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    1. 1997—2018年生态系统服务研究热点变化与动向
    巩杰, 徐彩仙, 燕玲玲, 郭青海
    应用生态学报    2019, 30 (10): 3265-3276.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201910.009
    摘要216)      PDF(pc) (1898KB)(5)    收藏
    生态系统服务研究已成为生态学、地理学、环境经济学等学科的热点议题.基于Citespace与Carrot 2文献分析工具,以Web of Science为数据源,本文分析了1997—2018年生态系统服务研究热点与发展趋势.结果表明: 近20年来,生态系统服务研究文献数量、研究机构均明显增加,主要的发文国家有美国、英国、德国、中国、澳大利亚,其中,美国的发文量与影响力最大.综合来看,中国在生态系统服务研究方面起步较晚,近期发展势头迅猛,科研产出量显著增加;但与国际相比还存在一定差距,文献质量及影响力还有待提高,国际合作交流有待提升.生态系统服务的热点主要集中在评估方法与模型、气候变化、生物多样性、土地利用变化、权衡与协同关系、科学研究决策及管理6方面.未来亟需加强的研究方向主要包括:生态系统服务的形成机制、评估指标及方法与模型、权衡与协同关系的时空动态与影响因素、生态系统服务与人类福祉的耦合关系、面向可持续发展的生态系统服务科学研究与决策管理等.
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    2. 我国稻田氮磷流失现状及影响因素研究进展
    张子璐, 刘峰, 侯庭钰
    应用生态学报    2019, 30 (10): 3292-3302.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201910.029
    摘要186)      PDF(pc) (798KB)(5)    收藏
    水稻是我国主要的粮食作物,分析现阶段我国稻田氮磷流失现状及影响因素,对明确不同区域水稻化肥减施潜力具有重要意义.本研究对我国主要稻区地表径流氮磷流失现状特征和降雨、种植模式、栽培技术、施肥管理、水分管理方式及其他影响因素进行了总结.六大稻区全氮(TN)、全磷(TP)径流损失量范围分别在5.09~21.32和0.70~3.22 kg·hm-2,均以华南双季稻区最高,TN径流损失量以华北单季稻区最低,TP径流损失量以西南高原单双季稻区最低.各稻区农户习惯施肥的水稻田田面水TN、TP峰值普遍高于径流水.水稻施肥后一周内为氮磷流失高峰期.与优化施肥相比,农户习惯施肥仍具有20%左右的氮磷减施潜力.各因素中,降雨和施肥管理是影响稻田径流氮磷流失的主要因素,而施肥管理和水分管理则最具可控性,具体调控措施包括化肥减量、施用新型肥料、有机肥代替化肥和节水灌溉等.整体上我国稻田氮磷流失风险在南方更突出.应以资源高效利用模式进行水稻种植以降低养分流失风险.未来研究应侧重稻田面源污染监测、氮磷流失风险评估、氮磷流失特征和机理、化肥减施增效新技术等方向.
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    3. 根系分泌物收集技术研究进展
    郭婉玑, 张子良, 刘庆, 尹华军
    应用生态学报    2019, 30 (11): 3951-3962.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201911.040
    摘要175)      PDF(pc) (1667KB)(15)    收藏

    根系分泌物在调控陆地生态系统根际微环境间的物质、能量和信息交流中具有重要作用.构建准确、适用的根系分泌物收集方法,对根系分泌物的种类、含量及其对环境变化的响应等信息的精准获取是理解植物根系-土壤界面生态过程与信息交流的关键环节和前提.目前,传统或新型的根系分泌物收集技术都致力于认知根系分泌物中化合物种类多样性和含量变化,但根系的生长高度依赖周围介质和生长环境,使根系分泌物的收集很难避开对根系本身的损伤、土壤颗粒对根系分泌物的吸附和释放,以及微生物代谢等因素的干扰,导致不同根系分泌物收集方法都存在各自的优缺点.本研究从室内收集和野外原位收集两方面系统综述了当前应用较广的一些传统和新型根系分泌物收集技术,并总结和比较了每种收集方法的优缺点;在此基础上,基于森林根际生态学过程野外原位研究的重要性和代表性,结合当前根系分泌物研究的不足,展望了未来森林根系分泌物野外原位收集技术构建中值得关注的3个重点方向,旨在为相关研究者开展根系分泌物收集与作用研究提供参考.

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    4. 大气氮沉降监测方法研究进展
    吴玉凤, 高霄鹏, 桂东伟, 刘学军
    应用生态学报    2019, 30 (10): 3605-3614.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201910.008
    摘要153)      PDF(pc) (799KB)(4)    收藏
    大气氮沉降是全球氮素生物地球化学循环中的重要环节,指包括氧化态(NOy)和还原态(NHx)的活性氮通过干、湿沉降两种方式从大气中移除并降落到地表的过程,对陆地和水生生态系统的结构和功能有重要影响.日益增加的氮沉降对自然生态系统和人类健康构成潜在威胁,如何准确监测不同生态系统的干、湿氮沉降的组成和通量,建立统一的监测技术方法是近年来的研究热点和难点之一.本文详细综述了近年来国内外干、湿氮沉降的监测方法,包括微气象学法、推算法、模型法、替代面法、降水采集法和离子交换树脂法等.并结合其在区域、国家及全球尺度的应用对比总结了不同方法的优缺点,为建立全国性的氮沉降监测网络提供方法学的支持.
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    5. 太行山山地森林群落植物区系与地理格局——基于植物群落清查数据
    张殷波, 孟庆欣, 秦浩, 唐志尧, 张峰
    应用生态学报    2019, 30 (10): 3395-3402.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201910.031
    摘要150)      PDF(pc) (1349KB)(3)    收藏
    太行山区位于黄土高原与华北平原之间,是我国生物多样性保护的重要优先区之一.本文以广义太行山涉及的108个行政县域为研究区域,基于太行山山地森林群落植物清查数据,系统分析了太行山山地森林群落的科属特征、区系组成、植物多样性地理格局及其丰富度热点地区.结果表明: 调查的778个样地得到太行山山地森林群落种子植物共计100科447属963种,其中,裸子植物3科7属12种,被子植物97科440属951种,生活型以草本植物占优势(71.1%);科的分布区类型以热带分布(38%)和温带分布(24%)为主,属的分布区类型以温带成分占主导(68.7%);太行山山地森林群落植物多样性的水平分布格局呈由西南向东北逐渐递增的趋势,群落物种多样性与经纬度均呈正相关关系,但不同生活型植物的多样性格局不相一致,草本植物多样性与经纬度呈正相关,而木本植物多样性与经纬度则无明显相关性;在垂直梯度上,太行山山地森林群落植物丰富度呈单峰分布,集中分布在400~1800 m的低中海拔地带,在1000~1200 m丰富度最高;基于群落清查数据绘制太行山山地森林群落植物丰富度分布图,鉴别出小五台山、云台山、太岳山、王屋山、中条山等山地为植物丰富度热点地区,应列入太行山优先保护的重点规划区域.
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    6. 陕西省典型天然次生林和人工林生产力对气候变化的响应
    梁思琦, 彭守璋, 陈云明
    应用生态学报    2019, 30 (9): 2892-2902.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.022
    摘要150)      PDF(pc) (2753KB)(6)    收藏
    本研究利用基于过程的动态植被模型LPJ-GUESS模拟并分析陕西省栎类林和刺槐林在未来时期(2015—2100年)不同气候情景下净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)的动态变化和趋势.结果表明: 与基准时期(1961—1990年)相比,未来时期陕北地区栎类林和刺槐林NPP将分别下降4.9%~29.5%、22.5%~56.2%,而在关中和陕南地区栎类林和刺槐林NPP将分别升高13.0%~49.0%、21.3%~62.9%; 未来时期,不同情景下的栎类林和刺槐林NPP均表现为RCP2.6<RCP4.5<RCP8.5;未来时期,2种不同类型森林在陕北、关中、陕南3个分区均表现为碳汇,栎类林在陕北和关中地区的碳汇功能更强,而刺槐林在陕南地区的碳汇功能更强;3个分区刺槐林在不同RCP情景下NEP的变化幅度均大于栎类林.
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    7. 蚂蚁筑巢对西双版纳热带森林土壤微生物生物量碳及熵的影响
    陈闽昆, 王邵军, 陈武强, 曹润, 曹乾斌, 王平, 左倩倩, 张哲, 李少辉
    应用生态学报    2019, 30 (9): 2973-2982.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.036
    摘要150)      PDF(pc) (728KB)(4)    收藏
    蚂蚁筑巢能够改变热带森林土壤理化环境,从而对土壤微生物生物量碳及熵的时空动态产生重要影响.本研究以西双版纳高檐蒲桃热带森林群落为对象,采用氯仿熏蒸法对蚂蚁巢地和非巢地土壤微生物生物量碳及熵时空动态进行测定.结果表明: 1)蚁巢地平均微生物生物量碳及熵(1.95 g·kg-1,6.8%)显著高于非巢穴(1.76 g·kg-1,5.1%);蚁巢地和非蚁巢地土壤微生物生物量碳呈单峰型时间变化趋势,而土壤微生物熵呈“V”型变化格局.2)蚁巢地和非巢地土壤微生物生物量碳及熵均具有明显的垂直变化:微生物生物量碳随土层加深显著降低,微生物熵则沿土层加深显著升高,但蚁巢微生物生物量碳及熵的垂直变化较非巢穴显著. 3)蚂蚁筑巢引起了巢内水分和温度的显著改变,进而影响土壤微生物生物量碳及熵的时空动态.土壤水分分别解释微生物生物量碳及熵的66%~83%和54%~69%,而土壤温度分别解释土壤微生物生物量碳及熵的71%~86%和67%~76%. 4)蚂蚁筑巢引起土壤理化性质变化对土壤微生物生物量碳和熵产生重要影响.蚁巢土壤微生物生物量碳与土壤有机碳、温度、全氮、含水率呈极显著正相关,与容重、硝态氮,水解氮呈显著正相关,与土壤pH呈极显著负相关;除土壤微生物熵与pH呈显著正相关外,与其他土壤理化指标均呈显著负相关.土壤总有机碳、全氮和温度对微生物生物量碳的贡献最大,而土壤总有机碳和全氮对微生物熵的负作用最小.因此,蚂蚁筑巢能够显著改变微生境(如土壤水分与温度)及土壤理化性质(如总有机碳及全氮),进而调控热带森林土壤微生物生物量碳及熵的时空动态.
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    8. 内蒙古草甸草原土壤理化性质和微生物学特性对刈割与氮添加的响应
    王志瑞, 杨山, 马锐骜, 王汝振, 冯雪, 李慧, 姜勇
    应用生态学报    2019, 30 (9): 3010-3018.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.034
    摘要145)      PDF(pc) (843KB)(3)    收藏
    频繁的刈割和氮输入增加是导致草地生态系统退化的重要原因.土壤微生物学特性作为评估土壤质量的重要生物学指标,对草地刈割和氮输入增加的响应规律仍不十分明确.本研究依托内蒙古呼伦贝尔草原刈割复合氮添加野外实验平台,分析了土壤理化性质、土壤微生物生物量、土壤呼吸和土壤酶对刈割、氮添加的响应及其生长季动态变化.结果表明: 刈割显著降低了土壤微生物生物量碳、氮、磷和土壤呼吸(基础呼吸和底物诱导呼吸),与刈割后导致的水分限制及碳限制有关.刈割显著降低了氮磷获取酶(N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和酸性磷酸单酯酶)的活性,符合“资源分配假说”.氮添加显著降低土壤pH值,但土壤微生物生物量对氮添加和pH降低均无显著响应,表明氮输入增加引起的土壤酸化不是影响微生物生物量的主要因素.氮添加对土壤呼吸和酶活性也无显著影响,与以往在典型草原的大多数研究结果不一致.刈割和氮添加复合处理显著降低了土壤微生物生物量磷,但提高了土壤中有效磷含量,降低了酸性磷酸酶活性.微生物生物量碳、氮、磷和土壤呼吸等的相关参数均在7月最高,这与夏季高温多雨有关.土壤酶活性在春夏季较高,生长季末期较低.这表明在该草甸草原,刈割将导致土壤碳氮磷养分失衡,从而加剧草原退化;而氮添加在短期内并未对土壤微生物生物量和活性产生显著影响.
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    9. 川西亚高山森林土壤动物对杨树和箭竹凋落物分解过程中微生物群落的影响
    蓝丽英, 杨万勤, 吴福忠, 刘育伟, 杨帆, 郭彩虹, 谌亚, 谭波
    应用生态学报    2019, 30 (9): 2983-2991.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.033
    摘要143)      PDF(pc) (760KB)(8)    收藏
    为了解凋落物分解过程中碎屑食物链土壤动物与微生物的相互联系,本研究以川西亚高山森林杨树和箭竹凋落叶为对象,通过原位控制试验,于2016年4月至2018年4月采用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法,研究了土壤动物对两种凋落叶分解过程中微生物丰度、群落结构和多样性的影响.结果表明: 土壤动物的参与显著影响两个树种凋落叶分解过程中微生物PLFAs含量,降低了分解前240天的PLFAs含量,增加了分解360~480 d的PLFAs含量;土壤动物的参与降低了杨树分解过程中的真菌/细菌比值,增加了革兰氏阳性菌(G+)/革兰氏阴性菌(G-)比值,对箭竹分解过程中真菌/细菌和G+/G-比值的影响作用相反;两个树种凋落叶的微生物多样性和均匀性在分解的120 d和480 d维持着较高水平,在分解的360 d和720 d急剧降低,土壤动物的参与显著影响杨树凋落叶的微生物多样性和均匀性,但对箭竹影响不显著;土壤动物对凋落叶微生物PLFAs变化的影响随分解持续时间和树种变化存在差异.亚高山森林凋落物分解过程中土壤动物与微生物群落的相互作用随季节和树种变化具有变异性.
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    10. 坡向对毛竹林土壤养分及其生态化学计量特征的影响
    陈涵兮, 海龙, 黄利民, 毛正荣, 柴彦君
    应用生态学报    2019, 30 (9): 2915-2922.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.025
    摘要140)      PDF(pc) (700KB)(8)    收藏
    采集浙江省龙游县境内毛竹林地不同坡向(阴坡和阳坡)的土壤样品进行对比分析,研究坡向对毛竹林地土壤养分及其生态化学计量特征的影响.结果表明: 土壤养分受坡向和土层深度的影响,采样区内土壤的养分水平呈阴坡>阳坡、表层土壤>底层土壤的变化趋势.阴坡土壤的阳离子交换量、总有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、全钾和速效钾含量显著高于阳坡,分别高43.7%、103.8%、92.0%、75.5%、22.4%、89.4%和240.7%,而阴坡和阳坡土壤的全磷含量并无显著性差异.0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm 3个土层中,无论是阴坡还是阳坡,其土壤C/N差异均不显著,而阴坡土壤C/P显著高于阳坡,分别高180.8%、42.0%和54.3%;各土层中,阴坡和阳坡土壤的C/K和N/K之间的差异不显著,而阴坡和阳坡土壤的C/K和N/K在3个土层间存在极显著性差异.采样区域内阴坡土壤有机碳与全氮、全磷和全钾之间呈极显著的正相关关系,并且与各速效养分间也均呈极显著的正相关关系.总体而言,毛竹林阴坡的土壤养分及其生态化学计量特征优于阳坡.
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    11. 冻融条件和土壤湿度对森林土壤渗漏液溶解性有机质含量与光谱结构特征的影响
    孔玉华, 朱龙飞, 吴浩浩, 傅平青, 徐星凯
    应用生态学报    2019, 30 (9): 2903-2914.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.005
    摘要139)      PDF(pc) (1845KB)(4)    收藏
    土壤溶解性有机质(DOM)含量及其稳定性影响土壤碳氮循环关键过程,目前气候变化下森林土壤DOM含量及其光谱结构特征仍不明确.本研究利用长白山阔叶红松混交林和次生白桦林表层土壤进行室内冻融模拟试验,结合三维荧光光谱-平行因子分析方法,研究冻融强度和冻融循环次数及其交互作用对不同湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量、组分和光谱结构特征的影响.结果表明: 森林土壤渗漏液DOM含量及其组分因林分类型、土壤湿度、冻融强度、冻融循环次数不同而存在差异.2种林分土壤渗漏液DOM含量均在中湿度下最低,并受高强度冻融影响显著,且随冻融循环次数增加呈现先增加后降低的趋势.可鉴别DOM的3个荧光组分:胡敏酸类DOM、富里酸类DOM和蛋白类DOM;阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分以富里酸类物质为主,腐殖化程度较高;而次生白桦林土壤渗漏液DOM组分以胡敏酸类物质为主,3组分受冻融强度显著影响,稳定性较低.经冗余分析(RDA)发现,林分在很大程度上决定森林土壤DOM属性变化,次生白桦林土壤渗漏液DOM含量及其3组分荧光强度大于阔叶红松混交林;土壤湿度显著影响DOM芳香性,2种林分土壤渗漏液DOM芳香性均呈中湿度>高湿度>低湿度的趋势;随冻融强度增加,阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM芳香性显著降低;多次冻融循环显著提高2种林分土壤渗漏液DOM腐殖化程度.因此,不同冻融作用下,低湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量及其生物有效性呈现增加的趋势,尤其是次生白桦林土壤,可能会增加春季冻融期温带森林土壤溶解性有机质淋溶损失.这些结果可为深入研究野外冻融期温带森林土壤溶解性有机质周转机制提供参考.
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    12. 放牧对草地土壤氮素循环关键过程的影响与机制研究进展
    王芳芳, 徐欢, 李婷, 伍星
    应用生态学报    2019, 30 (10): 3277-3284.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201910.021
    摘要138)      PDF(pc) (483KB)(4)    收藏
    放牧是人类管理利用草地生态系统的最主要途径之一.食草动物的采食、践踏、卧息和排泄物归还等干扰不仅会改变草地地上植物群落,也会对土壤养分循环产生显著的影响.随着人类活动的加剧,放牧强度和频率也在逐渐增加,从而对草地土壤氮素循环关键过程产生重要影响.放牧主要通过改变土壤的物理性质、土壤氮库以及微生物的组成和结构,进而影响氮素在土壤中的迁移与转化.适度放牧会促进土壤氮素的矿化过程和硝化过程,加快氮素的周转,有利于植物吸收可利用氮素,而对于反硝化的影响与草地的水热条件和土壤类型等密切相关.目前,关于放牧强度对土壤氮素循环关键过程影响的研究结果不一致,其影响机制尚不明晰,尤其对于不同类型的草原仍存在较大的差异.本研究在大量查阅国内外已有研究结果的基础上,论述了放牧对土壤氮素循环关键过程的影响效应,总结了放牧对土壤氮素循环的影响机制,指出了目前研究过程中存在的不足,并对未来研究中值得重点关注和深入研究的科学问题进行了探讨与展望,为进一步理解放牧对草地土壤氮素循环的影响提供参考.
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    13. 沙地樟子松带状混交林土壤碳氮磷化学计量特征
    王凯, 雷虹, 石亮, 张日升, 宋立宁
    应用生态学报    2019, 30 (9): 2883-2891.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.001
    摘要135)      PDF(pc) (1013KB)(2)    收藏
    探究不同沙地樟子松混交林土壤碳氮磷化学计量变化规律,为其混交经营提供科学依据.以沙地樟子松纯林为对照,在沙地樟子松×榆树及沙地樟子松×怀槐带状混交林中,沿沙地樟子松和伴生树种两个方向在距离混交中心0、1、2、3和4 m处的不同土层采集土样,分析土壤有机C、全N、全P、速效N、速效P含量及其计量比的特征.结果表明: 沙地樟子松混交林土壤有机C、全N和速效N含量高于纯林, 沙地樟子松与榆树混交主要增加了深层土壤有机C和全N含量,以及C/N和C/P, 沙地樟子松与怀槐混交提高了土壤N含量, 降低了P含量.随着远离混交林中心,沙地樟子松×榆树混交林中沙地樟子松林带的土壤C/N先升高后降低,全P和速效P含量下降,N/P增加;榆树林带土壤C/N下降,速效P含量先升高后降低.沙地樟子松×怀槐混交林土壤全N含量在沙地樟子松林带先降低后升高,在怀槐林带先升高后降低.沙地樟子松混交林提高了土壤C、N储量,沙地樟子松应与榆树行间混交,与怀槐间隔2行混交.
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    14. 土壤有机碳和微生物群落结构对多年不同耕作方式与秸秆还田的响应
    傅敏, 郝敏敏, 胡恒宇, 丁文超, 翟明振, 张海依
    应用生态学报    2019, 30 (9): 3183-3194.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.039
    摘要135)      PDF(pc) (995KB)(4)    收藏
    土壤有机碳对维持陆地生态系统功能和缓解土壤退化问题至关重要,土壤微生物参与土壤有机碳的循环过程,而耕作方式与秸秆还田影响土壤有机碳和微生物群落.本试验采用裂区试验设计,耕作方式为主区,分别设深松(ST)和旋耕(RT)处理,副区为秸秆还田量,分别设秸秆全还田(F)和秸秆不还田(0)处理,采用Illumina测序技术测定土壤微生物群落结构和固碳功能基因,并测定了2012—2017试验年间土壤有机碳含量.结果表明: 1)深松耕作和秸秆还田均显著提高了pH、微生物生物量碳、总氮、粉粒含量、黏粒含量,而显著降低了砂粒含量; 2)试验年间各处理的土壤有机碳(SOC)含量均呈增加趋势,但与旋耕耕作和秸秆不还田处理相比,深松耕作和秸秆还田处理的平均有机碳增量分别显著提高30.6%和33.2%; 3)土壤中最丰富的细菌类型为变形菌门,其次为酸杆菌门和芽单胞菌门; 4)深松秸秆还田处理(STF)具有较高的微生物多样性; 5)除砂粒含量外,土壤pH、微生物生物量碳、总氮、粉粒和黏粒含量均促使深松秸秆全还田处理下的微生物群落结构向着有利于有机碳积累的方向发生变异; 6)除二糖和寡糖代谢途径外,CO2固定、发酵、主要碳水化合物代谢、一碳代谢、糖醇、有机酸、糖苷水解酶类的代谢功能基因丰度均表现为深松耕作显著高于旋耕,且均与土壤有机碳呈正相关关系.因此,深松结合秸秆还田能够改善土壤基本性质与土壤微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和解决土壤退化问题.
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    15. 部分根区灌溉与合理密植对旱区棉花产量和水分生产率的影响
    罗振, 辛承松, 李维江, 张冬梅, 董合忠
    应用生态学报    2019, 30 (9): 3137-3144.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.030
    摘要133)      PDF(pc) (705KB)(3)    收藏
    为揭示部分根区灌溉与合理密植在棉花产量和水分生产率上的互作效应及其生理学机制,探索旱区节水灌溉植棉的新途径,在内蒙古自治区西部大田条件下,采用两因子试验设计研究了灌溉方式(常规灌溉、亏缺灌溉、部分根区灌溉)和种植密度(13.5万、18.0万、22.5万株·hm-2)对棉花生长发育、产量、水分生产率和相关生理指标的影响.结果表明: 灌溉方式和种植密度及其互作对棉花生物产量、籽棉产量、产量结构和收获指数有显著影响.常规灌溉条件下,提高密度能显著提高生物产量和单位面积铃数,但铃重和收获指数显著降低,高密度与中等密度下的经济产量相当,并显著高于低密度处理;部分根区灌溉可显著提高棉花叶片中脱落酸(ABA)含量,并显著降低吲哚乙酸(IAA)含量,促进同化物向生殖器官的分配,提高收获指数.随着种植密度的提高,部分根区灌溉下单位面积铃数增加、铃重基本不变,高密度较中、低密度籽棉分别增产6.7%和11.5%.高密度下,部分根区灌溉与常规灌溉的籽棉产量相当,霜前花率提高22.5%,节水30%,水分生产率提高49.3%.种植密度对主茎功能叶光合速率没有显著影响,灌溉方式对光合速率有显著影响,亏缺灌溉显著降低了主茎功能叶的光合速率,而部分根区灌溉的叶片光合速率与常规灌溉相当.部分根区灌溉灌水侧根系茉莉酸(JA)含量和水通道蛋白基因(PIP)表达量显著高于常规灌溉,表明部分根区灌溉下,JA作为信号分子参与了灌水侧根系水分吸收的调控,PIP基因上调表达,根系吸水能力增强,保障了地上部叶片的水分平衡,进而维持了较高的光合速率.部分根区灌溉配合适当密植(22.5万株·hm-2)是旱区节水植棉的重要技术途径.
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    16. 灌水量对温室番茄土壤CO2、N2O和CH4排放的影响
    陈慧, 商子惠, 王云霏, 朱艳, 蔡焕杰
    应用生态学报    2019, 30 (9): 3126-3136.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.024
    摘要131)      PDF(pc) (1077KB)(3)    收藏
    为揭示不同灌水量对温室番茄土壤CO2、N2O和CH4排放及作物产量的影响,提出有效的减排措施,试验设置充分灌溉(1.0W,W1.0;W为充分供水的灌水量)、亏缺20%灌溉(0.8W,W0.8)和亏缺40%灌溉(0.6W,W0.6)3个灌水水平,采用静态暗箱/气相色谱法于2017年4—12月对两茬温室番茄土壤CO2、N2O和CH4进行全生长季监测,分析土壤CO2、N2O和CH4排放对不同灌水量的响应.结果表明: 番茄两个生长季中,土壤CO2、N2O和CH4排放量均随着灌水量增加呈现逐渐增加的趋势(W1.0>W0.8>W0.6),除W0.6和W1.0处理间土壤N2O排放具有显著差异外,其他各处理间气体排放差异均不显著.与W1.0处理相比,W0.6和W0.8处理土壤CO2排放分别减小了12.2%和8.3%,N2O分别减小了19.1%和8.0%,CH4分别减小了11.0%和6.2%.番茄产量和由土壤N2O和CH4引起的全球增温潜势(GWP)均随灌水量增加而增加;与W1.0处理相比,W0.6处理产量和GWP显著减小,降幅分别为17.0%和22.9%,而W0.8处理对两者未产生显著影响.单位产量GWP随灌水量增加表现为先增加后降低的趋势(W0.8>W1.0>W0.6),处理间差异不显著.灌溉水利用效率(IWUE)随灌水量增加而降低,与W1.0处理相比,W0.6和W0.8处理IWUE分别增加了38.3%和9.4%.回归分析表明,土壤CO2排放通量与土壤水分呈指数负相关关系;土壤CH4通量与土壤水分呈线性正相关关系;当土壤温度小于18 ℃和大于18 ℃时,土壤N2O排放通量与土壤温度间均呈指数负相关关系.灌水增加了番茄产量和温室气体排放,但降低了IWUE.综合考虑番茄产量、IWUE和温室效应,推荐W0.8处理为较佳的灌溉模式.
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    17. 遮阴对闽楠叶绿素含量和光合特性的影响
    唐星林, 姜姜, 金洪平, 周晨, 刘光正, 杨桦
    应用生态学报    2019, 30 (9): 2941-2948.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.002
    摘要130)      PDF(pc) (605KB)(3)    收藏
    为探讨闽楠对不同光环境的光合适应机制,以2年生闽楠幼苗为材料,设置3个光照处理(全光照、遮光率50%和遮光率78%),适应6个月后,测定其叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光同步数据,研究不同光环境处理对闽楠叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合特性的影响.结果表明: 3种光照处理下,闽楠叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)和类胡萝卜素含量大小次序为78%遮光率>50%遮光率>全光照,但不同光照处理对闽楠叶绿素a/b值没有显著影响.遮阴条件下,闽楠叶片光补偿点(LCP)降低,光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQY)升高,说明遮阴条件下闽楠叶片对弱光和强光的利用能力均有所提高;最大净光合速率(Pn max)、光下暗呼吸速率(Rd)和最大电子传递速率(Jmax)均增大.在不同处理间,闽楠叶片净光合速率(Pn)、CO2气孔导度(gsc)、胞间CO2浓度(Ci)和叶肉导度(gm)均存在显著差异.Pngm的大小顺序为: 78%遮光率>50%遮光率>全光照.78%遮光率处理下gsc显著大于全光照.50%遮光率条件和78%遮光率条件下Ci均显著小于全光照.78%遮光率条件下PSⅡ实际光量子产量(Fv′/Fm′)、PSⅡ光化学效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(J)均显著大于50%遮光率条件和全光照.由此可知,在遮阴条件下闽楠可以通过增加叶绿素含量、AQY、Jgscgm来增大光合能力.
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    18. 轮牧方式对荒漠草原土壤团聚体及有机碳特征的影响
    陆琪, 马红彬, 俞鸿千, 王丽, 沈艳, 许冬梅, 谢应忠
    应用生态学报    2019, 30 (9): 3028-3038.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.010
    摘要123)      PDF(pc) (801KB)(1)    收藏
    合理的草地轮牧方式对草原的科学管理具有重要意义.以宁夏荒漠草原为研究对象,对围封禁牧、连续放牧和二区、四区及六区轮牧下0~30 cm土层土壤团聚体分布特征、稳定性、有机碳含量及其贡献率进行了研究.结果表明: 除围封禁牧草地以机械稳定性大团聚体为主外,其他处理的土壤水稳性团聚体均以微团聚体为主;增加轮牧分区有利于表层土壤水稳性团聚体含量的保持及大团聚体含量增加.机械稳定性团聚体分形维数在连续放牧下最大,增加轮牧分区则呈现减小趋势,但水稳性团聚体分形维数无明显变化规律;团聚体平均重量直径(MWD)及几何平均直径(GMD)在禁牧草地最大,且随着轮牧分区的增加而增大;MWD和GMD与微团聚体含量呈显著负相关.水稳定性大团聚体有机碳含量以六区轮牧和围封禁牧较高,二区轮牧和连续放牧较低;试验区微团聚体有机碳对土壤有机碳含量贡献率较高,但0~20 cm土层中,轮牧分区越多则大团聚体有机碳贡献率越高.从土壤团聚体及其有机碳特征考虑,六区轮牧为研究区荒漠草原最适宜的轮牧方式.
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    19. 植物应对干旱胁迫的气孔调节
    罗丹丹, 王传宽, 金鹰
    应用生态学报    2019, 30 (12): 4333-4343.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201912.004
    摘要123)      PDF(pc) (748KB)(10)    收藏
    气孔是植物控制叶片与大气之间碳、水交换的重要门户,植物的生长和生存都依赖于叶片气孔对碳获取和水散失的调控.因此,气孔调节机理研究与气孔导度模型研发是精确模拟陆地生态系统碳、水循环过程不可或缺的内容.近年来,随着气候变化的加剧,干旱事件愈发频繁,对植物的存活、生长和分布产生深刻影响.为了深入理解植物碳-水耦合机理过程、预测全球变化下植物及群落的动态,开展植物应对干旱胁迫的气孔调节研究尤为重要.本文综述了植物在干旱胁迫条件下气孔调节机制和模型研究进展.首先阐述了植物气孔对干旱胁迫的主动调节与被动调节,讨论了气孔调节的演化过程,包括蕨类和石松类植物的被动水力调节、被子植物的主动调节和裸子植物的双重调节机制,认为裸子植物的气孔调节方式是植物进化过程中介于蕨类、石松类植物和被子植物之间的一种重要过渡类型.然后分析了气孔调节与水力调节的关系,讨论了“植物水势和气孔导度解耦”问题中存在的争议.之后介绍了基于水分利用效率假说和最大碳增益假说所建立的气孔导度优化模型的应用,并指出后者有更强的预测能力和应用前景.最后,为了有效减少植被对气候变化响应预测中的不确定性,提出了2个亟待开展的研究问题:将植物叶片的气孔调节功能研究由个体扩展到生态系统甚至更大尺度,改进陆地生态系统碳水循环机理模型;量化气孔调节的主动水力反馈过程,修正植物气孔功能水力模型.
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    20. 辽东山区原始阔叶红松林主要树种空间结构特征
    毛沂新, 张慧东, 王睿照, 颜廷武, 魏文俊, 尤文忠
    应用生态学报    2019, 30 (9): 2933-2940.   DOI: 10.13287/j.1001-9332.201909.021
    摘要115)      PDF(pc) (856KB)(4)    收藏
    维持森林结构多样性通常被认为是确保森林生态系统稳定性和生物多样性的有效方式.本研究以辽东山区原始阔叶红松林为对象,运用相邻木空间关系构建林分空间结构参数,探究顶极群落内部主要优势乔木的空间结构特征,并以此顶极群落为借鉴,为低质量次生林改造和人工纯林结构优化经营提供参考.结果表明: 辽东山区原始阔叶红松林林分的径级分布呈倒“J”形,林下更新良好,同时保持一定比例的大径木存在;林分平均角尺度为0.507,整体呈随机分布状态,混交度平均值为0.82,混交度强;平均大小比数为0.506,反映出林分整体处于中庸状态.林分中不同优势度在极强混交维度下出现了一定程度的分化,反映出处于中下层绝对劣势的小径级被压木和主林层的绝对优势木在不同垂直空间上的优化分布与利用.林分中各优势树种的分布也随机镶嵌于总体的随机格局之中.
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