3种湿地植物在水培条件下的生长状况及根系分泌物研究

湿地植物是人工湿地的核心部分,其根系分泌物是人工湿地的主要内部碳源.本研究分析了美人蕉、茭白、水柳等3种湿地植物在水培条件下的生长状况和根系分泌物特性.本实验条件下美人蕉、茭白、水柳在120 d的平均生物量/初始生物量分别为9.1、 3.7和4.7.植物根系分泌物的量与生物量正相关,分泌能力随生物量的增加而降低,生长期内,水柳的平均分泌能力为0.92 mg·(g·d)^-1,美人蕉为0.47 mg·(g·d)^-1,茭白为0.43 mg·(g·d)^-1.通过三维荧光光谱分析,3种植物的根系分泌物均以小分子有机酸和芳香族蛋白质为主.本研究表明,美人蕉、水柳为适宜的湿地植物.     

浮游植物群落及粒径结构对光吸收特性的影响

浮游植物吸收及比吸收等光学特性表征浮游植物对光的吸收能力,很大程度上决定了其光合作用效率和碳固定量,是浮游植物生态学、水体光学和水色遥感领域研究热点和前沿问题.本研究基于2013年天目湖7个固定采样点逐月观测数据,分析了浮游植物生物量、群落结构、吸收以及比吸收系数等生物-光学参数的季节变化特征,构建了浮游植物生物量、群落结构与吸收、比吸收的参数化关系,提出等效粒径指数概念并探讨其对浮游植物吸收和比吸收系数的影响机制.结果表明,天目湖浮游植物生物量和丰度秋季最高、冬季最低,群落结构季节演替明显,隐藻、针杆藻、小环藻为全年优势属,冬春季节优势属为硅藻-隐藻型,夏季为硅藻-绿藻-甲藻型,秋季为隐藻-硅藻-绿藻型;浮游植物等效粒径季节变化明显,表现为夏季 > 秋季 > 冬季 > 春季,夏季平均值为64.83 μm,春季平均值为29.54 μm.浮游植物吸收系数表现为秋季 > 春季 > 冬季 > 夏季,其中秋季浮游植物在440 nm和675 nm的吸收系数均值为（0.66±0.18） m^-1和（0.33±0.10） m^-1,夏季均值为（0.17±0.02） m^-1和（0.08±0.01） m^-1.浮游植物比吸收系数为春季 > 冬季 > 秋季 > 夏季,其中春季浮游植物在440 nm和675 nm的比吸收系数的均值为（0.07±0.02） m²·mg^-1和（0.04±0.01） m²·mg^-1,夏季的均值为（0.03±0.004） m²·mg^-1和（0.01±0.002） m²·mg^-1.浮游植物吸收系数随生物量和丰度的增加而线性升高,气温引起的硅藻、蓝藻丰度生物量的变化是引起浮游植物吸收系数季节变化的主要原因;比吸收系数和等效粒径呈线性负相关,浮游植物群落结构季节更替引起等效粒径的变化是影响浮游植物比吸收系数季节变化的重要因素.     

祁连山高山草甸土壤CO2通量的时空变化及其影响分析

采用Li-6400便携式光合作用测量系统连接Li-6400-09土壤呼吸室,在2004年生长季节对祁连山高山草甸土壤CO₂通量沿海拔梯度进行了野外定位试验,统计分析了水热因子及根系生物量对高山草甸土壤CO₂通量特征的可能影响.结果表明,土壤CO₂通量存在明显的空间变化规律, 沿海拔梯度土壤CO₂通量随着海拔梯度的增加而逐渐减小,其变异系数逐渐增加;就日变化而言,土壤CO₂通量晚间维持在较低水平,02：00～06：00最低,在07：00～08：30开始升高,11：00～16：00达到峰值,16：00～18：30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤CO₂通量的日平均值介于(0.56±0.32) ～ (2.53±0.76) μmol·(m²·s)^-1.从季节变化来看,土壤CO₂通量均以夏秋季较高,春冬季排放量较低,7～8月份达到最大值［4.736 μmol·(m²·s)^-1］,6月与9月份次之,5月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.高山草甸土壤CO₂通量在植物生长季与10 cm土壤温度、土壤含水量、根系生物量都存在不同程度的正相关关系,表明高山草甸土壤CO₂通量的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.     

太湖梅梁湾浮游动物群落结构长期变化特征(1997~2017年)

浮游动物作为水体食物链的重要组成部分,在湖泊生态系统中发挥着重要作用.然而,作为水质重要监测指标,由于浮游动物群落结构长期连续监测数据的缺失,导致关于浮游动物群落结构长期变化特征的认识较为缺乏.基于太湖梅梁湾1997~2017年逐月连续监测数据,研究了浮游动物群落结构的长期变化特征,探讨了其与环境因子的关系.结果显示,在此期间,太湖梅梁湾浮游动物丰度和生物量均显著下降（P<0.05）.其中,轮虫和桡足类丰度和生物量均缓慢下降,枝角类丰度处于波动而生物量表现为显著下降（P<0.05）.枝角类生物量对太湖梅梁湾浮游动物生物量的贡献最大.小型的枝角类和桡足类的优势度随着轮虫丰度的降低而增大,浮游动物的平均体型显著减小（P<0.05）,浮游动物呈现出小型化演化特征,并潜在减弱对浮游植物的下行效应.此外,浮游动物丰度和生物量在春季呈上升趋势而在秋冬季呈下降趋势,并在9月达到最大值1406.70 ind.·L^-1和25.64 mg·L^-1.而在夏季它们的变化趋势则相反.Pearson相关性分析显示,浮游动物群落结构主要与水体物理特征（碱度、电导率、水深、悬浮物质和水温）、叶绿素a和氮元素密切相关（P<0.05）,说明太湖梅梁湾水体富营养化对浮游动物的群落结构具有重要影响.     

不同程度镉污染农田中粉葛镉富集转运特征

探究不同程度镉（Cd）污染土壤对粉葛植株Cd积累分配特征的影响,为Cd污染农田的植物修复提供参考依据.在不同Cd污染［ω（Cd）为0.32~38.08 mg ·kg^-1］农田开展多点试验,分析了粉葛主要生育期不同部位生物量、Cd含量、Cd积累量及其富集和转运系数.结果表明,研究区粉葛块根干重为5.04~11.98 t ·hm^-2,生物量为13.21~29.07 t ·hm^-2,Cd积累量为15.74~106.03 g ·hm^-2;粉葛对Cd的吸收规律表现为：主藤>叶片>侧枝>葛头>块根;随着土壤Cd含量的增加,粉葛各部位Cd含量均显著增加（P<0.05）,而生物量均显著降低（P<0.05）;粉葛地上部Cd富集和转运系数呈先增大后减小的变化趋势,而根部Cd富集和转运系数均逐渐减小.相关分析表明,土壤Cd含量是影响粉葛Cd积累的关键因素.在轻中度Cd污染下,粉葛经济部分（葛粉）ω（Cd）为0.03~0.22 mg ·kg^-1,均低于药用植物的标准限值（≤0.30 mg ·kg^-1）;在中度污染粉葛地上部Cd富集和转运系数分别为2.43~7.97和3.02~9.81.粉葛具有很强的Cd富集和运输能力,是适合用作Cd污染土壤修复的潜力植物.     

中国粮食作物产量和木本植物生物量与地表臭氧污染的响应关系

当前我国地表臭氧（O₃）污染日趋严重,对植物生产力构成了严重威胁.本文综述了粮食作物产量和木本植物生物量与O₃暴露水平指标M7（7 h平均O₃浓度,09：00~16：00）、SUM06（每小时O₃浓度大于60 nmol·mol^-1的累积值）、W126（每小时O₃浓度在特定时段内用Sigmoidal函数加权求和值）、POD_Y［每小时气孔O₃通量高于阈值Y nmol·（m²·s）^-1的累积吸收通量］和最常用的AOT40（每小时O₃浓度超过40 nmol·mol^-1部分的累积值）之间的响应关系,并计算了相应的损伤阈值.基于AOT40的结果表明,导致水稻、冬小麦、玉米和大豆产量下降5%的O₃风险阈值分别为5.93、2.69、8.67和4.17 μmol·mol^-1·h,说明我国玉米对O₃的耐受性可能要高于其它3种作物;对于木本植物,杨树5个品种的熏蒸实验和17种木本植物的整合分析的结果显示,导致其总生物量减少5%的O₃风险阈值分别为12.20 μmol·mol^-1·h和10.87 μmol·mol^-1·h.此外,提出了未来相关研究应关注建立植物其它重要参数与O₃污染的响应关系与提高O₃区域风险评估精度,同时需要重点考虑如何将影响植物O₃敏感性的重要因子（如土壤氮素和树龄等）耦合到区域评估模型中.     

不同水分条件和微生物生物量水平下水稻土有机碳矿化及其影响因子特征

稻田土壤常处于频繁的干湿交替过程中,水分条件的改变不仅影响土壤理化性质,而且使土壤微生物群落结构和多样性发生改变,进而影响土壤有机碳矿化速率.然而,不同水分条件和土壤微生物生物量水平对土壤有机碳矿化过程的影响及其机制尚不明确.因此,本研究选取典型亚热带水稻土为研究对象,采用室内模拟培养试验,设置干湿交替和持续淹水这2个水分条件,并通过氯仿熏蒸方法减少土壤微生物生物量,从而获得微生物生物量碳含量高低两个水平的土壤,探讨水分条件和微生物生物量对水稻土有机碳矿化的影响机制.结果表明在培养前30 d,干湿交替处理处在不淹水状态,其CO₂累积排放量显著低于持续淹水处理;30 d后干湿交替处理进入淹水状态,在高微生物生物量碳含量土壤中,其CO₂累积排放量和持续淹水处理的差距逐渐减小,直至78 d无显著差异;在低微生物生物量碳含量土壤中,78 d时干湿交替处理的CO₂累积排放量仍显著低于持续淹水处理.低微生物生物量碳含量土壤在培养初期（前20 d）受其高可溶性有机碳（DOC）含量影响,CO₂排放速率可达高微生物生物量碳土壤的1.1~6.1倍;在培养后期（第45~78 d）土壤有机碳矿化速率达到稳定,高微生物生物量碳土壤的稳定矿化速率比低微生物生物量碳土壤高20%~30%.多元回归分析结果表明,土壤DOC含量的减少（ΔDOC）和Fe²⁺含量的增加（ΔFe²⁺）显著影响持续淹水条件下的CO₂累积排放量的变化值（ΔCO₂）,但对干湿交替处理淹水阶段的CO₂累积排放量却无影响.相关分析结果表明,高微生物生物量碳土壤的CO₂日排放速率在干湿交替处理下与葡萄糖苷酶（BG）活性呈显著正相关,在持续淹水处理下与乙酰葡糖氨糖苷酶（NAG）和过氧化酶（PER）活性呈显著负相关;在低微生物生物量碳土壤中,CO₂日排放速率在持续淹水处理下与NAG活性呈负相关,在干湿交替处理下与酶活性无关.综上,干湿交替处理的CO₂累积排放量低于持续淹水处理,且该差异在低微生物生物量碳的土壤中显著;土壤微生物生物量大小会决定土壤有机碳稳定矿化速率水平;可溶性有机碳量和铁元素的还原量影响持续淹水条件下土壤的CO₂排放量;土壤水分条件会影响CO₂日排放速率及其关键生物酶因子.本研究为深入研究水稻土碳循环和固碳潜力提供数据和理论支持.     

氯胺消毒对铜和不锈钢管壁生物膜的控制作用

以松花江为水源的哈尔滨某水厂出厂水为研究对象,采用生物膜培养反应器(rotating annular bioreactor, RAB)模拟给水管网系统,考察了氯胺对铜和不锈钢2种管材上生物膜的控制情况.结果表明,在无氯胺情况下运行时,铜和不锈钢挂片上的生物膜在第18d和21 d达到最大值,其生物量分别为5.5×１０³ CFU/cm²和2.5×１０⁵ CFU/cm²,生物膜达到稳定时生物量分别为1.0×１０³ CFU/cm²和1.3×１０⁵ CFU/cm²,铜挂片上的生物量明显低于不锈钢.反应器在有氯胺状态下运行时,铜和不锈钢挂片上最大生物量为5.0×10² CFU/cm²和5.0×１０⁴ CFU/cm²,分别低于无氯胺情况下1个数量级,达到稳定状态时,其生物量分别为10 CFU/cm²以下和3.5×１０⁴ CFU/cm²,说明氯胺对处于稳定状态的生物膜具有一定的控制作用,对铜挂片上的生物膜具有更明显的控制效果.对消毒剂投量、管材和管壁生物膜HPC进行分析可知,生物膜HPC与余氯胺具有良好的指数相关关系,增加氯胺投量可以降低生物膜HPC数量,氯胺和铜挂片对管壁上的生物膜具有协同灭菌作用.     

长期施肥对水稻土耕层微生物生物量氮和有机氮组分的影响

以亚热带2个国家级稻田土壤肥力变化长期定位监测点的土样为对象,研究了长期施肥对土壤微生物生物量氮(B_N)和有机氮组分的影响.采用氯仿熏蒸-K₂SO₄提取法和酸水解-蒸馏法分别对耕层土壤微生物生物量氮和有机氮组分进行了测定.结果表明,经过17a的有机无机肥配合施用,土壤氮含量水平较低的宁乡点,土壤全氮平均每年增加约40 　mg·kg^－1,而土壤氮含量水平较高的南县点,平均每年增加约55 　mg·kg^－1.有机无机肥长期配合施用也提高了土壤微生物生物量氮和微生物生物量氮占全氮的比例;同时也显著增加酸解性氮及氨基酸态氮、酸解未知氮的含量.此外,土壤酸解性氮及其组分均与微生物生物量氮存在极显著的正相关关系,其中氨基酸态氮和酸解未知氮对微生物生物量氮的影响最大.研究表明,有机无机肥配施是使稻田土壤氮素含量提高的重要措施,有机无机肥配施促进了土壤氮库的积累,即易矿化和较难矿化2部分氮库同时增加.     

模拟降水量减少对大豆-冬小麦轮作农田土壤呼吸的影响

为研究降水量减少对旱作农田土壤呼吸的影响,设置大豆-冬小麦轮作田间试验.采用随机区组试验,在田间设置对照（CK）、降水量减少20%（P20%）、降水量减少40%（P40%）处理,观测了3个处理土壤呼吸、土壤温度、土壤湿度的季节动态变化,并观测土壤CO₂产生速率、硝化速率、反硝化速率、收获时的作物生物量.结果表明,在大豆生长季,CK、P20%、P40%这3个处理的季节平均土壤呼吸速率分别为（4.91±0.67）、（4.19±0.39）、（4.35±0.32）μmol·（m²·s）^-1,处理间差异未达到显著水平（P>0.05）;在冬小麦生长季,这3个处理的季节平均土壤呼吸速率分别为（2.39±0.17）、（2.03±0.02）、（1.94±0.05）μmol·（m²·s）^-1,表现为CK > P20% > P40%,处理间差异达到显著水平（P>0.05）.降水量减少降低了土壤CO₂产生速率,但对土壤硝化速率和反硝化速率的影响不明显.降水量减少对大豆根、茎叶、籽粒生物量无显著（P>0.05）影响,但显著（P<0.05）降低了冬小麦的根、茎叶、籽粒生物量.土壤温度是影响土壤呼吸季节变异的主要因素,两者间呈指数回归关系,不同处理间的温度敏感系数（Q₁₀）无显著（P>0.05）差异.     

石漠化地区植被对干旱敏感性的遥感观测

西南石漠化地区是国家重点治理的生态脆弱区域,该区尽管年降雨量大,但由于独特的水文特征,植被也常因缺水生长受到抑制。本文利用2000至2004年中分辨率成像光谱辐射计(MODIS)250 m归一化植被指数(NDVI)作为植被生长的指标参数,分析了石漠化地区植被对春旱、夏旱的敏感性。结果表明:干旱发生后,石漠化地区NDVI降低明显,而非石漠化地区植被受到的影响很小。春旱发生后,生长初期NDVI比其它年份减少约12%,生长期开始的时间与春季降雨量有重要关系;夏旱发生后,生长后期NDVI减小约16%,但夏旱对植被的影响具有一个月的滞后。这说明石漠化使生态系统抗旱能力减弱,更易受气候波动的影响。     

Vegetation monitoring using diferent scale of remote sensing data

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｎｄｓｃａｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅＭｕＵｓＤｅｓｅｒｔ，ａｓｅｍｉａｒｉｄｒｅｇｉｏｎｏｆｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ，ｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｏｃｕｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｌａ...     

华北植被的净初级生产力研究及其时空格局分析

在CASA模型的基础上,建立了利用NOAA/AVHRR 1B卫星资料和气象资料估算植被净初级生产力(NPP)的技术方法,该方法有3个特色:直接利用NOAA/AVHRR 1B卫星数据,不需要经过大气校正和方向反射率校正来实现NPP估算;考虑了植被覆盖类型对光能利用率的影响;考虑了植被反照率在计算净辐射中的差异。利用该方法对2007年华北地区的NPP模拟结果表明:2007年华北地区植被的年总NPP为3.68×1014gC/a,各省总的NPP贡献率依次为:内蒙古64%、山西20%、河北13%、北京2%和天津1%,各季的贡献率大小依次为:夏季67%,秋季17%、春季15%,冬季1%。不同植被类型年NPP分别为:森林灌丛为271~560 gC/m2.a,草原为97~278 gC/m2.a,农田为363~376 gC/m2.a,建筑居民地为216 gC/m2.a,荒漠裸地为14 gC/m2.a。受物候和气候因素影响,不同植被类型NPP具有不同的年变化。     

应用NOAA／AVHRR遥感资料对大面积草场进行产草量定量估算的方法研究

本文选择我国北方典型草原区──内蒙古锡林郭勒草原为试验区，开展了利用ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料进行大面积草地产草量遥感定量估算方法的研究，从估产原理、植被指数选取、景观生态分区等方面，探讨了ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料应用于大面积估产和动态监测的可行性和具体途径，为提高估产精度，尝试了大气纠正、几何纠正、多时相数据最大值化处理等新的数据预处理方法，并结合了ＧＩＳ技术，结果表明，适宜的景观生态分区及必要的数据预处理是提高估产精度的基础。     

美国气象卫星监测海洋溢油

ＮＯＡＡ卫星主要任务是探测全球大气，通过波段筛选和各种处理，可以监测海洋原油，重柴油，润滑油溢油污染。用该卫星不仅能发现油污，确定油污位置，计算油污面积、漂移扩散方向和速度，而且可以通过连续监测寻找污染源。通过交通部已建成的全国各海监局通信网络，可以建立全国各海域油污染监测网。为改善海洋环境，加大海洋污染执法力度服务。     

天山北坡中段天然草场牧草产量遥感动态监测模式

本文用1989-1991年在天山北坡不同草场类型上观测的牧草产量与光谱资料以及同步接收的 NOAA/AVHRR资料,计算了牧草产量与各种植被指数的相关系数。结果表明,天然草场牧草产量与各种植被指数存在显著相关,并建立天然草场牧草产量动态监测光谱模型;牧草干重和鲜重与气象卫星比值植被指数的相关系数达0.7597和0.8066;建立牧草产量卫星遥感监测模型,可用于天然草场牧草产量的动态监测。     

快速城市化时期中国城市建成区植被状况的时空分异特征

基于植被变化视角,以中国656 个建制城市的建成区为研究对象,选择1992、2000 和2010 年DMSP/OLS 夜间灯光数据和植被数据,选用城市建成区内归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）的均值反映建成区植被的状况;用建成区内NDVI均值和背景区内NDVI均值的比值（NDVI比值）衡量人为因素对城市建成区植被的影响情况。结果表明：①同一年份,城市规模越大,建成区植被越差;近20 a 来,除小城市植被变差外,其他等级城市植被总体在变好。②同一年份,规模小的城市人为因素产生的不利影响相对较小。近20 a 来,人为因素对特大城市和大城市植被产生的不利影响在减小,而中等城市基本不变,小城市则变大。③同一年份,从湿润半湿润森林带、半干旱草原带到干旱荒漠带的城市建成区内的植被逐渐变差;近20 a 来,干旱荒漠带的建成区植被状况略微变差,其余植被带内建成区植被变好。④同一年份,从湿润半湿润森林带、半干旱草原带到干旱荒漠带人为因素对建成区植被的不利影响逐渐减小;近20 a 来,湿润半湿润森林带内人为因素对建成区植被的不利影响在减小,而其他植被带内,人为因素的不利影响在增加。     

Vegetation monitoring using different scale of remote sensing data

This work sets out to simulate landscape model of Mu Us Desert in Inner Mongolia Autonomous Region of China at different spatial resolution using remote sensing images and distinguished landscape heterogeneity among different spatial resolutions. Landscape models were created from classification image of SPOT satellite data with 20m resolution and NOAA data with 1 km resolution. This study created landscape models of different scales by resampling the SPOT classified image using majority rule. The pixel resolution was increased from the finest scale of 20m by 20m up to 1000m by 1000m that was the coarsest spatial resolution. The Shannon diversity index was used to compare landscape models between different scales. At the finer scale the verify small patches such as deciduous forest, shrub and reedswamp with high vegetation coverage set on matrices with low vegetation cover (moving sand dune and sparse grassland) were verified. Broadening of scale resulted to the loss of small patches and at 1000m resolution, matrix classes were dominant. At 1km resolution of NOAA data, the matrix classes which greatly related to the topography of Mu Us Desert were detected. Diversity index decreased during scale broadening and the difference between SPOT 1km scale model and AVHRR data was not significant. The results showed that SPOT 20m model is good for the use of ecotone oriented revegetation planning, and NOAA 1km model is good for the seasonal and annual monitoring of each landscape unit, and revegetation planning at the regional level.     

天山北坡典型退化草地植被覆盖度监测模型构建与评价

草地退化是当今世界面临的一个极为严峻的生态问题。植被覆盖度作为草地退化监测的重要指标之一,在草地退化、荒漠化治理方面起着重要的作用。为了构建适合于天山北坡典型草地植被覆盖度监测模型,便于对草地及时、快速的监测分析,研究利用新疆阜康市2008年9月Landsat TM遥感影像数据和相应的实测数据,分别探讨5种植被指数(NDVI、RVI、GNDVI、SAVI和MSAVI)与植被覆盖度的线性和非线性(二次多项式、指数、对数以及幂函数)关系,以便获得最佳监测草地状况的植被指数和模型。研究结果表明,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度的相关性最好(P<0.01),而NDVI和RVI较差;通过5种植被指数和植被覆盖度进行回归分析,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度分别建立模型最佳,即:y=138.45x-1.248 2(R²=0.502 7,P<0.01)和y=2 596.66x²-561.54x+38.488(R²=0.605 3,P<0.01),精度达到90%以上。该研究结果说明不同的植被指数适用的条件不同,为今后利用3S技术深入研究荒漠退化草地植被状况的快速监测和科学管理提供支持。     

福建省长汀县植被覆盖度遥感动态监测研究

遥感估算植被覆盖度的关键在于:一是植被指数的选择,二是植被指数转换方法。针对中国南方多山的特点,论文提出了能较好地削弱影像中山体阴影、土壤背景、岩石、建筑用地等地物对植被覆盖度信息干扰的复合植被指数V BSI;在植被指数转换方法上,采用混合像元法,对福建省长汀县1994年和2003年的遥感影像进行了植被覆盖度的估算。研究结果表明:采用VBSI进行植被覆盖度的估算,影像阴影信息的干扰作用可以被削减为NDV I的50%,基于VBSI的混合像元法估算植被覆盖度的总体精度达到80%以上;动态监测表明,从1994至2003年研究区高植被覆盖面积增加了150.47km₂,占国土面积的比例提高了4.9个百分点,据调查,这与近年来长汀县加大水土流失治理力度有着重要关系。