大气向下长波辐射参数化模型在长白山地区的适用性

利用中国科学院长白山森林生态系统定位站的近地面气象观测数据,分析评价了目前被广泛使用的8个晴天与8个云天大气长波辐射参数化模型的模拟性能.结果表明:晴天时Satterlund模型最适用,其偏差(BIAS)与均方根误差(RMSE)分别是-23.34和28.55W·m-2;系数校正后,虽然其参数值变化不大,但其模拟效果有很大提高,BIAS与RMSE分别降低为-6.33和18.08 W·m-2;云天时Jacobs模型最准确,BIAS和RMSE只有0.38和29.29W·m-2.对模型中大气发射率的敏感性分析表明,大气发射率对水汽压的变化最敏感,对温度的变化不敏感.应用优选模型(晴天和云天)得到的模拟值与观测值的日变化趋势基本一致,但在云量发生突变的节点上模拟效果不太理想.     

氮水添加对中国北方草原土壤细菌多样性和群落结构的影响

研究了我国北方典型温带草原土壤细菌多样性和群落结构对氮水添加及环境因素的响应.结果表明:在常规降水条件下,土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)均随氮(N)梯度增加而逐渐降低;在增加降水条件下,MBC和MBN也随N梯度增加而降低,但降水增加削弱了N的抑制效应.在常规降水条件下,土壤细菌丰富度、Shannon多样性和均匀度等α-多样性指数随N梯度没有明显变化;增加降水条件下,各N梯度处理的土壤细菌α-多样性指数都显著高于常规降水条件下相应的N处理梯度.相关分析显示,土壤含水量、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)与土壤细菌均匀度指数呈显著负相关关系;MBC和MBN与Shannon丰富度指数和均匀度指数呈显著正相关关系.土壤细菌群落非度量多维标度排序(NMDS)显示,在常规降水和增加降水处理下,土壤细菌群落结构均随N梯度增加发生明显改变.冗余分析(RDA)表明,MBC、MBN、p H和NH4+-N是影响土壤细菌群落结构的重要环境因子.     

Dynamics and regulations of ecosystem light use efficiency in a broad-leaved Korean pine mixed forest,Changbai Mountain

Aims Ecosystem light use efficiency (LUE) reflects the ability of CO₂ uptake and light utilization via photosynthesis, which is a key parameter in ecosystem models to evaluate ecosystem productivity. The objectives of this study were to: (1) compare the differences of LUE derived from different methods; (2) elucidate the seasonal dynamics of LUE and its regulatory factors; and (3) evaluate the maximum LUE (LUE_max) and its variability based on eddy-covariance (EC) flux.Methods Using the flux data from an EC tower during 2003-2005 at a broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest, Changbai Mountain, two types of LUE indicators were generated from: 1) the apparent quantum yield (ε) estimated with rectangular hyperbolic curve, and 2) the ecological light use efficiency (LUE_eco) calculated as the ratio between gross ecosystem productivity (GEP) and photosynthetically-active radiation (Q).Important findings The seasonal variation of ε and LUE_eco appeared a unimodal pattern within a year, with the variations significantly dominated by soil surface temperature and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). A positive correlation between GEP and LUE was found for both ε and LUE_eco, with the effect of Q on LUE relatively weak. The increase in diffusion radiation appeared favorable for enhanced LUE. Generally, there was a significant positive relationship between ε and LUE_eco, while ε was higher than LUE_eco, especially during the mid-season. The annual maximum value of ε and LUE_eco was (0.087 ± 0.003) and (0.040 ± 0.002) μmol CO₂·μmol photon^-1 over the three years, respectively. The interannual variability of LUE_max for ε and LUE_eco was 4.17% and 4.25%, respectively, with a maximum difference of >8%, likely resulted from considerable uncertainty in model simulations. Our results indicated that the inversion and optimization of maximum LUE should be taken seriously in the application of LUE models.     

生黑醋酸杆菌的太空诱变选育

目的:通过太空育种的方法选育获得高活性的生黑醋酸杆菌,实现维生素C的高效发酵.方法:采用太空育种的方法,对VC一步发酵菌生黑醋酸杆菌进行神州七号搭载诱变.结果:经过多轮试管初筛、摇瓶复筛,获得1株高效菌,编号为G454.23%醇浓摇瓶发酵,发酵周期缩短约2h;在适度提高通风下,可完成高醇浓度(33%)发酵,发酵周期约24h.该菌经发酵条件优化,连续5批常规生产.结果:新菌株G454的发酵稳定性好,周期均在20h以内,平均周期18.4h;与对照相比,发酵周期缩短2h,山梨糖产率12.34mg/ml/h,较对照提高7.68%.结论:筛选所得菌株454可缩短发酵周期10%.,提高山梨糖产率7.68%.     

一种新的生态监测数据质量评估方法——以CERN乔木生长数据为例

将数据可靠性作为有序变量进行分级,在理论上使数据可靠性与主要生态过程、次级生态过程、外部过程等数据源建立关联,构建了一种生态监测数据质量评估方法,提供了一个新的数据质量指数.它通过观察记录的合格率来估计数据集的质量,其检测结果包括了每一条数据的可靠性级别、标记为离群或错误数据的原因,以及完整数据集的质量指数值.将该方法应用于CERN的两个乔木生长数据集,发现该数据质量指数可以定量评估乔木生长数据集的质量.该方法为相关软件的开发提供了基础.     

不同比例尺DEM数据对森林生态类型划分精度的影响

针对以辽东山区森林生态类型划分的需求,探讨了所需DEM数据的最低精度要求,通过对比试验和Kappa检验,得到1：10000比例尺DEM是划分辽东山区森林生态类型的较佳数据源。通过实践工作和对比试验研究,本文总结了针对ELT划分的需求,进行地形图扫描矢量化生成DEM数据过程中需要解决的关键技术问题,提出了等高线矢量化中纠错的有效方法,采用TOPOGRID命令生成了更符合客观地形状况的DEM数据,解决了生态分类系统中的关键性技术问题,该技术方法具有普遍性。     

黑龙江大兴安岭呼中林区火烧点格局分析及影响因素

林火是森林生态系统景观格局、动态和生态过程的重要自然驱动力,理解林火发生空问格局与影响因素对于林火安全管理具有重要的作用.采用点格局分析方法,以黑龙江大兴安岭呼中林区1990-2005年火烧数据为研究案例,分析了火烧点空间格局及其影响因素.结果表明,火烧点在空间上的分布是不均匀的,呈现聚集分布,存在一些火烧高发区和低发区.呼中林区火烧概率是0.004--0.012次/(km2.a),平均火烧概率为0.0077次/(km2.a).人类活动因子、地形因子和植被凶子对林火的发生均具有重要作用.应用空间点格局分析方法表明,距离居民点和道路的距离、高程、坡度和林型是影响林火发生的显著因子.因此在进行森林防火管理时,仅仅通过控制人类活动对于降低林火火险的效果是有限的,地形和林型也是林火防控时重点要考虑的因素.     

基于i-Tree模型的城市森林经济效益评估

城市森林的生态服务功能对改善城市环境质量具有重要作用,如何量化这些生态服务功能是使城市森林发挥最大效益的一个重要前提.随着科学的发展,对城市森林经济效益评估的量化方法已由传统的CTLA法、Burnley法、碳税法、造林成本法等发展到模型测算法.本文介绍的i-Tree模型是由美国林务局(USDA Forest Service)于2006年开发的城市森林效益评估软件,具有许多其他模型如CITY green模型等不可替代的优势,在国际城市森林研究中已得到了广泛的应用,但国内尚未推广.本文主要阐述和评价了模型中UFORE和STRATUM两个主要模块的研究及应用进展,通过作者在国内的应用实践,讨论了该模型在中国的应用前景及存在的主要问题,为城市森林管理提供科学依据.     

祁连山典型林区生态服务功能间接价值估算

采用常规和替代市场评估技术,对祁连山北坡东段哈溪林区有机质生产、水源涵养、水土保持、固定CO2和净化空气5种生态系统服务功能间接价值进行了估算,并对3种不同植被类型的生态服务功能价值进行了比较。结果表明,哈溪林区5种服务功能总价值为52061.00万元,其中森林、灌丛和草地分别为19510.34万元、25200.01万元和7350.65万元。按有林地面积推算,祁连山森林生态系统提供的服务功能间接经济价值是天祝县国民生产总值的3～5倍,森林生态系统所提供的生态服务功能价值远远超过了当地社会创造的经济价值。就水源涵养和水土保持服务功能而言,灌丛提供的总价值最大。     

污染土壤淋洗修复技术研究进展

土壤淋洗修复技术是一种行之有效的污染土壤治理技术,适合于快速修复受高浓度重金属和有机物污染土壤与沉积物。本文综述了土壤淋洗修复技术的特点、技术流程、土壤淋洗剂的研究与应用进展,指出异位土壤淋洗修复技术因修复效果稳定,易于实现系统控制和废弃物减量化等优点而具有更广阔的应用前景,天然螯合剂和生物表面活性剂等环境友好型淋洗剂正逐渐取代人工螯合剂和化学表面活性剂成为土壤淋洗剂研究的主流方向,而现代超分子化学的引入和发展有可能对复合污染土壤的高效淋洗修复研究产生新的影响。