1954-2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力

受自然因素和人为因素的影响,近60年三江平原土地利用景观格局发生了明显变化。以遥感影像为主要信息源,利用地理信息系统技术和数理统计方法,对1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及其驱动力进行分析。结果表明:1954—2010年三江平原耕地、居住建设用地和水域面积呈增长趋势,林地、草地和湿地面积呈减少趋势;土地利用综合动态度呈先增加后降低再增加的趋势;三江平原斑块密度、周长面积比、景观分离度和Simpson's多样性指数都呈先上升后下降的趋势,最小值出现在2010年,斑块密度和周长面积比的最大值出现在1976年,景观分离度和Simpson's多样性指数的最大值出现在1986年;1954—2010年三江平原斑块密度和周长面积比的高值区由东北向西南转移,低值区由中部向东部转移,景观分离度指数呈现先聚集后分散的趋势,Simpson's多样性指数由中间高四周低格局,逐渐转变为南部高北部低的格局。     

基于效益分摊的水电水足迹计算方法——以密云水库为例

随着中国经济的飞速发展,可再生能源的开发利用已经被提到重要的议事日程,其中水力发电是重中之重。但水力发电过程也消耗大量的水资源,使得水电水足迹的核算成为当前水足迹研究热点。多功能水库同时具有发电、供水、防洪、旅游、水产等多种生态系统服务功能。传统水足迹核算方法往往将水库的水足迹等同于水电水足迹,忽略了水库的多功能性,因而高估了水电的水足迹。对传统水电水足迹的核算方法进行了改进,考虑到水库不同的生态系统服务功能,加入了水电效益分摊系数这一指标,将水电水足迹从水库水足迹中分离出来。以华北最大水库北京密云水库为例,采用传统的方法和改进的方法计算了密云水库1988—2004年水电水足迹。研究结果显示:倘若不考虑效益分摊,按照传统的方法,密云水库1988—2004年平均水电水足迹为897 m3/GJ;按照效益分摊的方法计算得到的平均水电水足迹为127 m3/GJ,仅为不考虑效益分摊情况下计算的水电水足迹的14%。水力发电是密云水库初期建设的主要目的,但自1998年之后发电量逐年减少,近年来基本不发电。传统方法下的2004年单位水电水足迹为4529.5 m3/GJ,为单位水电水足迹最大的年份;但应用改进方法后该年的单位水电水足迹仅为67.3 m3/GJ,反而成为单位水电水足迹最大的年份。考虑效益分摊更能够体现水电水足迹的真实情况,为多功能水库水电水足迹核算提供了新的思路和方法。     

科尔沁固定沙地植被特征对降雨变化的响应

选择科尔沁固定沙地利用一种野外增减雨试验装置研究了沙地植被生长特征对降雨增减变化的响应。结果表明:(1)在6月,降雨增减变化对植物群落高度有显著影响(P0.05)。减雨60%和30%时,植物群落平均高度比对照分别降低8.8%和2.3%,增雨60%和30%时,则分别增加6.8%和1.4%;相比增雨60%,增雨30%更能促进群落盖度的增大;降雨量变化影响群落植株密度。(2)1a的降雨增减变化对沙地植被的多样性和均匀度均没有显著影响,但减雨可显著增加7月物种的丰富度(P0.05)。(3)随着降雨量的增加,地上生物量逐渐增大,在增雨30%时达到最大值;而地下生物量会随着降雨量增加而显著增大,同时,减雨60%也使地下生物量增加。此外,降雨量的增加和减少都会使地下与地上生物量的比值增加。(4)固定沙地地下生物量主要分布在0—20 cm之间,占总地下生物量的52.7%;降雨量的增加显著增加20—40 cm土壤中根系的分布,当降雨量减少60%时,20—40 cm土壤中根系的分布也略有增加,增雨60%和减雨60%对地下生物量在40—60 cm土层的分布具有明显的促进作用。     

水生生态环境中捕食信息素的生态学效应

捕食信息素是捕食者释放的,能够引发猎物反捕食反应的化学信号。在水生生态系统中,捕食信息素在捕食者和猎物之间信息传递及协同进化过程中发挥着重要的作用,其生态学效应在国际上受到广泛关注。捕食信息素的来源有多种形式,研究中常使用养殖过捕食者的水溶液作为捕食信息素的来源。捕食信息素的作用效果受到捕食者和猎物的种类、信息素的浓度、观察的指标等多方面因素的影响。捕食信息素可以对水生生物的行为、形态和生活史特征等方面造成影响。水生生物通过感知捕食信息素来提前预知潜在的被捕食风险,并作出适应性调整,以降低被捕食的风险。在某些情况下,捕食信息素可以与污染物产生交互作用,从而干扰污染物对水生生物的毒性。对水生环境中捕食信息素的研究现状做了综述,介绍了当前对捕食信息素来源和理化性质等本质问题的认识,总结捕食信息素对水生生物行为、形态和生活史特征的影响,以及捕食信息素对污染物毒性的干扰,并分析了这一研究领域尚存在的困难和今后的研究方向。加强对捕食信息素的研究,将为解析水生环境中捕食者和猎物的生态关系提供新依据。     

食物胁迫对翅二型丽斗蟋飞行肌和繁殖发育的影响

前期研究表明,在食物充足的条件下,翅二型丽斗蟋雌成虫长、短翅型间存在着资源投入和收益的权衡关系(trade-off);而雄成虫长短翅型间不存在此类权衡关系。在自然条件下,昆虫可能遭受食物缺乏的胁迫,因而进一步就食物胁迫对丽斗蟋飞行肌和繁殖发育的影响进行了研究。结果表明,在食物胁迫的条件下,长翅雌虫仍维持飞行肌的发育,但繁殖发育受到显著的抑制;而短翅雌虫飞行肌显著降解,繁殖发育亦维持在较高水平。说明即使是营养缺乏时,其雌成虫长、短翅型也依然存在资源配置的差异,具飞行肌和繁殖发育的权衡关系。长翅雄虫飞行肌的重量与食物充足组并无显著差异,但精巢的干重显著降低;而短翅雄虫在食物胁迫条件下飞行肌显著降解,但其精巢重量与食物充足组并无显著差异。可以认为,丽斗蟋雄虫的长、短翅型间也存在飞行肌和繁殖发育的权衡关系。     

TVDI模型的农业旱情时空变化遥感应用

温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤湿度来反映农业干旱状况的重要方法,其中能量平衡和植被指数的变化是影响TVDI模型精度的主要因子。在研究比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和修正土壤调节植被指数(MSAVI)和下垫面温度(Ts)的基础上,引入DEM数据并对Ts做地形校正,减少了地形起伏对能量平衡的影响,建立不同植被指数的Ts-Ⅵ特征空间,选择与土壤湿度相关性最好的温度植被干旱指数(TVDI),获取研究区2005年作物生长季(5—9月)的干旱状况,并用同步的气象信息对干旱状况进行验证。结果表明:根据不同时期采用不同植被指数的TVDI模型,经过地形校正后能够更好地反映研究区的农业干旱状况。     

起始生物量比对3种海洋微藻种间竞争的影响

为深入了解饵料微藻与赤潮微藻间的种间竞争关系,通过微藻共培养的方法,研究了起始生物量比(1:4、1:1和4:1)对3种海洋微藻(塔玛亚历山大藻、蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻)两两之间种间竞争的影响,并对其作用机制进行了探讨。结果表明:①3种海洋微藻表现出种间竞争的相互抑制效应;②在与塔玛亚历山大藻(简称A)的种间竞争中,蛋白核小球藻(简称C)和湛江等鞭金藻(简称I)均在竞争中占优势,蛋白核小球藻随自身起始生物量比的提高,其竞争优势越加明显,湛江等鞭金藻在A:I=1:1时竞争优势最为明显;在蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻的种间竞争中,当C:I=1:4时,湛江等鞭金藻在竞争中占优势,C:I=1:1时,初期湛江等鞭金藻占竞争优势,随蛋白核小球藻的迅速生长,后期蛋白核小球藻占竞争优势,C:I=4:1时,蛋白核小球藻占绝对竞争优势;③由种间竞争抑制参数比较得出:3种微藻的种间竞争强弱依次为蛋白核小球藻>湛江等鞭金藻>塔玛亚历山大藻。蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻在起始比例C:I=1:1时,可共培养利用,在海产经济动物育苗中可对其进行适时采收投喂;两种饵料藻对塔玛亚历山大藻具有明显的抑制作用,可为开发利用饵料藻进行赤潮生物防控提供一定的科学依据。     

菹草附着物对营养盐浓度的响应及其与菹草衰亡的关系

在菹草衰亡阶段对5个静水水体中菹草叶片表面附着物进行野外调查,并将其与水体营养盐浓度、沉水植物衰亡程度进行相关性分析。附着物共调查Chl.a含量、干重、有机质含量和藻类数量4个指标,沉水植物衰亡程度用单位面积叶片Chl.a含量表示,水体营养盐含量测量了TP、TN和N/P 3个指标。结果显示：附着物生物量与水体营养盐状况存在一定的正相关;各个点的附着物生物量与菹草衰亡状况存在一定相关性但相关性趋势与水体污染程度有关。在污染程度较高的水体中附着物生物量与菹草衰亡程度呈正相关,在污染程度较低的水体中附着物生物量与菹草衰亡程度呈负相关。结论为富营养化湖泊中营养盐含量的增加会导致附着物生物量的增加,但附着物只在污染程度较高的水体中促进植物衰亡。     

马尾松幼苗根系和光合碳供应对土壤性质变化和温室气体排放的驱动作用

森林植被受全球气候变化、森林经营活动及病虫害等多种干扰,导致林地光合碳供应水平及根系输入量发生变化。在此背景下,土壤性质及土壤温室气体排放的响应及其机理是预测森林碳汇功能变化及森林可持续经营的重要依据。以2年生马尾松盆栽苗为对象,通过单株/盆和3株/盆栽植密度控制根系输入量、通过环割和截干控制光合碳向地下的供应能力,模拟森林植被干扰导致的根系输入量及光合碳供应变化对土壤理化性质、微生物群落结构及温室气体排放的影响。结果表明,苗木根系非结构性碳水化合物(TNC)含量和氮含量比单株/盆低;3株/盆的土壤速效氮含量比单株/盆低,土壤革兰氏阳性菌、厌氧菌、放线菌及丛枝菌根真菌丰富度均比单株/盆显著增加,3株/盆的土壤二氧化碳(CO₂)排放速率较高,但土壤氧化亚氮(N₂O)排放速率差异不显著。无论是单株/盆还是3株/盆,环割和截干处理后,根系生物量、根系长度及表面积均比对照显著下降;根系TNC含量显著下降。土壤和根系氮含量都有增加趋势;土壤微生物生物量碳(SMBC)含量降低,而土壤微生物生物量氮(SMBN)则提高。环割和截干后,土壤中各种微生物组成丰富度均有下降趋势,土壤CO₂排放速率显著下降,土壤N₂O排放速率则显著提高。根系输入量及光合碳供应对土壤细菌和真菌含量均有显著影响,土壤细菌含量与根系生物量、SMBC和SMBN显著正相关;土壤真菌含量与土壤温度显著负相关,与根系生物量、SMBC和SMBN显著正相关。相关分析表明,土壤CO₂排放通量与土壤温度、土壤湿度及根系生物量显著正相关,与土壤硝态氮显著负相关;土壤N₂O排放通量与土壤温度和土壤湿度显著正相关。以上研究表明,根系输入量与地上光合碳供应共同作用,改变土壤理化性质及微生物环境,进而影响土壤温室气体排放。     

基于人生规划的小班研讨——以“微生物学”课程为例

以教师讲解为主的传统课堂教学模式已不能满足新时代人才培养的要求。需寻找新的课堂教学方法,充分调动每一位学生的学习积极性,提高学生的学习效率和满足度。本课程采用"大班授课小班研讨"的教学方法,依据学生的人生规划分班研讨,根据教学内容等四项原则设置研讨主题,引导学生明确奋斗目标,鼓励学生真正地主动学习,培养学生的独立思考能力和创新思维,有效地提高了学生对"微生物学"课程的热爱度和知识点的掌握度。本文可为"大班授课小班研讨"教学模式在本科教学过程中的实践提供参考。