其影响程度取决于微环境条件的差异,且不同时期降水减少的影响也有差异。

摘要:兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)作为欧亚北方森林的优势树种,在全球变化和区域碳平衡研究中具有重要作用,但其物候和光合能力在环境变化下的响应是一种表型驯化还是基因调控下的适应还不清楚。于2009-2011年生长季内在帽儿山森林生态系统研究站(45°24'N, 127°40'E)测定了6个来自不同气候条件(纬度:48-52°N,年均温:-2.3-2.6 ℃)下的兴安落叶松种源在同质园内的32年生树木的叶片物候(4-10月)和光合能力季节动态(5-9月)。结果表明:6个种源的树木叶片的展叶和落叶起始日期均无显著差异,均在4月下旬展叶、在9月下旬开始落叶,2009年、2010年和2011年的生长季天数分别波动在150-153 d、145-147 d和148-151 d之间。6个种源树木叶片展叶起始日期和春季展叶前> 0 ℃积温均显著负相关,而落叶起始日期和秋季均温均显著正相关(P < 0.05)。这表现出物候对环境变化的表型驯化效应。最大净光合速率(P_max)的季节动态具有明显的种源差异。来自于较高纬度的塔河、根河、中央站种源的P_max仅在生长季初期(5-6月)明显低于其各自的年均值,而在其他生长阶段则在年均值以上;来自较低纬度的鹤北和乌伊岭种源的P_max仅在生长盛期(8月)明显高于其各自年均值,而在其他阶段则处于年均值以下。6个种源树木P_max和生长季均温均显著正相关(P < 0.01),且来自较高纬度的中央站、根河、三站种源树木P_max随温度升高的增幅程度明显高于其他种源树木。在每个生长阶段P_max均存在显著的种源差异(P < 0.05),并且差异趋势随生长季进程而有所不同:中央站种源在每个生长阶段都具有最高的P_max,而根河、塔河、乌伊岭分别在生长季初期(5-6月)、中期(7月)和盛期(8月)、后期(9月)具有最小P_max。这些光合能力的差异是基因调控下的树木对种源原地气候条件长期适应的结果。兴安落叶松的物候可塑性和光合能力遗传适应性对其能够在广阔多样的生境中生存和繁衍具有重要意义。

摘要:阔叶红松林(Broadleaved Korean pine forest)是北温带物种最丰富的地带性群落之一,是极危动物东北虎(Panthera tigris altaica)的重要栖息地。长白山地区是阔叶红松林在中国范围内的中心分布区,中国政府建立了由24个自然保护区组成的网络来保护阔叶红松林及其他自然生态系统。以长白山地区为研究区域,在系统保护规划方法流程框架下,选择阔叶红松林生态系统中具有代表性的物种和群落做为优先保护对象,并制定量化保护目标,利用系统保护规划软件C-Plan,计算了研究区域规划单元的不可替代性值、各保护对象在保护网络中实现其保护目标的贡献值(T_i)及包含多个保护对象的保护区域的保护效率值(C),以此在多角度评估保护网络及其中各自然保护区的保护效率。结果显示:现有保护网络涵盖了本研究确立保护对象种类的90.4%,已达到保护目标的保护对象占其总数的25.3%。以保护阔叶红松林为"标尺"衡量各保护区的保护效率,长白山国家级自然保护区与松花江三湖省级自然保护区保护效率值最高,其余各保护区保护效率值不足10,整个保护网络保护效率值为59.99。不可替代性分析结果显示:仍有79.97%的高保护价值规划单元未被现有保护网络覆盖,空间上存在明显空缺。将空缺纳入保护网络后,新保护网络的保护效率值将提高到96.32,提高了36.33,77种保护对象达到保护目标(占保护对象总数的92.8%),5种保护对象仍未能达到保护目标,但保护对象贡献值T_i均不同程度提高,保护成效显著。