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[硕士论文] 张赫林
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:三北防护林是世界上最大的生态恢复工程。陕西省榆林市位于黄土高原与内蒙古高原毛乌素沙漠的交界处,是三北防护林工程中的生态脆弱地区。对陕西省榆林市的森林覆盖变化以及生物量的反演对该地区的环境监测与生态评价有着重要的意义。Landsat数据具有长时间的数据积累和较高的空间分辨率。本文主要利用时序Landsat数据,对榆林六县的土地利用变化情况、森林覆盖变化和造林毁林时间反演进行定量化研究,并结合造林树龄对研究区森林地上生物量进行反演,定量地分析榆林地区自1974年以来的生态建设成效。本文对榆林六县的土地利用/覆被变化、单木生物量异速生长方程、森林覆盖变化时间反演以及区域森林生物量估算展开研究,得到以下结论:
  (1)本文利用长时间序列的Landsat数据,通过大气校正、相对辐射归一化以及地形辐射校正、去云等定量化处理,获取研究区时序地表反射率数据,利用基于CART分类方法对研究区1987年、1993年、2000年、2007年和2014年的地表反射率数据进行土地/覆被类型分类,将研究区地物类型分为耕地、林地、草地、水域、城镇居民建设用地、沙地以及裸土地。在进行CART分类时,引入EVI作为一个特征波段,增加地物类别判别精度。分类结果的总体分类精度达到88.91%,Kappa系数为0.87,具有较高的分类精度。
  (2)根据研究区的优势树种(槐树、杨树、油松和樟子松),利用2012年实测的胸径、树高、树龄等参数构建不同类型的异速生长方程,结果发现结合树木胸径与树高两种参数形式的异速生长方程效果最好,其次是基于胸径的幂函数形式的异速生长方程,拟合效果好并且仅需要胸径一种参数,相比于需要胸径和树高的异速生长方程有更好的适用性。建立基于胸径的槐树、杨树和松树的异速生长方程,估算各个样区内所有单木的地上生物量,获得样区的森林总生物量。
  (3)利用1974年至2012年Landsat时序数据定量化结果,构建森林概率指数IFZ,设计并建立了植被追踪VCT算法,反演出森林覆盖变化以及森林造林时间和毁林时间。经过实测样区检验VCT算法分类总体精度为90.95%,Kappa系数为0.88,森林覆盖变化时间误差小于等于3年的达到83.72%,具有较好的反演效果。研究区1977年与2003年呈现两个造林峰值,分别达到279.52km2与1249.26km2。毁林面积在1987年与2007年达到两个毁林峰值,分别为11.27km2与10.61km2。结果表示利用时间序列IFZ数据,构建VCT算法得到的森林覆盖变化时间反演,能够有效地反演区域森林造林和砍伐时间。
  (4)基于像元尺度的树龄建立区域森林地上生物量估算模型。将NDVI*age作为变量构建区域森林生物量估算模型,估算方程为y=150.6x+332.31,决定系数R2达到0.62。对2012年榆林六县森林生物量进行反演,其中神木县的总地上总森林生物总量最高,达到4.76×109kg。区域森林生物总量最低的为米脂县(7.94×108kg),中间依次是榆阳区(1.66×109kg)、佳县(1.40×109kg)、子洲县(1.35×109kg)和衡山县(1.16×109kg)。利用NDVI与像元尺度树龄能够有效的反演区域森林生物量,实现对榆林地区各个区县森林生物量以及分布情况的监测,对探究榆林地区森林固碳能力以及“三北防护林工程”生态恢复成效有重要意义。
[硕士论文] 刘珂艺
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:森林生态系统是全球生态系统的重要组成部分,作为复杂的异质等级系统,森林生态系统处于动态变化之中。森林景观模型是研究森林生态系统对气候变化响应的有效工具。本研究运用森林景观模型LANDIS PRO7.0模型对小兴安岭地区森林景观在气候变化情景和现行气候情景下,100年(2000-2100年)的森林演替动态进行模拟。结合现行采伐方案,对比分析了四个预案下,林区内15种树种100年间的树种组成和年龄结构动态变化趋势,在此基础上对气候变化和干扰对森林演替的影响进行探讨研究。结合野外调查数据对模拟的结果进行了验证,评价了模型在本研究区的适用性。结果表明:100年内平均增温2℃的气候变化情景是对气候变暖良好控制的体现,气候变化背景下,森林动态演替趋势基本与现行气候下一致。100年的演替动态可概括为:由白桦针阔混交林阶段过渡到落叶松针阔混交林阶段。森林的年龄结构由以中龄林为主过渡到幼龄林、中龄林、成熟林、过熟林四个龄级占比均衡的态势。采伐干扰对森林演替的影响远远大于气候变化对森林演替的影响,采伐干扰加剧了气候变化对森林演替的影响。近年来,全球气候变化成为研究热点,本文可为研究森林生态系统对气候变化的响应提供参考,为森林生态系统保护与管理提出应对策略。
[硕士论文] 曲鹏
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:早春草本植物作为落叶阔叶林下特殊的生态层片,在森林生态系统能量流动和物质循环等方面扮演着重要角色。目前,在全球气候变化背景下,氮沉降的增加与降水格局的变化,对生态系统的稳定以及发展进程都产生了影响。因而,为探讨氮沉降增加和降水减少对早春草本植物影响,本研究在长白山阔叶红松林区进行了人工模拟氮沉降和降水的控制试验,设计了四个处理,即对照处理(CK),增氮处理(N),减水处理(W),增氮减水交互处理(NW),测量了17种早春草本植物的生物量、根系形态性状以及生态化学计量等指标,结果表明:
  (1)对于试验的早春草本植物生物量而言,在增氮处理下,多数的早春草本植物相对比于对照和减水处理,生物量会增加。其中,对于地下块茎发达或者根系明显会向下进行分级的早春草本植物,根冠比会相比于对照和减水处理增加,倾向于地下植物器官的发育;而对于地下块茎不发达或者根系较为单一的早春草本植物,根冠比会相比于对照和减水处理减少,植物发育倾向于地上植物器官。
  (2)对于试验的早春草本植物生物量而言,在减水处理下,多数的早春草本植物相比于其他三个处理,生物量会减少。在增氮减水交互处理下,多数的早春草本植物相比于其他三个处理,生物量会增加,其中,尤其与减水处理相比,早春草本植物生物量增加的更为明显,这表明干旱条件下对植物施氮有助于植物获取养分发育,并且对于地下块茎较为发达的植物更加倾向于地下植物器官的发育。
  (3)对于试验的早春草本植物根系形态性状而言,总体来看,增氮处理相对比其他三个处理增加了早春草本植物的总根长和总根表面积。相比于对照,其他三个处理使多数早春草本植物根平均直径减小,而处理对于总根长以及总根表面积没有显著影响。在减水处理条件下,增氮处理使多数早春草本植物总根长和总根表面积增加,而根平均直径变化不明显,增加总根长和总根表面积有利于植物吸收更多的养分用来生长发育。
  (4)对于试验的早春草本植物地上化学计量比整体而言,氮沉降以及氮沉降条件下的减水变化对植物地上化学元素含量及化学计量比有更多的影响。相比于对照,其他三个处理均使地上P含量减小(减少7.5%~12.9%),氮沉降增加和降水减少大多不利于早春草本植物地上P含量的吸收转化。而氮沉降增加以及氮沉降条件下的减水变化,对于早春草本植物地上N的吸收转化影响较大。
  (5)对于试验的早春草本植物地下化学计量比整体而言,降水减少以及降水减少条件下的氮沉降增加对植物地下化学元素含量及化学计量比有更多的影响。相比于减水处理,增氮减水交互处理使地下P含量显著减小(P<0.05)、地下C:P显著增加(P<0.05);相比于增氮处理,增氮减水交互处理使地下C:N显著增加(P<0.05),减水处理使地下N:P显著减小(P<0.05)。
  (6)对于试验的早春草本植物的地上地下化学计量比,增氮处理对地上地下N含量及其化学计量比的相关性有明显影响,减水处理对于地上地下P含量及其化学计量比的相关性有明显影响,增氮减水交互处理对于地上地下C含量、N含量及C:N的相关性有明显影响。
  总之,模拟氮沉降增加和降水减少的环境条件下,探讨早春草本植物生物量、根系形态性状和化学计量比的变化,对于探讨早春草本植物生长权衡策略有着重要意义,进而对于生态系统物质能量循环,改变生态系统碳库均有重要影响。
[硕士论文] 刘瑜
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:本研究选择东北森林优势针叶树种(兴安落叶松、红松、长白落叶松)及典型的阔叶树种(白桦和蒙古栎),运用树木年轮学方法,研究树木径向生长对环境变化的响应规律。通过比较不同纬度和不同地区树轮—环境关系的规律,对研究东北地带各个类型森林的稳定性具有重要意义,并且为预测环境变化背景下该地区未来森林植被的变化以及为建立减缓未来环境变化对森林影响的对策提供重要的科学依据。文章选择了气候因子和氮沉降这两种环境变化因子,主要分析了树种年轮径向生长与月平均温度(tmp)、月最高温度(tmx)、月最低温度(tmn)、降水(pre)以及自矫正PDSI(sc-PDSI)间的相关关系,利用滑动相关分析和波谱分析探究各树种对环境变化的响应差异及其同步性,运用贝叶斯A/B检验揭示氮沉降对东北优势树种的影响。研究的主要结果如下:
  (1)长白山红松对温度因子(tmp、tmn、tmx)比降水要更敏感,与上年12月、3月和4月的月平均气温及当年6月的降水量呈显著正相关。长白山落叶松主要对低温敏感,与上年5月的sc-PDSI和当年4月最低气温呈显著正相关。小兴安岭红松对降水比温度更敏感,与当年6月、上年5月和9月的降水呈显著正相关。而大兴安岭兴安落叶松主要对高温和降水敏感,并与上年5月、当年2月和当年6月的月最高气温呈显著负相关,与当年2月和6月的月平均气温呈显著负相关,与当年3月和6月的降水量呈正相关,以及与当年6月的sc-PDSI呈显著正相关。海拔与温度、降水的综合作用是影响长白桦径向生长的重要因素,白桦对温度的敏感度大于降水因子,蒙古栎对降水和温度都较为敏感。
  (2)大兴安岭兴安落叶松的周期为2.6年、3.7年及10~15年,长白山落叶松的周期为2.3年、4.5年及11+0.5年,长白山红松的周期为3.7年及90±2年,红松生长周期最长。长白山落叶松和长白山红松同步性较强,在周期为2年和4.2年时达到了0.1的显著性水平,在周期为14±0.5年达到了0.05的显著性水平。长白山红松和大兴安岭落叶松在周期为4.5±0.2年达到了0.1的显著性水平。长白山落叶松和大兴安岭兴安落叶松的同步现象存在,但响应并未达到显著。
  (3)在大兴安岭地区,低氮对落叶松的生长响不显著,施加中等水平的氮肥著促进了大兴安岭落叶松的径向生长,高氮对落叶松生长的影响虽不显著,但表现出了一定的促进作用。在长白山地区,氮添加抑制了红松的径向生长。由于氮添加对不同区域的树种生长影响不同,同时,植物供氮与光合作用紧密耦合,当光合作用的刺激再加上叶片上N的增加,可能会有助于提高施肥树的水分利用效率。施加氮肥后,可能增加了落叶松对温度和降水的滞后期,与当年的温度降水生长季前期的相关性降低,而当年8月和9月的温度更有益于晚材的生长。
[硕士论文] 董雄德
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:近年来由于工农业的迅速发展,全球变暖和大气氮沉降对人类健康和生态系统平衡的影响越来越受到了人们的关注。凋落物是生态系统中不可或缺的组成部分,在生态系统养分循环、能量流动、生物多样性以及生产力功能等方面有重要作用,因此温度升高和氮沉降对凋落物分解中养分归还的影响也成为诸多学者研究的热门领域之一。基于此,试验中以空间移位模拟温度升高(2.5℃),以NH4NO3作为外施氮源(CK:0gNm2a-1、LN:2.5gNm-2a-1、MN:5gNm-2a-1、HN:7.5gNm-2a-1)于2014年10月-2016年10月采用尼龙网袋法,在两年时间里调查了兴安落叶松凋落物在温度升高以及不同浓度氮沉降处理下对其干质量损失,以及有机物、元素释放速率。研究了大兴安岭地区原始兴安落叶松林兴安落叶松凋落叶养分归还对温度升高和氮沉降增加响应,进一步揭示大兴安岭地区温度和氮沉降对凋落叶养分归还机制,为大兴安岭地区乃至北方寒温带森林生态系统养分循环提供重要参考。
  1、自然情况下,兴安落叶松凋落叶主要依靠非生长季冻融作用分解,氮沉降显著增加了兴安落叶松凋落叶质量损失速率,温度升高显著加快了兴安落叶松在生长季的质量损失速率(6.8%)。温度和氮共同驱动下显著增加了兴安落叶松凋落叶质量损失,在温度升高2.5℃及MN处理下其质量损失速率提高了18.2%。温度升高加快了凋落叶中粗脂肪、多酚、纤维素、木质素、以及C、K、Mg、Mn、Zn的释放速率来提高凋落叶的分解速率。氮沉降加快了凋落叶中粗脂肪、多酚、纤维素、木质素、以及C、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn的释放速率来提高凋落叶的分解速率。
  2、兴安落叶松凋落叶中四种有机物均为直接释放模式,多酚、粗脂肪主要在第一个非生长季大量释放,纤维素主要在第一年释放,木质素主要在第二个非生长季释放。氮沉降和温度均显著促进了有机物释放。C、K为直接释放模式,N、Mn、Fe、Zn为富集释放模式,P、Ca、Mg为淋溶-富集-释放模式。氮沉降没有改变元素释放模式,但温度改变了Ca和Mg的释放模式。温度和氮沉降共同驱动下改变了N、Ca、Mg、Zn的释放模式。
  3、试验中,C、Ca、Mn、Zn元素是真正的氮促进释放元素,其绝对含量和相对含量均有氮沉降促进释放趋势,其中Ca、Mn、Zn表现出氮浓度越高,其促进趋势越明显。而N、P、K和Fe元素为氮抑制元素。
  4、凋落物分解过程中,氮沉降改变了凋落叶质量损失和有机物、元素之间的相关性。各氮处理均降低了凋落叶中N与四种有机物之间的相关性,Ca和Fe为凋落叶中测量的元素里质量最大和最小的元素,且Ca和Fe是各浓度氮沉降之后的与质量损失负相关最大的元素。
  5、自然分解中元素释放量大小为K>P>C>Mg>>N>Ca>Fe>Zn>Mn,低氮条件下其释放量大小为P>K>C>Mg>N>Ca>Mn>Zn>Fe,中氮条件下其释放量大小为K>P>C>Mg>Ca>N>Zn>Mn>Fe,高氮条件下其释放量大小为K>P>C>Mg>Ca>N>Zn>Mn>Fe,温度升高后其释放量大小为K>Mn>C>P>Mg>Ca>N>Zn>Fe,温度升高和氮沉降处理下释放量大小为K>C>P>Mn>Mg>N>Ca>Zn>Fe。
[硕士论文] 郭亮
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:氮沉降改变了土壤碳循环的进程,进而破坏了森林生态系统的稳定性。伴随着大气氮沉降的增加,研究土壤呼吸各组分对氮沉降的响应,并且探讨其影响机理,对深入了解森林生态系统碳动态具有重要的意义。本研究以东北地区典型的天然次生林为研究对象,从2017年5月至2017年10月,在吉林省长白山的杨桦次生林进行模拟氮沉降实验,设置三个处理水平即对照样地(0gN·m2·a-1)、低氮样地(2.5gN·m2·a-1)和高氮样地(5.0gN·m-2·a-1),研究了氮添加对天然次生林土壤呼吸组分、土壤基本理化性质等的影响,以及不同凋落物处理对土壤呼吸的影响,得出了以下结果:
  (1)氮沉降显著降低了长白山天然次生林土壤pH,土壤全氮含量显著升高,同时氮沉降对土壤DON、DOC及一些土壤金属元素也有显著的影响。
  (2)氮沉降使土壤基本理化性质和土壤金属元素间的相关性发生转变,多是由于氮沉降影响了植物和微生物对各元素的吸收及同化,同时改变了各个元素间的耦合和解耦合作用。
  (3)氮沉降对Rl、Rr、Rs、Rt都有极显著的影响,各个土壤呼吸组分的月份间差异也极显著,同时施氮处理和月份的交互作用对Rt、Rs、Rr、Rl也有极显著的影响。在整个生长季内对照处理样地,Rl占20%,Rr占28%,Rs占52%;低氮处理Rl占23%,Rr占28%,Rs占49%;高氮处理Rl占21%,Rr占29%,Rs占50%。由此可知,低氮处理对全年Rl和Rs有一定的促进作用,高氮处理对全年Rr有一定的抑制作用。
  (4)在对照样方减少凋落物在5、6月对土壤呼吸无显著影响,别的月份土壤呼吸显著受到抑制;低氮样方内去除凋落物在6、7、8、9、10月明显抑制了土壤呼吸;高氮处理下减少凋落物在7、8、9、10月显著抑制土壤呼吸。总的来说,去除凋落物对土壤呼吸有一定的抑制作用,对照样地、低氮处理和高氮处理分别减少了14.5%、25.1%、19.9%。
  (5)氮沉降和凋落物的增减均对土壤呼吸的温度敏感性产生影响,对照样方表现出:对照>增加凋落物>去除凋落物;低氮样方表现出:增加凋落物>对照>去除凋落物;高氮样方表现出:增加凋落物>去除凋落物>对照。
  (6)由本研究结果可知,土壤呼吸各组分对氮沉降的响应结果各异,后续开展的研究应该更注重此,才能更好的解释其机理,为研究温带森林碳动态提供详实的支撑。
[硕士论文] 单文俊
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:森林生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,对人类和其他生物有很高的服务功能价值。大气氮沉降影响森林生态系统养分循环,进而对其产生负面影响。现阶段,氮沉降对陆地生态系统的影响研究开展的很多,但是对于温带次生林的研究较少,本研究结果可以作为这方面的补充。本研究以长白山次生林为研究对象,模拟低氮与高氮沉降LN25N kg(hm2·a)-1,HN50N kg(hm2·a)-1对次生林土壤pH、土壤可溶性有机物(DOC/N)土壤微生物生物量(MBC/N)、土壤酶和土壤呼吸的影响,探讨温带次生林微生物生物量与物质循环对氮沉降的响应。得到以下研究结果:1)氮沉降显著降低了长白山次生林土壤pH,土壤全碳含量,增加土壤全氮和全磷含量。2)氮处理对DOC含量具有一定的促进作用。氮处理对上层土壤DON有一定的抑制作用,下层土壤则表现出HN抑制,LN促进的作用。3)氮沉降对MBC在秋季月份(9,10月)具有一定的促进作用。LN处理降低了夏季月份(7,8月)MBC。氮沉降对上层MBN在春季月份(5,6月)有抑制作用,LN处理抑制了夏季月份MBN,但是对秋季月份MBN有一定促进作用。氮添加下,上层土壤MBC:N在HN处理下前三个月有降低,后三个月有升高趋势。LN处理和CK处理差别不大。下层土壤氮处理下5月和10月MBC:N降低,其他月份升高。4)氮沉降在春季对过氧化物酶活性有抑制作用,LN处理在秋季对其促进作用,7月和9月降低过氧化物酶活性。氮沉降对土壤蔗糖酶、土壤脲酶活性具有抑制作用,对土壤酸性磷酸酶的活性有促进作用。5)LN处理对土壤呼吸具有一定的促进作用。HN处理列土壤呼吸在生长季前3个月有一定的促进作用,后3个月有抑制作用。氮沉降对土壤微生物呼吸在前3个月有抑制作用,促进了秋季土壤微生物呼吸。6)各指标同时受到氮处理、月份、土壤深度的影响以及其交互作用。且各指标相关性在不同处理下有差异。
[博士论文] 沈爱华
农业遥感与信息技术 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:森林是人与自然和谐的关键与纽带,具有调节气候、涵养水源、保持水土、固碳释氧、保护生物多样性等多种功能,对区域生态安全、美化人居环境具有巨大作用。浙江省作为我国东南沿海经济发达省份,经济的高速增长过程中对森林的破坏和由此导致的生态环境问题也日趋严重。改革开放以来,着眼于发挥森林减排和防灾功能,浙江省进一步加大了生态公益林的建设力度,然而目前浙江省生态公益林还存在林分质量差、林种树种结构不合理等问题。因此,加快生态公益林体系建设,对于建设“美丽浙江”,为全面高水平建成小康社会提供生态支撑,意义重大。本文选取了在公益林监测过程中的生物量指标,结合公益林大样本生态监测数据和遥感生物量监测模型,对浙江省生物量分布特征进行了研究,并进一步对典型县市的公益林生物量时空动态进行了分析。主要研究内容和结论如下:
  (1)运用浙江省生态公益林大样本生态监测数据,系统地分析了公益林群落生物量时空特征。公益林中针阔混交林单位面积生物量最高,然后依次为杉木林、阔叶林、松林和灌木林。从群落垂直梯度分析,乔木层生物量以杉木林最高,灌木林最低;下木层的生物量以阔叶林最高,杉木林最低;草本层的生物量杉木林最高,阔叶林最低。从海拔梯度分析,灌木林群落生物量在不同海拔梯度下没有显著差异;松林和杉木林群落生物量随着海拔梯度升高而增加;针阔混交林和阔叶林群落生物量分别在0-200m和1000-1500m梯度达到峰值。
  2001至2010年的10年间,松林、杉木林、阔叶林、针阔混交林、竹林和灌木林单位面积生物量分别增长72.5%、84.3%、38.4%、24.8%、33.4%和133.9%,公益林单位面积生物量的年增长率为5.69%。从不同林分类型的不同林龄生物量变化看,松林和杉木林到了中后期生物量的增长较小,而针阔混交林和阔叶林的生物量进入近熟林后,其生物量的增长依然保持较高的水平。
  不同群落公益林生物量在不同地形条件下分布规律具有差异。松林、杉木林和阔叶林的群落生物量依次为中山>低山>丘陵,针阔混交林为低山>丘陵>中山,竹林为低山>中山>丘陵;按不同坡位比较,杉木林、灌木林和竹林的群落生物量都是中部的最高,阔叶林和针阔混交林的群落生物量以全坡的最高;在坡度研究中,松林、杉木林和竹林的群落生物量都是陡坡的最高,所有群落类型在缓坡的生物量都最低;按不同坡向比较,松林、杉木林和竹林的群落生物量都是西北坡的最高,针阔混交林和灌木林的群落生物量分别以南坡、西南坡和东北坡的最高;不同土壤厚度相比较,除了竹林是土厚中等的最高以外,松林、杉木林、阔叶林等5个群落生物量均以在土层厚立地条件下为最高。低山地区的公益林因年均生长量高于丘陵和中山地区,所以松林、杉木林、阔叶林、针阔混交林和竹林的群落生物量均为低山比丘陵高,缓坡、斜坡等立地条件较好的地段由于人类利用开发的程度较高,公益林生物量则相对较低。
  通过灰色系统关联度分析,影响公益林生物量最大的因子为林龄、坡度、地貌,不同群落生物量影响关键因子存在差异,阔叶林影响最大的因子与总体公益林一致,针阔混交林主要影响因子为林龄、坡度、坡向,松林为林龄、坡度、海拔,杉木林林龄、地貌、海拔,竹林为坡度、海拔、地貌,灌木林主要为坡度、地貌、土层厚度。
  (2)结合浙江省250m空间分辨率生物量和植被净初级生产力数据,对浙江省公益林生物量分布的空间特点进行了分析。从行政区域上看,公益林生物量、植被净初级生产力分布存在一定差异,杭州市和绍兴市平均生物量密度最高,分别为86.46t/ha和83.59t/ha,而衢州市和温州市平均植被净初级生产力最高,分别为10.966gC/m2和10.843gC/m2。对浙江省公益林平均生物量密度、平均植被净初级生产力与年均气温和年均降雨量之间分别进行了相关性分析,发现公益林生物量密度与年均气温呈中等负相关,净初级生产力与年均气温弱正向相关。浙江省公益林平均生物量密度和平均植被净初级生产力在16.61℃到17.58℃间较适宜的温度区域较高,可见不同的气温条件可能影响生态公益林的长势情况。浙江省公益林生物量密度和净初级生产力与年均降雨量都呈现较强正相关关系,可见年均降雨量会影响生态公益林的长势情况,随着年均降雨量的升高生态公益林的平均生物量密度、平均植被净初级生产力也相应的升高。
  (3)以舟山市定海区、金华市武义县和台州市仙居县作为浙江省境内浙东海岛、浙中盆地和浙南山区典型地貌的代表,结合生态监测数据和多时期Landsat系列遥感数据,运用随机森林模型,构建了县级尺度上公益林生物量遥感估测模型,对公益林生物量时空动态变化进行了分析。
  通过比较不同区域从2010年到2015年的变化发现,生物量均呈现增长趋势。在盆地和海岛区域,因人类干扰活动的减少与低海拔区域相对立地条件较好,生物量在低海拔区域增长均较快,而在山地区域,生物量增长在高海拔区域最明显。盆地区域生物量增加速度随坡度变大而加快,高山地区生物量增加速度随坡度变大而降低,海岛地区生物量增加速度随着坡度变大而呈现先增加后下降的趋势,可见不同地形区域的生物量增加速度随着坡度增加而呈现出不同的变化规律。从坡向交换角度来看,高山地区和盆地地区在东坡、东南坡、南坡位置的生物量相对较高,但在西北坡、西坡、西南坡增加速度较快;而海岛地区生物量在西南坡、西坡、西北坡相对较高,且不同坡向生物量的增加速度较为均匀,这可能因为海岛地区四周环海,受其它地物的影响较小,因而植被生长环境较为相似有关。
  结合传统地面调查数据和遥感技术,开展公益林资源与生态状况的综合监测,可对公益林森林资源、质量的动态变化以及生态系统服务功能进行快速、准确的客观评价,为全省公益林的建设与管护提供科学指导。
[硕士论文] 陈亮
森林经理学 浙江农林大学 2017(学位年度)
摘要:亚热带森林生态系统在减缓全球气候变化方面起着重要的作用。然而,在多时间尺度上对该区域森林生态系统碳通量变异特征及其对环境变化的响应研究相对较少。其次,目前大多数森林生态系统碳通量研究都还停留在单系统碳通量时间动态及其对环境因子的响应机制上,缺乏与土壤呼吸的协同研究,这都制约了对亚热带森林生态系统碳通量特征以及控制机制的更深入了解。为准确估算亚热带典型森林生态系统碳收支变化以及为区域生态系统过程模型的参数调整。本文以毛竹(Phyllostchys edulis)林、雷竹(Phyllostachys violascens)林和常绿落叶阔叶混交林这三种亚热带典型森林生态系统为研究对象,应用涡度相关通量塔数据和土壤呼吸数据描述该三种森林生态系统在不同时间尺度上碳通量的变化特征,并用随机森林模型拟合碳通量,通过重要性得分来揭示环境因子对碳通量影响重要程度。此外,分析了三种森林生态系统土壤呼吸变化特征,并计算土壤呼吸对整个森林生态系统的贡献率。结果表明:
  (1)从月平均日变化来看,该三种森林生态系统碳通量均呈现“U”字型,白天为碳汇,晚上为碳源;从月尺度上看,毛竹林全年为碳汇,而常绿落叶阔叶混交林在1月和12月,表现为碳源。雷竹林在4月表现为碳源;毛竹林固碳率在8月达到最大值,雷竹林在11月达到最大值,常绿落叶阔叶混交林在10月达到最大值,分别为51.890%、25.213%和56.284%。雷竹林月均NEE(净生态系统交换量)和RE(生态系统总呼吸)与毛竹林和常绿落叶阔叶混交林月均NEE和RE均存在显著差异。天目山年总NEE和GEE(总生态系统交换量)最高,太湖源全年总RE最高。
  (2)采用随机森林模型分别拟合三种森林生态系统碳通量,结果表明,模型训练阶段和模型测试阶段,随机森林模型均保持较高精度,说明随机森林模型具有较好的适用性。十折交叉验证表明,随机森林模型内部参数设置合理,模型具有较好的泛化能力和稳定性。
  (3)通过计算环境因子重要性得分表明,在月平均半小时尺度上,PAR是影响三种森林生态系统碳通量变化的首要环境控制因子,而RH、VPD和TS,SWC和TS、TA和TS分别是毛竹林、雷竹林和常绿落叶阔叶混交林全年月平均半小时尺度上的次要影响因子。在月尺度上,TA和TS是三种森林生态系统月尺度NEE、RE和GEE变化主要影响因子,此外VPD也对三种森林生态系统月尺度碳通量有显著影响。
  (4)三种森林生态系统土壤呼吸季节变化明显,全年变化趋势均呈单峰型,毛竹林在6月达到峰值,其次是常绿落叶阔叶混交林(7月),最后为雷竹林(8月)。三种森林生态系统土壤呼吸主要控制因子均为土壤温度,土壤含水量与土壤呼吸相关性均不显著。二元模型较一元模型精度均有提高,毛竹林和常绿落叶阔叶混交林土壤呼吸最适模型为Model9,而雷竹林土壤呼吸最适模型为Model10。通过计算三种森林生态系统土壤呼吸贡献率表明,雷竹林土壤呼吸占生态系统总呼吸最高,为62.834%;其次是常绿落叶阔叶混交林,贡献率为61.951%;最后为毛竹林,贡献率为43.498%。
[硕士论文] 卞金莉
森林经理学 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:以泰山森林生态系统为研究对象,在泰山地区选取典型地段,分别于不同海拔建立了0.96 hm2的油松针阔混交林(160 m×60 m)和0.6 hm2的侧柏针阔混交林(100 m×60 m)两块长期动态监测大样地,采用点格局分析方法,对样地内群落的结构特征,主要树种间及优势树种不同生长阶段个体的分布格局与空间关联性进行了研究。从调整结构的角度,分析现有林空间结构特征,将其与现有研究成果结合在一起,制订合理的经营目标及其技术措施,达到优化结构提高效益的目的。
  结果表明:泰山罗汉崖油松针阔混交林样地乔木层共调查到7个树种,油松(Pinus tabulaeformis)重要值最大,为优势种,主要伴生种包括麻栎、刺槐、栓皮栎等。样地内主要树种油松和麻栎的径级结构均呈单峰型分布。油松种群在整个生长阶段除了在小尺度上呈聚集分布之外,总体呈随机分布,小树的聚集强度较弱。油松林种群大树与中树以及大树与小树,在小尺度上具有正关联性呈促进关系,其余各个生长阶段在空间分布上均表现为相互独立。从群落演替趋势看,油松林生态系统目前暂时处于相对稳定状态。油松针阔混交林监测样地种间关系结果为:泰山油松林内,油松种群小树和中树与麻栎种群在所研究的空间尺度上小尺度范围内呈负相关,整体呈显著不相关;油松种群大树与麻栎种群在所研究的空间尺度上小尺度范围内呈不相关,整体呈现显著负相关。油松针阔混交林的种间关系主要受油松大径级个体的影响,油松种群优势度明显。
  泰山罗汉崖侧柏针阔混交林乔木层样地共调查到6个树种,以侧柏(Platycladus orientalis Linn)为乔木层优势种,主要伴生种有麻栎(Q.acutissima Carruth)、黄连木(P.chinensis Bunge)等。侧柏针阔混交林样地内的主要树种侧柏和麻栎的径级结构均呈单峰型分布。侧柏种群总体呈随机分布,小尺度上呈聚集分布。侧柏种群内中树与小树以及中树与大树之间在小尺度上呈正相关,相互促进生长,其余各个生长阶段在空间上表现为相互独立。侧柏针阔混交林监测样地种间关系结果为:泰山侧柏林内,麻栎种群小树和中树与侧柏种群在所研究的空间尺度上小尺度范围内呈负相关,整体呈显著不相关;麻栎种群大树与侧柏种群在所研究的空间尺度上小尺度范围内呈不相关,整体呈现显著负相关。侧柏针阔混交林的种间关系主要受麻栎大径级个体的影响。
  泰山森林生态系统针阔混交林由于遭受不同程度的人为干扰,现保持的这些森林树种单一、结构简单,已经失去了原始林整体的结构和功能。主要树种种群内林下更新匮乏,有向大径级偏移的趋势。泰山森林生态系统内各树种的空间分布主要受大树的空间格局影响,主要原因是大径级林木郁闭度高,不利于林下中小径级林木生长环境的形成,与之形成强烈的竞争关系。因此,在以后的泰山森林生态系统经营实践中,可以采用抚育间伐等措施,调整林分结构,并辅助以及时更新幼苗幼树,进而提高林分质量和促进森林演替和持续发展。
[硕士论文] 汪其同
生态学 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:杨树(Populus spp.)是我国最重要的工业用材林树种之一,杨树人工林健康经营和长期生产力维持是林学和生态学研究的重要课题。基于细根与林分生产力的密切关系,杨树人工林细根研究亟需加强。树木根系是树木个体与土壤环境进行物质交换和能量运送的关键器官,林木根系与土壤环境间的互作效应对于双方以及根际环境的养分循环具有重要影响。根际土壤微生物作为重要的物质转化调节器在林木根土互作中发挥着关键作用。因此,研究根际土壤微生物对于了解和改善根际土壤微生物群落结构以及调节根际土壤养分循环具有重要意义。基于此,以欧美杨I-107(Populus×eurameicana‘Neva’)为研究对象,利用高通量测序技术准确分析了定殖在根际和非根际的细菌群落以及不同根序细根根际土壤细菌和真菌群落结构,并研究了不同根序根际土壤碳氮磷化学计量特征以及与根际土壤微生物群落的相关性,还筛选出土壤氮素循环相关菌,以期为深入探索林木根际土壤养分循环过程及根土互作关系提供更加科学的理论依据。本次研究发现:
  (1)根际和非根际细菌群落结构的比较,根际土壤包含145个细菌属,非根际土壤包含141个细菌属。根际和非根际相对丰度>4%的属有8个,同一属的细菌类群在根际和非根际土壤中相对丰度存在显著差异(P<0.05)。α多样性分析表明,根际土壤细菌群落多样性高于非根际土壤,但差异未达到显著水平。细菌群落排序结果较好地反映了土壤细菌群落从根际到非根际的变化和不同取样点的空间差异,根际效应对细菌群落差异的贡献率占21.2%。β多样性分析表明,杨树人工林根际和非根际土壤样品间细菌群落组成具有较大差异,根际和非根际土壤中各含有一些特有属(根际15个,非根际11个),此外还发现丰度发生显著变化的23个属,主要以纤维素降解菌和固氮菌为主。根系对根际微生物的选择是导致根际微生物群落组成和结构发生显著差异的重要机制,这将对根土界面碳氮循环产生显著影响。
  (2)不同根序土壤细菌和真菌群落结构比较,1-2级根、3级根和4-5级根根际土壤分别包含607个、593个和604个细菌属,128个、124个和130个真菌属。不同根序土壤细菌相对丰度>1%的属有12个,其中,1-2级根土壤中Burkholderia菌属的丰度最高,其次是Bacteroides菌属;而Bacteroides属在3级根和4-5级根根际土壤中均为丰度最高的菌属;不同根序土壤真菌相对丰度>1%的属有7个,其中,在1-2级根根际土壤中Trichosporon菌属的丰度最高,其次是Trichoderma菌属;在3级根根际土壤中Trichosporon属的相对丰度也是最高的;Aspergillus菌属在4-5级根中相对丰度最高。α多样性分析表明,从低级根到高级根土壤细菌群落的丰富度和多样性都在显著降低(P<0.05),土壤真菌的丰富度和多样性变化不明显。对土壤样品的主成分分析表明,杨树人工林不同根序根际土壤间细菌群落组成存在较大差异。β多样性分析表明,杨树人工林不同根序间土壤细菌和真菌群落组成的相似性和差异性变化规律都正好相反。此外,随着根序等级的升高相对丰度显著上调的细菌属主要以抗酸性菌属和还原硝酸盐的菌属为主,显著下调的细菌属主要以固氮菌和生物降解菌为主。微生物群落在不同根序根际土壤中的变化提供了深入了解植物微生物相互作用,以及用于研究根际激发效应机制的新模式。
  (3)不同根序细根根际土壤碳氮磷化学计量特征及其与根际微生物多样性的相关性分析。杨树人工林根际土壤碳氮磷含量与非根际土壤存在显著差异(P<0.05),但不同根序间速效氮、有效磷含量以及铵硝比未达到显著差异水平(P>0.05)。根际土壤全碳含量随着根序升高显著下降,而全氮含量随着根序升高逐渐增加。1-2级细根根际土壤全磷含量显著高于4-5级根(P<0.05)。杨树细根根际土壤C/N随着根序升高显著降低(P<0.05);C/P随着细根序级升高逐渐下降,但在不同根序间差异不显著(P>0.05)。土壤全碳和全氮含量及碳氮磷化学计量比均与细菌群落丰富性(chao指数和ACE指数)呈显著相关(P<0.05),全磷含量与细菌群落相关性不显著。土壤碳氮磷化学计量与真菌群落多样性相关性不显著(P>0.05)。杨树根际土壤碳氮磷养分循环呈现依赖于根序的变化特征,不同根序细根可能对微生物群落构建进行选择进而影响土壤碳氮磷循环过程。
  (4)通过对菌株的富集培养和分离纯化,在根际土壤中筛选到2株亚硝酸菌W31和W42,经分子系统学鉴定分别为Burkholderia cenocepacia strain AU1054和Burkholderia terrae strain KMY02,其最适发酵条件分别为底物氨氮浓度200 mg/L和300~500 mg/L时, pH值分别为7.5和8.5。
[硕士论文] 冯云云
森林经理学 浙江农林大学 2017(学位年度)
摘要:森林地上生物量能够反映森林生态系统生产力的高低,快速准确的估测森林生物量不仅可以为全球气候变化研究提供基础数据,而且能够监测整个森林系统的动态变化。遥感技术以其独特的获取方式、大面积覆盖和数字化等优点,已成为森林生物量估算的重要手段。目前已有许多不同类型的光学遥感影像用于生物量估算,但这些影像由于光谱饱和问题,对林分结构复杂、森林浓密等生物量密度较大的地方估算精度较低。激光雷达(Light Detection And Ranging,Lidar)是近年来迅速发展的一种主动遥感技术,Lidar发射的激光脉冲穿透森林植被的冠层获得三维信息,可以有效解决数据饱和问题,提高数据估算精度。已经有研究将Lidar数据与光学数据结合来估算森林生物量,但是关于不同数据源、不同植被类型以及不同模型算法如何影响生物量估算精度的研究还很欠缺。本研究以巴西帕拉州东北部的Tomé-Acu为研究区,将Rapideye影像、Lidar影像以及野外实测数据作为数据源,提取光谱信息、植被指数、纹理信息与高度信息,并基于Rapideye、Lidar、Rapideye+Lidar数据分别建立线性回归模型、乘幂模型、随机森林(Random Forest,RF)模型和支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)模型;考虑到植被类型对生物量估算的影响,本文将植被分为经济林和次生林,分别在植被类型分层和植被类型未分层的情况下建立模型。综合对比分析这些模型估算结果可以得出以下结论:(1)在亚马逊热带雨林区域,Rapideye数据不适合单独用于生物量估算,但当生物量的密度在50-150Mg/ha之间时,基于植被分层的SVR模型有很高的估算精度;(2)无论何种模型,Lidar数据都具有稳定的估算结果,且比Rapideye数据的估算精度高,另外,对于Lidar数据,植被的分层并不能提高模型的估算精度;(3)将Lidar数据与Rapideye数据结合的估算结果与单独使用Lidar数据比较,精度并没有提高;(4)对于不同的生物量密度,最合适的生物量估算模型是不同的,整合不同密度的最优结果,可以提高整体的估算精度;(5)针对不同的研究区,最优的生物量估算过程需综合考虑森林类型和AGB范围,选择合适的数据源与建模算法。
[硕士论文] 李肖
水土保持与荒漠化防治 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:森林生态系统水文功能的研究对认识森林生态系统的水文循环过程和运行机理具有重要意义,不仅有助于了解森林生态系统结构、能量代谢等对森林生态水文的影响,而且能正确认识森林生态系统涵养水源和保持水土的功能与作用。热带和亚热带地区的森林水文特征一直是各位学者研究的热点与重点,尤其是关于其森林流域分布式水文模型与应用研究,受到人们的普遍关注。森林与水是森林生态系统极具重要性的组成部分,为定量研究中国亚热带地区森林流域森林与水的关系,本研究选取江西大岗山森林流域为研究区域,应用GIS和RS技术,将基于大岗山森林流域数字高程模型(DEM)的流域水文特征参数与流域降水、气温以及土壤、植被等数字信息进行耦合集成,在三水源新安江模型等传统模型基础上,研究构建了基于DEM的大岗山森林流域分布式水文模型,并利用实测数据对大岗山森林流域水文要素及其过程进行了模拟和验证,探讨了降雨、温度、植被和地形等因素对森林流域水文要素及其过程的影响。主要研究结果如下:
  (1)建立了大岗山森林流域基础数据源数据库,主要包括水文气象数据库、地形数据库、土壤属性数据库、水系数据库和土地利用及土壤类型数据库等;并基于大岗山森林流域数字高程模型(DEM),建立了大岗山森林流域数字流域,按自然子流域的划分方法,将整个大岗山森林流域划分成26个子流域,同时,根据土地利用类型、土壤类型以及坡度坡向等地形特征,将整个流域离散成104个水文响应单元。
  (2)针对亚热带湿润地区森林流域的特点,构建了基于DEM的大岗山森林流域分布式水文模型,模型结构由林冠截留模型、土壤持水量模型、蒸散发模型、产流模型、分水源模型和汇流模型等组成,该模型能较准确地模拟降水、气温、植被和地形等各因素对森林流域水文过程的影响。
  (3)利用2010—2014年的实测数据资料对所建模型进行了参数率定和模型验证,对大岗山森林流域的水文要素及过程进行了模拟。2010–2012年率定期内该模型的决定系数 R2值分别达到0.82、0.85和0.83,NSE效率系数分别达到0.81、0.85和0.86;2013–2014年验证期内该模型的决定系数R2值分别达到0.76和0.82,NSE效率系数分别达到0.75和0.84,径流模拟过程与流域实际流量过程吻合较好。本模型能较好地模拟大岗山森林流域的流量过程,符合该流域的实际情况。
  (4)本研究将基于大岗山森林流域DEM的流域水文特征参数与流域降水、气温以及土壤、植被等数字信息进行耦合集成,构成了数字化信息库,为成功进行流域分布式水文模拟奠定了重要基础。同时,在模型结构上,针对我国亚热带地区江西大岗山流域森林分布的结构与特点,以三水源新安江水文模型等传统水文模型为基础,增加了反映森林结构的植被层截留、植被层蒸散发、森林土壤水等模块,较好地反映了森林流域的水文特点,从而更为客观、准确地模拟森林植被作用下的水文过程。该模型中各水文循环过程物理机制明确,参数相对较少、容易获取且均具有明确的物理意义,可为亚热带地区森林流域的水文特征研究提供新的方法和科学指导。
[硕士论文] 马雪松
森林培育学 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:土壤养分循环障碍是人工林地力衰退的重要成因,土壤微生物群落在土壤养分循环中发挥重要作用。磷是植物重要的矿质营养成分,对植物的生长和发育发挥重要作用。研究土壤解磷微生物类群演变动态,有助于阐明连作和轮作对杨树人工林土壤磷循环影响的微生态机制,为科学经营人工林提供理论依据。本研究基于宏基因组测序技术,分析了杨树人工林Ⅰ代林地和连作Ⅱ代林地的根际土和非根际土、Ⅱ代林地主伐后轮作花生地和轮荒地土壤中解磷微生物类群及磷代谢随不同连作和轮作方式的变化规律。研究结果如下:
  (1)在杨树人工林不同连作和轮作方式土壤中共检测出5种酚酸物质,分别为对羟基苯甲酸、苯甲酸、阿魏酸、香草醛和肉桂酸,酚酸类物质总量表现为Ⅱ代林>Ⅰ代林>轮作花生地>轮荒地。土壤理化性质在不同土壤样品中变化规律表现不同,pH、有机质和有效钾含量显著差异,全磷、有效磷、有效氮含量无显著性差异。
  (2)土壤样品中共检测到细菌域微生物类群8个门,分属厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)。厚壁菌门丰度最高,其次是变形菌门和放线菌门。轮作降低了微生物群落多样性,Ⅱ代林土壤微生物群落多样性低于Ⅰ代林但差异并未达到显著水平。与Ⅰ代林相比,土壤微生物在属分类水平变化明显,Ⅱ代林、轮作花生地和轮荒地土壤中微生物种类减少,微生物群落结构发生改变。功能基因总丰度表现为Ⅰ代林>轮荒地>Ⅱ代林>轮作花生地。人工林连作后,参与复制、重组与修复,翻译、核糖体结构与生物合成功能的基因丰度降低。Ⅱ代林主伐轮作后,总体上功能基因丰度无显著变化。
  (3)杨树人工林不同连作和轮作方式土壤中共检测出9属解磷微生物。其中:细菌7属,分别为芽孢杆菌属( Bacillus)、假单胞菌属( Pseudomonas)、黄杆菌属(Flavobacterium)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、泛生菌属(Pantoea)、沙雷氏菌属(Serratia);放线菌2属,为链霉菌属(Streptomyces)和节杆菌属(Arthrobacter)。芽孢杆菌属和假单胞菌属为优势菌群。泛生菌属、类芽孢杆菌和沙雷氏菌属分别为Ⅰ代林地、Ⅱ代林地和轮荒地独有菌群,但所占比例均低于0.1%。
  (4)杨树人工林连作、轮作和轮荒后,Ⅰ代林地和Ⅱ代林地解磷微生物占各样地解磷微生物总丰度的22.4%和23.1%,轮作花生地和轮荒地解磷微生物占各样地解磷微生物总丰度的26.8%和27.7%,与连作相比,轮作可以增加解磷微生物的数量。与Ⅰ代林地相比,Ⅱ代林地土壤中各属共有解磷微生物丰度均有不同程度增加。与Ⅱ代林地相比,主伐更新后轮作花生地和轮荒地土壤中芽孢杆菌属和假单胞菌属丰度分别增加19.9%和30.3%、20.4%和71.4%,而节杆菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属丰度则降低,且降幅均在50%以上。
  (5)杨树人工林根际解磷微生物总丰度显著低于非根际,芽孢杆菌属和假单胞菌属细菌在杨树根际土壤中显著低于非根际土壤,R/S值分别为0.6~0.7:1和0.4~0.7:1,而节杆菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属的丰度显著高于非根际土壤,细菌R/S值为4~7:1,放线菌R/S值为2~6:1。
  (6)在不同土壤中磷酸酶基因总丰度表现为Ⅰ代林地>轮荒地>Ⅱ代林地>轮作花生地。Ⅱ代林地主伐更新后,轮荒地磷酸酶基因总丰度升高,轮作花生地为各样本中最低。根际与非根际之间,Ⅰ、Ⅱ代林土壤磷酸酶R/S值分别为1.39和1.09,在Ⅱ代林中根际与非根际土壤磷酸酶丰度差异缩小,部分磷酸酶丰度甚至低于非根际土壤。Ⅱ代林根际土壤各磷酸酶丰度低于Ⅰ代林根际土壤。
  (7)与Ⅰ代林相比,Ⅱ代林土壤中有机磷转化作用强度降低16.63%,人工林连作降低土壤可利用磷的含量。Ⅱ代林主伐后,轮作花生地土壤中有机磷转化作用强度比Ⅱ代林升高32.36%,轮荒地土壤中有机磷转化作用强度比Ⅱ代林升高25.44%。轮作和撂荒可以增加土壤中可利用磷的供应,改善林地生产力。
[硕士论文] 王丽
林业 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:2013年,中央“一号文件”将美丽乡村作为重点工作进行了部署,明确提出“美丽乡村”的新奋斗方向,要求进一步加强乡村生态景观建设、环境保护和综合治理等工作。乡村森林景观建设作为乡村生态景观建设的主要内容,以乡村森林生态系统的建立推动美丽乡村的发展,被广泛地认为可以成功打造美丽乡村的一种重要内生力量,特别是在缩小城乡差距,促进传统乡村变革与发展等方面被寄予了更多的期冀,在美丽乡村实际建设中,科学地评价乡村森林景观质量、确定合理的乡村森林景观结构,保证其发挥最优的综合生态服务功能,是科学构建乡村森林景观的重要基础。本研究以安丘市凌河镇为研究区域,通过对其森林景观的组成特征,森林景观结构特征,森林景观文化特征,森林景观视觉特征分析,在此基础上,应用定性与定量分析相结合的方法,构建了乡村森林景观质量评价指标体系,并对凌河镇森林景观质量进行了综合评价,确定评价标准,针对评价结果提出了凌河镇美丽乡村森林景观质量提升的对策和建议,主要研究结果如下:
  (1)系统分析了凌河镇森林景观特征
  凌河镇森林景观具有多样性,植物具有丰富的种类,从森林景观的组成,森林景观结构特征,森林景观文化特征,森林景观视觉特征4个方面对凌河镇森林景观特征展开分析。从分析结果看,凌河镇森林景观类型,森林群落类型,森林植物物种多样性都较高,具有良好的生态环境;人文森林景观资源丰富,其森林景观色彩季相变化比较丰富;但森林景观结构存在一定的破碎度,植物群落结构不合理,植物群落层次韵律变化一般。
  (2)构建了凌河镇乡村森林景观质量评价指标体系
  采用德尔菲法和专家咨询法相结合,对指标进行筛选,整理和分析,构建了1个总目标,5个目标层,13个准则层,28个指标层的凌河镇乡村森林景观质量评价指标体系。
  (3)对凌河镇森林景观质量进行综合评价
  采用层次分析法确定凌河镇乡村森林景观指标的权重,用无量纲化方法和赋值法对数据进行了标准化处理,确定了评价标准,利用综合指数法得出凌河镇乡村森林景观质量的综合评价结果,确定评价等级。从评价结果来看,可初步得出如下结论:凌河镇乡村森林景观质量较好,已具备美丽乡村森林景观建设的雏形,就其5项目标层评分值来看,文化美78分、生态美76分、结构美74分、视觉美70分、质朴美66分,其质朴美、视觉美、结构美的评价得分相对较低,由此说明,凌河镇的乡村森林景观建设,在植物选择运用、植物群落结构配置、植物生长状况管理方面需要加强优化,森林景观空间格局、森林生态产业结构需要进一步的优化。
  (4)针对综合评价结果提出凌河镇美丽乡村森林景观质量提升建议与对策
  针对凌河镇乡村森林景观质量不足的方面,提出科学编制美丽乡村森林景观建设总体规划、加大乡村森林景观的管理和保护力度和大力发展多元化乡村森林旅游业方面的建议与对策。
[硕士论文] 秦立厚
森林经理学 浙江农林大学 2017(学位年度)
摘要:森林是全球陆地生态系统中最大的有机碳库,对于调节全球碳平衡具有重要作用。目前区域森林碳储量估算研究已经成为相关领域热点问题。然而,准确估算区域森林碳储量还面临着两大挑战:(1).如何精准地再现森林植被碳储量的空间分布和格局,以及如何进行碳储量估算过程中的尺度转换;(2)如何评价森林碳储量及其分布估计结果的质量。由于数据不准确、方法不得当,使得森林生物量/碳储量的估计中存在的众多不确定性。因此,解决不同数据源的尺度转换问题、以及量化估算过程中的不确定性、对于提高森林碳储量估算精度的准确性和有效性具有重要意义。基于此,本文以浙江省为研究区,以实测单株生物量数据、浙江省森林资源清查数据、Landsat TM数据、MOD13Q1数据为数据源,在估算森林碳储量的基础上,以标准差为不确定性度量,分析了多种来源的不确定性表现。首先使用高斯协同块仿真方法将样地数据转换到240m×240m并应用神经网络方法估算了浙江省森林碳储量及碳分布。在进行不确定性计算时,结合误差传递方法计算了基于抽样的总体森林碳储量估算不确定性和基于遥感的总体森林碳储量估算不确定性。通过对基于抽样的总体森林碳储量估算不确定性计算可知:对于一元生物量模型,测量误差引起的相对不确定性约占总碳储量的1.58%,模型相对不确定性约占总碳储量的18.51%,抽样不确定性约占总碳储量的9.12%,总(合成)相对不确定性为20.35%;对于二元生物量模型,测量误差引起的相对不确定性约为3.42%,模型相对不确定性约为11.90%,抽样相对不确定性约为9.15%,总(合成)相对不确定性为15.39%。模型参数以及抽样不确定性随建模样本的增加逐渐降低。当建模样本由30增加到40再增加到52时,一元生物量模型模型参数导致的相对不确定性分别为22.37%、17.05%、14.89%。当样地样本数由1361增加到2041再增加到2722时,抽样不确定性由13.63%减少到12.04%,最后变为10.22%。样地碳密度值经过尺度转换之后,可以在一定程度上反映森林资源清查数据的碳分布。尺度转换后的碳密度值与清查数据碳密度值的相关性为0.81。基于尺度转换后的碳密度值和MOD13Q1数据估算的浙江省森林碳储量为14.71Mg/hm2,高于基于样地数据估算的13.72Mg/hm2,若以样地预测值为真值,则基于遥感数据估算结果高7.21%。对于基于遥感的森林碳储量估算不确定性,其主要误差源为遥感模型的不确定性,约为56.32%,而由样地尺度引起的碳储量估算不确定性相对较小,仅为7.97%,基于遥感的总相对不确定性为56.88%。通过以上结果可得出以下结论:
  (1)基于抽样的总体森林碳储量估算不确定性中,模型不确定性对估计结果影响最大,其次为抽样不确定性,测量不确定性对森林碳储量的影响最小。因此,提高单术生物量模型的精度对于提高森林碳储量的估算精度有重要意义。
  (2)在基于遥感的森林碳储量估算不确定性中,其主要不确定性来源来自于遥感模型的不确定性,而样地不确定性要远远小于遥感模型误差。因此,在结合遥感进行森林碳储量估算时,遥感模型的精度对估算精度有至关重要的作用。在以后的研究中,提高遥感模型的精度应作为提高森林碳储量估算精度的研究重点。
  (3)大区域森林碳储量估算中,使用中高分辨率遥感影像作为地面样地数据与低分辨率遥感影像的尺度转换桥梁可以作为一种较为有效的尺度转换方法。本研究基于高斯协同块仿真方法结合Landsat TM数据将样地数据转换为与MOD13Q1分辨率相近的大小,并结合神经网络方法进行大区域森林碳储量估算估计精度符合预期,证明在一定的条件下其方法适合于大区域森林碳分布估算。
[硕士论文] 郭建曜
森林培育 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:林下植被和土壤演变过程与人工林生长发育和群落结构互为因果,共同影响人工林的群落稳定性和健康水平。本文以鲁中南山地黑松(Pinus thunbergii)人工林及侧柏(Platycladus orientalis)人工林为研究对象,采用空间序列代替时间序列的研究方法,在调查不同发育阶段林分的群落结构、林下植被、林地土壤理化性质和微生物群落特征基础上,分析了人工林生态系统土壤因子与林下植被随林龄变化的动态演变格局,以期对人工林长期经营提供理论依据。研究结果表明:
  (1)黑松人工林林下植被Simpson指数为HS6 a>HS30 a>HS50 a,Shannon-Wiener指数为HS30 a>HS6 a>HS50 a,Pielou均匀度指数为HS6 a>HS30 a>HS50 a,并且HS50 a林下植被多样性指数均显著低于 HS6 a、HS30 a(P<0.05)。侧柏人工林林下植被Simpson指数为CB30 a>CB50 a>CB12 a,Shannon-Wiener指数为CB50 a>CB30 a>CB12 a,但不同林龄间无显著差异(P<0.05);Pielou均匀度指数为CB30 a>CB12 a>CB50 a,且CB50 a与CB12 a、CB30 a相比差异显著(P<0.05)。
  (2)黑松人工林土壤容重为HS6 a>HS30 a>HS50 a,且HS6 a与HS50 a差异显著(P<0.05);土壤毛管孔隙度为HS50 a>HS30 a>HS6 a,且HS6 a与HS50 a差异显著(P<0.05)。侧柏人工林土壤容重为 CB12 a>CB30 a>CB50 a,不同林龄间无显著差异(P<0.05);土壤毛管孔隙度为CB50 a>CB30 a>CB12 a,不同林龄间无显著差异(P<0.05)。
  (3)黑松人工林土壤有效磷含量以 HS6 a>HS50 a>HS30 a,有效钾含量以 HS30 a>HS50 a>HS6 a,不同林龄阶段之间差异显著(P<0.05);土壤全氮含量和有效氮含量均表现为HS30 a>HS6 a>HS50 a,其中HS50 a土壤全氮含量显著低于HS6 a和HS30 a, HS30 a土壤有效氮含量显著高于HS6 a和HS50 a(P<0.05)。侧柏人工林土壤有效磷、有效钾含量为CB12 a>CB50 a>CB30 a,并且CB30 a与CB12 a、CB50 a差异显著(P<0.05);土壤有效氮含量为CB12 a>CB50 a>CB30 a,CB30 a与CB12 a差异显著(P<0.05);土壤全氮含量为CB50 a>CB12 a>CB30 a,且不同林龄间差异显著(P<0.05)。
  (4)黑松人工林土壤蔗糖酶、纤维素酶活性以HS30 a>HS6 a>HS50 a,不同林龄阶段之间差异显著(P<0.05);土壤脲酶活性随林龄增加而降低,HS50 a显著低于HS30 a和HS6 a(P<0.05)。侧柏人工林土壤蔗糖酶活性为CB50 a>CB12 a>CB30 a,且不同林龄间差异显著(P<0.05);脲酶活性为CB50 a>CB12 a>CB30 a,且CB30 a显著低于CB12 a、CB50 a(P<0.05);土壤纤维素酶活性为CB30 a>CB50 a>CB12 a,且CB12 a与CB30 a差异显著(P<0.05)。
  (5)黑松人工林土壤微生物Chao1指数为HS6 a>HS50 a>HS30 a,且HS6 a显著高于HS30 a、HS50 a(P<0.05);土壤微生物Shannon指数为HS6 a>HS50 a>HS30 a,且不同林龄间差异显著( P<0.05);土壤微生物中 Proteobacteria(变形菌门)、Actinobacteria(放线菌门)和Acidobacteria(酸杆菌门)为优势菌群。侧柏人工林Chao1指数为CB50 a>CB12 a>CB30 a,且CB30 a显著低于CB12 a、CB50 a(P<0.05);土壤微生物Shannon指数为CB12 a>CB30 a>CB50 a,不同林龄阶段无显著差异(P<0.05);土壤微生物中Proteobacteria(变形菌门)、Actinobacteria(放线菌门)和Acidobacteria(酸杆菌门)为绝对优势菌群。
[博士论文] 陈鸿鹰
森林培育 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:连作人工林地力衰退是一个世界性的问题。中国是世界上人工林发展最为迅速的国家,人工林面积居世界首位。受林地资源限制,我国工业人工林长期以来采用多代连作集约经营模式,由此导致了严重的地力衰退,林地生产力持续下降,已经严重影响到人工林的可持续经营。研究并阐明连作人工林地力衰退的机理是实现人工林可持续经营的重大理论问题。随着植物化感作用的提出及化感效应研究的逐步深入,人工林化感效应研究成为人工林地力衰退机理研究领域中的新热点。植物根系是化感效应的第一作用位点,化感物质对植物根系的影响一直是化感效应研究的重要内容。迄今为止,国内外针对化感物质对根系生长发育及解剖特征和生理特性的影响尚缺乏必要的研究。基于此,本文试图通过对化感作用下杨树细根及根序特征和解剖特征、生理特性等方面的研究,阐明化感物质对杨树生长发育和生理活性的影响,为深入揭示连作杨树人工林化感效应作用机理奠定基础。
  本研究以黑杨派欧美杨‘I-107’( Populus×euramericana‘Neva’)扦插苗为试材,参照二代杨树人工林根际土壤中的酚酸含量(X),在1/2改良Hoagland营养液中设置6个酚酸浓度梯度(0X(CK)、0.25X、0.5X、1.0X、1.5X、2.0X),根系形态建成差异采用改良全根取样法在酚酸处理后的第7d、14d、21d、28d获得杨树细根(<2mm):其中一部分进行细根形态建成各个指标的测定,另一部分按根序进行分级,构建杨树细根根系分级系统;对各级根序制作石蜡切片,以研究其解剖特征的差异;采用根系扫描系统获得各根序的参数特征。采用常规方法测定一系列生理指标:细根根系伤害度、细根根系MDA含量、细根根系活力、以及苯丙烷代谢关键酶:PAL、PPO、C4H、4CL活性,以研究酚酸对膜系统及酶活性的影响。采用酶联免疫吸附法(ELISA)研究梯度浓度酚酸环境对细根内源激素水平的影响。
  研究结果表明:
  (1)细根形态特征:随着外源酚酸浓度的升高,杨树苗细根总根长、细根总表面积、细根总体积以及细根干鲜重均呈现先上升后下降的趋势;细根直径出现显著的增大(P<0.05);多数形态特征受低浓度酚酸处理(0.25X)的促进而受高浓度酚酸处理(1.5X、2.0X)的抑制,酚酸处理0.5X变化不显著(P>0.05)。这表明酚酸对杨树苗细根生长的影响是不均衡的,同时其作用效应方向与酚酸浓度水平具有密切关系。根尖附近侧根发育受到酚酸处理的抑制,根系形状逐渐由柱形(0X、0.25X)向倒金字塔形(0.5X、1.0X)和伞形(1.5X、2.0X)过渡,高浓度酚酸导致根尖坏死。根系颜色逐渐由乳白色(0X、0.25X)向褐色(0.5X和1.0X)、黑褐色(1.5X和2X)过渡。
  (2)细根根序形态及解剖特征:随着外源酚酸浓度的升高,杨树苗细根根序干鲜重、根序总长度、根序总表面积、根序总体积等形态指标均先升高后降低;根序平均直径出现显著的增大趋势( P<0.05);其中多数形态特征受低浓度酚酸处理(0.25X)的促进而受高浓度酚酸处理(1.5X,2.0X)的抑制,酚酸处理0.5X变化不显著(P>0.05)。杨树细根生物量表现为随根序增加而减小。通过对不同根序细根解剖结构的研究发现,各级根序横剖面宽度呈现逐渐增大的趋势,即高级根序直径要大于低级根序。根序横切面能够反映根序细根直径变化,高级根序由于其发育时间较长,次生结构的形成等原因,因此根序直径较大,而1,2级根序由于其发育时间短以及其功能性,解剖结构主要呈现初生结构特征,解剖面宽度较小(即直径较小)。中柱直径变化规律与解剖面宽度呈现相似特征,即高级根序(3,4,5级根)中柱直径显著大于低级根序(1,2级根)( P<0.05);中柱面积占横剖面的比例也呈现随根序增加而增大的趋势,这可能与高级根的次生生长存在密切关系。
  (3)细根生理特征:通过研究酚酸物质对细根膜系统伤害的各指标发现,细根根系MDA含量以及细根根系伤害度,除酚酸处理0.25X外,随酚酸浓度的升高而显著增加(P<0.05),其中酚酸处理0.25X根系MDA含量以及根系伤害度变化不显著(P>0.05)。根系活力,除酚酸处理0.25X外,随酚酸浓度的升高而显著降低(P<0.05),这说明高浓度酚酸严重损坏杨树苗细根根细胞的膜结构,严重影响根系细胞正常的生理代谢功能。其中酚酸处理0.25X对根系活力有一定的促进作用。通过研究酚酸物质对苯丙烷代谢关键酶活性的影响发现,通过对PAL、PPO、C4H和4CL四种关键酶活性的测定,结果显示, PAL、C4H和4CL随酚酸处理的变化规律基本一致:低浓度酚酸0.25X、0.5X、1X对酶活性有一定的促进作用,而随着处理浓度的加大,酚酸处理1.5X、2X对酶活性具有一定的抑制作用。酚酸处理0.25X对PPO活性起促进作用,酚酸处理0.5X对PPO活性无明显影响,高浓度酚酸处理1X、1.5X、2X对PPO活性有显著抑制作用。酚酸环境下,植物可能通过提高苯丙烷代谢过程的关键酶来消耗环境中多余的酚酸,并催化生成大量的酚酸排出体外,以此来提高植物的抗逆性。深入研究杨树细根在酚酸影响下的内源激素变化,结果表明,酚酸处理对杨树苗细根影响具有浓度效应,表现为2X>1.5X>1X>0.5X>0X;酚酸处理组的杨树苗内源IAA、ZR、GA浓度水平先降低后上升,ABA含量先升高后降低,且各内源激素含量峰值出现时间延迟;酚酸处理对杨树苗细根IAA/ABA、GA/ABA、ZR/ABA的比值均会产生影响,且均呈现下降趋势。酚酸处理引发杨树苗细根内源激素含量水平及激素含量间比值变化,可能是酚酸抑制、延迟杨树苗根系细根萌发及形态建成的主要原因。
  外源酚酸对杨树苗细根形态发育和部分生理特性以及内源激素含量所造成的影响改变了细根吸收、运输等功能,影响了植株根系生长发育以及水分、养分代谢,从而对植株的整体生长发育产生显著的影响,这可能是酚酸产生化感效应的主要实现方式。
[硕士论文] 薛嵩
自然地理学 延边大学 2017(学位年度)
摘要:东北地区森林乔木层多样性在延纬度和海拔梯度上有明显的的非线性趋势,延纬向上呈现单峰值变化趋势,峰值偏向纬度较低一侧,在N44~N45区域,群落多样性指数在海拔600~900m区域内取得最大值,同时也在此区域海拔1500m以上区域取得多样性指数最低值,在此纬度带两侧乔木层多样性均有所下降,且向低纬度地区下降趋势明显高于趋向高纬度地区。
  不同坡向上乔木层多样性差异显著。阳坡与阴坡对比,阴坡坡多样性指数随纬度呈现明显的“单峰”趋势,阳坡坡多样性指数分布随纬度呈现明显的“U”型趋势;阳坡乔木层树种径级分布为“S”型,趋于正态分布,群落结构稳定,而阴坡径级分布呈现倒“J”型,群落抗干扰能力较弱。半阳坡与半阴坡对比,二者乔木层多样性分布呈现一定的对称性,径级分布上,半阴坡的正态分布趋势优于半阳坡,且半阴坡树种平均代谢速率普遍高于半阳坡。
  白桦林、椴树林、蒙古栎林、兴安落叶松林乔木层树种多样性差异显著,树种平均代谢速率分布区间范围差异明显,但径级分布结构相似,群落结构稳定性程度有一定相似性。
  26种主要树种潜在分布区,有明显的的坡向差异,大致分为阳坡适宜分布树种:春榆、黑桦、槲树、黄檗、樟子松、蒙古栎,阴坡适宜分布树种:臭冷杉、鱼鳞云杉、紫花槭,无明显坡向分布树种:白桦,暴马丁香,大果榆,风桦,红松,胡桃楸,花曲柳,櫰槐,黄花落叶松,糠椴,毛赤杨,色木槭,山杏,山杨,水曲柳,油松,紫椴。高大山系山脊线往往是划分树种最适潜在分布区的重要因素,尤其是大兴安岭山脉;长白山和大兴安岭南端不同坡向区域是多种树种的最适分布区。
[硕士论文] 王武霞
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:红树林生态系统能够为人类社会提供丰富的渔业资源和生态服务。全球海岸带开发日渐强烈,部分岸段的过度开发已经导致生长在海陆交接的红树林大量退化甚至消失,严重地破坏了区域红树林生态系统。因此,摸清全球红树林生态系统的生长状况和空间分布对于红树林生态系统的恢复和管理研究具有基础的参考价值。
  南海周边岸带是世界范围内重要的红树林生长区域之一。为探究该区域红树林近30年的空间分布特征和时空变化趋势,本文做了以下工作:首先,利用Landsat系列卫星的遥感影像,采用计算机自动分类和人工判读相结合的方法提取了1987/2000/2016年三个时期的红树林。其次,基于上述解译结果,对南海沿岸各个国家和地区的红树林空间分布特征和动态变化进行了具体的分析。最后,本文选取了中国广西壮族自治区和越南北部地区的相邻岸段作为典型地区来探究红树林动态变化的驱动因素,既为局部区域红树林的保护和管理提供数据支撑和科学指导,同时也为南海地区红树林变化驱动因子提供参考信息。
  本文研究结果如下:
  (1)南海沿岸红树林面积整体呈减少趋势,且减少速率加快。南海沿岸红树林在1987、2000、2016年分别是13225 km2、12819 km2、11783km2,总体面积持续缩减;,其中,1987~2000年损失率为3.07%,年损失率约为0.24%,而2000~2016年损失率达到8%,损失速率增加迅速。
  (2)南海沿岸红树林覆盖面积呈现区域差异。印度尼西亚红树林面积最大约5400km2,占整个研究区红树林总面积的44%左右,其次是马来西亚(约21%)、越南(17%左右),而文莱和中国各自占比不超过2%。
  (3)1987~2016年间,南海周边岸段红树林面积变化存在明显区域差异。印度尼西亚和马来西亚红树林减少面积最大,分别减少422km2、368km2。菲律宾红树林损失率最大,减少面积约177km2,近30年,损失率达22%,而中国和文莱地区红树林面积相对稳定。
  (4)基于典型地区红树林景观格局分析,斑块特征有着明显差异,中国广西段生态更为脆弱,易受到干扰。中国广西段红树林斑块面积小、破碎程度高,斑块形状较规则,趋近于正方形,受干扰的程度大;而越南北部段红树林斑块面积大、破碎化程度低,斑块呈带状或条状分布,受干扰程度较小。
  (5)基于典型岸段红树林变化驱动因子分析,发现人为活动是区域红树林变化的主要驱动因子,且呈现时空差异。1987~2000年,中国广西段红树林缩减主要受围堤养殖影响,而2000~2016年港口建设等的人工表面则是中国广西段红树林缩减的主要驱动因子;相邻岸段的越南北部岸段,围堤养殖一直是该区域红树林缩减的主要驱动因子,且随着经济发展而缩减加快。
  (6)海岸带开发模式在一定程度上影响区域红树林变化的人为驱动因子。以渔业开发为主的海岸带,围堤养殖是区域红树林减少的主要驱动因子,如越南北部岸段;以城镇开发为主的海岸带,港口建设和城市扩张是红树林减少的主要驱动因子,如中国广西岸段。
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