基于地下水恢复的塔里木河下游生态需水量估算

为探明生态输水后地下水响应带范围及地下水恢复下生态需水量,以塔里木河下游大西海子水库至台特玛湖段为研究区,基于2000—2010年生态输水和地下水埋深分布特征,分析了塔里木河下游生态输水后两岸地下水位恢复状况,并借助遥感和地理信息系统技术对研究区生态需水量进行了研究。结果表明:塔河下游地下水位的抬升幅度与输水量的大小呈一定的正相关关系,并存在一定的时效性。2004—2010年地下水处于长期的负均衡状态,多年下降幅度明显。塔河下游英苏、喀尔达依、阿拉干和依干不及麻断面地下水响应幅度分别为1195、1050、2281 m和1000 m。历经11a输水后,塔里木河下游地下水总恢复需水量为7.06×108m3,其中,齐文阔尔河段为4.98×108m3,老塔里木河段为2.09×108m3,地下水恢复至生态水位4.5m需要5—8a的时间。保护塔里木河下游大西海子以下所有天然植被面积(96114.09 hm2)的生态需水量为0.587×108m3,保护下游地下水响应带天然植被面积(41439.85 hm2)的生态需水量为0.21×108m3。     

湿地土壤种子库与地上植被相似性关系研究评述

土壤种子库与地上植被的关系是土壤种子库研究的重要组成部分。当前,湿地生态系统面临严重威胁,研究湿地土壤种子库和地上植被关系既可以加强对土壤种子库和植物群落特征的认识,又可以为湿地保护与管理提供理论指导。检索了科学引文索引扩展版(SCIE)数据库中收录的1900—2012年间研究湿地土壤种子库与地上植被关系的文献,通过分析土壤种子库与地上植被的Srensen相似性系数,结果发现:不同湿地类型的土壤种子库和地上植被的相似性存在显著差异,河流湿地中两者的相似性最小;不同植被类型中土壤种子库与地上植被的相似性差异显著:草本群落的相似性大于乔木群落;不同气候带的湿地中两者的相似性也存在显著差异,其中亚热带地区相似性最小。总结了湿地种子库与地上植被相似性关系的时空变化特征。二者的相似性通常随着植物群落的演替而减小,在空间上也随着环境梯度而变化。分析了两者关系的影响因素,如种子传播、环境条件和繁殖策略等。对研究中存在的问题及发展方向提出建议。     

海南海岸青皮林繁殖物候特征

石梅湾海岸青皮林是海南岛重要的天然海防林及旅游区风景林,对其繁殖物候的研究有助于揭示青皮在贫瘠海岸沙滩成功定居及繁殖的生物学特性。采用种群、个体定位和小枝标记相结合的方法,连续3a对其开花物候进行观测,结果表明:青皮个体繁殖物候期约为101d,小枝平均花蕾数为133.3个,幼果坐果率为42.4%,结实率为4.4%;青皮种群为1a连续开花型,但集中开花模式明显,有2个高峰期且花量多,非集中开花期花量很少;个体间及个体中小枝间开花存在一定的不同步性;开花及种子丰年现象明显,歉年花量及种子雨量很少;开花物候期前1个月的降雨量对开花物候期无显著影响,但3、4月份平均气温分别高于24℃和26.4℃,开花期提前明显,低于此温度开花期推迟相对缓慢,即物候期的提前与推迟对温度的上升与下降的响应是非线性的。     

乌兰巴托-锡林浩特样带草地植被特征与水热因子的关系

2012年夏季,研究人员对蒙古高原长约1100km的乌兰巴托—锡林浩特草地样带开展考察,获取了46个样地的物种数量、地上生物量等数据;基于全球GHCN(全球历史气象网络)数据集,提取了样带夏季(6—8月)月均温度和降水总量;继而根据自然地理和行政区边界,将草地样带大致分成北部(蒙古国乌兰巴托—蒙古国艾日格)、中部(蒙古国艾日格—中国苏尼特左旗)和南部(中国苏尼特左旗—中国锡林浩特),开展了分析。研究表明:(1)样带夏季平均温度的空间分布形态呈现明显的倒"U"型分布,南北两端温度较低,中部温度较高;夏季降水量在空间上的分布形态则与之相反,呈现南北两端降水量较高,中部降水量较低的正"U"型分布;(2)样带上植物物种数量、地上生物量的空间分布形态均呈现正"U"型分布,即在生态景观类型为典型温性草原的样带南部和北部地区,其生物多样性、地上生物量明显好于呈现为温性荒漠草原、温性荒漠景观的样带中部地区。(3)相关分析体现了大尺度(高原样带尺度)上植被特征与水热环境因子间的关系:植物物种数量、地上生物量与夏季月均温度均呈现负相关,而与夏季降水总量则呈现正相关关系。(4)偏相关分析反映了局地小尺度上植被特征与水热环境因子间的关系:温度和降水要素对于植物物种数量、地上生物量均呈现正相关。     

中国西南喀斯特植物群落演替特征及驱动机制

植被恢复是西南喀斯特石漠化治理和生态重建的关键步骤。通过总结已有的结果和分析中国科学院环江喀斯特试验站部分试验数据,研究了西南喀斯特植被演替过程中群落的动态特征,结果发现:西南喀斯特沿北、中、南亚热带至北热带的海拔递减、气温和降雨量升高的梯度格局下,群落的高度、盖度增加,密度、科属种数量和物种多样性呈递减趋势;不同区域沿草丛、灌丛、灌乔丛、乔丛的顺向演替方向上,群落的高度、盖度增加、密度减小,科属种数量及物种多样性除北亚热带持续增加外,其他3个区域的最大值均出现在灌乔丛,乔丛反而有所下降;西南喀斯特植被演替是生物驱动因素与环境阻力相互作用的结果,不同区域不同演替阶段植被演替的建群种和关键种不同,其植物群落的稳定性受多样性和结构性的共同控制,因地质和生态环境恶劣,植被退化容易恢复难,充分理解和认识植被演替规律对西南喀斯特植被恢复和生态重建意义重大。     

山西植物功能型划分及其空间格局

随着全球气候变化的加剧,作为沟通陆地生态系统与气候变化的桥梁,植物功能型(Plant Functional Types,PFTs)越来越受到生态学家的关注。PFTs不仅是简化生态系统复杂性的有效工具,而且可将植物的生理生态过程、生物物理特征及物候变化等引入到动态植被模型中,研究气候变化下的植被反应及其反馈机制。为了在区域尺度上研究气候变化和植被反应,基于"生态-外貌"原则,依据植物特征(如生长型、叶的性状)及其对水分、温度的需求,结合区域的气候与地理条件,对山西植被进行植物功能型的划分,并在此基础上对其空间格局进行分析。结果表明:(1)山西植被可划分为19类植物功能型(其中包括4类栽培作物功能型),分别是:寒温性常绿针叶林、温性常绿针叶林、寒温性落叶针叶林、温性落叶阔叶林、高寒落叶灌丛、温性落叶灌丛、多年生禾草草原、多年生禾草草丛、多年生禾草草甸、多年生莎草草甸、多年生杂类草草原、多年生杂类草草丛、多年生杂类草草甸。1年生杂类草草甸、多年生豆科草原、果树、一年一熟栽培作物、一年二熟栽培作物和二年三熟栽培作物。植物功能型的划分和分布与山西植被区划有较好的一致性,基本反映了植物固有特征及其对水热条件的需求。(2)农作物在山西占有较大比重,占植被类型面积的53.15%,森林类型以温性常绿针叶林和温性落叶阔叶林为主,灌丛类型以温性落叶灌丛为主,草本类型中多年生禾草草丛占较大比例,占草本类型面积的50.98%。(3)由于水热条件及地理条件的差异,植物功能型(不考虑栽培作物)在各区域表现出较大差异,如多年生杂类草草原主要分布于北部地区,在南部并不存在这种植物功能型;森林类型的功能型主要分布于中、南部地区,且结构复杂、类型多样。(4)除栽培作物表现出较好的整体性和连通性,其他植物功能型均表现出不同程度的破碎化和离散化。(5)山西植物功能型整体上表现出较高的多样性,其中中部地区比其他地区的多样性和破碎化程度高,斑块类型更加趋向于离散的小斑块状,北部地区则以一年一熟栽培作物占明显优势,表现出较强的优势度,而南部地区并没有表现出很强的破碎度或优势度。     

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。     

金沙江干热河谷滇榄仁开花物候与繁育系统

通过野外定点观测,并利用套袋实验、解剖实验以及花粉形态特征观察与活力检测、柱头可受性检测、花粉/胚珠比以及异交指数等,研究了金沙江干热河谷滇榄仁自然群体花部形态特征与开花进程、繁育系统特征以及传粉媒介与环境的适应性等内容。结果表明,滇榄仁始花期在每年4月上旬,群体花期持续时间为30d左右,开花同步性高,呈典型的"集中开花模式"。单花开放时,柱头先伸长和膨大,约4d后雄蕊伸出,具有雌雄异熟的特征,一定程度上避免了自交的发生。单花开放进程可划分为花蕾期、柱头伸长期、雄蕊始露期、盛开期、盛开后期、花谢期等6个时期。除了花蕾期外,整个开花期的花粉均具有活力。花粉活力与柱头可受性之间避开了最适授粉期,但也有部分重叠。滇榄仁可能同时具有风媒和虫媒传粉。繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者。滇榄仁花部特征、开花物候和繁育系统为其适应干热河谷恶劣气候环境提供了一定的生殖保障和进化潜力。良好的群落环境有助于促进滇榄仁异花传粉,产生更多有效的种子,从而促进林下自然更新。     

漓江上游典型森林植被对降水径流的调节作用

利用野外同步长期定位观测林外降雨、地表径流和河川径流的方法,对漓江上游典型森林植被的生态水文过程进行观测研究。结果表明:1)流域降水年内分配极不均匀,50a年降雨量总体变化趋势不明显。林冠截留受林外降雨特征的影响,也与植被类型密切相关。2)地表径流平均滞后时间为70 min。在连续降雨的情况下,降雨滞后效应不再明显,甚至出现地表径流与降雨同步的现象,小降雨可能产生大的地表径流,从而加大流域在雨季发生洪灾的风险。3)湿季径流系数略大于旱季,干季降水量减少,且森林植被消耗大量水分,减少了枯水期径流的产生,增大发生旱灾的风险。森林植被延长河川径流持续时间,使一次持续18 d的降水过程形成的径流,在降水停止后能延续24 d。降雨后退水持续时间与前期降水及后期降水叠加有关。目的为揭示漓江上游森林植被对降水径流的调节作用,客观评估漓江上游水资源潜力、加强流域水资源管理和森林经营提供科学依据。     

城市公园植被特征对陆生鸟类集团的影响

城市公共绿地是城市生态系统中重要的鸟类栖息地,其植被特征对鸟类集团存在显著影响。在通过分析植被特征对陆生鸟类集团的作用,从而为公园合理配置植被来提高其作为野生动物栖息地的生态服务功能提供理论基础。2009年10月至2011年10月,采用样线法对上海滨江森林公园进行鸟类调查,利用主成分分析划分鸟类集团,用高度定义植被层次,用卡方检验分析鸟类行为在植被层次上的差异。结果表明,滨江森林公园陆生鸟类群落在乔木层的栖息行为和运动行为频次显著多于其在灌木层和地被层的行为频次,在地被层的取食行为频次显著多于其在乔木层和灌木层的行为频次。陆生鸟类可划分为8个鸟类集团,鸟类集团之间存在栖息、运动和取食空间生态位的重叠。食虫拾取集团、杂食拾取集团、食肉飞取集团和植食拾取集团在栖息、运动和取食空间生态位上均存在较高的重叠度,其通过食性分离各自空间生态位。食虫探取集团和食虫飞取集团互为栖息空间生态位重叠度最高集团,其通过取食方式的不同来实现生态位的分离。根据公园植被特征对鸟类集团的影响结果对上海市公园绿地植被配置提出了建议。