长白落叶松冠层光合作用的空间异质性

以2014年黑龙江省帽儿山林场14年生人工长白落叶松为研究对象,对比分析了各项光合指标、环境因子及光合生理参数在冠层内的空间差异性,并探讨了净光合速率(P_n)与其他指标的关系.结果表明: 在树冠垂直方向,上层P_n、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r)显著高于中层和下层,胞间CO₂浓度(C_i)表现为下层>中层>上层;光合有效辐射(PAR)从上层外部到下层内部呈显著降低趋势,水汽压差(VPD)和叶片温度(T_l)表现为上层显著高于中层和下层,相对湿度(RH)则无显著差异;最大净光合速率(P_{n max})、暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)均表现为上层>中层>下层,下层比上层分别降低32.7%、55.8%、80.2%和51.6%,表观量子效率(AQY)表现为下层>中层>上层,下层分别是中层和上层的1.2和1.3倍.水平方向,光合指标和环境因子的差异性主要体现在树冠上层,P_n、g_s、T_r、PAR和VPD表现为树冠外部显著高于树冠内部,而C_i和RH差异不显著;P_{n max}、R_d、LCP和LSP表现为外部>内部,内部比外部分别降低0.4%、37.7%、42.0%和16.4%,而AQY在内部比外部高0.7%.C_i是限制P_n的主要生理因子,PAR是影响P_n的主要环境因子,尤其在弱光区域PAR对P_n的影响十分明显.因此,在模拟和预估树木冠层光合作用时,考虑空间异质性有一定的必要性.     

40年岷山地区白河自然保护区川金丝猴的生境格局动态

好的生境质量是野生动物生存和繁衍的必备条件,生境质量的变化将对动物的生存产生深远影响,定量客观的评估生境变迁过程显得尤为必要。川金丝猴作为我国一级保护动物,评定其生境质量变化过程有利于制定有效的保护措施。3S技术的不断发展与广泛应用为研究川金丝猴生境格局的动态变化提供了有利的工具。以岷山白河自然保护区为例,利用陆地资源卫星的MSS/TM/OLI遥感影像,并基于专家知识的决策树分类方法对遥感影像进行分类,获取了5个时期的覆被类型空间分布图;根据NDVI与郁闭度的相关性获取了研究区郁闭度的时空变化信息。然后,通过对野外观测数据的数理统计与空间分析,获取了川金丝猴的生活习性特征,并结合AHP方法构建了川金丝猴生境质量的评价体系,对5个时期的生境质量进行了评价,最后定量分析了40年来川金丝猴的生境格局的动态变化趋势。研究表明,近40年来白河自然保护区内及周边的生境经历了由良好到不断恶化,再到逐渐恢复的过程,其中最适宜和适宜生境呈现先降低后逐渐升高的趋势,而不适宜和勉强适宜则表现为先增加后减小的趋势。1975—1982年时段内,各生境等级变化剧烈,尤以最适宜和不适宜等级变化显著,生境质量整体呈恶化趋势;1982—1994年,各生境等级变化剧烈程度较前一时期有所缓和,生境质量得到较大改善,呈良性发展趋势;1994—2003年时段内,研究区内生境质量进一步改善,环境恶化状况得到了缓解;2003—2014年时间段内整体质量改善的速度明显减缓,生境质量达到平衡状态。除1975—2014时段外,前4个时段的各综合变化指标呈现递减趋势,前期生境等级变化剧烈,后期趋缓。气候变化和人为干扰为导致生境变化的主要因素,其中20世纪80年代生境变化与气候变化关系密切,而20世纪90年代之后人为干扰因素明显增加。研究有助于理解气候变化与人为干扰背景下,川金丝猴生境格局时空变化特征,为野生濒危动物生境保护管理和政策制定提供科学依据。     

不同林龄杉木氮素的获取策略

为了探讨不同林龄杉木人工林氮素获取策略,选择了江西千烟洲森林生态研究站红壤区的3种林龄杉木人工林(5年生幼龄林、13年生中龄林和30年生成熟林)作为研究对象,利用稳定性同位素~(15)N示踪技术研究了它们的氮素吸收策略。结果表明,杉木对硝态氮的吸收受林龄影响,成熟林的吸收速率最高,为(5.72±0.24)μg N g~(-1)干重h~(-1),而中龄林和幼龄林的吸收速率相当,分别为(1.57±0.13)μg N g~(-1)干重h~(-1)和(2.36±0.22)μg N g~(-1)干重h~(-1)。幼龄林((34.33±1.20)μg N g~(-1)干重h~(-1))和成熟林((34.18±2.32)μg N g~(-1)干重h~(-1))对铵态氮的吸收速率相似,均显著高于中龄林((23.33±1.39)μg N g~(-1)干重h~(-1))。杉木对甘氨酸的吸收不受林龄的影响。3种年龄的杉木均对铵态氮表现出强的获取能力,其中成熟林杉木对硝态氮的获取能力明显弱于对铵态氮的获取,但却强于对甘氨酸的获取。这样的结果反映了林龄能影响杉木人工林对无机氮的吸收,但未影响对有机氮的吸收;杉木偏好吸收铵态氮,对硝态氮和甘氨酸的吸收很少。如果能把氮素形态考虑进对杉木人工林的施肥管理当中,那么可能会极大地改善杉木的生产力。     

高寒草甸高原早熟禾个体性状对放牧与围封的响应

植物对放牧的响应是植物在响应过程中为生存和繁殖所形成的适应策略,研究植物表型反应对揭示草原生态系统的放牧响应机制具有重要意义。以青藏高原高寒草甸主要植物高原早熟禾(Poa alpigena)为研究对象,通过放牧和围封试验,研究其个体性状对放牧与围封的响应,旨在为草原生态系统放牧机制提供理论依据。结果表明:1)在长期放牧干扰下,除叶片数和根重外,其他性状株高、分枝数、叶长、叶宽、叶面积、茎粗、茎长、根长、根粗、穗长、总叶质量、单叶质量、茎重、穗重、全株重均出现显著变小的特征(P0.05);而短期围封对于高原早熟禾叶长、叶宽、总叶质量、单叶质量、茎重、穗重、根重等功能性状的恢复效果并不显著(P0.05),表明放牧退化草原植物性状具有保守性;2)通过构建高原早熟禾性状可塑性变化谱,发现穗重、茎重、全株重、分蘖数、茎长、株高等可塑性幅度较大,为放牧响应的敏感指标,叶片数、叶宽、茎粗、根粗的可塑性变化幅度较小,为惰性性状。     

不同坡度下植物散流-过滤带对地表股流氮磷的消除效果

在植物过滤带前设置0.8~1.2 m宽的散流带,能提高过滤带对地表股流中氮、磷营养物质的去除,发生明显增效作用。之前研究均基于平缓的坡度(4%~6%),对较倾斜坡度,设置散流带是否具有增效作用尚不清楚。研究通过在黄荆(Vitex negundo)过滤带前设置五节芒(Miscanthus floridulus)散流带,观测五节芒-黄荆和纯黄荆过滤带在5%、10%、15%坡度下对氮、磷的消除,探讨散流带在不同坡度下对过滤带的增效作用。结果表明:五节芒-黄荆和黄荆过滤带对总氮、铵氮、硝氮、总磷的去除均随坡度的增加而减小,在15%坡度下的去除效率最低;3种坡度下,五节芒-黄荆对总氮、铵氮、硝氮、总磷的消除均极显著(P0.01)或显著性(P0.05)高于黄荆过滤带,表明在较大坡度下(10%、15%),五节芒散流带对黄荆缓冲带的增效作用仍然存在。研究结果能深化植物散流-过滤带水质保护功能的认识,为农业非点源污染管理提供启示。     

采用代谢组学分析技术分析工业啤酒发酵过程中风味物质生成规律

啤酒风味是保证啤酒品质的关键因素之一。运用代谢组学的方法,分析工业啤酒发酵过程中酵母胞内代谢物和啤酒风味物质的对应关系,从代谢水平上研究风味物质形成过程中的关键影响因素。在啤酒发酵过程中,同时检测风味物质的含量变化和酵母胞内代谢物的变化,对得到海量的、多维的代谢数据采用主成分分析（PCA）和偏最小二乘分析（PLS）的多元统计分析方法进行处理。由PCA分析结果可知：磷酸、海藻糖、琥珀酸、谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸对主成分贡献比较大,说明这些代谢物在不同发酵阶段含量变化显著。由PLS分析结果可知：对啤酒风味影响最大的物质主要为氨基酸,包括丝氨酸、缬氨酸、苏氨酸、赖氨酸、丙氨酸、亮氨酸和天冬酰胺等,这为啤酒中风味物质的调控提供了一定的理论指导。     

塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带不同土地利用影响下土壤化学计量特征

荒漠绿洲过渡带在维护绿洲生态安全和绿洲稳定上具有重要作用。垦荒等土地利用的增强使得荒漠绿洲过渡带的健康稳定受到了巨大的挑战。以塔克拉玛干沙漠南缘典型荒漠绿洲过渡带为研究对象,系统分析了不同土地利用方式(桑田、半自然柽柳林、瓜地、棉花-玉米地)对土壤养分化学计量特征的影响。土壤取样沿农田到荒漠方向进行,分5层进行。研究发现,土壤各养分指标均受土地利用方式(4种)、土层(5层)和与农田边缘垂直距离(4梯度)的显著影响,且存在一定的交互作用。土地利用方式显著影响土壤各养分元素含量。随土层由浅到深,有机碳(C)、有效氮(N)和有效磷(P)基本呈下降趋势,全N具有波动变化,而全P变化不显著。随与农田边缘垂直距离的增加,各养分含量基本呈递减趋势。对同一土层(共选择三层)不同土地利用方式下土壤养分具体分析表明,棉花-玉米地这一利用方式在农田内部具有最高的土壤有机C和全N含量,其次为桑田。随着与农田边缘垂直距离的增加,土壤C、N含量优势减弱。除农田内部样地(0 m)外,三层土壤全P含量基本呈桑田柽柳林棉花-玉米地趋势。表层有效N含量在农田内部样地(0 m)瓜地最高,其他距离处(大于等于20 m)棉花-玉米地高,下层土壤有效氮含量在农田内部各土地利用方式间无差异。在各距离样点处不同土地利用类型间土壤有效P含量的变化无明显规律,在农田内部以瓜地有效P含量最高。棉花-玉米地土壤全量N/P在农田内部和与农田边缘垂直距离20 m处含量最高。三土层土壤有效N/P在农田内部以柽柳林最高,随着与农田边缘垂直距离增加,土壤有效N/P显著改变。综合来看,土地利用对荒漠绿洲过渡带土壤营养含量的增加具有正向作用,由土壤养分变化带来的生态效应值得关注。     

温度对家白蚁的生存和活动的影响

家白蚁 Coptotermes formosanus Shiraki 的生存、行为和取食活动与温度密切相关。探索温度对家白蚁的生存以及行为、取食诸活动的影响,对于研究其生态学和防治学,都具有重要意义。广东省昆虫研究所对此曾进行过许多有益的研究,并作过一些有价值的报道。笔者于1986—1987年,对此问题作了系统的试验,得到一些新的结果,报道如下。     

长白山阔叶红松林和杨桦次生林土壤有机碳氮的协同积累特征

次生演替是森林土壤有机碳、氮库变化的重要驱动因素.本研究以长白山原始阔叶红松林和杨桦次生林为例,通过成对样地途径,研究了森林土壤有机碳、氮的数量分布及其协同积累特征,探讨了次生演替导致的温带森林土壤碳库和碳汇效应变化及其碳氮耦合机制.结果表明: 杨桦次生林比原始阔叶红松林在土壤表层和亚表层(0～20 cm)积累了更多的有机碳和氮,其土壤C/N值也显著低于阔叶红松林;相对于阔叶红松林,杨桦次生林土壤(0～20 cm)有机碳储量平均增加了14.7 t·hm^-2,相当于29.4 g·m^-2·a^-1的土壤碳汇增益.土壤有机碳和全氮在不同林型的不同土层中均表现为极显著正相关,二者具有明显的协同积累特征.与阔叶红松林生态系统相比,相对富氮的杨桦次生林生态系统的上部土层中氮对有机碳的决定系数明显高于阔叶红松林,说明杨桦次生林土壤有机碳的积累在更大程度上依赖含氮有机质积累.在有机质最丰富的表层(0～10 cm),两种林型间轻组有机碳、氮储量无显著差异,但杨桦次生林重组有机碳、氮的含量、储量及分配比例均显著高于阔叶红松林,其中,重组有机碳储量平均增加了8.5 t·hm^-2,表明次生演替过程中土壤有机碳、氮库的增加主要在于矿物质结合态稳定性土壤有机碳、氮库的增容.凋落物分解和稳定性土壤有机质形成中的碳氮耦合机制是次生演替过程中土壤有机碳、氮库变化的重要驱动机制.     

全膜双垄沟播玉米耗水特性和籽粒产量对不同氮素形态配比的响应

为优化陇中干旱、半干旱地区全膜双垄沟播玉米的氮肥运筹,提高玉米籽粒产量,通过大田试验,研究了不同氮素形态配比(NO₃^--N/NH₄⁺-N)[N₁(1∶0)、N₂(1∶1)、N₃(1∶3)、N₄(3∶1)]对旱地全膜双垄沟播玉米耗水特性、产量和水分利用效率的影响.结果表明: 不同氮素形态配比显著影响玉米0～200 cm土层的土壤贮水量,且N₄处理土壤贮水量最低.N₄处理农田总耗水量最高,较N₁、N₂、N₃分别显著增加了2.9%、1.9%、0.9%(2015)和2.3%、1.4%、2.2%(2017).玉米籽粒产量和水分利用效率(WUE)在3个生长季均表现为N₄处理最高,籽粒产量较其他处理分别高出3.3%～9.9%(2015)、3.5%～24.2%(2016)和8.3%～36.1%(2017),WUE则较其他处理分别高出1.6%～6.8%、4.9%～21.8%和6.6%～32.9%.N₄处理下玉米的氮肥偏生产力显著高于其他处理,然后依次为N₃、N₂和N₁.综合考虑,NO₃^--N/NH₄⁺-N=3∶1是适宜陇中干旱、半干旱地区全膜双垄沟播玉米增产的氮肥运筹措施.