2000—2019年石羊河流域植被总初级生产力变化及其气候特征

石羊河流域是我国典型的内陆河流域,生态特征敏感脆弱,是了解干旱地区陆地生态系统总初级生产力(gross primary productivity, GPP)对气候变化响应及反馈的典型区域。本研究通过卫星数据和地面观测数据建立光能利用率模型,模拟估算了石羊河流域2000—2019年植被GPP,分析了气候影响下的不同植被类型GPP的空间分布以及年际变化。结果表明：石羊河流域GPP的平均值为256.52 g C·m^-2;落叶阔叶林、常绿针叶林、灌木林、耕地、草原、湿地和荒漠植被GPP分别为676.38、609.96、144.42、404.49、314.07、75.15和110.21 g C·m^-2,表现为南部祁连山区的落叶阔叶林GPP最高,北部荒漠区的湿地GPP最低;GPP的变化呈上升趋势,年际变化存在波动,趋势增加的面积为92%,平均速率为6.99 g C·m^-2·a^-1;流域内不同植被类型GPP增加速度从大到小顺序为落叶阔叶林>常绿针叶林>草地>耕地>灌木林>荒漠>...     

近20年来京津冀地区土壤风蚀扬尘颗粒物排放变化

京津冀地区是我国大气污染严重区域,土壤扬尘颗粒物排放变化研究对于改善京津冀地区空气质量具有重要意义。收集2000-2019年京津冀地区气候、土壤、植被覆盖数据,分析近20年来京津冀地区土壤扬尘颗粒物排放变化,揭示其变化的影响因素。结果显示2000-2019年京津冀地区土壤扬尘源总悬浮颗粒物（TSP）排放系数均值为1.79 t km^-2 a^-1,其中PM10占8.99%,PM2.5占0.25%。近20年土壤扬尘源TSP排放系数具有下降趋势,PM10和PM2.5排放系数变化过程与TSP一致。上述变化主要受气候因子变化影响,其次受植被覆盖度影响。分析发现近20年来京津冀地区土壤扬尘源TSP排放系数变化主要受年降水量影响。沧州市、天津市和石家庄市土壤扬尘源TSP、PM10和PM2.5排放系数均值较高,张家口市、保定市和沧州市土壤扬尘源TSP排放量占京津冀地区总量的19.18%、12.98%和11.63%。耕地土壤扬尘排放量最大占京津冀地区总量的59.83%,是抑制土壤扬尘源颗粒物排放的重点关注对象,其次为草地占15.66%。2019年邢台市土壤扬尘源PM10排放占观测值比例最高为12.66%,石家庄市和天津市占比也较高分别为11.09%和10.30%,沧州市和邯郸市占比分别为8.63%和8.02%。上述地区环境管理部门均应关注土壤扬尘源颗粒物排放对空气质量的影响。     

内蒙古大青山华北落叶松人工林乔木层碳密度年增量与气象因子的关系

以内蒙古大青山华北落叶松人工林为研究对象,通过树木年轮法和异速生长方程法,计算华北落叶松人工林生物量、碳密度及其年增量的年际变化,并分析碳密度年增量与气温、降水、湿度等气象因子的关系。研究发现：华北落叶松人工林碳密度随着林龄增加的变化曲线可用逻辑斯谛生长方程拟合,在1979—2016年,碳密度由1.05 t/hm~2增加到76.83 t/hm~2。华北落叶松人工林碳密度年增量存在显著的年际差异,总体上呈波动性的“慢-快-慢”趋势,碳密度年增量最高达到3.72 t hm^-2 a^-1,多年平均为2.05 t hm^-2 a^-1。华北落叶松人工林碳密度年增量与上年6月和当年6—8月的降水量显著正相关,与上年11月降水显著负相关;与上年11—12月、当年2月和12月的温度和大气相对湿度分别呈正、负相关;与上年7月、9月及当年8—9月的温度保持显著或极显著正相关。研究表明,温度、湿度和降水主要通过生长季的长短和土壤可利用水分及冬季的雪害冻害影响华北落叶松人工林的碳汇潜力,在未来该地区升温增湿的气候变化趋势下华北...     

基于4种生态位模型的金钱松潜在适生区预测

金钱松（Pseudolarix amabilis）是我国特有孑遗植物,为国家II级保护植物。基于4种生态位模型（GARP、Bioclim、Domain和Maxent）预测金钱松潜在适生区,采用受试者工作特征曲线（Receiver Operating Characteristic,ROC）和Kappa统计量检验模型的预测效果。预测结果表明金钱松在浙江西北部、安徽南部、湖北南部、湖南北部以及江西北部表现为高度适生,并以这些地带为中心向外延伸至北纬24.43°-33.35°和东经106.41°-123.42°之间,4种模型预测结果的受试者工作特征曲线下面积（Area under recriver operating characteristic curve,AUC）平均值均大于0.9,Kappa平均值亦大于0.75,精度较高。通过"刀切法"分析得出年均温是预测金钱松潜在适生区的关键影响因子,可能为当前金钱松分布格局形成的决定因素。模拟金钱松在末次盛冰期和2070年气候条件下的分布,结果表明其分布格局随气候变化由"南扩北缩"变为"南缩北扩",未来分布面积将大幅减小,气候变化是导致其"南缩北扩"的主要驱动因子。建议在当前金钱松高适分布区域内（江西铜鼓县、湖南张家界和衡阳）建立自然保护区或种子园,并在未来气候条件下高适分布区域内（如安徽北部、河南南部、湖北东南部等地）通过人工引种辅助金钱松的北向迁移。     

植物核DNA含量在全球尺度上的纬度变异式样及其气候适应意义——以菊科植物为例

核DNA含量是重要的生物学概念,涉及DNA C-值和基因组大小。前人有关植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律存在着矛盾的报道,而且多数将核DNA含量与纬度、海拔、气候等因素之间的关系描述成线性关系。核DNA含量是否具有环境适应上的意义,也还存在争议。先前有关核DNA含量与环境因素间关系的矛盾性报道可能与取样过小、地理范围过窄、研究对象遗传背景差异过大有关。如果对一个遗传背景相近的类群在全球范围内进行取样,核DNA含量会呈现有规律的纬度梯度变化,可能与大的气候因素之间存在非线性关系。菊科(Asteraceae)是被子植物的最大科,是一个广泛认可的自然分类群。为揭示全球空间尺度上植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律,以及这种变异是否具有环境适应意义,以菊科为对象开展了核DNA含量与纬度、生物气候因素关系的统计分析。从"植物DNA C-值数据库"检索到822种菊科植物的核DNA含量数据;在全球范围内,沿经度方向上设立10条样带,每条样带横跨15个经度,每条样带又均分成22个样块,每个样块纵跨7.5个纬度;其次,从"世界气候数据网站"下载1950—2000年时间段14个生物气候因子数据,应用Arc GIS 9.3获得每个样块14个生物气候因子的平均值;根据"全球生物多样性信息网站"记录,计算每个样块菊科植物平均的核DNA含量数据。为避免气候变量之间的多重共线性对数据分析的影响,应用主成分分析对数据进行了降维,发现最冷季度平均温度、最干季度雨量分别是第一、二主成分上荷载最大的因子,去除与它们相关性在-0.7至+0.7之间的其他气候因子后获得了最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量三个变量用于进一步数据分析。结果发现,菊科植物在全球10个样带上的核DNA含量与纬度关系密切,与最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量呈现极显著的单峰型的非线性关系,可以用二项式进行拟合。因此,全球空间尺度上植物核DNA含量沿着纬度梯度有规律性的非线性变化,这种变化具有很强的气候适应意义。     

大针茅种群RAPD多样性及其与若干生态因子的相关关系

利用RAPD分子标记,对锡林郭勒草原主要建群种大针茅（Stipa grandis P.Smirn.）5个种群共90个基因株的遗传多样性进行了分析.由16个10碱基随机引物共扩增得到310条清晰可重复的RAPD片段,且全部为多态性条带.利用POPGENE软件对RAPD数据进行分析可以看出,不同地理种群大针茅存在很高的遗传变异,且大部分变异存在于种群之内,只有少量变异存在于种群之间（≈28%）.Pearson相关分析表明,大针茅种群内基因多样性与温度因子（≥10℃年积温、年均温和1月份均温）之间存在显著（p＜0.05）或极显著（p＜0.01）的相关关系;Mantel检验结果显示,大针茅种群间的遗传距离与种群间的实际地理距离之间不存在显著的相关关系（r=0.184,p=0.261）,但与水热因子的分异之间存在显著（p＜0.05）或极显著（p＜0.01）的相关关系.这些都表明水热差异的自然选择引起大针茅种群RAPD标记的生态地理分化,而迁移和遗传漂变对大针茅种群间的分化不起决定作用.     

中国东部气候带凋落物分解特征——气候和基质质量的综合影响

凋落物分解是陆地生态系统物质循环和能量转换的主要途径.凋落物分解主要受到基质质量和气候因素多因子的综合影响.目前国内尚缺乏关于凋落物分解同气候因子和基质质量关系的多元统计和综合分析.应用分解袋法,对亚热带8个主要树种的凋落叶沿中国东部气候带5个地点历时2a的分解试验研究表明,年均降水量是影响中国东部凋落叶分解速率的首要气候因子,其次是实际蒸散和年均温度.凋落叶的初始N含量是决定分解快慢的首要基质因子,其次是P含量和Lignin:N比和C:N比.     

植物生长抽梢期和气候因子对株高生长影响

利用西双版纳热带植物园的热带植物物候观测资料和气候资料,通过对热带植物株高生长偏差、生长抽梢期和气候因子的分析,探讨了三者的关系。结果表明,热带植物生长抽梢期变长不一定影响株高生长,而且与株高生长偏差的关系也小于气候因子与株高生长偏差的关系。同时,热带植物生长抽梢期对气候因子和株高生长偏差之间关系的贡献很小。因此,可以认为热带植物的生长期对植被生产力的促进作用较弱。     

大针茅居群遗传分化和RAPD位点多态性分布的分析

利用RAPD分子标记技术对5个居群的90个大针茅个体间的遗传关系以及RAPD多态性与所在生境的相关性进行了研究.16个引物共扩增得到310个RAPD位点,利用几种多元分析方法对所得位点进行分析,结果显示:主轴法分析能够在三维坐标下将90个大针茅个体按居群来源进行分类,前三个轴虽然只解释了总变异的21.91%,却能将所研究的居群完全分开;典范判别分析可以将97.8%的大针茅个体正确地分类到已知居群,且在二维功能轴下能够清晰地看到个体按居群来源进行了分类;Spearman秩相关分析和多元逐步回归分析均得出大针茅RAPD位点的Nei's基因多样性与气候因子(包括年降水量、积温、年均温、一月份均温和七月份均温)之间存在显著的关联性.基于以上结果我们可以得出:大针茅地理居群分化显著;大针茅RAPD多样性并非随机分布而是与生境气候因子相联系;气候差异的自然选择,对大针茅遗传多样性和遗传结构的特点起决定作用.研究结果对大针茅种质资源的保护具有重要的指导意义.     

西洋参有效成分与气候生态因子的关系

通过回归分析、灰色关联分析等方法系统地分析了气候生态因子对西洋参有效成分含量的影响,结果表明：温度和日照是影响西洋参总皂甙含量的主要气候因子;其总皂甙的含量与总氨基酸的含量呈显著负相关,故气候因子对二者的作用方向相反;影响西洋参醚浸出物、醇浸出物以及水溶性浸出物含量的主要气候因子均为气温日较差和日照时。