不同功能区城市林业土壤黑碳含量及来源——以南京市为例

由于城市化过程中人为活动的影响,城市林业土壤的性质发生了很大变化。城市林业土壤黑碳由于来源的多样性和受到人为活动的影响,其分布表现出独特的特征。以南京市为对象,调查分析了不同功能区城市林业土壤黑碳的含量及可能来源。结果表明:不同功能区城市林业土壤黑碳含量差异很大,其变幅为0.77-21.27g/kg。道路绿化带土壤黑碳含量显著高于其它功能区,居民区含量最低。黑碳在土壤表层中含量均高于表下层,黑碳富集于土壤表层。道路绿化带表层土壤黑碳含量与有机碳含量的比值(BC/SOC)为0.55,土壤黑碳的碳同位素比值(δ¹³C_PDB)为-27.04‰,与其它功能区差异显著,城市交通污染对土壤黑碳积累产生强烈影响。     

中国东北典型森林生态系统植物叶片的非结构性碳水化合物研究

植物叶片的非结构性碳水化合物(NSC)不仅可以反应植物的碳供应状况,也能反应植物对外界环境的适应策略。利用传统的蒽酮比色法测定了东北3个典型森林生态系统(呼中、凉水和长白山)242种常见植物叶片的非结构碳水化合物,探讨了温带主要森林植物叶片NSC沿纬度梯度的变化趋势及其在物种-生活型-群落间的分布规律。实验结果表明:3个典型森林生态系统植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量均呈偏正态分布,多数物种的含量偏中低水平;242种植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC的平均含量分别为63.31、65.66和128.96 mg/g。在所调查的森林生态系统中,叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量在不同生活型中表现各异。此外,乔木植物叶片的可溶性糖、淀粉和NSC含量从北到南呈递增趋势,呼中最低,凉水次之,长白山最高。乔木淀粉含量均表现为落叶树种大于常绿树种,可溶性糖和NSC含量变化趋势复杂。研究结果不仅为阐明东北主要森林生态系统植被碳代谢和生长适应对策提供数据基础,而且对理解植物对未来气候变化的响应机理提供数据支撑。     

Cd2+、Cu2+胁迫对黑藻(Hydrilla verticillata)的生长及光合荧光特性的影响

以黑藻(Hydrilla verticillata)为供试材料,采用Cd2+和Cu2+等两种重金属分别在5个浓度梯度水平下的河砂水培方法,研究Cd2+或Cu2+不同浓度胁迫对黑藻株高、生物量、成活率和叶绿素含量的影响,以及对黑藻叶片最小荧光(Fo)、最大荧光(Fm),PSⅡ最大量子产率(QYmax,)、稳态下的PSⅡ反应中心关闭程度(1-Qp_Lss)、稳态下的非光化学淬灭(NPQ_Lss)等光合荧光参数及其荧光成像的影响,探讨各个参数分别随镉、铜浓度递增的变化规律。研究结果表明,Cd2+胁迫下黑藻的株高显著下降,说明Cd2+可能对黑藻叶片的维管束结构产生伤害作用;Cd2+和Cu2+胁迫对黑藻鲜重均无显著影响,说明与水生植物自由水含量存在一定关系;Cd2+和Cu2+胁迫均使黑藻干重显著下降,其中Cu2+胁迫对黑藻干重的影响更显著,说明Cu2+胁迫对黑藻累积生物量的影响远大于Cd2+;Cd2+和Cu2+胁迫下叶绿素各值均呈下降趋势,而Cu2+胁迫对叶绿素的影响更大,说明Cu2+对黑藻叶绿体的毒害比Cd2+更大。随着Cd2+或Cu2+胁迫浓度梯度的增加,黑藻的叶绿素荧光参数(Fo、Fm、QYmax)呈显著下降趋势,(1-Qp_Lss)呈上升趋势,而NPQ_Lss先上升后下降。黑藻在不同重金属胁迫下的生理指标、荧光参数及成像特征等方面所表现出的变化差异性,反映出同等浓度下黑藻受重金属胁迫的影响程度为:Cd2+胁迫Cu2+胁迫;黑藻可以在Cu2+浓度低于1 mg/L的环境下具有正常的光合活性,可推测将黑藻用于低浓度Cu污染水域的修复;在Cu2+浓度达3 mg/L以上环境下黑藻即无法长时间生存,可推测黑藻可以作为Cd污染水环境的指示种。     

成都平原水稻-小麦轮作系统NO排放及其主要影响因素

应用静态暗箱-化学发光氮氧化物分析法对成都平原水稻-小麦轮作系统进行了1.5个轮作周期的NO排放定位观测,分析了NO排放特征及施氮、土壤温度、土壤湿度和作物参与对NO排放的影响。结果表明:成都平原水稻-小麦轮作系统在不施氮情况下,表现为土壤NO负排放(吸收),而施氮(N150kg/hm²)时NO排放通量为(5.5±3.3)μg m^-2 h^-1,施氮能显著增加土壤NO排放量,并且其效应在水热条件较好的水稻季更明显。整个观测期NO排放量有56.1%来自水稻季,而2个小麦季和休闲期NO排放量分别占32.5%和11.4%,由于休闲期NO高排放主要是作物收获后的几次翻地引起的,因此,减少休闲期翻地次数可能会有效减少NO排放。土壤温度是影响NO排放的首要环境因素,并且两者呈线性回归关系,土壤湿度对NO排放的影响因土壤湿度本身状况而异,土壤湿度条件较差时,其增加有利于NO排放,而当土壤湿度较好时会抑制NO排放。此外,土壤水热条件还是造成NO负排放(吸收)和作物参与对水稻季和小麦季NO排放贡献有别的重要原因。     

我国自然保护区功能分区研究进展

自然保护区功能分区是保护区规划和科学管理的重要环节。我国自然保护区功能区划主要采用国际"人与生物圈"计划的"三区"划分模式,即核心区、缓冲区和实验区。介绍了我国自然保护区的分区依据,在总结自然保护区功能分区方法研究进展上,分析了目前我国自然保护区功能区划中存在的难点与问题,并对其进行了展望,以期为我国自然保护区功能区的科学划分与完善提供依据。     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

中国东部南北样带典型针叶林土壤酶活性分布格局

选取中国东部南北样带不同气候区(寒温带、温带和亚热带)的针叶林作为研究对象,分析了多酚氧化酶、过氧化物酶、几丁质酶以及β-葡萄糖苷酶活性的变化。结果表明,土壤溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量从北到南依次减小,寒温带显著高于亚热带;土壤p H值在3个气候区差异显著,温带最高,亚热带最低。分解木质素的多酚氧化酶和过氧化物酶活性不存在显著性差异;而与氮循环密切相关的几丁质酶活性表现为温带显著高于寒温带和亚热带;与碳循环密切的β-葡萄糖苷酶活性在温带最高,并显著高于亚热带地区。逐步回归分析表明,土壤MBN与p H值影响土壤几丁质酶活性,而土壤β-葡萄糖苷酶活性主要受p H的控制。研究认为,在中国东部南北样带针叶林中,土壤几丁质酶和β-葡萄糖苷酶活性存在显著性差异,而p H与MBN可能是影响土壤酶活性的主要因素。     

六盘山典型森林伴随降水的总有机碳(TOC)通量变化特征

在六盘山香水河小流域,选择6种典型森林样地,测定了2011年生长季的大气降水、穿透水、干流、枯落物渗漏水和主根系层(0—30 cm深)土壤渗漏水的总有机碳(TOC)浓度及其相应的通量变化。结果表明,在降水转化为由穿透雨和干流组成的林下降水中,所有样地的TOC浓度都不同程度地增大;虽然林冠截持使林下降水减小,但因雨水淋洗和与林冠发生碳交换,各样地林下降水携带的生长季TOC通量(kg/hm2)(华北落叶松人工林132.28、华山松次生林106.56、油松人工林94.10、灌木林79.49、桦木林66.52、辽东栎次生林63.01)都比林外降水(53.17)不同程度地明显增大,整体看来,林冠的TOC淋出作用在针叶林很大,在阔叶林较弱。在6种森林样地的枯落物层渗漏水中,其TOC浓度彼此相差不大,平均为24.51 mg/L,高于林冠穿透水的TOC浓度;受枯落物截持部分降水及与枯落物TOC交换的影响,4个样地枯落物渗漏水的TOC通量(kg/hm2)(桦木次生林84.35、野李子灌丛129.35、辽东栎次生林79.21、油松人工林114.93)都比其林下降水TOC通量增加了,但华北落叶松人工林和华山松次生林的TOC通量分别降至90.76和104.90 kg/hm2。在测定的华北落叶松人工林和华山松次生林的主根系层(0—30 cm)土壤渗漏水中,TOC浓度均低于枯落物渗漏水;由于水量减小和与土壤发生碳交换,土壤渗漏水的TOC通量均显著低于枯落物渗漏水,两个林分样地分别降至43.04和66.33 kg/hm2。整体来看,林外降水携带的TOC输入通量在林地TOC输入中占有重要地位,林冠的TOC淋洗使其程度不同地增加TOC通量,枯落物层具有增加或减少TOC通量的作用,但主根系层土壤会显著减少TOC输出通量,所以是固定TOC的重要场所。     

莱州湾中国对虾生长特性及其空间分布

根据2010年5月—10月调查资料,对山东莱州湾中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)的资源状况、生长特性及其空间分布进行了研究。莱州湾放流前本底调查资料表明,目前山东莱州湾中国对虾捕捞产量主要来源于增殖放流,且在一定条件下捕捞产量与放流数量成正相关关系。依据2010年中国对虾生物学数据,应用R语言命令对中国对虾体长体重关系和体长生长方程进行了拟合,并对拟合系数进行了显著性检验,结果表明中国对虾体长与体重系数a、b处于显著水平(P0.05),中国对虾体长生长方程拟合系数K、t_0、L_∞处于极显著水平(P0.001),故拟合效果明显,获得为中国对虾生长参数雌虾为K=0.0226、t_0=37.45d、L_∞=200.77 mm、W_∞=80.50 g、t_r=85.18d(8月4日),雄虾为:K=0.0419、t_0=40.25d、L_∞=145.81 mm、W_∞=23.37 g、tr=67.24d(7月18日),与20世纪80年代相比,中国对虾个体明显减小,生长速度加快,生长拐点提前了1个月。另外,根据大面调查体长数据,对各个站位体长组出现频率进行Ward聚类分析,利用R语言聚类树的融合水平值定义划分水平,选择具有最大跳跃的分组水平,将中国对虾虾群大致可分为两个组群,河口组和深水组,同时按照各体长组的多度值大小,探讨了各组内具有代表性的分类体长组,结果表明,河口组的中国对虾以体长125—135 mm为主,深水组以体长115—125 mm和105—115mm为主,河口组个体明显大于深水组;河口组分布区入海河流较多,饵料生物丰富,以软泥底质为主,有利于中国对虾的摄食和前期保护,深水组分布于莱州湾中东部,蟹类资源相对较高,且以沙质底质为主,对中国对虾的生长与保护产生一定的影响。     

基于VAR模型的森林植被碳储量影响因素分析——以陕西省为例

森林作为陆地生态系统最大的碳库,对现在及未来的气候变化、碳平衡都具有重要影响。而对影响森林植被碳库的自然和非自然因素进行研究更是对增强森林的碳汇作用,继而改善生态环境状况意义重大。现有的森林动态模型虽然可以很好的模拟碳储量各影响因子之间的联系,但研究往往集中于小尺度从单一影响因素着手,且由于确定模型输入变量和参数的复杂性,使得这些模型在区域甚至更大尺度上的应用存在着一些困难。因此,运用VAR模型,以陕西省为例,构建森林植被碳储量与病虫害发生面积、木材产量、森林火灾面积、森林抚育面积、人工更新造林面积、降水和温度之间的动态关系,来验证该模型在省级尺度条件下的区域森林植被碳储量影响因素分析中的可行性。结果表明:各变量在5%的显著性水平下呈一阶单整序列并具有长期稳定的均衡关系,VAR模型也通过了平稳性检验满足运行的前提条件。通过脉冲响应和方差分解分析可知,森林病虫害、木材产量对陕西省森林植被碳储量呈现出很明显的负作用,并且贡献度很高,分别为5.61%和4.52%;森林抚育、人工更新造林对碳储量的影响存在一定的滞后期;火灾、温度和降水的冲击给碳储量带来的影响均不明显。模型较好的模拟了各影响因素对陕西省碳储量的影响,且具有一定的现实意义,因此,该模型可应用于省级尺度条件下的区域森林植被碳储量影响因素分析。