当期目录

2016年 第27卷 第8期    刊出日期：2016-08-18

上一期    下一期

目次

东北森林两种典型阔叶树种子和幼苗对¹⁵N同位素的富集响应

王广臣, 宋媛, 闫巧玲, 张金鑫

2016, 27(8):  2379-2389.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.030

摘要 ( 361 )   PDF (939KB) ( 20 )  

以东北森林两种典型的阔叶树种风力传播种子——花曲柳和色木槭种子为研究对象,通过室内¹⁵N尿素浸泡试验和温室盆栽试验,设置4个浓度(0、0.05、0.1和0.2 g·L^-1)、3个浸泡时间(4、8和12 d)与4个叶期(2、4、6和8叶)处理,研究种子浸泡浓度、浸泡时间和幼苗叶期对种子和幼苗¹⁵N富集的影响.结果表明: 浸泡浓度和浸泡时间对两树种种子δ¹⁵N值均有显著的正反馈作用,高浓度和长时间(0.2 g·L^-1+12 d)更有利于种子¹⁵N总量的富集,花曲柳和色木槭种子¹⁵N同位素最大富集倍数的浸泡浓度和浸泡时间组合分别为0.1 g·L^-1+(4、8 d)和0.05 g·L^-1+(4、8 d);δ¹⁵N值稀释率随幼苗株高的增加先急剧减少(2~6叶)后趋于稳定,幼苗从8叶开始叶片¹⁵N总量降低,表明6叶幼苗更适合追踪幼苗的来源;幼苗叶片δ¹⁵N值与种子浸泡浓度、浸泡时间和种子的δ¹⁵N值呈显著正相关.花曲柳和色木槭种子及幼苗均能成功富集到¹⁵N信号,采用0.1 g·L^-1+8 d+6叶组合最适合追踪花曲柳和色木槭种子和幼苗.

环境因子对民勤绿洲荒漠过渡带梭梭人工林蒸散的影响

张晓艳, 褚建民, 孟平, 郑宁, 姚增旺, 王鹤松, 姜生秀

2016, 27(8):  2390-2400.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.034

摘要 ( 329 )   PDF (1498KB) ( 27 )  

利用涡度相关系统、土壤水分TDR传感器,于2014年7月—2015年6月连续测定了民勤绿洲荒漠过渡带退化梭梭人工林蒸散量,研究不同天气条件下梭梭人工林的蒸散对外界环境因子的响应.结果表明: 梭梭人工林晴天蒸散量日变化具有明显的季节变化规律.梭梭人工林蒸散量日变化幅度在生长季初期逐渐增大,在生长旺盛期达到最大峰值(0.07 mm·h^-1), 而后逐渐减小,至12月达到最低峰值(0.01 mm·h^-1).不同天气条件下梭梭人工林蒸散日变化波动幅度差异较大,阴天蒸散日变化波动幅度最小,降水后蒸散波动明显增高,强降水(>9 mm·d^-1)后日蒸散量显著增加至雨前的28倍,然后逐渐减少,并持续4个晴朗日后恢复至雨前蒸散量.在整个观测年,梭梭人工林蒸散总量为108 mm,占降水总量的98%,土壤水是梭梭人工林蒸散的水源,为主导因子.净辐射、光合有效辐射、空气温度、水汽压饱和差是决定植被用水和大气边界层水传输的气象动力,为显著影响梭梭人工林蒸散的主要因子.利用日蒸散量与环境因子数据建立了蒸散与土壤含水量和小气候因子的多元回归方程,拟合度(R²)高达0.80.

基于生境指数的天山中部云杉林潜在分布区预测

丁程锋, 李霞, 张绘芳, 高亚琪, 李伟涛

2016, 27(8):  2401-2408.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.038

摘要 ( 317 )   PDF (3283KB) ( 17 )  

基于天山中部云杉生长分布的生境条件,综合考虑水、热、地形因素,利用3S技术和空间建模技术构建云杉分布生境指数模型,通过选取生境指数阈值,预测了天山云杉林潜在分布区.结果表明: 模型模拟的潜在分布区与现有云杉林分布区生境条件差异不显著,而与云杉林不可分布区生境差异显著;基于构建的生境指数模型,界定出研究区有7.01×10³ hm²的林地下限带、林间空地及阴坡半阴坡区域为云杉潜在分布区,占研究区总面积的6.4%,是未来林地的发展空间.

基于塔载辐射监测帽儿山落叶阔叶林

刘帆, 王传宽, 王兴昌,

2016, 27(8):  2409-2419.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.031

摘要 ( 408 )   PDF (1426KB) ( 11 )  

基于通量塔常规辐射测量的宽带植被指数(BVI)具有高时间分辨率的优点,有利于获得更详细的森林冠层叶面积指数(LAI)动态信息.本文以帽儿山通量观测站的温带落叶阔叶林为例,研究宽带归一化差值植被指数(NDVI_B)、宽带增强型植被指数(EVI_B)、近红外反射率与光合有效辐射反射率比值(SR_NP)和太阳辐射反射率与光合有效辐射反射率比值(SR_SP)4种BVI时间序列的控制因子及其滤波方法,并以凋落物收集法为参考,评估采用BVI估测冠层LAI的可行性.结果表明: Huemmrich、Wilson和Jenkins 3种方法计算的同一BVI值略有不同,但其季节变化趋势高度一致.BVI主要受太阳高度角和太阳高度角与坡度夹角的影响而呈现明显的日变化,太阳高度角与坡度夹角最大时刻(12:30)前后的BVI相对稳定.晴空指数可以作为BVI日值滤波的有效参数,不同时刻数据构成的日BVI时间序列的晴空指数阈值以及滤波后的有效数据率存在差异,应综合考虑平滑效果和有效数据率选择合适的时间点代表BVI日值.NDVI_B与凋落物收集法测定的LAI呈显著的线性关系,而EVI_B、SR_NP和SR_SP与LAI均呈显著的对数关系.因此,NDVI_B在表征冠层LAI季节动态和LAI外推中更为精确、方便.鉴于大部分森林碳水通量观测塔配备能量平衡观测系统,如果同时测定光合有效辐射反射率,即可实现冠层LAI长期连续联网监测.

人工长白落叶松冠层光合作用-光响应曲线最优模型

刘强, 李凤日, 谢龙飞

2016, 27(8):  2420-2428.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.023

摘要 ( 345 )   PDF (786KB) ( 21 )  

以黑龙江省帽儿山林场15年生人工长白落叶松为研究对象,采用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)、指数模型(EM)、修正直角双曲线模型(MRH)和修正指数模型(MEM)分别对4种不同光响应特征的光合作用-光响应曲线(光抑制型光响应曲线,PLC_i;光饱和型光响应曲线,PLC_s;未饱和型光响应曲线,PLC_u;弱光环境下植被的光响应曲线,PLC_w)进行拟合,计算出光饱和时的最大净光合速率(P_{n max})、暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)及表观量子效率(AQY)等重要的光合生理指标,综合对比5个候选模型对不同响应曲线的拟合优度和对光合生理指标的估计精度.结果表明: MEM模型仅适用于拟合光抑制型曲线,MRH对光抑制型曲线和光饱和型曲线的拟合效果最好(R_a²分别为0.9986和0.9978),NRH最适合拟合未饱和型曲线和弱光环境型曲线(R_a²分别为0.9996和0.9963).在所有类型曲线中,MRH模型估计P_{n max}时,平均相对误差绝对值(MAPE)最低(0.1%<MAPE<0.7%),但对LCP的估计效果相对较差(2.5%<MAPE<9.4%);NRH模型对光饱和型曲线和未饱和型曲线中的LCP以及未饱和型曲线的R_d表现出更准确的估计(MAPE分别为1.8%、0.1%和3.9%);RH模型对光抑制型曲线的LCP及光饱和型曲线的R_d有更好的估计效果(MAPE分别为1.0%和2.7%);EM模型适用于估计弱光环境型曲线的LCP(MAPE为0.2%).MRH在保证较好的模型拟合效果及光合生理指标估计精度以外,还在拟合不同类型曲线时表现出极高的稳定性,因此,本文选择MRH模型作为拟合人工长白落叶松冠层光合作用-光响应曲线的最优模型.

基于抚育间伐效应的落叶松人工林直径分布动态模拟

王蒙, 李凤日

2016, 27(8):  2429-2437.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.026

摘要 ( 407 )   PDF (654KB) ( 21 )  

基于黑龙江省孟家岗林场长白落叶松人工林5块固定样地(其中1块为对照样地,4块为抚育间伐样地,断面积强度为3.7%~49.7%)1974—2014年(林龄为19～59 a)复测的31次胸径数据,采用三参数Weibull分布函数拟合5块样地各年份直径分布,研究了直径分布曲线随林龄的动态变化规律,并分析了抚育间伐对林分直径分布曲线及Weibull分布参数的动态影响.构建了基于抚育间伐效应的Weibull分布参数预测的联立方程组模型,分别采用三阶段最小二乘法及度量误差法估计了模型的参数.结果表明: 未间伐林分(对照)直径分布曲线随林龄增加由“高峰狭窄”(林木直径分布集中)状态逐渐向“低峰宽广”(林木直径分布分散)状态过渡;抚育间伐后,林木直径分布曲线均较抚育间伐前右偏加剧,峰度变高,径阶变窄,对称性下降;间伐强度越大,伐除的中小径阶树木越多,直径分布曲线较间伐前左侧截尾明显,峰度增高,径阶分布范围变小.低强度抚育间伐使得参数a值变大,b值变小,对参数c的影响不明显;高强度抚育间伐使得参数a的增量变大,b值变小,参数c值变小.参数预测联立方程组模型的拟合结果表明,参数b的预测模型拟合效果最好,R²>0.98;参数c预测模型拟合效果稍差,但R²>0.91;三阶段最小二乘法拟合结果与度量误差联立方程组方法区别不大,两种方法检验结果均较好,模型精度都>97%,拟合效率均>0.92.所建立的模型能够较好地模拟抚育间伐效应下落叶松人工林直径分布动态变化,为科学合理经营森林提供了依据.

磁化微咸水灌溉对欧美杨I-107离子稳态的影响

刘秀梅, 郭建曜, 朱红, 万晓, 王渌, 王华田, 马风云, 仲凤维

2016, 27(8):  2438-2444.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.039

摘要 ( 350 )   PDF (603KB) ( 17 )  

为探究微咸水磁化处理条件下植株的离子稳态特征,以欧美杨I-107一年生扦插苗为试材,于生长季节分别采用Hoagland营养液和4.0 g·L^-1 NaCl微咸水,经磁化处理后连续灌溉30 d.采用原子吸收分光光度法对叶片和根系中K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量进行测定,分析离子平衡系数(K)和根-叶之间的离子选择性运输系数(S_Xi,Na).结果表明: 与非盐分胁迫处理相比,盐分胁迫处理根系和叶片中Na⁺和Ca²⁺含量及S_K,Na、S_Mg,Na升高,K⁺和Mg²⁺含量、K⁺/Na⁺及S_Ca,Na降低.与非磁化微咸水灌溉处理相比,磁化微咸水灌溉处理的根系和叶片中Na⁺含量降低、K⁺含量及K⁺/Na⁺提高;根系和叶片中Ca²⁺含量降低、Mg²⁺含量提高;磁化微咸水灌溉处理中K提高,且叶片中K值显著高于根系;S_K,Na和S_Mg,Na较非磁化微咸水灌溉提高,S_Ca,Na较其降低.磁化微咸水灌溉中根系和叶片Na⁺积累量减少,K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量增加,且维持了较高水平的K⁺/Na⁺,这有利于植株整株水平生理代谢的调控.因此,盐分胁迫下磁化作用可通过调节离子的选择性吸收和运输来维持植株体内的离子平衡.

增温和升高CO₂浓度对桑树幼苗的生长和叶片品质的影响

曾贞, 郇慧慧, 刘刚, 肖娟, 黄尤优, 胥晓, 董廷发

2016, 27(8):  2445-2451.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.022

摘要 ( 267 )   PDF (607KB) ( 11 )  

研究了增温(+2 ℃)、升高CO₂浓度(+300 ppm)及同时增温和升高CO₂浓度(+2 ℃和+300 ppm CO₂)处理60 d后1年生桑树幼苗的形态、生物量积累及叶片品质的变化.结果表明: 与对照相比,增温显著增加桑树的基径、叶片数、总叶面积、叶干质量、叶干质量分数和可溶性蛋白含量,分别增加了9.9%、17.4%、23.0%、9.2%、10.1%和23.1%;升高CO₂浓度显著增加了桑树幼苗的茎干质量、根干质量和总干质量,比对照分别增加10.7%、15.9%和9.2%,但对幼苗的形态和叶片品质无显著影响;同时增温和升高CO₂浓度条件下,叶片数、株高、基径、总叶面积、叶干质量、根干质量、总干质量、叶片可溶性糖和粗蛋白含量均显著升高,与对照相比分别增加28.8%、9.1%、19.4%、32.6%、12.4%、17.2%、10.1%、45.8%和11.9%,但粗纤维含量显著降低16.8%.短期增温和升高CO₂浓度对桑树幼苗的生长发育和叶片品质有促进作用.

不同覆盖材料对夏秋苹果根区土壤硝酸盐代谢的影响

张瑞雪, 杨洪强, 徐颖, 吕婷雯, 曹辉, 宁留芳, 周春然, 范伟国

2016, 27(8):  2452-2458.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.014

摘要 ( 293 )   PDF (831KB) ( 15 )  

以3年生新红星苹果树为试验材料,在春季将稻草苫、农用地毯、透明塑料膜和园艺地布覆盖地表,于夏秋季调查根区土壤硝化-反硝化作用、硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)活性以及铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量和植株生长的变化.结果表明: 4种覆盖处理均降低了夏季土壤硝化强度和夏秋之交的土壤NiR活性,提高了秋季土壤铵态氮含量以及夏秋之交的土壤反硝化强度、NR活性和铵态氮含量,降低了夏秋季土壤硝化强度、反硝化强度和NR活性的变异系数;稻草苫提高了夏季和秋季土壤反硝化强度与硝态氮含量,降低了夏季土壤NR和NiR活性;在4种处理中,稻草苫覆盖的土壤硝化与反硝化强度及NR活性在整个夏秋季的变异系数最低;农用地毯降低了夏季土壤反硝化强度,提高了夏季土壤NR和NiR活性、夏秋之交土壤硝态氮含量和秋季土壤反硝化强度;透明塑料膜降低了夏季土壤硝态氮含量,提高了夏季土壤亚硝态氮含量、夏秋之交土壤硝态氮含量以及秋季土壤硝化强度和NiR活性;园艺地布提高了夏季土壤反硝化强度、夏秋之交和秋季土壤的硝化强度以及秋季土壤硝态氮含量.4种覆盖处理均促进了植株生长,其中稻草苫和园艺地布促进新梢和干径增粗的效果更显著;4种覆盖处理对夏秋季土壤硝酸盐代谢的影响不同,但对土壤硝酸盐代谢与转化都具有稳定作用,其中稻草苫的稳定效果最好.

避雨环境下苹果幼树水分状态指标对干旱胁迫的响应

高木旺, 聂佩显, 孙滢, 姜远茂, 张金春, 张继祥

2016, 27(8):  2459-2466.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.040

摘要 ( 283 )   PDF (800KB) ( 14 )  

在避雨环境下进行土壤水势渐进式下降处理,研究了苹果树体水分状态指标对土壤干旱胁迫响应的敏感性,分析了不同水分状态指标与树体水分平衡之间的关系.结果表明: 树干直径日较差(MDS)及中午树干水势(Ψ_stem)对干旱胁迫最敏感.MDS对参考蒸散(ET₀)有明显的响应,且对干旱胁迫比较敏感,与ET₀呈显著正相关,相对树干直径日较差(MDS_r)与相对土壤水势(Ψ_{r soil})呈显著负相关,树干直径可实现连续性测量及自动化记录.Ψ_stem对土壤干旱胁迫较敏感,且与ET₀呈显著负相关,相对中午树干水势(Ψ_{r stem})与Ψ_{r soil}呈显著相关,目前叶水势和树干水势难以实现自动化连续性观测.其他树体水分状态指标,如黎明前叶水势(Ψ_pd)、树干直径日生长量(DG)和气孔导度(g_s)等对中度或重度干旱胁迫也有不同程度的响应,但总体上对土壤水势变化的响应不敏感.

施氮频率和强度对内蒙古温带草原土壤pH及碳、氮、磷含量的影响

周纪东, 史荣久, 赵峰, 韩斯琴, 张颖

2016, 27(8):  2467-2476.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.037

摘要 ( 328 )   PDF (796KB) ( 19 )  

以内蒙古温带典型草原为研究对象,通过 9 个氮沉降梯度以及一年 12 次和一年 2 次的施氮频率比对,经过4年的氮沉降模拟,研究不同氮沉降强度和频率对不同土层土壤 pH 及碳、氮、磷含量的影响.结果表明: 随着施氮强度的增加,土壤 pH 及全磷含量逐渐降低,但土壤有效氮和有效磷的含量呈增加趋势,可溶性有机碳(DOC)含量无明显变化规律,而土壤全碳、全氮含量基本保持不变.与更接近于自然氮沉降状况的一年 12 次施氮相比,一年 2 次施氮明显高估了氮沉降在降低土壤 pH和增加有效磷含量上的作用,低估了氮沉降在增加土壤有效氮含量上的作用,其中0～5 cm土层差异显著.

晋西黄土区水肥调控对苹果-玉米间作系统玉米灌浆期穗位叶光合生理特性的影响

高飞, 王若水, 许华森, 王冬梅, 杨宗儒

2016, 27(8):  2477-2490.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.021

摘要 ( 275 )   PDF (1074KB) ( 18 )  

以晋西黄土区典型的苹果-玉米间作系统为研究对象,设置了双因素三水平水肥耦合试验,分析不同水肥调控措施下玉米灌浆期穗位叶光合生理特性.本试验根据玉米及苹果适宜的水分和养分条件设置9(3×3)个处理(W₁F₁、W₂F₁、W₃F₁、W₁F₂、W₂F₂、W₃F₂、W₁F₃、W₂F₃、W₃F₃),设置的3个灌溉水平为:田间持水量(Fc)的50％(W₁)、65％(W₂)和85％(W₃), 3个施肥量水平为:N 289 kg·hm^-2+ P₂O₅118 kg·hm^-2+ K₂O 118 kg·hm^-2(F₁)、N 412.4 kg·hm^-2 +P₂O₅168.8 kg·hm^-2 +K₂O 168.8 kg·hm^-2(F₂)、N 537 kg·hm^-2 + P₂O₅ 219 kg·hm^-2 +K₂O 219 kg·hm^-2(F₃),另设一组无水肥补给的空白对照(CK).结果表明: 不同水肥调控方式对光合指标日变化趋势无明显影响,但水肥补给可提高作物净光合速率(P_n)的峰值,降低作物日水分利用效率(WUE)最大值,延长气孔开放时间,影响胞间CO₂浓度(C_i)最低值的出现及维持时间;各处理光合作用的限制因素均为非气孔因素.蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)均与距树行距离呈极显著负相关(P<0.01),水分利用效率则与距树行距离呈显著正相关(P<0.05);距树行距离平均每增加1 m, T_r可减少0.56~1.41 mmol·m^-2·s^-1,g_s可减少0.028～0.093 mol·m^-2·s^-1,WUE可增加0.08~1.00 μmol·mmol^-1.灌水施肥可以显著提高净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日均值;降低水分利用效率的日均值;W₃F₁拥有最高的净光合速率日均值(10.64 μmol·m^-2·s^-1)、水分利用效率日均值(3.05 μmol·mmol^-1)、气孔导度日均值(0.295 mol·m^-2·s^-1)以及较低的蒸腾速率日均值(4.32 mmol·m^-2·s^-1).多元回归分析结果显示,在拔节-灌浆期内,灌水总量为1300 m³·hm^-2、施肥总量为525 kg·hm^-2时,作物净光合速率最大,理论值为10.32 μmol·m^-2·s^-1.因此,W₃F₁为最利于间作系统作物光合效率改善的水肥调控模式.

施氮量对滴灌冬小麦冠层垂直结构特征、粒叶比及经济效益的影响

张娜, 徐文修, 李兰海, 仵妮平, 吴培杰, 程雪峰

2016, 27(8):  2491-2498.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.028

摘要 ( 290 )   PDF (717KB) ( 21 )  

为进一步优化新疆滴灌小麦施肥技术,在大田滴灌条件下,采用单因素随机区组设计,共设置0 (N₀)、104(N₁)、173(N₂)、242 kg·hm^-2(N₃)4个施氮水平,研究不同施氮量对冬小麦花期叶、茎垂直分布及形态特征、冠层温湿度、粒叶比、产量及经济效益的影响.结果表明: 施氮处理较未施氮处理冬小麦各叶位叶长、叶宽均显著增加,株高变幅为65.57～81.58 cm;随施氮水平的提高,叶面积指数、各茎节粗均呈先升后降的变化趋势,在N₂处理达到峰值,分别为5.48和0.49 cm;冠层温、湿度日变化分别呈“凸”、“凹”型变化,温度表现为N₀>N₁>N₂>N₃,湿度变化趋势相反,≥35 ℃高温日持续时数随施氮量增大而缩短(缩短1～3.5 h不等);各施氮处理间粒叶比仅N₁、N₃间差异显著;产量及经济效益均以N₂处理最高,较N₀、N₁、N₃处理分别高32.8%、12.6%、5.2%和77.7%、5.4%、4.2%.本试验条件下,滴灌冬小麦施氮量控制在173 kg·hm^-2左右,冬小麦叶型、株型特征良好,冠层温湿度适宜,产量、经济效益高.

控墒补灌对新疆春玉米产量和穗叶光合特性的影响

王国栋, 陈云, 梁飞, 张磊, 郭斌, 曾胜和

2016, 27(8):  2499-2506.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.033

摘要 ( 261 )   PDF (744KB) ( 17 )  

为探讨北疆绿洲区滴灌春玉米的高产栽培水分管理模式,以‘郑单958’(ZD958)和‘垦玉2号’(KY02)为试验材料,研究了控墒补灌对滴灌春玉米大喇叭口期(V12)至蜡熟期(R5)叶片SPAD值以及灌浆期(R3)穗叶色素、光合和荧光等参数的影响.结果表明: 土壤墒度过低或过高均会显著(P<0.05)降低V12-R3期叶片SPAD值,R5期宜保持在田间持水量的65%以上.灌浆期土壤墒度<75%时玉米叶绿素a、b及叶绿素总含量、类胡萝卜素、叶绿素a/b显著下降,但土壤墒度>85%时差异并不显著;土壤墒度<75%时玉米净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)及气孔导度(g_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)显著上升,但土壤墒度>85%时并未观察到g_s的降低.土壤墒度过高或过低均可显著降低最大光化学效率(F_v/F_m)、潜在活性(F_v/F_o)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭(q_P)和光合电子传递速率(rETR)等荧光参数,热耗散量子比率(F_o/F_m)、非光化学淬灭(NPQ)显著升高;通径分析发现,P_n降低主要由F_v/F_o和rETR的下降导致,最终表现为产量的降低.这表明各生育时期土壤墒度保持在V6>60%、V12 >70%、R1 >75%、R3 >80%、R5 >65%是本地区滴灌春玉米获得高产的最佳水分管理模式.

交替地下滴灌对春玉米产量和水分利用效率的影响

黄鹏飞, 尹光华, 谷健, 刘作新, 郭金路

2016, 27(8):  2507-2512.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.032

摘要 ( 305 )   PDF (476KB) ( 18 )  

采用自动式遮雨棚水分精量控制试验研究了交替地下滴灌条件下不同灌溉定额对春玉米产量和水分利用效率的影响.结果表明:交替地下滴灌春玉米需水关键时期为拔节-抽雄期、抽雄-灌浆期,具体表现为耗水模系数与耗水强度大,且对水分敏感性高,在灌溉条件有限的情况下要优先满足春玉米这两个时期的水分需求.随着灌溉定额的增加,产量呈现增加趋势;灌溉定额小于2764.5 m³·hm^-2时产量随灌溉定额增加快速增加,大于2764.5 m³·hm^-2时产量随灌溉定额增加缓慢增加;当灌溉定额为3357.1 m³·hm^-2时产量最高,达12109.0 kg·hm^-2.与固定地下滴灌相比,在灌溉定额相同条件下,交替地下滴灌产量提高5.4%,水分利用效率提高1.4%,灌溉水利用效率提高5.6%.与固定地下滴灌相比,灌溉定额减少20%时,交替地下滴灌虽然产量下降1.8%,但水分利用效率提高11.0%,灌溉水利用效率提高22.7%.综合考虑产量、水分利用效率两个指标,确定试验区春玉米交替地下滴灌的适宜灌溉定额为1600.4～3357.1 m³·hm^-2.

玉米籽粒灌浆特性对播期的响应

徐田军, 吕天放, 赵久然, 王荣焕, 陈传永, 刘月娥, 刘秀芝, 王元东

2016, 27(8):  2513-2519.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.027

摘要 ( 327 )   PDF (655KB) ( 18 )  

以‘京科528’(JK528)和‘郑单958’(ZD958)为试验材料,设置早春播(4月10日播种)和春播(5月14日播种)2个播期处理,研究不同播期条件下玉米的籽粒灌浆特性.结果表明: JK528、ZD958在早春播条件下的最终百粒重和产量显著高于春播,增幅分别为6.8%和10.1%、17.8%和9.2%;籽粒最大灌浆速率(G_max)、平均灌浆速率(G_ave)表现为早春播高于春播,而籽粒活跃灌浆期(P)呈相反趋势;JK528百粒重和产量显著高于ZD958,其中JK528百粒重和产量较ZD958高7.4 g和1189.6 kg·hm^-2,增幅分别为21.6%和10.8%;P表现为ZD958大于JK528,而W_max、G_max、G_ave和T_max表现为JK528大于ZD958;同一播期,JK528在灌浆中期的平均灌浆速率高于后期,且高于ZD958.相关分析表明,籽粒干物质积累量与平均气温和积温间呈极显著正相关.可见,充分利用光热资源,提高灌浆速率,有利于获得较高粒重,从而提高玉米产量.JK528在灌浆前中期灌浆速率快的优势弥补了其灌浆活跃期略短的情况,进而在不同播期条件下均可获得较高的粒重.

不同微生物菌剂对基质酶活性和番茄产量及品质的影响

侯乐梅, 孟瑞青, 乜兰春, 齐迎斌

2016, 27(8):  2520-2526.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.015

摘要 ( 299 )   PDF (418KB) ( 18 )  

以鸡粪配方基质(腐熟鸡粪:腐熟玉米秸秆:河沙体积为3:4:3)和牛粪配方基质(腐熟牛粪:腐熟玉米秸秆:河沙体积为3:4:3)为试材,研究了基质中分别添加地福来、酵素菌、EM菌、枯草芽孢杆菌和农用微生物菌剂对基质酶活性和番茄产量及品质的影响.结果表明: 两种配方基质添加微生物菌剂40和60 d时根际基质的脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均显著提高,番茄植株生长量、果实产量及维生素C含量显著高于对照.鸡粪和牛粪配方基质均以添加地福来效果最好,番茄单株产量分别较各自对照增加14.7%和40.0%,果实维生素C含量分别提高22.2%和39.7%.在不添加微生物菌剂的情况下,鸡粪配方基质栽培的番茄单株产量和果实维生素C含量高于牛粪配方基质;分别添加地福来后,两种基质栽培的番茄单株产量和果实维生素C含量无显著差异.

亚适宜温光环境下不同硝铵比营养液对黄瓜幼苗生长、氮吸收和代谢的影响

张小翠, 刘玉梅, 白龙强, 贺超兴, 于贤昌, 李衍素

2016, 27(8):  2527-2534.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.029

摘要 ( 383 )   PDF (635KB) ( 28 )  

以‘中农26’黄瓜为试材,研究亚适宜温光(18 ℃/10 ℃,180±20 μmol·m^-2·s^-1)下不同硝铵比(26:2、21:7和14:14)营养液对黄瓜幼苗生长和生理特性的影响.结果表明:硝铵比为21:7处理的黄瓜总根长最长、根体积和根表面积最大、根尖数最多;根中H⁺-ATPase活性最高;硝态氮转运蛋白(NRT)和铵转运蛋白(AMT)基因表达量也升高,提高了根系的氮吸收能力;叶中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性较高,提高了体内氮代谢能力,使黄瓜氮含量和干物质积累显著增加.亚适宜温光下,营养液中硝铵比为21:7时,黄瓜幼苗干质量分别比26:2和14:14处理增加14.0%和19.3%.亚适宜温光下,可通过调整营养液中硝铵比,提高黄瓜氮吸收与代谢能力,缓解亚适宜温光对黄瓜幼苗的不利影响,促进黄瓜生长.

纯化腐植酸对低氮胁迫下黄瓜幼苗生长及养分吸收的影响

谷端银, 王秀峰, 杨凤娟, 焦娟, 魏珉, 史庆华

2016, 27(8):  2535-2542.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.016

摘要 ( 331 )   PDF (601KB) ( 23 )  

以黄瓜‘新泰密刺’、‘津优1号’为供试品种,研究沙培条件下不同浓度(0、50、100、150、200 mg·L^-1)纯化腐植酸(PHA)浇灌对低氮胁迫(1 mmol·L^-1 NO₃^-)下黄瓜幼苗生长及养分吸收的影响.结果表明: 在较低N供应条件下,沙培浇灌PHA可显著增加黄瓜幼苗的根总长、根表面积及根尖数,增大根体积,促进黄瓜幼苗株高和茎粗生长,增大叶面积;显著提高黄瓜幼苗叶片中脯氨酸及可溶性糖含量;促进N素以及P、K、Ca、Mg、Fe元素的吸收.由参试两黄瓜品种对低氮胁迫下PHA处理响应效果来看,不同品种的某些性状对PHA处理浓度的敏感程度稍有差异,综合结果显示,施用100～150 mg·L^-1PHA可显著促进两品种幼苗生长及养分吸收.

不同CO₂浓度下番茄幼苗叶片的光能利用效率

叶子飘, 康华靖, 杨小龙

2016, 27(8):  2543-2550.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.035

摘要 ( 339 )   PDF (886KB) ( 31 )  

光能利用效率(LUE)是评价植物叶片光能利用能力的重要参数,更是影响生态系统生产力大小和质量的主要因素.本文基于植物光合作用对光响应的机理模型推导出植物叶片的光能利用效率模型以及叶片的最大光能利用效率(LUE_max)和对应的饱和光强(I_L-sat)的数学表达式,并用光能利用效率模型研究了番茄幼苗叶片在CO₂浓度分别为350、450、550和650 μmol·mol^-1下的光能利用效率.拟合结果表明: 所推导的叶片光能利用效率模型可以很好地描述4种CO₂浓度条件下番茄幼苗叶片的光能利用效率;在这4种CO₂浓度条件下,番茄的LUE_max在光合有效辐射(I)为70～90 μmol·m^-2·s^-1时就可以达到;番茄在CO₂浓度为550和650 μmol·mol^-1时叶片的LUE_max和I_L-sat没有差异.产生这种现象的原因可能是由于番茄幼苗长时间处于较低光强下,番茄幼苗叶片的光合功能已经适应了低光强环境,以致于高CO₂浓度难以改变它的捕光色素分子的内秉特性,如有效光能吸收截面以及处于激发态和基态色素的比例等.

渭河平原农田冬小麦土壤呼吸及其影响因素

张晓龙, 沈冰, 权全, 董樑, 田开迪

2016, 27(8):  2551-2560.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.024

摘要 ( 357 )   PDF (910KB) ( 23 )  

基于对半湿润易旱区的渭河平原农田2013—2014年冬小麦生长期土壤呼吸(SR)及环境因子和生物因子的观测,研究了冬小麦土壤呼吸日变化、季节变化特征,综合分析了温度(T)、土壤含水量(W)、总初级生产力(GPP)和叶面积指数(LAI)对土壤呼吸的影响.结果表明: 冬小麦土壤呼吸日变化呈单峰型,呼吸速率变化范围为1.5～6.94 μmol CO₂·m^-2·s^-1,最大值出现在12:00—14:00;温度是影响土壤呼吸日变化的驱动因子,其中地表温度(T_s)能解释土壤呼吸时间变异的80.9%;土壤呼吸速率与温度的昼夜变化对应关系呈顺时针近椭圆曲线.冬小麦土壤呼吸速率从出苗后到冬季呈下降趋势,在冬季时保持较低水平,进入返青期后迅速增加,在抽穗期和灌浆期达到最大,成熟期后有所下降,变化范围为0.65～4.85 μmol CO₂·m^-2·s^-1;土壤呼吸季节变化与温度、土壤含水量、GPP、LAI均呈显著(P<0.01)正相关关系;土壤温度和水分是影响土壤呼吸季节变化的关键因素,使用复合模型SR=e^{(a+bT_{5 cm}}+cW10 cm+dW_{10 cm²}),可以解释土壤呼吸时间变异的82.6%,比单因子模型(不超过65.7%)的解释能力显著提高.经模型计算,该区域2013—2014年冬小麦生长期平均土壤呼吸速率为1.67 μmol CO₂·m^-2·s^-1.

黑龙江省玉米气候生产力演变及其对气候变化的响应

李秀芬, 赵慧颖, 朱海霞, 王萍, 王秋京, 王铭, 李宇光

2016, 27(8):  2561-2570.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.011

摘要 ( 297 )   PDF (1507KB) ( 18 )  

在气候变化背景下,深入揭示玉米气候生产力的变化趋势及其空间差异、明晰玉米气候资源利用规律,可为黑龙江省农业生产宏观决策提供科学依据.基于黑龙江省72个气象站1981—2014年的气象资料和对应的产量资料,采用逐步订正、空间插值、线性趋势分析等方法,研究玉米的光合、光温、气候生产力的时空变化特征、主要影响因素和增产潜力,并对未来不同气候情景下玉米气候生产力进行评估.结果表明: 研究期间,黑龙江省玉米光合、光温和气候生产力平均值分别为26558、19953和18742 kg·hm^-2;在空间分布上均表现为平原高山地低、由西南向东北逐渐减少;光合、光温、气候生产力均表现为显著增加趋势,其增幅分别为378、723和560 kg·hm^-2·(10 a)^-1,且辐射量和气温的增加对黑龙江省玉米生产具有正效应;玉米气候生产力对气候变化响应明显,松嫩平原西部因光能资源的减少导致玉米光合生产力降低,气温升高则在一定程度上弥补了光照带来的负面效应,玉米光温生产力下降趋势有所减缓,北部和东部对气候变暖的响应表现尤为明显,玉米光温生产力表现为明显上升趋势,而松嫩平原西南部及三江平原易旱区则对降水变化反映敏感;玉米实际单产与其气候生产力比率的平均值仅为24.1%,仍有75.9%的潜力有待开发;未来“暖湿型”气候对提高玉米气候生产力有利,而“冷干型”气候则不利于玉米气候生产力的提高.

气候变化背景下东北水稻的时空分布特征

陈浩, 李正国, 唐鹏钦, 胡亚南, 谭杰扬, 刘珍环, 游良志, 杨鹏

2016, 27(8):  2571-2579.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.036

摘要 ( 470 )   PDF (2788KB) ( 43 )  

以受气候变化影响显著的中国东北地区(黑龙江、吉林和辽宁)为研究区域,以水稻为研究对象,利用1980—2010年东北三省分县水稻播种面积、水田分布以及水稻气候适宜性分布等多源数据,结合作物空间分配模型(SPAM),在5′×5′的像元尺度上模拟了东北地区水稻时空变化过程,结合气温、降水等气候因子的空间分异,重点分析了水稻分布在不同积温与降水区间的时空变化特征.结果表明: 水稻分布的核心纬度由北纬39°—46°推移至41°—47°,经度则由122°—127°向东推移至131°,同时还呈现向200 m以上的较高海拔地区扩展的趋势;区域内积温带均向北偏移,新增的水稻面积主要集中在2800～3400 ℃·d的积温区间;研究期间区域内降水量2000年以前呈增加趋势,之后下降,水稻面积变化则主要发生于300～600 mm的降水区间内.

北京海淀区绿色空间PM_2.5滞尘服务模拟

刘文平, 宇振荣

2016, 27(8):  2580-2586.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.001

摘要 ( 311 )   PDF (3657KB) ( 20 )  

绿色空间能够有效吸附空气中的颗粒悬浮物,具有极其重要的PM_2.5滞尘作用.本研究基于植被的PM_2.5滞尘机理,提出了绿色空间的滞尘服务量化方法,并对北京市海淀区绿色空间的PM_2.5单日累积滞尘量,以及不同景观类型冬季、夏季和年滞尘总量进行了空间量化和对比研究.结果表明:海淀区绿色空间冬季的滞尘服务频率和最大单日滞尘量均低于夏季.全年来看,海淀区西部山林景观平均滞尘服务值最高;北部平原区由零散的林地斑块和农田斑块构成的田园景观年滞尘服务总量则最大;而南部城区除几个零星的公园绿地斑块外,大部分区域的滞尘服务是全区的最低水平.PM_2.5滞尘服务模型能够快速定量化绿色空间的滞尘量及其空间分布,对城市绿化建设及PM_2.5大气污染治理具有重要作用.

基于流域水环境响应的城市建设用地面积阈值模拟

何志超, 黄硕, 郭青海, 肖黎姗, 杨德伟, 王莹, 杨一夫

2016, 27(8):  2587-2597.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.017

摘要 ( 362 )   PDF (4458KB) ( 21 )  

城市扩张影响流域水环境质量.从水环境响应出发,模拟预测流域范围内城市建设用地的扩张阈值,可为城市建设用地规划提供客观依据.本文选取完全城市化的筼筜湖流域、半城市化的马銮湾流域和城市化起步阶段的杏林湾流域作为对比研究对象,结合2009—2012年实测数据,运用区域污染物管理模型(ReNuMa),计算3个流域水体污染物总氮(TN)和总磷(TP)环境容量上限,确定流域内城市建设用地面积阈值,并预测城市景观格局演变产生的水环境效应.结果表明: 筼筜湖、马銮湾和杏林湾的TN年负荷上限值分别为12900、42800和43120 kg,TP年负荷上限值分别为340、420和450 kg;现实情境下,筼筜湖水体污染物环境容量尚未饱和,马銮湾与杏林湾的污染物年负荷均接近上限值,杏林湾的TN和TP年负荷存在明显的上升趋势;3个流域污染物年负荷均在模拟情境1下未超标、情境3下超标,情境2下,筼筜湖污染物年负荷均未超标,而马銮湾TN与TP年负荷均处于超标;筼筜湖、马銮湾和杏林湾流域的城市建设用地面积阈值分别为1320、5600和4750 hm²,并据此提出景观格局调整对策建议.

城市化下的民族乡镇景观格局变化——以内蒙古莫力达瓦达斡尔自治旗阿尔拉镇为例

杨锦瑶, 黄璐, 严力蛟, 霍思高

2016, 27(8):  2598-2604.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.025

摘要 ( 373 )   PDF (850KB) ( 16 )  

随着国家新农村建设和新型城市化的稳步推进,乡村景观格局的变化开始受到广泛关注,特别是相对闭塞的少数民族乡镇,理解其景观格局的时空变化对于探索民族乡镇发展至关重要.本研究基于景观生态学理论,利用典型达斡尔族少数民族乡镇——阿尔拉镇2008—2013年间的土地利用矢量数据,通过ArcGIS和 Fragstats软件计算景观格局指数,从类型水平和景观水平上对景观格局变化进行分析.结果表明: 在类型水平上,研究区农、林、草地逐渐向建筑用地转移;在景观水平上,景观多样性指数偏低,异质性较高,连通性不强,景观破碎化程度较高.将景观指数与社会经济指标进行典型性相关分析和灰色关联分析,发现人口的变化和GDP的增长是研究区景观格局变化的最主要驱动因子.最后,结合经济、文化、政策、自然等因素探讨了导致阿尔拉镇景观格局演变的主要驱动因素,并给出相应对策,该结果可为我国东北少数民族聚居区的发展提供基础信息和理论依据.

基于生态适宜与风险控制的城市新区增长边界划定——以济宁市太白湖新区为例

刘焱序, 彭建, 孙茂龙, 杨旸

2016, 27(8):  2605-2613.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.004

摘要 ( 347 )   PDF (6296KB) ( 32 )  

城市增长边界通过充分考虑地区生态约束条件,可以有效控制城市无序蔓延,是统筹区域生态保护与城市开发建设的重要规划理念.如何通过生态本底条件确定城市建设开发的优先位置、规避建设开发生态风险一直是城市增长边界划定的核心内容.本研究以济宁市太白湖新区为例,引入有序加权平均算法完成生态适宜性评价结果的情景识别,并借助地表温度反演、雨洪淹没模型等算法进行生态风险空间识别.适宜性评价结果表明: 适宜建设区占太白湖新区全境面积的25.3%,不宜建设区占20.4%,其余区域为限制建设区.规避风险控制区域后,弹性城市增长边界在近期共占地2975 hm²,在远期占地6754 hm²,而最终刚性城市增长边界共占地9405 hm².作为一种新的方法,生态适宜性情景算法和风险情景模拟的应用可以为城市增长边界识别提供更有效的定量支撑.

中国贫困地区生态环境脆弱性与经济贫困的耦合关系——基于连片特困区714个贫困县的实证分析

曹诗颂, 王艳慧, 段福洲, 赵文吉, 王志恒, 房娜

2016, 27(8):  2614-2622.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.020

摘要 ( 354 )   PDF (1163KB) ( 33 )  

保持生态环境与经济建设的协调发展是新阶段国家扶贫开发的重要策略之一.本文以扶贫开发“新纲要”中规划的14个连片特困区714个贫困县为例,基于敏感性-恢复力-压力度(SRP)的概念模型,构建生态脆弱性评价指标体系,从社会、经济两方面构建了县级尺度上的经济贫困评价指标体系,在此基础上,设计了连片特困区生态环境脆弱与经济贫困耦合模型,对研究区生态脆弱性与经济贫困进行了耦合协调度分析.结果表明: “胡焕庸线”能够很好地刻画连片特困区生态环境脆弱性、经济贫困以及两者耦合协调度的空间分布特征,在扶贫开发过程中,应充分考虑“胡焕庸线”对于我国贫困东西格局划分和减贫的影响;连片特困区脆弱生态环境与经济贫困共生共存,应该充分考虑贫困地区生态环境保护的战略意义,通过保护地区生态环境来达到减少经济贫困的目的;研究区一半左右的县市为衰退失调型,且两者不能做到同步发展.

反-β-法尼烯对马铃薯蚜虫及其天敌的生态效应

刘英杰, 迟宝杰, 林芳静, MAIGRETOlivier, 郑鹭飞, 刘勇

2016, 27(8):  2623-2628.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.005

摘要 ( 412 )   PDF (517KB) ( 24 )  

反-β-法尼烯(EβF)是蚜虫报警外激素的主要组分,可以驱避蚜虫并调节部分天敌的行为反应.为明确其生态功能,研究了EβF对马铃薯田间蚜虫(桃蚜、棉蚜、马铃薯长管蚜)及其主要天敌种群数量变动的影响.结果表明: 2年内,EβF处理区(每周100 μL)植株上的蚜虫数量显著低于对照区,瓢虫(2012、2013年)及僵蚜(2012年)的数量显著高于对照区.2012年,距离EβF释放器1和5 m处植株上蚜虫数量显著低于10 m处;2013年,距离EβF释放器1 m处植株上蚜虫数量显著低于5及10 m处.EβF处理区黄盆内寄生蜂和食蚜蝇(2012年)以及瓢虫(2013年)的数量显著高于对照区.表明马铃薯田间释放EβF可以在一定距离范围内抑制蚜虫的种群增长.

甲氰菊酯和阿维菌素对柑橘全爪螨的亚致死效应

何恒果, 闫香慧, 王进军, 赵志模

2016, 27(8):  2629-2635.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.019

摘要 ( 432 )   PDF (579KB) ( 24 )  

通过叶碟饲养的方法, 利用生命表技术,研究了甲氰菊酯和阿维菌素亚致死剂量LC₂₀处理柑橘全爪螨若螨后,对试验种群当代(F₀)和后代(F₁、F₂代)生长发育及繁殖的影响.结果表明: 甲氰菊酯LC₂₀处理若螨后,当代雌成螨产卵量显著增加;F₁、F₂代的产卵前期缩短,后代雌性比例增大,且均与对照差异显著;同时,F₁和F₂代种群内禀增长率(r_m)和周限增长率(λ)增大,世代历期(T)和种群加倍时间(Dt)缩短,且F₂代与对照相比差异显著.用阿维菌素LC₂₀处理若螨后,当代种群雌成螨产卵量显著下降; F₁和F₂代的产卵量也显著下降,但后代雌性比例增大,产卵前期显著缩短;F₁和F₂代的种群r_m和λ增大,T和Dt缩短,且F₂代比F₁代更为明显.总体来看,甲氰菊酯和阿维菌素亚致死浓度LC₂₀对柑橘全爪螨的影响并不完全相同,甲氰菊酯能够促进当代种群的发展,而阿维菌素对当代种群有一定的抑制作用;但两种杀螨剂亚致死浓度处理柑橘全爪螨对后代种群都有一定的促进作用.研究结果对柑橘全爪螨综合防治策略的制定有一定的指导意义.

黄顶菊入侵对土壤中主要功能细菌的影响

宋振, 纪巧凤, 付卫东, 张瑞海, 张婷, 晏静, 张国良

2016, 27(8):  2636-2644.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.013

摘要 ( 306 )   PDF (856KB) ( 21 )  

以我国北方大面积发生的入侵植物黄顶菊为研究对象,对黄顶菊根际土壤中可培养的主要功能细菌进行了分离筛选,通过rep-PCR聚类和多样性分析研究了其群落结构的变化,并利用16S rRNA序列比对,对主要优势菌群进行鉴定.结果表明: 相对于本地植物万寿菊和空白对照,黄顶菊显著增加了根际土壤中固氮菌、有机磷细菌、无机磷细菌和钾细菌的数量.rep-PCR分析显示,黄顶菊根际4种功能细菌的种群结构与本地植物和对照相比有显著差异,3种土壤中相同的聚类群极少.多样性分析表明,黄顶菊根际微生物物种多样性更加丰富,群落结构更加复杂,优势种群比较明显,生态多样性较高.对从3种土壤中分离得到的主要优势菌群的鉴定结果也进一步证明了这一结论.研究结果为阐明黄顶菊入侵的微生态机制提供了理论基础.

衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤微生物功能多样性的影响

文东新, 杨宁, 杨满元

2016, 27(8):  2645-2654.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.009

摘要 ( 331 )   PDF (598KB) ( 24 )  

以典型湖南省衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列的方法,选用立地条件基本相似的草本(狗尾草,GS)、灌草(紫薇-狗尾草,FG)、灌丛(牡荆+剌槐,FX)和乔灌(枫香+苦楝-牡荆,AF)群落阶段,运用Biolog-ECO微平板技术,对4个不同恢复阶段0～10和10～20 cm土层的土壤微生物功能多样性进行研究,探讨植被恢复对土壤微生物功能多样性的影响.结果表明: 植被恢复后土壤微生物群落代谢活性显著升高,同一土层不同恢复阶段AWCD值的大小顺序为乔灌群落＞灌丛群落＞灌草群落＞草本群落,相同恢复阶段不同土层的AWCD值的大小顺序为0～10 cm＞10～20 cm;主成分分析(PCA)表明,灌草群落与灌丛群落具有相似的土壤微生物C源利用方式及代谢功能,而草本群落、乔灌群落具有不同的C源利用方式及代谢功能,在主成分分离中起主要贡献作用的C源是糖类、氨基酸类以及代谢中间产物和次生代谢物;土壤微生物的Shannon物种丰富度指数(H)、Shannon均匀度指数(E)、Simpson优势度指数(D)和McIntosh指数(U)均以乔灌群落最高,灌草群落和灌丛群落次之,草本群落最低;相关分析表明,土壤含水量(SWC)、土壤总有机碳(STOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和速效磷(AP)对土壤微生物代谢功能及功能多样性指数有重要影响,脲酶(URE)、磷酸酶(APE)、蔗糖酶(INV)和过氧化氢酶(CAT)活性与土壤微生物代谢功能及功能多样性指数存在显著相关关系.表明植被恢复可使土壤微生物代谢功能增强,土壤微生物繁殖加快、数量增大,从而促进土壤微生物对土壤C源的利用强度.

光照或黑暗条件下野火病菌侵染对烟草光合机构的影响

程丹丹, 孙剑萍, 柴源, 朱义勇, 赵敏, 孙广玉, 孙兴滨

2016, 27(8):  2655-2662.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.006

摘要 ( 443 )   PDF (983KB) ( 168 )  

烟草野火病菌(Pst)是一种兼性营养型的细菌致病菌,它可以引起烟草发生褐色病斑,名为野火病.近年来Pst受到很多关注,然而大多数对Pst的研究主要集中在寄主和非寄主植物对Pst侵染的防御机制和产自于野火病菌的野火毒素上,Pst侵染对烟草叶片光合性能的影响及其机理尚未见报道.研究Pst侵染后对光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响不仅可以帮助阐明烟草-Pst 相互作用的机制,还可以从生理角度加深对细菌致病菌病害的了解.本研究采用叶绿素荧光快速诱导动力学曲线分析、类囊体膜蛋白Western分析、活性氧(ROS)和叶绿素含量测定等方法,探讨光照(200 μmol·m^-2·s^-1)或黑暗条件下Pst侵染对烟草光系统Ⅱ的影响.结果表明: 与未处理相比,Pst侵染3 d后在光照和黑暗条件下叶片侵染区域叶绿素含量均显著下降,出现萎黄病变,注射区域呈现出明显的野火病特征.光照和黑暗条件下,侵染3 d后烟草叶片过氧化氢含量明显升高,光照条件下要比黑暗条件下升高比例更大.Pst侵染3 d后,光照和黑暗条件下烟草叶片注射区域叶绿素荧光动力学曲线中K点和J点的相对可变荧光W_K和V_J逐渐增大,叶片最大光化学效率(F_v/F_m)和单位面积有活性反应中心的数目(RC/CSm)均显著下降.此外,相对于光照条件,Pst侵染后在黑暗条件下W_K和V_J的升高程度更大,说明对K点和J点的抑制程度更严重.Pst侵染3 d后,在光照和黑暗条件下放氧复合体(OEC)的核心组分PsaO、光系统Ⅱ反应中心核心蛋白D1蛋白均发生明显的降解,且在黑暗条件下降解更为严重.表明Pst侵染后,在光照和黑暗条件下均会使光合电子传递链Q_A到Q_B的电子传递受到限制,放氧复合体受到伤害,烟草叶片光系统Ⅱ供体侧、受体侧、反应中心的数目和活性均受到伤害,光系统Ⅱ发生光抑制或类似光抑制的伤害,且在黑暗条件下对光系统Ⅱ的伤害程度比光照条件下更为严重.

施用有机肥对侵蚀黑土玉米苗期根内生细菌多样性的影响

喻江, 于镇华, IKENAGAMakoto, SAKAIMasao, 刘晓冰, 王光华

2016, 27(8):  2663-2669.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.012

摘要 ( 376 )   PDF (623KB) ( 21 )  

为了解根内生细菌群落结构在土壤侵蚀条件下的变化,明确有机肥施用对其多样性的影响,本研究采用LNA-PCR和454高通量测序技术相结合的方法对土壤表层剥离30 cm和施用有机肥处理的玉米苗期根内生细菌群落结构进行研究,以表层土没有剥离和单施化肥处理为对照.试验共获得37820条16S rDNA有效序列,主要分布在4个门35个纲214个属和782个OTU,其中,变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为优势菌门,但不同样品各菌门分布比例存在差异.土壤侵蚀降低了玉米苗期根内生细菌群落多样性,但增施有机肥可以增加根内生细菌群落多样性,这种作用以表层土剥离30 cm处理表现得更为突出.

基于附石硅藻的三峡水库入库支流氮、磷阈值

汤婷, 任泽, 唐涛, 蔡庆华

2016, 27(8):  2670-2678.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.010

摘要 ( 345 )   PDF (851KB) ( 38 )  

为全面了解河流附石硅藻群落对水体氮、磷变化的响应规律,并找出氮、磷指示物种,本研究采用非参数突变点分析法(nCPA)及临界指示物种分析法(TITAN)探讨了三峡水库入库支流附石藻类叶绿素a、硅藻物种丰富度、Shannon多样性指数以及硅藻群落组成的总氮(TN)、总磷(TP)阈值.结果表明: 据nCPA得到的所有藻类参数的TP阈值均接近0.03 mg·L^-1;除硅藻群落组成外,其他参数的TN阈值也较接近(约为0.8 mg·L^-1).TITAN区分了群落中敏感种、耐受种对TN、TP变化的响应,且阈值范围涵盖了其他参数的阈值;还确定了9种TN指示种和10种TP指示种,其中TN敏感种1种,耐受种8种;TP敏感种5种,耐受种5种.因此,本研究以TITAN结果为依据确定河流的TN、TP阈值.即:当河流TN浓度低于0.382 mg·L^-1或TP浓度低于0.016 mg·L^-1时(负响应阈值),河流附石硅藻群落组成相对稳定;超过这一浓度阈值后,敏感种密度减少;当河流的TN浓度超过1.298 mg·L^-1或TP浓度超过0.065 mg·L^-1时(正响应阈值),耐受种也将受到明显影响,附石藻类的群落组成会发生显著变化.据此标准,调查样点中约87%的样点TN浓度超过TN负响应阈值,22%的样点超过正响应阈值;而超过TP负响应阈值的点占94%,超过TP正响应阈值的点占14%,说明三峡水库大部分入库河流虽受到了一定程度的干扰,但干扰程度并不严重.本研究结果可为三峡水库入库河流生态管理决策提供科学依据.

海河流域水体沉积物碳、氮、磷分布与污染评价

程先, 孙然好, 孔佩儒, 陈利顶

2016, 27(8):  2679-2686.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.008

摘要 ( 360 )   PDF (1285KB) ( 32 )  

从全流域尺度上研究海河流域水体沉积物碳、氮、磷元素含量与分布特征,对研究海河流域水环境污染现状具有重要意义.本研究采集海河流域河流与水库163个表层沉积物(0～10 cm)样品,测定沉积物有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的含量,运用有机指数与有机氮方法评价沉积物污染状况.结果表明: 海河流域沉积物TOC、TN、TP含量具有较大的空间异质性,下游平原区明显高于山区,北四河下游平原、黑龙港及运东平原含量较高,永定河山区、北三河山区、滦河流域含量相对较低,河流沉积物TOC含量显著高于水库沉积物,而TN、TP含量与水库沉积物没有显著差异.TN与TOC、TP含量呈显著正相关(r=0.704,P<0.01;r=0.250,P<0.01).全流域有机指数总体属于“较清洁”水平,北四河下游平原总体已接近有机污染水平.全流域有机氮总体处在“尚清洁”水平,北四河下游平原、黑龙港及运东平原流域存在有机氮污染.海河流域河流、水库沉积物具有相似的污染强度.沉积物C/N平均值为12.71,表明TOC多来源于藻类等浮游动植物,其次是高等植物,水库C/N值比河流高,陆源物质输入对水库沉积物TOC的贡献比对河流大.

综合评述

森林植物耐荫性及其形态和生理适应性研究进展

殷东生, 沈海龙

2016, 27(8):  2687-2698.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.018

摘要 ( 386 )   PDF (655KB) ( 176 )  

耐荫性是植物在低光环境下的生存和生长能力,对森林植物群落演替起重要作用,植物对遮荫的适应机制已成为生态学的研究热点.本文综述了森林植物的耐荫性及其在形态和生理方面的适应性,分析了森林植物在生长性状、生物量分配、树冠结构、叶片形态生理、叶片解剖结构、光合参数、碳水化合物分配、水分和养分的利用等方面对遮荫产生的可塑性响应,最后对目前研究存在的问题进行了分析,展望了未来的研究内容和方向.

水体中氮稳定同位素的研究进展

范丽俊, 赵峰华, 程晨

2016, 27(8):  2699-2707.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.003

摘要 ( 576 )   PDF (1440KB) ( 111 )  

随着工农业生产的发展,水体氮污染已日益严重.利用氮稳定同位素来判别水体氮污染的源和汇、研究氮循环等显得尤为重要.本文就以下几方面进行综述:1)氮稳定同位素的基本概念、氮在水体中的循环及相应的同位素分馏情况;2)系统比较了水中氮同位素测定过程中氮同位素的分离、富集和不同形态氮的转化方法;3)讨论了氮稳定同位素在研究地表水、地下水及海水中的氮循环、判断氮污染的源和汇、氮在生态系统中转化以及水体富营养化等方面的应用;4)总结了水体中反硝化作用的判断方法和水体中硝酸盐的两种自然衰减机制——反硝化作用和稀释作用;5)指出了该研究领域的不足之处.

微生物在藻际环境中的物质循环作用

周进, 林光辉, 蔡中华

2016, 27(8):  2708-2716.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.007

摘要 ( 485 )   PDF (2169KB) ( 42 )  

浮游植物作为海洋初级生产力的主要驱动者,其功能的发挥与共生微生物密不可分.藻类(甲藻、硅藻或蓝藻)的栖息环境中存在多样的共生细菌,各类细菌拥有不同的组成比例,但某些异养细菌在藻际环境中总是占据优势地位,如变形杆菌、黄杆菌及放线菌等.基于微生物在调节微食物网、促进物质循环和维持生态系统平衡中的重要意义,本文主要以赤潮事件的藻际环境为例,尝试梳理上述主导性“常驻微生物”在“藻-菌”共生体物质转化中的作用.特别是针对近些年来倍受关注的黄杆菌和玫瑰杆菌,着重例述了它们在物质代谢中的行为与生态策略,以更好地理解常驻物种在藻际生态位中的生态行为与协同进化.

城市热环境定量评价技术研究进展及发展趋势

孙铁钢, 肖荣波, 蔡云楠, 王耀武, 吴昌广

2016, 27(8):  2717-2728.  doi:10.13287/j.1001-9332.201608.002

摘要 ( 351 )   PDF (2638KB) ( 34 )  

自“城市热岛”概念提出以来,城市热环境定量评价一直是城市气候与环境研究领域的重要内容.随着空间信息技术与计算机模拟技术的不断发展,城市热环境定量评价的技术手段和方法也取得了长足进步.从最初单一利用气象站历史数据对城市宏观尺度热环境进行数理统计分析,逐步发展到综合利用地面气象观测、热红外遥感、数值模式模拟等多种技术对不同尺度热环境进行动态模拟与预测.本文系统回顾了地面气象观测、热红外遥感、数值模式模拟3类城市热环境定量评价技术的发展历程,并总结了各类技术的优缺点、适用性及发展趋势,以期为今后的城市热环境评价与优化研究提供参考.