应用生态学报

第36卷第10期目录

2025, 36(10): 0-0.

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不同杉木-阔叶树混交林土壤碳氮磷含量及酶活性

王焱, 肖以华, 付志高, 朱火生, 许涵, 胡冬南, 曾繁助, 贲春丽

2025, 36(10): 2909-2919. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.018

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杉(杉木)阔(阔叶树)混交是一种有效提高杉木人工林生产力的管理方式。本研究以广东省乐昌林场营造20年的10个不同杉阔混交林(阔叶树分别为米老排、火力楠、深山含笑、黄樟、红锥、阴香、枫香、乐昌含笑、木荷和观光木)为对象,分析了不同林分土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量比,以及β-1,4-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、纤维二糖水解酶、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶活性及其化学计量特征,并解析不同杉阔混交林土壤养分及微生物代谢限制情况。结果表明:1)在0～10和10～30 cm土层,SOC和TN含量最高的均是火力楠,在30～50 cm土层含量最高的是木荷;TP含量在3个土层中含量最高的均是阴香。10种林分土壤SOC、TN含量均随土层深度增加而降低,TP含量则不受土层深度的影响。2)10种林分类型SOC、TN、TP含量分别为4.82～32.69、0.50～2.16和0.24～0.55 g·kg^-1,仅火力楠和木荷SOC和TN含量达到全国平均水平,而所有林分TP含量均低于全国平均水平。3)酶计量矢量模型结果表明,土壤微生物代谢受到氮、磷的共同限制。4)冗余分析显示,TN、有效磷(AP)、NH₄⁺-N、土壤含水量(SWC)、pH、TP是影响土壤酶活性的主要因子,pH、AP、TP、SWC、C∶P是影响土壤酶化学计量比的主要因子。综上,火力楠和木荷与杉木混交在改进土壤养分方面效果较好,是南亚热带杉木人工林混交改造的优选树种,研究区土壤氮、磷养分较匮乏,在后续经营管理中应增加外源氮、磷的投入。

亚热带常绿阔叶林穿透雨作用下土壤铁结合态有机碳的动态变化

孙佳祺, 吴福忠, 张耀艺, 王宏宇, 郑旭灵, 方弘毅, 张欣影

2025, 36(10): 2920-2928. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.016

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穿透雨通过其水文调节作用(减少雨量、减缓雨强、延长降雨历时)以及对冠层有机质的淋洗,显著影响土壤铁结合态有机碳(Fe-OC)的分布特征及其形成机制。本研究以福建三明典型亚热带常绿阔叶林为研究对象,通过野外原位控制试验,设置林窗降雨为对照,系统探究了森林穿透雨对土壤3种形态氧化铁及Fe-OC含量的影响。结果表明:与林窗降雨相比,穿透雨条件下土壤游离态铁(Fe_d)和络合态铁(Fe_p)含量分别显著提高了3.6%和6.3%,其中,Fe_d的增加主要发生在表层土壤(0～20 cm),而Fe_p在表层和深层土壤(20～40 cm)中均增加;无定形态铁(Fe_o)含量未受穿透雨的显著影响。穿透雨显著提高了土壤Fe-OC含量(增幅24.9%)、Fe-OC对有机碳的贡献率(增幅19.7%)及碳铁摩尔比,这些效应在不同土层中表现一致,但随时间呈现一定变异。穿透雨通过冠层截留减弱了降雨对土壤有机质和氧化铁的淋溶作用,并通过输入冠层有机质共同促进了Fe_d和Fe_p的积累,从而增强了土壤Fe-OC的稳定性与固持功能。

施氮量对华北平原小麦根际土壤无机氮和氮转化微生物功能基因的影响

高兵阳, 褚旭, 任志杰, 汪洋, 黄玉芳, 叶优良, 杨雪, 赵亚南

2025, 36(10): 2929-2935. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.012

摘要 ( 8 )

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探究小麦根际土壤无机氮及氮转化微生物功能基因对施氮量的响应可为小麦氮肥优化管理提供理论依据。本研究基于华北平原长期田间定位试验,采用华育198(HY198)和西农979(XN979)两个小麦品种,设置5个施氮水平:0(N0)、120(N120)、180(N180)、240(N240)、360(N360) kg·hm^-2,研究施氮量对小麦根际土壤无机氮含量和硝化、反硝化微生物功能基因丰度(amoA、nirK、nirS、nosZ)的影响。结果表明:连续8年施氮提高了土壤铵态氮和硝态氮含量,二者均随施氮量的增加而显著增加,较N0增幅分别为54.9%～274.2%和110.3%～614.3%。同等施氮量下,西农979根际土壤功能基因amoA、nirK、nirS丰度显著高于华育198,而nosZ丰度显著低于华育198。硝化功能基因中,西农979和华育198根际土壤氨氧化古菌(AOA)amoA基因丰度分别在N120和N180中最低,比N0分别显著降低28.8%和46.9%;两个品种根际土壤氨氧化细菌(AOB)amoA基因丰度均随施氮量的增加而增加,华育198和西农979各施氮处理较N0的增幅分别为127.4%～362.7%和26.5%～417.9%。反硝化功能基因中,西农979根际土壤nirK、nirS和nosZ基因丰度在N240最高;华育198根际土壤nirK基因丰度在N360处理显著低于其余处理,而nirS和nosZ基因丰度在N180处理显著低于其余处理。相关分析表明,AOB amoA基因丰度与NH₄⁺-N、NO₃^--N含量呈极显著正相关,表明AOB对氮肥施用更敏感。综上,长期施用氮肥显著提高了根际土壤铵态氮和硝态氮含量,进而调控土壤硝化和反硝化微生物功能基因丰度。

水盐增加对闽江河口湿地土壤孔隙水氮动态的影响

余燕萍, 王纯, 王亚非, 张雨硕, 王维奇, 仝川

2025, 36(10): 2936-2944. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.019

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河口湿地作为陆地、大气和海洋相互作用的活跃区域,在全球氮循环中扮演关键角色。本研究选取闽江河口鳝鱼滩短叶茳芏半咸水湿地为研究对象,设置对照(裸露土壤,CK)、潮水(淹水5 cm、盐度2~11,TW)和盐水(淹水5 cm、盐度15,SW)3种处理,研究海水入侵引起的盐度和淹水程度增加对河口湿地土壤孔隙水全氮(TN)、无机氮组分及水土理化性质的影响。结果表明:1)与CK相比,TW处理降低了土壤孔隙水硝态氮(NO₃^--N)和亚硝态氮(NO₂^--N)含量,降幅分别为30.0%和25.0%;SW处理降低了土壤孔隙水NO₃^--N、NO₂^--N和TN含量,降幅分别为65.0%、50.0%和16.1%,轻微提高了土壤孔隙水铵态氮(NH₄⁺-N)含量,增幅为8.7%。2)TN与土壤温度呈显著正相关,与含水量呈显著负相关;NH₄⁺-N与土壤温度呈显著正相关,与孔隙水pH及含水量呈显著负相关;而NO₃^--N与土壤温度呈显著负相关。3)结构方程模型(SEM)分析表明,盐度对NO₃^--N和NO₂^--N具有显著负向直接效应,而对NH₄⁺-N则表现出显著正向直接效应。海水入侵引起的水盐耦合增加通过抑制硝化作用和促进反硝化作用更强烈地影响土壤孔隙水氮组分转化,进而加速河口湿地氮亏损。

滨海湿地转为养殖塘对土壤溶解性有机质的影响

王慧, 吴限, 袁俊吉, 丁维新, 郑丛语, 徐向华

2025, 36(10): 2945-2955. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.017

摘要 ( 12 )

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滨海湿地是缓解气候变化的重要“蓝色”碳汇,但水产养殖业的快速发展驱动滨海湿地不断被转化为养殖池塘。本研究以江苏盐城滨海自然湿地和由湿地转变的不同养殖年限(7、10、12和15年)海水养殖塘为对象,利用紫外光谱和三维荧光光谱技术并结合平行因子分析法,分析了滨海湿地转化为养殖塘对土壤溶解性有机质(DOM)组分和来源特征的影响。结果表明:与自然湿地相比,滨海湿地转变为养殖塘导致DOM含量降低,且随着养殖年限增加DOM含量逐渐降低。DOM主要有4个有效荧光组分,包括3种类腐殖质物质(C1、C2、C3)和1种类蛋白质物质(C4),其中,陆源类腐殖质组分(C1和C3)在DOM中占主导地位,占比达58.7%～60.0%;随着养殖年限增加,4种组分含量均降低,其中C1和C3分别显著降低26.2%～51.7%和26.6%～61.9%。湿地转变为养殖塘7年后DOM稳定性显著降低,随后呈现上升趋势。冗余分析表明,土壤有机碳含量、电导率和含水量是驱动湿地转变过程中DOM变化的关键因素。综上,滨海湿地转变为养殖塘降低了土壤DOM含量,威胁滨海湿地碳汇功能,未来发展水产养殖业应尽量避免破坏滨海自然湿地。

晋西北风沙区生物结皮固氮酶活性及其微生物机制

陈根娟, 明姣, 李尚炫, 陈静, 张丙昌

2025, 36(10): 2956-2964. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.020

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为阐明不同类型生物结皮固氮酶活性动态及其微生物机制,本研究以晋西北风沙区为研究区,比较不同发育阶段生物结皮(藻结皮、地衣结皮、藓结皮)固氮酶活性,并分析影响固氮酶活性的微生物学机制。结果表明:随生物结皮发育,生物结皮固氮酶活性均显著增加,藻结皮、地衣结皮和藓结皮固氮酶活性分别为1.45、1.89、2.21 μmol C₂H₄·g^-1·h^-1,土壤有机碳、全氮、硝态氮、速效磷、速效钾含量也显著增加,在藓结皮阶段达到峰值。念珠藻属和固氮螺菌属是该区生物结皮固氮群落的优势类群,全氮及年均降水量是影响固氮微生物群落组成的关键因子。生物因素方面,生物结皮固氮酶活性主要受红螺菌目和根瘤菌目的直接调控,其中红螺菌目呈正向影响,根瘤菌目呈负向影响;非生物因素方面,固氮酶活性主要受pH、全氮及年均降水量的间接调控。

干旱对土壤微生物呼吸热适应影响的研究进展

刘源豪, 谌淑寅, 胡海波, 王妍, 张力文, 冯彦房, 冯渊圆

2025, 36(10): 2965-2977. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.032

摘要 ( 9 )

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全球气候变化引发的干旱通过改变土壤微生物呼吸的热适应性,对碳循环产生复杂影响,既可能增加碳排放形成正反馈效应,也可能促进碳固存产生负反馈效应。本文综述了干旱对土壤微生物呼吸热适应的影响,并深入分析其类型与影响机制,总结现有研究成果及其争议点。干旱主要通过改变土壤团聚体结构、有机碳分子形态以及微生物群落组成等,显著影响土壤微生物的热适应性。由于不同气候区、生态系统类型及土壤条件的差异,干旱对微生物呼吸热适应性的影响呈现出区域异质性和复杂性特征。未来研究应注重模拟自然环境下的试验设计,采用多种类型的有机底物(如纤维素、草酸、木聚糖等)以获取更为准确的试验数据,并深入探讨干旱与其他环境因子(如CO₂浓度升高、紫外线辐射增强和氮沉降等)之间的协同作用,揭示其对微生物热适应性的综合影响。结合宏基因组学、DNA稳定同位素探针等高精度技术手段,进一步解析干旱调控土壤微生物呼吸热适应的微生物机制。

秸秆带状覆盖对西南旱地高粱根区土壤水温及产量的影响

陈玉章, 莫畏, 刘鑫, 李瑞, 王力成, 龚利娟, 吴松果

2025, 36(10): 2978-2988. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.029

摘要 ( 9 )

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为解决西南旱地高粱季高温干旱胁迫导致的低产问题,于2021—2022年在贵州省典型旱作雨养农业区,设置地膜带状垄覆垄播(RFM)、玉米整秆带状覆盖双35 cm结构单行种植(SMN)和玉米整秆带状覆盖双70 cm结构双行种植(SMW)处理,以传统露地平作为对照(CK),研究了带状覆盖对高粱根区土壤水温动态和籽粒产量的影响。结果表明:与CK相比,3种带状覆盖处理下10和20 cm深度土壤含水量两年度平均分别提高29.8%和27.1%,且SMN和SMW的保墒效果与RFM相当。SMN和SMW普遍降低了各生育时期地温,全生育期5～20 cm地温平均下降1.3 ℃,土壤有效积温平均减少78.3 ℃,全生育期平均延长7 d;而RFM主要在拔节前和成熟期有显著增温效应,抽穗至灌浆期无显著差异,全生育期5～20 cm地温平均增加0.9 ℃,生育期平均缩短6 d。SMN和SMW土壤温度日变幅显著降低0.7～3.4 ℃,与CK和RFM相比形成了较稳定的热环境。SMN、SMW和RFM均显著增加了高粱穗粒数和单株地上部生物量,产量分别较CK显著增加16.0%～31.0%、13.0%～25.6%和22.5%～50.4%。综上,玉米整秆带状覆盖在保持增产优势的同时,解决了地膜覆盖在盛夏导致的极端高温和干旱胁迫问题,且具有更高的秸秆利用率和更低的生产成本,其中SMN效果更好,适宜作为西南旱地高粱绿色生产栽培技术。

磷水平对酸性土壤中大豆生长及养分吸收的影响

阮淮康, 陈倩倩, 陆星, 梁翠月, 田江

2025, 36(10): 2989-2997. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.011

摘要 ( 8 )

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为研究酸性土壤中磷有效性对大豆生长和养分吸收的影响,选择6种供试大豆基因型,在华南酸性红壤不同施磷水平长期定位试验田设置正常(13.68 kg·hm^-2)和低(6.84 kg·hm^-2)两个磷(P₂O₅)水平,在初花期测定植株生物量、根系相关指标和矿质营养吸收,并探究酸性土壤不同供磷水平下大豆生长基因型差异及养分吸收规律。结果表明:与正常磷水平相比,低磷水平显著降低了所有供试大豆的生物量、总根长和养分含量。低磷水平下大豆植株平均地上部干重和根系干重分别显著减少55.4%和45.6%;平均总根长和根表面积分别显著减少24.8%和29.4%;地上部平均磷和钾浓度分别显著减少25.6%和9.0%,而平均铁和锰浓度分别显著增加83.5%和17.8%,氮、钙和镁浓度变化不显著。相关性分析结果显示,正常磷水平下,植株干重与根系氮、铁、锰浓度呈显著负相关;低磷水平下,植株干重与地上部铁、锰浓度、根系锰浓度呈极显著负相关。建议酸性低磷土壤上种植大豆,在施磷的同时注意补充钾肥,避免铁、锰吸收过量造成毒害问题。

真菌调控旱田土壤磷素周转的机制

王安康, 王继继, 司亚坤, 姜瑛, 李世莹, 李芳

2025, 36(10): 2998-3006. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.015

摘要 ( 9 )

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真菌推动了土壤磷循环,过量施磷条件下其对土壤磷素转化和作物生长的影响尚不明确。本试验选择3种不同溶磷特性的真菌(产紫篮状菌F24、灰白赤孢壳F27、被孢霉F34)进行长期过量施磷条件下的玉米盆栽试验,设置不加磷肥对照(CK)、不接菌加磷肥(CKP,施磷量为100 mg·kg^-1,下同)和分别接种F24、F27、F34真菌加磷肥共5个处理,探究接种真菌对玉米生长、土壤磷及根际土壤细菌群落的影响。结果表明:1)与CK相比,CKP处理玉米根系磷含量显著降低,接种真菌处理玉米叶片SPAD值、根干重均显著提高;与CKP处理相比,接菌处理玉米根系全磷含量均显著增加,其中接种F24加磷肥处理增幅最大,提升了33.9%。2)与CKP处理相比,接种F24、F27、F34加磷肥处理的土壤钙结合态无机磷组分占比分别提升28.5%、30.9%、27.8%,铁铝结合态有机磷组分占比分别提升37.4%、26.8%、32.8%。3)接种F27处理根际土壤有效富集了固氮菌沙雷氏菌属和氨基杆菌属,接种F34处理土壤显著提升了芽孢杆菌属细菌的相对丰度,接种F24处理土壤显著富集了寡弯菌属和棕榈鞘菌属细菌;网络分析显示,中等利用态磷的微生物网络复杂度和节点数显著高于易利用态磷和难利用态磷网络。综上,在过量施磷的旱地土壤中添加溶磷真菌可促进玉米磷吸收,推动土壤难利用态磷的活化,有效改良根际土壤微环境。

长期不同施肥模式下旱地红壤肥力变化及综合质量评价

杨显华, 钟义军, 柳开楼, 李大明, 杨添雨, 刘炜, 黄羽翔, 金慧芳

2025, 36(10): 3007-3016. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.013

摘要 ( 10 )

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分析长期施肥处理对旱地红壤肥力的影响,并筛选出能够培肥土壤的适宜施肥模式,对提升土壤肥力和作物增产具有重要意义。本研究依托江西省进贤县张公镇为期37年(1986—2023年)的长期定位施肥试验,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施化肥(NPK)、施两倍化肥(2NPK)、单施有机肥(OM)、化肥与有机肥配施(NPKM)6个处理,分析了不同施肥处理下玉米土壤物理、化学、生物学指标和产量的变化特征,并借助土壤肥力质量综合指数(IFI)对土壤肥力进行综合评价。结果表明:与CK相比,长期施用有机肥(OM和NPKM)显著提高了土壤pH、大团聚体、有机质、全氮、全磷、速效养分含量及过氧化氢酶、蔗糖酶、葡萄糖苷酶、纤维素酶、脲酶、酸性磷酸酶活性;长期单施化肥(NPK和2NPK)对上述指标的提升作用相对较弱,而长期单施氮肥(N)则导致土壤pH、有机质、全氮、全磷、速效养分含量及过氧化氢酶、蔗糖酶、葡萄糖苷酶活性下降。NPK、2NPK、OM和NPKM均较CK显著提高了玉米总产量,增幅分别为847.6%、712.7%、716.3%和1162.7%。相关分析表明,玉米产量与土壤大团聚体、pH、全氮、全磷、碱解氮、有效磷及过氧化氢酶、蔗糖酶、葡萄糖苷酶、纤维素酶、脲酶、酸性磷酸酶活性呈极显著正相关。最小数据集与全量数据集下IFI均表现为:NPKM>OM>2NPK>NPK>CK>N,且两者之间呈极显著正相关。因此,长期化肥与有机肥配施对旱地红壤肥力和玉米产量的提高效果最佳。碱解氮、全磷、pH、过氧化氢酶可作为关键肥力指标客观评价旱地红壤肥力质量。

不同年龄阶段华北落叶松人工林生产力对林分密度的响应

张子怡, 彭道黎, 陈铭捷

2025, 36(10): 3017-3025. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.002

摘要 ( 9 )

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以塞罕坝机械林场幼龄林、中龄林和成熟林3个不同年龄阶段的华北落叶松人工纯林为研究对象,分别划分为高、中、低3个密度,探究华北落叶松人工林不同年龄阶段的适宜林分密度,分析影响华北落叶松林分生产力的关键因子。结果表明:华北落叶松人工林林分生产力受林龄和林分密度影响显著。幼龄林林分生产力随着密度减小先增大后减小,中密度和低密度林分生产力分别比高密度林分显著提高52.1%与37.2%;中龄林林分生产力随着密度减小而减小,高密度林分生产力分别比中、低密度林分显著提高32.2%与50.0%;在成熟林中,中密度林分生产力最高,分别比高密度和低密度林分显著提高27.1%与75.0%。林分生产力随着林龄的增大呈先增大后减小的趋势。林龄和林分密度的交互作用对林分生产力的影响显著。速效钾、全氮、阳离子交换量、有机碳和水解性氮是影响华北落叶松林分生产力的重要因子。塞罕坝机械林场华北落叶松人工林不同林龄的最优密度范围分别为:幼龄林1800～2100 株·hm^-2、中龄林1500～1700 株·hm^-2、成熟林700～1000 株·hm^-2。

杉木-闽楠近自然改造下杉木大径材出材量的影响因子

江怡航, 刘振华, 张建国, 张雄清

2025, 36(10): 3026-3032. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.001

摘要 ( 12 )

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杉木是我国南方人工林的主要用材树种,提升其大径材出材量对实现人工林高质量发展至关重要。本研究以湖南省临武县不同杉木-闽楠混交比例的近自然改造林为对象,构建结构方程模型,解析林分生长、空间结构与林下植被多样性对杉木大径材出材量的影响机制。结果表明:模型拟合良好(R²=0.729)。杉木胸径是影响大径材出材量的关键直接因子(路径系数=0.82, P<0.001),冠幅(路径系数= 0.36, P<0.05)和适度的竞争强度(以Hegyi竞争指数表征,路径系数=0.33)亦具有正向作用。杉木保留密度(路径系数=-1.19, P<0.001)、树高结构异质性(以基尼系数表征,路径系数=-0.45)及灌木层多样性(Simpson指数,路径系数=-0.34, P<0.05)主要通过抑制杉木胸径生长间接降低大径材出材量。草本层多样性与草本生物量(路径系数均为0.16)则表现出正向的间接效应。因此,调控杉木保留密度与空间结构(如降低杉木密度、减小保留木大小比数等)、促进保留木径向生长,并维持合理的林下植被结构(如适度发展草本层、控制灌木层),是提升杉木-闽楠近自然改造林分中杉木大径材出材量的关键路径。

川西高原青杨径向生长对气候变化的响应

梁振满, 李奇, 李金豹, 欧峻峰, 张旭, 高聪, 李腾

2025, 36(10): 3033-3042. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.003

摘要 ( 10 )

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为探究气候变暖背景下川西地区阔叶树种的生长特征及其对气候因子的响应,本文以川西高原九寨沟地区的中国特有树种青杨为研究对象,建立研究区青杨树轮宽度标准化年表,分析其在1959—2022年间的径向生长与气候因子的响应关系,通过滑动相关分析探讨其气候响应的稳定性,并采用径向生长变化百分率(PGC)识别生长释放与抑制事件。结果表明:青杨树木年轮宽度与5—6月平均最高气温(r=0.525)、平均气温(r=0.548)及平均最低气温(r=0.341)呈显著正相关,而与同期降水量(r=-0.260)、相对湿度(r=-0.579)和云层覆盖率(r=-0.483)呈显著负相关。基于PGC识别出3次显著生长释放事件(1937—1940年,平均PGC为32.8%;1977—1978年,平均PGC为42.2%;1999—2004年,平均PGC为43.3%)和1次显著生长抑制事件(2008—2010年,平均PGC为-28.9%)。滑动相关分析表明,青杨径向生长与主要气候因子的相关性在1970年代发生明显转变,与生长季温度的相关性由负相关转为显著正相关,而与相对湿度和自校准帕尔默干旱指数的相关性则由正相关转为显著负相关,表明川西青杨对气候因子的非稳定性响应,以及生长季高温低湿的气候条件更有利于其径向生长。

降水季节分配改变对闽楠根枝叶碳氮磷化学计量特征及其异速生长的影响

曹窈畅, 王旭, 郭昊, 宝音满达, 周光益, 何功秀

2025, 36(10): 3043-3050. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.009

摘要 ( 10 )

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为探明降水季节分配变化对亚热带珍贵树种闽楠的养分特征及生长策略的影响,本研究以6年生闽楠人工幼林为对象,通过构建 “旱季更干、雨季更湿”降水季节分配模式,研究闽楠根枝叶养分分配特征及其异速生长关系。结果表明:降水改变显著提升闽楠N含量(根、枝、叶分别提高37.9%、22.6%、11.9%),显著增加C/P(根、枝、叶分别提高16.1%、9.1%、8.1%)与N/P(根、枝、叶分别提高53.6%、31.9%、20.7%),显著降低C/N(根、枝、叶分别降低22.4%、18.0%、10.4%),C和P含量在年尺度上无显著变化。闽楠通过雨季叶片N含量增加15.5%、旱季根系N含量增加39.3%来实现氮素富集储存;在雨季中期根系P含量显著下降20.3%,C/P显著增加20.9%;各器官C含量在旱季和雨季均无显著变化;在旱季中期根系和枝条的C/N分别显著降低68.3%和33.4%,N/P分别显著增加46.3%和27.6%。降水季节分配变化下,各器官C、N和P含量的变异系数遵循根＞枝＞叶的规律。与对照相比,叶片C-N和C-P协同性增强,根系C-N关系由不显著转为显著正相关,根系N-P异速生长指数从0.703增至1.074。综上,闽楠采取“上稳下变、强化局部耦合”的生态策略,各器官功能协同响应降水季节分配的改变。

天目山毛竹扩张对阔叶林土壤硝化过程和矿质氮含量的影响

罗金辉, 俞泽农, 刘玲慧, 滕秋梅, 张前前, 李永春

2025, 36(10): 3051-3060. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.014

摘要 ( 9 )

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毛竹扩张对土壤氮循环过程的调控是其向邻近天然林扩张成功的重要原因之一。为探究天目山毛竹扩张对土壤硝化过程和土壤矿质氮含量的影响机制,本研究沿毛竹扩张方向选取次生常绿阔叶林、毛竹-阔叶混交林和毛竹纯林为研究对象,采用室内培养法测定土壤净氮矿化速率、净硝化速率、氨氧化潜势、氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)基因丰度及土壤矿质氮(NH₄⁺、NO₃^-)含量,并采用选择性抑制剂法评估AOA和AOB对氨氧化潜势和N₂O排放的相对贡献。结果表明:毛竹扩张增加了土壤pH、NH₄⁺/NO₃^-,毛竹-阔叶混交林和毛竹纯林较次生常绿阔叶林分别增加了0.23和0.59、56.7%和164%;但毛竹扩张降低了土壤C/N、净氮矿化和净硝化速率,毛竹-阔叶混交林和毛竹纯林较次生常绿阔叶林分别降低了8.7%和23.4%、24.4%和40.0%、24.2%和45.9%。土壤氨氧化潜势和N₂O排放速率呈现出与净硝化速率一致的趋势,表明毛竹扩张显著抑制了土壤硝化过程和N₂O排放。毛竹扩张降低了AOA的基因丰度,增加了AOB的基因丰度,降低了AOA驱动的氨氧化潜势在总氨氧化潜势中的占比,增加了AOB驱动的氨氧化潜势在总氨氧化潜势中的占比。相关分析和结构方程模型表明,毛竹扩张通过增加土壤pH和降低土壤C/N,显著降低AOA驱动的氨氧化潜势和净硝化速率,进而增加土壤NH₄⁺/NO₃^-。因此,毛竹扩张可通过调控AOA驱动的氨氧化潜势产生有利于毛竹生长的富NH₄⁺养分环境以促进其扩张进程。

磷添加对毛竹鞭根磷获取策略的影响

王晨, 彭逸龙, 刘欣雨, 曹婷婷, 施曼, 王志康, 李全, 宋新章

2025, 36(10): 3061-3068. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.004

摘要 ( 10 )

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为揭示毛竹林在低磷胁迫下维持高生产力的根系磷获取策略,本研究通过原位磷添加试验(对照0 kg P·hm^-2·a^-1、低磷50 kg P·hm^-2·a^-1和高磷100 kg P·hm^-2·a^-1),分析磷添加对毛竹鞭根形态和生理特征、根系分泌物和菌根性状的调控机制。结果表明:与对照相比,磷添加显著增加了比表面积(低磷:19.1%;高磷:23.4%)、根系氮(低磷:42.6%;高磷:37.7%)和磷含量(低磷:83.8%;高磷:115.3%),但显著抑制了磷酸酶活性(低磷:22.2%;高磷:30.4%)和丛枝菌根真菌(AMF)侵染率(低磷:24.1%;高磷:25.3%);低磷与高磷处理间无显著差异。磷添加处理显著提升根际土壤pH值、柠檬酸磷、酶解磷、盐酸磷及微生物生物量碳、氮、磷。其中,高磷处理柠檬酸磷、酶解磷和盐酸磷含量显著高于低磷处理。根际土壤磷组分与根系比表面积、磷酸酶活性及AMF侵染率呈显著相关,表明根际土壤磷组分是驱动鞭根磷获取途径转变的重要因子。磷添加处理下毛竹鞭根由“分泌物-菌根共生”资源保守型途径向“高表面积”的资源获取型途径转变。

减量复合肥配施蚕沙有机肥对毛竹林土壤酶活性和微生物养分限制的影响

杨振亚, 赵建诚, 李颖, 王波, 倪惠菁

2025, 36(10): 3069-3077. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.006

摘要 ( 8 )

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复合肥减量配施有机肥是提高土壤肥力、促进植物生长的有效手段。本研究用等氮量蚕沙有机肥替代复合肥氮,设置0、25%、50%、75%、100%(CF、OF₂₅、OF₅₀、OF₇₅、OF)5个替代比例和不施肥(CK)共6个处理,研究减量复合肥配施蚕沙有机肥条件下毛竹林土壤基本化学性质、微生物生物量、酶活性和酶化学计量比的变化特征,并探讨对土壤微生物养分限制的影响。结果表明:与CK和CF相比,OF₅₀、OF₇₅、OF显著提高了土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷含量,增幅分别为30.3%～80.5%、30.9%～84.6%、11.5%～143.9%、3.5%～487.0%,显著提高了土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶活性。与CF相比,OF₅₀、OF₇₅、OF土壤微生物生物量碳显著提高17.0%～27.1%,OF₅₀土壤微生物生物量氮显著提高38.7%。与CF相比,OF显著降低了碳氮获取酶化学计量比(C∶N_EEA),显著提高了氮磷获取酶化学计量比(N∶P_EEA),而OF₇₅显著提高了碳磷获取酶化学计量比(C∶P_EEA)。酶计量矢量模型表明,研究区毛竹林土壤微生物主要受氮的限制,且OF₇₅和OF显著减弱了微生物的氮限制。相关分析和冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、碱解氮、阳离子交换量与酶活性以及酶计量比呈显著正相关,且对酶活性及酶计量比的解释量最高。因此,减量复合肥配施蚕沙有机肥可以显著提高土壤有机碳、养分含量和酶活性,改变土壤微生物的养分限制状况,未来可以采取减量75%复合肥配施蚕沙有机肥来缓解土壤微生物的氮限制,以提升土壤肥力。

闽楠天然居群亲子代遗传多样性及交配系统分析

王云鹏, 周志春, 范辉华, 汤行昊, 潘昕

2025, 36(10): 3078-3084. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.008

摘要 ( 11 )

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本研究以福建省内2个不同大小的闽楠天然居群(建瓯和顺昌)为研究对象,采用16对SSR引物对闽楠78个亲本和16个亲本的480个子代进行基因分型,估算子代的交配系统参数及亲本和子代的遗传多样性参数。结果表明:闽楠子代群体的遗传多样性(H_e=0.71)略低于亲本群体(H_e=0.80),但差异不显著,表明遗传多样性较为稳定;子代群体和亲本群体的平均观测杂合度均高于期望杂合度,表明子代与亲本群体主要以杂合子为主。交配系统参数表明,闽楠的异交率较高(t_m=1.200),双亲近交水平较低(t_m-t_s=0.195),其中面积较大的顺昌居群双亲近交系数(0.209)大于面积较小的建瓯居群(0.089),并且顺昌居群的花粉供体存在部分近亲关系。总体上,2个居群花粉供体不存在近亲关系(r_p(s)-r_p(m)=-0.051),有效花粉供体数较低(N_ep=1.40)。综上,闽楠的天然居群子代群体基本保持了亲本所具有的高遗传多样性;闽楠天然居群具有较高的异交率,居群内局部存在近交现象,但近交水平较低。当前生境片段化尚未对闽楠交配系统产生严重的负面影响,建议减少人为干扰和生境破坏,维持居群自然更新能力,促进亚居群间花粉传播,降低遗传漂变的影响。

基于滑动窗口与趋势分析的三北防护林衰退评价体系构建及应用

张哲基, 管超, 王嘉铮, 赵晨光, 赵长明

2025, 36(10): 3085-3093. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.005

摘要 ( 10 )

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三北防护林工程是全球最大的生态工程,对改善中国北方生态环境至关重要,但部分林区出现了衰退现象,当前三北防护林衰退评价研究存在评价指标难以全面表征三北防护林生长状态、评价方法捕捉生长状态短期波动及年际变化的能力不足等问题。本研究以综合表征林分结构、光合能力与健康状况的内核归一化差异植被指数(kNDVI)为评价指标,集成时间序列趋势与滑动窗口分析,构建了三北防护林衰退判定标准,并对三北防护林的衰退状况进行了评价。结果表明:三北防护林衰退总面积达8.31万km²,占三北防护林总面积的16.0%,其中轻度、中度和重度衰退面积分别占三北防护林总面积的11.2%、4.0%和0.8%;遥感验证的总体精度达86.3%,野外实地调查验证的总体精度达92.4%。本研究构建了三北防护林衰退评价体系并辨识了其衰退分布格局,可为后续三北防护林的保护修复提供科学支撑。

1982—2018年西北地区植被总初级生产力和归一化植被指数对干旱的响应

苗愉祺, 陈宇, 刚成诚, 范蒙恩, 刘欢欢

2025, 36(10): 3094-3104. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.021

摘要 ( 9 )

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我国西北地区生态环境脆弱,对气候变化极为敏感。在全球干旱事件愈发频繁背景下,研究干旱化趋势对植被的影响及其响应机制具有重要意义。本研究基于1982—2018年标准化降水蒸散发指数(SPEI)、植被总初级生产力(GPP)和归一化植被指数(NDVI),从年际和季节尺度对比分析干旱特征(峰值、烈度和历时)对西北地区植被GPP和NDVI的影响及其响应差异。结果表明:1982—2018年间,西北地区干旱峰值、烈度和历时整体均呈显著上升趋势,其中,新疆东部和内蒙古西部干旱加剧,而青海东部和甘肃南部干旱缓解。年尺度上,干旱烈度与GPP和NDVI呈显著相关区域分别占研究区总面积的7.8%和7.4%,而干旱峰值与GPP、干旱历时与NDVI显著相关区域面积占比分别为5.5%和3.4%。季节尺度上,在春季,GPP更易受干旱累积效应的影响,而NDVI主要受当季干旱驱动;在夏季和秋季,GPP主要受干旱的滞后效应主导,NDVI则受滞后效应和当季干旱的双重作用。干旱烈度对GPP变化的负贡献率最高(38.6%),干旱峰值对NDVI变化的负贡献率最大(42.6%),而干旱历时对GPP和NDVI变化的正贡献率分别达30.3%和38.5%。总体而言,西北地区植被GPP和NDVI对干旱的响应以滞后效应为主,烈度和峰值分别主导其变化。在未来干旱加剧的背景下,干旱半干旱区应通过分区和季节管理增强生态系统对水分胁迫的适应性。

基于MaxEnt模型的灰肉红菇在中国的适生区分布预测

吴瑞宣, 吕韦韦, 禹飞, 范世明, 崔绍朋, 高瑞贺

2025, 36(10): 3105-3114. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.026

摘要 ( 10 )

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灰肉红菇是一种野生的药食用外生菌根菌,目前对于其当前和未来的适生区状况尚不清晰。本研究基于灰肉红菇在中国的分布数据,利用优化参数后的MaxEnt模型预测当前以及未来气候变化下灰肉红菇潜在适宜生境,并评估影响灰肉红菇分布的重要环境因子。结果表明:灰肉红菇的受试者工作特征曲线下面积值＞0.9,表示模型的预测结果具有高度可靠性。环境因子贡献率表明,影响灰肉红菇分布的最主要环境因子为最冷季度平均温度,贡献率达46.5%,适生阈值为7.3～18.2 ℃;其次为最湿季度平均温度、土壤盐基饱和度和最冷季度降水量,贡献率分别为17.4%、12.9%和6.9%,其适宜范围分别为16.5～27.4 ℃、6.9%～53.3%和74.1～269.4 mm,累计贡献率达83.7%。当前气候情景下,灰肉红菇的适生区面积为40.47×10⁵ km²,其中,高适生区、中适生区和低适生区面积分别为6.58×10⁵、20.98×10⁵和26.56×10⁵ km²,高适生区主要分布在云南、广西、广东和福建等省区。未来气候变化下灰肉红菇适生区呈现出增加趋势,SSP3-7.0情景下2070s的适生区总面积将达到最大,面积约为69.97×10⁵ km²。未来,灰肉红菇适生区质心将整体向东北方向迁移,趋势表现为由低纬度向高纬度迁移。

气候变化下鬼针草属入侵植物在中国潜在适生区预测

聂焱晗, 程健平, 付欣悦, 轩宇航, 万安, 赵晖

2025, 36(10): 3115-3125. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.027

摘要 ( 8 )

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气候变化背景下入侵种的分布格局是近年来生态学关注的一个重点。鬼针草属具有较强的入侵能力,本研究利用最大熵(MaxEnt)模型预测并对比了鬼针草属6种被中国外来入侵物种信息系统列为入侵种名录的植物(大狼耙草、白花鬼针草、鬼针草、多苞狼耙草、婆婆针和南美鬼针草)在当前和未来4种不同气候条件下适生区的范围。结果表明:MaxEnt模型可以较好地预测6个物种的适生区范围,当前气候下6种植物的受试者工作特征曲线下的面积值分别为0.929、0.976、0.921、0.977、0.903、0.980,这些物种具有不同的适生环境;6种植物在未来4种排放路径下的适生区面积整体上较当前均有所增加,但也有物种出现适生区面积下降的波动趋势。在全球气候变化的背景下,鬼针草属6种入侵植物的适生区范围基本呈现增加的趋势,为防控入侵种,还需进一步加强对不同物种生理习性和对气候变化响应的研究。

河北坝上草原天路风景道景观格局特征

李金煜, 余青

2025, 36(10): 3126-3138. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.028

摘要 ( 7 )

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探究风景道沿线景观格局演变及未来发展趋势,有利于统筹生态安全保护,并科学引导旅游业发展。本研究以河北坝上草原天路为例,构建风景道景观格局指标体系,运用Fragstats、最优参数地理探测器、ARIMA-MOP-PLUS模型,对比建设前(2000—2010年)和建设后(2010—2020年)景观格局的演变差异,揭示建设后演变的驱动因素,预测2035年旅游经济优先发展、惯性发展、生态优先发展和生态旅游发展情景下的景观格局变化。结果表明:耕地、林地和草地是坝上草原天路风景道沿线5 km缓冲区内的主要景观类型。与建设前相比,建设后,沿线区域景观整体连通性降低,形状复杂度和分布均匀度上升,破碎化加剧,干扰度增加了4.6%。旅游开发和道路交通对建设用地扩张的作用最大,贡献度为60.0%;地形土壤和社会经济是景观干扰度空间分异的主要驱动因素,q值为39.9%,坡度和其余因素的交互作用最强。2035年,在4类情景中,生态优先发展和生态旅游发展情景的干扰度低于其他情景,分别为0.52、0.53。生态旅游发展情景通过平衡生态用地和建设用地比例,使干扰度分布范围缩减了3.21 km²。研究结果可为优化草原天路沿线旅游资源配置、减轻旅游开发对坝上高原生态环境的负面影响提供决策支持。

基于气候轨迹模拟的区域气候连通性评估:以张家口市为例

薛倩楠, 史明晰, 王莹莹, 刘学琪, 王璐, 李皓

2025, 36(10): 3139-3149. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.022

摘要 ( 10 )

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气候变化和人类干扰造成物种迁移困难,加剧了全球生物多样性危机。然而,目前对于微观尺度的气候连通性研究仍不深入,无法有效指导气候廊道建设。本研究以河北省张家口市为例,采用气候暴露成本和人类暴露成本模型,以及最小累积暴露度模型,通过模拟2004—2080年间的气候轨迹,评估气候-人类复合胁迫下的气候连通性。结果表明:地形异质性是驱动暴露成本空间分异的主导因子,导致随物种热耐受阈值升高,研究区复合暴露成本由南高北低转变为北高南低;张家口气候连通性整体较低,坝上和太行山区分别为区域物种迁移的潜在源区和汇区,同时,人类干扰对气候连通性具有显著抑制作用,其中,坝上最突出;未来物种将主要沿“坝上-太行山”路径迁移,但本地气候生态位空缺区限制物种迁移。今后需结合保护目标与物种特性,分尺度评估气候连通性。最后,提出基于气候梯度调整廊道路径、根据物种生物学特性设计廊道宽度等多种气候廊道构建策略。

废弃煤矿区综合治理分区: 以重庆市綦江区南部四镇为例

俞慧婷

2025, 36(10): 3150-3160. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.023

摘要 ( 8 )

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淘汰传统落后产能后,废弃煤矿区往往面临着地表拉裂、水源疏干、土壤污染等生态问题。本研究从土地生态利用的视角综合考量废弃煤矿区的生态问题和功能价值,通过SBAS-InSAR、脆弱性评价、线性趋势分析、适宜性评价等要素识别方法和生态系统服务价值、生境敏感性和景观连通性等生态网络构建方法,对重庆市綦江区南部四镇2021年的综合治理分区展开研究,以期提高区域的生态修复效率。结果表明:2021年,研究区内山体治理区面积8.03 km²,水文治理区面积212.07 km²,林地治理区面积7.04 km²,农田治理区面积20.07 km²。研究区内有2个重要生态节点、5个一般生态节点,集中分布在研究区南部;生态廊道总长为172.47 km,其中,重要生态廊道长度为49.08 km,一般生态廊道长度为123.39 km,在空间上分布不均,亟需建设连通南北的重要通道。基于治理目标、空间范围及重要区位等维度,本研究构建了涵盖生态价值关键节点、功能连通性廊道以及要素治理单元3个方面的综合治理分区。从土地生态的视角出发探讨治理区的空间布局和重要点位,为当前以单一研究视角为主的矿区治理修复工作提供了新的研究方向。

一种非线性距离优劣解法在西安市中心城区人居环境适宜性评价中的应用

李尚志, 张猛

2025, 36(10): 3161-3174. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.025

摘要 ( 10 )

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传统人居环境适宜性评价方法难以有效刻画指标数值对整体适宜性的非线性贡献(如边际效应递减或过量反作用等)。为此,本研究以西安市中心城区为研究对象,提出了一种非线性距离优劣解法(TOPSIS),以实现人居环境适宜性的精细化定量评估。在方法上,构建以街区单元为基本分析粒度的评价框架,从自然环境、经济繁荣程度、生活便利性和建筑格局4个维度构建评价体系。基于各指标数据的分布特征,引入幂率函数、高斯函数、Beta函数和高斯混合模型等非线性拟合方法,刻画指标对人居环境的非线性影响与边际效应,进而建立“基于非线性函数识别理想解与负理想解”的改进TOPSIS模型。同时,对比多种主、客观赋权方法为评价算法遴选更为合理的权重分配策略。结果表明:研究区人居环境适宜性指数值近似正态分布,空间上呈现出以城市街区单元为单位的混合型空间分布特征。高适宜性区域占地面积为167.82 km²(占比17.5%),主要分布于碑林区、新城区及雁塔区部分街区,普遍呈现出绿化率、建筑密度适中及生活设施完善的特征;低适宜性区域集中在城市老城区及开发不足地带,表现为绿化率偏低、建筑密度偏高或基础设施薄弱等空间失衡现象。空间滞后模型和空间误差模型进一步揭示了评价方法的适用性和稳健性。本研究提出的非线性TOPSIS算法丰富了适宜性评价的理论体系,拓展了空间决策支持方法,可为城市空间优化和精细化治理提供理论依据和方法支持。

毛竹根际多功能解磷菌zafu-111的分离及全基因组解析

房翠莲, 曹婷婷, 尹语申, 胡昊鸿, 邹程康, 郑邹程, 李全, 宋新章

2025, 36(10): 3175-3186. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.007

摘要 ( 11 )

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土壤有效磷匮乏是制约毛竹林生产力和生态功能发挥的关键因素,挖掘其根际解磷菌资源、探究菌株解磷机制是绿色、高效培育毛竹林的重要策略。本研究采用高通量筛选方法分离毛竹根际解磷菌,探究其在15种碳源下的解磷效果,采用全基因测序技术分析菌株参与磷循环的相关基因,通过接种试验探究菌株对长期磷添加(100 kg P·hm^-2·a^-1)土壤磷的溶解能力。从毛竹根际分离出一株高效解磷细菌zafu-111,经鉴定为洋葱伯克霍尔德菌。该菌株主要利用葡萄糖和柠檬酸等4种碳源溶解3种无机磷(磷酸三钙、磷酸铁、磷酸铝)和2种有机磷(卵磷脂和植酸钙),解磷能力最高为54.55 mg·L^-1·d^-1。菌株zafu-111具有无机磷溶解、有机磷矿化、磷转运和磷饥饿调控4类参与土壤磷循环的功能基因,gltA和ppa等41个有机酸代谢的编码基因和phoA、phoD等45个调控磷酸酶合成的基因。此外,菌株zafu-111具有产吲哚乙酸(IAA)、分泌铁载体、降解木质素和分解硅酸钙的能力。接种30 d后,菌株zafu-111使对照样地土壤酸性磷酸酶提高34.4%,有效磷含量增加21.6%;在磷添加样地二者则分别降低5.9%和6.8%。接种90 d后,对照样地土壤pH提高0.03个单位,有效磷含量无显著变化;而磷添加样地土壤的pH提高0.06个单位,有效磷含量提高35.4%。综上,菌株zafu-111可利用多种碳源提高难溶性磷的溶解,同时具备丰富的植物促生功能基因及相关特性,在缓解毛竹林磷胁迫及微生物菌肥开发中具有重要潜力。

微囊藻毒素-LR慢性暴露对菖蒲磷吸收及积累的影响

陈国元, 叶凡, 姜子涵, 李青松

2025, 36(10): 3187-3192. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.033

摘要 ( 8 )

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为研究微囊藻毒素-LR(MC-LR)慢性暴露对菖蒲磷吸收及积累的影响,在MC-LR浓度为0(对照)、1、10、30 μg·L^-1的水培体系中,对菖蒲进行25 d的胁迫培养,测定不同处理菖蒲生长状况、根系活力、丙二醛(MDA)含量、2C型丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶(PP2C)活性以及菖蒲磷吸收特性和磷积累量的变化。结果表明:1 μg·L^-1 MC-LR暴露后,菖蒲根系生物量增加12.1%,根系活力增强33.6%,植株对磷的亲和力及吸收潜能上升,从而促进了菖蒲对磷的吸收和积累。10 μg·L^-1 MC-LR暴露后,菖蒲根系活力和MDA含量无显著变化,而根系PP2C活性下降25.4%,对菖蒲磷吸收和积累有一定程度的负面影响。30 μg·L^-1 MC-LR暴露后,菖蒲根系活力下降25.8%,MDA含量上升48.9%,PP2C活性降低48.5%,根系生物量减少11.2%,植株对磷的亲和力及吸收潜能下降,抑制了菖蒲对磷的吸收和积累,但磷优先向地上部转移,以满足茎叶对磷的需求。表明在试验设计的浓度范围内,较高浓度(≥10 μg·L^-1) MC-LR慢性暴露对菖蒲磷吸收和积累具有不同程度的抑制作用,会对菖蒲生长产生不利影响。

基于深度学习的高寒草甸高原鼠兔危害地秃斑的分割算法

李佳珍, 王联国, 花立民, 杨洋, 孔雅利, 杨思维

2025, 36(10): 3193-3201. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.031

摘要 ( 7 )

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精准识别高原鼠兔危害地秃斑,是科学评估其危害程度的前提与基础。传统的秃斑识别与面积测算方法存在计算繁琐、效率低下等问题。本研究基于深度学习的无人机影像分割方法,提出了小波增强U型卷积神经网络(W-UNet)分割方法。该方法以U型卷积神经网络(UNet)为基础架构,采用视觉几何组16层网络(VGG16)作为主干网络。在跳跃连接部分引入坐标注意力机制(CA)提升目标区域的空间定位能力。在编码阶段引入小波变换卷积(WTConv),增强高频信息提取与细粒度特征的恢复能力。此外,采用Focal Loss与Dice Loss组合构建损失函数,有效解决类别不平衡问题。结果表明: 本研究提出的无人机影像分割方法在平均交并比(MIoU)、类别平均像素准确率(MPA)和整体准确率(ACC)方面分别达到81.2%、89.4%和95.8%,显著优于传统的UNet-Vgg模型。该研究为高原鼠兔鼠害地秃斑的高效精准监测提供了有力的技术支撑。

热带海洋牧场生态安全研究进展

王凤霞, 李建, 朱辉

2025, 36(10): 3202-3210. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.035

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在全球海洋资源开发与保护并重的背景下,海洋牧场已成为促进渔业资源可持续利用和改善近海生态环境的重要模式。热带海洋牧场位于高温、高盐、高生物多样性且扰动频发的海域,其生态安全评估面临较高的不确定性与管理难度。本文基于国内外文献,从生态安全评价指标体系、评价方法与权重设置等维度系统梳理了相关研究进展:现有成果多建立在温带及亚热带海洋牧场的评价框架之上,近年虽有面向热带的探索,但在高温胁迫生物响应参数、旅游承载压力、高频扰动因子等方面关注不足;方法上已从静态综合评价发展到融合因果分析、机器学习与系统动力学的动态预测,但在热带场景的适用性验证上仍有限;权重设置方面,主客观赋权及组合赋权已被采用,但尚缺针对热带特有生态因子的权重优化研究。针对上述不足,本文提出未来研究应重点关注以下内容:1)构建融合自然与人为扰动的多源不确定性评估框架,提高风险预警精度;2)建立体现热带生态特征与产业耦合关系的综合评价体系,突破评价指标的“气候带迁移”局限;3)开发时序嵌入型评价工具,实现生态安全状态的动态监测与管理优化。

生命周期视角下城市多尺度碳排放研究进展及协同减排策略探索

周含笑, 胡宏

2025, 36(10): 3211-3224. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.024

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基于全生命周期评价的城市碳排放研究是制定城市协同减排策略的重要依据。虽然国内外相关研究成果日益丰硕,但不同研究侧重的空间尺度和产业领域各异,研究方法和结果也存在较大差异。本文梳理1998—2024年中英文相关文献,概述生命周期视角下城市多尺度碳排放研究趋势及其学科分异特征,进而基于知识图谱分析方法比较城市、街区、建筑3个尺度下碳排放生命周期的关键因素及作用机制。随着研究尺度从宏观城市转向微观建筑,研究方法从基于投入产出模型的分析向基于生命周期的分析过渡,碳排放生命周期影响因素从宏观的社会经济特征、城市形态特征向微观的建筑功能形态及建筑材料与结构过渡。最后,本文从搭建多尺度碳排放生命周期数据管理平台、解析城市碳排放生命周期动态演化机制、实现跨区域多部门碳减排协同管理3个方面探讨了生命周期视角下城市协同碳减排策略,可为低碳导向的城市可持续发展与双碳目标实现提供借鉴。

生态系统土壤水热远程监测网络的低成本构建方法

王浩飞, 刘斌, 王丽, 朱美玲, 冯亮亮, 倪兴成, 李轾, 樊军

2025, 36(10): 3225-3230. doi:10.13287/j.1001-9332.202510.034

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随着自动化技术发展,远程监测网络将在生态系统数据获取与高效处理上发挥优势,为生态监测和资源管理提供数据支持。本文采用国产低成本智能数字传感器与采集器,集成构建了一种生态系统土壤水热远程监测网络,实现了对多参数(土壤水分、温度、空气温湿度和降水量)的长期连续监测和数据远程传输。具体安装流程包括:1)样点选择:综合考虑地形地貌与植被类型等选择有代表性的监测样点;2)设备安装:通过田间钻孔法在选定样点2 m深土壤剖面上安装不同深度土壤水热传感器,并通过总线方式连接到由10 W太阳能板供电的数据采集器;3)数据记录:每小时测量存储一组数据汇聚到基于互联网的服务器。与进口设备相比,该方法设备成本为进口设备的20%左右。基于该方法,在陕西省神木市构建了包含60个样点的监测网络,包括沙黄土和沙土两种主要土壤质地,进行实际运维与验证。结果表明,在不同土壤质地条件下该网络均可精准捕捉不同深度土壤水分和温度变化,并表现出良好的测量精度(R²≥0.90),监测网络还可以实现对空气湿度和降水的同步观测。本研究建立的远程监测网络为多样点生态系统土壤水热远程监测提供了技术范式,对推动生态系统原位动态观测具有积极意义。

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