摘要:

摘要:通过对滦河流域66个河段大型底栖动物采集和生境指标监测,基于大型底栖动物完整性评价和13种景观指数构建,探讨了不同景观指数对于大型底栖无脊椎动物完整性的解释能力。景观指数类型包括流域及欧式距离缓冲区土地利用百分比、水流路径缓冲区土地利用百分比、局部区域土地利用百分比和基于水流路径的反距离权重指数。基于多元线性逐步回归模型,根据调整R²(Square of the coefficient)来判断不同指数的解释能力。研究结果表明基于水流路径的反距离权重指数对于大型底栖动物完整性的解释能力最好,其次为基于水流路径的缓冲区和局部区域的土地利用百分比指数,全流域及欧氏距离缓冲区内土地利用百分比解释能力最差。农田是影响大型底栖动物完整性最重要的景观类型,距离河流越近的农田对大型底栖动物完整性的影响越大,因此流域及河岸带农田的控制和管理对于滦河流域大型底栖动物完整性的恢复具有重要的作用。

摘要:通过构建16S rRNA基因文库和克隆测序研究了舟山海域沉积物中厌氧氨氧化细菌(AAOB)的多样性。从5个克隆文库中共获得297条16S rRNA基因序列,包含16个操作分类单元(OTUs)。离岸距离较近的3个站具有相似的群落结构,且与离岸较远的2个站具有明显差异。系统发育结果显示,Scalindua属是该海域AAOB的优势类群,95.3%的序列与Scalindua属AAOB具有较近的亲缘关系;1条序列与Kuenenia属具有较近的亲缘关系;此外还有15条序列与已知的AAOB相似性较低。相关性分析表明沉积物有机碳含量与多样性指数具有显著正相关,可能是该海域AAOB多样性变化的重要影响因子。

摘要:国内外对土壤线虫的研究绝大部分都是基于旱地的非根际土壤,对水田土壤,尤其是水旱轮作下根际土壤线虫对有机肥的响应研究非常地有限。因此,探讨在稻麦轮作体系中以猪粪堆肥和秸秆为原料的不同有机类肥料,对水稻和小麦根际土壤线虫的影响。田间试验处理为:CK(不施肥)、F(100%化肥)、PF(猪粪堆肥+50%化肥)、SF(秸秆全量还田+100%化肥)、PSF(猪粪堆肥+秸秆全量还田+50%化肥)、PMF(猪粪商品有机无机复合肥)。结果表明:小麦根际主要线虫优势属为头叶属(Cephalobus)、拟丽突属(Acrobeloides)和丝尾垫刃属(Filenchus);水稻根际则为杆咽属(Rhabdolaimus)、潜根属(Hirschmanniella)和丝尾垫刃属(Filenchus)。小麦根际土壤线虫总数显著高于水稻根际;SF和PSF对两季土壤线虫总数的提高显著高于PF和PMF,F对线虫总数没有显著影响。线虫营养类群表现为小麦根际食真菌线虫相对丰度显著高于水稻根际,植食性线虫和杂食/捕食性线虫丰度显著低于水稻根际。有机肥对稻季线虫群落的影响远大于麦季,秸秆配施有机肥显著提高麦季瓦斯乐斯卡指数(WI);施肥均显著提高稻季的多样性指数(H'),降低优势度指数(λ)。土壤线虫对肥料的响应取决于作物及肥料的质量和养分含量;在稻麦轮作系统下,同时添加秸秆和猪粪对提高土壤线虫数量和食微线虫丰度更有益。

摘要:城市污泥处理是一项世界性难题,污泥农业利用是其最简单有效的资源化利用方式之一,但污泥中较高的重金属含量限制了其实际推广应用,利用蚯蚓-超富集植物联合修复污泥重金属的方法已引起国内外研究者的关注。以新鲜城市脱水污泥为研究对象,接种赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)进行室内培养试验,系统研究蚯蚓作用下污泥重金属形态的变化,及其与污泥氧化还原条件、化学和微生物性质变化的关系,以期为蚯蚓-超富集植物联合修复技术在污泥重金属处理中的应用提供理论依据。结果表明,试验前期蚯蚓在污泥中能正常生长和存活,前20 d总生物量增加了52%。蚯蚓可以显著促进污泥中的Cu、Zn、Cd、Ni等重金属从残渣态和铁锰态等稳定形态向交换态和水溶态等有效形态转化。还可以显著降低污泥中还原性物质的含量,减缓pH值下降速度,降低总有机碳含量,促进铵态氮向硝态氮转化,减少污泥微生物的数量并增加其种群活性。蚯蚓作用下,污泥中重金属的活化程度与还原性物质的含量呈显著负相关,而与微生物种群的活性呈显著正相关(P < 0.05)。综上所述,蚯蚓可以促进污泥重金属的活化,并改善污泥的肥力条件,为修复植物在污泥中的正常生长和对重金属离子的快速吸收提供有利条件。

摘要:转Bt基因抗虫棉长期大规模种植后,棉铃虫对其存在抗性风险,庇护所是延缓抗性上升的策略之一。但在新疆北部转基因棉区,庇护所提供敏感棉铃虫的生态功能尚未见评估。2013年5-9月期间在新疆北部石河子地区147团、121团利用棉田边缘的智能测报灯收集棉铃虫成虫,应用碳稳定同位素技术从群体水平(混合翅膀)分析虫源性质,从个体水平(雌蛾翅膀和对应精包)确定交配类型;同时通过解剖雌性棉铃虫体内的精包数量评估交配频率。结果表明:来源于C₄植物的棉铃虫主要出现在5月下旬和8-9月期间,比例占到50%左右;6-7月接近100%的棉铃虫来自于C₃植物上;经测定不同寄主来源棉铃虫的有效交配比例为10%左右;两个地方的棉铃虫交配频率一般在0.9-2.1 次,但121团的第一代和第二代均高于147团。玉米是新疆北部地区重要的庇护所,但C₃和C₄来源棉铃虫同存的时间比较短,有效交配比例相对比较低,影响了庇护所的抗性稀释能力。在转基因棉区的抗性管理中不仅要考虑庇护所提供敏感棉铃虫数量大小,同时需要考虑有效交配比率,这将有利深刻理解庇护所生态功能。

摘要:选取中亚热带福建三明格氏栲天然林及其转换而成的木荷、锥栗及福建柏等3种人工林表层土壤(0-10 cm)可溶性有机质(DOM)为对象,对其数量和光谱学特征进行了研究,以探讨森林转换对土壤DOM的影响。结果表明,天然林转换成上述3种人工林后,0-5 cm土壤可溶性有机碳(DOC)浓度显著降低(P < 0.05),降低程度分别为66.1%,69.9%及29.4%,可溶性有机氮(DON)浓度也有所下降;除福建柏外,其余两种人工林5-10 cm土壤DOC及DON浓度均低于天然林。各林分0-5 cm土壤DOC及DON浓度均高于5-10 cm土层。两个土层中,天然林土壤DOM的芳香化及腐殖化程度均显著高于人工林(P < 0.05),但荧光效率值低于人工林;荧光光谱图显示,天然林土壤DOM在芳香性脂肪族及木质素类复杂结构荧光基团处的吸收大于人工林;各林分土壤DOM傅里叶红外光谱出现吸收谱带的位置相似,其中吸收强度最大的为形成氢键的-OH的伸缩振动,此外还有芳香性C C伸缩振动、有机羧酸盐COO^-反对称伸缩振动、碳水化合物中烷氧基C-O的振动等,人工林土壤DOM中碳水化合物的比例增加是其结构简单的主要原因。土壤DOM中结构复杂、分子量大的组分不易向下迁移;天然林与人工林间土壤DOM数量及光谱学特征的差异主要与凋落物输入及营林措施的干扰有关;本研究所涉及的3种人工林中,福建柏更有利于土壤养分的累积。

摘要:试验于2011-2012年在江苏南京江苏省农业科学院经济作物研究所试验田进行,采用盆栽方法,以鲁棉研37号和苏棉22号为供试材料,设置土壤盐度降低试验(初始土壤含盐量为0.2%,棉花进入二叶期后每7d加入混合盐1次,每次增加0.1%,使土壤含盐量逐渐达到0.5%,蕾期进行盐度降低处理,使土壤含盐量降低到0.2%左右),研究蕾期土壤盐度降低后棉花叶片的生理代谢动态特征。结果表明:土壤盐度降低后,棉花叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)含量和Chl/Car升高;净光合速率和气孔导度升高,且分别在土壤盐度降低后第14天和7天接近于低盐对照;土壤盐度降低后棉花叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性升高,过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量降低,MDA含量在土壤盐度降低后第14天接近于低盐对照;土壤盐度降低后棉花叶片中可溶性糖、游离氨基酸和脯氨酸含量降低,且接近于低盐对照。上述结果表明土壤盐度降低后,棉花叶片生理功能逐渐恢复,进而实现棉花生长发育的恢复补偿。棉花叶片生理功能在土壤盐度降低后的恢复能力存在品种间差异,鲁棉研37号较苏棉22号叶片生理功能表现出更强的恢复能力。

摘要:为了探究影响根系固土的主导力学因素,并为侵蚀区固土抗蚀植物种的筛选提供部分依据。以3-4年生(4年生为主)5种内蒙古干旱、半干旱地区常见的水土保持植物:柠条(Caragana microphylla Lam.)、沙柳(Salix psammophila C.wang et Ch.Y.Yang)、沙地柏(Sabina vulgaris Ant.)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)为研究对象,针对春季土壤干旱和夏季暴雨(土壤湿润)两种自然条件,对影响5种植物根系固土的10项指标进行主成分分析。结果表明,根系抗拉力学特性是影响植物根系固土的主导力学因素,其次为根-土界面摩阻特性,最后是根-土复合体抗剪特性。在此基础上,从根系力学特性的角度出发,运用层次分析法对两个时期5种植物根系固土能力的差异性进行评价。在评价过程中,为了保证评价数据完整性,减小专家主观因素所带来的误差,使评价结果更具科学性,该文将两个时期主成分分析所得3个力学特性的方差贡献率作为权重。评价结果显示,根系固土指数为:春季土壤干旱时期,柠条(0.834) > 沙柳(0.330) > 沙地柏(-0.066) > 白沙蒿(-0.206) > 沙棘(-0.864);夏季暴雨时期分别为,柠条(0.876)>沙地柏(0.218) > 沙柳(0.065) > 白沙蒿(-0.404) > 沙棘(-0.755)。5种植物中,柠条根系的抗拉力学特性显著优于其他植物,可作为干旱、半干旱地区固土抗蚀的重要参考树种。

摘要:在西北半干旱雨养条件下,以春小麦为材料,研究了夏季覆膜(T₁)、秋季覆膜(T₂)、春季覆膜(T₃)、小麦碎秆覆盖(T₄)、小麦整秆覆盖(T₅)、夏季覆膜+麦秆还田 (T₆)和无覆盖对照(CK)7个处理间0-20 cm土壤温度、产量和重要农艺指标的差异。结果表明:处理间在不同生育时期、不同土层的土壤温度存在显著差异。生育时期间比较,处理间土壤温度差异以播种期-分蘖期最大、蜡熟期-成熟期次之、拔节期-灌浆中期较小;土层间比较,处理间土壤5 cm处的温度差异依次大于10 cm、15 cm、20 cm处。T₆在各时期、各土层均表现出突出的增温效应,全生育期土壤平均温度较CK高0.57 ℃,以成熟期、播种期及分蘖期增温效果较大;其它覆盖处理存在增温和降温的双重效应,增温效应覆膜 > 秸秆覆盖,而降温效应则秸秆覆盖 > 覆膜,各处理的32个土壤温度测试点中,增温点次以T₄最少(仅有9个),降温点次为23个,且T₄降温幅度最大,全生育期0-20 cm土壤平均温度较CK低0.63 ℃,降温效果在播种期和分蘖期尤为突出。覆盖处理全生育期土壤平均温度表现为覆膜 > CK > 秸秆覆盖。温差最高值出现在分蘖期土壤5 cm处的T₆与T₄间,T₆高出T₄ 4.23 ℃。T₆可以平抑生育期间土壤温度的变化,其它5个覆盖处理则加剧土壤温度的波动,以T₄处理的土壤温度波动最明显(CV为32.4%)。处理间产量、单位面积穗数、穗粒数间差异显著,而千粒重差异不显著。无论覆膜还是秸秆覆盖,都较CK穗粒数显著增加(17.4%-36.3%)。除T₅较CK显著减产14.1%外,其它覆盖处理均较CK显著增产21.7%-37.3%,其中以全膜覆土穴播基础上的秋季覆膜 (T₂)增产最显著,适宜在西北旱地春小麦产区推广应用。土壤温度主要影响营养生长,拔节-开花期0-20 cm的土壤温度与株高高度正相关(0.77^*-0.92^**),但覆盖引起土壤温度的变化最终对西北旱地春小麦产量没有关键影响。

摘要:基于网格(10 m×10 m)取样,用地统计学方法研究了桂西北喀斯特地区典型灌丛与草灌两种植被类型坡地(90 m×120 m)旱季(2011年10月至2012年3月)表层(0-16 cm)土壤水分含量的空间变异特征。结果表明:整个采样期灌丛坡地的土壤水分含量明显要高于草灌坡地,两种类型坡地的表层土壤水分含量均属于中等程度的变异(10%<C_v<100%),且灌丛坡地的变异系数大于草灌坡地。两种植被类型坡地的土壤水分含量与降雨量的波动变化趋势相同,而与土壤水分变异系数的变化趋势整体相反。土壤水分含量均具有明显的空间依赖性和空间结构。两种类型坡地土壤水分的变程与块基比的变化趋势都大致相反,灌丛坡地土壤水分的变程与土壤水分含量均值的变化趋势在采样前期和中期趋势相反,在采样后期趋势相同,而草灌坡地土壤水分的变程与土壤水分含量均值的变化趋势大致相同。两块样地土壤水分的变异系数、变程与块基比均随土壤水分含量的变化有一定的季节变化规律,说明平均土壤水分含量对土壤水分空间格局的主导作用是持续存在的,结合研究目标可以有效指导后续的土壤采样。虽然两块样地表层土壤水分含量整体沿坡面自上而下呈递增趋势,但土壤水分含量最大值均分布在样地下坡位右侧地段,这主要与该地段坡度较缓、土壤厚度较大且碎石含量较低有关。

摘要:以内蒙古多伦县恢复生态学试验示范研究站弃耕10余年的草地为研究对象,于2006年起分别设置对照、氮素添加、刈割和氮素添加+刈割4种处理,每种处理6次重复,研究弃耕草地氮素添加和刈割对土壤氮矿化的影响,结合土壤理化性质和植被地上生产力的动态变化,分析弃耕草地土壤氮矿化对植被恢复的响应,为当地草地恢复与重建提供理论依据和数据支持。实验结果表明:① 氮素添加显著增加了植物地上净初级生产力(ANPP)和土壤无机氮库,与对照相比分别提高115% 和196%,同时显著提高了土壤总硝化速率;但是氮素添加对总氨化速率、土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)、微生物呼吸(MR)以及呼吸熵(qCO₂)均无显著影响;② 总氨化速率和硝化速率对刈割处理的响应均不显著,但是刈割处理显著降低了土壤MR(P < 0.05);③ 氮素添加+刈割处理5-7a后,土壤总氨化和硝化速率均无显著变化;但是氮素添加+刈割处理显著增加了ANPP、土壤无机氮库和qCO₂,同时显著降低了MBC和MBC/MBN。这说明在弃耕草地适应性管理中,氮素添加可以显著提高草地生产力,但是长期的氮添加对土壤微生物氮的转化是否有利还值得我们进一步研究。

摘要:采用暖温带落叶阔叶次生林、油松人工林和华北落叶松人工林样地土壤水分的生长季内观测数据和其他辅助观测数据,检验了Georgakakos等提出的土壤水分模型在半干旱林地的适用性。结果表明,该模型用于模拟半干旱林地日尺度土壤水分动态具有一定的可信度,且能够较好的反映不同森林类型的水文效应。模型参数的敏感性分析表明,不同目标函数的参数敏感度信息反映了该模型"异参同效"现象不显著,模型结构不确定性也较小。各参数的敏感度结果揭示了各参数在降雨入渗、深层渗漏和蒸散部分中的控制作用。从模型模拟的土壤水分变化通量来看,油松人工林地实际年蒸散发量大于其他林地,落叶阔叶林地年入渗量大于其他林地,而3种森林类型林地深层渗漏所占生长季降雨量的比例都较小。研究半干旱地区多年生人工林土壤水分的情况,不仅有助于从根本上认清半干旱地区土壤-大气-植被连续体的复杂作用关系,也为半干旱地区树种选择及造林后的生态水文效应研究提供理论依据。

摘要:冬小麦灌浆期高温是制约我国北方冬小麦产量的一个重要气候因素,随着全球气候变暖,日趋频繁的极端温度事件可能引起该地区冬小麦产量的大幅波动。为了明确冬小麦灌浆期异常高温对冬小麦产量的影响程度,在河北固城生态与农业气象试验站自然大田条件下,采用自由空气红外辐射增温技术,开展了冬小麦灌浆中后期短期高温处理模拟试验。结果表明,灌浆中后期短期高温胁迫致使冬小麦灌浆速率下降及灌浆持续时间缩短从而使粒重降低,在消除了影响粒重的其它因素的作用后,短期高温处理期间的午间平均冠层气温与粒重之间存在显著的负线性相关关系。高温对冬小麦产量的威胁程度由高温强度及其持续时间两个因素决定。结合了高温强度及其持续时间综合作用的高温有效度时被证明是一个能全面反映灌浆中后期高温胁迫影响的特征量。

摘要:以长期施加氮肥及添加氧化钙调节的酸性土壤为研究对象,运用定量PCR和DGGE技术,探讨了土壤氨氧化微生物及硝化作用对不同施肥处理及氧化钙调节的响应。长期施化学氮肥导致酸性土壤pH_(KCl)值(3.35-3.47)和硝化潜势(0.02-0.14 μg NO₂^--N g^-1 土壤 h^-1)进一步降低,而添加CaO后土壤酸化得以缓解(pH值4.10-4.46),土壤硝化潜势(0.22-0.34 μg NO₂^--N g^-1 土 h^-1)显著增加。同时,添加CaO处理对氨氧化古菌(AOA)的群落结构无明显影响,但明显提高了各施肥处理土壤中氨氧化细菌(AOB)的群落多样性,加CaO处理的土壤中,AOA的数量降低而AOB的数量增加。这些结果表明虽然酸性土壤中AOA在数量和活性上占主导优势,AOB在功能上冗余,但当添加CaO后,AOA和AOB对环境变化迅速作出响应,并根据其不同的生态位需求重新分配优势地位,二者交替作用共同驱动酸性土壤硝化作用。

摘要:通过收集、整合国内相关数据,推算了符合中国目前情况的各种氮肥、磷肥和钾肥的制造过程中的温室气体排放系数(从原料到工厂大门)。结果显示,我国平均水平的氮肥制造碳排放系数为:合成氨(液氨)1.672 t CE/t N,尿素2.041 t CE/t N,碳铵1.928 t CE/t N,硝酸铵4.202 t CE/t N,氯化铵2.220 t CE/t N,氮肥综合系数为2.116 t CE/t N。我国一般水平的磷肥制造碳排放系数为:重钙0.467 t CE/t P₂O₅,磷酸二铵1.109 t CE/t P₂O₅,磷酸一铵0.740 t CE/t P₂O₅,普钙0.195 t CE/t P₂O₅,钙镁磷肥2.105 t CE/t P₂O₅,磷肥综合系数为0.636 t CE/t P₂O₅。我国先进水平的钾肥制造碳排放系数为:氯化钾0.168 t CE/t K₂O,硫酸钾0.409 t CE/t K₂O(其中罗钾法硫酸钾0.443 t CE/t K₂O、曼海姆法硫酸钾0.375 t CE/t K₂O),钾肥综合系数为0.180 t CE/t K₂O。我国大部分氮磷钾肥的温室气体排放系数普遍为欧美平均水平的2倍左右,因此利用国外系数来估算我国的农业温室气体排放量将严重低估化肥施用的影响。

摘要:景观生态安全格局优化是改善生态环境、促进人与自然和谐发展的有效途径。为给海口市秀英区生态环境建设提供科学依据和景观生态安全格局优化方法改进提供参考,提出了粒度反推法和生态阻力面综合构建法,结合GIS技术和最小耗费距离模型探讨了海口市秀英区景观生态安全格局优化途径。结果表明:(1)400m粒度生态景观组分是秀英区生态源地选取的合适参照,秀英区有生态源地18块、生态廊道17条、生态节点11个,新增生态源地建设的参考规模为38.5hm²,生态源地的生态服务极限距离为800m,需将现有的11块非生态景观类型斑块转换为生态景观类型,总面积20.26 hm²。(2)粒度反推法能为生态源地选取提供客观参考,在生态源地选择方面比传统方法具有更强的理论基础和客观性,解决了客观选取生态源地的问题。(3)综合生态阻力面能对生态阻力的实际情况进行较好地模拟。显、隐性生态阻力面之间存在显著差异,能反映生态系统中潜在的生态薄弱点,这些生态薄弱点往往是容易被忽略而又需要重点建设的区域。

摘要:综合三江平原湿地不同层次、不同维度的生物多样性特征,在系统保护规划方法(Systematic Conservation Planning, SCP)框架下,以集水区为规划单元,计算研究区域不可替代性指数,确定高保护价值网络体系,通过保护空缺分析对现有保护网络进行优化,并评估优化体系的有效性。结果表明:三江平原湿地高保护价值区域的分布呈现沿河流分布的特点;现有保护区中湖泊和目标物种的保护状态比较好;保护网络体系优化后,沼泽湿地在保护网络中的比重由22.88%重增加到50%以上;河流湿地由16.20%增加到33.92%;地下水资源在现有保护网络中的比重非常低,仅为2.01%,优化后保护网络中保护比重增加到12.05%,因此在今后的保护区规划中,应该重视对地下水资源的保护和管理。另外本研究结合生态脆弱性对高保护价值的空缺设计3个情景方案,并根据生态威胁的种类和强度提出各优先保护方案的保护建议,为保护管理决策提供依据。

摘要:电力行业低碳转型是中国低碳经济转型进程中关键行业之一,如何科学分析电力行业的碳减排潜力,确定操作性强的低碳转型路线、提出有效的政策措施是中国政府亟待解决的焦点问题之一。考虑终端电力消费、低碳能源发电占比、火力发电结构、火力发电效率、线损率等因素,构建了自底向上的电力行业CO₂排放核算模型,在此基础上,利用情景分析方法探索中国电力行业2015和2020年的CO₂减排潜力,进一步利用对数平均权重分解法(LMDI, Logarithmic Mean weight Divisia Index method)对电力行业CO₂减排影响因素的贡献度做了归因分析。结果显示,相比基准情景,在当前政策情景和低碳政策情景下,电力行业将分别带来27.0亿t和36.9亿t的CO₂减排量。低碳能源发电和火力发电效率是未来对CO₂减排最重要的两个贡献因素。终端电力消费量一直是促进电力行业CO₂排放增长最重要的贡献因素,因此通过电力需求侧管理等手段控制电力消费量对电力行业的低碳发展至关重要。最后结合减排贡献因素分析的结果为中国电力行业低碳发展提出了相应的政策建议。

摘要:城市生态网络是景观生态学应用领域研究的热点和重点之一,识别、评估生境之间的连接是构建生态网络的关键环节。在总结已有连接辨识方法的基础上,提出采用最小费用模型和图论分析相结合的方法,探讨功能性连接的辨识和优先恢复途径。以新西兰基督城为案例,分别利用景观发展强度指数建立阻力面,新西兰鸡毛松(Dacrycarpus dacrydioides)种子最大传播距离作为连接阈值来模拟、评价网络连接。结果表明:在1200 m距离阈值下,共有408条连接,其重要性分为10类。其中Richmond-Petrie公园,Hansons-Auburn保护地,Centaurus公园-King George保护地是整个生态网络的关键连接;若去除,景观整体连接度将下降31.73%。此外,研究发现连接重要值与两端的源面积之和没有显著相关性,即面积大的源斑块之间的连接不一定对网络构建起关键作用,这一结论还有待进一步证明。针对缺少动物迁移资料的城市环境,改进最小费用模型和网络连接分析的部分参数;可操作性与实用性强,对中国城市区域生态恢复建设、栖息地选择具有借鉴意义。

摘要:目前快速城市化导致了生境斑块的日益破碎化,景观之间的连通性不断降低。构建生态网络可以连接破碎的生境斑块,增加绿地景观的连通性,对生物多样性保护具有重要意义。以高度景观破碎化的四川省巴中西部新城为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,提取出对研究区生态网络构建具有重要生态意义的核心区和桥接区两类景观要素,并选用整体连通性(IIC)、可能连通性(PC)和斑块重要性(dI)等景观指数,分别对核心区和桥接区进行景观连接度评价,遴选出对维持景观连通性贡献最大的10个核心区生境斑块作为生态网络的源地,并根据斑块对维持景观连通的重要性程度将其他核心区和桥接区进行类型划分,以此作为景观阻力的赋值依据,融入消费面模型中,最后采用最小路径方法构建了研究区潜在的生态网络,并基于重力模型对重要生态廊道进行了识别与提取,在此基础上有针对性地提出了生态网络优化的对策。研究结果表明,MSPA方法能够科学的辨识出研究区内对生态保护具有重要意义的结构性要素,例如作为物种栖息地的核心区和物种迁移通道的桥接区,这些要素是生态网络的重要组成部分;景观连通性的计算,明确了研究区景观要素的保护重点,为最小路径方法中的景观阻力赋值提供了重要的参考信息;基于MSPA与最小路径方法的生态网络分析框架综合了现有景观结构性要素识别、连通性分析以及物种潜在迁移路径分析等方法,将景观中潜在的生态源地和结构性廊道的连通性作为构建生态网络的重要基础和主要依据,从而使得生态网络的构建更科学。研究结果可为高度破碎化地区生态网络的构建提供重要的参考与依据,对其他地区生态网络的构建也具有一定的借鉴意义。

摘要:模拟结果的准确性是衡量生态学模型是否成功的关键,但采用统计学方法判别模型模拟结果与观察值相符程度的报道较少。根据两个直线回归方程能否合并为一个方程的统计学检验方法,提出了通过检验观察值与模拟值直线回归方程和1:1直线方程截距与斜率是否相同,进而在统计显著水平上判断生态学模型模拟值与观察值一致性的统计学检验方法。数据检验表明,此方法可以较好解决判断生态学模型模拟结果准确性的问题。

摘要:森林火灾是一个全球性问题,对森林资源和温室气体排放有重要影响,并严重影响人们生命财产安全。林火主要分为人为火(人为活动引起)和雷击火(雷电引起)两大类。在我国北方针叶林带,雷击火主要集中在黑龙江大兴安岭和内蒙古呼伦贝尔盟地区。大兴安岭塔河地区位于我国北方针叶林带,是森林火灾的重灾区。其中雷击火所占比例大约1/3以上。目前针对当地雷击火与影响因子的研究主要集中于气象因子,非气象因子(森林可燃物和地形特征)的研究受数据条件和技术手段限制研究报道较少。研究数据包含三部分,林火数据,气象数据和地理植被数据。林火数据包含1974-2009年间林火发生经纬度坐标,时间和面积等。气象数据主要包括每日尺度的最低气温,最高气温,平均风速,平均相对湿度等因子。根据加拿大火险天气指标系统计算出了出了细小可燃物湿度码(FFMC),干燥可燃物湿度码(DMC)和干旱码(DC)也没用于本研究。此外,基于1:10万塔河地区数字化林相图提取了海拔、坡度、坡向、森林类型、优势树种、龄级等因子用于决策因子分析。研究数据分析过程主要应用ArcGIS10.0中的空间分析工具和SPSS19.0的逻辑斯蒂回归模型完成。研究结果显示"日最低气温","最大风速"和"最小相对湿度"3个气象因子及火险天气指标系统(FWI)中细小可燃物湿度码(FFMC)干旱码(DC)与雷击火发生概率显著相关(P < 0.05),模型整体拟合水平R²(Cox & Snell)=0.326。在非气象因子与雷击火发生的逻辑斯蒂模型检验中,"地被物盖度"和"龄级"均在P=0.05水平上与雷击火发生显著相关,其模型的整体拟合水平R² (Cox & Snell)为0.15。研究结论表明在分析雷击火发生的决策因子时,应该综合考虑气象、可燃物和林分因素。

摘要:蓑藓属(Macromitrium)和木灵藓属(Orthotrichum)是木灵藓科(Orthotrichaceae)的两个最大的属,前者呈现泛热带分布式样,后者呈偏温带性分布式样。应用当前和基于RCP4.5(Medium-Low Representative Concentration Pathways)二氧化碳排放情景下2050和2070的11个生物气候变量,以及木灵藓属(Orthotrichum)66个、蓑藓属(Macromitrium)131个国内分布记录,应用最大熵模型(MaxEnt),预测了气候变暖背景下这两属植物在我国38个自然保护区潜在分布范围的变化。11个生物气候变量包括昼夜温差月均值、年温度变化范围、温度季节变化、最热月份最高温、最干季度平均温度和最冷季度平均温度、最湿月份雨量、最干月份雨量、雨量变化方差和最暖季度平均雨量。选择了10%的遗漏错误对应的累积值作为分布预测阈值,为了更好地展示气候变化下这两个属的潜在分布区变化,选择了我国境内的38个自然保护区并计算了不同气候条件下两种藓类植物属在这些自然保护区的综合气候适应指数。38个自然保护区包括福建武夷山、甘肃祁连山、广东南岭、广西花坪、广西十万大山、贵州梵净山、贵州雷公山、海南尖峰岭、河北五台山、河南鸡公山、河南小秦岭、湖北神农架、湖北星斗山、吉林长白山、江西庐山、辽宁白石砬子、辽宁医巫闾山、内蒙古大黑山、宁夏贺兰山、青海三江源、山东云台山、山西历山、山西芦芽山、陕西佛坪、陕西太白山、四川贡嘎山、四川卧龙、云南哀牢山、云南大围山、云南纳板河、浙江凤阳山、浙江古田山、浙江九龙山、浙江普陀山、浙江清凉峰、浙江天目山、浙江乌岩岭和重庆大巴山。结果表明,随着气候变暖,蓑藓属和木灵藓属在我国的适生面积都将减少,蓑藓属植物在我国的潜在分布区面积从当前的31.5%下降到12.23%,木灵藓属的从当前的65.81%下降到44.94%,气候变化对蓑藓属植物分布的影响要大于木灵藓属。对于蓑藓属植物,当前气候条件下的38个自然保护区中,除了宁夏贺兰山和甘肃祁连山外,其他的36个保护区都有适合于蓑藓属植物分布的气候条件。到了2070,河南鸡公山、山东云台山、浙江普陀山、浙江九龙山、浙江古田山、内蒙古大黑山、山西芦芽山、江西庐山、辽宁医巫闾山、广西花坪、辽宁白石砬子、河北五台山、山西历山、河南小秦岭、陕西佛坪、吉林长白山、贵州梵净山、贵州雷公山和福建武夷山这19个自然保护区不再或几乎不再适合于蓑藓属的分布。对于木灵藓属植物,在当前的气候条件下,38个自然保护区中,除了海南尖峰岭保护区,其余的37个保护区均处于木灵藓属植物潜在分布范围之内。与当前气候条件相比,2070年38个保护区的气候条件均变得不利于木灵藓属分布,其中广西花坪、江西庐山、云南纳板河、广西十万大山、河南鸡公山、山东云台山、浙江普陀山、浙江天目山、浙江古田山、浙江九龙山、福建武夷山、贵州梵净山、辽宁医巫闾山、河南小秦岭和陕西佛坪等15个保护区已不在木灵藓属的潜在分布范围。

摘要:为了解草原植物群落物种多样性和植物地上生物量对氮沉降增加和降水变化的响应,在内蒙古贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原,分别设置对照(N0)、1.5 g/m² (N15)、3.0 g/m² (N30)、5.0 g/m² (N50)、10.0 g/m² (N100)、15.0 g/m² (N150)、20.0 g/m² (N200)和30.0 g/m² (N300)(不包括大气沉降的氮量)8个氮素(NH₄NO₃)添加梯度和模拟夏季增加降水100mm的水分添加交互试验,研究氮素和水分添加对草原群落植物物种多样性和几种常见植物地上生物量的影响。结果表明:(1)氮素和水分的添加降低了草原群落植物物种多样性,且氮素和水分有显著的互作效应。在水分添加的条件下,随着施氮水平的增加,群落植物物种多样性减小;在无水分添加的条件下,随着施氮水平的增加,群落植物物种多样性呈先增加后减小的"单峰"变化趋势。(2)不同植物对氮素和水分添加的响应不同,随着施氮水平的增加,羊草地上生物量显著增加;贝加尔针茅、羽茅、糙隐子草、寸草苔和冷蒿先增加后减少,呈单峰曲线;星毛委陵菜、牧马豆、扁蓄豆和线叶菊地上生物量则逐渐减少。而且氮素和水分对贝加尔针茅、羽茅、扁蓄豆地上生物量有显著的交互作用。

摘要:以甘肃省酒泉市肃州绿洲为例,以1990、1999和2010 年3 期Landsat TM/ETM 同月相数据为数据源,基于ArcGIS与Fragstats软件,采用移动窗口法、转移矩阵和景观指数等开展绿洲化与景观破碎化的时空变化研究。结果表明: (1)肃州绿洲化过程主要表现为绿洲面积变化和内部土地利用类型之间的转化。绿洲面积变化以耕地、草地和城市建设用地等的增加为主;绿洲土地利用类型转换主要表现为耕地内部变化、草地与未利用地,城市建设用地与未利用地之间的转换等。(2)景观破碎化程度整体上呈减缓趋势,其剧变区多集中于绿洲边缘的银达镇、三墩镇、黄泥堡乡和下河清乡等,景观破碎化在空间上表现为由绿洲内部向边缘区转移。(3)以草地为主的绿洲荒漠过渡带是绿洲扩张和景观破碎化的多发区,更是维持绿洲稳定和可持续发展的关键子区。研究可为绿洲景观管理和可持续发展提供科学依据。

摘要:为研究树木生长对气候变化的响应状况,选取芦芽山阳坡的3个海拔高度建立了华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树轮宽度年表。年表的统计参数表明,3条年表均为研究气候信息的可靠资料。结果表明,芦芽山阳坡华北落叶松的径向生长和生长与气候的关系均具有海拔差异,中海拔(2440 m)和高海拔(2540 m)的华北落叶松具有相似年际生长变化,而二者均与低海拔(2330 m)华北落叶松的年际生长不同。低海拔华北落叶松的生长与4月平均气温和上一年11月降水量显著负相关,而中海拔和高海拔的生长均与上一年10月平均气温和6月降水量显著负相关。通过年表与气候因子之间的滑动相关分析发现,3个海拔高度华北落叶松生长与气候因子的关系均不稳定,生长与气温条件之间的显著相关关系是随着气温升高而出现的。气温的升高引起了华北落叶松生长与气温因子关系的海拔差异,以及径向生长的海拔差异。这一结果对于气候变化对植被垂直梯度影响的研究具有一定参考价值。

摘要:为明确不同盐胁迫对柳枝稷生物量、品质及光合生理的影响,以无盐胁迫作为对照(CK),选取0.40% NaCl、0.80% Na₂SO₄和0.80% NaHCO₃进行了土柱试验。结果表明:(1)与CK相比,NaCl、Na₂SO₄、NaHCO₃胁迫下柳枝稷地上生物量、地下生物量、总生物量、籽粒产量及根冠比均显著降低(P < 0.05),总生物量分别降低49.39%、60.52%、76.45%,NaHCO₃对柳枝稷的生长抑制作用最强,NaCl最弱;(2)NaCl胁迫下柳枝稷地上生物质灰分含量显著增高14.89%,Na₂SO₄胁迫下硫(S)含量显著增高262.32%,纤维素含量显著降低13.71%,NaHCO₃胁迫下钾(K)含量显著增高54.95%,半纤维素含量显著增高10.87%,灰分和S含量的增高不利于柳枝稷地上生物质的燃烧利用,纤维素含量的降低和半纤维素含量的增高不利于其转化利用;(3)NaCl、Na₂SO₄、NaHCO₃胁迫下柳枝稷叶片净光合速率(Pn)分别显著降低21.89%、29.54% 和24.59%,气孔限制因素可能是其光合作用受到抑制、生物量下降的关键因素。

摘要:非结构性碳水化合物(NSC)是树木存活和生长的重要能源物质。冠层NSC不但是全树NSC的来源,也是全树NSC的重要储存库。然而,冠层NSC空间变异的研究较少,因而影响了树木NSC分配的估算精度。以红松(Pinus koraiensis)、兴安落叶松(Larix gmelinii)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、蒙古栎(Quercus mongolica)和白桦(Betula platyphylla)5个温带树种为研究对象,测定了不同高度冠层叶和细枝(直径≤ 3 cm)NSC浓度,分析了粗枝(一级侧枝)枝皮、边材和心材NSC浓度轴向变化及其与枝径的关系。结果表明:(1)除了5月末兴安落叶松树冠中层叶淀粉浓度显著高于树冠下层,以及8月中旬树冠上层叶可溶性糖浓度显著高于树冠中层之外,其他树种冠层叶NSC浓度的垂直变化不显著。常绿树种红松叶龄对NSC浓度的影响在生长季中期显著,但在生长季末期和休眠季节的影响不显著。(2)除了5月末红松树冠上层细枝可溶性糖浓度显著高于树冠中层之外,其他树种不同高度冠层间细枝NSC浓度差异不显著。(3)在纵向上,阔叶树种蒙古栎、水曲柳和白桦粗枝的枝皮、边材和心材NSC浓度多随着距树枝基部距离的增加而升高;在径向上,NSC浓度(除了水曲柳边材淀粉和白桦枝皮淀粉之外)多随着枝径增加而降低,表明树枝中的NSC浓度随着远离碳源而降低。总体上,5个温带树种冠层叶、细枝NSC浓度的空间变异不显著,但枝径和叶龄对NSC浓度的影响因树种、组织和季节而异,这在未来研究中应予考虑。

摘要:探讨植物比叶面积(SLA)与叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量学关系,能够反映植物为获取最大光合生产所采取的内部调控机制,共同体现植物的适应策略。利用生长于同一土壤与气候环境中培育的刨花楠(Machilus pauhoi)1年生苗木,对其SLA与叶片C、N、P含量进行测定,并对SLA与叶片C、N、P化学计量学特征及其与种源地环境因子的关系进行分析。结果表明:(1)叶片养分含量的变异系数大小排序为C < N < P;SLA与叶片N、P含量呈显著的正相关,与叶片C:N及C:P呈极显著的负相关。(2)SLA与经度、年均温、年降水量呈显著负相关;叶片C、N、P含量也受种源地环境因子影响,其中以海拔最为重要。研究结果有助于理解刨花楠苗木的生存适应对策,对探究刨花楠对养分的资源利用效率等具有重要意义。

摘要:为了评估DNA C-值和基因组大小(genome size)在植物入侵性评估中的价值,应用流式细胞仪测定了长三角及邻近地区138种草本植物的核DNA含量,其中111种为首次报道。在此基础上比较了不同植物类群这两个值的差异,特别是入侵性与非入侵性植物这两个值的差异。结果表明:(1)138种草本植物平均DNA C-值为1.55 pg,最大者是最小者的37.17倍。127个类群平均基因组大小为1.08 pg,最大者是最小者的34.11倍;(2)统计了菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceae)、石竹科(Caryophyllaceae)、十字花科(Brassicaceae)、玄参科(Scrophulariaceae)、蓼科(Polygonaceae)、唇形科(Labiatae)和伞形科(Umbelliferae)的DNA C-值和基因组大小,发现禾本科植物的这两个值显著地大于其他7个科(P < 0.01)。单子叶的DNA C-值和基因组极显著地大于双子叶植物(P < 0.01);(3)杂草比非杂草具有更低的DNA C-值(P < 0.01)和基因组大小(P < 0.001);与DNA C-值相比,基因组大小在这两个类群之间的差异更为明显(P<0.001),这种现象也体现在菊科植物中。随着基因组(X₁)和DNA C-值(X₂)由大变小,植物的杂草性(入侵性,Y)由弱变强,两者关系分别符合:Y=2.2334-1.2847 ln(X₁)(r=0.4612, P < 0.01)和Y=2.4421-0.7234 ln(X₂)(r=0.2522, P < 0.01),DNA C-值和基因组大小可以作为植物入侵性评估的一个指标;(4)多倍体杂草的基因组极明显地小于二倍体杂草(P < 0.01),前者为后者的0.63倍。在非杂草中,多倍体基因组比二倍体的略小,前者仅为后者的0.84倍,差异不显著(P > 0.5)。菊科植物中多倍体杂草的基因组也显著地小于二倍体杂草(P < 0.1)。基因组变小和多倍体化相结合,进一步增强了植物的入侵性。在多倍体植物入侵性评估中,基因组大小比DNA C-值更有价值。

摘要:中高纬度森林地区由于气候条件变化剧烈,土壤温室气体排放量的估算存在很大的不确定性,并且不同碳氮气体通量的主控因子与耦合关系尚不明确。以长白山温带针阔混交林为研究对象,采用静态箱-气相色谱法连续4a(2005-2009年)测定土壤二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)净交换通量以及温度、水分等相关环境因子。研究结果表明:温带针阔混交林土壤整体上表现为CO₂和N₂O的排放源和CH₄的吸收汇。土壤CH₄、CO₂和N₂O通量的年均值分别为-1.3 kg CH₄ hm^-2 a^-1、15102.2 kg CO₂ hm^-2 a^-1和6.13 kg N₂O hm^-2 a^-1。土壤CO₂通量呈现明显的季节性规律,主要受土壤温度的影响,水分次之;土壤CH₄通量的季节变化不明显,与土壤水分显著正相关;土壤N₂O通量季节变化与土壤CO₂通量相似,与土壤水分、温度显著正相关。土壤CO₂通量和CH₄通量不存在任何类型的耦合关系,与N₂O通量也不存在耦合关系;土壤CH₄和N₂O通量之间表现为消长型耦合关系。这项研究显示温带针阔混交林土壤碳氮气体通量主要受环境因子驱动,不同气体通量产生与消耗之间存在复杂的耦合关系,下一步研究需要深入探讨环境变化对其耦合关系的影响以及内在的生物驱动机制。

摘要:通过气溶胶发生系统模拟PM_2.5颗粒的发生,运用¹⁵N示踪技术研究了欧美杨107(Populus euramericana Neva.)对PM_2.5中水溶性无机成分NH₄⁺和NO₃^-的吸收与分配规律。结果表明,欧美杨能够有效吸收PM_2.5中的NH₄⁺和NO₃^-。轻度和重度污染下,欧美杨叶片对NH₄⁺和NO₃^-的吸收速率均于处理后第1天达到峰值,之后,轻度污染下对NH₄⁺和NO₃^-的吸收速率迅速降低以后趋于稳定,而重度污染下对NH₄⁺和NO₃^-的吸收速率缓慢下降至趋于稳定。轻度污染下的欧美杨叶片的¹⁵N含量在处理后第1天达到峰值,¹⁵N(NH₄⁺)的含量为0.11 mg/g,干重,¹⁵N(NO₃^-)的为0.14 mg/g,干重,之后¹⁵N含量迅速下降至趋于稳定。重度污染下的叶片¹⁵N含量在处理第1天迅速增长,之后缓慢增长至处理后第7天达到最高值,¹⁵N(NH₄⁺)的含量为0.11 mg/g,干重,¹⁵N(NO₃^-)的为0.13 mg/g,干重。处理7 d后,欧美杨不同组织器官吸收或通过再分配获取的¹⁵N含量存在差异。轻度污染下,细根对NH₄⁺和NO₃^-的吸收量最高,树皮、叶柄、叶片次之,髓最低。而重度污染下,叶片对NH₄⁺和NO₃^-的吸收量最高,细根、叶柄、树皮次之,髓最低。欧美杨各组织器官中NH₄⁺和NO₃^-的含量均表现为重度污染大于轻度污染,且两种污染程度下的欧美杨各组织器官对NO₃^-的吸收均大于对NH₄⁺的吸收。重度污染下,欧美杨茎木质部对¹⁵N(NH₄⁺和NO₃^-)的吸收征调能力(Ndff,Nitrogen derived from fertilizer)最大,其次为髓,叶片最小;欧美杨各组织器官中的¹⁵N分配率表现为叶片 > 细根 > 叶柄 > 树皮 > 粗根 > 茎木质部 > 髓。研究结果对进一步揭示植物吸收PM_2.5的机制及有效利用植物降低颗粒物污染、净化环境提供了重要的科学理论依据。

摘要:以盆栽棉花为材料,在植株高约20 cm时用不同浓度NaCl溶液浇透后进行持续干旱处理。在干旱处理期间测定叶片叶绿素荧光参数、光合气体交换参数的变化以及植株水分状况和Na⁺含量,以分析土壤NaCl施入引起的棉花Na⁺吸收和积累量的增加对干旱胁迫导致的叶片光合系统损伤的缓解作用及可能原因。结果表明,未用NaCl处理的棉花植株,其叶片净光合速率随着干旱的延续而持续下降、光合机构在干旱处理后期出现了严重损伤;而NaCl处理的棉花植株,其叶片净光合速率下降幅度明显小于未用NaCl处理的,光合机构受损伤程度也较轻或无明显损伤。对各处理棉花植株Na⁺的吸收和水分状况的测定分析表明,NaCl处理的植株,其叶片Na⁺积累显著增加、渗透势降低,细胞膨压显著高于未用NaCl处理的植株。由此可见,在土壤浇灌NaCl溶液后的持续干旱条件下,棉花植株吸收和积累Na⁺增加,降低了组织渗透势、维持了一定的细胞膨压,从而有效缓解了干旱胁迫对叶片光合机构的损伤。

摘要:应用广义线性混合模型,对长白山阔叶红松林中影响幼苗存活的生物因素和非生物因素进行分析。结果表明:(1)在群落水平上,幼苗存活率和生物因素中同种幼苗邻居显著负相关,说明在阔叶红松林群落中存在负密度制约效应。(2)生物因子和非生物因子对不同年龄阶段的幼苗存活率影响不同。对于1年生的幼苗,幼苗存活率与异种大树邻居呈显著负相关,与同种大树邻居呈显著正相关;对于2-3年生的幼苗,其存活率和同种幼苗邻居、同种大树邻居均呈显著负相关,和非生物因子相关不显著;对于4年生以上的幼苗,其存活率和土壤主成分分析的PC1(低的有机质、速效钾、速效氮等比较贫瘠的土壤)显著负相关。(3)种子的传播方式不同,幼苗存活率的影响因子也不同。对于风传播的物种,存活率与同种幼苗邻居密度显著正相关。对于重力传播的物种,幼苗存活率与土壤PC3(高的全氮和速效氮,含氮较高的土壤)、异种大树邻居、草本密度呈负相关,与林冠开阔度和草本盖度成正相关。(4)对于不同的物种,影响幼苗存活的因素也不同。紫椴的幼苗存活率与土壤PC3、异种大树邻居、草本密度呈显著负相关,与土壤主成分PC2(高的有机质和全氮等养分比较好的土壤)呈显著正相关。

摘要:为探讨连作(重茬)苹果土壤中酚酸类物质的积累与苹果连作障碍的关系,在砂培条件下,取连作果园土壤中实际浓度的酚酸类物质处理平邑甜茶幼苗,探讨了连作2a的果园土壤中实测浓度的根皮苷、间苯三酚、根皮素、对羟基苯甲酸和肉桂酸对平邑甜茶幼苗根系线粒体指标、抗氧化酶活性、膜过氧化程度及活性氧(ROS)含量的影响。结果表明:连作土壤中实际浓度的5种酚酸类物质均使平邑甜茶幼苗生长受到抑制,根系受影响程度高于地上部分,表现为根冠比降低;线粒体膜通透性转换孔(MPTP)开放程度增大,线粒体膜电位降低,细胞色素Cyt c/a比值下降;降低了幼苗根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,增加了过氧化氢(H₂O₂)、超氧阴离子自由基(O₂^·-)以及丙二醛(MDA)的含量。土壤浓度的5种酚酸类物质中,以根皮苷处理抑制效果最显著,间苯三酚处理抑制力最小。因此,根皮苷是引起苹果连作障碍的主要酚酸,实践中应重点考虑对根皮苷的降解以缓解苹果连作障碍。