EM堆肥对黑土耕作区中小型土壤动物群落的影响

2012年5、7和9月在哈尔滨市典型黑土农田区,采用定点试验的方法设置空白对照、低浓度、中浓度和高浓度4个处理样地,分析不同浓度EM堆肥处理对中小型土壤动物群落组成、垂直结构、季节性动态和多样性的影响.结果表明: 不同浓度EM堆肥处理下共捕获中小型土壤动物7860只,平均密度49125只·m^-2,隶属于3纲10目,划分为30个类群.EM堆肥处理增加了中小型土壤动物类群数量,低浓度处理中小型土壤动物个体密度低于空白对照样地,但随着EM堆肥浓度的增加,中小型土壤动物个体密度均有所增加;中小型土壤动物群落的类群数和个体密度的垂直分布具有表聚性特征;中小型土壤动物群落存在一定的季节变化特征;不同浓度EM堆肥处理样地中小型土壤动物群落多样性指数均有所增加,土壤有机质对这种多样性的变化影响相对较大;EM堆肥处理下中小型土壤动物对土壤环境因子的响应不同,常见类群和优势类群对土壤环境的变化有较强的适应性,而稀有类群相对敏感,受到特定的环境因子的影响.说明EM堆肥处理可在一定程度上改善黑土区农田中小型土壤动物群落结构、增加其多样性.     

多花刺槐花粉与柱头形态及授粉亲和性研究

运用扫描电子显微镜对多花刺槐不同发育时期的花粉与柱头形态进行观察分析;采用人工控制授粉方法,将多花刺槐花粉分别与异株多花刺槐和刺槐优良无性系(‘鲁刺152’)授粉,并用苯胺蓝试剂染色法观察多花刺槐花粉管的萌发过程,分析其授粉亲和性,以探究多花刺槐自然结实率低的原因,为多花刺槐杂交育种提供理论依据。结果表明:(1)多花刺槐花粉粒大小平均为32.08μm×19.55μm(极轴长×赤道轴长),形状为长椭球形、略方,具3个萌发沟,花粉粒大小在开花当时(花朵旗瓣微微张开,花药开始散粉)达到最大(33.71μm×20.11μm),且形状饱满,此时为采粉的最佳时间。(2)柱头表面具粘液和凸起,开花前12h可授性最好,开花后48h柱头开始分解,可授性已很差;柱头的可授期从开花前24h至开花后24h,约为3d。(3)多花刺槐花粉在异株多花刺槐和‘鲁刺152’为母本的植株上均可萌发,并伸长至子房,但在前者的柱头上萌发较晚,伸长速度较慢,说明它们之间均具有亲和性,但与异株多花刺槐的亲和性较差。     

短命植物角茴香的开花物候与生殖特征

为了研究角茴香的开花物候特征及其对生殖成功的影响,于2015年对其自然种群各水平的开花物候指数、开花过程中的花部特征变化和结实特性进行了观察和统计。结果表明：（1）角茴香种群花期为4月下旬至5月下旬,种群水平的花期持续时间为36 d。（2）单花具有独特的花瓣结构,其内层花瓣由白色的侧裂片和黄色的兜状中裂片构成,中裂片是角茴香植物花粉二次呈现的关键功能器官;开花进程依其外层花瓣开裂大小可分为4个阶段,即外层花瓣顶端未张口、外层花瓣顶端张口5~7 mm、外层花瓣顶端张口12~14 mm和外层花瓣顶端张口3~5 mm。（3）花序水平的开花振幅曲线呈渐进式单峰曲线,开花同步指数为0.748,个体水平表现出较高的相对开花强度,其分布频度的偏斜率为0.45,主要频度范围分别集中在20%~30%和50%~70%之间。（4）花序水平的始花日期与花期持续时间存在显著负相关关系,开花数与座果数存在显著正相关关系。（5）自然状态下,角茴香结实率和结籽率分别是82.7%±0.1%和93.6%±0.8%。角茴香开花强度分布频度上出现的高、低强度的分异趋势是吸引传粉者、促进结实的有效生殖对策。     

不同质地盐渍化土壤水盐含量的高光谱反演

为了方便快捷地同步监测盐渍化土壤的水、盐含量,本文以新疆典型盐渍化灌区为研究对象,基于高光谱技术、运用便携式光谱仪获取不同质地的土壤水盐含量光谱曲线,采用一阶微分、二阶微分、连续统去除的数据处理方法对土壤原始光谱进行变换.结果表明: 对原始光谱数据的变换有利于土壤属性指纹波段的提取,不同质地水盐含量的变换方法并不相同,在壤土中质量含水量为0%和10%时的水盐光谱曲线使用连续统去除方法、15%含水量使用一阶微分、19%含水量使用二阶微分,砂土中0%含水量使用连续统去除方法、10%、15%和19%含水量水盐光谱曲线使用二阶微分处理后,有利于特征波段的提取;对筛选出的变换数据采用偏最小二乘回归方法构建水盐反演模型,壤土盐度小于6.38 mS·cm^-1、砂土小于5.94 mS·cm^-1时,模型建立的建模数据集决定系数(R_cal²)、内部交叉验证(R_cv²)和外部检验数据集决定系数(R_val²)均大于0.65(P<0.05);壤土水分含量小于16%、砂土小于12%时模型反演精度较高.研究结果可为盐渍化土壤水盐含量同步监测提供阈值参考.     

三种林分生物量估算方法的比较

区域森林生物量的估算方法是人们目前关注的焦点,建立林分生物量模型成为一种趋势.本文以吉林省落叶松人工林固定样地为例,采用非线性似乎不相关回归法构建2种林分生物量模型,即基于林分变量的林分生物量模型(模型系统Ⅰ)和基于生物量换算系数的林分生物量模型(模型系统Ⅱ),给出落叶松人工林固定生物量换算系数值,并比较了3种林分生物量估算方法的预估精度.结果表明: 所建立的2种林分生物量模型中,总生物量和树干生物量模型拟合和预测效果较好,其R_a²>0.95,且均方根误差(RMSE)、平均预测误差(MPE)和平均绝对误差(MAE)都较小.树叶和树枝生物量模型拟合和预测效果相对较差,其模型的R_a²<0.95.模型系统Ⅰ和模型系统Ⅱ的预测精度均优于固定生物量换算系数法.基于生物量换算系数的林分生物量模型属于材积源生物量法,其本质与基于林分变量的林分生物量模型不同,但二者的预测效果相当.固定生物量换算系数的预测能力较差,将生物量与蓄积量之比假定为恒定常数是不恰当的.此外,为了使模型参数估计更有效,所建立的生物量模型应当考虑林分总生物量及各分项生物量的可加性.     

生物炭对香蕉苗根际土壤微生物群落与代谢活性的影响

采用盆栽培养香蕉小苗,以生物炭与土壤的不同比例混合作为培养基质。3个月后采集香蕉苗根际土壤,采用稀释平板菌落计数法测定微生物数量;采用BIOLOG-ECO技术分析香蕉苗根际土壤微生物群落。结果显示,生物炭的施加能够显著增加土壤中微生物数量,生物炭低量(C1)施加对真菌、放线菌的数量就有明显提高,最高分别达到12.1×103cfu/g、10.2×104cfu/g。较高生物炭的施加量(C2、C3)显著提高细菌、氨化细菌和固氮菌数量,最高分别达到8.8×106cfu/g、4.5×103cfu/g、17.0×105cfu/g。BIOLOG-ECO分析表明,生物炭的施加提高了微生物群落平均颜色变化率(Average well color development,AWCD),多样性指数和碳源利用丰度。生物炭的施加提高了香蕉苗根际微生物对碳源的利用能力。在同一时期,微生物对不同碳源的利用能力均表现为C3处理组最高,CK较低。结果表明,生物炭的添加对提高香蕉苗根际土壤微生物群落数量,改善微生物群落构成和代谢具有显著作用。     

区域生态系统重心指标的概念与应用

生态系统重心的变化可以反映生态系统整体的空间变化的特征和趋势,但是,目前生态系统重心这一指标只是简单作为指示社会经济变化的因子,或是作为辅助的角色用于探索生态景观格局的变化,其重要性一直未受到足够的重视。在阐述生态系统重心指标的概念及内涵,总结国内外有关重心应用研究成果的基础上,以川滇两省共同确立的泸沽湖生态保护区为例,运用重心理论分析了1990—2005年该流域生态系统重心的变化及影响因素。结果表明,泸沽湖流域农田、森林、草地、湿地和人居用地均具有相对独立且稳定的重心区间。相对来说,人居用地和农田重心的变化幅度明显大于其他用地,其重心均总体向东南方向偏移,不断靠近泸沽湖水体。2005年人居用地和农田重心均有所回撤,这主要是因为2003年泸沽湖景区进行调整,政策的强制干预导致其重心回撤。分析重心变化的影响因素发现,区域旅游业发展带来的人类干扰加剧及国家的生态保护政策主导重心变化。在总结前人研究和应用案例具体分析发现,由于重心理论假设区域背景为匀质平面,分析是基于二维空间进行,而不考虑海拔维度,这就限制了重心模型应用的深度和广度。但是在泸沽湖这样地形复杂多变的区域,地形因素在该区域生态系统变化过程中的作用不容忽视。因此,应尽快完善在垂直空间应用重心理论的研究方法并加强相关研究。     

生态需水在输水工程生态影响评价中的应用

以南水北调工程为例的输水管道工程在解决我国水资源供需矛盾和地域分配不均的问题中发挥着重要作用,输水管道工程的建设在产生巨大社会、经济、生态效益的同时,也给工程建设区域、调水相关区域脆弱的生态环境带来新的问题。工程建设的环境影响评价往往关心工程建设、运行时期对相关区域内主要环境要素的影响、响应及评价,而对工程建设相关的关键生态系统的影响关注较小。而南水北调等输水管道工程是与水密切相关的国家级大型工程,对工程建设区域、影响区域的水生生态系统产生较大的影响,如何科学、定量地评价输水工程对关键生态系统的影响是输水工程建设管理人员关注的热点之一。基于对生态需水评价理论与方法的总结及输水工程生态影响定量评价难点的分析,对生态需水与水生生态系统健康之间相辅相成的关系进行研究,提出了将生态需水引入输水工程生态影响评价的技术路径与评价模型。以南水北调中线工程为例,对其影响范围内的生态需水量进行评价,进而判断工程建设运行对相关区域关键生态系统的影响。     

云南省植被NDVI时间变化特征及其对干旱的响应

基于云南省74个气象站点的1997—2012年逐日降水资料和逐旬SPOT-NDVI值,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)多尺度分析了云南省干旱时间和强度演变与NDVI时间动态特征及其相关性分析,进而探讨气候变化对植被的影响。结果表明,1999—2013年云南省年平均NDVI值和年最大NDVI值均呈现波浪式的发展趋势,其趋势线斜率分别为0.0017和0.0011;NDVI年内各月变化情况大体上相同;不同季节NDVI的年际变化特征呈现出显著差异。1997—2012年不同时间尺度SPEI均体现出干旱化加剧的趋势,并随SPEI的时间尺度增大而增大;3个月尺度的SPEI值(SPEI3)结果表明,各月的变化呈现先增大后减小的趋势;SPEI3反映出多年季节水平的干旱强度为:冬季秋季春季夏季。总体上,云南省的年均NDVI与SPEI的相关性极弱,年最大NDVI与SPEI呈正相关;多年月均NDVI与不同尺度SPEI的相关性较强且存在滞后性;不同季节NDVI与SPEI的相关性及滞后性有较大差异,其中冬季NDVI、秋季NDVI与其当年当季SPEI的负相关性较强。     

我国南方红壤区氮磷湿沉降对森林流域氮磷输出及水质的影响

持续高通量的氮、磷输入导致水体富营养化的问题已引起广泛关注。通过对江西省千烟洲香溪流域水样(常规水样,降雨后的地表径流以及雨水水样)的季节性监测,研究大气氮、磷湿沉降对森林流域氮、磷输出动态及水质的影响。结果表明:从2013年6月至2014年5月,香溪流域内氮、磷湿沉降通量分别为11.86 kg/hm~2和0.38 kg/hm~2,其中氮湿沉降主要集中在夏秋两季,占全年输入量的64%,而磷沉降主要集中在夏季,占全年输入量的43%,表现出明显的季节性差异;水体p H值(6.22—8.89)的变化范围较大,而且氮、磷的输出受土地管理(施肥方式)及降雨事件的影响较为明显,尤其在耕作期,总氮的输出量占全年氮输出总量的96.2%,而总磷的输出量占全年磷输出总量的61.4%;对4场不同强度降雨(按降雨强度从大到小)的氮、磷输出动态过程分析,发现不同强度的降雨对水体氮、磷的输出过程影响不同,在径流未形成前以及降雨强度达到暴雨级别时,降雨对流域水体氮、磷的稀释作用明显,而在大雨强度下水体磷的输出量明显高于其他降雨;研究期间,香溪流域内氮湿沉降对水体的贡献量为101.97 kg,磷湿沉降的贡献量为0.60 kg,4场降雨氮对流域水体的贡献量为4.46kg,占流域氮输出负荷的15.22%,磷对水体的贡献量为0.032kg,占流域磷输出负荷的0.85%。同时,根据营养状态指数(EI),发现流域水体全年处于中至富营养状态,而且研究期间水体氮、磷浓度均超过水体富营养化阈值(氮1.5 mg/L,磷0.15 mg/L),存在爆发水体富营养化的威胁。