黄土高寒区坡面土壤水分的时间稳定性

为揭示黄土高寒区人工林土壤水分的时空变化特征,基于2018年植被生长期一处典型人工植被恢复坡面0-200cm剖面土壤含水率连续动态数据,运用经典统计和时间稳定性分析,研究不同深度土壤含水率的时空变异性和时间稳定性。结果表明：在测定时段内,剖面各土层深度土壤含水率无显著差别,在空间上均表现为中等变异性,呈现随土层深度的增加而增大的趋势,在时间上表层表现为中等变异性,其余各层均表现为弱变异性,深层土壤水分的时间变异性小于浅层;随着测定时间变化,试验地0-200cm土壤含水率Spearman秩相关系数均达到0.8以上,且呈极显著相关,表现出一定的时间稳定性特征;土壤含水率的时间稳定性随土层深度的增加而增强,具有深度依赖性;基于相对差分分析可以选择代表性测点监测区域平均土壤含水率（决定系数R²为0.7138-0.8605）,以期为合理布设土壤水分监测点提供理论依据,对于植被恢复与生态重建模式的选择具有指导意义。     

以小时为步长的大兴安岭兴安落叶松林地表可燃物含水率预测模型

应用时滞平衡含水率法(包括Nelson和Simard两种)及气象要素回归法,以小时为步长对大兴安岭地区阳坡上部落叶松林下地表细小死可燃物进行动态含水率测定,分析了不同郁闭度林分的预测误差.结果表明:以小时为步长的可燃物含水率预测方法适用于大兴安岭地区的典型落叶松林分,Simard法预测平均绝对误差为1.1%,平均相对误差为8.5%,低于Nelson法和传统的气象要素回归法,接近同类研究的误差范围;同一坡度、坡位上,不同郁闭度下的可燃物含水率变化差异较大,使用以小时为步长的可燃物含水率预测方法,应根据不同地区林分和地点选择合适的平衡含水率模型,或建立基于林分的可燃物含水率模型.     

基于FWI湿度码的塔河林业局地表凋落物含水率预测

加拿大火险天气指标系统(FWI)是目前世界上应用最广的火险天气系统,其可燃物含水率预测方法成为一种重要的研究方法.本文以黑龙江省大兴安岭地区塔河林业局典型林分为研究对象,通过野外地表凋落物含水率的连续观测,分析了凋落物含水率与FWI系统3个湿度码\[细小可燃物湿度码（FFMC）、枯落物下层湿度码（DMC）、干旱码（DC）\]之间的关系.结果表明： 对于研究地区8个样地单独取样的地表凋落物,用FWI系统的湿度码FFMC所建立的线性预测方程的平均绝对误差和平均相对误差分别为14.9%和70.7%,低于气象要素回归模型,说明采用FWI湿度码来预测地表凋落物含水率具有一定优势,可用于预测可燃物含水率,但这种优势是有限的.今后应加强对FWI系统在我国应用的修正工作,特别是雨后可燃物湿度码的修正.     

Humidity and seasonality drives body size patterns in males of the bush cricket Isophya rizeensis Sevgili, 2003 （Orthoptera： Tettigoniidae： Phaneropterinae）

Two primary patterns of body size variation have been recorded in ectotherms in relation to latitudinal/altitudinal shifts. In some, body size increases with increasing latitude/altitude whereas, in others, body size decreases with increasing latitude/altitude. This clinal variation is generally assumed to be caused by local adaptation to environmental conditions however the selective variable（s） （temperature, humidity, diet quality, etc.） is still heavily debated. Here we investigate geographic variation in body size of dark and pale color morphs of males of the bush-cricket lsophya rizeensis collected from 15 locations along an elevation gradient ranging from 350 to 2 500 m. Using an information theoretical approach we evaluate the relative support of four different hypotheses （the temperature size rule, the moisture gradient hypothesis, the seasonal constraint hypothesis, and the primary productivity hypothesis） explaining body size variation along the altitudinal gradient. Body size variation in pale color morphs showed a curvilinear relationship with altitude while dark color morphs showed no variation in body size. Body size variation in pale color morphs was highly correlated with precipitation and temperature seasonality values thus giving strong support for the moisture gradient and seasonal constraint hypothesis. Our results reinforce the importance of gradients in humidity and seasonality over temperature in the creation of altitudinal body size clines and the role of selection for resistance to stress factors in the establishment of these clines. Whether a body size cline is observed or not might also depend on the phenotypic properties of the individuals, like coloration.     

以小时为步长的大兴安岭典型林分地表死可燃物含水率模型预测及外推精度

地表死可燃物含水率是火险天气和火行为预报中的重要指标.本研究基于时滞平衡含水率法(Nelson和Simard方法)及气象要素回归方法,于2010年9—10月对黑龙江省大兴安岭地区盘古林场不同郁闭度的山杨-白桦混交林、红皮云杉纯林,以及采伐迹地(原1∶1樟子松-白桦混交林)地表死可燃物含水率进行以小时为步长的连续测定,建立其预测模型,得到预测误差,并使用相应的模型对其他林分地表死可燃物含水率进行外推精度分析.结果表明:采用Nelson平衡含水率法构建的地表死可燃物含水率变化模型的平均绝对误差、平均相对误差和均方误差根(0.0154、0.104和0.0226)低于Simard法(0.0185、0.117和0.0256)和气象要素回归法(0.0222、0.150和0.0331).在外推效果方面,气象要素回归法的平均绝对误差、平均相对误差和均方误差根(0.0410、0.0300和0.0740)低于Simard法(0.610、0.492和0.846),但前两者均高于Nelson法(0.034、0.021和0.0660),说明以小时为步长的时滞平衡含水率法,尤其是Nelson法适用于大兴安岭地区所测林分.外推虽不能降低误差,但有助于提高现有模型应用至不同林分条件或大尺度范围内的地表死可燃物含水率预测精度和利用率.模型建模和外推误差与不同树种和郁闭度条件差异有关,研究时应根据不同林分和地点选择合适的平衡含水率模型.     

基于微波遥感技术探测森林地表土壤含水率

森林地表土壤含水率是森林生态系统中的重要参数,使用微波遥感技术快速准确地估算区域尺度上的森林地表土壤含水率,对于森林生态系统研究具有重要的现实意义.本文利用TDR-300土壤含水率速测仪测得黑龙江大兴安岭地区塔河林业局盘古林场内120块样地的森林地表土壤含水率作为因变量,利用C波段全极化SAR数据的极化分解参数作为自变量,构造多元线性回归统计模型和BP神经网络模型,定量估测森林地表土壤含水率,通过模型反演获得区域尺度上森林地表土壤含水率的空间分布.结果表明: 多元线性回归统计模型的精度为86.0%,均方差根误差(RMSE)为3.0%;BP神经网络模型的精度为89.4%,RMSE为2.7%.说明利用BP神经网络模型定量估测森林地表土壤含水率优于多元线性回归模型,将全极化SAR数据通过BP神经网络模型进行仿真,最终得到研究区域的森林地表土壤含水率空间分布图.     

内参基因加标法定量土壤微生物目标基因绝对拷贝数

【目的】通过荧光定量PCR技术对土壤微生物目标基因进行绝对定量,其定量结果的准确性容易受到DNA提取得率以及腐殖酸抑制性的影响。【方法】采用内参基因加标法,利用构建的突变质粒DNA,对供试水稻土壤样品中的微生物16S r RNA目标基因的绝对拷贝数进行荧光定量PCR检测,用来表征该样品中细菌群落总体丰度。在定量前通过双向引物扩增方法验证突变质粒中的内参基因对供试土壤的特异性。【结果】不同水稻土壤样品的DNA提取量在样品间差异较大。通过内参基因加标法对DNA提取量进行校正,显著提高了16S r RNA基因绝对定量的精确度。不同水稻土壤样品间的变异系数为17.8,与未加标处理相比降低了66.7%。在此基础上,进一步通过内参基因加标法对土壤有机质和含水率均呈现典型空间特征差异的6处亚热带湿地土壤样品中的16S r RNA基因进行绝对定量。16S r RNA基因绝对拷贝数与土壤微生物生物量碳具有显著的线性相关性(R2=0.694,P0.001),表明内参校正后的16S r RNA基因绝对拷贝数可以准确反映单位质量土壤中微生物的丰度。【结论】内参基因加标法可以对DNA提取得率以及腐殖酸对PCR扩增的抑制性进行校正,从而提高绝对定量的准确性。基于内参基因加标法的目标基因绝对定量PCR检测,可作为土壤微生物生物量测量,以及微生物功能基因绝对丰度定量的一种核酸检测方法。     

科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征

用TDR分层对科尔沁沙地东南缘大青沟国家级自然保护区土壤水分进行定位观测,采用多重比较等方法,对土壤水分与环境因子关系的差异进行分析,通过Kriging插值法用Surfer软件绘制土壤水分等值线图,研究结果表明:土壤含水率在不同的生长季节上变化,表现为夏季>秋季>春季,各层间没有显著差异;月均(5、7、9月)土壤含水率的变异系数坡向>植被类型>坡位;层均(0~60cm)土壤含水率变异系数坡位>植被类型>坡向>样带。月均土壤含水率从高到低依次为:阔叶林>矮林>樟子松林>疏林草原>灌丛,不同植被类型各层月均土壤含水率总体上差异极显著,阔叶林远远高于其它植被类型;层均土壤含水率,各植被类型各月份间总体差异极显著,总体趋势从高到低为:阔叶林>矮林>樟子松林>灌丛>疏林草原,阔叶林明显高于其它类型。月均土壤含水率坡向间总体上差异显著,层间无显著差异;东、西坡与北坡有显著差异,东西坡高于南北坡;层均土壤含水率,同一月份各个坡向间差异不明显,7月明显高于其它月份;各月总体表现为:东>西>南>北坡。月均土壤含水率除31~45cm外,3个坡位间各层均有极显著差异,下坡位明显高于上坡位与中坡位;中坡位各层月均土壤含水率差异极显著;层均土壤含水率各月份各坡向间差异极显著,下坡位远大于上坡位与中坡位。该区从沟底到坡顶的植被变化逐渐由湿生-中生-旱生逐渐过度,垂直分布明显,这类天然残遗植被与土壤水分及其与环境因子的关系,对于促进周边沙地植被恢复具有重要的参照意义,据此建议了大青沟周边沙地植被恢复模式相应的最低土壤水分阈值,沙地0~30cm土层土壤含水率9.1%~11.5%、8.1%~9.0%、6.0%~8.0%;沙地31~60cm土层土壤含水率11.1%~13%、8.5%~11%、6.0%~8.4%,分别适合恢复为疏林、灌丛、半灌丛。     

五种常绿冬青叶片防火性能评价

为了筛选冬青属(Ilex)植物优良防火品种,了解该属植物叶片燃烧表现特征,优化园林树种防火性能的评价方法,该文以克恩氏冬青(Ilex×koehneana)、史蒂芬冬青(Ilex ‘Nellie R. Stevens’)、大别山冬青(I. dabieshanensis)、博福德冬青(I. cornuta ‘Burfordii’)、双核冬青(I. dipyrena)为研究对象,以海桐(Pittosporum tobira)和石楠(Photinia serrulata)作为参照,采用因子分析法对这七种植物鲜叶和干叶的防火性能分别进行综合评价。结果表明:(1)不同冬青品种鲜叶火灾性能指数存在显著性差异,其余指标均呈极显著性差异。(2)经过因子分析进行评价得出鲜叶抗火性从强到弱依次为博福德冬青史蒂芬冬青大别山冬青石楠海桐双核冬青克恩氏冬青;干叶抗火性从强到弱依次为史蒂芬冬青大别山冬青博福德冬青海桐双核冬青克恩氏冬青石楠。(3)综合鲜叶及干叶的评分结果,得出博福德冬青、史蒂芬冬青、大别山冬青得分较高,防火性能优于石楠和海桐,防火性能表现更突出。     

塔里木河下游土壤水分与植被时空变化特征

运用变异系数、Pearson相关和回归的方法,分析了塔里木河下游2002-2006年土壤水分的时空变化和植被的分布,以及二者之间的相互关系。结果表明:土壤含水率水平空间分布随离水源地距离增加而降低,垂直分布随土层深度的增加而增加;0-60cm土壤含水率变异性最小,属中等变异性;60cm以下土壤含水量变异性增大,属强变异性;土壤含水率的时间变化受生态输水量和持续时间的制约。土壤含水率与植被的时空分布具有同步性;植被特征指数与80-280cm土壤含水率显著相关,且二者与地下水埋深均呈现极显著负相关,说明60cm以下的土壤含水率显著影响植被的生长和分布,而且地下水位是影响土壤水分和植被时空变异的主要因素。