根层与表层土壤水分的关系, 是由较易获取的表层土壤水分信息去探讨较难获取的深层土壤水分信息的重要桥梁。已有的根层与表层土壤水分关系(简称根表关系)大都基于一种作物或一种生态系统。该文根据我国生态系统研究网络, 包括森林、草地、农田、荒漠和沼泽生态系统的31个站点109个观测场2006年全年3437对根层和表层土壤水分数据, 研究了根表关系以及生态系统、土壤质地、湿润度、植被、土壤厚度和土壤水分量级对根表关系的影响。研究发现, 表层和根层土壤水分存在着线性关系。森林和沼泽的根层与表层土壤水分相关程度较高, 无论是率定段还是校核段, 其决定系数(R²)均大于0.79。农田和草地生态系统的率定段相关性较好, R ²均大于0.80, 校核段相关性稍弱, R ²分别为0.70和0.50。荒漠生态系统的相关关系最弱, 率定段的R²为0.62, 校核段的R²为0.49。土壤质地和生态系统因素对根表关系的影响较为一致。半湿润带、半干旱带和干旱带的根表关系空间分异性最强; 十分湿润带的根表关系与壤土和森林生态系统的根表关系相对应。湿润带内部的根表关系较为一致。将植被对根表关系的影响分为4类, 前两类为根表关系微弱的植被, 由植被本身或者植被以外的地域因素导致, 不适合用根表关系去由表层推算根层土壤水分; 后两类为根表关系良好植被, 区别为服从和不服从关系总线, 可分别用各自的根表关系或者关系总线从表层土壤水分获取根层土壤水分。表层土壤水分与0-20、0-30、……、0-100 cm土层的土壤水分均分别具有较好的相关关系, 但二者的相关性随土层厚度的增加而降低。不过, 即使是土层厚度抵及100 cm, R ²仍能维持在0.79。通过将土壤水分分别除以所有观测数据的最大值(“标甲”法)和各个生态系统数据的最大值(“标乙”法), 发现根表关系不受土壤水分量级本身的影响。

为系统地研究特定区域的植被盖度信息提取技术, 在不同的地形条件下, 比较了目前流行的多种高光谱遥感植被盖度提取方法。结果表明: 最优高光谱归一化植被指数(NDVI₁)的建模和验证精度均高于其他两种归一化植被指数(NDVI), 直接采用NDVI建立的回归模型对研究区植被盖度的估测能力低于像元二分模型; 阴坡的最佳模型为基于一阶微分的偏最小二乘回归模型(PLSR模型), 其建模决定系数(R²)为0.810, 均方根误差(RMSE)为6.29, 验证R²为0.773, RMSE为8.85; 阳坡的最佳模型为基于二阶微分的PLSR模型, 其建模R²为0.823, RMSE为6.04, 验证R²为0.801, RMSE为7.35; 平原的最佳模型为全受限的线性光谱混合分解模型(FCLS), 其验证R²为0.852, RMSE为5.86。

环境因子是影响物种分布并导致物种多样性形成的重要因素, 采伐后恢复的热带森林次生林和原始林的环境因子是否一致是一个很重要的问题。对于该问题的回答对长期监测热带森林次生林的变化具有重要意义。该文基于在海南尖峰岭地区设置的164个625 m²植被公里网格样地数据, 记录了每个样地的采伐历史并测定了其他的17个环境变量指标, 分析了17个环境因子之间的相关关系; 将164个样地划分成3种不同采伐历史的森林, 通过典范对应分析(CCA)探讨3种森林类型中影响物种分布的环境因子组成; 比较两种多元回归模型的优劣, 来揭示3种森林类型中影响物种丰富度形成的环境因子组成的差异。结果表明: 驱动海南尖峰岭地区物种分布并导致物种多样性差异的环境因子在森林采伐前后并不是一成不变的, 而是与森林采伐历史有关联的。除了人为森林采伐干扰外, 海拔梯度是形成海南尖峰岭热带天然林物种多样性的最重要因素。CCA分析显示: 原始林中, 物种分布与海拔、土壤交换性钙和交换性镁含量3个环境因子有较密切的关系, 也与4个土壤物理性质环境因子(土壤密度、土壤最大持水能力、毛细管持水量和毛管孔隙度)关系密切; 森林采伐后的恢复森林中, 土壤全磷和速效磷含量对物种分布的影响增强, 但皆伐后土壤交换性钙和交换性镁含量对物种分布的影响减弱。多元回归分析显示: 原始林的物种丰富度与海拔和土壤交换性钙含量显著相关, 径级择伐后恢复热带天然林的物种丰富度和海拔、土壤全磷含量和速效钾含量显著相关, 皆伐后恢复热带天然林的物种丰富度仅和海拔显著相关。研究结果还显示, 如果数据中存在空间自相关, 建立多元回归模型时应该考虑数据中的空间自相关属性, 虽然它并不总是存在的。

以北京市北五环清河旁侧8段不同宽度的绿带为研究对象, 分别对样地和对照样地的气温和相对湿度进行同步测定, 每2 h测定一次, 每个季节连续测定7天。结果显示: 绿带在春、夏、秋季具有增湿降温效应, 并且此效应随着绿带宽度的增加而不断增强, 夏季的增湿降温效应最强, 春、秋季节的增湿降温效应差别不大; 绿带在冬季具有保温增湿效应, 随着绿带宽度的增加, 保温效应不断增强, 增湿效应不断减弱。四季中, 绿带温湿度变化受环境温度的影响较大, 在一天中的14:00-16:00时段, 春、夏、秋季增湿降温效应最强; 在此时段冬季的保温效应最弱, 增湿效应最强。

2011年5-10月, 以黄土高原人工造林主要灌木树种柠条(Caragana korshinskii)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为研究对象, 通过测定冠层截留数据与冠层各组分持水能力, 采用Pereira回归分析法和直接测量法, 对柠条与沙棘的冠层持水能力进行了研究。结果表明: 受不同因素的影响, 两种方法测定的冠层持水能力有一定差异。回归分析法主要受植株叶面积指数(LAI)季节性变化与穿透雨观测方法的影响, 得到的柠条与沙棘冠层最大持水能力分别为0.68 mm和0.72 mm; 而直接测量法主要受冠层结构特征影响, 得到的柠条与沙棘冠层最大持水能力分别为0.73 mm和0.76 mm。直接测量法得到的柠条各组分最大持水量依次为枝(0.31 mm) >叶(0.27 mm) >树干(0.15 mm), 沙棘为树干(0.33 mm) >枝(0.29 mm) >叶(0.14 mm)。

选用8对多态的微卫星引物, 研究了毛红椿(Toona ciliata var. pubescens)核心居群和边缘居群的遗传多样性。研究结果显示, 边缘居群的观察等位基因数和有效等位基因数并不比核心居群低, 甚至更高。普通广布和稀有地方等位基因在所有居群中均有分布, 而普通地方和稀有广布等位基因分别仅在5个和3个居群中有分布。从4种类型等位基因总数上看, 边缘居群高于核心居群, 特别是边缘居群的稀有地方等位基因数量明显多于核心居群。边缘居群的平均期望杂合度和观察杂合度都高于核心居群。核心居群间的基因分化系数为0.1520, 边缘居群间为0.3045, 边缘居群与核心居群的遗传分化差异达到显著水平。核心居群间基因流大于1, 而边缘居群间基因流小于1, 说明核心居群间基因交流频繁, 边缘居群由于片段化和地形影响, 基因流较小。Mantel检验结果显示, 居群间遗传距离与地理距离的相关性不显著, 说明地理距离对毛红椿居群遗传分化的影响不显著。

以系统揭示表型变异程度和变异规律为目的, 对皂荚(Gleditsia sinensis)南方分布区的10个天然群体的11个种实性状进行了比较分析。采用方差分析、多重比较、相关分析等多种分析方法, 对群体间和群体内的表型多样性以及与地理、环境因子的相关性进行了讨论。方差分析结果表明; 皂荚果实、种子等性状在群体间和群体内存在丰富的变异, 11个性状在群体间、群体内均达显著差异; 荚果性状在群体间和群体内的变异均大于种子性状, 11个性状的平均表型分化系数为20.42%, 群体内的变异(32.28%)大于群体间的变异(7.19%), 群体内的变异是皂荚的主要变异来源; 皂荚各性状平均变异系数为11.20%, 变异幅度为4.55%-18.38%。群体间荚果的变异(14.75%)高于群体间种子变异(6.95%), 表明种子变异稳定性高。荚果和种子各性状之间多呈极显著或显著正相关, 表现为荚果越大, 则种子越大, 种子的千粒重也越大; 荚果表现为同地理经度的南北变异, 种子则表现为同地理纬度的东西变异。研究结果为进一步开展皂荚遗传育种、保护生物学研究和皂荚种质资源利用奠定了基础。

苗期是小麦(Triticum aestivum)物质和能量积累的关键时期, 苗期干旱影响小麦的后期群体建成。利用田菁茎瘤固氮根瘤菌(Azorhizobium caulinodans) ‘ORS571’与巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense) ‘Yu62’浸种侵染小麦和聚乙二醇(PEG)模拟渗透胁迫, 研究渗透胁迫下接菌小麦种子的发芽状况; 利用固氮菌涂抹小麦幼苗叶部, 测定PEG模拟渗透胁迫下小麦幼苗根体积、叶片相对含水量、脯氨酸含量及可溶性蛋白含量, 探究固氮菌增强小麦幼苗抗渗透胁迫的能力。结果表明, 接种混合固氮菌后在渗透胁迫下小麦种子的发芽率明显提高; 在渗透胁迫下叶部涂抹固氮菌小麦的根体积、叶片相对含水量、脯氨酸含量及可溶性蛋白含量明显升高, 表明接种固氮菌可提高小麦幼苗的抗渗透胁迫能力, 且混合固氮菌对小麦幼苗叶片的增强效果优于单一固氮菌。

农林复合系统是解决当前资源枯竭、农林用地紧张和实现环境保护的一种可持续土壤管理模式。自《京都议定书》签订以来, 农林复合系统因其较高的固碳潜力引起了科学家的广泛关注。深入理解农林复合系统的固碳过程及其对气候变化、环境条件的改变和管理措施的响应, 是准确地预测农林复合系统在全球变化情景下固碳潜力的关键。该文综述了农林复合系统的概念和分类, 探讨了农林复合系统相比单一系统的固碳潜力及固碳机理, 分析了农林复合系统固碳潜力的测定方法和当前面临的挑战, 综述了气候因子、环境条件和人为管理措施对农林复合系统固碳潜力的影响。我国农林复合系统的固碳潜力相比全球其他区域还处于较低水平, 为提高我国农林复合系统的固碳潜力, 未来需要加强以下四个方面的工作: 扩大农林复合系统的分布面积、加强农林复合系统的合理配置和管理、选择适宜的物种组合和优化系统的群体结构。