退耕还林（草）工程实施前后黄土高原植被覆盖时空变化分析

基于GIMMS NDVI3g（the third generation of Global Inventory Modeling and Mapping Studies Normalized Difference Vegetation Index）数据,辅以趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数等方法,识别了1982—2013年及1982—1999、2000—2013年黄土高原植被覆盖时空演变特征,并探讨其驱动因素。研究发现：1）1982—2013年及1982—1999、2000—2013年期间黄土高原生长季NDVI分别以0.019/10 a（P<0.01）、0.016/10 a（P<0.05）和0.057/10 a（P<0.001）的速率增加;2）除1999年以前林地外,所有植被类型的生长季NDVI均呈现显著的增加趋势,2000—2013年尤为明显;3）黄土高原生长季NDVI呈现由东南向西北递减的趋势,1982—2013年及1982—1999、2000—2013年NDVI显著上升的面积分别占74.94%、24.26%和53.34%,主要集中在黄土高原的北部和中部地区;4）研究区未来生长季NDVI呈持续性和反持续的比重分别为33.32%和66.68%,其中持续改善和由改善变为退化的面积分别占31.08%和61.88%;5）2000年以后降水增多与生长季NDVI上升相对应,大规模的生态工程建设对2000—2013年生长季NDVI增加有重要影响。     

黄土高原典型土壤剖面有机碳物理组分分布特征

为阐明黄土高原典型区域土壤轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)含量随土壤类型、土层和土地利用方式的变化规律,分析了从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨凌)等典型土壤剖面(0~200 cm)LFOC和HFOC含量及分布特征。结果表明,从南到北,土壤LFOC和HFOC含量均显著下降 (P<0.05),整体来看,黄土高原典型区域土壤LFOC含量占有机碳比例偏低;LFOC含量及在土壤有机碳中的分配比例随土层加深而递减,其比例变化范围为1%~26%;土地利用方式对浅层土壤LFOC和HFOC含量影响较为显著,草地土壤0~60 cm土层LFOC和HFOC含量均高于同层次农田土壤(P<0.05),60 cm土层以下差异不显著;土壤LFOC和HFOC含量与微生物量碳、微生物量氮含量均呈极显著正相关关系(P<0.01),前者的相关性系数更高,分别为0.841和0.507,表明土壤LFOC与微生物关系非常密切,是土壤微生物重要的碳和能量来源,极易受土地利用方式和微生物活性影响,同时表明用LFOC的变化更能快速有效地说明土壤碳库的变化规律。     

Analysis of behavioral changes of zebrafish (Danio rerio) in response to formaldehyde using Self-organizing map and a hidden Markov model

Two computational methods were applied to classification of movement patterns of zebrafish (Danio rerio) to elucidate Markov processes in behavioral changes before and after treatment of formaldehyde (0.1 mg/L) in semi-natural conditions. The complex data of the movement tracks were initially classified by the Self-organizing map (SOM) to present different behavioral states of test individuals. Transition probabilities between behavioral states were further evaluated to fit Markov processes by using the hidden Markov model (HMM). Emission transition probability was also obtained from the observed variables (i.e., speed) for training with the HMM. Experimental transition and emission probability matrices were successfully estimated with the HMM for recognizing sequences of behavioral states with accuracy rates in acceptable ranges at central and boundary zones before (77.3-81.2%) and after (70.1-76.5%) treatment. A heuristic algorithm and a Markov model were efficiently combined to analyze movement patterns and could be a means of in situ behavioral monitoring tool.     

云南地区种子植物区系属的多度及区系过渡性的空间分布格局

植物区系地理分布格局的研究有助于更好地理解植物区系的起源、迁移和分化。研究利用覆盖云南地区全境的植物区系分布信息,探讨了云南地区植物区系属的多度及区系过渡性的地理分布格局。结果表明,所有热带区系属的多度均随着纬度升高呈递减趋势;大多数温带区系属的多度随着纬度的升高呈递增趋势。中亚分布（T13）属的多度的高值主要出现在滇西北地区,尤其是在金沙江、澜沧江和怒江的上游地区,但在其它地区十分少见。地中海、西亚至中亚分布（T12）属的多度的高值也出现在滇西北地区,但在其它地区无明显空间分布规律;中国特有分布（T15）属在滇西北地区最为丰富,其次是滇东南地区,大致以“田中线”为界,界线以西地区的中国植物特有属的多度明显低于界线以东地区。从南到北,植物区系过渡性基本上呈单调递增格局,这一格局的形成可能与区系成分的迁移和地形格局有关。大理州以南的低海拔地区,热带区系成分占据主导地位,并占据了云南大部分的土地面积,这在一定程度上证实了云南地区总体上是一个“热带山原”的假说。本研究与其它研究的不同可能源于与源数据和取样尺度的差异。     

云南高原常见湖滨湿地植物群落对生活污水氮的净化研究

湿地植物具有净化水质的特殊功能,研究不同湿地植物群落对生活污水净化效果及机理,对退化湿地的恢复与人工湿地的构建具有重要的理论和现实意义。选取小黑三棱＋杉叶藻＋荇菜（Com.Sparganium simplex＋Hippuris vulgaris＋Nymphoidespeltatum）、水葱＋睡菜＋荇菜（Com.Scirpus validus＋Menyanthes trifoliate＋Nymphoides peltatum）、菰＋荸荠＋荇菜（Com.Zizaniacaduciflora＋Heleocharis yunnanensis＋Nymphoides peltatum）和香蒲＋睡菜＋眼子菜（Com.Typha przewalskii＋Menyanthestrifoliate＋Potamogeton distinctus）等4种云南高原常见湖滨湿地植物群落作为实验材料进行水质净化模拟研究。结果表明：供试植物都能较好的适应生活污水环境,各植物全株氮质量分数在12.37～19.55 mg.g-1之间,各群落植物氮累积量为229～269 mg.m-2,对生活污水脱氮贡献率为10.11%～11.21%;各群落对生活污水TN的去除率都在75%以上,均显著高于无植物对照组（P〈0.05）,其中水葱＋睡菜＋荇菜（Scirpus validus＋Menyanthes trifoliate＋Nymphoides peltatum）群落对生活污水TN去除效果显著优于其他3种群落（P〈0.05）,去除率高达（93.79±1.27）%;试验期间,各群落污水N03--N与TN浓度之间显著负相关（r=–0.597,P〈0.05）,能很好的揭示氮的去除过程;各群落植物净增生物量与群落TN累积量显著正相关（r=0.953,P〈0.05）,表明收割植物可充分发挥湿地植物的脱氮潜力;植物群落能有效增强和促进湿地系统对污水中氮的净化能力,各植物群落对污水TN去除贡献率在29.24%～43.57%之间,群落内植物生长特性及其种间关系是各植物群落水质净化效果存在显著差异的主要原因。     

云南高原典型林分林下枯落物持水特征研究

森林枯落物具有重要生态水文功能,通过实地调查与实验分析,对云南高原湖泊纳帕海流域3种典型林分枯落物储量、持水量和持水过程进行了研究。结果表明：高山松（pinus densata）林下枯落物储量最大,白桦林（Betula platyphylla Suk.）次之,川滇高山栎（Quercus aquifolioides）灌丛最小,林下枯落物储量最大持水量和有效拦蓄量大小排序表现出和枯落物储量相同的顺序;不论是储量、最大持水量还是有效拦蓄量,各林分枯落物都表现出半分层大于未分解层。3种林下枯落物在0～2 h内吸水较快,在10 h后吸水速明显减缓,用对数方程对3种林下枯落物未分解层和半分解层持水量与浸水时间进行拟合,用幂函数方程对吸水速率与浸水时间进行拟合,结果显示相关系数都较高。     

温度和氮素输入对青藏高原三种高寒草地土壤碳矿化的影响

选取了海北高寒草甸、那曲高寒草原和当雄高寒湿地3种典型高寒草地生态系统类型为研究对象,采集了表层0~10 cm土壤,在实验室内进行可控温度下的碳矿化培养实验。结果表明,青藏高原土壤碳矿化在不同高寒草地类型间存在显著差异（P≤0.05）。在较低的温度下,高寒湿地土壤的碳矿化速率显著低于高寒草甸土壤,而温度在15℃左右时,高寒湿地土的碳矿化速率略高于高寒草甸土壤,当温度处于较高的水平时（〉20℃）,高寒湿地土壤碳矿化速率远高于高寒草甸土壤,高寒湿地土壤碳矿化的Q10显著大于高寒草甸。无论是低温还是较高的温度,高寒草原土壤碳矿化速率最低,数值范围也最窄。高寒草甸和高寒湿地土壤碳矿化均受温度的显著影响（P≤0.05）,其速率均跟温度呈现一级指数函数方程关系,而高寒草原土壤碳矿化速率与温度间未呈现明显的函数关系,但不同温度间的土壤碳矿化速率存在显著差异。氮素输入对高寒草甸和高寒湿地土壤碳矿化的影响不明显,但显著促进了高寒草原土壤碳矿化作用。     

宁南黄土高原不同土地利用模式对土壤的影响研究

宁南黄土高原采取退耕、还林、还草措施5年后,区域局部生态环境发生了较大变化。文章针对退耕后的典型土地利用方式,阐述了自然撂荒坡地、柠条(CaraganakorshinskiiKom.)灌木林地、坡耕地产生的土壤水热、养分效应,其结果对减少宁南黄土高原土壤养分流失、提高土地生产力和合理农业布局具有重要的意义。利用径流小区试验方法,研究结果表明:不同土地利用方式下土壤储水量的变化为单峰型,与雨量峰值相比,对应储水量略有滞后现象。土壤储水量整体表现为农耕地>自然荒坡>柠条林地。受植被类型影响,坡面土层温度为荒坡草地>柠条林地>农地。随坡度增加,自然荒坡土壤有机质有降低的趋势,相同坡度下(25°)自然荒坡土壤有机质平均为12.76g/kg,是农耕地、柠条林地的1.2倍和1.94倍。在3种土地利用方式下,全磷含量没有明显差异,坡耕地土壤速效磷、速效钾含量较高,柠条林地和自然荒坡速效磷、速效钾含量没有明显差异。不同土地利用方式下,Ca-P(钙结合态的磷酸盐)占无机磷总量的比例,达29.6%～59.07%,O-P(闭蓄态磷酸盐)最少,仅占4.73%～22.45%。土壤过氧化氢酶、与土壤全氮、有机质、碱解氮呈显著正相关。     

青藏高原东部几种自然土壤放线菌的生态分布

采用常规方法研究了青藏高原东部几种自然土壤中放线菌区系及与土壤养分的关系.结果表明①供试土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾及速效磷含量变异很大,其变异系数分别为71.9%,60.8 %,65.8%,53.5 %及130.6%.pH差异很小,平均值为8.16,变异系数为6.5 %.②供试土壤放线菌数量n(cfu)=(8.2～1 472.7)×104 g-1.放线菌组成以链霉菌为主,其次为小单孢菌,二者分别占土壤放线菌总数的41.7%～90.9%及 0～53.6%,其平均值和变异系数分别为82.2%和18.0%及10.3%和154. 2 %.沼泽土中小单孢菌占放线菌总数的53.6%,盐化土中无小单孢菌.高山草甸土、森林棕褐土、黑钙土及灰钙土中分别出现链孢囊菌属与马杜拉菌属、间孢囊菌属、诺卡氏菌属及链孢囊菌属.③在链霉菌属中,可划分10个类群,其中白孢类群、灰褐类群、金色类群、粉红孢类群为优势类群,分别占链霉菌总数的23.3 %～57.0%, 2.7%～32.8 %,5.8%～63.7 及2.3% ～24.6%,其次为淡紫灰类群和灰红紫类群,6个类群共占链霉菌总数的70.3%～100%.盐化土和黑钙土分别为链霉菌数量与类群最少和最多的土壤生态体系.④供试土壤按植被、土壤形成条件及土壤性质分为高山草甸土、森林棕褐土、黑钙土、灰钙土、栗钙土、盐化土、风沙土及沼泽土8种生态类型、盐化土、风沙土和沼泽土3种生态型中放线菌的生物多样性较其余5种生态型差. 表5 参16     

Evaluation of Water Quality in the Chillán River (Central Chile) Using Physicochemical Parameters and a Modified Water Quality Index

The Chillán River in Central Chile plays a fundamental role in local society, as a source of irrigation and drinking water, and as a sink for urban wastewater. In order to characterize the spatial and temporal variability of surface water quality in the watershed, a Water Quality Index (WQI) was calculated from nine physicochemical parameters, periodically measured at 18 sampling sites (January–November 2000). The results indicated a good water quality in the upper and middle parts of the watershed. Downstream of the City of Chillán, water quality conditions were critical during the dry season, mainly due to the effects of the urban wastewater discharge. On the basis of the results from a Principal Component Analysis (PCA), modifications were introduced into the original WQI to reduce the costs associated with its implementation. WQI_DIR2 and WQI_DIR, which are both based on a laboratory analysis (Chemical Oxygen Demand) and three (pH, temperature and conductivity), respectively, four field measurements (pH, temperature, conductivity and Dissolved Oxygen), adequately reproduce the most important spatial and temporal variations observed with the original index. They are proposed as useful tools for monitoring global water quality trends in this and other, similar agricultural watersheds in the Chilean Central Valley. Possibilities and limitations for the application of the used methodology to watersheds in other parts of the world are discussed.