中国南海北部不同岛屿植被与土壤的耦合协调发展度

植被和土壤是陆地生态系统两个重要的组成部分,二者相互影响相互促进,探明两者的耦合协调关系是生态恢复与重建的顺利实施的关键。基于中国南海北部大庙墩岛、涠洲岛、大汉三墩岛、甘蔗岛和蜈支洲岛等个海岛的典型植被群落植被土壤的全面调查和取样分析,建立10个植被因子和14个土壤因子的2级层次指标体系,采用层析分析法确定各因子的权重,构建5个海岛植被土壤耦合度和耦合协调度模型。结果表明,不同岛屿的植被土壤耦合度和耦合协调度模型并不完全对应,植被与土壤的综合指数在不同岛屿中也不完全一致,甘蔗岛的植被效应和大汉三墩岛的土壤效应最佳。中国南海北部5个岛屿的植被土壤耦合协调状况较好,均处于初、中级协调发展状态,且除甘蔗岛外处于植被土壤同步型。总的来说,由于岛屿远离内陆,人类干扰相对较小,在植被土壤长期的演替过程中,中国南海北部岛屿植被土壤耦合协调较好,在其恢复与生态重建时要注重提高植物多样性、抚育水平和土壤管理水平。     

基于组合评价法的湖南省农业可持续发展区域分异

从农业资源与环境、农业生产与经济、农业人口与社会3个评价维度构建了区域农业可持续发展指标体系, 运用主成分分析法、熵值法、模糊Borda法、因子分析法及聚类分析法和GIS技术, 通过组合评价方法定量研究湖南省农业可持续发展区域分异现状。结果表明: 湖南省农业可持续发展在区域上总体呈现出不平衡的发展状态, 农业可持续发展综合水平以长株潭城市群为核心, 由东至西递减; 农业人口与社会可持续发展水平南北低中部高, 东部强西部弱; 农业生产与经济可持续发展水平围绕湘北洞庭湖农业区和湘南农业综合区向外围递减; 农业资源与环境可持续发展水平表现为一横两纵优势带和南北两个落后圈。     

绿狐尾藻光合色素组成及氮磷化学计量学特征对外源铵的响应

绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)对高浓度铵(NH⁺₄)具有较高的耐受性, 是处理养殖废水的优选植物。探究外源铵对绿狐尾藻光合色素组成及氮(N)、磷(P)化学计量学特征的影响, 对提高绿狐尾藻人工湿地系统的处理效率具有重要意义。该研究设置0、0.1、1、5、15、30 mmol·L^-1 6个NH₄⁺浓度, 室内培养21天, 测定分析不同铵浓度下绿狐尾藻叶绿素含量、N含量、P含量和N:P的变化特征。结果表明, 随外源铵浓度增加, 绿狐尾藻的相对茎高和相对生物量先升高后降低, 且通过拟合曲线方程发现, 外源铵在16.22和12.58 mmol·L^-1时, 其相对茎高和相对生物量达到最大值。随外源铵浓度的增加, 绿狐尾藻叶片叶绿素含量显著降低, 而茎中叶绿素含量增加, 且叶绿素a含量变化的幅度比叶绿素b大, 但对叶绿素a/b影响不显著, 仅在5 mmol·L^-1处理时茎叶绿素a/b显著下降。随外源铵浓度增加, 与CK相比, 叶片和茎的N含量分别显著增加了85%-235%和127%-373%, 叶片P含量增幅为49%-51%。当外源铵浓度不大于15 mmol·L^-1时, 叶片和茎的N含量、N:P增加速度较快, 且相对茎高和相对生物量增长较快。相关分析表明, 叶片N、P含量和N:P与总叶绿素含量呈极显著负相关关系, 而在茎中呈显著或极显著正相关关系。综上所述, 外源铵浓度在12-16 mmol·L^-1范围内时, 绿狐尾藻生长良好, 生物量更大, N和P的吸收量更高, 从而利用其构建的人工湿地可以有效去除污染废水的N、P, 达到高效净化水体的目的。     

木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤真菌群落多样性特征

土壤微生物在森林生态系统中起着重要作用, 为了解喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤真菌多样性, 采用Illumina Hiseq高通量测序技术对木论喀斯特森林土壤真菌群落多样性进行了初步研究。研究结果表明: 在82个采样点内, 随着采样点增加, 检测出不同分类水平的土壤真菌类群逐步增多; 土壤样点数达到82个时, 检测出的土壤真菌类群达6门32纲126目336科886属和132616个种(OTU); 82个土壤样品中所检测出的真菌类群平均有5.41门22.13纲71.09目144.89科216.66属和1256.44个OTU, 其中门、纲、目分类水平上的优势类群(所占比例)分别为子囊菌门(Ascomycota)(50.09%)、接合菌纲(Zygomycota)(34.54%)、被孢霉目(Mortierellales)(22.65%)。取样数量对所检测土壤真菌类群数据有显著影响, 在门、纲、目、科的分类水平上, 1个、15个、48个、73个样品基本上可以代表82个样品检测出来不同分类水平的真菌多样性; 在属和OTU的分类水平上, 当样品数达到82个时检测出来的响应类群数仍在不断增加。该研究为进一步了解喀斯特森林土壤真菌多样性与植物多样性和生境的关系提供了基础。     

应用柑橘异源四倍体杂种花粉生产瘪籽沙田柚果实

以3个柑橘异源四倍体体细胞杂种(即四倍体粗柠檬与哈姆林甜橙体细胞杂种,简称"HR";酸柚与粗柠檬体细胞杂种,简称"SR";墨西哥来檬与伏令夏甜橙体细胞杂种,简称"KV")为父本,分别与二倍体单胚性沙田柚进行有性杂交,在生产上获得瘪籽沙田柚果实,并对果实品质进行分析(以四季柚花粉亲本为对照)。结果表明:授予柑橘异源四倍体杂种花粉的果实种子败育十分明显,果实瘪籽率达41.4%～96.0%,与对照间的差异极显著(P0.01);但果实单果重、果肉重、果皮重、果皮厚和果形指数与对照间无显著性差异(P0.05);果实可溶性固形物、全糖、Vc和可滴定酸含量与对照也无明显变化,且较适合于瘪籽沙田柚果实生产的体细胞杂种是HR和SR。     

平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应

为了研究平衡施肥对缺磷水稻土的生态效应,对长期缺施磷肥水稻土进行了3.5年平衡施肥试验。试验采取盆栽水稻的方式,在长期缺施磷肥的红壤性水稻土上比较不施磷肥（NK）、平衡施用氮磷钾无机肥（NPK）、无机氮磷钾肥配施硅肥（NPKSi）、无机氮磷钾肥配施有机肥（无机肥占3/5）、NPK基础上增施磷肥（NKhP）、NPKM基础上增施磷肥（NKhPM）处理的土壤肥力、土壤微生物特性、土壤磷的渗漏量以及地上部水稻产量、养分利用率、磷肥利用率的变化。试验表明,平衡施肥处理NPK、NPKSi、NPKM、NKhPM显著提高水稻产量,比不施磷肥（NK）平均增产147%,其中NPKM提高152%;能提高土壤肥力,比不施磷肥土壤有机质含量平均提高18.5%,其中NPKM提高30.1%;显著提高土壤微生物生物量,比不施磷肥土壤微生物生物量碳（MBC）平均提高57.2%,其中NPKM提高87.1%;提高氮素、钾素养分利用率,比不施磷肥平均分别提高120.3%、33.6%,其中NPKM分别提高152%、43%。而长期重施无机磷肥处理（NKhP）虽然水稻产量比不施磷肥处理提高125.1%,但因土壤中磷酸根离子含量过高影响土壤微生物正常生长,土壤微生物活度比不施磷处理降低9.4%,土壤微生物量碳（MBC）降低2.4%,稻田土壤微生物生态系统质量劣化。此外,重施磷肥处理（包括NKhP、NKhPM）易导致稻田水体的磷污染。各处理比较,NPKM综合生态效应最佳,以下依次是NKhPM、NPKSi、NPK,NKhP,NKhP对稻田土壤微生物生态系统产生负效应。根据试验结果,平衡施肥是恢复缺磷水稻土的有效措施,其中在平衡施用氮磷钾化肥的基础上增施有机肥或硅肥效果较好。     

树干/枝呼吸作用对环境变化的响应

树干/枝呼吸是调控森林碳平衡的关键生理过程之一,其对环境变化的响应在很大程度上决定了森林生产力及其固碳增汇能力.本文主要综述了近10年来林木树干/枝呼吸对大气CO2浓度升高、温度升高、干旱胁迫和人为管理的响应及其生理生态学调控机制,结果表明:大气CO2浓度升高和升温一般促进树干/枝的呼吸,其表观温度敏感性(Q10值)受树种、测定方法、温度范围、季节、林龄和径阶的影响,但变幅小于根系呼吸Q10值的变幅;干旱胁迫时,树干/枝呼吸速率减缓,随后进行浇水则会引发树干/枝呼吸的剧增,其生理学机制仍不清楚;不同的管理措施(如火烧、施肥、灌溉、修枝、环割等)对树干/枝呼吸的影响不尽相同.综述以往研究,提出今后值得深入探讨的4个方向:(1)明确树干/枝呼吸释放CO2的来源和去向以及建立相应的测定标准;(2)了解树干/枝呼吸对环境变化响应的生物学机制;(3)探讨树干/枝呼吸对环境变化的适应性;(4)树干液流、同位素示踪和CO2微电极技术的综合应用.     

森林经营决策支持系统的设计与实现及在采伐中的应用

我国传统的森林经营方式比较落后,数字化水平不高,决策过程比较盲目.在地理信息系统平台中集成森林动态模型,建立森林经营决策支持系统,可以充分发挥地理信息系统的可视化、空间分析以及模型模拟预测功能,加强处理森林在较大时空尺度上的动态变化的能力.本文设计并实现了森林生长率模型、景观采伐模型和矩阵模型,开发了森林经营决策支持系统,回答森林采伐经营中“采多少,采哪里,怎么采”的三个主要问题,在长白山区的露水河林业局和三岔子林业局进行应用,为提高我国森林可持续经营管理的数字化水平提供了技术支持.     

区域农田景观格局对麦蚜种群数量的影响

明确农田景观格局对麦田蚜虫种群的影响,是开展区域性害虫生态调控的重要理论依据之一。以区域性小麦种植区为研究对象,基于遥感影像与土地覆盖分类数据以及田间调查的蚜虫种群数据,计算景观格局指数,使用负二项分布的广义线性模型从农田景观、非作物生境景观和区域景观3个方面分析了区域农田景观格局对麦田蚜虫种群的影响。结果表明,蚜虫种群的数量与草地的平均斑块面积和最大斑块指数显著正相关,与县域的平均几何最邻近距离和面积加权平均斑块面积显著负相关,与耕地的面积加权平均斑块面积显著负相关,与耕地的斑块密度显著正相关。草地斑块面积的增大、区域景观与耕地的破碎化、区域景观的聚集会促进蚜虫种群数量的增加。使用草地的斑块面积和最大斑块指数、区域景观的平均几何最邻近距离可以预测蚜虫种群的发生量。非作物生境草地的斑块面积、耕地的破碎化、区域景观的空间分布及破碎化是影响麦田蚜虫种群发生的重要景观因素。     

红壤剖面土壤养分对土地利用变化响应的敏感性

为了解红壤剖面土壤养分及其有效形态的分布以及对高强度土地利用的响应,本研究选取位于湘东大围山低丘陵地带同一景观单元内花岗岩红壤发育的4种毗邻的典型土地利用方式(包括樟树天然林以及由此转变而来的杉木人工林、板栗园和坡耕地),采用自制土钻以20 cm等间隔采集0~100 cm土壤样品,测定各土层的p H、有机质、大量元素(全氮、全磷、全钾)及其有效态(碱解氮、有效磷、速效钾)、中量(钙、镁)和微量元素(铁、锰、铜、锌)有效态的含量,并计算不同养分的敏感性指数(SI),分析土壤养分对土地利用变化响应的敏感性。结果表明,天然林地改为其他土地利用方式,0~100 cm土壤剖面有机质、全氮含量分别降低9%~55%和28%~57%,全磷含量则升高0.3~52倍,高强度的人类活动(如施肥)导致土壤剖面有机质和全氮的损失,但却引起磷素的累积。较之土壤全量养分(SI介于-0.6~1.5),有效态养分含量(SI介于-0.8~51.8)对土地利用变化的响应更为敏感。土壤有效磷(SI介于-0.8~51.8)、速效钾(SI介于-0.5~2.9)、有效态铁(SI介于-0.6~3.1)、有效态铜(SI介于-0.8~2.2)含量对土地利用变化以正响应为主,反映土地利用方式的转变提高了土壤剖面上养分的有效性。与表土相比,花岗岩红壤底土有效态养分(如碱解氮、有效磷、速效钾、有效态锰、锌)含量对土地利用变化的响应更敏感。不能简单地将不同土地利用方式浅层表土养分的研究结论外推到深层底土,应重视土地利用变化引起的底土养分(尤其是有效态和中、微量元素)的演变趋势。