应用生态学报

元晓春, 陈岳民, 袁硕, 郑蔚, 司友涛, 元志鹏, 林伟盛, 杨玉盛

2017, 28(1): 1-11. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.028

摘要 ( 433 )

PDF (1077KB) ( 267 )

为探究氮沉降对亚热带杉木人工幼林土壤溶液可溶性有机物质(DOM)浓度及光谱学特征的影响,采用负压法,对0～15和15～30 cm土层土壤溶液DOM进行了2年的动态监测及光谱学特征研究.结果表明:氮沉降显著减少了各土层土壤溶液可溶性有机碳(DOC)浓度,增加了芳香化指数(AI)及腐殖化指数(HIX),但对可溶性有机氮(DON)无显著影响.土壤溶液DOM浓度存在明显的季节变动,夏秋季显著高于春冬季.傅里叶红外光谱结果表明,森林土壤溶液DOM在6个区域的相似位置存在吸收峰,其中1145～1149 cm^-1的吸收峰最强.三维荧光光谱表明,DOM主要以类蛋白质物质(Ex/Em=230 nm/300 nm)和微生物降解产物(Ex/Em=275 nm/300 nm)为主,施氮使0～15 cm土层类蛋白质物质减少.氮沉降可能主要是通过降低土壤pH、抑制土壤碳矿化和刺激植物生长等途径显著抑制土壤溶液DOC浓度,而表层被抑制的DOC成分以类蛋白质物质和羧酸盐物质为主.氮沉降短期可能有利于土壤肥力的储存,但随着氮沉降量的积累,土壤中营养物质将难以得到有效利用.

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳和氮的影响

周世兴, 邹秤, 肖永翔, 向元彬, 韩博涵, 唐剑东, 罗超, 黄从德

2017, 28(1): 12-18. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.014

摘要 ( 478 )

PDF (836KB) ( 181 )

为理解模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)的影响,通过一年野外模拟氮(NH₄NO₃)沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低氮沉降(L, 5 g N·m^-2·a^-1)、中氮沉降(M, 15 g N·m^-2·a^-1)和高氮沉降(H, 30 g N·m^-2·a^-1),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林土壤MBC和MBN的影响.结果表明: 氮沉降显著降低了0～10 cm土层MBC和MBN,且随氮沉降量的增加,下降幅度增大;L和M处理对10～20 cm土层MBC和MBN无显著影响,H处理显著降低了10～20 cm土层土壤MBC和MBN;氮沉降对MBC和MBN的影响随土壤深度的增加而减弱.MBC和MBN具有明显的季节变化,在0～10和10～20 cm土层均表现为秋季最高,夏季最低.0～10和10～20 cm土层土壤微生物生物量C/N分别介于10.58～11.19和9.62～12.20,表明在华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物群落中真菌占据优势.

干扰强度对亚热带米槠人促更新林土壤呼吸及其组分的影响

陈忠, 林成芳, 张星星, 林伟盛, 刘小飞, 李一清, 杨玉盛

2017, 28(1): 19-27. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.031

摘要 ( 476 )

PDF (691KB) ( 149 )

研究轻度干扰和重度干扰对亚热带米槠人促更新林土壤总呼吸、异养呼吸的影响.结果表明:与轻度干扰米槠林相比,重度干扰林的土壤呼吸及其各组分均下降,其中,自养呼吸(R_A,1.75 t C·hm^-2·a^-1)下降了40%.与轻度干扰林相比,重度干扰林土壤有机碳储量、细根生物量和凋落物量均显著降低.土壤温度可以分别解释轻度干扰林土壤呼吸(R_S)、异养呼吸(R_H)、自养呼吸(R_A)的84.7%、68.3%、5.1%,可以解释重度干扰林的84.4%、54.6%、21.7%.轻度干扰林和重度干扰林R_S、R_H、R_A的Q₁₀值分别为1.75、1.93、1.27和2.46、2.34、1.65.随着干扰强度的增加,森林生态系统碳储量降低,土壤呼吸下降,且土壤呼吸及其各组分对外界环境变化的响应更明显,生态系统表现出脆弱性,重度干扰下森林生态系统在短时间内难以恢复.

不同林龄刺槐叶功能性状差异及其与土壤养分的关系

段媛媛, 宋丽娟, 牛素旗, 黄婷, 杨改河, 郝文芳

2017, 28(1): 28-36. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.036

摘要 ( 449 )

PDF (789KB) ( 213 )

对不同林龄刺槐群落叶功能性状差异及其与土壤养分的关系进行研究,分析刺槐对黄土丘陵区土壤环境的适应策略.结果表明: 随林龄的增大,刺槐比叶面积、叶面积、叶片含水量、叶全氮含量及叶有机碳含量呈先增大后减小的变化趋势,且在30年林龄时达到最大值,分别为279.18 cm²·g^-1、12.33 cm²、0.09%、33.01 g·kg^-1、523.08 g·kg^-1.随林龄的增大,叶组织密度、叶全磷含量、叶厚度及气孔密度呈增大趋势,气孔长度及气孔宽度呈减小趋势.主成分分析表明,叶面积、比叶面积、叶全磷含量、叶片含水量、叶厚度及气孔密度均为刺槐叶功能性状随林龄变化的主要指标.各指标间呈一定的相关性,这表明刺槐能改变自身的形态结构,形成最佳功能组合以适应环境的变化.影响叶面积、叶片含水量、比叶面积及气孔长度的主要土壤因子是土壤全氮含量,影响气孔宽度、叶组织密度、叶厚度、叶全磷含量、叶全氮含量及气孔密度的主要土壤因子是土壤有机碳含量,这表明土壤全氮含量和有机碳含量是影响不同林龄刺槐叶功能性状的主要土壤因子.随林龄的增大,刺槐群落土壤养分得到改善,进而影响刺槐叶功能性状.不同林龄刺槐叶功能性状的差异反映出刺槐具有较强的叶片形态可塑性,有利于其适应黄土丘陵区的土壤环境.

木兰围场天然次生林优势种群的结构与动态

陈倩, 杨晔, 史琛媛, 徐学华

2017, 28(1): 37-46. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.029

摘要 ( 402 )

PDF (746KB) ( 177 )

为了阐明木兰围场天然次生林优势种群的结构和动态特征,对群落乔木层组成以及优势种群的径级结构、静态生命表、存活曲线、死亡曲线、生存函数和时间序列预测等进行研究.结果表明: 群落乔木层有9个种群,其中,五角枫、蒙古栎、糠椴和白桦种群为群落的优势种群;五角枫和糠椴种群存活曲线接近于Deevey-Ⅱ型,蒙古栎种群存活曲线趋于Deevey-Ⅲ型,白桦种群存活曲线为Deevey-Ⅱ型;随着径级的增加,各优势种群的死亡率和消失率曲线呈现相似的变化趋势,五角枫、蒙古栎、糠椴种群的消失率和死亡率分别在Ⅳ、Ⅰ和Ⅰ径级下出现最大值,而白桦种群在各径级呈现稳定的变化趋势;4种生存函数曲线分析表明,五角枫、蒙古栎和糠椴种群具有前期锐减、中后期相对稳定的特点;白桦种群数量波动不明显,具有较稳定的特点.种群数量的时间序列预测表明,白桦种群小径级(Ⅰ～Ⅱ级)个体数量逐渐减少,种群未来有趋于衰退的趋势,五角枫、蒙古栎和糠椴种群趋于相对稳定.推测该次生林将逐步演替为以五角枫、蒙古栎和糠椴为主要树种的天然次生林.

切根贴膜对黑土区杨树农田防护林光合特性的影响

陈曦, 赵雨森, 辛颖

2017, 28(1): 47-54. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.033

摘要 ( 433 )

PDF (757KB) ( 142 )

切根贴膜简单易行,是减轻林带胁地效应的有效方法,但可能会对林带造成不良影响.本文以黑龙江省黑土区农田防护林为研究对象,以不切根贴膜为对照,研究距树干0.5、1、2、3 m切根贴膜处理对杨树光合特性的影响.结果表明: 切根贴膜对杨树叶片含水率的影响较小.处理后杨树净光合速率峰、谷值出现的时间在7月较对照提前,日均值明显低于对照,各处理间差异显著.8—9月,处理后杨树净光合速率日均值仍低于对照,但降低幅度有所减小,距树干3 m处切根贴膜的杨树净光合速率与对照相比无显著差异.处理后杨树蒸腾曲线出现多种形式,距树干2、3 m处切根贴膜杨树蒸腾速率日均值较对照无显著变化,而距树干0.5、1 m处切根贴膜的杨树蒸腾速率在7月下降幅度比光合速率下降幅度更大,导致水分利用效率高于对照.切根贴膜处理没有改变杨树叶片水分利用效率的日变化趋势,但对杨树叶片水分利用效率的日均值产生了明显影响,且这种影响可能是负向的.综合分析,在距树干3 m处切根贴膜对杨树的光合特性影响较小,明显优于其他处理.

西双版纳热带山地雨林枯落物及其土壤水文功能

胡晓聪, 黄乾亮, 金亮

2017, 28(1): 55-63. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.018

摘要 ( 515 )

PDF (738KB) ( 226 )

研究了云南西双版纳热带不同海拔梯度山地雨林枯落物层及土壤层水文功能.结果表明: 土壤容重随着海拔的增加而降低,土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、土壤最大持水率、最大持水量、有效持水量和土壤含水量随海拔的增加而增加,局部有所波动;雨季前期含水量、饱和含水量和有效调蓄水空间随海拔的增加而增加,其中,饱和含水量和土壤有效调蓄水空间在不同海拔区差异均显著(P<0.05).土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均呈极显著正相关关系(P<0.01),其中,非毛管孔隙对土壤渗透性的影响更为显著.不同海拔枯落物未分解层厚度均占总厚度的一半以上,枯落物厚度均表现为未分解层＞半分解层;枯落物总蓄积量和半分解层蓄积量占枯落物总蓄积量的比例均随海拔的增加而增加,说明低海拔枯落物分解速度较慢,高海拔枯落物分解速度较快.不同海拔枯落物半分解层和未分解层最大持水量、最大持水率、自然含水率、有效拦蓄率和有效拦蓄量均随海拔的增加而增加,并且各海拔未分解层均高于半分解层,而有效拦蓄量深度随海拔的增加而降低,局部有所波动.综合未分解层和半分解层的变化规律可知,高海拔拦蓄能力较强,低海拔较弱.不同海拔枯落物持水量随着浸泡时间增加而增加;枯落物吸水速率随着浸泡时间增加而降低,12 h后枯落物吸水速率逐渐趋于饱和.不同海拔枯落物持水量与浸水时间可用对数方程表示;吸水速率与浸泡时间可用冥函数方程表示.综合分析各项因子,低海拔热带山地雨林水源涵养能力普遍低于高海拔.

氮素添加和CO₂浓度升高对白羊草根际和非根际土壤水溶性有机碳、氮的影响

肖列, 刘国彬, 李鹏, 薛萐

2017, 28(1): 64-70. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.005

摘要 ( 367 )

PDF (704KB) ( 156 )

采用盆栽控制试验对黄土丘陵区白羊草在不同CO₂浓度(400和800 μmol·mol^-1)和施氮水平(0、2.5、5.0 g N·m^-2·a^-1)条件下根际和非根际土壤水溶性有机碳(DOC)和水溶性有机氮(DON)的变化特征进行研究.结果表明: CO₂浓度升高对白羊草根际和非根际土壤DOC、水溶性总氮(DTN)、DON、水溶性铵态氮(NH₄⁺-N)、水溶性硝态氮(NO₃^--N)含量均无显著影响.施氮显著提高了根际和非根际土壤DTN、NO₃^--N含量和根际土壤DON含量,显著降低了根际土壤DOC/DON.在各处理条件下,根际土壤DTN、NO₃^--N和DON含量均显著低于非根际土壤,根际土壤DOC/DON显著高于非根际土壤.短期CO₂浓度升高对黄土丘陵区土壤水溶性有机碳、氮含量无显著影响,而氮沉降的增加在一定程度上改善了土壤中水溶性氮素缺乏的状况,但并不足以满足植被对水溶性氮素的需求.

青藏高原东缘亚高寒草甸植物叶性状对微生境变化的响应

侯媛, 刘旻霞, 孙辉荣

2017, 28(1): 71-79. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.024

摘要 ( 372 )

PDF (1248KB) ( 74 )

研究甘南亚高寒草甸5个不同坡向植物叶性状对微生境变化的响应.结果表明:阳坡、半阳坡、西坡、半阴坡、阴坡植物种分别为25、36、42、47、49种.土壤水分、土壤养分、土壤温度、光照度、pH值在各坡向间差异显著.半阴坡的土壤水分含量最高;阳坡照度最大,日均土壤温度最大,土壤pH值最大.比叶面积、叶干物质量、叶片含水量、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率在各坡向间差异显著,表明植物在微生境中的光合策略不同.矮嵩草和蒲公英为阳坡优势种,矮嵩草、蒲公英、少花米口袋、圆穗蓼为半阳坡与西坡的优势种,金露梅、圆穗蓼、狼毒为半阴坡与阴坡的优势种.生境的优劣导致阳坡生物量低、半阴坡生物量高,但两者的多样性和丰富度均较低;西坡生物量为中等水平且多样性和丰富度最高.

云雾山不同恢复方式下草地植物与土壤的化学计量学特征

方瑛, 安韶山, 马任甜

2017, 28(1): 80-88. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.034

摘要 ( 439 )

PDF (814KB) ( 259 )

研究云雾山天然草地、灌草地、禁牧地、撂荒地4种恢复方式下草地各植物组分(植物地上部分、枯落物、根系)与土壤C、N、P化学计量特征及其相互关系.结果表明: 土壤与植物地上部分和根系的化学计量学特征显著相关,并且植物地上部分与根系之间P的联系比N紧密,土壤与植物地上部分和根系之间N的联系比P紧密,而土壤与枯落物、根系与枯落物的化学计量学特征相关性不显著.不同恢复方式间植物地上部分和根系总体的C、N储量无显著差异,P储量差异显著且以撂荒地最大(0.49 g·m^-2),禁牧地最小(0.29 g·m^-2).禁牧年限对植物和土壤的化学计量学特征影响较小;耕地撂荒恢复12年后土壤C、N(分别为9.98和1.07 g·kg^-1)仍显著低于天然草地(分别为14.27和1.55 g·kg^-1),两者植物化学计量特征的差异由撂荒地各植物组分P浓度高引起;由于根系生物量的稀释作用,天然草地根系N、P浓度最低(分别为6.25和0.57 g·kg^-1);灌草地地上部分N、P浓度偏低(分别为12.77和 0.98 g·kg^-1),但根系N、P浓度偏高(分别为9.30和0.77 g·kg^-1).物种组成是影响植物生态化学计量学特征变化的主要因素,不同恢复方式间群落相似度高则整体化学计量特征差异小.

四种野生苔草属植物的耐寒性评价

叶艳然, 王文莉, 郑成淑, 付德静, 刘慧雯

2017, 28(1): 89-95. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.035

摘要 ( 575 )

PDF (704KB) ( 241 )

以采自泰山的白颖苔草、披针叶苔草、青绿苔草和低矮苔草为材料,观察越冬期间田间适应性并测定低温胁迫下抗寒相关的生理指标,计算半致死温度(LT₅₀),利用模糊隶属函数法对耐寒性进行综合评价.结果表明: 4种野生苔草属植物均能安全越冬,且翌春恢复生长良好,年绿期达到260～310 d,越冬期间枯叶率为12%～95%;LT₅₀为-18.65～-11.74 ℃.随着低温胁迫的加剧,4种苔草的丙二醛(MDA)含量、游离脯氨酸(Pro)和可溶性蛋白含量总体呈先上升后下降的趋势,可溶性糖含量呈上升趋势.除披针叶苔草表现为整体呈下降趋势外,其他3种苔草的超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈先上升后下降的趋势.耐寒性相对较弱的白颖苔草较早地积累MDA、Pro和可溶性糖.可溶性蛋白含量在低温处理后期达到最大值,且苔草的耐寒性越强其峰值越小.在低温处理初期披针叶苔草SOD活性显著高于其他3种苔草.4种苔草属植物的耐寒性强弱为:披针叶苔草>青绿苔草>低矮苔草>白颖苔草.

农田向农林复合系统转变过程中土壤物理性质的变化

王来, 高鹏翔, 刘滨, 仲崇高, 侯琳, 张硕新

2017, 28(1): 96-104. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.027

摘要 ( 408 )

PDF (762KB) ( 193 )

以渭北黄土区农林实践中被广泛采用的核桃-小麦间作复合模式为研究对象,以两物种的单作系统为对照,研究单作农田向农林复合系统转变对土壤物理性质的影响,为农林复合系统经营管理和模型的建立提供理论依据.结果表明: 核桃-小麦间作对土壤物理性质的改善作用主要发生在0～40 cm土层.核桃-小麦间作可以避免表层(0～20 cm)土壤容重升高,同时在20～40 cm土层对单作农田形成的犁底层也有显著的改善作用.核桃-小麦间作对各土层田间持水量均表现出持续的改善作用,除在20～40 cm土层略低于核桃单作外,其他从第5年开始均高于两单作系统.核桃-小麦间作对各土层土壤孔隙度均存在持续的改善作用,在0～20 和20～40 cm土层与两单作系统相比存在显著差异,同时也能提高毛管空隙度的比例.农田向农林复合系统转变过程中对土壤容重、田间持水量、土壤孔隙度均有持续的改善作用,且对浅层土壤的改善作用强于深层土壤.

两大优势产区‘富士’苹果园土壤养分与果实品质关系的多变量分析

张强, 李民吉, 周贝贝, 李兴亮, 孙健, 张军科, 魏钦平

2017, 28(1): 105-114. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.030

摘要 ( 431 )

PDF (484KB) ( 28 )

探讨环渤海湾和黄土高原两大苹果产区土壤养分对‘富士’苹果品质的影响,筛选不同产区影响果实品质特性的主要土壤养分因子,明确优质‘富士’苹果的土壤养分含量指标等,为两大苹果产区果园合理施肥、提高果实品质等提供理论依据.于2010—2011年分别在我国环渤海湾和黄土高原两大苹果产区各选择22个县,每个县3片果园,共计132个乔砧‘富士’苹果园,对每个果园的土壤养分含量和果实品质指标进行调查和分析,应用偏最小二乘回归方法筛选不同产区影响果实品质的主要土壤养分因子,并建立果实品质因素与土壤养分含量关系的回归方程,线性规划求解不同产区优质‘富士’苹果的土壤养分含量优化方案.结果表明: 环渤海湾产区的土壤碱解氮、有效磷、钙、铁和锌含量极显著高于黄土高原产区,而土壤pH,有效钾含量显著低于黄土高原产区;黄土高原产区的果实可溶性固形物含量显著高于环渤海湾产区,而固酸比显著低于环渤海湾产区.土壤有效硼含量对两产区果实单果质量影响的正效应最大,而土壤总氮与两产区果实硬度呈负效应;环渤海湾产区的果实可溶性固形物含量主要受土壤总氮和有效硼的负、正效应影响,黄土高原产区主要受土壤有效钙和碱解氮正、负效应的影响.环渤海湾产区优质乔砧‘富士’苹果的土壤养分含量需求为高的土壤有效硼和pH,适宜的土壤有效钾;黄土高原产区为低的土壤全氮,高的碱解氮、有效钾和有效铁,适宜的土壤有效锌和硼.环渤海湾产区优质乔砧‘富士’苹果的土壤养分管理技术措施为增加土壤有效硼含量和调高土壤pH、调整土壤有效钾含量;而黄土高原产区为提高土壤碱解氮、有效钾和有效铁含量,降低果园土壤pH,适当调整土壤有效锌和有效硼含量.

不同光质补光对促早栽培‘瑞都香玉’葡萄果实品质的影响

张克坤, 刘凤之, 王孝娣, 史祥宾, 王宝亮, 郑晓翠, 冀晓昊, 王海波

2017, 28(1): 115-126. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.003

摘要 ( 495 )

PDF (2750KB) ( 184 )

以4年生‘贝达’嫁接的早熟葡萄品种‘瑞都香玉’为试材,研究设施促早栽培条件下,紫外光、蓝光和红蓝光不同光质补光对果实品质的影响,结果表明: 促早栽培节能日光温室内环境属于典型的弱蓝紫光和弱紫外光环境.与对照(未补光)相比,夜间6 h的蓝光和紫外光补光处理可显著加快葡萄果实发育过程中质量和果粒纵横径的增大、果实糖含量的升高以及酸含量的下降,红蓝光效果不明显.果实成熟期紫外光补光处理果实的单粒质量最高,蓝光与红蓝光处理显著高于对照;蓝光补光处理果实葡萄糖、果糖和总糖含量最高,紫外光次之,红蓝光略高于对照.与对照相比,蓝光补光处理可显著加快果实中里那醇、α-萜品醇、橙花醇等萜烯类组分含量高峰的出现,而紫外光、红蓝光补光处理差异较小.果实成熟期蓝光补光处理果实中里那醇、香茅醇等萜烯类物质含量最高,紫外光补光处理里那醇含量较高,香叶醇、己醛、E-2-己烯醛等主要香气物质的含量最高,而红蓝光补光处理里那醇的含量与对照相比有所降低.紫外光、蓝光和红蓝光3种光质补光处理均增加了果实中醛酮类物质的种类及含量.表明蓝光补光处理果实发育最快,成熟最早,糖含量最高,里那醇等萜烯类物质含量高峰出现的时间最早;紫外光补光处理果实的单粒质量最大,主要萜烯类组分含量高;红蓝光补光处理对改善果实品质的效果不明显.

新疆冬小麦籽粒灌浆和品质性状对滴灌用水量的响应

雷钧杰, 张永强, 陈兴武, 张英华, 薛丽华, 乔旭, 王志敏

2017, 28(1): 127-134. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.001

摘要 ( 312 )

PDF (521KB) ( 37 )

为给滴灌冬小麦节水高产优质栽培提供科学依据,于2012—2013和2013—2014年连续两个冬小麦生长季,以‘新冬22号’为试验材料,在大田滴灌条件下,设置了灌水量为3150、3900、4650、5400和0 m³·hm^-2共5个处理(分别用W₁、W₂、W₃、W₄和CK表示),研究了不同滴灌量对冬小麦籽粒灌浆及品质性状的影响.结果表明: 不同处理滴灌冬小麦籽粒灌浆特性呈“S”型变化曲线,均符合Logistic生长函数模型,且拟合度较高;籽粒灌浆快增期出现在花后12~20 d,最大灌浆速率(V_m)随滴灌量的增加呈“先增后降”的变化趋势,且两年均以W₃处理最大,分别为2.16和2.59 g·d^-1.随着滴灌量的增加,籽粒容重、蛋白质含量、出粉率、湿面筋含量、面团稳定时间、弱化度及面团拉伸阻力和拉伸比均呈“先增后降”的变化趋势,均在W₃处理下达到最高;而面团吸水率和延伸度则呈“先降后增”的变化趋势,在W₃处理最低;沉降值逐渐增大,面团形成时间逐渐变短;籽粒产量均以W₃处理最高,为8913(2013年)和8602 kg·hm^-²(2014年),分别较同年W₁、W₂、W₄、CK高25.0%、14.8%、4.4%、35.6%和12.4%、2.8%、1.1%、33.0%.综上,在本试验条件下冬小麦滴灌量在4650 m³·hm^-²时可达到高产和优质的统一.

不同降水年型下长期施肥旱地小麦产量效应

胡雨彤, 郝明德, 王哲, 付威

2017, 28(1): 135-141. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.016

摘要 ( 411 )

PDF (530KB) ( 271 )

以黄土高原30年长期肥料定位试验为基础,依据降水将生育年划分为干旱年、平水年和丰水年,研究不同施肥方式对黄土高原冬小麦产量、肥料贡献率和降水利用率的影响.结果表明: 小麦连续种植30年中,氮磷配施和氮磷钾配施下小麦产量、肥料贡献率和降水利用率显著高于不施肥和单施肥处理,氮磷钾配施下小麦产量、肥料贡献率和降水利用率分别达到3480 kg·hm^-2、61.45 kg·kg^-1、6.13 kg·mm^-1·hm^-2;不同降水年型下,丰水年小麦产量、肥料贡献率和降水利用率相对较高;使用逐步回归分析可知,不同降水年型下小麦产量主要受氮磷肥施用量、休闲期降水和越冬期降水影响.黄土旱塬可以通过提高氮磷用量同时适当施用钾肥,以及在休闲期做好蓄水保墒工作来提高小麦产量.

耕作方式与施氮量对小麦-玉米复种系统玉米季土壤氮素转化及产量的影响

丁世杰, 熊淑萍, 马新明, 张娟娟, 王小纯, 吴懿鑫, 杜盼, 张捷

2017, 28(1): 142-150. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.012

摘要 ( 367 )

PDF (494KB) ( 201 )

在黄淮砂姜黑土区冬小麦-夏玉米复种两熟种植体系中,研究了小麦季3种耕作方式(常规翻耕、旋耕和深松)结合夏玉米播前3个施氮量(120、225和330 kg·hm^-2)对玉米季主要生育时期根际土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性、无机氮含量和产量的影响.结果表明: 旋耕方式下氨化作用强度最高,且随着施氮量的增加,土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性增强.深松方式下根际土壤硝化、反硝化作用强度与脲酶活性明显高于常规与旋耕方式.增施氮肥可加强深松方式对土壤氮素转化的促进作用,而过量施氮虽然提高了土壤无机氮含量及玉米产量,但会对土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性产生抑制.深松方式结合225 kg·hm^-2施氮量更有利于砂姜黑土区夏玉米土壤氮素转化,而深松方式结合330 kg·hm^-2施氮处理下产量最高.

长期施肥对黄土高原黄绵土氮肥利用率的影响

俄胜哲, 杨志奇, 曾希柏, 王亚男, 罗照霞, 袁金华, 车宗贤, 郭永杰

2017, 28(1): 151-158. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.011

摘要 ( 360 )

PDF (731KB) ( 83 )

氮肥利用率是确定推荐施氮量和施氮效果评价的关键参数.本文通过黄土高原黄绵土区持续34年(1981—2015年)的长期定位试验,研究了长期不同施肥处理对氮肥当季利用率和累积利用率的影响及氮肥当季利用率与累积利用率的关系.结果表明: 除试验起始年(1982)外,不同施肥处理对小麦、油菜和胡麻3种作物氮肥的当季利用率和累积利用率都有显著影响,其中小麦以氮磷钾配施(NPK)处理平均氮肥当季利用率最高,其次为氮磷配施(NP)处理,分别较单施氮肥(N)处理提高了77.7%和62.0%;油菜也以氮磷钾配施(NPK)处理平均氮肥当季利用率最高,其次为有机肥与氮磷钾配施(MNPK)处理,分别较单施氮肥处理提高了93.7%和65.6%.有机肥与氮肥配施(MN)处理氮肥当季利用率较单施氮肥(N)处理显著增加,而有机肥与氮磷配施(MNP)和氮磷钾配施(MNPK)处理氮肥当季利用率较相应氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)处理明显降低.氮肥当季利用率与作物籽粒产量存在显著的线性正相关关系,而累积利用率与作物籽粒产量的相关关系不明显.表明与氮肥累积利用率相比,当季利用率能较及时地反映特定土壤肥力、作物种类、品种和环境条件下的肥料利用率特征.

不同光环境下烟草光合特性及同化产物的积累与分配机制

魏明月, 云菲, 刘国顺, 宋亮

2017, 28(1): 159-168. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.010

摘要 ( 381 )

PDF (709KB) ( 233 )

为了解烟草光合特性与光合作用同化产物的积累与分配对不同光环境的适应,以盆栽烟草为试验对象,于人工气候室中设置3种光照强度[遮阴(400±15)～(500±15) μmol·m^-2·s^-1;自然光强:(800±15)～(1000±15) μmol·m^-2·s^-1;高光强:(1500±15)～(1800±15) μmol·m^-2·s^-1]系统研究光照条件对烟草光合特性及光合作用同化产物在烟株-土壤系统分配的影响.结果表明: 随着光照强度的降低,烟草各组分生物量逐渐减小,根冠比降低.净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)均随光照强度的减弱呈下降趋势,胞间CO₂浓度(C_i)升高;在强光条件下烟草最大净光合速率(A_max)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(R_d)均达到最大值,弱光条件则具有较大的表观量子效率.光照强度影响烟草对¹³C的吸收、积累与分配,弱光条件下,烟草富集的¹³C进入到根部的比例明显较少,更多的分配到地上部.由此可知,外界光环境的变化不仅显著影响烟草叶片的光合特性与生物量积累,也使光合碳在烟株-土壤系统的分配格局发生变化.

不同灌溉量对小麦-玉米轮作农田生态系统净碳汇的影响

刘晶晶, 张阿凤, 冯浩, 邹小阳, 陈海心

2017, 28(1): 169-179. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.004

摘要 ( 427 )

PDF (1067KB) ( 83 )

灌溉对农田温室效应与碳足迹贡献产生重要影响.本文采用静态暗箱-气相色谱法对关中平原小麦-玉米轮作(2014—2015年)农田温室气体(CO₂、CH₄和N₂O)排放通量进行了监测,并用净增温潜势(NGWP)和碳足迹两个指标评估不同灌溉量对关中平原农田温室效应、作物生产碳足迹的分布和构成的影响.试验在作物关键需水期(冬小麦越冬期和拔节期、夏玉米出苗期和拔节期)设置W₀(0 mm)、W₁₂₀(120 mm)、W₁₈₀(180 mm)、W₂₄₀(240 mm)4个处理.结果表明: 与W₀处理相比,W₁₂₀、W₁₈₀、W₂₄₀处理下小麦产量分别增加了31.3%、44.3%、33.7%,玉米产量分别增加了9.9%、22.6%、33.8%; CO₂的年际排放总量分别增加了22.2%、24.3%、15.1%,N₂O的年际排放总量分别增加了18.6%、67.8%、91.5%,但CH₄的年际吸收总量分别降低了51.7%、79.6%、97.8%;NGWP分别增加了20.1%、31.6%、31.4%.W₁₂₀处理下碳足迹较W₀处理降低了19.1%,但W₁₈₀、W₂₄₀处理与W₀处理相比无显著性差异;W₁₂₀、W₂₄₀处理单位产量碳足迹较W₀处理分别增加了44.5%、23.3%,而W₁₈₀处理与W₀处理无显著性差异.综合考虑不同灌溉量的经济效应和环境效应,180 mm的灌水量更有利于关中平原小麦-玉米轮作系统的节水及固碳减排.

低丘红壤区农田水热通量变化特征及气候学足迹

李阳, 景元书, 秦奔奔

2017, 28(1): 180-190. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.032

摘要 ( 323 )

PDF (1592KB) ( 152 )

农田水热通量的变化特征以及气候学足迹分析对加强区域气候资源管理和提高红壤地区水热资源利用率有重要意义.利用低丘红壤区的大孔径闪烁仪和自动气象站数据,在保证数据质量的基础上,详细分析了低丘红壤区农田在非雨季、作物生长旺期不同时间尺度水热通量的变化特征和观测通量的源区分布特征.结果表明: 水热通量的日变化呈单峰型,但与晴天相比较,多云天的日变化曲线波动更为复杂;无论是旬尺度还是月尺度, 8月的水热通量整体上都大于9月,且净辐射通量都更多地用于潜热交换,但9月潜热通量所占净辐射比例相较于8月有所减少,感热通量则相反;受气象条件(尤其是风)、稳定度和下垫面状况影响,不同时间尺度的观测通量源区特征不同;结合下垫面作物来看,不同时间尺度源区的通量贡献来源也不同.

利用GGE双标图划分我国棉花纤维品质生态区

许乃银, 金石桥, 李健

2017, 28(1): 191-198. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.017

摘要 ( 455 )

PDF (592KB) ( 64 )

我国主产棉区棉花纤维品质区域特征明显,合理划分纤维品质生态区有助于提高原棉的纺纱品质.本研究采用GGE双标图的“环境-性状”功能图分析了2011—2015年期间国家棉花品种区域试验中传统棉区与纤维品质性状的互作,并提出了我国主产棉区棉花纤维品质生态区域划分.结果表明: 我国主产棉区可划分为“优质纤维生态区”、“低马克隆值生态区”、“高比强度与马克隆值生态区”和“普通纤维生态区”.其中,优质纤维生态区包括长江上游和长江下游棉区,棉纤维长度、比强度、马克隆值等指标协调较好,且纺纱均匀性指数表现最好;低马克隆值生态区位于南疆和北疆棉区,马克隆值和比强度低,纺纱均匀性指数较好;高比强度与马克隆值生态区涵盖长江中游、南襄盆地和淮北平原棉区,比强度和马克隆值高,其余性状表现一般;普通纤维生态区包括华北平原和黄土高原棉区,各项纤维品质指标表现中等或较差.本研究应用GGE双标图的“环境-性状”功能图划分的纤维品质生态区可为优化我国棉花品质区域化种植和纺织企业合理用棉提供决策支持,也可为其他作物生态区划分提供方法参考.

基于RS和GIS的干旱区内陆河流域生态系统质量综合评价——以石羊河流域为例

梁变变, 石培基, 王伟, 唐笑, 周文霞, 敬烨

2017, 28(1): 199-209. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.019

摘要 ( 437 )

PDF (2516KB) ( 28 )

石羊河流域是河西走廊东段重要生态区,也是用水矛盾最突出、生态环境问题最严重的地区之一,对其进行生态系统质量的评价,可为干旱区内陆河流域的生态保护工作提供借鉴.依据生态系统质量概念,以统计数据、遥感数据和土地覆被数据为基础,从生态系统的3方面(生产力、稳定性和承载力)构建评价指数,基于非参数Kruskal-Wallis卡方(χ²)检验和熵值法确定指标权重,结合RS、GIS和SPSS软件对2000、2005、2010和2015年石羊河流域不同生态系统类型的质量及各指数进行综合评价及变化分析.结果表明: 2000—2015年,石羊河流域生态系统质量均值为57.76,呈现显著下降趋势,年降幅为0.72,空间分布呈上游优于中游、中游优于下游的状态;生态系统生产能力、稳定性和承载力均值分别为67.52、45.37、58.53,生产能力和稳定性小幅上升,承载力逐渐下降.就各生态系统类型来看,森林生态系统质量最高,年均值为78.12,年降幅最小,为0.28;其次是草地、农田和城镇生态系统,年均值分别为62.45、58.76、50.29;湿地生态系统质量最低,年降幅最大,达0.98.

大兴安岭人为火发生影响因素及气候变化下的趋势

李顺, 吴志伟, 梁宇, 贺红士

2017, 28(1): 210-218. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.037

摘要 ( 578 )

PDF (3433KB) ( 191 )

我国重要的北方针叶林地区大兴安岭是林火高发地区.受气候变暖影响,该地区林火发生频率将会发生显著变化.模拟人为火的发生分布与影响因素之间的关系、加强气候变化下人为火的发生分布预测,对于林火管理和减少森林碳损失具有重要作用.本文采用点格局分析方法,基于大兴安岭1967—2006年的火烧数据,建立人为火空间分布与影响因素之间的关系模型,该模型以林火发生次数为因变量,选取非生物因子(年均温和降水量、坡度、坡向和海拔)、生物因子(植被类型)和人为活动因子(距离道路距离、距离居民点距离、道路密度)共9个因子为自变量.并采用RCP 2.6和RCP 8.5气候情景数据代替当前气候情景预测2050年大兴安岭人为火的空间分布状况.结果表明: 点格局模型能够较好地模拟人为火发生分布与空间变量的关系,可以预测未来气候下人为火的发生概率.其中,气候因子对人为火的发生具有明显的控制作用,植被类型、海拔和人为活动等因子对人为火的发生也具有重要影响.林火发生预测结果表明,未来气候变化下,南部地区的林火发生概率将进一步增加,北部和沿主要道路干线附近将成为新的人为火高发区.与当前相比,2050年大兴安岭人为火的发生概率将增加72.2%～166.7%.在未来气候情景下,人为火的发生更多受气候和人为活动因素的控制.

基于空间生态集合覆盖模型的自学习禁忌搜索算法在保护区空间选址中的应用——以戴云山为例

黄嘉航, 刘金福, 林志玮, 郑世群, 何中声, 张惠光, 李文周

2017, 28(1): 219-230. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.0026

摘要 ( 488 )

PDF (4744KB) ( 132 )

自然保护区规划是保护生物多样性的有效方式.传统保护区规划方法只能识别物种保护的重点区域,无法科学确定保护区的适宜面积.地块选择方法基于数学模型,从规划区域中选择部分地块组成自然保护区,保护特定物种或生态系统,是缓解生态保护与开发利用矛盾的重要手段.现有地块选择法未考虑各单元生态差异,且最优化算法存在计算效率的瓶颈.本文首先构建适用于森林生态系统的生态值赋分评价体系,据此计算戴云山生态值并绘制其分布图;然后,结合生态值建立生态集合覆盖模型(ESCP),并基于ESCP嵌入空间紧凑性提出空间生态集合覆盖模型(SSCP);最后,利用寻优性能良好的自学习禁忌搜索算法(STS)搜索各保护目标下的近似最优选址方案,给出福建省戴云山现有建成区优化方案.结果表明: 戴云山生态值计算结果在空间分布上存在明显差异;ESCP比原集合覆盖模型(SCP)能产生生态值更高的选址方案;SSCP在ESCP基础上对生态值较高区域有聚集作用,且周长权重越大,聚集效果越明显;建议现保护区可向外拓展136 km²,并将西北向分布长苞铁杉的地块纳入保护区范围.研究结果为实现戴云山保护区可持续发展及土地资源优化配置提供了优化方案,也可为我国森林生态系统类型的自然保护区设计提供新思路.

基于夜间灯光数据的环杭州湾城市扩张及植被变化

董晨炜, 曹宇, 谭永忠

2017, 28(1): 231-238. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.022

摘要 ( 466 )

PDF (649KB) ( 91 )

综合运用遥感与GIS技术,基于2000、2007和2013年的DMSP/OLS夜间灯光数据和MODIS NDVI数据,利用灯光阈值提取法、植被指数分析等方法,研究环杭州湾地区城市扩张和建成区植被变化特征.结果表明: 采用最佳阈值方法,能够实现对城市地区用地信息的有效提取;环杭州湾地区城市用地整体围绕杭州湾呈“V”型模式扩展,并表现出面状、线状和点状3种扩张模式;从城市扩张速度、动态度和形态紧凑度来看,各地级市表现出较大的时空差异,但整个研究区的城市扩张速度和动态度普遍呈现降低趋势,平均城市形态紧凑度则经历了先下降后上升的过程.各城市建成区的植被状况也存在显著差异,2000—2007年,除嘉兴市建成区植被状况变差外,其余各地级市建成区植被状况均变好;2007—2013年,所有城市建成区植被状况变差;2000—2013年,城市扩张对建成区植被均产生了不利影响.

湖南省国家湿地公园保护价值评价

吴后建, 但新球, 刘世好, 黄琰, 舒勇, 曹虹, 吴照柏

2017, 28(1): 239-249. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.023

摘要 ( 515 )

PDF (2894KB) ( 151 )

应用层次分析法和熵权法,选择生态区位及代表性、生物多样性、物种稀有性、自然性、规模与分区适宜性5个方面的15个指标,构建了国家湿地公园保护价值评价指标体系,对湖南省60个国家湿地公园进行评价.结果表明: 湖南省国家湿地公园保护价值总体较高,评分值在67.64以上(高保护价值)的国家湿地公园有37个,占61.7%,其中评分值在77.72以上(很高保护价值)的国家湿地公园有12个,占20.0%.湖南省国家湿地公园保护价值的年际变化呈离散状,规律性不强,但总体上仍呈现降低的趋势.湖南省国家湿地公园保护价值以70分等值线为界,形成了东西2个高分值密度区和3个高分值点、中部1个低分值密度区和4个低分值点.生态区位条件、资源禀赋条件和规模大小是湖南省国家湿地公园保护价值的决定因素.

水土流失区生态修复后植被健康的遥感判别

胡秀娟, 徐涵秋, 郭燕滨, 张博博

2017, 28(1): 250-256. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.020

摘要 ( 446 )

PDF (6371KB) ( 202 )

基于遥感技术和WorldView-2卫星影像,提出一个新型植被健康指数(VHI),以快速、大面积地监测与评价水土流失区的植被健康状况.该指数由归一化山地植被指数、氮素反射指数和黄光波段反射率3个因子构成,通过主成分变换将3个因子集成为VHI,以避免主观加权求和集成法所产生的偏差.将VHI应用于福建省长汀县河田盆地一带,对水土流失区的植被健康状况进行监测.结果表明: VHI可以很好地揭示植被的健康状况,其判别总精度可达91%.河田盆地健康等级为好、中、差的植被面积占植被总面积的比例分别为10.1%、49.2%和40.7%,说明研究区的植被健康总体状况仍不理想,主要因为水土流失区土壤贫瘠、新种植的植被生长不良.

南昌市空气PM_2.5和PM₁₀的时空动态及其影响因素

苏维, 张帅珺, 赖新云, 古新仁, 赖胜男, 黄国贤, 张志坚, 刘苑秋

2017, 28(1): 257-265. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.025

摘要 ( 370 )

PDF (797KB) ( 24 )

PM_2.5和PM₁₀已成为我国大部分城市空气的首要污染物.本文通过分析南昌市2013—2015年的空气PM_2.5和PM₁₀质量浓度、气象因素、交通流量的监测数据,探讨了空气颗粒物污染的时空动态规律以及气象、交通对颗粒物浓度变化的影响.结果表明: 2013、2014、2015年,南昌市PM_2.5浓度(70.92 μg·m^-3＞53.70 μg·m^-3＞43.65 μg·m^-3)、PM₁₀浓度(119.72 μg·m^-3＞86.11 μg·m^-3＞73.32 μg·m^-3)逐年降低,并呈现出夏季低(PM_2.5和PM₁₀平均浓度分别为36.74、69.20 μg·m^-3)、冬季高(PM_2.5和PM₁₀平均浓度分别为74.29、111.64 μg·m^-3)的季节动态和由城市中心向郊区递减的城乡梯度变化; PM_2.5/PM₁₀值(0.595＞0.584＞0.557)逐年降低,并且表现出城市中心高、城市边缘低的空间分布格局;PM_2.5、PM₁₀浓度受到多种气象因素的影响,与气压、温度、相对湿度、风速、降水量、日照时数显著相关,各种气象因子对PM_2.5、PM₁₀浓度的影响存在差异;车流量会显著提高周边PM_2.5浓度,但对PM₁₀浓度影响不明显.

两种常见绿化树种对大气颗粒物的滞留与再悬浮

乔冠皓, 陈警伟, 刘肖瑜, 谭连帅, 郑桂灵, 李鹏

2017, 28(1): 266-272. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.009

摘要 ( 445 )

PDF (529KB) ( 185 )

植物叶片对大气颗粒物的作用机制可分为吸附、再悬浮、雨水淋洗、吸收等过程,但却少有研究探讨大气颗粒物沉降于叶片表面后的再悬浮过程,并对叶片表面吸附的颗粒物含量与叶片内部元素含量之间的相关性进行探讨.本研究选择二球悬铃木和广玉兰两种常见绿化树种,分析其叶表大气颗粒物和叶内元素成分与含量及再悬浮比例.结果表明: 二球悬铃木叶片的单位面积滞尘量(4.98 g·m^-2)明显高于广玉兰(2.65 g·m^-2),这可能与二球悬铃木叶片上下表面均粗糙、有绒毛有关.电感耦合等离子体发射光谱(ICP)分析表明,15种不同的元素均可在二球悬铃木和广玉兰叶表和叶内监测出来,在整体上两树种叶表与叶内元素含量间存在明显的相关性.但仅有Cr、Fe、V等 3种元素在二球悬铃木叶表与叶内间存在显著的相关性,而广玉兰中仅有K、Mn、Si、Ti和Zn 等5种元素没有显著的相关性,说明两树种叶片对不同元素的吸收具有较强的选择性.再悬浮分析表明,无论是随着风速的增加还是随着风力作用时间的延长,大气颗粒物的再悬浮比例均随之显著增加.在研究植物对大气颗粒物滞留效果时,必须考虑到颗粒物的再悬浮,才能准确评估植被与大气颗粒物的沉降关系.

扩展火用方法在区域生态经济驱动机制及效率研究中的应用

樊新刚, 米文宝, 侯景伟

2017, 28(1): 273-280. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.008

摘要 ( 349 )

PDF (924KB) ( 192 )

为分析区域生态退化的经济社会原因,针对以往扩展火用分析(EEA)应用以国家尺度为主,存在流通网络庞杂、规律辨识困难等问题,缩小空间尺度至县域,以宁夏彭阳为例,将生态经济系统划分为7个相互联系的部门,分别计算流通的物质、劳动力、资本的火用值,以分析驱动部门、要素和路径的扩展火用流特征并评价生态效率.结果表明: 彭阳县生态经济系统主要由农业和居民部门驱动,部门间31条流通路径平均扩展火用流值为0.80 PJ,高于该值的仅有8条流通路径,主要通过“居民部门劳动力输出和其他部门支持居民部门需求”两条连续路径驱动发展.矿产资源开采规模大,但直接输出区域外,无法从内部推动县域发展,反而由于资源开采加重了生态环境压力.县域2014年生态效率为68.1%,相当于10年前国内外国家尺度的中间水平,主要由服务和居民部门效率低造成.扩展火用分析有网络化、结构化的优势,可明确部门、要素和路径,突破驱动机制研究的“瓶颈”,对探究区域生态经济系统运行原理和选择优化模式具有一定适应性.区域尺度较国家大空间尺度分析更易识别生态经济系统驱动机制,能够明确指导区域管理部门改善生态环境压力.

中西太平洋大眼金枪鱼中心渔场时空分布与温跃层的关系

杨胜龙, 伍玉梅, 张忭忭, 张禹, 樊伟, 靳少非, 戴阳

2017, 28(1): 281-290. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.013

摘要 ( 370 )

PDF (8871KB) ( 25 )

采用Argo数据和中西太平洋渔业委员会的大眼金枪鱼延绳钓数据,绘制了温跃层和月平均单位捕捞努力量渔获量(CPUE)的空间叠加图,分析中西太平洋大眼金枪鱼渔场时空分布对温跃层的响应关系.结果表明: 全年中心渔场纬向主要分布在南北纬10°之间的低纬度区域.在赤道以南有季节性中心渔场的出现和消失,与温跃层上界温度、深度和温跃层厚度的积极性变化有关.中心渔场主要分布在温跃层上界较深(70～100 m)和厚度较大(>60 m)的海域,厚度小于40 m的区域难以形成中心渔场;适宜分布的上界温度区间在26～29 ℃,在此区间外CPUE多小于中心渔场阈值(Q3).中心渔场的空间分布随上界深度和跃层厚度的季节性变动而变动,当赤道以南海域的上界深度变浅以及厚度变薄时,中心渔场消失.温跃层下界温度、深度和温跃层强度季节性变化不显著,但与中心渔场出现有显著关系.中心渔场主要分布在温跃层下界深度两条高值带之间的区域,温度低于13 ℃以及强度大的区域;在温跃层下界深度超过300 m和小于150 m区域,下界温度超过17 ℃的区域,或者强度小的区域难以形成中心渔场.利用频次分析和经验累积分布函数计算其适宜温跃层特征参数分布,结果表明研究区域大眼金枪鱼适宜分布的上界温度、深度和下界温度、深度分别是26～29 ℃、70～110 m、11～13 ℃和200～280 m;适宜分布的温跃层厚度和强度分别是50～90 m和0.1～0.16 ℃·m^-1.本研究初步得出研究区域大眼金枪鱼CPUE空间分布和温跃层的关系,为我国远洋金枪鱼捕捞作业和资源管理提供理论参考.

淀山湖鱼类生物多样性调查样本量的优化设计

王家启, 戴小杰, 王坤, 王浩展, 田思泉

2017, 28(1): 291-298. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.039

摘要 ( 469 )

PDF (898KB) ( 64 )

样本量大小影响估算鱼类种群动态和鱼类群落特征的准确性和精确度.本文以淀山湖渔业资源调查为例,研究估算淀山湖鱼类群落特征所需的样本量大小.2010年7月—2011年6月研究期间每月进行一次淀山湖渔业资源调查,共捕获14科45种鱼类.利用重采样方法,估算淀山湖渔业资源调查最优调查频次和最佳站点数.结果表明: 在淀山湖渔业资源调查中,站点数和调查频次呈负相关关系;保持95%的探测率探测90%的物种,每年调查11和12次相应需要设置21和19个站点.Shannon多样性指数随着每次调查站点数的增多而变大,增长到一定程度之后逐渐趋于稳定.淀山湖鱼类群落的物种多样性调查最佳站点数为21.本文的研究方法和结果可以为其他类似研究提供借鉴.

稻鱼系统中田鱼对资源的利用及对水稻生长的影响

张剑, 胡亮亮, 任伟征, 郭梁, 吴敏芳, 唐建军, 陈欣

2017, 28(1): 299-307. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.040

摘要 ( 440 )

PDF (947KB) ( 120 )

稻田为鱼类等水产生物提供生境,稻田养鱼在提高水稻产量的同时,通过控制病虫害的暴发以及充分利用养分来降低化肥农药的使用.但田鱼对稻田资源的摄食(浮游植物、杂草、浮萍、田螺)及利用后转化成养分对水稻生长发育的促进作用尚缺乏研究.本研究设计了2个田间试验,通过摄像观察稻鱼系统中田鱼的活动,采用稳定性同位素分析田鱼对稻田资源的摄食,并测定水稻的生长发育进程和水稻产量.结果表明: 与鱼单养处理相比,稻田养鱼显著地促进了田鱼的活动频率并扩大了田鱼的活动范围.在稻鱼共作不投喂饲料处理下,稻田中3类水生生物(浮萍、浮游植物、田螺)对田鱼食谱的贡献率分别为22.7%、34.8%和30.0%;而投喂饲料处理下,这3种水生生物对田鱼食谱的贡献率分别为8.9%、5.9% 和1.6%,饲料的贡献率为71.0%.与水稻单作比较,稻鱼共作处理显著增加水稻分蘖期和灌浆期的叶片氮含量,延长分蘖期10~12 d,并显著提高成穗率和产量.表明稻鱼系统通过田鱼摄食稻田资源并转化为水稻可利用养分,促进了水稻生长,实现了水稻产量的提升.

塞罕坝自然保护区樟子松不同林分类型对昆虫群落多样性的影响

吴龙飞, 姜文虎, 袁胜亮, 郭萌萌, 刘军侠

2017, 28(1): 308-314. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.007

摘要 ( 437 )

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为研究近自然森林经营下的樟子松人工林不同林分类型对昆虫群落多样性的影响,本文以塞罕坝自然保护区内的樟子松纯林与混交林作为研究对象,对5种林分类型(樟子松、樟子松-落叶松、樟子松-白桦、樟子松-山荆子、樟子松-落叶松-白桦-山荆子-山刺玫)中的昆虫多样性进行分析.共获得昆虫标本9617头,隶属于7目70科195种,以双翅目、半翅目和鞘翅目为优势类群.5种不同林分类型中的昆虫物种均比较丰富,且各林分类型之间的昆虫群落结构均处于中等不相似水平,樟子松混交林内的昆虫物种数和个体数均高于纯林,但昆虫群落特征指数在不同林分类型之间无显著差异.主成分分析显示,植食性类群、捕食性类群和寄生性类群是构成昆虫群落结构的主要成分,且捕食性和寄生性等天敌类群对植食性类群的制约作用较强,各林分内昆虫群落结构均具有较高的稳定性.

两株链霉菌对玉米的促生增产作用及机理

马军妮, 刘玉涛, 李玉龙, 孙跃跃, 杨邦民, 来航线, 薛泉宏

2017, 28(1): 315-326. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.038

摘要 ( 398 )

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为探索娄彻氏链霉菌(D74)和密旋链霉菌(Act12)及其混合菌剂对玉米生长的影响,采用皿内发芽试验、沙培试验及小区试验观察供试链霉菌无细胞发酵滤液及活菌制剂种子包衣对玉米生物学性状、叶片诱导酶活性、光合作用、穗性状、产量及品质的影响.结果表明: 供试链霉菌无细胞发酵滤液处理玉米种子可促进玉米胚根、胚轴及幼苗生长,提高玉米幼苗叶片诱导酶活性.D74发酵液稀释1000倍处理可使玉米胚根长度、胚轴长度及须根数较对照分别增加43.4%、26.4%和100.7%(P＜0.05);D74原液可使玉米叶片多酚氧化酶(PPO)活性较对照增加40.2%.Act12发酵液稀释100倍处理可使玉米胚根长度、胚轴长度和须根数较对照分别增加36.3%、36.3%和117.5%(P＜0.05),玉米幼苗总鲜质量、根系鲜质量分别较对照增加31.1%、36.6%(P＜0.05);Act12稀释10及1000倍处理玉米种子可使玉米叶片PPO活性分别较对照增加38.1%和39.5%(P＜0.05).混合菌剂种子包衣具有以下作用:1)促进玉米根系发育;2)显著增强叶片光合能力;3)显著改善穗性状并提高籽粒产量;4)显著促进籽粒灌浆速度;5)明显提高灌浆期玉米叶片诱导酶活性.表明供试链霉菌制剂包衣玉米种子可显著影响玉米的生物学特性、光合生理及生化代谢,刺激根系发育,促进玉米生长,提高产量.

长江口滨海湿地潮间带生态系统的多稳态特征

李蕙, 袁琳, 张利权, 李伟, 李诗华, 赵志远

2017, 28(1): 327-336. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.021

摘要 ( 525 )

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多稳态现象普遍存在于多种生态系统中,它与生态系统的健康和可持续发展密切相关,已成为生态学研究的热点与难点,但是目前有关滨海湿地生态系统多稳态的形成机制还缺乏深入研究.本文以崇明东滩鸟类自然保护区的潮间带生态系统为研究对象,通过以下内容,开展滨海湿地多稳态研究: 1)通过验证多稳态的判定依据“双峰”和“阈值”特征,证实长江口潮间带生态系统存在多稳态,并确定其稳态类型;2)通过监测潮间带生态系统水动力过程、沉积动力过程以及盐沼植物生长和扩散情况,分析盐沼植被与沉积地貌之间的正反馈作用,进而探讨潮间带生态系统多稳态的形成机制.结果表明: 1)潮间带生态系统的归一化植被指数(NDVI)频度分布存在明显的双峰特征,且盐沼植物成活存在生物量阈值效应,均证实潮间带生态系统存在多稳态,“盐沼”和“光滩”是潮间带生态系统的两种相对稳定状态;2)崇明东滩盐沼前沿的沉积地貌表现出泥沙快速淤积的趋势,显著促进了盐沼植物的生长,盐沼植物与泥沙淤积之间的这种正反馈作用是潮间带生态系统形成多稳态的主要原因;3)盐沼植被扩散格局监测结果在景观尺度上也表明,泥沙淤积作用促进了潮间带生态系统“盐沼”和“光滩”多稳态的形成.本研究既丰富了滨海湿地稳态转换的机理研究,也为我国开展海岸带保护、修复和管理提供了科学依据,具有重要的理论和实践意义.

潮汐对闽江口感潮湿地孔隙水及土壤中硅、氮浓度的影响

侯贯云, 翟水晶, 乐晓青, 仝川

2017, 28(1): 337-344. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.002

摘要 ( 401 )

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以闽江口鳝鱼滩潮汐湿地为研究对象,于2014—2015年大潮月(10月)和小潮月(4月)中的大小潮日对芦苇、短叶茳芏、互花米草3种湿地土壤间隙水中活性硅酸盐、无机氮浓度和表层土壤生物硅、全氮含量进行测定分析,探讨潮汐作用对河口湿地土壤及间隙水中硅、氮含量的影响.结果表明: 湿地土壤间隙水活性硅酸盐、表层土壤生物硅含量在大潮月均略高于小潮月,其中大潮月小潮日土壤间隙水活性硅酸盐含量最高,表层土壤生物硅含量最低,而大潮月大潮日则与之相反.不同植被带湿地土壤间隙水中NH₄⁺-N、NO₃^--N含量均表现为小潮月高于大潮月,且小潮日NH₄⁺-N含量显著高于大潮日(P<0.05).潮汐引起的水淹时间、干湿交替等水文条件变化对河口湿地土壤及间隙水中硅、氮元素含量具有重要影响,而植被类型对其分布亦具有一定影响.

硝化作用研究的新发现:单步硝化作用与全程氨氧化微生物

董兴水, 王智慧, 黄学茹, 蒋先军

2017, 28(1): 345-352. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.015

摘要 ( 570 )

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硝化作用是氨被微生物氧化为硝酸盐的过程,分别由氨氧化微生物(AOB和AOA)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)主导完成.一个世纪以来,我们把这个分步硝化过程当成唯一的硝化途径来学习和研究.虽然根据动力学理论推测,环境中应该存在单步硝化作用,即由一种微生物单独完成整个硝化过程,将NH₃氧化为NO₃^-,但一直没有研究能直接证明该种微生物的存在.直到2015年底,3个科研团队分别在不同环境中发现了3种不同的经过纯培养的细菌(Candidatus Nitrospira nitrosa、Candidatus Nitrospira nitrificans和Candidatus Nitrospira inopinata)和一种未经过纯培养的细菌(类Nitrospira),它们都具备单独将氨氧化为硝酸盐的能力,这些微生物被定义为全程氨氧化微生物(Comammox).单步硝化作用和全程氨氧化微生物的发现终结了传承百年的理论,并引发了众多关于全球氮素循环的重要科学问题,如这些微生物在环境中的生态位点及其在硝化作用中的相对贡献等.本文就单步硝化作用及全程氨氧化微生物的发现作了简要概述.

胶州湾生源要素的大气沉降及其生态效应研究进展

邢建伟, 宋金明, 袁华茂, 李学刚, 李宁, 段丽琴, 曲宝晓, 康绪明

2017, 28(1): 353-366. doi:10.13287/j.1001-9332.201701.006

摘要 ( 460 )

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作为受人类活动影响显著的典型半封闭海湾,胶州湾生源要素的大气沉降研究在揭示人为污染物质排放对海湾生态系统影响方面具有典型性.从大气干/湿沉降生源要素的研究方法、通量及其影响因素、入海生态效应3个方面入手,系统总结了胶州湾生源要素大气干、湿沉降及其生态效应的研究进展:1)与国内外有关海湾、河口和边缘海相比,胶州湾大气干、湿沉降氮的浓度和通量都较高,溶解无机氮(DIN)是其主要组分,溶解有机氮(DON)占总溶解态氮(TDN)含量的22%～31%,而P和Si的浓度和沉降通量都很低.2) (NO₃^--N+NO₂^--N)的大气沉降量比陆源输入量略高,而NH₄⁺-N、PO₄^3--P以及SiO₃^2--Si的大气沉降量所占比例很低.3)大气总悬浮颗粒物(TSP)浓度、排放源强度、降水量以及气象条件是影响胶州湾大气沉降生源要素的主要因素.4)大气沉降的生源要素可促进胶州湾初级生产力的提高和改变表层海水的营养盐结构,进而导致浮游植物群落结构的改变和优势种由硅藻向甲藻的演替,从而对胶州湾生态系统产生重要影响.对今后的研究提出建议:1)建设胶州湾大气干/湿沉降监测网;2)精确量化不同形态和粒径生源要素颗粒的干沉降速率;3)量化大气沉降生源要素入海的生态效应,并深入剖析其生物地球化学机制;4)甄别大气沉降生源要素通过间接方式入海的机制、通量及影响因素.深入研究胶州湾生源要素的大气沉降,对阐明人类活动对海湾生态系统的影响有积极意义,也有助于加深对陆架边缘海生源要素生物地球化学循环过程的理解.

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