贵阳市木兰科树种叶片滞尘效应及影响因素

选择贵阳市不同地点3种木兰科树种为研究对象,应用气溶胶再发生器测定叶片滞尘能力,并用电镜扫描观察比较叶表面微形态,分析其对滞尘能力的影响。结果表明:不同树种叶片表面附着颗粒物能力不同,红花木莲最大,深山含笑次之,白玉兰最低。叶片附着的不同颗粒物PM_(10)、PM_(2.5)占TSP比例分别在40%左右和2%~3%。电镜扫描发现,红花木莲叶表面粗糙,具沟槽、突起、柔毛等结构,气孔密度大滞尘能力较强,白玉兰叶片较光滑、气孔密度较小,滞尘能力弱。生长环境和季节变化对树种的滞尘效应均有一定的影响,市区(河滨公园)滞尘量是郊区(林科院)的1.5倍左右,冬滞尘量最大,而夏季滞尘量最小。     

喀斯特森林植被自然恢复过程中土壤化学计量特征

目的研究茂兰喀斯特森林植被自然恢复过程中不同演替阶段土壤养分与化学计量的动态变化规律,探讨两者间的相互关系,定量评价各影响因子对其的解释程度,阐明群落演替与土壤性状演变间的内在耦合关系,旨在为该区域植被的恢复与重建提供理论依据。方法以草本群落、灌木灌丛群落、乔林群落和顶极常绿落叶阔叶混交林群落等演替阶段为研究对象,每个演替阶段各设置3个固定样地,样地内根据不同小生境随机布设12个土壤剖面,分层取样,测定土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）和全钾（TK）含量,并计算其化学计量比。结果研究区土壤的SOC、TN、TP和TK含量均值分别为54.72、4.67、0.73和8.53 g/kg,且SOC、TP和TN含量相互间均存在显著或极显著正相关,表现出相对一致的变化规律;C:N、C:P、C:K、N:P、N:K和P:K分别为11.95、79.16、6.50、6.64、0.550 1和0.085 2;从变异系数来看,除TK含量和C:N属弱变异性以外,其余土壤养分含量及化学计量比均属中等变异性。随植被的正向演替,不同演替阶段的SOC、TN和TP含量基本上均呈上升趋势,而TK含量则呈倒“V”字型变化,表现为:乔林阶段 > 顶极阶段 > 灌木灌丛阶段 > 草本阶段;各演替阶段不同土层深度的SOC、TN和TP含量均表现为0 ~ 10 cm要高于10 ~ 20 cm,而TK含量则无明显变化。土壤化学计量特征随演替的进展其变化趋势差异较大;在土壤剖面层次上,各演替阶段除C:N不同土层深度间无显著差异以外,其余也均表现为0 ~ 10 cm要高于10 ~ 20 cm。冗余分析结果表明,土层深度和群落演替是调控该区域土壤养分含量和化学计量特征的主要因素,对其解释程度分别为32.82%和32.19%。结论研究区土壤有机碳含量相对较高,氮、磷养分含量丰富,植物生长受氮（或磷）素限制的原因可能是土壤养分含量的有效性偏低所致;减少人为干扰、加之适当的保护,促进群落的正向演替,提高喀斯特森林生态系统的稳定性和抗干扰性,有利于土壤养分的积累;研究初步揭示了众多影响因子对土壤养分含量和化学计量特征的解释程度,对喀斯特森林的保护具有重要的指导意义。      

贵阳市主要绿化树种叶面吸滞颗粒物特征及其时空变化

【目的】分析贵阳市不同树种的单位叶面积颗粒物吸滞量差异及其时空变化,以期为合理选择高效滞尘绿化树种提供依据。【方法】以14个常见园林树种为研究对象,以贵阳市城市广场、城市公园、城郊绿地和城郊森林4个不同污染背景地点为采样点。在每个采样点各个树种分别选择3株样树(除部分树种在某个采样点无分布外),定期在4个样点同步采集叶样。采用基于风蚀原理的气溶胶再悬浮方法,测定单位叶面积的颗粒物吸滞量(M)。采集叶片,电子扫描显微镜拍摄叶面显微结构影像,利用图像分析软件量化分析叶面气孔、表皮毛、叶面粗糙程度、蜡质覆盖程度等形态结构特征因子。利用通径分析方法分析叶面形态结构特征因子对叶面颗粒物吸滞量的影响程度。【结果】所测乔木和灌木2种生活型间的吸滞量无明显差异;树种间的叶面悬浮总颗粒物(TSP)吸滞量(MTSP)差异显著,各树种M_(TSP)为1.56～11.14μg·cm~(-2),红花檵木最高,雪松较高,桂花、杜鹃、琴丝竹、女贞和白玉兰居中,香樟、红叶石楠、迎春花、樱花、杨梅、栾树和银杏较弱;通径分析表明,叶面粗糙度、表皮毛密度和长度对叶面TSP吸滞量的影响大于其他叶面微形态因子,具有较多和较长表皮毛且相对粗糙的叶面具有较大吸滞量;叶面吸滞的大颗粒(PM_(10～100))和粗颗粒(PM_(2.5～10))质量百分比(97.36%)高于背景空气(80.29%),这说明叶面趋向吸滞较大粒径颗粒物(PM_(10～100)和PM_(2.5～10)),而对细颗粒(PM_(1.0～2.5))和超细颗粒(PM1)吸滞能力较弱;多数树种冬、春季M值大于夏、秋季;同一树种M值表现为市区采样点高于郊区采样点;同在市区时,树木聚集生长的城市公园采样点高于树木散生的城市广场采样点,呈现出"集聚效应"。【结论】树种间的叶面TSP吸滞量差异显著;影响叶面TSP吸滞量的最主要形态结构因子是叶面粗糙度和表皮毛密度;叶面对大颗粒和粗颗粒的吸滞量高于细颗粒和超细颗粒,高污染地点的单位叶面积吸滞量大于低污染地点。以树木叶面形态结构因子为评价指标,可筛选滞尘能力强的树种。14种参试树种中红花檵木、雪松和桂花的叶面颗粒物吸滞量远大于其余树种,可用于缓解大气颗粒物污染。     

茂兰喀斯特森林亚优势种短萼海桐树干液流特征及其环境因子响应

使用热扩散液流探针,于2012年2月—2014年3月连续测定茂兰喀斯特常绿落叶阔叶林的亚优势种短萼海桐的树干液流,同步测定气温、太阳辐射、降水量和土壤含水量等环境因子,分析海桐树干液流速率和整树蒸腾量在日、季节时间尺度和天气类型下的变化特征,以及液流速率与环境因子的关系。结果表明:海桐单株日均液流速率为(3.14±0.10)g H2O/m2·s中白天和夜间的液流速率分别为(5.20±0.17)g H2O/m2·s和(0.55±0.02)g H2O/m2·s,相差9.45倍。不同天气类型的液流速率表现为:晴天(5.71±0.15)g H2O/m2·s阴天(1.95±0.10)g H2O/m2·s雨天(1.65±0.10)g H2O/m2·s。海桐样树单株日均蒸腾量为(2.10±0.07)kg,范围为(0.09~8.05)kg,其中白天蒸腾量(1.94±0.06)kg和夜间补水耗水量(0.16±0.01)kg分别占日耗水量的92.38%和7.62%。各季节的单株日蒸腾量依次为:夏季(3.32±0.14)kg/d秋季(2.18±0.12)kg/d春季(2.14±0.12)kg/d冬季(0.76±0.05)kg/d。相关分析表明:在不同天气类型的各时段,液流速率均与气温、水汽压亏缺和风速呈极显著正相关(P0.01),与空气相对湿度呈极显著负相关;太阳辐射在白天时段和全天尺度与液流速率呈极显著正相关;液流速率与降水量在雨天夜间呈极显著正相关,与土壤体积含水量在晴天、阴天的夜间及雨天所有时段呈极显著正相关。在相关分析的基础上,分时间尺度和天气类型建立了单株日均液流速率与环境因子的逐步回归方程。逐步回归结果表明:白天和夜间,影响海桐液流最主要的环境因子分别是太阳辐射和20cm层土壤体积含水量。晴天和阴天,气温对液流的影响高于其它环境因子,在雨天,太阳辐射则是主要影响因子。春季、秋季和冬季,海桐液流主要受太阳辐射控制,夏季则主要受VPD控制。太阳辐射、气温、VPD是影响海桐液流速率的主要环境因子,土壤水分是夜间补水液流的驱动因子。     

柏木叶片滞尘量及叶面微形态解释初步研究

以柏木叶片为研究对象,定量测量叶片单位叶表面滞尘能力,采用扫描电镜分析叶表面微观结构。结果表明:(1)同一生境下的柏木叶片单位叶面积的TSP、PM_(10)、PM_(2.5)的累积滞尘量均以春季最高,秋季最低;叶片单位叶面积的TSP、PM_(10)、PM_(2.5)的滞尘速率均以春季最高,秋季最低;整体表现为春夏季高于秋冬季。(2)同一季节不同生境的叶片TSP、PM_(10)累计滞尘量表现为春季、夏季、冬季林中木孤立木,而在秋季则表现为孤立木林中木;而叶片PM_(2.5)累计滞尘量则表现为春季、秋季、冬季均林中木孤立木,而在夏季则表现为孤立木与林中木大小相等。为此,初步认为通过群植、丛植营造的森林环境,其优势树种植物叶片对大气的滞尘效应更为明显;(3)以冬季孤立木为例,随着雨后间隔时间增加,叶片的TSP、PM_(10)累计滞尘量逐渐增加,滞尘速率则表现出先减小后增大趋势;而叶片PM_(2.5)累计滞尘量、滞尘速率则均表现出逐渐增大趋势。     

3种木樨科树种叶片滞尘效应动态变化及其与叶片特征的关系

研究贵州省贵阳市3种木樨科树种桂花、女贞和迎春花叶片滞尘能力,为筛选出贵阳市滞尘能力优良的园林绿化树种提供参考。利用颗粒物再悬浮法测定3种木樨科主要园林绿化树种吸滞颗粒物的能力,结合扫描电镜分析叶片的表面特征,探讨叶片颗粒物吸滞能力的时间变化规律及叶表面微观结构对其滞尘能力的影响。结果发现:(1)不同树种叶片总悬浮颗粒物(TSP,d100μm)滞留能力大小顺序为:桂花[(3.73±0.41)μg/cm~2]女贞[(2.49±0.41)μg/cm~2]迎春花[(1.91±0.23)μg/cm~2];PM_(10)滞留能力大小顺序为:桂花[(1.60±0.18)μg/cm~2]女贞[(1.10±0.19)μg/cm~2]迎春花[(0.85±0.10)μg/cm~2];叶片PM_(2.5)滞留能力大小顺序为:桂花[(0.11±0.01)μg/cm~2]女贞[(0.07±0.13)μg/cm~2]迎春花[(0.06±0.007)μg/cm~2]。(2)在1年内,3种树种叶片TSP、细颗粒物(PM_(2.5))以及粗颗粒物(PM_(10))滞留能力随月份延长呈"高—低—高"趋势,在5月或10月最低,随后又逐渐上升。(3)在扫描电镜下观察叶表微观结构,发现气孔密度越高,其吸滞颗粒物能力越强。3种树种叶片滞尘能力表现为桂花女贞迎春花。     

改变凋落物输入对喀斯特森林主要演替群落土壤呼吸的影响

以贵州茂兰国家级自然保护区内的喀斯特原生乔木林和次生林为研究对象,利用LI-Cor-6400-09(土壤呼吸叶室)连接LI-6400便携式CO2/H2O分析系统,通过改变凋落物输入,研究了2种群落类型添加和去除凋落物对其土壤呼吸速率以及5 cm深度土壤温度的影响。结果表明:改变凋落物输入对2种群落类型5 cm深度土壤温度产生的差异不显著(P0.05),但均表现为:添加凋落物对照去除凋落物。喀斯特原生乔木林和次生林添加凋落物的年均土壤呼吸速率分别为2.98和3.31 mol/(m2s),分别比对照的年均增加了32.21%和26.20%;去除凋落物的年均土壤呼吸速率分别为2.07和2.14 mol/(m2s),比对照的年均分别降低了17.41%和22.36%;可见,凋落物是影响森林CO2通量的一个重要因子。不同凋落物处理下2种群落类型的土壤呼吸速率与其5 cm深度土壤温度均呈显著的指数相关关系(P0.001),能解释土壤呼吸速率变化的85%以上(R2在0.877 0～0.957 7之间)。原生乔木林和次生林添加、去除凋落物和对照的土壤呼吸的温度敏感系数Q10值分别为2.97、3.89、3.82和2.74、3.29、2.87,均表现为去除凋落物对照添加凋落物。      

黔中白云岩石漠区小流域土地利用变化及生态效益

为明析灰质白云岩石漠区和砾质白云岩石漠区综合治理工程中植被恢复模式的治理效果,采用科研示范和工程治理相融合、遥感影像和实地调查相结合的方法,在黔中不同白云岩组石漠化小流域分析了相应研究区及不同林草恢复模式的生态效益变化。结果表明:(1)普定研究区属灰质白云岩石漠区,凯里研究区属砾质白云岩石漠区,2016年2个研究区农林地景观基质相似度较高,普定研究区石漠化趋势性较强。(2)2016—2020年,普定研究区和凯里研究区林地面积转入量>转出量、耕地面积转入量<转出量。植被覆盖率增加、土壤侵蚀模数降低和石漠化等级面积率降低,普定研究区综合治理生态效益显著。(3)普定研究区和凯里研究区植被覆盖率增加量、土壤侵蚀模数降低率和石漠化等级面积降低率呈生态修复模式>封山育林模式>草地畜牧业模式的变化趋势,生态修复模式和封山育林模式的生态效益呈普定研究区>凯里研究区的变化趋势。综上,具有相似景观背景的石漠化小流域经综合治理后,呈植被覆盖率增加、土壤侵蚀模数降低和石漠化等级面积率降低的趋势,石漠化治理效果呈生态修复模式>封山育林模式>草地畜牧业模式的变化趋势,灰质白云岩石漠区治理效果比砾质白云岩石漠区显著。     

喀斯特森林宜昌润楠蒸腾耗水规律及其与环境因子的关系

使用热扩散液流探针,于2015年7月至2016年8月连续测定茂兰喀斯特森林宜昌润楠的树干液流,同步测定气温、太阳辐射、相对湿度、降水量、土壤含水量和风速等环境因子,分析不同天气、季节、时间尺度下宜昌润楠蒸腾的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明:宜昌润楠树干液流速率呈现昼高夜低的变化规律,各季节日间树干液流速率平均值分别是夜间的8.95倍、14.32倍、10.0倍、5.24倍;不同天气下宜昌润楠日蒸腾速率(g·m-2s-1)依次为晴天(41.93±1.43)>阴天(12.73±0.63)>雨天(8.82±0.29);宜昌润楠日均蒸腾量为(5.75±0.31)kg/d,各季节日均蒸腾量(kg/d)表现为夏季(7.57±0.57)>秋季(6.75±0.72)>春季(4.00±0.54)>冬季(2.35±0.20);小时尺度上,各环境因子对蒸腾影响最大的是太阳辐射,影响最小的是降水量、土壤含水量,其中直接影响因素是相对湿度、太阳辐射(除雨天外),间接影响因素是风速(晴天、阴天)和太阳辐射(雨天);日尺度下因季节不同主要影响因子不同,月尺度下主要影响因子只有太阳辐射;随着时间尺度的增大,影响蒸腾的因素减少,且月尺度下环境因子对蒸腾的解释程度最高(78.9%)。各环境因子对蒸腾量的影响程度随天气条件、昼夜、季节、时间尺度等不同而不同,在任何尺度下太阳辐射都是影响蒸腾的主要环境因子。     

贵阳市常见园林绿化植物琴丝竹滞尘能力研究

以贵阳市常见园林绿化竹种琴丝竹为研究对象,应用空气气溶胶再发生器(QRJZFSQ-I)分季节测定了不同污染程度的4个地点(城市广场绿地、城市公园绿地、城郊绿地、城郊林区)的琴丝竹叶片对TSP、PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1的吸附量,用扫描电镜观察比较了叶片上、下表面微形态,分析不同污染背景的琴丝竹叶片滞尘能力及其季节变化、叶表面微形态与滞尘量的关系。结果表明:不同污染背景下生长的琴丝竹叶片滞尘能力差异明显,依次表现为城市公园绿地城市广场绿地城郊林区城郊绿地;城区郊区。叶片对不同类别颗粒物的滞留能力也存在差异,4种粒径颗粒物的滞留量均表现出城市公园绿地和城郊绿地差异显著,PM_(2.5)和PM_1的滞留量在城市公园绿地与城郊林区也表现出显著差异;琴丝竹叶片滞留不同粒径空气颗粒物的季节变化在不同地点呈现不同的变化趋势:城郊(林区、绿地)季节变化趋势无明显规律,城区(公园绿地和广场绿地)则在冬季最高,春季或夏季最低;琴丝竹叶表面结构粗糙皱褶多,叶片分布条状突起,有深沟槽,被细柔毛,属于滞尘能力较强的树种,可广泛用于园林绿化。