帽儿山5种林型土壤碳氮磷化学计量关系的垂直变化

采用土壤分层取样法测定了帽儿山地区相同气候条件、不同立地条件下林龄相近的2种人工针叶林(红松林和兴安落叶松林)和3种天然落叶阔叶林(蒙古栎林、杨桦林、硬阔叶林)的土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量,以及土壤容重、土壤厚度等,研究土壤C、N、P含量和密度及化学计量关系的垂直变化特征.结果表明: 不同林型间土壤C、N、P含量和密度差异显著,其中硬阔叶林土壤O层和A层的C、N含量和密度均显著高于其他林型.所有林型土壤的C、N含量均随土层加深而下降;落叶阔叶林土壤P含量随土层加深而显著下降,但针叶林各土层间P含量差异不显著.不同林型间A层土壤C/N、O层土壤N/P,以及A和B层土壤C/P均存在显著差异.不同林型间土壤C-N存在显著的线性关系,且其斜率和截距在林型间差异均不显著,但土壤N-P、C-P关系只在阔叶林中存在显著相关关系.这表明不同林型间土壤C-N耦联关系有趋同现象,而土壤N-P和C-P关系随林型而变.     

晋西黄土区不同密度油松人工林林下植物多样性及水文效应

通过野外调查与室内实验相结合的方法,以晋西黄土区不同林分密度的油松人工林为对象,以林下植物多样性、枯落物蓄水、土壤物理性质和土壤蓄水能力为指标,分析了不同密度油松林对这些指标的影响,以期为油松林合理密度的确定提供科学依据。结果表明:油松林内灌木层物种丰富度指数、多样性指数随油松林密度的增大而减小,而均匀度指数无明显规律;草本层物种丰富度指数与灌木层变化规律一致,但多样性指数和均匀度指数均先增后减;油松林密度为1675株·hm-2时草本的多样性和均匀度为最大,整个群落的多样性指数和均匀度指数也最大;油松林灌木层的多样性指数及均匀度指数均大于草本层;不同密度油松林枯落物自然含水率无显著差异,而枯落物蓄积量、最大持水率以及持水量、有效拦蓄率和拦蓄量在一些林分密度间差异显著;密度为1300株·hm-2时,土壤容重最小,总孔隙度、毛管孔隙度及所对应的贮水量均最大;密度为1675株·hm-2时枯落物蓄积量、持水量最大,表层(0～20cm)土壤容重(1.07g·cm-3)相对较低,非毛管孔隙度(17.45%)及滞留贮水量(87.25mm)最大。综合来看,30年生左右的油松人工林,当密度约为1675株·hm-2时林下植物多样性及生态水文效应最好。     

湘西北晚二叠世-早三叠世早期牙形石古生态

通过对牙形石器官的对称性、相分布和地球化学特征的研究,探讨湘西北晚二叠世至三叠纪初牙形动物的生态分布.按器官所包括不同对称型分子的比例,牙形动物器官的对称性可分为4级,器官的对称性越高,动物运动能力越强.湘西北晚二叠世一三叠纪初地层可分为6种沉积相,即盆地相、盆缘-台坡相、开阔台地相、边缘浅滩相、局限台地相和泥坪相.具不同对称级器官的属种在6种沉积相中的差异分布,反映了牙形动物的3种生态类型:自由游泳型、浮游型和底栖型.牙形石地球化学组分的变化与当时环境演变相吻合.随水深增加,化石中的P含量升高,而Ca、s、sr的含量降低;Al、Fe和Ba在近岸浅水环境的牙形石中富集;而Mg的富集指示高盐环境.基于上述研究,划分了4个牙形石相,建立了一个组合横向替代的牙形动物生态分布模式.     

广西隆安地层及其元素对板栗生产的影响

通过对广西隆安县板栗产区不同地层板栗生长状况和产量的调查,划分板栗的适生地层,并通过母岩、土壤、板栗植株元素含量的分析,研究对板栗生长产生影响的元素。结果表明：不同地层上板栗产量差异显著,以Ｄ２ｄ２地层最优,Ｑｐ地层其次,Ｃ３地层最劣。与板栗生长呈正相关的元素有Ｋ,Ｎａ,Ｍｎ,Ｂ,Ｚｎ,Ｖ等;呈负相关的元素有Ｃａ,Ｃｕ,Ｆ,Ｓｅ,Ｇａ等     

生物地球化学锰循环中的微生物胞外电子传递机制

微生物是生物地球化学元素循环的重要驱动者,在锰等变价金属元素的氧化还原过程中起着至关重要的作用。近年来,Mn(Ⅲ)的发现以及在一些环境中的广泛存在,丰富了人们对Mn(Ⅲ)以及自然界锰循环过程的认识。研究发现,锰的生物地球化学循环,尤其是锰还原过程,与微生物胞外电子传递紧密相关,且目前已知的5种胞外电子传递机制均与锰还原有关联。因此,本文综述了锰的生物地球化学循环及其意义,并从微生物胞外电子传递的机制、微生物介导锰氧化、微生物介导锰还原等3个方面来介绍参与锰循环的微生物多样性;以及微生物地球化学锰循环的环境意义。对微生物参与锰循环过程的研究不仅可以进一步丰富相关理论,同时也能推动生物除锰、污染物原位修复及生物冶金等应用领域的发展。     

基于相关系数的水文相依性变异分级方法——以自回归模型为例

水文过程演变存在时间相依性,含有相依成分的水文序列无法满足水文计算中的一致性假设,给水问题研究带来诸多困难.针对水文序列相依性变异这一现象,以自相关模型为例,提出基于相关系数的水文相依性变异分级方法.该方法通过计算相依成分与原序列之间的相关系数,并选取合理的相关系数阈值,将相依性变异程度分为无变异、弱变异、中变异、强变异、巨变异.通过推导相关系数与序列各阶自相关系数之间的公式,说明相关系数主要取决于1阶到p阶自相关系数的大小,从而阐明分级方法的理论基础.以一阶和二阶自回归模型为例,利用统计试验验证了公式的合理性,并说明了相关系数和自相关系数的联系.将所提分级方法应用于3个实测径流序列进行分析,结果显示水文过程常常存在相依性与随机性并存的现象.     

非一致性水文频率计算的基因途径Ⅰ:水文基因遗传、变异和进化原理

随机水文过程受到随机性和确定性因素的综合影响,其时间序列不仅具有反映遗传特性的纯随机成分,还含有反映变异特性的确定性跳跃、趋势、周期成分和随机性相依成分,使得随机水文过程表现出复杂的变化形态和演变规律.为了对上述复杂的变化形态和演变规律进行统一认识,本文从随机过程模拟和时间序列分析两个角度描述了非一致性水文序列的遗传和变异特性或规律,同时对非一致性水文频率计算途径进行比较,说明非一致性研究面临的主要问题.在此基础上,本文借鉴生物基因概念来定义水文基因,并分别利用常规矩、权函数矩、概率权重矩、线性矩等描述水文基因的构建和表达过程;同时定义跳跃、趋势、周期、相依和纯随机成分为构成水文基因的5种水文碱基,综合考虑非一致性水文序列的遗传成分和变异成分,并阐述其遗传、变异和进化原理,以揭示水文要素概率分布遗传、变异和进化的演变规律.     

基于相关系数的水文序列跳跃变异分级原理与方法

跳跃变异是环境变化影响下水文过程发生急剧变化的一种重要表现形式,体现了水文非线性系统对外界干扰的响应.目前研究主要是对序列跳跃变异发生的时间、次数等进行识别和检验,但缺乏对其变异程度进行定量描述和分级,给开展流域环境变化研究及其影响评价带来很大困难.本文选取相关系数作为基础指标,提出了一种理论严密且便于应用的水文序列跳跃变异分级方法,并利用统计试验验证了文中方法对变异点显著性的检验精度,以及跳跃变异分级原理的合理性和分级方法的可靠性.经推导相关系数与跳跃变异相对幅度的关系,选取不同显著水平下的若干典型相关系数值作为分级阈值,将跳跃变异程度划分为无变异、弱变异、中变异、强变异、巨变异5个等级.通过应用于分析我国不同气候区的5个实测水文序列,结合物理成因分析验证了该方法的实用性.     

古冰缘地貌森林粗木质残体水分和养分保持功能研究

基于辽东山地老秃顶子古冰缘地貌森林中主要树种的粗木质残体(CWD)样本,利用自然风干、室内浸泡、X荧光光谱方法,对CWD样本的吸水速率、持水率和养分元素含量进行系统分析研究。结果显示:(1)在水分保持功能方面,CWD样本在累计8h的浸泡过程中,6个主要树种CWD可吸持相当2.533mm降雨的水量,其中前15min(0.25h)吸水量占总吸水质量的60%;各性状CWD比较显示,以海拔900m以上、阔叶树种、高中腐级、根桩和倒木的CWD持水性较强。(2)在养分元素保持功能方面,CWD边材C含量为78.96%,心材为96.05%;边材中N、Ca、Si、K、Mg、P等6种养分元素的含量分别为心材的4.93、5.88、10.79、2.72、1.25、2.38倍;不同性状CWD边材中,诸元素含量略有差别,其中C元素在针叶树、高腐级、枯立木边材中含量最高,而N元素在阔叶树、低腐级、枯立木边材中含量最高。研究表明,辽东山地古冰缘地貌森林生态系统中,CWD有重要的吸持水分功能以及营养元素的缓释和富集功能,CWD中更接近外界的边材部分较心材有更强的元素缓释和富集的功能;CWD是古冰缘地貌土壤覆盖率低、土层薄而贫瘠的森林中重要的生态组分。     

高山峡谷地区森林流域分布式降雨-径流模型的构建与验证

根据岷江上游杂谷脑河流域典型的高山峡谷地区主要水文特点,选择通用性较强的水文过程模式,构建高山峡谷地区森林流域分布式降雨-径流过程模型,避免过多复杂的区域性模型参数率定,保证模型在相似地区的可移植性;并选择杂谷脑水文站上游地区进行降雨-径流过程模拟,得到1999年和2000年模拟时段长度为1000 h的两个径流过程,对模拟与实测的径流过程、累积径流量、洪峰流量与峰现时间等进行比较,其拟合效果较好.该模型结构简单,引入的经验参数较少,可推广应用到其它尺度流域.