SWAT模型在天山林区林冠截留过程中的改进应用

林冠截留是森林生态水文的重要环节,SWAT （Soil and Water Assessment Tool）模型对其模拟过程还较为粗糙,为了在流域水文模拟中更精细的刻画林冠截留过程从而得到更佳的模拟结果,以SWAT模型为基础,使用半理论林冠截留模型（Gash模型）与SWAT模型进行耦合,以天山林区为研究区对SWAT模型林冠截留模块进行优化改进。通过对改进前后的模拟结果进行对比分析,结果表明：1） SWAT模型和SWAT-Gash模型的R²分别为0.59-0.83和0.65-0.86,NSE值分别为0.58-0.82和0.63-0.85,两种模型PBIAS为7.2%-17.1%,证明SWAT-Gash模型具有更好的适用性;2）相较于出山口径流数据,SWAT模型和SWAT-Gash模型的RMSD值分别为3.49-7.80 m³/s和3.22-4.68 m³/s,SWAT-Gash模型在校准期和验证期的皮尔逊相关系数分别为0.93和0.81,高于SWAT模型的0.91和0.77;3）基于分位数回归（QR）的不确定性分析表明,SWAT模型和SWAT-Gash模型验证期的P因子分别为0.93和0.96,R因子为1.26和1.19,95%不确定性置信区间平均宽度分别为13.50 m³/s和12.86 m³/s;4） SWAT模型与SWAT-Gash模型在验证期的月平均地表径流量分别为6.55 m³/s和8.50 m³/s,表明在该流域内原始SWAT模型会高估林冠截留量。以天山北坡中段林区为例对云杉森林的林冠截留进行精细化模拟,虽然对模型输入数据要求提高,林冠截留数据的收集增加了模型模拟的不确定性,但对本研究区基于物理过程的水文模拟精度提升明显,改进后模型与出山口实测径流数据一致性更强,可以为天山林区小流域水资源管理提供更可靠的依据。     

5个温带树种冠层枝叶非结构性碳水化合物浓度的空间变异

非结构性碳水化合物(NSC)是树木存活和生长的重要能源物质。冠层NSC不但是全树NSC的来源,也是全树NSC的重要储存库。然而,冠层NSC空间变异的研究较少,因而影响了树木NSC分配的估算精度。以红松(Pinus koraiensis)、兴安落叶松(Larix gmelinii)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、蒙古栎(Quercus mongolica)和白桦(Betula platyphylla)5个温带树种为研究对象,测定了不同高度冠层叶和细枝(直径≤3 cm)NSC浓度,分析了粗枝(一级侧枝)枝皮、边材和心材NSC浓度轴向变化及其与枝径的关系。结果表明:(1)除了5月末兴安落叶松树冠中层叶淀粉浓度显著高于树冠下层,以及8月中旬树冠上层叶可溶性糖浓度显著高于树冠中层之外,其他树种冠层叶NSC浓度的垂直变化不显著。常绿树种红松叶龄对NSC浓度的影响在生长季中期显著,但在生长季末期和休眠季节的影响不显著。(2)除了5月末红松树冠上层细枝可溶性糖浓度显著高于树冠中层之外,其他树种不同高度冠层间细枝NSC浓度差异不显著。(3)在纵向上,阔叶树种蒙古栎、水曲柳和白桦粗枝的枝皮、边材和心材NSC浓度多随着距树枝基部距离的增加而升高;在径向上,NSC浓度(除了水曲柳边材淀粉和白桦枝皮淀粉之外)多随着枝径增加而降低,表明树枝中的NSC浓度随着远离碳源而降低。总体上,5个温带树种冠层叶、细枝NSC浓度的空间变异不显著,但枝径和叶龄对NSC浓度的影响因树种、组织和季节而异,这在未来研究中应予考虑。     

湘南典型次生林粗木质残体生物量、碳储量和养分特征

对九龙江森林公园次生常绿阔叶林粗木质残体(CWD)进行量化研究,了解亚热带典型次生林CWD的本底数据。以九龙江森林公园典型天然次生林中的6个20m×20m的标准样地为对象,调查并分析样地内不同分解等级CWD的生物量、碳储量和养分特征变化。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在2.8—30.4t/hm~2之间,碳储量在6.10—6.75t/hm~2之间,大量营养元素(N、P、K、 Ca、 Mg)含量相对稳定,化学计量变化不显著,微量营养元素中Pb与Cd元素含量随着分解等级的增加而增加。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在亚热带常绿阔叶林中处于中等水平,CWD主要以分解中后期的倒木为主,反映出该次生林处于中幼龄林阶段,具有较高的碳储量,养分含量相对稳定,并表现出Pb与Cd在CWD中积累的现象,在中度分解和重度分解的CWD中Pb含量分别增加了62.65%和69.88%,Cd含量则分别增加了33.33%和100%,其内在机理有待进一步深入研究。研究结果有助于进一步了解CWD如何参与森林生态系统养分循环、重金属积累等生态过程,比较不同林分干扰历史下CWD储量、分布及养分特征的异质性...     

生态场理论在沙地云杉种群更新中的应用

生态场理论是物理生态学的基本理论,它基于植物分布格局,植物生长模型,植物竞争以及竞争利用的研究,研究森林草原过滤带上沙地云杉种群在更新中产生的生态场的特性,结果表明,沙地云杉种群生态场是半椭圆形特殊的非均匀场,生态场强度随着母树距离的增大而变化,开始时迅速增大,３￣５ｍ处场强达到最大,然后逐渐下降,由于生态场的重叠而使叠加部分的场强明显增大,生态场的作用范围与坡度,坡长等地形因子及树高,冠半径等测     

岷江上游油松与云杉人工林土壤微生物生物量及其影响因素

以立地条件和营林方式相同的约30a林龄油松与云杉人工纯林为对象,测定地表微气候、土壤理化性质以及微生物生物量C、N、P(MBC、MBN、MBP),揭示林分结构、土壤性质与微生物生物量间的关系,以及两林分间的差异性。结果表明:两个林分地表环境荫湿,土壤肥力较低,土壤微生物生物量低,林地土壤碳积累低,土壤生态服务功能不强。相对而言,云杉林比油松林相对湿度大而地表温度低、林地土壤肥力高、土壤微生物生物量高,因此更有利于林地土壤生态服务功能的恢复。综合分析发现,林分结构、土壤养分状况及地表小气候影响着土壤微生物生物量与肥力转换过程,降低乔木冠层密度可以改善地表小气候,为有机物分解与养分归还创造良好的条件,从而改善土壤肥力与林地土壤生态服务功能。     

吸附金(Au3+)的真菌筛选

通过筛选获得3株吸附Au³⁺能力较强的真菌。对其中一株芽枝状枝孢(Cladosporimmcladosporioides AS 3.3995)进行了吸附Au³⁺的条件研究。结果表明,溶液的pH值、温度、时间和Au³⁺的浓度对菌的吸附作用有影响。最适pH为5以下,温度在30—50℃之间。该菌的最大吸附量为140 mgAu³⁺/g(干细胞)。电镜观察表明,Au³⁺在细胞壁的表面上慢慢地还     

天山云杉森林土壤有机碳沿海拔的分布规律及其影响因素

对森林土壤有机碳库含量的估测及其影响因素的研究一直是学术界关注的热点。在水热梯度上可能会存在森林土壤有机碳的分布规律,但多数在混交林内开展的工作因无法区分群落类型变化的影响而无法准确反映出森林土壤有机碳在水热梯度上的变化规律。天山云杉森林为纯林类型,在天山山脉巨大山体上呈带状分布(平均海拔下限1750 m至平均海拔上限2760m),存在水热梯度,能够排除混交林中群落类型变化对土壤有机碳的影响。因此,在天山云杉森林带按海拔梯度设置系列样地并采样,用重铬酸钾-氧化外加热法测定土壤有机碳含量并研究土壤有机碳密度沿海拔的分布规律,分析水热配比关系与植物群落(生物量)对该规律的影响。结果表明:①1 m深度的标准土壤剖面上,各海拔梯度的土壤有机碳密度随着剖面深度的增加呈减少的趋势;②各海拔梯度的有机碳主要集中在土壤表面0—40 cm范围内,所占的比例约占全剖面的60%—70%,具有明显的表聚现象;③在天山北坡中段云杉森林带的海拔下限到海拔上限标准剖面总土壤有机碳密度出现不显著的先下降后上升再下降的双峰变化,峰值出现在海拔1800—2000 m与海拔2400—2600 m,海拔2600—2800 m的有机碳密度最小;④云杉纯林在不同海拔的平均胸径呈先减少后增加再减少的趋势,与土壤总有机碳密度变化规律较吻合;⑤天山云杉森林土壤有机碳密度沿海拔的变化是水热梯度变化及受其影响的森林长势二者共同作用的结果。     

一株纤维素降解真菌的筛选、鉴定及酶学性质分析

通过对富含枯枝败叶的土壤样品进行富集培养,利用刚果红纤维素培养基初筛和酶活测定复筛得到产纤维素酶的一株真菌,将其命名为GC2-2,并对该菌株进行鉴定及酶学性质研究。结果表明该菌株是一株耐高温、碱性纤维素酶的真菌GC2-2。通过18S rDNA分子克隆测定,该菌为球孢枝孢菌,其滤纸酶的活力优于CMC酶的活力。该菌所产酶的最适反应条件为温度35°C,最适pH值7.5。     

矿区道路两侧雪岭云杉叶片重金属富集效应

采矿及矿产品运输过程会对环境造成重金属污染进而对生物体产生危害。为定量描述艾维尔沟矿区道路两侧重金属污染程度、明确雪岭云杉叶片对重金属的吸收富集效应,通过采集雪岭云杉叶片和土壤样品,测试其铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、砷(As)、铜(Cu)、铬(Cr)的含量,分析重金属的富集效应和空间分异特征。结果表明:(1)雪岭云杉叶片和土壤中各重金属含量差异显著(P0.05),叶片中Pb的含量显著高于其余重金属(P0.05),平均达86.28μg/g,土壤中Zn、Cu超过了国家土壤质量标准的一级限制值,而As比三级限制值大41%;(2)以背景区(板房沟林场)的土壤和雪岭云杉叶片重金属为评价标准,研究区雪岭云杉叶片重金属综合污染指数为2.05,属中度污染,其中As和Pb单项污染指数较高,达3.65和2.57。研究区土壤重金属综合污染指数为1.69,属轻度污染;(3)随距离增加,除土壤和叶片中Pb含量表现为负线性递减外,As和Cu均表现为先升高后降低,土壤中Cr、Zn逐渐升高,但叶片中Cr逐渐降低,Zn变化不大;(4)冗余分析(RDA)结果显示土壤中Cu、As、Pb与雪岭云杉死树胸径和树高呈正相关关系,而Cr、Zn与其呈负相关。采矿及运输已对土壤和雪岭云杉的生长造成影响,本文对天山雪岭云杉森林的生态修复与保育具有一定的借鉴作用。     

不同年代梭梭同化枝解剖结构特征及其对土壤条件的响应

叶片是植物与外界环境进行能量、水气交换的主要器官,对环境变化较敏感且可塑性较大.该研究以民勤不同年代梭梭同化枝为研究对象,采用石蜡切片法,分析不同年代梭梭同化枝解剖结构变异特点及其与土壤条件的关系,旨在探讨梭梭同化枝在干旱环境的生态适应机制.结果表明:(1)除角质层和导管孔径,不同年代梭梭同化枝解剖结构指标差异显著(P...