红壤坡地自然恢复生态系统黄檀叶片蒸腾特性与生理生态因子日变化

为了揭示红壤坡地自然恢复生态系统碳水耦合循环的生理生态机制,采用Licor-6400(LICOR Lincoln USA)便携式光合仪对中国科学院桃源农业生态试验站自然恢复生态系统中重要树种黄檀不同部位叶片的蒸腾速率以及主要生理生态因子进行了测定,分析了黄檀叶片蒸腾速率的日变化规律,估算了其水分利用效率,并对蒸腾速率、水分利用效率与生理生态因子进行了相关分析和回归分析.结果表明:(a)蒸腾速率日变化表现为单峰型曲线,同一生长季节不同部位叶片蒸腾速率的大小不同,6月下旬晴天,蒸腾速率大小排序依次为上层叶、中层叶和下层叶;(b)黄檀蒸腾作用与生理生态因子的关系随着叶片部位不同而有一定的差异,黄檀蒸腾速率与气温、叶温、气孔导度、光合有效辐射和水汽压亏缺呈正相关关系,与胞间CO2浓度和相对湿度呈负相关关系;(c)黄檀上层叶片水分利用效率日变化呈现单峰曲线,最大水分利用效率出现在14:00左右,中、下层叶片水分利用效率日变化都呈现双峰曲线,且各层叶片最大水分利用效率都出现在10:00左右.     

洪泽湖地区杨树人工林碳水通量昼夜和季节变化特征

【目的】通过对洪泽湖地区杨树人工林生态系统碳水通量的昼夜变化和季节变化特征进行分析,为评估该杨树人工林生态系统的固碳能力提供必要的基础数据,揭示杨树人工林生态系统碳循环及对外部气象环境因子的响应,同时为增强森林生态系统固碳能力提供依据。【方法】以洪泽湖地区杨树人工林生态系统为研究对象,利用涡度相关技术和微气象观测系统进行长期且连续的通量以及气象环境观测。选取2017年5月至2018年4月期间的原始观测数据,对异常数据进行剔除和插补处理,同时,利用EddyPro软件中的Express Mode模块对通量数据进行二次坐标旋转、频率损失订正以及WPL密度效应修正,最终转化为30 min数据。分析杨树人工林生态系统与大气间的二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和潜热(latent heat, LE)通量的季节动态变化和昼夜变化特征及其与外部气象环境因子的相互关系。【结果】洪泽湖地区杨树人工林生态系统碳通量均有显著的昼夜和季节变化,净生态系统碳交换(net ecosystem exchange, NEE)白天为较强的碳汇,夜晚为较弱的碳源,整年表现为固碳作用,年通量为-506.9 g/(m²·a)。其日变化在生长季和非生长季均呈“U”形曲线,生长季的碳吸收明显大于非生长季;在生长季白天,NEE与光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)呈显著的对数关系;而在非生长季,NEE与夜间土壤温度(soil temperature,T_s)呈显著的指数关系。洪泽湖地区杨树人工林生态系统LE的昼夜和季节变化显著,在生长季和非生长季均呈“单峰型”曲线,且在生长季大于非生长季,LE与饱和水汽压差(vapor pressure deficit, VPD)在生长季和非生长季均呈显著的线性正相关关系。洪泽湖地区杨树人工林生态系统CH₄通量在生长季和非生长季均无显著的昼夜变化,在生长季为较弱的CH₄吸收,非生长季为中性至微弱的CH₄排放,全年可能表现为较微弱的CH₄汇。【结论】洪泽湖地区杨树人工林生态系统整体具有较高的固碳能力,CO₂和LE通量具有显著的昼夜变化和季节变化规律,而CH₄通量季节和昼夜变化并不显著,生态系统碳水通量受环境因子的影响较显著,可以为今后提升杨树人工林的固碳能力提供参考。因此,营造杨树人工林将是短期内吸收大气中的CO₂和CH₄并缓解气候变化的有效途径。     

辽东山区主要造林树种气体交换特性及水分利用效率

以辽东山区7个主要造林树种为研究对象,测定了不同水分状态下光合速率、蒸腾速率、水分利用效率,对其日变化规律和相互关系进行研究,确定了水分利用效率的主要影响因子.结果表明:各树种光合速率和水分利用效率日变化规律均呈双峰型曲线,光合速率峰值分别出现在中午12:00和下午16:00,最终随着干旱程度的逐渐加大,水分利用效率逐渐降低;蒸腾速率日变化规律呈单峰型曲线,随着干旱程度的增加,峰值出现的时间由中午12:00提前到上午10:00.逐步回归分析表明,在水分充足状态下,水分利用效率变化的主要影响因子是胞间CO2浓度和气孔导度,与胞间CO2浓度呈极显著负相关,与气孔导度呈极显著正相关.     

使用 MiVnt图像分析系统进行树木 年轮细胞特征研究的尝试

以芦芽山白杄(Picea meyeri)的树轮样本作为对象,尝试使用MiVnt图像分析系统观测树轮细胞特征.建立了包含树轮宽度、细胞数目、细胞大小、最大细胞大小、最小细胞大小、早材细胞数目、晚材细胞数目在内的7个树轮年表.结果表明,树轮宽度、细胞数目和早材细胞数目年表具有较高的气候信息质量.晚材细胞数目年表与其余年表之间具有负相关关系,表明细胞特征可以体现与树轮宽度不同的气候信息.除晚材细胞数目年表外,其余年表均与生长季气温呈负相关,与降水呈正相关,体现了土壤干旱对树木生长的限制.晚材细胞数目年表与生长季末期的降水显著负相关,体现了生长季末期气候条件对形成层细胞的影响.本文是研究树木生长与气候因子关系的有益补充.     

6种常见绿化树种气体交换特征比较研究

在自然条件下,测定了6种常见绿化树种珍珠梅、榆叶梅、垂柳、旱柳、国槐和龙爪槐叶片的气体交换参数并对其进行了比较.结果表明,6个树种叶片的净光合速率在中午出现了较明显的光合"午休"现象,经分析6个树种的光合午休主要由气孔因素引起.6个树种叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、瞬时水分利用效率(WUE)、表观光能利用效率(LUE)和潜在水分利用效率(WUEi)的种间差异达极显著水平(P0.01),指示了不同树种间的光合能力及水分利用能力差别较大.2种杨柳科植物的Pn,Tr,WUE,WUEi和LUE平均值均高于2种豆科植物,说明杨柳科植物的光合能力较强,对吸收的光能和水分利用较高.2种杨柳科植物Pn,Tr和LUE日均值均高于2种蔷薇科植物,但是WUE却相反,说明蔷薇科植物的高WUE是在牺牲LUE的情况下获得的.比较同科植物的WUE,珍珠梅抗旱能力比榆叶梅高;垂柳比旱柳高;国槐比龙爪槐高.比较同科植物的LUE,珍珠梅比榆叶梅对光的要求严格;垂柳比旱柳严格;国槐比龙爪槐严格.相关分析表明,6个树种叶片的Pn与Tr,Gs均呈极显著正相关(P0.01),而Tr、Gs与WUE、WUEi均呈极显著负相关(P0.01).环境因子与气体交换参数间存在相关关系,但不同物种间存在差异.     

冬小麦田CO2通量观测及其与气象因子的关系

运用涡度相关技术,对冬小麦田CO_2通量进行观测,分析冬小麦田拔节期至成熟期二氧化碳净交换量(NEE)的日、生育期变化特征,找出与NEE密切相关的因子。结果表明:NEE平均日变化曲线为U形,最大值出现在12:30(~(-1)4. 66μmol·s~(-1)·m~(-2));从拔节期至成熟期,冬小麦田的碳汇作用依次减小; NEE与气温(T)、土壤温度(Ts)、光合有效辐射(PAR)、摩擦风速(u*)和饱和水汽压差(VPD)均显著负相关;其中与NEE关系最为密切的是PAR;显热通量(H)和潜热通量(LE)有着明显的日、生育期变化特征,二者与NEE显著负相关; LE与NEE的相关性更好; NEE与LE都存在"午休"现象。通过NEE、LE对PAR的响应分析,推测"午休"现象是由于正午过大的PAR引发植物自身的生理反应造成的; NEE的"午休"现象要晚于LE。     

六盘山地区油松（Pinus tabulaeformis）径向生长对气候因子的响应

基于建立的须弥山油松树轮宽度年表,分析了油松径向生长与该区气温、降水和帕尔默干旱指数(PDSI)等主要气候因子之间的关系.结果显示研究区油松径向生长与前一年9、11月和当年4、6、7月的气温呈极为显著负相关(P0.01),与当年5月的气温呈显著的负相关(P0.05),与前一年9月的降水呈极为显著正相关(P0.01),与当年7月的降水呈显著正相关(P0.05),与前一年9月至当年8月PDSI呈极为显著的正相关(P0.01).分析表明,六盘山地区树木径向生长对气候因子具有明显的响应关系,与全年的气温呈负相关关系,与生长季的降水呈正相关关系,由气温和降水共同决定的干旱程度是限制油松径向生长的主要因子.     

气候变化对商丘冬小麦生育期的影响

利用商丘农业气象观测站1981—2013年冬小麦物候期观测资料、同期气象观测资料,采用一次线性函数分析法分析了冬小麦生育期间气象因素和生育期变化特征,并采用相关分析法分析了气候变化对生育期的影响.结果表明:1冬小麦各生育阶段及全生育期平均气温均呈上升趋势;降水量在越冬至返青期、拔节至乳熟期呈增多趋势,其他阶段呈减少趋势,全生育期呈减少趋势;日照时数在返青至乳熟期呈增多趋势,其他生育期呈减少趋势,全生育期呈减少趋势.2从起身到开花期、成熟期均存在不同程度的提前趋势,播种至返青期、乳熟期呈微弱的推迟趋势.3开花到乳熟期、抽穗到开花期间隔天数的增加趋势达到极显著水平.4影响冬小麦物候期变化最显著的气象因子是平均气温,且物候期与平均气温绝大多数时段呈负相关.5冬小麦返青到起身期对气候变化最为敏感,其次是起身到拔节期、抽穗到开花期和乳熟到成熟期.     

北美CHIHUAHUAN荒漠17种啮齿动物的日耗能动态比较

利用时间序列分析方法，季节性指标和主分量分析比较了北美Ｃｈｉｈｕａｈｕａｎ荒漠１７种啮齿动物的日耗能动态，结果显示：（１）各物种种群日耗能一般随环境改变有相似年变化，但季节变化呈多样化；（２）只有盘尼西拉特斯更格卢鼠有明显的季节性；（３）各物种种群日耗能的对数与体重的对数成正相关关系，与种群密度的对数也成正相关关系，与扩菜距离的对数成负相关关系；（４）１７个物种可划分为４个日耗能类型，即优势型，季     

沈阳6种树木春季物候期与温度之间的关系

分析了6种树木开花始期和展叶盛期与历年温度、积温的相关关系.结果表明山桃花开花前第二天日平均气温较低的年份,开花始期将推迟,二者呈极显著负相关关系,垂柳开花始期与开花当天平均气温呈显著负相关关系.山桃的花始期与3月、4月的平均气温值呈极显著负相关关系,榆叶梅、金钟连翘和紫丁香开花始期与4月份的平均气温呈极显著负相关关系.除榆树外,其他5种树木开花始期与3~4月、4月、4~5月、4月下旬积温均呈负相关关系.榆树展叶期与其前第二天平均气温呈显著负相关关系,其他5种树木的展叶盛期与温度及积温的关系与开花始期相似.     

白羊草光合特性和水分利用效率对土壤水分响应的研究

为揭示黄土丘陵区乡土草种白羊草光合生理生态特征和其水分利用效率对土壤水分的响应关系,本研究采用盆栽控制实验,比较研究白羊草在充分供水、轻度水分胁迫、重度水分胁迫3个水分处理下的光合生理特征、瞬时水分利用效率及生物量的变化情况。结果表明:1充分供水和轻度水分胁迫处理下,光合速率日变化呈"双峰"型曲线并出现明显的光合"午休"现象;2干旱胁迫对地上部分的影响显著高于地下,重度水分胁迫显著增加白羊草根冠比和细根生物量,降低粗根生物量;3水分利用效率在充分供水时受叶片温度影响最大,在轻度水分胁迫时受大气饱和水汽压亏缺的影响最大,在重度水分胁迫时受大气温度的影响最大。     

芦芽山不同海拔华北落叶松径向生长与气候因子关系的研究

利用采自山西芦芽山3个海拔高度的华北落叶松(Larix principis-ruppre chtii)年轮样芯建立差值年表,通过与气候因子的相关性分析,以及单年分析和多元回归的方法,探讨树木径向生长与气候因子的关系,发现各个海拔高度的华北落叶松径向生长均受到气温、降水因子的综合影响,且与降水因子的关系均较与气温因子的关系密切.机制上,生长季中低海拔华北落叶松径向生长受到土壤干旱的限制,而高海拔华北落叶松受到低温的限制.随海拔升高,华北落叶松径向生长与生长季降水因子的关系从正相关逆转为负相关.在本次研究设立的低海拔(1 972 m)与中海拔(2 237 m)采样点之间,生长季降水量增加从而跨越了其对华北落叶松生长限制的阈值.     

淡水恢复对黄河口盐沼湿地土壤水盐信息的影响

湿地水盐信息的空间变异规律有助于理解盐渍生境植物群落的适应机制及土壤生态系统的物理、化学和生物过程. 本文以黄河口盐沼湿地和淡水恢复湿地为研究对象,在生长季采集土壤表层样品,并在春夏秋季分别采集典型土壤剖面土样,对比分析了2类湿地表层土壤和典型剖面土壤水盐信息的季节变化特征,并探究了湿地表层土壤和土壤剖面中水盐因子之间的关系. 结果表明:盐沼湿地土壤电导率在整个植物生长季均高于淡水恢复湿地,且2类湿地均呈逐渐减小的趋势,而淡水恢复湿地在7月份调水调沙后呈先减小后增大的趋势;2类湿地土壤水土质量比在整个生长季呈缓慢增加趋势,淡水恢复湿地土壤水土质量比在调水调沙后显著增长. 随着土层深度的增加,盐沼湿地土壤水土质量比呈现波动式降低,电导率呈波动式增加,而淡水恢复湿地土壤水土质量比在调水调沙前后由高到低呈现为上层、底层、中层,电导率则呈相反的变化趋势;盐沼湿地和淡水恢复湿地的表层土壤电导率与 w(SO24- )、w(Cl- ) 质量分数均具有显著正相关关系(P<0.01),而对土壤剖面而言,淡水恢复湿地土壤电导率仅与 w(Cl- )呈正相关关系(P<0.05),盐沼湿地土壤电导率则与 w(SO24- )和 w(Cl- )呈正相关关系.      

松嫩平原两个生态型羊草水分生理特性 对CO2倍增和干旱胁迫的响应

采用盆栽法对灰绿色和黄绿色生态型羊草在干旱和CO_2倍增交互胁迫条件下的水分生理响应进行了研究.结果表明:在对照和700μmol/mol CO_2胁迫条件下,灰绿型和黄绿型羊草的蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度与干旱胁迫胁强之间的关系呈直线变化,多数达到显著或极显著相关.灰绿型羊草的水分利用效率随干旱胁迫的增加速率比黄绿型羊草高,黄绿型羊草气孔导度对干旱胁迫的下降速率高于灰绿型.两个生态型羊草的蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度之间具有显著差异.灰绿型和黄绿型羊草的1龄和2龄植株在700μmol/mol CO_2胁迫时的蒸腾速率、水分利用效率、均高于对照,气孔导度低于350μmol/mol CO_2胁迫时.t检验结果表明,在350,700μmol/mol CO_2胁迫条件下,两个生态型的1龄、2龄植株间的蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度差异显著.由此表明干旱条件对灰绿型和黄绿型羊草的1龄、2龄植株的蒸腾速率、水分利用效率和气孔导度有显著影响,两个生态型的1龄、2龄植株之间具有显著差异,灰绿型羊草水分利用能力高于黄绿型羊草.CO_2倍增胁迫对干旱条件下两个生态型羊草植株蒸腾速率和水分利用效率的降低有一定的缓解作用.     

长白山金丝桃属植物生态分化中的光合特性分析

对长白山地区两种金丝桃属植物长柱金丝桃(Hypericum ascyron L.)与乌腺金丝桃(Hypericum attenuatum Choisy)的净光合速率、蒸腾速率与水分利用率等光合特性，光合色素含量以及其生境土壤中的水分含量之间的差异进行了比较研究.结果表明：长柱金丝桃的净光合速率在两个生长季均明显高于乌腺金丝桃，且差异极显著(P<0.01);长柱金丝桃的水分利用率显著高于乌腺金丝桃(P<0.01);长柱金丝桃中的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素的含量显著高于乌腺金丝桃(P<0.01).水分利用效率与净光合速率显著正相关，与蒸发速率及光合有效辐射显著负相关；蒸发速率与光合有效辐射显著正相关.利用主成分分析筛选出5个区分两植物差异的指标：净光合效率、蒸腾速率、光合有效辐射、温度和光合色素含量.长柱金丝桃的光合性能强于乌腺金丝桃，净光合速率与光合色素含量是导致两种植物生态分化的主要外部因素.     

水氮耦合对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

在大田试验条件下,以冬小麦矮抗58为材料,在小麦生育期不灌水(W0)和拔节期灌水(W1)两个水分处理下,研究了不施氮肥(N0),180 kg/hm(2N1),240 kg/hm(2N2),300 kg/hm(2N3)4个施氮水平对冬小麦籽粒灌浆特性和产量的影响.结果表明:拔节期灌水处理小麦籽粒产量、氮肥农学利用效率明显高于不灌水处理,但灌水处理水分利用效率明显低于不灌水处理.相同水分处理下,不同施氮处理之间存在明显差异,且均以240 kg/hm2施氮处理产量最高.研究还发现,在拔节期灌水处理条件下,小麦籽粒灌浆后期存在"灌浆小高峰"现象,这可为最终提高籽粒千粒重,进而提高小麦籽粒产量奠定基础.综上所述,适宜的水分处理和合理的施氮量有利于提高小麦产量和水、氮利用效率.     

西藏沙棘叶片性状对水热条件的响应研究

以青藏高原东缘西藏沙棘(Hippophae tibetana Schlecht)为对象,从区域尺度沿环境梯度采样分析共19个样地的西藏沙棘叶长、叶宽、叶面积、长宽比及相关的环境因子(生长季月均降水、生长季月均温度),探究其叶片性状与环境因子之间的关系.结果表明,西藏沙棘叶长为13.66~31.48mm;叶宽为2.42~5.24 mm;叶面积为24.44~119.26mm2;长宽比为3.78~8.67.西藏沙棘叶长、叶宽和叶面积与生长季月均降水均极显著正相关,与生长季月均温度显著负相关;叶长宽比与生长季月均降水和月均温度都极显著正相关.此外,从研究区内叶片性状与生长季月平均降水和温度的相关性系数大小可以看出,西藏沙棘在生长阶段其叶片性状对降水的响应要明显强于对温度的响应,降水影响着西藏沙棘叶片性状的格局.初步推断在青藏高原快速隆升过程中,西藏沙棘对环境的选择受降水作用强于温度.     

宁夏植被动态变化及其对降水的响应

区域植被生态变化及其对气候的响应研究,是科学评价区域生态环境的重要内容,受到广泛关注。利用2000—2015年250 m分辨率、16 d合成的MODIS NDVI影像、以及9个气象站点2000—2014年逐日降水数据,分析了宁夏植被NDVI动态变化及其对降水的响应,结果表明:1宁夏植被生长季开始于4月下旬,结束于9月下旬;年际植被生长季NDVI平均值以0.052/10 a的速率呈线性增加趋势,但近4 a持续减少,需加强植被监测,及时了解区域生态环境变化;2植被生长季NDVI平均值以增加趋势为主,占区域总面积的91.62%,主要分布在中部干旱区和南部丘陵山区;减少趋势仅占8.38%,主要分布在北部引黄灌区和中部干旱区西部部分区域;3植被生长季NDVI平均值与降水的相关系数呈线性增加趋势,相关系数正相关与显著正相关区域主要分布在南部丘陵山区,而负相关与显著负相关区域主要分布在北部引黄灌区尤其是银川等城市周围区域。     

玉米生育期和籽粒淀粉含量的海拔效应研究

为使高海拔地区玉米生产布局和品种类型利用更加合理,采用作物生态学田间试验为主要研究方法,开展了玉米生育期和籽粒淀粉含量的海拔效应研究.用3个统一参试品种,于2006-2007年在甘肃省38°56'N,100°26'E范围内,布设了5个试点,分别是海拔1 280.0、1 506.5、1 706.5、2 000.0和2 231.5 m,进行了垂直生态试验.结果表明,在播期大体相同的条件下,玉米成熟期随海拔高度的升高而相应延迟.反映生育期长短的播种-成熟天数与海拔高度之间呈0.01水平的正相关.海拔高度每升降100 m,参试玉米品种生育期延长、缩短4～5 d.直链淀粉/粗淀粉与海拔之间呈负相关性.     

青藏高原人工草地土壤微物量碳及酶活性动态变化特征

在青海省三江源地区不同高寒人工草地选取人工建植垂穗披碱草、星星草、冷地早熟禾草地为研究对象,探讨不同建植年限(2 a、4 a)人工草地土壤微生物量碳及土壤脲酶、碱性磷酸酶、硝酸还原酶在生长季内(6-9月)的动态变化特征,了解土壤微生物量碳和土壤酶活性之间的相互关系,为人工草地生态系统的管理提供参考依据.结果表明:不同建植年限3种人工草地土壤微生物量碳均呈显著季节变化;同一土壤深度,垂穗披碱草、星星草和冷地早熟禾人工草地的土壤微生物量碳差异显著;同一人工草地、不同酶活性随生长季在一定范围内波动,具有显著的季节变化特征,不同人工草地同一土壤酶活性的季节变化不同;高寒人工草地土壤微生物量碳及其酶活性不仅受土壤温度、土壤水分和气温等的影响,还受牧草种类、建植年限、生长月份及其交互作用的影响;不同人工草地土壤微生物量碳与土壤酶活性呈显著相关关系,不同酶的活性之间也存在显著的相关关系.