森林土壤水分运动研究——以长白山北坡典型森林为例

土壤水是指由地面向下至地下水面以上土层中的水分，是地球上陆地植物赖以生存的水源。作为联系地表水与地下水的纽带，土壤水在水资源的形成、转化与消耗过程中具有重要作用，与农业、水文、环境等研究领域都有密切的关系。土壤水分运动是土壤物理学、农田生态学等学科的重要基础领域，国际生物圈计划(IGBP)、世界气候研究计划(WCRP)、国际水文计划(IHP)、联合国环境计划(UNEP)、全球水量与能量平衡计划(GEWEX)等都将其作为一项重要的研究内容。长白山北坡阔叶红松林和暗针叶林是中国东北东部最典型的森林生态系统，对于调解局地径流与气候、维系区域陆地生态平衡有着重要意义。本文以这两种森林土壤为研究对象，在有代表性的样地上分层取原状土，带回实验室测定各层土壤基本物理性质以及土壤水分运动参数，然后以土壤水分运动基本方程为依据，根据实际的土壤层结构建立一维垂向土壤水分运动模型，用以在室内模拟分析长白山北坡阔叶红松林和暗针叶林内的土壤水分运动过程。主要结论如下： （1）综合土壤容重和各项孔隙度的指标可以得出：暗针叶林地0~100cm整个土层的透水性、通气性和持水能力都是比较协调的，阔叶红松林地除了0~10cm土壤的透水性、通气性和持水能力比较协调以外，其余各层土壤均以毛管孔隙为主，通透性较差。从土壤毛管持水量与饱和含水量的比值以及1m深土层贮水能力的指标来看，这两种森林土壤的供水以及涵蓄水能力的差别较大。 （2）这两种森林类型的土壤在降雨历时和土壤初始含水量相同的情况下，降雨强度越大，初始入渗率越高，达到稳定入渗阶段的时间也越早；在降雨历时和降雨强度相同的情况下，当土壤初始含水量越高时，入渗率降低的速率就越快，趋于稳定入渗阶段的时间越短，稳渗率越低。 （3）当降雨历时和土壤初始含量相同的条件下，在降雨入渗过程中，降雨强度较大时，湿润锋运移速率是先增大后减小，在再分布过程中，降雨强度较大时湿润锋运移速率较小；当降雨历时和降雨强度相同的条件下，在降雨入渗过程中，相对于初始含水量较低的情况来说，初始含水量较高时湿润锋运移速率呈现出“慢-快-慢”的变化过程，在再分布过程中，初始含水量较高时湿润锋运移速率较小。 （4）对入渗条件下的土壤水分运动的数值模拟结果表明，模拟值与实验值之间的拟合效果较好，并且能较好地反映土壤水分运动的基本规律。

长白山阔叶红松林冠层光合生产力的模拟研究

森林作为陆地生态系统的主体，在碳的生物地球化学循环中起着关键的作用，因此对森林生态系统生产力的研究具有重要意义。本文以长白山阔叶红松林为研究对象，在2005年7月~9月对其主要优势种红松、紫椴、蒙古栎、水曲柳的生理生态学参数进行了测定，并利用单叶尺度的光合作用-气孔导度-能量平衡耦合模型，以及冠层尺度的多层模型，对单叶尺度以及冠层尺度的光合作用进行了模拟，主要的结论有： （1）长白山阔叶红松林主要优势树种红松、紫椴、蒙古栎、水曲柳的生理生态学参数：光合有效辐射吸收率a、初始量子效率α、光饱和时的最大净光合作用速率Pmax、最大的Rubisco催化反应速率Vcmax、CO2饱和时的最大净光合作用速率Jmax有着明显且不同的季节变化。7、8月水曲柳的α值最大，分别为0.077、0.064，9月紫椴的最大，为0.051。红松的Vcmax值在7、9月为四个树种中最大的，分别为：49.085、43.072μmol•m-2•s-1，8月为水曲柳最大，为66.041μmol•m-2•s-1。 （2）对优势树种单叶尺度的净光合作用速率An和气孔对CO2的导度gsc进行模拟发现：紫椴、蒙古栎、水曲柳的An、gsc的值在7~9月要大于红松，进入植物生长末期的9月则随着生理活性的下降而迅速下降，而红松则表现较为平稳且略有上升。7月蒙古栎的An、gsc的最大值最大分别为15.055μmol•m-2•s-1、0.400 mol•m-2•s-1；8月水曲柳的最大分别为22.944μmol•m-2•s-1、0.567 mol•m-2•s-1；9月紫椴的最大分别为12.045μmol•m-2•s-1、0.249 mol•m-2•s-1。 （3）通过模拟得到：长白山阔叶红松林冠层2005年8月的净光合作用速率An有着明显的日变化特征， 8月林冠的净光合作用速率最大值可以达到44.880μmol•m-2•s-1，该月白天净光合作用速率的总量可以达到23.580 mol•m-2。通过与观测值比较发现模拟结果能够较好地反映冠层光合作用的特征。

河网结构的统计自相似研究

系统的自相似性，或尺度不变性，可以定义为系统的几何、统计、动态性质在一个尺度范围内保持相似，是地理学中常见的现象。统计自相似又称简单自相似。统计自相似的系统在不同尺度间的系统参数分布存在幂关系。统计自相似理论是分形理论和标度理论的自然推广。随着水文尺度转换工作的开展，水文自相似性的研究逐渐受到重视。 本文探讨河网结构的统计自相似性，研究了河网统计自相似在不同Horton-Strahler等级河道间关系中以及单级河道与整个河网关系中的表现，并用杂谷脑河流域的数字河网数据进行验证。其结果表明： 1) 河网结构是统计自相似的。根据统计自相似假设得出的关系式能被实际数据验证； 2) 1级河道由于生成机制上的差异，因此与其它等级河道的统计相似性较弱； 3) 弱统计自相似对河网自相似性的描述要优于强统计自相似性，说明传统的Horton定律有改进的必要； 本文的结论揭示了从统计自相似的角度进行水文尺度转换工作的可行性，并为其具体实行提供了理论依据。

稻田土壤磷迁移的模拟研究

本文对施不同剂量磷稻田土壤有效磷变化进程、淹水培养表面水全磷浓度的动态变化、强淋洗(每天100mm)对土壤中磷垂直迁移、损失的影响及不同土水比和施磷量下土壤中磷向水体释放规律的模拟研究结果表明，土壤Olsen-P浓度在施磷后下降迅速，60天后趋于稳定。随施磷量增加，淹水稻田土壤速效磷递增，土壤速效磷与施磷量呈显著的线性相关关系(y=21.49+0.086x，r=0.999 )。施磷后表面水中全磷迅速上升后又缓慢下降， 120天后，表面水中全磷浓度与施磷量呈的指数曲线关系(y=0.372e0.0022x，r＝0.986)，利用分段回归（split line）模型预测出导致表面水中磷激增的土壤Olsen-P浓度“突变点”是82.7mg kg-1，达到或超过该值，磷则容易进入表面水并导致流失。对水稻土施磷后立即进行高强度淋洗，结果各种形态的磷淋溶到60cm以下的浓度不超过0.1mg kg-1，折合每公倾损失全磷仅为2.5~2.8 kg，对地下水影响很小。当施磷量高于800kg hm-2时，磷从上层向下移动现象明显。与split-line模型预测出上层土壤可能发生磷的移动和淋溶的土壤Olsen-P阈值为74.1mg kg-1的施磷量接近。土壤浸提液磷浓度受土壤施磷量和土水比共同影响；施磷量对土壤释放磷量影响起主要作用，随施磷量增加，溶液中磷浓度增加。总之，增大施磷量使土壤速效磷超过阈值，会使土壤可溶性磷、田面水全磷迅速增加，加速磷的垂直迁移。

科尔沁沙地草地生态系统服务价值的动态研究

生态系统服务价值评估已成为生态学研究的一个热点，针对不同区域尺度或生态类型的相关研究案例大量涌现的同时，评估方法和技术也在不断改进。本文即以科尔沁沙地草地生态系统为研究对象，分别采用生物量和生物多样性指数订正草地生态系统服务价值系数，估算了该沙地中西部地区各草地类型的生态服务价值；并以位于科尔沁沙地腹地的翁牛特旗为例，利用STELLA系统模拟出近15年（1985～2000年）草地生态系统服务价值动态变化与其外部驱动因子的关系，根据模型结果分析，提出草地生态系统管理相关建议。 主要结论如下： （1）对以小尺度细划的草地类型，以生物量和生物多样性指数订正的生态系统服务单价均可反映生态服务功能强度的变化。 （2）科尔沁沙地中西部地区的草地生态系统服务价值，经两个指数订正的结果显示，1990~1999年间分别降低了35.85亿元和42.14亿元，降低的原因包括：①草地向耕地等其它土地利用形式转化；②草地系统内部由生态服务高价值流类型向低价值流类型转化。 （3）在STELLA 系统中基于下述逻辑关系构建草地生态系统服务价值的动态模拟过程：人口数量和牲畜数量是草地过度开垦和过度放牧的驱动因素；过度开垦造成草地“农田化”，过度放牧造成草地退化和沙化；前者使草地面积减少，后者使草地生物量锐减；草地生态系统服务价值由草地面积及草地生物量两个因子决定。 （4）2000年翁牛特旗草地生态系统总服务价值为42.91亿元，与1985年相比降低了10.86％，其中，原始草地的总价值为22.10亿元，已退化草地为9.99亿元，已沙化草地为10.82亿元，原始草地对草地生态系统服务价值的贡献最大，对其变化的影响最显著；模型灵敏度分析表明，模型结果对单个不确定参数变化的反映不敏感，而对参数同时变化的反映将随时间推移越来越大。

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。

施用缓释尿素对土壤氮转化及芹菜品质的影响

本文通过盆栽试验，研究了自制喷涂硝化抑制剂双氰胺、硝化抑制剂3,5-二甲基吡唑、硝化抑制剂双氰胺与脲酶抑制剂氢醌组合的三种抑制剂缓释尿素（UD、UDMP、UDH）及包膜尿素和先喷涂抑制剂后又包膜的四种包膜缓释尿素（CU、CUD、CUDMP、CUDH）在对土壤氮转化及芹菜生长及硝酸盐含量等品质的影响。结果表明： 1.施用缓释尿素提高了氮肥的表观利用率；可减少土壤中硝态氮的含量，抑制土壤硝酸盐的累积。七种缓释尿素中以UDH对减少土壤硝酸盐的累积作用最大，其次为UD；包膜与不包膜相比，包膜的几个处理并没有显示出更好的效果。土壤硝酸盐与土壤硝酸还原酶活性、土壤亚硝酸还原酶活性之间存在显著的负相关关系。 2.施用缓释尿素明显提高芹菜地上部分质量，提高芹菜产量；缓释尿素的施用对芹菜叶、茎中硝酸盐的累积有明显的抑制作用；施用缓释尿素可显著增加芹菜叶、茎中维生素C含量、氨基酸含量和粗蛋白总量，提高芹菜品质。本试验条件下芹菜最佳品质收获期为移栽后90天左右。七种缓释尿素中以UDH对减少芹菜硝酸盐累积的作用最大，其次为CUD；包膜的几个处理比不包膜处理的抑制效果较好。 3.对比试验各处理在土壤氮转化与芹菜品质影响正贡献率，可以得到： UDH>UDMP>CU>CUDH>CUD>CUDMP>UD>U>CK。给出本次试验条件下最佳肥料：UDH。

中国蜜环菌属系统学研究

对中国已经发表的13个异宗配合的蜜环菌生物种的200多号标本用形态学和解剖学的方法进行了系统学研究，对其进行了详细的形态结构描述和重要性状的显微结构绘图，讨论了它们和近缘种间的区别，总结了这些种类的世界分布，国内分布范围和生境，给出了中国蜜环菌属的分种检索表，在此基础上报道新种5个：中国蜜环菌（CBS F）A. sinensis H.C. Wang，G.F. Qin & J. Zhao，褐囊蜜环菌（CBS H）A. bruneocystidia H.C. Wang，G.F. Qin & J. Zhao，秦氏蜜环菌（CBS J）A. qinii H.C. Wang & J. Zhao，杏孢蜜环菌（CBS L）A. amygdaliformospora H.C. Wang，G.F. Qin & J. Zhao，紫盖蜜环菌（CBS N）A. violacea H.C. Wang，G.F. Qin & J. Zhao。 用性亲和性实验对我国的同宗配合蜜环菌进行了研究，改进了用于同宗配合蜜环菌性亲和性实验的实验方法，将我国的同宗配合蜜环菌划分为8个新生物种，澄清了过去对它们的模糊认识，同时探讨了它们和欧洲及北美异宗配合的蜜环菌A. mellea的关系。 选取世界各地同宗配合的蜜环菌和我国部分存在疑问的异宗配合的蜜环菌生物种菌株进行了部分β-Tubulin序列测定，在此基础上进行了系统发育分析，探讨了各生物种间的系统发育关系，对一些疑难问题进行了讨论。

长期重金属污染胁迫下农田土壤微生物特征研究

本论文以沈阳张士污灌区土壤为例，首次采用传统微生物生态学与现代微生物分子生态学相结合的研究方法系统地研究了污灌区长期重金属污染胁迫下原位农田土壤微生物特征。结果表明，虽然已经停止污灌十多年，张士灌区土壤耕作层（0～30 cm）仍然存在普遍的Cd污染，灌区土壤Cd含量高达1.75～3.89 mg kg-1。部分区域土壤Cd呈现向下迁移的趋势,且同时伴随有Cu、Zn复合污染。灌区土壤Cd含量较高时清水灌溉能降低土壤表层Cd含量，灌区土壤Cd含量下降到一定程度（约2 mg kg-1）后，清水灌溉对消除土壤表层Cd污染的作用消失。重金属元素中Cd对土壤微生物的影响最突出，在三个不同季节中土壤Cd与土壤微生物生物量（MBC）和微生物商（qM）呈显著负相关，与土壤微生物代谢商（qCO2）呈显著正相关。所检测的微生物指标中qM和qCO2与多种重金属元素呈显著相关性，可作为评价一定程度重金属污染的微生物指标。土壤营养元素（除P外）与微生物特征呈显著正相关性，土壤营养元素对微生物的刺激作用有可能在某种程度上掩盖了重金属对土壤微生物的负面影响。 用16S rDNA-PCR-DGGE方法，研究了不同浓度Cd胁迫下土壤Cd抗性细菌群落结构的动态变化，结果表明在Cd的胁迫下Cd抗性细菌多样性显著增加，不同土壤样品中Cd抗性细菌群落结构向相似的方向偏移，群落结构最终将可能趋向一致。Cd胁迫使敏感菌Pontibacter消失，而伯克氏菌（Burkholderia）、罗尔斯通氏菌（Ralstonia）、芽孢杆菌（Bacillus）和节杆菌（Arthrobacter）则富集成为优势菌。 从张士灌区Cd污染土壤中分离出32株Cd抗性细菌，研究了Cd抗性细菌和Cd抗性基因cadA的分布特征。这32株Cd抗性细菌分别归属于拟杆菌门(Bacteroidetes)（37.5%）、变形菌门(Proteobacteria) （37.5%）、放线菌门(Actinobacteria)（9.4%） 和厚壁菌门(Firmicutes)（15.6%）。在液体LB培养基中对Cd的抗性浓度都大于2 mmol L-1，对Zn抗性浓度介于5～13 mmol L-1。首次从Cetobacillus属的Cd抗性菌株S1基因组DNA中扩增出cadA基因的部分片断。在芽孢杆菌属(Bacillus)的4株菌N7，N9，N10和N11的基因组DNA中扩增出cadA基因的部分片断。序列分析结果表明这5株菌的cadA基因序列相似性为99％～93％，它们与坚强芽孢杆菌（Bacillus firmus） cadA 基因序列(M90750）相似性为94％～92％。系统发育分析结果表明这5株菌的cadA都与Bacillus firmus cadA 基因有着较近的亲缘关系。不同属的Cd抗性细菌间cadA基因的高度相似性揭示了cadA基因能在不同种属间转移的特性。

多环芳烃胁迫下农田土壤微生物特征及高效芘降解菌筛选

本文通过传统和现代微生物生态学方法，从土壤微生物数量、土壤底物诱导呼吸强度和微生物群落多样性角度，评价了长期污灌所致PAHs污染对土壤微生物特征的影响。结果发现沈抚灌区农田PAHs总量在表层为612.3-6362.81μg•kg-1干土，在亚表层为319.5-4318.51μg•kg-1干土。土壤微生物主要类群、功能群数量、微生物生物量碳和代谢商与土壤PAHs污染程度无明显相关性，土壤底物诱导呼吸强度和所试土壤酶与PAHs含量呈显著正相关，微生物商与PAHs含量呈显著负相关，可以作为土壤PAHs污染评价的敏感生化指标之一。污染稻田土壤细菌群落中优势菌群为β-和γ-变形细菌亚纲的成员，中度PAHs土壤的分支杆菌多样性指数较重度和轻度的略高，PAHs污染使一种或几种分支杆菌得到富集。长期污水灌溉造成土壤固氮细菌种群多样性降低，清水灌溉一段时间后，固氮细菌种群结构得到不同程度的恢复，但是，即使清灌不能使其种群结构得到完全恢复。 通过富集得到一株高效降解芘的细菌N12，经鉴定确认为分支杆菌。经10天培养菌株可将100mg•l-1芘降解97.84%。还可降解菲、苊、芴，不能降解萘、蒽和苯并[a]芘。污染土壤修复实验表明，单一接种菌剂对芘的降解率为57.42%，含N12的混合接种菌剂对芘的降解率为61.11%。

MutS蛋白识别DNA错配机制的研究

DNA生物合成过程中DNA聚合酶会错误的掺入一些碱基而导致错配，这些错配的碱基如果不能被及时地更正将会引起机体广泛的突变。DNA错配修复系统正是基于这样一种需要而产生的，它能够切除含有错配的DNA片段并重新合成出一段正确的DNA，因此对于维持基因组的稳定性具有重要的意义。 大肠杆菌DNA错配修复系统包含11种蛋白活性，并可分为起始、切割和修复三个阶段。起始阶段的第一个步骤是错配识别，这一功能是由一种叫作MutS的蛋白来完成的，它能够特异性的识别并且结合到错配上，然后引发下游一系列的修复反应。为了更深入的理解MutS蛋白识别镶嵌在随机DNA序列中的错配的机制，我们纯化了MutS及其突变体蛋白，构建了一个2279 bp的在1/4位置带有G/T错配的DNA片段和一个具有同样长度与序列的完全配对的DNA片段，然后在原子力显微镜下观察MutS及突变体蛋白与这两种DNA底物的作用方式。结果表明MutS蛋白不但能与错配的DNA结合也能与完全配对的DNA结合，而且MutS蛋白能够诱导这两种DNA底物形成一种形似a字母的环状结构，在这种结构中MutS蛋白位于两条DNA臂的交叉处。我们发现这些环状结构是在MutS蛋白寻找错配的过程中形成的，因为随着时间推移越来越多的错配位点会被MutS蛋白占据。这些结果表明MutS蛋白非特异性的结合到DNA上，然后诱导DNA形成a环状结构，并且凭借a环结构的形成对DNA的两条臂同时进行扫描以便寻找出错配的碱基对。根据以上结果我们推测a环模式是MutS蛋白寻找错配的一种机制。这些研究也为用单分子的手段研究蛋白与DNA的相互作用提供了一种可行的方法。

华东地区木材腐朽菌多样性与资源研究

木材腐朽菌是生物多样性的重要组成部分，在森林生态系统中起着关键的降解还原作用；同时，木材腐朽菌还是重要的生物资源，与人类的生产与生活密切相关，具有重要的经济价值。因此，木腐菌一直是真菌研究的重点领域之一，然而过去对华东地区木腐菌的研究还非常薄弱，对华东地区木腐菌的种类和资源还缺乏清晰的认识。本文对华东地区不同森林生态类型中的木腐菌进行了广泛的调查采样，通过形态学、分子系统学和单孢融合交配实验，对华东地区的木腐菌多样性与资源进行了系统的研究，同时对具有重要经济意义和潜在应用价值的种类进行了菌种的分离保藏，并初步分析了华东地区木腐菌的区系特点。通过本论文的研究，提高了对华东地区木腐菌资源与多样性的认识，丰富了我国木材腐朽菌的种类，为控制林木病原菌、开发利用有益真菌资源提供了基本信息和科学依据。本论文的主要研究结论如下： 1．华东地区的木腐菌有3目13科92属270种，其中真菌新种6个，分别是：铁杉集毛孔菌Coltricia tsugicola Y.C. Dai & B.K. Cui，香榧嗜蓝孢孔菌Fomitiporia torreyae Y.C. Dai & B.K. Cui，拟囊状体大孔菌Megasporoporia cystidiolophora B.K. Cui & Y.C. Dai，菌索多年卧孔菌Perenniporia rhizomorpha B.K. Cui, Y.C. Dai & Decock，微小硬孔菌Rigidoporus minutus B.K. Cui & Y.C. Dai，浅黄芮氏孔菌Wrightoporia luteola B.K. Cui & Y.C. Dai；中国新记录种9个，分别是：紫多孢孔菌Abundisporus violaceus (Wakef.) Ryvarden，卡玛蜡孔菌Ceriporia camaresiana (Bourdot & Galzin) Bondartsev & Singer，撕裂蜡孔菌Ceriporia lacerata N. Maek., Suhara & R. Kondo，塔斯马尼亚集毛孔菌Coltriciella tasmanica (Cleland & Rodway) D.A. Reid，瑞克纤孔菌Inonotus rickii (Pat.) D.A. Reid，骨质多年卧孔菌Perenniporia minutissima (Yasuda) T. Hatt. & Ryvarden，灰硬孔菌Rigidoporus cinereus Núñez & Ryvarden，凹形栓孔菌Trametes ectypus (Berk. & M.A. Curtis) Gilb. & Ryvarden，变形干酪菌Tyromyces transformatus Núñez & Ryvarden。 2．利用分子系统学方法，确定了一些通过形态学研究难以鉴定或容易混淆的种类的分类地位，并对嗜蓝孢孔菌属、彩孔菌属和多年卧孔菌属进行了系统发育分析，发现木腐菌新种3个：Fomitiporia sp.、Hapalopilus sp. 和Perenniporia sp.。 3．华东地区的异担子菌为岛生异担子菌，并且存在两个生物种：T生物种和Y生物种。T生物种为腐生菌，Y生物种为兼性腐生菌，华东地区不存在多年异担子菌这一严重的森林病原菌。 4．华东地区的木腐菌种类丰富，组成复杂多样。优势科为多孔菌科，其次为锈革孔菌科，这两科的种类构成了华东地区木腐菌类区系的主体；优势属主要有多年卧孔菌属、多孔菌属、针层孔菌属和泊氏孔菌属。 4．华东地区木腐菌科的地理成分分为3类：热带亚热带成分，北温带成分和世界广布成分，以世界广布成分为主。属的地理成分分为5类：世界广布属，北温带分布属，热带–亚热带分布属，东亚–北美分布属，大洋洲–北温带分布属，以世界广布属和北温带分布属为主。种的地理成分分为8类：世界广布种，北温带分布成分，泛热带分布成分，亚–欧共有成分，东亚–北美共有成分，东亚–澳大利亚共有成分，东亚成分，中国特有种，以北温带分布种和世界广布种为主。 5．华东地区木腐菌的各主要区系成分均有分布，以世界广布成分和北温带成分为主，表现出明显的北温带性质，可能起源于北半球，华东地区木腐菌类的区系地理成分与其所处的地理位置、气候特点与植物区系的组成密切相关。此外，华东地区的中国特有种类也较为丰富，说明了华东地区木腐菌类的区系具有一定的独特性，也在一定程度上反映了华东地区生态环境条件的特殊性，而木腐菌的生长与环境条件和寄主树木种类有很大的关系。 6．华东地区的木腐菌资源非常丰富，林木病原菌有36种，其中新发现的病原菌有3种；野生的食用木腐菌有11种，野生的药用木腐菌64种，工业用木腐菌有28种。对其中的一种重要经济真菌——黄白多年卧孔菌进行了分离培养，找出了最佳生长条件：最适生长温度为25℃左右，相对最适pH值为5.5，相对最好的碳源为可溶性淀粉和葡萄糖，相对最好的氮源为酵母汁。

小兴安岭主要树种及林型对气候变化的潜在响应研究

本文采用了国际上可信度高、应用广泛的林窗模型LINKAGES，结合多个气候模式的预测结果，对小兴安岭地区的17个主要树种和4个主要林型对气候变化的潜在响应进行了系统研究。验证结果表明，LINKAGES模型能够较好地跟踪并再现小兴安岭现有林分及各主要林型的演替动态，适用于树种和林型对气候变化响应的预测研究。主要结论如下： 1）以树种为研究对象的模拟结果表明，不同树种均具有各自不同的生存温度临界值，因此对气候变化的敏感性也不同。当温度缓慢上升时，云冷杉、枫桦将面临退化危险，但红松及其他阔叶树种的生长优势均更加明显；当温度快速上升时，大部分树种均显示出不同程度的衰退趋势，仅蒙古栎等耐高温、干旱的阳性树种能够较好地适应未来的高温环境。 2）以整个林分为研究对象的模拟结果表明，在小幅增温情景下，林分中的云冷杉、枫桦趋于退化，而红松及其他伴生阔叶树种的比重则逐渐增加，森林总生物量呈上升趋势；在中幅增温情景下，现存的云冷杉红松阔叶混交林有可能逐渐演化为阔叶混交林，物种多样性明显减少；在大幅增温情景下，小兴安岭现有林分呈显著的退化趋势。 3）林分年龄影响森林的演替方向。不同年龄林分对气候变化的响应程度存在差异。当未来气候条件适于红松生长时，过熟林的恢复能力最强，而中幼林的适应能力最强；当未来气候条件不适于红松生长时，过熟林的恢复能力下降，而中幼林依然具有较强的适应能力。 4）季节增温方式是影响森林演替方向的另一重要因素。当冬季增温幅度大于夏季时，小兴安岭现存林分的演替受气候变暖的影响相对最小，树种组成仍然能够保持较为稳定的针阔混交状态；反之，当冬季增温幅度小于夏季时，现存林分的演替受气候变暖的影响最显著，树种衰退最迅速。小兴安岭针阔混交林的演替与未来的增温方式关系密切，上限温度是现存树种能否继续存活的重要决定因子。 5）以林型为研究对象的模拟结果表明，如果未来气候维持当前的状况不变，云冷杉红松林、枫桦红松林、椴树红松林和蒙古栎红松林四种主要林型的森林组分均将继续维持目前的优势地位，并一直保持较为稳定的动态平衡。 在变暖气候情景下，各林型中的云杉、臭冷杉和枫桦将退出森林演替；目前的云冷杉红松林、枫桦红松林和椴树红松林均将逐渐向椴树、色木槭阔叶红松林演变；蒙古栎红松林林型内部的树种组成基本不变，但蒙古栎所占比例将大幅上升。 6）气候变化幅度决定各林型未来的生物量水平。椴树红松林和蒙古栎红松林100年后的红松生物量和林分总生物量均在小幅增温情景（OSU和GISS模式）下达到最大，云冷杉红松林则在中幅增温情景（CGCM2和HadCM3模式）下达到峰值，而枫桦红松林在现行气候条件下已经为最理想状态，气温的小幅变化也会对其造成影响。在大幅增温情景（UKMO和GFDL模式）下，各林型均难以适应近8℃的增温而全部呈退化趋势。 此外，土壤水分越充足，各林型对高温的耐受范围就相对越大。故从林型角度进行预测分析时，除温度外还应进一步考虑土壤水分与林内的湿度状况。

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。

沈阳市城市扩展分析与模拟研究

城市扩展及其导致的土地利用/土地覆被变化作为全球环境变化的重要驱动因素，日益引起社会各界的普遍关注。新中国成立以来，沈阳市经历了快速的城市化过程，特别是进入21世纪以来，伴随着人口增长和经济发展，中心城区持续向外扩张，导致基本农田大量流失，区域景观和生态环境质量日益下降，给沈阳市的城市增长管理和可持续发展带来严峻挑战。 利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和空间Logistic回归模型对1988-2004年间沈阳市的城市扩展与土地利用变化特征及其驱动力进行深入分析，并在此基础上利用基于细胞自动机(CA)的城市扩展模型－SLEUTH对历史时期(1988-2004年)的城市扩展格局进行模拟与重建，对未来(2005-2030年)不同发展条件下的城市扩展进行模拟与环境影响评估，以期为城市增长管理与区域可持续发展提供决策支持。本论文取得如下研究成果： (1) 1988-2004年间，沈阳市辖区城市面积持续增加，城市扩展强度逐渐增强；2000-2004年城市扩展规模和强度都达到最大；沈阳市城市化进程正在显著加速。城市扩展具有明显的空间分异特征：整个研究时段内，市区西南方向是城市扩展的主方向，中心城区周边(8~10km)及各级经济开发区是扩展的热点区域。 (2) 1988-2004年间，沈阳市辖区土地利用变化最主要的特征是耕地向城乡建设用地的大面积转换。持续的城市扩展导致区域景观日益破碎化和复杂化。城市和其它建设用地的景观影响日益增强，耕地的优势地位减弱，且破碎化程度增加，斑块形状日趋复杂。城市化空间梯度上的土地利用格局变化分析表明，随着城市化水平的提高，景观组成和空间配置发生了明显变化。处在城市化前沿区域的城郊地区，景观格局表现出景观多样性增加、破碎化程度加深和形状日趋复杂等特点。 (3) 1988-2004年间，沈阳市辖区城市扩展主要受到社会经济发展的推动作用和政策因素的激励与导向作用。空间Logistic回归分析显示，开发区建设与行政建制变化、道路与城镇分布、浑河和城市规划是城市空间扩展的主要影响因素。 (4) ROC曲线统计、Kappa统计与多分辨率误差估算以及景观指数从城市扩展总体预测能力、增长数量、空间位置和空间格局上给予SLEUTH模型一个全面、客观的评估。总体上来说，SLEUTH模型具有可信精度，较好地表达了沈阳市1988-2004年间城市扩展的总体趋势，对城市扩展面积的拟合精度很高。但是，与其它城市扩展模型相似，在像元尺度上对城市扩展空间位置的预测和对城市空间格局的表达还有待于提高；随着分辨率的降低，模型对城市发展中空间邻域关系的表达效果趋于提高。SLEUTH模型对城市扩展的总体模拟精度要高于空间Logistic回归模型，但是对城市扩展位置的模拟准确性低于后者。 (5) 通过分析发现，影响SLEUTH模拟准确性的主要因素包括模型结构、地方城市发展特征、模型应用的时空尺度和模型输入数据的获取与误差传递等。通过修改模型组分设置、开展模型敏感性与不确定性分析以及实行城市扩展一体化模拟可以提高SLEUTH模型的模拟效力，而具体实现方法需要深入研究。基于模型评估结果和效力提高的对策，对城市扩展演变的时空格局进行了较为准确的重建，为其相关研究提供了可靠的历史数据资料。 (6) 遵循沈阳市目前和未来的区域开发政策、最新修编的城市总体规划，以及社会对区域生态环境保护的要求，设计了五个城市发展预案，即目前趋势发展预案(CT)、区域开发政策与城市规划预案(PP)、生态可持续发展预案(ES)、紧凑式发展格局预案(CD)和特定增量发展预案(GA)。对不同预案条件下未来(2004-2030年)城市扩展面积和空间格局、城市扩展热点区域、城市景观格局变化及其景观生态效应，以及对其它类型土地资源的消耗四个方面进行了分析和比较，为沈阳市城市规划、生态建设以及可持续增长管理提供了许多有价值的决策信息。