980nm单模运转未镀增透膜光纤光栅激光器

提出了一种工艺简单的980 nm未镀增透膜的光纤光棚外腔半导体激光器.首先从理论上分析了边模抑制比(SMSR)与激光二极管前表面反射率R2、外腔长Lext和激光二极管-光纤耦合效率之间的关系,得出边模抑制比随R2和Lext的增大而减小,而随着激光二极管-光纤的耦合效率的提高而增大.从计算结果中还可以看出,即使半导体激光器不镀增透膜(R2=0.3时),在其它参量合适的情况下,边模抑制比仍可大于40 dB.然后,对其进行实验验证,在半导体激光器未镀模的情况下,选择光纤光栅发射率为0.5,外腔长为12.5 cm,输入电流为28.8 mA(约为阈值电流的2.4倍)时,通过仔细调节恒温、恒流电路,实现了边模抑制比高于40 dB的稳定的单纵模输出,外腔激光器的线宽优于1.6 MHz.

非晶/微晶过渡区域硅薄膜的微区喇曼散射研究

通过改变氢气对硅烷气体的稀释程度，并保持其他的沉积参量不变，用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法成功地制备出非晶/微晶相变过渡区域的硅薄膜样品。测量了样品的室温光电导和暗电导，样品的光电性能优越，在50 mW·cm~（-2）的白光照射下，光电导和暗电导的比值达到10~6。在室温下用微区喇曼谱研究了薄膜的微结构特性，用高斯函数对喇曼谱进行了拟合分析。结果表明，在我们的样品制备条件下，当H_2和SiH_4的流量比R较小时，样品表现出典型的非晶硅薄膜 的结构特性；随流量比R的增大，薄膜表现出两相结构，其中的微晶成分随氢稀释比的增大逐渐增多；用量子尺寸效应估算了两个高氢稀释样品（R > 50）中微晶粒子的平均尺寸大小为2.4 nm左右；样品的中程有序度随氢稀释程度的增加而增大。

人工神经网络的多维空间几何分析及其理论

本文系统地讨论了作为用于分析人工神经网络的一种方法即多维空间几何方法，并对多维空间几何学进行系统的研究，推导了必要的定理，为人工神经网络的分析提供了新的手段。

阔叶红松林碳循环及细根与凋落物生产、分解研究

森林凋落物、细根及红松阔叶林碳循环 摘要: 由于全球变化进程的加快使生态系统碳循环在科学研究中的重要性日益突出。森林生态系统作为陆地生态系统的一个重要组成部分，其碳循环过程和源、汇功能一直是人们研究的热点。本文以森林生态系统物质循环的两个关键过程－凋落物和细根的生产和分解过程为主要研究目标，探讨了两者的时空动态格局和主驱动因子；同时采用传统的森林调查与通量观测相结合的方法，系统的刻画了红松阔叶林生态系统的碳循环过程。 主要结论如下：（1）区域平均温度是决定东北地区不同气候区域森林凋落量发生变化的主要因素，优势树种生物学特性不同导致同一气候区域内森林类型之间凋落量呈现显著差异。（2）红松阔叶林不同凋落组分凋落量对气候因子的年际波动和林分生长的反应不同，红松生长使其落叶量和在凋落总量中所占的比重显著增加，这将导致林地的凋落物组成和物理化学性质发生根本改变。（3）6个不同气候区域内地带性树种凋落物分解率和养分元素释放率随纬度增加而降低，并且与区域年平均温度和降水量呈显著正相关关系，随着分解的进行凋落物分解率与温度和降水的相关性降低。凋落物初始化学指标与其分解率呈显著相关关系。回归模型的预测结果显示温度和降水的增加均可促进凋落物分解，并且其对分解的影响强度大于CO2浓度升高对凋落物分解间接影响。（4）3种原始群落——红松阔叶林，云冷杉林和岳桦林的细根生产量、周转率和养分元素归还量随着海拔的升高而降低，对于同一海拔带上的3种林型而言，红松阔叶林生长量最高而周转率和养分元素释放率最低，白桦纯林细根周转率和养分元素释放率最高，山杨林细根生长量最小，细根周转率和养分元素释放率介于前两者之间。（5）红松阔叶林生态系统碳储量为25962.17±2002.1 C g m-2，其中植物（乔、灌木和草本）、土壤和林地（凋落物和倒木）内的碳储量占总体的79%, 15% 和6%。生态系统碳的净交换(NEE)为366.8±110.6 C g m-2year-1, 林地和土壤的碳输入量为504.9±28.9 C g m-2year-1，输出量为405.9±28.7 C g m-2year-1。植物净固碳量为287±34.5 C g m-2year-1，乔木和灌木净固碳量分别占植物净固碳总量的98.6％和1.4％。 关键词：森林凋落物，凋落物分解，细根，碳储量，碳循环

UASB反应器处理维生素C生产废水研究

维生素C生产废水有机物浓度高、成分复杂、排放量大，是一种亟待处理的典型工业废水。本研究分别采用实验室规模和中试规模的升流式厌氧颗粒污泥床反应器（UASB）对该制药工业废水的厌氧生物处理工艺进行了较为深入的研究。同时采用两种不依赖于纯培养的分子生物学手段—变性梯度凝胶电泳（DGGE）和扩增核糖体DNA限制性分析（ARDRA）技术揭示了UASB反应器不同运行阶段污泥中微生物群落多样性组成及变化。此外，首次研究了零价铁（Fe0）在厌氧消化过程中对反应器运行及微生物群落结构的影响。 采用城市污水处理厂厌氧消化池絮状污泥和处理啤酒废水的颗粒污泥混合接种，小试中温（35±1℃）UASB反应器在其运行的第65天启动成功。反应器稳定运行阶段，在进水COD浓度为9000mg/L、水力停留时间为12h、容积负荷为13.6 kgCOD/m3.d条件下，其COD去除率稳定在85~90%之间，沼气产率达到4.5 m3/m3.d，沼气甲烷含量平均为72%。中试UASB反应器的接种污泥为厌氧消化污泥，其启动时间相对较长，为90天。在稳定运行期，反应器的进水COD浓度为8000~10000mg/L，水力停留时间和容积负荷分别保持在12~16h和10.6~14.2 kgCOD/m3.d范围，该阶段反应器的平均COD去除率稳定在85%左右，沼气产率平均为5.2m3/m3.d，沼气中甲烷含量为69%。上述结果表明中温UASB工艺用于维生素C生产废水处理是高效、可行的。 与对照反应器相比，添加Fe0的小试UASB反应器的COD去除率和沼气产量分别提高了6.5%和10.2%。同时，磷酸盐平均去除率为79%，比对照提高了64%，目前尚未见类似研究报道。在中试规模的UASB反应器中补充一定量的Fe0可缩短反应器启动时间，促进颗粒污泥的形成，该结果可能具有重要的应用价值。培养试验进一步表明，Fe0可以作为产甲烷菌还原CO2生成甲烷的电子供体。培养实验还表明，当系统中存在硝酸盐（0.40 mM）和硫酸盐（0.26 mM）时，Fe0促产甲烷过程受到一定程度的抑制。 采用细菌通用引物968F/1401R和341F/907R获得的PCR-DGGE指纹图谱均表明UASB反应器不同运行阶段细菌种群结构变化明显。小试和中试稳定期污泥的微生物多样性均高于各自初始接种污泥。产甲烷菌通用引物340F/519R的PCR-DGGE结果显示，虽然接种污泥中产甲烷菌的丰富度系数略低于稳定期，但总体而言，反应器运行期间产甲烷菌的种群组成相对稳定。 通过构建不同处理和不同运行阶段污泥样品的16S rRNA基因文库并对克隆基因进行限制性内切酶消化、测序分析。结果表明，稳定期两个反应器微生物群落结构相似，但与各自接种污泥差异明显。小试UASB反应器接种污泥中细菌的优势菌群分别为变形菌纲的δ亚纲（28.7%）和β亚纲（17.4%），至稳定运行期则演替为革兰氏阳性低GC菌群（21.9%）和变形菌纲的δ亚纲（14.0%）。中试反应器接种污泥Green non-sulfer bacteria（25.9%）和变形菌纲的δ亚纲（16.4%）类群占优势，而稳定期Green non-sulfer bacteria类群（17.9%）、革兰氏阳性低GC菌群（16.2%）和变形菌纲的δ亚纲（15.4%）为优势菌群。 产甲烷菌的优势克隆为SRJ 230、SRJ 26和SRJ 583，前两者分别与Methanosaeta concilii和未培养的Methanobacteria-like克隆Gran7M4的同源性达到97%和98%，后者与Methanomethylovorans. sp同源性为99%。接种污泥中上述类群占总克隆数量的比例较低。小试、中试接种污泥中产甲烷菌分别占7.8%和3.0%，但稳定运行期，该比例明显增加，分别达到21.9%和18.8%。上述结果表明启动期与稳定期污泥产甲烷菌种群组成相对稳定，但各类群数量明显增加。 添加Fe0的UASB反应器稳定运行期污泥中产甲烷菌比例（31.2%）高于对照反应器（24.2%）, 革兰氏阳性低GC类群、变形菌纲的δ亚纲比例差异不明显，而变形菌纲β亚纲（6.0%）和Green non-sulfer bacteria（9.2%）的比例均分别低于对照反应器（13.1%和17.1%）。该结果表明，添加Fe0使反应器内微生物群落多样性发生了显著变化。 此外，在添加Fe0的UASB反应器中检测到特异性的克隆SRJ 341和SRJ 320，两者分别同磷酸盐去除和铁氧化有关的克隆子Orbal D41和Clone195的序列相似性达95%和96%。这两个类群可能分别与磷酸盐去除及铁促产甲烷作用密切相关。这一结果尚未见报道。

气候变化对东北森林主要建群种潜在分布的影响

在过去近百年全球气候迅速变暖的过程中，中国东北地区的气候变化幅度更显突出。各种大气环流模型的预测结果表明，该区在未来百年内的升温将更加急剧。东北地区的森林在过去的百年内已经遭受了气候变暖、自然和人类干扰的三重压力，森林的质量已经急剧下降，数量也大大减少。未来剧烈的气候变化将会对它产生怎样的影响无疑是人们所关注的热点。 本文以整个东北地区的森林为研究对象，以景观生态学原理为基础，结合地理信息系统以及多种数学方法和统计模型，分析过去40年以及未来100年的气候变化特点和趋势，探讨了东北地区目前的森林植被与环境因子的数量关系，探讨了未来气候变化对东北森林建群种以及目前占优势的落叶松属树种潜在分布的影响。以此为东北地区的生态环境保护、林业的持续发展提供一些基础信息。 通过本论文的相关研究，得出以下主要结论： （1）在过去40年中，区域的气候朝温暖和干旱化方向发展。1966-1970是最为寒冷的5年，而1969年是最寒冷的年份；2001-2003是最为炎热的3年。降水的变化具有以下的规律：南部的多雨期出现的比北部早，东部的多雨期比西部的早。而在未来100年，东北的气温会持续上升，2050年气温平均上升2.7℃左右，2100年达到6℃左右。升温具有如下特点：南部增温幅度比北部小，东部的增温幅度比西部小。降水的变化在整体上没有明显的规律，2050年，东部和西部的降水减少，而北部和南部则增加；2100年，东部、东北部和南部的降水减少，而西部的降水增加。 （2）用典范对应分析对目前的植被与环境因子的数量关系进行研究，同时检验了样方大小以及样带的走向对排序结果的影响。结果表明： 在区域尺度上，沿小兴安岭走向设置的样带1是一条海拔和温度的综合梯度带，样带的东南部气温较高，海拔较低，西北部正好相反。寒温带针叶林（兴安落叶松等）分布于样带西北部，温带针阔叶混交林（红松等）分布于东南部。 沿大兴安岭走向设置的样带2是一条降水、温度和海拔的综合梯度带，样带西南部的降水较多，气温较高，海拔也较高，而东北部的环境条件则相反。寒温带针叶林（兴安落叶松林、樟子松林等）分布样带东北部，温带针叶林（油松等）落叶阔叶林（榆树疏林等）分布于海拔较高的样带西南部。 沿长白山脉走向设置的样带3森林类型最为丰富，体现了海拔和温度的综合梯度，海拔梯度的方向与样带走向近于垂直，样带西南部的温度较高。寒温带针叶林（臭冷杉林、鱼鳞云杉林等）分布于样带北部；温带针叶林（油松、赤松等）和阔叶林（辽东栎林、麻栎林等）分布于样带南部。 在景观尺度上，设置于呼中自然保护区的样带是一条海拔、温度和降水的综合样带；设置于丰林自然保护区的样带1是一条海拔和坡度的样带。大尺度上的排序分析有利于我们从整体上把握植被和环境因子之间的数量关系，但是也存在一些问题。例如，样方的大小和样带的走向都会影响到排序的结果。双序图中的物种在环境梯度上的位置是相对的，需要和该样方具体的环境值域结合起来解释物种的环境分布。同一条样带以不同的方式取样时，狭布种的排序结果会发生变化，而广布种的排序的结果变化不大。 （3）在考虑2个气候因子、3个地形因子和6个土壤因子的基础上，用logistic回归模型，模拟预测三种气候变化方案-HADCM2SUL、CGCM1和CGCM2-对东北森林建群种未来潜在空间分布的影响。 （a）HADCM2SUL方案: 气温上升3.5℃，降水增加30.7%； （b）CGCM1方案: 气温上升5.2℃，降水增加25.1%， （c）CGCM2方案: 气温上升3.33~7.17℃，降水变幅-66~115mm， 本文所采用的HADCM2SUL和CGCM1气候变化方案是它们的全球平均值。而CGCM2是针对中国东北地区的，具有空间异质性的气候变化方案。结果表明，除了山杨的潜在分布不受影响之外，其他建群种受气候变暖的影响的方向以及程度依气候变暖方案的不同而不同： HADCM2SUL方案下，兴安落叶松潜在分布面积急剧减少，云杉、冷杉和白桦开始减少，红松、长白落叶松和蒙古栎增加。 CGCM1方案下，兴安落叶松几乎消失，云冷杉急剧减少、白桦，红松减少、长白落叶松和蒙古栎仍然增加。 CGCM2方案下，兴安落叶松、云冷杉和红松完全消失，长白落叶松大量减少，蒙古栎和白桦的存在概率减少。 （4）在考虑2个气候因子和3个地形因子的基础上，用权重证据法（Weight Of Evidence，WOE）和logistic回归模型，对落叶松属三个树种的潜在分布研究表明，兴安落叶松的生境是三者之中最为寒冷和干旱的，长白落叶松倾向于温暖湿润的环境，华北落叶松则趋向于温暖以及较干旱的环境。CGCM2气候变化方案下，兴安落叶松潜在分布区将完全退出东北；长白落叶松潜在分布区将从目前的长白山地区向北迁移到小兴安岭南部以及张广才岭和老爷岭的大部分地区；而目前位于大兴安岭最南端的华北落叶松则可能迁移到大兴安岭中段的乌兰浩特附近山区。

辽东山区长白落叶松人工林天然更新及间伐对其影响

长白落叶松（Larix olgensis）在东北地区广泛栽培，然而，其林下天然更新不良，究其原因却鲜见相关报道。本文在野外调查的基础上，结合不同间伐强度和地面处理的播种实验，分析影响长白落叶松天然更新不良的主要因素；同时，探讨了不同间伐强度对长白落叶松林内生境和天然更新的影响。旨在为更好地经营管理长白落叶松人工林提供依据。研究结果表明： （1）落叶松种子雨在林缘1次扩散距离一般不超过1.5倍树高，其强度与林分结构和结实年份有关。种子雨中有活力的种子仅占总体的30%。土壤种子库的种子主要分布在枯枝落叶层，翌年8月，土壤种子库的种子几乎全部丧失了活力，这表明落叶松种子不能在地面形成连续的种子库； （2）结实的落叶松人工林内有1年生落叶松幼苗出土，一般其高生长不超过6 cm，地径生长少于0.1 cm，叶片数量不超过25片。幼苗4月份就开始出土，6月份幼苗数量最多，9月份多数幼苗消失。落叶松林下很难见到自身更新的幼树，只有在光照充足、地被物少与土壤较湿润的林地能见到； （3）落叶松幼苗出土株数与间伐强度无关，但却受到地面处理的影响，保护的裸地有最高的出土率，而没有保护的裸地出土率最少，这表明裸地及保护有利于落叶松种子出土； （4）长白落叶松幼苗存活率、存活时间和生长随间伐强度增大而增加，而较多的地被物不利于幼苗存活和生长，这些表明光照强度和地被物限制长白落叶松幼苗存活和生长。另外，霜冻、降雨集中和连续的高温天气也影响幼苗存活； （5）间伐后，幼苗幼树总数增加，并使更多的幼苗进入幼树层，且增加的百分率与间伐强度呈正相关（p<0.05）；落叶松林内天然更新的阳性树种比阴性树种对间伐响应更明显，其中，对间伐响应最明显的树种是黄波罗。

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。

脲酶抑制剂NBPT在土壤中的吸附和降解

含脲酶抑制剂的肥料作为缓/控释肥料在提高养分利用率和减少环境污染方面明显优于普通化学肥料，已成为世界肥料研究和应用的热点。大量实验显示，NBPT和PPD提高尿素或硝铵尿素（UAN）的利用率很有潜力。NBPT，N-丁基硫代磷酰三胺，是目前最有效的脲酶抑制剂之一。本论文借助高效液相色谱仪对NBPT在我国不同气候带五种土壤中的降解及在土壤环境中影响其降解因子进行了研究，并摸索了色谱条件：在流动相为甲醇+去离子水50+50(V:V)，流速为0.3 mlmin-1时，紫外检测器，检测波长为195 nm时，回收率达到82.8%~101%。变异系数为1.1%~4.85%。相关系数为r=0.9994，回归方程为y=43266.6x-1124.51。结果表明：NBPT在偏酸的江西红壤和湖北黄壤中降解较快，半衰期为4.8~5.2 d，而在辽宁棕壤和江苏黄棕壤中降解较慢，半衰期为7.2~7.6 d；在吉林黑土中降解半衰期为8.2 d。 在未灭菌的土壤中，NBPT的半衰期为4.8～7.6 d，远远小于在灭菌土壤中22.4 d的半衰期；NBPT在偏酸的江西红壤和江苏黄壤中降解较快，半衰期为4.8~5.2 d，而在棕壤和黄棕壤中降解较慢，半衰期为7.2~7.6 d；随着环境温度增高(2O℃上升至3O℃)，NBPT降解速度略有提升(半衰期由7.6 d缩短至6.5 d)；NBPT在黑暗条件下降解半衰期为4.5 d，而在光照条件下的半衰期为5.9 d。可见，几种试验因子对土壤中NBPT的降解均有不同程度的影响。其中土壤微生物是影响NBPT降解的主要因素，有利于土壤中微生物生长的环境因素，如偏酸的土壤、较高的环境温度，对土壤中NBPT的降解有促进作用,而葡萄糖则可能因为增加了土壤颗粒的团聚性，增加了土壤对NBPT的吸附而抑制了NBPT的降解。

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。

长白山阔叶红松林树种的空间分布格局：机会还是竞争？

森林群落中物种是怎样分布的？各物种是如何共存于同一群落中的？物种的分布格局是如何随尺度变化的？哪些过程影响了物种的空间分布格局？森林群落中是否存在着强烈的种内或者种间竞争？是机会还是竞争在构建森林群落中起着更为重要的作用？这些问题的回答，对于我们了解森林群落的结构特征及其内在的生态学过程、揭示物种多样性维持和共存机制具有极其重要的意义。本论文以长白山阔叶红松林25 ha大型固定样地为研究平台，基于第一次样地调查数据，采用不同的空间格局分析方法，从不同的研究角度，对阔叶红松林的群落组成与结构特征、空间格局、种间关系、密度制约机制、物种共有度格局等进行了较详尽的研究。主要研究结论如下： 1) 样地内胸径≥1cm的木本植物共18科32属52种。总的独立个体数为38902，包括分枝的总个体数为59121。个体数最多的前3个种的个体数占总个体数的60%，前14个种占95%，而其余38个种仅占5%。从物种多度、胸高断面积、平均胸径和重要值来看，群落成层现象显著，具有明显的优势种。 2) 对树种空间分布格局的分析发现：树种的空间分布格局随树种、径级、垂直高度、空间尺度的变化表现出不同的分布格局；大多数树种在较小的空间尺度上是聚集的，聚集程度随林层的增高而降低，而在较大的空间尺度则主要表现为规则或者随机分布；小树在小尺度上表现出不同程度的聚集；一些树种的分布格局表现出一定的空间异质性。 3) 对树种的种间相关性分析发现：树种的种间相关性随树种、径级、垂直高度、空间尺度而变化；红松与紫椴在整体上表现为正相关，但并不是在各林层间都表现为正相关；红松和紫椴的幼树和小树大多聚集在母树的周围，蒙古栎和水曲柳的幼树和小树在母树周围分布较少；对不同树种在不同径级和垂直层的空间相关性的分析发现，蒙古栎和水曲柳多分布在光环境比较好的地方，而红松和紫椴这两个耐阴树种则分布在郁闭的冠层下，表明不同的物种具有不同的生境要求以满足其存活和建成的需求；通过比较6个个体数差异极大的槭属树种的种群结构、空间格局和空间相关性等发现，15个物种对中的7个物种对不存在明显的相关性，不同径级的物种对之间的比较也没有发现明显的相关性，即它们之间并不存在明显的种间竞争。 4) 分析密度制约机制对树木存活的影响，可以发现：死亡前树种的格局大多是比死亡后更加聚集的；对于死亡后存活树木的格局，5个主林层树种中的3个和8个次林层和林下层树种中的3个树种的死亡都是随机的，8个次林层和林下层树种中的5个表现出正的密度制约存活；13个树种中的9个树种的存活与其自身的胸高断面积负相关，表明在大树之间存在着强烈的种内或种间竞争；主林层树种存活与近邻距离内同种的个体数没有明显相关性，而次林层和林下层树种的存活与近邻距离内同种的个体数大多呈正相关；大多数树种的存活与同种的胸高断面积表现出负相关，表明了强烈的种内竞争的存在，树木个体的大小对种内竞争的贡献要远远大于该树种种群的密度。 5) 对物种共有度格局的分析发现：阔叶红松林群落在小的空间尺度上出现了较少的物种共有度格局，表明也许存在强烈的种间竞争；而在较大尺度上，基于群落等级、个体数较多的物种组和径级较大的物种组的分析，都出现了随机的物种共有度格局，表明在较大的尺度上并不存在明显地影响物种分布的生态学过程；基于系统发生的物种组的物种共有度格局明显地不同于群落等级的物种共有度格局，在系统发生的物种组内，没有发现种间竞争的证据，而在小尺度上却存在正的种间相关性。 6) 从不同角度对物种分布格局的分析可以看出，森林群落结构与空间尺度是密切相关的。树种的空间分布格局随尺度而变化，在一个尺度上表现为一种格局，而在另一个尺度上则可能表现为另一种不同的格局。种内和种间相关性的分析也在不同的空间尺度上表现出不同的空间相关性。

科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落固沙作用的研究

建立人工植被是科尔沁沙地退化生态系统恢复与重建的基础，也是土地沙漠化防治的有效措施。本文以科尔沁沙地典型固沙灌木植物种——小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)为研究对象，采用空间序列代替时间序列的方法，比较系统地研究了小叶锦鸡儿生长发育特征、更新途径，以及小叶锦鸡儿群落的固沙作用，并从水量平衡角度探讨了小叶锦鸡儿固沙植被的土壤水分状况和蒸散量变化。 研究结果表明：(1) 在生长季，小叶锦鸡儿的生物量在7月份达到最大值，且其生长发育速度与降水量相关；人工平茬和自然萌孽是小叶锦鸡儿主要且有效的更新途径。(2) 小叶锦鸡儿群落对近地表风速具有显著的阻滞作用，群落内总输沙量及各层输沙量均明显低于流动沙丘，小气候得到明显改善。(3) 6年生、11年生和22年生小叶锦鸡儿群落对土壤理化性质均有明显的改善作用。土壤中微沙(0.05～0.1 mm)和粘粒(<0.05 mm)含量增加，表层(0～10 cm)土壤容重减小，孔隙度和饱和含水率增大，土壤持水能力提高；土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷和有效钾含量均有不同程度增加，尤以表层增加幅度最大，并且灌丛对养分有明显的富集效应。(4) 与天然小叶锦鸡儿群落的土壤含水量相比，人工小叶锦鸡儿群落内土壤含水量较低，且呈现出随植被生长发育年限增加而不断减少的趋势；在生长季，人工植被区绝大部分的降雨量都通过蒸散作用丧失，各试验样地蒸散量呈现单峰型曲线模式。

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。

杉木人工林土壤中毒性化感物质的鉴定与来源

针对杉木化感物质种类的争论，我们以生测活性做导向，对杉木人工林土壤中毒性化感物质进行了分离，并通过质谱、核磁共振等仪器对化感物质的化学结构进行了鉴定，然后研究了其活性和来源，同时从土壤养分和化感作用两个方面对杉木火力楠混交林解决杉木连栽障碍的作用机制进行了研究。结果表明： (1) 虽然不同连栽代数土壤养分与杉木幼苗苗高存在正相关关系，即随着杉木连栽代数的增加，土壤养分含量逐渐降低，土壤处理的杉木幼苗苗高也逐渐降低，但是同一林分中，距杉木根系不同距离的土壤养分含量与杉木幼苗根长存在负相关关系。在一代和二代杉木林中，与杉木林地土相比，杉木根际土能够显著地抑制杉木幼苗根生长。单用土壤养分匮缺来解释连栽杉木生产力下降是不充分的，杉木化感作用也是连栽障碍的重要原因之一。 (2) 从杉木人工林土壤中检测到8种酚酸类物质：对羟基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、苯甲酸、肉桂酸、香草醛、异香草醛和香豆素。自然浓度的酚类物质没有抑制杉木幼苗的生长，反而促进了杉木幼苗的生长。从连栽杉木林土壤分离到一种新环二肽(6-hydroxy-1,3-dimethyl-8-nonadecyl-[1,4]-diazocane-2,5-diketone)，它在自然浓度条件下能够显著地抑制杉木幼苗的生长。而且当浓度达到40nmol•ml-1时，环二肽对杉木幼苗根生长的抑制率接近50%，显示其具有较高的化感活性。因此，引起连栽杉木生产力下降的化感物质不是对羟基苯甲酸等酚酸类物质，而是从杉木林土壤中分离得到的环二肽。 (3) 杉木各组织中环二肽含量最多的为叶凋落物，而且用杉木叶凋落物处理的土壤中环二肽含量显著增加，这说明杉木叶凋落物是环二肽的重要来源之一。杉木根系分泌物中含有环二肽，而且随着连栽代数的增加，杉木根系分泌环二肽的速率也增加，这说明杉木根系分泌物也是环二肽的重要来源之一。杉木成熟林每年每公顷凋落的叶凋落物中含有约0.173~0.418 mol的环二肽，而每年每公顷杉木根系分泌的环二肽可达1.289~1.362 mol，显著高于前者。因此，杉木根系分泌物是杉木化感物质环二肽最重要的来源。 (4) 杉木火力楠混交林能够提高土壤有机质、全氮等养分含量，增加土壤微生物数量及土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶等土壤酶活性，从而提高了混交林土壤熟化程度，加速了土壤有机质的转化速率，增强了土壤养分的供应能力，改善了土壤养分匮缺的状况。与二代杉木林相比，杉木火力楠混交林中杉木根系分泌环二肽的速率降低了33.2%，杉木火力楠混交林能减少环二肽的释放量，从而降低土壤中化感物质的含量，减弱林地土壤对杉木幼苗生长的抑制作用，缓解了连栽杉木自毒作用。因此，杉木火力楠混交林是一种高生产力和生态协调的造林模式。