黄土丘陵沟壑区典型小流域生态系统服务权衡与协同关系研究

黄土高原植被恢复状况制约生态系统服务的提升,本研究依托中国科学院水利部水土保持研究所安塞国家科学野外观测站的基础土壤、植被、气象和水文等数据,在黄土丘陵沟壑区选取纸坊沟和坊塌2个典型小流域,通过购买1998、2008和2018年遥感影像,采用InVEST （Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）模型对生态服务（碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量）进行评估,探究植被恢复过程中生态系统服务的协同效应和权衡关系。通过对比得知：随着植被的恢复,坊塌和纸坊沟各生态服务（碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量）均得到了大幅度的提升,其中2008-2018年增加幅度较小,而1998-2008年增加幅度较大,主要原因在于该阶段（1998-2008年）是退耕还林还草的初始10年,林地及草地面积增长较多,而后10年为退耕的延续阶段,退耕面积增长减缓。从1998-2018年,受自然因素和人为因素的影响,坊塌和纸坊沟流域生态系统服务表现出协同和权衡关系。对于坊塌流域,2008年生态系统服务主要表现为协同关系,1998、2018年以权衡关系为主;对于纸坊沟流域,1998年生态系统服务主要表现为协同关系,2008和2018年以权衡关系为主。相同生态系统服务在不同年份有所差别,土地利用类型相同生态系统服务也可能不同。综合来看,2个典型小流域的碳储量、产水量和土壤保持量均以协同关系为主,伴随区域的权衡关系;主要是由于在植被恢复过程中,生态系统服务在时空上增加的幅度不同;因此,在黄土丘陵沟壑区的植被恢复过程中,应综合考虑生态系统服务的协同与权衡,因地制宜的划分和制定合适的保护策略。     

传统傣药竹叶兰的花粉团发育及分类学意义

该研究利用石蜡切片技术观察并描述了兰科单型属竹叶兰属的花粉团发育过程,包括花形态解剖特征、8个花粉团的形成机制、花药壁发育模式、小孢子发生及雄配子体发育等特征,为该属复杂的系统亲缘关系提供胚胎学证据。结果表明:(1)成熟花药有两个药室,每个药室有4个一簇金色的花粉团,被白色花药帽;早期花药原基分化出的一对并列侧生药室,每个药室中央的小孢子囊在极面观方向分化出两条十字交叉的纵向不育隔膜组织,将其沿花药室纵轴方向深切为4个不等大的棒状次生孢子囊,最后发育为4个花粉团。(2)花药成熟时,靠花药开裂处的隔膜组织比近药隔膜组织的降解速度快且彻底,因此每个药室内的4个花粉团在花药开裂处粘合成一簇。(3)发育完好的花药壁共有6～7层,由外到内为表皮、3～4层药室内壁、中层和双核绒毡层,符合多层型花药壁的发育模式;花药成熟时,表皮退化,纤维性加厚发生在3～4层药室内壁,中层和绒毡层彻底降解。(4)小孢子母细胞通过同时型胞质分裂产生了正四面体型、左右对称、十字交叉型排列的小孢子四分体;小孢子四分体继续保持在同一胼胝质内完成了雄配子体发育,形成了2-细胞型的四合花粉;四合花粉两两或松散或紧密排列,构成了粉质花粉团。在前人的研究基础上,本文证实、补充并分析了竹叶兰属的花粉团发育特征,为该属的亲缘关系提供了胚胎学证据。     

HYDRUS-1D模型模拟渭北旱塬深剖面土壤水分的适用性

黄土高原生态恢复过程中,深剖面土壤水分平衡状况发生了重要变化,但传统观测方法难以量化深层渗漏等水文变量,需要借助模型进行分析.本研究利用HYDRUS-1D模型,模拟渭北旱塬长武塬农地和苹果园10 m深剖面土壤水分的垂直分布和时间变化,评价模型的适用性.基于2011年9月—2013年10月观测的土壤水分数据,通过优化土壤水力参数,模拟深剖面土壤水分空间和时间的离散化过程.结果表明: 校准期和验证期,HYDRUS-1D模型的决定系数在0.65～0.85、模型效率系数在0.55～0.83、土壤水分的均方根误差在0.01～0.02 cm³·cm^-3.实测与模拟土壤水分的剖面分布和时间变化状况具有很好的一致性,表明HYDRUS-1D可以用于模拟渭北旱塬深剖面的土壤水文状况.     

黄土高原土壤水分-有机碳-微生物耦合作用研究进展

黄土高原植被恢复后土壤水分、有机碳和微生物群落发生了非同步性演变。土壤微生物是各种生命活动的载体,在土壤水-碳耦合过程中参与了一系列的氧化与还原反应,因此,土壤微生物在水-碳耦合关键过程中起着重要的调节作用,三者存在着密切的耦合关系。尽管关于植被恢复后土壤水分和有机碳变化的研究已开展较多,但是由于土壤微生物活动和群落结构复杂性和易变性,这给土壤微生物介导的水-碳耦合研究带来了相当大的困难。迄今为止,黄土高原植被恢复后土壤水、碳、微生物三者之间的耦合关系缺乏总体性的融合,大多数研究只能假设各个生物化学过程是相对独立的,对土壤水、碳、微生物耦合的认知仍存在局限性。由此,首先对黄土高原植被恢复进程、土壤水分过程和有机碳变化分别进行了综述,结合已有的理论和证据进一步概括了黄土高原土壤有机碳、微生物群落对降水格局的响应。最后整合植被、土壤和微生物界面等关键生态过程,总结了黄土高原土壤水-碳-微生物耦合界面过程,采用HYDRUS-2D模型(水文过程模型)和ORCHIDEE模型(生态系统碳模型),并融入土壤微生物种群生长动态,基于稳定碳、水同位素技术和DNA探针技术,初步构建了黄土高原土壤水-碳-微...     

中国五种仙茅科植物叶形态及其分类学意义

为澄清仙茅科属间界限不清的分类学问题,该文以中国仙茅科3属5种植物为研究对象,利用显微镜、扫描电镜和石蜡切片技术,观察了其叶形态、叶表皮显微特征和叶解剖特征。结果表明:(1)叶形态有小型平整叶、中型波状叶、大型折扇状叶三种。(2)叶表皮毛状体结构为单细胞单列,可分为长柔毛、糙伏毛和星状柔毛三类。(3)叶表皮细胞有六边形和五边形,气孔为平列型和椭圆形,气孔大小和气扎密度呈反比。(4)叶表皮蜡质纹饰有光滑、颗粒、屑状和壳状四类。(5)叶中脉横切面分为平整型和龙骨型,维管束有圆形和椭圆形,叶表皮厚度与表皮细胞具有正相关性。对5种植物的叶形态和叶解剖特征比较分析认为,一些特征组合有助于理解仙茅科属间的亲缘关系和物种鉴定,支持大叶仙茅属独立于仙茅属。     

云南省景东县药用维管植物多样性及保护

目的：分析景东县药用维管植物的多样性特征，为当地植物资源的合理开发利用和有效保护提供科学依据。方法：以实地调查编制的《云南省景东县药用维管植物名录》为基础，结合相关资料，统计分析该区域的药用维管植物多样性特征。结果：（1）记录药用维管植物134科486属722种。（2）含2～9种的科数的比例最高，含1种的属数最多。（3）药用种子植物属的区系组成以热带成分为主，表现出从热带向亚热带过渡的趋势。（4）珍稀濒危物种有26种，包括9种兰科植物。（5）药用维管植物生活型以草本类为主。结论：景东县药用维管植物种类丰富，具有丰富的珍稀濒危植物和明显的地方特色，建议因地制宜建设野生药用植物种质资源库，筛选培育具地方标志性特色品种，为当地的绿色经济发展提供新平台。     

黄土高原植被建设及其对碳中和的意义与对策

黄土高原是我国“一带一路”建设的倡议地和天然的西部生态屏障，在“黄河高质量发展”和“双碳战略目标”重大国家战略背景下，黄土高原生态系统碳汇效应将迎来重大的转机和严峻的挑战。首先回顾了黄土高原植被建设的背景与历程，然后概括和总结了植被建设过程中固碳效应，针对黄土高原生态系统碳固定和排放过程，提出了一系列的增碳减排措施和对策，包括优化黄土高原植被建设和管理模式，加强科技顶层设计，提升植被建设的碳汇能力，并加快退耕还林/草的“碳交易”市场建设，健全法规规章标准和碳统计监测体系等；最后，对植被建设后期可能出现的问题和挑战进行了展望，为黄土高原乃至全国陆地生态系统实现“碳中和”战略目标提供重要的科技支撑。