基于最大熵原理的多尺度毛竹胸径分布统一模型构建及应用

在生态学中,尺度问题一直是重点也是难点,多尺度胸径分布问题经常遇到且至今没有很好的解决方法,建立多尺度胸径分布统一模型是解决问题的关键;多尺度胸径分布统一模型的建立包括2方面的内容:第一,选择合适的概率分布函数,应用最大熵原理推出胸径分布统一模型,它具有明确的解析表达式,既能克服常用方法无法解释测树因子服从某种概率分布的真正原因,也能克服常用方法无法区分测树因子服从多种概率分布的不足,从而可以作为林分尺度测树因子概率分布的统一模型.第二,尺度与尺度转换,常用研究尺度问题的方法具有2个不足:(1)研究大尺度时损失了样地(林分尺度)资料的宝贵信息;(2)研究林分尺度时无法进行尺度转换.提出的联合最大熵概率密度函数可以克服常用研究尺度方法的以上2个不足,该函数的每一个组成部分都是最大熵函数;联合最大熵概率密度函数可以作为多尺度胸径分布统一模型,既可以最大限度的利用每个样地的信息,又可以进行多尺度的自由转换,从而为测树因子统计分布建模提供了一种有效方法;用森林资源连续清查样地中属于安吉的22个毛竹样地对文中提出的方法进行了验证,结果表明方法可行且对每个样地的拟合精度都很高.     

长江平原区乡村景观的结构、管理及其对土壤氮磷的影响

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江平原区乡村景观的结构、管理与土壤全氮、全磷密度和储量的关系.景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样方法,在生态立地缀块中随机设定取样点进行土壤或底泥取样;通过自助法对12个样方重取样,用区域多变量最优化方法计算样方的区域权重,并结合不确定性分析模型评价区域土地利用/覆被、土壤全氮和全磷储量.结果表明:在85.24×103km2的长江平原区乡村景观面积范围内,0～30cm土壤全氮、全磷储量分别为29.87Tg N和 19.79Tg P.最大的5种土地利用/覆被的类型为水田、水产养殖、非渗漏性建筑用地、旱地1年生作物和闲置水域,占区域总面积的82.9%;其土壤全氮、全磷储量分别占区域总量的82.6%和80.8%.其中平原稻田面积为38.93×103km2,占总面积的45.5%;其0～30cm土壤全氮、全磷储量分别高达15.26Tg N和9.13Tg P,分别占总储量的51%和45%.揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对区域土壤全氮、全磷的影响模式.这种在小尺度下对土地管理调查,土壤全氮、全磷及其它生态特征研究方法的精确度明显优于传统的基于30～1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究.     

黑河流域叶面积指数（LAI）空间尺度转换

为有机地整合利用不同分辨率遥感数据获取的陆面过程以及其他相关的环境变量,尺度问题越来越受到人们的重视.选取黑河张掖绿洲区为实验研究区,利用ETM 影像反演的LAI通过升尺度转换到900m分辨率,对LAI尺度转换过程中引起的误差进行了定量分析,尝试提出一种新的基于NDVI像元分解的更有效的升尺度转换方法.研究发现非线性的升尺度算法引起的误差不超过 10.5%,且误差大小与地表异质性程度正相关,而地表异质性是导致LAI尺度转化误差的主要原因,严重时可能造成 45%的偏差,但纯像元LAI的计算不受尺度影响.提出的基于NDVI像元分解的LAI升尺度转换算法,分两步考虑了地表异质性问题,很好的实现了研究区30m空间精度 LAI向900m的尺度转换,该方法应用于干旱、半干旱的中国西北黑河流域NASA 发布的MODIS LAI产品校正,取得了良好效果.     

中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.ssp. sinensis Rousi)的开花特性及风媒传粉距离的检测

连续两年对雌雄异株的中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.ssp. sinensis Rousi)的花期物候、开花式样进行了观察,检测了柱头可授性、花粉活力和花粉-胚珠比,并进行了人工授粉、套袋实验,检测结实率.结果显示中国沙棘风媒传粉发生在4月下旬或5月上旬,单花花期约7d;传粉盛期在第3天到第5天,柱头的可授性从第2天到第4天或第5天.中国沙棘花先叶开放、花小、无花冠、花药成熟时萼片从两个侧面的纵缝中裂开,形成有利于花粉散布的对流风洞.花粉活力和花粉-胚珠比都很高,具有典型的适应风媒传粉的花部特征和性状.中国沙棘花粉的传播距离受外界环境影响较大,通过重力玻片法检测可以看出,在风速小于3m/s时,主要集中在15～25m之间,当风速大于3m/s时,顺风向可超过85m以外.传粉效率对结实率的影响较大.     

旅游废弃物生态影响评价——以九寨沟、黄山风景区为例

从旅游生态系统物质与能量循环的特点出发,提出旅游废弃物的概念,构建基于生态足迹的旅游废弃物生态影响评价模型,并以九寨沟、黄山风景区为例进行实证比较研究.研究结果表明:(1)2004年九寨沟旅游废弃物生态足迹总量为46960.5678hm2,是黄山总量22331.4490hm2的2.1倍,人均0.024560966hm2是黄山人均0.01394088 hm2的1.76倍.(2)显性生态因子的废水、粪便、固体垃圾、废弃物处理设施的生态足迹很小,4类合计仅占总量的0.16%(九寨沟)与0.3%(黄山),而隐性生态因子CO2排放的生态足迹则占总量的99.84%(九寨沟)与99.70%(黄山).(3)2004年九寨沟与黄山旅游业的CO2排放量分别高达309455.66t与146947.84t,游客人均CO2排放量分别为161.85kg、91.74kg,旅游业的CO2排放对全球气候变化与生态影响的特征明显.(4)旅游废弃物生态足迹中游客占1%,居民占0.26%,而相关企业(交通、饭店)占98.74%.(5)旅游废弃物对九寨沟风景区、成都-九寨沟沿途区域、成都—九寨沟沿途区域以外地区不同空间尺度的生态影响分别为1.26%、34.8%、63.94%;对黄山风景区、黄山市区域、黄山市区域以外地区的生态影响分别为14.6%、31.97%、53.43%.(6)2004年九寨沟、黄山旅游业的生态效率分别为2.53kgCO2-e/US$、1.67kgCO2-e/US$,生态效率值偏大,对生态环境的影响深远.(7)由于风景区规模、性质、游客构成以及游客选择交通工具的差异,旅游废弃物对不同旅游地生态影响的程度与方向不同,而降低游客规模、缩短旅行距离、减少飞机旅行方式等是降低旅游废弃物生态影响的关键.     

镜湖萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）种群遗传多样性的季节变化

运用随机扩增多态DNA（RAPD）技术研究了于2005年春季和夏季采自芜湖市镜湖的萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）种群基因组DNA多态性。从44个随机引物中筛选出10个谱带清晰、重复性好的引物。10个引物共检测到76个位点,其中65个位点显多态性,多态位点比例（P）为85.5%。对RAPD扩增结果进行聚类分析,基于遗传距离指数构建了萼花臂尾轮虫的UPGMA和ME系统树。经计算,各克隆平均遗传距离指数为0.5219,春季种群内遗传距离指数（0.4416）大于夏季种群内遗传距离指数（0.4304）;两季节种群间遗传距离指数为0.6010,明显大于季节种群内遗传距离指数。16个克隆分别聚在2个主要簇群中,在UPGMA系统树中,春季种群和夏季种群明显分聚在两个主要支系中;而在ME树中,除了夏季Su2克隆和春季种群聚到一个支系外,其它夏季种群则聚在一个独立支系中。上述结果表明,春季种群和夏季种群在遗传上具有较大的差异;镜湖萼花臂尾轮虫种群存在着明显的季节更替,而Su2克隆可能是春季和夏季种群间的过渡。     

土壤-植物-大气连续体水热、CO2通量估算模型研究进展

土壤-植物-大气连续体(SPAC)水热、CO2通量的准确估算对理解陆地和大气的物质和能量交换过程有着重要意义.重点阐述了基于过程的土壤-植物-大气连续体水热、CO2通量模型,综述了统计模型、综合模型及基于遥感的模型的发展过程.其中水热通量统计模型包括基于温度和湿度以及基于温度和辐射的方法;CO2通量统计模型包括基于气候因子或蒸散因子以及基于光能利用率的方法.水热通量过程模型包括大叶、双源、多源和多层的水热传输物理模型;CO2通量过程模型包括叶片尺度及由大叶、双叶和多层方法扩展到冠层尺度的生理生态模型以及光合-蒸腾耦合模型.综合模型包括生物物理模型、生物化学模型和生物地理模型.统计模型形式简单,资料易得,对大范围的水热通量模拟具有指导意义;过程模型准确的揭示了水热和CO2通量传输的物理和生理过程,是大尺度综合模型的基础.未来生态系统水热、CO2通量估算模型将集成各种技术手段进行多尺度网络观测和大尺度机理模拟.     

植食性昆虫的嗅觉选食过程及其机制研究进展

植食性昆虫的嗅觉在其选择食物的过程中发挥了重要的作用,它能通过对植物挥发物的感受来定向和定位食物源并产生趋近行为,进而根据特殊的化合物或者多种化合物的特异浓度组合来区分寄主和非寄主植物.在这个过程中,昆虫嗅觉器官上相关的嗅觉感受蛋白被植物挥发物激活,形成特异的嗅觉感受通路,在行为上调控昆虫嗅觉选食的能力.本文主要从植食...     

湖北省九华山林场不同树种配置杉阔混交林林分空间结构特征分析

以三种(杉木+少量栎类、杉木+栎类+光皮桦、杉木+栎类+光皮桦+马尾松)不同树种配置的杉阔混交林为研究对象,计算了角尺度、大小比数、混交度三个林分空间结构指标,全面分析了湖北省九华山林场不同树种配置杉阔混交防护林林分空间结构特征,结果表明:优势树种主要有杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)、栎类(Quercus L.)及光皮桦(Betula luminifera)三种,并有少量马尾松(Pinus massoniana)散生于林内,生长优势也较弱。不同树种配置所呈现的林分空间结构也不相同。树种配置Ⅰ(杉木+少量栎类)的角尺度平均值为0.42,大小比数平均值为0.31,混交度平均值为0.18,林木空间分布格局和生长优势度均较好,但混交程度较弱,近乎杉木纯林,对应的生物多样性也会较小。树种配置Ⅱ(杉木+栎类+光皮桦)的角尺度平均值为0.5,大小比数平均值0.32,混交度平均数0.48,空间分布格局整体呈现随机分布;林木主要处于亚优势生长状态,混交度以中度-强度混交为主;而树种配置Ⅲ(杉木+栎类+光皮桦+马尾松)的角尺度平均值为0.58,大小比数平均值0.51,混交度平均数0.54,林木空间格局呈现聚集分布,生长优势水平中庸,为中度混交。全面分析林分空间结构,可以明确林分空间结构中存在的不合理情况,为合理择伐以及近自然经营提供科学依据,使该地区的杉阔混交林的多种功能得到可持续发挥。     

城市边缘区生态承载力时空分异研究——以甘井子区为例

以大连市甘井子区为例,利用1998年的土地利用数据和2003年、2007年、2013年的SPOT5遥感数据等多元数据,运用状态空间表征生态承载力量值的计量方法,计算了城市边缘区的社区生态承载力,并研究了甘井子区1998—2013年生态承载力的时空分异特征。结果表明:(1)时间上,1998—2013年,甘井子区整体的生态承载力呈现先快后慢的下降趋势,生态状态呈现出从优秀向良好,再向一般过渡的阶段特征。(2)空间上,甘井子区整体的生态承载力等级东西部差异明显,呈现出相同承载力等级小范围聚集和相近承载力等级间穿插分布的特征。(3)甘井子区内部各社区生态承载力程度差异明显。靠近市区的社区生态承载力15年间变化显著,生态承载程度迅速下降,远离市区的部分社区生态承载力变化不大,生态环境保持良好以上的状态。