在全球气候变化背景下,区域降水格局正在发生改变,对森林生态系统生产力和水文过程将产生重要影响.为揭示降雨量减少对树木蒸腾耗水特征及其响应环境因子的影响,本研究以黄土高原半湿润区主要造林树种刺槐(Robinia pseudoacacia)为对象,在减雨样地林分行间布设人工减雨板减少约47％的降雨输入,采用Granier型热扩散探针测定树干液流动态,并同步监测太阳辐射、空气温度、相对湿度、降雨事件和土壤含水量等环境因子,分析了树干液流对减雨处理及季节性土壤水分变化的响应特征.结果表明:减雨处理显著降低了刺槐液流通量密度标准化值,处理第3年标准化液流通量密度显著低于对照样地;减雨样地刺槐标准化液流日变化峰值时间早于对照样地,表明减雨样地刺槐较早实施了气孔调节,改变了其与气象因子的时滞时间;标准化液流通量密度响应蒸腾驱动因子的拟合方程参数值在样地间呈极显著差异,显示减雨样地刺槐响应气象因子的敏感性有所降低.降雨量的改变不仅影响林地土壤水分状况,还会对刺槐蒸腾耗水及其对环境因子的响应产生影响.

讨论一个食饵具有扩散和捕食者具有疾病的生态-流行病模型的稳定性,考虑了由捕食者种群的妊娠期引起的时滞对种群动力学性态的影响.首先,通过分析特征方程,运用Hurwitz判定定理,讨论了该模型无病平衡点和地方病平衡点的局部稳定性,给出了平衡点附近存在Hopf分支的充分条件;其次,通过构造适当的Lyapunov泛函,运用LaSalle不变性原理,讨论了该模型无病平衡点和地方病平衡点的全局稳定性,从而得到了该生态系统永久持续生存的充分条件.

基于黄土高原中部地区降水梯度上(绥德 447mm,延安 531mm,宜君 603mm)的乔灌木年轮材料,通过树木年轮气候学方法分析了不同降水条件下,乔木刺槐(Robinia pseudoacacia)、山杏(Armeniaca sibirica),灌木酸枣(Ziziphus jujuba)、白刺花(Sophora davidii)径向生长的气候敏感性差异.结果表明:(1)绥德、宜君酸枣标准年表的相关统计参量明显偏低,个体生长一致性较差,年轮材料中包含的气候信息较少,这表明绥德和宜君地区的酸枣对本地气候条件已高度适应,径向生长受气候影响较小.(2)刺槐、山杏、酸枣、白刺花均在森林草原过渡带(延安)表现出较高的气候敏感性,气候要素对各物种径向生长的解释率在该地区最高.除绥德、宜君酸枣外,各样点的乔灌木气候——生长关系均存在"时滞效应".整体上研究区内酸枣气候敏感性最差.在绥德和宜君地区,灌木气候敏感性明显弱于乔木.(3)乡土物种山杏、酸枣、白刺花在三个采样点均对长期干旱胁迫不敏感,对当地环境具有较强的生态适应性.人工物种刺槐在延安地区,从上年生长季末至当年生长季结束持续对干旱胁迫响应敏感,而在绥德和宜君地区则对干旱胁迫不敏感.刺槐、山杏、白刺花在宜君地区与温度的响应特征整体上发生明显趋势转换,温度对刺槐、白刺花的负反馈减弱正反馈增强,而对山杏的正反馈减弱负反馈增强.

随着全球气候变化加剧,干旱对草原生态系统碳循环的影响更加复杂.作为全球陆地生态系统碳通量的最大组成部分,总初级生产力(GPP)对整个陆地碳循环具有深远影响,因此,探讨干旱对草地GPP的影响,对于理解区域碳循环机制,维护草地生态系统稳定发展具有重要意义.以中亚为研究区,基于NIRv-GPP和SPEI base v.2.7数据集,利用Theil-Sen Median斜率估计结合Mann-Kendall显著性检验、M-K突变检验和相关分析方法,探究1982-2018年干旱对草地GPP的时滞和累积效应.结果表明:(1)中亚地区草地GPP年平均值随时间变化整体上呈下降趋势,标准化降水蒸散指数(SPEI)年平均值呈降低趋势;(2)干旱对中亚绝大多数草地(95.6％)产生了时滞效应,滞后时间尺度集中在2-3个月;随着干旱状况的加重,滞后时间变长,滞后效应对草地GPP影响减弱;(3)中亚绝大多数草地(95.8％)对干旱存在累积响应,累积时间尺度以4、5、10月为主;随着干旱状况的加重,累积时间变短,累积效应对草地GPP影响增强;(4)通过对比研究时滞效应和累积效应发现:中亚超过四分之三(76.84％)的草地区域,干旱对草地GPP的时滞效应大于累积效应.研究结果可为理解气候变化背景下中亚生态环境动态变化特征及区域碳循环机制提供参考.

黄土高原植被对于黄河中下游泥沙量减少以及区域生态安全维持发挥着重要作用.气候变化和人类活动是驱动黄土高原植被覆盖度变化的两大因素,然而先前研究多基于统计方法建立植被覆盖度与气候变化的线性关系,忽略了植被覆盖度与气候变化之间复杂的非线性关系,限制了对黄土高原植被变化驱动机制的理解.基于1982-2015年黄土高原植被覆盖度(GIMMS NDVI)数据,以1999年退耕还林工程开始实施为界限,采用随机森林和残差阈值法等手段量化并分析了 1982-2015年植被变化特征及气候变化和人类活动对植被变化的影响.结果表明:(1)1982-2015年黄土高原植被覆盖度整体上呈现增长趋势,1999年之后植被覆盖度增加的面积大于1999年之前,1999年以前显著增长的区域只占总面积的54.68％,1999年以后显著增长的区域面积占比增长至85.11％;(2)在考虑时滞效应的基础上,1982-1998年黄土高原超过80％的区域的逐月温度、降水、日照时数与植被覆盖度存在显著的正相关关系,表明1999年以前植被覆盖度变化主要与气候变化有关.随机森林算法能较好地模拟植被覆盖度与气候因子之间的关系,99.71％的区域拟合的决定系数R2达到0.5以上;(3)2000-2015年,气候因素和人类活动对植被覆盖度的影响具有空间异质性.人类活动对植被覆盖度产生积极影响的面积增加了 55.94％,气候消极影响的面积减少了 42.58％,气候积极影响的面积减少了 12.86％.研究提出的量化气候变化与人类活动对植被覆盖度影响的方法能够更好的区分黄土高原植被覆盖度变化的驱动因素,为黄土高原生态建设以及黄河流域的生态安全和高质量发展提供数据支撑.

植被是陆地生态系统不可或缺的部分,气候是影响其动态变化的重要驱动因素.因此,探究植被的时空变化及其与气候因子的响应关系,有助于理解陆地生态系统的内在演化机制.目前,不同生态系统尺度下的植被动态变化与气候因子的时间响应关系仍未被完整剖析.因此,为了厘清过去30年不同生态系统植被生长对气候因子的响应关系,利用GIMMS NDVI3g数据和气候资料数据,通过Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验分析了 1985-2015年中国陆地NDVI的时空变化特征,结合时间序列相关分析探究了 NDVI变化与降水、温度和饱和水汽压差的内部关联,探讨了中国不同生态系统植被与气候因子间的时间响应机制.结果表明:(1)1985-2015年中国陆地植被呈现改善趋势,年均NDVI先减小后增加,拐点时间在1995年左右,整体变化率为0.5×10-3/a.农田、森林和草地生态系统的植被显著改善的程度最高,湿地生态系统的植被退化趋势最显著.(2)中国陆地植被NDVI与气候因子的相关性存在明显的空间异质性,且受不同生态系统分区影响.内蒙古高原中部草地生态系统NDVI与降水呈正相关,而在东部森林生态系统和青藏高原草地生态系统呈负相关;农田生态系统NDVI与温度呈明显正相关,在西部高寒、干旱地区呈负相关;中国东部农田生态系统NDVI与饱和水汽压差呈正相关,而在新疆北部和内蒙古高原中部草地生态系统负相关明显.(3)不同生态系统植被生长对气候因子存在月尺度的时间响应差异.降水对森林生态系统植被生长存在累积效应,农田生态系统植被生长对降水的响应最快;不考虑累积时,不同生态系统植被生长对当月或滞后1月的温度相关性最高;不同生态系统饱和水汽压差对植被生长存在两个月的累积效应,且随着滞后时长的增加相关性逐渐降低.研究成果有利于预测和评价全球气候变化背景下的植被动态变化,可为区域生态环境保护提供理论依据.

目的:制备生脉脉冲控释滴丸并考察其体外释药特性.方法:将生脉滴丸置于流化床中,以底喷方式依次从溶胀层(含交联羧甲基纤维素钠)到控释层(含乙基纤维素水分散体)进行包衣制备生脉脉冲控释滴丸,采用星点设计及体外释放度试验,考察溶胀层与控释层的不同包衣增重对控释滴丸脉冲释放的影响.结果:溶胀层与控释层的包衣增重分别为20%,10%,得到预期的释药时滞为4 h的生脉脉冲控释滴丸.结论:通过调整包衣增重可得到不同释药时滞的滴丸,具备优良控释制剂的特征.

以世界双遗产地武夷山风景名胜区内4种森林类型地表可燃物作为研究对象,采用外业调查与内业实验相结合的方法,对比分析地表可燃物含水率(绝对含水率与熄灭含水率)特征及其与地形、林分等14个影响因子的关系.结果显示:活地表可燃物绝对含水率、熄灭含水率在4种林型间差异较小,死地表可燃物差异较大,其中毛竹林在不同林型中绝对含水率较高,熄灭含水率较低,马尾松近成熟林则相反.在灌木、草本、1小时时滞可燃物(1 hr)、10小时时滞可燃物(10 hr)中,毛竹林绝对含水率大于熄灭含水率,不易点燃;马尾松近成熟林灌木、草本绝对含水率大于熄灭含水率,1 hr和10 hr可燃物绝对含水率＜熄灭含水率,容易点燃.绝对含水率中,不同坡向毛竹林的地表可燃物无显著差异,马尾松近成熟林仅在灌木、1 hr可燃物有差异,1 hr差异表现为阴坡＞阳坡.冗余分析(RDA)结果显示,活可燃物、死可燃物受不同的环境因子影响,环境因子对死可燃物含水率的解释量高于活可燃物.本研究结论表明,不同林型地表可燃物熄灭含水率比绝对含水率稳定,为评估景区森林点燃风险与火行为模拟提供了重要理论指导.

基于2000-2014年的MODIS-NDVI与MODIS-LST数据,利用温度植被干旱指数对黄土高原土壤湿度进行了反演,采用时滞互相关法分析了土壤湿度与植被覆盖的年内变化特征及其时空相互关系.结果如下:(1)黄土高原植被生长对土壤湿度变化存在明显的时滞效应,植被生长以及植被物候与土壤湿度变化密切相关.(2)黄土高原土壤湿度对其植被覆盖变化影响强烈区,主要分布在农业与草原生态区北部的丘陵沟壑区,植被生长对土壤湿度响应迟缓;而植被覆盖对土壤湿度变化影响强烈区,分布于西部的高寒地带,响应时间相对最短,其次为农业与草原生态区内河流中上游流域,且土壤湿度对植被覆盖的响应较快,自东向西、自北向南响应逐渐加快.(3)从植被类型来看,Ⅰ类植被的植被覆盖与土壤湿度负相关性较强,植被生长对土壤湿度变化的响应程度依次减弱,响应速度较慢且依次加快.Ⅱ类植被的植被覆盖与土壤湿度的相关性很弱,滞后时间接近于0天,反映出植被覆盖与土壤湿度同步变化.土壤湿度变化滞后于Ⅲ类植被(旱生/沙生植被)的植被覆盖变化,植被覆盖正向影响土壤湿度变化的强度依次增加,但时间效应依次延长.Ⅳ类植被(高山/高寒植被)生长对土壤湿度变化的正向影响程度最强,而且响应速度较快.(4)黄土高原植被生长与土壤水分的年内变化具有密切的关系,土壤水分年内变化的峰值和谷值与植被物候期非常吻合,因此土壤水分的年内变化可作为植被物候特征提取的一种重要依据.

研究北方土石山区植物耗水特征和环境影响因子对于构建稳定的植被生态系统具有重要意义,能够为当地植被恢复策略提供科学指导.在北京林业大学西山试验林场于2016年7月至10月利用热扩散探针的方法,结合同步观测的土壤含水率和气象因子,对刺槐和油松人工混交林进行蒸腾观测和分析.结果表明:(1)尽管刺槐和油松蒸腾的日变化规律相近,但二者蒸腾的季节变化规律不同;(2)两个树种蒸腾与VPD(饱和水汽压差)成顺时针时滞.刺槐蒸腾与太阳辐射成顺时针时滞,油松则成逆时针时滞;(3)二者与大气环境的耦合程度均较高(Ω＜0.1),其气孔活动能够有效地控制蒸腾;(4)影响植物蒸腾的主要环境因子为太阳辐射(P＜0.01)、VPD(P＜0.01)和风速(P＜0.01),其中由VPD引起的蒸腾量高于太阳辐射;(5)浅层土壤(0-50cm)的水分条件可能并不是影响植物蒸腾的重要因素.研究表明,在实际管理中可以采取调控气孔导度的手段来减少刺槐和油松人工林的耗水量,来降低水分这一人工林成活的限制因子,从而提高造林成活率.