华西雨屏区植被恢复对紫色土酸化的影响

退耕还林是控制水土流失、恢复森林植被和改善生态环境的重要举措。植被恢复进程中会发生土壤酸化,进而影响植物生长,厘清不同还林树种对土壤酸化的影响程度及作用机制有助于更好地评估退耕还林工程的整体生态效益。以华西雨屏区紫色土坡耕地(玉米)为对照,分析了退耕20a后柳杉纯林、柳杉-光皮桦混交林、慈竹林和茶园土壤pH的变化及其垂直分异。结果表明：玉米地、慈竹林、茶园、混交林和柳杉纯林0—50 cm土壤pH平均值分别为5.66、5.55、5.12、5.03和5.00,相较于玉米地,柳杉纯林、混交林和茶园土壤pH值显著下降(P<0.01),土壤酸化严重。相较于玉米地土壤pH值的均匀分布,植被恢复不同类型人工林pH值随土壤深度的增加而增加,10—50 cm土壤pH值(4.89—5.90)显著高于0—10 cm土壤pH值(4.72—5.21)(P<0.01),表层土壤酸化最明显。土壤pH值与土壤有机质含量呈极显著负相关,而与风化指数Na/K比值呈显著正相关,有机质含量和Na/K比值共同解释了土壤pH值变化的53.9%,表明植被恢复引起的土壤有机质积累与长石类矿物风化是驱动紫色土酸化的重要过程...     

藏北高原草甸土壤固碳微生物群落特征随海拔和季节的变化

研究土壤固碳微生物丰度、群落结构、多样性差异及其影响因子对了解青藏高原土壤碳循环和固碳潜力具有重要意义。采用定量PCR(qPCR)、末端限制性片段分析(T-RFLP)、克隆文库和测序方法,研究了青藏高原草甸土壤固碳微生物丰度与群落结构随海拔和季节的变化,主要结果如下:1)随海拔升高高寒草甸土壤固碳微生物丰度显著升高,但季节变化不明显,不同类别微生物固碳基因cbbL丰度依次为:Form ICForm IABForm ID,其中Form IC类固碳微生物可达10~8拷贝数/g土壤,cbbL基因丰度与海拔、土壤含水量和铵态氮含量(NH_4~+-N)呈正相关关系,与土壤温度和pH值负相关;2)固碳微生物多样性和丰富度随海拔升高而升高,在4800m达到最大,且二者受季节影响较小,其群落结构随海拔升高而逐渐变化,主要受土壤pH值、海拔和土壤水分影响;3)Form IC类固碳微生物主要包括放线菌门和和变形菌门,其中α变形菌门是高寒草甸土壤优势固碳微生物类群。本研究有助于理解土壤微生物群落功能及其在土壤碳循环过程中的作用,为更准确评估高寒草甸土壤碳循环过程提供了科学依据。     

RS和GIS支持的洪河地区湿地生态健康评价

洪泛平原淡水自然湿地对于生态多样性保护具有重要意义。当前自然湿地普遍面临气候变化与人类活动干扰和影响,其生态健康的状况令人担忧,结合新的地学信息技术探索自然湿地生态健康评价分析方法具有重要意义。本研究选择位于三江平原东北部的洪河国家级自然保护区湿地及其周边农场湿地为研究区,依据遥感和地理信息系统技术支持,结合野外生态调查与水文气象监测数据,从水文地貌特征、景观特征和人类扰动3方面选取一系列评价指标因子,利用层次分析法和综合指数方法,对研究区湿地进行了定量生态健康分析评价。研究结果表明：（1）洪河自然保护区的湿地生态健康状况是最好的,其周边农场从鸭绿河农场、前锋农场到洪河农场的湿地生态健康状况依次递减。（2）洪河自然保护区功能分区生态健康状况由好到差的顺序为：核心区>缓冲区>实验区,与实际野外调查情况一致。（3）本研究建立的评价指标体系和相应分析方法能够科学的评价湿地生态健康。评价分析结果显示水文地貌要素是影响湿地生态健康的关键性因素。本研究利用RS和GIS技术与传统生态学评价分析方法结合,以栅格为单位基于区域生境特征进行湿地生态健康综合评价具有一定的方法先进性。     

北京城市绿地的蒸腾降温功能及其经济价值评估

尽管已有大量研究证实,城市绿地具有明显降温作用,但是从生态经济学角度定量评估城市绿地降温功能及其价值的研究不多.以夏季高温热害显著的北京建成区为研究区,在前人多项绿地降温功能实测结果基础上,利用第七次园林绿地资源调查数据,定量评估了城市绿地夏季蒸腾降温的功能及其价值.结果表明:北京建成区6.1万hm2绿地每年夏季蒸腾吸热可达4.61×1015 J,平均每公顷绿地每天吸热8.4×108 J,相当于10台1000瓦空调的降温作用.参照居民用电价格,建成区绿地夏季降温价值为6.4亿元,单位绿地降温价值约1.05元/m2.此外,不同绿地类型和区县绿地的降温功能差异较大,主要受绿地面积和组成结构的影响.     

作物光合、蒸腾与水分高效利用的试验研究

通过田间试验,对作物光合、蒸腾、气孔行为及其影响因素进行了研究。结果表明,光合与蒸腾的非线性关系可以用抛物线方程表述,其中光合速率最高时的蒸腾速率为临界值,超出该值即为奢侈蒸腾,干旱处理的临界值较低,通过合适的调控措施,抑制奢侈蒸腾并不影响光合生产,综合分析光合速率、蒸腾速率与气孔导度的关系,气孑L导度大于0．12mol·m^-2·s^-1,实施提高气孔阻力并抑制蒸腾的措施,既节约水分又促进光合作用,增加产量．光合速率基本上随光合有效辐射的增加而提高,并有光饱和点存在,水分条件影响叶片光合作用达到饱和的早晚,干旱处理的光饱和点远远低于湿润处理,强光需要水分充足相耦合,才能充分发挥光能利用率,蒸腾与辐射的线性关系十分显著。从光合有效辐射入手,在光合有效辐射大于1000μmol·m^-2·s^-1时实施措施,既可大大降低蒸腾,又可改善光合,节水增产效果不言而喻。     

生态系统性状对宏生态研究的启示与挑战

功能性状在器官-物种-种群-群落-生态系统水平都具有其特定的适应或功能优化的意义,但目前对功能性状的测定和研究大都局限于器官或物种水平。然而,当前高速发展的宏生态新研究技术和方法(如遥感观测、通量观测、模型模拟)的研究对象都是在生态系统或区域尺度上,如何将传统功能性状与其相连结并服务于生态环境问题和全球变化问题是科学界的一大难题。为了解决传统性状与宏生态研究"尺度不统一"和"量纲不统一"的难题,研究人员最新发展了"生态系统性状(Ecosystem traits, ESTs)"概念体系,并从"理念-数据源-推导方法-应用"等多角度为后续研究提供了可借鉴案例。生态系统性状将传统性状研究从器官水平拓展到了群落和生态系统水平,以单位土地面积为基础构建了传统性状与宏生态研究(或地学研究)的桥梁,开启了性状研究从"器官到群落"、从"经典理论验证到宏观应用"的美好愿景,为多学科交叉提供了新思路。然而,它在方法学和数据源等方面还存在诸多问题与挑战;在此,我们呼吁相关专家从研究方法、概念体系和应用实践上赋予"生态系统性状"更强大的生命力,尤其从动物群落性状和微生物群落性状等角度。本文在深入解读先前生态性状概念体系、理论意义和潜在挑战的基础上,结合最新进展进行了补充,希望通过广泛讨论,完善生态系统性状概念体系,逐步形成"以性状为基础的生态系统生态学"新研究框架,切实推动宏生态研究和区域生态环境问题的解决。     

密度对尖头叶藜生物量分配格局及异速生长的影响

植物器官指示植物不同的功能,而植物器官生物量分配比例的变化表征了植物对资源获取能力的调整。在植物生长发育过程中,植物各器官呈一种明显的异速生长规律。利用异速生长分析方法,通过模拟不同密度(16、44.4、100、400株/m~2)下尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)的生长特性,研究密度对尖头叶藜器官生物量分配格局及异速生长的影响。结果表明,随密度增加,尖头叶藜地上和地下器官都存在不同程度的竞争:其中,根和主茎生物量分配增加,茎和地上生物量分配减少,而叶和繁殖生物量分配不随密度变化而变化。研究发现,尖头叶藜各器官间具有显著的异速生长关系:其中叶∶主茎、根∶地上部分、根∶茎、根∶主茎、繁殖器官∶地上部分及繁殖器官∶根生物量间的异速生长不随密度变化而变化,属于表观可塑性;而叶∶地上部分、叶∶根、叶∶茎、茎∶地上部分、主茎∶地上部分、繁殖器官∶茎、繁殖器官∶主茎生物量间具有极显著的异速生长关系,异速指数和个体大小显著受密度变化影响,属于真正可塑性,这表明密度能够影响尖头叶藜各器官的生长变化。尖头叶藜叶∶主茎、叶∶根及主茎∶地上部分生物量间的异速指数在D4-密度时与3/4差异不显著(P0.05),符合生态代谢理论,而在D1—D3密度时与3/4差异显著(P0.05),表明充分竞争的植株更符合代谢理论,而竞争不激烈的植株对资源的投入具有物种特异性。     

基于多尺度的丹顶鹤生境适宜性评价——以黄河三角洲自然保护区为例

尺度是生态学中的一个核心问题,基于多尺度更能抓住物种一环境之间关系.生境适宜性模型可以定量并多尺度研究物种一环境关系,被广泛应用于野生动物生境适宜性评价中.本文以丹顶鹤(Grus japonensis)为研究对象,以其迁徙和越冬的重要地区--黄河三角洲自然保护区为研究区域,应用二项逻辑斯谛回归模型,并结合地理信息系统和遥感技术,在10-1,500 ha之间,通过变换空间尺度大小构建了10个空间尺度下丹顶鹤生境适宜性模型.通过检测尺度对模型构建的影响,选择最佳模型开展丹顶鹤生境适宜性分析和评价.尺度影响分析结果表明:环境因子的拟合能力和模型的预测精度均存在尺度效应,空间尺度为50 ha时的单尺度模型为最佳单尺度模型,多尺度模型优于所有单尺度模型.模型分析结果表明:丹顶鹤适宜生境占保护区总面积的25%以上,且大部分适宜生境分布在自然保护区南部,自然保护区北部由于缺乏淡水来源,适宜生境较少.为有效保护丹项鹤生境,建议加强保护区湿地生境监测、评价和规划.以及对人为干扰活动进行监督和管理.     

种群密度对大果虫实形态特征与异速生长的影响

为揭示种群密度与植物形态特征、器官生物量间的异速生长关系,阐明植物在退化土地恢复过程中的适应策略,以大果虫实为材料,通过异速生长分析方法,研究种群密度对其形态特征、生物量分配与异速生长的影响。结果表明,种群密度对大果虫实的株型构建产生了显著地影响。随着密度增大,大果虫实株高呈减小趋势,其分枝数及分枝长度明显减小。大果虫实各器官生物量随密度增大而显著减小。随密度增大,茎和繁殖器官生物量分配呈减小趋势,根和叶片生物量分配呈增大趋势。这与最优化分配理论中水分、营养物质及光资源受限时的情况一致。密度对大果虫实株高:根生物量间异速生长具有显著影响,且对株高与器官生物量间异速指数和个体大小产生了极显著影响。密度对根:地上部分、叶片:根、繁殖器官:根生物量间的影响属于表观可塑性,而对根:茎、茎:地上部分、叶:其他器官及繁殖器官:其他器官生物量间的影响属于真正可塑性,说明密度改变了大果虫实的株型发育系统,并影响各器官间的异速生长,进而权衡器官生物量分配以完成生活史。     

城市化对土壤生态环境的影响研究进展

城市土壤是城市生态系统中最重要的组成部分之一,发挥着重要的生态系统服务功能。在全球快速城市化的背景下,城市土壤受到人类活动的强烈干扰,土壤物理、化学性质发生改变,土壤退化与污染日益加重。城市土壤退化导致土壤动物生态特征与行为模式发生变化,城市景观格局与土地利用类型的变化强烈影响了土壤动物的栖息地,为土壤动物的生存与生物多样性带来潜在威胁;另一方面,城市化过程改变了土壤微生物群落组成与功能特征。城市化直接影响了城市土壤维持植物生长、土壤自然消减能力以及碳储存功能等重要的生态系统服务功能。针对城市化过程对土壤生态环境产生的一系列影响,需要采用科学的管理方式,改善土壤理化性质,提高土壤环境质量,保护和恢复土壤生物多样性,从而增强城市土壤的生态系统服务功能。