岩溶植物光合-光响应曲线的两种拟合模型比较

用直角双曲线和非直角双曲线两种模型,对桂林岩溶区石山植物红背山麻杆（Alchornea trewioides）、九龙藤（Bauhinia championii）、青檀（Pteroceltis tatarinowii）和圆叶乌桕（Sapium rotundifolium）光合作用的光响应曲线进行拟合。结果表明,直角双曲线拟合的表观量子效率（α）、最大净光合速率（Pmax）、暗呼吸速率（Rd）、光补偿点（Lcp）和光饱和点（Lφ）数值均高于相应的非直角双曲线拟合结果;直角双曲线模型拟合的参数值大小和曲线变化趋势不符合实际情况;非直角双曲线模型拟合结果更符合生理意义。红背山麻杆和九龙藤具有较高的表观量子效率和较低的光补偿点,对光能的利用效率和耐荫性均强于圆叶乌桕和青檀。     

基于遥感和GIS的川西绿被时空变化研究

探索出了利用多时相MODIS数据分析绿被时空变化的技术方法,揭示出了川西2002—2008年间绿被的变化特征。建立了绿被提取模型。用其从2002—2008年的多期MODIS影像中提取出川西多期绿被数据。其次,利用GIS技术对2002—2008年间绿被变化,及其与温度、降雨的关系等进行了分析。研究表明:2002年绿被天数在195 d以上的区域有43.3%。终年无绿被的区域有4.3%。西北部植被生长日数短,而东南部生长日数长。2002—2008年间,春季绿被面积变幅最大,秋季最小。最大绿被面积出现在2006年的夏季,最小绿被面积出现在2005年的冬季。平均夏冬绿被面积差占区域面积46.7%。在季节上,绿被面积与温度和降雨量均在0.01的水平上呈显著正相关关系,其相关系数分别为0.82和0.84。该研究成果对植被生长潜力挖掘、农牧生产和生态建设决策等均有重要意义。     

Small trees,big problems: Comparative leaf function under extreme edaphic stress

Premise of the Study

The pygmy forest, a plant community of severely stunted conifers and ericaceous angiosperms, occurs on patches of highly acidic, nutrient‐poor soils along the coast of Northern California, USA. This system is an excellent opportunity to study the effect of severe nutrient deficiency on leaf physiology in a naturally‐occurring ecosystem. In this study, we seek to understand the physiological mechanisms stunting the plants' growth and their implications for whole plant function.

Methods

We measured 14 traits pertaining to leaf photosynthetic function or physical structure on seven species. Samples were taken from the pygmy forest community and from conspecifics growing on higher‐nutrient soils, where trees may grow over 30 m tall.

Key Results

Pygmy plants of most species maintained similar area‐based photosynthetic and stomatal conductance rates to conspecific controls, but had lower specific leaf area (leaf area divided by dry weight), lower percent nitrogen, and less leaf area relative to xylem growth. Sequoia sempervirens, a species rare in the pygmy forest, had a categorically different response from the more common plants and had remarkably low photosynthetic rates.

Conclusions

Pygmy plants were not stunted by low photosynthetic rates on a leaf‐area basis; instead, several species had restricted whole‐plant photosynthesis due to low leaf area production. Pygmy plants of all species showed signs of greater carbon investment in their leaves and higher production of nonphotosynthetic leaf tissue, further contributing to slow growth rates.     

How does landscape context contribute to effects of habitat fragmentation on diversity and population density of butterflies?

Aim Studies on habitat fragmentation of insect communities mostly ignore the impact of the surrounding landscape matrix and treat all species equally. In our study, on habitat fragmentation and the importance of landscape context, we expected that habitat specialists are more affected by area and isolation, and habitat generalists more by landscape context. Location and methods The study was conducted in the vicinity of the city of Göttingen in Germany in the year 2000. We analysed butterfly communities by transect counts on thirty‐two calcareous grasslands differing in size (0.03–5.14 ha), isolation index (2100–86,000/edge‐to‐edge distance 55–1894 m), and landscape diversity (Shannon–Wiener: 0.09–1.56), which is correlated to percentage grassland in the landscape. Results A total of 15,185 butterfly specimens belonging to fifty‐four species are recorded. In multiple regression analysis, the number of habitat specialist (n = 20) and habitat generalist (n = 34) butterfly species increased with habitat area, but z‐values (slopes) of the species–area relationships for specialists (z = 0.399) were significantly steeper compared with generalists (z = 0.096). Generalists, but not specialists, showed a marginally significant increase with landscape diversity. Effects of landscape diversity were scale‐dependent and significant only at the smallest scale (landscape context within a 250 m radius around the habitat). Habitat isolation was not related to specialist and generalist species numbers. In multiple regression analysis the density of specialists increased significantly with habitat area, whereas generalist density increased only marginally. Habitat isolation and landscape diversity did not show any effects. Main conclusions Habitat area was the most important predictor of butterfly community structure and influenced habitat specialists more than habitat generalists. In contrast to our expectations, habitat isolation had no effect as most butterflies could cope with the degree of isolation in our study region. Landscape diversity appeared to be important for generalist butterflies only.     

岩溶区不同植被下土壤水溶解无机碳含量及其稳定碳同位素组成特征

自2010年7月至2011年7月对重庆青木关岩溶区典型植被下的土壤水进行了月动态取样,分析了土壤水溶解无机碳含量(DIC浓度)及其稳定碳同位素组成(δ13CDIC值)的时空变化特征,以揭示岩溶土壤系统碳酸盐岩溶蚀作用及其碳汇效应。研究结果表明:草地和针叶林地土壤水的DIC浓度和δ13CDIC值相对较低,分别为59.12 mg/L和-17.22‰,31.47 mg/L和-16.37‰;而旱地、灌丛地、退耕还林地土壤水具有较高的DIC浓度和δ13CDIC值,分别达153.88 mg/L和-12.2‰,221.82 mg/L和-11.9‰,97.30 mg/L和-11.23‰,其中灌丛和退耕还林地的δ13CDIC值与DIC浓度呈正比,且雨季较旱季偏高约4‰—5‰。根据δ13CDIC值,结合各植被类型下土壤水DIC浓度与其相应的土壤碳酸盐含量呈正相关,判断旱地、灌丛地、退耕还林地等岩溶土壤水中的DIC主要来自土壤中碳酸盐岩矿物的碳酸溶蚀,即岩溶土壤中存在着碳酸盐岩碳酸溶蚀作用,从而在一定程度上减少了土壤系统向大气排放的CO2量。     

黄土丘陵区不同侵蚀环境下土壤有机碳对植被恢复的响应

植被恢复是提高土壤有机碳累积和储存的重要措施。以黄土丘陵区两个典型侵蚀环境下的小流域即黄土区坊塌流域和砒砂岩区满红沟流域退耕坡面为研究对象,分析了土壤有机碳含量(SOCC)、有机碳密度(SOCD)在同一侵蚀环境不同群落下的变化以及在同一群落不同侵蚀环境间的差异,旨在探明不同侵蚀环境下土壤有机碳对植被恢复的响应。结果表明:1)同一侵蚀环境下,与坡耕地相比,自然恢复方式下退耕地植被恢复初期SOCC、SOCD均显著降低,之后随植被恢复均显著升高(P0.05);人工恢复方式下退耕地20—25年柠条锦鸡儿群落和13—14年刺槐群落SOCC、SOCD均显著升高(P0.05),说明同一侵蚀环境内,退耕地在两种恢复方式下均能显著提高土壤有机碳累积和储存。2)同一侵蚀环境下,与相近恢复年限的自然恢复群落相比,刺槐群落SOCC、SOCD均显著高于长芒草+铁杆蒿群落(P0.05),砒砂岩区柠条锦鸡儿群落SOCC、SOCD均显著低于铁杆蒿群落(P0.05),黄土区柠条锦鸡儿群落SOCC显著低于而SOCD显著高于铁杆蒿群落(P0.05),说明相同恢复时间内,相对于自然恢复方式,人工刺槐造林在两种侵蚀环境下均能累积与储存较多的土壤有机碳,而柠条锦鸡儿造林在两种侵蚀环境下累积土壤有机碳的效果均不佳,在黄土区储存土壤有机碳效果好于砒砂岩区。3)同一群落下,黄土区人工和自然恢复群落SOCC均高于砒砂岩区;黄土区人工恢复群落SOCD均显著高于而自然恢复群落SOCD均低于砒砂岩区(P0.05),说明黄土区人工恢复累积和储存土壤有机碳及自然恢复累积土壤有机碳的效果较好,而砒砂岩区自然恢复储存土壤有机碳的效果较好。     

西南高山地区净生态系统生产力时空动态

西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂,是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用.应用生态系统模型(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere,CEVSA)模型估算了1954-2010年西南高山地区净生态系统生产力(NEP)的时空变化,分析了其对气候变化的响应.结果表明:(1)1954-2010年西南高山地区NEP平均为29.7gC·m-2·a-1,其中低海拔地区常绿针叶林和常绿阔叶林NEP较高,而高海拔地区的草地覆盖类型NEP较低.(2)西南高山地区NEP总量的变动范围为-8.36-29.4Tg C/a,平均每年吸收碳15.4Tg C;NEP年际下降趋势显著(P＜0.05),平均每年减少0.187Tg C,下降显著的区域占研究地区总面积的35.2％ (P＜0.05),其中草地(-0.526 g C·m-2·a-2,P＜0.01)和常绿针叶林(-0.691g C·m-2·a-2,P＜0.01)下降趋势极为显著.(3)年NEP总量的年际变化与年平均温度呈负相关(r=-0.454,P＜0.01),与年降水量呈正相关(r=0.708,P＜0.01),与温度显著负相关的区域占60.3％ (P＜0.05),与降水显著正相关的区域占52.1％(P＜0.05),其中草地和常绿针叶林均与温度极显著负相关(r=-0.603,P＜0.01;r=-0.485,P＜0.01),而与降水量极显著正相关(r=0.554,P＜0.01; r=0.749,P＜0.01).(4)西南高山地区是明显的碳汇区,但是由于土壤异养呼吸(HR,heterotrophic respiration)的增长速度大于净初级生产力(NPP,net primary production)的增长速度,最近20a有部分地区开始由碳汇转为碳源.     

科尔沁沙地湖泊消涨对气候变化的响应

湖泊是受气候变化影响显著的地理单元之一,不同地区湖泊消涨与气候变化关系的分析是理解陆地水文过程对未来气候变化响应的关键之一。对干旱、半干旱地区而言,湖泊消涨对气候变化的响应是干旱区生态保护和未来可持续发展的重要指征。气候变化对湖泊的影响研究在不同的区域已有较多的研究,但是针对湖泊群且基于湖泊大小分级和不同降水强度的对应研究还很鲜见。有鉴于此,作者在RS和GIS技术支持下,采用湖泊大小和降水强度分级的方法,分析了科尔沁沙地湖泊群消涨与气候变化的关系。在1971-2010年间,年均气温波动升高和降水量波动减少是该区域的主要气候变化特点。从5年移动平均分析来看,1990年是气温变化的转折点,1991-2010年的平均气温7.36（?0.55）℃,高于全球同期平均增温0.52℃。在1975-2009年间,科尔沁沙地湖泊面积和数量的变化趋势呈抛物线型减少,在1995年湖泊面积与数量最高。进入21世纪,湖泊面积萎缩、数量减少呈明显的加快趋势。到2009年,面积>0.05km2湖泊数量仅为81个,不足高峰期（1995年）的11%;湖泊总面积为4375.0hm2,不到1995年的26%。本研究表明,湖泊消涨主要受到年降水量波动影响,与年内降水分布格局无关,气温变化的影响不显著。     

弱背景噪声对大鼠听皮层神经元频率调谐的影响

在自然环境中,人和动物常在一定的背景噪声下感知信号声刺激,然而,关于低强度的弱背景噪声如何影响听皮层神经元对声刺激频率的编码尚不清楚.本研究以大鼠听皮层神经元的频率反应域为研究对象,测定了阈下背景噪声对79个神经元频率反应域的影响.结果表明,弱背景噪声对大鼠初级听皮层神经元的听反应既有抑制性影响、又有易化性影响.一般来说,抑制性影响使神经元的频率调谐范围和最佳频率反应域缩小,易化性影响使神经元的频率调谐范围和最佳频率反应域增大.对于少数神经元,弱背景噪声并未显著改变其频率调谐范围,但却改变了其最佳频率反应域范围.弱背景噪声对63.64%神经元的特征频率和55.84%神经元的最低阈值无显著影响.神经元频率调谐曲线的尖部比中部更容易受到弱背景噪声的影响.该研究结果有助于我们进一步理解复杂声环境下大脑听皮层对听觉信息的编码机制.