中国人均生态足迹与生物承载力变化的EMD分析及情景预测

利用经验模态分解(EMD)方法分解并提取1961～2001年中国人均生态足迹与生物承载力变化的波动周期,建立具有周期性波动的非线性动力学预测模型,提出未来50a中国人均生态足迹和生物承载力变化的3种预测情景。结果表明:(1)40a来,中国人均生态足迹在波动中不断增加,具有明显的3.5a和8a两个波动周期;中国人均生物承载力在波动中不断减少,具有明显的2.7a和28a两个周期。(2)若一切照旧,即未来50a中国人均生态足迹与生物承载力保持过去40a的年均变化率不变,则人均生态足迹会持续上升,2050年达到3.391g.hm2;人均生物承载力持续下降,2050年降为0.490g.hm2;而人均生态赤字急剧拉大,2050年为3.024g.hm2,可持续发展形势非常严峻。(3)若缓慢变化,即未来20a中国人均生态足迹保持年均增长率1.195%、人均生物承载力年均减少率0.614%不变,则2025年人均生态足迹为1.849g.hm2、人均生物承载力为0.860g.hm2、人均赤字0.989g.hm2。(4)若人均生态足迹快速减少,即2025～2050年中国人均生态足迹年均减少率为0.996%、人均生物承载力年均减少率为0.614%不变,则2050年人均生态足迹为1.381g.hm2、人均生物承载力0.739g.hm2、人均生态赤字0.641g.hm2,但这需要中国经济发展和技术水平的极大提高、能源消费结构的多元化、居民消费意识和消费模式的快速转变、人民生活质量的极大改善。这样,中国的生态发展才有助于实现全球水平的生态可持续发展,在促进世界可持续发展的道路上起到积极的推动作用。     

西双版纳热带雨林凋落叶分解过程Ⅱ.微生物与线虫的群落动态

通过野外试验与室内模拟相结合,对西双版纳热带雨林生态系统混合凋落叶分解过程中微生物和线虫种群动态变化进行了系统研究。野外试验采用网袋法（即1mm和100μm网眼网袋,分别限制大型土壤动物和螨类的进入）,室内试验采用灭菌一接种法,以观测不同生物组成条件下线虫和微生物对凋落叶的分解作用。结果表明,伴随分解进程,微生物基本呼吸速率不断下降且与分解进程正相关。利用底物诱导呼吸法测定微生物生物量以及细菌、真菌生物量的变化表明,微生物在凋落叶分解过程中的演替遵循一定的路线。当土壤动物参与分解时,由于捕食压力的存在,微生物一般按照“双峰”型路线变化,并存在明显的生物演替现象,在这个过程中微生物对C的利用效率也不断提高;当不存在这种捕食压力时,微生物表现为“单峰-递减”式发展模式,生物量由强到弱变化,微生物对C的利用效率持续下降。土壤动物在凋落叶分解过程中表现为“单峰”型变化动态,与微生物量“双峰”动态形成互补,捕食者与被捕食者之间是一种“捕食-激发”作用下的种群消长关系,这种关系的强烈程度与捕食压力有关。“双峰”发展路线在一定程度上加速了凋落叶的分解进程。     

岷江上游不同树种林地客土混合对土壤生物化学性质和枯落叶分解的影响

人工纯林的长期经营会引发连栽障碍,影响森林的可持续发展,解决途径是引进更新树种形成混交林。为了指导四川岷江上游人工纯林更新树种和混交比例的选择,尝试通过针阔叶树种林地腐殖质土壤及其枯落物的客置和混合原位培养试验,探讨不同树种种间关系的协调性。结果表明:(1)连香树、云南松和云杉林地经过各种客土混合后酶活性普遍都有所提高,而在糙皮桦林地,经云南松土壤客土混合后酶活性普遍有所下降,经云杉土壤客土混合后脲酶和过氧化氢酶活性有不同程度的提高,蔗糖酶活性却有所下降;(2)连香树和云南松林地经过各种客土混合后,加速了C和N由枯落物进入土壤,而在糙皮桦和云杉林地经过各种客土混合后,促进了N从枯落物和有机质矿化分解进入土壤的过程,但却会对有机C进入土壤产生抑制作用;(3)所有不同针阔叶树种林地经土壤客土混合后,对原有土壤的酸碱性起到中和的作用,即原来的阔叶林地土壤向偏酸性方向发展,而原来的针叶林地土壤向偏碱性方向发展;(4)所有不同树种林地的客土混合对枯落叶分解均具有明显的促进作用;(5)连香树林地的LM0.15~0.50和LY0.15~0.35、糙皮桦林地的HM0.15和HY0.15~0.50、云南松林地的ML0.15~0.50和MH0.35~0.50、云杉林地的YL0.35~0.50和YH0.35类型是相对较好的选择,可作为确定更新树种和混交比例的参考。     

β-多样性的研究：应用多元回归和典范分析研究生态方差的分解

 β-多样性刻画了地理区域中不同地点物种组成的变化,是理解生态系统功能、生物多样性保护和生态系统管理的一个重要概念。该文介绍了如何从群落组成,相关环境和空间数据角度去分析β-多样性。β-多样性可以通过计算每个地点的多样性指数,进而对可能解释点之间差异的因子所作的假设进行检验来研究。也可以将涵盖所有点的群落组成数据表看作是一系列环境和空间变量的函数,进行直接分析。这种分析应用统计方法将多样性指数或群落组成数据表的方差进行关于环境和空间变量的分解。该文对方差分解进行阐述。方差分解是利用环境和空间变量来解释β-多样性的一种方法。β-多样性是生态学家用来比较不同地点或同一地点不同生态群落的一种手段。方差分解就是将群落组成数据表的总方差无偏分解成由各个解释变量所决定的子方差。调整的决定系数提供了针对多元回归和典范冗余分析的无偏估计。 方差分解后,可以对感兴趣的方差解释部分进行显著性检验,同时绘出基于这部分方差解释的预测图。     

草酸分解细菌U-1的鉴定及其分解草酸的生物学测定

从油菜菌核病常年发病较轻的油菜根围土中分离得到1株草酸分解菌U-1。通过对这株菌株的菌落形态观察、革兰染色镜检及生理生化反应的检测,初步确定菌株为节杆菌属(Arthrobacter)的细菌。以水稻出苗实验作为体系检测U-1对草酸解毒的生物学反应,研究结果表明,U-1可以显著解除草酸对水稻出苗的抑制作用。     

湖南永顺县落叶木莲资源考察研究

首次报道湘西武陵山地永顺县发现国家一级保护植物落叶木莲。分布面积2000 hm2,多呈散生分布,稀有小面积群落,成年大树有5000余株,胸径5 cm以下幼树及小苗有20000余株。落叶木莲群落属常绿与落叶阔叶混交林,分布海拔400~900 m的山坡中下部,主要有枫香、野漆树、落叶木莲和甜槠、星毛石栎、落叶木莲等群落类型。此前,落叶木莲仅分布江西幕阜山地宜春市明月山,是木兰科木莲属极度濒危的唯一一个落叶树种,对探讨被子植物的起源和木兰科的系统演化有重要的科学意义。     

两种树叶在华南地区贫营养型池塘中的分解速率研究

在热带亚热带地区,凋落物在湖泊、湿地中的分解过程知之甚少。为了解亚热带地区树叶凋落物在静水环境中的分解状况,利用分解网袋法对2种树叶（大叶相思和人心果）在广州长岗山自然保护小区一贫营养型池塘中进行了为期130d的树叶分解研究。结果显示,两种树叶在池塘中的分解速度非常缓慢,130d后大叶相思和人心果树叶的干重剩余率分别为74.3％和77．5％,经指数衰减模型拟合,两者的分解速率系数（k）分别为0．00145d^-1和0．00105d^-1。定殖在两种树叶上的大型底栖动物仅5种,其中优势类群为摇蚊幼虫和钩虾。结果表明寡营养型池塘中大型底栖动物功能摄食群中撕食者种类与数量的稀少是引起这两种树叶分解缓慢的主要因素之一。     

生物炭-牛粪堆肥中产β-葡聚糖苷酶微生物群落应答碳代谢抑制效应

【背景】在高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应下,产β-葡聚糖苷酶(β-glucosidase)功能微生物群落为适应碳代谢压力的变化,会差异化表达糖耐受和非糖耐受的功能基因。在堆肥中添加生物炭可以改变微生物生存的环境,进而影响微生物群落的组成与功能。【目的】分析在不同碳代谢压力下添加生物炭对产β-葡聚糖苷酶功能微生物群落的结构组成与功能的影响。【方法】在生物炭牛粪-稻草堆肥中添加葡萄糖、纤维二糖及β-葡聚糖苷酶抑制剂,构建不同的碳代谢压力。以细菌来源GH1家族的β-葡聚糖苷酶基因为分子标记基因构建基因克隆文库。同时测定羧甲基纤维素酶酶活和β-葡聚糖苷酶酶活。【结果】放线菌、变形菌和拟杆菌是功能微生物群落中的优势菌群。其中,CL处理组变形菌数量有所下降,在添加了抑制剂的处理组中,拟杆菌的数量明显上升。高浓度葡萄糖显著抑制了羧甲基纤维素酶酶活,但对β-葡聚糖苷酶酶活影响不大,其中低浓度纤维二糖的处理可以显著诱导β-葡聚糖苷酶活性。GHCH处理组中β-葡聚糖苷酶表现出高浓度葡萄糖激活特性。【结论】添加生物炭未明显影响参与纤维素降解的功能微生物群落对碳代谢抑制效应的应答。与自然堆肥相比,在添加了生...     

柏木人工林林窗位置对香椿细根分解及土壤真菌群落多样性的影响

为了解林窗位置对香椿细根分解及土壤真菌群落多样性的影响,以川中丘陵区30a生柏木人工林为研究对象,采用Illumina Miseq高通量测序技术研究200 m²人工林窗中心位置（GC）、边缘位置（GB）、郁闭林（CC）对香椿细根2a自然分解后土壤真菌群落结构及多样性的影响。结果表明,林窗内不同位置之间微环境差异显著（P<0.05）,土壤理化性质对林窗位置变化的响应较细根养分元素更积极,GB位置细根分解速率显著高于GC和CC。土壤真菌门水平在3个林窗位置间无显著差异,其中子囊菌门、担子菌门是优势类群;腐生营养型真菌在3个林窗位置上具有显著差异,散囊菌目、粪壳菌目、肉座菌目、刺盾炱目、伞菌目是3个位置上相对丰度值>1%的优势类群,刺盾炱目、伞菌目相对丰度在GB和CC之间有显著差异（P<0.05）;青霉属和曲霉属是真菌在属水平上的优势类群,其相对丰度在3个位置间有极显著差异（P<0.01）。林窗位置未对真菌群落α多样性产生显著影响,但群落β多样性对位置变化的响应显著。GB位置群落β多样性显著高于GC和CC （P<0.05）,共有种数量最多,GC位置特有种数量最多。冗余分析发现较多环境因子对真菌群落的影响显著（P<0.01）,Mantel test （和partial Mantel test）分析结果表明土壤pH值、土壤含水量、土壤温度、土壤速效磷、土壤全氮是真菌群落多样性的重要影响因子。综上所述,林窗内位置对土壤真菌类群构成和群落β多样性具有差异性影响,在柏木人工林内实施林窗式干扰有助于调节细根分解等地下生态进程。     

亚热带天然常绿阔叶林林下9种灌木细根形态和C、N化学计量特征

林下灌木是亚热带常绿阔叶林重要的构成部分,但林下灌木细根功能性状变异规律及地下生态策略仍不清楚。以福建建瓯万木林自然保护区内9种灌木为研究对象,对细根直径、根长、比根长、组织密度、碳浓度和氮浓度6个细根性状进行研究,采用序级划分法,分析不同树种细根性状序级间的变化特征、常绿和落叶灌木细根性状之间的差异,不同序级细根性状之间的关系以及细根性状变异维度。结果表明:树种和序级对9种灌木细根形态和化学性质有显著影响。直径、根长、根组织密度随着序级的增加而逐渐增加,比根长和氮浓度逐渐减小,碳浓度在序级间的变化趋势不一,未表现出明显的规律。落叶灌木细根直径、根长和氮浓度均显著高于常绿灌木,碳浓度和组织密度显著低于常绿灌木,表明与常绿灌木相比落叶灌木更偏向于资源获取型生态策略,常绿灌木则更偏向于保守型策略。灌木细根在不同序级间的直径与比根长、组织密度,氮浓度与组织密度有较强的相关性,细根其他性状间的关系并不密切或因序级而异。主成分分析结果表明灌木细根性状变异沿一个主成分轴发生变异,该轴表示灌木细根的资源获取和保守的权衡策略。