菌紫质光生物分子器件及其超快过程

菌紫质是嗜盐菌紫膜中的一种光能转换蛋白.它具有光致色变和光驱动质子泵功能,其原初光异构化过程极其迅速,可在430fs内完成.由于菌紫质具有一系列独特的光电和光学特性,如对光强的微分响应,高的空间分辨率,高的光灵敏度,高循环次数等,使得它在光电探测,仿视觉系统,人工神经网络,非线性光学及光学信息记录和处理方面有很多重要应用.利用超短脉冲激光技术,高时间分辨光谱学技术及高速取样探测技术,对菌紫质的光循环,原初光异构化,激发态动力学,质子泵机制等方面的研究已取得了许多有意义的结果.     

General allometric equations and biomass allocation of <Emphasis Type="Italic">Pinus massoniana</Emphasis> trees on a regional scale in southern China

Applying allometric equations in combination with forest inventory data is an effective approach to use when qualifying forest biomass and carbon storage on a regional scale. The objectives of this study were to (1) develop general allometric tree component biomass equations and (2) investigate tree biomass allocation patterns for Pinus massoniana, a principal tree species native to southern China, by applying 197 samples across 20 site locations. The additive allometric equations utilized to compute stem, branch, needle, root, aboveground, and total tree biomass were developed by nonlinear seemingly unrelated regression. Results show that the relative proportion of stem biomass to tree biomass increased while the contribution of canopy biomass to tree biomass decreased as trees continued to grow through time. Total root biomass was a large biomass pool in itself, and its relative proportion to tree biomass exhibited a slight increase with tree growth. Although equations employing stem diameter at breast height (dbh) alone as a predictor could accurately predict stem, aboveground, root, and total tree biomass, they were poorly fitted to predict the canopy biomass component. The inclusion of the tree height (H) variable either slightly improved or did not in any way increase model fitness. Validation results demonstrate that these equations are suitable to estimate stem, aboveground, and total tree biomass across a broad range of P. massoniana stands on a regional scale.     

4种城市绿化树种叶片PAHs含量特征与叶面结构的关系

用气质联用仪测定了长沙市樟树(Cinnamomu camphora)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、桂花(Opsmanthus fragrans)和红檵木(Redrlowered loropetalum)4个主要绿化树种叶片中PAHs含量,同时测定了叶片的气孔密度、气孔长宽比、叶片的宽长比和叶面积等叶面结构特征值,探讨了叶面结构与叶片中PAHs含量的关系。结果表明:红檵木叶片的PAHs含量最高,为11.13mg·kg-1,16种PAHs在4树种叶片中均有不同程度的检出,其中以3环和4环为主,菲的浓度最高。除桂花外,在气温较低的秋冬季节,其余3种植物叶片气孔密度大PAHs含量高。叶面宽长比、气孔长宽比均与叶片PAHs含量呈极显著正相关,而叶面积与PAHs含量呈极显著负相关。表明叶面结构是影响叶片PAHs含量的重要因素。研究结果可为城市绿化树种合理选择与配置提供科学依据。     

湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势

对湘潭锰矿区废弃地植被恢复区的3年生、5年生和9年生栾树林,进行了不同时间序列栾树林生物量和碳储量的时空变化研究。结果表明:随着林龄的增长,林木和各器官生物量增加,树干生物量所占比例逐渐增大,林下植被层生物量随林龄增长而增加,且以草本植被为主;不同林龄栾树人工林乔木层碳含量在0.51—0.53gC/g之间,并高于林下植被层碳含量;不同林龄林地土壤层碳含量变化范围为0.01—0.03gC/g,同一林龄不同深度土层碳含量没有显著差异,相同深度不同林龄土层碳含量存在差异;3年生、5年生和9年生栾树碳储量分别为:1.66、18.32和49.87t/hm2,随林龄增长而增加,其中树干碳储量贡献率最大,所占比例由3年生的27.71%增长到9年生的43.43%;不同林龄栾树林生态系统总碳储量分别为77.76、101.63和149.86t/hm2,其中土壤层碳储量变化范围为76.09—99.93t/hm2,占总储量的66.68%—97.85%,死地被物层碳储量为0.01—0.04t/hm2,占总储量0.001%—0.02%,植被层碳储量为1.67—49.89t/hm2,占总碳储量的2.15%—33.29%,植被层中乔木层为1.66—49.87t/hm2,占植被层碳储量的99%以上。各林龄栾树林生态系统碳储量空间分布序列为土壤层植被层死地被物层。研究结果可为我国矿区植被恢复地的森林资源和碳汇管理提供科学依据。     

第2代杉木幼林生态系统水化学特征

对第 2代杉木幼林生态系统的降雨、穿透水、茎流、地表和地下径流等水文过程中 N、P、K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn和 Mn9种养分元素含量进行了连续 5 a的测定 ,结果表明 :降雨通过林冠后其化学特性发生明显变化 ,p H值出现酸化现象 ,穿透水中 Zn和 Org-N为负淋溶 ,其余各元素浓度有所增加。树干茎流的富集作用比穿透水强 ,其中 Zn为负 ,其它元素的浓度均比林外降雨的高。地表径流中 Zn>Org-N>NO3 -N,与降雨中含量相比较为淋失迁移型 ,Ca>K>Cu>Mg>P>NH4 -N>Mn>Fe为内贮型 ,p H值增大。地下径流中 Zn>Org-N>NH4 -N>K>Mn为淋失迁移型、Ca>Mg>Cu>NO3 -N>P>Fe为内贮型。该系统的水循环中 Ca>Mg>Fe>P为净损失、Zn>K>Org-N>NH4 -N>Mn>NO3 -N>Cu为净积累 ,与第 1代杉木林相比 ,第 2代杉木幼林水化学过滤与吸贮功能较差 ,系统稳定性也较弱 ,生态功能的恢复需要一定的时间     

城市林地与非林地大气SO２季节动态变化

SO2作为主要的大气污染物之一,对人体与环境具有严重危害,导致酸雨后危害更大,尤其是长江以南省区污染严重。对长沙和株洲市区内2种类型区域———城市林地与城市非林地空气SO2浓度通过近1a(2004-01~2005-01)的同时进行对比定位观测,用甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法分析,结果表明:从两市2种类型采样地空气SO2浓度水平总体与分别来看,SO2浓度年内变化均具有明显季节性波动特征(p=0·001),冬季最高,秋季最低;除冬季二者SO2浓度较为接近外,其他各季株洲非林地观测区SO2浓度均高于同季节长沙非林地观测区SO2浓度。空气SO2浓度季节性变化与当地的地理环境、气候条件、采暖期与工业生产布局等因素有较大的关系。其中,燃煤、降水、风速风向和气温是影响空气SO2浓度变化主要的污染源与气候条件因素。空气SO2浓度水平还与所在地有无林木覆盖关系密切。无林地空气SO2浓度年均值(0·18±0·08)mg/m3,有林地空气SO2浓度年均值(0·09±0·07)mg/m3,二者间存在极其显著差异(p=0·001)。林木生理活性季节性变化对植物调节空气SO2浓度季节变化的能力有一定的影响。按林地SO2浓度减缓效应大小排序,依次是夏季(55·4%)>冬季(54·1%)>秋季(49·3%)>春季(29·6%)。城市森林作为一种有效的生物措施在控制和治理城市大气SO2污染实践中具有重要作用,不失为一种经济可行、高效的环境保护措施,应着力提高城市森林覆盖率。     

桃江县毛竹林生态系统碳储量及其空间分布

采用标准地调查和生物量实测方法,研究了湖南省桃江县毛竹林生态系统生物量、碳含量、碳储量及空间分布格局。结果表明,不同年龄毛竹林生态系统总生物量分别为:28.147、30.889 t/hm~2和57.763 t/hm~2,其中竹林层生物量为20.254、25.036、55.685 t/hm~2,各器官生物量均以竹竿最高,占器官生物量的63.0%以上。不同年龄毛竹各器官碳平均含量为0.466—0.483 g C/g;灌木层碳含量为0.474—0.489 g C/g;草本层为0.472—0.490 g C/g;死地被物层为0.213—0.276 g C/g;土壤层有机碳含量为14.790—34.503 g C/g。各年龄毛竹林生态系统总碳储量分别为131.273、139.089 t/hm~2和167.817 t/hm~2,其中植被层碳储量为13.627—28.419 t/hm~2,占系统总碳储量的9.935%—16.935%;死地被物为0.307—0.420 t/hm~2,占0.234%—0.265%;土壤层为117.339—138.978 t/hm~2,占82.815%—89.799%。毛竹林生态系统碳储量分布格局为:土壤层植被层死地被物层。研究结果可为深入研究毛竹林的碳平衡提供基础数据。     

樟树人工林生态系统不同层次穿透水水化学特征

对樟树人工林生态系统的大气降水、林冠层穿透水、灌木层穿透水和草本层滴透水中N、P、SiO2、K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn和Mn共10种养分元素含量进行了测定。结果表明,不同月份大气降水养分元素含量不同,各元素各月平均含量按大小排序为Ca>SiO2>Zn>NH4-N>K>NO3-N>Fe>Mg>Mn>P>Cu。大气降水经过林冠层后,林冠层穿透水、灌木层穿透水、草本层滴透水中各养分元素含量变化基本一致,均表现季节动态变化,大多数元素含量增加。林冠层穿透水、灌木层穿透水、草本层滴透水中各元素各月平均含量按大小排序分别为Ca>K>Zn>SiO2>NH4-N>NO3-N>Mg>Mn>Fe>P>Cu、Ca>K>Zn>SiO2>NH4-N>NO3-N>Mg>Fe>Mn>P>Cu和Ca>NH4-N>K>SiO2>NO3-N>Mn>Mg>Zn>Fe>P>Cu。林冠层穿透水和灌木层穿透水中Fe,草本层滴透水中Fe、Zn为负淋溶,其余各元素浓度有所增加。在上述3项中,除NO3-N、Fe、Zn外,草本层滴透水中其它养分元素的富集作用都强于其它2项。     

间伐强度对人工杉木林地表径流的影响

在湖南会同生态站的人工杉木林集水区,对比研究了不同间伐强度对地表径流影响。结果表明:降雨量大小是形成地表径流的主要原因,即地表径流随降雨量上升而增大。在不出现大暴雨及特大暴雨的情形下,间伐样地产生的地表径流比对照样地小,其中,30%的间伐强度更利于减小地表径流。通过对不同月份的降雨量与地表径流的关系研究,证明了单次降雨量,而非降雨总量,才是导致地表径流形成的主要原因。通过地表径流与林下植被、土壤特性的多元相关分析可知,地表径流与枯落物量、灌木草本层盖度、土壤非毛管孔隙、水稳性土壤团聚体粒径呈显著负相关,与土壤容重呈显著正相关。间伐正是通过改变上述因子而增强了水土保持能力,减小了地表径流的形成。在人工杉木林条件下和间伐强度范围内,30%的间伐强度下的影响更显著,更有助于减小地表径流。     

湘潭锰矿栾树叶片和土壤N、P化学计量特征

湘潭锰矿区废弃地是一个典型的退化生态系统,针对矿区废弃地植被恢复中3个不同林龄的栾树林(3年生、5年生和9年生),测定了林木叶片以及相应土壤的N、P含量,综合分析了不同林龄土壤和林木叶片的化学计量特征。结果表明,随着年龄的增长土壤中N含量呈递增趋势,而P含量为递减趋势,在3个林龄中均表现出显著性差异;3个林龄叶片的N、P含量以及N∶P比值差异显著,N、P含量在年龄增长梯度上表现为降低,而N∶P比值却表现为升高;3个林龄叶片中N含量与N∶P比值之间表现出显著正相关,而P含量与N∶P比值之间却为显著负相关关系;土壤中N、P含量与叶片N∶P比值之间分别存在显著正相关和负相关关系。通过对3个林龄叶片和土壤N、P含量及化学计量特征研究,发现P很有可能成为湘潭锰矿退化生态系统植被恢复过程中植物生长的限制性因子。研究结果可为矿区废弃地植被恢复和经营管理以及森林可持续发展提供科学依据。