不同去趋势方法对树轮年表气候信号的影响——以卧龙地区为例

基于川西卧龙地区林线位置岷江冷杉(Abies faxoniana)的树轮宽度数据, 结合地面气象站和空间网格化气象数据, 对不同去趋势年表对气候条件的响应特征进行了比较分析。研究表明: 不同去趋势年表的气候响应特征具有很大的相似性, 具体表现为前一年9月份、当年3月份和7月份的气温, 以及前一年10-12月份的降水、当年4月份和7月份的降水对树木生长的正影响作用; 前一年11月份到当年3月份的相对湿度, 以及当年2-3月份和7-8月份的霜冻频率对树木生长的负影响作用。从不同去趋势方法对气候响应的异质性特征来看, 保守曲线、67%样芯长度步长、60年步长和90年步长的平滑样条函数去趋势年表间具有很强的相关性, 对气候响应也最明显, 特征基本一致。30年步长的平滑曲线去趋势年表与其他去趋势年表的相关性较弱, 与气候要素的相关性也明显较小。另外, 未经去趋势处理的树轮宽度年表统计参量数值要明显高于去趋势年表, 它与气候要素的相关特征也基本反映出川西卧龙地区树木生长对气候响应的基本特征。     

内蒙古典型草原4种优势植物凋落物的混合分解研究

混合凋落物的研究对预测生态系统群落水平的分解以及相应的养分释放和进一步的循环等生态学过程具有重要意义。该研究使用网袋法, 对克氏针茅(Stipa krylovii)、糙叶黄芪(Astragalus scaberrimus)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)和羊草(Leymus chinensis) 4种凋落物单种及其混合物的分解速率及分解过程中的养分动态进行了野外实验研究, 以探讨凋落物多样性对内蒙古典型草原生态系统分解速率和过程的影响。通过对凋落物分解速率和养分含量变化历时1年的实际测定, 得到下列研究结果(1)分解341天后, 单种凋落物的剩余重量与初始氮(N)含量呈显著负相关关系(p < 0.001, r = - 0.979)。混合凋落物中, 糙叶黄芪-星毛委陵菜组合剩余重量的实测值比期望值高7.5%, 表明凋落物混合具有显著的正效应, 但在其他几种组合中没有发现显著的凋落物混合效应; (2)在分解初期的N释放阶段, 克氏针茅-糙叶黄芪和克氏针茅-羊草组合的实测N剩余率分别比期望值低4.7%和10.0%, 表明混合凋落物对初期N元素释放具有显著的负效应。不同凋落物混合组合的磷(P)释放或累积在不同分解时期都得到了一定程度的促进, 尤其是星毛委陵菜-克氏针茅、克氏针茅-羊草和克氏针茅-糙叶黄芪组合, 它们在分解前期、中期和后期, 实测P剩余率与期望值的差异分别为31.1%、23.1%和21.8%。研究结果表明, 在内蒙古典型草原生态系统, 多数混合凋落物对分解速率不产生显著的混合效应; 相反, 大多数混合凋落物对分解过程中的养分动态, 尤其是P元素, 具有显著的混合效应, 而混合效应的方向(正或负)可能是十分复杂的。     

4种杂交杨对土壤水分变化的生态学响应

以田间持水量的100% (T1, 对照)、70% (T2)、50% (T3)和30% (T4)为4个水分处理梯度, 比较研究了4种不同品系的杂交杨(Populus)——15-29 (P. trichocarpa × P. deltoids)、DN-2 (P. deltoids × P. nigra)、DN-14274 (P. deltoids × P. nigra)和R-270 (P. deltoids × P. nigra)在不同水分处理和不同处理阶段对水分亏缺的反应。结果表明, 4种杂交杨品系对水分亏缺较敏感, 都通过关闭气孔、降低叶面积以有效地调节水分的散失, 降低光合速率、蒸腾、水势, 增加水分利用效率, 改变生物量的分配等一系列生理适应机制以及形态策略, 来应对不同程度的水分亏缺, 只是不同品系的适应程度不同。在生物量分配上, R-270主要降低叶干重, 而其它3个品系的叶、茎和根干重全部降低; 随着水分亏缺的加重, 15-29和R-270的根冠比增加, 根部获得更多的同化物分配, 从而有利于水分的吸收, 增加其抗旱性。DN-2的碳同位素组成δ¹³与水分利用效率呈显著正相关(r= 0.631, p<0.01)。而R-270的δ¹³与水分利用效率呈负相关, 但不显著, 只有在处理T4下呈显著负相关(r= -0.732, p<0.01), 表明土壤水分影响了碳同位素的分馏, 不同品系相反的结果表明同位素分馏的遗传变异。与T3和T4相比, T1和T2处理的苗木具有较高的生物量、叶面积、光合速率、蒸腾、水势以及气孔导度, 说明4个杂交杨品系在充足或适当的灌溉条件下具有较高的生产力。在T3和T4处理下, 4个品系表现出不同的生存策略, 但生产力均较低, 因此在干旱胁迫下很难形成高生产力。与DN-2和DN-14274相比, 15-29和R-270对水分胁迫表现出更强的适应性反应, 具有较强的抗旱性, 可用作防护林品种。     

小麦灌水时期与灌水量对花后果聚糖积累与转运及水分利用效率的影响

于2004-2005年和2005-2006年冬小麦生长季,在山东泰安和兖州进行田间试验,研究不同灌水时期和灌水量处理对冬小麦开花后倒二节间果聚糖积累与转运和水分利用效率的影响.结果表明：全生育期不灌水促进了灌浆后期倒二节间贮藏果聚糖向籽粒的转运.在拔节期和开花期各灌水60 mm,可提高开花后旗叶的光合速率和同化物输入籽粒量及其对籽粒的贡献率,拔节期、开花期和灌浆期各灌水60 mm或拔节期和开花期各灌水90 mm,灌浆后期旗叶的光合速率显著降低,营养器官花前贮藏同化物转运量及其对籽粒的贡献率升高,花后同化物输入籽粒量及其对籽粒的贡献率降低,灌浆后期倒二节间的聚合度（DP）≥4、DP=3果聚糖滞留量增加,不利于果聚糖向籽粒的转运.两个生长季中,拔节期和开花期各灌水60mm处理的小麦籽粒产量较高,水分利用效率最高.拔节期、开花期和灌浆期各灌水60 mm或拔节期和开花期各灌水90 mm,小麦籽粒产量无显著变化,水分利用效率降低.     

贵州普定喀斯特次生林乔灌层地上生物量

生物量是植物群落最重要的特征之一, 也是研究生态系统基本过程和功能的重要参数。我国西南喀斯特山地次生林是退化生态系统恢复过程中的重要阶段, 其生境特殊, 乔灌层种类繁杂且生长形态多样, 物种间体积质量密度差异悬殊, 生物量测定极为困难。所以, 有关其生物量的基础资料极为缺乏。该文根据对普定喀斯特生态站的窄叶石栎(Lithocarpus confinis)+云南鼠刺(Itea yunnanensis)林、圆果化香(Platycarya longipes)+云南鼠刺林、圆果化香+槲栎(Quercus aliena)林3个主要次生森林类型的样地调查资料, 采用样木回归模型法和收获法, 研究了群落乔灌层地上生物量及其分配格局。利用172株样木数据建立了圆果化香、窄叶石栎、云南鼠刺、刺楸(Kalopanax septemlobus)、安顺润楠(Machilus cavaleriei)、槲栎、香叶树(Lindera communis)、川钓樟(Lindera pulcherrima var. hemsleyana)、异叶鼠李(Rhamnus heterophylla)、倒卵叶旌节花(Stachyurus obovatus)、薄叶鼠李(Rhamnus leptophylla)、贵州花椒(Zanthoxylum esquirolii)、竹叶椒(Zanthoxylum planispinum)、铁仔(Myrsine africana)和刺异叶花椒(Zanthoxylum dimorphophyllum var. spinifolium)15个主要树种的分种生物量回归模型。同时, 利用这些样木建立了3个不同胸径(D)组(D＜1 cm、1 cm≤D≤5 cm和D>5 cm)的生物量回归模型。通过进一步分种和分组的计算得出: 这3个次生乔木林的乔灌层地上生物量分别为85.6×10³、65.3×10³和115.2×10³ kg·hm^-2; 层次分配上, 3个样地的乔木层地上生物量占绝对优势, 分别约占乔灌层地上生物量的98.5%、96.6%和99.0%; 径级分配上, 3个样地的生物量主要集中在大径级(D≥10 cm)的个体上; 物种分配上, 3个样地的生物量排序前10位的物种分别约占乔灌层地上生物量的99.3%、97.3%和99.0%, 并集中分配在少量优势树种中。     

猪粪中铜对东北黑土的污染风险评价

集约化养殖使用大量铜(Cu)作为饲料添加剂,养殖废物的排放和利用可导致一定的环境问题.本文以东北黑土为供试材料,通过在盆栽试验中添加不同Cu浓度的猪粪来模拟不同施肥年限的菜园土,研究土壤中Cu累积对小白菜地上部分Cu浓度、地上部分生物量、土壤微生物生物量碳和土壤酶(脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶)活性的影响.结果表明：单独施用猪粪显著增加了小白菜地上部分生物量,对其Cu浓度则没有显著影响.猪粪的施用在一定时期内显著促进了脱氢酶和脲酶的活性,但随土壤Cu浓度的增加,脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性逐渐受到抑制.当土壤全Cu浓度达到301.3 mg·kg^-1后,小白菜地上部分生物量、土壤微生物生物量碳及脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性均受到强烈抑制.小白菜地上部分Cu浓度与土壤全Cu和水溶态Cu浓度呈显著正相关(P<0.01),而地上部分生物量与土壤全Cu浓度呈显著负相关(P<0.05).研究表明,可用于种植蔬菜的黑土Cu浓度阈值应小于301.3 mg·kg^-1.     

盘锦芦苇湿地空气动力学参数动态及其影响因子

应用盘锦芦苇生态系统观测场的涡动相关通量和小气候梯度系统的观测资料,采用涡动相关与小气候梯度观测相结合的方法估算了研究区芦苇下垫面空气动力学参数,并分析了其影响因素.结果表明：该方法可较好地估算芦苇湿地的空气动力学参数;芦苇湿地零平面位移（d）和粗糙度（z₀）的季节变化均呈先增后减的单峰曲线变化. z₀和d均在9月达到最大,分别为0.24和1.85 m; 12月达最小,分别为0.03和0.02 m.芦苇湿地z₀和d的季节变化主要受株高(h)和叶面积指数(LAI)的影响. d随h的增加而线性增加,z₀与h呈二次曲线关系.d/h和z₀/h均与LAI呈幂函数关系,复相关系数分别为0.99和0.78.     

玉米生长季土壤呼吸的时间变异性及其影响因素

基于东北地区玉米生态系统土壤呼吸连续2个生长季的观测,阐明了土壤呼吸日、季节变化特征,综合分析了水热因子、土壤性质、生物量及叶面积指数（LAI）对土壤呼吸的影响。结果表明：玉米地土壤呼吸日变化为不对称的单峰型曲线,最小值和最大值分别出现在6：00-7：00和13：00左右。2005年玉米生长季土壤呼吸速率均值为3．16μmol CO2&#183;m^-2&#183;s^-1,最大值为4．77μmol CO2&#183;m^-2&#183;s^-1,出现在7月28日;最小值为1．31μmol CO2&#183;m^-2&#183;s^-1,出现在5月4日。统计分析表明：土壤温度是玉米生态系统土壤呼吸日变化的驱动因素;土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸季节变化的关键因素,二者可以解释玉米生长季土壤呼吸时间变异的87％;LAI和根系生物量与土壤呼吸速率呈正相关,说明生物因子对土壤呼吸季节变化也有影响;土壤有机质、全氮和碳氮比等土壤理化特性与土壤呼吸速率的关系较弱;玉米生长季追施氮肥明显促进土壤呼吸速率。     

内蒙古克氏针茅草原生态系统-大气通量交换特征

基于内蒙古克氏针茅草原生态系统的涡动相关观测资料和小气候梯度系统观测资料,对研究区碳通量和水热通量的日、季动态进行了研究.结果表明：克氏针茅草原生态系统生长季的碳通量日动态呈U型曲线,即日出前释放CO₂,日出后开始吸收CO₂,正午前后达峰值,午后吸收CO₂减弱,日落后重新转为释放CO₂;9月白天CO₂吸收最为强烈,8月次之,10月最低.克氏针茅草原的感热和潜热通量的日动态均呈倒U型曲线,与碳通量日动态相反,即白天感热和潜热通量多为正值,夜间感热为负值,潜热接近于零;感热通量以5月最高,潜热通量以9月最高.冬季草地为弱碳源,CO₂通量较小,夏季表现为明显的碳汇.     

农牧交错区草地利用方式导致的土壤颗粒组分变化及其对土壤碳氮含量的影响

 以位于农牧交错带的内蒙古多伦县6种主要草地利用方式为研究对象,对0～ 30 cm土层的土壤颗粒组分、植物地下根系生物量、土壤有机碳 （Soil organic carbon, SOC）和土壤全氮（Total nitrogen, TN）含量进行了测定分析。6种草地利用方式分别为自由放牧、刈割、围封禁牧 、弃耕、人工牧草（紫花苜蓿（Medicago sativa））和青储作物玉米(Zea mays)）栽培。对土壤粒径分布的分维分析表明,自由放牧样地的土 壤分维数明显低于其余5种类型的草地利用样地,表现出较大的土壤质地异质性。在土壤颗粒组分方面,弃耕样地和人工牧草样地的土壤粘粒（ <0.005 mm）和粉粒(0.005～0.05 mm)含量要明显高于其它草地利用方式,而自由放牧样地呈现相反的变异趋势。除人工牧草样地和自由放牧样 地之外,代表其余4种类型草地利用方式的样地的粘、粉粒含量均随土层加深而降低。6种草地利用方式中,土壤砂粒(0.05～1 mm)含量均与土 壤碳氮含量呈负相关关系;除自由放牧样地和人工牧草样地外,其余4种草地利用方式的土壤粘粒与土壤碳氮含量均表现为显著正相关;植物根 系生物量与土壤碳氮含量和粘、粉粒含量均呈显著正相关;地上生物量和凋落物仅与粘粒含量存在显著正相关关系。以上差异说明草地利用变 化有可能通过影响植被而改变土壤物理性状,同时土壤碳氮含量和土壤颗粒组分的分布特征以及它们之间的相关关系受土地利用方式的影响较 大。根系生物量和土壤粘粒含量可以共同解释土壤碳氮含量变异的70%,自变量的独立解释量约为20%。回归方程为：SOC = 1.08×［粘粒含量 ］+0.01×［根系生物量］-19.45,TN=0.079 ×［粘粒含量］+0.001×［根系生物量］-1.143。