杉木人工林水量平衡和蒸散的研究

 本文根据我们严密设计的小集水区径流场连续6年的水文测定数据,进行了杉木人工林水量平衡和蒸散的研究。结果表明：集水区年平均降雨量1065.5mm, 在林冠作用面降雨量的分配中,林冠截留雨量264.6mm,截留率24.8%;穿透过林冠层的雨量799.82mm,树干径流量1.08mm,分别占降雨量的75.1%和0.1%。林内降水到达林地时,在枯枝落叶层这个作用面上净降水进行再分配,其中,地表径流量9.27mm,地下径流量203.00mm,总径流系数0.199。土壤蓄水量月变化较大,但年变化很小,占降雨量的1.2%。系统水量最大的输出是蒸散,每年以气态形式返回大气的水量866.03mm,占降雨量81.3%。在蒸散的水量中,林冠截留雨量的直接物理蒸发量为264.6mm,占总蒸散量的31.6%。     

吉林蛟河针阔混交林林层结构对生产力的影响

探讨不同林层物种多样性和林分结构与森林生产力之间的关系,为森林可持续经营管理策略优化提供理论支持。以吉林蛟河30 hm²针阔混交林固定监测样地中的38432株木本植物的野外调查数据为研究对象,利用结构方程模型探讨了不同林层物种多样性和林分结构多样性对森林生产力的作用机制。结果表明：（1）林冠层林分结构多样性和生产力之间呈负相关关系,路径系数为-0.138;林下层林分结构多样性和生产力之间呈正相关关系,路径系数为0.083。（2）林冠层物种多样性和生产力之间呈正相关关系,路径系数为0.099;林下层物种多样性和生产力之间关系不显著,且物种多样性在林冠层和林下层呈正相关关系,路径系数为0.147。物种多样性和林分结构多样性与森林生产力之间不存在唯一的关系,这种关系的大小、方向和潜在机制与林层有关。为此,在森林经营过程中要充分考虑不同林层物种多样性和林分结构多样性与森林生产力之间的关系。     

C/N驱动优势细菌菌群变化影响堆肥碳氮损失和腐殖质合成

为了探明C/N如何驱动堆肥过程中优势细菌菌群的变化而影响碳氮损失和腐殖质合成,设置3个C/N处理(20∶1、25∶1和30∶1),以羊粪和玉米秸秆为原料进行堆肥试验。结果表明: 与20∶1处理相比,30∶1和25∶1处理堆肥的碳、氮损失分别降低了33.5%、18.9%和23.6%、10.8%。优势细菌菌群、碳氮损失及有机碳组分的冗余分析表明,高C/N提高了堆肥中固氮细菌的种类和丰度,降低了反硝化细菌的种类和丰度,减少了堆肥过程中的碳氮损失;高C/N促进了木质纤维素类降解菌的生长繁殖,促进了富里酸和胡敏素降解而合成更多胡敏酸,提高了堆肥腐殖化程度。可见,C/N可通过影响堆肥中关键优势细菌菌群而影响堆肥过程和堆肥质量,调节堆肥原料C/N可以调控堆肥中碳氮损失和腐殖质的合成,从而提高堆肥质量并减少堆肥的二次环境污染。     

浙江天童常绿阔叶林林冠结构与群落物种组成的关系

森林林冠结构能改变林下微气候条件, 可能会形成独立于地面生境的空间结构, 进而影响群落物种组成差异。该研究利用机载激光雷达获取浙江天童20 hm²常绿阔叶林样地的高精度林冠结构信息, 初步探讨了林冠结构与群落物种组成差异的关系, 结果表明: (1)未考虑林冠结构时, 独立于地面生境的空间结构是天童样地群落物种组成差异的重要影响因子, 在100 m²、400 m²、2 500 m²样方尺度上, 其对群落物种组成差异的解释率分别为25.2%、28.1%、8.0%。(2)考虑林冠结构后, 林冠结构使独立于地面生境的空间结构对群落物种组成差异的解释率降低了约1/3 (26.2%-36.0%)。(3)林冠结构因子中, 林冠高度对群落物种组成差异影响最大, 其次为林冠内部结构; 随样方尺度增大, 林冠高度对群落物种组成差异的影响降低, 林冠内部结构的影响逐渐增加。该研究结果证明了林冠结构是独立于地面生境的空间结构的主要驱动因子, 对天童植物群落物种组成差异具有不可忽视的重要作用。这些结果明晰了林冠结构因子中林冠高度和内部结构的重要性。     

森林冠层昆虫多样性研究方法

森林冠层是森林昆虫栖息、取食、避敌的重要生境,其中生活着十分丰富的昆虫物种。但由于乔木树体高大,冠层难于接近,在很大程度上限制了冠层昆虫多样性的研究。冠层昆虫类群结构的划分和冠层昆虫取样技术也是冠层昆虫多样性研究的重要基础。文章综述当前冠层接近和冠层昆虫抽样技术的最新进展,并评述冠层昆虫类群结构划分的方法。     

SWAT模型在天山林区林冠截留过程中的改进应用

林冠截留是森林生态水文的重要环节,SWAT （Soil and Water Assessment Tool）模型对其模拟过程还较为粗糙,为了在流域水文模拟中更精细的刻画林冠截留过程从而得到更佳的模拟结果,以SWAT模型为基础,使用半理论林冠截留模型（Gash模型）与SWAT模型进行耦合,以天山林区为研究区对SWAT模型林冠截留模块进行优化改进。通过对改进前后的模拟结果进行对比分析,结果表明：1） SWAT模型和SWAT-Gash模型的R²分别为0.59-0.83和0.65-0.86,NSE值分别为0.58-0.82和0.63-0.85,两种模型PBIAS为7.2%-17.1%,证明SWAT-Gash模型具有更好的适用性;2）相较于出山口径流数据,SWAT模型和SWAT-Gash模型的RMSD值分别为3.49-7.80 m³/s和3.22-4.68 m³/s,SWAT-Gash模型在校准期和验证期的皮尔逊相关系数分别为0.93和0.81,高于SWAT模型的0.91和0.77;3）基于分位数回归（QR）的不确定性分析表明,SWAT模型和SWAT-Gash模型验证期的P因子分别为0.93和0.96,R因子为1.26和1.19,95%不确定性置信区间平均宽度分别为13.50 m³/s和12.86 m³/s;4） SWAT模型与SWAT-Gash模型在验证期的月平均地表径流量分别为6.55 m³/s和8.50 m³/s,表明在该流域内原始SWAT模型会高估林冠截留量。以天山北坡中段林区为例对云杉森林的林冠截留进行精细化模拟,虽然对模型输入数据要求提高,林冠截留数据的收集增加了模型模拟的不确定性,但对本研究区基于物理过程的水文模拟精度提升明显,改进后模型与出山口实测径流数据一致性更强,可以为天山林区小流域水资源管理提供更可靠的依据。     

半干旱黄土丘陵区纯林土壤腐殖质异化特征及与其他性质的关系

纯林长期生长或多代连栽必然会导致土壤腐殖质含量和构成发生异化,探究这种异化特征及其与土壤其他性质的关系可以为纯林管理或混交改造提供科学依据。通过对半干旱黄土丘陵区南泥湾林场8种典型纯林土壤腐殖质及其他性质进行系统检测,结果表明:(1)侧柏林土壤腐殖质含量最高(34.61 g/kg),腐殖化程度和稳定性一般;白榆和白桦林土壤的腐殖质含量中等(19.69—23.58 g/kg)、腐殖化程度和稳定性最佳;茶条槭和小叶杨林土壤的腐殖质含量(20.59—22.53 g/kg)和构成均为中等水平;油松、沙棘和刺槐林土壤的腐殖质质量较低(11.77—13.81 g/kg),且腐殖化程度较低,稳定性相对最差;(2)与胡敏酸含量存在显著相互促进作用(P0.05)的土壤性质为CEC、N、微生物量和蛋白酶活性(相关系数0.769—0.926,下同),存在显著相互抑制作用的为有效Cu(-0.793);与富啡酸存在显著相互促进作用的为N、CEC、微生物量、蔗糖酶和磷酸酶活性(0.836—0.955),存在显著相互抑制作用的为有效Cu(-0.822);与胡敏素存在显著相互促进作用的为N、CEC、微生物量、磷酸酶活性和有效Zn(0.766—0.951),存在显著相互抑制作用的为脱氢酶活性(-0.784)。(3)腐殖质构成与其他性质的相关性均不显著(P0.05),其中相对有利于提高胡敏酸/腐殖酸含量之比的土壤性质为蛋白酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,而不利的是脱氢酶活性;相对有利于提高胡敏酸/富啡酸含量之比的为速效K、CEC和脲酶活性,而不利的是脱氢酶活性。(4)总体而言土壤腐殖质含量较之腐殖质构成与其他性质之间具有更大的相关性;向土壤增施N肥可以促进腐殖质的形成,增加K肥则有利于腐殖质构成的改善,而通过混交改造或增加林下植被是促进纯林土壤腐殖质化过程和解决土壤退化的根本措施。     

中国希瓦氏菌D14^T的厌氧腐殖质呼吸

实验证明,希瓦氏菌新种(ShewanellacinicaD14T)在厌氧条件下可以利用多种有机酸盐和甲苯等环境有毒污染物作为电子供体,以腐殖质作为唯一末端电子受体进行厌氧呼吸(即醌呼吸)。电子在细胞膜呼吸链的传递过程中,偶联能量的产生来支持菌体的生长,1mmol/LAQDS可支持细胞增殖约60倍。电子供体的氧化和唯一电子受体腐殖质还原之间存在着动态的偶联过程,随着电子供体量的增加腐殖质还原的量也随之增加。典型呼吸链抑制剂诸如:抑制Fe-S中心的Cu2 ,甲基萘醌类似物标桩菌素,抑制甲基萘醌氧化型向还原型转化的双香豆素和细胞色素P450的专一抑制物甲吡酮等对腐殖质的还原有着极为显著的抑制作用,为进一步证明希瓦氏菌(Shewanellacinica)D14T可利用腐殖质进行厌氧呼吸提供了有力的佐证。而D14T在进行腐殖质呼吸的同时,对于甲苯,苯胺等环境有毒物质的有效降解则具有着重要的环境学意义。     

腐殖质在环境污染物生物降解中的作用研究进展

腐殖质物质在地球的生态环境中大量存在,它不仅可以在有毒化合物的生物降解和生物转化过程中起到氧化还原中间体的作用,加速有毒物质的降解和转化。也可以作为唯一末端电子受体,接受来自一些有机酸或者甲苯等环境中有毒物质提供的电子,偶联能量的产生,支持菌体的生长,形成一种新的细菌厌氧呼吸形式——腐殖质呼吸。因此,对腐殖质在环境有毒物质的生物降解和生物转化过程中的作用进行研究,不仪对于深入理解细菌呼吸的本质具有重要的理论意义,而且对于环境有毒物质的降解和转化以及元素的生物地球化学循环具有重要的生态学意义,同时对地球表面的有毒物质进行更有效的生物降解具有重要的现实意义。     

粤北山地常绿阔叶林自然干扰后冠层结构空间异质性动态

以受2008年冰灾破坏的广东始兴车八岭山地常绿阔叶林为研究对象,采用半球面影像技术、地统计学的空间异质性和空间自相关分析方法,连续3年(2008-2010年)对林冠结构空间异质性动态进行了检测研究.结果表明:(1)从2008到2010年,林冠开度的平均值、标准差、变异系数、最大值、最大值和最小值的差值以及林冠结构的空间异质性均在逐渐减小,且后两年较为接近;(2)受灾当年冠层结构由随机因素造成,其半方差拟合函数属纯块金模型,后两年冠层结构则由结构性因素引起,其半方差拟合函数属球状模型;(3)受灾当年冠层结构不存在空间自相关;随着时间推移其空间自相关越来越强.说明冰灾后常绿阔叶林冠层结构在没有人为干预的情况下会逐渐恢复到灾前水平,体现出天然的空间分布状况.