作物生态位构建的模型及其进化惯量与动量的试验研究

物种生态位构建与其进化关系的研究属于生态位理论的新进展。以半干旱区作物为对象，系统地分析了生态位内涵的发展及生态位构建机理，研究了作物种与环境变化间协同进化的特殊规律，提出用作物生态位的适合程度测定其进化惯量，用现实生态位对其中心点的偏离程度测定进化动量，并建立了相应的数学模型，进行实例的计算分析，主要结果有：①作物种的生态位构建机制，从进化尺度上具体描述了作物通过其新陈代谢、活动与选择来确定自身的生态位（包括部分的产生、毁灭）。基于Hutchinson的生态位理论，建立了 n维超体积生态位的构建模式。②根据进化惯量与进化动量对生态位构建的作用，所进行的实例计算与分析的结果显示：自然选择与人工选择的压力具有异向性，生态位构建导致了进化惯量和进化动量不同的变化规律；作物的传统品种与新品种相比，具有较强的进化惯量与较弱的进化动量；在自然选择与人工选择双重作用下，作物生态位的构建机制有其特殊性。③在作物种进化与可变环境资源的耦合关系分析中，随着土壤养分的增加，作物进化惯量递增而进化动量递减，这从进化角度上揭示了土壤养分变化对作物生态位构建的影响。以上结果可为作物品种选育与农田人工调控提供理论依据。     

古尔班通古特沙漠灌丛雾凇的生态水文学效应

对生长于古尔班通古特沙漠东南边缘的梭梭和白梭梭两种植物的小枝与灌丛雾凇量进行了观测, 并结合植被调查估算这两种植物对群落雾凇量的贡献量, 探讨群落雾凇量与气象要素之间的关系.研究结果表明: 在小枝水平上, 白梭梭雾凇量是梭梭的1.5倍, 但是在灌丛和群落尺度上, 梭梭却是白梭梭的1.5和3.6倍.小枝粗细及其生长位置、 灌丛形态结构和相对种群密度的差别共同造成两种植物雾淞量不同水平的差异.积雪、 低风速、 逆温和高湿是形成雾凇的最主要原因, 日最高气温(T_ma)与群落雾凇量(Rime)相关性最显著, 它与日最小比湿(q_mi)组成的二元线性方程可以解释Rime 98.50%的变异.在观测期, 当T_ma>-11.48 ℃时, Rime随T_ma的变化率较大, 当T_ma < -11.48 ℃时, Rime随T_ma的变化率较小, 前者是后者的3.59倍.总之, 雾凇能部分补偿雪面蒸发造成的积雪量减少, 间接地保护了浅薄的地表积雪, 是古尔班通古特沙漠冬季极重要的生态水文学过程.     

多年冻土区高寒草甸根系分布与活动层温度变化特征的关系

多年冻土区植物根系的地下分布格局是其适应高寒、反复冻融作用等特殊环境条件的重要体现.针对目前青藏高原高寒植物根系研究不足的现状,对青藏铁路沿线高寒草甸植物群落根系的分布特征及多年冻土活动层地温变化等进行调查观测.研究高寒植物群落根系在活动层土壤中的垂直分布特征,重点探讨多年冻土活动层温度变化对于高寒植物根系分布和格局的影响,揭示植物根系对冻土环境变化的响应特征及其对逆境条件的适应策略.研究结果表明:活动层季节性冻融对于高寒植物和地下根系分布格局具有深刻的影响,多年冻土表层最先具备适宜根系生长的温度和水分条件,导致高寒草甸根系分布浅层化,生物量大量累积在土壤表层,并随深度增加而减少.高寒草甸地下平均总根量为3.38 kg·m^-2,0~10 cm土层根量密度平均为21.41 kg·m^-3,约占地下根系总量的63.4%.高寒草甸植物群落具极高的根茎比,活动层长期的低温环境增加了根系的干物质总量和高寒植物总的生物产量.活动层0℃以上积温是根系分布的主要影响因子.     

岩溶区不同母岩植物群落物种组成及优势种群生态位差异

以广西平果市纯石灰岩、石灰岩夹白云岩天然次生林为研究对象,在野外群落调查基础上,应用Levins生态位宽度和Pianka生态位重叠指数进行优势种群生态位特征分析。结果表明:纯石灰岩生境下调查到维管植物56种,隶属于35科45属,石灰岩夹白云岩生境下调查到维管植物44种,隶属于33科42属。两种生境下桑科（Moraceae）物种丰富度均占有明显优势,主要为榕属及波罗蜜属。豆科（Leguminosae）、荨麻科（Urticaceae）、楝科（Meliaceae）植物在纯石灰岩生境占优势;大戟科（Euphorbiaceae）植物在石灰岩夹白云岩生境下占优势,群落总体相似性较低。乔木层植物蚬木（Excentrodendron hsienmu）、灌木层植物葡萄叶艾麻（Laportea violacea）与草本层植物肾蕨（Nephrolepis cordifolia）为两种母岩生境植被中的共有物种且生态位宽度指数较高。纯石灰岩森林乔木层与灌木层优势种生态位完全不重叠种对数量较石灰岩夹白云岩森林高14对,纯石灰岩森林乔木、灌木物种相对丰富。在岩溶区进行植被恢复建设中,应依据不同岩性背景优先选择生态位宽度较宽的物种作为先锋树种,同时考虑与其生态位重叠指数低的树种作为伴生种,避免植物不适宜生长或生态位功能冲突。      

基于动态图像法的河流砂和湖滩砂粒形-粒度特征对比

对沉积颗粒大小、形态特征的量化和解释,是沉积动力条件分析和古地理重建的重要内容之一.图像法作为粒度分析的标准,长期受制于样本量小、效率低等困难.基于动态图像法的新型粒度粒形分析系统可在几分钟内获取多达n×107个颗粒的形状和大小信息,为沉积环境重建和动力条件分析提供了新的机会.本文基于两组样品(青藏高原的湖滩砂和黄河中游的河流砂)的动态图像粒度粒形数据,定量分析和对比了湖滩与河流两种环境沉积颗粒的粒度、粒形特征及其异同.结果表明,样品组成颗粒的球度与均值粒度之间整体上存在明显的反相关,球度-粒度曲线可大致划分为斜率不等的三段:占据颗粒绝大多数的中段(C.S.)球度适中,斜率最小;细端(F.T.)球度大,斜率也大;粗端(C.T)球度小,斜率小且不稳定.结合天然沉积颗粒的形状和密度特征,本文认为这些不同斜率的段落可能源于沉积颗粒密度效应和形状效应导致的粒度分异.对比研究表明,湖滩砂与河流砂在粒形-粒度曲线形态与分段特征方面均存在明显差异,两组样品在不同粒形参数(球度—长宽比—凹凸度)三角图和不同球度分段所对应颗粒体积百分比(C.T.-C.S.-F.T.)三角图中均能完全分离.这些事实表明基于动态图像分析的粒度粒形分析可望成为一种潜在的第四纪环境重建工具,在环境研究中有助于对天然沉积物物源特征以及风化、侵蚀、搬运和堆积过程的认识和理解.     

生态标准河流和调度管理研究

河流生态用水安全是维持河流系统健康的基本条件。本文首先从河流生态系统特性入手,提出生态水文季节,构建了多参数生态需水(最小生态需水、适宜生态需水、洪水期生态需水)体系并分析其内涵,组成了能反映河流生态系统健康的流量等级。生态需水按生态水文季节形成具有时间特征的生态标准河流。在此基础上,提出生态用水预警制度和危机管理机制,探讨保障生态用水安全的调度和管理模式。以黄河流域中下游为例,开展实践应用研究,为黄河中下游的生态用水安全调度和管理提供科学依据。     

基于能值分析的甘肃天祝县生态足迹研究

基于能值分析理论的生态足迹计算模型,是在传统的生态足迹模型基础上结合能值分析理论提出来的改进的生态足迹模型.与传统模型相比,它采用的能值转换率、能值密度等参数更加稳定,更能反映区域特征;同时,它将所有的自然资源转化为太阳能值进行比较,因而具有更强的可比性.应用改进生态足迹模型,分析了天祝县2007年生态经济系统的环境状况,得到人均生态足迹为0.0245hm2,人均生态承载力17.1hm2,生态足迹未超过生态承载力.与传统生态足迹模型的计算结果相一致,但与传统生态足迹模型相比,改进生态足迹模型的计算结果能更真实地反映生态经济系统的环境状况.     

内蒙古包头某铁矿尾矿库生态修复的植物优选研究

【研究目的】植物修复技术因其具有绿色、经济、环保的特点,在矿山生态修复中应用广泛,而调查和筛选矿山周边适应本地生境的植物物种是进行植物生态修复的关键环节。【研究方法】通过野外调查取样和室内分析测试相结合的方法,对内蒙古包头某废弃铁矿尾矿库及周边11种优势植物的重金属含量、重金属迁移富集能力及其上覆土壤重金属特征进行分析研究,以期筛选优良修复植物,为矿区生态修复提供科学依据。【研究结果】该废弃铁矿尾矿库及周边土壤Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、F含量均远超过河套平原土壤背景值,地累积指数显示污染等级为2～7级,污染程度从轻—中度污染到极强度污染。植物地下部分各元素含量总体上高于地上部分,除Cu外各植物重金属含量大多超出了正常值范围。【结论】沙蒿和独行菜具有富集型植物特征,玉米、狗尾草、虎尾草和拂子茅属于根部囤积型,碱蓬、灰条菜、苍耳、新疆杨和红柳符合规避型植物特征。可根据植物对重金属的吸收和富集特点,科学合理地选择适宜的植物进行矿区受污染土壤植物修复。创新点：研究了废弃铁尾矿库及周边11种优势植物的重金属特征;揭示了优势植物对重金属的吸收机制。     

新书介绍:生态水文过程观测方法

生态水文学(Ecohydrology)是生态学和水文学的新兴交叉学科,研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理,揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系,了解与水循环过程相关的生态环境变化原因与调控机理.生态水文学关注在不同时空尺度上和一系列环境条件下的生态水文过程,系统性研究气候—土壤—植被动态过程中的水文机制.目前水资源短缺已经成为全球性问题,对生态水文过程的认知是评估全球变化对水安全和生态系统功能影响的基础,这不仅是联合国可持续发展目标的重要议程之一,同样也是"未来地球"和地球关键带研究的热点问题.     

新书介绍:生态水文过程观测方法

生态水文学(Ecohydrology)是生态学和水文学的新兴交叉学科,研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理,揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系,了解与水循环过程相关的生态环境变化原因与调控机理.生态水文学关注在不同时空尺度上和一系列环境条件下的生态水文过程,系统性研究气候—土壤—植被动态过程中的水文机制.目前水资源短缺已经成为全球性问题,对生态水文过程的认知是评估全球变化对水安全和生态系统功能影响的基础,这不仅是联合国可持续发展目标的重要议程之一,同样也是"未来地球"和地球关键带研究的热点问题.     

石漠化的成因机理与防治对策

从石漠化的研究现状出发，依据我国西南岩溶石山地区石漠化特征，着重分析其主要控制介质为岩性、构造、地貌、气候、岩溶、地下水、植被等自然介质因子与森林砍伐、高坡开垦等人为介质因子．石漠化是以岩溶山区脆弱的岩溶生态环境为基础，以内、外地质作用和人类恶性生态地质作用为驱动力，以资源退化和恶化为本质，基岩不断裸露，生态环境不断恶化，周而复始的恶性循环过程．提出对石漠化的研究重点是成固机理研究，对石漠化的防治应着重于对石漠化的驱动力及其主异因子的防治，阐述了治山必须先治水等防治对策与建议．     

贵州关岭县喀斯特峰丛石漠区苔藓群落生态特征

为了了解喀斯特峰丛石漠化区苔藓植物的种类和群落特征,本文选取贵州省安顺市关岭县喀斯特峰丛石漠化区的三种典型生境（裸地、人工植被和自然植被）,对苔藓植物进行样地调查,并利用种间相遇几率（PIE）、生态优势度、Shaanon-Wiener信息指数(衡量生态位宽度)和Morisita-Horn指数(衡量生态位重叠)来分析该区苔藓植物群落的组成、分布规律及生态特征。结果表明:（1）该区苔藓植物共有11科17属22种,真藓科为优势科,苔藓植物群落有19个类型。（2）苔藓群落PIE值与植被覆盖度呈正比,与岩石裸露率呈反比,自然植被生境的苔藓群落PIE值高于人工植被和裸地生境,但研究区苔藓群落PIE总体偏低,反映了喀斯特峰丛地区恶劣的生境条件。（3）研究区内卷叶湿地藓群落(Hyophiletum)、直蒴卷柏藓群落(Racopietum)和皱叶牛舌藓群落(Anomodetum)有着较高的生态优势度和生态位宽度,并且与其它苔藓群落的生态位重叠值很高。表明这三种苔藓群落对不同类型的峰丛石漠化生境都有着较好的适应能力,能够很好地与其它苔藓群落互利共生。      

内蒙古扎鲁特旗地区更新统沉积特征及气候环境演变

内蒙古扎鲁特旗处于东亚季风区的东北缘,对季风强弱以及全球气候变化影响敏感.本文以扎鲁特旗地区的更新统赤峰黄土与乌尔吉组作为研究对象,采用实测剖面中沉积物常量元素、微量元素、粒度、碳酸盐、磁化率、孢粉、光释光等指标分析研究了该地区气候环境变化.研究表明,研究区光释光测年结果为（130.8±6.1）～（38.7±1.7） ka,赤峰黄土的气候环境以温暖湿润草原植被景观为主,底部和顶部出现较短暂的寒冷干燥的疏林草原植被景观;乌尔吉组气候环境变化总体表现为凉爽干燥荒漠草原－草原植被景观.     

西宁黄土堆积记录的最近13万年高原季风气候变化

青藏高原对于大气的热力和动力作用形成了高原季风气候现象.青藏高原东北部西宁盆地位于高原季风控制区,末次间冰期以来的黄土堆积记录了高原季风气候变化过程.对西宁盆地湟水阶地上的黄土堆积进行了地貌观查、地层对比和探槽及探井采样,完成了热释光和光释光测年,测量了古地磁定向样品以及磁化率、频率磁化率、CaCO3含量和粒度等古气候代用指标.结果表明,西宁黄土堆积记录的高原夏季风环流在相当于深海氧同位素阶段5e特别强,在5a和5c阶段接近于阶段3.高原夏季风和冬季风变化存在位相差以及冬季风强的时候夏季风不一定弱,夏季风弱的时候冬季风不一定强的变化模式.     

黑河上游祁连山区植物群落随海拔生境的变化特征

基于79个样地的野外调查数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)等方法,研究了黑河上游祁连山浅山区、阴坡、阳坡3种典型类型植物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:浅山区植被属于山地荒漠类型;阴坡植被沿海拔升高依次分异为山地荒漠、山地森林和高山灌丛,海拔2 500m和3 300m是它们的海拔分界线;阳坡植被在海拔3 200m截然分异为干旱类型和湿润类型.乔木物种多样性随海拔变化难于形成一定的格局;灌木物种丰富度随海拔升高呈现多峰分布格局,总体上高海拔低、低海拔高;草本植物物种多样性随海拔升高呈单峰变化.以上生态型的各优势种分别占据不同的海拔范围,祁连山主要乔木青海云杉分布在海拔2 500～3 500m的阴坡,其郁闭度随海拔升高而降低,在海拔3 300m以上海拔区域为零星分布.     

东亚中高纬Heinrich 1事件的表现特征:呼伦湖孢粉记录

Heinrich 1事件是发生于末次冰消期的极端气候突变事件之一,对全球大气环流和陆地生态格局产生了深刻影响.基于对东亚夏季风边缘区最北端呼伦湖 HL08 孔5. 75 m 以上沉积岩芯的 AMS 14C定年技术和 415~275 cm段140个样品的孢粉分析,重建了东亚中高纬地区呼伦湖21500~13000 cal. a B. P.高分辨率植被变化历史,在此基础上揭示了Heinrich 1事件期间呼伦湖区植被响应过程,明确了Heinrich 1事件在东亚中高纬地区的表现特征.结果显示:呼伦湖区Heinrich 1事件发生于16500~15400 cal. a B. P.,以剧烈降温和显著干旱化为表现特征;事件发生期间湖区周围山地发育亚高山草甸,森林植被稀疏;湖盆区域以藜科为主的荒漠草原显著扩张,区域植被盖度降低、生态环境明显恶化;同时,不同植被类型对Heinrich 1事件的响应存在明显差别,亚高山草甸和蒿属为主的典型草原较藜科为主的荒漠草原和桦属为主的落叶阔叶林响应更为快速、敏感.     

古炭屑与古森林火?

森林火普遍发生在地质历史时期中，它对自然植被系统的演替起着重要作用。不同强度和频率的森林火培育出不同类型的植被：频繁的森林火导致草甸的形成，而热带雨林形成的原因之一是森林火的缺乏。古炭屑作为古森林火的遗迹，具有分布广泛、细胞结构保存完好以及原地埋藏等特点，为研究古森林火发生的强度和频率提供了宝贵的材料。古炭屑的出现与当时的气候因素、植被类型和地理状况有密切关系：干旱、少雨的气候常常伴随高频率森林火的发生，表现出古炭屑的数量增多；易燃物种组成的植被易发生森林火，古炭屑的出现也会增多，而耐火树种会降低森林火的强度，古炭屑则出现少。因此，从古炭屑的数量和种类的变化，可探讨古森林火的发生规律，进而推断长期地质历史时期的气候、植被、地理状况的演变。     

不同石漠化等级的孢粉组合特征及其生态指示意义——以花江实验区为例

以贵州省关岭县南部北盘江试验示范为例,分析了不同等级石漠化土地上的表土孢粉组合特征,揭示了孢粉组合特征与石漠化等级的相互关系。结果显示:石漠化地区的孢粉组合具有鲜明的特征,乔木与灌木合占16.1%,草本与蕨类植物合占58.9%,这反映了石漠化地区以草蕨类植物为主的植被状况;孢粉组合与石漠化等级呈良好的相关性,草蕨类植物随石漠化等级的升高比重由41%增加到77.6%,种类由14种增加到27种,乔木花粉所占比重由6.9%降到2.6%,植物种类不变;孢粉组合反映出三出凤尾蕨等蕨类植物对岩溶石漠化生态环境的适应性和代表性。     

荒漠绿洲边缘凝结水量及其影响因子

以2004年7~10月在临泽内陆河流域综合研究站凝结水试验观测数据为基础,讨论了荒漠绿洲边缘凝结水凝结过程、不同下垫面凝结量及其影响因子.结果表明:荒漠绿洲边缘凝结水以吸湿凝结为主,北京时间16:00~18:00开始,至次日7:00~8:00结束.凝结开始的时间受控于沙地含水量,凝结量则主要受近地表相对湿度、近地表气温以及气温日较差三方面因素的影响.人工草地、平坦无植被沙地、沙丘顶部、丘间低地和人工林地在7~10月的平均月凝结量分别为:5.1 mm、4.0 mm、3.1mm、1.8 mm和1.0 mm.