模拟酸雨对杉木幼苗-土壤复合体系土壤呼吸的短期效应

为了解酸雨对土壤碳释放的作用,选取对酸沉降敏感的杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗-土壤复合系统,分成重度酸雨(pH值2.5)、中度酸雨(pH值4.0)和对照(pH值5.6)3个处理区组,进行了2a模拟酸雨胁迫盆栽实验。通过分析酸雨短期作用下土壤酸化的状况以及土壤呼吸的变动,发现:(1)对照组土壤pH值虽有下降,但土壤缓冲体系无显著变化。重度酸雨组土壤pH值持续下降至3.71,土壤残留交换性Ca2+和Mg2+含量明显降低,土壤缓冲体系转成铝缓冲体系,土壤明显酸化。中度酸雨组土壤pH值略低于对照,土壤残留交换性Ca2+含量维持在40.15-42.76μg·g-1(烘干土),而交换性Mg2+含量下降,土壤缓冲体系无显著变化。(2)非模拟酸雨胁迫状况下(对照组),2007年和2008年年均土壤呼吸速率分别为1.41μmol·m-2·s-1和1.42μmol·m-2·s-1,土壤呼吸作用稳定。模拟酸雨短期内以抑制土壤呼吸为主。重度酸雨使土壤呼吸作用持续减弱,2007年和2008年年均土壤呼吸速率分别下降了14%和28%;中度酸雨虽未造成土壤的显著酸化,但该处理组年均土壤呼吸速率2007年增加了8%,2008年则降低了15%。模拟酸雨对土壤呼吸的影响随着酸雨的持续而加强。     

UV-B辐射胁迫下不同起源时期的3种木本植物幼苗的生长及光合特性

平流层臭氧的减薄导致到达地表UV-B辐射增强是全球所面临的环境问题之一。UV-B辐射胁迫对植物的生物学效应研究成为继全球大气二氧化碳浓度升高对植物影响研究之后的又一热点领域。设置了UV-B滤光减弱组、UV-B辐射增强组和自然光对照组3组大田实验,选择不同起源时期的乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensi)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、山核桃(Carya cathayensis)幼苗为实验材料,测定每组中3种植物的生长量与光合特征参数,通过对比组间和种间差异,研究不同起源时期的3种木本植物对UV-B辐射胁迫的响应模式,分析3种植物对于UV-B辐射胁迫的适应性与自身起源和进化时间的关系,为"起源时间越早的木本植物生长发育和光合生理能否更好地适应UV-B辐射胁迫"这一科学命题的探讨提供一定实验参考。得到如下结果:(1)相对于自然光照条件,增强UV-B辐射胁迫对3种木本植物的地径和株高都有抑制作用;对乐东拟单性木兰、青冈的Pn和Amax有一定的抑制作用,对山核桃Pn和Amax则具有一定的促进作用。减弱UV-B辐射胁迫对3种木本植物的地径起到抑制作用,对乐东拟单性木兰、青冈幼苗的株高生长有促进作用,但对山核桃的株高却具有抑制作用;对乐东拟单性木兰以及山核桃的Pn和Amax有一定的抑制作用,而对青冈Pn和Amax则有促进作用。(2)对比种间差异,发现3种不同的UV-B光照条件下青冈的地径生长量都最大,乐东拟单性木兰次之,山核桃最小;株高生长量种间大小排序不一致;相对于自然光照条件,增强UV-B辐射强度下山核桃Pn、Amax的比值都最大,青冈次之,乐东拟单性木兰最小;减弱UV-B辐射强度下青冈的Pn、Amax的比值都最大,乐东拟单性木兰次之,山核桃最小;表明不同起源时间对植物抗UV-B辐射胁迫能力有一定的影响,但不是决定性因素。UV-B辐射增强和过滤减弱胁迫对3个树种幼苗的生长发育、光合作用、叶绿素均有影响,但不同起源时期3种木本植物幼苗光合特征参数的响应模式不一,其机制尚待进一步开展实验进行求证。本研究结果可丰富和补充UV-B辐射胁迫对木本植物的影响研究,为从进化角度筛选UV-B胁迫抗性较强的植物提供了一定的依据。     

近十年江苏省公路绿化综合效益评估与分析

在数据收集、文献查阅及实地调查的基础上,采用市场价值法计算江苏省公路绿化的直接经济效益;采用当量法及LY/T 1721—2008评估法分别计算在涵养水源、保育土壤和维持生物多样性方面以及在固碳释氧和净化空气方面的生态经济效益;采用替代市场价值法和当量法分别计算社会经济效益所包括的减少交通设施投入和景观美学价值,并据此对2000年至2010年江苏省公路绿化综合效益以及2000年至2002年的投资收益率进行了评估和分析。结果表明:江苏省公路绿化综合效益从2000年的3.25×108元增加到2010年的9.40×108元,年均增长10%以上;其中,直接经济效益、生态经济效益和社会经济效益分别占总效益的约20%、76%和3%～5%,生态经济效益的比例最高;在2010年的生态经济效益中按价值量由高至低各指标依次排序为固碳释氧(60.00%)、净化空气(22.80%)、维持生物多样性(6.15%)、涵养水源(5.59%)、保育土壤(5.45%)。此外,公路绿化作为森林碳汇,具有一定的固碳能力。公路绿化产生的综合效益随绿化投入的增加而增加,其中,当年的直接经济效益(即木材价值)远小于当年的绿化投入,而当年的生态经济效益则高于其绿化投入,在综合效益中占主要地位。总体上看,2000年至2002年公路绿化的投资收益率都在60%以上。研究结果表明:公路绿化乔木林的效益小于自然森林,但公路绿化的主要功能在于固碳释氧和净化空气,因而,应注重与完善公路绿化在净化空气方面的功能效益。从长远的角度看,公路绿化是一项投资收益率较高的公益性基础设施项目。     

平茬柠条的土壤水分动态及生理特征

平茬作为荒漠草原区柠条林优化管理的重要手段之一,深入探究平茬复壮阶段的土壤水分的恢复状况及其对生理特征的影响具有十分重要的意义。通过设置对比试验,研究了不同平茬年限柠条的土壤水分的时空分布及其周期性变化规律,并分析了其对净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等光合作用生理特征的影响,结果表明:(1)生长季年内变化,PC1a—PC5a柠条在对土壤水分的保持能力均高于WPC柠条;对比不同平茬年限柠条土壤水分,PC3a增长迅速,PC4a水分条件最优,PC5a土壤水分消退逐渐向WPC柠条的土壤水分接近;土壤垂直剖面上,PC1a—PC4a柠条根系活跃区的土壤水分随着平茬年份的增加,深层的土壤水分得到有效改善,到PC5a时开始回落。(2)不同平茬年限土壤含水量变化剧烈程度分别为PC4aPC5aWPCPC2aPC3aPC1a,且平茬措施对非根系活跃区的深层土壤水分影响不大,平茬后,对0—180cm土层深度的影响显著,且以平茬PC4a和PC5a的土壤水分周期性变化最长,振动强度变化最明显。(3)平茬早期(PC1a—PC2a)的土壤水分并未迅速提高,此阶段柠条的光合作用受自身性状的影响大于对土壤水分的影响;平茬中期(PC3a—PC4a)的土壤水分对光合作用的影响大于柠条的补偿生长作用;平茬后期(PC5a),平茬柠条光合作用减弱及性状几乎不发生变化,土壤水分状况也开始接近WPC柠条。因此,对于荒漠草原平茬复壮阶段的柠条林的科学有效管理,PC5a柠条可作为饲草资源进行利用的最佳时段。     

海州湾生态系统服务价值评估

参照千年生态系统评估的分类体系,并考虑污染等因素引起生态系统服务的退化,评估了海州湾生态系统的潜在和实际服务价值.结果表明,2005年海州湾的潜在服务价值为16.64×108元,平均单位面积海域的服务价值为1.90× 106元/km2.潜在服务价值中,供给服务、文化服务和调节服务分别占53.39％,35.48％和10.84％.考虑赤潮、食品中累积的污染物超标以及温室气体排放等因素造成的生态服务质量和数量的退化,2005年海州湾生态系统提供的实际服务价值为14.08×108元,平均单位面积海域的服务价值为1.61×106元/km2.实际服务价值中,供给服务、文化服务和调节服务分别占48.32％,41.94％和9.74％.海水富营养化和污染等因素导致的生态服务价值降低2.56× 108元,影响最大的是食品供给和气候调节服务.     

基于MSPA与最小路径方法的巴中西部新城生态网络构建

目前快速城市化导致了生境斑块的日益破碎化,景观之间的连通性不断降低。构建生态网络可以连接破碎的生境斑块,增加绿地景观的连通性,对生物多样性保护具有重要意义。以高度景观破碎化的四川省巴中西部新城为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,提取出对研究区生态网络构建具有重要生态意义的核心区和桥接区两类景观要素,并选用整体连通性(IIC)、可能连通性(PC)和斑块重要性(d I)等景观指数,分别对核心区和桥接区进行景观连接度评价,遴选出对维持景观连通性贡献最大的10个核心区生境斑块作为生态网络的源地,并根据斑块对维持景观连通的重要性程度将其他核心区和桥接区进行类型划分,以此作为景观阻力的赋值依据,融入消费面模型中,最后采用最小路径方法构建了研究区潜在的生态网络,并基于重力模型对重要生态廊道进行了识别与提取,在此基础上有针对性地提出了生态网络优化的对策。研究结果表明,MSPA方法能够科学的辨识出研究区内对生态保护具有重要意义的结构性要素,例如作为物种栖息地的核心区和物种迁移通道的桥接区,这些要素是生态网络的重要组成部分;景观连通性的计算,明确了研究区景观要素的保护重点,为最小路径方法中的景观阻力赋值提供了重要的参考信息;基于MSPA与最小路径方法的生态网络分析框架综合了现有景观结构性要素识别、连通性分析以及物种潜在迁移路径分析等方法,将景观中潜在的生态源地和结构性廊道的连通性作为构建生态网络的重要基础和主要依据,从而使得生态网络的构建更科学。研究结果可为高度破碎化地区生态网络的构建提供重要的参考与依据,对其他地区生态网络的构建也具有一定的借鉴意义。     

2005-2009年浙江省不同土地类型上空对 流层NO2变化特征

利用OMI(Ozone Monitoring Instrument, OMI)2005年1月 2009年12月对流层NO₂柱浓度月平均值卫星遥感资料以及浙江省2005年1月 2008年3月由NO₂污染指数数据计算得出的地面NO₂日均值质量浓度,分析了浙江省对流层NO₂的时空分布特征和变化趋势;此外,结合由时间序列的MODIS-EVI数据所获取的浙江省土地利用图,分析不同土地利用类型上空对流层NO₂柱浓度的变化差异。研究发现在2005 2009年间,浙江省对流层NO₂柱浓度呈现显著的增长趋势和季节变化特征,其中NO₂柱浓度最高值出现在冬季,最低值出现在夏季。从区域分布来看,对流层NO₂柱浓度的最高值分布在靠近上海大都市的杭州-嘉兴-湖州平原和宁波地区以及人口密集的西部和东部沿海城市区。此外不同土地利用类型上NO₂柱浓度分布差异显著。农田、水体和城市地区NO₂柱浓度较高,其中城市用地上空的NO₂柱浓度明显高于其他土地利用类型上空的NO₂柱浓度;森林上空NO₂柱浓度值最低。NO₂柱浓度逐年增加趋势主要表现为:在农田、水体和城市居民用地类型上空污染严重的NO₂-Ⅰ类别增加显著,而在森林和草地类型上空,则表现为污染较轻的NO₂-Ⅲ类别增加显著。     

内蒙古不同类型草地叶面积指数遥感估算

叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是重要的植被结构参数,反演LAI是植被遥感的重要研究内容之一。根据在内蒙古呼伦贝尔和锡林浩特草原利用LAI 2000观测的草地LAI,比较了不同植被指数(SR、RSR、EVI、NDVI、SAVI和ARVI)估算不同类型草地LAI的能力,建立了基于Landsat-5 TM遥感数据的LAI估算模型,并利用LAI观测数据对模型进行了检验,生成了研究区内草地LAI分布图,据此对MODIS LAI产品一致性进行了评价。结果表明,在呼伦贝尔和锡林浩特两个研究区,RSR与LAI的相关性最高(R²分别为0.628、0.728,RMSE分别为0.512、0.490),在低密度草地,RSR的优势更为明显;验证表明,根据RSR建立的LAI估算模型的精度可达70%;利用TM数据生成的两个地区的LAI(TM LAI)空间变化明显,锡林浩特草地的LAI值整体上低于呼伦贝尔草地;在呼伦贝尔和锡林浩特,MODIS LAI产品与TM LAI一致性分别为0.566,0.323,MODIS LAI产品高估了呼伦贝尔草地LAI值,而在锡林浩特研究区则存在低估现象。     

不同起源时期的3种被子植物对酸雨胁迫响应的光合生理生态特征

为了验证起源时间较长的植物具有较强适应性的假设, 人工模拟酸雨胁迫, 研究了在不同酸雨处理下不同起源时期的3种被子植物乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensi)、石栎(Lithocarpus glaber)和山核桃(Carya cathayensis)的光合生理适应特性。实验设置了酸雨对照处理(pH 5.6)、中度酸雨胁迫处理(pH 4.0)和重度酸雨胁迫处理(pH 2.5), 并测定了这3种植物的光合特性。研究结果显示: 1)在不同强度的酸雨处理下, 乐东拟单性木兰的光合能力大小趋势为pH 2.5 > pH 4.0 > pH 5.6, 石栎则为pH 5.6 > pH 4.0 > pH 2.5, 但山核桃在酸雨处理之间差异不显著; 2)在酸雨对照处理(pH 5.6)中, 石栎的光合能力相对较高, 其次是乐东拟单性木兰, 山核桃最小。但在重度和中度酸雨胁迫下(pH ≤ 4.0), 3种植物光合能力的大小趋势为乐东拟单性木兰 > 石栎 > 山核桃, 且酸雨胁迫越严重, 上述趋势越明显。研究结果表明: 在重度酸雨胁迫下, 起源时间较早的乐东拟单性木兰表现出较高的光合与适应能力。从应用的角度出发, 建议考虑将乐东拟单性木兰作为酸雨灾害严重地区植被构建的物种之一。     

天目山常绿落叶阔叶混交林土壤温室气体排放特点

采用静态箱-气象色谱法, 将试验样地按照自上而下分为A、B、C、D 四个梯度的采样点。研究了浙江天目山常绿落叶阔叶混交林2013 年3 月-11 月期间土壤温室气体排放的时空变化特点, 并分析了不同梯度的土壤温湿度与气体排放通量的相关性。结果表明: (1)天目山常绿落叶阔叶混交林土壤CO₂ 和CH₄ 两种温室气体排放/吸收季节变化特征较一致, 即夏季>春季>秋季; N₂O 排放通量季节变化表现为夏季>秋季>春季。其中, CO₂ 和N₂O 表现为土壤的排放源, CH₄ 为大气的吸收汇。(2)空间上, CO₂ 通量大小表现为: D 采样点> A 采样点> C 采样点 > B 采样点; 土壤对CH4吸收速率表现为A 采样点 > C 采样点 > B 采样点 > D 采样点; 土壤N₂O 通量大小依次为: A 采样点 > C 采样点 > B采样点 > D 采样点。(3)温度是影响天目山常绿落叶阔叶混交林土壤CO₂ 通量重要因子; CH₄ 的吸收通量随温度的升高和湿度的降低而增大; 在海拔较低的地区, 温度是N₂O 通量的重要影响因子, 海拔较高地区, 湿度是N₂O 通量的重要限制因子。