北京市土壤--植物系统重金属硫的分布迁移相互间关系和主成份分析

本文选择了北京市香山北京植物园、北京动物园、长安街和北京化工厂4个功能区和国槐（Sophora japonica (L) Beauv)、毛白杨 (populus tomentosa Carr)、丁香(Syringa Oblata)、野牛草(Buohloe dactyloides (Nutt) Engelm)4种植物;采集植物样品105个、土壤样品40个;测定了各样品的镍(Ni)、锌(Zn)、铜(Cu)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬 (Cr)、硫(S)7种元素含量;通过对样品元素含量的直观分析、回归分析、主成份分析(PCA)，得出以下结论：各样品各元素含量的最高值或异常值多出现在化工厂内，其次是长安街、动物园、北京植物园无;各功能区各样品各元素含量大小顺序多是：化工厂><长安街>动物园><北京植物园：表明化工厂内土壤、植物受污染的程度较重，其次是长安街，动物园稍轻，北京植物园则较洁净。土壤中7种元素分布特征是：S > Zn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd;植物中7种元素分布特征是：S > Zn >< Cu > Pb > Cr >< Ni >< Cd。7种植物样品对S、Zn、Cu、 Cd具较大的富集系数;对Ni、Pb、Cr具较小的富集系数;说明前者比后者在土壤—植系统中较易迁移。7种植物样品对S均具积累效应;毛白杨叶对zn，毛白杨叶、枝、国槐皮对Cd，野牛草对Cu也都具积累效应。国槐各器官元素含量分配是：皮含量>叶含量>枝含量;毛白杨各器官元素含量分配是：叶含量>枝含量;表明植物各器官中，枝元素含量较低。对元素含量回归分析，发现植物各器官元素含量间具显著性正相关系;植物中元素含量与土壤中元素含量绝大多数呈正相关。前者说明植物各器官生长发育的正相关性;后者说明土壤条件与植物生长发育的正相关性。对元素含量的主成份分析和样品排序，揭示出采自同一功能区的样品大都可形成一集团，但尚存在交叉、重叠和过渡的样品;化工厂集团多处在排序图Z1轴左边，长安街集团多处在Z2轴上方，北京植物园集团多处在Z1轴右边或Z2轴下方。可明确得出，化工厂土壤、植物污染较重（元素含量较高），其次是长安街;动物园污染稍轻，北京植物园较洁净的结论。还可知，化工厂、长安街某些样点污染较轻;而北京植物园、动物园某些样点污染较重。

中国主要森林生态系统碳储量和碳收支评估

森林作为陆地生态系统中主要的植被类型在全球碳循环研究中有着十分重要的作用，而森林资源清样调查资料以其系统性、科学性、连续性等优点在森林生态系统碳循环研究中具有十分重要的地位。本研究以中国主要森林植被类型为研究对象，基于中国森林资源清样调查资料（FID），采用建立的生物气候生产力模型和反映林龄和蓄积量共同影响的生产力回归模型分别估计了中国油松林和主要造林树种的生产力;利用改进的材积源生物量法估算了中国主要森林植被类型的碳储量;并基于多元线性回归方法和因子分析法探讨了林业用地以及气候因子对中国森林植被碳储量的影响;同时，结合生物地球化学循环模型CENTURY模型评估了中国森林生态系统的碳收支。主要研究结果如下： 1建立了中国油松林生物气候生产力模型NPPa=［0.331n（V／A）+0.18］*3000（1-e-0.00096‘哪，根据油松林的森林资源清样调查资料和气候资料估算的中国油松林生产力平均为7.82Mg•ha-1•yr-1，其变化幅度为3.32-11.87Mg•ha-1•yr-1，其分布表现为南高北低的趋势。生产力较高的区域主要分布在东部和南部（四川、湖北、河南、辽宁等省），均大于7.7Mg•ha-1•yr-1;生产力较低的区域主要分布在北部和西部较为干旱的区域（内蒙古），NPP均低于5.5Mg•ha-1•yr-1：油松林集中分布区（陕西、山西）生产力处于中等水平，在5.5-7.7Mg•ha-1•yr-1之间。 2基于森林资源清样调查资料评估了中国五种主要造林树种（落叶松Larix，油松Pinusstabulaeformis，马尾松Pinusmassoniana，杉木Cunninghamialanceolata，杨树Populus）的生产力，分别为8.43、5.75、4.42、4.41、7.33Mg•ha-1•yr-1，低于世界平均生产力水平，主要原因可能是这五种造林树种大都处于未成熟阶段，表明中国造林树种在提高中国森林生态系统的固碳能力方面有很大的潜力。 3基于两次（第三次和第四次）森林资源清查资料和改进的材积源生物量法评估了中国森林的碳储量，分别为3.48和3.78PgC（1Pg＝1015g）。 基于多元线性回归模型探讨了林业用地变化对森林植被碳储量的影响。分析表明：在森林平均林龄减小的情况下，森林植被碳储量有增加的趋势;而森林碳储量随森林面积的增加而增加。当平均林龄增加10年，全国森林面积增加1*104ha时，全国森林植被的碳储量将增加54.51Tg（1Tg＝1012g），表明我国森林植被碳储量取决于自然和人为因素共同作用。 采用因子分析方法探讨了气候变化对森林植被碳储量的影响，分析表明：气温是森林植被碳储量的主要限制因子。当气温升高时，森林植被碳储量有降低的趋势;降水与森林植被碳储量呈正相关，随降水的增加森林植被碳储量增加。在年均温升高4℃，年降水量增加10％;年均温升高4℃，年降水量不变;年均温升高4℃，年降水量减少10％三种气候变化情景下，我国森林植被碳储量的增加量分别为：9.19Tg、6.67Tg和4.15Tg。 4基于生物地球化学循环模型模拟的中国森林生态系统的碳收支为0.17PgC，中国森林表现为一个巨大的碳汇。其中，西南地区森林碳收支占44％，华东及西北地区的森林碳收支总和不足14%。

贵州喀斯特森林优势木本植物水力结构特征

水力结构就是植物在特定的自然环境条件下，为适应生存竞争的需要所形成的不同形态结构和水分运输供给策略，它对于植物物种的分布、抗逆能力等方面起关键性作用。喀斯特常绿阔叶林生长的特有植物种类以其独特的形态解剖特征和生理适应性，很好的适应了喀斯特地区独特的水分和土壤环境，以维持自身的生存和最适生长。植物的水分关系是喀斯特地区特有植物种类适应环境的核心生理生态学问题之一。贵州喀斯特地区石漠化正日益加剧，因此，对贵州植物水力结构和环境适应性进行研究具有重要的意义。 目前，国内外学者在“冲洗法”中使用的不同冲洗溶质可能对植物木质部水力结构的测定结果等产生较大影响，因此本文首先研究了三种溶质的冲洗溶液对毛白杨(Populus tomentosa)和油松(Pinus tabulaeformis)枝条的水力导度和抵抗空穴化能力的影响。实验结果表明: 相对于去离子水，用0.01 M 的草酸和0.03 M KCl溶液作为冲洗溶液，均导致毛白杨木质部导管和油松管胞的水力导度测定值的增大。KCl导致毛白杨和油松木质部抵抗空穴化能力的测定值提高，草酸导致杨树抵抗空穴化能力测定值增强但导致油松抗空穴化能力测定值显著(P<0.01)减弱。小枝水平上，毛白杨和油松的水分运输效率和抗空穴化能力之间没有显著相关性。另外，在截枝实验中发现毛白杨小枝木质部水力导度随长度增加变化不大，而油松枝条的木质部水力导度有逐渐增大的趋势。以上的实验结果表明不同溶质下毛白杨和油松枝条的木质部水力导度和抵抗空穴化能力不同，草酸和KCl可能对木质部管道系统及纹孔处的果胶等产生作用，从而使毛白杨和油松的水力结构发生变化。毛白杨与油松水力结构在去离子水、草酸和KCl的作用下的不同结果及两物种截枝试验下水力导度的不同变化趋势，表明导管运输系统和管胞运输系统可能具有不同的水分运输影响因素。 在贵州花江、普定、荔波等地选择当地森林中39种优势木本植物作为研究对象，对其枝条的水力结构进行研究，结果表明: 该地区优势木本植物的水力结构与其他森林类型相比，其木质部抗栓塞化能力介于热带雨林和热带干热森林之间，而水力导度高于各森林类型的平均值。在石漠化程度不同的地区，植物总体的水力导度和水分运输的安全性没有呈现出明显的规律，但是同种植物在较为干旱的严重石漠化地区，其木质部安全性较高，植物在周围环境的影响下木质部水力结构朝着更适应周围环境的方向发展。 贵州喀斯特地区常绿植物和落叶植物的水力结构差异较为明显(P<0.05)。落叶树种主要在夏季生长，其最大水力导度较高，而冬季依靠落叶等方式度过不利的生长环境，因此其木质部安全性较常绿树种更为脆弱。总体而言，贵州喀斯特森林优势木本植物的在水力导度与安全性之间存在权衡关系，说明在大尺度水平上随着水力导度的提高即水分运输效率的提高，植物木质部抗空穴化的能力降低。

青藏高原几种植物的光合特性研究

通过气体交换、荧光猝灭动力学以及反射光谱等技术研究了两个青稞（Hordeum vulgare L.）品种的光合特性及激发能分配。结果表明，青稞的光饱和点1000 μmol m-2 s-1左右。在0～500 μmol m-2 s-1的光强范围里，青稞叶片的光呼吸(Pr)随着光强升高而增加;光强超过500 μmol m-2 s-1以后，光呼吸变化不明显。光呼吸占总光合的比例(Pr/Pm)随光强增强下降。随着光强增强，PSⅡ有效光化学量子效率（Fv′/Fm′），PSⅡ反应中心的实际光化学量子效率（ΦPSⅡ），光化学猝灭系数（qP）不断降低而青稞叶片的非光化学猝灭(NPQ)不断升高，说明越来越多的光能以热耗散的形式耗散掉。光谱分析表明△PRI 随着青稞叶片暴露于光下的时间迅速增大。因此，我们认为光呼吸不是青稞主要的光破坏防御机制，依赖叶黄素循环的热耗散可能是田间青稞耗散过剩光能的主要途径。 通过气体交换、荧光猝灭动力学等技术研究了四种乔木在拉萨和那曲的光合特性及激发能分配。结果表明，四种乔木藏川杨（Populus szechuanica var. tibetica schneid.），银白杨（Populus alba L.），左旋柳(Salix paraplesia var. subintegra C. Wang et P. Y. Pu)，墨竹柳(Salix maizhokunggarensis N. Chao)在拉萨市的光合速率（Pn），叶片气孔导度（Gs），蒸腾速率（Tr）均显著高于那曲。藏川杨和墨竹柳的光下实际光化学效率（ΦPSⅡ）在拉萨显著高于那曲，银白杨和左旋柳的光下实际光化学效率在拉萨和那曲没有显著差异。四种乔木开放反应中心激发能捕获效率（Fv′/Fm′）和天线热耗散（1－Fv′/Fm′）在拉萨和那曲的差异不显著。测量光合时的气温（Tair）拉萨显著高于那曲，除墨竹柳外叶温（Tleaf）也显著高于那曲，墨竹柳的上述两参数在两地间无显著差异。除藏川杨外其余三种乔木在拉萨的胞间二氧化碳浓度（Ci）显著高于那曲，气孔限制值(Ls)显著低于那曲，藏川杨的上述两指标在两地间无显著差异。除墨竹柳外，其余三种乔木在两地的光合（Pn）与叶温（Tleaf）成显著正相关。对银白杨和左旋柳来说，低叶温通过降低气孔导度（Gs）从而降低胞间二氧化碳浓度（Ci）是造成那曲光合低的主要因素之一。对于墨竹柳来说，可能有其他非温度的环境条件影响其气孔导度进而造成气孔限制。此外，叶温可能主要通过非气孔限制来影响藏川杨的光合速率。因此，我们认为在西藏地区不同乔木对海拔高度的响应机制可能不同，但具体机制还需要进一步研究。

Lancifodilactone F: A novel nortriterpenoid possessing a unique skeleton from Schisandra lancifolia and its anti-HIV activity

Lancifodilactone F (1), possessing an unprecedented rearranged pentanortriterpenoid backbone derived from cycloartane, was isolated from the leaves and stems of Schisandra lancifolia (Rehd. et Wils) A. C. Smith. Its structure was established by comprehensive NMR and MS spectroscopic analysis, coupled with single-crystal X-ray experiment. Compound 1 exerted minimal cytotoxicity against C8166 cells (CC50 > 200 mu g/mL) and showed anti-HIV activity with EC50 = 20.69 +/- 3.31 mu g/mL and a selectivity index > 6.62.

Four new dibenzocyclooctadiene lignans from Schisandra rubriflora

From the aerial parts of Schisandra rubriflora (FRANCH) REHD. et WILS., four new dibenzocyclooctadiene lignans, methylgomisin R (1), (+)-14-tigloylgomisin K-3 (2), 12-demethylwuweilignan I (3), schisandrene A (4), together with 13 known lignans, were isol

黄土丘陵区小叶杨生长空间差异性及其土壤环境效应

采用每木测定的方法,对不同坡位小叶杨林及其林下植被生长情况进行了调查和计算。研究表明,坡下部小叶杨生长状态良好,其平均地径、胸径、枝下高和冠幅等参数都明显优于坡中部和上部,以沟谷地带的小叶杨的生长为基点,则坡下部、中部和上部的小叶杨的树高和胸径生长潜力分别为沟谷地带小叶杨的77.53%,34.88%,31.88%和75.59%,39.51%,33.36%,坡下部种植小叶杨更有利于其稳定生长;小叶杨(+沙棘)混交林,其林分的平均树高、地径、胸径及冠幅等生长参数都明显高于纯小叶杨林,混交小叶杨林比纯小叶杨林有更好的稳定性保水保土功能。通过对不同坡位小叶杨林地生长环境因子的分析表明,各因子对造成不同坡位小叶杨林空间差异的贡献程度和行为不尽相同,土壤含水量、有机质、全N和有效N含量的影响最为显著;土壤速效P和速效K在各土壤剖面的表现基本一致,且坡下>坡中>坡上;而pH与其它因子相比则表现出相反的作用和趋势。通过对营造方式小叶杨林地生长环境因子的分析表明,土壤含水量在0-120 cm土层的影响较为显著,但在120 cm土层以下表现完全相反;混交林地的沙棘对大大调节土壤全P、有效N和速效P含量,对小叶杨林生长环境贡献突出...

黄土高原子午岭林区6个典型群落优势种的热值和养分特征

能量流动、物质循环和信息传递共同构成了生态系统三大功能。能量是维持生态系统功能与过程的动力,Jordan(1971)认为能量比干物质更能反映出群落对自然资源(特别是太阳能)的利用情况。Long(1934)率先用热值来表示植物所含能量的多少,此后关于植物热值的研究工作逐渐展开。我国的植物热值研究始于20世纪80年代(杨福囤等,1983;祖元刚等,1986),主要集中在海南(林益明等,2000)、福建(林益明等,2004)、广东(任海等,1999)和浙江(郝朝运等,2006)等热带亚热带植物群落以及内蒙古羊草草原(鲍雅静等,2003),但有关黄土高原地区的植被热值研究尚未见报道。子午岭林区是黄土高原主要的天然次生林区,其植被主要是在弃耕地基础上逐渐恢复起来的(邹厚远等,2002)。由于自然因素与人为因素的影响,子午岭的植被在恢复时间上存在较大差异,形成了处于不同演替阶段的各种植被群落类型。本研究选取的6个代表性植被群落分别是沙棘(Hippophae rhamnoides)群落、山杨(Populus davidiana)群落、白桦(Betula platyphylla)群落、油松(Pinus tabulaeform...

沙地小叶杨和柠条细根分布与土壤水分消耗的关系

以生长在陕北水蚀风蚀交错带沙地上的人工小叶杨(Populus simonii)和柠条(Caragana korshinkii)为研究对象,采用剖面法调查2个树种的细根分布特征,通过2年土壤水分定位观测研究,初步分析沙地小叶杨和柠条细根分布与土壤水分消耗的关系。结果表明:1)沙地小叶杨和柠条随土层深度增加,细根表面积密度逐渐减小,0~100cm土层分别集中了整个剖面细根总量的63%和95%;2)小叶杨和柠条林地剖面土壤水分与细根垂直分布密切相关,小叶杨和柠条林地土壤水分特征类似,可分为3个层次:0~50 cm土层为速变层,50~200 cm土层为缓变层,200cm以下土层为缓慢衰减层;3)2年观测期内,小叶杨和柠条林地总蒸散量接近,与同期降水量基本持平,而裸沙地土壤储水量增加;4)小叶杨和柠条细根趋于浅表化的分布特征是对沙地浅层土壤经常获得雨水补给适应的结果。研究结果可为水蚀风蚀交错带沙区防护林建设提供理论依据。

科尔沁沙地东南部固沙林土壤磷素研究

土壤养分的持续供应是生态系统可持续性发展的基础，尤其在土壤贫瘠地区。土壤磷素被认为是干旱区生态系统的潜在限制性养分因子，但目前半干旱区土壤磷素的深入研究很少。针对半干旱区生态系统恢复方式、人工防护林可持续性经营等关键问题，本论文旨在弄清处于半干旱区的科尔沁沙地东南部沙地人工林土壤磷素转化的主导过程及影响因素，并从土壤磷素可持续供应的角度来评价研究区生态系统的可持续发展。 以处于无人为干扰下、立地条件基本一致的科尔沁沙地东南部的有代表性的生态系统为研究对象，包括原生植被榆树（Ulmus macrocarpa）疏林草地，退化草地，油松（Pinus tubulaeformis Carr.）人工林、樟子松（Pinus svlvestris var. mongolica）人工林和小叶杨（Populus simonii）人工林。系统全面的研究了土壤磷素状况及其季节变化，并深入探讨了樟子松人工林土壤磷素转化及其影响因素（林龄、密度、土壤冻融）。主要结论如下： （1）研究区风沙土表层0~20 cm全磷（<0.2 g kg-1）和活性无机磷含量（<3 mg kg-1）都极低，有机磷占全磷的50%以上，是土壤磷的主要组分。凋落物分解、有机磷矿化和微生物周转是有效磷的主要来源，与这些过程有关的土壤的生物过程控制着土壤磷素转化。Ca-P（钙结合的磷酸盐）的溶解也是速效磷的次要来源，而Al-P（铝结合的磷酸盐）和Fe-P（铁结合的磷酸盐）是活性无机磷库。凋落物分解对有效磷供应起首要作用（尤其在人工林中），凋落物分解的年磷归还量是10 cm层矿质土壤有效磷供应量的1.7~3.4倍。 （2）土壤含水量是影响土壤磷素供应的关键环境因子，而冻融作用对土壤微生物磷和活性无机磷含量无显著影响。 （3）与各人工林相比，榆树疏林草地具有高效的养分循环和较强的土壤磷素保持能力，其退化大幅度降低了土壤持水能力和肥力。而在退化草地上营造以针叶树种为主的人工纯林及针阔混交林进一步降低了土壤全磷含量。从土壤磷素可持续供应的角度来看，在干旱贫瘠地区不宜营造高密度的人工林。研究区的植被恢复，应该选取磷素利用效率高，而养分周转较快的植被类型。这样，不需要集中的人为管理，就能使生态系统达到一种自我维持的良性循环状态。 （4）樟子松的生长受到土壤磷素供应的限制，当年生叶片无机磷浓度比全磷浓度能更准确、直接地反映土壤供磷水平的变化。为满足林分的需求，樟子松的根系活动能够增强根际微生物和磷酸酶活性以促进有机磷的矿化，同时能降低根际土壤pH值以促进Ca-P的溶解。随着林分的发展，活性无机磷含量无显著变化，但土壤磷库（主要是总有机磷）逐渐耗竭，有机磷的矿化潜力也逐渐降低。这表明，随着林分发展，磷素对樟子松人工林的限制性逐渐增强。 （5）为保证已有人工林的可持续发展，必须通过间伐、保护地被物、施肥来调节养分需求与归还之间的平衡，维持地力，保证土壤养分的持续供应。其中保护林下凋落物尤为重要。为防止地力衰退，该地区樟子松林的最大密度（以每公顷胸高断面积为密度指标）应保持在24.1~26.6 m2 ha-1。

CO2浓度升高对三种树木叶片化学和舞毒蛾幼虫取食及生长的影响

探讨全球气候变化的生物学和生态学效应是当今生态学中的热点，研究大气CO2浓度升高对植物-昆虫相互作用关系的影响具有重要的理论和实践意义。本文使用开顶式气室（Open-top chamber，OTC）在野外条件下研究了CO2浓度升高对三种树木（小青杨、白桦和蒙古栎）叶片化学成分含量的影响，以及树木叶片品质变化对一种广食性森林昆虫（舞毒蛾）幼虫取食、生长发育和取食偏嗜性的影响。得出如下结果：（1）CO2浓度升高对3个受试树种叶片中的营养成分及次生代谢物含量均有显著影响，总体表现为氮含量降低，而碳氮比、非结构性碳水化合物、总酚和缩合丹宁含量增加。叶片中的化学成分含量可随时间发生显著变化，不同树种、甚至同一树种不同冠层高度的叶片对CO2浓度升高的响应强度也是不同的。叶片的干物质含量和比叶重对CO2浓度升高的响应不显著。（2）室内非选择性取食实验、室内选择性取食实验以及上树取食饲养方式下的多龄期取食实验，均发现高浓度CO2处理组内舞毒蛾幼虫的生长发育受到显著抑制。但对四龄舞毒蛾幼虫所进行的短期生物测定并未发现不同CO2浓度处理下幼虫的生长发育速率、对食物的取食率和转化率等昆虫营养指标存在显著差异。（3）叶片品质的降低是导致舞毒蛾幼虫生长发育受抑制的主要原因。但是总体上，CO2浓度升高导致的叶片品质变化并未显著影响幼虫的取食率和取食量。（4）舞毒蛾幼虫对不同叶片种类表现出清晰的取食选择性，这种选择性在其幼龄期就可表现出来。幼虫对小青杨上层叶片有最显著的偏嗜性，对蒙古栎下层叶片有最明显的拒食性。但是CO2浓度升高导致的叶片品质变化对舞毒蛾幼虫的取食选择性和寄主偏嗜行为并未产生显著影响。（5）检测出高浓度CO2处理组内舞毒蛾幼虫虫粪中含有浓度更高的植物次生代谢物质（总酚和缩合单宁），这很可能是昆虫整体生长发育受抑制的重要原因之一。

沈阳市主要绿化树种BVOCs排放特征研究

本文采用热解吸与气相色谱联用技术对沈阳市主要绿化树种银中杨(Populus alba × berolinensis)、垂柳(Salix babylonica)、榆树(Ulmus pumila)、皂角(Gleditsia japonica)、丁香(Syringa oblate)和水腊(Ligustrum obtusifolium)植物源挥发性有机物（Biogenic Volatile Organic Compounds，BVOCs）排放的日变化、季节变化规律进行了观测，并估算了这6种树的BVOCs排放通量；同时采用开顶箱法研究了高浓度CO2（700 µmol•mol-1）、O3（80 nmol•mol-1）及二者复合作用下蒙古栎（Quercus mongolica）和油松（Pinus tabulaeformis）BVOCs排放规律。研究结果如下所示： (1)　6种绿化树种BVOCs的释放具有显著的日变化和季节变化规律，且夜间几乎均不排放异戊二烯。 (2)　不同树种排放的BVOCs组成明显不同，银中杨、垂柳和蒙古栎以排放异戊二烯为主；油松主要释放α－蒎烯；榆树、皂角和丁香以释放柠檬烯为主；水腊在不同时段其BVOCs组成情况变化较大，主要释放异戊二烯、柠檬烯和α－蒎烯；其中银中杨和垂柳的BVOCs释放量明显高于其它树种。 (3)　在实测数据基础上，估算出沈阳市6种主要绿化树种银中杨、垂柳、榆树、皂角、丁香和水腊在自然条件下的BVOCs年排放量分别为104.86tC，168.66tC，3.56tC，1.27tC，4.07tC和1.33tC。 (4)　大气CO2和O3浓度升高条件下，树木BVOCs释放规律和排放物组成受植物种类和生长季的影响；单独提高大气CO2或O3浓度可显著影响树木BVOCs的释放，二者的复合作用对BVOCs释放的影响主要介于两者单独作用的结果之间。

农田防护林带三维结构及其空气动力学特征

农田防护林是农林复合系统的一个重要组分，而农田防护林结构是防护林研究的核心，其三维结构的测度就成为防护林结构研究关键的内容。迄今，有关农田防护林二维结构的各类研究及报道较多，但对于三维结构的数学模型研究较少。表面积密度和体积密度的空间函数是表征防护林带三维空气动力学结构的两个重要指标。然而，我国对于防护林带三维结构模型中的树体表面积、体积以及二者在林带空间的分布函数一直没有科学地定义，无法准确反映林带的立体结构对空气动力学效应的影响，成为该研究领域的难点和前沿问题。本研究以主要造林树种—杨树，所营建的防护林带为研究对象，基于实测的杨树树体结构和林带结构配置模式，通过多个典型样带调查和不同径级的标准木树干解析实测数据分析，建立了杨树总表面积/总体积函数、树体不同组分（干、枝、叶）表面积/体积函数以及两者在林带空间上的分布函数等子模型，并求解得到了每个模型所需参数，从而得到适用于描述我国北方典型杨树农田防护林带的三维空气动力结构。同时利用经典物理学的原理，以常用的空气动力学方程为基础，结合林带表面积和体积的数量及空间分布，推导并改进了在防护林带三维结构下空气的运动方程和连续方程。新推导得到的模型不仅考虑了林带表面积同时考虑了林带的体积。并且通过不同林带类型的风洞模拟进行了模型的验证。研究结果发现，利用林带表面积和体积密度空间矩阵Gamma函数的形状参数和尺度参数的综合表达来作为林带防护效果（最小防护距离、最小防护距离的位置以及有效防护距离）的有效表征参数。本研究所得到的模型不但可较为准确地检验干、枝、叶等不同组分对大气边界层流场的影响，而且可揭示林带整体空气动力学特征，同时可表达与杨树林带结构相似的其他树种组成的林带的三维结构，客观地阐明林带的空气动力学机理，从而提高林带作用下的边界层流数值模拟的精度，为合理地调控防护林带结构、充分发挥其防护功能提供依据。

沈阳城市森林生态系统健康与管理研究

本文系统研究了沈阳城市森林的布局与结构、城市森林功能、城市森林病虫害发生与树木健康状况和城市自然资源与社会经济状况等指标对沈阳城市森林生态系统健康与管理的影响。同时一，采用2种生态系统健康评价方法对沈阳城市森林生态系统健康状况进行了评价，并提出了沈阳城市森林生态系统健康管理的对策。研究结果如下：1、截至2004年末，沈阳城市森林植被覆盖率已经达到35％，城市森林林地分布基本合理，但需要进一步加强道路林地、居住区林地和城郊大面积生态林建设。2、沈阳城市森林以乔木为主，乔灌株数比为1.7：1，乔灌的覆盖度比约为7:1。3、沈阳城市森林不同类型林地中植物组成不同。公园林地中有74个属，137个种（变种）；庭院林地中有53个属，104个种（变种）；居住区林地中有45个属，81个种（变种）；道路林地中有43个属，94个种（变种）；运河风景林地中有75个属，142个种（变种）；棋盘山风景林地中有48个属，118个种（变种）。4、公园林地、庭院林地、居住区林地、道路林地和运河风景林地的Shannon一Wiener多样性指数分别为2.78、3.05、3.15、3.18和3.18，均匀度指数分别为0.56、0.66、0.72、0.70和0.64。除了棋盘山风景林地外，沈阳城市森林中栽植总量超过乔木总量5％的乔木树种有7个属，分别为李、柳树、杨树、桧柏、榆树、槐树和银杏，7种树木总量达到了全部乔木总量的82.09％；栽植总量超过灌木总量5％的灌木树种也有7个属，分别为水腊、丁香、李属，小聚、玫瑰、忍冬和连翘，7个属灌木总量达到了全部灌木总量的87.92％。5、公园林地、庭院林地、道路林地和防护林地中OBH＜20cm、20cm＜DBH＜60cm和DBH＞60cm树木的比例分别为：57.9％、40.0％、2.1％，49.2％、47.8％、3.0％，65.3％、33.1％、1.6％和64.6％、34.9％、0.5％，表明沈阳城市森林树木的规格总体上偏小。6、经样方调查和CITYgreen模型计算，沈阳城市森林的生态效益约2.0亿USD／yr.。公园林地、庭院林地和风景林地的景观指标相对较高；道路林地和居住区林地的景观效果一般；防护林地的景观效果较差。7、目前已经发现的沈阳城市森林病害约600余种，虫害约700余种，其中杨树主要病虫害39种，柳树的主要病虫害有33种，榆树和槐树的主要病虫害均为，1种。杨柳树腐烂病、光肩星天牛、天幕毛虫、桃红颈天牛和美国白蛾等是近10年来沈阳城市森林中普遍发生和造成严重危害的主要病虫害。沈阳城市森林主要树木的平均健康指数为2.68，处于一般健康状态。8、沈阳城市森林的土壤和水资源状况均不利于树木的健康生长，沈阳的社会经济发展也有待于进一步提高。9、经过生物指示物法（光肩星天牛为生物指示物）、专家权重法、公众问卷调查和对比研究，沈阳城市森林生态系统总体上处于亚健康状态。10、通过对沈阳城市森林资源、管理状况的调查研究和健康状况的评价，本文提出了沈阳城市森林生态系统健康管理的对策，包括合理规划沈阳城市森林林地布局，增加道路林地、居住区林地和城郊林地的面积和植被覆盖率；调整树木种类组成，避免单一或少数树种的大量栽植，提高生物多样性水平；保护大树和古树；增加城市森林管理资金的投入；应用先进技术，采取科学的病虫害防治和植物养护方法，促进树木的健康生长等。This project systematically studied the urban forest ecosystem health and management in Shenyang. The study explored factors, such as urban forest structure, distribution, pests, aesthetic value, ecological benefit, natural resources and socieo-economic status, that affecting the urban forest ecosystem health and management. Two methods were used to evaluate the ecosystem health. This project also proposed Shenyang's urban forest ecosystem health management strategies. The research results can be summarized as follows: 1. As of the end of 2004, urban forest coverage in Shenyang is about 35%, and is in relatively even patch distribution pattern. However, the street trees and roadside forest patches, residential block forest patches should be enhanced. 2. Trees are the major component of the Shenyang s urban forest, followed by shrubs. The quantity ratio of tree to shrub is about 1.7:1, and the coverage ratio of trees to shrub is about 7:1. 3. Species composition varies by location. There are 74 genera, 137 species (including varieties) in the public parks; 53 genera, 104 species (and var.) in the green spaces of the institution (including school), factory, and company; 45 genera, 81 species (var.) in residential blocks; 43 genera, 94 species (var.) in streets and roadside forest patches; 75 genera, 142 species (var.) in the Canal landscape forest patches; 48 genera, 118 species (var.) in the Qipan Mountain recreation forest. 4. The Shannon-Woener indices varies in parks, in institution, factory, and company yards, in streets and roadside forest patches, in residential blocks.there are 2.78, 3.05, 3.18, 3.15, 3.18, respectively; and the evenness indices are 0.56, 0.66, 0.70, 0.72, 0.64, respectively. Besides the Qipan Mountain forest patches, trees of 7 genera, Prunus spp., Salix spp., Populus spp., Sabina spp., Ulmus spp., Robinia spp. and Ginkgo biloba are of more than 5% the total urban trees, respectively. In fact, trees from these 7 genera are about 82% of all trees in Shenyang's urban forests. In terms of shrubs, species of 7 genera, Ligustrum spp., Syringa spp., Prunus spp., Berberis spp., Rosa spp., Lonicera spp., and Forsythia spp. are more than 5% the total urban shrubs, respectively. 88% of all the shrubs in Shenyang s urban forest are from these 7 genera. 5. The diameter class of DBH<20cm, 20cm60cm of trees in parks, in institution, factory, and company yards, in in streets and roadside forests, and in protective forests are 57.9%, 40.0%, 2.1%; 49.2%, 47.8%, 3.0%; 65.3%, 33.1%, 1.6%; and 64.6%, 34.9%, 0.5%, respectively. The result indicated that the DBH is relatively small in Shenyang s urban forests. 6. Using random plots sampling and CITYgreen model calculation, the ecological benefit of Shenyang's urban is about 0.2 billion US dollars per year. The aesthetic value of parks, institution and company yards, and scenary forest patches is relative high; however, the aesthetic value of protective forest patches is low. 7. There are more than 600 types of diseases and more than 700 kinds of insects in Shenyang's urban forest. Among them, Populus spp., Salix spp., Ulmus spp. and Robinia spp., are attached mainly by 39, 33, 11, and 11, difference types of pests respectively. The rot disease of the Populus spp. and Salix spp., and the insects such as, Anoplophora glabripennis, Malacosoma neustria, Aromia bungii, and Hyphantria cunea are major pests in Shenyang s urban forest for the past 10 years. The trees health condition is relatively poor by having the average health index of 2.68 for major species. 8. The urban soil and water resource are not favorable to tree's growth in Shenyang, and so is the socieo-economic status. 9. Through using bio-indicator, professional and public evaluation, and comparision with other urban forests, it can be concluded that the status of Shenyang s urban forest is not very healthy in general. 10. To improve the urban forest ecosystem health in Shenyang, a better urban forest design need to be implemented to enhance the area and vegetation coverage of the street and roadside forests, the residential block forests, and the surburb forest Species biodiversity need to be enhanced by adjust the species composition of urban forest trees to reduce the single or several tree species populations and to plant more varieties. A better fundings for urban forest health management need to be budgeted. Advanced technologies in tree care and scientific measures to control pests need to be adopted to prove better care for plants and to keep trees grow healthfully.

半干旱地区固沙林土壤氮素转化及其有效性研究

土壤氮素（N）转化是生态系统关键的生态学过程之一；而土壤N有效性是沙地生态系统生产力和稳定性的关键限制性因子。以科尔沁沙地东南缘樟子松（pinus sylvestris var．mongolica）、赤松（P.densiflora）和小叶杨（populus simonii）固沙林以及草地为研究对象，采用野外试验和室内实验相结合的方法，全面系统地开展了凋落物分解、土壤N矿化、淋溶等过程及土壤N有效性的研究，旨在揭示半干旱区固沙林土壤N转化及其有效性的特征和机制，为沙地植被恢复、重建、管理和评价提供科学依据。主要结论如下：（1）采用网袋法进行凋落物的分解试验，结果表明不同类型凋落物乘量衰减、元索释放、质员变化均存在明显差异，分解第1年供N能力表现为小叶杨＞草＞樟子松＞赤松；（2）采用PVC顶盖理管法和离子交换树脂袋法分别研究了林地和草地土壤N矿化过程，结果表明土壤N矿化速率表现为小叶杨川章子松七赤松＞草地，N相对有效性表现为赤松＞樟子松＞草地全小叶杨；（3）草地和小叶杨林地土壤N潜在性淋济较高，而樟子松林地较轻；（4）土壤容重、pH值、养分、温度、水分、土壤微生物、土壤动物、林下植被等环境和生物因子反映区域土壤N转化及共有效性的一般特征，而强烈的人类干扰是引起生态系统问差异的关键因索：造林有利于提高沙地土壤N积累和有效性，但樟子松造林30年后才有明显效果：放牧地土壤N硝化速率及其有效性明显高于禁牧地，但质量下降，即NH4+-N/NO3--N失衡，不利于植物吸收、微生物调控和环境保护；（5）赤松、樟子松和小叶杨均为研究区固沙造林的可选树种，合理和科学管理有利于维护生态系统N平衡，实现．可持续经营。