化学-生物发酵联用技术对稻草腐熟的效果及红外光谱研究

采用傅立叶变换红外光谱(FTIR),研究了化学—生物联用处理对稻草腐熟的影响．结果表明,稻草经各化学—生物联用处理7d,其腐熟效果均比对照好．其中化学熟化剂A-生物熟化剂A联用处理后,稻草颜色暗褐色,容易折断,明显腐熟．FTIR分析表明,经处理后稻草的酚羟基、醇羟基和甲基含量降低,脂肪族化合物部分降解,芳构化成分增多,尤其是取代芳环增多,氧化缩合作用增强,加快了稻草的腐殖化进程．比较各熟化剂及其配合对稻草的腐熟效果表明,化学熟化剂A>化学熟化剂B。生物熟化剂A>生物熟化剂B>生物熟化剂C,其中化学熟化剂A-生物熟化剂A联用处理对稻草腐熟效果最好．     

川西亚高山暗针叶林降水分配过程中氧稳定同位素特征

该文应用氧稳定同位素对四川卧龙巴朗山不同降雨条件下亚高山暗针叶林中降水、林冠穿透水和壤中流的变化动态进行了示踪,结果表明: 1)降水δ¹⁸O与林冠穿透水δ¹⁸O的差值(用Δ表示)随着日降雨量的增大呈现偏正态结构。降水量<3.20 mm时,Δ<0;当降水量≥3.20 mm时,Δ>0;且当降水量=12.65 mm时,Δ值最大。这是由当时冠层蒸散过程和降水过程相互作用决定的。 2)低降水强度、日平均降水量小和降水连续性差时,壤中流弱且不连续,导致壤中流的氧同位素组成对降水响应速度慢;反之,壤中流强且连续,导致壤中流对降水响应速度加快。当降水量在< 10 mm时,这种响应在降雨后4 d发生;当降水量在10~20 mm时,日平均降水量较大和连续降雨时,这种响应在降雨后2~3 d发生;当降水量在20~30 mm时,这种响应在降水1~2 d发生。发育良好的原始亚高山暗针叶林森林植被对降水分配进行着有效的调控,使得暗针叶林植被储备着不同时期降水、穿透水、壤中流及地下水组成的混合体,使壤中流变化滞后,从而控制植被下游洪水发生。     

川西亚高山暗针叶林恢复过程中不同恢复阶段的定量分析

以空间代替时间的方法,运用种间联结测定、主成分分析和最优分割法对川西亚高山箭竹-暗针叶林和藓类-暗针叶林经采伐后自然恢复形成的不同恢复系列(20、30、40和50年),以及未被采伐而保留下来的160~200年生暗针叶老龄林进行恢复阶段的定量分析.结果表明:藓类和箭竹暗针叶次生林向暗针叶老龄林恢复过程中,红桦、卧龙柳、五角槭、疏花槭、康定野樱桃、挂苦绣球、椴树和川滇柳归并为衰退种组;湖北花楸、陕甘花楸和微毛野樱桃归并为过渡种组;岷江冷杉、紫果云杉、铁杉和青扦归并为进展种组.20~40年生的次生林进入以红桦为主的阔叶林阶段,其森林类型分别为藓类-红桦林和箭竹-红桦林;恢复到50年,则开始进入红桦和岷江冷杉组成的针阔混交林阶段,其森林类型分别为藓类-红桦-岷江冷杉林和箭竹-红桦-岷江冷杉林;未被采伐而保留下来的160~200年生暗针叶林是以岷江冷杉为主的暗针叶老龄林阶段,其森林类型分别为藓类-岷江冷杉林和箭竹-岷江冷杉林.     

川西亚高山针叶林土壤呼吸速率与不同土层温度的关系

采用密闭气室红外CO2分析法（IRGA）,在野外连续定位测定了川西亚高山冷杉原始林的土壤呼吸,并对其不同土层（0、5、10、15和20cm）的温度进行了同步测定．在此基础上,分析了土壤呼吸的日、季节动态变化,及其与不同土层温度的关系和土壤呼吸Q10值变化．结果表明：冷杉原始林土壤呼吸呈现明显的日变化和季节变化．土壤呼吸的日最高值出现在12：00-14：00,最低值出现在8：00—10：00,与土壤表面温度的日变化一致;土壤呼吸的季节变化表明：7—8月的土壤呼吸高于9-11月,与不同土层温度季节变化规律一致;土壤呼吸与不同土层温度呈显著的指数增长关系,土壤呼吸速率与土壤15cm深处温度的相关性明显高于其它土层;利用Q10模型计算0～20cm各土层的Q10值分别为2．36、4．75、4．90、6．27和5．46,表明海拔高、温度低的环境条件下,土壤呼吸的Q10值偏高．     

川西亚高山暗针叶林不同恢复阶段红桦、 岷江冷杉土壤种子损耗特征

在川西亚高山米亚罗林区海拔3 100—3 600 m阴坡、半阴坡,以立地条件基本一致的箭竹和藓类林型不同恢复阶段(20—40年生的箭竹-阔叶林、藓类-阔叶林,50年生的箭竹-针阔混交林、藓类-针阔混交林、160—200年生的箭竹-暗针叶老龄林、藓类暗针叶老龄林)的群落为研究对象,于种子成熟散落前(8月)采集土壤样品,应用网筛分选法结合体视显微镜挑选种子,实验室发芽试验法和四唑染色法对种子生活力进行测定,分析了土壤内先锋树种红桦(Betula albo-sinensis)和顶极树种岷江冷杉(Abiesfaxoniana)的残余种子总数、组分及其分布格局;采用样方法调查了红桦和岷江冷杉的1年生幼苗密度。结果表明:1)随着森林的恢复,红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数呈减少的趋势,而岷江冷杉则相反。箭竹林型不同恢复阶段红桦的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数总体上大于藓类林型相应恢复阶段。岷江冷杉的残余种子总数、外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数、腐烂种子数的最大值均出现在藓类-暗针叶老林龄;2)在阔叶林和针阔混交林阶段,红桦和岷江冷杉的种子组分所占比例最高的分别为腐烂种子和发育不全种子,在暗针叶老龄林阶段,红桦的腐烂种子和空粒种子的比例位居前列,而岷江冷杉的外形完整种子比例最大;3)随着土层深度的增加,红桦和岷江冷杉的外形完整种子数、发育不全种子数、空粒种子数和腐烂种子数均呈减少的趋势。红桦和岷江冷杉不同组分的种子在枯枝落叶层所占地比例在72.85%—94.28%;4)红桦的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐减小,而岷江冷杉的1年生幼苗密度随着森林的恢复逐渐增大。在8月份,土壤中已经不存在红桦和岷江冷杉有生活力的种子,两种植物的种子只能形成短暂土壤种子库。     

紫茉莉对铅胁迫生理响应的FTIR研究

铅是一种毒性强的重金属元素,一旦进入环境将很难修复,进而通过食物链危及人类健康。傅里叶变换红外光谱法(FTIR)具有准确度好、简便快捷、分辨率高的特点,是一种探讨植物重金属耐性机理的可行方法。紫茉莉是一种生长快的多年生草本植物,有应用于铅污染土壤植物稳定的前景。通过温室培养,研究不同铅处理条件下(0,50,100,200,500,1000μmol/L),紫茉莉不同组织器官(根、茎、叶)的傅立叶红外光谱(FTIR)图谱变化,结果发现,生长介质铅处理浓度低于500μmol/L时对紫茉莉的生长基本没有影响,当Pb处理浓度达到1000μmol/L时,生物量略显降低,但是各处理浓度间生物量差异性不显著。紫茉莉根组织在3420,2920,1610,1060 cm^-1 等处峰高先上升后下降,反映蛋白质、氨基酸、糖类、羧酸等物质在低铅处理条件下往往作为渗透性调节物质出现, 有机物含量升高,但随着铅含量的升高, 其合成和运输受限, 有机物含量逐渐下降;茎组织在2920,1630,1380,1060 cm^-1 等处峰高无明显变化;叶组织在1650 cm^-1 处峰高随铅处理浓度升高而升高,这可能与紫茉莉叶中蛋白质和氨基酸等物质含量升高有关。这表明,紫茉莉通过根系有机物含量的变化,将植物吸收的Pb大部分积累在根部,阻止Pb向地上部分运输,有效的保护了植物地上部分。     

辽西不同针叶被害率的油松冠层光谱特征

通过对辽宁西部大面积油松冠层反射光谱的测定,分析了不同针叶被害率的油松冠层光谱反射率的差异.结果表明:在可见光波段,健康植被和不同针叶被害率的油松冠层光谱均符合绿色植物的光谱特征,但针叶被害率大于60％的油松冠层的红谷不十分明显;在近红外波段,随着针叶被害率的减少,780～1350 nm波段范围的光谱反射率增大,1450～1800和1950 ～2350 nm波段范围的光谱反射率下降.随着针叶被害率的增加,红边拐点波长位置向短波方向移动,即出现“蓝移”现象.不同针叶被害率与红边特征参数和多种植被指数均具有显著或极显著的相关关系,其中,以DVI(1470,860)为参数所建模型能更好地监测油松冠层针叶被害率.     

西双版纳不同热带生态系统土壤有机质的光谱学特性

 为了探讨西双版纳地区土地利用变化对土壤有机质含量及其化学组成的影响,选取了相邻的次生林、耕种6年的农田和定植3年的橡胶园样地,对其0～5 cm和5～20 cm表层土壤中有机质含量、胡敏酸的光谱学特性进行了分析。研究结果表明,次生林转变为农田之后,0～5 cm和5～20 cm 表层土壤有机质含量分别降低33.6%和23.7%;而次生林转变为橡胶园,分别降低28.6%和27.6%。胡敏酸可见-红外光谱结果显示,次生林转变为农田和橡胶园后,0～20 cm表层土壤E4/E6显著降低,这表明胡敏酸化学组成当中芳香族结构增加。傅立叶变换红外光谱结果同样表明,土地利用变化影响土壤有机质的化学组成。次生林转变为农田和橡胶园后,胡敏酸中羧基和酚基结构比例降低,而脂肪族、芳香族和多聚糖比例增加。     

不同氮素水平下超高产夏玉米冠层的高光谱特征

为明确超高产夏玉米冠层高光谱特性,对不同生育期、不同氮肥处理下普通玉米与超高产夏玉米冠层高光谱特性进行了比较;对超高产夏玉米冠层高光谱反射率及其衍生的植被指数与干物质积累、叶绿素含量间的相关性进行了分析。结果表明,不同生育期,超高产夏玉米近红外波段的高光谱反射率均大于普通玉米,且在生育后期变化缓慢。开花期与灌浆期之间,出现"红边平台"现象,生育后期红边位置"蓝移"变化量显著小于普通玉米。随着施氮量的增加,超高产夏玉米冠层高光谱反射率及红边位置变化不大,而红边幅值与红边面积呈逐步增大趋势。在相关性分析中,由950、760、810、870nm构成的各类植被指数及红边幅值、红边面积与超高产夏玉米干物质积累量间的相关性最好,红边位置λred可用于估算叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素的含量。不同氮肥下,超高产夏玉米冠层高光谱特征与普通玉米相比具有较大差异,研究结果能为超高产夏玉米生理特性的研究提供支持。     

用傅立叶变换红外光谱（FT-IR）进行细菌分类

通常,细菌的分类工怍是根据细菌的形态学和生物化学反应来进行的。然而,这些测试工作比较耗费时间,而且需要专业知识及专门的培训才能完成。通过检测细菌的红外光谱然后进行化学计量学分析显示出了很大的优越性（包括在测试速度及结果的一致性方面）。20世纪50年代末首次尝试了这种方法,并取得了一些成果,但是在仪器以及数据后处理工具方面也暴露出一些局限性。     

中国森林生态系统林冠层降雨截留特征

森林生态系统作为陆地生态系统的主体,其发达的林冠层通过调节降水量、改变降水强度等深刻影响着流域全过程水文通量及水分输出。以中国广泛开展的典型森林降雨再分配过程的年尺度监测数据为基础,揭示中国不同类型森林生态系统的降雨再分配及林冠层降雨截留特征,阐明森林生态系统林冠层截留特征与降雨、植被要素的关系。结果表明:我国不同森林生态系统年穿透雨量处于141.4-2450.0 mm之间,年穿透雨率为36.3%-92.3%。5种典型森林生态系统多年平均穿透雨量((445.3±252.9)-(1230.6±479.6) mm)占同期多年平均降雨量的(72.6±9.2)%-(77.4±8.9)%。不同森林生态系统年树干茎流量介于0-508.2 mm之间,占同期年降雨量的0-25.8%。5种典型森林生态系统树干茎流量多年平均值((9.8±17.3)-(87.8±81.6) mm)占同期多年平均降雨量的(1.4±1.9)%-(5.4±4.6)%。不同森林生态系统林冠层年降雨截留范围在25.7-812.9 mm之间,占年降雨量的4.2%-55.6%。5种典型森林生态系统多年平均林冠截留量((154.2±81.6)-(392.2±203.5) mm)占同期年平均降雨量的(18.7±7.4)%-(25.9±8.3)%。进一步分析表明,我国森林生态系统穿透雨量、树干茎流量和林冠层截留量随观测区年降雨量的增加而呈显著增大(P<0.05),年穿透雨率、年树干茎流率随年降雨量的增加呈显著线性上升趋势(P<0.05),而年林冠截留率与年降雨量呈显著的负相关关系(P<0.01),降雨量、叶面积指数是深刻影响森林生态系统林冠层降雨截留率等特征的重要因素。整体上,不同类型森林生态系统林冠截留降雨能力存在明显差异,林冠层截留率突出表现为:落叶林大于常绿林、针叶林大于阔叶林。     

川西亚高山典型森林生态系统截留水文效应

截留是水文循环的一个重要过程,水文功能是森林生态系统功能的重要方面,林冠和枯落物截留实现对大气降水的二次分配过程.为深入认识生态系统截留的水文效应,采用野外观测和人工降雨模拟试验相结合的方法,研究了2008年和2009年5-10月贡嘎山亚高山峨眉冷杉中龄林、峨眉冷杉成熟林和针阔混交林的冠层枯落物截留能力.结果表明,峨眉冷杉中龄林2008年林冠截留率为20.9％,针阔混交林2008年和2009年林冠截留率分别为23.0％和23.6％,林冠截留率的年际间变化不大,林冠截留主要受到降雨特征影响.3种林型枯落物饱和持水能力分别为5.1、5.1和5.7 mm,显著高于林冠的饱和持水能力,但由于冠层的截留蒸发速率较高,林冠截留蒸发仍是生态系统截留蒸发的主要组成部分.     

长白山北坡暗针叶林群落特征

长白山北坡的暗针叶林带分布海拔为１１００～１８５０ｍ,在野外调查的基础上,对暗针叶林沿海拔梯度物种组成的分布格局进行了研究。文中用α和β多样性指数来度量森林群落的多样性,用群落系数（本质上是一种β多样性指数）来度量不同群落或样地间的相似性,同时用欧氏距离和Ｗａｒｄ法对所有样地进行了聚类分析。研究结果表明主要树种云杉和冷杉在整个暗针叶林带均分布,而伴生树种和多数灌木出现于一定海拔范围内;沿海拔梯度物     

高山峡谷区暗针叶林木质残体储量及其分布特征

木质残体是高山峡谷区暗针叶林生态系统的重要组成元素,其分布在林窗、林缘和林下可能具有较大的差异,但一直缺乏必要关注。因此,以典型川西高山峡谷区岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林为研究对象,研究了高山峡谷区暗针叶林木质残体的储量特征及其在林窗、林缘和林下的分布特征。结果表明,岷江冷杉原始林木质残体总储量达53.00 t/hm~2,且呈现林下的储量大于林窗和林缘的趋势。从林窗到林下木质残体的类型均以倒木为主,直径大于40 cm的木质残体储量占粗木质残体的74.55%—76.15%,林窗、林缘和林下Ⅲ和Ⅳ腐烂等级的粗木质残体储量之和分别占粗木质残体储量的50.02%、55.84%和62.90%。相对于林下和林缘,林窗内倒木和根桩的储量比例较小,但枯立木和细木质残体的储量比例较高。此外,林窗内较低腐烂等级粗木质残体的储量较高,而林下较高腐烂等级粗木质残体的储量显著高于林窗和林缘。这些结果为充分认识高山峡谷区暗针叶林生态系统林窗更新过程中木质残体相关的物质循环等关键生态过程提供了基础理论依据。     

冻融循环对川西亚高山森林土壤酶活性的影响

土壤酶活性的研究有助于认识植物-微生物-土壤有机质之间的相互关系,土壤酶的生产遵循"经济法则",冻融循环将会改变生产土壤酶的资源分配,最终影响土壤的有机质分解过程。亚高山森林土壤具有明显的季节性冻融循环,为深入研究亚高山森林冬季土壤生态过程,以川西亚高山针阔混交林、针叶林以及阔叶林土壤为研究对象,通过室内培养研究冻融循环对6种与碳(C)、氮(N)、磷(P)相关土壤酶活性的影响。结果表明,与N和P相关的土壤β-N-乙酰葡萄糖苷酶、磷酸酶活性受冻融循环影响显著,其中,β-N-乙酰葡萄糖苷酶活性在整个冻融处理过程中表现出先升高后降低并趋于平稳的趋势,磷酸酶活性在后期明显增加。与C相关的土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶、多酚氧化酶在冻融循环过程中没有显著变化。林型对土壤酶活性产生了显著影响。其中,阔叶林的土壤纤维素酶活性显著低于针叶林;阔叶林的土壤过氧化物酶活性显著低于针阔混交林和针叶林;针叶林的土壤磷酸酶活性显著高于针阔混交林和阔叶林。冻融循环和林型的交互作用对土壤酶活性没有显著影响。结果表明,该地区土壤酶活性对冻融循环响应存在差异,气候变化引起的冻融循环将进一步影响川西亚高山森林土...     

湖南会同杉木人工林林冠截留特征

林冠对降水的截留是森林生态系统水分平衡的一个重要组成部分,在水分循环和水资源管理方面起着非常重要的作用。杉木是我国特有的速生商品材树种,研究杉木人工林各生长阶段的林冠截留,能更好的了解杉木各生长阶段的水循环过程以及涵养水源的能力。以湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站第Ⅲ集水区杉木人工林为研究对象,采用小集水区径流场综合试验法对1983年至2007年杉木人工林幼龄阶段、中龄阶段及近熟阶段3个不同生长阶段的林冠截留进行分析。结果表明:(1)杉木人工林不同生长阶段年均截留率分别为:幼龄阶段26%、中龄阶段27.86%和近熟阶段29.47%,3个阶段的截留率季节变化规律相似,但在降雨量较小的月份,近熟阶段的截留率明显高于幼龄阶段。(2)在雨量级小于1.0 mm时,3个阶段林冠截留率都较高且无明显差别,均在86%以上;在1.0—2.0mm雨量级时,3个阶段截留率与雨量级小于1.0 mm时均大幅降低,但3个阶段截留率物显著差异,幼龄阶段48.1%、中龄阶段48.7%和近熟阶段47.1%;在进入2.0—4.0 mm雨量级时,3个阶段截留率差异较大,幼龄阶段30.5%、中龄阶段38.4%和近熟阶段44.1%,近熟阶段的林冠能截留住更多的降雨;当降雨量大于100 mm时,3个阶段林冠截留率又无明显差异截留率均低于10%。(3)Fan模型对各阶段杉木人工林林冠截留的模拟较为理想。     

不同经营模式对川西亚高山天然次生林林地水文效应的影响

天然次生林是川西亚高山林区经历大规模砍伐后形成的主要森林类型之一,是我国西南林区水源涵养林的重要组成部分。以不同经营模式(抚育经营、清林+补植经营以及封育经营)的川西亚高山次生桦木林和桦木、岷江冷杉混交林为研究对象,通过样方取样法获取和分析了林地苔藓、枯落物和土壤的水文指标。结果表明,与封山育林经营相比,抚育经营下的两种林型的苔藓最大持水率均显著升高(F=8.147,P=0.010;F=15.525,P=0.006)、桦木林的蓄积量显著降低(F=4.979,P=0.022),而苔藓最大持水量变化不显著;混交林则均无显著变化。在清林+补植经营下,混交林苔藓水文效应变化不显著(F=2.280,P=0.183),而桦木林虽然苔藓最大持水率无显著变化(F=4.072,P=0.098),但蓄积量的显著降低(F=3.536,P=0.044)导致了其最大持水量的降低(F=3.782,P=0.042)。两种经营方式基本上促进了天然林的枯落物最大持水率、降低了林下枯落物蓄积量;其中抚育经营效果更显著,但两种经营方式下枯落物最大持水量变化不显著。两种经营方式下,桦木林和混交林的林下土壤容重均降低(F=10.715,P0.01;F=5.148,P0.05),同时桦木林土壤最大持水量增加(F=4.499,P0.05),其中抚育经营的影响程度都更显著。从4年来的短期效应来看,两种经营方式均对天然林的林地持水能力具有促进作用,抚育经营较清林+补植经营更显著,但这仅是短期的结果,两种经营方式对于退化天然林水文以及其他生态功能恢复的长期影响还有待于进一步的观测研究。     

川西亚高山针叶林林窗特征的研究

为探讨川西亚高山针叶林的林窗干扰特征 ,对王朗自然保护区的这一植被类型进行了调查 ,分析了该类型森林中林窗的数量、大小、形状及其成因 ;林窗形成木 (GM )的类型、数量和物种构成。结果表明 ,在川西亚高山原始针叶林林区 ,大多数形成木都是因树木达到一定年龄后衰老等原因引起其抗性下降而死亡的 ;由树木基折形成的林窗最为普遍 ,占 5 1 2 3% ,由干折形成的占 2 0 37% ;单株形成木林窗几乎达到所调查林窗的一半 (占总数的 4 6 99% ) ,平均每个林窗拥有 1 95株形成木。扩展林窗大小多在 10 0～ 4 0 0m2 ,10 0～ 2 0 0m2 所占的数量比例最大 ,占 2 6 5 1% ;而 30 0～ 4 0 0m2 所占的面积比例则最大 ,占 2 2 6 4 %。冠空隙的面积多在 2 0 0m2 以下 ,其中以 5 0～ 10 0m2 所占的数量比例和面积比例均为最大 ,分别为 32 5 3%、17 72 %。冠空隙、扩展林窗的平均面积为 71 6 8m2 、15 4 14m2 。     

长江上游亚高山暗针叶林土壤水分入渗特征研究

长江上游以峨嵋冷杉为主的亚高山暗针叶林流域土壤质地较粗,属于壤质砂土。随着森林演替的发展,林地土壤砂粒含量逐渐降低,粉、粘粒含量逐渐增加,以过熟龄峨嵋冷杉纯林的粉粘粒含量为最高。就坡积物而言。随土层深的增加,砂粒含量逐渐增加,粘粒含量逐渐减小。随森林演替的进展和土层深度的减小,土壤容重逐渐减小,土壤孔隙度和土壤贮水力逐渐增大,研究区土壤非饱和导水率随土层深度的增加和土壤含水量的减小而减小,并与土壤含水量呈指数函数关系。随土层深度的增加,土壤饱和导水率呈负指数递减,不同土层到达稳渗的时间有差异,随土层深度的增加,稳渗时间增加,平均在110min左右。该流域暗针叶林带土壤质地上的变化和土壤水分物理性质的分异以及土壤水分的高入渗性是该暗针叶林流域水文循环中森林对水分传输调节的具体体现,也可以为该流域很少见到坡面径流或地表径流,而大部分以壤中流、回归流和地下渗漏等径流形式出现的机制作出有力的解释。