Fluorescence characterization and microbial degradation of dissolved organic matter leached from salt marsh plants in the Yellow River Delta

盐沼植被是沿海水体中溶解有机物(Dissolved Organic Matter, DOM)的重要贡献者。然而,不同盐沼植物释放DOM的动力学特征尚缺乏系统研究和比较。黄河三角洲湿地是中国东海岸面积最大,保护最完善的沿海生态系统之一。本论文研究了2016年10月从黄河三角洲(Yellow River Delta, YRD)盐沼中采集的三种常见沼泽植物(芦苇(Phragmites australis),碱蓬(Suaeda salsa)和獐茅(Aeluropus littoralis)的DOM释放过程。通过测定溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon, DOC)和溶解氮(Dissolved Nitrogen, DN)发现,植物叶片释放的DOM浓度远高于其根和茎。在27天的培养期内,平均有15%的生物碳和30%的生物氮以DOC和DN的形式通过植物叶片释放。从植物中释放的DOM非常不稳定,在27天的培养期内,细菌共消耗了92.4%–98.1%的DOC和88.0%–94.6%的DN。植物释放DOM的荧光特性表明,发色溶解的有机物(Chromophoric Dissolved Organic Matter, CDOM)是DOM的主要组分,而类蛋白组分是植物释放CDOM的主要组分。细菌的降解作用改变了DOM的荧光性质和化学组成。上述的室内研究结果得到了实地调查的充分支撑,表明在深秋时期黄河口湿地有大量DOM溢出。本研究结果表明,盐沼植物释放的DOM是沼泽和沿海水域DOC和DN的重要来源,而且易降解DOC和DN为黄河口湿地和邻近沿海水域中的微生物群落提供了重要的食物来源。     

长江三角洲核心区绿地系统时空演变特征及生态服务价值评估

在经济建设与环境保护矛盾突出的背景下,研究区域绿地系统时空演化特征,探讨人为因素对绿地系统生态服务的影响,对于改善绿地资源管理、促进区域永续协调发展具有重要意义。本研究基于景观生态学研究方法和生态服务价值当量因子评估法,运用ArcGIS 10.2软件的空间分析功能,对1990-2015年长江三角洲核心区绿地系统时空演化特征及生态服务价值进行了分析。结果表明:(1)长三角核心区绿地景观规模随时间的变化具有阶段性特征,呈现先扩大后缩减的态势;绿地景观与其他土地利用类型的转移存在阶段性与指向性特征;绿地景观格局总体上表现为初期集聚同质化、后期破碎异质化。(2)长三角核心区绿地系统生态服务价值随时间变化明显,不同绿地景观类型有不同的阶段性特征;长三角核心区绿地系统生态服务类型中,调节服务对于绿地系统整体生态服务价值贡献最大。(3)长三角核心区绿地系统生态服务价值在空间上呈现南北不均衡的特征,总体上呈南高北低态势,其中杭州市绿地系统生态服务价值在不同阶段均最高。区域地形地貌是影响区域生态服务价值的一个重要因素。     

大渡河中游干暖河谷区生境对植物群落分布格局和多样性的影响

大渡河中游干暖河谷区滑坡和泥石流灾害频发, 对该区域坡面植物群落的研究有助于揭示植被演替的方向, 为坡面植被生态恢复提供基本依据。本研究沿大渡河中游河谷区每隔约5 km设置典型样地, 调查了植被的物种组成和分布以及样地的地形、土壤等10个生境因子, 探讨河谷区植被的连续性变化, 并通过多元回归树(multivariate regression trees, MRT)、多样性指数和典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)等方法对植物群落进行分类、比较和排序。结果表明: 大渡河中游干暖河谷植被以土壤碳含量、pH值和C : N等3个因子为节点, 可划分为多花胡枝子(Lespedeza floribunda)-荩草(Arthraxon hispidus)-香薷(Elsholtzia ciliate)(群落A)、地果(Ficus tikoua)-车桑子(Dodonaea viscosa)-川滇薹草(Carex schneideri)(群落B)、云南松(Pinus yunnanensis)-栓皮栎(Quercus variabilis)(群落C)和荩草-扭黄茅(Heteropogon contortus)(群落D)等4种群落。该区域以灌木和草本为主要植被类型(群落A、B、C), 间或有裸地分布, 易成为泥石流灾害产生的物源区; 以多花胡枝子为主的灌草群落A的物种丰富度、优势度与多样性表现一致, 均高于以乔木和草本为主的群落C和D, 但物种多样性优势并不显著, 灌草群落分布广而结构单一, 外来物种占比为8.33%, 是生态系统脆弱和不稳定的表现。多元回归树和典范对应分析结果表明, pH值、C : N、坡向和土壤容重等4个因子对植物群落组成和分布影响最大, 且土壤因子的影响大于地形因子。     

洮河上游紫果云杉种群结构特征

该研究以洮河上游尕海-则岔自然保护区、卡车林区和冶力关林区的紫果云杉(Picea purpurea)天然种群为研究对象, 通过样地调查和数据统计, 绘制种群结构图, 编制静态生命表, 拟合并分析存活曲线, 运用数量化方法研究种群动态, 揭示种群生存现状, 预测种群发展趋势, 以期为该物种的保护、管理及结构恢复提供理论依据。结果显示: 3个林区紫果云杉种群自然更新能力强, 幼苗、幼树储量丰富, 幼小龄期死亡率普遍偏高; 尕海-则岔种群存活曲线符合Deevey-III型, 种群稳定结构完整, 卡车林区和冶力关林区种群存活曲线均符合Deevey-II型, 且均出现了局部衰退; 3个林区种群动态指数均大于0, 说明种群均属于增长型, 增长潜力为尕海-则岔>卡车>冶力关; 受随机干扰时卡车林区紫果云杉最敏感, 冶力关次之, 尕海-则岔种群最稳定。该研究表明: 竞争和自疏作用是造成紫果云杉幼小龄级个体存活率偏低的普遍因素, 3个林区不同的生存状况反映了紫果云杉种群在不同生境及生活史下生存能力的差异, 保护幼苗生存环境并提高幼苗质量和存活率是种群更新和发展的关键。尕海-则岔紫果云杉生存良好, 种群生存状况主要受自身生物学特性和环境因子的影响; 卡车林区主要受人为影响, 种群结构遭到破坏; 冶力关林区受分布限制, 造成种群结构不稳定, 须采取一定的人工措施来促进种群更新与增长。     

黄河三角洲芦苇湿地底栖无脊椎动物与环境因子的关系研究——以石油开采区与淡水补给区为例

分别于2018年5月和8月对黄河三角洲芦苇湿地19(淡水补给区11处,石油开采区8处)处采样点的底栖无脊椎动物和水体理化指标进行调查采样,运用统计方法分析两个区域物种组成、优势种、多样性、群落结构以及与环境因子的关系。结果表明:两季共采集到底栖无脊椎动物54种,主要以水生昆虫、腹足纲和软甲纲为主,淡水补给区和石油开采区各类群组成差异明显。独立样本T检验表明淡水补给区和石油开采区水体理化指标间差异显著(P0.05)。双因子方差分析显示,昆虫纲和腹足纲密度在两区域差异显著(P0.05),软甲纲和腹足纲密度在季节上差异明显(P0.05)。底栖无脊椎动物优势种共10种,淡水补给区指示物种8种,而石油开采区未发现有指示物种。聚类和非参数多维排序(nM DS)显示,底栖无脊椎动物群落结构相似性较低; RDA结果表明:淡水补给区底栖无脊椎动物群落结构主要受Cond,TDS,Sal,pH,Eh,HCO_3~-,SO_4~(2-)等环境因子的影响。石油开采区底栖无脊椎动物群落结构影响较大的环境因子为HCO_3~-、NH_4-N。     

三江平原七星河流域湿地植物多样性及影响因素

湿地植物多样性是生物多样性的重要组成部分,在维护湿地生态功能和湿地生态系统稳定性方面发挥着极其重要的作用。为研究七星河流域湿地植物的多样性,选择七星河流域的七星河国家级自然保护区和三环泡国家级自然保护区,分别于2016年和2017年,对该流域内湿地植物进行了实地植物样方调查,共计调查194个样方,利用TWINSPAN进行了样方群落划分,并采用广义线性模型分析了影响植物多样性的影响因素。结果表明七星河流域湿地植物共有532种,隶属于80科,212属,主要群落类型为湿苔草-隐果苔草群丛;狭叶甜茅群丛;萍蓬草-狐尾藻群丛;漂筏苔草群丛;小叶章-臌囊苔草群丛;甜茅-芦苇群丛;芦苇群丛;貉藻群丛等,狭叶甜茅群丛物种多样性较单一,芦苇群丛的物种多样性较丰富。广义线性模型分析结果得出物种多样性与植被密度密切相关,植被密度越大,物种的多样性越小。为七星河流域物种多样性研究提供了重要的基础数据。     

水分和种植密度对干热河谷车桑子生长性状及种内相互关系的影响

水分是干热河谷植物生长过程中最主要的限制因子,种植密度增加也会引起植物生长的资源限制,两者交互作用下植物生长性状及种内关系的变化特征还不清楚。以干热河谷优势植物——车桑子为研究对象,根据元谋干热河谷年均生长季降雨量设置3种水分梯度：高水分、中水分和低水分,同时在各水分梯度下设置4个种植密度：1、2、4、9株/盆,探究水分、种植密度及其交互作用对车桑子生长性状、生物量分配及种内相互作用的影响。结果表明：（1）低水分条件下,车桑子生长和水分生理受到抑制,但车桑子在较低的叶水势下依然能够保持较高的相对含水量;（2）干旱胁迫显著降低了车桑子总生物量和单株生物量,显著增加了枯叶生物量比例,低水分和中水分条件下,增加种植密度对总生物无显著影响;而高水分条件下,增加种植密度显著提高了车桑子总生物量;（3）低水分显著增加了茎、叶生物量的异速生长指数,将更多生物量分配到叶,而种植密度增加显著降低了茎、叶生物量的异速生长指数,增加了茎的生物量分配;（4）通过相对邻体效应的计算,各处理条件下,车桑子种内关系均表现为竞争作用,并且,这种竞争作用的强度随水分的减少和密度的增加而增加。在高密度条件下（9棵/盆）,增加水分不会减轻种内竞争作用。综上,水分和种植密度均会对车桑子个体的生理生长产生影响,在植被恢复过程中,应考虑水分和种植密度对车桑子个体产生的资源限制作用。     

基于地面LiDAR数据的塔里木河下游胡杨林结构参数反演

以塔里木河下游天然胡杨林为研究对象,利用Riegl VZ-1000型地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanning, TLS)获取离河道不同距离的8个样方内513棵胡杨的三维点云数据,通过建立冠层高度模型、Hough变换等方法获取单木株数和结构参数,并与传统的每木检尺实测数据和无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)低空影像进行对比,验证激光雷达方法的测树精度;对TLS获取的胡杨树形参数进行相关性分析,并建立关系模型;探讨不同水胁迫条件(不同离河道距离,不同地下水埋深)对胡杨单木结构参数的影响;最后按不同径级划分胡杨的年龄,得出各龄级胡杨所占比例。结果表明:(1)TLS能够高精度获取不同密度和长势的胡杨单木株数和结构参数,单株准确分割比率为94%—100%,相对于UAV低空影像更为准确;(2)TLS获取的胡杨树高(Tree height,TH)、胸径(Diameter at breast height, DBH)、冠幅直径(Crown diameter,CD)和冠幅面积(Crown area,CA)与传统实测值拟合度R~2较高,分别为0.95、0.97、0.77和0.84,表明实测数据和TLS获取数据无明显差异;(3)胡杨CD、CA分别与TH呈显著正相关,其相关性系数为0.73、0.67;基于此构建了胡杨TH与CD的关系模型,即TH=2.6274×CD~(0.706),R~2为0.64;(4)根据径级划分胡杨年龄段可知,DBH为15—30 cm的近熟林比例最大,占8个样方内监测胡杨总株数的47%,表明胡杨种群年龄结构相对稳定并总体态势良好,呈现了生态输水对塔河下游胡杨种群恢复有明显的促进作用。总之,激光雷达技术能够客观反映胡杨树形结构参数,可替代耗力、耗费、耗时的传统实测方法,为时时掌握胡杨林生长发育、长势动态以及多尺度、多时相生态耗水研究提供高精度信息,为干旱区荒漠河岸林的有效保护与可持续管理提供科学依据。