祁连山草地生态系统优势物种生长季的生态化学计量特征

植物生态化学计量是许多过程模型的重要参数,为了解高海拔地区优势物种的生态化学计量特征及其与土壤养分的关系,本文测定祁连山高寒草地生态系统5种优势物种叶片和根系的生态化学计量,分析了其与根际土壤养分的关系。结果表明:随着生长季推移,优势物种叶片总有机碳(Total organic carbon, TOC)含量相对稳定,全氮(Total nitrogen, TN)含量下降,而C∶N和C∶P则增加;大部分物候期下,青藏大戟(Euphorbia altotibetica Paulsen)的TN和全磷(Total phosphorus, TP)含量高于其他优势物种,且C∶N和C∶P低于其他优势物种,而垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)的TN含量低于其他优势物种,且N∶P和C∶P高于其他优势物种;祁连山地区植物生态化学计量受到土壤化学计量的影响,植物生长主要受到N元素的限制。研究结果为相关植被模型和陆面过程模型的参数化提供了重要的基础数据。

阿拉斯加苔原植被优势种地理分布的未来模拟

北极地区被认为是气候变化最为敏感的地区之一,苔原生态系统在北极生态系统中扮演着至关重要的角色。本研究利用生态位模型MaxEnt,基于物种分布点和环境数据,模拟阿拉斯加苔原植被六个优势种当前(1970—2000年)潜在分布,并预测2021—2040年SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5情景下的变化,根据各因子贡献率大小确定主导因素。研究结果表明:影响物种分布的最主要环境因子是温度,优势种适生区变化存在空间异质性。相较于当前气候,在2030年四种气候情景下,矮灌木优势种北极果面积均减小,地衣优势种鹿蕊和莎草优势种白毛羊胡子草总面积均增大。在低强迫情景(SSP1-2.6)下,北极果和匍匐矮灌木优势种仙女木适生区总面积增大,然而在中、中高和高辐射强迫情景下,全球变暖加剧,适生区面积减小。半匍匐矮灌木优势种四棱岩须和苔藓优势种塔藓在不同气候情景下适生区总面积无规律性变化,但低适生区面积均减小,向中、高适生区转移。同时,优势物种会向更高纬度和更高海拔地区移动。

2000~2021年北半球多年冻土区NDVI变化趋势及其影响因素

气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化,而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析,量化了2000~2021年北半球多年冻土区归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:约21.43%的多年冻土区NDVI值表现出显著增长趋势,其中连续和不连续多年冻土区的NDVI值增长速率是零星多年冻土区的2~3倍。在月尺度上,约33.75%多年冻土区的NDVI值在6月呈显著增长趋势,其中连续多年冻土区和灌丛植被类型区的增长速率最快。气温、降水量和活动层厚度均呈显著上升趋势,积雪覆盖率呈下降趋势。气温升高对俄罗斯等低纬度冻土区的植被生长起到了促进作用;降水在蒙古高原等一些特定干旱区对植被生长具有促进作用,但在俄罗斯中部和加拿大南部存在不利影响;积雪对于俄罗斯南部等积雪覆盖较低地区的植被生长有促进作用,而对于北极等积雪覆盖较高的地区存在不利影响;活动层厚度的增加有助于俄罗斯北部等冻土区的植被加速生长。总之,北半球多年冻土区植被整体呈增长趋势,气温升高仍然是北半球多年冻土区植被生长的主控因素,但不同多年冻土类型区的NDVI值增长有着明显的月份差异,因此在以后植被模型的发展和改进时需要考虑月份的差异。

黄河三角洲盐碱地人工林土壤肥力质量的综合评价

以黄河三角洲滨海盐碱地柽柳、杜梨、盐柳、白蜡人工林为研究对象,未造林荒地为对照,对不同人工林的土壤养分、土壤酶活性进行测定,利用隶属函数分析法对不同人工林的土壤肥力进行综合评价。结果表明:与对照荒地相比,各人工林平均土壤有机质、铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾质量分数,分别提高了177.89%、76.47%、757.74%、32.76%、30.13%;土壤中磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性,比对照荒地分别提高了47.09%,11.52%,41.07%,76.00%;土壤肥力综合评价分值,从大到小依次为白蜡(0.777)、杜梨(0.694)、柽柳(0.572)、盐柳(0.436)、荒地(0.030)。

太湖枝角类微化石的初步研究

湖泊沉积物中的枝角类微化石能够在一定程度上反映历史时期水体中的枝角类种群动态,从而具有重要的环境指示意义.通过对太湖(马山附近)沉积物中枝角类微化石的初步研究,尝试反演了所研究湖区近百年来水体环境的演化过程,并对枝角类种群动态的驱动因素进行了分析.从沉积物中共鉴定出10属14种枝角类,其中象鼻溞属占绝对优势,相对丰度平均值高达95.4%,尖额溞属次之,为4.2%;盘肠溞属以及其他枝角类不到1%.研究结果显示,随沉积深度自下而上变化,喜好富营养水体环境的B.longirostriscornuta和A.rectangula的丰度逐渐增加,而偏贫-中营养环境的A.intermedia的丰度则逐渐下降,表明水体营养水平处于逐渐上升的过程,其中表层3cm以上枝角类绝对丰度的急剧下降和A.intermedia的完全消失表明,20世纪80年代末期以来水体急剧富营养化;另外枝角类敞水区种类与沿岸带种类的数量比(P/L)随沉积深度的变化也在一定程度上反映了太湖水深/水面积的变化以及20世纪80年代末期以来的水体富营养化状况.研究结果同时也表明,20世纪60年代以前,自然环境条件为影响枝角类种群动态的主控因素,此后人类活动的影响越来越明显并最终成为枝角类种群动态的决定性因素.

白蜡优良无性系的抗逆性能评价

为了解不同白蜡品种在盐渍生境中的生长响应,以6个优良白蜡无性系新品种为材料,通过对其保护酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、根系活力等相关生理生化指标的测定,采用因子分析法,对其抗逆性能进行综合评价。结果表明:因子分析提取出的2个公因子累积方差贡献率为90.85%,表明5个观测指标的全部信息可由这2个公因子反映90%以上。通过权重值计算得出,6个白蜡优良无性系品种的综合得分均大于‘绒1号’,表现出较好的抗逆能力。其中,以‘鲁蜡2号’的分值最高,其次为‘鲁蜡3号’。总之,6个白蜡新品种的抗逆能力均高于对照‘绒1号’白蜡,其中以‘鲁蜡2号’表现为最佳。

我国干旱区生态需水若干问题评述

生态需水是当前水问题研究中的一个热点问题,对于生态环境急剧恶化的我国内陆干旱区,这一研究尤为紧迫.目前生态需水尚无明确统一的定义,研究方法也因人而异.归纳了已有的生态需水的相关概念和干旱区生态需水研究的主要成果、研究方法等.从概念主体角度,区分了生态需水、环境需水、生态环境需水之间的关系,并对关键的概念、理论和方法进行了深入分析,最后展望了未来干旱区生态需水的研究趋势.

基于因子分析的盐碱地人工林土壤改良效应评价──以黄河三角洲为例

在滨海盐碱地区开展植树造林是改良盐渍土壤的重要手段。对黄河三角洲4个人工林及对照空地的土壤理化性质指标及其相关性进行测定和分析,并运用因子分析法对不同人工林的土壤改良效果进行综合评价。研究结果表明:(1)4种人工林均能改善黄河三角洲滨海盐碱地的土壤质量,降低土壤容重、含盐量,增加有机质及速效养分含量,且各理化指标之间存在一定的相关性;(2)因子分析结果显示,不同人工林土壤质量综合评价得分情况为:白蜡(1.223)>杜梨(0.686)>柽柳(0.307)>盐柳(-0.107)>空地(-2.108)。

国槐组织培养生根的研究

通过不同基本培养基、植物生长调节剂IAA、NAA、IBA和活性炭等对国槐试管苗不定根的诱导进行了系统研究。筛选出国槐最佳生根培养基是1/2MS+IAA0.5mg/L+蔗糖2%+琼脂0.65%,生根率达86%以上;并对不同苗龄试管苗不定根的发育过程进行了研究,结果表明,苗龄为20～25天的试管苗生根率最高可达90%,而且生根周期较短。

黄河三角洲盐碱地白蜡“3414”肥效试验研究

采用"3414"田间试验方案,对黄河三角洲地区滨海盐碱地3年生白蜡进行了连续2年的氮、磷、钾田间肥效研究。结果表明,不同肥料配比对白蜡的生长产生了显著影响,所有施肥处理白蜡苗木的胸径增长率显著高于对照处理,当N、P2O5和K2O的施用量分别为0.064kg株-1 a-1、0.036kg株-1 a-1和0.048kg株-1 a-1时,白蜡的胸径的当年、累积增产率以及经济效益均优于其它施肥组合。通过拟合所得的一元二次施肥效应模型计算得出,在本试验条件下白蜡的N、P2O5和K2O最佳经济效益施肥量分别为0.070kg株-1 a-1,0.047kg株-1 a-1和0.068kg株-1 a-1。

盐胁迫对朴树和速生白榆幼苗光合特性及叶绿素荧光参数的影响

以1年生的朴树和速生白榆幼苗为试材,采用山东省林业科学研究院东营分院34.6‰的地下天然盐水配制所需盐水浓度,定期定量浇灌,使土壤分别达0(CK)、2‰、2.5‰、3.5‰和5‰的含盐量,各处理胁迫45d后测定其生长量(地径、苗高)、叶绿素含量、光合参数以及叶绿素荧光特性的变化,研究不同盐胁迫处理对朴树和速生白榆生长及光合作用的影响,探究其耐盐能力。结果显示:(1)整个盐胁迫过程中速生白榆的生长量较朴树高,但随着盐胁迫强度的增加朴树幼苗叶绿素含量呈先升高后降低的变化趋势,速生白榆幼苗则低于CK呈下降趋势。(2)朴树和速生白榆初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)和PSⅡ最大光能转化效率(F_v/F_m)均表现出下降趋势,与朴树相比速生白榆的F_o、F_m和F_v/F_m下降不明显,但在>2.5‰盐胁迫下速生白榆的非光化学猝灭系数(NPQ)较朴树增加更明显。研究表明,朴树叶绿素含量在每个盐胁迫浓度下均显著高于速生白榆,但在大于2.5‰浓度胁迫下速生白榆的荧光参数变化较朴树占优势;在非环境胁迫及较低盐胁迫条件下(≤2.5‰),朴树较速生白榆具有更好的光化学性能,但在较高盐胁迫条件下(>2.5‰),速生白榆光合参数及荧光参数较朴树变化稳定,能更好的适应盐胁迫环境。

越冬浮游植物光合作用活性的原位研究

水体中浮游植物在越冬期间数量少,关于湖泊中越冬浮游植物如蓝藻、绿藻、硅藻等浮游植物的光合作用活性情况少见报道．本实验通过Phyto-PAM(Pulse Amplitude Modulation)对最大光量子产量F_v/F_m(可变荧光和最大荧光之比)和快速光曲线的测定,结合显微镜镜检结果,并在室内进行了硫酸铜处理以及鲁哥氏液处理实验,对太湖、巢湖和玄武湖处于越冬期间的浮游植物进行了原位光合作用活性的研究．显微镜镜检结果表明太湖和玄武湖水体中以绿藻和硅藻为主,而蓝藻很少,巢湖水体中有大量蓝藻、绿藻和硅藻,Phyto-PAM在对玄武湖和太湖水样原位测定时未检测出蓝藻,而绿藻和硅藻有光合作用活性,其F_v/F_m在0．5左右;对巢湖的水体检测到的蓝藻、绿藻、硅藻都具有光合作用活性,其中绿藻和硅藻的Fv／Fm在0 5左右．蓝藻的n／Fm在0．3左右:用硫酸铜处理实验在巢湖水样中发现水体仅有硅藻活性(F_v/F_m下降至0．2左右),而用鲁哥氏液处理后无任何藻类光合作用活性,上述实验结果表明,即使处于越冬期间,以较多数量出观在水体中的蓝藻、绿藻和硅藻仍然具有较高的光合作用活性．

干旱内陆流域河道外生态需水量评价——以黑河流域为例

河道外生态系统需水量的合理评价是干旱区水资源合理配置与管理、生态环境保护与建设中最为关键的科学问题。基于不同植被蒸散发潜力估算模型,依据不同生态系统及同一生态系统在不同气候与地理区域具有不同生态需水规律的特点,提出了可模拟和评价不同时期生态系统需水量的方法,不仅能体现生态系统需水量的年际变化,也能反映年内不同时间段(月、季节甚至每日)的需水量变化,并提出干旱区生态适宜需水量在不同时期是一个区间。以黑河流域中下游地区为研究区域分析其生态需水量,结果表明:黑河中游地区年平均生态需水量(11.16±2.67)×108m3,其中绿洲生态系统需水(9.13±2.29)×108m3;下游地区生态需水量(16.16±4.04)×108m3,现状绿洲生态体系需水(11.06±2.77)×108m3,现阶段实施的下游分水9.7亿m3/年的方案,可以促使现有绿洲生态系统有一个良好的结构与功能,并给出了不同典型年不同月份的生态需水量及其变化。

黑河流域土地利用与覆被变化特征

在土地类型划分的基础上,利用黑河流域1987年和2000年两期TM遥感数据,从土地利用与覆被变化幅度、变化速率及动态度等角度,定量分析了流域上、中、下游及全流域总体土地利用与覆被变化的特征并进行了对比.结果表明:在变化幅度上,全流域各类土地利用与覆被变化均十分强烈,中游地区最为显著,综合土地利用与覆被变化指数达到7.6%,耕地、城镇建设用地、水域和草地等是全流域变化最为剧烈的利用类型;在变化速度方面,流域上游地区的耕地、城镇居民用地和沙漠化土地年平均递增速度最高,中游地区明显小于上游和下游地区,但沙漠化除外,为全流域水平的4.7倍,下游耕地、城镇用地、水域面积和其它难利用土地变化较快,说明上、下游生态系统极不稳定,变化剧烈.对中游动态度的分析表明,耕地、城镇居民用地和较难利用土地较稳定,其它土地类型的利用与覆被动态变化都很活跃,说明中游地区土地利用与覆被变化复杂而强烈,具有变化的多向性和互动性,从而为流域合理调整土地利用方式和环境改善提供了一定的科学依据.

流域尺度生态水文研究评述

根据国际上生态水文学发展的主要方向,归纳了现阶段流域生态水文学的生态水文过程与生态水资源两大主要学科领域及其进展。全球变化下流域生态过程对水文循环加剧的应对策略,基于土地利用与覆盖变化的流域水土界面可持续管理将是未来流域生态水文过程研究的前沿核心问题。以生态需水量为主,分析了生态水资源领域存在的问题,评述了河道内与河道外生态需水量评价的方法与问题,建立更加适用的生态需水量评价体系是目前生态需水量研究的关键问题。

螺类牧食损害对沉水植物群落结构的调节

提要在受控实验条件下,采用实验生态学的方法,研究了螺类(椭圆萝卜螺)牧食损害对人工构建的沉水植物群落结构的影响。结果表明,螺类牧食损害降低了沉水植物的相对生长率及人工构建的群落生物量,且植物的生长率及群落的生物量与螺密度间有显著的负相关关系。牧食损害使沉水植物群落结构发生了显著变化,随着牧食强度的加大,群落中马来眼子菜与苦草的综合优势比迅速下降,而轮叶黑藻与伊乐藻则稳步上升。作者对调节沉水植物群落结构的影响因素进行了探讨,认为植物种类的生长特性使伊乐藻与轮叶黑藻在与苦草及马来眼子菜的竞争中占优势,椭圆萝卜螺的牧食损害则加速了这种优势地位的取得。

鲁中山地侧柏人工林土壤质量评价及林分密度的影响作用

为了解鲁中山地长期侧柏人工林土壤质量状况,研究不同林分密度对土壤质量的影响,为人工林的合理经营提供科学依据。以鲁中山地不同密度(1300~6400株/hm^2)侧柏人工林样地土壤为研究对象,通过野外调查和室内分析,采用因子分析法研究了长期侧柏林土壤的物理、化学、生物及综合质量,并探讨了林分密度对侧柏人工林土壤质量的影响。结果表明:供试侧柏林地土壤质量综合得分与土壤硬度、有机质含量、过氧化氢酶活性均呈显著正相关(p<0.05),与毛管孔隙度、水解氮含量、脲酶活性具有极显著的正相关关系(p<0.01)。相比之下,黑峪林场侧柏林土壤整体质量优于燕子山林场和原山林场,后两者相差不大。随林分密度增加,侧柏林土壤化学、生物和综合质量均表现出显著下降;林分密度增加会增加植物对养分的吸收,降低林内凋落物分解速率,不利于人工林系统内的养分再循环,从而导致林地土壤质量的下降。在林分密度较低(<2500株/hm^2)时,土壤质量平均得分分别是2500~3500株/hm^2,3500~4500株/hm^2和>4500株/hm^2密度组的2.11,2.02,2.27倍。鲁中山地侧柏林土壤质量受林分密度影响较大,在林分密度低于2500株/hm^2时具有较高的土壤化学、生物和综合质量。建议对鲁中山地侧柏人工林采取合理间伐措施,降低林分密度,提高林地土壤质量,以利于侧柏林可持续经营,从而更好地发挥生态效益。

不同人工林对黄河三角洲滨海盐碱地土壤理化性质的影响

为了探讨人工林对黄河三角洲滨海盐碱地土壤理化性质的改良效果,采用野外取样和室内分析测定相结合的方法,以林龄8年的4种人工林为研究对象,未造林空地为对照,对各样地的土壤理化性质指标进行分析。结果表明:(1)4种人工林均能改善黄河三角洲滨海盐碱地的土壤理化特性。与对照空地相比,人工林的平均土壤容重、含盐量、pH值分别降低了4.8%,44.4%,2.5%,平均总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了6.0%,4.7%;(2)不同人工林对土壤阳离子交换性能及碱化度的影响效果各异,其碱化度大小依次为:柽柳(27.4%)>杜梨(23.3%)>对照(19.5%)>白蜡(16.0%)>盐柳(13.3%)。

青藏高原腹地不同植被下河流溶解性有机碳特征

青藏高原河流众多,为了解这一区域河流溶解性有机碳(DOC)的特征,选择三江源地区不同植被类型下的河流进行研究,在2016年夏季进行采样,并将DOC浓度与流域内的植被分布情况进行统计分析。结果表明,河流DOC浓度范围为5.948~1.511 mg/L,平均值为3.938 mg/L,不同植被类型下的河流DOC浓度大小依次为沼泽草甸>草甸>草原>草原-荒漠。河流DOC浓度与沼泽草甸覆盖所占流域面积比例呈极显著正相关(R2=0.725,P<0.000 1),相反,分别与流域内的草原和荒漠+裸地的覆盖比例呈极显著负相关;河流DOC的浓度分别与流域面积和流量也呈极显著负相关。此外,河流水体的p H值与DOC浓度负相关,植被退化严重的草原和荒漠地区河流总悬浮物固体浓度较高。因此,流域内的植被类型是河流DOC浓度大小的主要决定因素,且流域面积和流量大小对其也有一定的影响。

马衔山多年冻土与季节冻土区土壤微生物量及酶活性的季节动态

为了研究马衔山多年冻土区和非多年冻土区土壤微生物碳氮、土壤酶活性的差异,选取多年冻土区、季节冻土区和交界区为对象,分析了0~30 cm土层微生物碳氮和转化酶、脲酶、中性磷酸酶、淀粉酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶酶活性不同季节的变化特征。结果表明:全氮、总有机碳、微生物量碳氮与多数土壤酶之间呈显著相关关系。在不同区域,土壤微生物碳氮均在0~10 cm含量最高,10~20 cm次之,20~30 cm最低。土壤微生物碳氮在生长季表现为含量逐渐增加,但是多年冻土区与季节冻土区差异不大。土壤酶活性在深度方面表现与微生物碳氮含量变化一致。土壤酶并无的季节变化规律。在多年冻土区,转化酶、多酚氧化酶和磷酸酶活性明显高于非多年冻土区。本研究表明,尽管多年冻土区的植被和土壤总有机碳明显高于非多年冻土区,其土壤微生物碳氮含量相当,且一些土壤酶活性也相当。说明非多年冻土区土壤的生物地球化学相对强度较大。因此,多年冻土退化后可能会导致生态系统的退化。