树木水分利用效率研究综述

在我国干旱半干旱地区,如何高效地利用极为有限的水资源来合理构建和恢复森林植被,并最大程度地发挥其多种功能,已经成为目前森林生态学研究中的一个热点,而对于树木水分利用效率(WUE)的研究则是其核心和关键内容之一。本文从介绍和剖析树木WUE的概念入手,分别在单叶、个体和群体等三个空间尺度上系统地阐述了WUE概念的内涵及其相应的计算方法,并且对各种方法的优缺点进行了评论。最后,在详细分析国内外树木WUE相关研究进展的基础上,针对我国干旱、半干旱地区水资源短缺和植被恢复与重建之间的矛盾,提出了今后树木WUE的研究发展趋势和应用前景。     

重庆酸雨区马尾松林凋落物特征及对干旱胁迫的响应

气候变化导致干旱等极端气象事件增多,这将和酸雨等环境胁迫一起影响森林健康.在重庆铁山坪于2010年监测了酸雨区受害马尾松林的凋落物数量和组分特征及其对土壤水分的响应.结果表明:马尾松林月凋落物量呈“双峰”模式,第1高峰出现在8-9月份伏旱期,第2高峰出现在冬季休眠的12月份;枯死针叶占年凋落物总量的48.42％,凋落物组分比例为针叶＞树枝＞阔叶＞有机碎屑＞树皮及球果;除阔叶凋落物外,其它组分凋落物在伏旱期均明显增加,与土壤湿度显著负相关,特别是30-40 cm和40-50 cm土层;此外,马尾松林凋落物量还与表征气象干旱的气象指标显著相关.和健康森林相比,酸雨区受害林木的细根数量变少和分布变浅导致马尾松林针叶的年形成量与凋落量减少,但枝凋落量及其占总凋落量的比例增大;凋落发生对于旱胁迫更加敏感,年凋落物量的时间分布更集中在伏旱期;酸雨和干旱的双重胁迫将进一步恶化研究地区的森林健康状况.     

不同黏膜佐剂对猪丁型冠状病毒诱导小鼠免疫应答的影响

【目的】旨在为猪丁型冠状病毒(porcine deltacoronavirus,PDCoV)灭活疫苗黏膜免疫筛选理想佐剂,降低疫苗副作用。利用小鼠模型评价不同佐剂制备的PDCoV灭活疫苗对体液免疫、细胞免疫和黏膜免疫应答的影响。【方法】将甘露聚糖肽(PA)、CpGODN2395、单磷酰脂质A(MPLA)佐剂分别与IMS 1313、GEL02佐剂联合制备PDCoV灭活疫苗,经鼻腔免疫BALB/c小鼠;将ISA201佐剂制备的PDCoV灭活疫苗经皮下免疫BALB/c小鼠,将PDCoV灭活抗原经鼻腔免疫BALB/c小鼠作为对照,间隔14 d加强免疫一次。用ELISA方法检测小鼠血清、支气管肺泡灌洗液(BALF)中的IgG、IgG1、IgG2a、IL-4、IFN-γ及粪便和BALF中sIgA表达水平;用MTT方法检测疫苗免疫后对小鼠脾淋巴细胞增殖的影响;观察并记录小鼠免疫后的临床表现,HE染色方法观察免疫小鼠主要器官组织的病理学变化,评价疫苗的安全性。【结果】ISA201组小鼠BALF和血清中的抗体(IgG、IgG1)及IL-4表达水平相对较高,但IgG2a、IFN-γ和粪便中sIgA表达水平...     

重庆铁山坪马尾松天然次生林降雨截持与贮水特征

马尾松林是三峡库区防护林体系中最重要的森林类型,然而以往对结构更为复杂的马尾松天然次生林的生态水文效应研究还很不足,限制着全面了解和准确评价库区森林发挥的涵养水源服务功能。以重庆铁山坪的马尾松天然次生林为对象,采用定位监测结合室内测定的实验方法,系统研究了林冠层、林下草本层、枯落物层、土壤层的水文特征。结果表明：（1）2010-2011年马尾林穿透雨量、干流量、林冠截留量分别占总降雨量（1972.39 mm）的84.66%、0.26%和15.07%,且均与次降雨量呈显著正相关（P<0.01）,其中干流在次降雨量达到5 mm时产生;林冠截留量随次降雨量增大而逐渐达到饱和（6 mm左右）。（2）林下草本植物的地上生物量达1.32 t/hm²,其持水率随浸水时间呈对数函数增加（P<0.01）,最大持水量为0.61 mm。（3）枯落物贮存量达10.74 t/hm²,未分解、半分解、未分解与半分解混合枯落物的最大持水率为183.76%、206.31%和197.62%,未分解与半分解层枯落物的最大持水能力达1.44 mm。（4）0-80 cm土层的饱和贮水量达334.75 mm,其中滞留贮水量达49.08 mm,占饱和贮水量14.66%。马尾松天然次生林各作用层的降雨截持及贮水作用明显,其中尤以土壤层贮水能力最强。研究结果可为三峡库区森林涵养水源服务功能模拟与评价提供重要参考依据。     

六盘山森林土壤的石砾对土壤大孔隙特征及出流速率的影响

石砾广泛分布于山地林区的土壤中,它对土壤的大孔隙及水分运动特征具有重要影响,是还较少研究的与森林水文过程有关的重要因素。基于对田间持水量与饱和含水量之间的土壤孔隙为大孔隙的定义,在宁夏六盘山南侧香水河小流域调查分析了典型植被样地土壤的石砾体积含量和大孔隙特征（半径、密度、面积比）及其之间的关系,并评价了它们对水分出流速率的影响。结果表明,土壤大孔隙的平均半径和密度都对水分出流速率影响显著,特别是半径〉1．4mm的大孔隙密度的影响格外显著,虽然其密度仅占大孔隙总密度的6．86％,但可解释稳定出流速率变异的67．4％;作为综合反映大孔隙半径与密度的参数,土壤断面的大孔隙面积比能更好地解释稳定出流率变化,稳定出流速率随大孔隙面积比增大而线性增加,线性回归关系式的确定系数高达0．8361。石砾含量与稳定出流速率的关系比较复杂,在0～60cm土层内,石砾含量〈15％时,稳定出流速率随石砾含量增大而增加,之后转而减少;但在60～80cm土层,则呈相反的变化趋势。石砾含量增加能导致土壤大孔隙半径增大,特别是半径大于1．4mm的较大大孔隙的密度增大,但对较小半径的大孔隙密度影响较弱,说明石砾在一定程度上通过影响土壤大孔隙的半径和密度特征来影响土壤水分出流速率。土壤稳定出流速率随土层深度而变化,在作为主根系层的0～60cm土层随土壤加深而降低,在〉60cm土层则随土壤加深而提高,这是因为土壤大孔隙和稳定出流速率在主根系层更多地受植物改良土壤作用影响,在深层土壤则更多地受石砾含量增加的影响。     

祁连山北坡青海云杉林下苔藓层对土壤水分空间差异的影响

苔藓层是青海云杉林(Picea crassifolia forest)下的一个重要层片,它通过截持降水和减少土壤蒸发,对土壤水分产生影响。以祁连山北坡排露沟小流域的一个阴坡(海拔2700 m,植被为青海云杉林)作为样坡,于2010—2012年生长季对青海云杉林下有、无苔藓层覆盖地点的土壤水分进行对比观测。结果表明在祁连山青海云杉林下,苔藓层覆盖能减少土壤水分的空间差异。主要表现为:(1)无苔藓覆盖各观测点土壤含水量极差达62.2 mm,空间变异系数(CV)为17.3%;有苔藓层覆盖观测点土壤含水量空间变异系数为2.3%,仅为无苔藓覆盖地点的1/7.5,空间差异极显著(sig.0.001)。(2)在持续无雨、小雨后和连阴雨天气下,有苔藓覆盖地点土壤含水量空间差异均显著小于无苔藓覆盖地点(sig.0.05)。在持续无雨的情况下,无苔藓层覆盖各观测点土壤含水量空间变异系数平均值为19.8%,有苔藓覆盖地点土壤含水量空间变异系数平均值为6.6%,仅为无苔藓覆盖地点的1/3。小雨后,无苔藓覆盖各观测点土壤含水量空间变异系数平均值为15.2%,有苔藓覆盖地点土壤水分空间变异系数平均为5.1%,为无苔藓覆盖地点的1/3。连阴雨后,无苔藓覆盖各观测点土壤含水量空间变异系数平均为15.4%,有苔藓覆盖地点土壤水分空间变异系数平均为4.6%,为无苔藓覆盖地点的1/3.3。(3)持续无雨的情况下,苔藓层减小土壤水分空间差异的作用主要反映在土壤表层0—15 cm,对深层的作用不显著。而小雨和连阴雨后,苔藓层对15—80 cm深层土壤影响显著,而表层0—15 cm没有明显规律。     

宁夏六盘山人工林和天然林生长季的蒸散特征

为了系统地认识森林生态系统结构对蒸散特征的影响,2009年5-10月,应用热扩散技术和传统水文学方法,对六盘山香水河小流域华北落叶松人工林和华山松天然林的蒸散及分量进行对比研究.结果表明: 华北落叶松人工林生长季总蒸散量为518.2 mm,是同期降雨量的104.6%,远高于天然林蒸散量420.5 mm.两种林分总蒸散量在其垂直层次上的分配比例相近,表现为冠层蒸腾量>草本+土壤层蒸散量>灌木蒸腾量,但林分各组成分量占总蒸散量的比例明显不同.其中,人工林冠层月均截留量和蒸腾量为19.6和25.2 mm,分别是天然林的1.2和1.9倍;人工林灌木层月均蒸腾量为 4.4 mm,占天然林的23.4%;人工林草本+土壤层月均蒸散量为37.1 mm,是天然林的1.8倍.采用Penman-Monteith方程对林分的实测蒸散量进行对比检验,两种方法对林分蒸散量的估计值基本接近.
     

六盘山典型植被下土壤大孔隙特征

利用水分穿透曲线法和Poiseuille方程研究了六盘山8种典型植被类型下土壤大孔隙的半径与密度特征.结果表明:研究区典型植被下土壤大孔隙半径在0.4~2.3 mm,加权平均半径为0.57~1.21 mm,平均值为0.89 mm;大孔隙密度变化范围为57~1117个.dm-2,平均408个.dm-2;半径>1.4 mm的大孔隙密度较小,其数量仅占大孔隙总数量的6.86%;大孔隙面积与土柱水分出流面积的百分比(简称土壤大孔隙面积比)介于0.76%~31.26%,平均为10.82%.研究区土壤大孔隙密度为阔叶林大于针叶林,亚高山草甸与阔叶林相当,灌丛与针叶林相当;土壤大孔隙面积比为阔叶林高于针叶林,灌丛与阔叶林相当,亚高山草甸与针叶林相当.     

准确理解和量化森林水源涵养功能

公认的森林水源涵养功能是指森林通过调节蒸散的组分和总量、保护和改善土壤结构、提高土壤入渗和削减地表径流、促进壤中流形成和地下水补充等水文过程而产生的消减河川洪水径流、增加枯水期径流、稳定水资源供给的利于经济社会发展的有益作用。但是，这种简单定义忽略了森林对总径流量的调节作用，因此会常常引出对森林水文效益的一些误解。研究认为，森林水源涵养服务功能或效益与森林水文调节作用关系密切但却是不同的概念。混淆二者的内涵是导致不能准确理解和合理评价森林水文影响的重要原因。森林水源涵养效益有很大时空差异，在量化和评价时需对比参照生态系统并考虑经济社会发展的水安全需求。量化森林水文调节作用方法的共同原则是赐除森林以外的其它因素影响，从而确定森林本身的水文影响。大面积森林恢复虽然对减少灾害性的中小洪水有积极作用，但各地的森林水源涵养功能并不一致，还会随时间而变，也时常存在不同水源涵养功能指标的矛盾。造林或再造林不一定会产生补充地下水、提高枯水期径流及增加年径流总量的效益。相反，不合理的造林与经营可能产生不利的水文影响。我们呼吁生态学和水文学研究机构及自然资源管理部门应尽快联合，统一定义森林水源涵养服务功能...