阿什河流域6种人工林叶片-凋落物-土壤系统的养分分配与利用格局

【目的】分别从人工林叶片、凋落物、土壤养分含量及化学计量比的差异,叶片-凋落物养分重吸收的差异,土壤有效养分及其活化的差异等方面,探究黑龙江阿什河流域6种人工林生态系统的养分吸收与利用策略,明确人工针叶林和阔叶林间以及不同树种间叶片-凋落物-土壤系统养分分配格局的差异,从养分优化利用和养分资源合理配置的角度考虑,推断适宜的互补树种,为流域森林景观的恢复和人工林的经营提供依据。【方法】以东北林业大学实验林场森林培育实验站次生林带状皆伐后营造的位置相近、立地条件基本一致的29年生红松、长白落叶松、红皮云杉、水曲柳、黄檗、胡桃楸人工林为研究对象,通过野外调查取样,室内使用碳氮分析仪测定叶片、凋落物、土壤C含量,使用凯氏定氮仪测定叶片和凋落物的N含量,硫酸-高氯酸消化-钼锑抗比色法测定叶片和凋落物的P含量,连续流动分析仪测定土壤的N含量、铵态氮($NH_{4}^{+}-N$)及硝态氮($NO_{3}^{-}-N$)含量,硫酸-高氯酸消化-钼锑抗比色法测定土壤的P含量,HCl-H₂SO₄浸提法测定土壤的有效磷含量。运用生态化学计量学的研究方法,分析各林分叶片-凋落物-土壤系统的养分含量及其生态化学计量特征,确定各凋落物营养的重吸收及土壤有效养分的供应特征。【结果】①针叶林叶片P含量(1.55 g/kg)显著低于阔叶林叶片P含量(2.02 g/kg)(P<0.05, F=16.92,df=1)。针叶林土壤C、P含量(47.75、1.17 g/kg)显著低于阔叶林土壤C、P含量(76.35、1.47 g/kg)(P<0.05, F_{C 含量}=75.15, F_{P 含量}=9.91,df=1)。6种林分中,水曲柳林叶片的N含量(19.64 g/kg)(P<0.05, F=5.26,df=5)、凋落物C、N、P含量(P<0.05, F_{C 含量}=2.34, F_{N 含量}=1.60, F_{P 含量}=6.74,df=5)和土壤的C、N、P含量(P<0.05, F_{C 含量}=154.84, F_{N 含量}=14.21, F_{P 含量}=53.55,df=5)均相对较高。红皮云杉林叶片P含量(1.30 g/kg)(P<0.05, F=36.71,df=5),长白落叶松林凋落物C含量(P<0.05, F=2.34,df=5),红松林凋落物N含量(P<0.05, F=1.60,df=5)均相对较低。②针叶林叶片碳磷质量比(C/P)值(314.84)显著高于阔叶林叶片C/P值(251.03)(P<0.05, F=20.43,df=1),阔叶林土壤C/P值(53.20)显著高于针叶林土壤C/P值(40.71)(P<0.05, F=15. 38,df=1)。6种林分中,红皮云杉林叶片C/P值(359.24)较高(P<0.05, F=35.02,df=5),水曲柳林叶片碳氮质量比(C/N)值(24.15)相对较低(P<0.05, F=11.42,df=5)。胡桃楸林土壤C/N值(19.82)显著高于长白落叶松林土壤的C/N值(5.62)(P<0.05, F=12.40,df=5)。③针叶林元素重吸收率为N的(25.31%)>P的(14.41%)。阔叶林P重吸收率(29.84%)显著高于针叶林P重吸收率(14.41%)(P<0.05, F=7.30,df=1)。6种林分中,水曲柳N重吸收率(P<0.05, F=13.66,df=5)、黄檗P重吸收率(P<0.05, F=60.40,df=5)相对较高。④阔叶林土壤有效P含量及有效P比率(11.74 mg/kg、8.22×10 ^-3)显著小于针叶林(16.59 mg/kg、14.24×10 ^-3)(P<0.05, F_{有效P含量}=7.32, F_{有效P比率}=11.84,df=1)。6种林分中,红松林和胡桃楸林土壤对N的活化能力相对较强,红松林和长白落叶松林土壤有效P的供应能力及其活化能力相对较强。【结论】针叶林叶片P元素利用率高,元素重吸收率为N>P。阔叶林土壤C、P含量较高、有效P积累能力弱、有效P含量及比例均显著低于针叶林,但其P的重吸收率显著高于针叶林。从优化养分资源角度考虑,针叶树种与阔叶树种混交,如红松与水曲柳、长白落叶松与水曲柳混交可以弥补针叶纯林养分分配与利用格局上的不足。     

贵州茂兰喀斯特森林两树种叶片气孔形态特征及其对蒸腾的影响

【目的】 石漠化是中国西南喀斯特地区严重的环境问题, 探讨在喀斯特生境下树种气孔对蒸腾需求的响应及环境因子的影响,了解类似气候条件下相似物种对外界环境条件的基本调节策略,为喀斯特地区森林的保护和石漠化治理提供参考。【方法】 在贵州茂兰喀斯特地区,以常绿树种胀果树参(Dendropanax inflatus)和落叶树种瓜木(Alangium platanifolium)为对象,利用热扩散探针(TDP)对树干液流进行了野外监测,同步记录小气候数据,采集两树种叶片样本带回实验室进行干燥处理,然后在电子显微镜下做气孔结构分析。【结果】 ①常绿和落叶树种树干的液流速率(F_S)日变化规律相似,整体来看,观察期落叶树种瓜木的F_S[(585.25±53.46) g/h]高于常绿树种胀果树参的[(384.83±39.12) g/h],说明落叶树种比常绿树种的蒸腾作用强。②落叶树种瓜木的气孔密度(SD)[(1 005.08±80.99) 个/mm²]显著大于常绿树种胀果树参的[(237.16±21.67) 个/mm²](P<0.05,df=48,F=7.08),但两树种的气孔开度(SO)、气孔长度(SC)以及气孔器大小(SAS)均无显著差异(P>0.05,df=48,F=2.65);同时SD与SO、SC之间均存在显著负相关(P<0.05,df=9,F=14.00;P<0.05,df=9,F=17.12),相比较低气孔密度的常绿树种胀果树参气孔较长,开度较大。③两树种的SD与F_s均呈极显著正相关(P<0.01,df=48,F=16.03;P<0.01,df=48,F=32.10),说明两树种蒸腾与气孔密度小有关;同时两树种气孔密度与太阳辐射强度(R_n)均呈显著正相关(P<0.05,df=48,F=7.66;P<0.01,df=48,F=47.18),落叶树种瓜木的SC与R_n呈显著正相关(P<0.05,df=48,F=13.06),常绿树种胀果树参的SD还与大气温度(T_a)呈显著正相关(P<0.05,df=48,F=5.02), SC与T_a呈显著正相关(P<0.05,df=48,F=6.32),SO与T_a、R_n呈极显著正相关(P<0.01,df=48,F=17.20;P<0.01,df=48,F=14.81),说明R_n是影响两树种气孔形态的主要环境因子。【结论】 环境因子和气孔形态变化均在调节树木蒸腾中起作用,以气孔密度较低的常绿树种胀果树参对环境条件的响应更强,从蒸腾调节的角度来看,气孔密度大小以及环境因子影响叶片气孔形态的差异是导致树木蒸腾强弱差异的关键所在,类似落叶树种瓜木有高气孔密度的物种更适合在复杂的喀斯特生境下生长。     

不同经营模式下杨树人工林土壤溶解性有机碳的吸附行为

【目的】溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)与土壤有机质的其他组分之间可以相互转化,虽然所占比例较小,却是陆地生态系统中最为活跃的有机碳库,影响到整个土壤有机碳组分之间的动态平衡。采用序批式平衡试验,以杨树凋落物为DOC的来源材料,对不同经营模式(农林复合、杨树桤木混交、杨树纯林)下杨树人工林土壤对DOC中的吸附作用进行研究,以期为不同经营模式下杨树人工林土壤碳库的有效管理提供参考。【方法】供试土壤采自江苏省泗洪县陈圩林场的3种不同经营模式[农林复合(农林)、杨树桤木混交(混交)、杨树纯林(纯林)]样地,每个样地选取5个采样点,用土钻分别采集0～10、≥10～20、≥20～30 cm土层的土壤,对应土层采集的土壤混匀风干后,过2 mm筛用于吸附试验。同时采集该林场的杨树叶凋落物制备DOC母液。采用序批式平衡试验,借助原始物质吸附等温线方程(“IM”方程,可以反映土壤对可溶性有机碳的吸附特性)对不同经营模式下杨树人工林枯落物中溶解性有机碳(DOC)在土壤中的吸附行为及其影响因素进行研究。序批式平衡试验:称取5.00 g土壤于50 mL离心管中,按照1:4的固液质量比加入DOC溶液(质量浓度分别为0、50、100、200、400 mg/L)20 mL,加入NaN₃溶液(熏蒸过的土壤不添加),并用KCl溶液调节离子强度,然后于恒温(设置25 ℃和15 ℃)条件下,在200 r/min转速的水平振荡机上振荡2 h后,用12 000 r/min的高速离心机低温(4 ℃)离心20 min,0.45 μm滤膜抽滤,TOC仪测定滤液DOC含量。【结果】DOC吸附试验表明,IM方程拟合度良好,R²均在0.810 9～0.999 3之间。各模式下不同土层土壤对DOC的吸附趋势相同,即无外源DOC加入时,土壤存在DOC净释放,但随着外源DOC浓度增加,土壤对DOC的吸附量增加,且两者之间存在极显著线性关系。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著性差异(P<0.05,F_2,6=73.789),且受外源DOC加入量的影响。DOC加入量≤200 mg/L时,各林地土壤吸附的DOC量从大到小表现为:纯林>农林>混交; 而DOC加入量为200～400 mg/L时则表现为:农林>纯林>混交。在农林模式中,0～10 cm土层土壤吸附DOC的能力与≥10～20 cm、≥20～30 cm土层土壤存在显著差异(P<0.05,F_2,6=2.713),而在混交林和纯林模式中,3个土层土壤吸附DOC的能力差异不显著(P>0.05,F_混,2,6=1.198,F_纯,2,6=1.483)。此外,在试验所设条件下,土壤对DOC的吸附受熏蒸作用的影响,而温度对土壤吸附DOC的能力没有明显影响。15 ℃和25 ℃两种温度下,3种模式林地土壤对DOC的吸附能力无明显差异,而熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大,m和K_d值比未熏蒸土高出0.128 9～0.199 0和1.64～1.87(m为IM方程的回归系数,K_d为DOC在土壤中的分配系数,两者均可衡量DOC对土壤的亲和力)。【结论】土壤吸附DOC的量与试验中加入DOC的量呈极显著线性关系,原始物质吸附等温线的参数可以反映出土壤吸附DOC能力的强弱。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著差异,熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大。在试验所设温度范围内,温度对土壤吸附DOC的能力未发现有明显影响,还需进一步研究。     

苏北沿海不同土地利用方式冬季土壤氮矿化速率比较

土壤氮矿化速率常被作为生态系统中氮有效性和氮损失的指标。不同的土地利用方式可能影响土壤氮素的矿化、运输和植物的吸收与利用,因而造成土壤氮素循环过程的差异。该研究以苏北沿海地区杨树纯林、杨农复合、草地和农田等4种不同土地利用模式为研究对象,采用原位封顶法测定了土壤矿质氮含量的变化,分析了不同土地利用方式土壤氮净矿化速率的特征,以及土壤矿质氮与土壤微生物量氮(SMBN)、土壤水溶性有机氮(WSON)与土壤主要理化性质的相关关系。结果表明:不同土地利用方式土壤净矿化速率从大到小表现为杨树纯林>杨农复合>农田>草地; 土壤铵态氮(NH⁺₄-N)与N矿化速率、SMBN、全氮有显著的正相关(p<0.05); 土壤硝态氮(NO^-₃-N)与SMBN、WSON、有机碳有极显著的正相关(p<0.01); NH₄⁺-N、矿质总氮(TMN)与土壤C/N有极显著的负相关(p<0.01)。土壤矿质氮含量随土层的加深而显著减少; 在>10～25 cm土层,杨树纯林与杨农复合之间的土壤矿质氮含量差异显著(p<0.05)。研究结果表明土地利用方式的改变将影响土壤氮净矿化速率,森林转变为农田或农林复合结构后,氮在土壤中的储量和循环速率显著降低。     

川中丘陵区4种乡土阔叶树细根性状对比研究

【目的】川中丘陵区的主要防护林分为柏木(Cupressus funebris)人工林,由于密度过大、树种单一,严重影响其综合效益的发挥。加上该区域土壤类型大多为紫色土,土层瘠薄、肥力低下,能够适应的树种不多。探明川中丘陵区带状补植的4种乡土阔叶树种[桤木(Alnus cremastogyne)、喜树(Camptotheca acuminata)、香樟(Cinnamomum camphora)、香椿(Toona sinensis)]的细根性状特征,了解它们对地下资源利用策略的种间差异,为该区域防护林树种的选择和经营提供依据。【方法】选择川中丘陵区“带状采伐+补阔”改造的人工柏木林分作为研究对象,对补植的林龄为7 a的4种乡土阔叶树——桤木、喜树、香樟、香椿,各选取5株长势均匀、良好的植株,采用“全株挖掘法”挖取其根系,研究其细根(直径<2 mm)的生物量、形态以及分支结构等性状特征。【结果】①桤木细根的生物量密度为(0.156±0.030) kg/m³,分别是喜树、香樟和香椿的15.67、11.72和4.61倍。桤木、喜树、香樟、香椿的细根表面积密度分别是0.99、0.45、0.68和1.13 m²/m³;根长密度分别是110.33、10.58、26.64和97.56 m/m³。②4种阔叶树细根的平均直径大小依次为喜树(1.67 mm)>香樟(1.06 mm)>香椿(0.77 mm) > 桤木(0.73 mm)。桤木、喜树、香樟、香椿的比根长和比表面积分别是62.54、49.31、81.53、287.50 cm/g和13.58、25.61、27.35、83.15 cm²/g。桤木的根组织密度显著高于其他3个树种(df=3, F=360.726, P<0.05)。③桤木的比根尖数、根尖密度、分枝密度分别为1 056个/g、2.37个/cm、2.65个/cm,均明显高于喜树、香樟、香椿3个阔叶树种(df=3,F=391.659,P<0.01;df=3,F=103.857, P<0.05;df=3,F=104.617, P<0.05)。④桤木细根中全氮含量分别比喜树、香樟、香椿高33.27%、88.65%、21.93%。香椿的全碳、全磷、全钾储量在4种树种中均最高。【结论】在带状采伐的前几年,由于采伐带内阳光充足,作为阳性树种的桤木和香椿,表现出强劲的竞争力,细根生物量密度较大。另一方面,改造初期,由于土层瘠薄,土壤水分含量较低,作为浅根性树种的桤木和香椿,通过增加水平根系的分支来获取更多的土壤空间从而吸收更多的营养,而香樟和喜树则通过增加细根直径和垂直深度来获取土壤空间,提高获取营养的能力。由此可见,川中丘陵区的4种阔叶树的细根性状具有明显差异,反映了不同的资源获取策略。     

杉木与木荷混交23 a后土壤碳氮剖面特征

研究23 a生杉木纯林、木荷纯林和杉木木荷混交林的土壤碳、氮、碳氮比(C/N)之间的剖面分布差异.结果表明:杉木纯林、木荷纯林和杉木木荷混交林地的表层土壤(0~10 cm)碳、氮元素含量最高并逐层递减,且杉木木荷混交林碳、氮元素含量明显高于木荷纯林和杉木纯林(P0.05);在向下3个土层中3类林分的碳、氮元素含量差异较小(P0.05),杉木木荷混交林的优势并不明显,低于木荷纯林和杉木纯林.与纯林相比,杉木木荷混交林在表层土壤中对土壤碳、氮含量有显著提高,可能是因为杉木与木荷混交改变了林冠结构,有利于落叶分解.     

不同森林群落类型土壤蚯蚓数量和生物量的时空分布特征

【目的】明确不同森林群落类型对其土壤蚯蚓数量(密度)及生物量时空动态的影响。【方法】采用电击法研究了云南省昆明市3种森林群落类型的土壤蚯蚓密度与生物量的时空分布规律,用相关分析与方差分析方法,分析3种森林类型的样地土壤理化环境与蚯蚓密度及生物量变化的相关性。【结果】①森林群落类型显著影响蚯蚓密度(P=0.001)和生物量(P=0.006),各森林群落类型下土壤蚯蚓密度与生物量的大小顺序分别为:云南松群落>桉树群落>疏林群落、云南松群落>疏林群落>桉树群落。②蚯蚓密度和生物量时间变化总体上表现为:9月>10月>11月。垂直分布表现为:桉树群落与云南松群落蚯蚓及生物量主要分布在≥5～10 cm土层,而疏林群落主要集中于0～5 cm土层。③桉树群落土壤温度、pH及水解氮与蚯蚓密度和生物量呈显著正相关关系(P<0.05); 土壤含水量、有机质、全氮等与蚯蚓密度及生物量变化趋势基本一致,但它们与蚯蚓密度及生物量的相关性未达到显著水平; 云南松群落和疏林群落下蚯蚓密度及生物量与土壤温度显著相关(P<0.05),而与土壤含水量、有机质、全氮、水解氮等相关性不显著。【结论】3种森林群落类型中土壤蚯蚓密度及生物量的时空分布具有显著的差异性,这种差异性与样地土壤理化环境(温度、水分、pH、土壤氮等)的变化密切相关。     

乌岩岭不同林分土壤有机碳含量及分布特征

【目的】浙江乌岩岭森林生态系统濒临太平洋,具有独特的海洋性气候,在中国亚热带地区具有重要地位,探究该区域不同林分土壤有机碳含量及其分布特征,可为提高土壤碳库管理水平,推动森林生态系统的可持续经营与发展提供参考。【方法】用岛津TOC-L_CPH总有机碳分析仪测定了7种林分(松林、杉木林、柳杉林、阔叶林、混交林、竹林、茶园)土壤有机碳(SOC)及水溶性有机碳(WSOC)含量,并分析了其与土壤因子的关系。【结果】7种林分的SOC和WSOC含量都呈现出了随土层深度增加而减少的规律,具有明显的垂直分布特征。各土层SOC含量均以杉木林最高,≥10～25 cm与≥25～40 cm两土层WSOC含量亦是在杉木林中最高。WSOC与SOC含量之比为0.59%～1.51%,以杉木林≥25～40 cm土层的最高,以松林≥25～40 cm土层的最低。SOC含量与土壤密度、pH分别存在极显著(P<0.01)与显著线性负相关(P<0.05),WSOC含量与土壤密度、pH均存在极显著线性负相关(P<0.01)。【结论】乌岩岭土壤密度与pH均为影响林分SOC和WSOC含量的重要因素。     

西双版纳热带森林碳循环中土壤呼吸对次生演替的响应

【目的】探明热带森林次生演替过程中土壤呼吸速率的季节变化及其主要调控因素,分析土壤微生物生物量碳及理化性质对土壤呼吸速率时间动态的影响,为精确评估热带森林恢复对土壤碳库变化的影响提供参考。【方法】采用LI-6400-09便携式土壤呼吸测定仪对西双版纳热带森林演替前期的白背桐(Mallotus paniculatus)群落与演替后期的高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落土壤呼吸速率进行连续定位观测,结合相关分析和主成分分析,探讨热带森林演替过程中土壤微生物生物量碳、容重、pH及碳氮库各组分含量变化对土壤呼吸速率的影响。【结果】研究区白背桐与高檐蒲桃群落土壤呼吸具有明显的单峰型季节变化特征,最大值出现在湿季(6月),其中高檐蒲桃群落土壤呼吸速率[3.80~6.19 μmol/(m²·s)]显著高于白背桐群落[2.40~4.35 μmol/(m²·s)],但恢复前期土壤呼吸变幅(1.81倍)显著高于恢复后期(1.63倍);土壤呼吸速率随土壤温度和水分季节变化呈非线性显著或极显著增加的趋势(P<0.01或P<0.05),其中,高檐蒲桃群落温度、水分对土壤呼吸的解释率分别为49.00%~65.30%、2.96%~53.00%,显著高于白背桐群落的6.40%~49.10%、2.48%~43.70%;两群落土壤呼吸速率均与碳库(总碳、土壤微生物生物量碳)及氮库(硝态氮、全氮、铵态氮)含量显著或极显著正相关(P<0.01或0.05),并与pH呈极显著负相关 (P<0.01);土壤易氧化碳、硝态氮、含水量对土壤呼吸变化的贡献最大,而土壤温度、土壤微生物生物量碳、全氮、铵态氮及水解氮的影响次之。【结论】西双版纳热带森林次生演替显著促进了土壤呼吸,土壤呼吸时间动态主要受土壤微气候(如含水量)及土壤碳库(如易氧化碳)、氮库(如硝态氮)组分含量所调控。     

套种珍贵树种对杉木林地土壤养分及酶活性的影响

以4种不同林型的杉木人工林(杉木纯林、杉木×小叶桢楠、杉木×闽楠、杉木×缅茄)为研究对象，探讨纯林及其混交林不同土层(0～20 cm、20～40 cm)的土壤养分和酶活性变化规律；采用主成分分析法对不同林型的土壤肥力进行综合评价，为杉阔混交林营造以及持续健康经营提供科学依据.结果表明：1)4种杉木人工林表层土壤(0～20 cm)的养分含量及酶活性均明显高于下层土壤(20～40 cm),呈现明显的表聚现象；2)在同一土层，杉木×闽楠混交林的土壤pH、铵态氮含量最高，杉木×缅茄混交林土壤有机质、全氮、硝态氮、有效磷及速效钾含量最高，杉木×小叶桢楠混交林土壤的全磷、全钾含量最高，脲酶、酸性磷酸酶活性最高；3)Pearson相关性分析表明，各土壤肥力因子之间存在较为显著(P<0.05)的相关关系，4种土壤酶活性间呈现显著或极显著(P<0.01)正相关关系；4)主成分分析结果显示，土壤肥力综合评价排序为杉木×小叶桢楠>杉木×缅茄>杉木纯林>杉木×闽楠.总体上看，杉木×小叶桢楠与杉木×缅茄混交林对林地土壤养分及酶活性的改善作用显著，有利于提高林地生产力，可为杉木纯林改...     

盐胁迫下氮素形态对海滨木槿幼苗生长及生理特性的影响

【目的】通过研究盐胁迫下氮素形态对海滨木槿(Hibiscus hamabo)生长特性和生理指标的影响,探讨不同氮素形态营养供应下海滨木槿耐盐性差异及其机理,为提升盐碱地海滨木槿绿化应用技术提供依据。【方法】采集滨海盐土,设置对照、低、中和高4个盐胁迫处理水平,利用盆栽试验方法研究了不同氮素形态[铵态氮( {\mathrm{NH}}_4^{+}-N)、硝态氮( {\mathrm{NO}}_3^{-}-N)]和盐分胁迫耦合作用下海滨木槿幼苗的生长特性、光合作用、氮和钾离子(K⁺)含量变化。【结果】经过90 d的胁迫处理,在高盐处理下海滨木槿全部死亡,中盐处理显著降低了其株高、地径,以及茎、叶和总生物量,而低盐处理对其生长没有显著影响。两种形态氮素均有助于提高海滨木槿生长、净光合速率和氮素含量,其中施 {\mathrm{NH}}_4^{+}-N在对照土壤中有助于提高植物生物量,但降低了K⁺含量。在低盐和中盐胁迫处理下,施 {\mathrm{NO}}_3^{-}-N显著增加了植物根系和总生物量以及K⁺含量。【结论】盐胁迫条件下,增施两种形态氮肥均有利于海滨木槿生物量的增加,且能够在一定程度上提高海滨木槿的耐盐性,不同的是 {\mathrm{NO}}_3^{-}-N能够有效促进根系的生长, {\mathrm{NH}}_4^{+}-N则对地上部分的生长作用明显。在同一盐浓度水平处理下,与 {\mathrm{NH}}_4^{+}-N相比, {\mathrm{NO}}_3^{-}-N更有利于缓解盐胁迫对海滨木槿的抑制作用。总体来说,盐胁迫下施 {\mathrm{NO}}_3^{-}-N有利于维持海滨木槿体内养分及离子含量平衡并改善光合功能,从而增强海滨木槿耐盐性。     

长三角区域酸雨类型转变趋势研究

[目的]酸雨是人类面临的重要环境问题,而我国长三角区域已成为全球重要酸雨影响地区之一.目前,我国已对SO2排放进行了有效控制,但随着氮氧化物排放量显著增多,氮沉降问题逐渐加剧.为此,探究长三角区域的酸雨类型转变趋势,为现在及将来酸雨危害严重地区森林生态系统恢复和可持续经营发展提供理论依据.[方法]将长三角区域作为研究对...     

基于ICESat-GLAS数据和模糊模式识别算法识别森林类型

【目的】利用冰、云和陆地高程卫星-地球科学激光测高系统(ICESat-GLAS)回波波形数据,通过模糊模式识别算法,提出波形特征参数组合,对森林类型进行识别研究,以期提高森林类型分类精度。【方法】利用不同森林类型冠层在GLAS回波波形上表现出的差异性,提取波形特征参数 R_{\mathrm{fi}{\mathrm{t}}_1} 、K₁'和 \overline{K_1} ;将本研究提取的波形特征参数与其他波形特征参数相结合,建立波形特征参数组合;对样本数据波形特征参数进行指标归一化和奇异点检测处理,剔除样本数据中的奇异点样本;结合模糊模式识别算法,计算不同森林类型分类精度。【结果】针叶林和阔叶林森林类型分类总精度为96.30%,其中,针叶林和阔叶林森林类型分类精度分别为92.86%和97.50%;针叶林、阔叶林和混交林森林类型分类总精度为84.51%,其中,针叶林、阔叶林和混交林森林类型分类精度分别为85.71%、97.50%和52.94%。【结论】模糊模式识别算法在森林类型分类方面具有一定优势,尤其在针叶林和阔叶林森林类型识别方面,识别精度较高。     

长白落叶松-水曲柳混交林不同混交方式单木冠长预测模型

【目的】为了准确预估长白落叶松-水曲柳4种不同行间混交方式(行间混交比例分别为1∶1、2∶2、3∶3、5∶5)的单木冠长,采用联立方程组模型分别构建了长白落叶松和水曲柳的冠长模型。【方法】基于黑龙江省尚志国有林场管理局的长白落叶松-水曲柳混交林54块标准地的样木数据,从3种非线性的基础冠长模型中选取最优冠长模型,以单分子式模型为树高曲线的基础模型,并将混交比例(Z_i)和树木在混交带内位置(K)作为哑变量,加入其他树木变量、林分变量和竞争因子,分别构建长白落叶松和水曲柳的冠长模型;基于最优冠长模型和树高曲线模型建立联立方程组模型,采用非线性似乎不相关回归(NSUR)的方法进行参数估计,并对所构建的模型进行评价。【结果】长白落叶松冠长与高径比呈负相关,与林木树高和林分优势高之比呈正相关;水曲柳冠长与高径比呈负相关,与林木胸径和林分优势木胸径之比呈正相关;长白落叶松树高与长白落叶松优势木平均高呈正相关,水曲柳树高与水曲柳优势木平均高呈正相关。联立方程组预估长白落叶松冠长和树高的调整后决定系数 ( R_{\mathrm{a}}^2 )分别为0.478 1和0.821 6,联立方程组预估水曲柳冠长和树高的 R_{\mathrm{a}}^2 分别为0.395 8和0.752 9。【结论】构建冠长和树高联立方程组模型不仅具有较好的拟合效果及预测精度,还解决了冠长与树高之间内在相关性的问题。因此,本研究所构建的冠长模型可以很好地预测东北地区混交林内长白落叶松和水曲柳的冠长,为进一步研究混交林树木树冠结构提供依据。     

基于两水平非线性混合效应模型的长白落叶松削度方程构建

【目的】以长白落叶松(Larix olgensis)人工林干形指标为主要数据,利用非线性混合效应模型构建长白落叶松削度方程,研究不同的二次抽样方案对混合效应模型预估精度的影响。【方法】在不同类型的削度方程中选择拟合效果最好的Kozak方程作为基础模型,通过再参数化的方法引入树冠特征变量,分析树冠大小对干形的影响;在包含树冠变量的模型基础上,结合混合效应模型考虑样地、样木效应对于干形的影响,建立长白落叶松削度方程;采用2种抽样方案(方案Ⅰ,不限定抽样位置;方案Ⅱ,抽样位置限定在相对高0.1以下)对混合效应模型进行精度检验。【结果】树冠变量中冠长率与干形关系最为密切,将冠长率引入模型后,提升了模型的拟合精度,且模型参数在5%显著性水平上均显著。通过似然比检验,样地效应和样木效应极显著提升了模型拟合效果(P<0.01),并使用指数函数和一阶连续自回归结构[CAR(1)]来解决削度方程中普遍存在的异方差和自相关问题,最终的混合效应模型调整后决定系数( R_{\mathrm{a}}^2)为0.994 1,均方根误差(RMSE)为0.623 1,拟合效果优于基础模型( R_{\mathrm{a}}^2提高了0.4%,RMSE减小了24.6%)。当使用不同的抽样方案进行预测时,方案Ⅰ表现出最高的预测精度,抽样数量为5时,平均绝对误差(MAE)为0.470 0,平均绝对误差百分比(MAPE)为4.62%;而方案Ⅱ不同抽样数量之间的预测效果差别不大(MAE的变化范围为0.520 3~0.536 6,MAPE的变化范围为5.14%~5.22%),但仍优于基础模型。【结论】将冠长率引入模型后,模型对干形的模拟更贴合实际中的林木生长情况;包含样地效应、样木效应的两水平混合效应模型可以很好地模拟长白落叶松的干形变化,为精准估计长白落叶松各材种和立木材积提供了依据。     

模拟酸雨对小黑杨幼苗生长和光合特性的影响

目的 研究小黑杨(Populus simonii × P. nigra)幼苗生长、生理特性和叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)活性对酸雨胁迫的响应情况,为其在酸雨沉降日趋频发的北方地区栽植提供参考。方法 以小黑杨为研究材料,对其连续喷施不同酸度[pH为2.5、4.5和7.0(CK)]的模拟酸雨,待小黑杨叶片出现明显病症时,测定其生长、叶片超微结构、抗氧化酶和光系统Ⅱ活性指标。结果 与对照相比,pH 4.5的模拟酸雨处理下小黑杨株高、茎粗、叶片数和叶面积显著增加;叶片颜色变浅绿色,但叶绿体结构紧凑,类囊体排列规则,未见淀粉粒,嗜锇滴数量略增多。而pH 2.5模拟酸雨处理的小黑杨幼苗茎粗和叶面积显著降低;叶片颜色变黄、叶尖和叶脉出现明显斑点,且细胞膜局部破损,叶绿体体积增大,类囊体间隙增大,可见少量淀粉粒,嗜锇滴数量和体积明显增加。模拟酸雨处理的小黑杨叶片中超氧阴离子 {\mathrm{O}}_2^{\stackrel{-}{\underset{·}{\mathrm{}}}}产生速率、过氧化氢(H₂O₂)含量和过氧化氢酶活性较CK显著增加,且酸度越大,增幅越大;而过氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性随酸度的增大表现为先升后降。其中,pH 2.5模拟酸雨处理杨树叶片的可变荧光强度(V_L、V_K、V_J、V_I)和诱导曲线初始斜率(M_O)显著高于CK,但叶绿素荧光曲线面积(Fix Area)和质体醌库的大小(S_m)显著低于CK。pH 4.5模拟酸雨处理中,仅V_L和V_K显著高于CK,而其他荧光参数与CK差异不显著。结论 酸雨对小黑杨生长的影响主要取决于其pH,pH 2.5模拟酸雨处理抑制小黑杨生长,并且叶片出现坏死斑点症状时,叶绿体结构异常,类囊体排列不规整,光系统Ⅱ电子传递受到抑制;而pH 4.5模拟酸雨处理促进小黑杨生长、叶片超微结构表现正常,小黑杨幼苗对pH 4.5酸雨沉降具有一定抗性。     

硼钼铜微肥配施对太子参光合特性的影响

【目的】探究硼钼铜微肥配施对药用植物太子参光合作用的调控作用及其机制,为太子参高效栽培提供理论依据。【方法】采用二次回归D-最优设计进行田间叶面喷施试验,研究硼钼铜微肥配施对光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。【结果】①各微肥配施处理下太子参叶片光合色素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)较对照均有不同程度的提高,而胞间CO₂浓度(C_i)则显著降低(P<0.05),说明太子参叶片光合能力的提升主要缘于非气孔限制因素的改善。②试验期间,与对照相比,适宜微肥配比处理不同程度地提高了太子参叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ有效光化学效率(F_v'/F_m')、电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP),降低非光化学淬灭系数(NPQ),表明微肥处理能够增强太子参光合系统对光能的吸收、转换与利用效率,缓解过剩激发能所导致的热耗散的增强。③极差分析和单因素方差分析表明,微肥3因素中硼是影响叶片光合性能各参数的主要因素,其次为铜。④通过隶属函数综合分析表明,提高太子参光合性能的最优施肥配方为B₃Mo₂Cu₁,即硼肥1.5 g/L+钼肥0.08 g/L+铜肥0.1 g/L。【结论】适宜的硼钼铜配施能有效提升太子参叶片的光合性能,增强其对光能的吸收、转化和利用效率,降低热耗散并缓解光抑制。     

基于卫星跟踪的钳嘴鹳家域研究

【目的】钳嘴鹳(Anastomus oscitans)是近年来在国内出现的新分布种,也是高致病性禽流感病毒H5N1的宿主。掌握钳嘴鹳空间活动分布及变化规律,揭示其与家禽养殖区的空间关系,为家禽管理和禽流感防控提供依据。【方法】2016—2018年,在云南蒙自捕捉11只钳嘴鹳并为其佩戴了卫星跟踪器,采用动态布朗桥模型对其中5只符合数据分析要求的钳嘴鹳进行了家域计算,并在ArcGIS中通过叠加分析探究钳嘴鹳家域和养鸭场的空间关系。【结果】①钳嘴鹳的家域主要位于长桥海和大屯海两个湖泊周边区域,核心区域(核域)主要集中于长桥海的南部和东南部以及大屯海的南部和西北部区域;②钳嘴鹳(n=5)年平均家域和核域面积分别为(45.65±17.57)km²和(1.98±1.19)km²,核域仅占家域面积的4.34%;③家域和核域面积在个体间差异均较大,年家域面积最大为70.93 km²,最小仅为22.16 km²;年核域面积最大为3.67 km²,最小为0.51 km²;④单因素方差分析表明,钳嘴鹳家域面积季节间差异性不显著(F=2.607,df=3,P>0.05);核域亦不存在显著季节性差异(F=1.832,df=3,P>0.05),但夏季明显大于其他季节;⑤所有养鸭场均分布于钳嘴鹳家域范围内,有3处养鸭场和钳嘴鹳的核域在空间上高度重合,表明在研究区域内存在极大的禽流感传播风险。【结论】建议当地养殖方式由开放式放养转为封闭式圈养。今后应加强钳嘴鹳的种群监测工作,系统开展钳嘴鹳卫星跟踪研究,从而全面了解国内钳嘴鹳的分布和扩散动态,提高禽流感防控能力。