大九湖湿地游步道两侧草本植物群落对旅游干扰的响应

旅游干扰越来越多地对原生植物群落产生了影响, 为了揭示游步道两侧湿地植物群落对旅游干扰响应过程, 进而制定科学的应对策略, 以游步道两侧湿地植物群落为研究对象, 开展植物群落的野外样方调查, 并使用重要值、生物多样性指数等, 分析了大九湖湿地游步道两侧的主要植物群落及其优势种、旅游干扰对游步道两侧典型植物群落生物多样性及结构等影响。结果表明, 游步道两侧植物群落主要有四大类23个植物群落类型, 并包括58个优势植物种。旅游活动干扰导致了游步道两侧局部湿地植物群落结构的改变, 出现了中生植物群落。旅游活动干扰也已经导致游步道边缘植物群落的物种丰富度和多样性升高、Simpson优势度指数和物种相似度下降、生产力显著降低, 但其影响范围集中在游步道两侧10 m以内。同时, 距游步道越近, 相邻梯度植物群落内物种相似度显著降低, 游步道边缘的植物种类组成更趋向于干化。旅游活动干扰也制约了阿齐苔草(Carex argyi)、庐山藨草(Scirpus lushanensis)等成为游步道两侧植物群落的优势物种。此外, 游步道两侧不同类型的植物群落对旅游活动干扰的耐受性不同, 其响应强度由高到低依次为苔草群落、拂子茅—地榆群落、羊茅群落。     

白洋淀附着藻类的初级生产力及其与水质的关系

附着藻类是湖泊中主要的生产者,尤其是草型湖泊。但与浮游藻类相比,针对附着藻类初级生产的研究还相对较少。采用原位调查与实验模拟相结合的方法测定2014—2015年间白洋淀附植藻类和附泥藻类的现存量和初级生产力,并对附着藻类初级生产与白洋淀水体理化参数的关系进行分析。结果表明,不同采样季节的附植藻类和附泥藻类的叶绿素a分别为34.83—245.22μg/cm~2和26.08—297.40μg/cm~2,无灰干重分别为0.46—5.21g/m~2和0.61—5.81g/m~2。两种附着藻类的生物量都在8月最高,4月和11月最低。空间分布上,南刘庄、府河入口的附着藻类生物量显著高于采蒲台和枣林庄。白洋淀附植藻类和附泥藻类的年均总初级生产分别为494.20mg C m~(-2)d~(-1)和474.45mg C m~(-2)d~(-1),呼吸速率为522.63mg C m~(-2)d~(-1)和508.98mg C m~(-2)d~(-1),净初级生产为-28.44mg C m~(-2)d~(-1)和-34.52mg C m~(-2)d~(-1)。白洋淀附着藻类初级生产力具有明显的时空分布规律,8月最高,6月次之,4月和11月最低,空间分布呈自西向东递减的趋势,在府河入淀口和南刘庄处最高,枣林庄和采蒲台最低。水质较好的区域的净初级生产力为正值,表明这些区域附着藻类以自养型群落为主,水质较差区域的净初级生产力为负值,则该区域以异养型群落为主。运用冗余分析法(RDA)探讨附着藻类与水质因子之间的关系,并采用向前引入法对水质因子进行逐步筛选,Monte Carlo置换检验结果显示,总磷、浮游植物叶绿素a、高锰酸盐指数、氨氮、水温、透明度、溶解氧和氮磷比是影响附着藻类生物量和初级生产的关键水质因子。附着藻类的总初级生产与水体富营养化程度呈正相关关系。     

芦苇粉大尾蚜虫害下芦苇叶绿素高光谱反演估算

叶绿素含量是表征芦苇虫害胁迫状态的一个重要指示因子。选取遭受芦苇粉大尾蚜(Hyalopterus pruni)虫害的芦苇(Phragmites australis)作为研究对象,用便携式地物光谱仪ASD FieldSpec 4测定其叶片反射率光谱,同时用SPAD-502 Plus叶绿素测量仪测定其叶绿素相对含量(SPAD),分析健康和虫害芦苇叶片高光谱反射率与叶绿素含量间的相关关系,采用一元线性回归和偏最小二乘法回归方法,建立芦苇叶绿素含量红边位置和全波段高光谱反演估算模型。结果表明:健康芦苇叶片反射率高于虫害叶片,两种叶片叶绿素含量与高光谱的相关性存在显著差异,尤其在绿光波段和近红外波段部分区域(1400~2500nm)表现明显;全波段高光谱估算模型具有较高的准确性,健康叶片回归模型的决定系数(R2)为0.965,均方根误差(RMSE)为0.813,预测偏差比率(RPD)为3.940;虫害叶片回归模型的R2为0.966,RMSE为0.989,RPD为3.855;异地验证结果进一步表明,通过高光谱数据全波段反演能较好地估算芦苇粉大尾蚜虫害下芦苇叶绿素相对含量,这也预示着利用高光谱全波段数据估算虫害植被叶绿素相对含量是可行的。     

基于高光谱数据的互花米草叶片功能性状反演

互花米草成功入侵的关键是其生长繁殖能力以及对环境的适应能力,叶片含水率、相对叶绿素含量、碳氮比、总氮、总磷以及比叶面积等叶片功能性状反应的是互花米草对资源的利用能力以及环境的适应能力。以江苏盐城滨海湿地为研究对象,进行互花米草叶片功能性状与高光谱数据的关系研究。通过对原始光谱数据以及一阶微分转换光谱数据进行主成分分析提取新的主成分变量作为自变量分别建立不同性状的逐步回归、BP神经网络、支持向量机、随机森林4种预测模型,通过比较构建模型的R²以及RMSE选择最优模型,进而基于相关性分析得到的敏感波段构建最优模型,验证其准确性和适用性。研究结果发现：（1）一阶微分数据的建模效果优于原始光谱数据;（2）通过对不同功能性状的预测建模,发现4种模型的预测效果排序为：随机森林>支持向量机>BP神经网络>逐步回归,其中随机森林模型的准确性高、稳定性强,明显优于其他3种模型,而逐步回归模型的效果最差,不适用于互花米草叶片功能性状的高光谱建模;（3）通过对相关性分析得到的敏感波段建立随机森林模型,建模R²均大于0.90,验证R²介于0.73-0.95之间,进一步证实了随机森林模型的准确性和稳定性。研究结果表明,高光谱数据可以作为快速监测互花米草生长状况的有力手段,而随机森林模型可以作为高精度模型实现对互花米草不同叶片功能性状的估测。     

大兴安岭典型森林沼泽植物叶片和细根碳氮磷化学计量特征

探究大兴安岭典型森林沼泽不同植物叶片和细根生态化学计量特征,能够为进一步认识高纬度气候敏感生态系统养分利用策略和物质循环过程提供依据。对大兴安岭地区兴安落叶松-苔草、兴安落叶松-笃斯越桔-藓类和兴安落叶松-杜香-泥炭藓3种典型森林沼泽19种优势和亚优势维管植物叶片和细根碳氮磷计量特征(C∶N∶P)进行比较,分析不同森林沼泽类型、植物生长型和菌根类型叶片和细根C∶N∶P差异,通过标准化主轴回归分析叶片与细根C∶N∶P的关系。结果表明: 叶片C∶N∶P在种间水平具有最大的变异(42.5%～84.6%),且叶片和细根种间变异大小均为N∶P>C∶N>C∶P。土壤养分和水分含量较高的兴安落叶松-苔草沼泽叶片与细根C∶N和C∶P值较低,且3种森林沼泽植物叶片和细根N∶P均小于10,受N限制。草本植物叶片C∶P和细根C∶N、C∶P显著低于木本植物。外生菌根和杜鹃花类菌根植物叶片和细根C∶N和C∶P高于丛枝菌根和无菌根植物,且杜鹃花类菌根植物叶片和细根C∶P显著高于外生菌根植物。不同森林沼泽、生长型、菌根类型植物叶片和细根C∶N和C∶P差异明显,而N∶P相对稳定。森林沼泽植物叶片与细根C∶N、C∶P和N∶P呈线性正相关,植物地上与地下部分在生态化学计量特征上存在协同。     

煤气炮噪声暴露对家鸽粪便皮质酮变化的影响

煤气炮驱鸟是目前机场驱鸟的主要手段之一,主要依靠煤气爆炸产生的高分贝噪声。但是,鸟类在长期暴露于噪声条件下或者驱鸟时机把握不佳,鸟类可能习惯噪声甚至产生耐受性,进而影响驱鸟效果,相关量化研究仍较为缺乏。本研究以家鸽(Columba livia domestica)为研究对象,随机选取健康成年个体作为对照组用于检验环境背景噪声的影响;设置7个实验组,分别布设于20 m间隔的噪声源距离梯度,采集煤气炮噪声处理前1 d和处理后2 d、5 d、8 d、11 d、14 d、17 d、20 d的粪便样品,噪声持续暴露(4次/h)。采用酶联免疫吸附方法测定粪便皮质酮浓度。以粪便皮质酮浓度为因变量,以煤气炮噪声持续时间和距噪声源距离为自变量,进行Pearson相关性分析。采用单因素方差分析(ANOVA)进行差异分析。结果显示,家鸽粪便中皮质酮含量在距离煤气炮噪声源10 m处平均值达最大值,(174.67±5.09)ng/g(n=35),而最小值(139.42±0.92)ng/g(n=35)则出现在130 m。家鸽距噪声源距离与粪便皮质酮含量呈显著负相关关系,Pearson′s r=﹣0.954,P <0.01。噪声持续时间和距噪声源距离对粪便皮质酮均有显著影响,且二者存在交互作用,随着噪声源距离增大,皮质酮浓度回复到煤气炮噪声处理前水平所需时间越来越短。在噪声源距离大于90 m时,粪便皮质酮水平不随噪声持续时间变化而变化。粪便皮质酮水平可作为鸟类响应噪声刺激的生理反应指标,基于此评价了煤气炮噪声在机场驱鸟的有效性,为机场鸟击防治提供科学依据。     

土壤有机碳矿化激发效应的微生物机制研究进展

激发效应是外源易分解有机质输入在短时期内改变原有土壤有机碳矿化过程的自然现象,是联系土壤有机碳收支过程之间的关键环节,对于土壤有机碳库的积累和稳定具有重要意义。土壤微生物对外源有机质输入的响应是形成激发效应的内在驱动力。外源有机质促进或抑制土壤有机碳矿化的微生物机制主要包括:外源有机质促进多种类群微生物及其分泌胞外酶的协同作用,外源有机质驱使特定类群微生物加强对受限资源的利用,外源有机质的化学计量特征导致微生物对适宜分解底物的选择性利用。对于激发效应现象更符合哪一种理论的解释,以及何种类群微生物主导了激发效应过程,目前尚未形成普遍共识。外源有机质总量、化学组成和碳氮比以及温度、水分等环境因子,都可通过影响微生物对外源有机质和土壤有机质的利用从而作用于激发效应。针对现有研究存在的争议与不足,今后需利用新兴技术手段进一步明确不同微生物类群在激发效应过程中的作用,并从外源有机质化学计量特征与微生物需求之间均衡关系的角度展开研究,以期促成激发效应研究与生态化学计量学相关理论的融合与发展。     

不同盐度水平对柽柳扦插苗根系生长及生理特性的影响

柽柳(Tamarix chinensis)作为黄河三角洲湿地的优势种之一,对盐渍化环境具有较好的适应性。根系作为植物直接感受盐分变化的器官,其对盐分条件的响应特征对研究植物生存、湿地恢复、土壤改良等具有重要意义。以一年生柽柳插穗为研究材料,采用水培法,设置6个盐度水平:CK(空白对照)、0.4%、0.8%、1.2%、2.4%、3.6%进行试验,测定柽柳生根率、根寿命、根系生物量等生长指标及根中ATP合成酶和过氧化氢酶(CAT)活性及脱落酸(ABA)含量,研究柽柳根系生长及生理特性对不同盐度水平的响应。结果表明:(1)柽柳适合扦插繁殖的培养溶液含盐量低于0.8%;含盐量超过0.8%后,扦插生根率显著降低,根系寿命减短。(2)柽柳根长生长随含盐量升高呈下降趋势;主根数随含盐量升高先增加,至含盐量超过1.2%后逐渐减少。(3)柽柳可通过调整生物量的分配模式来适应盐环境,低盐时地上部生物量高于地下,高盐时根系生物量比例逐渐增加,但生物量仍低于地上部分。(4)ATP合成酶活性、CAT活性在含盐量低于0.8%时增加;含盐量超过0.8%时,活性降低;脱落酸(ABA)含量随含盐量增加先增加,含盐量超过1.2%时减少。     

基于能值代数的湿地生态系统服务评价去重复性计算

在对生态系统服务进行评价时,重复计算一直是困扰学者们的一个难题。目前大部分对湿地生态系统服务价值评估的方法都集中于将服务进行简单的分类后,通过经济学的方法计算和评估湿地生态系统服务的价值。而生态系统服务的产生、传输、消费和再生产其实是一个循环的过程,将其生硬的分类进行评估,势必会对结果的精确度造成影响,如果不能正确地去除湿地生态系统服务价值评价中重复计算的部分,会使评估结果的可信度降低。本文通过建立能值流动流程图,对湿地生态系统服务间"分离、反馈、共产物"这三个基本机制进行整体性的预先分析,将计算结果与未经预先分析的计算结果对比,得到结果误差范围为12%~38%。研究表明,经过对系统的预先分析,可以有效地去除重复性计算所带来的误差,使评价的结果更加精确。