5个温带树种冠层枝叶非结构性碳水化合物浓度的空间变异

非结构性碳水化合物(NSC)是树木存活和生长的重要能源物质。冠层NSC不但是全树NSC的来源,也是全树NSC的重要储存库。然而,冠层NSC空间变异的研究较少,因而影响了树木NSC分配的估算精度。以红松(Pinus koraiensis)、兴安落叶松(Larix gmelinii)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、蒙古栎(Quercus mongolica)和白桦(Betula platyphylla)5个温带树种为研究对象,测定了不同高度冠层叶和细枝(直径≤3 cm)NSC浓度,分析了粗枝(一级侧枝)枝皮、边材和心材NSC浓度轴向变化及其与枝径的关系。结果表明:(1)除了5月末兴安落叶松树冠中层叶淀粉浓度显著高于树冠下层,以及8月中旬树冠上层叶可溶性糖浓度显著高于树冠中层之外,其他树种冠层叶NSC浓度的垂直变化不显著。常绿树种红松叶龄对NSC浓度的影响在生长季中期显著,但在生长季末期和休眠季节的影响不显著。(2)除了5月末红松树冠上层细枝可溶性糖浓度显著高于树冠中层之外,其他树种不同高度冠层间细枝NSC浓度差异不显著。(3)在纵向上,阔叶树种蒙古栎、水曲柳和白桦粗枝的枝皮、边材和心材NSC浓度多随着距树枝基部距离的增加而升高;在径向上,NSC浓度(除了水曲柳边材淀粉和白桦枝皮淀粉之外)多随着枝径增加而降低,表明树枝中的NSC浓度随着远离碳源而降低。总体上,5个温带树种冠层叶、细枝NSC浓度的空间变异不显著,但枝径和叶龄对NSC浓度的影响因树种、组织和季节而异,这在未来研究中应予考虑。     

环境因子对河流底栖无脊椎动物群落结构的影响

底栖无脊椎动物是河流生态系统的重要组成部分,在物质循环和能量流动中是不可或缺的重要环节。其群落结构特点与河流环境因子密切相关,能较好地反映河流生态系统健康状况。综述了物理因子(底质、温度、水深、水流、洪水干扰等)、化学因子(溶氧量、p H值、磷、氮等)、生物因子(水生植物、竞争和捕食)、人为干扰(电站建设、城镇化等)和综合因子对河流底栖无脊椎动物群落结构的影响,并根据国内外研究现状指出水流、海拔和洪水干扰等环境因子对河流底栖无脊椎动物群落结构影响的研究较少或不足,对这些环境因子的研究应是今后河流生态学领域需要着力推进重要内容。深入研究和完善环境因子与底栖无脊椎动物群落结构的关系可为保护底栖无脊椎动物群落、流域水生态系统管理和受损河流生态系统修复提供更为全面的科学依据。     

面向生态系统服务的森林生态系统经营:现状、挑战与展望

森林生态系统是地球陆地生态系统的主体,它具有很高的生物生产力和生物量以及丰富的生物多样性,对全球生态系统和人类经济社会发展起着至关重要和无可替代的作用。伴随着人口的不断增长和经济社会的迅猛发展,对森林资源和森林生态系统服务的需求不断高涨,而且人类对森林资源价值的认识也发生了很大程度的改变。推进森林资源可持续经营,增加森林总量、提高森林质量、增强生态功能,已成为中国林业可持续发展乃至推进中国生态文明建设和建设美丽中国的战略任务。本文全面综述了森林生态系统经营发展历程,分析了森林生态系统经营的现状和存在问题,在此基础上,提出整合基于生态系统管理与满足现代人类福祉对森林多重需求的新的森林生态系统经营理念,面向生态系统服务的森林生态系统经营理念是未来的发展趋势。森林经营发展战略表现为:1)从单纯的森林面积数量扩张,转变到提高单位面积的森林生产力和森林质量;2)从单一追求木材生产逐步转变为多目标经营,将森林林产品单一的经营目标转变为广泛的生态、经济和社会等多目标经营;3)森林经营重点从林分水平转变为森林景观的经营,强调森林景观的时空异质性和动态变化,权衡和协同多种生态系统的服务功能,倡导森林景观的多样性和连通性,提高森林与其它土地利用模式镶嵌构成的复合景观的可持续性和稳定性,增强森林生态系统对气候变化影响的适应能力;4)森林生态系统经营将从依赖传统经验的主观决策转变为信息化、数字化和智能化的决策,发展森林生态系统经营决策支持系统和森林景观恢复与空间经营规划系统。     

岷江干旱河谷优势灌丛对土壤微生物群落组成的影响

通过调查岷江干旱河谷两河口、飞虹、撮箕和牟托4个样地优势灌丛及其灌丛间空地的表土土壤物理化学性质和微生物群落组成,探讨植物灌丛群落对土壤微生物群落组成的影响。研究发现不同灌丛种类对土壤微生物群落组成以及土壤物理化学性质并没有显著影响,而同一样地灌丛与空地间的差异却较为显著。灌丛下比空地土壤中具有更高的有机质、养分含量,更高的土壤含水量和更低的容重,而灌丛下相对富集的养分资源是造成灌丛与空地间微生物群落组成差异的主要原因。不同样地影响微生物群落的主要因子存在一定差异,但与氮相关的因子(总氮、有效氮、碳/氮比)对土壤微生物群落着非常重要的影响,特别是对土壤微生物群落总生物量和细菌类群(革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、细菌等)。虽然不同灌丛和空地下土壤中细菌群落都没有显著地变化,但真菌和菌根真菌却明显的在灌丛下富集。在飞虹和牟托样地,总磷和碳/磷比与真菌类群,主要指真菌和菌根真菌,表现出显著正相关性,这或许反映了真菌类群对于该区域磷循环的重要作用。研究结果揭示了灌丛植被在干旱河谷地区地下生态系统中的重要作用,以及氮、磷这两种养分元素对土壤微生物群落的重要影响。同时,未来对于干旱河谷地区植物-土壤关系的研究应该关注真菌和菌根真菌类群的作用。     

增施氮肥能够缓解麦田土壤线虫群落对O3浓度升高的响应

在辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站,利用运行2a的开顶式气室,研究了臭氧(O3)浓度升高和不同氮肥施用水平对土壤线虫群落的影响。结果表明:(1)O3浓度升高降低了成熟期小麦根生物量。O3浓度升高和不同氮肥施用水平的交互作用改变了小麦成熟期土壤微生物生物量碳、氮和水溶性有机碳的含量。低氮条件下,O3浓度升高降低了土壤微生物生物量碳、氮和水溶性有机碳的含量;而高氮条件下则表现出相反的趋势。(2)O3浓度升高和不同氮肥施用水平对土壤线虫总数没有产生显著影响,而在灌浆期,食细菌线虫和食真菌线虫中c-p值为4(Ba4 and Fu4)的功能团对O3浓度升高和不同氮肥施用水平的响应敏感;与对照相比,不同氮处理中,O3浓度升高均降低了灌浆期Ba4功能团线虫的数量。灌浆期,O3浓度升高条件下,与对照相比Fu4功能团线虫数量在高氮条件下表现出增加的趋势,而在低氮条件表现出降低的趋势。(3)O3浓度升高和不同氮肥施用水平的交互作用显著影响了小麦灌浆期线虫的成熟度指数(MI)和结构指数(SI)。与对照相比,线虫成熟度指数和结构指数在低氮条件下随O3浓度升高而降低;而在高氮条件下随O3浓度升高而升高。上述结果表明,氮肥的施用能够缓解O3浓度升高对土壤食物网的扰动。     

外来植物火炬树(Rhus typhina L.)入侵对不同林型土壤性质的影响

生物入侵在世界范围内广泛发生,严重威胁当地生物多样性和生态系统稳定性。植物与土壤之间的相互作用在决定植物的竞争力以及分布格局中起着重要作用,是影响外来植物入侵力和生态系统可入侵性的一个重要方面。目前,有关研究已成为植被生态学与入侵生态学的研究热点。引自北美的外来植物火炬树(Rhus typhina L.)已成为我国北方主要的入侵木本植物之一。比较了火炬树单优林型、火炬树+刺槐(Robinia pseudoacacia L.)混交林、火炬树+麻栎(Quercus acutissima Carruth.)混交林、火炬树+银白杨(Populus alba L.)混交林4种不同林型的土壤微生物群落结构、土壤酶活性和土壤养分含量特征。结果表明:火炬树单优林土壤细菌、放线菌数量明显高于各混交林型,而真菌数量无显著差异;土壤酶活性方面,火炬树单优林脲酶、过氧化氢酶活性高,土壤磷酸酶活性低;火炬树的入侵显著提高了土壤全碳、全氮、全磷和硝态氮含量,同时明显降低了土壤铵态氮含量。硝态氮含量的增高可能与火炬树入侵造成土壤微生物群落组成变化、土壤硝化速率高有关;而火炬树入侵降低了土壤铵态氮含量,说明该物种可能更易于吸收利用铵态氮。以上研究结果表明,火炬树可以改变土壤生态系统的微生物群落组成和土壤酶活性并影响土壤相关营养元素循环,从而可能使其在与当地植物的竞争中获得优势,为自身的入侵创造有利条件。     

川西亚高山-高山森林土壤养分动态及其对季节性冻融的响应

为深入了解川西亚高山-高山森林冬季生态学过程,于2008年11月—2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔(3582 m、3298 m和3023 m)岷江冷杉林土壤养分动态及其对季节性冻融的响应。3个海拔森林土壤冬季具有较高养分含量,且随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层可溶性碳和氮、铵态氮、硝态氮含量在冻结初期显著增加后快速降低,并随融化过程迅速增加后再次降低,而土壤可溶性碳和氮、硝态氮含量在冻结期变化不明显,铵态氮显著增加。矿质土壤层可溶性碳和氮、铵态氮含量也在冻结初期显著增加后降低,而土壤可溶性氮、铵态氮和硝态氮在冻结期显著增加,并在融化期经历一个明显的含量高峰。海拔和土层的交互作用显著影响土壤可溶性碳和硝态氮含量,土壤养分含量与土壤温度的相关性随海拔差异而不同。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山-高山森林土壤养分动态。     

基于GIS的湖北省森林生态系统定位观测研究网络规划

森林生态系统定位观测研究站可为森林经营和生态效益评估提供基础数据。以湖北省为例,设计森林生态系统定位观测研究网络的指标体系,基于球状模型进行普通克里格插值,与GIS的空间叠置分析相耦合,生成湖北省生态地理区划和生态功能区划;建立森林生态站网络规划的有效分区,进行森林生态站站点布设,构建了湖北省森林生态系统定位观测研究网络;总结讨论了该网络的合理性和保障措施、与其它生态站网络的比较和网络规划的局限性。结果表明:该网络将湖北省划分成12个分区,共布设16个森林生态站,其中计划建设12个生态站,已经建设4个生态站;不仅可以监测湖北省81.8%的森林面积,88.9%的生态功能区面积,98.2%的重点生态功能区面积和87.5%的生物多样性保护优先区面积,而且9个森林生态站分布与湖北省4个重点生态功能区和3个生物多样性保护优先区相匹配。该网络可以实现森林生态系统生态要素的连续观测与清查,为森林生态服务功能和生态效益评估,以及重大生态工程提供数据支撑和辅助决策分析依据。     

喀斯特峰丛洼地不同类型森林养分循环特征

以中国西南喀斯特峰丛洼地为研究区域用标准木法和收获法对人工林、次生林、原生林3个不同类型森林的6个代表性群落的生物量、营养元素生物循环量及循环特征进行了研究。结果表明:(1)不同类型森林群落乔木各器官的养分含量大小顺序为:叶枝根干,林下植被层和凋落物层的养分含量比较高,其含量普遍高于乔木层各组分,仅次于乔木叶片;各组分中营养元素以K、Ca最高,P、Mg最低;(2)3种类型森林间乔木层的养分积累量总规律表现为原生林(4540.30 kg/hm~2)次生林(2107.09 kg/hm~2)人工林(719.51 kg/hm~2),分别占林分养分积累量的88.30%、79.57%和62.60%;(3)3种类型森林生态系统养分总贮量相差不大,均主要集中在土壤层在各层分配格局有所差异;营养元素的年吸收量和年归还量均为次生林原生林人工林,年吸收量分别为:418.80、271.17和148.79 kg hm~(-2)a~(-1);年归还量分别为:182.98、111.43和43.37 kg hm_(-2)a~(-1);(4)不同类型森林养分利用系数总规律为人工林(0.35)次生林(0.20)原生林(0.10);循环系数则相反,为原生林(0.48)次生林(0.46)人工林(0.30);而周转时间为原生林(37.32)人工林(18.63)次生林(13.93)。喀斯特峰丛洼地土层薄,养分贮存能力差,森林养分循环能力相对较弱,沿着强、中、弱干扰递减梯度,3种类型森林养分利用效率和循环能力呈增长趋势。     

东海低氧区及邻近水域浮游植物的季节变化

根据2011年5月、8月、11月在东海低氧区及邻近水域(25°00'—33°30'N,120°00'—127°30'E)进行的多学科综合调查,对东海低氧区及邻近水域浮游植物群落结构特征及季节变化进行了相关研究。经Utermhl方法初步分析共鉴定出浮游植物4门74属248种(含变种、变型,不含未定种),主要由硅藻和甲藻组成,此外还有少量的金藻和蓝藻。春季优势种主要为具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)、柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissim)、骨条藻(Skeletonema sp.)和具槽帕拉藻(Paralia sulcata);夏季主要是中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和海链藻(Thalassiosira sp.);秋季主要是具槽帕拉藻、圆筛藻(Coscinodiscus sp.)和柔弱伪菱形藻。调查区浮游植物平均细胞丰度在夏季最高,达到85.002×103个/L,春季次之,秋季最低。在水平方向上,春、夏两季,表层浮游植物细胞丰度在近岸出现高值,由近岸到外海细胞丰度逐渐降低;而在秋季则相反,在调查海域的东北部出现高值,随离岸距离的增加细胞丰度逐渐增加。在垂直方向上,春、夏两季,浮游植物细胞丰度在表层出现最大值,随着深度的增加细胞丰度逐渐降低;而在秋季细胞丰度分布比较均匀,随水深变化不明显。调查区表层浮游植物ShannonWiener多样性指数和Pielou均匀度指数的平面分布基本一致,并且与细胞丰度的分布大致呈镶嵌分布。调查浮游植物群落的演替规律是:从春季的甲藻(具齿原甲藻、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)等)为主,硅藻(柔弱伪菱形藻、骨条藻等)为辅;演替至夏季的硅藻(中肋骨条藻、海链藻等)为主,甲藻(主要是梭状角藻(Ceratium fusus)和叉状角藻(Ceratium furca))为辅,到秋季进一步演替为硅藻(具槽帕拉藻、圆筛藻、柔弱伪菱形藻等)为主,铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebaultii)为辅。浮游植物物种组成、优势种、细胞丰度及多样性指数均表现出明显的时空变化。低氧区与非低氧区浮游植物群集存在明显差异。