摘要：自然保护区是保护生物多样性最有效的方式之一,但是近年来自然保护区的保护成效正受到越来越多的质疑,已成为保护生物学研究中急需考虑的问题,也是目前我国自然保护区建设过程中面临的重要挑战。本研究以湖北神农架国家级自然保护区为研究对象,基于该保护区1980年、1990年、2010年、2015年的土地利用数据,结合DEM数据和川金丝猴(Rhinopithecus roxellana hubeiensis)分布及行为特征数据,应用层次分析法(AHP法)和集合种群容量(metapopulation capacity),分析了神农架保护区自建立以来(1980–2015)森林的面积变化、驱动因素以及川金丝猴栖息地面积和破碎化动态格局,论证了神农架保护区对森林和川金丝猴栖息地的保护成效。结果表明,神农架保护区自建立以来,保护区内森林面积增加了34.27%,森林覆盖度由47.94%上升到64.36%,增加了16.42%,其中82.77%的新增森林为灌木林和疏林转变而来;川金丝猴最适宜栖息地面积增加了17.70%,集合种群容量增加了515.17%,最适宜栖息地的破碎化程度显著降低。天然林保护工程(the Natural Forest Conservation Program,NFCP)和退耕还林工程(the Sloping Land Conversion Program,SLCP)实施后,保护区内森林面积增加了23.24%,森林覆盖度增加了12.77%,川金丝猴最适宜栖息地面积增加了14.29%,集合种群容量增加了367.20%。本研究结果表明,神农架保护区在森林和旗舰种栖息地保护方面,均取得了很好的保护成效。

摘要：2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。

摘要：作物表型测量技术发展的滞后已成为当前育种领域的发展瓶颈,高通量的精确表型测量有助于加速育种进程.激光雷达是一种新兴的主动遥感技术,能够精确获取作物的空间形态数据,在高通量作物表型监测中有广阔应用前景.然而,目前我国基于激光雷达技术的作物表型监测仍存在较大空白.因此,本课题组自主研发了一套以激光雷达为主,集成高分辨率相机、热成像仪、高光谱成像仪等传感器的高通量作物测量平台—Crop3D.与传统作物表型测量技术相比,Crop 3D优势在于能够通量化同步地对作物各生长时期进行多源表型数据的获取并提取株高、株幅、叶长、叶宽、叶倾角和叶面积等参数,可为植物生物学和基因组学分析提供数据支持.本文重点对Crop 3D平台的整体规划设计、传感器集成、运行模式及平台获取的表型参数做了详细描述,并对其潜在应用领域做了简要探讨.本课题组认为,激光雷达与传统表型测量技术相结合的集成型平台有望成为未来作物表型参数获取的趋势所在.

摘要：生态系统退化严重影响区域可持续发展,控制生态系统退化和生态恢复已成为重要议题。我国脆弱生态区分布广泛,生态系统退化显著,荒漠化、水土流失、石漠化等问题突出,针对这一问题,我国已开展一系列生态恢复工程,积累了数量众多的生态恢复模式。在梳理重点脆弱生态区(北方风沙区、青藏高寒区、干旱荒漠区、黄土高原区和喀斯特地区)生态环境问题现状基础上,整理了针对不同脆弱生态区及亚区的生态恢复模式,构建了一套全面评估生态恢复模式的综合效益的指标体系,结合实地调查和数据收集,评估了脆弱生态区的生态恢复模式的综合效益,基于此提出生态恢复实践中应将生物多样性和生态系统服务提升作为重要目标,同时加强针对生态恢复模式的成本效益分析,综合设计生态恢复管理制度,搭建重点脆弱生态区生态恢复信息平台可为生态恢复模式筛选和优化提供决策支持。

摘要：基于激光雷达技术获取冠层结构为森林生态学研究增加了新的维度。搭载于多旋翼无人机的近地面激光雷达相比于固定翼有人机的机载激光雷达,能够更加灵活高效地获取森林群落样地高密度点云。但在实际操作中,往往出现局部低密度点云数据,影响了冠层结构参数提取的准确性。使用4块森林动态样地的近地面激光雷达点云数据;利用航带分解方法分析各样地低密度样方成因;采用点云抽稀模拟算法计算并拟合偏差曲线,对比不同样地、参数和取样尺度间的点云密度对冠层结构参数提取准确性的影响;根据偏差曲线计算各条件下保证参数提取准确性的最低点云密度。结果发现:1)低密度区域主要受地形或(和)近地面遥感设计规划的影响。地形复杂的测区(西双版纳和古田山样地),遥感规划难度大,整体难以获取高密度点云(在30点/m^(2)左右),容易在沟谷和高海拔处出现低密度样方。平坦测区(长白山两块样地)虽可获取高密度点云(均超过150点/m^(2)),但欠佳的遥感规划设计导致长白山1测区北部出现1hm^(2)低密度区域。2)冠层参数提取准确性随点云密度减少而迅速降低,呈负指数幂函数关系。这一变化趋势在不同参数和尺度间差异较大,但在各样地间无显著差异。3)根据偏差曲线拟合结果,点云密度达到16点/m^(2)可以实现5—20 m取样尺度下冠层结构参数提取准确度达95%。综上,为更好的将近地面激光雷达技术应用在森林生态学研究中,应注重外业遥感作业方案的合理性,充分考虑地形的影响,在源头把控数据质量;如果数据存在低密度点云的情况,应适当放宽取样尺度并慎重提取对点云密度较为敏感的冠层结构参数。

摘要：基于2004年在内蒙古短花针茅荒漠草原采用随机区组设计建立的放牧控制试验平台,在对照区和重度放牧区进行18个月的短花针茅根系分解试验,探讨重度放牧及其环境变化对短花针茅根系分解的影响。结果表明:放牧和分解时间对短花针茅根系分解均有显著影响,在分解前期(第1个月和第5个月)对照区的分解速率高于放牧区(P<0.05)。Olson负指数衰退模型在该地区有很好的适用性,对照区和放牧区短花针茅根系的半分解时间分别为2.15a和2.41a。对于气象指标而言,累计空气温度(r^2=0.790,P<0.0001)和累计降水量(r^2=0.796,P<0.0001)对根系分解都有很好的预测性;对于土壤环境指标而言,累计土壤含水量(对照:r^2=0.856,P<0.0001,放牧:r^2=0.783,P<0.0001)和累计土壤温度(对照:r^2=0.823,P<0.0001,放牧:r^2=0.751,P<0.0001)对短花针茅根系分解的预测性均很高。

摘要：喀斯特山地石漠化作为一种土地退化的特殊景观现象,严重制约着西南山区经济的可持续发展,加剧了该地区的贫困程度。近年来,在国家、各级政府及广大民众的齐心合力下,石漠化治理取得了一定的可喜成绩,但石漠化的总体增长趋势仍未得到基本遏制,治理形势依旧严峻。本文尝试将现有的喀斯特石漠化治理理论、原则和途径进行归纳和总结,并就目前治理过程中存在的问题提出建议和注意事项。在西南喀斯特山区的石漠化治理中,我们应该遵循以下原则:治理要符合自然客观规律、经济与生态兼顾并重、因地制宜、分区域治理、技术与措施的可操作并维持生态系统的可持续发展。通过多年的石漠化治理实践,人们摸索出了许多成功、有效的治理途径,包括生态修复工程、基本农田建设工程、水资源开发利用工程、沼气工程、生态移民、草地畜牧业和生态农业的发展。然而,石漠化治理过程和治理之后仍然存在诸多问题:退耕还林还草的生态补偿,生态移民的安置及素质教育,石漠化治理范围的确定,沼气池的管护、维修和改造,草地畜牧业发展中牧场规模的大小、管理人员经济管理意识的培养、养殖技术的提高,"坡改梯"工程的设计、建造及梯坎的改良,"植树造林"项目中物种的选择及造林管林结合等方面,进一步思考和解决这些问题,可对长期的喀斯特石漠化治理实践起到一定的指导和参考作用。

摘要：干旱半干旱区约占全球陆地总面积的30%,植物生长对于水分变化的响应在此区域更为敏感。大气干旱和土壤干旱都会对植物生长产生影响,目前关于这两者对植物生长的影响已有不少实验研究,但具体的影响机制尚不清楚。该研究以幼龄樟子松(Pinus sylvestris ***)为研究对象,通过设计改变空气湿度与土壤湿度的野外控制实验,探究空气加湿与土壤加湿对幼龄樟子松生长特性的影响。结果表明:1)与对照相比,空气加湿使饱和水汽压亏缺(VPD)降低了20.5%,空气加湿和土壤加湿使土壤湿度分别增加了23.4%和21.3%。2)空气加湿显著增加了叶片密度,土壤加湿显著加粗了枝条直径,空气与土壤共同加湿对叶片和枝条的生长均有显著的促进作用。3)结合加湿处理对径向生长的影响及结构方程模型的结果发现,土壤加湿可直接促进树干的径向生长,空气加湿对径向生长的显著促进作用一方面是由于VPD降低的直接影响,另一方面是由于空气加湿显著提高了土壤湿度。该研究揭示了半干旱地区幼龄樟子松生长对大气水分和土壤水分改变的响应差异。

摘要：生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在大区域空间尺度以及长时间尺度上响应的综合评估和量化。本研究搜集了1990-2017年间发表论文的有关模拟氮沉降及降水变化研究的相关数据, 进行整合分析, 探讨草地生态系统生物量对氮沉降和降水量两个因素的变化在空间和时间尺度上的响应。结果表明: (1)氮添加、增雨处理以及同时增氮增雨处理都能够显著地提高草地生态系统的地上生物量(37%, 41%, 104%)、总生物量(32%, 23%, 60%)和地上地下生物量比(29%, 25%, 46%)。单独增雨显著提高地下生物量(10%), 单独施氮对地下生物量影响不显著, 但同时增雨则能显著提高地下生物量(43%); (2)氮添加和增雨处理对草地生态系统生物量的影响存在明显的空间变异。在温暖性气候区和海洋性气候区的草地生态系统中, 氮添加对地上、总生物量及地上地下生物量比的促进作用更强, 而在寒冷性气候区和温带大陆性气候区的草地生态系统中, 则增雨处理对地下、总生物量的促进作用更强; (3)草地生态系统生物量对氮添加和增雨处理的响应也存在时间格局上的变化, 地下生物量随着氮添加年限的增加有降低的趋势, 地上、总生物量及地上地下生物量比则有增加的趋势。增雨年限的增加对总生物量没有明显的影响, 但持续促进地上生物量和地下生物量, 增加地上地下生物量比, 可见长期增氮、长期增雨对地上生物量的促进作用更明显。

摘要：封育是退化草地的重要恢复措施,理解长期封育过程中草地群落生产力和植物多样性变化特征及两者间关系,有助于草地植被的恢复管理与利用。该研究依托宁夏云雾山国家级自然保护区典型草原长期封育演替梯度,选择持续放牧、封育9年、26年和34年的草地群落作为研究对象,分析其地上生产力、物种多样性和功能多样性的变化特征及内在联系。结果表明,封育显著提高典型草原植物群落的地上生产力、凋落物生物量、功能丰富度和功能离散度,未改变草地群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和功能均匀度,但Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在长期封育(34年)后显著下降。此外,封育对不同植物群落加权平均功能性状的影响存在差异。随机森林模型和方差分解结果显示,群落加权平均功能性状对封育草地群落地上生产力变异的解释度高达70.70%,其中植株高度是最主要的解释因子;功能多样性的解释度为36.86%,主要由功能丰富度贡献;而物种多样性的解释度仅为14.72%。由此可见,植物功能性状和功能多样性对草地群落地上生产力的贡献远高于物种多样性,建议将其纳入植物群落恢复演替动态研究,以便全面了解植物多样性与生态系统功能的关系,为更好地实现生态恢复目标奠定基础。