鄂尔多斯高原沙地柏液流通量及其影响因子

[目的]分析沙地柏液流通量变化特征及主要影响因子,为沙地植被的保护提供理论依据。[方法]以鄂尔多斯高原沙地植被的优势种沙地柏为研究对象,利用热扩散(TDP)技术监测生长季沙地柏的液流动态,通过相关分析和回归分析等研究其与气象因子的关系。[结果]晴天沙地柏的液流通量为单峰曲线,干旱时为双峰曲线。雨天沙地柏的液流通量为单峰或双峰曲线。晴天沙地柏液流通量的最大值是2.30～23.38 g/(cm~2·h)。沙地柏液流通量对降雨的响应具有1～4 d的时滞。生长季沙地柏液流通量与光合有效辐射、水汽压亏缺、气温和风速均呈显著正相关,而与相对湿度和降雨量呈显著负相关。[结论]鄂尔多斯高原沙地柏的液流通量随天气而变化。太阳辐射和水分是沙地柏液流通量的主要影响因子。建议当地加强对沙地柏灌丛的保护,防止由于过度水分消耗导致的植被退化。     

宝天曼典型森林植被碳库及其分配格局

森林类型和群落结构是影响森林植被碳库分配格局的重要因子。拟揭示宝天曼自然保护区栓皮栎林(幼龄)、鹅耳枥林、针叶林和针阔混交林植被碳库及其分配格局,明确森林类型和群落结构对研究区森林植被碳库及其分配格局的影响。采用样地调查法结合木本树种的异速生长方程的方法获得植被碳库,进而划分植物器官碳库以及群落径级。通过单因素方差分析和多重比较的方法,分析林型和群落结构对森林植被碳库及其分配格局的影响。结果表明:(1)栓皮栎林、鹅耳枥林、针叶林和针阔混交林4种林型的总植被碳库分别为54.86、102.22、116.91和132.16 t/hm~2。中龄林和幼龄林间的地上植被碳库、总植被碳库差异显著(P0.05),但是地下植被碳库的差异并不显著。除栓皮栎林以外,各林型器官碳库大小排序均为树干树枝树根树叶,栓皮栎林具有最大的根冠比。(2)栓皮栎林、鹅耳枥林和针叶林都以小树[胸径(DBH)10 cm]个体比例相对较高。对于地上、地下、总植被碳库,1～20 cm径级个体的碳库贡献率都呈现出栓皮栎林鹅耳枥林针叶林针阔混交林的趋势,而大树(DBH为50～60 cm)的贡献率则表现为针阔混交林大于其他林型。栓皮栎林中小树对总植被碳库的贡献率为地下大于地上,针阔混交林中大树对植被碳库的贡献率为地上大于地下。建议森林管理应针对不同林型和林龄的特点采取相应的经营方案,以保持较高的植被碳库水平。     

基于数字化植物表型平台（D3P）的田间小麦冠层光截获算法开发

冠层光截获能力是反映作物品种间差异的重要功能性状，高通量表型冠层光截获对提高作物改良效率具有重要意义。本研究以小麦为研究目标，利用数字化植物表型平台（D3P）模拟生成了100种冠层结构不同的小麦品种在5个生育期的三维冠层场景，记录了从原始冠层结构中提取的绿色叶面积指数（GAI）、平均倾角（AIA）和散射光截获率（FIPAR_dif）信息作为真实值,进一步利用上述三维小麦场景开展了虚拟的激光雷达（LiDAR）模拟实验，生成了对应的三维点云数据。基于模拟的点云数据提取了其高度分位数特征（H）和绿色分数特征（GF）。最后，利用人工神经网络（ANN）算法分别构建了从不同LiDAR点云特征（H、GF和H+GF）输入到FIPAR_dif、GAI和AIA的反演模型。结果表明，对于GAI、AIA和FIPAR_dif，预测精度从高到低对应的点云特征输入为GF+H > H > GF。由此可见，H特征对提高目标表型特性的估算精度起到了重要作用。输入GF + H特征，在中等测量噪音（10%）情况下，FIPAR_dif和GAI的估算均获得了满意精度，R²分别为0.95和0.98，而AIA的估算精度（R²=0.20）还有待进一步提升。本研究基于D3P模拟数据开展，算法的实际表现还有待通过田间数据进一步验证。尽管如此，本研究验证了D3P协助表型算法开发的能力，展示了高通量LiDAR数据在估算田间冠层光截获和冠层结构方面的较高潜力。     

松材线虫侵害马尾松林后群落谱系多样性和结构动态

调查松材线虫Bursaphelenchus xylophilus侵害马尾松Pinus massoniana林不同时间的4个群落和邻近的1个常绿阔叶林群落,利用群落净谱系亲缘关系指数(NRI)和净最近种间亲缘关系指数(NTI)等,分析松材线虫侵害马尾松林后群落谱系结构和谱系多样性动态。结果表明:松材线虫侵害后,群落物种和谱系多样性下降,侵害12 a后与常绿阔叶林的多样性最接近,侵害4,8 a群落内的物种和谱系与常绿阔叶林相似性最高,侵害0 a的与常绿阔叶林相似性最低;松材线虫侵害0,4,8 a的整个群落的谱系结构发散,侵害12 a与常绿阔叶林的谱系结构聚集。松材线虫侵害后,马尾松林群落向常绿阔叶林演替,同时,环境过滤对整个群落物种的组成起主要筛选作用。     

保存过程对土壤生化指标的影响及保存土样的应用

土壤样品的生化指标反映了样品采集时期的生态与环境信息,具有极为重要的科学研究价值。样品的生化指标在保存过程中是否发生变化,是保存样品应用中应关注的重点问题。本文总结了各类土壤生化指标在不同保存条件、保存时间下的变化,表明长期保存的土壤样品适用于全量元素含量测定、土壤微生物群落结构分析、DNA/RNA序列分析、土壤污染物分析和土壤酶活性的比较研究,而土壤速效成分以及呼吸、硝化等代谢过程相关指标则不宜采用保存土样。土样长期保存应采用风干、磨口玻璃瓶密封、常温保存的方式。保存土样应用过程中应注意避免取样、分析时的环境污染,采用合适的分析测试技术,并考虑不同类型土壤保存效应的差异。随着分析技术的发展,保存土样中更多的历史环境信息将得以发掘,发挥出更大的科研价值。     

基于高分2号遥感数据估测中亚热带天然林木本植物物种多样性

【目的】探索高分2号遥感数据与中亚热带天然林木本植物物种Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀性指数之间的关系,为森林经营管理和保护策略提供参考。【方法】提取高分2号多光谱数据的原始波段、植被指数、纹理特征和全色波段纹理特征,使用随机森林算法筛选变量并对3种多样性指数进行建模,设置不同纹理提取窗口来寻找最优窗口。【结果】基于随机森林算法的RFE冗余变量去除方法可从众多遥感变量中快速选择对模型精度具有显著贡献的少量变量。多光谱数据3×3窗口纹理特征、全色数据7×7窗口纹理特征和植被指数结合的特征集对3种多样性指数具有较好估测结果,其决定系数(R~2)和均方根误差(RMSE)分别为0.47和0.300(Shannon-Wiener多样性指数)、0.53和0.042 (Simpson多样性指数)、0.61和0.051 (Pielou均匀性指数)。植被指数中类胡萝卜素反射率指数与3种多样性指数具有显著相关关系。【结论】高分2号遥感数据中的植被指数和纹理特征可有效估测研究区森林木本植物物种多样性。类胡萝卜素反射率指数可体现森林中类胡萝卜素相对于叶绿素的含量,在秋冬季节作为反映常绿树种和落叶树种分布的指数,对森林木本植物物种多样性估测具有最大贡献。使用星载遥感数据预测的多样性和均匀性指数分布可有效监测森林木本植物物种多样性变化。     

基于牧场生产力的内蒙古典型草原载畜率研究

基于长期放牧控制实验平台,研究了内蒙古典型草原群落在两种降水年型(平水年和丰水年)和两种地形系统(平地和坡地)条件下的初级生产力和次级生产力对不同载畜率(0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0羊单位/hm2)的响应.结果表明:随着载畜率的增加,地上现存生物量逐渐降低.两种降水年型不同地形条件下,载畜率为3.0和4.5羊单位/hm2处理均获得较高的地上净初级生产力,平均比对照区增加了30.87％,而重度放牧(SR =7.5、9.0羊单位/hm2)处理则降低了13.53％.羊公顷增重随载畜率的增加逐渐升高,载畜率为3.0和4.5羊单位/hm2处理的平均只羊增重均高于其他处理.综合分析初级和次级生产力的变化趋势可知,本试验条件下内蒙古典型草原牧场的最适载畜率为3.0 ～4.5羊单位/hm2.     

农民家庭收入提高对能源消费结构的影响：以北京市门头沟区为例

以解决农村生态环境问题为目的，为了探明居民经济收入和家庭能源消费结构的关系，基于北京市门头沟区农民家庭收入和能源消费的调查数据，利用回归等统计方法，系统的分析了农民家庭收入与日常能源消费的关系。研究发现，随着家庭收入的增加，家庭总能源消费量呈线性增加，家庭收入每增加1000元则能源总消费量增加80.42千克标准煤（kgce）。煤炭、液化气及电能等不可再生能源的消费量随着家庭人均收入的增加显著增加，而传统生物质等可再生能源的消费量则随着家庭人均收入的增加而降低。家庭人均收入水平的高低同时影响清洁能源与非清洁能源所占的比例。随着家庭人均收入的增加，煤炭、传统生物质等非清洁型能源的消费在家庭能源消费结构中所占的比重下降；而液化气、电能等清洁型能源的消费比重则上升。这说明家庭人均收入可能会直接影响到人们对健康卫生的关注，因此如何将能源清洁化是急需研究的课题。     

1972—2005年大兴安岭林区雷击火特征及其与干旱指数的关系

对1972—2005年大兴安岭林区雷击火特征及其与Palmer干旱指数(PDSI)和Keetch-Byram干旱指数(KBDI)的关系分析表明:雷击火主要发生在5—9月,峰值出现在6月,约占全年雷击火次数的42%;雷击火的最大过火面积出现在5月和6月,约占全年过火总面积的85%。雷击火发生次数和面积的月动态均呈单峰型曲线变化,不同干旱指数的动态不同,其中KBDI的月动态呈单峰型曲线变化,5,6,7月最干旱;而PDSI则呈弱单峰型曲线变化,5月较干旱,6月和7月则较湿润。雷击火的年发生次数与9月的PDSI(R2=0.47,P<0.01)或6月和8月的KBDI(R2=0.57,P<0.01)关系密切,年过火总面积则与8月的PDSI(R2=0.20,P<0.01)或6月的KBDI(R2=0.40,P<0.01)有一定的关系。KBDI更适于描述大兴安岭林区的雷击火特征。     

放牧对草甸草原土壤水热状况和地上生物量的影响

本文以呼伦贝尔草甸草原为对象,研究了不同放牧强度对草原群落土壤水热状况和地上生物量的影响,旨在揭示二者之间的相互关系。研究结果表明,随着放牧强度的增加,生长季平均土壤温度呈逐渐上升的趋势;放牧对群落3个组份[羊草（Leymus chinensis）、贝加尔针茅（Stipa baicalensis）、杂类草]生物量和相对优势度产生影响。其中,羊草地上生物量和优势度随着放牧强度的增加显著线性降低,而贝加尔针茅和杂类草的生物量与优势度均在中度放牧处理下最高。土壤含水量与羊草生物量显著正相关,与杂类草生物量负相关,而与贝加尔针茅生物量间的关系极弱。本研究为完善放牧优化理论,揭示放牧在草地生态系统功能过程中的梯度效应提供了一个较为重要的研究线索,为草地放牧优化管理制度的确立提供了一定的科学依据。