持久性有机污染物在森林生态系统中的环境行为研究

持久性有机污染物(POPs)具有环境持久性和半挥发性, 可以在区域及全球范围内传输和分布。森林植被和林下土壤富含有机质, 森林生态系统因此成为POPs主要的储存库之一。植被叶片可快速吸附大气POPs, 并通过叶片凋落、雨水冲刷和干沉降等过程加强或加速大气POPs 向地面的沉降, 并使森林土壤成为POPs 的“汇”, 从而形成所谓的“森林过滤效应”, 进而影响POPs 在全球的分布。进入森林的POPs 在森林生态系统中将经历一系列的环境过程。本文简要介绍了森林过滤效应的特征和影响因素, 综述了叶片对大气POPs 的吸附、叶片凋落和干湿沉降、POPs 在土壤中的迁移和损失等3 个主要环境过程的研究进展, 报道了松针、树皮和苔藓作为被动采样器反映的森林POPs空间分布趋势。最后, 提出了森林POPs研究中亟待解决的科学问题, 并指出未来中国森林POPs研究的可能方向。     

植物属性地理的研究进展与展望

植物属性地理学是植物地理学的一个新兴研究方向,研究植物属性的地理分布规律。目前与植物属性地理相关的研究热点主要集中在植物属性的多尺度表达、植物属性的权衡关系和属性多样性与生态系统功能三个方面。比叶面积、叶干物质含量、叶氮含量、种子质量、植物高度、茎密度是最受关注的植物属性。植物属性需要在植物个体水平上进行测量,然后基于群落内物种相对优势度的加权平均上推到群落水平。植物属性权衡关系主要包括叶片经济型谱及属性与环境因子之间的权衡关系研究。全球植物属性数据库的丰富与共享,推动着植物属性地理学的蓬勃发展。当前的植物属性空间连续分布主要利用全球属性数据库和空间统计建模方法实现,但借助激光扫描和成像光谱技术直接对区域植物功能属性进行空间制图正成为植物属性地理学空间计算的新方法。植物属性的空间格局分析是植物属性地理学的重要内容之一,不仅有助于解释植物物种的适应性与分布、群落构建等问题,而且为预测全球气候变化对植物的影响提供了依据。用植物属性代替物种可以更好地解释植物分布和植物对环境适应的生理机制,所以在全球植被模型研究中开始尝试将基于物种的植被动态模型发展为基于属性的植被动态模型,这将会给全球变化下碳循环过程的模拟和陆面模式带来新的机遇和挑战。展望未来,植物属性地理学仍然需要发展新的研究手段,深化全球植物属性的空间分异规律及其与环境因子之间的关系研究,以及完善全球和区域植物属性数据库建设。     

北极黄河站生态环境考察与研究进展

北极黄河站位于北极斯瓦尔巴群岛新奥尔松地区,是生态系统对全球变化响应监测与研究的理想之地。我国自2004年建站以来,开展了系统的王湾海域生态断面和陆地植被样方的长期监测与研究,同时开展了环境污染和鸟类种群变迁等方面的考察与研究。结果表明:冰川退缩迹地上的物种更替明显,而范氏藓等可很好地反映该地区同时期的气温变化;从北极黄河站周边区域的海底沉积物、土壤、湖沉积物和冰川冰碛中分离获得了3个北极新属和21个北极新种,并发现了部分活性菌株;王湾海域微型浮游生物存在较高的生物多样性,其表层水存在潜在氮限制;微藻对温度有较好的适应性,具有通过自身调节来适应北极环境变化的能力;苔原植物对重金属具富集能力,大气传输是持久性有机污染物(POPs)污染来源的最主要途径;鸟类方面,在距今9 400年海鸟就已在该地区生活繁衍,种群数量存在明显波动并在距今7 650年左右达到最大。未来应坚持监测断面和样方的长期监测,进一步掌握生物群落的变化趋势;融合我国在该地区的大气、冰川、样方和海洋监测,开展大气-冰雪-陆地-海洋相互作用研究,聚焦科学问题并形成我国在该地区的研究特色。     

植物物候遥感监测精度影响因素研究综述

基于植物物候的遥感监测对于研究植被对气候变化的响应具有重要的科学价值。本文在阐述植物物候遥感监测原理及其通用技术流程的基础上,分别从植被类型及其所处的地理条件、遥感数据源及其预处理、植物物候遥感识别方法和植物物候遥感监测结果评价4个方面分析了影响植物物候遥感监测精度的因素,并针对当前研究中存在的不足,探讨了提高植物物候遥感监测精度的可行性途径,即建立高分辨率的近地面遥感定点观测及数据共享网络,发展普适性更强的卫星遥感时序数据去噪及植被指数曲线重建方法,寻求稳定性更高的植物物候期遥感识别方法,探索综合运用地面观测、遥感监测与模型模拟实现物候观测空间尺度拓展的可能性。     

藏北高原植被的分布与环境和空间因素的关系分析（英文）

环境和空间因素长期以来被视为决定物种组成和分布的关键因素。然而,这些因素对高原植被的影响研究较少。青藏高原拥有一个独特的生态系统和全球环境梯度极端值。我们的目标是量化藏北高寒草地群落的空间分布,揭示植被的物种组成、空间因素和环境因素。在藏北高寒草地分布区,我们沿着1200公里长的梯度建立了63个采样点,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和去趋势典范对应分析(DCCA)。调查发现沿横断面可识别的三种类型(高山草甸,高山草原,沙漠草原)中有14个高寒草地种群。分析发现高寒草地的植被组成和空间分布主要由年平均降雨量影响,受温度影响较小。沿着该断面,73.5%植被分布的变化能够被环境变量解释,56.3%被空间因素解释。环境和空间因素分别解释了总变异的29.6%和12.3%,而他们交互作用解释了43.9%。我们的研究结果为藏北高寒草地的生物和环境保护提供强有力的实证依据。     

黄土高原祖厉河流域潜在植被分布模拟研究

植被空间分布格局深受环境影响, 分析植被与环境之间的关系一直是植物生态学的中心问题。论文从黄土高原自然植被恢复问题出发, 引出植被恢复的参照标准- 潜在自然植被。 依据气象站和雨量站观测资料, 建立气温降水与海拔高度和地理位置的统计方程, 以GIS 为技术支撑, 对两大环境变量进行空间化。通过野外观测取样, 结合气温降水的空间分布, 界定祖厉河流域不同草地覆盖度的生境空间。根据生境空间边界函数, 对整个流域内的潜在草地植被分布进行模拟。草地分布现状与潜在草地分布对比发现, 低覆盖草地由北向南扩展, 占潜在中覆盖草地面积的37.39%, 占潜在高覆盖草地面积的34.98%。中覆盖草地也在此向南部区域和北部山地扩展, 占潜在高覆盖草面积的11.51%。高覆盖草地收缩到南部和北部山地狭小地带, 仅占其应有区域的4.84%。     

黄土丘陵区坡面尺度上不同植被格局下植物群落和土壤性质研究

通过对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域坡面上退耕还林还草后形成的林地(单一种植刺槐人工林)、草地(单一的撂荒草地)、草地-林地-草地(上坡位和下坡位撂荒草地,中坡位种植刺槐人工林)及林地-草地-林地(上坡位和下坡位种植刺槐人工林,中坡位为撂荒草地)四种不同的植被格局下植物物种多样性及土壤理化性质变化的研究,旨在揭示植被恢复过程中,坡面上植被不同的空间配置模式对植物物种的组成及土壤环境变化的影响.研究发现,4种植被格局下植物物种的多样性以单一的撂荒草地坡面最高,人工林的种植一定程度上影响了林下植物物种多样性的恢复,但整个灌木和草本的群落结构4种植被格局之间均未达到极不相似水平.土壤有机碳及总氮含量均以坡面上草地-林地-草地的空间配置格局最高且有机碳存在显著差异,而撂荒草地则在土壤水分的保持及改善土壤pH值上优于其他3种植被格局.     

青藏地区高寒草地春季物候时空变化及其对气候变化的响应

植被物候是评估全球气候变化的重要指标,掌握其时空变化有利于理解陆地植被生态系统与气候变化间的关系。然而,当前关于青藏高原高寒草地春季物候(生长季始期,Start of Growth Season,SOG)变化趋势及驱动机制方面仍然存在诸多争议。本文基于MODIS-NDVI数据采用动态阈值法和偏相关分析等方法提取并分析青藏地区2000—2015年高寒草地SOG时空变化趋势和空间分异特征,结合同时期气象数据基于像元尺度直观量化其对气候变化响应的空间分布特征。结论如下:(1)2000—2015年青藏地区高寒草地SOG整体上由东南向西北逐渐推迟,同时呈现河谷地区早、高山地区晚的特征;(2)2000年以来青藏地区高寒草地SOG呈明显提前趋势,提前幅度约为0.33 d/a,但在不同的草地类型上存在差异。空间分布上,呈提前趋势的区域主要分布于青海东部、三江源地区,呈推迟趋势的区域主要集中分布于西藏阿里南部等区域;(3)研究时段内青藏地区高寒草地SOG与温度、太阳辐射量及降水量相关性均较明显,但相对于太阳辐射与降水量而言,SOG对气温的响应更为敏感。本研究结论对全球变化背景下植被一气候关系的理解及高原的生态安全建设具有一定的参考意义。     

持久性有机污染物气——土界面交换研究进展

气-土界面交换对于持久性有机污染物(POPs)在区域和全球尺度上的传输迁移、重新分布和归趋具有重要意义。气-土界面交换所涉及的过程主要包括:干沉降、湿沉降和从土壤向大气的挥发。其中, 气态化合物的扩散交换是决定“源和汇”的关键过程。气态化合物在气-土界面的交换过程由大气和土壤之间的浓度梯度驱动, 土-气分配主要受化合物理化性质、温度和土壤有机质的影响。随着全球POPs禁用进程的加快, 中纬度污染地区的土壤逐渐成为低分子量化合物向大气排放的二次源;而对于高分子量的化合物来说, 土壤仍然是污染物的汇, 可以存储更多的污染物。气-土交换方向还受到温度的影响, 呈现出土壤夏季为源、冬季为汇的季节性变化特点。逸度模型是估算POPs 气-土交换通量的有力工具, 由通量大小可以定量判断源和汇的强度。此外, 还讨论了目前POPs气-土界面交换研究中存在着的一些不足, 并提出该领域未来可能的发展趋势。     

全球及区域模式中陆面过程的地表植被覆盖分类方法

全球和区域尺度上陆面生态系统与气候密切相关。全球和区域模式的发展对于我们认识气候与陆地生态的变化起到重要作用。在这些模型中，植被覆盖是影响大气-植被间热量、水分和CO2等交换的重要陆面参数。在分析了陆地植被覆盖分类原理基础上，介绍了目前全球不同植被覆盖分类方案，包括基于地基观测的植被分布、基于生物气候特征的分类方案（如：Holdridge的方案）；特别近年来陆面过程试验表明，各种遥感数据源（如：NOAA—AVHRR，EOS—MODIS，Landsat—TM）等为我们提供了有利的工具来监测全球植被动态，完善植被分类，并且采用高时空分辨率的全球土地覆盖状况特征，在不同时空尺度揭示植被-大气相互作用。本文分析了代表性的3种基于卫星遥感技术的陆面植被分类方案，分别是BATS（18类）、SIB（9类）、SIB2（12类）和BIOME—BGC（31类）陆地模式的植被覆盖分类方案．最后分析了目前可用于全球植被覆盖分类的新的遥感数据库。     

Soil physico-chemical properties affecting the distribution of biological soil crusts along an environmental transect at Zapotitlán drylands, Mexico

The composition of cyanobacteria, mosses, and lichens of biological soil crusts were correlated with soil characteristics and sun exposure along an environmental transect. The study was conducted in Zapotitlán drylands, a locality within the Tehuacán–Cuicatlán Valley, central Mexico, where a great variety of environments for crust development exist due to landscape fragmentation. Data were analyzed with redundancy and Sorensen analysis. Soil crusts consisted of different combinations of cyanobacteria (7 species), mosses (19 species), and lichens (8 species). The relative frequencies of these groups were positively correlated with soil apparent density and lichens were also positively correlated with soil pH. However, there were no significant correlations with sun exposure.     

山东湿地植被类型和演替规律的研究

山东湿地共分布有湿地高等维管植物70科277种、苔藓植物12科24种,在植物种类组成上以莎草科和禾本科植物等最为丰富。植被类型有灌丛、灌草丛、草甸、盐生、沙生、沼生和水生植被等7种。湿地植被的分布既受地理位置、气候、海拔等影响,又受制于水分、土壤和土壤含盐量等因素。湿地演替是植物群落的演替过程,即随着湿地的发育,特别是土壤水分和营养的变化,导致植物种类和群落发生改变的过程。湿地植物群落演替是气候、水文以及地貌、土壤等自然要素综合作用的结果,客观反映了湿地的形成、发育与演替过程。     

The ecogeochemical role of forest fires in the Baikal region

A study is made of the behavior of artificial radionuclides and heavy metals during a forest fire. It is shown that forest fires are accompanied by airborne migration of some heavy metals and artificial radionucleides as well as by pollution of new areas. The main depositories of elements falling out of the atmosphere are provided by forest litter, mosses, lichens, and tree needles. Up to 40% of 137Cs and 90Sr can migrate from the sites of fires, which originally were contained in the soil-vegetation cover. The elements that are carried away from the sites of fires partly deposit themselves on adjacent areas.     

Ecology and functional roles of biological soil crusts in semi-arid ecosystems of Spain

Biological soil crusts (BSCs), composed of lichens, cyanobacteria, mosses, liverworts and microorganisms, are key biotic components of arid and semi-arid ecosystems worldwide. Despite they are widespread in Spain, these organisms have been historically understudied in this country. This trend is beginning to change as a recent wave of research has been identifying BSCs as a model ecological system. Many studies and research projects carried out in Spain have explored the role of BSCs on water, carbon and nitrogen fluxes, the interactions between BSCs and vascular plants, their dynamics after disturbances, and their response to global change, among other topics. In this article we review the growing body of research on BSCs available from semi-arid areas of Spain, highlighting its importance for increasing our knowledge on this group of organisms. We also discuss how it is breaking new ground in emerging research areas on the ecology of BSCs, and how it can be use to guide management and restoration efforts. Finally, we provide directions for future research on the ecology of BSCs in Spain and abroad.     

囊果碱蓬离子含量及分布特点

为研究真盐生植物矿质营养特征,以北疆荒漠囊果碱蓬群落为对象,通过土壤及植株调查,分析其矿质元素特征。结果显示：（1）囊果碱蓬的生长增加了0~30cm土壤的pH值、水分及盐份含量,并使盐分在土层重新分布。（2）根系相对于土壤,具有优先吸收K⁺、Mg²⁺ 养分离子的特点;叶片相对于根系,具有优先运输Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 盐分离子的特点,同一离子在吸收和运输的选择不一致,与其在整株的功能相关。（3）Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 积累于叶片,含量远大于K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺ ,Cl^- 和Na⁺ 可能相伴向上运输,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 在根、茎、叶保持基本不变的比例。（4）囊果碱蓬属于SO₄ -Cl 盐积累植物,而背景土壤为Cl-SO₄ 型盐土。     

Differential interception and evaporation of fog,dew and water vapour and elemental accumulation by lichens explain their relative abundance in a coastal desert

The interception and evaporation of fog, dew and water vapour by soils and lichens in a coastal desert were measured with automated lysimeters at hourly intervals spanning a 12 month period. Fog water and lichen thalli were chemically analysed at monthly intervals. The chemical composition of the lichens did not correspond with the elemental concentration sequence in collected fog water of oceanic origin. However, elemental concentrations were generally greater in Teloschistes capensis, whose canopy area to dry mass ratio was higher than that of Ramalina sp., indicative of a more efficient mineral absorbing thinner thallus. Non-rainfall atmospheric moisture intercepted by the bare gypsum soil was 10 times greater and that solely by the lichens up to 3 times greater than the measured rainfall amount. Water vapour contributed the highest percentage of the non-rainfall atmospheric moisture absorbed by the lichens and bare soil, followed by fog, with dew contributing the smallest percentage. T. capensis displayed two-fold greater interception and two-thirds less evaporation of non-rainfall atmospheric moisture than Ramalina sp. which may explain T. capensis 3 times greater canopy cover. Our results substantiate the crucial role of atmospheric water vapour and fog in driving lichen photosynthesis and distribution in a coastal desert.     

科尔沁沙地中南部34种植物叶功能性状及其相互关系

以科尔沁沙地中南部34种主要植物为研究对象,分别测定叶片鲜重(FW)、干重(DW)、干物质含量(LDMC)、面积(LA)和比叶面积(SLA),比较不同生活型(一二年生草本、多年生草本、灌木)和功能型(C₃、C₄植物)的叶片性状的差异性,探讨沙地植物叶片性状相互之间的内在联系及其对环境的适应性。结果表明:一二年生草本的LDMC(0.23 g·g^-1)显著小于多年生草本(0.31 g·g^-1)和灌木(0.32 g·g^-1);而一二年生草本的SLA(22.14 m²·kg^-1)显著大于多年生草本(17.18 m²·kg^-1)和灌木(13.41 m²·kg^-1)。一二年生和多年生C₄植物的LDMC显著大于C₃植物;多年生C₄植物SLA显著大于C₃植物;C₃植物的LDMC表现为一二年生草本<多年生<灌木。沙地植物的叶鲜重、叶干重和叶面积三者间极显著正相关,植物叶干重与SLA显著负相关;C₄植物和多年生植物叶干重与SLA显著负相关。沙地不同生活型、功能型植物叶片的功能性状差异明显,沙地灌木和多年生植物能够较强的适应干旱环境,一二年生草本则具有较强的保持体内营养和获取土壤资源的能力。     

Effects of early season defoliation ofAnthyllis cytisoides(a Mediterranean browse species) on further herbivore attack

To determine if defoliation of a woody plant affects foraging by folivorous insects, we examined the infection rate (number of leaves damaged per total number of leaves sampled on marked stems) ofAnthyllis cytisoidesunder three experimental treatments: 10, 50 and 90% plant defoliation. Observations were made for three age classes, established by trunk base perimeter (equal to or lower than 11 cm, between 11 and 20 cm, larger than 20 cm). Plants respond positively to artificial defoliation by increasing total vegetative length of the stem and total inflorescence length. This response is most evident in young individuals.Response to herbivory was measured as overall infection rate and also as infection rate by different feeding guilds—chewing, mining, or sucking insects. We found that increased defoliation elicited increased resistance of leaves to insect attack. This was particularly evident in young plants. Different insect guilds respond in different ways. Attack by chewing insects declines with defoliation for all plant age classes; only sucking insects which feed on the oldest plants reduce feeding rate with plant defoliation. Finally, mining insects present the opposite trend in young and senescent plants.