芦苇生长格局分形特征的初步研究

应用非线性科学澡的分形几何理论，以黄淮海平原封丘试区的芦苇为例，研究芦苇生长格局的分形特征。计算表明，芦苇大小分布的分形维数在０．６２３５－０．８７６１之间。统计分析表明，其分布局局可明显地分为两个时期在芦生长的初期，其大小分较为均匀，而在芦苇生长中的中后期，大小分布差异较大。  

芦苇湿地温室气体甲烷(CH4)排放研究

用封闭式箱法对辽河三洲芦苇湿地温室气候CH4的观测结果表明，其排放有明显的季节规律。淹水前、土壤为CH4汇。淹水期间，有大量的CH4排放。排水后CH4排放明显减少。在测定期内，CH4排放通量为－968－2734μgCH4l/(m^2.h)。另外，土壤中中产生的CH4主要是通过芦苇植株的传输作用进入到大气中，试验结果还表明，有芦苇生长的湿地CH4排放是无芦苇生长的15倍，同时，建议芦苇田应采用间歇灌溉的水分管理措施，这样既促进植株生长，又能减少CH4排放。  

黄河三角洲芦苇湿地的恢复

近年来由于人类活动及自然灾害等多种因素的影响，黄河三角洲芦苇湿地生态系统的健康受到威胁，出现不同程度的退化。为进一步研究2002年开始实施的湿地恢复工程，选择未恢复区、恢复区比较其水、植被、土壤等生态特征，结合野外调查及实验分析数据，结果显示至2005年7月恢复区湿地水域面积比例增加，水质得到明显改善，植被群落呈正向演替，土壤达到中、轻度盐化土水平，水禽种类增加，生物多样性更加丰富。研究结果表明，以恢复湿地水文条件为核心措施的湿地恢复方案具有可行性。研究对于黄河三角洲其他类型湿地的恢复及改善其生态功能具有指导作用。  

落地原油对芦苇湿地生态工程净化系统影响

以芦苇湿地为介质净化石油开采过程中落于地面的原油 ,研究了中试条件下芦苇湿地的净化效果及落地原油对土壤和芦苇介质的影响。结果表明 :芦苇湿地对不同施入剂量的落地原油都有较好的净化率 ,在试验运行期内 ,芦苇湿地对矿物油的净化率高达 88%～ 96 %。落地原油对土壤的污染基本局限于表层 ,对深层土壤的污染趋势并不明显 ,一般 4 0～6 0 cm土层的矿物油含量已接近或低于对照区表层土的背景值 ;落地原油对芦苇生长指标的影响表现出两面性 ,一方面抑制芦苇的叶龄指数和株高生长量 ,另一方面又能刺激芦苇的长粗、增加芦苇的生物量 ;落地原油对纤维素、木质素、戊糖、纤维素宽及纤维素长宽比等芦苇品质指标的影响很小 ,一些指标甚至优于对照区。  

芦苇湿地温室气体甲烷(CH4)排放研究

用封闭式箱法对辽河三角洲芦苇湿地温室气体CH4的观测结果表明,其排放有明显的季节变化规律.淹水前,土壤为CH4汇.淹水期间,有大量的CH4排放.排水后,CH4排放明显减少.在测定期内,CH4排放通量为-968～2734μgCH4l/(m2*h).另外,土壤中产生的CH4主要是通过芦苇植株的传输作用进入到大气中.试验结果还表明,有芦苇生长的湿地CH4排放是无芦苇生长的15倍.同时,建议芦苇田应采用间歇灌溉的水分管理措施,这样既能促进植株生长,又能减少CH4排放.  

芦苇收割对震旦鸦雀觅食活动的影响

芦苇(Phragmites australis)湿地具有重要的社会经济价值和特殊的自然保育意义,芦苇收割是芦苇湿地管理的主要手段,往往对栖息于芦苇湿地中的动物群落产生影响,尤其对专食芦苇昆虫的鸟类影响较大。2007年1～4月,在长江口崇明岛崇西湿地科学实验站研究基地芦苇收割前后通过样方法研究了芦苇收割对震旦鸦雀(Paradoxornis heudei)觅食的影响。研究表明,芦苇收割显著减少了震旦鸦雀潜在食物资源,改变了震旦鸦雀觅食分布并使震旦鸦雀提前转移到新生芦苇枝上取食,芦苇收割后残留老芦苇枝对震旦鸦雀取食具有重要影响。芦苇收割时保留一定的斑块状和条带状老芦苇有利于震旦鸦雀利用新芦苇枝上潜在食物资源,可以在一定程度上缓解芦苇收割引起的震旦鸦雀食物短缺。  

闽江口芦苇沼泽湿地土壤产甲烷菌群落结构的垂直分布

应用PCR-RFLP技术及测序分析对闽江口芦苇湿地土壤产甲烷菌群落结构的垂直分布特征进行了研究。在构建的6个克隆文库中,每个克隆文库随机挑选100个克隆进行菌落PCR验证,共得到591个阳性克隆。PCR产物经限制性内切酶MspⅠ进行RFLP分析后得到37个不同的分类操作单元(OTUs)。对37个克隆子进行了序列测定,与GenBank数据库中的序列进行比对,最近相似性在91%—99%之间。RFLP分析和系统发育分析表明,闽江口芦苇湿地土壤中产甲烷菌群落包括3大类群:甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷微菌目(Methanomirobiales)和甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)。不同土壤深度中产甲烷菌群落的分布呈现出不同的特征。土壤表层(0—10 cm)优势产甲烷菌类群为Methanoregula,约占76%;10—20 cm土层主要的产甲烷菌类群为Methanolinea和Methanoregula,分别约占23%和29%;20—30cm土层优势的产甲烷菌类群为Methanolinea,约占66%。Shannon指数(H’)和Simpson多样性指教(D)表明,10—20cm土层产甲烷菌多样性高于土壤表层(0—10 cm)和20—30 cm土层。37个测序OTUs中有26个OTUs属于不可培养的产甲烷菌序列,表明闽江口芦苇湿地土壤中存在大量不可培养的产甲烷菌。  

落地原油对芦苇温地生态工程净化系统影响

以芦苇湿地为介质净化石油开采过程中落于地面的原油，研究了中试条件下芦苇湿地的净化效果及落地原油对土壤和芦苇介质的影响。结果表明：芦苇湿地对不同施入剂量的落地原油都有较好的净化率，在试验运行期内，芦苇湿地对矿物油的净化率高达88％－96％。落地原油对土壤的污染基本局限于表层，对深层土壤的污染趋势并不明显，一般40－60cm土层的矿物油含量已接近或低于对照区表层土的背景值；落地原油对芦苇生长指标的影响表现出两面性，一方面抑制芦苇的叶龄指数和株高生长量，另一方面又能刺激芦苇的长粗、增加芦苇的生物量；落地原油对纤维素、木质素、戊糖、纤维素宽及纤维素长宽比等芦苇品质指标的影响很小，一些指标甚至优于对照区。  

黄河三角洲芦苇湿地生态系统碳、水热通量特征

利用涡度相关法对黄河三角洲芦苇湿地生态系统进行了连续两年的通量观测,对2009—2010年生长季芦苇湿地的净生态系统碳交换量(NEE),感热通量(Hs)和潜热通量(LE)数据进行了分析。结果表明,在日尺度上,芦苇湿地NEE日变化特征表现为两个CO2吸收高峰,分别出现在11:00和16:00左右,其特点是在午间出现了碳交换通量的降低。CO2吸收的日最大值在两个生长季出现的时间有所不同,分别出现在2009年7月(-0.30 mg CO2m-2s-1)和2010年6月(-0.37 mg CO2m-2s-1)。CO2排放的日最大值两个生长季均出现在9月,分别为0.19和0.25 mg CO2m-2s-1。Hs和LE的日动态均为单峰型,极值都出现在中午前后,生长季生态系统的能量消耗主要以潜热为主,且在日尺度上,热通量和NEE有显著的负相关关系。在季节尺度上,芦苇湿地生长季具有明显的碳汇功能,2009年生长季生态系统白天固定354.63 g CO2/m2,同时期夜间释放159.24 g CO2/m2,净CO2吸收量为-195.39 g CO2/m2。2009年整个生长季生态系统总初级生产力(GPP)为-651.13 g CO2/m2,生态系统呼吸(Re)为455.74 g CO2/m2,系统表现为碳汇。路径分析表明:光合有效辐射(PAR)显著影响NEE的日动态(R2=0.46—0.84),而NEE的季节动态主要受土壤温度的影响,降水和PAR的影响次之。  

氮沉降对黄河三角洲芦苇湿地土壤呼吸的影响

2012年6月至2012年10月,对黄河三角洲芦苇(Phragmites australis)湿地进行了模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK,0 kg N·hm-2·a-1)、低氮(LN,50 kg N·hm-2·a-1)和高氮(HN,100 kg N·hm-2·a-1).利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸速率.结果表明,氮沉降促进了芦苇湿地土壤呼吸作用,LN和HN处理使芦苇生长季(6-10月)平均土壤呼吸速率比CK分别提高19％和58％.积水改变了芦苇湿地土壤呼吸日动态.地面无积水时,各处理土壤呼吸日动态均呈单峰型曲线;地面有积水时,土壤呼吸日动态峰值推后或无单峰型波动规律.积水影响土壤呼吸作用对温度的响应.地面无积水时,各处理土壤呼吸速率均与气温呈极显著的正指数相关关系,气温分别解释了CK、LN和HN处理下土壤呼吸季节变化的69.9％、64.5％和59.9％;地面有积水时,各处理土壤呼吸与气温相关性不显著.CK、LN和HN处理下土壤呼吸温度敏感性系数Q10值分别为1.68、1.75和1.68,表明LN处理增强了土壤呼吸温度敏感性,HN处理对其影响不显著.