Do plants explore habitats before exploiting them? An explicit test using two stoloniferous herbs

We tested whether the processes of exploration and exploitation can be explicitly distinguished as plants grow and develop within a habitat using two stoloniferous clonal herbs,Hydrocotyle sibthorpioides(Umbelliferae) and Potentilla anserina(Rosaceae).Ramets were planted in four circular trays differing in diameter.One replicate from each diameter-group was sampled at intervals corresponding to plant coverage of the trays,and plant biomass allocation to leaves,stolons,and roots and internode length were quantified.For both species,at early sampling times(when the smallest trays were full),total plant biomass and ramet number were larger in the smaller trays than in the larger trays.However,this trend was reversed for plants collected at later times.For H.sibthorpioides,leaf mass ratios(leaf mass to total plant mass) were significantly greater,but stolon mass ratios(stolon mass to total plant mass) were less in the small trays than in the larger ones,particularly during the early stages of the experiment.Similarly,for P.anserina,leaf mass ratios decreased in the smaller trays but increased in the larger ones as the experiment progressed.Root mass ratios showed contrasting pattern to leaf mass ratios for both species;stolon mass ratios were significantly smaller in the smaller trays than in the larger ones,although there were no obvious patterns during the course of the experiment.In addition,for both species,internode length was shorter but the number of ramets was greater in the smaller trays at early sampling times.We conclude that plants invest greater biomass in resource-exploring organs(stolons) than in resource-exploiting organs(leaves or roots) as they initially establish in a habitat.The relatively lower plant productivity in the largest trays at early sampling times presumably reflects the cost of exploration prior to resource exploitation and utilization.     

Evaluating cellulose absorption index （CAI） for non-photosynthetic biomass estimation in the desert steppe of Inner Mongolia

Accurate estimation of non-photosynthetic biomass is critical for modeling carbon dynamics within grassland ecosystems.We evaluated the cellulose absorption index(CAI),widely used for monitoring non-photosynthetic vegetation coverage,for non-photosynthetic biomass estimation.Our analysis was based on in situ hyperspectral measurements,during the growing seasons of 2009 and 2010,in the desert steppe of Inner Mongolia.ASD(Analytical Spectral Device)-derived and Hyperion-derived CAI were found to be effective for non-photosynthetic biomass estimation,yielding relative error(RE) values of 26.4% and 26.6%,respectively.The combination of MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)-derived(MODIS2 MODIS5)/(MODIS2 +MODIS5) and(MODIS6 MODIS7)/(MODIS6 +MODIS7) showed a high multiple correlation(multiple correlation coefficient,r=0.884) with ASD-derived CAI.A predictive model involving the two MODIS indices gave greater accuracy(RE=28.9%) than the TM(Landsat Thematic Mapper)-derived indices.The latter were the normalized difference index(NDI),the soil adjusted corn residue index(SACRI),and the modified soil adjusted crop residue index(MSACRI).These indices yielded RE values of more than 42%.Our conclusions have great significance for the estimation of regional non-photosynthetic biomass in grasslands,based on remotely sensed data.     

狭叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿灌丛沙堆的形态和发育及灌丛固沙能力的比较研究

测定了内蒙古高原荒漠草原区狭叶锦鸡儿（Caraganastenophylla）和小叶锦鸡儿（C．microphylla）不同大小灌丛的灌丛形态参数、沙堆形态参数和沙堆体积,目的是掌握这些锦鸡儿属植物灌丛的沙堆形态特征、沙堆发育特征和固沙能力随着灌丛发育的变化,比较这2种锦鸡儿属植物灌丛沙堆的形态、发育特征和固沙能力的差异．研究发现：狭叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿沙堆都为圆锥状,灌丛和沙堆形态均无显著差异．狭叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿的沙堆底面积、沙堆高度、沙堆体积和固沙效率均与地上枝条鲜重呈现显著线性正相关关系．在灌丛较小的时候,狭叶锦鸡儿固定沙堆底面积、高度、体积和固沙效率大于小叶锦鸡儿,当灌丛扩展到一定阶段时,小叶锦鸡儿大于狭叶锦鸡儿．狭叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿灌丛高度和沙堆高度分别随其灌丛半径和沙堆半径的增大呈现对数曲线增大;灌丛和沙堆水平方向的扩展速度大于垂向生长速度;小叶锦鸡儿灌丛高度的扩展快于狭叶锦鸡儿,但沙堆高度发育比狭叶锦鸡儿慢．狭叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿的沙堆半径与灌丛半径,沙堆高度与灌丛高度均呈现显著线性正相关关系．小叶锦鸡儿固定沙堆体积和固沙效率均大于狭叶锦鸡儿,但未达到显著水平．这些研究结果表明,锦鸡儿属植物灌丛形态决定沙堆形态,灌丛发育决定沙堆发育,灌丛地上生物量和灌丛生长形态决定沙堆体积和植物固沙能力．     

稻草秸秆压缩研究及制粒机械设计

稻草秸秆是一种丰富的再生资源,但稻草秸秆属于粘弹性生物物料,自身密度小,不利于运输和储存,影响其深加工或二次开发利用.而秸秆压缩燃料由于具有很高的压缩比,方便运输和储存,同时改善了生物质燃料的燃烧性能,提高了生物质资源的利用效率.文章研究了稻草秸秆纤维物料的压缩特性、生物质成型机理及影响成型因素,总结出了一种较好的稻草秸秆压缩成型的工艺条件及工艺流程.基于生物质压缩成型技术,设计了一种平模压缩制粒机械,并对不同粒度、不同压力条件下的秸秆进行了压缩制粒成型试验.实验结果表明该制粒机械,能降低能耗、减少磨损,有着较高的生产率.     

碱土金属和沙柳对煤热解过程中协同作用的影响

利用热重微差分析仪对碱土金属和沙柳对宝矿煤热解过程中的协同作用进行了探究。研究表明:当宝矿煤中加入沙柳时,在200～600℃,宝矿煤热解初温降低,热解区间变小,最大失重速率增加,失重比例增加;而在600℃以上时,沙柳对宝矿煤热解无明显影响。当宝矿煤中加入氧化钙时,在200～600℃宝矿煤热解初温无明显变化,但最大失重速率增加,且随氧化钙的比例增加,其变化效果越明显;在600℃以上时,氧化钙的加入可以进一步促进宝矿煤的热解,但氧化钙占比改变,对宝矿煤的热解区间,最大失重速率影响不大。将热力学数据按照Coast-Redfern积分法进行动力学拟合,其符合一级反应动力学模型,当在宝矿煤中加入氧化钙与沙柳后,可以显著降低宝矿煤的热解活化能。且随着氧化钙比例增加,活化能逐渐降低,指前因子变得更小,表明氧化钙和沙柳均对宝矿煤的热解过程产生了协同作用。     

生物质快速热解过程中产物的在线测定

利用U形反应器与FTIR联动方法对7种生物质在600 ℃快速热解1 min时的热解产物进行了在线测定,同时还进行了不同温度(400 ℃和800 ℃)和添加二氧化硅、硅藻土、石灰石等对热解产物影响的研究.结果显示,不同生物质的热解产物有明显差别,但主要产物为CO,CO2,CH4,CH3CH ∶ CH2,CH3COCH3等;温度是影响生物质有机质分解产物组成的重要因素,低温(400 ℃)产物中的CO含量明显偏低,而醛类、酮类、酯类等含量随着温度升高而下降;不同添加剂对生物质热解产物的影响不同,硅藻土的催化效果要优于其他2种.实验结果也表明了这一系统对测定生物质快速热解过程中产物组成的有效性.     

基于森林资源清查数据的江西省主要森林类型净生产力研究

【目的】基于江西省2011年和2016年的森林资源清查数据,分别估算不同森林类型的净生产力,为森林资源科学经营提供依据。【方法】以江西省2011年和2016年两期森林资源清查数据为样本,采用生物量回归模型法,在样木水平上计算单木生物量、累计样地水平生物量并扩大到总体水平,测算乔木层生物量的生长量和枯损量,结合乔木层生物量结果估测灌木层和草本层,并估算不同森林类型的净生产力。【结果】综合考虑森林乔木层生长与枯损、林下灌木层、草本层生物量,基于复位样木,由单木生物量模型得到样地生物量,进而计算江西省主要森林类型的净生产力,得出阔叶混交林的净生产力最高,针阔混交林次之,而针叶林和阔叶纯林的净生产力较低。2011—2016年,江西省森林平均净生产力为7.28 t/(hm²·a),阔叶混交林净生产力最高为11.26 t/(hm²·a)。【结论】在国家标准框架下的森林净生产力估算模式,可为更大范围内、统一标准下客观准确评估森林净生产力提供参考。     

生物质吸附剂对硝酸盐氮的吸附及再生

近年来硝酸盐氮污染逐渐成为国内外学者所关注的重要的水污染问题。为了去除水中的硝酸盐氮,采用化学方法对锯末进行改性,得到一种经济高效的生物质吸附剂。对该吸附剂进行了扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）和Zeta电位（Zeta）表征,探讨了吸附剂添加量、时间、pH和硝酸盐氮初始浓度对硝酸盐氮去除效果的影响,并对吸附剂的再生效果进行了研究。结果表明：当吸附剂添加量为10 g/L、吸附时间为20 min、pH为7、硝酸盐氮初始浓度为20~60 mg/L时,改性锯末对硝酸盐氮的去除率稳定在96±0.2%,再生后的改性锯末对硝酸盐氮的去除率仍能达到95%。吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。可见改性锯末对废水中的硝酸盐氮有很好的去除能力。     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤微生物群落特征的影响

【目的】探究氮沉降增加对阔叶红松(Pinus koraiensis)混交林土壤微生物群落特征的影响。【方法】对阔叶红松林进行模拟氮沉降实验,设置对照(N0,0 kg/(hm²·a))、低氮(N1, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N2, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N3, 120 kg/(hm²·a))共4组处理,在实验样地内采集0～10 cm、≥10～20 cm土层中的土壤,测定土壤微生物生物量碳(SMBC)及土壤微生物生物量氮(SMBN)含量及变化。【结果】① 模拟氮沉降未改变SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的垂直分布; SMBC、SMBN在生长季月动态曲线均为以8月中旬为峰值的单峰型曲线,SMBC/SMBN的曲线波动较大,0～10 cm土层以N0处理的结果波动范围最小(2.83～6.97)。② 模拟氮沉降仅对0～10 cm土层6、8月中旬的SMBC以及5、6、8月中旬的SMBC/SMBN有显著影响(P<0.05),而对SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的生长季平均值无显著影响。【结论】模拟氮沉降对阔叶红松林土壤微生物生物量的影响仅在个别月份中表现明显,而对于整个生长季而言,更长时间的模拟氮沉降实验才可能对土壤微生物生物量产生明显的影响。     

亚热带常绿阔叶林幼树与灌木的地上生物量模型

【目的】准确估测亚热带常绿阔叶林木本植物幼苗、幼树及灌木的地上生物量,为森林生态系统的经营管理提供理论参考。【方法】通过采样准确获得九连山39种木本植物746个单株样本的地径(d)、树高(h)和木材基本密度(ρ),以及各器官(叶、枝、干)的地上生物量观测值,并按生活型将样本分为乔木组、小乔木组和灌木组3类,分别以d²、ρd²、d²h和ρd²h为自变量拟合模型,根据拟合模型的R²值和估计值的标准误(SEE)选择最优生物量模型。【结果】九连山常见木本植物的木材基本密度在0.459～0.784 g/cm³之间; 推导的64个生物量模型都具有较高的R²值和较低的SEE值,据此选择出16个最优生物量模型。其中,小乔木组和灌木组的叶片和枝条生物量在只含自变量d时具有较高的R²值,而乔木组和小乔木组树干以及总的地上生物量在含自变量d、h和ρ时具有较高的R²值和SEE值。【结论】研究拟合的模型可准确估算该地区及相似地区常见木本植物幼苗、幼树及灌木的地上生物量。