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[硕士论文] 白欢欢
森林经理学 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:植物群落内的种间关系是现代生态学的研究热点,也是种群生态关注的核心问题,主要包含不同种群的资源性竞争关系和稳定共存机制2个方面,而刻画种间关系的重要方法是种间联结(interspecific association)和生态位(niche)。种间联结是刻画不同物种在群落中空间分布上的关联性指标,可以反映种间的相互作用及生境差异这两个指标对物种分布的影响。生态位是刻画不同物种在群落中所占据的时空位置及功能地位的指标,可以反映物种对资源的利用状况和其所在群落的稳定性。若二者结合起来开展研究,则有助于了解种间相互关系及群落结构和功能,并且对于了解物种在群落中的时空位置及其机能联系、种群进化、群落演替、自然植被恢复、生物多样性保护和森林经营管理等方面意义重大。本文采用典型样地法对戴云山黄山松群落进行调查,选取重要值大于1的乔木层种群18个、灌木层种群11个,基于生态位空间分割方法,探究黄山松群落主要木本植物在土壤全N、全P、全K所形成的三维资源梯度上的多维生态位特征,并应用方差比率法(variance ratio test,VR)、x2显著性检验、联结系数(association coefficient,AC)、共同出现百分率(Percentage of co-occurrence,PC)和Spearman秩相关检验对黄山松群落主要木本植物进行种间联结程度的定量分析。得到的主要结论如下:
  (1)黄山松群落的维管植物总计56科、102属、189种,集中分布在蔷薇科(Rosaceae)、山茶科(Theaceae)、百合科(Liliaceae)、壳斗科(Fagaceae)、漆树科(Anacardiaceae)和樟科(Lauraceae)等科及下属,是群落主要组成部分。
  (2)考虑资源利用率与否对于多维营养生态位宽度的测度存在显著性差异,但本研究中采用余世孝多维生态位测度式更符合野外调查所观察到的实际情况。并且树种的重要值与生态位宽度值之间相关性不明显。
  (3)乔木层主要种群所构成的153个种对中,生态位重叠值在0.5以下的有105个,占总重叠种对的68.6%;灌木层主要种群所构成的55个种对中,生态位重叠值在0.5以下的有25个,占总重叠种对45.5%。这表明黄山松群落主要木本植物的生态位重叠值普遍偏低,种间竞争程度不强。生态位宽度较大的黄山松、木荷、野漆、红楠、罗浮栲、甜槠和鹿角杜鹃的生态位重叠平均值分别为0.532、0.527、0.334、0.491、0.467、0.348和0.463,其中黄山松的生态位重叠平均值最高,占据相同资源位的物种数量最多,种间竞争相对最强。
  (4)生态位宽度、生态位重叠和生态位相似性关系如下:生态位宽度较大的树种与其它树种生态位重叠值、生态位相似性不一定大,但生态位相似性与生态位重叠变化趋势基本一致,存在极显著正相关(乔木:P<0.01,r=0.890;灌木:P<0.01,r=0.909)。这说明在群落内部,生物生态学特征越相似的种群,它们对资源利用的相似程度则越高,常表现为生态位重叠,因而,可以认为种群间的生态位重叠能反映种群对资源利用的相似程度。
  (5)在探究种间联结性时,不宜使用单一指标,最好多个指标配合使用来说明种间联结的程度,结合AC、PC和Spearman秩相关检验等指标来计测种间关联性,才能够得出较为可靠的结论。
  (6)黄山松群落的主要木本植物总体关联性检验VR值均大于1,说明主要植物种群总体呈现显著正相关,反映了黄山松群落主要木本植物结构较为稳定或竞争趋缓。x2显著性检验、AC、Spearman秩相关系数结果说明乔木层和灌木层均以正关联种对数较多,乔木层正关联种对数分别达到了58.2%、49.7%、56.9%,负关联种对数次之,分别为41.2%、38.6%、42.5%,无关联种对数较少;灌木层正关联种对数分别达到65.5%、70.9%、56.4%,负关联种对数分别达到了29.1%、29.1%、43.6%,无关联种对数也较少。这反映了群落中主要木本植物之间存在一定的独立性。
  (7)黄山松群落中主要木本植物的x2显著性检验、AC、PC和Spearman秩相关系数与其对应的生态位重叠具有极显著的正相关性(P<0.01)。
  (8)结合黄山松群落中物种的组成、重要值、年龄结构等特征,对黄山松群落种群变化进行分析,黄山松作为群落中的优势种,在乔木层中有较高的重要值,而调查的幼苗、幼树较少,属于典型的衰退种,并且黄山松与其它树种重叠值偏大,资源共享机会多。可以预见,随着占据同资源位物种数量的增加和环境资源的减少,物种为争夺资源可能演变为竞争,黄山松生长将受到威胁,未来的群落结构极有可能发展为以黄山松、木荷、鹿角杜鹃、甜槠、野漆等树种为主的优势种群,黄山松的优势地位呈现降低趋势。因此建议采用人工干扰措施并加强对黄山松的管理和保护。
[硕士论文] 苑鹏云
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:内蒙古草原区河流河滨带在内蒙古地区扮演着重要的角色,河滨带是河流水体与相邻陆地之间的生态过渡带,河滨带中湿地植物及其群落在维系其稳定性及功能上也具有重要的作用。本文以植物性状的角度探讨锡林河河滨带的湿地植物对环境的响应以及不同放牧梯度上具体的响应状况。
  通过对研究区域优势湿地草本的叶厚度(LT)、叶片干重(LW)、叶面积(LA)等21种植物性状的调查,探讨了湿地植物性状及其相关性,以及湿地植物在不同空间梯度对环境的适应以及性状间的互补与替代;其次,本文探讨了湿地植物性状、植物功能群在不同放牧梯度下的响应状况。结果表明:
  (1)锡林河流域相对未退化地区湿地植物性状的分布情况:锡林河流域各种湿地植物的性状属性值变化范围很大,反映了不同湿地植物对于环境的适应差异。叶厚度均值为0.19±0.006mm,叶干重的均值0.05±0.003g,叶面积的均值为7.42±0.39mm2,比叶面积均值为207.57±10.32mm2·mg-1,比叶重均值为0.007±0.0003mg·mm-2,比根长均值为74.14±6.86cm·g-1,植株高度均值为29.73±1.39cm,植物光合速率均值为-249.11±25.56μmol/m2·s,叶片碳氮含量比值与氮磷含量比值、植株碳氮含量比值与植株氮磷含量比值分别为18.29±0.26、6.53±0.13、25.73±0.50、6.08±0.14。
  (2)锡林河流域湿地植物性状间是通过互补与替代、在功能上的平衡变化来实现对环境的适应,不同器官间的结构性状与生理性状也都存在这一定的相关性,以此适应环境的变化。叶厚度(LT)与叶干重(LW)、光合速率(Ph)存在正相关关系,比叶重(LMA)与叶片碳氮含量比(LC/LN)正相关,比叶面积(SLA)与叶干重(LW)负相关。
  (3)放牧干扰严重影响着草原区河流河滨带湿地植物性状,在不同退化序列上,轻微退化样地中的湿地植物高度显著高于退化样地的湿地植物高度,且生产力减小。锡林河流域不同放牧梯度上,无论是在功能群水平上还是植物共有种水平上,对于不同退化程度响应均不一致。
[硕士论文] 杨萌
自然地理学 延边大学 2018(学位年度)
摘要:研究分析植被恢复过程中不同植物功能型组成及适应策略随恢复年限的变化,有助于了解植物在生长过程中对资源的分配利用和对环境的适应规律,对于研究植物对环境的响应与适应机制具有重要意义。近年来,由于区域气候变化及一带一路等重要战略的实施,该区域内经济活动、基础设施建设、人口的增长及旅游等资源的开发,都对图们江下游区域湿地生态环境造成了极大的威胁与负担,该区域湿地面临面积萎缩、破碎化程度增加、生物多样性减少等一系列生态环境问题。
  采用时空代换的方法,在图们江下游选择不同恢复年限的退耕湿地和自然湿地,以退耕湿地中自然恢复且长势良好的植物群落为研究对象。以图们江下游湿地植物叶片和细根功能性状为基础,根据C-S-R策略,采用数量分类的方法,将所调查的处于不同恢复阶段的物种划分为不同功能型,分别探讨各功能型间的性状和适应策略差异,并分析了图们江下游不同恢复年限湿地不同恢复阶段植物功能型组成和植物适应策略随恢复年限的变化规律。取得的主要研究结论如下:
  (1)图们江下游不同恢复年限湿地植被演替过程中土壤环境变化
  本研究分别对图们江下游不同恢复年限湿地植被的群落盖度、土壤水分及土壤养分进行单因素方差分析表明,图们江下游不同恢复年限湿地植被恢复过程中,除土壤水分、土壤PH以及土壤有机质以外,土壤总氮、土壤总磷、土壤速效氮及土壤速效磷,都随恢复年限的增加即植被恢复时间的延长而呈波动增加的趋势。
  (2)图们江下游不同恢复年限湿地植物功能性状分布规律及相关性分析
  本研究对图们江下游不同恢复年限湿地的12个植物功能性状值进行了描述性统计。其中功能性状值的最大值与最小值之间相差的倍数最小差4倍,最大相差2868倍,说明图们江下游不同恢复年限湿地植物物种水平上的12项植物功能性状值的均有比较明显的变化,即说明植物功能性状对植被恢复的变化过程的响应具有敏感性。因此,植物功能性状可以反映植被恢复过程中的主要生态过程。
  利用Pearson相关分析检验对图们江下游不同恢复年限湿地植物的12项植物功能性状的相关性进行了分析,结果表明图们江下游不同恢复年限湿地植物的12项植物功能性状之间具有相关性。
  (3)图们江下游不同恢复年限湿地植物功能型的划分及其适应策略
  根据聚类分析树状图以及方差分析的多重比较显示,图们江下游不同恢复年限湿地植物可以分为4个不同功能型。根据C-S-R策略,PFTS1更倾向于“胁迫—干扰型”,PFTS2更倾向于“胁迫—竞争型”,PFTS3更倾向于“竞争型”,PFTS4更倾向于“胁迫—忍耐型”。
  (4)图们江下游不同恢复年限湿地不同功能型物种数量及适应策略随恢复年限的变化
  通过对图们江下游不同恢复年限湿地植物功能型物种数占群落总物种数的百分比的分析,以及利用逐步回归模型对图们江下游恢复湿地处于不同恢复阶段的优势物种植物功能性状值与土壤养分和水分进行分析表明,随着自然恢复时间的延长,虽然土壤养分含量有所增加,但湿地植物相互对资源的竞争逐渐激烈,图们江下游湿地植物对环境的适应策略发生了改变,PFT2“胁迫—竞争型”的物种由于忍耐力较差而被淘汰,PFT1“胁迫—干扰型”的部分防御力较差的物种也被淘汰,但是防御力强和耐胁迫的物种继续占据优势地位,此时出现了对养分和水分吸收率较高的竞争力十分强大的PFT3“竞争型”物种和耐胁迫较强的PFT4“胁迫—忍耐型”的物种,但是随着退耕湿地自然恢复时间的延长,土壤中的氮磷含量有限,在竞争中PFT4“胁迫—忍耐型”的物种在资源和养分上争夺不过PFT1“胁迫—干扰型”与PFT3“竞争型”的物种,最终由于磷的胁迫而逐渐淘汰,图们江下游湿地植物对环境的适应策略倾向于选择能够高效利用资源竞争力较强的物种,以及高效利用资源且抗胁迫能力强的物种代替防御力较差且资源竞争力较差的物种。
[硕士论文] 黄大力
环境科学与工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:浮游植物是海洋初级生产力的主要贡献者,也是海洋食物网结构和功能的基础,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着重要的作用。浮游植物的许多生理生态功能是由粒径决定的,其粒级结构的变化影响并反映着该海域的海洋环境状况。本文根据2017年8月(夏季)和12月(冬季)广西北部湾近岸海域2个航次的调查资料,分析了浮游植物生物量及其粒级结构的空间分布和季节变化特征,探讨了浮游植物粒级结构与营养盐、温度、盐度环境因子的关系。主要研究结论如下:
  (1)研究海域浮游植物生物量的季节差异明显,夏季Chl a的平均浓度(6.68μg/L)远高于冬季(2.23μg/L),整体上呈现由近岸向远岸逐渐减小的趋势。夏、冬两季浮游植物的粒级组成均以微型(Nano级,2-20μm)浮游植物为主,贡献率分别为42.5%和44.7%,小型(Micro级,>20μm)浮游植物次之,贡献率分别为41.0%和36.9%,微微型(Pico级,<2μm)浮游植物占比最少,贡献率为16.5%和18.4%。空间分布上近岸海区多以较大粒径的小型(Micro级)和微型(Nano级)浮游植物为优势种群,且随着离岸距离的增加,微微型(Pico级)浮游植物的占比提高,此外,小型(Micro级)和微型(Nano级)浮游植物在生物量较高时占主导,微微型(Pico级)在生物量较低时贡献率有明显提高。
  (2)研究海域营养盐的测定结果表明,夏、冬两季水体中DIN、PO4-P和SiO3-Si的平均含量分别为20.39μmol/L、0.43μmol/L、37.38μmol/L和11.33μmol/L、0.6μmol/L、12.5μmol/L,各形态营养盐含量均呈现由近岸向远岸,湾内向湾外逐渐减小的特征。受沿岸径流大量营养物质输入的影响,研究海域浮游植物的生长基本不受营养盐的绝对限制,P为调查海域的潜在限制因子。两个时期营养盐结构N/P、Si/P、Si/N均偏离Redfield比值,夏季营养盐的离散程度更高。
  (3)由分粒级Chla与环境因子的Pearson相关性分析可知,不同粒级浮游植物与各形态营养盐的相关关系存在差异,浮游植物对营养盐的吸收具有选择性;当不同粒级浮游植物与同种营养盐均显著相关,但符号相反时,说明浮游植物间可能存在竞争。研究海域冬季微微型(Pico级)浮游植物与温度呈显著正相关,微型(Nano级)浮游植物则相反,夏季小型(Micro级)浮游植物较微型(Nano级)浮游植物更适应低盐度环境。对研究海域影响浮游植物生长的环境因子进行主成分分析表明,营养盐含量对浮游植物生长的影响最为显著。
[硕士论文] 陆陈丹阳
园林植物与观赏园艺 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:土壤盐渍化是一个全球性的资源问题和生态问题,盐胁迫成为对植物生长最为不利的非生物胁迫因子之一。土壤盐分在时空上呈不均匀状分布,且在植物根际的土壤分布也常呈异质性分布。克隆植物可通过克隆生长形成大量相互连接的克隆分株,且水分、矿质营养等通过节间的生理整合在相连分株之间再分配,从而有效地缓解环境异质性对植物带来的不利影响,提高克隆植物对异质性恶劣环境的适应性,是实现困难绿地的均匀覆盖与快速生态修复的重要材料类型。蛇莓(Duchesnea indica(Andr.)Focke)是一种典型的匍匐茎型克隆植物,抗旱耐阴性强,具有较强的空间拓展和生存竞争能力。研究异质盐胁迫下克隆植物蛇莓生理整合的发生与调控机制,对发掘克隆植物的应用潜力,改善生态环境提供重要科学依据,也为培育抗逆新品种提供新的思路。本研究以克隆植物蛇莓相连分株为材料,采用盆栽法对其进行不同浓度的盐处理,探究生理整合对胁迫反应的发生与调控机制。主要研究结果如下:
  (1) NaCl胁迫显著影响克隆植物蛇莓的生长与生理代谢,且盐浓度越高,植株受到的抑制作用越严重。随着NaCl胁迫程度的加剧,蛇莓叶片的受害率显著上升并出现植株死亡现象,新生匍匐茎数量下降且生长缓慢,在高浓度NaCl胁迫下甚至不产生分株;植株干物质积累减少,叶片含水量降低,叶绿素合成受到明显抑制,细胞膜系统遭到严重破坏,导致膜的通透性发生改变,膜脂过氧化反应致使积累过量的H2O2,同时产生大量的脯氨酸等渗透调节物质。
  (2)异质NaCl胁迫下蛇莓克隆分株间的生理整合作用可提高植株耐盐性。在异质NaCl胁迫下,蛇莓的生长状况与各项生理指标显示,姊株在连接状态下明显优于断开状态,说明克隆分株可通过间隔子传递并接收胁迫信号、共享物质及能量以缓解受胁迫株的伤害程度,延长分株及整体植株的寿命,提升植株在异质NaCl胁迫下的适应能力。
  (3)异质NaCl胁迫下,相连未受NaCl胁迫的妹株生理代谢活动受相连的胁迫姊株的影响显著。特别是高浓度NaCl胁迫下,妹株叶片的过氧化氢活性和脯氨酸含量显著上升、叶绿素含量显著下降。而300mmol·L-1 NaCl溶液处理蛇莓姊株的14d过程中,对相连妹株的影响呈先上升后下降趋势,以保证妹株自身正常的生长代谢与存活率,避免植株整体的灭亡。
  (4)异质NaCl胁迫下蛇莓克隆分株间存在分子响应机制。在异质NaCl胁迫下,近受胁迫株端与近未受胁迫株端的匍匐茎茎段间产生了差异表达蛋白,NaCl胁迫诱导了逆境蛋白、信号传递、蛋白质合成、抗氧化酶、光合作用相关蛋白,如质膜内在蛋白AquaporinPIP1-3、液泡膜内在蛋白Aquaporin TIP2-1、钙调蛋白Calmodulin-6、乙醇脱氢酶Alcoholdehydrogenase class-P和Alcohol dehydrogenase-like7、3-磷酸甘油醛脱氢酶Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase GAPA2,chloroplastic等蛋白的差异表达,可缓解植株盐害程度,提高蛇莓相连分株对NaCl胁迫的适应性。
[硕士论文] 陆琳莹
湿地生态学 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:互花米草(Spartina alterniflora Lois.)是我国滨海湿地入侵物种,它具有繁殖扩散能力强、种间竞争能力强、分布面积广的特点。它在一定程度上抑制了红树林(Mangrove)、翅碱蓬(Suaeda salsa(Linn.)Pall.)及芦苇(Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.)等本地优势物种的生存,但同时它又具有很高的生物质能,也为甲壳等底栖动物提供了适宜的生存与繁殖环境,因此互花米草对滨海湿地生物多样性以及生态系统稳定性有很大影响。1983年,互花米草首次被引入浙江省玉环县桐丽五门滩涂,之后其迅速繁衍扩张,如今在整个浙江东部沿海滩涂均有分布。因此,对浙江省滨海湿地互花米草生物量进行估算并对影响其空间分布的因素进行研究,对湿地生物多样性保护和湿地生态恢复研究有重要的指导意义。
  本研究以浙江省东部沿海滩涂互花米草湿地为研究区,以2016年7月的Landsat8 OLI遥感影像中提取的波段、植被指数信息以及同期野外实测的37个互花米草样方的地上、地下生物量干重数据为数据源,比较分析了基于不同遥感信息所建立的单变量线性、非线性回归模型及多元线性逐步回归模型,得到浙江省滨海湿地互花米草地上生物量最优估算模型与地下生物量最优估算模型,并进行互花米草生物量反演及其空间分布格局分析,并通过对互花米草的生长性状与土壤因子的分析探究土壤因子对互花米草生长与分布的影响,主要研究结论如下:
  (1)遥感信息Band4、Band7、NDVI、SAVI、EVI、RVI与互花米草地上生物量显著相关(P<0.05),其中归一化植被指数NDVI的三次多项式模型估算精度为87.99%,是互花米草地上生物量最优估算模型;互花米草地下生物量与地上生物量之间显著相关(P<0.05),地下生物量的最优估算模型是基于地上生物量的一元线性回归模型,估算精度为92.6%。
  (2)利用基于光谱信息的决策树分类法提取浙江省滨海湿地互花米草信息,分类总体精度为96.2%,总体Kappa系数为92.04;发现2016年浙江省互花米草总面积为1.56×107m2,其主要分布区面积从大到小排序依次为杭州湾>三门湾>浦坝港>飞云江口与鳌江口>象山港>象山县东陈乡>乐清湾,互花米草分布面积依次为1.05×107m2、1.33×106m2、1.3×106m2、8.29×105m2、7.81×105m2、5.4×105m2、3.32×105m2。
  (3)对浙江省滨海湿地互花米草进行生物量估算,得到其总生物量为8.505×1010g,地上生物量总量为5.837×1010g,占总生物量的68.6%;互花米草地下生物量总量为2.668×1010g,占总生物量的31.4%。各地区互花米草总生物量由大到小排序为杭州湾>三门湾>浦坝港>象山港>飞云江口与鳌江口>象山县东陈乡>乐清湾,生物总量依次为5.85×1010g、7.06×109g、6.5×109g、4.53×109g、4.09×109g、2.9×109g、1.7×109g。各地区互花米草平均生物量由大到小排序为杭州湾>象山港>浦坝港>象山县东陈乡>三门湾>乐清湾>浦坝港>飞云江口与鳌江口,平均生物量依次为5571g/m2、5504g/m2、5376g/m2、5326g/m2、5116g/m2、5011g/m2、4937g/m2。
  (4)对土壤因子与互花米草的各生长性状指标进行分析,得到影响浙江滨海湿地互花米草的生长及其生物量分布最主要的土壤因子是土壤水溶性盐分、全氮、有效磷及pH,土壤环境对互花米草生长有很大影响,土壤盐分浓度、养分含量在一定范围内促进互花米草生长,而高盐高养分则会抑制其生长发育。
[硕士论文] 王小妹
建筑与土木工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:全球气候变化日益影响着人类经济社会的可持续发展。从气候学的记录显示,全球气温在过去的100年内上升了0.3-0.6℃,加之工业化进程,大气温度有快速增加的趋势。据预测,到2100年,全球平均气温有可能将上升1.4-1.8℃,会带来一系列的生态环境问题。植被覆盖变化是区域甚至是生态系统环境变化的重要指示,植被覆盖同时是土壤侵蚀与水土流失的重要影响因子,也是衡量地表植被状况的一个最重要的指标。植被覆盖度在水土保持研究、生态系统研究等领域都有广泛的应用。
  遥感技术的发展为准确地获取地表植被覆盖及其变化信息,对于揭示地表植被覆盖时空变化规律提供了途径。本文基于MODIS/NDVI数据,结合遥感与地理信息系统等技术手段,采用最大值合成法、变异系数法、差值法、冗余线性回归分析等方法,从时间上、水平空间、垂直空间和数量上分析甘肃省域2000-2015年的植被NDVI时空特征及动态变化状况。本文对甘肃省域植被覆盖指数(以下表述以NDVI)时间变化特征及其与环境因子关系进行解析。
  甘肃省域位于北纬32°11′-42°57′,东经92°13′-108°57′,地理形态复杂,跨越8个气候带。本文探讨了甘肃省域NDVI时间变异、NDVI小波多尺度特征以及NDVI与环境因子的关系。研究表明,植被生长随时间序列产生的时相变化更多是出于生态因子的物候特性,而其在空间分布上展现出的数量、质量差异则是结构因素与随机扰动的共同结果。甘肃东南地区,NDVI与降水量之间表现出显著正相关特性;而甘肃省西北地区,无论是气温还是降水,均对NDVI的分布影响不大。在小地区范围内,NDVI对地形因子的敏感性更强,这主要是由于小区域的大气候环境差异不大,而地形因子产生的海拔、坡度、坡向效应决定了NDVI分布趋势。
  本文研究结论为评价甘肃省区域植被覆盖指数的时空变化以及对生态环境变化的影响具有现实意义。
[硕士论文] 曹新萍
生态学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:内蒙古草原区湿地为典型的高原湿地,通过从整体上对内蒙古湿地区系及草原区草本群落数据的采集和整理,再结合内蒙古草原区主要湿地群落的生态演替关系,以及对湿地植被物种多样性与气候因子的关系分析,得出以下结论:
  1.内蒙古湿地维管植物共有99科,428属,1238种。生活型以草本植物占绝对优势,水分生态类型以中生植物为主。研究区科的地理成分以世界分布科为主,属和种的地理成分以温带分布为主。内蒙古湿地维管植物中有特有植物18种,包括第一批国家级保护植物7种,特征种10种。
  2.根据植物群落-生态学分类原则,将内蒙古草原区湿地草本群落划分为3个植被型、7个植被亚型、最后划分为67个群系。分布面积较大且广泛的群系有假苇拂子茅群系(Form.Calamagrostis pseudophragmites)、寸草群系(Form.Carex duriuscula)、芨芨草群系(Form.Achnatherum splendens)、碱茅群系(Form.Puccinellia distans)、芦苇群系(Form.Phragmites australis)和灰脉苔草群系(Form.Carex appendiculata)等。
  3.内蒙古草原区湿地草本群落生态系列演替的驱动因子主要是水分和盐分,在受到放牧和水源节流等人为干扰或气候干旱的影响下,使得群落环境中土壤水分蒸发加剧而土壤表层盐分积累也逐渐增加,导致土壤理化发生变化,进而导致群落会向不同方向发生演替。
  4.灰脉苔草群系(俗称塔头沼泽)在草原区作为水陆过渡带最具代表性的沼泽群落,由于气候变化和人为活动的不断干扰,群落特征很容易发生变化,在退化过程中,不同阶段的群落和土壤理化特征发生变化如下:
  灰脉苔草塔头沼泽的退化导致群落物种组成发生变化,优势种灰脉苔草逐渐退出群落,多年生杂类草、寸草则逐渐增多并演变成优势种。α多样性在轻度退化下各指数值最高,未退化阶段群落各指数值最低;β多样性反映出群落相似性逐渐降低,物种更替速率逐渐增加。
  随着退化程度的增加有机碳含量逐渐减少;塔头沼泽退化对0-10cm土层有机碳含量影响较为显著。随着退化程度的加重,土壤pH值由碱性逐渐向中性转变;退化对土层垂直方向上pH值无显著影响。土壤电导率反映了土壤含盐量,塔头沼泽退化后对0-20cm土层的土壤电导率有显著影响;随着退化程度的加重,即群落逐渐草原化,而导致土壤电导率逐渐减小,含盐量逐渐减少。
  5.湿地草本植被的物种丰富度随着经度、纬度和年平均降雨量的增加而增加,随着年平均温度和海拔的增加而减少;香浓威纳指数随着年平均温度的增加而降低,随着经度和纬度的增加而升高,年平均降雨量和海拔对香浓威纳指数的变化影响不大;年平均温度、年平均降雨量、海拔、经度和纬度与辛普森指数和均匀度指数没有显著相关性。
[硕士论文] 杨柳
生态学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:羊草(Leymus chinensis)为多年生根茎禾草,属禾本科(Gramineae)赖草属(Leymus),其区系地理成分为达乌里-蒙古分布种。羊草草原是根茎型禾草为建群种的草原,在中国的草甸草原、典型草原、荒漠草原均有分布,其分布广泛、生态地理条件复杂,很多文献将其定义为广幅旱生植物,而羊草群落在植被中的分类地位一直存在争议,至今没有得到统一的定义。受水热因子的影响,羊草草原群落地理分布具有明显地带性特征。所以系统深入的研究中国羊草草原群落基本特征及其地理分布有助于认识羊草草原群落的性质,拓展草原植被生态学研究领域,可为中国草原的植被区划,合理地制定综合自然区划方案提供科学依据,并对中国植被保育和合理的安排放牧及畜牧生产具有重要的实践指导意义。
  在系统了解中国羊草草原的群落特征及其空间分布规律,并对中国羊草草原136个样地进行详细样方调查、分析的基础上,得出下结论:
  1、中国羊草草原植物种类组成丰富,共记录维管植物325种,隶属于43科,178属;其中双子叶植物247种,隶属38科,134属;单子叶植物78种,隶属5科,44属。其中种数达30种以上的大科是菊科、禾本科、豆科,种类数量较多的属是蒿属(19种)和委陵菜属(16种)。
  组成羊草草原群落的植物的生活型很丰富,其中多年生草本243种,一、二年生草本有64种,灌木9种,半灌木及小半灌木7种,虽然有些生活型所占比例并不大,但他们的存在也极大的丰富了羊草草原植物群落的生活型谱。
  羊草草原植物水分生态类型中,总体来说旱生占43.88%(包括强旱生、旱生、中旱生植物),中生占52.92%(包括中生、旱中生、湿生植物),表明了羊草草原群落的基本性质是接近于典型草原的,当然也具有多种草甸化的群落和盐碱化的群落类型。
  羊草草原区系地理组成以东古北极成分为核心,有140种,占43.08%;东亚成分居第二位,有60种,占18.46%;泛北极成分居第三位,有45种,占13.85%;亚洲中部成分亦占有相当的比重,有22种,占6.77%。
  2、基于群落调查数据、按照群落-外貌分类原则,将羊草群系划分为7个群丛组、113个群丛,并对每个群丛的分布区、群落特征进行了系统的描述。
  3、中国羊草草原群落多样性随经度、海拔、降雨的增加,羊草草原群落的α多样性整体水平呈现出先上升后降低的趋势,在经度为115-118°左右、海拔1000m左右的高度范围内、年平均降雨量350-400mm间,α多样性指数均达到较高的值。随着温度的升高,羊草草原α多样性整体均呈现出降低的趋势。相关性分析可看出,羊草群落α多样性与温度相关性最大。β多样性随经度的增加呈现波动上升趋势,在东经121-125°时,物种更替速率最大。羊草群落β多样性随海拔增加,物种更替速率呈现先减小达到平稳状态再增加的趋势,在海拔130-430m和1630-2030m时,物种更替速率最大,群落最不稳定。
  4、总体来看分布在草甸草原、典型草原和荒漠草原区羊草群落土壤含水量均显著高于同一地带的针茅草原群落。在松嫩平原,单优势种羊草群落与裸地、角果碱蓬和虎尾草群落土壤孔隙水电导率差异显著,大小的顺序为虎尾草群落>角果碱蓬群落>裸地>羊草群落。
  5、羊草功能性状与温度和降雨的线性回归关系中,植株高、叶下茎高、茎质量、茎质量∕叶质量、茎长、叶层分布高度与温度和降雨均呈现显著的正相关,植株的质量仅与降雨显著正相关,而叶宽与温度和降雨为显著的负相关,比叶面积仅与降雨显著负相关,其他性状没有显著的相关性。羊草各个性状间具有明显的协同变化关系,叶长宽比与温度和降雨均表现为显著的正相关,随着降雨和温度的增加而增大。在牧压干扰大的羊草群落中,第2和第3片羊草叶片的叶长宽比值均小于30,放牧相对于割草叶长宽比较小。羊草单株重与茎叶形态指标模型的多元线性回归方程模型为:单株重(g)=0.001×株高(mm)+0.336×茎粗(mm)-0.389(R2=0.85,F=69.81,P<0.001)且经验证该模型具有较高的精度,可以适用于各种利用方式下的羊草植株。
[硕士论文] 汪晨琛
生态学 安徽大学 2018(学位年度)
摘要:采煤沉陷水体浮游植物群落演替不同于自然湖泊,为了研究我国东部高潜水位地区采煤沉湖泊浮游植物群落结构特征,于2015年8月-2016年6月期间,每隔一个月一次对安徽省临涣采煤沉陷区湖泊进行浮游植物群落结构调查,通过对分析临涣采煤沉陷区浮游植物群落结构物种组成、优势种、丰度和生物量的时空变化,利用Pearson相关性分析和RDA多元统计分析数据,找出影响临涣沉陷区浮游植物的群落结构的主要环境因子,讨论了在采煤沉陷区环境因子是如何影响浮游植物的群落结,并结合已有的研究结果,探讨了不同沉陷时间序列湖泊浮游植物群落演替特征。为采煤沉陷区的生态系统结构和功能研究提供了基础材料支持,为揭示我国东部高潜水位地区采煤沉陷不同时间序列湖泊浮游植物群落演替规律提供了理论支撑,并为来采煤沉陷区的生态修复提供了一定的理论指导。
  主要结果如下:
  共鉴定浮游植物7门65属134种(包括变种)浮游植物。其中,绿藻门种类数最多达到24属58种,占浮游植物总种数的43.28%;其次为硅藻门和蓝藻门分别为17属30种和14属27种,占总种数的22.39%和20.15%;金藻门种数最少的,仅有1属1种,占物总种数的1%。群落组成以蓝藻、绿藻为主,其中蓝藻和绿藻的种类数占群落总组成的64.93%。浮游植物主要优势种为蓝藻门小席藻(Phormidium tenue)、绿藻门的绿色颤藻(Oscillatoria chlorina)和隐藻门的啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)。浮游植物指示物种45种(表4),占全部种类的33.6%。其中,α-中污带指示种和β-中污带指示种分别为31种、32种,占全部种类的23.1%和23.9%;P-多污带指示种4种,占全部种类的3%;O-寡污带指示种共有5种,占总种数的4%。
  临涣湖浮游植物细胞丰度平均值为107.32×105cells/L,范围为11.23×105~284.22×105cells/L;生物量平均值为8.11mg/L,范围为1.7~15.7mg/L。临涣湖各门类浮游植物细胞丰度所占比例差距较大,蓝藻门细胞丰度比例最大,占总细胞丰度的79.37%;其次为绿藻门,占12.65%;再次为硅藻门,占5.22%;甲藻门、金藻门、裸藻门和隐藻门细胞丰度比例最小;蓝藻门生物量比例最大,占38.09%;其次为硅藻门,占23.12%;再次为绿藻门,占15.62%;甲藻门、裸藻门、隐藻门和金藻门生物量占比分别为5.20%、7.51%、1.31%和9.15%。临涣湖浮游植物的细胞丰度和生物量变化趋势存在差异,细胞丰度的时间变化明显,在2016年6月达到最高值284.22×105cells/L,2月达到最低值11.23×105cells/L;但生物量,在2015年8月最高(15.7mg/L);在2015年12月最低(1.7mg/L)。浮游植物生物量存在明显的空间分布差异,呈现西高东低的趋势。Shannon-Wiener多样性指数(H')、Pielou均匀度指数(J)和Margalef丰富度指数(d)的年均值分别达到2.81、0.617和2.96。
  Pearson与RDA分析结果表明:营养盐、水温、透明度是临涣采煤沉陷区浮游植物群落结构的主要驱动因子。修正的卡尔森营养状态指数(TSIM)、理化指标以及浮游植物多样性指数均指示临涣湖水体处于轻度富营养化。浮游植物演替特征呈现由沉陷初期的硅藻和金藻向中期沉陷阶段的绿藻和蓝藻转变。
[硕士论文] 李蒙
水生生物学 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:湿地生态系统是全球三大生态系统之一,在生物多样性保护和污染净化等方面发挥重要功能。大量研究表明湿地水生植物对于湿地生态功能的维持起到关键作用,但在河口、河滩、消落带等水文条件剧烈波动的湿地中,湿地植物的固土作用功能尚未有研究报道,湿地植物根际微生物在污染物降解中作用机制也较少。本文选择了几种常见的湿地水生植物,研究比较了其固土能力以及与根系特征的关系,目的是为水文条件剧烈的湿地的修复、管理、维护提供参考依据。另外,在前期研究的基础上,采用高通量测序方法对水葱根际的十溴联苯醚降解菌进行了分析,目的是初步探寻十溴联苯醚降解菌,为进一步开展实验验证提供基础。
  本实验以常见的水生植物芦苇、芦竹和旱伞草作为研究对象,应用锚杆拉力计和自制剪切箱对其进行原位剪切试验,评价不同植物的抗剪切能力;同时对三种水生植物进行抗冲实验,计算植物根际土壤的抗冲刷系数,研究其抗冲刷能力。通过不同植物的单位枝数的抗剪切强度和土壤的抗冲刷系数对其固土能力进行综合比较,评价不同湿地植物的固土能力差别及其关键制约因子。主要研究结果:
  (1)通过原位剪切试验,发现不同植物的单位枝数的抗剪切强度表现为芦竹>芦苇=旱伞草。原因可能是单位枝数的芦竹的根系干重最大,单位枝数的总根数最多,因此和土壤接触总面积更大,表现出更强的固土能力。
  (2)通过抗冲试验,发现不同植物的单位枝数的抗冲系数表现为芦竹>芦苇=旱伞草。原因除了芦竹根系干重最大和单位枝数的总根数最多外,芦竹具有最大的的茎平均直径,因此在单位面积上芦竹有最大的覆盖度,削弱了地表径流的冲击,减少了因地表径流造成的水土流失。
  从本研究结果可以推测,湿地植物的单位枝数的总根数、根系干重和茎平均直径是植物固土能力的关键决定因素,这些参数可以作为湿地植物固土能力筛选的依据。
  本实验室前期研究中证明水生植物水葱对持久性有机污染物十溴联苯醚(BDE-209)有显著的降解能力,其中根际菌起主要的降解作用。因此,本研究采用高通量测序分析方法分析不同处理下的微生物群落变化,推测可能的降解菌属。共设置以下四个处理组:(1) SVL组:水葱+沉积物+BDE-209(2mg/kg);(2)SVH组:水葱+沉积物+BDE-209(30mg/kg);(3) SVN组:水葱+沉积物(不添加BDE-209);(4) NL组:沉积物+BDE-209(2mg/kg)。主要研究结果:
  (1)通过高通量测序分析,发现在细菌的群落组成上,SVN组与SVL组的细菌群落相似度较高,而SVH组与NL,SVL和SVN组细菌群落组成的差异较大。
  (2)变形菌门(Proteobacteria)是在3种不同污染物浓度处理下的植物根际土细菌以及不种植物添加2mg/kg污染物对照组中都是处于绝对优势地位的细菌门类,δ变形菌纲(Deltaproteobacteria)在各组中也处于绝对优势地位。
  (3)通过LEfSe(LDA Effect Size)分析,发现SVH组的差异物种Biomarker是Desulfobulbaceae和Desulfobacterales。
  (4)根据筛选比对后发现,经BDE-209处理后相对丰度显著增加的菌属,如Desulfobulbus、 Ideonella、 unidentified_Nitrosomonadaceae、 Byssovorax、Novosphingobium、 Sulfuritalea、Woodsholea、Desulfatirhabdium、Sterolibacterium、Roseomonas、 unidentified_Rhodospirillaceae、 Aeromonas、 Polymorphobacter、Desulfomonile和Vogesella是水葱降解BDE-209的可能降解菌,但水葱根际具体的BDE-209关键降解菌仍需要开展降解实验进行验证。
[硕士论文] 张璐
生态学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:植物功能性状及功能多样性的研究对于生物多样性及生态系统的研究具有十分重要的意义。为研究不同放牧强度,始牧时间和资源利用方式对植物个体功能性状的影响,以羊草群落为研究对象,进行相关研究,结果如下:
  1、放牧导致羊草茎质量、茎长等性状显著降低,表现出明显的矮小化特点。降低放牧强度对上述指标的降幅有一定的缓解,同时不同始牧时间除引起个别指标的变化外,但都没有改变整体趋势。刈割对性状的影响程度弱于放牧,没有出现敏感指标,且惰性指标多于放牧。羊草以更多的牺牲非光合器官的方式,来适应放牧与刈割。
  2、放牧和刈割使针茅营养枝数和叶片数显著增加,而丛幅、营养株高和比叶面积显著减小。刈割对性状的影响程度弱于放牧。针茅采取了增加枝条数,减少比叶面积进而提高相对光合能力的方式适应放牧和刈割。
  3、放牧和刈割使糙隐子草总叶面积、营养株高显著降低。放牧还使整丛地上生物量、丛幅等显著减小,刈割并没有引起上述指标的显著变化。糙隐子草采取了尽量保证营养枝数和叶片数的策略适应放牧,以增加丛幅和生殖枝数的策略适应刈割。
  4、放牧显著提高了功能均匀度指数,刈割对其没有显著影响。放牧有利于群落资源利用的均衡。刈割较放牧不利于物种多样性和功能多样性的提高。
  5、茎叶功能性状可塑性大小:全季放牧>7月始牧>6月始牧>5月放牧>刈割。
[硕士论文] 王敏
自然地理学 浙江师范大学 2018(学位年度)
摘要:网络是节点与边的集合,利用特定的指标可以描述其空间结构特征,空间网络是网络的一种类型。空间网络中各要素具有地理位置特征,运用空间网络理论在探讨某要素时空变化的特征时能够体现出独特优势。近年来,空间网络研究在社会与经济领域已有部分应用,但在自然地理中的应用少之甚少。
  本文以金华市为研究区域,以植被为研究对象,首次引入空间网络分析方法,将单一植被群落看作空间网络中的节点,设定一定的距离生成边,从而构成植被空间网络,并从整体上对其结构进行分析。研究中设计了一种专门用于空间网络分析的工作程序,可应用于含有位置与时间信息的面状要素分析。并对节点与边赋予权重特征,利用指标点度、度分布、局部重要性等,描述植被网络的结构特征。进一步分析金华市1995年与2015年植被空间网络变化特征及城市化对植被功能的影响与机制。本文主要研究结果如下:
  (1)以遥感影像为基础,借助GIS与遥感软件技术,从1995年和2015年两期遥感数据中提取出金华市植被信息,并通过遥感目视解译以及自动数据提取方法获得植被斑块轮廓的基本几何特征,获得植被斑块分别为306、265,斑块密度与平均面积下降,斑块总周长上升。
  (2)分析对比1995年与2015年两期数据可知,金华市植被网络度分别为24.03、21.12,度中心性下降,特别是2015年高中心度31~35之间的节点数明显少于1995年,植被分布重心逐渐向城市边界移动;植被网络密度下降,网络稳定性较低,并且这一现象在人口密度较大、地势较低的地方表现的越明显。
  (3)两个年份得到的空间网络边的数量分别为3827、2799条,对连接节点的边赋予权重后得出,权重在[6.08,8.32]之间的边下降幅度达7.66%,但是权重在[1.59,4.48]之间的边上升了9.97%,反映出1995年植被网络结构更加稳定,而2015年时原本较大的植被斑块面积减小,辐射程度下降,表明斑块破碎化程度加剧了。
  (4)基于不同搜索半径可获得不同的网络形态,半径越小,网络结构越简单。但搜索半径过小时网络稀疏特征不典型、半径过大时网络形态不合理。并且对比可知会产生不同的边。搜索半径越大,边的条数、平局值、中位数、最大值上升,但是随着较短距离的边的条数增多,在搜索半径为10km时,平均边长反而降低。
  (5)植被是自然地理环境的重要组成部分,植被功能可分为自然功能、社会功能、生态功能三方面。结合自然与社会经济条件及国家政策纲要,可将金华市辖区域按照植被功能分为三个类型。以城市化为主导的多方面要素影响了植被网络结构的演变,并阻碍了其固有功能的发挥。分析得知城市化通过影响植物生长发育与数量、植被群落空间分布等方面而影响植被功能。
  本文以浙江金华为研究对象,从空间网络的角度分析了植被的布局结构,并引入生态学与景观学的相关理论内容进行定量分析。该研究不仅表明空间网络理论可以引入到自然地理的研究中,也能为金华市生态文明建设提供借鉴。
[硕士论文] 张莹
生物学 浙江师范大学 2018(学位年度)
摘要:下胚轴向光弯曲是植物适应环境的重要机制之一。已知生长素不对称分布是引起下胚轴向光弯曲的主要原因,其中生长素输出载体PIN3(PIN-FORMED3)起关键性作用。最近的研究表明,网格蛋白介导PIN内吞从而调控PIN的极性定位。然而,网格蛋白是否参与调控下胚轴向光弯曲至今仍不清楚。
  由于前期工作已经成功分离鉴定了拟南芥网格蛋白轻链功能缺失双突变体clc2-1clc3-1,本研究综合运用遗传学、细胞学和药理学等研究手段,初步剖析了网格蛋白在蓝光诱导的下胚轴向光弯曲过程中的生物学功能。具体研究结果如下:
  (1)活细胞成像分析表明,单侧蓝光诱导下胚轴伸长区CLC1-GFP和CLC2-GFP重定位。遗传学分析表明,CLC2和CLC3功能缺失抑制了蓝光诱导的下胚轴向光弯曲,且CLC2和CLC3存在功能冗余,表明网格蛋白参与调控蓝光诱导下胚轴向光弯曲过程。
  (2)生长素反映分子标记DR5∶GFP表达模式分析结果表明,CLC2和CLC3功能缺失抑制了单侧蓝光诱导下胚轴背光面与向光面的生长素不对称分布,表明网格蛋白参与蓝光诱导生长素不对称分布。
  (3)活细胞成像分析表明,单侧蓝光诱导野生型下胚轴内皮层细胞外侧质膜PIN3的侧向重定位,而CLC2和CLC3功能缺失抑制了蓝光诱导下胚轴PIN3侧向重定位和内吞,暗示网格蛋白通过介导PIN3内吞来调控蓝光诱导PIN3侧向重定位。
  (4)药理学分析表明,生长素极性输出抑制剂NPA和TIBA显著抑制单侧蓝光诱导下胚轴网格蛋白重定位、PIN3内吞与侧向定位和生长素不对称分布。与野生型相比,clc2-1clc3-1双突变体对NPA和TIBA的抑制作用更加敏感,暗示网格蛋白通过调控PIN介导的生长素极性运输来调控蓝光诱导的下胚轴向光性弯曲。
  综上所述,本研究初步获得以下结论:单侧蓝光通过诱导下胚轴网格蛋白重定位,从而调控PIN3内吞与侧向重定位,最终引起生长素不对称分布和向光性弯曲。本研究结果证明了网格蛋白参与调控蓝光诱导的下胚轴向光性弯曲,为进一步剖析植物向光性的分子机理提供了新的观点和见解。
[硕士论文] 江伟
应用数学 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:中国植被分类问题是备受生态学者关注的重点问题之一。本文选取中国境内出现的1079个群系为研究对象,通过计算群系间在水热空间上的重合来定义群系之间的连接,以热带、热带—亚热带、亚热带、温带—寒温带和高山、亚高山、高寒、永久冰雪带为研究单位,建立群系在气候空间上的共存网络,采用网络分析的方法对这五个温度带群系网络进行网络结构和功能分析,并且运用基于边中间度的社区发现算法、基于随机游走的网络社区发现算法、快速贪婪模块度最大化算法和基于主要特征向量的社区发现算法这四种社区发现算法以及本文所提出的一种基于渗透理论的社区发现算法对群系网络进行聚类,研究这些算法对中国植被类型群系分类的效果。主要结论如下:
  (1)构建的五个温度带群系网络连接紧密,网络中很少出现孤立群系,而且群系共存网络的加权度分布和连接边权值分布均呈一种幂率分布,说明了构建的网络中少数节点拥有大量的连接边,而大部分节点只有很少连接边,证明网络的无标度特性。
  (2)在热带中,在基于模块度最大化的聚类策略中,快速贪婪模块度最大化算法和基于主要特征向量的社区发现算法的准确率均最高,均达到67.24%;而在基于特定类的聚类策略中,基于边中间度的社区发现算法的准确率为最高的80.24%;而对于热带—亚热带、亚热带、温带—寒温带和高山、亚高山、高寒、永久冰雪带群系网络,在基于模块度最大化的聚类策略中,均为基于边中间度的社区发现算法的准确率最高,分类准确率分别达到77.98%、71.00%、79.17%和75.08%;而在基于特定类的聚类策略中,均为基于主要特征向量的社区发现算法的准确率最高,分类准确率均有所提升,分别达到87.42%、87.35%、95.06%和91.49%。
  (3)提出了一种基于渗透理论的社区发现算法,在热带和温带—寒温带中,基于渗透理论的社区发现算法的准确率分别达到79.77%和91.83%,与社区发现算法中最高的准确率相差无几;而在热带—亚热带、亚热带和高山、亚高山、高寒、永久冰雪带这三个温度带中,基于渗透理论的社团发现算法的准确率分别为81.70%、78.68%和82.88%则明显不如社团发现算法中最高的准确率,但也接近于准确率次高的结果。
  本文旨在利用网络科学中的方法研究中国植被分类这一古老问题,探索了利用水热两个维度的特征建立水热空间对植被分类的适用性,为以后的植被或者物种分类问题提供了新的思路,为生态学研究提供了新的参考,为认识生物多样性的自然规律和植被恢复提供了新的理论基础。
[硕士论文] 申丽娜
地理学;自然地理学 天津师范大学 2018(学位年度)
摘要:本文基于1998-2013年SPOT/NDVI数据和DEM数据,借助ArcGIS软件并结合地学信息图谱等方法,研究了海河流域近16年来植被覆盖度空间分布及动态变化,分析了该流域植被覆盖度变化图谱特征,并探讨了植被覆盖度均值及植被覆盖度变化图谱在海拔、坡向、坡度、地形起伏度4种地形因子梯度上的差异,得出以下主要结论:
  (1)植被覆盖度空间分布上,植被覆盖度面积比例总体表现为:高等>中等>低等,空间分布格局为西部山区与东部环渤海地区及京津城市周边低、其余地区高。植被覆盖度动态变化上,1998-2013年期间,研究区植被覆盖度总体呈上升趋势,西北部地区得到一定改善,而中东部以及京津等地有所退化。植被覆盖度的等级结构不断优化。
  (2)植被覆盖度的地形梯度差异上,植被覆盖度表现为随海拔升高先降低后升高,低、高等植被覆盖度在<200m的低海拔上分布最广,而中等植被覆盖度集中在海拔1000-1500m。植被覆盖度随流域坡度的增加不断升高,各等级植被覆盖度主要分布于平缓坡(2-6°)。植被覆盖度在不同坡向的差异较小,阳坡的植被覆盖度总体高于阴坡。植被覆盖度随地形起伏度增加呈现出先降后升的趋势,各等级植被覆盖度集中在0-50m的低地形起伏度上。
  (3)植被覆盖度变化图谱特征上,1998-2001年,以植被覆盖度等级转差的图谱单元为主,空间分布较集中,且以流域西北部最为突出。2001-2004年,植被覆盖度变化的总面积在减少,而植被覆盖度总体在升高。2004-2013年,植被覆盖度变化的总面积继续减少,植被覆盖度总体朝稳定方向发展。植被覆盖度变化图谱模式以稳定型为主,表明1998-2013年海河流域植被覆盖度以高等为主且较稳定,其次是反复转换型和后期转换型,主要表现为中、高等植被覆盖度之间的相互转换,主要分布在流域西部、西南部以及天津南部。
  (4)植被覆盖度图谱类型的地形梯度差异上,稳定型面积随海拔的升高呈V字形变化趋势,而变化型的图谱面积较小,且主要集中在海拔1000-2000m。稳定型面积随坡度的增大呈现持续增加的趋势,而变化型的图谱面积较小,且主要集中在平坡与平缓坡(<6°)。植被覆盖度在不同坡向上的变化程度由大到小为:阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡。稳定型面积随着地形起伏度的增加先降后升,而变化型的图谱面积较小,且主要集中在中低地形起伏度区间(50-200m)。
[博士论文] 徐翔
动力工程及工程热物理;能源环境工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:山地植物多样性的分布格局及其形成机制是生态学和生物地理学研究的重要科学问题之一。植物群落是陆地生态系统最主要的初级生产者,为其他生物群落提供物质和能量,是维持生态系统生产力的基础和前提。植物多样性的锐减会带来生态环境恶化、生态资源损失和生态系统失衡等一系列灾难性的后果。以往对植物多样性分布格局的研究主要集中于探讨单个因素或生态学过程的影响机制,忽略了多个因素和生态学过程的同时作用机制。因此,生态学家对植物多样性格局的驱动因素与作用机制尚未形成普适性的认识。
  中国热带亚热带山地是世界上植物种类最丰富的地区之一,是全球生物多样性保护的重点,也是植物多样性格局研究的理想实验室。以位于中国热带亚热带的海南山地、西双版纳山地、红河地区山地、玉龙雪山山地和大巴山山地为研究对象,本文通过系统整理植物名录专著资料,建立包括各种子植物的物种名、生活型和海拔分布范围的物种分布数据库,结合数字高程模型数据和WorldClim全球气候数据,利用回归拟合和方差分离分析,研究中国热带亚热带山地全部种子植物及其不同生活型植物物种多样性沿海拔梯度的分布格局,并从空间和水热气候两个角度出发探究该格局的形成机制。结果表明:
  (1)随海拔的上升,植物类群的物种丰富度均呈现先增加后减少的单峰格局,但植物类群的物种密度格局较为复杂,存在区域分异。其中,海南山地植物类群的物神密度呈现递增格局,而西双版纳山地、红河地区山地、玉龙雪山山地和大巴山山地植物类群的物种密度均呈现先增加后减少的单峰格局,与山地面积沿海拔梯度的变化趋势有关。
  (2)空间面积可解释植物类群物种丰富度格局变化的21.9-96.2%,线性和对数函数分别是玉龙雪山山地和海南山地植物类群种-面积关系的最优模型,幂函数是西双版纳山地、红河地区山地和大巴山山地植物类群种-面积关系的最优模型;中域效应假说可解释多数植物类群物种多样性格局变化的16.5-97.3%,其作用随着物种分布宽度的减小而递减。
  (3)水热气候显著影响植物多样性的海拔分布格局,其中年均温、最冷月最低温、年降水量和实际蒸腾蒸散量可分别解释植物类群物种多样性格局变化的49.9-97.6%、49.4-97.2%、7.4-92.9%和26.5-90.9%;支持环境能量假说和水分-能量动态假说,但不支持生态学代谢假说、寒冷忍耐假说和生产力假说。
  (4)空间和水热气候以90.1-99.6%的贡献率共同决定了山地种子植物多样性沿海拔梯度的分布格局,但水热气候明显高于空间因子的解释力。空间和水热气候之间存在较强的共线性,水热气候是影响植物多样性海拔分布格局的主要机制,而空间是补充机制。
  该项研究系统阐明了中国热带亚热带山地生态系统中种子植物群落物种多样性分布格局的影响机制,在保护山地生物多样性和维持山地生态系统稳定性方面具有指导意义。
[博士论文] 王继丰
自然地理学 哈尔滨师范大学 2017(学位年度)
摘要:氮沉降和CO2浓度升高是全球变化的两个重要因子,随着氮沉降的加剧和CO2浓度升高,一方面氮沉降使土壤有效氮增加,另一方面 CO2浓度升高增加了植物的光合底物,对植物及其生态过程将产生重要的影响。本文以三江平原小叶章(Deyeuxia angustifolia)湿地为研究对象,采用野外原位控制实验,模拟氮沉降(不施氮、4g N m-2·a-1和8g N m-2·a-1)和CO2浓度升高(背景CO2浓度、550 ppm、700 ppm),探讨湿地植物功能性状、性状间关联性及其与主要功能的响应特征。通过本研究,可为探讨物种对全球变化的响应与适应机制提供一定的理论依据,为研究全球变化对湿地生态系统功能的影响提供新思路。获得主要结论如下:
  (1)小叶章湿地植物形态性状对氮沉降和CO2浓度升高的响应规律,氮沉降显著增加了小叶章叶鞘长度和根长,CO2浓度升高显著增加小叶章根长和根粗。氮沉降、CO2浓度升高及二者交互效应对小叶章其他形态性状无显著作用。根长、根粗等根形态性状对氮沉降和 CO2浓度升高的反映最敏感,其次是叶形态性状,茎的反映敏感性最差。由此可暗示未来随氮沉降加剧和 CO2浓度升高,小叶章将改变自身的形态性状,如个体高度增加,基径减小,叶片面积增加等,先适应环境变化,改变自身的投资策略,进而对环境进行影响反馈。
  (2)湿地植物化学性状对氮沉降和CO2浓度升高的响应规律,CO2浓度升高显著增加小叶章叶片P含量、叶鞘C含量、根N含量、P含量,降低叶片C/P、根 C/N、根 C/P和根 N/P;氮沉降和 CO2浓度二者交互作用显著降低了小叶章茎C/P、根N/P、增加了茎N含量和根P含量;氮沉降和CO2浓度升高增加了根P素的分配比值,降低了茎P素分配比值,根N素分配比值在CO2浓度水平上,随氮沉降的增加而增加,在氮沉降水平上,随 CO2浓度的升高呈现减少趋势,茎的分配比值随氮沉降的增加呈降低趋势,叶片和叶鞘的N元素分配比值随CO2浓度升高和氮沉降的增加呈增加趋势;氮沉降和CO2浓度升高条件下茎C/N与叶片N含量的相关性最高。
  (3)湿地植物生理性状对氮沉降和CO2浓度升高的响应规律,CO2浓度升高显著降低了小叶章叶片净光合速率,CO2浓度升高显著降低了小叶章气孔导度、蒸腾速率,氮沉降增加了小叶章气孔导度、蒸腾速率。在不同氮条件下,CO2升高对水分利用效率影响有所差异。氮沉降降低了小叶章叶片水分利用效率。氮沉降和CO2浓度二者交互作用显著增加了胞间 CO2浓度。氮沉降和 CO2浓度升高条件下蒸腾速率与水分利用效率的相关性最高。
  (4)湿地植物单株构件生物量对氮沉降和CO2浓度升高的响应规律,氮沉降显著增加了小叶章的单株叶片、茎的生物量,而 CO2浓度升高显著增加了单株根系生物量,CO2浓度升高和氮沉降交互显著增加了小叶章单株叶片生物量,对单株叶鞘、根生物量影响不显著。随着氮沉降水平增加,叶片的生物量分配比例也随之增加,降低了根系的生物量分配比例。小叶章单株茎生物量与单株叶生物量呈极显著正相关关系。
  (5)CO2浓度升高显著增加小叶章种群和群落的盖度、密度和地下生物量,种群的盖度、密度和地下生物量在群落中的比重各自呈增加趋势;氮沉降、CO2浓度及二者交互作用显著影响小叶章种群地上生物量,表现为正效应,种群地上生物量在群落的比重均呈增加趋势。
  (6)在CO2浓度升高和氮沉降条件下,小叶章根粗和根磷含量和茎氮含量之间密切相关。蒸腾速率与叶氮含量和叶面积密切相关。小叶章个体茎生物量主要与茎氮含量显著相关,个体叶片生物量与根粗显著相关,而种群地上生物量主要与蒸腾速率和根磷含量有关。
  CO2浓度升高倾向于通过地下部根系发生作用,显著增加小叶章根粗和根磷含量,表明 CO2通过增加根粗促进根系对磷素的吸收。但是,CO2对地上部茎氮含量影响不显著。
  氮沉降倾向于通过地上部茎和叶发生作用,增加地上部茎和叶氮含量,从而增加个体和种群生物量,但是,氮的作用程度与碳素供应水平有关。
[博士论文] 苗百岭
生态学 内蒙古大学 2017(学位年度)
摘要:气候变化对陆地生态系统的影响及反馈是全球变化研究的重要内容和热点,干旱与半干旱区是全球气候变化的敏感区域。本文以内蒙古干旱与半干旱区为例,利用1982-2011年的NDVI数据、1982-2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据、2004-2013年草原区植物物候观测数据及其所对应的气候数据,系统揭示其气候变化对干旱与半干旱区生态系统物候、生产力、稳定性、种间关系等生态系统关键功能与过程的影响,这一研究为干旱与半干旱区应对气候变化的生态系统适应性管理、可持续利用及保护提供理论与数据支持。
  本文主要研究结果如下:
  1.2004-2013年,内蒙古草原区年均温无显著变化,年降水量略有增加趋势。植物返青期略有提前,黄枯期呈显著推后,生长季延长。草甸草原、典型草原和荒漠草原植物返青期平均分别提前了2.04d/10a、4.01d/10a和1.32d/10a;黄枯期分别推后了12.68d/10a、10.35d/10a和9.58d/10a;生长季分别延长了14.72d/10a、14.36d/10a和10.90d/10a。气温是草原区植物返青期的主要制约因素,返青期的变化趋势与日均温稳定通过0℃~10℃平均气温、稳定通过0℃和10℃的间隔天数及稳定通过10℃初日的变化趋势基本一致。水热的匹配程度决定了植物黄枯期的提前或延迟。
  2.1982-2011年,内蒙古高原自然植被NDVI总体上并没有发生显著变化,但具有明显的5年期的阶段波动特征。1982-1986年、1992-1996年、2007-2011年全区植被NDVI总体呈上升趋势;1997-2001年、2002-2006年略呈下降趋势,过去30年最大值出现在1992-1996年,最小值出现在1997-2001。但不同的植被类型植被NDVI的变化略有差异。
  3.1982-2011年内蒙古高原干旱发生的频率、强度和发生范围具有增加趋势,特别是夏季和秋季干旱更为严重。干旱对植被生产力的影响有显著的时空异质性:典型草原和荒漠草原对干旱的响应最为强烈,NDVI下降的幅度较大,森林、草甸草原和荒漠NDVI下降幅度较小;夏季干旱对典型草原和荒漠草原影响更重,而森林和草甸草原则更容易受到春季干旱的影响;春旱、夏旱对植被生产力的影响存在1-2个月的时滞。
  4.1982-2015年内蒙古典型草原区降水脉动特征明显,主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势;小降水事件(≤5mm)明显增多;连续无降水日年际间的波动增大。
  5.降水脉动导致了群落中各功能群达到生物量峰值的时间发生改变,异步性增加,其中多年生根茎禾草、多年生杂类草与灌木达到生物量峰值的时间略呈提前趋势,多年生丛生禾草、半灌木、一、二年生植物达到生物量峰值的时间均呈推后趋势;各功能群高峰期生物量波动增大,但构成群落的多年生根茎禾草、多年生杂类草及多年生丛生禾草等主要功能群稳定性较高,导致整个群落稳定性较高,能够较好的适应气候波动。
[博士论文] 刘军立
遗传学 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:杜氏盐藻Dunaliella salina(Dunal)即是研究植物耐盐机制的经典模型,也是生产重要经济代谢产物β-胡萝卜素以及生物柴油前体的重要生物储备,具有重要的经济价值、营养价值以及商业价值。
  杜氏盐藻对高盐的适应过程是一个繁杂而精细的综合调节过程。到目前为止,已发现并且鉴定的杜氏盐藻耐盐基因少之又少。为了获取杜氏盐藻更多的耐盐基因,研究其高盐耐受机制,在构建杜氏盐藻高质量的cDNA文库的基础上,本研究通过高盐筛选策略筛选cDNA文库,共获取37个耐盐基因。这些耐盐基因编码翻译系统组件蛋白、F-box蛋白质(SKIP5)、蛋白质折叠相关蛋白(蛋白质异构酶DsPDI和肽酰脯氨酸顺反异构酶DsCYP1)、亚精胺合成酶等。它们异源(大肠杆菌)高表达能够提高大肠杆菌高盐耐受能力。采用相对定量PCR技术研究发现,Dscyp1基因表达水平受高盐调控(呈现先增加后降低至本底水平的动力学变化)。经分析可断定该基因可批量调控下游耐盐基因的表达。此外,我们还发现一些新的耐盐基因。伴随着这些耐盐基因的功能挖掘和注释,我们对杜氏盐藻耐盐机制的理解将会更深刻,了解的更清楚。通过与基因工程与操作技术、现代遗传育种技术相结合,来提高农作物的高盐耐受性,进而利用我国广大盐碱地种植农作物,提高农作物产量,进而解决目前所面临的农业难题。
  为了进一步完善杜氏盐藻基因组信息,我们采用二代测序技术,利用Illumina Hiseq2000测序平台,进行高通量测序。原始数据(约5.86 GB)经过纯化处理后为高质量序列(29,326,716条)。采用Trinity和CodonCode aligner软件,对这些序列从头进行拼接,得到39,820条单一基因(unigenes)。这些单一基因是进行功能注释以及聚类分析,挖掘杜氏盐藻耐盐相关的代谢过程以及重要酶的基础。为了挖掘杜氏盐藻遗传信息,搭建其核心代谢网络,本文描述了杜氏盐藻的代谢过程,主要详细描述了盐胁迫相关的化合物(渗透平衡产物以及多胺)、能量分子(脂质、淀粉)的代谢途径,为实现杜氏盐藻批量生产有经济价值代谢产物提供了候选基因和理论依据,增强了遗传操作的可行性及成功率。胁迫激活的信号调节杜氏盐藻的代谢机制预测使我们进一步了解了杜氏盐藻的耐盐机制。关于多胺代谢过程的分析暗示了降低精胺合成底物的提供会帮助杜氏盐藻在盐胁迫下实现持续生长。这样的话对实现杜氏盐藻批量生产有经济价值的代谢产物具有重要的指导意义。另外,经分析发现杜氏盐藻具备能量结合型碳酸盐转运系统,编码两种磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PPC),用以保证杜氏盐藻高效的固碳能力。更重要的是,杜氏盐藻第一个大规模的转录测序具有非常高的分辨率,这为将来进一步的比较基因组学研究提供了基础。
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