湖泊湿地生态服务监测指标与监测方法

湖泊湿地生态系统为人类提供了维持生存发展的多种生态系统服务,是社会经济可持续发展的重要基础。然而,全国范围内的湖泊湿地资源被大量开发利用,极大地削弱了湖泊湿地提供生态系统服务的能力,人类自身福祉也受到严重威胁。开展湖泊湿地生态系统服务动态监测能减少生态系统服务重复计算、推动生态系统服务管理实践。本文在分析湖泊湿地生态系统服务监测必要性的基础上,探讨了湖泊湿地生态系统服务监测指标选取的原则和思路,并初步构建了适宜于我国湖泊湿地生态系统服务动态评估、权衡分析和生态生产函数构建的最终服务和生态特征监测指标体系。最终服务是与人类效益有直接关联的生态功能量,生态特征指标是产生生态系统最终服务的关键指标,主要包括生态结构、生态过程和生态功能指标。供给服务和文化服务一般是最终服务,而调节服务既可以是中间服务(生态功能)又可以是最终服务,支持服务是中间服务(生态过程)。针对调节服务和文化服务评估的困难性及调节服务的重复计算问题,本研究提出通过宏观监测(3S技术监测)和典型湖泊湿地定位监测相结合的多尺度湖泊湿地生态系统服务监测方法,构建湿地监测项目开展生态系统最终服务和生态特征指标数据监测。本研究对构建生态生产函数、开展湖泊湿地生态系统服务动态评估和权衡分析具有重要意义,是生态系统服务从认知走向管理实践的重要基础。     

山西历山国家级自然保护区猕猴栖息地森林群落物种多样性

在对山西历山国家级自然保护区猕猴栖息地森林群落进行数量分类的基础上,运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数方法对该地区森林群落的物种多样性进行了研究,并分析了森林群落各层片之间的物种多样性的相关性。结果表明:(1)栖息地森林12个群丛的丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数能够较好地反映各群落多样性变化规律。(2)栖息地森林群落的Patrick丰富度指数(R)与Shannon多样性指数(H)、Hill多样性指数(N1和N2)、Alatalo均匀度指数(E)和Pielou均匀度指数(Jsw)变化趋势基本一致,而Simpson多样性指数(λ)与H的变化呈相反趋势。(3)栖息地森林群落内乔、灌和草3层的丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数表现出多样化的趋势。各层片的丰富度指数和物种多样性指数总体上呈现草本层乔木层灌木层,但各片层的均匀度指数存在差异,其中灌木层的均匀度指数差异较大,而乔木层和草本层均匀度在各群落间差异较小。     

茂兰喀斯特地区森林降水分配的水化学特征

于2007年9月—2009年8月对中国西南茂兰喀斯特地区亚热带常绿落叶阔叶混交林大气降水、林冠穿透雨和树干茎流进行观测,分析了各降水分配中的养分离子(Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+、SO42-、NO3-、Cl-)浓度动态变化规律及年养分元素输入量。结果表明:7—9月,林外雨、林冠穿透雨和树干茎流中各养分离子浓度相对较低,12月—翌年2月,各降水分配中各养分离子浓度相对较高;降水通过林冠或树干后,除了Na+浓度无显著变化外,NH4+浓度表现下降趋势,Ca2+、Mg2+、K+、Cl-、NO3-和SO42-均表现增加趋势;林外雨的养分元素输入量顺序为Ca2+SO42--SNH4+-NCl-K+Na+Mg2+NO3--N。在林冠穿透雨+树干茎流中的养分元素输入量顺序为K+Ca2+Cl-SO42--SMg2+NH4+-NNO3--NNa+。与非喀斯特地区相比,林外雨中的各养分离子浓度较低,林冠穿透雨、树干茎流中的K+、Ca2+、Mg2+增加幅度较大。总体来看,独特的立地特征决定了该地区Ca2+、Mg2+的积极参与生态系统养分循环和K+高效循环的特征。     

油菜素内酯对亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗根系生长及其AsA-GSH循环的影响

以‘津春2号’黄瓜幼苗为试材,研究了24-表油菜素内酯(EBR)对亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗根系生长及其抗坏血酸-谷胱甘肽(As A-GSH)循环系统的影响。结果表明:亚适宜温光盐环境导致黄瓜幼苗根系的超氧阴离子(O2-·)产生速率及过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)含量增加,膜脂过氧化程度加剧,幼苗根系生长显著受抑;EBR能通过提高亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗根系的抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)等抗氧化酶比活性、抗氧化剂(As A、GSH)含量以及还原型谷胱甘肽与氧化型谷胱甘肽含量比值(GSH/GSSH)和还原型抗坏血酸与氧化型抗坏血酸比值(As A/DHA),促进亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗根系体内As A-GSH循环运转,维持较强的抗氧化性能,显著降低了O2-·产生速率及H2O2、MDA含量,减少膜脂过氧化程度,从而促进了亚适宜温光盐环境下黄瓜幼苗根系的生长。     

入侵植物北美车前种子粘液的吸水特性及其对干旱胁迫的萌发响应

北美车前(Plantago virginica)是中国南方广泛分布的一种入侵植物。为探讨北美车前种子的休眠萌发特性及种子粘液对其种子在干旱环境中萌发的作用,在室内控制条件下研究了其种子在收获后不同月份的萌发状况、粘液的吸水失水特性、有粘液种子和无粘液种子在不同渗透胁迫条件下的萌发状况。结果表明:北美车前种子有近1个月的休眠期,成熟后第2~9个月保持较高的种子萌发率(48.75%~88.75%);北美车前有粘液种子对水分的吸收能力明显强于无粘液种子,粘液可吸收其干质量近59倍的水量;在-1.21~0 MPa渗透势胁迫下,与对照相比,有粘液种子萌发率只下降了18.58%,无粘液种子萌发率下降了62.71%;可见,北美车前种子休眠期短,萌发率高,种子粘液有较强的吸水能力,有利于种子对干旱环境的适应,从而间接增强了其入侵性。     

滨海湿地水鸟飞行阻力格局及空间管制策略——以深圳市深圳湾为例

深圳市滨海湿地是国际水鸟赖以生存的环境,同时也是经济发展快速和土地利用结构变化较大的区域,然而建筑密集的城市区域已极大影响到水鸟飞行过程。本文以深圳湾为例,从水鸟觅食飞行过程出发,选取指示物种(小白鹭和琵嘴鸭),结合水鸟回避行为特征,应用最小累积阻力模型建立描述水鸟真实飞行运动的阻力表面,分析了城市区域对水鸟飞行过程的影响机制以及不同城市结构对水鸟飞行过程的影响程度,最终建立包含低、中、高3种阻力飞行区的综合水鸟飞行阻力格局,并制定相应的空间管制策略,以维持水鸟在城市内的飞行过程,由此阐明城市化对生物过程的作用机制对于解决可持续城市建设问题具有很强的现实意义。     

黄河中下游典型河岸带土壤性质空间变异及其对环境的响应

土壤和植被作为河岸带生态系统服务维持的根基,其空间分布与变异对河岸带生态功能的发挥起着决定性作用.本研究以黄河中下游典型河段河岸带为研究对象,采用野外调查、实验分析与冗余分析(RDA)相结合的方法,研究了河岸带土壤理化性质空间分异特征及其对环境的响应.结果表明: 研究区土壤物理性质的横向梯度效应较为明显,随缓冲距离增大,土壤容重呈现先增后减的趋势,而土壤含水量呈相反趋势;不同缓冲区土壤的全磷(TP)、有效磷(AP)、全碳(TC)、有机碳(TOC)、全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量差异均不显著;不同植被类型(杨树人工林和柳树人工林)的土壤化学性质差异均不显著.相关性分析表明,研究区土壤TOC与TN、NO₃^--N含量均呈极显著正相关、与NH₄⁺-N含量显著正相关,土壤TC和TOC含量均与砂粒呈极显著负相关,与粘粒极显著正相关.RDA结果显示,土壤TOC和NH₄⁺-N含量随乔木层高度和盖度的增加而增加,土壤TP与NO₃^--N随乔木层树木胸径和草本层植物盖度的增加而增加,而NH₄⁺-N含量随海拔升高呈递增的趋势,说明黄河中下游河岸带土壤性质受群落结构和海拔梯度的影响显著.     

麦田套种玉米共生期农田生态环境特征及对夏玉米苗期生长的影响

以登海661、郑单958为试验材料,设置麦田套种和麦收后接茬直播两种不同种植方式对比试验,研究了麦田套种玉米共生期的农田生态环境特征及对玉米苗期生长的影响.结果表明： 麦田套种玉米与直播玉米相比,土壤含水量差异较小;麦田套种玉米耕层（0～5 cm）土壤的种际最高温度比直播玉米低4.8～5.2 ℃,最低温度相近,日平均温度低1.4～1.7 ℃,日变化较小,但均达到种子萌发要求;麦田套种玉米苗期冠层光照强度比直播显著减少,套种玉米地表光强为自然光强的4.4%～10.6%,光照不足是玉米苗弱、迟发的主要原因.与直播相比,套种玉米种子萌发出苗速度和干物质积累速度较慢,叶龄较小,叶片瘦长,株高较矮,玉米苗健壮度下降,单株叶面积较小且叶绿素含量较低;随共生期延长,玉米苗生长受抑制程度增加.在大田生产中,直播可促进种子萌发出苗,有利于夏玉米幼苗的生长发育,形成壮苗.     

氮素配施双氰胺对冬小麦-夏玉米轮作系统N2O排放的影响及效益分析

针对目前集约化农业生产中氮肥用量盲目偏高、氮素利用率低、土壤及肥料中氮素以温室气体N₂O形式的排放量增加等问题,采用田间试验研究了不同氮肥水平(150、225、300 kg·hm^-2)配施双氰胺(DCD)对华北地区集约化农田冬小麦-夏玉米轮作系统N₂O排放的影响,并分析了其经济效益.结果表明： 在整个轮作系统中,不同氮水平配施DCD处理的N₂O排放通量减小25.6%～32.1%,N₂O年度累积排放量降低23.1%～31.1%.土壤N₂O排放通量与表面温度和湿度均呈显著指数相关,且湿度对小麦季N₂O排放的影响大于玉米季,而温度对玉米季的影响大于小麦季.施用DCD后,小麦、玉米产量分别增加16.7%～24.6%和29.8%～34.5%,两季作物经济收益平均增加7973.2 元·hm^-2.因此,合理氮肥用量配施DCD既可以保证作物产量、提高经济效益,又可以减少N₂O排放.综合考虑环境效益与经济效益,本试验条件下中量氮肥配施双氰胺(N总量225 kg·hm^-2)是一种适宜在华北地区推广的优良氮肥管理模式.     

利用蛋白质组学技术揭示的植物高温胁迫响应机制

高温是限制植物生长和产量的主要非生物胁迫因子.近年来,蛋白质组学研究为我们从系统生物学水平深入认识植物高温胁迫应答的复杂的分子机制提供了重要信息.目前,已经分析了模式植物拟南芥、主要粮食作物(大豆、水稻和小麦)、耐热植物(匍匐剪股颖、马齿苋、假虎刺),以及野生毛葡萄、胡杨、苜蓿、半夏等应答高温胁迫过程中的蛋白质组变化特征.这些研究共鉴定到838种响应高温胁迫的蛋白质,其中534种蛋白质表达受到高温诱导,304种蛋白质表达受到抑制.本文整合分析了上述植物在应对不同程度高温胁迫(30～45 ℃处理0～10 d)时蛋白质表达模式的变化特征,为解释高温胁迫应答网络体系中重要的信号与代谢通路(如：信号转导、胁迫防御、糖类与能量代谢、光合作用、转录、蛋白质合成与命运、膜与转运等)的变化提供了证据和线索,为深入认识植物应答高温胁迫的分子调控机制奠定了坚实的基础.