东北林区4个天然针叶树种单木生物量模型误差结构及可加性模型

基于276株实测生物量数据,构建了东北林区红松、臭冷杉、红皮云杉和兴安落叶松4个天然针叶树种总量及各分项生物量一元、二元可加性生物量模型.采用似然分析法判断总量及各分项生物量异速生长模型的误差结构(可加型或相乘型),而模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法.结果表明: 经似然分析法判断,4个天然树种总量及各分项生物量异速生长模型的误差结构都是相乘型的,对数转换的可加性生物量可以被选用.各树种可加性生物量模型的调整后确定系数R_a²为0.85～0.99,平均相对误差为-7.7%～5.5%,平均相对误差绝对值<30.5%.增加树高可以显著提高各树种可加性生物量模型的拟合效果和预测能力,而且总量、地上和树干生物量模型效果较好,树根、树枝、树叶和树冠生物量模型效果较差.所建立的可加性生物量模型的预测精度为77.0%～99.7%(平均92.3%),可以很好地预估东北林区天然红松、臭冷杉、红皮云杉和兴安落叶松的生物量.
     

亚热带地区阔叶林与杉木林土壤活性有机质比较

通过对亚热带3个地区地带性阔叶林和杉木林土壤活性有机质的比较,分析森林类型变化及杉木连栽对土壤有机碳和养分含量的影响.结果表明：地带性阔叶林转变为杉木林后,土壤总有机碳含量下降27.8%～52.1%、腐殖酸碳下降32.2%～52.8%、胡敏酸下降36.4%～59.0%、富里酸下降29.7%～50.0%;杉木连栽也使土壤总有机碳和腐殖质含量下降.森林类型改变和杉木连栽对土壤活性有机质的影响更明显.杉木林取代阔叶林后,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为61.8%、38.2%、43.3%和69.0%;与第1代杉木林相比,第2代杉木林土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为34.7%、29.3%、30.4%、18.4%.经相关性分析,除冷水浸提有机氮外,土壤活性有机质与养分含量之间具有密切的相关关系.     

三种兔单肺通气模型的比较

目的采用三种方法建立兔单肺通气模型并比较其效果。方法日本大耳白兔30只,随机分为3组(即A、B、C组)各10个,分别采用自制双腔气管导管法、左主支气管结扎法和插管过深法。呼吸机通气参数为:FiO21.0,RR 40/min,VT 10 mL/kg。单肺通气2 h后恢复双肺通气。记录各组单肺通气实施的一次成功率、总成功率、从气管切开开始到单肺通气实施所需要的时间、动物失血量。实验结束后开胸测量兔气管、左主支气管、右主支气管的长度和内径。结果各组进入实验的动物数分别为10、6、8只。与B、C组比较,A组一次成功率和总成功率高,所需时间明显较少(P<0.01),且出血量明显少于B组(P<0.01)。结论采用自制双腔气管导管能迅速有效的建立单肺通气模型,是用于研究与单肺通气相关病理生理机制的理想模型。     

秦岭火地塘林区油松林下主要灌木碳吸存

林下灌木是森林生态系统的重要组成部分,在维持森林碳平衡中发挥着重要作用.为估算林下灌木的固碳功能,采用TOC-VT H-2000A型TOC/TON分析仪,测定了油松林下主要灌木不同器官的含碳率;根据野外实测资料,建立了油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型;计算了2006年和2007年,灌木层CO2年吸存量.结果表明:5种灌木叶、茎、根和皮的平均含碳率为:41.80%～46.25%,39.24%～49.22%,39.56%～46.71%和36.65%～48.23%;刚毛忍冬(Lonicera Hispida pall)各器官的含碳率最高,栓翅卫矛(Euonymus alatus)的叶和茎,白檀 (Symplocos paniculata)的根和皮含碳率最低;不同灌木同一器官和同一灌木不同器官的含碳率均存在显著差异;不同灌木同一器官平均含碳率差值最高达10.58%,同一灌木不同器官平均含碳率差值最高达6.47%;模拟显示:灌木器官的生物量和测树因子间的关系可用复合式、幂、二次方程、三次方程、对数方程、指数方程和倒数方程来描述;残差和误差分析表明,均方差根不大于1.70,模型有效性指数均接近于1,残差系数均接近于0,灌木根、茎、叶和皮的生物量模型估计值与实测值间相对误差的绝对值分别为3.89%～8.58%,0.57%～6.84%,4.69%～9.09%和4.50%～7.03%.回归模型的决定系数(R2)都在0.90以上,估计精度在95%以上,建立的油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型,具有较高的估计精度和较好的适用性;研究区2006～2007年,主要灌木CO2年吸存量为10.138 Mghm-2.     

土地覆被变化的水文响应模拟研究

采用近年来快速发展的水文模型模拟的手段,应用SWAT模型模拟了长江上游梭磨河流域不同土地覆被情景下的多年降水径流关系,定量地评估了梭磨河流域的土地覆被变化对径流、蒸发和洪峰流量的影响．结果表明,随着土地覆被状况由无植被到全是有林地覆被,径流深减小,蒸发量增加,枯季径流深减小幅度明显小于雨季的减小幅度,而且雨季初期径流深减小的幅度大于雨季后期．相同的洪水重现期,流域全为有林地覆被的情景比无植被的情景洪峰流量减小31．2％．现状覆被与未来最佳覆被之间在较大洪水上的差别不大,在较小洪水上的差别稍大．     

松嫩平原朝鲜碱茅无性系种群构件生物量结构及相关模型分析

从构件水平对松嫩平原碱化草甸朝鲜碱茅无性系种群各功能构件的生物量结构,各功能构件生物量与丛径之间的关系,以及各功能构件生物量之间的关系均建立相应的模型进行了定量分析。结果表明,在孕穗和果后营养两个生育期,朝鲜碱茅无性系种群各功能构件生物量及所占总生物量的比率具有相同的规律;各功能构件生物量与丛径之间的定量关系在孕穗期以直线函数模型相关性最大,在果后营养期以幂函数模型相关性最大;各功能构件生物量之间的定量关系除光合构件与支持构件在孕穗期以直线函数模型相关性最大外,其他各构件生物量之间在两个生长期均以幂函数模型相关性最大。     

基于土地利用/覆被变化的荒漠绿洲碳储量动态评估

以典型的荒漠绿洲区为研究对象,基于不同时期土地利用/覆被类型图,运用Bookkeeping模型,结合土壤、植被碳密度基础资料及调查数据,评估了近30年临泽绿洲土地利用/覆被变化特征及其对碳储量的影响。结果表明:(1)临泽荒漠绿洲区的土地利用/覆被变化特征主要表现为:居民及建设用地、耕地、林地呈增加趋势,增幅分别为90.2%、75%、46.5%;盐碱地、水体、沙地、荒漠草地则呈减少趋势,减幅分别为73.9%、67.8%、46.2%、5.5%。(2) 30 a耕地面积增加了269.38 km~2,其中耕地开垦面积为372.57 km~2,开垦主要来源于盐碱地、荒漠草地和沙地,分别占耕地开垦面积的24.7%、24.4%和21.05%。耕地转变为其他土地覆被类型的面积为103.19 km~2,转变后的主要去向分别是居民及建设用地、盐碱地和荒漠草地,分别占耕地转变为其他土地覆被类型面积的32.78%、17.8%和15.37%。(3)土地利用/覆被变化导致总碳储量增加5.89×10~5t,其中土壤碳储量增加量为4.02×10~5t,植被碳储量增加量为1.86×10~5t;耕地变化使碳储量增加4.91×10~5t,其中使碳储量增加的转变分别是荒漠草地-耕地、沙地-耕地、盐碱地-耕地、耕地-林地,相反的转变则使碳储量减少。总体来看,临泽荒漠绿洲土地利用/覆被面积和结构均发生了变化,耕地开垦为最主要的土地利用/覆被变化,土地利用/覆被变化导致碳储量总体呈增加趋势,耕地变化是影响碳储量变化的主要因素。     

中国人均生态足迹与生物承载力变化的EMD分析及情景预测

利用经验模态分解(EMD)方法分解并提取1961～2001年中国人均生态足迹与生物承载力变化的波动周期,建立具有周期性波动的非线性动力学预测模型,提出未来50a中国人均生态足迹和生物承载力变化的3种预测情景。结果表明:(1)40a来,中国人均生态足迹在波动中不断增加,具有明显的3.5a和8a两个波动周期;中国人均生物承载力在波动中不断减少,具有明显的2.7a和28a两个周期。(2)若一切照旧,即未来50a中国人均生态足迹与生物承载力保持过去40a的年均变化率不变,则人均生态足迹会持续上升,2050年达到3.391g.hm2;人均生物承载力持续下降,2050年降为0.490g.hm2;而人均生态赤字急剧拉大,2050年为3.024g.hm2,可持续发展形势非常严峻。(3)若缓慢变化,即未来20a中国人均生态足迹保持年均增长率1.195%、人均生物承载力年均减少率0.614%不变,则2025年人均生态足迹为1.849g.hm2、人均生物承载力为0.860g.hm2、人均赤字0.989g.hm2。(4)若人均生态足迹快速减少,即2025～2050年中国人均生态足迹年均减少率为0.996%、人均生物承载力年均减少率为0.614%不变,则2050年人均生态足迹为1.381g.hm2、人均生物承载力0.739g.hm2、人均生态赤字0.641g.hm2,但这需要中国经济发展和技术水平的极大提高、能源消费结构的多元化、居民消费意识和消费模式的快速转变、人民生活质量的极大改善。这样,中国的生态发展才有助于实现全球水平的生态可持续发展,在促进世界可持续发展的道路上起到积极的推动作用。     

富营养化对白洋淀底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响

国际湖沼学的长期研究发现,一个完整的湖泊生态系统应包括底栖食物网和浮游食物网,而营养条件变化会显著改变浅水湖泊中底栖-浮游食物网的结构和功能。为了明晰富营养化对浅水湖泊底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响,以浅水草型湖泊——白洋淀为研究区,运用野外监测和ECOSIM与ECOPATH(Ew E)模型相结合方法,构建白洋淀底栖-浮游耦合食物网的概念模型,模拟1982—2011年间富营养化对白洋淀底栖路径和浮游路径的结构和功能影响:(1)野外监测的结果表明,从1999年至今白洋淀一直处于富营养化状态;(2)Ew E模型模拟结果表明1982—2006年,总生物量呈下降趋势,下降比例达66.38%;能流路径从以底栖路径为主转变为以浮游路径为主;(3)运用Pearson相关分析,结果表明:浮游植物与TN(r=0.67,P0.01)和TP(r=0.37,P0.05)呈显著正相关,而底栖藻类和大型沉水植物与TN(r=0.77,P0.01;r=0.67,P0.01)和TP(r=0.54,P0.01;r=0.36,P0.05)呈显著负相关。富营养化是白洋淀底栖初级和次级生产力向浮游初级和次级生产力转变的主要驱动力。采用科学的方法准确评估富营养化对湖泊底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响,可为湖泊生态系统管理提供技术和方法支持。     

基于植株拓扑结构的生物量分配的玉米虚拟模型

依据植物结构—功能相互作用机理,建立了能模拟玉米生长发育与形态结构建成的虚拟模型。该模型的重要部分为基于植株拓扑结构的生物量分配模块。叙述了该模块的构建原理,以2000年田间试验数据提取了玉米的发育、生物量生产和生物量分配参数。模型模拟了2001年的玉米生长发育与生物量分配过程,模拟结果与田间试验结果比较吻合。应用该模型模拟了2001年玉米不同生育阶段植株的生物量分配和各器官生物量积累动态。