基于混合演化算法的乌梁素海芦苇凋落物分解模拟及预测

以乌梁素海湖滨植被带建群植物—芦苇(Phragmites australis)的凋落物为研究对象,基于野外分解袋法对芦苇凋落物进行分解实验,通过混合演化算法(HEA)建模。旨在揭示和预测芦苇凋落物在湖水中的分解过程,并结合阈值和敏感性分析,探讨凋落物分解释放的氮、磷元素与环境影响因子之间的关系。研究结果表明:(1)混合演化算法的最佳模型预测值与实际测量值之间拟合度高(r²=0.90—0.99),质量损失模型(ML-model)的拟合效果最好(r²=0.99)。(2)芦苇凋落物的质量损失(ML)随水温(WT)增高而增加;凋落物中的N元素先累积后释放,且pH较低(pH<8.326)时,促进N元素释放;凋落物中的P元素在整个过程中以释放为主,且WT较高(WT>=16.978℃)时,凋落物中P元素与溶解氧(DO)呈负相关; WT较低时, P元素与WT呈负相关。进一步证明,混合演化算法模型能够模拟和预测湖泊芦苇凋落物水中分解过程,识别和量化凋落物分解与环境因子的生态关系和阈值数据,可为浅水草型湖泊内源污染防治提供理论支撑。     

基于混合演化算法模型的岱海湖泊叶绿素a模拟及预测

基于2013—2017年岱海水质监测数据,分析岱海湖泊叶绿素a浓度时空分布特征,进而通过混合演化算法(HEA)建立湖泊叶绿素a浓度模拟和预测模型,结合生态阈值和敏感性分析,定量揭示和模拟预测湖泊叶绿素a浓度变化及其与环境因子之间的关系。研究表明:(1)岱海富营养化程度的季节变化呈显著性差异,表现为春季显著高于夏季和秋季,但空间变化不具有显著性差异。(2)基于混合演化算法模型的岱海湖泊叶绿素a浓度预测值与实际监测值之间拟合度高(R²=0.95)。(3)混合演化算法的最佳规则集表明,当水体化学需氧量大于172.049 mg·L^–1,且水温在13.97—20.36℃的范围内时,岱海湖泊叶绿素a浓度随水温增高而降低,随pH和水深的增高而增高;反之,叶绿素a浓度与总氮和水深均是负相关关系。混合演化算法模型能够模拟和预测湖泊叶绿素a浓度变化,识别和量化湖泊富营养化与环境因子的生态关系和阈值数据,可为干旱半干旱区内陆湖泊藻类水华的预测预警提供一定的理论依据和技术支撑。     

芦苇、香蒲和藨草3种挺水植物的养分吸收动力学

采用常规耗竭法研究了浅水富营养化湖泊———乌梁素海湖滨植被带3种挺水植物芦苇、香蒲和藨草对H2PO-4、NH+4、NO-3的吸收动力学特征及差异。结果表明:3种挺水植物吸收H2PO-4时,藨草的吸收速率显著大于芦苇和香蒲,但三者对低浓度H2PO-4的适应能力均无显著差异;藨草对NH+4和NO-3的吸收速率均显著大于芦苇和香蒲,且在低浓度NO-3环境下仍能吸收该离子,但对低浓度NH+4环境的适应能力较差;与藨草相比,香蒲对NH+4的亲和力最强,吸收低浓度NH+4的效果最好。3种植物对NH+4的吸收能力均大于NO-3。挺水植物的养分吸收特征具有物种特异性并受根系结构的影响。利用植物的养分吸收特征,在富营养化湖泊生态修复中适宜用藨草治理含高浓度H2PO-4,NH+4和NO-3的水体,修复到一定程度后再种植香蒲来维持水质。     

锡林河流域滨河带湿地植物功能性状及差异研究

作为河流景观重要组成部分的滨河带,是河流水体系统与相邻陆地之间的界面或生态过渡区。湿地植物及其群落在维系湿地生态系统稳定性及功能方面具有重要作用。本文通过对比锡林河流域滨河带上游、中游、下游以及放牧干扰下湿地植物20种功能性状,在流域尺度上探究滨河带湿地植物功能性状对环境和放牧强度的响应,研究表明:锡林河流域滨河带不同河段湿地植物各功能性状变异系数波动范围较大,其中叶片碳含量(LCC,LeafCarbon Concentration)变异系数最小为0.05,变异系数最大的是光合速率(Pn, Photosynthetic Rate),其值为2.64;湿地植物的结构性状与生理性状之间通过互补与替代、在功能上的平衡实现对环境的适应;湿中生草本、中生草本、旱生草本植株高度在退化样地显著低于轻微退化样地;植物株高、叶片LCC/LNC(LeafCarbonConcentration/LeafNitrogen Concentration)、 LNC/LPC(LeafNitrogenConcentratio/LeafPhosphorusConcentration)在五种共有植物种芦苇(Phragmit...     

艾比湖流域盐碱尘沉降对棉花叶片的危害

通过野外定位监测实验,研究了艾比湖流域盐碱尘对棉花叶片光合特性、盐分含量以及叶片细胞生理功能的影响。结果表明:盐碱尘沉降对棉花叶片的盐分离子含量造成影响,导致叶片Na+、Cl-和SO42-等有害离子含量增多,K+等营养元素含量减少,影响棉花叶片营养吸收,造成叶片遭受盐分离子毒害;盐碱尘沉降显著阻塞棉花叶片气孔,影响叶片净光合速率、呼吸速率、光能利用率、水分利用率、蒸腾作用和叶片温度;盐碱尘沉降造成棉花叶片细胞丙二醛含量增加,叶绿素、类胡萝卜含量减少;棉花叶片通过增加可溶性糖、脯氨酸含量来调节细胞溶剂的损失,通过增强抗氧化系统酶的活性来清除活性氧等有害物质,减少损伤,维持正常的生理功能。