茂兰喀斯特原生林不同地球化学环境的植物物种多样性

中国西南岩溶区是中国生物多样性分布中心之一。该区生态系统不断退化,生物多样性大量丧失,不同喀斯特地球化学背景下植被恢复的速度与成林性质存在明显差异。我们在最有代表性之一的贵州茂兰喀斯特森林保护区选取纯灰岩和纯白云岩两种岩性的喀斯特环境,对其元素地球化学特征及其中原生性植物群落的相异性和物种多样性进行了对比,结果发现:①不同岩性区域多样性:乔木层和灌木层为纯灰岩区>纯白云岩区,草本层为纯白云岩区>纯灰岩区,总体上纯灰岩区的高于纯白云岩区的;②各样地间的相似性系数都很低,相同岩性类型内的明显高于不同岩性类型之间的相似度;物种周转率高,且白云岩区高于石灰岩区,种类组成差异明显;③喀斯特区可溶岩地球化学背景通过喀斯特作用导致特殊的地形条件与元素地球化学特征,并引起局部小生境的分异从而影响植物群落特征。     

西南岩溶山区景观生态特征与景观生态建设

探讨了西南岩溶山区景观生态结构与功能以及景观生态过程的不同于其他区域的基本特征，尝试从景观角度认识西南岩溶区生态空间特性与演化过程。受地质地貌和土地利用的影响。西南岩溶山区景观基质脆弱、景观格局分异明显，具破碎化与景观结构粗粒化、景观动态变化范围大且速度快、整体退化明显的特点，以石漠化为特征的景观演化削弱了岩溶生态系统的生态服务功能。岩溶山区的景观生态建设须充分认识岩溶山区资源环境优势，充分利用当地的适生植物资源，协调生态效应和水文效应，促进水土资源的有效保持向高效利用发展，形成新的高效、和谐的人工自然景观。今后应把景观格局与生态过程结合起来、与人文因子和地学背景结合起来，加强小尺度的景观变化研究。     

CO_2浓度升高与增温对半干旱区马铃薯光合特性的协同影响

基于黄土高原典型半干旱区CO_2浓度升高与大气增温对马铃薯生长发育的影响试验,观测马铃薯形态结构、块茎形成、水分生理生态和碳交换的变化过程,研究CO_2浓度升高与大气增温对黄土高原半干旱区马铃薯光合生理生态与叶片光响应过程特征及产量形成的协同影响。结果表明,试验区1958—2016年降水量呈减少趋势,降水量倾向率为-12.17mm·(10 a)~(-1);近59年,气温呈极显著上升趋势,气温线性回归气候倾向率为0.42℃·(10 a)~(-1);20世纪70年代后,气温持续上升,进入21世纪后升温尤为显著。对马铃薯生育期进行增温加CO_2浓度升高复合处理,马铃薯叶片净光合速率提高且高于对照及其他处理;在生育后期,叶片净光合速率下降更为迅速。随着环境CO_2浓度升高,叶片气孔导度逐渐降低,气孔导度小于对照。叶片蒸腾速率随增温处理而升高,生育前期高于对照和其他处理,后期低于对照。经复合处理,叶片的水分利用效率明显提高,高于对照和单独增温处理。增温和CO_2浓度升高背景下,马铃薯叶片光合作用过程中光合同化作用与呼吸消耗相当时的光合有效辐射通量密度阈值提高,马铃薯叶片在弱光条件下的光合能力增加,最大光合能力也增加,最大同化作用时光合有效辐射通量密度阈值增高。增温和CO_2浓度升高协调影响,可在一定程度上缓解增温所造成的暗呼吸速率升高的影响。经复合处理,马铃薯实际产量明显高于对照和单独增温处理;单独增温处理产量偏低。在黄土高原半干旱区,气温增高不利于马铃薯块茎的膨大,高温会导致块茎膨大期薯块生长停滞,形成畸形薯块,因而,在增温的同时提高CO_2浓度,可以使马铃薯叶片净光合速率和水分利用效率提高,干物重积累增多,产量增加。     

贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替不同阶段优势植物光合生理特征

植物光合能力反映植物获取和利用资源的能力,研究冰川退缩区原生演替不同阶段优势植物光合生理特性有助于理解植物在不同生存环境中的光合策略,阐明原生演替过程物种代替与群落演替的生理机制。以贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替早、中、后3个时期中9种优势植物为研究对象,通过测定植物的光合参数等叶片功能性状,探索原生演替过程中植物光合生理特性的变化规律。结果表明,(1)随着原生演替的进行,优势植物的单位质量叶片氮含量(N_(mass))、比叶面积(SLA)、叶片气孔导度(Gs)、光饱和净光合速率(P_(max))和光合氮利用效率(PNUE)显著降低(P0.01),但水分利用效率(WUE)无显著差异(P=0.274)。(2)演替早期和中期优势植物的最大羧化速率(Vc_(max))和最大电子传递速率(J_(max))无显著差异(P0.05),演替后期优势植物的Vc_(max)和J_(max)显著降低(P0.01)。(3)演替早期到后期优势植物叶片的羧化组分氮分配比例(PC)和生物力能学组分氮分配比例(PB)显著降低(P0.01)。(4)相关性分析表明,优势植物的叶片功能性状之间具有显著的相关性,如P_(max)与SLA、N_(mass)和Gs呈显著正相关关系(P0.01),PNUE与SLA、P_(max)、PC和PB呈显著正相关关系(P0.01)。原生演替过程中植物通过调整叶片结构及光合特征等叶片功能性状以适应环境的变化,植物光合生理特征的变化和叶片功能性状之间的联系可能代表了冰川退缩区植被原生演替进行的基本生理机制。     

几种荒漠植物对干旱过程的生理适应性比较

在甘肃临泽实地取样进行试验,比较了胡杨、花棒和梭梭等荒漠植物离体枝条的光合、蒸腾作用对组织水势降低的响应,以探讨其对干旱过程的适应性.结果显示,梭梭在-2～-5.5MPa、胡杨在-1～-4.5MPa的枝叶水势下具有较高的光合速率和水分利用效率,花棒和二白杨则在水势低于-2 MPa时光合速率和水分利用效率均显著下降;同时,梭梭的最大蒸腾速率不足2 mmol m-2 s-1,而同样条件下胡杨和二白杨的最大蒸腾速率则在4～6 mmol m2 s-1.因此,几种荒漠植物中,梭梭最能够适应干旱荒漠环境;胡杨因蒸腾失水较多而对环境水分有较强的依赖性,适应极端干旱的能力不及梭梭;花棒虽具有蒸腾耗水少的特点,但因在环境严重缺水时光合效率低而影响了其对荒漠的适应能力.     

滇中高原岩溶区典型植物旱雨季水分来源的差异特征

植被恢复是岩溶石漠化生态治理的主要环节，开展植物水分来源辨析和利用策略研究，对植被恢复和保护具有重要的理论和实践指导意义.以滇中高原岩溶区石林县作为研究区域，选取成龄滇青冈、栓皮栎和云南松3种典型地区优势植物作为研究对象，利用氢氧稳定同位素技术和IsoSource模型对3种植物的水分来源进行定性和定量分析.结果显示：(1)所有土壤水、植物木质部水和湖水的氢氧同位素均分布于地区大气降水线[LMWL:δD=8.02δ¹⁸O+8.58(R2=0.98)]附近，表明大气降水是当地各水体的主要补给水源.(2)土壤水δ¹⁸O在季节上呈现雨季贫化、旱季富集的规律，在垂直方向上土壤水δ¹⁸O表现为雨季0-10 cm贫化，20-50 cm富集，而旱季土壤水δ¹⁸O则0-10 cm富集，20-50 cm贫化.(3)滇青冈、栓皮栎和云南松的δ¹⁸O存在差异，同时同一植物不同生境δ¹⁸O也存在明显不同，3种植物δ¹⁸O随季节变化都呈现出雨季贫化、旱季富集的现...     

北京市冬季大气PM10中二噁英的污染水平与分布特征

在北京市市区/交通干道(A地质大学东门、B地质大学测试楼顶),工业区(C首钢焦化、D高井热电厂)和背景点(E十三陵),同时采集了冬季大气颗粒物PM_(10)样品.利用US EPA 1613B方法,采用同位素稀释、高分辩率气相色谱/高分辩率质谱(HRGC/MS)联用技术,对比分析了PM_(10)中17种二噁英(PCDD/Fs)的浓度水平和区域分布特征.结果表明,5个采样点PM_(10)的质量浓度范围是140—264μg·m~(-3),日均值为184μg·m~(-3)比国家二级标准(150μg·m~(-3))高23%.所有采样点17种PCDD/Fs的总浓度范围1.96—4.80 pg·m~(-3),平均值3.69 pg·m~(-3),总毒性当量∑TEQ范围是148—353 fg I-TEQ·m~(-3),平均271 fg I-TEQ·m~(-3);PCDD/Fs污染水平最高出现在工业区,其次是市区,背景点最低.     

滇东高原牛栏江流域岩溶区地下水化学特征及成因分析

以滇东高原牛栏江流域岩溶区为例,利用水化学数据,探讨区内地下水化学特征及其成因.对研究区24组水样的水化学特征进行分析,结果表明,研究区水化学类型主要是以HCO3-Ca·Mg型和HCO3-Mg·Ca为主,HCO3-和Ca2+是区内主要阴阳离子,反映了水化学特征主要受碳酸盐岩溶解影响.δD与δ18O的关系显示,研究区内地下水主要受大气降水补给.地下水化学演化过程受地层岩性影响显著,岩石风化使东、西两区的地下水水化学特征有较大差异.Mg2+、Ca2+、HCO3-、SO42-和Cl-主要受岩石风化、大气降雨等自然条件控制,受到人类活动影响较小,Na++K+则是主要受农业活动等人类活动的影响.本研究对牛栏江-滇池补水工程区的水化学特征、水质保护和滇池生态恢复具有重要意义.     

林冠氮添加和灌草去除对杉木生理生态特征的影响

氮素对植物的生长发育十分重要,但持续、过量的氮沉降将可能对植物乃至生态系统产生深远影响。去除林下灌草是常用的林业管理措施,然而氮添加与去除灌草交互对植物生理生态特征的影响还具有很大不确定性。以中亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,通过林冠氮添加(25kg·hm~(-2)·a~(-1))和林下灌草去除,设置对照(CK)、灌草去除(UR)、氮添加(N)和氮添加加灌草去除(UR×N)处理。以正常生长、无病虫害的标准木为样本,通过测定杉木叶片饱和光强净光合速率(A_(sat))、气孔导度(G_s)、叶绿素相对含量、全氮、全磷及非结构性碳水化合物含量以及δ~(13)C来探讨氮添加及灌草去除对杉木生理生态特征的影响。结果表明,经过两年处理,林冠氮添加、灌草去除及其交互处理对杉木叶片的光合参数、叶片养分(氮、磷)、非结构性碳水化合物含量等各项指标均未有显著影响。N处理使杉木叶片的光合氮利用效率(PNUE)和光合磷利用效率(PPUE)较CK处理分别下降了30.1%、28.9%,而N×UR处理可以使PNUE和PPUE分别较N处理上升17.1%和13.6%。N处理使杉木叶片瞬时水分利用效率提高了15.9%。林冠氮添加、灌草去除及其交互处理对杉木人工林的影响可能是一个缓慢而长期的过程,短时间内(2年)不会对杉木生理生态特征产生显著的影响,但在实际的杉木人工林经营过程中,可以通过适当的氮添加,提高杉木人工林的抗旱性。研究结果可为全球变化背景下的杉木人工林的可持续经营措施的选择提供理论依据。     

不同年龄人工林尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)叶片光合特性及水分利用效率

利用Li-6400便携式光合作用测定系统,研究自然条件下不同年龄人工林尾巨桉(2年生、4年生和6年生)叶片光合特性及水分利用效率.结果表明:一年中桉树人工林叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率的月动态呈现单峰曲线,以8月份为最高,1月份为最低;从9月到第2年1月逐渐减低,从2月到8月缓慢增加;胞间CO_2浓度的月动态与其相反.不同林龄桉树人工林叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率从2013年9月到2014年4月大小顺序为4年2年6年,而从2014年5月到8月大小顺序为2年4年6年;净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率的年平均值大小顺序为2年4年6年,2年、4年、6年的年水分利用效率平均值为2.33μmol/mmol、2.28μmol/mmol、2.17μmol/mmol,且净光合速率与胸径增长量呈显著正相关(P0.05).桉树人工林叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率与气孔导度、大气温度、光合有效辐射呈极显著(P0.01)或显著(P0.05)正相关,与胞间CO_2浓度呈负相关.随着林龄的增加,净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率逐渐降低,因此桉树人工林早期对水分及养分需求大,进行合理地养分管理和定向培育,可实现桉树的可持续经营.