不同基因型甘蔗种质资源的表型遗传多样性

植物的碳、氮、磷化学计量特征能反映植物对土壤营养元素的利用效率,岩溶区植物经过长期的进化形成了自身独特的生理生态和生态化学计量特征,通过岩溶区植物叶片碳、氮、磷化学计量可以揭示岩溶生态系统各组分之间的养分循环规律.该研究在桂林毛村岩溶区次生林中选择3个20 m×20 m 的样方,采用多元统计方法分析了岩溶区森林12种典型植物叶片共186个样品的碳、氮、磷的生态化学计量特征,研究它们之间的相互关系,探讨碳、氮、磷化学计量学在岩溶生态系统中的生态指示作用.结果表明：(1)虽然岩溶区石灰土氮和磷的含量较高,但由于其有效性低,植物对养分的吸收和利用缓慢,岩溶区石灰土植物的生长仍然受到 N 和 P 的共同限制;(2)由于岩溶区植物叶片中 N 和 P 的含量显著偏低导致较高的 C∶N 和 C∶P 值(C∶N 的平均值为80．86;C∶P 的平均值为639．65);(3)利用 N∶P＜14表明氮受限制,N∶P＞16表明磷受限制,14＜N∶P＜16表明 N 和 P 共同限制的标准判断植物叶片受 N 或 P 的限制在岩溶区不完全适合;(4)元素间相关性分析表明,叶片的 C 和 N 呈极显著负相关关系(P ＜0．01),C 和 P 呈显著负相关关系(P ＜0．05),N 和 P之间呈现极显著正相关关系(P ＜0．01).这体现了植物体内两营养元素含量需求变化的相对一致性.研究结果有助于了解岩溶区森林植物的适生机制及其生态地球化学过程,可为岩溶区生态治理提供理论依据.     

土地利用方式对黑土剖面有机碳分布及碳储量的影响

以典型黑土区29年长期定位试验处理下的土壤为对象,研究了农田、裸地、自然草地和落叶松林地4种土地利用方式下土壤剖面(0~200 cm)有机碳及碳储量的分布特征.结果表明:不同土地利用方式下表层(0~10 cm)土壤有机碳含量差异最大,表现为草地>农田>林地>裸地.农田10~120 cm各土层有机碳含量均低于草地、林地和裸地.与农田相比,自然草地对土壤有机碳提升作用明显,其0~60 cm各层土壤有机碳含量均显著高于农田;裸地表层(0~10 cm)土壤有机碳含量显著低于农田;落叶松林地0~20 cm有机碳含量与农田相比无明显变化,但其20~140 cm土层有机碳含量均高于农田.土壤剖面有机碳含量与p H值、容重、粉粒和粘粒含量呈显著负相关,与全氮和砂粒含量呈显著正相关.农田0~200 cm剖面有机碳储量显著低于其他3种利用方式,分别比草地、裸地和林地低13.6%、11.4%和10.9%.农田黑土在增加碳储量及改善环境方面具有很大潜力.     

Optimization and evaluation of vegetation photosynthesis and respiration model using the measurements collected from the forest site of subtropical coniferous-evergreen

 碳循环模型参数的确定和优化对生态系统净CO₂交换(NEE)的模型计算至关重要。该文利用2010–2012年ChinaFLUX千烟洲站点的通量观测资料, 对植被光合呼吸模型(VPRM)的参数进行了优化。通过比较两种不同的拟合方案, 发现利用传统光响应方程得到的参数不适用于VPRM, 而利用模型自身反演方案拟合得到的参数最大光量子效率(λ)达0.203, 大于C₃植物平均值, 但与其他相关研究结果吻合。采用VPRM模型反演方案优化得到的参数后, VPRM能较准确地模拟千烟洲站不同季节的NEE。其对全年半小时NEE模拟的平均误差为–0.86 μmol·m^–2·s^–1, 相关系数为0.72。模型可准确地模拟生长旺季NEE平均日变化, 但低估了非生长旺季白天吸收峰值约52%。通过个例分析发现, VPRM模型可以准确模拟晴天条件下NEE的时间变化, 但对阴雨天条件下NEE的模拟还存在较大的不确定性。该研究将有助于进一步改进CO₂通量及浓度的区域数值模拟。     

巴丹吉林沙漠南缘植被物种多样性及其与土壤特性的关系

通过对巴丹吉林沙漠南缘地区植被的野外调查,探讨了植被物种组成与物种多样性对样地沿距沙漠中心的距离变化的响应,以及物种多样性与土壤因子间的关系。结果表明:(1)研究区主要物种共计10科18属20种,植物种类以沙漠旱生植物为主,样地的植被群落类型都是灌木与草本植物群落。(2)随着样地向沙漠外缘的延伸,植物种类和数量逐渐增多,群落结构更加复杂化和多样化;样地Shannon-Wiener指数和Simpson指数呈上升趋势,优势度指数逐渐下降;灌木层与样地的α多样性指数变化趋势一致,草本层变化幅度较小;β多样性指数中BrayCurtis指数呈下降趋势,说明植物群落之间的物种替换速率降低。(3)物种多样性指数与土壤因子的相关关系及逐步回归分析表明土壤有机质和土壤全氮含量对植被的影响显著,土壤表层20~40cm中的土壤速效磷与样地物种多样性和草本层物种多样性之间具有显著相关关系。     

黄土高原植被景观多尺度变化及其与地形的响应关系

基于RS和GIS技术,利用黄土高原近30年不同分辨率的归一化植被指数(NDVI),采用基于小波分析的多尺度空间统计学方法,研究不同时期黄土高原植被景观的多尺度变化特征及其与地形的响应关系。结果表明:(1)黄土高原植被景观1982—2011年期间发生了周期性变化。其中,1990年以前为植被恢复阶段,1990—2001年为植被退化阶段,2001年以后为植被恢复阶段。(2)植被景观的空间异质性与数据获取的时间、数据分辨率、空间位置和地形均有关。一方面,植被指数和数据分辨率越高,植被景观的空间异质性就越大,而且沿经度方向植被景观的空间差异性大于纬度方向;另一方面,NDVI的多尺度变化特征与地形因子有不同程度的相关性,表现为:高程地形湿度坡度坡向,这对于今后黄土高原植被景观的合理布局,提高生物多样性,控制水土流失,增强景观的连续性具有特别重要的意义,也可为指导生态环境建设提供基础资料。     

西北干旱区荒漠植被生态需水量估算

基于AVHRR-GIMMS和SPOT-VEGETATION两种NDVI数据计算西北干旱区生长季植被覆盖度指数(fc),根据该指数划分阈值范围确定荒漠植被面积,并在塔里木盆地进行适用性验证。通过荒漠植被面积和参考作物蒸散量(ET0),采用潜水蒸发模型,计算西北干旱区1982—2010年荒漠植被生态需水量,以期为今后西北干旱区水资源利用和管理提供科学依据。结果表明:根据fc确定荒漠植被面积,在西北干旱区阈值范围设为0.1~0.35较为合理;1982—2010年西北干旱区荒漠植被面积总体上变化不大,呈现增-减-增的波动趋势。高、低覆盖度荒漠植被面积多年平均值分别为234.3和448.2万hm2;西北干旱区ET0空间分布总体为南疆大于北疆、东部大于西部,其中南疆、北疆及河西地区ET0多年平均值分别为1066.9、975.6和1171.6 mm。根据ET0数据拟合分析计算西北干旱区荒漠植被潜水蒸发量,其中南疆、北疆和河西地区低覆盖度荒漠植被潜水蒸发量多年平均值分别为75、64和82 mm,高覆盖度荒漠植被分别为275、233和299 mm;1982—2010年西北干旱区荒漠植被生态需水量呈减少趋势,以0.1063亿m3·a-1的速率减少,多年平均生态需水量为134.13亿m3。其中高覆盖度荒漠植被需水量多年平均为91.64亿m3,以0.3034亿m3·a-1的速率减少;低覆盖度荒漠植被需水量多年平均为42.49亿m3,以0.1972亿m3·a-1的速率增加。     

果园植被盖度季节变化监测及生物措施因子测算

生物措施因子(B)能够定量衡量植被覆盖对土壤侵蚀的抑制作用.本文采用照相法对全国5个水力侵蚀分区的18个小流域的果园植被覆盖季节变化进行监测,并计算了植被盖度和郁闭度,最后计算果园B值.结果表明:果园郁闭度受人为活动影响小,季节变化呈"几"字形分布.果园的绿色盖度和总盖度因地表下垫面的管理不同而表现出不同的季节变化规律.在林下未清理的果园中,各水力侵蚀分区的绿色盖度呈"几"字形分布;5个水力侵蚀分区中,西北黄土高原区植被总盖度呈"几"字型分布,其余几个分区植被覆盖总盖度呈"一"字形分布,随季节变化不明显.在林下清理的果园中,所有水力侵蚀分区的植被盖度季节变化无规律性.东北黑土区果园B因子最小,平均值为0.0066,西北黄土高原区果园B因子平均值最大,为0.1212,北方土石山区、南方红壤区和西南土石山区果园B因子平均值相差不大,分别为0.0548、0.0627和0.0639.     

山西植被空间格局及演替

在ArcGIS软件中采集1984年和2005年山西植被类型的图形,得到山西群系、森林、灌丛、草本植被及栽培植被的图形及面积,用叠置分析和景观格局分析方法研究植被的空间分布及其演替、空间格局及其变化。森林在西南部相对集中分布,在西北角增加明显,它在山西植被中所占面积及比重都最小,最为破碎。油松林在山西森林中占优势,恢复森林主要是油松林、小叶杨林、辽东栎林。1984年灌丛的面积在植被中最大,所占比例也最高,超过50%,集中连片分布面积较大,但灌丛缩减迅速,主要在中南部,在山西植被中遭破坏最为严重。沙棘、虎榛子灌丛和黄栌、连翘灌丛对灌丛的影响最大。草本植被主要在北部减少,在中南部分散增加,更加破碎。白羊草草丛在山西草本植被中占优势,蒿、禾草草原和百里香、禾草草原变化最大。栽培植被明显增加,在植被中所占比重急剧增加,成为山西优势植被。森林、栽培植被分别增加24.3%、71.5%,而灌丛、草本植被却分别减少70.3%,15.6%,演替主要是人为因素造成的。     

透光抚育对长白山“栽针保阔”红松林植被碳储量影响

运用采伐试验与相对生长方程法,设定5个处理,分别为:未透光(对照)、轻度择伐(25%)、中度择伐(50%)、强度择伐(75%)、全透光(100%)(抚育强度指蓄积量采伐比例)研究了透光抚育对长白山"栽针保阔"红松林的植被碳储量。结果表明:①透光抚育使其植被生物量(154.86±9.84~217.56±4.90 t·hm-2)显著降低,轻、中、强度择伐降低幅度相对较大且相近(21.1%~28.8%),全透光降低幅度相对较小(12.5%);②透光抚育对其乔木层(404.53±1.28~479.64±7.22 g·kg-1)、灌木层(454.87±9.82~474.52±5.82 g·kg-1)、草本层(401.24±8.65~419.52±7.98 g·kg-1)和凋落物层(348.91±13.21~376.03±12.36 g·kg-1)碳含量的影响并不同,降低了红松、家榆、紫椴树干碳含量(2.3%~6.1%,P0.05)和蒙古栎、紫椴与家榆树枝与树叶碳含量(2.6%~12.7%,P0.05)及灌木层碳含量(3.5%~3.6%,P0.05),但提高了红松树枝与树叶碳含量(5.4%~7.7%,P0.05);③透光抚育使其植被碳储量(68.38±1.78~97.40±2.98 t·C/hm-2)显著降低,轻、中、强度择伐降低幅度相对较大且相近(22.5%~29.8%),全透光降低幅度最小(16.1%)。因此,从维持其植被碳库考虑,对长白山"栽针保阔"红松林采取中低强度择伐或小范围上层全透光方式比较适宜。     

不同植被地区天然黄檗生物碱含量对季节的响应

黄檗(Phellodendron amurense Rupr.)不仅为中国特有的濒危植物,还是我国著名中药材"关黄柏"的药源植物,由于其珍贵的药用价值而被过度开采。本研究采用HPLC检测不同植被地区天然黄檗种群中药根碱、掌叶防己碱和小檗碱等生物碱的含量,分析不同部位,不同季节对生物碱分布的影响。研究表明,药根碱在黄檗各部位的分布为:根皮茎皮多年生枝一年生枝叶片。掌叶防己碱含量分布为:茎皮多年生枝皮根皮一年生枝叶片。小檗碱在不同部位的分布规律表现为:根皮茎皮多年生枝一年生枝叶片。根皮和茎皮中的药根碱含量随着春、夏、秋季节的推移呈逐渐上升的趋势,表现为秋季夏季春季,而多年生枝皮、一年生枝、叶片中的药根碱则是秋季春季夏季。各部位的掌叶防己碱均随着季节推移而升高,表现为秋季夏季春季。根皮、茎皮和多年生枝皮中小檗碱含量随着季节变化表现为夏季秋季春季。一年生枝中小檗碱在夏季降低,而到了秋季再升高。