濒危植物秦岭冷杉地理分布和生物生态学特性研究

秦岭冷杉 (Abieschensiensis)为中国特有三级保护植物 ,仅岛屿化分布于陕西、甘肃、四川、河南的秦巴山地和湖北神农架中高山地区 ,分布海拔 130 0 - 2 30 0m。为了对秦岭冷杉种群进行深入研究和有效保护 ,通过样地调查和相关资料分析 ,对其地理分布、群落特性、种群特性进行了系统研究。秦岭冷杉群落包含种子植物 4 0科 6 3属10 2种 ,可划分成 11个地理区系成分 ,其中温带分布型属占 84 .2 1% ,热带分布型属占 15 .79% ,温带分布是群落的基本特性。秦岭山区的秦岭冷杉群落可分为 5个群丛 ,基本特点为 :生境阴湿 ;群落郁闭度大 ,结构复杂 ;种群个体年龄差异大 ;天然更新主要发生在保护较好的阴坡林窗地段。秦岭冷杉苗期生长缓慢 ,在 30 - 70年龄阶段 ,高生长旺盛 ;在 4 0 - 10 0年龄阶段 ,胸径生长较快。秦岭冷杉开始结实年龄在 30 - 4 0年龄阶段 ,结实间隔期为 3- 5年。秦岭山区成熟个体平均产球果 8个 /株 ,饱满种子 5 6粒 /球果。种群更新的关键问题是种子产量低 ,林下幼苗稀疏 ,更新缺乏后继资源。种子向幼苗转化率低是生活史中的脆弱环节。在未来经营保护中 ,应以就地保护为主 ,通过抚育管理 ,促进天然更新 ;丰年应适时采种 ,就地育苗 ,扩大人工种群。

三峡地区废弃地植被生态恢复与重建的生态学研究

废弃地是一类极度退化的生态系统。对三峡地区的矿山废弃地、退(弃)耕地、工程建设废弃地、垃圾填埋场、地质灾害废弃地、砍伐迹地等废弃地类型的形成原因进行了调查分析,并结合国内外恢复生态学的研究进展,讨论了该地区废弃地植被恢复与重建的一般规律,对该地区废弃地植被恢复与重建的对策及其方法与步骤提出了一些建议。认为人类干扰是该地区废弃地形成的主要原因。废弃地植被的恢复与重建应该遵循规划系统性、设计与施工生态性、目标植被的物种多样性等原则。而土壤基质的固定与恢复、先锋群落的构建、后期管理中生物多样性的逐步丰富是三峡地区废弃地植被生态恢复与重建过程中三个关键的步骤与内容。

豆科植物在中国草原生态系统中的地位及其生理生态研究

豆科(Leguminosae)植物在改良土壤肥力、保持水土、提供多种经济产品方面功能显著,但我国干旱、半干旱草原区草场的退化使豆科植物资源受到严重破坏,有的面临灭绝的危险。本文明确了豆科植物在草原生态系统中的重要性,并综述了其光合、固氮等重要生理过程的研究进展,总结出自然生态系统中豆科植物的高光合机理和环境胁迫对固氮特性的影响,同时指出在豆科植物的适生机制和固氮潜能的发挥等还有很大的研究前景,在生产实践中,播种豆科灌木和豆科牧草是解决大面积人工林、草场“氮缺乏”的有效措施。

植物热值及其生物生态学属性

介绍了热值的定义、表示方法、研究意义和植物热值在生态学中的研究历史与现状;分析了植物热值的时空变异性,包括热值在种间和类群间的变异及热值的种内变异规律;探讨了影响植物热值变化的因子(包括气候、立地条件、胁迫环境和人为干扰等)和热值变异的内在决定因素(包括碳浓度、灰分含量及有机质化学组成等);对植物热值的研究前景和局限性进行了展望。

稳定性碳同位素技术在生态学研究中的应用

植物光合作用是自然界产生碳同位素分馏的最重要过程 ,也是碳同位素技术在生态学研究中应用的基础。最初 ,碳同位素主要应用于光合途径的鉴别。随着技术的不断完善和研究的不断深入 ,目前此项技术在生态学研究的许多领域都得到了广泛的应用。作者从植物叶片、功能群、群落冠层、生态系统以及全球等几个不同的尺度上 。

中国神农架地区的植被制图及植物群落物种多样性

在野外调查、资料搜集的基础上 ,辅以全球定位系统 (GPS)、GIS软件及 TM影像数据 ,绘制了该地区 1∶ 2 0万的植被类型图。制图结果表明 :1)制图区总面积 3476 .6 7km2 ,共计 5 0 4个斑块。 2 )神农架地区林地面积 2 ,6 0 7.4 5 km2 ,占该地区总面积的 75 % ;山地灌丛及亚高山灌丛总面积 35 8.6 2 km2 ,占总面积的 10 .3% ;草甸面积 15 6 .84 km2 ,占 4 .5 1%。 3)自然植被划分为8个植被型 ,4 6个群系以及农田 (居民点 )和茶园两种农业土地利用类型。其中针叶、落叶阔叶混交林面积最大 ,为 90 8km2 ,占总面积的 37.88%。 4 )对神农架地区 8个植被型中的 4 6个群系进行的群落物种 Shannon- Wiener多样性指数 (H′)及 Pielou均匀度指数 (J)的测定结果表明 ,1各群落物种多样性总趋势是 :灌木层 >草本层 >乔木层 (个别群落除外 ) 2与天然林相比 ,人工林群落内各层次结构相对简单 ,物种多样性较低。3针叶林 (7个群系 )和针阔叶混交林 (6个群系 )中 ,低海拔人工林群落各层次及高海拔天然林乔木层结构简单 ,伴生种类较少 ,物种多样性低。高海拔天然林群落灌木层和草本层物种多样性相对高 ,H′值一般在 1.2～ 2之间 ,J值在 0 .5～ 1之间。草本层物种多样性变化明显 ,低海拔区域较低。

中国森林生态系统的植物碳贮量及其影响因子分析

利用中国第四次 (1989～ 1993年 )森林资源清查资料 ,指出中国森林植被的总碳贮量和碳密度分别为3778.1Tg(1Tg =10 12 g)和 4 1.32 1Mg/hm2 (1Mg =10 6g) ,其分布很不均衡 ,东北和西南各省的碳贮量和碳密度较大。中国森林碳贮量约占世界的 1.1% ,森林碳密度低于世界平均水平 ,但中国森林以中、幼龄林为主 ,占 80 %以上 ,表明中国森林植被具有巨大的固碳潜力 ,对全球碳循环具有重要作用。同时 ,采用多元线性回归模型、标准系数法定量分析了气候因子对森林植被碳贮量的影响程度 ,指出气温对森林植被碳贮量的贡献大于降水。

人工神经网络模型及其在农业和生态学研究中的应用

对于一些复杂的农业生态系统,人们对其生态过程了解较少,且这些系统的不确定性和模糊性较大,用传统的方法难以模拟这些系统的行为,神经网络模型因为能较精确地模拟这些系统的行为,而引起生态学者们的广泛兴趣。该文着重介绍了误差逆传神经网络模型的结构、算法及其在农业和生态学中的应用研究。误差逆传神经网络模型一般采用三层神经网络模型结构,三层的神经网络模型能模拟任意复杂程度的连续函数,而且因为它的结构小而不容易产生与训练数据的过度吻合。误差逆传神经网络模型算法的主要特征是:利用当前的输入误差对权值进行调整。在生态学和农业研究中,误差逆传神经网络模型通常作为非线性函数模拟器用于预测作物产量、生物生产量、生物与环境之间的关系等。已有的研究表明:误差逆传神经网络模型的模拟精度要远远高于多元线性方程,类似于非线性方程,而在样本量足够的情况下,有一定的外推能力。但是误差逆传神经网络模型需要大量的样本量来保证所求取参数的可靠性,但这在实际研究中很难做到,因而限制了误差逆传神经网络模型的应用。近年来人们提出了强制训练停止、复合模型等多种技术来提高误差逆传神经网络模型的外推能力,也提出了Garson算法、敏感性分析以及随机化检验等技术对误差逆传神经网络模型的机理进行解释。误差逆传神经网络模型的真正优势在于模拟人们了解较少或不确定性和模糊性较大系统的行为,这些是传统模型所无法实现的,因而是对传统机理模型的重要补充。

4个常用的气候-植被分类模型对中国植被分布模拟的比较研究

应用KAPPA一致性检验方法,比较研究了4个常用的气候一植被分类模型:Penman模型、Holdridge生命地带系统、Kira模型和Thomthwaite模型对中国植被分布模拟的一致性和适用性。结果表明:这4个常用的气候一植被分类模型对中国植被区划一级分类的植被地理分布模拟效果较好。其中,Holdriage生命地带系统的KAPPA值达到0.57,模拟效果优于其它三者。但对特定地区,如青藏高原的植被地理分布,所有模型均需改进或引入新的影响因子才能较好地模拟二级植被区划的植被地理分布。1)Penman模型对温带草原和青藏高原的植被地理分布模拟的KAPPA值超过0.50,是4个模型中对青藏高原植被地理分布模拟效果最好的。2)Thomthwaite模型对热带雨林、季雨林植被地理分布模拟的KAPPA值达到0.40,可以弥补Holdridge生命地带系统对热带植被地理分布模拟精度的不足。3)Holdridge生命地带系统对中国植被地理分布模拟的效果最佳,但对西部季雨林、雨林区域(52)、西部草原亚区域(63)、青藏高原温性荒漠地带(86)和温性草原地带(84)的模拟程度不理想。4)Kira模型对亚热带常绿阔叶林植被地理分布的模拟效果可与}toldridge生命地带系统相媲美;对低海拔和湿润、半湿润地区植被地理分布的模拟效果尚可。

用于全球变化研究的中国植物功能型划分

植物功能型(Plant functional types,PFTs)作为沟通植物的结构和功能与生态系统属性的桥梁,随着全球变 化与植被的关系研究的深入而受到广泛重视。植物功能型的划分依赖于研究的背景、尺度和要解决的问题。为了 区域尺度全球变化研究的需要,该文提出了一个基于植物关键特征的植物功能型划分方法。该方法首先选择了6 项植物特征,包括3项冠层特征:木本-草本、常绿-落叶和针叶-阔叶,以及3项生理特征:光合途径(C3/C4)、植物的 水分需求和热量需求,作为划分植物功能型的关键特征;然后,先根据植物冠层特征划分得到5个基本类型,再根 据水分和热量条件进行详细划分,得到29种备选类型;需要时,再根据研究目的从这29种备选类型中选择所需类 型。根据这个方法,在充分考虑了我国季风气候条件下特有的水热配置和高海拔环境对植物的形态和功能特征影 响的基础上,从备选类型中选择了一套适合中国气候和植被特征的植物功能型体系。这套体系包括18类植物功 能型,其中含7类'树'功能型、6类'灌木'功能型和5类'草'功能型,另根据需要设置2类'裸地'功能型。并且根 据植物的生理生态特征和中国植被的地理分布确定了用于限制植物功能型分布的气候因子,这些气候因子包括绝 对最低温度、最暖月平均温度、有效积温。

辽宁西部低山丘陵区植被恢复研究:基于演替理论和生态系统退化程度

在对辽宁西部地区植被演替分析的基础上 ,选用不同演替阶段的生境指标 ,应用聚类分析方法 ,定量确定了辽宁西部低山丘陵区退化生态系统的退化程度 .在辽宁西部地区 ,南刘杖子林场的天然栎林、天然油松林、杨栎林、牛河梁和欺天林场坡地的人工油松林与天然松栎林的平均相异系数分别为 0 6 5 5、0 6 6 5、2 0 2 9、3 919,综合反映了其在生态系统演替 /退化中的相对位置 .研究表明 ,辽宁西部低山丘陵区现有油松林 (阴坡 )立地大多已退化到灌木林和先锋乔木林之间的演替阶段 ,并且接近于先锋乔木林阶段 ;建议在现有人工林经营改造或营造混交林时 ,应适当增大灌木树种和先锋乔木树种的比重 .

宏观植物生态模型的研究现状与展望

概述了 3种主要植物生态模型的发展现状 :1 )种群动态模型 ,主要模拟在一个生态系统中单个种的植物个体发芽、成长和死亡过程 ,及其种内竞争和种间相互作用 ,是研究开发最早的一类生态模型之一。该类模型主要应用于分析植物种群之间相互作用。 2 )演替模型 ,主要模拟植物种类 (动物与此相伴 )在整个生态系统发展过程的变化 ,包括植被类型的转变和相关的生物地球化学循环过程的改变。可用于研究生物群落对气候变化的响应。 3)生态系统模型 ,是把生态系统当作一个功能整体来模拟的一类模型 ,主要有以下 3类 :(1 )SVAT模型 ,主要模拟地表生态系统过程 ,以BATS、SiB、SiB2和LEAF为代表 ,多用于气候研究 ;(2 )BGC模型 ,主要模拟 3个关键循环 :碳 ,水和营养物质循环。常用的BGC模型有 :FOREST BGC、BIOME BGC、CENTURY、TEM、DOLY以及由它们衍生而来的整合模型组 ;(3)BG模型 ,模拟群落、生物群区中植物分布 ,比较具有代表性的BGMs包括BIOME2和MAPSS ,它们主要用于研究因气候变化而引起的生物分布的变迁。最后 ,结合我们的实际工作展望了生态模型在未来几年内的几个发展方向 :1 )与基础学科相结合 ,比如把物候学引入生态模型研究中来 ,以寻求新的支撑点 ;2 )与现代非线性理论相结合 ,重新评价模型的假设基础 ;

植物生理生态学的学科起源与发展史

探讨了植物生理生态学的起源及其发展问题。植物生理生态学是植物生态学的一个分支 ,它主要是用生理的观点和方法来分析生态学现象。从现有的资料看 ,该门学科的创始人当为德国学者辛泊尔 (A .F .W .Schim per) ;但近代最早建议将植物生理生态学作为独立的学科的为比林斯 (W .D .Billings) ;拉夏埃尔 (W .Larcher)为该门学科在国际上的传播起到了非常重要的作用。在中国 ,近代植物生理生态学的发展应归功于李继侗先生 ;然而 ,李博先生对拉夏埃尔《植物生理生态学》的翻译出版促进了该门学科在中国的传播。植物生理生态学目前在国内外发展十分迅速 ,由于它能够对一些生态学现象以及资源的可持续利用给以机理上的解释 ,因此越来越受到研究者的重视。

数量生态学软件研发及应用

数量生态学是生物数学的重要组成部分,其数学基础是统计分析.由于数量生态学问题本身的复杂性以及研究中需要大量的数据处理,因此,大部分数量运算都要依赖于计算机完成.国际通用教学软件Matlab是一个具有强大数值计算能力、图形处理能力的交互式计算机代数系统,其强大的函数库和独特的内建程序设计语言为科学计算及程序设计提供了友好平台.本研究选择国际通用计算机代数系统Matlab作为程序设计平台,应用Matlab下强大的图形用户界面GUI软件包研发了植被数量生态学分析软件Quatitative Ecology中英文版,内容包括生物多样性,种间关联等简单的计算方法以及排序、分类、格局分析,生物—环境关系分析等复杂的分析方法.当进入应用状态时,只需要在相应的框中输入基本数据或者调用文本数据文件或Excel文件,即会得到具体的计算公式,计算结果,图形以及相应的分析或结论.特别是强大的帮助系统涵盖了所有数量分析方法并辅以应用实例供使用者参考.这将为数量生态学的发展注入新的活力.

植物群落演替过程中植物生理生态学特性及其主要环境因子的变化

对 2 0世纪 80年代以来有关植物群落演替的生理生态学机制研究的主要结果进行了综述。演替早期和演替后期各种植物所处环境常有很大差别。演替早期的生境具有开放性和光照充足等特点 ,各环境因子富于变化 ;演替后期的生境由于植被的缓冲作用 ,一般较为封闭和稳定 ,各环境因子在空间尺度上的异质性较强。演替早期和演替后期群落不仅物种组成不同 ,而且在演替不同阶段中出现的物种的生理生态特性以及对环境的适应性也有很大差别 ,这些物种的生理生态差异使得物种更替现象经常发生 ,也使得演替能够顺利进行。在全球气候变化影响下 ,生态系统将会出现更多的次生演替和长时间停留于演替早期阶段的情况。

长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究

用密闭静态箱式法观测了长白山阔叶红松林生态系统生长季中的土壤呼吸作用。结果表明,长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用日动态呈单峰曲线,在18∶0 0左右达到最大值。土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线,7月最大。6、7、8、9各月平均土壤呼吸作用分别为0 .2 2、0 .32、0 .2 3和0 .13gC·m-2 ·h-1。温度升高可以提高土壤呼吸作用强度,地下5cm的土壤温度比气温更能准确地反映土壤呼吸作用的动态变化;土壤水分含量在一定范围内增加可使土壤呼吸作用强度增加,但水分过多也会对土壤呼吸产生抑制作用而导致土壤碳排放减少。

稳定同位素技术在植物水分利用研究中的应用

近20a稳定同位素技术在植物生态学研究中的应用得到了长足发展,使得对植物与水分关系也有了更深一步的了解。介绍稳定同位素性碳、氢、氧同位素在研究植物水分关系中的应用及进展,以期能为国内植物水分利用研究提供参考。由于植物根系从土壤中吸收水分时并不发生同位素分馏,对木质部水分同位素分析有助于对植物利用水分来源,生态系统中植物对水分的竞争和利用策略的研究,更好地了解生态系统结构与功能。稳定碳同位素作为植物水分利用效率的一个间接指标,在不同水分梯度环境中,及植物不同代谢产物与水分关系中有着广泛的应用。同位素在土壤-植被-大气连续体水分中的应用,有助于了解生态系统的水分平衡。随着稳定同位素方法的使用,植物与水分关系的研究将取得更大的进展。

退化草地恢复过程中土壤氮素状况以及与植被地上绿色生物量形成关系的研究

研究了在不同放牧率下形成的不同退化阶段的草地各形态氮素(全氮、硝态氮、铵态氮、无机氮和微生物氮)的变化情况,同时也研究了植被地上绿色生物量与各形态氮素季节变化的同步性关系。土壤全氮含量相对稳定,随草地植被状况和植物生长时期变化不大,说明土壤总氮库有相当的弹性。土壤硝态氮(NO-3 _N)、铵态氮(NH+ 4 _N)、无机氮(IN)和微生物氮(Micro_N)季节变化明显。土壤Micro_N和NO-3 _N含量随植物生长逐渐降低,到植物枯黄期含量又回复到较高的水平;土壤NH+ 4 _N含量随植物生长有逐渐升高的趋势;IN则随着植物的生长出现低_高_低_高的特点,且与植被地上绿色生物量呈显著负相关(R =- 0.2 4 7,p <0.0 1)。在放牧条件下草原植物优先利用NO-3 _N,NO-3 _N与植被地上绿色生物量有显著的负相关性,是形成草原植被地上绿色生物量的有效性氮素。Micro_N能解释土壤IN 2 2.3%的变异(R2 =0.2 2 3,p <0.0 1),Micro_N是土壤无机氮的重要来源。土壤NH+ 4 _N与Micro_N呈显著负相关(R =- 0.2 2 2,p <0.0 1),说明土壤微生物对土壤NH+ 4 _N有偏好吸收。总体上,不同形态的氮素在各土壤层次间差异显著,随土壤层次的加深含量逐步降低。连续放牧 11年恢复两年后,各氮素组分对放牧压力消除的响应并不一致。土壤全氮含量与停止放牧?

全球变暖与陆地生态系统研究中的野外增温装置

由于化石燃料燃烧和森林砍伐等人类活动引起的地球大气层中温室气体（主要是二氧化碳）的富集已导致全球平均温度在20世纪升高了0．6℃，并将在本世纪继续上升1．4—5．8℃。这种地质历史上前所未有的全球变暖将对陆地植物和生态系统产生深远影响，并通过全球碳循环的改变反馈于全球气候变化。作为全球变化生态学的主要研究方法之一，生态系统增温实验能够为生态模型提供参数估计和模型验证。然而由于在世界各地使用的增温装置不同，使得各个生态系统之间的结果比较和整合难以实施，增加了模型预测的不确定性。该文通过比较几种常见的野外增温装置在模拟全球变暖情形时的优缺点，指出利用不同增温装置进行全球变暖研究中应注意的一些问题；同时探讨了全球变暖控制实验研究中的一些关键性的科学问题。