基于MaxEnt模型的芬芳安息香潜在适生区预测

【摘要】芬芳安息香(Styrax odoratissimus Champ.)为安息香科落叶乔木, 具有很高的观赏价值和开发利用潜力, 明确芬芳安息香的潜在分布格局及其对气候变化的响应, 对于有效利用其野生资源及科学引种具有重要意义。本文基于198条现代分布记录和6个生物气候变量, 利用MaxEnt模型对其现在和2070年(温室气体排放情景为典型浓度目标8.5)的潜在地理分布进行模拟预测, 采用贡献率、置换重要值比较和刀切法进行检验, 综合分析各环境变量对芬芳安息香潜在分布格局的影响。结果表明, MaxEnt模型模拟预测精度较高(AUC=0.974±0.004); 芬芳安息香现代高度适生区主要集中在我国浙江大部, 福建东部, 安徽南部, 安徽、湖北交界, 江西、湖南、广西交界处以及湖北西南部地区; 2070年芬芳安息香的适生分布区往东南方向偏移, 高度适生区面积急剧减少; Jackknife检验表明, 降水因子和温度因子共同影响着芬芳安息香的分布, 其中最干季降水量可能是制约其地理分布的关键因素。     

凤阳山针阔混交林通量观测源区分布及特征

基于涡度相关技术的通量观测要求下垫面均匀一致,然而在实际观测中,地形往往非常复杂。尤其是丘陵山区森林植被覆盖的区域,不同植被类型的空间分布对该区域的碳通量观测影响很大。本研究利用Kljun模型和ART Footprint Tool,对浙江凤阳山针阔混交林森林生态系统2017年全年的观测数据进行分析,探究该区域涡度相关系统在不同季节、不同大气稳定度条件下的通量源区变化情况。结果表明：受地形的影响,研究区内全年盛行东北风（0-90°）和西南风（180-270°）;因此,通量的源区分布也主要在东北和西南方向;当通量贡献率达到90%时,源区长度最大不超过7000m,当通量贡献率在80%时,源区长度不超过3000m;在大气稳定条件下,其源区分布范围总是比大气不稳定条件下的源区范围广。在该源区分布范围内,主要以针阔混交林分为主,也分布有少量杉木、柳杉和毛竹等纯林,源区贡献从大到小依次为针阔混交林、阔叶林、杉木林、毛竹林、柳杉林、黄山松林。     

花楸属3种植物的基因组大小与叶气孔特征分析

以糍粑沟花楸(Sorbus cibagouensis H.Peng&Z.J.Yin)、大理花楸(S.hypoglauca(Cardot)Hand.-Mazz.)和川滇花楸(S.vilmorinii C.K.Schneid.)为材料,采用流式细胞术对其基因组大小及倍性进行检测分析,同时应用光学显微镜和扫描电子显微镜对其气孔特征进行观察。结果显示,3种花楸属植物的基因组大小和倍性、气孔特征均存在一定差异。糍粑沟花楸、大理花楸和川滇花楸的基因组大小分别为:(1.480±0.039)pg、(1.513±0.041)pg、(2.675±0.065)pg,在此基础上推断糍粑沟花楸和大理花楸为二倍体、川滇花楸为四倍体植物。显微镜观测发现:3种花楸属植物的气孔器均分布于叶的下表皮,气孔不下陷,保卫细胞无“T”型加厚结构,气孔类型为无规则形;糍粑沟花楸和川滇花楸的气孔器外拱盖光滑,而大理花楸气孔器外拱盖具有短棒状蜡质纹饰;3种植物的气孔器大小存在极显著差异。研究结果表明花楸属植物的基因组大小与倍性呈显著正相关,可用于推断植物的倍性;而气孔器大小和密度与倍性的相关性不大,但气孔特性在种间变化显著,可为种的鉴定提供科学的理论依据。     

2个北美冬青新品种组培快繁高效再生技术体系的建立

以北美冬青(Ilex verticillata L.)“Red Sprite”和“Winter Gold”2个品种的幼嫩枝条为外植体,建立了2个新品种的高效组培再生技术体系,为北美冬青新品种苗木的推广提供技术支持。结果表明:腋芽诱导的最佳培养基为MS+1.0 mg·L^-16-苄氨基腺嘌呤(6-BA)+0.2 mg·L^-1萘乙酸(NAA),2个品种的诱导率都达到100%;最佳丛生芽增殖培养基为MS+0.1mg·L^-1 NAA+0.5mg·L^-16-BA+0.5 mg·L^-1氯吡苯脲(CPPU),其中品种“Red Sprite”的增殖系数达5.7,“Winter Gold”的增殖系数为4.5;最佳壮苗培养基为“Red Sprite”为MS+0.1 mg·L^-1NAA+0.5 mg·L^-16-BA+1.0 mg·L^-1噻苯隆(thifenolone,TDZ)+1.0 mg·L^-1赤霉素(GA),培养25天时苗高达6.8 cm,“Winter Gold”的为MS+0.1 mg·L^-1 NAA+0.5mg·L^-16-BA+0.05mg·L^-1 TDZ+1.0 mg·L^-1GA,25天时苗高达4.4 cm;最佳生根诱导培养基为1/2MS+0.4 mg·L^-1 NAA+0.4 mg·L^-1吲哚丁酸(IBA)+1.0 g·L^-1活性炭(AC),“Red Sprite”品种生根率达95.0%,“Winter Gold”的生根率达97.0%;最佳移栽基质为泥炭土∶珍珠岩=3∶2,“Red Sprite”成活率为95.7%,“Winter Gold”的96.8%。     

高光谱与拟合多光谱植被指数反演武夷山亚高山草甸LAI的对比研究

植被叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)是重要的生态学参数, 被广泛用于指示植被密度、生物量、碳、氮物质循环以及气候变化对生态系统的影响, 也作为生态过程模型的重要输入参数。地面实测高光谱遥感数据能以更高的空间分辨率及更高的光谱分辨率监测植物的光谱特征, 为精准反演LAI提供了基础。本项研究以武夷山国家公园黄岗山顶的亚高山草甸为研究对象, 通过建立多种高光谱植被指数和拟合多光谱植被指数反演叶面积指数的统计模型, 并比较高光谱与多光谱对叶面积指数反演的效果, 阐明用于反演高覆盖率亚高山草甸的最适高光谱和拟合多光谱植被指数。结果表明: 高光谱新植被指数(NVI)对于反演LAI有最好的效果, R2 = 0.85, P < 0.01; 依据高光谱NVI拟合而成的多光谱NVI反演结果次之, R2 = 0.82, P < 0.01。几种常用比值植被指数NDVI、MSR、RVI和GNDVI在高光谱和拟合多光谱反演结果中相差不大, 表现较好, R2都在0.65以上。通过对比高光谱和拟合Sentinel-2A和Landsat-8两种多光谱卫星波段的反演结果发现, 光谱响应函数中具有更窄波段范围的近红外、红、绿、蓝波段构成的植被指数可以得到更好的反演结果, 而固定波段的高光谱植被指数未必在每种植被指数中都具有最好的反演效果。同时, 发现当某种植被指数反演LAI的线性回归方程的斜率越大, 说明这种植被指数越有可能随LAI的增大而出现饱和现象, 相反的, 斜率越小则说明该种植被指数没有出现饱和现象。此外, 在研究区内使用高光谱和拟合多光谱波段植被指数法反演LAI, NDVI都获得了较好的效果, 存在很好的线性关系, 之前的很多研究和判断都认为NDVI不适用于反演高覆盖植被的LAI, 这个发现是具有意义的, 表明高覆盖植被的叶面积指数在一定范围内是能够被NDVI(应用最广泛的植被指数)较好的反演, 进一步扩展了NDVI反演LAI的适用性和可能性。     

大气O3浓度升高和模拟N沉降对黄豆光合、生物量和非结构性碳水化合物积累及分配的影响

为探究全球气候变化带来的大气臭氧(O₃)浓度升高和氮(N沉降)对黄豆气体交换、生物量和非结构性碳水化合物(NSCs)积累及分配的影响, 利用开顶式气室(OTC)设置了2个O₃浓度(AA, 正常大气; AAO60, 正常大气+60 μg/m³O₃)和2个施N梯度(对照;施N)并开展了相关实验。研究结果表明： (1) N沉降处理后叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著提高了96.21%和83.77%, 但是对黄豆各部位生物量的促进作用没有达到显著水平。N沉降处理后根系溶性糖和非结构性磷水化合物(NSCs)的比例显著下降了42.17%和38.95%, 而叶片淀粉分配比增加了41.55%, 豆粒和茎的可溶性糖含量分别提高了59.41%和95.29%。(2) O₃浓度升高处理后叶片Gs增加了94.89%, Pn降低了2.34%。叶片、茎、根和豆粒的生物量在O₃处理后分别显著降低了38.14%、56.25%、66.67%和25.49%。豆粒的可溶性糖和淀粉含量和总NSCs分别显著下降了21.94%和49.65%和30.55%。O₃浓度升高后根系中淀粉总量的比例的增加了56.21%。(3) O₃和N沉降处理二者共同处理在叶片净光合速率、蒸腾速率、豆粒、茎、根系NSCs组分均具有显著交互作用, 主要表现为拮抗作用。综上, 中度N沉降提高了叶片光合作用, 增加了对地上部分NSCs的分配而降低了对地下根系的分配;O₃浓度升高抑制了黄豆生长和NSCs积累, 但是相对增加了根系中淀粉总量的比例;N沉降一定程度上能够缓解O₃对光合和NSCs造成的损害, 但未见对生物量下降存在类似效应。     

土壤动物对森林凋落物分解的影响:机制和模拟

土壤动物是森林生态系统的重要组成部分。本文综述了土壤动物在不同森林生态系统中对凋落物分解过程的贡献大小及影响因素、土壤动物影响凋落物分解的作用机制以及凋落物分解模型的研究进展,以期为更好地理解森林生态系统中土壤动物在地上、地下生态过程中的作用。我们试图建立一个概念模型来模拟土壤动物在凋落物分解过程中的贡献。土壤动物可以通过直接作用于凋落物(包括移动、破碎、取食等),或间接作用于土壤(穿梭、掘穴等影响凋落物分解微环境)和微生物(影响定殖于凋落物中的微生物群落种类、数量和活性)影响凋落物的分解过程。温度和水分条件是影响土壤动物活动的重要因素,普遍认为热带森林中的土壤动物作用要大于亚热带森林、温带森林和高山/亚高山森林。未来该领域的研究应注重如何在凋落物分解模型中体现土壤动物的作用机制以及利用野外实验数据量化土壤动物对凋落物分解过程的贡献等。     

江苏龙池山自然保护区红楠(Machilus thunbergii)生存群落结构及其环境解释

为了解释环境因子对红楠生存群落的影响,根据64个样方数据,选用多元回归树(MRT)和典范对应分析(CCA)方法,对江苏龙池山自然保护区内红楠生存群落进行分类、排序以及物种多样性垂直分布格局研究。结果表明:(1)群落物种有72科129属153种,生存群落属中亚热带常绿阔叶林,红楠是重要优势种;乔木层占绝对优势,红楠幼苗生长处于劣势地位;(2) MRT将该地区群落划分为4个群丛:Ⅰ)麻栎+化香树-冬青+油茶-沿阶草+淡竹叶群丛,Ⅱ)红楠+蓝果树-山鸡椒+格药柃-金星蕨+淡竹叶群丛,Ⅲ)青冈+栓皮栎-窄基红褐柃+木莓-金星蕨+狗脊群丛,Ⅳ)米槠+檫木-光亮山矾+马银花-紫金牛+沿阶草群丛,分类结果在空间上反映了龙池山红楠生存群落演替变化趋势;(3) CCA排序结果验证了MRT的分类结果,并显示海拔和土壤含水量是影响龙池山自然保护区红楠生存群落分布与扩张的重要影响因子;(4)红楠生存群落物种多样性随海拔的升高呈现上升再下降的单峰格局,在海拔150 m达到最大值。     

21世纪以来蕨类植物研究论文的发表情况: 基于Web of Science的数据统计

蕨类植物是地球上起源最为古老的维管植物, 在陆生植物演化中具有重要意义。本文通过Web of Science核心数据库(Core Collection)对目前所有关于“fern”、“lycophyte”、“pteridophyte”、“pteridophyta”等的科研论文进行了分析。结果表明: (1) 2000年后, 蕨类植物论文数量增加迅速, 特别是2006年以来增加显著, 现在年均已突破600篇; (2) 2010年以来的以蕨类植物为研究材料和对象的学科和研究领域变得越来越多元化, 多学科结合和交叉的研究方向成为新趋势; (3)中国正在成为蕨类植物研究的热点国家并且成果显著; (4)中国蕨类植物研究在快速发展的同时也出现了各研究机构之间的发展不同步。期望本论文能给蕨类植物的相关研究提供新的方向, 为中国蕨类植物工作者提供借鉴。     

高盆樱桃与钟花樱桃的地理分布模拟及生态特征比较分析

该研究以高盆樱桃(Cerasus cerasoides)及其近缘种钟花樱桃(C. campanulata)为对象,通过收集其实际分布的地理坐标,运用BIOCLIM模型模拟现代适生区范围并预测其未来气候下(CCM3,2100)潜在分布区的变化; 结合主成分分析和相关性分析确定其主导气候因子,并比较两者在气候限制因子方面的差异; 利用受试者工作特征曲线(Receiver operation characteristic, ROC)评估模型预测效果。结果表明:(1)高盆樱桃和钟花樱桃主要分布于我国长江以南大部分省区,两者现代分布中心分布位于云贵高原,武夷山脉和南岭山脉。(2)未来气候变化情境下(CCM3),高盆樱桃和钟花樱桃的适生范围将缩小。二者在中国西南部(高盆樱桃)和东南部(钟花樱桃)的适生范围可能大幅减小,而钟花樱桃在湖南西部的适生区可能增加。(3)主成分(PCA)及相关性分析表明,年降水量(bio12)、最湿季降水量(bio16)、最暖季降水量(bio18)、温度季节变化方差(bio4)是影响高盆樱桃及钟花樱桃当下适生区的主要气候因子,“热量变异幅度”是造成二者分布存在差异的最主要环境因子。(4)钟花樱桃(0.816)和高盆樱桃(0.799)的AUC值均高于随机测试(0.500),说明BIOCLIM模型可以准确预测高盆樱桃及钟花樱桃的分布。这为高盆樱桃和钟花樱桃资源保护、物种鉴定和谱系地理学的研究提供重要指导。