三江平原典型小叶章种群地上生物量的空间结构分形特征

2005年5月至10月,应用分形几何学的原理和方法对三江平原典型小叶章种群地上生物量与株高的空间结构分形关系进行了研究。结果表明,典型草甸小叶章和沼泽化草甸小叶章的地上生物量与株高存在良好的静态分形关系,其分形维数(D)是对地上生物量在各器官中积累规律的表征;二者地上生物量与株高的对数值线性相关,相关系数分别介于0.579～0.919和0.655～0.914之间(P<0.01,D值介于1.778～3.414和2.238～3.924之间,各时期地上生物量均以株高的幂函数形式积累;二者地上生物量与株高静态分形关系D值的季节动态基本一致,其变化均符合抛物线模型(P<0.05),而局部波动又与地上生物量的变化有关;生长季内,二者地上生物量与株高动态分形关系的D值分别为2.749和2.738,说明地上生物量的积累具有自相似性,符合幂函数增长的分形生长过程。研究还表明,仅用D值来刻画不同植物地上生物量的空间积累与展布存在一定的局限性,它只能用于测度和描述一种植物体生物量的空间积累及其对空间的占据,而一般不能用于植物间相应指标的类比;导致不同植物D值差异的原因可能与植物生长所处生境、外在因素以及模型参数(C)有关。     

三江平原湿地典型植物群落氮的积累与分配

采用野外采样和室内分析结合的方法,研究了三江平原湿地典型植物群落氮的积累与分配特征。结果表明,小叶章（Calamagrostics angustifolia）、乌拉苔草（Carex meyeriana）和毛苔草（Carex lasiocarpa）群落地上器官氮含量不存在显著差异,根的氮含量存在显著差异,枯落物的氮含量表现为乌拉苔草群落〉小叶章群落〉毛苔草群落（p〈0.01）。小叶章、乌拉苔草和毛苔草群落不同部分的氮积累量和积累速率（VN）季节变化明显,三者地上器官、枯落物的氮积累量和VN表现为乌拉苔草群落〉小叶章群落〉毛苔草群落;三者根的氮积累量表现为小叶章群落〉毛苔草群落〉乌拉苔草群落,VN表现为毛苔草群落〉小叶章群落〉乌拉苔草群落。小叶章、乌拉苔草和毛苔草群落不同部分的氮分配比在各时期差异明显,根是重要的氮储库,其分配比高达（87.76±2.55）%、（79.84±7.53）%和（89.25±5.49）%;地上部分的氮分配比均以叶最高,茎较低;地上与地下的氮分配比呈相反变化规律,反映了其在氮供给方面的密切联系。     

三江平原小叶章湿地土壤酶活性的季节动态

选取三江平原小叶章（Calamagrostis angustifolia）沼泽湿地为研究对象,于5—9月采集0～20cm土壤样品,分析了小叶章湿地土壤酶活性的季节动态变化,并探讨了其与土壤有机碳和全氮含量的关系。结果表明：小叶章湿地土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性具有明显的季节变化特点,变异系数分别为13.1%、7.9%、13.6%、9.8%、5.0%、27.0%。土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、纤维素酶活性具有相似的动态规律,均在6月份出现一个波峰值,但最大值出现的月份不同,脲酶、蔗糖酶、纤维素酶在9月份时的酶活性最高,而酸性磷酸酶和过氧化氢酶在6月份时酶活性最高。淀粉酶活性动态规律表现为5—7月酶活性降低,而后酶活性升高,9月份酶活性最高,此时淀粉酶的水解能力最大。并且,随着季节变化,小叶章湿地土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶活性与有机碳含量显著正相关（p〈0.05）,淀粉酶、酸性磷酸酶活性与土壤全氮含量显著正相关（p〈0.05）。     

三江平原典型环型湿地生物多样性

以三江平原典型环型湿地为研究对象，在前人研究的基础上，结合野外调查，研究环型湿地生境多样性和物种多样性的现状及其形成原因，并探讨2者之间的关系。研究表明，三江平原环型湿地生境较为复杂，生境多样性高，生境多样性主要是由水文和地貌在不同层次的时空尺度上相互作用而形成和维持的；由环型湿地中心向边缘，湿地植物的丰富度指数和多样性指数呈先增加后减少的趋势，在塔头苔草(Carex casiocaepa)群落处达到最大值，而漂筏苔草(Carex pseudocuraica)群落和沼柳一越菊柳(Salix brachypoda—Salix myrtilloides)群落较低。湿地动物物种多样性丰富，大型土壤动物多样性与均匀性以芦苇-苔草群落为最高而其优势度最低，中小型土壤动物的均匀度和多样性以小叶章(Calamagrostics angustifolia)沼泽化草甸最高而其优势度最低；三江平原环型湿地物种多样性和生境多样性关系密切。     

三江平原不同植被类型湿地土壤微生物碳源代谢多样性特征

土壤微生物在植被养分积累和释放过程中起着关键作用,对湿地生态系统碳循环具有重要意义。为明确三江平原不同植被类型湿地土壤微生物群落代谢多样性的差异,选取三江平原甜茅（Glyceriaacutiflorasubsp.japonica）、薹草（Carex lasiocarpa）、小叶章（Deyeuxiapurpurea）、水稻（Oryzasativa）、芦苇（Phragmitesaustralis）5种不同植被类型湿地为研究对象,基于Biolog-Eco技术,分析不同植被类型湿地土壤微生物碳源代谢多样性特征。结果表明,不同植被类型湿地土壤微生物的代谢活性（AWCD）随培养时间的延长逐渐增大,在48 h内微生物利用碳源的能力较弱,48—168 h期间微生物代谢活性快速增加,168h后步入平稳期。其中甜茅湿地0—15cm土壤微生物的代谢活性最高,AWCD值达到0.82。土壤微生物Shannon丰富度指数（H′）、Shannon-evenness均匀度指数（E）、Simpson优势度指数（D）和McIntosh多样性指数（U）均表现为甜茅湿地最高,芦苇湿地最低。三江平原不同植被类型湿地土壤微生物对...     

东北三江平原湿地环境变化

三江平原是我国最大的淡水沼泽湿地集中分布区,是重要的商品粮产地,其湿地生态环境健康与否,与粮食安全息息相关.应用遥感及GIS手段,利用TM,ETM,CBERS三期遥感影像,计算研究时段内的动态度、转移矩阵,定量反映各类湿地的变化、不同湿地类型间的转移情况及空间分布规律,进而分析湿地的变化原因.研究结果表明:近20年来,三江平原湿地湖泊及河流湿地趋于稳定,沼泽湿地大面积减少,人工湿地大幅度增加.沼泽湿地,人工湿地与非湿地间的转化显著.     

三江平原湿地不同土地利用生境地表甲虫群落结构

2007年6月至9月,对三江平原湿地6种不同土地利用生境下地表甲虫群落结构的调查结果显示,所采集的1 646个地表甲虫标本隶属25科,其中步甲、隐翅虫和叩甲3科个体数量较多,分别占总数的52.9%、20.1%和10.8%,共同构成本研究区的优势类群。对该甲虫群落的物种丰富度、多样性指数、均匀度指数的分析结果表明,大豆田地表甲虫数量最多,松树林最少;物种丰富度以白桦-蒙古栎林最高,杨树林最低;多样性指数以田埂最高,杨树林最低;均匀度指数以田埂最高,杨树林最低。土地利用方式对地表甲虫数量、多样性有显著影响,对均匀度无显著影响;季节变化对地表甲虫数量无显著影响,但对地表甲虫多样性和均匀度有显著影响。     

三江平原典型环型湿地生物多样性

以三江平原典型环型湿地为研究对象,在前人研究的基础上,结合野外调查,研究环型湿地生境多样性和物种多样性的现状及其形成原因,并探讨2者之间的关系。研究表明,三江平原环型湿地生境较为复杂,生境多样性高,生境多样性主要是由水文和地貌在不同层次的时空尺度上相互作用而形成和维持的;由环型湿地中心向边缘,湿地植物的丰富度指数和多样性指数呈先增加后减少的趋势,在塔头苔草(Carexcasiocaepa)群落处达到最大值,而漂筏苔草(Carexpseudocuraica)群落和沼柳-越菊柳(Salixbrachypoda Salixmyrtilloides)群落较低。湿地动物物种多样性丰富,大型土壤动物多样性与均匀性以芦苇-苔草群落为最高而其优势度最低,中小型土壤动物的均匀度和多样性以小叶章(Calamagrosticsangustifolia)沼泽化草甸最高而其优势度最低;三江平原环型湿地物种多样性和生境多样性关系密切。     

江苏潮滩湿地不同生境互花米草形态与生物量分配特征

通过对江苏潮滩湿地不同生境互花米草(Spartina alterniflora)种群生境特征、形态与生物量分配特征的分析,研究籽实成熟期互花米草形态与生物量分配特征及其影响因素.结果表明:(1)江苏潮滩湿地自海向陆不同生境间互花米草单株地上生物量、各形态指标、叶生物量比、繁殖分配Ⅰ和繁殖分配Ⅱ差异均显著(P<0.05),且与形态指标及其他生物量分配指标相比,繁殖分配的变异系数最大.(2)互花米草发生地米草生长时间最长,各形态指标(除种子数外)及单株地上生物量均最高;定居时间为1 a的米草各形态指标及单株地上生物量均最低.互花米草单株地上生物量及各形态指标分别与种群定居时间之间均呈正相关关系,其中单株地上生物量、茎长、叶长、叶宽、茎直径和种子数与种群定居时间均在α=0.01或α=0.05水平上呈显著正相关.(3)互花米草各形态指标(除种子数外)与土壤有机质、土壤总氮间均在α=0.01或α=0.05水平上呈显著正相关,土壤有机质与总氮是引起互花米草形态特征差异的重要因素.(4)互花米草各生物量分配指标与种群定居时间及土壤环境因子间在大多数情况下相关不显著,在特定的生境中互花米草特殊的生物量分配特征可能是其适应并成功入侵江苏潮滩湿地不同生境的重要原因之一.     

三江平原典型湿地冷湿效应的初步研究

在三江平原沼泽湿地生态试验站内选择3种群落(毛果苔草-狭叶甜茅-漂筏苔草群落，狭叶甜茅-漂筏苔草群落，小叶樟群落)，在各群落内分别选取一种主要建群种，测定湿地植被的蒸腾强度，计算出群落范围内湿地植被的增湿降温效应，即冷湿效应。研究结果表明，湿地冷湿效应与湿地植被类型有关，3种植被中漂筏苔草的冷湿作用最大，其次为小叶樟，毛果苔草最小。这是因为漂筏苔草是典型的湿地植被，生长于多水环境中，其增湿降温作用较明显。湿地植被冷湿效应与湿地面积大小有一定的相关关系，湿地植被面积越大，其冷湿作用越强，并且多种植被的相互作用可以加强湿地的冷湿作用。     

三江平原湿地植物物种空间分异规律的探讨

研究了三江平原典型湿地在地形、水分等因素制约下的植物物种空间分异规律,包括垂直分异规律和水平分异规律。首先,按照地形和水分的分异组合特点,把湿地生境分为较干燥生境、季节积水生境和常年积水生境。然后,在各个生境内采用样方法和样线法调查植物物种。调查分为20世纪70年代、80年代和2003年3个时期,范围包括三江平原的典型湿地植物群落。数据分析时采用了生境组合法。即把3个不同的生境组合成一个水分(或地形)梯度带,根据频度和多度指标筛选出主要物种,然后按照其空间位置,列出主要植物物种沿水分梯度带的分布序列。研究发现:三江平原湿地不同生境的植物物种组合和垂直分异差别明显。较干燥生境的植被类型以岛状林群落为代表,乔木、灌木和草本植物层次分明。季节性积水生境的植被类型以小叶章群落为代表,是典型的湿草甸植物群落,垂直结构不明显。常年积水生境以毛果苔草群落为代表,植物群落层次也比较明显。植物物种水平分异规律,基本上可由植物物种空间分布序列图来代表。随着地势降低,水分增多,乔、灌植物,湿草甸植物,水生草本植物在特定的空间依次出现。     

近50年来三江平原北部土地利用/土地覆被变化及生态效应分析

土地利用/覆被变化在全球变化中占有重要地位,对于综合模拟和评价环境问题非常重要。区域案例研究方法是土地利用/土地覆被的研究核心,以中尺度的三江平原北部作为研究区域,重建并分析了自1954年以来该地区4个时段的土地利用/土地覆被格局及其时空演化过程,在此基础上重点分析了20世纪50年代以来耕地的开发过程。结果表明1954年到2000年期间,以湿地、草地和林地转换成耕地为该区域土地利用/土地覆被变化的主要形式,耕地面积由占总面积的5.29%上升到51.81%,同时湿地占总面积的52.49%下降到15.71%,并指出人类的农垦活动是湿地减少和生态环境恶化的根本原因。     

土壤动物对三江平原典型毛果苔草湿地枯落物分解的影响

采用尼龙网分解袋法,从枯落物的分解量、组分含量和分解残留物的热能值3方面,研究了土壤动物对三江平原毛果苔草（Carex lasiocarpa）湿地枯落物分解的影响。结果表明,土壤动物加速了枯落物的分解,大中型土壤动物的分解作用大于小型土壤动物;土壤动物增加了枯落物中腐殖酸、纤维素和木质素等物质含量以及C／N比值的变化幅度,促进了枯落物组分的释放;土壤动物影响枯落物分解过程中的能量流动;但土壤动物并未影响枯落物分解的总体变化趋势,土壤动物对枯落物分解不起决定性作用。     

三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮水平运移的模拟研究

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上草甸沼泽土和腐殖质沼泽土2种土壤类型作为研究对象,以KNO3为示踪剂,模拟研究硝态氮在湿地土壤中的水平运移过程。结果表明,2种土壤各土层硝态氮水平运移浓度和速率均与运移距离呈极显著负相关（P〈0．01）,并随运移距离增加呈一阶指数衰减曲线变化,各土层硝态氮水平运移速率主要受浓度梯度、水势梯度及土壤基质势的控制;土壤各土层中硝态氮水平运移速率与土壤含水量呈显著正相关（P〈0．05）,并随土壤含水量增加呈指数增长曲线变化;土壤各土层中硝态氮水平运移浓度与土壤水分扩散率呈极显著正相关（P〈0．01）,0—20cm土层硝态氮水平运移浓度随水分扩散率升高呈Boltzmann曲线变化,其他土层则呈指数增长曲线变化;草甸沼泽土比腐殖质沼泽土相应土层更利于硝态氮的水平运移,这主要与土层颗粒组成和孔隙度等物理性质的显著差异有关,而湿地水文条件可能对2种土壤物理性质的塑造有着重要影响。     

三江平原小叶章湿地系统硫的输入及输出动态

以三江平原小叶章(Calamagrostis angutifolia)湿地系统为研究对象,应用野外原位观测法研究了小叶章湿地系统硫的大气沉降输入及其输出规律.结果表明大气湿沉降中硫的月均含量变化明显,其原因主要与人类活动、降水强度及频次有关;硫沉降量具有明显的月变化特征,经估算三江平原小叶章湿地硫的年沉降总量(以S计)为113 mg·m-2·a·-1.小叶章湿地H2S、COS的排放通量均具有明显的季节和日变化规律.H2S和COS的平均释放通量(以S计)分别为O.34 μg·m-2·h-1和-0.29μg·m-2·h-1;小叶章湿地系统在生长季向大气排放H2S的量(以S计)为1.42 mg·m-2,从大气吸收COS的量(以S计)为1.83 mg·m-2.小叶章湿地系统硫的输入量远高于硫输出量,其差值为113.41 mg.m-2·a-1,这表明硫在小叶章湿地系统中处于累积状态,湿地存在潜在的酸化趋势.     

三江平原典型湿地的土壤植物总硫及水中硫酸盐的分布特征

以三江平原的3种主要沼泽类型——小叶樟沼泽、乌拉苔草沼泽、毛果苔草沼泽为研究对象,对其土壤和植物中的总硫质量分数及水中硫酸盐质量分数进行分析。3种沼泽土壤总硫质量分数的顺序为小叶樟沼泽(622.4 mg/kg)<乌拉苔草沼泽(820.5 mg/kg)<毛果苔草沼泽(1022.4 mg/kg);植物总硫质量分数的顺序为小叶樟(1638.5 mg/kg)<乌拉苔草(1796.9 mg/kg)<毛果苔草(1892.8 mg/kg);水中硫酸盐的质量分数为小叶樟沼泽(1.69 mg/kg)<乌拉苔草沼泽(1.81 mg/kg)<毛果苔草沼泽(2.00 mg/kg)。并探讨了典型湿地生态系统中硫质量分数的影响因素。