基于随机森林模型的茹河流域水沙变化及其影响因素研究

水沙关系不协调已成为制约黄河高质量发展的关键问题,揭示径流量与输沙量变化的主要影响因素,对适应生态经济发展条件下的水土流失治理工作具有指导意义。以茹河流域为研究对象,采用M-K检验和Pettitt检验分析茹河流域1989—2019年水沙变化趋势,运用双累积曲线法定量研究了降雨和人类活动对茹河流域径流量、输沙量变化的贡献率,通过随机森林回归分析探索了影响水沙变化的主控因子。结果表明：(1)茹河流域径流量和输沙量峰值对应情况良好,但在2012年之后径流量和输沙量呈现出明显分异,径流量逐渐增加,输沙量平稳减小。(2)茹河流域径流量突变点为1996年和2003年,输沙量突变点为1996年和2004年,影响期的两个阶段中,人类活动对径流量的贡献率分别为95.95%和77.52%,对输沙量的贡献率分别为78.31%和77.91%。(3)显著影响径流量的因子为农作物播种面积、耕地面积、草地面积和人口密度,显著影响输沙量的因子为植被覆盖度、水利环境投资占比、人口密度和工业总产值。(4)农作物播种面积和耕地面积的变化对径流量的影响均呈显著正相关,草地面积和人口密度对径流量响应关系为显著负相关;植被覆盖度...     

中国主要城市森林对大气PM2.5的削减量及其占大气PM2.5总量比例

空气中的细颗粒物(PM_2.5)是我国城市空气污染的主要污染物之一,严重威胁着城市居民的健康,限制城市发展的可持续性。PM_2.5去除的自然途径有两种,分别是干沉降和湿沉降,其中干沉降占据主导作用,且干沉降的过程和效率与城市森林紧密关联。目前针对城市森林对干沉降作用的研究主要是在小尺度中从不同树种、不同群落结构、不同景观类型等角度来估算并比较其滞尘量,较少关注其占空气污染总量的比率,从而可能影响对城市森林滞尘服务能力的判断。因此,利用城市森林效益(Urban Forest Effect, UFORE)模型中的大气污染干沉降模块的核心算法,以2015年为例,估算了我国主要城市辖区的城市森林一年内对大气中的PM_2.5削减量以及其占空气中PM_2.5污染总量的比重。结果显示：(1)2015年全国主要城市单位绿地面积日均滞尘量较高地区主要集中在华北地区、华东地区、以及东北地区。其中北京30.47mg/m²,苏州24.63mg/m²,沈阳28.55mg/m²     

茂兰喀斯特森林植物物种丰富度的垂直分布特征及环境解释

茂兰喀斯特峰丛地貌森林是目前罕见的一类原生性强、人为干扰少的非地带性森林生态系统,与常态地貌地带性森林生态系统相比差异大。该研究采用典型样地调查方法对茂兰喀斯特森林海拔在620～910 m之间的垂直样带11个样方进行调查,分析研究区顶级群落物种丰富度的垂直梯度变化特征,并用冗余分析(RDA)法分析环境因子对物种丰富度的影响,以明确垂直梯度上物种丰富度与环境因子的关系,为喀斯特自然森林生态系统的维持与恢复、保护与管理提供理论基础。结果表明：(1)该调查茂兰喀斯特峰丛共记录有维管植物511种,隶属于124科272属。(2)单因素方差分析表明,该群落不同生活型的丰富度之间存在极显著差异(P<0.01);LSD多重比较分析表明,群落丰富度水平表现为总体>灌木层>草本层>乔木层。(3)随海拔梯度的升高,群落总物种丰富度和草本层物种丰富度与海拔呈显著负相关关系(P<0.05),乔木层丰富度和灌木层丰富度与海拔无明显规律。(4)冗余分析表明,土壤C/N/P的解释率达到58%,是影响物种丰富度的主要因素。     

吉林蛟河针阔混交林生物量时间稳定性驱动机制

生态系统稳定性是森林群落结构和功能的综合特征。通过长期大样地的监测数据,探究森林生态系统稳定性机制。本研究以吉林蛟河21.12 hm²天然针阔混交林固定样地中连续10年的野外调查数据(即2009年、2014年和2019年3次复测)为基础,分析了物种异步性、物种多样性、结构多样性、林分密度和海拔与生物量时间稳定性的直接和间接关系,探究并确定了生物量时间稳定性各驱动因素的相对重要性。结果显示,生物量时间稳定性与物种异步性、林分密度和海拔呈极显著正相关(P<0.001),路径系数分别为0.546、0.249和0.151。生物量时间稳定性与物种丰富度呈显著正相关(P<0.05),路径系数为0.086,而与林分结构的关系不显著(P>0.05),路径系数为0.021。海拔与林分密度呈显著正相关(P<0.001),路径系数为0.443,对生物量时间稳定性有极显著的间接作用。相较于其他林分因子,物种异步性是温带森林生物量时间稳定性的关键驱动因素,生物多样性通过物种异步效应提高生物量时间稳定性。基于结构方程模型的结果,分析生物与非生物因素对天然针阔混交林生物...     

海拔和林分密度对热带雨林林下植物多样性的影响

海拔和林分密度是影响生物多样性的重要因子,但目前对热带雨林中海拔和林分密度复合影响林下植物多样性的效应及路径研究仍不足。本研究在海南热带雨林中基于海拔和林分密度设置了32个样地,调查了各样地植物特征,分析了海拔和林分密度对林下植物多样性(物种丰富度、Shannon多样性指数、Simpson优势度指数和物种均匀度)的影响,探索了两者直接或间接通过林分上层植物多样性和环境因子(郁闭度、凋落物、土壤C/N、土壤N/P和土壤pH)的影响路径。结果表明：海拔升高对林下物种丰富度、Simpson优势度和均匀度影响不大,但显著降低林下Shannon多样性,其主要通过改变林分上层Shannon多样性和郁闭度发挥间接调节效应;与之相比,林分密度增加显著降低林下物种丰富度,其既可通过增加郁闭度和土壤N/P产生间接影响,还可产生直接负效应。本研究证实了热带雨林中海拔和林分密度变化对林下植物多样性影响的不同,明确了郁闭度是两者复合调控林下植物多样性的重要因子,加深了林下植物多样性形成机制的认识。     

2000—2018年黄河流域森林和草地物候的时空变化

植被物候研究对了解全球气候变化特征具有重要意义。黄河流域空间跨度大、生态环境复杂,林草植被的物候变化特征有待进一步明确。本研究基于2000—2018年MODIS-EVI数据,采用分段Logistic和双Logistic物候模型及分别对应的曲率变化极值法和导数法对黄河流域林、草植被物候进行反演,分析物候参数的时间变化和空间差异。结果表明：研究区生长季开始期(SOS)在第90～165天,从东南到西北逐渐推迟,海拔每升高100 m, SOS推迟0.94 d,其中,森林SOS早于草地。生长季结束期(EOS)在第270～315天,从西向东南推迟,海拔每升高100 m, EOS提前0.63 d,其中,森林EOS晚于草地。生长季长度(LOS)为110～230 d,从东南向西北逐渐缩短,森林植被的LOS大于草地。研究期间,SOS呈提前趋势,幅度为4.1 d·(10 a)^-1,空间上提前面积比例为73.2%,流域中部地区提前幅度较大;EOS整体呈显著推迟趋势,幅度为2.3 d·(10 a)^-1,空间上推迟面积比例为63.4%,森林物候期提前和延迟都小于草地;L...     

热带假丝酵母转化烷烃过程中P450酶活的研究

a-、ω-长链二元酸(α-、ω-Long Chin Dicarboxylic Acid,DCA)是一种重要的化工原料,是合成工程塑料、香料、耐寒性增塑剂、涂料和液晶等物质的主要原料.目前,人们主要通过热带假丝酵母(Candidatropicalis)代谢烷烃来生产从DCA11到DCA18等不同碳链长的二元酸[1,2].多年来在各种微生物,尤其是假丝酵母的烷烃氧化途径方面有大量的研究[3,4].在假丝酵母转化烷烃生成长链二元酸的代谢过程中[5-7],烷烃被吸引进入细胞后,首先经过细胞色素P450酶(Cy-tochrome P450)氧化生成a-一元醇,再进一步被氧化生成a-一元酸,引过程称为a-氧化.     

气候变化对中国大兴安岭森林演替动态的影响

应用森林生长演替动态模型-FAREAST,在气候变化背景下对大兴安岭漠河林区森林的演替动态进行了模拟。模拟选择了目前气候情景、增暖情景、温度和降水都增加情景3种气候情景,并考虑了气候变化引起的火干扰变化对森林演替的影响。结果表明:维持目前气候不变,兴安落叶松(Larix gmelini)将继续作为绝对优势树种,樟子松(Pinussylvestris var.mongolica)、桦树(Betula)、杨树(Populus)伴生其中;气候发生变化,东北森林带将有北移的趋势,大兴安岭将可能以温带针阔混交林为主,森林群落中出现红松(P.koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、椴树(Tilia)等树种;火干扰影响森林生物量及森林的物种组成和结构。     

林窗模型及其在全球气候变化研究中的应用

林窗模型是基于个体的广泛应用于森林长期动态变化的模拟与预测的模型,是研究森林生态系统对气候变化响应的有效工具。本文把林窗模型的发展与演变过程概括为3个阶段:萌芽阶段、飞速发展阶段和提高阶段;展望了林窗模型的未来发展趋势;简要阐述了在全球气候变化背景下应用模型研究森林与气候间关系的可行性与必要性;对国际上相关的研究热点和前沿问题进行了探讨;综述了国内的研究现状,指出国内林窗模型的预测研究应以改进现有模型、构建新模型、耦合多模型作为未来的发展方向。     

全光和遮阴下两种亚热带木本植物的光合作用对光的响应

以气体交换和调制叶绿素荧光测定技术测定了2年生亚热带乔木黧蒴,林下灌木九节在全自然光和17％自然光下叶片同部位的光合作用和与之相关的荧光参数的日变化。和全光照比较,遮阴下植物叶片净光合速率Pn,气孔导度gs,胞间CO2浓度与大气CO2浓度之比Ci/Ca,类胡萝卜素与叶绿素含量之比Car/Chl,光系统Ⅱ原初光[化学效率Fv/Fm 的变化幅度相对较小,种间差异较不明显,全光照黧蒴和九节Pn的口变化图式与gs,Ci/Ca类似,与Φpsll,qp的下降吻合。全光下黧蒴叶片qN和Car/Chl的口进程表现为增加,九节则下降,低的Car/Chl可能是导致强光下九节未能提高其qN的原因,正午前后,黧蒴qN和Car/Chl增大,而qp和Φpsll降低,Fv/Fm则保持相对稳定,反映其开放的PSII反应中心数目在此期间虽有所减少,但仍然维持了较高的光化学效率,提高的Car/Chl和qN则说明其肯有较强的对过剩激发能的耗散能力,此条件下九节的gs,Fv/Fm和qN下降且明显低于黧蒴,Φpsll和qp保持相对稳定但高于黧蒴的水平,表明九节的PSII反应中心活性较稳定,但强光下气孔部分关闭,较低的Fv/Fm和qN限制了CO2供应和对光能的有效利用,且未能诱导热能耗散机制的积极运行及对光合器起到保护作用。总体上说,九节对高光强反应比黎蒴敏感。