基于广义可加模型的昆虫种群动态非线性分析及R语言实现

昆虫种群受到气候、天敌和土壤等多种生态因子的综合作用,其动态具有复杂性、不确定性和非线性等特征。广义加性模型(generalized additive models,GAM)就是适用于响应变量与解释变量之间的关系是非线性或非单调的数据分析。本文以1973—1990年稻纵卷叶螟种群数量与降雨持续天数和降雨量的相关性分析为例,介绍了广义可加模型的应用及其R语言实现步骤,为研究昆虫种群动态及其驱动因子提供了有效的分析工具。     

北方水稻和小麦种植区麦田灰飞虱种群发生动态及其带毒率研究

灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallén)是农业生产上的重要害虫之一,尤其是其传毒造成的危害更为严重。本文通过对山东省水稻种植区(包括稻麦轮作区与非轮作区)和小麦种植区灰飞虱田间种群发生量的系统调查、灯诱观测及其带毒率检测等得到如下研究结果:(1)与小麦种植区及水稻种植区非轮作麦田相比,稻麦轮作区麦田灰飞虱虫口密度高,可见稻麦轮作有利于灰飞虱种群发生危害;(2)山东省小麦种植区麦田灰飞虱仅发现携带黑条矮缩病毒,水稻种植区稻麦轮作田灰飞虱种群还检测到携带水稻条纹叶枯病毒;(3)灯诱高峰期灰飞虱带毒率与当地灰飞虱带毒率存在差异,说明有外来种群的迁入;(4)在检测的1 268头灯诱灰飞虱中只有1头体内同时检测到携带黑条矮缩病毒和水稻条纹叶枯病毒,可见灰飞虱可同时携带两种病毒,但概率极低。     

保护性耕作对农田碳、氮效应的影响研究进展

作物产量的高低主要取决于土壤肥力,如何保持并提高土壤肥力是确保我国粮食安全和农业可持续发展的重要任务,也是众多学者关注的焦点。土壤有机碳和氮素是评价土壤质量的重要指标,其动态平衡直接影响土壤肥力和作物产量。随着全球气候变化及环境污染问题的愈加突出,农田土壤固碳及提高氮效率成为各界科学家研究的热点。目前,保护性耕作已成为发展可持续农业的重要技术之一,对土壤固碳及氮素的利用具有很大的影响。深入了解保护性耕作对土壤有机碳固持与氮素利用效率提高的影响机制,对于正确评价土壤肥力有着重要意义。但由于气候、土壤及种植制度等条件不一致,关于保护性耕作对农田碳、氮效应结论不一。阐述了国际上保护性耕作对农田系统土壤有机碳含量变化及其分解排放(如CO₂和CH₄)、氮素变化及其矿化损失(如NH₃挥发、N₂O排放与氮淋失)和碳氮素相互关系(如C/N层化率)影响的研究进展,并分析了其影响因素和相关机理。尽管国内保护性耕作的研究已进行30 多年,但在土壤有机碳与氮素方面与国外相比依然有较大的差距。保护性耕作对土壤固碳与氮素利用的影响机制,碳素和氮素在土壤-植株-大气系统中的转移变化,及结合农事管理等综合评价其生态效应的研究很少。在此基础上,提出未来我国保护性耕作在土壤有机碳固定和氮素利用方面的重点研究方向:(1)在定位试验基础上进一步探讨保护性耕作对土壤有机碳及氮素利用的影响机制;(2)深入研究土壤有机碳和氮素的相互关系及其对土壤肥力的影响;(3)结合环境保护与土壤可持续管理对保护性耕作农田土壤固碳及氮素高效利用的系统评价研究;(4)加强保护性耕作对农田碳、氮效应的宏观研究,合理评价保护性耕措施下对农田碳、氮综合效应。     

城市森林碳汇及其抵消能源碳排放效果——以广州为例

城市森林及其管理相关政策作为减少CO₂排放的有效策略得到了较为广泛的关注。采用材积源生物量方程与净初级生产力方法来定量分析了广州市城市森林碳储量和碳固定量,根据化石能源使用量及其碳排放因子核算了广州城市能源碳排放,最后评估了城市森林碳抵消效果。结果显示广州市城市森林碳储量为654.42×10⁴t,平均碳密度为28.81 t/hm²,而森林碳固定量为658732 t/a,平均固碳率为2.90 t·hm^-2·a^-1。2005-2010年广州市年均能源碳排放则达到2907.41×10⁴t。广州城市森林碳储量约为城市年均能源碳排放的22.51%,其通过碳固定年均能够抵消年均碳排放的2.27%,不过从城市森林综合效益来看其仍是城市低碳发展重要举措之一。分析了林型组成和林龄结构对于广州森林碳储量和碳固定量的影响,并从森林管理角度为城市森林碳汇提升提出建议。这些结果和讨论有助于评估城市森林碳汇在抵消碳排放中所起的效果。     

耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

啃食性端足类强壮藻钩虾对筼筜湖三种大型海藻的摄食选择性

为了评估啃食性端足类强壮藻钩虾Ampithoe valida对筼筜湖大型海藻群落的影响,作者在实验室内开展了强壮藻钩虾对筼筜湖三种大型海藻(绿藻石莼Ulva lactuca和根枝藻Rhizoclonium sp.、红藻细基江蓠繁枝变种Gracilaria tenuistipitata var. liui)的摄食实验,并分析了大型海藻的营养价值是否对强壮藻钩虾的摄食选择产生影响。结果显示,在无选择性摄食实验中,强壮藻钩虾的摄食率与海藻的干湿比和鲜藻总有机碳含量有着明显的负相关关系,这表明强壮藻钩虾有明显的补偿摄食行为,能通过增加低营养价值藻类的摄食量来满足自身代谢的需求。强壮藻钩虾对绿藻石莼和根枝藻有明显的摄食偏好,对它们的摄食率分别占总摄食率的40.6%和57.1%,而红藻细基江蓠繁枝变种则属于偶然性摄食的种类,海藻的营养价值并没有对强壮藻钩虾的摄食选择产生影响。不过,强壮藻钩虾对绿藻的摄食偏好并没有在筼筜湖形成一个以红藻占主导的大型海藻群落,这可能是由于筼筜湖超富营养化的水体使得来自强壮藻钩虾的下行控制已经无法抑制来自超富营养化的水体通过上行控制对绿藻生长的促进作用。     

寒温针叶林土壤呼吸作用的时空特征

利用Li-6400便携式CO2分析系统对寒温针叶林土壤呼吸作用观测数据分析表明,土壤呼吸作用日、季动态均呈单峰型变化,日最大值出现在16:00左右,与5 cm土壤温度日动态相似,滞后于气温日动态变化;月最大值出现在8月份,2006年和2007年分别为8.19 和6.89 μmol CO2 m-2 s-1。日、季土壤呼吸作用与土壤温度的相关性均好于气温。土壤呼吸作用存在较大的空间变异性,一天内3:00 am、7:00 am和11:00 am的土壤呼吸作用变异系数分别为35.5%、27.6%和23.0%,根系和凋落物与土壤呼吸作用表现出相似的空间变异性,其中细根与土壤呼吸作用的相关性最好。     

福建省长汀县水土流失区的时空变化研究——“福建长汀水土保持”专题序言

水土流失是当今世界面临的一个严峻问题,严重的水土流失已造成生态环境的急剧退化。我国是世界上水土流失最严重的国家之一,水土流失的胁迫已使许多地区的群众背井离乡,另觅他乡。即便是在全国森林覆盖率第一名的福建省,水土流失现象也相当严重。而地处福建西部的长汀县河田盆地区,更是以其严重的土壤侵蚀而成为中国南方红壤地区的典型水土流失区。     

大兴安岭天然沼泽湿地生态系统碳储量

采用碳/氮分析仪测定法与标准木解析法,研究大兴安岭5种典型天然沼泽湿地(草丛沼泽、灌丛沼泽、毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)的生态系统碳储量(植被和土壤)、净初级生产力、植被年净固碳量及其沿沼泽至森林方向过渡带水分环境梯度的分布格局,揭示其空间变异规律性,并定量评价寒温带5种典型天然沼泽湿地的碳储量与固碳能力及其长期碳汇作用。结果表明:①5种天然沼泽湿地的植被碳储量分布在(0.48±0.08)—(8.33±0.66)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度呈递增趋势;②土壤碳储量分布在(19.21±6.17)—(38.28±4.86)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度却呈递减趋势;③生态系统碳储量分布在(27.54±7.16)—(38.76±4.58)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度基本呈恒定分布规律性,且以湿地土壤碳储量占优势地位(69.8%—98.8%);④植被净初级生产力分布在(0.68±0.10)—(1.08±0.12)kg.m-.2a-1之间,毛赤杨沼泽最高,草丛沼泽、灌丛沼泽、白桦沼泽居中,落叶松沼泽最低,且总体上低于温带森林湿地而高于寒温带天然落叶松林;⑤植被年净固碳量分布在(0.32±0.09)—(0.51±0.06)kgC.m-.2a-1,毛赤杨沼泽最高(高于全球植被平均年净固碳量)、灌丛沼泽和白桦沼泽居中(达到或接近全球平均值)、草丛沼泽和落叶松沼泽最低(略低于全球平均值),故这5种沼泽湿地均属于碳汇功能相对较强的湿地植被类型。     

庐山风景区碳源、碳汇的测度及均衡

旅游目的地系统碳源、碳汇的计算与分析,不仅是旅游业节能减排政策制定的重要依据,也是旅游与环境相互关系研究的一个新的科学命题.以庐山风景区为例,计算并分析了2010年的碳源及碳汇.结果表明:(1)2010年庐山风景区包括本地居民和旅游者的总碳排放为108 697 t.其中,本地居民占碳排放总量的19.52％,旅游者占碳排放总量的80.48％.在旅游者碳排放中,旅游交通碳排放占50.24％,旅游住宿碳排放占38.04％,旅游食物消费碳排放占10.65％,旅游活动碳排放仅占1.07％;(2)2010年庐山风景区内陆地生态系统碳吸收为9447 t;(3)从碳源、碳汇均衡角度看,庐山陆地生态系统的固碳量吸收了区内碳排放的23.47％.但由于旅游者的区际流动和旅游业的产业关联性强,陆地生态系统的碳吸收仅占区内和区外碳排放总量的8.69％,旅游业使庐山成为一个显著的碳源.