缙云山三种典型阔叶树光合生理特性研究

为研究缙云山三种典型阔叶树光合生理特性,并找出合适的光响应拟合曲线,通过测定自然条件下三种典型树种四川山矾（Symplocos setchuanensis）、四川大头茶（Gordonia acuminata）、白毛新木姜子（Neolitsea aurata）光合生理生态特征参数,采用修正直角双曲线模型、非直角双曲线模型对光响应曲线进行拟合,结果表明:（1）四川大头茶的光饱和点为1 048μmol/（m²·s）,光补偿点为3.25μmol/（m²·s）,四川山矾光饱和点为2337μmol/（m²·s）,光补偿点为5.48μmol/（m²·s）,白毛新木姜子光饱和点为1 164μmol/（m²·s）,光补偿点为4.62μmol/（m²·s）;（2）蒸腾速率表现为白毛新木姜子>四川大头茶>四川山矾,在相同光强下,白毛新木姜子比四川山矾蒸腾速率高0.6～0.7μmolCO₂/（m²·s）。四川山矾的耐光性最强,且可能为C4植物;对于有光抑制现象树种,修正直角双曲线模型在求光饱和点、最大净光合速率方面更具优势。     

东江中上游4树种水势日变化特征及其与环境因子的关系

在东江中上游,以6a生树种木荷、红锥、火力楠和藜蒴为材料,采用PSYPRO露点水势仪对4树种在旱季与雨季的土水势、根水势、茎水势和叶水势日变化过程进行了测定,探讨了4树种在自然生境下的水势梯度变异及叶水势与气象因子的关系。结果表明,叶水势日变化均呈"单峰"型曲线,日均值表现为木荷>火力楠>红锥>藜蒴,旱季叶水势明显低于雨季;叶水势与大气温度(Ta)和光合有效辐射(PAR)呈极显著负相关(P<0.01),而与空气相对湿度(RH)和大气水势(Фa)呈极显著正相关(P<0.01),气象因子对东江流域主要造林树种叶水势直接作用由大到小结果如下:火力楠和藜蒴(Ta>RH>Фa>PAR),红锥(RH>Фa>Ta>PAR),木荷(Ta>Фa>RH>PAR)。     

3种阔叶树气体交换特性及水分利用效率影响因子的研究

通过测定刺楸、黄连木、栾树旱季和雨季气体交换参数及其周围环境因子的日变化,分析水分生理生态特性,探讨各生理生态因子对水分利用效率的影响。结果表明：光合有效辐射与温度均呈单峰型,空气相对湿度呈“U”型。蒸腾速率日变化3个树种在旱季和雨季均呈单峰型。净光合速率日变化刺楸在旱季为双峰型,在雨季为单峰型,而黄连木、栾树在旱季和雨季均为单峰型。水分利用效率日变化在雨季3个树种呈单峰型,在旱季黄连木呈单峰型,而刺楸和栾树呈双峰型。逐步回归分析发现,影响3个树种水分利用效率的因子主要有胞间CO2浓度(极显著负相关)、大气CO2浓度(极显著正相关)、空气相对湿度(正相关)和叶温(负相关)等。通过主成分分析,可将影响刺楸、栾树水分利用效率的因子归纳为3类,即温度、气孔导度和CO2浓度;黄连木可归纳为两类,即温度和气孔导度。     

不同高度层冬小麦叶片水分利用效率对CO2浓度变化的响应

大气CO2浓度升高会给地球生态系统带来一系列环境问题,植物能够通过气孔调节光合作用和蒸腾作用,对环境变化做出响应。本研究以评价植物光合作用和蒸腾作用相互关系的指标水分利用效率为切入点,以冬小麦为研究对象,在灌浆期将冠层按距离地面高度分上、中、下三层,采用LI-6400便携式光合作用测量系统测定数据对各层叶片光合、蒸腾特性随CO2浓度变化的响应进行了对比分析。结果表明：随着CO2浓度的增加,（1）各层叶片净光合速率呈直角双曲线形式增加,不同层叶片之间净光合速率对CO2浓度响应的差异不显著（P〉0.05）,但各层羧化速率、光合能力、光呼吸表现不一致,均为上层〉中层〉下层;（2）各层叶片蒸腾速率总体下降,不同层叶片之间蒸腾速率对CO2浓度响应的差异显著（P〈0.01）,蒸腾速率的变化是气孔导度随CO2浓度变化的结果,两者呈显著正相关（P〈0.01）;（3）净光合速率提高与蒸腾速率降低,共同使叶片水平水分利用效率提高。研究工作有利于加深气候变化对农业影响的认识,也为农田生态系统碳、水耦合循环的多层模型研究奠定基础。     

我国北方多沙粗沙区常见树种水分利用效率的研究

采用Li-6400光合作用系统测定北方多沙粗沙区不同光强条件下常见树种水分利用效率和蒸腾效率结果表明,6个树种水分利用效率依次为刺槐>山楂>杨树>柳树>榆树>核桃,2种灌木沙柳水分利用效率高于柠条,但其蒸腾速率却小于柠条,在半旱区水分竞争力强于柠条。     

杨树无性系气体交换特征和水分利用效率研究

通过对3个杨树无性系(JK-7,JK-10,JK-11)气体交换参数及其相应环境因子的测定,对其光合与水分生理生态特征进行了研究.结果表明,3个无性系对同一环境的响应不同.JK-7和JK-11的蒸腾速率(T_r)和净光合速率(P_n)日变化呈单峰型,JK-10呈双峰型;3个无性系的水分利用效率(WUE)日变化均呈双峰型.它们的P_n,T_r差异显著(P＜0.05),WUE差异不显著,其中JK-10的P_n,T_r均显著高于JK-7.3个无性系的气体交换受气孔导度(G)、光合有效辐射(PAR)的影响均比较大,同时,JK-7受相对湿度(RH)的影响较大,JK-10受气温(Ta)影响也较大.3个无性系的WUE均与G_s显著负相关.     

不同土壤水分条件下白榆的光响应研究

在黄土半干旱地区,利用LI- 6400便携式光合仪的Li-6400-02B红蓝光源设定从0～2 000 μmol/(m2·s)的光强,通过人工控水的方法取得不同的水分梯度,对白榆的各生理生长参数的光响应规律进行研究,结果表明光辐射强度和土壤含水量对白榆的净光合速率,蒸腾速率和水分利用效率有十分显著的影响.白榆光合速率Pn在土壤含水量为17.68%左右时达到最大,光合利用率在光强为1 200～1 600 μmol/(m2·s)时较高.蒸腾速率Tr在各水分梯度下随光强的增大有增大的趋势,水分利用效率WUE在土壤含水量为14.86%左右达到最大,在光强为800～1 500 μmol/(m2·s)时较高.因此,白榆生长的适宜水分条件为14.86%～17.68%,光强为1 200～1 500 μmol/(m2·s)时,光能和水分利用效率都较高.     

大青山南麓阳坡油松生长的适宜土壤水分环境研究

在大青山南麓浅山地带的阳坡造林地,使用Li-6400便携式光合测定仪对不同土壤水分处理下的油松（Pinus tabulaeformis）苗木的光合生理参数进行了测定。为了确定适宜油松生长的土壤水分范围,研究了叶片净光合速率（Pn）、羧化效率（Ce）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）对土壤含水量（SWC）的响应过程,并探讨了在不同土壤水分状况下叶片光合作用的变化规律。研究表明:维持油松最佳Pn的SWC为17.9%;维持最佳WUE的SWC为14.66%;维持最佳Ce的SWC为16.43%;油松的土壤水合补偿点为3.74%,Tr最大时的SWC为18.7%。根据大青山南麓阳坡造林地的立地条件,选取维持最佳WUE的SWC临界值和维持最佳Pn 70%相应的SWC作为油松生长的适宜土壤水分环境上下限,这一指标可量化为10.85%～14.66%。     

多重情景下半干旱地区人工杨树林光合生理特征

深刻剖析多重情景下主要防风固沙树种的光合生理特征,对半干旱地区生态系统的健康维持与恢复重建具有重要的指导意义。以半干旱典型区科尔沁沙地人工杨树为研究对象,采用Li-6400红外气体分析仪活体测量生长季不同月份、嫩叶与成熟叶、上午与下午以及不同CO2浓度和光强下杨树叶片的光响应和CO2响应曲线,进一步对比分析这些情景下净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)的差异性。结果表明:在相同光强和CO2浓度下,生长旺盛期杨树叶片的Pn高于生长初期和生长末期;嫩叶与成熟叶的Pn、Tr、WUE差异明显,嫩叶的蒸腾作用相对较强,成熟叶的光合作用相对较强。研究结果对开展半干旱地区人工杨树光合生理相关研究具有一定的参考价值。     

土壤逐渐干旱下玉米幼苗光合速率与蒸腾速率变化的研究

对土壤逐步干旱下玉米幼苗光合速率、蒸腾速率及水分利用效率变化研究表明,土壤逐步干旱初期玉米光合速率、蒸腾速率有所升高,土壤相对含水量为90%时达最大,其后随土壤的继续干旱,玉米光合速率、蒸腾速率开始下降,且降势初期较缓,自70%后几乎呈直线,这是由气孔因子和非气孔因子交替或综合调节所致。叶水势-0.8MPa左右是提高玉米光合速率和水分利用效率的重要阈值之一。     

黄河中上游区土地使用结构与布局复合优化

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划（multi-objective programming, MOP）和PLUS模型模拟了惯性发展、生态保护、经济优先和生态-经济均衡4种情景下研究区未来土地格局和变化趋势,并在平衡生态与经济的目标下提出最优土地使用结构和布局方案。结果表明：1）4种情景下,土地使用比例结构存在较大差异;2）均衡情景下的区域土地使用结构和空间布局方案为最优,其综合效益值最高且达到19481.01亿元,与生态保护情景相比其经济效益（12223.88亿元）增长了4.03%,与经济优先情景相比其生态价值（77257.12亿元）增长了2.32%;3）经济优先情景下综合效益值为20273.96亿元,是4种情景下最高的。研究可为黄河中上游区域未来土地使用规划编制和土地可持续利用规划提供依据。     

黄河中游水利水土保持措施减沙作用研究的回顾与展望

 黄河中游水利水土保持措施减沙关系黄河治理战略全局,对其进行回顾和展望,可为目前开展的黄河综合规划修编提供重要参考。结果表明:1960—1984年,平均每年拦蓄泥沙约5亿t,其中干流水库1.0亿t(19.6%)、支流水库1.2亿t(23.5%)、灌溉引沙0.6亿t(11.8%)、淤地坝拦沙2.0亿t(39.16%)、梯田拦沙0.3亿t(5.9%);到20世纪80和90年代,这种减沙构成略有变化,总体来看,水利措施减沙比例变化不大,而水土保持措施拦沙比例有所减小;70—90年代,黄河中游年均减沙3亿t左右,目前,水利水土保持措施现状减沙约3.5亿～4.5亿t。展望水利水土保持措施减沙作用后认为:近年来,黄土高原水土流失地区暴雨强度较小,实测来沙量资料不能作为黄河综合规划修编中水土保持现状减沙效果计算的主要依据;由于未来黄河中游来沙量变化取决于多种因素的组合,因此,对未来水利水土保持措施减沙作用应持慎重和偏于安全的态度,并作为今后长期认真研究的问题。     

长江上游紫色土坡耕地水土流失特征及其防治对策

 紫色土是长江上游最重要的土地资源之一,严重的水土流失引发了一系列问题。在对紫色土坡面产流特征进行分析的基础上,研究紫色土坡面产流特征对水土流失的作用机制以及紫色土坡耕地水土流失防治对策。结果表明:紫色土坡耕地产流模式以蓄满产流为主,壤中流在坡面径流总量中所占比例较大;紫色土坡耕地土壤侵蚀导致土壤粗骨沙化,土壤养分流失途径与营养元素的溶解性有关,易溶的N、K主要以溶解态流失,易被土壤固定的P主要随土壤颗粒流失;壤中流是紫色土坡耕地水土流失的重要外营力之一,进行水土流失治理必须对其加以干预。提出长江上游紫色土坡耕地水土流失治理策略与"增渗防冲、排水保土,先排后蓄、蓄以为用"的治理措施。     

岷江上游干旱河谷区生态农业建设浅析

分析了岷江上游干旱河谷区山地农业环境特点与农业发展中存在的主要问题,阐明了该区生态农业建设的目标、内容和方向,提出了优化调控农业生产结构、建设生态农业的对策。     

黄河中下游河岸缓冲带土壤粒径分形特征

在人类活动与自然因素的共同作用下,黄河中下游河岸缓冲带土壤结构和植被等受到不同程度的破坏.本研究选择黄河中下游郑州一开封段河岸缓冲带作为研究区,探讨河岸人工林表层0～20 em土壤颗粒组成和分形维数在不同植被类型和河岸缓冲距离的分布特征及其与群落特征的关系.结果表明:1)研究区土壤颗粒质量分数呈非均匀分布,土壤质地空间分布表现为同质性,不同植被类型和河岸缓冲距离对土壤颗粒组成与土壤颗粒分形维数D值的影响差异不显著,D为2.75左右,土壤结构良好;2)D值与黏粒质量分数均与土壤全碳(TC)、总有机碳(TOC)和全氮(TN)的质量分数显著正相关(P＜0.01),砂粒质量分数则与TC、TOC和TN质量分数呈显著的负相关(P＜0.01),粉粒质量分数只与TN质量分数在0.05水平显著正相关;3)草本高度、乔木胸径、高度和郁闭度与D值、粉粒和黏粒质量分数呈正相关,与砂粒质量分数呈负相关.说明河岸人工林覆盖和生物量越大,土壤结构越好.     

长江上游地区土地利用/覆被和景观格局变化分析

利用1980年、1990年和2000年3个时期土地利用数据,将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合,运用Arc Info和Arc View以及Fragstats(栅格版),分析了长江上游地区1980~2000年间的土地利用/覆被和景观格局的变化。结果表明：研究期间,林地和耕地大幅度减少,草地和建设用地面积显著增加,水域和未利用地相对变化幅度不大。研究区土地利用类型转移的主要方向是林地转化为草地和耕地、耕地转化为建设用地和草地、草地转化为未利用地。通过对该区斑块类型级别指标的分析,得出水域、建设用地和未利用地分离度和破碎度较大,而耕地、林地和草地在宏观政策和人类活动强烈干扰下,分离度和破碎度呈现先降低后升高的趋势。通过对景观级别指标的分析,得出整个区域景观结构日趋破碎,景观异质性也逐渐提高,土地向着多样化和均匀化发展。长江上游地区脆弱的生态体系对土地利用变化响应强烈,造成水土流失和沙漠化程度加剧,自然灾害频发等景观生态效应。可通过调整景观尺度上的土地利用方式,使长江上游地区生态建设及水土资源实现可持续发展。     

长江中上游地区土壤入渗规律研究

利用双环法对长江中上游水土流失严重区的37个县（市）进行原位测试,对其典型土壤的入渗规律进行了系统的研究。结果表明．在长江中上游地区,利用蒋定生公式和Horton公式对土壤入渗过程拟合的精度高于Philip方程和Kostiakov经验公式;土壤稳渗速率与容重呈负相关,与孔隙度、〉0．25mm土壤水稳性团聚体含量、有机质含量以及粉／黏呈正相关关系;不同类型土壤特性不同．而使土壤稳渗速率随土类发生有规律变化．黄壤系列土类最大．然后是石灰土、紫色土．红壤系列土类稳渗速率最小;土壤稳渗速率住长江中上游地区呈现规律性的地域分异。四川盆地以及毕节地区是稳渗速率极高值区,陕南和陇南地区、三峡库区以及丹江口库区是稳渗速率高值区。金沙江下游地区以及湘东赣南红壤丘陵区是稳渗速率一般区．土壤稳渗速率的空间分异与长江流域目前的重点产沙区相对应。     

长江中游地区水旱复种轮作模式资源利用率比较研究

为了实现农田资源高效利用,维护农业生态良性循环,优化长江中游地区传统种植模式,本研究于2013年10月—2015年11月,以冬闲连作为对照,分析比较了不同水旱复种轮作模式(冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻、马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻、蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻、绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻、油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻)的光、温、水、土资源利用效率。结果表明:水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬闲连作处理高,周年光能利用率两年间分别高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%,其中均以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最高。水旱复种轮作模式的年有效积温利用率均高于冬闲连作模式,两年间分别高12.87%~21.26%和11.17%~25.88%,以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最佳。两年间水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均比冬闲连作处理高,其中周年水分利用率分别高45.36%~83.50%和40.00%~118.75%,以"马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻"轮作模式的晚季和周年水分利用率最高,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"模式的冬季水分利用率最高。两年间土地利用率均以"绿肥-早稻-晚稻"复种模式最高,平均利用率达96.11%,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式的土地利用率表现最好。因此,各水旱复种轮作模式的周年光能利用率、年有效积温利用率、水分利用率和土地利用率均高于冬闲对照,其中以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"和"绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻"轮作模式表现较好,适宜在长江中游地区推广应用。     

黄河中游地区年径流对土地利用变化时空响应分析

以黄河中游河龙区间为研究区,以水土流失综合治理及生态环境建设导致的土地利用/覆被变化为背景,采用非参数统计法,基于区内38个水文站20世纪50年代至2000年水文数据,分析流域年径流对土地利用/覆被变化响应的时空变异特征,估算影响因素贡献率。结果表明：其中29条流域年径流量呈显著减少趋势,变率为0.17～2.61 mm/a;28条流域年径流量具有显著跃变时间,无定河流域各水文站跃变时间多在1970—1973年间,其余则多为1978—1985年,最晚为1994年;在5%、50%和95%的发生频率上,跃变前后时段年径流量减少幅度以30%～60%普遍,最大分别为73.2%、63.5%和69.7%;河龙区间整体呈显著减少趋势,变率为0.79 mm/a,跃变时间发生在1979年,3个频率上的减少幅度分别为46.5%、42.4%和24.1%。估算的11条流域中有9条土地利用/覆被变化等人类活动对流域径流减少影响程度超过50%。水土保持措施面积的增加,尤其淤地坝等水利水保工程措施的持续修建,对区域地表径流变化具有明显影响。