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生态学报 2011年第22期杂志 文档列表

叶冠尺度野鸭湖湿地植物群落含水量的高光谱估算模型6645-6658

摘要：利用高光谱遥感技术定量估测野鸭湖湿地植被含水量,对于监测和诊断野鸭湖湿地植被的生理状况及生长趋势具有重要意义,也能够为高光谱遥感影像在野鸭湖湿地植被含水量诊断中的实际应用提供理论依据和技术支持。采用Field Spec 3野外高光谱辐射仪,获取了野鸭湖典型湿地植被冠层和叶片的光谱,并测定了对应的含水量。以上述实测数据为基础,首先以芦苇为例初步探明了不同含水量水平下典型湿地植被冠层和叶片光谱反射率的响应模式,然后采用相关性及单变量线性与非线性拟合分析技术,从冠层和叶片两种层次,对不同尺度下的含水量与＂三边＂参数及高光谱植被指数进行了分析拟合,并采用交叉检验中的3K-CV方法对估算模型进行了测试和检验,确立了不同尺度下野鸭湖湿地植被含水量的定量监测模型。结果表明：（1）随着含水量水平的增加,芦苇冠层与叶片光谱在可见光波段（350—760 nm）和红外波段（760—2500 nm）的反射率均呈逐渐降低趋势。（2）不同尺度含水量与选取的光谱特征参数整体上相关性较强,与＂三边＂参数基本上都呈极显著相关,相关系数最大达到0.906;与高光谱指数全部呈极显著相关,相关系数最小为0.455,最大达到0.919,并通过选取不同尺度上相关性最佳的光谱特征参数,分别基于＂三边＂参数和高光谱植被指数构建了不同尺度下的含水量估算模型。其中,冠层尺度下,黄边面积（SDy）与SRWI（Simple Ratio Water Index）的估算效果最好,估算模型分别为y=-9.462x2-2.671x＋0.608和y=0.219e1.010x;叶片尺度下,红边面积（SDr）与WI（Water Index）的估算效果最好,估算模型分别为y=0.562x＋0.376和y=2.028x2-0.476x-1.009。通过3K-CV的交叉验证,不同尺度下的含水量估算模型均取得了较为理想的预测精度,预测精度的最小值为94.92%,最大值为97.06%,表明估测模型具有较�

中国水稻潜在分布及其气候特征6659-6668

摘要：基于全国层次和年尺度筛选的影响中国水稻分布的潜在气候指标,结合水稻地理分布信息,利用最大熵模型和ArcGIS软件的空间分析功能,分析了中国水稻潜在分布及其气候特征。结果表明：年降水量（P）、湿润指数（MI）、稳定通过18℃持续日数（N18）和≥10℃积温（∑T10）4个因子是影响水稻分布的主导气候因子,其累积贡献百分率达97.6%。采用主导气候因子作为环境变量重建气候水稻分布关系的最大熵模型,利用重建的最大熵模型给出的中国水稻存在概率,对中国水稻潜在分布区的气候适宜等级进行了划分,并分析了各适宜区的气候特征。研究结果可为中国水稻生产布局及制定应对气候变化政策提供参考。

大豆异黄酮浸种对盐胁迫大豆幼苗的生理效应6669-6676

摘要：大豆异黄酮（Soybean isoflavones）是在大豆生长过程中形成并在成熟种子和叶片中积累较多的一类具有生物活性的次生代谢物,通常可作为人们日常生活中的一类营养保健品。研究了外源大豆苷或染料木苷溶液（0.01 mg/L）浸种处理对盐胁迫栽培大豆（N23674品种）和滩涂野大豆（BB52种群）及其经逐代耐盐性筛选的杂交后代（4076株系,F5）幼苗叶片伤害率、光合作用、Na＋含量和Na＋/K＋值、活性氧清除酶活性及内源大豆异黄酮含量等生理指标的影响。结果表明：盐胁迫下,两种外源大豆异黄酮浸种处理均可显著抑制叶片相对电解质渗透率和硫代巴比妥酸反应物（TBARS）含量的上升及净光合速率（Pn）的下降,降低Na＋含量和Na＋/K＋值,增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,提高内源大豆异黄酮含量,从而表现对盐害的缓解效应,其中对耐盐性较弱的栽培大豆N23674品种效应更明显。这为大豆异黄酮在大豆耐盐育种、化学调控和盐碱地种植利用等提供了理论依据。

黑河中游荒漠绿洲过渡带多枝柽柳对地下水位变化的生理生态响应与适应6677-6687

摘要：以黑河中游荒漠绿洲过渡带主要建群种多枝柽柳成年体为研究对象,对野外不同地下水埋深处柽柳叶片生理生态特性进行观测和分析,评价分析多枝柽柳对地下水埋深差异和地下水位季节变化的响应过程和适应机制。结果显示：在相似大气环境条件下,不同地下水埋深之间,多枝柽柳叶片的生理生态指标没有明显差异,但对于地下水位的季节波动,则表现出较为明显的变化和响应;柽柳通过气孔的调节,在更深地下水埋深下,水分条件更差时,保持了稳定的气孔导度和较高的叶片胞间二氧化碳浓度,从而维持相对稳定的碳同化能力及较高水分利用效率,表现出较好的适应能力;在不同地下水埋深下,叶片生理生态指标随地下水位下降的响应特征呈现出明显差异,这种差异暗示了黑河中游荒漠绿洲过渡带多枝柽柳的适宜地下水位在3 m左右。

高寒退化草地甘肃臭草种群分布格局及其对土壤水分的响应6688-6695

摘要：植物种群对土壤水分响应的异质性是其格局形成和演变的环境基础。在石羊河上游的高寒草地,运用点格局分析法和群落调查法,研究了甘肃臭草单一优势种群斑块发育过程中的种群小尺度点格局和土壤水分特征。在4个发育阶段甘肃臭草种群的空间格局由聚集分布过渡为随即分布,土壤水分均呈现出从斑块中心向边缘增大的趋势;在斑块形成、扩散、稳定阶段,甘肃臭草斑块以类似＂同心圆＂的方式向周围土壤水分高的空间扩散,斑块半径由0.5m扩大至1.5m,种群的高度、密度、盖度由斑块中心向边缘递减;在衰退阶段斑块中心出现裸斑,种群的高度、密度、盖度以类似＂同心圆＂方式从中心向边缘逐层递增。在甘肃臭草斑块消长过程中,种群的分布格局和主要生物学特征与土壤水分之间不同阶段表现出不同的对应关系。

基于生态足迹思想的皂市水利枢纽工程生态补偿标准研究6696-6707

摘要：如何确定生态补偿标准是生态补偿研究的重点和难点问题。基于生态足迹思想方法,以皂市水利枢纽工程为例,构建了5个生态补偿主体受益评估模型（生态供给足迹评估模型）和8个生态补偿对象受损评估模型（生态需求足迹评估模型）,对皂市工程生态补偿标准进行了定量评估。结果表明：①皂市工程生态补偿主体受益值为88482.2974 hm2/a,货币化转换结果为6.2353×108元/a;生态补偿对象受损值为14946.4861 hm2/a,货币化转换结果为1.0533×108元/a;生态补偿主体受益值是生态补偿对象受损值的5.92倍。②以明确生态补偿主体和生态补偿对象为前提,提出了3种生态补偿标准方案,目前推荐第2种生态补偿标准方案。③第2种生态补偿标准方案的生态补偿额为0.5238×108元/a,政府和水电开发业主是主要的生态补偿主体,其承担的生态补偿额分别占总生态补偿额的52.50%和35.77%;移民和河流生态系统本身是主要的生态补偿对象,其获得的生态补偿额分别占总生态补偿额的72.16%和15.68%。

基于MODIS黄河三角洲湿地NPP与NDVI相关性的时空变化特征6708-6716

摘要：应用EOS/MODIS卫星遥感资料,分析2001—2006年黄河三角洲地区植被净初级生产NPP及NDVI时空变化特征,在到海岸线不同距离的区域内,讨论了年植被净初级生产力（aNPP）与年均归一化植被指数（ANDVI）的相关性,并建立一元回归分析模型。可以看出,黄河三角洲湿地生态系统分布自海向陆具有明显的空间异质性,滩涂湿地分布于沿海地区,生产力高,该地区aNPP值高且与ANDVI呈显著正相关;其他区域由于是盐碱荒地或农业生态系统,因土壤盐分含量高而系统生产力低,或农耕地受人类干扰严重,一年总的生产力下降,而导致这些区域ANDVI与aNPP呈负相关。利用NDVI进行黄河三角洲生产力监测的可行区域,在距离海岸线小于6_km的范围内,所研究的6a回归模型均通过α=0.01的显著水平的F检验,模型的R2值为0.86—0.97。同时在生产力无法估测的区域,可以使用NDVI有效管理黄河三角洲生态系统,提高其生产力水平。

高分辨率影像支持的群落尺度沼泽湿地分类制图6717-6726

摘要：湿地作为众多野生动物和植物的栖息地,具有稳定环境及物种基因保护等重要功能。但是,湿地复杂的水陆交界生境特征及难以进入等客观条件限制给湿地研究造成了很大的困难。因此,遥感技术作为地表生态环境过程参量获取的重要工具,在当今湿地科学领域发挥着重要作用,特别是,当前高空间分辨率影像的性能与应用水平不断得到提高。以自然状态下的黑龙江三江平原洪河部级自然保护区为研究对象,应用飞艇搭载的空间高分辨率摄像系统获取影像地面分辨率为0.13 m的影像数据,主要结合面向对象分类方法,开展了基于湿地植物群落尺度的分类制图研究。结果表明：①因飞艇影像对植物形态、纹理等细致特征的刻画非常充分,沼泽植被型、草甸植被型和各种乔木、灌木植被型,都可以在合适的遥感分类方法下提取出来,总体分类精度能达到91.77%;②通过采用针对高分辨率影像面向对象的分类方法与传统的最大似然比遥感分类方法对比,前者达到很高的精度,而后者效果不理想,说明遥感分类方法的选择对于群落尺度湿地植物分类制图结果非常重要;③遥感分类制图的结果显示出研究区湿地植物群落分布格局受到水分环境梯度和微地貌的共同控制,呈现交替环带状分布规律。

土壤食细菌线虫对拟南芥根系生长的影响及机理6727-6733

摘要：通过设置两种孔径（1 mm和5μm）的网袋（25 cm×25 cm）,采用于土样中添加猪粪的处理,获得有大量食细菌线虫富集（SM1）的,和有少量食细菌线虫富集（SM5）的供试土壤（两者养分状况相近）,以研究食细菌线虫对拟南芥根系生长的影响。结果表明,在种植拟南芥15d后,与有少量线虫富集的PSM5处理相比,有大量线虫富集的PSM1处理拟南芥根系显著增长,根的表面积显著增大,根尖数显著增多。PSM1处理在显著增加土壤中NH4＋-N的同时,还使土壤中植物激素（GA3和IAA）的含量显著增高。此外,土壤微生物群落对单一碳源的利用能力（Biolog）的差异,表明存在大量食细菌线虫的土壤,微生物群落结构组成发生了变化。此结果说明,土壤食细菌线虫对根系生长影响的效应,除了养分效应外,还存在激素效应,与食细菌原生动物和植物根系生长之间的相互作用的机制相似。

基于网络K函数的西双版纳人工林空间格局及动态6734-6742

摘要：区域植被格局的分布特征受诸多要素影响,但其空间格局和动态具有一定规律或自相关性,道路网络作为景观中显著的人工线性要素,在很大程度上影响着区域的植被格局特征,特别是人工植被的分布特征。运用网络K函数,分析了道路网络和人工林空间格局分布的相互关系,并且用二元网络K函数研究了人工林扩展对针叶林和阔叶林的影响。结果表明：人工林在1970—2000年间种群分布格局有非常明显的变化,特别是从1990到2000年,种群面积不断扩大,主要从北部地区扩展到西北和东南地区。1970—1990年人工林扩展主要集中在低海拔的道路网络附近,沿道路网络呈现明显的集聚分布,公路效应明显。但后期逐渐向距公路较远、海拔较高的地区扩展,到2000年在大尺度下人工林斑块呈显著随机分布。同时,人工林面积的增长对针叶林影响显著,对阔叶林有影响但是并不显著。二元网络K函数表明,在1970到1990年人工林与针叶林沿道路网络在小尺度为负关联,在局部地区存在着竞争,但在大尺度上对环境条件的要求具有一致性为正关联。到2000年,在大尺度上人工林与针叶林的种群分布格局呈显著负相关,人工林面积的不断扩展导致了针叶林面积的下降。

树轮灰度与树轮密度的对比分析及其对气候要素的响应6743-6752

摘要：通过对比新疆巩乃斯地区艾肯达坂采样点雪岭云杉5种树轮灰度年表与其对应4种密度年表的特征参数、年表曲线及其在全频域、高频域及低频域上的相关系数,发现早材平均灰度和晚材平均灰度的变化能够较好的反映早材平均密度和晚材平均密度的变化,而年轮最大灰度和年轮最小灰度的变化对年轮最小密度和年轮最大密度的变化则反映较差。与这一地区气象资料的相关分析结果表明,当年5月至8月平均最高气温与年轮平均灰度年表的相关性最好且具有明确的树木生理学意义,最高单相关系数为-0.542（P〈0.0001,n=51）。证明了树轮灰度在历史时期气候变化研究中的应用潜力,同时也为将来在这一地区开展利用树轮灰度重建历史时期气候变化打下了基础。

冀北山地阴坡优势树种的树体分维结构6753-6765

摘要：以冀北山地阴坡两种混交林分中5种优势树种为研究对象,采用分形几何理论,论述了不同树种的树冠和侧枝分维结构,结果表明：（1）华北落叶松的树冠最宽处处于中上部（相对冠高的60%—80%）,白桦处于中部（40%—60%）,山杨和糠椴都处于中下部（40%—50%）,落叶松桦木混交林中的黑桦处于上部（70%—80%）,而山杨桦木混交林中黑桦则处于中部（50%—60%）;（2）通过计盒维数法所得华北落叶松树冠的分形维数最大为1.690,山杨桦木混交林中4种树木分维数较接近（0.770—1.202）,而两混交林中,前者白桦分维数（0.997）与后者（1.149）相似,而前者黑桦分维数（1.257）〉后者（0.770）;（3）胸径13.1cm的华北落叶松侧枝在各方向上符合均匀分布,总体也符合均匀分布,前者中的黑桦在胸径15.8 cm时绝大多数方向上为均匀分布,前者中白桦及后者中4种树木在不同胸径时在各个方向上均为不均匀分布;（4）华北落叶松侧枝倾角随树龄增大分布在85—95°,糠椴则分布在55—85°。山杨树龄小（5.3）与树龄大（16.5）时分布在40—55°,中间树龄（10.5）分布在60—80°,黑桦分布在30—65°,前者中白桦倾角范围25—90°,后者则主要分布在45—85°;（5）采用网格覆盖法所得华北落叶松枝条的分维数平均值最高为1.772,其次为山杨桦木混交林中的4种树木,而两混交林中黑桦枝条的平均分维数却相差很大,其中前者为1.476,而后者为1.674。尽管同一树种侧枝形状大小各异,但相互间差异不显著,相关系数均在0.93以上,刻画了各枝条分枝格局的自相似共性。

帽峰山常绿阔叶林辐射通量特征6766-6776

摘要：常绿阔叶林作为南亚热带气候条件下森林的典型代表,在森林辐射研究中扮演着重要的角色。基于广州帽峰山常绿阔叶林1 a的辐射观测数据,分析了其时序变化和分配等规律。结果表明：太阳总辐射（K↓）、反射辐射（K↑）和净辐射（Rn）通量日变化呈典型的单峰曲线,大气逆辐射（L↓）、森林长波辐射（L↑）呈余弦曲线,长波有效辐射（Ln）呈波浪形。各辐射总量均为雨季大于旱季,Ln除外;帽峰山常绿阔叶林K↓年总量为4201.22 MJ/m2,Rn、K↑和Ln占其比例分别为63%、11%和26%。Rn通量分配率日变化呈倒＂U＂型曲线,Ln和K↑呈＂U＂型曲线。林冠上光合有效辐射（PARa）日平均值旱季小于雨季,林冠下（PARb）则相反;PARa变异系数旱雨季均小于PARb;PARa日变化呈典型的单峰曲线,PARb整体和PARa一致,仅在中午时刻出现微弱双峰。PAR透射率日峰值出现时间范围与K↓基本一致,尤其是在雨季,PAR透射率日平均值雨季大于旱季。帽峰山常绿阔叶林PAR/K↓比率为20%左右。

不同类型拌种剂对花生及其根际微生物的影响6777-6787

摘要：拌种处理对于花生一播全苗和稳定高产非常重要。选用不同类型的4种拌种剂即哈茨木霉菌剂（真菌拮抗剂）、甲基托布津（杀真菌剂）、适乐时（杀真菌剂）、好安威（化学杀虫剂）处理花生种子,通过测定花生农艺性状、品质指标、根际土壤微生物动态等来评价其对花生和环境的综合效应。结果表明：1）各种杀菌剂拌种均能提高花生成苗率,而好安威略差;各拌种剂促进花生株高、叶绿素含量,而单株叶片数适乐时增多,好安威减少,单株分枝数盛花期有所增多（好安威除外）,结果期均略减少;单株烂、虫、芽果数均减少,单株秕果数增加,单株饱果数降低（好安威除外）,百果重和百仁重提高（哈茨木霉除外）,而饱满度降低;最终荚果产量除哈茨木霉略低,其余拌种剂增产效果极显著,甲基托布津、适乐时、好安威比对照分别增产34.58%、25.90%、22.82%。2）哈茨木霉拌种使蛋白质含量、亚油酸含量增幅最大,油份含量增幅较大,油亚比值降幅最大;甲基托布津处理的蛋白质和油份含量降幅最大;适乐时对提高油份含量、油亚比值效果最佳;好安威对品质指标的影响有限。3）从细菌及放线菌与真菌的比值来看,甲基托布津促细菌、抑真菌的效果好且长,对放线菌/真菌比值影响较小;哈茨木霉在前中期促细菌与放线菌、抑真菌的效果明显,但后期效果趋反;适乐时促细菌、抑真菌的效果短促,且一直强烈抑制放线菌;而好安威相比影响较小。4）好安威对根瘤菌具有显著的抑制作用,而哈茨木霉、适乐时、甲基托布津均极显著增加根瘤数量。结论：各拌种剂对花生产量、品质、根瘤、根际微生物产生了较大差异的综合效应,须因地、因时选用;化学杀菌剂甲基托布津的农艺效应、环境微生物效应均最好,唯蛋白质含量、油份含量略有降低,是一种较理想的综合优良拌种

一种自优化RBF神经网络的叶绿素a浓度时序预测模型6788-6795

摘要：藻类水华发生过程具有复杂性、非线性、时变性等特点,其准确预测一直是一个国际性难题。以天津市于桥水库为研究对象,根据2000年1月至2003年12月常规监测的水生生态数据（采样周期为10 d）,提出了一种结合时序方法的可自优化RBF神经网络智能预测模型,对判断藻类水华的重要指标叶绿素a浓度进行预测。研究了训练样本量及RBF神经网络扩展速度SPREAD值的可自优化性能,以及该模型用于于桥水库叶绿素a浓度的短期变化趋势预测的可行性。结果表明,预测性能指标随SPREAD值及样本量不同发生变化,该预测模型能自动寻到最优SPREAD值,并发现至少需要约两年的训练样本量才能达到较好预测效果。当样本量为105,SPREAD值为10时,预测效果最好,精度较高,预测值与实测值的相关系数R达到0.982。该方法对水库的藻类水华预警有一定的参考价值。

不同种源麻栎种子和苗木性状地理变异趋势面分析6796-6804

摘要：麻栎（Quercus acutissima Carr.）是优良的能源和用材树种,在我国分布广泛并已有悠久栽培利用的历史,研究其种子和苗木性状地理变异规律对选择优良种源和适生区十分必要。研究收集了13个省（区）36个种源的麻栎种子,在测定麻栎种子性状的基础上,在安徽省滁州市红琊山林场进行了苗期试验和苗木性状测定,并采用趋势面分析方法对这些性状在经纬2维方向的地理变异模式进行了剖析。结果表明：1）麻栎种源间种子长度、宽度、百粒重和营养内含物存在极显著差异。种子百粒重、长度和宽度总体表现双向渐变趋势,随经度增高而增大,随纬度增高而减小,主要受到经度的控制;以西南到东北为中间地带,可溶性糖含量向东南表现先下降后上升的趋势,向西北则相反;淀粉含量从西北到东南呈逐渐减小的趋势。2）麻栎种源苗高、地径、生物量、热值和木材化学组分存在极显著差异。苗高、地径和生物量均呈双向渐变,经正向变异且变化幅度较大,纬负向变异且变化幅度较小,经度影响大于纬度;热值拟合回归方程不显著,方程无意义。木质素含量北部大于南部,但北部以西北部最高,南部以东南部最高。3）研究显示,麻栎种子和苗木性状多数存在显著的地理变异模式,这也是麻栎在长期进化过程中为适应复杂多变的环境而产生与之相适应的遗传变异结果。

黄土丘陵区植物叶片与细根功能性状关系及其变化6805-6814

摘要：通过植物叶片功能性状（比叶面积、叶组织密度、叶氮含量）和细根功能性状（比根长、根组织密度、根氮含量）间的相互关系,分析植物对环境的适应途径;然后根据性状间的差异进行了层次聚类,将物种划分为3大功能型,并分析了不同功能型对环境的适应策略。结果表明：黄土丘陵区延河流域149种植物的叶氮含量与比叶面积和根氮含量正相关、与叶组织密度负相关,比根长与根组织密度负相关,除了根氮含量,其余根性状与叶性状不相关。此外,功能性状间关系变化和适应策略在不同功能型之间也存在差异。功能型1的植物具有最强的耐旱力和防御力;功能型3的植物具有最强的养分维持能力用以对抗营养贫瘠的环境;功能型2的植物居中,生长速率最高,具有较强的竞争力、分布最广;根据C-S-R理论,功能型1和3属于＂胁迫忍耐型＂策略（S策略）,功能型2则属于＂竞争型＂（C）和＂干扰型＂（R）策略的综合。研究结果为黄土丘陵区植被恢复规划及物种配置等提供依据。

干旱区五种木本植物枝叶水分状况与其抗旱性能6815-6823

摘要：用压力-容积（PV曲线）法测定了柽柳、梭梭、胡杨、沙枣和花棒等5种干旱区木本植物的水分参数,同时用TPS-1型光合蒸腾测定系统、压力室和露点微伏压计测定了其叶片（同化枝）的蒸腾速率、枝叶水势和渗透势,并结合持水力和枝叶相对含水量等的测定结果,分析了5种木本植物枝叶水分状况与其抗旱性能的关系。结果表明：PV曲线水分参数虽然在一定程度上反映了植物组织内部的水分状况和抗旱潜力,但依据不同参数分析得出的不同植物抗旱性有所不同,有的甚至相反;以PV曲线水分参数为依据利用隶属函数法计算的综合抗旱性指数显示5种木本植物抗旱性能并无显著差异。而综合PV曲线水分参数和蒸腾速率、枝叶水势、渗透势等实测水分指标计算的综合抗旱性能指数则较好地显示了5种木本植物的综合抗旱性能的强弱,即第1层次梭梭抗旱性最强,第2层次是柽柳,第3层次是沙枣、花棒和胡杨,其中又以胡杨综合抗旱能力最差。由此可见,采用PV曲线水分参数和实测水分指标进行综合评价能够较好地评定植物的抗旱性能。