用原图-对偶图法设计内部间隔最小的自然保护区

生境破碎是导致生物多样性损失的重要原因之一,在设计自然保护区时设法减少生境破碎是提高保护区有效性的重要方法.由于经济资源或地理因素制约不可能把连续的大片土地都划为保护区时,设计一个由相互分离的几部分组成的保护区是更为现实的做法.选择地块组成内部间隔最小的保护区是减少破碎化的一个重要途径,但结合空间特征的保护区地块选择模...     

群落构建研究的新进展:进化和生态相结合的群落谱系结构研究

群落如何构建足群落生态学中的重要问题.群落谱系结构研究将物种间的亲缘进化关系运用到群落生态学研究中,利用物种的系统发育状况推测历史因素对现有群落的影响,为推断影响群落组成的生态学机制提供了有效方法.群落谱系结构的研究方法是首先建立可代表群落物种库的超级系统进化树,然后计算群落内物种间的谱系距离,最后通过统计方法检测其与随机模型下的谱系距离是否有显著差异来获得谱系结构(如谱系聚集、谱系发散),从而揭示群落构建中的关键生态过程(如生境过滤、竞争作用).群落谱系结构与空间尺度、分类群尺度、时间尺度等不同研究尺度有关.在小的空间尺度下,随着分类群尺度降低、树木年龄级增大,群落谱系结构从聚集逐渐转为发散;而随群落空间尺度的增大,谱系趋向于聚集.谱系结构受到环境因素影响,因此分析集合群落下的谱系可以揭示区域生态过程的影响.另外,群落谱系结构研究还有助于探讨中性理论、密度制约假说等生态学理论,并预测干扰作用下的群落演化趋势.在利用谱系结构深入探讨群落构建成因时,需要基于生态特征和环境变量共同分析,同时考虑小尺度局域过程(群落的微环境或群落内种间相互作用等)和大尺度区域过程(地史过程和物种形成等),并可结合生态控制实验,以确认群落构建的关键因素.在研究方法和手段上,今后需要注重通过选择合适的基因片段建立系统树,然后通过生态特征来加以校正,以更准确地反映物种间的亲缘距离.另外,获得谱系树后还需要寻找更加合理的统计模型和指数,增加统计分析和解决问题的能力.     

2011年第2期《遗传》封面说明

空间诱变育种是指利用返回式卫星或高空气球将作物种子带到太空,利用太空特殊的环境使生物体产生变化,引起生物体DNA序列结构变化和染色体畸变,进而导致生物体性状发生改变,培育作物新品种的诱变育种新技术。它具有诱变效率高、变异幅度大、育种周期短、无环境污染等特点,在当今作物育种中发挥着重要的作用。空间诱变育种开辟了玉米育种的新途径,丰富了玉米育种学的内容。     

九龙江河口浮游植物的时空变动及主要影响因素

于2009年春（5月）、夏（8月）、秋（11月）在九龙江河口水域进行了水文、化学和生物的生态完全示范区综合外业调查,研究了九龙江河口浮游植物的种类组成、密度分布、季节变化、空间差异及主要影响因素,并结合前期资料分析了年际变动。结果表明,九龙江河口的浮游植物共记录7个门类75属134种。主体是硅藻,绿藻次之,甲藻和蓝藻较少,黄藻检出率高,裸藻和金藻零星检出。种类组成的空间差异大,绿藻在河口内区淡水水域比硅藻更占优势, 中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、短角弯角藻（Eucampia zodiacus）、圆筛藻（Coscinodiscus spp.）、颗粒直链藻（Melosira granulata）、微小小环藻（Cyclotella. caspia）是河口区咸淡水水域及近海区的主要种类。浮球藻（Planktosphneria gelotinosa）、栅藻（Scenedesmus spp.）、盘星藻（Pediastrim spp.）、小席藻（Phormidium tenus）是河口内区淡水水域的主要种类。根据浮游植物的生态类型及其生境特征大致可分为三大类群。浮游植物密度夏季最高,平均为358.68103cells/L,密集中心的季节变化明显,密度分布由优势类群的密度分布决定。中肋骨条藻和短角弯角藻的数量庞大,导致优势种突出,多样性降低,种间分布不均匀,群落结构简单化。与史料比对,种类组成因淡水藻类的列入而更丰富,密度年际降低,中肋骨条藻仍是第一优势种,但优势度有较大降幅,优势类群有重大年际变化,细胞个体较小的种类占优。盐度和营养盐对浮游植物的分布及密度变化造成极大的时空差异,存在线性、复合线性、多项回归等复杂的相关关系。     

北方两省农牧交错带沙棘根围AM真菌与球囊霉素空间分布

2009年7月在内蒙古和河北两省农牧交错带沙棘(Hippophae rhamnoides L)集中分布区选取3个典型样地,分别从0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm和40-50cm土层采集沙棘根围土壤样品,研究了沙棘根围AM真菌与球囊霉素空间分布及与土壤因子的相关性。结果表明,沙棘能与AM真菌形成良好的疆南星型(Arum-type)丛枝菌根。AM真菌定殖率和孢子密度与样地生态条件密切相关。大梁底村和多伦东样地AM真菌不同结构定殖率及孢子密度无明显差别,但均显著高于黄柳条村样地,只在大梁底村发现丛枝定殖;孢子密度在3个样地均随土层加深而降低,不同结构定殖率在大梁底村随土层加深而降低,其他2个样地无明显变化规律;AM真菌最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-30cm浅土层。根围土壤总球囊霉素(TEG)和易提取球囊霉素(EEG)含量在3个样地均随土层加深而降低。相关性分析表明,孢子密度与菌丝定殖率、泡囊定殖率和总定殖率极显著正相关。AM真菌菌丝、泡囊和总定殖率与土壤pH值、有机C、碱解N和速效P含量、脲酶和碱性磷酸酶活性极显著正相关,丛枝定殖率与土壤碱解N含量和脲酶活性显著正相关。多元线性回归方程表明,AM真菌不同定殖结构和土壤因子对TEG和EEG含量贡献不同,对于TEG:菌丝>孢子>泡囊;有机C>速效P>酸性磷酸酶>pH值,对于EEG:泡囊>孢子>菌丝;有机C>速效P。结果建议,AM真菌孢子密度、菌丝定殖程度和土壤球囊霉素含量在一定程度上能综合反应土壤AM真菌群落、有机C动态和养分循环进程,可以作为土壤质量及功能评价的新指标进一步深入研究。     

基于地表温度-植被指数关系的地表温度降尺度方法研究

地表温度(Land Surface Temperature, LST)在空间上和时间上均存在很大的差异性。而通过卫星遥感技术来监测地表温度存在着空间分辨率和时间分辨率上的矛盾:空间分辨率高的卫星时间分辨率低,反之亦然。为了解决这个矛盾,首先利用TsHARP (An algorithm for sharpening thermal imagery)温度降尺度方法将LST_MODIS,1km(1km MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)地表温度)图像(2004年9月9日上午)降尺度为LST_MODIS,500m(500m MODIS地表温度)图像。为了对降尺度LST_MODIS,500m图像进行验证,对研究区内同一天(2004年9月9日上午)的ETM图像的第6波段的辐亮度值升尺度到500m后,再利用Sobrino ETM(Enhanced Thematic Mapper)温度反演方法反演得到LST_ETM,500m(500m ETM地表温度)图像,将LST_ETM,500m图像作为当日地表温度的实测值,对降尺度LST_MODIS,500m图像的降尺度效果进行验证。对比结果表明降尺度LST_MODIS,500m图像更加精细刻画LST_MODIS,1km图像在空间上的分布格局;定量对比3种降尺度LST_MODIS,500m和LST_ETM,500m的RMSE分别为0.786、1.002,0.754℃,降尺度结果达到预期效果。     

桂西北典型喀斯特区生态服务价值的环境响应及其空间尺度特征

Study on ecosystem service values (ESVs) is the bridge of understanding ecosystem and economic decision-making. To investigate the response of ESVs to ambient environment and their spatial scales is an urgent work in the process of ecological restoration and sustainable development in southwest China. Based on the previous research results, the remote images, and weather data of 31 years (1975-2005), the response of ESVs to ambient environment and their spatial scales in a typical karst area of northwest Guangxi, China were evaluated with the method of empirical mode decomposition (EMD) in this paper. The results showed that ESVs had obvious variations with changes in elevation, rocky types and soil types, and had corresponding characteristics of spatial scales. The ESVs in middle and low elevation areas were higher, but they decreased due to human activities such as deforestation. The ESVs in peak-cluster depression areas were lower, and they would increase as influenced by policies such as returning farmland to forestland. The ESVs were influenced by rocky types, showing lower values but an increasing trend in the typical karst regions while higher values but a decreasing trend in non-karst regions. The average ESVs in the west part of the study region, which is not only the main nature reserve for rare wildlife species in Guangxi, but also one of the best preserved natural vegetation regions in China, were more than 15,000 RMB Yuan ha-1,. Comparatively, the ESVs were less than 10,000 Yuan ha-1 in the middle part of the region attributed to low vegetation coverage, serious peak-cluster depression and karst rocky desertification. After about 20 years, that is from 1985 to 2005, the ecosystem conditions had been improved and the ESVs had increased in the middle and eastern part of this study region. On the contrary, in most western part, which was dominated by subtropical evergreen broad-leaved forest, they had been worsened, and the balance values of ESVs were negative. As for the relationships of ESVs with rocky types and soil types, lime soil and red soil were the two main soil types that contributed to ESVs (The total contribution was above 60%, and it is 63.77%,64.37%,64.56%,64.91% respectively in the four years of 1985, 1990, 2000 and 2005.). The variance contribution of intrinsic mode function (IMF) and trend (R) showed that there were obvious special sales for ESVs in this study area, and the main spatial scales were about 2.7 km, 5.5 km, and 11.6 km. The variance contribution ratio was 12.29%, 11.26%, 11.49% respectively, and the trend (R) was high (17.74%). In conclusion, this study indicated that ecosystem conditions in the typical karst area were improved owing to the application of rocky desertification control policies, such as ecological migration and returning farmland to forestland. Besides, the main spatial scales of ESVs in the study area were the interactions of terrain, physiognomy, land use / land cover and human activities.     

宽窄行栽植模式下三倍体毛白杨根系分布特征及其与根系吸水的关系

采用剖面法对宽窄行栽植模式下三倍体毛白杨(triploid Populus tomentosa)的根系分布特征进行了研究;采用管式TDR系统对土壤剖面含水率变化动态进行了连续观测,并据此计算林木根系吸水速率,以探讨土壤含水率、根系分布和根系吸水分布之间的相关关系。研究结果表明:毛白杨的总平均根长密度在林带两侧和不同径向距离处非常接近(P>0.05);但在不同土层间变化很大(P<0.01),其中0-20和60-150 cm土层为根系主要分布区域,其根系所占比例共达86%;不同径阶间的根长密度差异显著(P<0.01),且其比例关系会随空间位置的改变而发生变化。不同栽植方位下,林带东侧毛白杨根系分布的浅层化程度高于西侧,且在径向240-280 cm内其0-0.5 mm的极细根显著多于西侧(P<0.05)。因此,宽窄行栽植模式下,深度和径阶是毛白杨根系分布的主要影响因子,而栽植方位会对其形态构型产生影响。毛白杨根系吸水模式受细根分布的影响,但会随土壤剖面水分有效性分布的变化而变化:当表土层水分有效性增加时,根系吸水主要集中在表土层;当表土层水分有效性降低时,深层土壤根系的吸水贡献率会逐渐增加;当土壤剖面水分条件异质性较高时,根系吸水主要集中在根系密度与水分有效性均较高的区域;当土壤剖面水分分布均匀且不存在水分胁迫时,根系吸水分布与细根分布最为一致。     

黑龙江大兴安岭呼中林区火烧点格局分析及影响因素

林火是森林生态系统景观格局、动态和生态过程的重要自然驱动力,理解林火发生空问格局与影响因素对于林火安全管理具有重要的作用.采用点格局分析方法,以黑龙江大兴安岭呼中林区1990-2005年火烧数据为研究案例,分析了火烧点空间格局及其影响因素.结果表明,火烧点在空间上的分布是不均匀的,呈现聚集分布,存在一些火烧高发区和低发区.呼中林区火烧概率是0.004--0.012次/(km2.a),平均火烧概率为0.0077次/(km2.a).人类活动因子、地形因子和植被凶子对林火的发生均具有重要作用.应用空间点格局分析方法表明,距离居民点和道路的距离、高程、坡度和林型是影响林火发生的显著因子.因此在进行森林防火管理时,仅仅通过控制人类活动对于降低林火火险的效果是有限的,地形和林型也是林火防控时重点要考虑的因素.     

全球变化下的国际水文学研究进展:特点与启示——2011年欧洲地球科学联合会会员大会述评

欧洲地球科学联合会2011年会员大会于4月3-8日在奥地利首都维也纳举行。其中,水文学专场重点讨论了全球变化对陆地表层水文过程的影响。主要包括气候变化下的洪涝灾害与干旱胁迫、冰川融雪、降雨特性、区域水平衡、土壤侵蚀与泥沙搬运、景观进化与水文过程、地下水与溶质迁移、植被动态与水文格局、气候-水-健康、气候和土地利用综合影响下的区域水行为、耦合水与人类经济社会的关键要素、基于公众和利益相关者参与的水资源优化管理等重要科学进展。众多议题凸现了多学科交叉、多区域、跨尺度、系统性以及先进技术设备的广泛应用等几大特点,对于今后应对气候变化和环境变迁所带来的种种挑战具有重要启示。当前和今后的工作中应瞄准与把握以下几个基本原则。(1)进一步加强基础研究、促进学科交融与渗透,以实现方法和理念互补、共同解决复杂生态学问题。(2)重视区域分异、以凸现具体科学问题,实现研究目标、对象、内容和方法的有机统一。(3)重视系统性研究,加强国际合作、共同研发,促进先进技术和研究手段的创新与应用。