长春花(Catharanthus roseus)对热带珊瑚岛生理生态适应性研究

长春花(Catharanthus roseus)是夹竹桃科的一种亚灌木植物,具有重要的药用价值和观赏价值,在前期的试验性种植中,发现长春花对热带珊瑚岛环境有很强的适应性。为了探讨长春花对热带珊瑚岛环境的生理生态适应性,该文以移植到热带珊瑚岛的长春花和生长于海南省文昌市苗圃的长春花为研究对象,对其叶片的形态解剖结构、生理学特征、营养元素含量等进行了分析。结果表明:(1)与苗圃生长的长春花和其他耐胁迫的植物相比,移植到热带珊瑚岛上的长春花具有叶片厚、栅栏组织发达、比叶面积小等形态解剖特征,这些特征有利于其光能吸收、水分储存和对环境资源的利用。(2)长春花的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性较高,表现出较强的抗氧化性和抗胁迫能力。(3)长春花的叶绿素a和叶绿素b含量较低,可以减少过多的光能进入叶绿体光合系统,防止过剩的光能对光合系统产生伤害。(4)热带珊瑚岛土壤养分含量低,但生长在岛上的长春花叶片的营养元素含量高,表现出很强的养分吸收和利用能力。因此,长春花对干旱、贫瘠等恶劣生境具有很好的适应能力,可以作为热带珊瑚岛植被恢复工具种。     

炼锌废渣-修复植物-凋落物体系的生态化学计量学研究

为揭示金属冶炼废渣堆场生态修复多年后,废渣-植物-凋落物系统中养分循环和系统维持机制。该研究以实现生态修复6 a的黔西北铅锌冶炼废渣堆场上土荆芥(Dysphania ambrosioides)、芦竹(Arundo donax)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、构树(Broussonetia papyrifera)和柳杉(Cryptomeria fortunei)五种优势修复植物为对象,分析它们的主要营养器官(细根、粗根、茎/干、枝、叶片)、地表凋落物、植被下方表层废渣(0～10 cm)中碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量特征,探讨它们之间的相互关系。结果表明:不同植物、不同营养器官间C、N、P的含量具有显著差异(P<0.05),C平均含量在两种草本植物中为茎>叶片>根>凋落物,在三种乔木中为干>枝>细根>粗根>叶片>凋落物; N和P的分布在草本植物中分别为叶片>凋落物>根>茎和叶片>根>凋落物>茎,在三种乔木中均为叶片>细根>凋落物>粗根>枝>干。五种植物中,柳杉各营养器官及凋落物中C含量均高于其他植物,N、P含量呈相反的规律; 刺槐中N含量最高。C:N和C:P在五种植物营养器官与凋落物中的变化规律跟N、P的分布相反,说明C:N和C:P分别主要受N和P含量影响。相关性分析指出,草本植物的N:P受N和P共同影响,三种乔木的N:P主要由N的分布决定,同时受到枝和叶片中P含量影响。五种植物中,仅豆科类刺槐的叶片N:P大于16,在系统中生长受P限制,其他植物生长均受N限制,说明刺槐更能适应贫瘠的废渣环境,建议在修复贫瘠的废渣堆场时优先选择豆科类植物作为先锋植物,改善基质养分条件。植被下方表层废渣中C、N、P含量基本都低于植物各营养器官及凋落物,不同修复植物下方对应的表层废渣中C、N、P含量间具有显著差异(P<0.05),草本植物修复下的废渣中C、N、P含量低于乔木修复下的含量。废渣-植物-凋落物体系中N、P、N:P之间的相关性分析显示,植物细根和凋落物中N、P含量与废渣中N、P含量及化学计量比关系更密切。     

木麻黄种子萌发的限制生态因子

成功的天然更新应同时具备三个条件:(1)种源数量充足、质量良好;(2)适宜种子萌发的微生境;(3)幼苗、幼树存活的生态条件。为进一步揭示海南岛木麻黄(Casuarina equisetifolia)海防林自身无法天然更新的障碍因子,该文对影响其天然更新的三个条件之一的种子萌发条件进行了研究,并探讨了不同的生态因子,如木麻黄化感、土壤酸碱度、盐度、温度、基质类型、水分等对木麻黄种子萌发的影响。结果表明:(1)不同浸提物的不同浸提液浓度处理的种子萌发率与CK组无显著性差异。(2)设定范围内的pH、盐度和温度对木麻黄种子萌发率无显著影响。(3)不同浓度梯度PEG溶液处理的木麻黄种子萌发率存在显著性差异,且伴随PEG溶液浓度增加,木麻黄种子萌发率随之锐减。(4)不同基质及浇水频度对种子萌发率也具有显著影响。从综合PEG干旱胁迫、基质及浇水频度的结果可以发现,木麻黄种子抗旱能力较弱,对水分敏感。因此,水分是制约木麻黄种子萌发的主要限制因子,凋落物层及滨海沙土较差的保水性不同程度地制约了种子的萌发。     

不同林龄和密度对马尾松人工林凋落叶养分变化的影响

该文选择广西南宁市横县镇龙林场的4种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)和4种密度(低密度林、中低密度林、中高密度林和高密度林)马尾松人工林共8种林分作为研究对象,分析了未破碎和破碎两个不同降解阶段的凋落叶C、N、P含量及其生态化学计量学特征。结果表明:(1)不同林龄中,凋落叶初始C、N含量在过熟林和成熟林中较高,P含量没有显著变化,且C∶N比值和C∶P比值从幼龄林到成熟林逐渐升高,说明较高林龄马尾松对N和P重吸收较低,而较低林龄马尾松对N和P重吸收较强,需要较大。(2)不同密度林中,随着林木密度的增加,凋落叶初始C含量逐渐升高,N含量无显著变化,P含量降低;高密度林凋落叶的初始C∶P比值和N∶P比值较高,说明高种植密度下马尾松可能对N和P养分的需求较大,P重吸收较强。(3)不同林龄和不同密度马尾松林的破碎凋落叶C含量、C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值比未破碎凋落叶的低,N和P含量较高,说明凋落物在降解过程中出现N和P养分的富集现象。(4)中林龄和较高种植密度的马尾松破碎凋落叶与未破碎凋落物的C含量差值最大,C∶N比值和C∶P比值较低,说明这两种林分的凋落叶C的降解速率可能较大。上述结果说明,中龄林和中高、高密度林的马尾松可能对N和P养分的需求较大,重吸收效率较高,且凋落叶C的潜在分解速率较高,可能利于有机碳较快进入土壤中。     

基于ARIMA-ANN模型的生态安全评价及预测——以河西走廊城市群为例

生态安全是社会经济可持续发展的基本保障,研究区域生态安全时空格局历史演变与发展趋势具有重要意义。本文选取河西走廊地区5个地级市为对象,建立基于PSR-EES模型的生态安全评价指标体系,采用综合指数法计量其2008-2017年期间10年生态安全值,进而采用ARIMA-ANN模型预测未来该区域生态安全变化趋势。结果表明:河西走廊地区生态安全呈波动上升状态,演变特征与区域的生态保护规划与政策措施相吻合;各地级市生态安全等级与理想状态存在不同程度的差距;张掖、金昌、酒泉三市存在一定的生态风险;采用ARIMA单项模型、ARIMA-ANN组合模型对河西走廊区域生态安全变化趋势进行预测的平均相对误差、相关系数分别为2.01%、0.8852(ARIMA)和1.09%、0.9665(ARIMA-ANN);ARIMA-ANN组合模型预测河西走廊地区2020年的生态安全值达0.8107,处于V级。本研究证明,ARIMA-ANN组合模型在区域生态安全演变评价和发展趋势预测中获得较高的准确度和精度,对优化区域生态空间布局和安全管理具有实践价值。     

上海城市近自然森林的重建动态

近自然森林作为城市植被恢复的重要模式,已在我国多地开展了实践,并衍生了新的造林模式。为评估不同近自然森林建设模式的群落恢复进程,本研究以上海城市裸地上重建的近自然森林为对象,通过长期监测两处分别应用原"宫胁法"与新"异龄复层落叶—常绿混交林"种植模式的近自然森林重建过程,从物种组成、垂直结构、生活型组成和目标恢复物种4个方面解析恢复动态。结果表明:两种造林模式恢复的近自然森林,随恢复进程其物种组成逐渐趋同,在十多年内已形成了落叶—常绿垂直混交结构;"异龄复层落叶—常绿混交林"造林模式可更好地促进常绿阔叶树种的恢复,尤其是常绿建群种红楠与小叶青冈。本研究证实了近自然森林恢复技术可以缩短亚热森林群落向演替后期发展的时间,以及新造林模式的有效性,为近自然森林技术的应用与实施提供了科学依据。     

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。     

基于综合评价法的洞庭湖区绿地生态网络构建

绿地生态网络对于改善区域生态空间破碎化、生物多样性降低、生态系统服务供需不平衡及保障区域生态安全具有重要意义。本研究以洞庭湖区为例,在3S技术支持下,从生态系统服务功能、潜在生物多样性、形态空间格局的角度综合评价和识别生态源地及计算栅格单元的基本生态阻力;利用夜间灯光指数修正基本生态阻力;运用最小累积阻力模型识别生态廊道;构建加权评价模型,对源地的聚合度、离散度及廊道的生态连接贡献度进行评价;利用结构特征指数对综合网络、“源-汇”潜在网络及规划网络进行对比分析和评价。结果表明: 源地空间分布不均衡,林地、灌丛与水域三者面积之和占源地总面积的95.9%,位于研究区中部的洞庭湖湿地生态风险较高;源地离生态网络系统中心位置越近及到其他源地的平均最小累积阻力越小,聚合及离散的优势越强;高生态质量源地周围的中、高生态质量源地分布越密集,其聚合度、离散度越高;廊道离高生态质量的源地越近,表现为生态连接贡献度越大;林地、灌丛,尤其是河道在自然生态系统与人类社会系统之间起着非常重要的生态连接作用;“源-汇”规划绿道对“源-汇”潜在生态廊道形成了良好补充,与“源-汇”潜在网络相比,综合网络的α、β、γ、ρ指数分别提高123.1%、25.8%、26.2%、74.6%;与“源-汇”规划网络相比,α、β、γ、ρ指数分别提高了190.0%、31.1%、32.5%、114.6%。本研究结果能为洞庭湖区绿地生态网络构建、国土空间规划提供参考。     

杉木采伐迹地营造阔叶树种对土壤微生物生态化学计量特征的影响

研究土壤微生物生物量及其生态化学计量特征对造林树种转换的响应,对深入了解森林生态系统土壤养分循环和有效性具有重要意义。本研究以1993年春在二代杉木采伐迹地上营造的26年生米老排和杉木人工林为对象,采用氯仿熏蒸法测定了0～40 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的变化。结果表明: 与杉木人工林相比,米老排人工林0～10 cm土层MBC和0～20 cm土层MBN和MBP均显著提高, 0～20 cm土层MBC/MBP和10～20 cm土层MBN/MBP显著降低。两种人工林所有土层MBC/MBN均无差异。相关分析显示,土壤含水率、总有机碳、总氮、全磷、有效磷与MBC、MBN和MBP呈显著正相关,而与MBC/MBP和MBN/MBP呈显著负相关。逐步线性回归分析表明,MBN和MBP主要受土壤总氮和有效磷的影响,而MBC/MBP和MBN/MBP主要受有机碳和有效磷的驱动。研究表明,造林树种从杉木转换成米老排能够增加表层土壤微生物生物量,加速氮磷养分周转,增加土壤氮磷养分供应能力。米老排人工林土壤MBP的增加可能在一定程度上缓解了树木生长的磷限制。