大兴安岭林火迹地景观恢复的生态效应与影响因子研究

林火，作为森林生态系统不可或缺的生态干扰因子，通过改变森林景观的组成与结构，影响森林生态系统的物质循环与能量流动，进而影响森林景观生态功能的发挥。火后森林景观结构变化及其生态功能的恢复，不仅是森林经营管理所关注的关键内容，也是景观生态学与火生态学研究的重要课题。本文以1987年大兴安岭“5，6”特大森林火灾的过火区为研究区，利用TM数据、森林资源清查图件资料，结合大量的野外调查，以GIS为核心技术，利用空间代时间、空间分析和多种数学统计方法，对研究区1987年火烧前与2000年的景观格局与主要生态功能的恢复状况进行了多尺度的研究，并探讨了影响森林景观恢复的主要因子，旨在为火干扰后的森林恢复提供科学依据。主要结论如下： ① 从较大尺度上看，整个火烧迹地景观已基本恢复，植被生长状况良好。与未火烧区相比，针叶林所占比重降低，混交林比重升高，阔叶林的比重变化不大，沼泽面积明显增加。以上结果显示，森林景观正处于由初期向中期演替的过渡阶段。沼泽面积的增加应引起重视，应采取相应对策以防止森林的逆行演替。NDVI 值的等级分布显示，针叶林在火烧区的生长状况不如未火烧区，而阔叶林的生长状况则好于未火烧区，这主要是由于喜阳的阔叶林更能适应了火后环境所致。 ② 中等尺度上，森林景观总体格局的破碎化程度明显增加；针叶树种仍是森林景观的基质树种。森林景观质量得到了初步恢复，但由于恢复时间尚短，林龄结构以幼龄林为主，无统计蓄积量的林地比重大幅增加，而郁闭度等级也下降了一位。多变量回归分析显示，火烧强度、更新类型、海拔以及地形因子（坡度、坡位、坡向）对森林郁闭度的恢复均产生了显著影响。海拔与火烧强度影响较大，坡位与坡向影响微弱。其中，海拔梯度与郁闭度恢复状况呈正相关，即海拔越高，恢复越好，这可能与火干扰强度随着海拔的升高而降低有关；而火烧强度与郁闭度恢复则呈显著负相关。 ③ 研究区的森林水文调节能力已得到了基本恢复，平均水平略有提高。从调节能力的等级构成来看，由于恢复时间较短，具有较高调节能力的林地比例仍然较低。湿地面积由火烧前的11544 hm2增加到2000年的20498 hm2，增幅达77.56%；湿地的破碎化程度降低，湿地格局由分散趋向于集中连片分布。将森林水文调节能力分布图与湿地分布变化图叠加发现，95 %以上的新增湿地来源于火前水文调节能力较低的地区，火烧后立地条件的恶化，随着水分截流能力的进一步下降，加之缺乏有效的植被蒸腾作用，使这部分地区演变为湿地。 ④ 通过将火前条件相似的火烧区与未火烧区的冻土活动层厚度进行T检验后发现，两者的均值存在着显著性差异，火烧区平均厚度为102.6 cm，而未火烧区仅为61.9 cm。冻土活动层的变化又对生态环境产生了显著影响。如，冻土融化可能导致低洼地区积水形成新生沼泽，从而改变森林植被的演替方向。 ⑤ 野生动物（以紫貂为例）的适宜生境的规模与质量远未恢复到火前水平，其生存条件不容乐观。火烧区适宜生境的面积比重从火前的37%下降为2000年的29%，而未火烧区仅下降6%。火烧区适宜生境和最适宜生境面积变化幅度不大，而未火烧区则明显降低，降幅达68%和82%，1987年火后采伐集中于未火烧区是出现这种状况的主要原因。相反，火烧区的勉强适宜和中等适宜生境面积明显减少，而未火烧区则有较大幅度增加。火烧区与未火烧区适宜生境破碎化程度均明显加剧。可见，林火干扰与人类活动均对动物生境产生了负面影响。

Cd－豆磺隆复合污染黑土多介质界面过程及化学动力学

Cd和豆磺隆是黑土区比较典型的两种化学污染物，通过开展水－土界面Cd迁移试验、根－土界面Cd吸附－解吸试验、根－土界面Cd化学形态变化动力学试验及Cd－豆磺隆联合胁迫生物化学反应动力学试验，对Cd在Cd－豆磺隆污染黑土多介质界面过程及化学动力学进行了研究，为黑土区Cd和豆磺隆污染防治提供理论依据。 pH对水－土界面Cd扩散和吸附过程产生明显的影响，一般是在酸性条件下，比较有利于Cd在水－土界面的迁移，在碱性条件下，其迁移能力明显降低。豆磺隆影响水－土界面Cd迁移行为，且对水－土界面和土－水界面Cd迁移行为产生影响的结果不同。 Elovich方程和双常数方程分别是描述根－土界面Cd吸附和解吸的最优动力学方程。根－土界面Cd吸附量大于非根－土界面Cd吸附量，而解吸时的情况与此相反。豆磺隆对Cd的吸附和解吸都表现出抑制作用。 小麦体内Cd积累量随着土壤中Cd浓度的增加而增加，豆磺隆抑制Cd的吸收，Cd－豆磺隆在小麦体吸Cd过程中表现出拮抗效应。根－土界面各层碳酸盐和铁锰结合态Cd可向可交换态Cd转化，且这种转化趋势由根中心区向根外区减弱，而向残留态Cd转化的趋势加强，近根层的可交换态Cd和有机结合态Cd是小麦能直接利用的两种Cd形态。Cd－豆磺隆复合污染对脲酶表现出拮抗效应，而对过氧化氢酶和酸性磷酸酶则有一定的协同效应。

有机酸淋洗修复重金属污染土壤的研究

本文以冶炼厂土壤和张士灌区土壤为研究目标，以污染土壤中镉、铅、锌、铜四种重金属离子为主要的修复目标，有针对性的筛选出柠檬酸和酒石酸作为淋洗剂，通过室内模拟实验，考察了两种有机酸在振荡淋洗条件下和土柱淋洗条件下对重金属污染土壤的修复效果，并通过板栗内皮吸附的方法，成功实现淋洗废液的再生和回用。 振荡淋洗条件下，柠檬酸对冶炼厂土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为Cd89.1%、 Pb26.8%、Zn41.7%、Cu14.2%；对张士灌区土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为52.9%Cd，32.9%Pb，40.7%Cu，13.6%Zn；酒石酸对冶炼厂土壤中四种重金属离子的去除率分别为87.9%Cd，15.7%Pb，40.6%Zn，13.9%Cu；对张士灌区土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为53.5%Cd，43.6%Pb，41.4%Cu，21%Zn。 土柱淋洗条件下，柠檬酸淋洗能去除冶炼厂土壤中91.3%Cd，11.1%Pb，39.2%Zn，11.1%Cu；酒石酸淋洗能去除88.0%Cd，9.5%Pb，35.6%Zn，10.9%Cu。 形态分级的结果表明，在上述两种淋洗条件下，两种有机酸均能有效去除污染土壤中交换态、碳酸盐结合态部分重金属，并能显著降低氧化物结合态部分重金属，而对有机态和残余态部分重金属离子去除效果不明显。 板栗内皮两次连续吸附能去除有机酸淋洗废液中90%以上的重金属离子，实现有机酸溶液的再生。再生后的有机酸溶液对污染土壤中重金属离子的去除能力与原有机酸溶液相似。 柠檬酸和酒石酸淋洗修复重金属污染土壤具有可行性。 关键词：有机酸，淋洗，重金属，形态，再生

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。

科尔沁沙地一年生植物种子生态适应机制

一年生植物是干旱半干旱地区植被的重要组成部分，其种子对环境的适应机制能促进植物种群的进化，也是利用种子进行植被更新恢复实践的科学基础。本文以科尔沁沙地西部乌兰敖都地区多种一年生植物为研究对象，采用室内模拟和野外调查的方法，研究了植物种子在生产、脱落、传播、休眠和萌发等生活史过程中对环境的生态适应机制，结果表明：(1) 22种一年生植物以生产大量的小粒种子来达到最大的繁殖目的；近圆形小粒种子易于被风媒传播，种子重量大或偏离圆形或有附属物的种子易于被动物或人类传播。(2) 11种一年生植物种子萌发表现为冒险对策，11种一年生植物会通过降低种子萌发数量或推迟萌发时间或二者结合的方式来分摊风险，表现为躲避风险的萌发对策；降雨量和温度是影响种子萌发的主要环境因素。(3) 多种一年生植物种子是沙丘演替阶段土壤种子库的主要组成部分，是地上一年生植物植株的主要来源；多种一年生植物种子在土壤中形成混合型的短期持久种子库，即3月份以瞬间萌发种子库为主，9月份则以非瞬间萌发种子库为主。综合上述研究结果，探讨了科尔沁沙地一年生植物种子生态适应机制相关性及其与植被过程的关系。

小叶锦鸡儿人工林土壤线虫群落特征的研究

通过对科尔沁沙地小叶锦鸡儿人工林土壤线虫群落特征的研究，初步阐明土壤线虫群落随人工林种植年限的变化，以及人工林土壤线虫群落季节和垂直分布特征，揭示线虫作为沙地土壤恢复状况的指示作用。土壤线虫数量、群落多样性和稳定性随着小叶锦鸡儿人工林种植年限的增加而增加。春季土壤线虫总数、植物寄生性线虫、食细菌线虫和捕食-杂食线虫数量、线虫群落成熟度指数（MI）在不同年限人工林间存在显著差异。土壤线虫总数、食细菌线虫、食真菌线虫和捕食-杂食线虫数量峰值出现在春季。土壤线虫总数在0~10cm土层数量较高。食细菌线虫和捕食-杂食线虫在土壤0~10 cm或0~20cm数量较多。不同年限人工林的土壤线虫组成与多样性在季节和土壤深度分布特征存在不同。聚类分析的结果表明: 春季5年人工林、10年人工林、22年人工林和天然林壤线虫群落有明显差异。线虫总数、食细菌线虫、捕食杂食性线虫与土壤有机碳含量、全氮含量、pH和EC和CEC 极显著正相关。线虫群落组成结构的变化可以指示沙地土壤的恢复状况。

不同种植年限温室土壤线虫群落结构特征

不同种植年限温室土壤线虫群落结构特征的研究显示：露地菜田改为蔬菜温室后，由于土壤理化性质发生了显著的变化，土壤线虫群落结构也发生了相应的改变。温室土壤线虫总数、食细菌线虫及植物寄生线虫数量均显著高于露地菜田。在温室土壤中，随着温室使用年限的增加，土壤线虫总数、食细菌线虫及植物寄生线虫数量均呈增加的趋势。露地菜田与温室土壤中不同营养类群线虫的相对丰度均为：食细菌线虫﹥植物寄生线虫﹥食真菌线虫、捕食/杂食线虫；但温室土壤食细菌线虫相对丰度高于露地菜田，而植物寄生线虫、食真菌线虫、捕食-杂食线虫的相对丰度均低于露地菜田。露地菜田改为蔬菜温室后，土壤线虫生态指数均发生了明显的变化，土壤线虫群落的多样性和稳定性均显著降低，线虫种类的丰度下降，土壤线虫群落趋向单一化，但这一变化随着温室种植年限的增加逐渐呈现出减小的趋势，说明随着温室种植年限的增加，土壤线虫群落对温室土壤环境变化的适应能力逐渐增强。自由生活线虫成熟度指数（MI）对土壤环境的改变非常敏感，可以作为反映土壤环境变化的一个重要指标。

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。

耕作方式对土壤线虫群落组成及多样性的影响

对中国科学院沈阳生态实验站潮棕壤农田耕作方式对土壤线虫群落组成及多样性影响的研究表明，撂荒地和免耕玉米地土壤线虫总数有明显的季节变化，撂荒地土壤线虫总数显著高于常规耕作玉米地和免耕玉米地。撂荒地、常规耕作和免耕玉米地土壤线虫优势营养类群均为植物寄生线虫，而捕食-杂食线虫和食真菌线虫占线虫总数的比例相对较低。 本研究共观测到土壤线虫44个属，撂荒地、常规耕作和免耕玉米地分别观测到41、39和34个属。撂荒地线虫优势属为Helicotylenchus和Paratylenchus；常规耕作玉米地优势属为Pratylenchus、Helicotylenchu和Arobeloides；免耕玉米地优势属为Pratylenchus、Helicotylenchus和Filenchus。 常规耕作玉米地土壤食真菌线虫与食细菌线虫的比值（F/B）显著高于撂荒地和免耕玉米地，优势度（λ）显著低于撂荒地和免耕玉米地。撂荒地自由生活线虫成熟度指数（MI）显著高于常规耕作和免耕玉米地，撂荒地植物寄生线虫成熟度指数（PPI）显著低于常规耕作玉米地和免耕玉米地。常规耕作玉米地均匀度指数（J′）显著高于免耕玉米地。 以富集指数（EI）和结构指数（SI）为基础的土壤线虫区系分析表明，撂荒地受到人为干扰较轻，食物网结构较稳定；常规耕作玉米地食物网结构受到人为干扰较重；免耕玉米地介于二者之间。

CO2、O3浓度升高对油松、银杏抗氧化系统的影响

本文以开顶箱法分别控制CO2、O3浓度，在CO2、O3浓度升高及其二者相互作用条件下，分析沈阳城市森林主要树种油松、银杏活性氧水平，抗氧化系统活性以及膜脂过氧化程度动态变化，揭示城市油松、银杏抗氧化系统对全球气候变化的响应规律。 1. 在短期(60天)内CO2浓度倍增（700µmol mol-1）使油松、银杏超氧自由基（O2-.） 产生速率与过氧化氢（H2O2）含量减少，而抗坏血酸（ASA）含量与超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（GR）活性升高，丙二醛（MDA）含量下降。与对照相比，大多数测定显示出显著差别。植株抗氧化能力增强，对活性氧清除能力提高。但长期（70天以上）CO2浓度倍增处理则使试验结果发生逆转。 2. 高浓度O3（80nmol mol-1）使O2-. 产生速率提高，H2O2 含量增加，MDA含量也随之增加。ASA含量与SOD、APX及GR活性在高浓度臭氧熏蒸的前期升高，但随着臭氧暴露时间的延长ASA含量与保护酶活性均变得低于对照。因此，在高浓度臭氧熏蒸的前期（30天以内），抗氧化酶能够在一定程度上调节自身的活性适应环境变化。但连续的高浓度臭氧胁迫导致活性氧含量升高，抗氧化酶活性下降。在试验后期, 虽然肉眼可见的伤害尚未观察到，但丙二醛含量显著升高，膜脂过氧化程度加深，油松、银杏的抗氧化系统已经不能抵抗长期臭氧胁迫所带来的氧化伤害。 3. 高浓度O3熏蒸初期，经倍增浓度CO2预处理的油松、银杏O2-.产生速率与H2O2含量，SOD、APX、MDAR、GR活性与自然O3浓度条件下植株无显著差异，表明高浓度CO2预处理银杏、油松对O3的抵抗能力增强。但随着高O3曝露时间的延长，O2-.产生速率与H2O2含量增加，SOD、APX、MDAR与GR活性低于对照，而且（经高CO2预处理后移入自然CO2、O3浓度中的植株）之差异逐渐增大，在试验末期达到差异显著水平，表明高CO2诱导油松、银杏产生的对O3胁迫的高抗性是不稳定的。 4.高浓度O3预处理(50天)使油松、银杏的抗氧化系统活性下降，已如前述。将经高浓度O3预处理的油松、银杏分别置入倍增浓度CO2与自然CO2环境中，随后的20天高CO2处理使活性氧水平低于自然CO2环境，而抗氧化酶活性高于自然CO2环境。这表明倍增CO2浓度能有效的恢复高浓度O3处理对油松、银杏的氧化胁迫。

石油污染土壤生物修复中矿物油和多环芳烃降解的生态过程研究

采用实验室培养和室外盆栽试验相结合的方法，对石油污染土壤生物修复中存在的微生物适应性、矿物油和难降解污染物多环芳烃(PAHs)的生物修复生态过程和修复过程中的次生污染问题进行研究，旨在探讨微生物强化降解的影响因素和次生污染物的生成机制，为石油污染土壤的快速、完全生物修复提供实验依据和理论基础。 首先，通过人工调控的实验室摇床培养试验(周期为100天)和室外盆栽试验(周期为150天)研究了外源微生物的强化降解作用及土著微生物的适应性，结果表明，在石油污染土壤的生物修复中，外源专性细菌和真菌对矿物油和PAHs的降解在接种初期(<20d)具有优势；土著微生物对石油污染物的降解需要一个短期的适应过程，之后则表现出较强的降解优势，并很快抵消外源降解菌形成的早期优势。 其次，通过长期室外盆栽试验，分别采用L9(34)的正交设计(周期为5年)和两因素对比试验设计(周期为3年)，探讨石油污染土壤生物修复中矿物油和PAHs降解的生态过程，以及有机肥添加、有无植物等因素对污染物生物降解的影响。结果表明，土壤中的矿物油随生物修复时间的延长，降解速度减慢，矿物油的降解主要发生在前2年内(降解率为88.5~95.1%)。经过植物修复，土壤中原始柴油组分发生很大变化，烷烃、环烷烃等低分子量的组分几乎完全降解，同时生成了一些次生代谢产物。土壤中可利用N、P等营养物质的匮乏是矿物油降解的限制性因子。污染物浓度水平决定对有机肥的需求，对污染程度较高的石油污染土壤，有机肥的添加显著促进矿物油和PAHs的降解。 最后，利用陆地生态系统食物链不同级别的代表性生物体(小麦和蚯蚓)的敏感指标(生长和生理生化指标)，对经过修复处理的石油污染土壤的健康质量进行生态毒理学评价，结果表明，修复后的土壤对小麦和蚯蚓仍有一定的残留毒性，小麦根部指标和生理生化指标及蚯蚓分子毒理学指标对土壤污染状况的指示作用更敏感。

镉超积累植物的生态特征及污染耐性机理分析

在已发现的超积累植物中，镉超积累植物种类较少，对其重金属耐性及超积累机理的研究还未有突破性进展，这些植物金属耐性机理的描述对于镉污染土壤的植物修复研究是非常有意义的。本研究以镉超积累植物龙葵（Solanum nigrum L.）、球果蔊菜（Rorippa globosa (Turcz.) Thell.）为研究对象，以茄子（Solanum melongena L.）和风花菜（Rorippa islandica (Oeder.) Borb.）为对照植物，描述了镉超积累植物污染耐性的生态特征，系统探讨了镉超积累植物的耐性机制。 （1）龙葵较茄子有更高的镉耐性及镉积累性；球果蔊菜较风花菜有更高的镉耐性及镉积累性，球果蔊菜茎部受抑制现象是实现其特异吸收和积累重金属的适应性反应，这种地上部营养物质的重新分配现象可能是球果蔊菜作为超积累植物独特的生态特征。 （2）龙葵根系中SOD和CAT活性及叶片中POD和CAT活性的协同作用在缓解镉积累引起的膜脂过氧化损伤中发挥着积极作用，球果蔊菜叶片SOD和CAT的协同作用在缓解镉积累引起的膜脂过氧化损伤中也发挥重要作用，可以推断龙葵、球果蔊菜体内抗氧化酶防御系统在其镉耐性中扮演重要的角色。 （3）镉的污染胁迫均能明显促进龙葵和球果蔊菜体内脯氨酸的积累，脯氨酸在其镉耐性及积累性中扮演着重要角色，其中叶片脯氨酸可能发挥着更大的作用。 （4）龙葵叶片中柠檬酸和乙酸含量的动态变化与其镉积累有关，球果蔊菜叶片中苹果酸和酒石酸含量的动态变化与其镉积累有关，有机酸可能在龙葵及球果蔊菜镉耐性及积累性中起到一定的作用，但高含量的有机酸并不是植物镉耐性和超积累性的主要原因。 （5）植物螯合肽可以作为植物镉超积累特征的生物指标，但植物螯合肽的合成并非镉超积累植物耐性的主要机制。

辽东山区生态分类系统及其在数字林业中的应用

过去五十年，我国的森林资源状况发生了明显变化，森林经营方式也相应出现问题。森林区划中，同时存在二类小班和三类小班两个小班体系，二者在空间上存在不一致性；即使是同一小班体系，先后两次调查结果也不一致。这些问题不利于应用数字技术制定长期的森林管理计划。传统的林业体制和经营方式不能满足生态系统管理的应用，阻碍了我国森林可持续经营管理的发展。生态分类系统是以生态系统内植被、土壤和地形等组分之间的相互关系为基础对土地进行的划分，对实现森林的生态系统管理具有重要意义。本文建立了辽东山区生态分类系统，进而探讨其在数字林业中的作用。 采用TWINSPAN分类和PCA、CCA排序的方法对研究区样方数据进行分析，结果表明，坡度和坡向是控制研究区域内水分梯度和养分梯度的主导因子，决定了植被的空间分布格局。依据这样的关系，进行了生态土地类型（ELT）、生态土地类型相（ELTP）的划分和制图。ELT分类由DEM数据获得，ELTP分类通过叠加ELT和植被图得到。ELTP能同时反映特定地块上潜在的植被类型和现存的植被类型，其分类单元相当于传统林相图中的小班，可应用于森林资源调查和管理中。 生态分类过程中的关键性技术方法也是本文重点解决的问题。通过比较5m分辨率和25m分辨率的DEM数据，得到5m分辨率DEM是绘制ELT分类图的最佳数据源。本文也探讨了地形图矢量化生成DEM的方法，以及根据DEM数据提取ELT分类图过程中的关键技术问题。 在上述基础上，本文着重论述了生态分类系统在数字林业中的作用。生态分类系统为森林资源信息和数据的管理提供了一个具有生态学含义的框架体系。生态分类系统是实现森林生态系统管理的重要过程，空间信息技术是实现森林生态系统管理的有效手段。以生态分类系统和空间信息技术为依托的生态系统管理方法，加上计算机模型和辅助决策界面的支持，构成数字林业的基本框架，是实现林业可持续发展的驱动力。

长白山地区近50年气候变化及其预估

收集长白山地区15个气象站1953-2007年气温、降水、蒸发、日照时数和水汽压观测数据和国家气候中心整理的2001-2099年的 气温、降水预估资料，利用数理统计方法，系统分析长白山地区气候现状、变化及其预估，为气候变化对人类生存环境影响研究并制定适应对策提供依据。主要结论如下： 1.长白山地区气温、降水日数、日照时数和不同界限温度（≥0℃、≥5℃、≥10℃和<0℃）积温均有显著趋势。年极端最低、年平均、平均最高/最低气温和气温日/年较差在1984、1992、1995、1985、1972和1979年发生突变。所有最高/最低气温与日照百分率有显著负相关关系，一定程度是温室效应结果；最高、最低气温变化不同步造成气温日较差和年较差的非对称性。 2.长白山地区生长季节合计降水量和降水强度日际变化较大。降水以7月30日为界，呈现前升后降极显著的线性趋势，且发生均值突变。降水强度以6月27日和9月3日为分界点，分为三个阶段。降水集中度、集中期和集中时段时空非均一性分布明显。 3.在SRES A1B、SRES A2和SRES B1三种情景下年平均气温均为上升趋势，年内变化一致为冬季升温最迅速，夏季则相对缓慢；而年降水强度总体增加，年内变化比较一致：冬季增加最为明显，而夏季变化不大。 4.未来长白山地区各站≥0℃、≥5℃和≥10℃的积温均有不同程度增加，持续时间延长。负积温增加，持续时间缩短，开始日期推迟，而结束时间提前。

杉木人工林土壤活性有机质特征及其积累与矿化

土壤有机质是土壤肥力的关键要素，维持或提高土壤有机质含量和质量非常重要。其活性部分对外界因素比较敏感、周转速率快，在土壤肥力和碳循环中具有重要作用。作为我国特有的杉木人工林，其土壤活性有机质特征、积累与矿化过程必然会与其它森林类型不同。而目前我们对它的土壤活性有机质还知之甚少。因此，本研究采用野外调查和室内模拟相结合的方法，以常绿阔叶林、22年生杉木纯林、15年生杉木纯林、15年生杉木＋刺楸人工混交林、15年生杉木＋桤木人工混交林为主要研究对象，通过比较研究阐明杉木人工林土壤活性有机质特征，并通过室内模拟，探讨土壤有机质积累/矿化过程。本研究旨在为进一步研究杉木人工林地力衰退机理及退化生态系统土壤恢复机制提供科学依据，同时也为人工林土壤可持续经营提供理论依据。主要研究结果如下： ⑴杉木人工林与常绿阔叶林相比，它的土壤微生物量、可溶性有机质、水溶性碳水化合物、轻组有机质的含量及占相应部分的比例均显著下降(P < 0.05)，土壤呼吸熵升高。这说明常绿阔叶林改变为杉木人工林后土壤肥力和有机质质量降低。 ⑵杉木人工林土壤活性有机质动态变化与常绿阔叶林基本一致。在所研究的时间段内，土壤微生物碳、氮和热水浸提有机碳、氮含量从3月份逐渐升高，至6月份出现峰值，此后开始降低，而冷水浸提有机碳、氮含量变化呈波浪形；从3月份至8月份，除铵态氮含量升高外，土壤硝态氮、有效磷和速效钾含量均下降。 ⑶杉木人工纯林与杉阔混交林相比，杉木+桤木、杉木+刺楸混交林土壤活性有机质各组分的含量均有所升高，土壤呼吸熵降低。杉木与不同阔叶树混交对土壤质量和有机质的影响不同，杉木与固氮树种—桤木混交对土壤质量改善和恢复的效果好于非固氮树种—刺楸混交。 ⑷阔叶树种叶凋落物与杉木叶凋落物混合改善了凋落物的质量，促进了混合凋落物的分解，其中与刺楸叶凋落物相比，桤木叶凋落物与杉木叶凋落物混合表现得更明显，但差异不显著(P < 0.05)。杉木与火力楠叶凋落物混合比例不同对土壤活性有机质和养分的影响不同，随着火力楠凋落物相对比例的增加，混合凋落物分解速率加快，土壤活性有机质和养分的增加量升高。随凋落物量增加，土壤活性有机质含量增加。 ⑸杉木纯林土壤有机碳日均矿化量和CO2-C的21d累计释放量的分配比例均显著低于常绿阔叶林(P < 0.05)，0-10 cm土层土壤显著高于10-20 cm土层(P < 0.05)；杉木纯林土壤氮矿化速率大于常绿阔叶林土壤，但差异不显著(P > 0.05)；随着培养温度升高，土壤碳氮矿化速率加快。土壤有机碳矿化量与活性有机质初始含量之间具有极显著的正相关性，氮矿化量与此的相关性较低。 ⑹土壤有机质各组分之间存在密切的相关性，表明各组分之间存在相互作用；热水浸提有机质与其它有机质组分之间存在极显著相关性(P < 0.01)，可以表征土壤活性有机质；土壤微生物量、可溶性有机质、水溶性碳水化合物与土壤全氮、硝态氮、全磷和有效磷呈正相关，达到显著(P <0.05)或极显著水平(P <0.01)，与铵态氮含量呈显著负相关(P <0.05)；密度分组有机碳与土壤颗粒组成、养分等指标相关性低。因此，可以把热水浸提有机质作为评价土壤质量的指标。