三峡库区生态脆弱性评价

基于遥感和地理信息系统技术,采用"压力-状态-响应"评价模型,选取18个指标,利用空间主成分分析对2001—2010年三峡库区(重庆段)生态脆弱性进行综合定量评价,对生态脆弱性时空分布及动态变化进行分析。根据计算得到的生态脆弱性指数,将生态脆弱性划分为5个等级:微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱。通过统计不同脆弱性等级面积,求算得到生态脆弱性综合指数。结果表明:三峡库区(重庆段)2001—2010年生态脆弱性指数标准化平均值为4.23±1.29,整体处于中度脆弱。生态脆弱性空间分布呈现西高东低的格局特征,高度脆弱地区主要分布在中西部,低度脆弱地区主要分布在东北部和东南部。近10年生态脆弱性综合指数最小值为2002年的2.37,最大值为2008年的2.99,三峡水库蓄水后生态脆弱性综合指数逐年递增,2008年到达峰值后有所降低。三峡库区生态脆弱性是人类活动与自然环境相互作用的结果,城市生活污染、水土流失、植被状况等为主要的驱动因子。研究时段内三峡库区(重庆段)生态脆弱性呈现两极化趋势,高度脆弱地区的脆弱性显著增加,低度脆弱地区脆弱性明显降低。

三峡库区岸生植物秋华柳对镉胁迫的光合响应

镉是一种植物非必需元素,以毒性强、在土壤-植物系统中移动性大等特点受到广泛关注,它在生物圈中通常给生物带来有害的生态效应。土壤中过量的镉会引起植物的许多胁迫症状,研究表明：叶镉浓度超过5～10mg·k^g-1（千质量）时对大多数植物都是有害的（White et al.,2010）;

不同起源时期的3种被子植物对酸雨胁迫响应的光合生理生态特征

为了验证起源时间较长的植物具有较强适应性的假设,人工模拟酸雨胁迫,研究了在不同酸雨处理下不同起源时期的3种被子植物乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensi)、石栎(Lithocarpus glaber)和山核桃(Carya cathayensis)的光合生理适应特性。实验设置了酸雨对照处理(pH5.6)、中度酸雨胁迫处理(pH4.0)和重度酸雨胁迫处理(pH2.5),并测定了这3种植物的光合特性。研究结果显示:1)在不同强度的酸雨处理下,乐东拟单性木兰的光合能力大小趋势为pH2.5>pH4.0>pH5.6,石栎则为pH5.6>pH4.0>pH2.5,但山核桃在酸雨处理之间差异不显著;2)在酸雨对照处理(pH5.6)中,石栎的光合能力相对较高,其次是乐东拟单性木兰,山核桃最小。但在重度和中度酸雨胁迫下(pH≤4.0),3种植物光合能力的大小趋势为乐东拟单性木兰>石栎>山核桃,且酸雨胁迫越严重,上述趋势越明显。研究结果表明:在重度酸雨胁迫下,起源时间较早的乐东拟单性木兰表现出较高的光合与适应能力。从应用的角度出发,建议考虑将乐东拟单性木兰作为酸雨灾害严重地区植被构建的物种之一。

城市典型绿化植物释氧与降温的生态效应：贵州安顺城区实例研究

城市绿化植物是城市生态系统的重要组成部分,在美化城市、保持其生态平衡及维持其可持续发展等方面作用不可低估。本研究以贵州省安顺市城区为研究实例,在对绿化植物种类和数量进行调查的基础上,对香樟等16种典型植物的释氧和降温的生态效应进行分析。结果表明:贵州安顺城区内绿化植物种类较少,结构单一,物种均匀度低;不同植物在不同月份的释氧能力虽有差异,但都表现出6月和8月上升,7月和9月下降的规律;8月份各种植物的降温效果与释氧规律相一致,乔木以法国梧桐降温0.32℃最明显,灌木以小叶女贞降温0.26℃最明显,攀援植物以爬山虎降温最强,达0.46℃。本研究可以为同类型城市的生态建设、改善人居环境以及生态可持续发展提供基础性的研究参考。

新疆芦苇的生态特性研究

以新疆芦苇为研究对象,通过野外实地考察,利用生态学和生物学的方法,探讨了芦苇的生态型特性.结果表明:在地貌特征和干旱的气候条件下,新疆芦苇在不同的生境适应过程中,演化形成了水芦、盐化草甸芦苇等生态型,它们在形态及营养器官结构上有显著差异;不同生态型芦苇间叶片气孔数目差距明显,同一生态型芦苇同一叶片上下表皮气孔数目差距较大.

现代生态学研究进展——以生物入侵为例

随着全球经济一体化,国内外物种交流的频繁,生物入侵不但不可避免,而且会更加严峻,生物入侵已成为生态学重点关注的问题和领域之一。生物入侵是通过人为活动和自然入侵两种途径实现的,入侵的生物不仅危害侵入地的土著种,破坏生态系统,降低生物多样性,而且危及人类健康,控制入侵的生物耗费大量经济,因此,对生物入侵基础和外来入侵生物的控制研究将是我国应对生物入侵的未来研究重点。

基于MODIS的三峡库区(重庆段)地表温度格局

选取2003—2009年的MOD11C3地表温度遥感数据,运用GIS技术,分析了三峡库区(重庆段)大坝建成蓄水前后的地表温度空间分布格局及时间变化规律。同时,为了验证地表温度的变化规律,选取了位于库区内的4个国家基本气象站的同期年均气温数据与地表温度数据进行比对。结果表明:受海拔、纬度和地被覆盖物的影响,三峡库区(重庆段)地表温度整体上表现为西南高,东北低;库区有两个热源中心和两个冷源中心,热源中心以库区西南部的主城区和江津区为主,冷源中心主要以库区东北部的巫溪、巫山北部和库区东南部为主;库区多年的平均地表温度由大坝建成蓄水之前的18.2℃,上升到大坝建成蓄水后的18.6℃,略有上升;三峡大坝建成蓄水后,重庆段库区的地表温度季节性变化较为明显,春季、秋季、冬季有明显的增温趋势,夏季有明显的降温趋势;与同期4个国家气象站点的年均气温数据进行对比后发现,地表温度的变化规律和气温的变化规律有较好的相关性。

不同森林类型根系分布与土壤性质的关系

在红壤丘陵区选取8种典型森林类型,对不同土层深度、不同径级的根长密度分布特征、根长分维数,以及根系特征与土壤容重、有机碳、全氮的关系进行了研究。结果表明:马尾松低效林根长密度最小,杉木低效林和湿地松林较大,表层土壤根长密度与灌草覆盖度显著相关(r=0.793,P<0.05)。各种森林类型的根长密度随着土壤深度的增加均表现为递减规律,但随深度的增加,不同森林类型的差异逐步缩小,且植物种类及生长状况对根长密度分布的影响越来越小。在相同的土层中,根长密度随径级的变化并不一致,马尾松低效林0<L≤0.2 mm径级根长密度最大,其他类型各土层均表现为0.2<L≤0.5 mm径级根长密度最大的偏峰曲线特征。各径级根长密度随土层加深也表现为递减趋势,根系径级越大,表层与底层的根长密度差异越明显。根长密度与容重呈显著负相关,与有机碳、全氮呈极显著正相关,说明根长密度越大,既有利于改良土壤结构性状,也有利于丰富土壤有机碳和全氮含量;从不同径级来看,径级1—2 mm根系对改良土壤结构和增加土壤有机碳、全氮含量作用最为显著,径级≤1.0 mm的根系对土壤性状改良作用不明显。各森林类型的根长分维数在2.0973—2.6063之间,分维数越大,根系长度更集中分布于0—0.2 mm径级内,根长分维数反映了不同径级范围根系长度的组成状况。

气候与土地利用变化下宁夏清水河流域径流模拟

气候和土地利用变化是影响水资源变化最直接的因素。应用SWAT模型对干旱半干旱区小流域宁夏清水河流域径流进行多情景模拟预测,以历史气候要素变化趋势和CA-Markov模型分别设置未来气候和土地利用变化情景,以决定系数R2和Nash-Sutcliffe模型效率系数Ens(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient)来衡量模拟值与实测值之间的拟合度,并评价模型在清水河流域的适用性。结果表明,韩府湾站在校准期和验证期的R^2分别为0.80和0.71,Ens分别为0.77和0.69,泉眼山站在校准期和验证期的R2分别为0.66和0.63,Ens分别为0.62和0.56,表明构建的SWAT模型可以用于清水河流域的径流模拟。对未来气候和土地利用变化情景下径流的模拟结果显示,径流变化主要由降水变化主导,降水减少和气温升高的综合作用对流域径流变化影响最为显著;由于耕地和建设用地的增加,未来3种土地利用情景下流域径流量将均会呈现明显增加变化。与2010年相比,到2020年,自然增长情景流域径流将增加17.04%,林地保护情景径流将增加14.44%,规划情景径流将增加13.98%;综合降水、气温和土地利用的结合变化情景显示,未来流域径流将会有不同程度的下降,规划情景和气候变化的结合情景的径流下降最为明显,而有意增大林地和加强生态保护的林地保护情景对减缓流域径流下降具有一定作用。在气候变化的大背景下,根据水资源利用管理目标,可通过调整流域管理措施,特别是土地利用变化和改善区域小气候来减缓气候变化对流域水资源的负面效果,以此来改善流域径流和生态环境状况。

城市化对河流大型底栖动物群落的影响研究进展

城市化可以引发一系列"城市溪流综合症",对河流健康造成巨大胁迫。大型底栖动物是河流生态系统的重要组成部分,对环境因子敏感,能够较好的反映流域环境的变化。城市化后,流域人口增加,建设用地比例上升,入河污染物浓度和总量增多,底栖动物中敏感物种比例降低甚至消失,寡毛类、摇蚊等耐污物种成为优势类群;群落多样性显著降低,并且一般与城市化强度成负指数关系;底栖动物总密度普遍大幅度增加,收集者为主要摄食功能群;不透水地表面积比例的增加改变了流域自然的水文过程,群落组成的季节波动减弱,但密度的波动增大;次级生产力明显增加,食物网趋于简化。初步分析了城市化过程中水质污染、水文、生境破坏、流域土地利用等因素影响底栖动物群落的规律和机制,并且根据国内外研究现状提出了进一步研究的方向,以期为我国城市河流生态学研究、流域生态管控和河流生态系统修复提供科学依据。

秋华柳和枫杨幼苗对镉的积累和耐受性

以秋华柳和枫杨当年实生幼苗为研究对象,采用向土壤添加外源镉(CdCl.22.5H2O)的形式设置了0(对照组)、10、20、50、100 mg/kg 5个处理,研究了镉胁迫下秋华柳和枫杨幼苗的生长、生物量变化和根茎叶镉含量,并评价了两树种的耐性指数(Ti)、转移系数(Tf)和生物富集系数(BCF)。结果表明:(1)在镉含量为10 mg/kg时,秋华柳和枫杨幼苗基于生长和生物量参数的耐性指数(Ti)分别为91.72和91.62,与对照组相比无显著变化,其余各组(20、50、100 mg/kg)则显著低于对照植株(P<0.05);(2)土壤镉浓度小于20mg/kg时,秋华柳植株茎、叶镉积累量分别高达61.73 mg/kg、163.04 mg/kg,根镉积累量为91.05mg/kg;枫杨植株茎、叶镉积累量最高分别为7.9 mg/kg、5.25 mg/kg,仅为秋华柳茎、叶的12.8%和3.2%,根镉积累量高达190.68 mg/kg;(3)除对照外,秋华柳幼苗各部分镉含量为叶>根>茎,转移系数(Tf)介于0.789—1.513之间,枫杨幼苗各部分镉含量为根>茎>叶,转移系数(Tf)介于0.037—0.044之间,远远小于秋华柳Tf;(4)秋华柳和枫杨幼苗在土壤镉浓度为10mg/kg时具有很高的生长适应性和耐性,秋华柳根吸收的镉向地上部分转移能力、地上部分积累镉的能力都远远大于枫杨,生物富集系数(BCF)进一步证实了这一特性。研究证明,秋华柳植株具有很高的镉耐性、镉转移能力及地上部分积累镉的能力,适合于镉污染严重区域的植物修复。

西天目山毛竹林土壤呼吸特征及其影响因子

毛竹(Phyllostachys edulis)是中国南方重要的森林资源,在区域碳平衡中扮演重要的作用。研究毛竹林土壤呼吸特征及影响因子有助于了解其土壤CO2释放过程的关键驱动因子,为进一步揭示毛竹林土壤碳循环特点提供科学依据。以浙江省西天目山自然保护区毛竹林为研究对象,利用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测量系统测定(2007年5、8、11月,2008年1、3月)土壤呼吸速率及环境因子,同时取0—20 cm土层土样测定土壤酶活性,结果表明:(1)毛竹林土壤呼吸具有典型的日动态和季节变化模式,日动态变化较为平缓,土壤呼吸的季节变化较为显著(P<0.05),最大值(5.99μmol.m-2.s-1)出现在2007年8月,最小值(1.08μmol.m-2.s-1)出现在2008年1月。(2)回归方程表明,土壤呼吸与土壤5 cm温度呈极显著的指数相关关系(P<0.001),与土壤体积含水量相关性较弱(P>0.05),与近地面大气温度和CO2浓度分别呈极显著的指数相关关系(P<0.001)和显著的线性相关关系(P<0.05)。(3)相关分析表明,土壤尿酶、蔗糖酶、纤维素酶活性与土壤呼吸均呈正相关,其中纤维素酶活性达到显著水平。综合分析表明毛竹林土壤温度是调控土壤呼吸季节变化的主要驱动因子,近地面大气环境及土壤酶活性的变化也对其产生不容忽视的影响。

土壤水分交替变化对湿地松幼苗光合特性的影响

以盆栽湿地松幼苗为材料,通过实验室模拟三峡库区从水淹到干旱的过程,设置常规供水(CK)、常规供水-轻度干旱-复水(DR),水淹(FL),水淹-轻度干旱-复水(FD)4个实验组,研究土壤水分交替变化对湿地松幼苗光合参数及叶绿素含量的影响.结果表明:(1)不同土壤水分处理条件对湿地松幼苗的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔限制值、水分利用效率和光合色素含量都有一定影响.(2)在实验的前中期,DR、FL和FD组湿地松幼苗的光合速率、气孔导度、蒸腾速率都显著下降,DR和FD在实验后期回升到较高水平.(3)在整个实验期间各处理组的水分利用效率较对照都有不同程度上升,并以DR组的最大(4.95μmol·mmol-1).(4)随着处理时间延长,各处理组湿地松幼苗的总叶绿素含量及叶绿素a/b值均呈先降后升的趋势,其中叶绿素/类胡萝卜素的比值在4.379～6.019间波动,而叶绿素a/b值则在2.207～2.850间波动.研究发现,湿地松幼苗在水分代谢、光合生理等方面等能够很好地适应水淹以及"淹-干"的水分交替变化环境,并且在解除胁迫后能够迅速恢复生长,可以考虑用于三峡库区消落带的植被修复和重建.

宁夏黄河流域景观破碎化时空变化特征

基于RS和GIS技术,以土地利用数据为基础,采用有效粒度尺寸对宁夏黄河流域1985年和2010年的景观破碎化进行时空变化分析。结果显示:流域整体的有效粒度尺寸(meff)从1985年的6326.62 km2下降到2010年的2974.32 km2,破碎化程度呈显著加剧变化;从流域内部来看,景观破碎化程度最大的是黄左区间,破碎化程度最小的是苦水河和红柳沟;除引黄区间外,其余分区景观破碎化程度在25年间均有所加剧。特征尺度分析结果显示研究区景观破碎化空间变异分析的合适尺度为4500 m;景观破碎化指数的空间变异结果表明破碎化程度较大的区域面积明显多于破碎化程度弱的区域,景观破碎化空间异质性在25年间表现出明显的上升趋势。在海拔背景条件下,2400 m以下区域的景观破碎化程度较高,2400m以上区域破碎化程度较低,且随海拔的升高有降低的趋势;流域景观破碎化受人为干扰影响强烈,在人为干扰较强的1000—1500 m区段的景观破碎化程度最大;景观破碎化在时间上的变化受人为干扰影响产生的变化最为显著,由自然条件改变产生的影响有限。研究结果可为西北地区景观格局及景观破碎化的研究提供参考,并为区域景观格局优化和土地的有效管理提供依据。

模拟酸雨对青冈和木荷幼苗光合响应特性的影响

选用中国亚热带常绿阔叶林地区常见的先锋植物木荷(Schima superba)和顶极植物青冈(Quercus glauca)为材料,以pH5.6雨水为对照(CK),采用盆栽实验研究了pH分别为4.5,3.5,2.5的酸雨处理下,2种植物的光合作用光响应特性.结果发现:在对照(CK)条件下,木荷和青冈的最大光合速率(Pnmax)分别为6.1,6.14μmol/(m2.s),表观光合量子效率(AQY)分别为0.048,0.035μmol/μmol,光补偿点(LCP)分别为21,45μmol/(m2.s),光饱和点(LSP)分别为152,130μmol/(m2.s),暗呼吸速率(Rd)分别为0.57,1.60μmol/(m2.s),二者的Pnmax,AQY,LCP,LSP以及Rd均无显著差异.但一定程度的酸雨胁迫能显著降低两树种的Pnmax,使LCP和LSP显著升高,而对AQY无显著影响,但酸雨胁迫仅能使木荷的Rd显著升高而对青冈的Rd无影响.各酸雨处理两树种间的Pnmax无显著差异,但木荷的AQY,LCP和Rd在一定酸雨处理下显著低于青冈,LSP高于青冈.总的看来,木荷的光和特征比青冈对酸雨胁迫表现出更强的忍耐性,可能增强其在群落演替中的地位和作用.

水培条件下秋华柳对重金属Cd的富集特性及光合响应

采用水培试验的方法,研究了不同Cd胁迫浓度〔ρ(Cd2+)分别为0、1、5、10和20 mg/L〕下秋华柳的生长、光合耐性及其对Cd的富集特性和转移能力.结果表明:①随着Cd胁迫浓度的升高,秋华柳生长所受到的抑制程度有所增加.除20 mg/L处理组外,其余各处理组的耐性指数(TI)均大于70,表现出较高的耐性.②低Cd胁迫浓度(1 mg/L)下秋华柳具有较好的光合耐性,当Cd胁迫浓度达到20 mg/L时,秋华柳的光合系统才受到明显影响.③秋华柳对外源Cd的富集能力较强,随着Cd胁迫浓度的升高,秋华柳所积累的Cd显著增加且主要积累于根部,表现为叶<茎<根.当Cd胁迫浓度小于5 mg/L时,秋华柳根部吸收的Cd向地上部分转移的效果较好.试验显示,秋华柳对于较低Cd胁迫浓度(≤10 mg/L)具有较好的耐受性和富集能力,可用于三峡库区消落带表层土壤Cd污染严重区域进行植物修复.

100种中草药体外抑杀嗜水气单胞菌的药效研究

用琼脂扩散法(打孔法)测定了诃子等100种中草药对嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)的抑制作用,并用二倍稀释法测定抑菌效果较强的48种中草药对嗜水气单胞菌的最小抑菌(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)。结果显示∶大部分中草药对嗜水气单胞菌有抑制作用,诃子和秦皮的抑杀效果最好,其抑菌圈直径达20 mm以上,MIC和MBC相同,都为3.91 mg/mL(诃子)和7.81 mg/mL(秦皮);红藤、仙鹤草和覆盆子等13种中草药有中等强度的抑菌和杀菌效果;雷公藤等33种中草药抑菌作用弱;而牛蒡子等52种中草药无抑菌作用。

模拟酸雨对亚热带典型树种叶凋落物分解的影响

通过在酸雨胁迫下中国亚热带典型树种马尾松(Pinus massonianaLamb.)、木荷(Schima superbaGardn.et Champ.)、青冈(Cyclobalanopsis glauca(Thunberg)oersted)叶凋落物分解的比较研究,试图分析亚热带区域日益严重的酸雨是否会对森林凋落物的分解产生影响,从而揭示酸雨胁迫下凋落物分解的变化规律。利用网袋法进行试验,共设计有3个区组:酸雨对照处理(pH5.6)、中度酸雨胁迫(pH4.0)、重度酸雨胁迫(pH2.5)。试验结果表明:酸雨对3种亚热带树种凋落叶片的影响比较显著,通常会减慢凋落分解的速率。酸雨对照处理(pH5.6)、中度酸雨胁迫(pH4.0)和重度酸雨胁迫(pH2.5)三个处理对分解系数的影响,马尾松的分别为:0.49、0.34、0.25;木荷的分别为:0.70、0.34、0.32;青冈的分别为:0.64、0.23、0.21;酸雨对马尾松、木荷、青冈叶的凋落物的干重剩余率影响的大小为:pH(2.5)>pH(4.0)>pH(5.6)。中度酸雨处理(pH4.0)和重度酸雨处理(pH2.5)影响叶凋落物分解95%的时间分别推迟了:马尾松2.697a、5.869a;木荷4.531a、5.082a;青冈8.344a、9.584a。

黄颡鱼败血症病原菌的分离鉴定与病理组织学观察

该研究对重庆市璧山县大路渔场大规模发生败血症的患病黄颡鱼的病原菌进行分离鉴定及组织病理学观察.首先把从患病黄颡鱼脾脏中分离获得的优势菌(命名为YC-1)人工感染健康黄颡鱼,该鱼患病症状表现与自然发病症状一致.再从人工感染鱼脾脏中分离病原菌,再次感染健康黄颡鱼,其症状仍然与自然发病症状一致.因此确认分离菌株YC-1为黄颡鱼"败血症"的致病菌.根据菌株形态学特点、生理生化指标和16SrDNA基因序列鉴定其为嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila.组织病理切片显示患病黄颡鱼肝组织严重坏死,肝细胞排列紊乱;脾脏细胞间界限不清,细胞核膨大;肾小管上皮细胞肿胀,肾小囊腔间隙增大.

镉在土壤-金丝垂柳系统中的迁移特征

以金丝垂柳为试验对象,采用盆栽试验方式,设置无植物和金丝垂柳两组试验,分别对两组试验的土壤做梯度浓度Cd处理:0(无镉处理)、2(低浓度处理)、20(中浓度处理)、80(高浓度处理)mg/kg土壤干重,无植物组各处理分别定义为CK(无镉处理)、L(低浓度处理)、M(中浓度处理)、H(高浓度处理),金丝垂柳组各处理分别定义为CKP(无镉处理)、LP(低浓度处理)、MP(中浓度处理)、HP(高浓度处理)。通过对土壤中各形态Cd含量及金丝垂柳叶、韧皮部、木质部、根部的Cd含量测定,分析了金丝垂柳及不同浓度Cd处理对土壤中中性交换态、螯合态和残渣态Cd含量的影响,并评价了富集指数(BCF)、转移系数(TF)和生物有效性(BF),明确了Cd在土壤-金丝垂柳系统中的转移特征及金丝垂柳对土壤中Cd的清除效果。结果表明:(1)金丝垂柳对土壤中中性交换态、有效态Cd含量及总Cd量的降低具有极显著影响,HP组与无植物H组相比,中性交换态及有效态Cd含量分别降低了52.73%、25.34%,MP、HP组与对应的无植物处理组的总Cd量相比分别降低了11.33%、13.89%;(2)金丝垂柳各处理组的Cd积累量随Cd处理浓度的增加和处理时间的延长而增加,处理90 d后,HP处理中木质部和根部的Cd含量可达170.64 mg/kg、212.49 mg/kg;(3)各浓度Cd处理下,金丝垂柳各部位生物富集系数呈根>木质部>韧皮部、叶,且随着Cd处理浓度的增加而显著降低,随处理时间的延长而升高;与40 d相比,90 d时LP组叶的生物富集系数增加了6.90倍,增幅最大。(4)各部分转移系数均随处理时间的延长而降低,90 d时LP、MP的转移系数分别比40 d时的结果低47.94%、41.34%。(5)金丝垂柳LP、HP组土壤Cd的生物有效性显著低于相应的无植物处理L、H组,分别低70.73%、88.46%,MP组与M组无显著差异。研究结果表明,金丝垂柳能有效地吸收土壤中的有效态Cd,降低土壤中Cd的生物有效性及总Cd量,提高土壤的安全性,并能将吸收的Cd有效地转移至地上部分,尤其是木质部储存。随着植株不断生长,生物量的增加,金丝垂柳可有效地清除土壤中的Cd,适用于对Cd污染地区进行长期植物修复。