8种绿化树种光合特性及叶片解剖结构比较

城市绿化不仅包含了园林绿化的美化作用,还具有重要的生态功能,其生态功能是通过植物的生理活动实现的。光合能力在种间和基因型间的变化很大,这些差异通常与代谢和(或)叶片的解剖结构的性质有关。本研究选择8种哈尔滨常见树种,采用Li-6400便携式光合测定系统对叶净光合速率(P_n)、呼吸速率(R_d)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)等进行测定,并利用显微镜观察测定叶片厚度、表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度,从而探讨叶片结构对光合生理的影响。结果表明:8个树种间叶片最大光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、光饱和点差异显著(P <0.05);表皮厚度、栅栏组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度差异显著(P <0.05)。虽然8个树种间光合能力和叶片解剖结构的差异较大,但分析发现其间也存在一定的相关性。其中,光饱和点与叶表皮厚度显著正相关(P <0.01),相关系数为0.78。胞间CO_2浓度与上表皮气孔密度显著负相关(P <0.05),相关系数为-0.65。而最大光合速率、呼吸速率、蒸腾速率和光补偿点与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。胞间CO_2浓度与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。光饱和点与栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。虽然对叶片结构对生理过程的影响的机理还需要进一步研究,但是我们认为叶片解剖结构的研究可以更好地理解生理指标的变化。     

城市扩张与耕地保护耦合对陆地生态系统碳储量的影响——以湖北省为例

城市扩张对生态系统的影响可以分为城市扩张对生态用地的直接挤占以及为补充城市扩张占用的耕地对生态用地二次挤占两个连锁的过程。以往的研究大多只关注城市扩张对生态系统的直接影响,忽略了城市扩张与耕地保护耦合的间接影响。针对这一问题,采用GIS空间分析方法和InVEST模型定量评估了2000年至2015年湖北省城市扩张与耕地保护耦合对陆地生态系统碳储量的影响。结果显示:(1)城市扩张与耕地保护耦合导致湖北省陆地生态系统碳储量减少40.90 Tg;(2)由城市扩张与耕地保护耦合导致的陆地生态系统碳储量的减少量中,耕地保护传导作用间接导致的占比31%。结果表明,城市扩张与耕地保护的耦合是导致生态系统碳储量减少的主要原因之一。忽视城市扩张通过耕地保护的传导作用对生态系统碳储量的间接影响,会导致城市扩张对陆地生态系统碳储量的影响被严重低估。     

长白山阔叶红松林和杨桦次生林土壤有机碳氮的协同积累特征

次生演替是森林土壤有机碳、氮库变化的重要驱动因素.本研究以长白山原始阔叶红松林和杨桦次生林为例,通过成对样地途径,研究了森林土壤有机碳、氮的数量分布及其协同积累特征,探讨了次生演替导致的温带森林土壤碳库和碳汇效应变化及其碳氮耦合机制.结果表明: 杨桦次生林比原始阔叶红松林在土壤表层和亚表层(0～20 cm)积累了更多的有机碳和氮,其土壤C/N值也显著低于阔叶红松林;相对于阔叶红松林,杨桦次生林土壤(0～20 cm)有机碳储量平均增加了14.7 t·hm^-2,相当于29.4 g·m^-2·a^-1的土壤碳汇增益.土壤有机碳和全氮在不同林型的不同土层中均表现为极显著正相关,二者具有明显的协同积累特征.与阔叶红松林生态系统相比,相对富氮的杨桦次生林生态系统的上部土层中氮对有机碳的决定系数明显高于阔叶红松林,说明杨桦次生林土壤有机碳的积累在更大程度上依赖含氮有机质积累.在有机质最丰富的表层(0～10 cm),两种林型间轻组有机碳、氮储量无显著差异,但杨桦次生林重组有机碳、氮的含量、储量及分配比例均显著高于阔叶红松林,其中,重组有机碳储量平均增加了8.5 t·hm^-2,表明次生演替过程中土壤有机碳、氮库的增加主要在于矿物质结合态稳定性土壤有机碳、氮库的增容.凋落物分解和稳定性土壤有机质形成中的碳氮耦合机制是次生演替过程中土壤有机碳、氮库变化的重要驱动机制.     

帽儿山天然次生林内主要木本植物空间格局及更新特点

基于帽儿山次生林1 hm²样地的调查数据,将林分分为幼苗(树高H<30 cm)、幼树(H在30～130 cm或H>130 cm同时胸径DBH<5 cm)、中树(DBH 5～10 cm)、大树(DBH≥10 cm)4个大小级,运用O-ring点格局分析方法,分析帽儿山地区次生林内主要木本植物整体及树种人工补植红松、三大硬阔(水曲柳、胡桃楸、黄菠萝),以及榆树的各大小级空间格局及其关联性,探讨该地区次生林更新演替动向,为该地区森林的可持续经营提供依据.结果表明: 样地内更新幼苗2894株·hm^-2,幼树3337株·hm^-2,林分整体更新情况一般.对林分整体而言,幼苗分别与大树、中树和幼树在0～25 m、0～15 m、0～40 m的空间尺度上呈显著正相关,而在其余尺度上均呈显著负相关;幼树与大树、中树分别在0～15 m、0～25 m空间尺度上呈显著正相关,而在其余尺度上无显著关联;大树与中树则在所有尺度上均无相关性.对林分内优势树种而言,红松大树与幼树在所有尺度上主要呈负相关,而三大硬阔、榆树大树与幼树均以不相关为主.人工补植红松幼树与三大硬阔及榆树的各大小级在研究尺度上表现为以负相关为主,三大硬阔和榆树幼树与其他优势种各大小级只在20 m尺度内呈现负相关;三者两两之间在中树及大树阶段在20 m以上的尺度均不相关.帽儿山天然次生林还处于演替的进程当中,在今后的森林资源管理过程中,应当采取积极的人工干预措施促进林分更新,并适时对不合理的空间格局进行调整.     

Cd2+和Pb2+对花翅摇蚊(Chironomus kiiensis)幼虫生长发育的影响及富集效应

河流、湖泊等水生环境中普遍存在的重金属污染破坏水生生态系统并间接威胁人类健康。为探究重金属胁迫下水生昆虫花翅摇蚊（Chironomus kiiensis）生态毒理,测定了重金属Cd²⁺和Pb²⁺胁迫对花翅摇蚊化蛹率和羽化率的影响,检测了摇蚊的口器致畸与富集效应。研究结果表明,Cd²⁺和Pb²⁺影响摇蚊幼虫化蛹和羽化过程,单一重金属离子处理14 d Pb²⁺处理组的化蛹率和羽化率分别为22.22%和8.89%,低于Cd²⁺的化蛹率（25.56%）和羽化率（11.11%）,表现出更强的抑制效应。混合离子1：2和2：1配比处理组化蛹率和羽化率均为11.11%和4.44%,显著低于单一重金属离子胁迫下的化蛹率和羽化率。单一重金属离子及混合离子处理均能导致花翅摇蚊幼虫口器致畸,表现为上颚前齿断裂,中齿和基齿磨损、缺失,下唇板齿部不规则,下唇板边缘齿与中央齿磨损、断裂、增生、缺失。不同重金属离子处理下幼虫口器致畸率不同,并与暴露时间呈正相关,其中1：2配比处理14 d致畸率达到40.61%。重金属离子在摇蚊幼虫体内产生生物富集效应,单一重金属离子处理下的Pb²⁺富集含量7 d至14 d由11.46 mg/kg上升至31.32 mg/kg,不同配比混合离子处理下Pb²⁺富集含量均呈增加趋势,其中1：2配比处理组由15.48 mg/kg上升至42.50 mg/kg,而Cd²⁺在单一重金属与1：1混合离子处理组7 d至14 d的富集含量无显著性变化,2：1配比处理组由14.20 mg/kg下降至9.52 mg/kg,1：2配比由5.85 mg/kg上升至20.99 mg/kg。这些研究结果表明Cd²⁺和Pb²⁺胁迫影响花翅摇蚊幼虫生长发育且口器出现畸型,与重金属在幼虫体内的富集密切相关,为研究重金属对水生生态系统多重效应提供了理论依据。     

模拟地表火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮的影响

燃烧剩余物是火烧迹地土壤表面必然存在的残留物,可以通过降水过程以及地表径流释放其所含有的矿物质和有机质至土壤生态系统,从而在一定时间内持续地对火后生态系统恢复过程造成影响。但不同火行为下,相同的可燃物所产生的燃烧剩余物可能具有不同的生态学功能,为了认知火行为对燃烧剩余物的影响,进一步了解二者对火烧迹地生态恢复过程中养分循环和能量流动的潜在影响,探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。以红松人工林地表可燃物为实验材料,通过设置不同坡度和含水率为火行为的驱动因子,进行了森林可燃物床层地表上坡火和下坡火的室内模拟燃烧实验。用独立样本T检验、单因素方差分析、多因素方差分析探究了火环境对燃烧剩余物水溶性碳氮和火行为的影响,用基于距离的冗余分析(db-RDA)探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。上坡火实验组的燃烧剩余物水溶性碳氮含量明显高于下坡火实验组(P<0.01);5°实验组中,燃烧剩余物的水溶性碳含量随着可燃物预设含水率的升高而升高(P<0.05)。进一步的数据分析发现火行为与燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征关系密切,火焰宽度是影响燃烧剩余物水溶性...     

凉水自然保护区红松树轮年表建立及特征年分析

以小兴安岭凉水自然保护区红松为样本,运用树木年轮学分析方法,建立了红松树轮宽度年表,并运用相关分析、单年分析探讨了其与该地区气温、降水等气候因子的关系。结果表明,小兴安岭凉水红松生长受气温和降水共同影响,且主要受生长季前冬末春初(2~4月)低温及生长季气温和降水限制:红松年表与上年6、7月份和当年2、4月份均温呈显著正相关,同时其与月最高温和最低温呈现出与月均温相关性相似的趋势,表明红松生长受生长季前及生长季气温影响较大。仅有6月份均温和最高温与红松年表呈现明显的负相关关系,当年3、6月份降水对红松生长产生明显的正影响,说明红松除受生长季气温影响外,还受6月土壤含水率的影响。6月份过高温度加速土壤蒸发、植物蒸腾,与7月相比6月份降雨明显偏少,无法弥补土壤水分损失,致使树木生长受水分胁迫从而形成窄轮。对红松生长最大年(2009年)和最小年(1921年)的单年分析也进一步验证了上述相关分析的结果。我们的发现说明,小兴安岭凉水地区红松树木生长主要受生长季及生长季前气温和降水综合影响,并受6月土壤含水率限制。     

基于混合模型的红松人工林枝条动态研究

采用孟家岗林场79株人工红松4 987个枝条的枝解析数据,分别构建了人工红松枝条基径、枝长线性混合效应模型和枝条基径、枝长生长混合效应模型。利用SAS9.22统计软件对模型参数进行求解,并通过AIC、BIC及LRT对收敛的非线性模型之间的差异性进行显著性检验。结果表明:对于基径和枝长的线性混合效应模型,模型中所有参数的t检验均显著,参数的标准误差比较小,模型的稳定性很好。对于基径生长的非线性混合效应模型,在不考虑样地效应的条件下,对于模型参数b1和b3的组合,无论是AIC还是BIC都比较小。当考虑到样地效应的过程中,同样是参数b1和b3的组合形式取得最小的AIC和BIC,因此在考虑到样地效应时,这种参数的随机效应组合形式是最优模型。对于人工红松枝条枝长生长的非线性混合效应模型,当没有考虑样地效应时,通过比较不同参数的随机组合的随机效应,可以得知,当参数b1和b3组合的过程中,无论是AIC还是BIC都比较小。当考虑到样地效应的过程中,参数b3和b4的组合形式取得最小的AIC和BIC,因此在考虑到样地效应时,这种参数的随机效应组合形式是最优模型。     

Biomass carbon density and carbon sequestration capacity in seven typical forest types of the Xiaoxing’an Mountains,China

森林生物碳储量作为森林生态系统碳库的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用。以小兴安岭7种典型林型为研究对象,通过外业样地调查与室内实验分析相结合的方法,从林分尺度对林分生物量与碳密度进行计量,分析了林分生物碳储量的空间分配格局,并对林分年固碳能力与碳汇潜力进行了探讨。结果表明:小兴安岭不同林型从幼龄林到成熟林的乔木层碳密度增长速率为:蒙古栎(Quercus mongolica)林>兴安落叶松(Larix gmelinii)林>云冷杉(Picea-Abies)林>樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)林>山杨(Populus davidiana)林>红松(Pinus koraiensis)林>白桦(Betula platyphylla)林。7种典型林型不同龄组(幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)林分生物量碳密度分别为:红松林31.4、74.7、118.4和130.2 t·hm–2;兴安落叶松林28.9、44.3、74.2和113.3 t·hm–2;樟子松林22.8、52.0、71.1和92.6 t·hm–2;云冷杉林23.1、44.1、77.6和130.3 t·hm–2;白桦林18.8、35.3、66.6和88.5 t·hm–2;蒙古栎林25.0、20.0、47.5和68.9 t·hm–2;山杨林19.8、28.7、43.7和76.6 t·hm–2。红松林、兴安落叶松林、樟子松林和蒙古栎林在幼龄林时林分年固碳量较高,其他林型在成熟林时林分年固碳量较高。7种典型林型不同龄组的林分生物量碳密度均随林龄增长而增加,但不同林型的碳汇功能存在差异,同一林型不同林龄的生物量碳密度增幅差异也较大。林分年固碳量在0.4–2.8 t·hm–2之间,碳汇能力较强、碳汇潜力较大。尤其是小兴安岭目前林分质量较差,幼龄林和中龄林所占的比重较大,具有较大的碳汇潜力。研究结果可为森林经营管理及碳汇功能评价提供参考。     

黑龙江五大连池的生态价值分析

黑龙江五大连池处于大小兴安岭和松嫩平原的交错地带,在过去210万年间经历了7次大规模的火山喷发,是中国保存最为完好的内陆火山遗迹,2010年被我国政府遴选为世界自然遗产提名地.为了科学、准确地阐述五大连池生态方面的突出普遍价值,本文在<实施世界遗产公约操作指南>的框架下,整合野外调查数据和文献资料,在与其他相关世界遗产地充分比较的基础上,较为全面地分析了五大连池的生态价值.五大连池植物地理特征交错,区系来源广泛;物种组成相对丰富;发育在熔岩台地上的矮曲林反映了植物的特殊适应过程:特有成因形成了陆生和水生两个完整的植被演替序列;陆生植被演替同时存在普通演替和斑块动态演替两种模式,在熔岩地貌上斑块动态演替模式更为随机而高效.上述生态特征充分展示了五大连池正在进行的生物生态过程,体现了五大连池独特的生态价值,为后续有效保护和深入科学研究提供了支撑.