乌梁素海冰封期浮游植物分布特征及其与水质指标的关系北大核心CSCD

为揭示寒旱区冰封期富营养化湖泊水体中浮游植物群落结构及其与水质指标的响应关系,该研究以乌梁素海为对象,于2019年1月在湖区设立12个采样点采集水样及浮游植物,通过对浮游植物定性定量检测和水体理化性质测定分析,以明确冰封期乌梁素海浮游植物群落结构空间变化特征及主要水质指标的分布规律;结合RDA分析和Pearson相关性分析揭示了浮游植物与水质指标的响应关系,为水体富营养化程度评估及防控提供理论依据。结果显示:(1)冰封期乌梁素海12个样点的水质指标特征差异明显,各水质指标从北到南具有不同的变化趋势。(2)冰封期乌梁素海共检出浮游植物61种,其中隐藻门的丰度最高(4.76×10^(6)个·L^(-1)),甲藻门的生物量最高(18.09 mg·L^(-1)),但湖区不同位置的优势浮游植物类群有所差异,北湖区蓝隐藻和伪鱼腥藻丰度明显高于南湖区。(3)不同种类的浮游植物在空间分布上存在明显的差异,且在P3样点的多样性最低,P8样点的多样性最高,并发现中、下湖区物种类型多且组成较为均匀。(4)浮游植物的丰度与TP呈显著正相关关系,生物量与TP呈极显著正相关关系,多样性指数与TP呈正相关关系。研究表明,冰封期乌梁素海水体处于中等营养水平,水体中总磷(TP)含量是影响浮游植物物种丰度和生物量的主要影响因子;寒旱区冰封期富营养化湖泊浮游植物分布特征为北湖区隐藻门、蓝藻门和甲藻门占优势;南湖区中绿藻门丰度最高。     

锡林郭勒草原国家级自然保护区种子植物区系研究北大核心CSCD

该研究以查阅文献和野外实地调查相结合的方法,对锡林郭勒草原国家级自然保护区种子植物进行调查、统计、排序,并对该区系种子植物的种类组成、水分生态类型、生活型及种的地理成分进行分析。结果表明:锡林郭勒草原国家级自然保护区有野生种子植物856种,分别隶属于87科,345属;其中,裸子植物3科,5属,11种;被子植物84科,340属,845种。植物水分生态类型以中生植物为主,共559种,占区系总种数的65.30%;旱生植物213种,占区系总种数的24.88%。生活型以草本植物为主,占区系总种数的88.67%。区系中种的地理成分较为复杂,既反映出保护区植物地域性强的特征,也反映出该区域生境类型多样、植物丰富度高的特征。     

天山林区雪岭云杉和异果小檗夏季水分来源

天山雪岭云杉针叶林内乔灌木水分利用模式尚不明确,水分利用动态缺乏定量分析。本研究对雪岭云杉和伴生灌木异果小檗茎杆木质部水及各潜在水源的氢氧稳定同位素组成进行测定,运用IsoSource模型定量分析两树种夏季对各潜在水源的相对利用比例。结果表明: 7月,土壤含水量充足时,雪岭云杉和异果小檗主要吸收利用60 cm以上土壤水,相对利用比例分别为73.8%和63.2%。8月,土壤含水量相对较低时,雪岭云杉水分来源保持稳定,对60 cm以上土壤水的相对利用比例为69.5%;异果小檗则转换至利用更深层的水源,对0～20 cm浅层土壤水的相对利用比例降至14.3%,主要吸收利用中层(20～60 cm)和深层(60～100 cm)土壤水,相对利用比例为67.7%。9月,随着0～20 cm浅层土壤含水量升高,两树种恢复对浅层土壤水的吸收利用,相对利用比例达95.0%。综上,雪岭云杉表现出典型的浅根系特征,其吸收利用的水源主要来自浅层土壤水;异果小檗则能够在0～100 cm的土壤各层吸收利用水分,同时随土壤含水量的变化灵活转换其水源,从而应对环境水分变异。     

凹凸棒土添加对土壤蒸发及裂缝特征的影响

水分是限制干旱与半干旱地区植被恢复和农业发展的最重要因素之一,减少土壤水分无效蒸发损失可提高水分利用效率。凹凸棒土(ATP)作为一种黏土矿物,其亲水性和吸附性对限制土壤蒸发具有重要作用。本研究选取黄土高原干旱与半干旱区3种不同质地的典型土壤(黑垆土、黄绵土、风沙土),设置5种ATP添加量(0%、1%、2%、3%、4%),使用微型蒸发器在自然条件下进行土壤蒸发试验,探究ATP添加对不同土壤蒸发过程和蒸发面裂缝特征的影响。结果表明: 当ATP添加量<3%时,在同一种土壤下累积蒸发量与蒸发损失率随ATP添加量的增加而减小;ATP添加量为3%时,黑垆土、风沙土的累积蒸发量和蒸发损失率均减小,黄绵土的累积蒸发量和蒸发损失率增加;ATP添加量为4%时,黑垆土的累积蒸发量减小、蒸发损失率增加,风沙土的累积蒸发量增加、蒸发损失率减小,黄绵土的累积蒸发量和蒸发损失率均减小。不同土壤平均累积蒸发量表现为:黑垆土>黄绵土>风沙土。在同一种土壤的整个蒸发过程中,施加ATP处理的土壤含水量始终高于对照。累积蒸发量与时间平方根关系的模拟结果表明,蒸发结束时ATP处理下土壤样品可以释放的水量高于对照。添加ATP后黑垆土和黄绵土的裂缝面密度显著增加,风沙土裂缝面密度随ATP添加量的增加而增加,3种土壤的裂缝面密度在ATP添加量为4%时均达到最大值。ATP添加量为3%时可以在最大程度上减少土壤水分无效蒸发。     

祁连山气候变化特征及其对水资源的影响

祁连山作为我国重要的生态功能区、西北地区重要的生态安全屏障和河流产流区,是气候变化敏感区和生态环境脆弱区,其生态环境对西北地区经济发展起着重要作用。本研究利用祁连山区气温和降水观测数据、MOD10A2积雪产品以及石羊河、黑河和疏勒河流量资料,系统分析了1961—2020年祁连山区的气候变化特征,以及在气候变暖背景下,气候变化对祁连山区水资源的影响。结果表明: 1961—2020年,祁连山区平均气温呈显著上升趋势,升温速率达0.39 ℃·(10 a)^-1,西段升温速率最大,中、东段次之,冬季升温趋势最显著,春季最小;祁连山区平均气温在1997年发生突变。祁连山区年降水量总体呈波动增加趋势[10 mm·(10 a)^-1],中段增加最明显,2004年以来祁连山区处于多雨时期,气候呈暖湿化趋势;四季降水量均呈增加趋势,夏季降水增加对年降水贡献最大;年降水以年际尺度变化为主,2.8年的年际尺度贡献率高达64.3%。祁连山积雪面积受气温和降雪影响明显,与夏季气温存在负相关,与降雪量存在正相关;2016—2020年,祁连山增温趋缓、降雪增多,积雪面积呈增加趋势。2000年以来,祁连山升温加剧,降水增多,冰雪融水增加,石羊河、黑河和疏勒河出山径流均呈增加趋势。研究结果对祁连山区生态文明建设和应对气候变化具有重要意义。     

基于背包式激光雷达测量系统的城市绿地树木三维绿量估算方法

三维绿量能够客观、准确描述城市绿化水平,可为定量研究城市绿地生态功能的机理提供可靠的数据基础。针对单位附属绿地分布分散、规模较小等特点,本研究提出一种面向该类城市绿地的三维绿量估算方案,该方案包括数据获取、处理、实体分割、分类和单木冠层提取以及三维绿量计算的环节。首先,利用背包式激光雷达测量系统获取三维点云数据,利用变尺度地面点滤波算法剔除地面点云;然后,利用基于密度的聚类算法对非地面点云进行聚类,且基于密度特征的竞争算法对重叠区域进行二次分割,形成独立对象;接着,利用PointNet++模型提取植物点云,根据枝叶点云主方向差异性以及轴向分布密度提取冠层点云;最后,使用凸包法计算单木冠层三维绿量,累计每株木的三维绿量得到区域三维绿量。以某科技园区为例,估算其总三维绿量为21034.95 m³,其中,芒果树株数最多,三维绿量总量最大,为4868.64 m³,占23.2%;单株三维绿量最大的树种为小叶榄仁,平均每株为120.37 m³。本研究方案估算的树木三维绿量与传统方法的相对误差在10.7%～33.7%,平均相对误差为20.9%;与台积法的相对误差在2.7%～16.0%,平均相对误差为8.7%。本研究方案充分利用三维点云数据特性,所用凸多面体逼近树冠的原始形态,更符合树木的实际情况。该三维绿量测量和估算方案可为城市三维绿量快速、精确估算提供新思路。     

顺磁物质对土壤低场核磁共振信号特征及含水量测定的影响

核磁共振(NMR)技术由于具有高效快速、不破坏土壤结构且对人体无害等优点,逐渐被应用到土壤学相关领域研究中。然而,土壤中顺磁物质的存在对核磁共振信号特征的影响仍不明确。本研究旨在揭示顺磁物质对不同类型土壤低场核磁共振(LF-NMR)信号特征和土壤含水量测定的影响。结果表明:土壤水的LF-NMR信号量最高可达150左右,土壤矿物、有机质和微生物等固相物质的LF-NMR信号量基本不超过0.3,相对可以忽略。质地和顺磁物质对土壤水的LF-NMR信号量测量有更大影响。LF-NMR仪器存在弛豫时间监测盲区,信号量损失主要是由于顺磁物质加速了水中氢质子的弛豫过程,导致小孔隙中水分反馈的极快的LF-NMR信号不能被监测设备捕获。对于顺磁物质含量较少的壤性潮土(1.2%)和黏壤性黑土(1.3%),LF-NMR信号量损失不大,其与土壤含水量呈线性关系;但对于黏粒含量(45.3%)和顺磁物质含量(4.0%)较高的黏性红壤,测定中会损失一部分LF-NMR信号量,监测到的LF-NMR信号量与土壤含水量不再呈线性关系。此外,外源添加顺磁物质(3.0 g·L^-1的MnCl₂溶液)也会降低黑土和红壤中可被监测的LF-NMR信号量,黑土和红壤的信号量最大损失率分别为41.0%和46.7%,极大地改变其与土壤含水量之间的定量关系。因此,在利用LF-NMR测量富含顺磁物质(>1.3%)或有外源顺磁物质进入的黏性土壤的含水量时,应先通过校正降低顺磁物质等对LF-NMR信号量的影响。研究结果对利用低场核磁共振技术准确分析土壤水分分布及土壤孔隙结构具有重要意义。     

十种园林植物叶片导热系数及对流换热系数测定

为研究植物层传热特性,选取校园内十种常见园林植物测定其叶片导热系数、叶片与周边空气对流换热系数,拟合导热系数与叶片含水量的近似关系式,对比实验测定对流换热系数与通过经验公式理论计算所得对流换热系数,比较与叶片接触前后空气的相对湿度。结果表明,叶片存在降温增湿作用,在5～25 ℃下叶片导热系数随温度变化较小;叶温20 ℃时,叶片导热系数随叶片含水量降低而减小;实验测试对流换热系数与理论计算结果吻合度较高。     

Patterns of daily stem growth in different tree species in a warm-temperate forest in northern China

Radial growth in trees responds to environmental changes in various ways ranging from immediate to hysteretic responses. However, species-specific tree radial growth patterns and their responses to short-term weather changes are not fully understood. Here, the daily stem radial changes (SRCs) in four common tree species, linden (Tilia mongolica), birch (Betula dahurica), oak (Quercus wutaishanica) and larch (Larix principis-rupprechtii), were monitored with high-resolution point dendrometers during the main growing seasons in 2017–2019 on Dongling Mountain, northern China. The SRC was differentiated into tree water deficit-induced stem shrinkage (TWD) and growth-induced irreversible stem expansion (GRO) to evaluate species-specific responses to weather variables and short-term drought events. We found that the TWD and GRO of the four species were significantly different. The TWD was influenced primarily by the vapor pressure deficit (VPD), whereas the GRO was influenced primarily by precipitation (P). In linden and birch, a larger proportion of the GRO occurred at higher air temperature (T_mean) and VPD values; in contrast, the range of these changes was lower in oak and larch. With the increased durations of drought periods, oak and larch experienced large and rapid increases in TWD, whereas birch and linden showed small and slow increases. These results indicate that oak and larch would be sensitive to warmer and drier weather conditions predicted for the future, while linden and birch would have a conservative growth strategy. Our results provide further insights into the physiology of these four tree species and allow us to better predict the growth response of forest dynamics under climate change.     

Irrigation and its effect on polyphagous shot hole borer attack

Polyphagous shot hole borer (PSHB), Euwallacea whitfordiodendrus (Schedl) (Coleoptera: Curculionidae, Scolytinae), is an ambrosia beetle that has recently invaded southern California, USA. This beetle successfully attacks and reproduces in a multitude of tree species. As direct control methods are limited, we investigated cultural management options, and sought to determine whether irrigation affects the number of attacks host trees experienced. If irrigation plays a role, cultural control methods could be recommended to managers and growers. Three separate experiments were conducted that monitored the number of attacks on trees with different levels of irrigation. Two experiments examined PSHB attacks in established landscape trees where irrigation was either present or absent. A third experiment used young potted box elder with irrigation controlled with timed emitters. In all three experiments, the level of irrigation received by the trees did not affect the number of attacks. The results suggest that changes in irrigation practices do not affect risk from PSHB attack.