基于Diameter协议的AAA服务设计与实现

随着社会信息化程度的不断提高，各行各业对远程数字视频监控的应用日益广泛。越来越多的视频数据要求进行实时和无地域性障碍的传输，以求实现更好的资源共享。认证、授权和计费服务在视频监控系统和其他应用系统中都担负了保障系统安全、实体可信赖和费用有效的责任，是网络运营管理中非常重要的部分。 本文以下一代互联网中的视频监控应用需求为背景，介绍了视频监控技术的发展和AAA（Authentication、Authorization、Accounting）服务内容，提出了基于Diameter协议实现AAA服务的方案，设计了支持跨域访问、实时计费、支持IPv4/IPv6双栈的AAA服务系统，并完成了其在视频监控应用中的实现，同时还实现了系统管理和网上营业厅功能的业务支撑系统，测试和验证了AAA服务系统和业务支撑系统的正常工作。 本文工作主要有如下贡献： 1. 参与设计了视频监控系统的整体框架和子系统间接口； 2. 提出了以Diameter协议为基础实现视频监控系统中AAA服务的方案； 3. 设计了视频监控系统中的AAA子系统框架，同时设计了跨域服务方案和实时计费方案； 4. 实现了视频监控系统中的AAA子系统，提供了认证、授权、实时计费、跨域访问等功能，完成了Diameter客户端、代理和服务器实体，测试和验证了AAA服务子系统运行效果； 5. 设计并实现了视频监控系统中的业务支撑子系统，提供了系统管理和网上营业厅功能，展示了业务支撑子系统运行效果。

面向大规模数据分发的发布订阅系统关键技术研究

随着Internet的迅猛发展，陆续出现众多面向分发的应用，其数据源具有分布性、多样性、自治性和异构性，用户则具有大规模和数据需求的高度重叠性，数据流则呈现出从源到消费者的非对称性等特征。发布/订阅技术与传统的通信范型(消息传递、RPC/RMI和共享空间)相比，所具有的松散耦合、多点通信、匿名性和高可伸缩性等，使得它成为一种适用于大规模数据分发的理想通信方式。 现有的发布/订阅技术在表达能力、匹配的全面、准确和效率以及及时性服务质量保障等方面尚存在问题，不足以支持大规模的数据分发。本文研究的目标是，针对分布式环境下大规模的数据分发，深入研究发布/订阅系统的关键技术，重点解决发布/订阅系统的数据模型、匹配算法和及时性保障等三方面的问题，并开发出原型系统，为大规模的数据分发提供发布/订阅中间件支持，具体内容如下： 1) 语义数据模型 分布式计算环境下，数据源和数据消费者要跨越系统边界进行数据交互，就迫切需要解决事件和订阅的语义异构问题。已有的发布/订阅系统的数据模型的语义表达能力尚存在不足，且难以表达用户偏好。因此，针对该语义异构问题和已有数据模型的不足，采用了一种公共词汇表和语义上下文相结合的方法，建立了发布/订阅系统的语义数据模型，解决了在语义异构的数据环境下事件和订阅如何表示的问题。其中，提出了一种语义订阅语言SPS-EL来表示订阅条件，订阅条件中用属性过滤器的阈值和权重信息反映用户偏好。该模型考虑了事件和订阅所处的数据环境，增强了系统的表达能力，提高了用户表达订阅需求的灵活性。接着，提出了一种基于语义上下文的自动化的事件和订阅的转换机制，消除事件和订阅存在的语义异构，提高了转换效率。 2) 匹配算法 大规模数据分发环境下，订阅者的规模是巨大的，往往到几万甚至上百万，而且用户需求具有模糊性，如何准确、全面和高效地对发布事件进行匹配，确定对其感兴趣的订阅集仍然是一个挑战性问题。而目前已有的系统基本上都是从语法上进行事件与订阅的匹配，主要集中于提高匹配的效率，而缺乏对语义匹配的考虑且较少考虑匹配的全面性和准确性；认为订阅中的属性约束的重要性相同，属性匹配为布尔匹配，没有考虑匹配的相似度，难以匹配出更符合用户偏好的结果。针对该匹配问题和已有方法的不足，基于本文提出的语义数据模型，提出了一种基于语义的多阶段优化的事件匹配算法。该算法利用应用领域的公共词汇表的概念语义关系信息和订阅条件中的阈值和权重表示的用户偏好信息辅助匹配，提高匹配的全面性和准确性。同时，该算法采取多阶段优化的方法，建立高效索引，减少订阅搜索空间和属性过滤器比较次数，从而提高匹配效率。实验结果表明，该算法能够明显提高匹配的全面和准确性，匹配结果更符合用户偏好，并能保持较高的匹配效率。 3) 及时性保障 一些领域的应用对发布/订阅系统设施提出了及时性需求，如何在大规模动态分布式网络环境下满足订阅者的及时性需求并提高系统的有效性是一个挑战性问题。已有的传统的基于连接的资源保留的方法，会带来资源的浪费，违反了发布/订阅系统松散耦合的特性，不适合大规模数据分发场景；静态优先级的方法，其优先级是固定不变的且数目是有限的，不适应动态网络环境。因此，针对及时性保障问题和已有方案的不足，借鉴了经济学的方法，提出了一种支持及时性需求的传播、事件调度和分发机制，并保持了发布/订阅系统固有的松散耦合特性。在该机制中，建立了发布/订阅系统的延迟模型，引入了事件的期望收益、预期违约成本和推迟成本等度量指标，提出了一种基于收益机制的分布式发布/订阅系统及时性保障技术和使系统获益最大化的动态优先级调度算法MTEP（Maximum Total Earning Priority）。该调度算法利用价格、违约成本和延迟等信息，对事件进行及时有效地调度分发。实验结果表明，该机制能满足订阅者和发布者指定延迟约束的需求，能在系统高负载情况下使订阅者能接收到的有效事件明显增多并使系统收益显著改善。 最后，设计并实现了面向大规模数据分发的发布/订阅原型系统OnceDI/PS。该原型系统采用Java技术开发实现了本文提出的数据模型、匹配算法和及时性保障机制。

空间直观森林景观模型不确定性分析

过去的十年出现了大量的空间直观森林景观模型。空间直观森林景观模型模拟大尺度上的空间生态过程(演替、火、采伐和病虫害等)，它需要大尺度空间数据的输入和大量模型参数的估计。由于空间数据的缺乏，在参数化过程中会有很多的人为误差从而导致模型模拟结果的不确定性(主观不确定性)。此外，为了表现自然系统的随机性，大部分空间直观景观模型采用了随机模拟的方式。随机模拟也会使模型在相同参数下具有不同的模拟结果(随机不确定性)。 本文采用蒙特卡罗模拟、拉丁超几何体采样、地统计学随机模拟及方差分析的方法，系统研究了主观不确定性和随机不确定性在模型中传递和影响。结果表明， 1) 用小班尺度上的物种年龄组信息初始化象元尺度上的物种年龄组信息对LANDIS模型景观尺度上的模拟结果没有显著的影响，但是对象元尺度上的模拟结果有显著的影响； 2) 用克吕格空间插值所获取的物种年龄信息可用于LANDIS模型对景观组分和格局的长期模拟； 3) 随机不确定性的存在使LANDIS模型不适用于小尺度上的景观格局变化的模拟，但是随机不确定性不影响LANDIS模型在大尺度上的景观组分和格局的长期模拟； 4) 随机不确定性要明显低于主观不确定性，随机不确定性和主观不确定性存在显著的相互作用。

构筑湿地部分亚硝化－厌氧氨氧化自养脱氮研究

废水部分亚硝化—厌氧氨氧化自养脱氮研究是目前废水生物脱氮领域研究的热点。为了开发低浓度小城镇废水构筑湿地可持续自养脱氮新工艺，提高脱氮效率，减少占地面积，论文在对构筑湿地自养脱氮前置部分工作性能进行研究的基础上，在法国东部Evieu构筑湿地污水处理场对传统脱氮工艺及改进用于部分亚硝化—厌氧氨氧化脱氮的工艺进行了对比实验研究。 研究结果表明，采用改进的非饱和层(25cm)与饱和层(55cm)结合的湿地床与60cm深度的水平流构筑湿地床组合工艺，进行着完全不同于传统垂直流构筑湿地硝化与水平流构筑湿地反硝化的脱氮反应。氮平衡分析表明，这一脱氮过程是以厌氧氨氧化反应为主的脱氮反应。经分子生物学荧光免疫原位杂交（Fluorescent in situ hybridization, FISH）技术鉴定，证明了传统的垂直流构筑湿地以好氧氨氧化细菌为主，但厌氧氨氧化细菌与之共存；而在改进的湿地床及后续水平流湿地床低氧环境则是以厌氧氨氧化细菌为主。论文首次为构筑湿地系统在自然条件下通过合理设计实现厌氧氨氧化自养脱氮提供了可行的实验证据。实验研究得出如下主要结论： 1. 构筑湿地可通过合理设计促进自养脱氮反应实现；传统硝化反硝化脱氮工艺VF1-1+HF3-2总氮平均去除率为66.3%，VF1-3+HF3-2总氮平均去除率为59.4%，而改进后的VF1-2+HF3-2总氮平均去除率为71.0%；含有厌氧氨氧化自养脱氮反应的工艺提高了总氮去除率； 2. 构筑湿地自养脱氮反应过程不排斥异养反硝化作用存在，两者协同进行脱氮，脱氮效果稳定；而全程硝化的出水在水平流构筑湿地进行传统反硝化脱氮的同时，会存在异化性硝酸盐还原作用，使出水的氨氮浓度增加； 3. 构筑湿地具有较好的蓄积培养厌氧氨氧化细菌的能力，在19.7℃的进水水温条件下启动反应装置，运行培养100天即观察到所需要的生物体颜色呈棕红色；调整pH至适宜厌氧氨氧化反应的范围6.81-7.18；控制氧化还原电位Eh值在-148.34至120.18mV；反应装置进水的氨饱和，并且稳定进水水力负荷在构筑湿地污染物去除能力范围内以及为避免外环境因素如降雨量过大等对反应装置造成的冲击，设置缓冲装置等，是构筑湿地实现自养脱氮主要控制的工艺参数； 4. 水力停留时间设计为5天的水平流构筑湿地HF3-3更适合传统反硝化脱氮工艺；水力停留时间的延长并不能使厌氧氨氧化工艺进一步提高脱氮效率，采用厌氧氨氧化自养脱氮工艺为减少构筑湿地占地面积提供了可能。

大兴安岭北坡森林景观火后恢复及演替模式研究

1987年大兴安岭北坡发生的特大森林火灾，过火面积达1.33×106ha,如何在如此大面积的火烧迹地上恢复森林资源，是森林经营管理者迫切需要回答和解决的问题。本文应用空间直观景观模型(LANDIS)设计不同的管理方案，模拟火后森林景观在不同自然干扰和人类干扰下的长期演替动态，以弥补这一不足。通过对比研究这些管理方案对森林景观的长期影响，不仅可以评价目前该区所采取的经营管理方案是否合理，还可以找到更合适的管理方案，为火后森林景观的定向恢复和加速恢复过程提供实际的指导意义。此外，通过对1987年火后十几年来森林植被的野外调查研究，可以弥补LANDIS只模拟树种不模拟草本和灌木，且以10年为步长的不足，加深人类活动对火后森林植被短期变化影响的理解。本文研究主要结论如下： 1）相对于轻度灭火方案而言，目前重度灭火方案可以增加针叶林（落叶松和樟子松）在该区所占的比例，相应地降低白桦等阔叶林在该区所占的比例。而且，目前重度灭火强度可以增加针叶树种成过熟林在该区所占的比例，减少幼龄林所占的比例，可见目前重度灭火方案有利于火后森林恢复。另外，目前重度灭火方案下的累计过火面积较少，火烧频率降低，但火干扰以重度火烧为主，这可能对于森林资源造成重大的损失。 2）种植强度越高，越有利于针叶林的更新。但考虑到经济以及劳动力等因素，中等种植强度（例如，种30%）已能很好地有利于火后森林恢复。相对于聚集种植而言，在整个重度火烧区进行随机种植可以增加针叶树种在该区所占的比例，降低白桦等阔叶树种所占的比例，因此随机种植更有利于火后森林恢复。进行人工造林时尽量不要种植单一物种。相对于其他种植比例而言，目前落叶松和樟子松的种植比例（7：3）有利于针叶树种的恢复。 3）相对于完全依靠天然更新而言，目前经营管理措施可以增加针叶树种在该区所占的比例，相应地降低阔叶树种的比重。在目前经营措施下，由于火后10年内进行大规模的森林采伐，使针叶树种的成过熟林及聚集程度等有较大幅度的下降，虽然随后逐渐增加，但也需要近100-150多年的时间才能恢复。总之，目前经营管理方案与完全依靠天然更新相比，有利于火后森林恢复，但在演替的前期（100-150多年）也存在一些问题。因此，大兴安岭林区发生特大森林火灾后，应禁止大规模的森林采伐，否则会发生森林年龄结构的锐变等一些问题，不利于森林景观的稳定。如果进行大规模的森林采伐，即使进行人工造林，也要很长时间才能得以恢复。 4）在火后完全依靠天然更新，无论是草本、灌木还是乔木树种在演替前期都发生了极大的变化。火后初始，阳性草本植物迅速增加，占据火烧迹地。但目前（火烧16年后）草本物种数开始下降，而且阳性草本逐渐减少，阴性草本逐渐增加。草本盖度的变化与物种变化呈明显的正相关，随着物种数的下降，草本盖度也逐渐下降。而灌木盖度与物种数则没有明显的相关性。目前喜阳灌木物种逐渐消失，而耐荫的逐渐增多，但总的灌木物种数只有少量减少。目前该区树种以白桦等阔叶林为主。在人工促进天然更新下，目前火烧迹地上的物种数仅稍高于天然更新。而由于人促更新使物种尤其是乔木更有利于更新，火烧迹地上的植被盖度却要高于天然更新。相对于天然更新而言，在人促更新下，目前在火烧迹地形成的针阔混交林中，针叶树种所占的比例明显提高。在人工更新下，目前火烧迹地上主要以针叶树种为主，而阔叶树种则较少。

中国褐腐真菌泊氏孔菌等三属的分类和生态研究

木材腐朽真菌在森林生态系统中起着关键的降解还原作用，是森林生态系统物质循环中不可缺少的重要组成部分。黄孔菌属Auriporia、褐腐干酪属Oligoporus和泊氏孔菌属Postia的种类具有降解木材中的纤维素和半纤维素、造成木材褐色腐朽的功能，而混合于针叶林土壤中的褐腐残余物是针叶林生态系统更新所必不可少的。但以往国内对三属种类的研究并不深入，仅报道了其中约50%的种类，尚有大量新物种和国内新记录种有待于进一步发现；且有关褐腐真菌的生态学研究尚属空白。本论文对中国地区的黄孔菌属、褐腐干酪属和泊氏孔菌属进行分类学和生态学研究，明确这三属在中国的确切种类，发现新种和中国新记录种，并对这三属种类在寄主树木上的演替进行初步探讨。 研究结果表明： 1、中国目前发现黄孔菌属有2个物种，褐腐干酪属有5个物种，泊氏孔菌属有22种，其中包括本次研究发现的3个新种，分别是Postia calcarea、 P. gloeocystidiata和P. subundosa；2个中国新记录种，分别是Postia lateritia和P. persinica。 2、对每个属的种类给出了的检索表。 3、生态演替的结果表明，黄孔菌属、褐腐干酪属和泊氏孔菌属在树木腐烂程度为无皮倒木且没有完全腐朽时生长发生频次和种类数量均为最多，说明这三属大多数种类均为喜阴、腐生。 4、在对寄主树木选择性的研究结果表明，黄孔菌属、褐腐干酪属、泊氏孔菌属的种类主要生长在针叶树木上，有27种，占总数的93%。在29个物种中能生长在云杉属树木上的种类最多，为18种；而阔叶树中最适宜这三属物种生长的树种是桦属，有8种生长在该类寄主树木上。

长白山阔叶红松林CO2收支特征

植被-大气间CO2交换研究对准确评价陆地生态系统碳收支有重要意义。本研究以我国北方典型的植被类型—长白山阔叶红松林为研究对象，以国际公认的涡度相关技术为主要手段，结合微气象观测和生物学实验，探讨了森林碳交换过程与机制，建立了CO2通量观测数据的质量评价与控制体系。主要结论： （1）长白山阔叶红松林湍流通量贡献区主要集中在0.01~2Hz频率范围内，在弱湍流条件下存在通量低估现象。经过质量控制，CO2通量数据能够反映阔叶红松林与大气间CO2交换的真实过程； （2）森林生态系统CO2通量变化范围为-1.5~1.0 mg CO2•m-2•s-1，白天主要受光合有效辐射PAR的影响，但高的空气饱和水汽压差VPD对植被光合有一定的抑制作用，夜间CO2通量主要受温度的控制； （3）5cm温度是控制土壤碳排放的主导因素，由于雨热同季，因此干旱胁迫现象并不明显。土壤呼吸Q10变化范围为3.88~4.67，其值大小与温度区间有关； （4）2003~2005年森林GPP分别为1441、1312和1502gC•m-2，NEE分别为-188、-157和-186gC•m-2，森林碳收支的年际差异是由水热条件引起。叶片和群落高的弱光利用率和较强的光合吸收能力是其作为有200多年林龄的温带原始林，仍保持较高固碳能力的重要原因之一； （5）2003~2005年生态系统碳排放量分别为1252、1155和1326gC•m-2，土壤呼吸约占生态系统呼吸排放的80%； （6）长白山阔叶红松林具有较高的碳代谢能力，但由于光合吸收和呼吸释放都很活跃，森林总体表现为一稳定、适度的碳汇。这与其温带成熟原始林在碳循环领域的生态功能相一致。

中国合叶苔科（苔纲）植物的研究

合叶苔科Scapaniaceae隶属于苔纲Hepaticae叶苔目Jungermanniales，全世界约6属136个现存种，1个化石种。合叶苔科的科和属的特征明显，但物种间变化大，分类比较困难，部分属种的分类位置亦存在争议。本研究前，中国已记录合叶苔科植物有4属，66种3变种，其中9种1变种已归为同物异名，承认的种类共57种2变种。以中国产标本为基础发表的新分类单位共2属16种2变种。目前尚无专门针对中国合叶苔科的系统研究，因此，开展中国合叶苔科的分类、区系和生态研究，对深入认识中国苔类植物多样性、区系和系统具有重要的科学意义。 本研究运用植物学经典分类的基本方法和现代的分支系统分析方法，对国内、外主要苔藓植物标本馆的中国合叶苔科植物的模式标本和有关标本进行了较全面的检查和详细的形态解剖和分类学研究，并开展了野外补充调查采集，完成了对中国合叶苔科植物的分类修订，分析该科的区系成分组成和在中国的地理分布特点及其属种之间的分支系统关系。研究的主要结果如下： （1）在相关模式标本和国内外标本鉴定和研究的基础上，确认中国合叶苔科有3属52种1变种，包括：大褶叶苔属Macrodiplophyllum1种，褶叶苔属Diplophyllum5种，合叶苔属Scapania46种1变种。发现并发表新种2个，即片毛合叶苔S. macroparaphyllia T. Cao, C. Gao & J. Sun（曹同等，2004）和毛茎合叶苔S. paraphyllia T. Cao, C. Gao, J. Sun et B. R. Zuo（Zuo et al., 2007）；发现中国新分布记录2种，尖瓣合叶苔S. ampliata Steph.（Zuo & Cao, 2007）和扁平合叶苔S. compacta (Roth) Dum.(首次报道，尚未发表)。完成了对中国合叶苔科植物的分类修订，对每个属、种都进行了文献考证、特征描述、图版绘制和分类讨论，并利用Mapinfo软件绘制了各种在中国的分布图。 （2）对相关模式标本标定和研究，澄清了一些分类问题和中国种的概念。如对东亚分布的若干种类进行了比较和评估，划定其分类界限，确认2种已经被归并为弯瓣合叶苔S. parvitexta Steph.新异名的种类仍然为独立的种，即细齿合叶苔S. parvidens Steph.和灰绿合叶苔S. glaucoviridis Horik.。并对东亚特有属种侧囊苔属的侧囊苔Delavayella serrata Steph.进行了模式标定，探讨了它的地理分布和系统位置，支持将其独立成侧囊苔科Delavayellaceae的观点。 （3）在标本鉴定和野外采集工作的基础上，合叶苔科各种在中国的分布范围大为增加，为开展中国合叶苔科的地理分布格局奠定了基础。对现有的地理分布资料的分析表明，西南地区（西藏，云南，四川，贵州）是中国的合叶苔属植物的分布中心和可能的起源中心，共有合叶苔40种，占该属总数（46种）的86.96%，其中，15种仅分布在西南地区，中国特产9种中，有8种在西南地区分布。此外，东北地区、华东地区及台湾省分布种类较多，分别为16种（34.78%），22种（47.83%）和17种（36.96%）种的分布。 （4）区系成分分析结果表明，合叶苔属Scapania主要由2大区系成分组成：东亚成分25种，占总数的51%，其中，中国-日本分布7种，中国-喜马拉雅分布9种，中国特产种9种。北温带成分22种，占总数的45%，其中有18种在亚洲，欧洲和北美洲均有分布。褶叶苔属Diplophyllum 5种，4种为北温带成分，1种为中国-日本分布的东亚成分。分析结果反映了中国苔藓植物区系的基本特点，即与欧美植物区系有密切联系，同时又体现了较强的东亚区系特色。 （5）对合叶苔属Scapania植物的生态和生境分析表明，47个分类群可分成3种主要类型：1）沼泽或水湿生；2）以腐木生为主，有时生于岩面薄土上的小型种类；3）潮湿岩面或林下土生的中等和大型种类。 （6）选取了39个反映系统发育关系的形态特征，以与合叶苔科相近的裂叶苔科Lophoziaceae中挺叶苔属Anastrophyllum 2种和裂叶苔属Lophozia 1种为外类群，运用外类群比较法对合叶苔科的的属种之间的演化关系进行了分支系统分析。结果表明，原归于合叶苔科的侧囊苔属Dalevayella为单独的一个分支，应为独立的侧囊苔科Dalevayellaceae。大褶叶苔属Macrodiplophyllum和褶叶苔属Diplophyllum植物相近，可归并为一个属，与合叶苔属Scapania同为合叶苔科Scapaniaceae下的属。中国合叶苔属47个分类群可分为若干组，主要与其生境，植物体，叶的结构，无性繁殖等特征有关，结果与目前采用的合叶苔科的分类系统与演化关系基本一致。

银杏、油松对CO2和O3浓度升高的生理响应

随着工业化和城市化的迅速发展，高浓度CO2和高浓度O3对植物影响的研究受到了广泛的重视，但二者交互作用对城市树木的生理及碳氧平衡的影响尚不清楚。银杏（Ginkgo biloba）、油松（Pinus tabulaeformis）是沈阳市城市森林的两种重要树种，对大气环境变化的响应具有代表性。本文采用开顶箱法研究了在高浓度CO2（700 μmol•mol-1）、O3（80 nmol•mol-1）及其复合作用条件下城市银杏、油松生长、光合、蒸腾以及呼吸作用的日动态、季节动态变化，揭示了银杏、油松光合对高浓度CO2、O3的适应机制及其本身环境效应的变化规律，为研究城市森林对全球变化的响应与反馈提供了重要基础。 得出的主要结果如下： 1. 短期（0-30 d）高浓度CO2处理提高了银杏、油松叶片/针叶细胞间CO2浓度、羧化效率和表观量子效率，从而提高了银杏、油松的净光合速率。 2. 一个生长季(100 d)高浓度CO2处理促进了银杏、油松叶片/针叶的生长，提高了细胞渗透调节物质含量，增强了银杏、油松抵御逆境胁迫的潜能。银杏、油松日变化曲线趋向单峰曲线，缓解了中午的光抑制现象；固碳释氧量提高了近1倍，有助于减缓全球变化的速度。 银杏、油松的气孔导度和羧化效率的降低是发生光合适应的重要原因。 3. 高浓度O3处理可导致两树种的生理伤害，银杏叶片表现为褐斑型伤害，油松则为水锈型，叶片生长受到抑制。同时两树种可溶性蛋白、可溶性糖含量降低，电导率升高。 两树种叶绿素含量降低，净光合速率下降。银杏光合速率的降低前期表现为气孔限制，后期转为非气孔限制为主。油松光合速率下降则是两种限制因素共同作用的结果,难分主次，表明油松的气孔调节能力弱于银杏，更易受到O3的伤害。造成实验处理后期银杏、油松光合速率下降的非气孔因素是表观量子效率和羧化效率的降低。 高浓度O3处理使银杏、油松的光抑制现象加强，固碳释氧、降温增湿能力降低，且油松降低幅度大于银杏。 4. 高浓度CO2和O3复合处理提高了银杏油松的叶绿素含量，减轻了高浓度O3对叶片/针叶的伤害，促进了叶的生长。 与对照相比，复合处理提高了银杏、油松的净光合速率，降低了气孔导度和蒸腾速率，从而使水分利用效率和含水量得到提高。表观量子效率和羧化效率的提高是光合速率大幅度上升的重要因素；呼吸速率的提高则是后期光合速率增幅减小的重要原因。复合处理前期CO2主要是通过气孔调节来缓解O3对树木的伤害，高浓度CO2处理对光合作用的促进作用大于高浓度O3处理的抑制作用。 高浓度CO2和O3复合处理的银杏、油松的光呼吸速率、可溶性蛋白、可溶性糖的含量增加，电导率降低，提高了银杏、油松的抗逆性，这是高浓度CO2缓解O3胁迫对树木伤害的一个原因。复合处理同样缓解了银杏、油松光抑制现象，提高了固碳释氧量，但银杏降温增湿能力降低。

岷江上游地区景观格局与生态承载力变化及预测研究

岷江上游是我国十分典型的山地生态脆弱区。该地区的生态环境意义十分重大，既是长江上游生态屏障的重要组成部分，更是成都平原的重要生态屏障和水源生命线，其生态环境状况直接影响成都平原水资源的质量和数量，以至影响到整个岷江流域甚至整个长江上游的生态环境与社会经济发展。本论文通过3S技术手段，应用转移矩阵、景观指数和Kappa指数系列方法对岷江上游的景观变化从1974到2000年进行了综合分析，同时应用CLUE-S模型在有无“天然林保护工程”两个预案下对该区域2001到2020年的景观变化进行了预测。然后，应用基于能值理论进行改进的生态足迹方法和传统生态足迹方法对岷江上游地区的1982到2000的生态承载力进行了分析，以反映研究区的生态环境质量和可持续发展情况；应用多元统计方法和CLUE-S模型预测的结果预测了研究区2001到2020年的生态足迹和生态承载力。对岷江上游地区的景观格局和生态承载力的变化进行分析和预测得到如下主要结论： 1. 岷江上游地区景观在1974到2000年间格局变化并不十分显著，景观由少数几种景观类型所控制，各景观类型有不断趋于平均化的趋势，但速度缓慢，景观的破碎化程度越来越严重。研究区的景观变化以有林地的不断减少和其它景观类型的相应增加为特点，主要的景观变化发生在有林地、灌木林地、草地、耕地和经济林地之间。此时间段内的景观林地的面积不断减少，大部分转化为灌木林地和草地，使得其面积相应增加。耕地和经济林地面积不断增长，增长速度最为迅速。 2. 在有无“天然林保护工程”两种预案下，有林地向着不同的方向发展，有林地变化情况的不同导致其它景观类型的变化不同。在“无天保”预案下，林地面积不断减少，灌木林地、草地和耕地面积不断增长，景观的破碎化程度不断加剧，斑块形状更加不规划，景观的连通性不断下降。在“天保”预案下，林地面积有增长趋势，灌木林地和草地面积有所下降，耕地面积有下降趋势，景观的破碎化程度有减小的趋势，景观形状变得更加规则，景观的连通性也将得到改善。由此，“天然林保护工程”对景观格局未来变化有着决定性的作用。 3. 岷江上游地区的生态足迹从1982到2000年间呈缓慢的上升趋势，表明研究区内居民的生活水平不断提高，但速度缓慢。虽然研究区在研究时期内的生态承载力大于需求，但生态承载力呈明显的下降趋势，造成这种情况的主要原因是由于资源的不合理利用方式造成的，特别是对森林的过度采伐。连续的木材采伐给岷江上游地区脆弱的生态系统带来严重后果，导致了林地面积减小、森林质量下降、水土流失加剧和泥石流频繁发生。 4. 对于生态足迹和生态承载力在两个预案的预测表明到2020年为止岷江上游地区仍为可持续发展状态。在“无天保”预案下，生态承载力不断下降，生活足迹不断上升，研究区向不可持续的方向发展；在“天保”预案下，生态承载力在2003年后开始逐渐上升，同时，由于木材采伐被禁止，导致岷江上游地区的生态足迹大为下降，研究区将向更加可持续的方向发展。由两种预案的结果对比可以发现1998年开始实施的“天然林保护工程”能够扭转岷江上游地区未来的生态承载力变化方向。生态承载力可以反映生态系统的质量，说明该政策的实施可以有效改善岷江上游地区未来的生态系统。 5. 传统生态足迹方法应用的生物生产能力数据为常量，所以它能够有效地比较不同年份和不同区域间消费数据的变化情况。实际土地需求法应用的生物生产能力和均衡因子均根据研究区实际数据计算得到，其反映研究区的实际情况更为有效。应用能值对生态足迹方法进行改进，改变了传统生态足迹以生物圈为限制的不足。本文改进的方法－区域能值足迹法能够有效地反映研究区的实际情况，同时又能够将科技进步所带来的影响加以考虑。

杉木人工林凋落物对土壤碳平衡的影响

土壤碳循环过程是目前全球碳源碳汇研究的核心，目前对土壤碳循环过程和机制的研究还十分缺乏。杉木人工林约占我国人工林面积的1/4，由于近几十年经营管理措施不当，土壤有机碳的下降已经成为不争的事实，极大地影响了杉木人工林生产力的可持续发展。本研究通过对杉木人工林土壤有机碳来源、分解和释放动态的区分量化，结合13C标记示踪试验，开展了杉木凋落物分解对土壤有机碳平衡影响的研究，为土壤碳平衡和转化机理及杉木人工林的可持续经营提供了可靠的理论依据。通过系统的研究，得出以下结论： ⑴估算了典型杉木人工林土壤碳的周转状况，研究发现典型杉木人工林土壤碳更新较慢。土壤碳年输入量、形成量、转化量、输出量和贮存量分别为2.79 t hm-2、1.58 t hm-2、2.04 t hm-2、4.57 t hm-2、113.21 t hm-2。其中在土壤碳年排放量中矿质土层呼吸、根呼吸、凋落物层呼吸碳分别占土壤碳总排放量的50.6%、26.0%、23.1%。 ⑵计算了凋落物分解对土壤碳平衡的贡献。不同器官凋落物在土壤中的矿化释放碳量和进入土壤碳库量均随着凋落物易分解性的增大而增大，并且各器官凋落物分解以CO2-C释放最多，以微生物量碳存在的量次之，以可溶性碳存在的量最少。年均温16.5 ℃条件下培养100天，分别来自于叶、枝、细根、粗根有机碳的13.81%、9.26%、5.74%、4.62%被矿化释放，占总CO2-C释放量的比例分别为43.7%、37.2%、31.9%、29.0%。同时不同器官凋落物依次有3.05%、3.26%、2.24%、1.84%存在于土壤微生物碳库，占总微生物量碳的比例分别为12.9%、14.3%、10.5%、8.8%；不同器官凋落物依次有0.62%、0.62%、0.31%、0.24%存在于可溶性有机碳库，占总可溶性有机碳的比例分别为3.99%、4.10%、2.13%、1.73%。 ⑶不同器官凋落物进入土壤对土壤碳排放的激发效应不同，叶、枝、细根、粗根加入土壤产生了正激发效应，激发率依次为6.6%、7.0%、2.2%、2.8%。并且土壤风干－湿润过程影响了凋落物在土壤中的分解和转化过程。土壤风干－湿润使起始矿化底物库增大，培养初期凋落物分解速率上升，同时土壤原有机碳矿化速率降低，微生物对凋落物碳的利用以及凋落物对可溶性有机碳的贡献下降。 ⑷凋落物碳在不同轻组密度组分中的分布不同，但各器官凋落物间无明显差异，均为中等密度自由轻组最多，其次为最小密度自由轻组，最少为闭蓄轻组。室外培养224天，结果表明叶、枝、细根、粗根凋落物在各密度组分中的分配情况为：<1.0 g cm-3自由轻组中16.5~19.1%，1.0~1.8 g cm-3自由轻组中56.8~65.2%，闭蓄轻组中残留5.7~6.9%，其余的9.9～21.0%被矿化损失。研究还表明，凋落物粉碎添加方式能改变其在土壤组分中的分布比例，倾向于向较重的密度组分中分布而被保护起来利于有机碳的积累。

水稻化感物质对土壤微生物的作用

本文主要目的是探讨水稻化感品种对土壤微生物的影响，为进一步阐明水稻化感品种与稻田微生物的生物化学关系奠定基础。在分离出两种水稻化感物质黄酮甙基础上，首先研究水稻化感物质对环境因子的响应情况。同时，探讨土壤中黄酮甙的降解动态和水稻组织及其释放到培养基质中的黄酮甙浓度情况，并用土壤薄层层析和生测实验研究黄酮甙在土壤中的迁移性。随后系统研究水稻化感品种幼苗、萌发液、根分泌物以及水稻化感物质黄酮甙对土壤微生物的作用。结果表明： 1、虽然化感物质释放程度和环境因子有关，但主要取决于水稻自身的化感特性。黄酮甙进入土壤10 h后消失，生成稳定的黄酮甙元，这种甙元是水稻真正的化感物质，因此，黄酮甙是水稻化感品种存储化感物质的形式，而不是真正起作用的物质。 2、水稻化感品种根际土壤中的微生物数量受到显著的抑制作用，根际土壤微生物的群落结构和对照土壤相似，和水稻非化感品种根际土壤微生物的群落结构不同。 3、向土壤中施加萌发液和根系分泌物初期，土壤细菌、氨化细菌、放线菌数量表现为水稻非化感品种大于水稻化感品种。水稻化感品种土壤中的微生物生物量碳受到抑制，而真菌生物量受到促进。萌发液土壤中对照和水稻化感品种群落结构变化相似，根分泌物土壤中对照和水稻非化感品种群落结构变化相似。 4、施加低浓度黄酮甙土壤中的细菌、氨化细菌以及真菌数量均高于高浓度黄酮甙土壤中的数量，但是土壤中的放线菌和真菌生物量却表现为：随着土壤中黄酮甙浓度升高，受到的抑制作用增强。在添加浓度范围内，黄酮甙对土壤微生物群落结构产生不同影响。

生态资产评估及案例分析——以长白山林区露水河林业局为例

生态资产评估是近年来备受关注的一项工作。长期以来，由于受资源无价、环境无价观念的影响，生态资产评估的各个环节目前来看都不是很成熟。虽然这方面的社会需要非常紧迫，但可操作的评价方法及指标体系却无法满足社会的需求，许多认识也很不清晰和一致，因此，开展此项工作就显得非常迫切和重要。 本文拟在已有工作的基础上，就生态资产的理论和实践两方面面临的问题进行探究。理论上，综合分析、归纳、凝炼和完善前人的研究工作，对生态资产评估所研究的内容和具体的测算方法进行了阐释。借鉴自然资本理论和森林资源核算理论等已有成果和方法，提出较为完善的生态资产评估理论和可操作的评估方法。选择长白山林区露水河林业局为典型案例，基于森林资源清查数据，在实地调查和对相关大量文献综合分析的基础上，从生态系统质量、生态系统压力和生态资产价值量三方面进行了具体测算。获得以下主要结论： （1）生态资产评估可以从生态系统质量、生态系统压力和生态资产价值量三方面着手，由于生态系统的复杂性，目前看来，评估的精确性不应是首要目的，而评价方法及结论的科学与合理性、能否产生较强的说服力和警示作用才是关键。 （2）构建了操作相对简单，容易理解的生态系统质量评估指标体系。选用综合指标法，初步得出长白山林区露水河林业局的生态系统质量指数为0.6，说明该地区生态系统质量有待提高。 （3）运用生态足迹指数来反映区域生态系统所受压力的程度，计算得生态足迹指数为0.638，表明该区具有弱可持续发展能力，也反映了长白山林区露水河林业局森林生态系统所受外力需要减轻。 （4）运用传统的测算方法，结合社会发展阶段系数，选择并测算了林木，林副产品，碳储，涵养水源，生态旅游等5个方面的资产价值。长白山林区露水河林业局生态资产的总量为180.2亿元，人均拥有生态资产约为35.7万元。其中有形生态资产为23.5亿元，无形生态资产为156.71亿元，无形生态资产是有形生态资产的6.67倍，由此足见加强生态保护的重要性。

CO2浓度升高对三个树种资源分配模式的影响

　　由大气CO2浓度升高导致的气候变化是全球变化的重要研究内容之一。大气 CO2浓度升高会对植物的生理活动产生深刻的影响。本论文以开顶箱（Open top chamber）法控制 CO2浓度，在长期野外实地模拟基础上，研究三个树种资源分配模式的变化，揭示了长白山地区三个主要树种—红松（Pinus koraiensis）、长白松（Pinus sylvestriformis）和蒙古栎（Quercus mongolica）叶含碳结构物质和次生代谢物（CBSSCs）含量的变化动态及植物各器官内碳-防卫物质分配模式对CO2浓度升高的响应，这对预测未来CO2浓度升高条件下树木的适应性提供了科学依据。研究结果如下： 1）红松和长白松针叶总非结构性碳水化合物含量在生长季呈现先升高后降低的变化趋势，生长季末期稍有升高，休眠季含量较稳定。脂肪和结构性物质如半纤维素、纤维素和木质素含量在生长季和休眠季中含量比较稳定。 2）CBSSCs在植物叶中的含量存在显著的种间差异性，CBSSCs含量在生长季变化较大，休眠季变化很小。 3）从三个树种叶CBSSCs浓度的年平均值来看，植物对高浓度CO2没有持续和明显的反应，叶内不会出现较高浓度的酚类物质和其它CBSSCs物质。 4）高浓度CO2对植株氮总量没有影响，但由于生长导致的稀释效应使得红松叶、茎全氮浓度显著降低。 5）长期高浓度CO2处理使得红松生长和光合能力都有提高，碳向酚类物质和结构物质的分配提高。由高浓度CO2诱导的植物的这种碳向防卫物质的分配格局符合生长分化平衡模型（GDBe）的预测结果。

稻田化感物质对土壤微生物和酶的作用及其迁移行为

本论文以化感水稻品种PI312777和非化感水稻品种辽粳9为试验材料，研究田间全生育时期内两种水稻根际土壤微生物及酶活性的变化；室内添加两种水稻苗期根系分泌物、水稻及稗草化感物质，探讨其对土壤微生物及酶活性的影响。测定指标有：土壤微生物生物量碳、微生物数量(细菌、放线菌、真菌、氨化细菌和好气性自生固氮菌)、土壤酶(脲酶、转化酶、脱氢酶和多酚氧化酶)活性和磷酸脂肪酸谱图分析。同时利用土壤薄层层析结合生物测定的方法研究化感物质在不同类型土壤中的迁移性能，结果表明： 1.种植水稻明显提高了土壤微生物生物量碳、微生物数量和酶活性。在生长的初始阶段(苗期到分蘖期)，化感水稻PI312777根际土壤微生物各项指标及酶活性均高于非化感水稻辽粳9。 2.两种水稻苗期根系分泌物均刺激土壤微生物并间接提高土壤酶活性，改变土壤微生物群落组成，处理间的效应因培养时间和水分条件而不同。 3.稗草化感物质——对羟基扁桃酸对水稻生长及土壤微生物的影响因浓度而呈现不同的效应。水稻化感物质对土壤微生物有不同的影响。苯甲酸和阿魏酸刺激土壤微生物及酶活性；黄酮对土壤微生物生物量碳和真菌数量有抑制作用。水分条件的变化导致微生物群落结构的改变，淹水条件下环丙基脂肪酸(cy17:0和cy19:0)及真菌脂肪酸含量减少。 4.不同化感物质在同一土壤中的迁移性能不同，而同一化感物质在不同土壤中的移动性也有差异；比移值Rf与土壤有机质含量、粘粒含量、阳离子交换量呈负相关，与土壤pH呈正相关。