碳同位素技术在森林生态系统碳循环研究中的应用

碳同位素技术对碳素在生态系统中的迁移动态具有很好的示踪作用,在生态学各领域研究中应用广泛。土壤、大气、植物是森林生态系统的重要碳库,植物是大气和土壤交换碳元素的重要介质。本文简要总结了碳同位素技术在研究碳元素在植物体内以及植物、土壤、大气碳库之间的迁移规律和生态学过程中的应用,展望了该技术在森林界面学中的应用前景。     

锶同位素在森林生态系统研究中的进展

放射性成因锶同位素(87Sr/86Sr)作为一种有效的示踪工具,对理解陆相生态系统结构有极其重要的作用.而非传统稳定同位素δ88/86Sr可以揭示以前所忽略的阳离子在植被中的迁移过程.本文对锶元素在森林生态系统中的循环过程以及定量计算方法进行了综述,阐明了利用放射性成因锶同位素87Sr/86Sr在低温地表迁移过程中不分馏的特性示踪物质来源以及循环途径,利用非传统稳定锶同位素δ88/86Sr来示踪生态系统中生物分馏过程,以及锶元素在植被中的内循环机理,总结采用锶同位素在环境响应和生态系统演化的应用.指出非传统稳定锶同位素与放射性成因锶同位素联立应用将是其在陆地生态系统研究中的发展方向.     

稳定同位素技术在水域生态系统研究中的应用

稳定同位素作为一种天然的示踪物,应用十分广泛,其在水域生态学中的应用也日益受到重视。生物同位素组成总是与其食物同位素组成相一致,能随食物的改变而相应地发生改变,是生物生存状况的理想指示物,为水域生态系统食物网结构与功能、物质流与能量流的研究提供了有力的技术支撑。在综评稳定同位素技术原理与方法的基础上,较为详细地对其应用于水域生态研究的理论基础与进展进行了总结。该方法的应用以水域中生产者同位素组成差异为前提,主要涉及确定食物来源、食物的贡献比例、营养级的确定、食物网结构的构建及鱼类等水生生物的洄游及迁移路线等方面,这些研究对了解生态系统的动态变化与外界环境对其影响具有重要意义。并对我国此类研究的前景和存在问题进行了探讨。     

森林动物在森林生态系统中的作用

森林动物是森林生态系统的一个必不可少的组成部分,研究森林动物在森林生态系统中的作用与影响,对于建立和维护一个好的森林生态系统,以及对于森林的更新、演替进而对于整个地球和人类都具有极为重要的现实意义。一、森林动物的组成和分布     

灰色系统理论及其方法在森林生态系统研究中的应用

一、关子灰色系统理论自1982年,我国学者邓聚龙教授提出灰色系统理论以来,它在农业区划、粮食预测、灾变预测、生态系统开发与控制、水利、气象等方面已给人们带来了满意的结果,同时,理论方法自身也得到了不断的发展和完善。灰色系统理论,从发展来看,应是黑箱、灰箱到灰色系统。1945年,维纳的ClosedBox和艾什比的Black Box都是用来定义内部结构、特性、参数全部未知,只好从对象外部,从对象直接的直观的因果关系,输出、输     

稳定同位素在滨海湿地生态系统研究中的应用现状与前景

滨海湿地生态系统位于海陆交错地区,具有独特的生态系统特征、很高的服务功能和巨大的资源潜力,但同时也受到人为活动的严峻威胁.作为天然示踪物的稳定同位素为研究滨海湿地生态环境问题提供了重要手段.本文着重探讨了稳定同位素在滨海湿地动物食物源和食物网结构、滨海植物水分来源和利用效率、环境污染和生物入侵等全球变化对滨海湿地结构和功能的影响等方面的应用,指出了当前应用中存在的不足,如食物网研究中样品处理方式和富集度的确定,水分来源研究中水分抽提方法和仪器选择等,展望了稳定同位素在滨海湿地生态系统修复评价以及碳循环和温室气体排放研究中的应用前景.     

氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的应用

在过去几十年中,氮(N)稳定同位素技术的发展提高了人们对于陆地生态系统氮循环的认识。该文回顾了氮稳定同位素技术在研究生态系统氮循环中的历史,综述了最近十多年来氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的典型案例,包括利用氮同位素自然丰度鉴定植物氮来源、指示生态系统氮状态和量化过程速率,利用~(15)N标记技术示踪氮的去向和再分布等。该文同时指出这些应用中存在的问题,以及在陆地生态系统上氮稳定同位素技术今后研究的重点发展方向。     

氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的应用

在过去几十年中, 氮(N)稳定同位素技术的发展提高了人们对于陆地生态系统氮循环的认识。该文回顾了氮稳定同位素技术在研究生态系统氮循环中的历史, 综述了最近十多年来氮稳定同位素技术在陆地生态系统氮循环研究中的典型案例, 包括利用氮同位素自然丰度鉴定植物氮来源、指示生态系统氮状态和量化过程速率, 利用¹⁵N标记技术示踪氮的去向和再分布等。该文同时指出这些应用中存在的问题, 以及在陆地生态系统上氮稳定同位素技术今后研究的重点发展方向。     

马陆在森林生态系统物质转化中的功能研究

马陆是森林生态系统重要的分解者,在帽儿山林区,马陆摄食量随温度的升高而增加。据初步估算,马陆地对凋落物的分解量约占该地区年平均凋落物量的０．２１％。马陆对同一种、不同腐解程度的叶片摄食不同,对妆分解凋落物的摄食量大于对未分解凋落物的摄食量。在不同温度条件下,马陆的生态效率不同,其同化效率随温度升高而降低,而粪便率则随温度升高而增加。在不同林型下个体数量分布不均匀。通常、阔叶林＞针阔叶混交林＞针叶林。在土壤的垂直分布上,具有明显的表聚现象。马陆的个体数量季节变化明显,以夏末最多,冬末最少。     

三维辐射传输模型在森林生态系统研究中的应用与展望

太阳辐射是森林生态系统功能与服务得以维持并发展的基础, 对森林中的辐射传输过程进行建模对于理解森林生态系统过程具有重要意义。近年来, 三维辐射传输模型的迅速发展使得冠层辐射能量分布格局与动态的准确模拟成为可能。为更好地理解三维辐射传输模型以使其更有效地服务于森林生态系统研究, 该文从模型的原理、应用及发展趋势3个角度展开论述。首先简要介绍了辐射度方法、光线追踪法等森林三维辐射传输模型常用的原理及目前代表性的模型, 然后总结了三维辐射传输模型在森林生态系统研究中的应用, 最后对模型未来如何通过提高易用性、增加多模型耦合等方式更好地应用于森林生态系统研究进行了展望。随着森林生态系统大数据的积累与过程模型的不断完善, 三维辐射传输模型将在未来森林生态理论研究与实践中发挥更加重要的作用。     

碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望

碳同位素示踪技术具有高度的专一性和灵敏度, 经过几十年的发展, 形成了一系列成熟的标记方法, 在陆地生态系统碳循环过程的研究中已得到广泛应用。目前, 自然丰度法、与¹³C贫化示踪技术结合的自由空气中气体浓度增加(FACE)实验、脉冲与连续标记法以及碳同位素高丰度底物富集标记法是研究陆地生态系统碳循环过程常用的碳同位素示踪方法; 通过将长期定位实验和室内模拟实验结合, 量化光合碳在植物-土壤系统的传输与分配特征, 明确植物光合碳对土壤有机质的来源、稳定化过程的影响及其微生物驱动机制; 阐明土壤碳动态变化(迁移与转化)和新碳与老碳对土壤碳库储量的相对贡献, 评估有机碳输入、转化与稳定的生物与非生物微观界面过程机制。然而, 生态系统碳循环受气候、植被、人为活动等多因素影响, 碳同位素技术需要结合质谱、光谱技术实现原位示踪, 结合分子生物学技术阐明其微生物驱动机制, 从而构建灵敏、准确、多尺度、多方位的同位素示踪技术体系。因此, 该文以稳定碳同位素为主, 综述了碳同位素示踪技术的原理、分析方法和在陆地生态系统碳循环过程中的应用进展, 归纳总结了碳同位素示踪技术结合原位检测技术和分子生物学技术的研究进展和应用前景, 并对碳同位素示踪技术存在的问题进行了分析和展望。     

碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望

碳同位素示踪技术具有高度的专一性和灵敏度,经过几十年的发展,形成了一系列成熟的标记方法,在陆地生态系统碳循环过程的研究中已得到广泛应用。目前,自然丰度法、与13C贫化示踪技术结合的自由空气中气体浓度增加(FACE)实验、脉冲与连续标记法以及碳同位素高丰度底物富集标记法是研究陆地生态系统碳循环过程常用的碳同位素示踪方法;通过将长期定位实验和室内模拟实验结合,量化光合碳在植物-土壤系统的传输与分配特征,明确植物光合碳对土壤有机质的来源、稳定化过程的影响及其微生物驱动机制;阐明土壤碳动态变化(迁移与转化)和新碳与老碳对土壤碳库储量的相对贡献,评估有机碳输入、转化与稳定的生物与非生物微观界面过程机制。然而,生态系统碳循环受气候、植被、人为活动等多因素影响,碳同位素技术需要结合质谱、光谱技术实现原位示踪,结合分子生物学技术阐明其微生物驱动机制,从而构建灵敏、准确、多尺度、多方位的同位素示踪技术体系。因此,该文以稳定碳同位素为主,综述了碳同位素示踪技术的原理、分析方法和在陆地生态系统碳循环过程中的应用进展,归纳总结了碳同位素示踪技术结合原位检测技术和分子生物学技术的研究进展和应用前景,并对碳同位素示踪技术存在的问题进行了分析和展望。     

综合构成指数在森林生态系统健康评估中的应用

首次提出综合构成指数(IntegratedComposeIndex,ICI)模型ICI=ln∑B×∑IV×CAV。通过选取目前长白山阔叶红松林生态系统区主要林分类型(原始阔叶红松林,不同干扰模式造成的择伐林、次生白桦林和人工落叶松林等)共29块样地进行群落结构和生物量调查,以原始阔叶红松林作为健康基准,定量评估了各受损生态系统的健康现状及恢复趋势。结果表明综合构成指数是一种易操作的能定量描述受干扰系统健康差距的度量方法。利用分层[主林层(H≥18m)、亚主林层(18m>H≥10m)、演替层(10m>H≥2.5m)和更新层(H<2.5m)]的综合构成指数值可定量不同干扰模式造成的受损系统与健康基准之间的健康差距。健康基准是12.77,与之差距越大,表明受干扰破坏越大,系统健康程度越低。29块样地分为8个类型,6个受干扰类型依距离原始健康基准的远近排序为:结构转换型0.64<结构破坏型0.75<结构保留型0.85<严重干扰类型1.95<白桦林系列2.07<人工落叶松系列2.89。综合构成指数的上层(主林层和亚主林层)指数能表示群落结构现状和目前处于演替阶段的位置;下层(演替层和更新层)指数能表示群落向健康基准类型恢复的潜力,值越大,潜力越大。上下两层综合能说明群落受到干扰的强度和后果。上下两层差值D对于阔叶红松林生态系统来说,健康基准类型D位于0.28～0.35之间,如00.35说明群落主林层和亚主林层的阔叶树种受到干扰破坏,且红松更新困难或还没大量更新。D≤0说明群落遭受很大强度的干扰,如70%以上的生物存量被破坏取走,或直接导致裸地重新发育演替的白桦林、营造人工落叶松林等情况,差值D越大,红松的侵入程度越高,红松更新状况良好,该群落向顶级恢复的趋势良好。     

三维可视化软件在辽东山区森林生态系统管理中的应用

利用三维可视化软件WCS 6.0,结合林相图信息,构建了辽东山区普乐堡乡的虚拟森林景观,并模拟了4种经营管理方案(封育未成林幼抚、小面积皆伐、择伐和二次渐伐)下研究区林相的动态变化.结果表明：对幼龄林采取保育措施后,10～30龄长白落叶松的生长速度较快,大约以0.6 m·a^-1的速度生长,蒙古栎的生长速度稍慢,约为0.4 m·a-¹;小面积皆伐对林分的影响较大,二次渐伐其次,低强度的择伐对林分的影响最小.WCS 能够直观地显示各种森林经营管理方案的后果,可以为森林经营决策提供科学依据.     

木材腐朽菌在森林生态系统中的功能

木材腐朽菌是森林生态系统的重要组成部分,在森林生态系统中起着极为重要的降解还原作用,主要包括担子菌门非褶菌目、子囊菌门盘菌纲和半知菌类的部分真菌,能全部或部分降解木材中的木质素、纤维素和半纤维素,其降解机制有3种：白色腐朽、褐色腐朽和软腐朽．木材腐朽菌与生态系统中其它生物关系密切,为很多昆虫、鸟类提供营养,有些昆虫也能使木腐菌得到传播．保护木材腐朽菌的生物多样性是保护森林生态系统、维护生态系统健康的重要因素．     

历史变域在森林生态系统管理中的应用现状与展望

历史变域描述了自然干扰下生态系统条件和过程的变化范围,能够使人们认识现代生态系统如何变化,为生态系统的有效管理提供了重要的参照和目标,使管理者能够制定有效措施最终使生态系统达到可持续状态.近年来,历史变域在森林生态系统管理中发挥着越来越重要的作用,已成功用于揭示生态系统变化的原因、保护生物多样性和濒危物种及恢复生态系统功能等多个领域.本文介绍了历史变域的概念并对其在森林生态系统管理中的应用及所面临的挑战(数据缺乏、环境变化和人类影响等)进行了论述.加大数据解译和分析的研究力度、注重自然环境和人类社会变化的研究及加强对公众的宣传力度可以更好地认识研究区的生态环境及其主要干扰机制,有利于提高历史变域在生态系统管理中的应用效率,使森林生态系统最终达到可持续的状态.     

森林演替在南亚热带森林生态系统碳吸存中的作用

研究了鼎湖山南亚热带森林同一演替系列中3个不同演替阶段(马尾松针叶林、马尾松荷木混交林和季风常绿阔叶林)生态系统碳贮量和分配格局特征,并探讨了该地区森林演替过程中生态系统碳吸存潜力和速度。结果表明:(1)针叶林各组分碳素含量高于阔叶林对应组分的碳素含量(后者是前者的72.0%～94.5%)。两个森林植物碳素含量,不同层次比较,均为乔木层>灌木层>草本层,不同器官比较,以根或干最高。(2)乔木层生物量随森林演替进展而增加。针叶林、混交林和阔叶林乔木层生物量分别为:143.5t/hm2、270.1t/hm2和407.8t/hm2,其中大部分由干和皮组成(各器官占乔木层生物量的比例平均为:叶2.8%、枝19.3%、干和皮混合57.0%、根20.9%)。林下层生物量为4.23～14.10t/hm2,是乔木层的1.0%～9.8%,随森林演替进展而减少。(3)土壤容重随深度增加而增加,但随森林演替进展而减少。与土壤容重相反,土壤有机碳含量随深度增加而明显减少,但随森林演替进展而增加。(4)3种类型森林生态系统碳总贮量分别为135.8t/hm2、215.1t/hm2和259.7t/hm2。生态系统碳贮量在各组分的格局十分相似,植被、土壤和凋落物层所占比例均分别约为67.6%、30.2%和2.2%。与其它地带森林比较,鼎湖山保护区森林植被与土壤碳贮量之比和表层(0～20cm)的土壤碳占整个     

同位素示踪技术在光合作用研究中的应用

利用同位素示踪技术可以掌握物质在化学反应中运行和变化情况。试论述同位素示踪技术在研究光合作用中的多种应用：提示光合作用中几种元素的转变方向;判断光合作用的反应场所和反应条件;推断光合作用的反应过程;检验产物的运输方向;研究光合作用与呼吸作用的关系。     

同位素在植物营养研究中的应用

一、什么叫做同位素二、同位素应用干植物营养研究中的意义三、应用同位素方法研究植物营养的一些成就四、应用同位素时应有的一些认识一、什么叫做同位素自然界所有物質都是由原子和分子组成的,原子是由原子核和环绕着原子核周围的电子组成,原子核是由带正电的質子和不带电的中子构成的,在原子核里質子和中子的总数就等于原子的質量数,各种不同的原子就形成了自然界中种元素。但是有的元素的原子質量完全相同,它们具有同等的电荷和相同的質