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2017年 第28卷 第4期    刊出日期：2017-04-18

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目次

氮磷添加对栓皮栎不同地理种源幼苗温度耐性的影响

倪妍妍, 胡军, 刘建锋, 王小菲, 张玉婷, 江泽平

2017, 28(4):  1061-1068.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.039

摘要 ( 399 )   PDF (568KB) ( 171 )  

通过氮磷添加控制试验,对湖南城步(CB) 、湖北秭归(ZG)、河南内乡(NX)、河北临城(LC)和北京平谷(PG)5个种源的栓皮栎1年生幼苗的叶片温度耐性指标(耐寒性、耐热性及耐温范围)及相关生理指标(叶片养分浓度、非结构性碳水化合物及其组分和养分利用效率)进行测定,研究养分对植物种内不同地理种源的温度耐性影响.结果表明:不同种源的栓皮栎养分吸收与氮磷利用效率对氮磷添加存在显著差异但地理趋势不明显.PG在N、P及其二者复合添加的情况下均具有较高的氮磷利用效率,NX则在不同处理下磷利用效率均处于最低水平,CB在磷添加的情况下对磷的利用效率最高.与对照相比,养分(N、P或NP)添加能明显增加PG和LC的耐寒性,但N添加降低了NX的耐寒性.同时,养分添加在一定程度上增加了ZG、NX和LC的耐热性.耐温范围与耐寒性相反,表现为养分添加降低了PG和LC的温度耐受范围, 而增加了NX的温度耐受范围.偏相关分析表明,耐寒性与叶片可溶性糖浓度呈显著正相关;耐热性与叶片P呈显著负相关,与N/P呈显著正相关;叶片耐温范围与叶片物质浓度无显著相关性.因此,不同地理种源对养分利用程度及其效率可能与源生地土壤环境条件有关,表现出一定的局域适应特征,从而增加了温度耐性对养分响应的复杂程度.

不同林龄杉木人工林的水分利用效率与叶片养分浓度

孔令仑, 黄志群, 何宗明, 郑璐嘉, 刘桌明, 王民煌

2017, 28(4):  1069-1076.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.038

摘要 ( 374 )   PDF (715KB) ( 167 )  

以亚热带不同林龄(3、8、14、21、46年生)杉木人工林为研究对象,探索不同叶龄(当年生、1年生、2年生和3年生)叶片氮、磷养分状况和水分利用效率的差异及其相互关系.结果表明: 不同叶龄水分利用效率差异显著,总体趋势为当年生>1年生>2年生>3年生,而林龄对水分利用效率影响不显著.叶片N/P为11.4～19.6,其中,幼龄林和老龄林叶片N/P高于速生期林分叶片N/P,氮、磷浓度随叶龄的变化趋势一致,为当年生>1年生>2年生>3年生.水分利用效率随林龄变化不显著,可能是因为叶片光合速率和气孔导度同时随林龄下降.水分利用效率与叶片氮浓度相关不显著,而与叶片磷浓度呈显著正相关,与N/P呈显著负相关,表明在氮沉降增加的背景下,亚热带森林中植物磷含量逐渐成为影响水分利用效率的重要因子.

穿透雨减少下锐齿栎叶片光合色素季节动态及其反射光谱响应

刘畅, 孙鹏森, 刘世荣, 陆海波, 陈志成, 刘晓静

2017, 28(4):  1077-1086.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.036

摘要 ( 403 )   PDF (1724KB) ( 155 )  

通过林地穿透雨排除的方法模拟降雨减少,测定河南宝天曼自然保护区锐齿栎叶片光合色素含量与反射光谱的季节变化,对减雨处理造成的光合色素变化及其反射光谱的变化进行了定量分析,并探讨了水分控制条件下反射光谱对叶片光合色素变化的响应机制.结果表明: 锐齿栎叶片的光合色素含量和色素比率均呈现明显的季节变化.减雨样地与对照样地叶片的光合色素含量和比率在生长季的各个时期存在差异,其中,叶片叶绿素b(Chl b)含量的差异显著,说明Chl b对减雨处理的敏感性最高,叶片类胡萝卜素(Car)含量的差异较小,说明Car对减雨处理的敏感性相对较弱.550 nm处的光谱反射率对色素季节变化的响应最敏感,以其构造的简单比值指数(SR_750,550)与叶片Chl a、Chl b、总Chl和Car含量的正相关关系显著,光化学反射指数(PRI)与叶片Car/Chl的负相关关系显著.550 nm处的光谱反射率对减雨处理造成的色素变化响应最为敏感.SR_750,550对减雨处理造成的叶片Chl a、Chl b和总Chl的含量变化表现敏感(P<0.01),对Chl a/b的变化不敏感.PRI对减雨处理造成的叶片Car/Chl变化表现敏感(P<0.01).

不同养分环境下木荷种源生长和根系发育对邻株竞争响应的差异

姚甲宝, 楚秀丽, 周志春, 童建设, 王晖, 余家中

2017, 28(4):  1087-1093.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.030

摘要 ( 390 )   PDF (810KB) ( 195 )  

研究同质和异质养分环境中邻株竞争对3个木荷种源生长和根系发育的影响,揭示了不同种源木荷生长竞争能力差异原因.结果表明: 与同质养分环境相比,3个木荷种源在异质养分环境中具有苗高生长量大、干物质积累量高和根系增生明显等特点.在异质养分环境下,福建建瓯种源木荷苗木生长量显著高于浙江龙泉和江西信丰种源,与杉木混植时尤为突出,这与其根系形态可塑性高和拓殖能力强有关,混植时,福建建瓯种源木荷的根长、根表面积和根体积等根系生长量较单植显著增长20.4 %～69.0%,其根系在富养表层大量增生的同时快速向深层贫养层拓殖,占有了更多的空间和资源,提高了觅养能力,使其生长优势更为明显,而浙江龙泉和江西信丰种源根系生长和深层土壤根系分布受邻株竞争影响不同程度的降低.纯植时,可能由于根系自我识别作用,3个木荷种源的根系生长发育均受到抑制,导致福建建瓯种源苗木生长量显著减小,而浙江龙泉种源苗高和干物质积累增长明显,这与其根系生理可塑性有关.建议生产上选用觅养效率高和竞争能力强的福建建瓯种源木荷,采用混交造林的方式提高木荷人工林生产力.

亚热带湿地松叶片多元素化学计量与养分回收对氮添加的短期响应

陈微微, 寇亮, 蒋蕾, 高文龙, 杨浩, 王辉民, 李胜功

2017, 28(4):  1094-1102.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.020

摘要 ( 489 )   PDF (775KB) ( 207 )  

在我国南方亚热带湿地松人工林设置了3个水平的野外氮添加控制试验(0、40、120 kg N·hm^-2·a^-1),于2014和2015年生长季高峰期(7月底)和末期(10月底)采集湿地松成熟绿叶和落叶,分析外源氮添加对湿地松叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)9种元素浓度及其养分回收的影响.结果表明: N添加显著增加了湿地松绿叶中N、Al、Mn浓度,降低了P和2014年的Ca浓度,而对C、K、Mg、Fe 浓度无显著影响.N添加显著提高了绿叶N/P,且该比值及绿叶养分浓度(N、P、Mn)对N添加的响应依赖于N的剂量(高N条件下响应更强).N添加显著降低了2015年N的回收效率,提高了2014年K的回收效率.相比于养分回收效率,回收能力对增加的可利用氮响应更强.N添加显著降低了N的回收能力,提高了P、K的回收能力,降低了枯叶中的Fe浓度,而对枯叶中Ca、Mg、Al、Mn浓度无显著影响.这表明,N添加对叶片化学计量的影响因不同元素而异,植物会通过调整自身的养分内循环(养分回收)来应对环境变化.N添加提高了绿叶N/P和K/P,说明氮添加条件下植物生长可能由N、P共同限制转变为P限制.氮添加增加了绿叶中Al、Mn浓度,表明N添加下湿地松面临潜在的金属离子毒性风险升高.

莱州湾滨海柽柳林湿地植被碳储量的分布特征及其影响因素

谢琳萍, 王敏, 王保栋, 石晓勇, 辛明, 韦钦胜, 何秀平, 郭富

2017, 28(4):  1103-1111.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.033

摘要 ( 459 )   PDF (1419KB) ( 253 )  

莱州湾南岸的柽柳林湿地是我国北方现存面积最大的柽柳林滨海湿地,也是我国“南红北柳”生态工程的重要组成部分.本文基于2014年8月在昌邑海洋生态特别保护区的调查资料,研究了该湿地植被生物量、碳储量的空间分布特征及其影响因素.结果表明: 该湿地植被生物量为949.0 g·m^-2,植被碳储量为393.1 g·m^-2,基本呈中部高、东西部低的分布特征;植被各部分生物量、碳储量均表现为:地上部>地下部>凋落物.该区域主要有柽柳、碱蓬2个单优群落和4个混生群落,植被碳储量以柽柳群落最高,混生群落居中,碱蓬群落最低.受北部潮间带防潮坝的影响,表层土壤的含水量和电导率均不高,土壤盐分不是植被碳储量的主控因子,植被碳储量主要受土壤的营养盐状况(全氮和全磷)和粒径结构(粉粒含量)的影响.土壤水文条件的改变造成了植被群落的演替,在由耐盐群落(盐地碱蓬群落)向轻耐盐群落(茵陈蒿群落、狗尾草群落等)的演替过程中,植被碳储量增大.

甘肃省5种典型人工林生态系统固碳现状与潜力

程然然, 关晋宏, 张建国, 何秋月, 邓磊, 侯浩, 李国庆, 杜盛

2017, 28(4):  1112-1120.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.022

摘要 ( 407 )   PDF (692KB) ( 159 )  

基于野外调查与室内实测数据,结合第八次全国森林资源清查资料,分析了甘肃省5种典型人工林生态系统(刺槐、杨树、油松/华山松、落叶松及云杉林)森林生态系统碳密度、碳储量,并估算了乔木层固碳潜力.结果表明: 5种典型人工林生态系统平均碳密度和总碳储量分别为139.65 t·hm^-2和85.78 Tg,不同人工林类型之间差异较大.不同龄组间碳密度表现为近熟林(250.70 t·hm^-2)最大,其次是成熟林(175.97 t·hm^-2)和中龄林(156.92 t·hm^-2),幼龄林(117.56 t·hm^-2)最低.碳储量表现为幼龄林(45.47 Tg)>中龄林(19.54 Tg)>成熟林(11.84 Tg)>近熟林(8.93 Tg),幼中龄林碳储量占总碳储量的75.9%.5种典型人工林乔木层现实固碳潜力合计为7.27 Tg,刺槐林(2.49 Tg)和杨树林(2.10 Tg)最大;各龄组中,幼龄林现实固碳潜力最大(3.78 Tg),其次是中龄林(2.04 Tg),近熟林最小(0.45 Tg).5种典型人工林乔木层最大固碳潜力达27.55 Tg,表现为刺槐林(9.42 Tg)>落叶松林(6.22 Tg)≈云杉林(6.36 Tg)>杨树林(3.18 Tg)>油松/华山松林(2.37 Tg);其中,幼、中龄林最大固碳潜力分别为18.48和6.89 Tg,占总最大固碳潜力的92%.

恢复方式和地形对晋西黄土区退耕林分物种多样性的影响

武文娟, 查同刚, 张志强

2017, 28(4):  1121-1127.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.034

摘要 ( 304 )   PDF (613KB) ( 203 )  

运用样带样方调查法,对比不同恢复方式和地形条件下退耕林分的物种多样性,以期为晋西黄土区植被恢复效果评价和经营管理提供参考.结果表明: 恢复方式对退耕林分物种多样性具有显著影响.自然恢复林物种数为刺槐人工林的 1.6倍,Shannon 指数大于刺槐人工林,Pielou 指数小于刺槐人工林.物种多样性受坡位影响显著,各指数均表现为沟底>沟坡>梁峁坡>梁峁顶;坡向对退耕林分物种多样性影响不显著,各指数均表现为阴坡>阳坡.物种多样性受地形和恢复方式综合作用影响显著,在自然恢复林阴坡沟底处最高,物种均匀度在刺槐人工林阴坡沟底处最高.从提高物种多样性角度,黄土区植被恢复在遵循适地适树原则的同时,应参照自然恢复林分,在不同地形部位采用不同的造林设计.

基于神经网络的马尾松叶绿素含量高光谱估算模型

刘文雅, 潘洁

2017, 28(4):  1128-1136.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.035

摘要 ( 471 )   PDF (1002KB) ( 169 )  

分析不同生长期的马尾松冠层反射光谱特征与相应叶绿素含量的相关关系.利用36个红边参数逐一筛选,最终确定7个与叶绿素含量相关性较高的红边参数作为光谱特征参数,分别应用逐步分析法与BP神经网络构建叶绿素含量的高光谱估算模型;同样,筛选出4个植被指数作为光谱特征参数,同时,将对原始光谱进行主成分分析降维后的前4个主成分作为BP神经网络的输入变量,分别应用逐步分析法与BP神经网络构建叶绿素含量的高光谱估算模型.结果表明: 将红边参数作为输入变量建立的逐步回归模型和BP神经网络模型的决定系数(R²)分别为0.5205、0.7253,均方根误差(RMSE)分别为0.1004、0.0848,相对误差分别为6.3%、5.7%.将植被指数作为输入变量建立的逐步回归模型和BP神经网络模型的R²分别为0.5392、0.7064,RMSE分别为0.0978、0.0871,相对误差分别为6.2%、6.0%.基于主成分分析的BP神经网络模型的预测效果最好,R²为0.7475,RMSE为0.0540,相对误差为4.8%.

不同光脉冲方案对光下最大荧光参数及其计算参数的影响

唐星林, 曹永慧, 周本智, 周燕, 顾连宏

2017, 28(4):  1137-1144.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.025

摘要 ( 413 )   PDF (811KB) ( 143 )  

光下最大荧光(F_m′)是植物生理生态研究中的重要参数,一般采用饱和脉冲(RF)方案来估计.然而,光系统Ⅱ(PSⅡ)受体库的反馈调节会影响RF方案对F_m′估计的准确性.为消除PSⅡ受体库反馈调节的影响,根据光脉冲强度(Q′)与叶绿素荧光(F′)的线性关系提出多相脉冲(MPF)方案,估算Q′无穷大时的F′(即F_m′).本研究采用MPF和RF方案分别对苦槠、青冈和乌桕3个树种叶片的叶绿素荧光和气体交换数据进行同步测量,并对两种方案估计的F_m′及其计算参数PSⅡ光化学效率(Φ_PSII)、PSⅡ的电子传递速率(J)、最大电子传递速率(J_max)、叶肉导度(g_m)和叶绿体内CO₂浓度(C_c)等光合参数进行比较,分析两种方案对3个树种叶片6个光合参数的影响.结果表明: 当光合有效辐射(PAR)<200 μmol·m^-2·s^-1时,两种方案对苦槠、青冈和乌桕叶片F_m′、Φ_PSII和J的估计无显著影响;当PAR>200 μmol·m^-2·s^-1时,采用MPF方案获得的苦槠、青冈和乌桕的F_m′分别比RF方案获得的F_m′高3.5%～5.2%、11.7%～18.0%和3.2%～7.1%;当PAR>200 μmol·m^-2·s^-1时,采用MPF方案获得的Φ_PSII、J和J_max分别不同程度地大于RF方案获得的参数,g_m和C_c分别不同程度地小于RF方案获得的参数.说明当PAR较低(<200μmol·m^-2·s^-1)时,MPF与RF方案对植物叶片F_m′、Φ_PSII、J的估计没有显著影响;当PAR较高(≥200μmol·m^-2·s^-1)时,MPF与RF方案对植物叶片F_m′、Φ_PSII、J、J_max、g_m和C_c的估计有显著影响,且RF方案对植物叶片的F_m′、Φ_PSII、J和J_max比MPF方案分别有不同程度的低估,对g_m和C_c则有不同程度的高估.

艾比湖湿地典型植物群落土壤酶活性季节变化特征

朱海强, 李艳红, 李发东

2017, 28(4):  1145-1154.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.040

摘要 ( 419 )   PDF (978KB) ( 92 )  

对艾比湖湿地典型芦苇和柽柳群落土壤过氧化氢酶、磷酸酶和脲酶及其影响因素进行了分析.结果表明: 在植物不同的生长期,土壤酶活性具有明显的季节变化特征,芦苇群落土壤过氧化氢酶、磷酸酶和脲酶峰值均出现在生长旺盛期(3.26、0.60、0.33 mg·g^-1),谷值出现在萌芽期和展叶期,而柽柳群落的峰值出现在枯黄期(6.33、0.58、0.21 mg·g^-1),谷值出现在开花期和生长旺盛期;脲酶在不同生长期较为稳定,是湿地土壤酶活性差异的指示指标;芦苇和柽柳群落不同生长期土壤酶活性与土壤有机质和全磷含量呈显著正相关,而与土壤含水量的相关性不显著;芦苇群落迅速生长期土壤酶活性与土壤铵态氮呈显著正相关;两种植物群落土壤盐分与酶活性的相关性不显著.芦苇和柽柳群落不同生长期土壤酶活性受多因素的共同影响,土壤有机质和水热因子是影响艾比湖高盐湖泊湿地土壤酶活性的主导因子.

添加物及植物组合对瞿麦幼苗铅吸收、生长及品质的影响

杨晓宇, 李程, 马思跃, 李建恒

2017, 28(4):  1155-1160.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.008

摘要 ( 383 )   PDF (468KB) ( 191 )  

通过盆栽试验研究了接种丛枝菌根真菌(AM真菌)、种植共生植物(三叶草)、添加重金属螯合物EDTA和磷肥磷酸钙对铅污染下瞿麦生长和品质的影响,为科学种植中药材提供理论依据.结果表明: 接种AM真菌可以显著抑制铅的吸收(P＜0.05),促进根部发育,使根冠比增大,且活性成分累积最多,大黄素含量为6.5 mg·g^-1;与三叶草共生后,抑制铅吸收的效果不佳且药材品质下降,大黄素含量低于对照组,降至3.2 mg·g^-1.但在AM真菌共同参与后瞿麦的生长量和活性成分有所增加,铅含量达到最低,低至1.3 mg·g^-1;添加重金属螯合剂会使瞿麦生长量下降并促进根部对铅的吸收,铅含量最高可达340.0 mg·g^-1;磷酸钙可固定土壤中其他重金属元素,故更适宜在复合型污染时使用.综合考虑,在保护中药材安全、品质方面AM真菌具有良好的应用价值.

模拟增温对青藏高原多年冻土区小嵩草和藏嵩草生长与抗氧化特征的影响

肖瑶, 王根绪, 杨燕, 杨阳, 彭阿辉, 张莉

2017, 28(4):  1161-1167.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.031

摘要 ( 455 )   PDF (1078KB) ( 154 )  

采用开顶式增温小室(OTCs)方法模拟气候变暖,分别选取青藏高原腹地风火山地区高寒小嵩草草甸和高寒藏嵩草沼泽草甸优势物种小嵩草和藏嵩草为研究对象,对比分析增温处理下两种优势物种叶片的形态与生理特征变化,从而探索高寒植物对气候变暖的内在响应机理.结果表明: 增温显著增加了小嵩草叶片长度(40.0%)和叶片数量(72.7%),也显著增加了藏嵩草株高(11.9%)和叶片长度(19.3%),促进了两种优势植物的形态生长和地上生物量增加.增温处理下小嵩草和藏嵩草叶片的膜透性(电导率),活性氧(过氧化氢和超氧阴离子自由基),超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶活性,丙二醛含量均没有显著变化.但抗坏血酸和游离脯氨酸含量在藏嵩草叶片内分别显著增加了29.8%和53.8%,而在小嵩草叶片内没有明显变化.可见,增温下小嵩草和藏嵩草均能够维持正常的抗氧化水平,以维持该区域优势植物生长;但藏嵩草生理过程对增温更加敏感.

不同施肥模式对雷竹林土壤真菌群落特征的影响

陈志豪, 梁雪, 李永春, 李永夫, 徐秋芳, 邬奇峰, 李松昊, 沈振明

2017, 28(4):  1168-1176.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.002

摘要 ( 397 )   PDF (734KB) ( 199 )  

为探明施肥处理对雷竹林土壤真菌群落特征的影响,采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和荧光定量PCR技术,分析有机肥(M)、化肥(CF)、化肥配施有机肥(CFM)、化肥配施有机肥加覆盖(CFMM)及不施肥(CK)处理土壤真菌群落结构和数量特征.结果表明:施肥显著影响真菌群落结构与多样性,表层(0～20 cm)土壤中M、CFMM处理与CK,亚表层(20～40 cm)土壤中CF、CFMM处理与CK之间真菌群落结构均存在明显差异;且表层土壤中CF、CFMM处理真菌Shannon指数和均匀度指数显著低于CK.M、CFM处理表层土壤真菌数量显著高于CK.土壤有机质、全氮、铵态氮和速效钾含量显著影响了真菌群落结构的变异;全氮、铵态氮、硝态氮含量与真菌数量均呈显著正相关.表明雷竹林表层和亚表层土壤中真菌群落对施肥处理的响应存在明显差异,表层土壤真菌群落明显受有机质添加的影响,而亚表层则对化肥投入较为敏感;施肥对真菌群落多样性的影响主要集中在表层土壤.

基于高通量测序的杨树人工林根际土壤真菌群落结构

汪其同, 高明宇, 刘梦玲, 王华田, 董玉峰, 王延平

2017, 28(4):  1177-1183.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.004

摘要 ( 460 )   PDF (1650KB) ( 216 )  

研究不同根序细根根际土壤微生物群落组成结构对深入了解根系-微生物互作关系具有重要意义.本研究采用Illumina MiSeq测序平台,对杨树人工林非根际土壤和不同根序细根根际土壤的真菌群落结构进行分析.物种注释结果显示: 杨树1～2级根(R1)、3级根(R2)和4～5级(R3)根际及非根际土壤(NR)中分别包含128、124、130和101个真菌属,表明杨树根际存在对真菌群落构建的选择性机制.不同根序根际土壤中相对丰度>1%的真菌属有7个,木霉属在1～2级根根际土壤中丰度较高,毛孢子菌属和曲霉属分别是3级根和4～5级根根际土壤中丰度最高的真菌属.α多样性指数表明: 根际土壤真菌的多样性在不同根序间存在显著差异,低级根显著高于高级根(P<0.05).β多样性指数表明: 真菌群落随着序级的升高差异性不断上升,相似性不断降低.不同根序细根根际真菌群落的趋异化组成和结构与细根功能具有密切关系.

凋落物和根系去除对滨海沙地土壤微生物群落组成和功能的影响

桑昌鹏, 万晓华, 余再鹏, 王民煌, 林宇, 黄志群

2017, 28(4):  1184-1196.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.011

摘要 ( 477 )   PDF (1129KB) ( 327 )  

通过在亚热带滨海防护林湿地松、尾巨桉、纹荚相思和木麻黄人工林中设置去除凋落物、去除根系和对照处理,分析改变地上、地下碳输入对沙地人工林土壤微生物生物量、群落结构和功能的影响.2015年9月,在处理设置一年后采集各处理样方0～10 cm土壤样品,分别采用磷脂脂肪酸分析方法和微孔板酶检测技术对土壤样品的微生物群落组成和6种酶活性进行测定.结果表明: 碳输入处理对土壤微生物生物量的影响因树种而异,并主要取决于凋落物和根系的质量.在尾巨桉林中,去除根系使得脂肪酸总量、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌和放线菌生物量分别显著减少了31%、30%、32%、36%和26%,去除凋落物使得革兰氏阳性细菌、真菌和放线菌生物量显著减少了24%、27%和24%,而其他树种处理对微生物生物量无显著影响.碳输入处理对土壤微生物群落结构的影响主要表现为真菌丰度下降而放线菌丰度上升.不同树种的土壤酶活性对处理的响应表现不一致:湿地松、纹荚相思和木麻黄林分去除凋落物显著降低土壤中纤维素水解酶、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,去除根系仅分别降低和提高了湿地松和纹荚相思林β-葡萄糖苷酶的活性;湿地松、木麻黄人工林去除凋落物显著降低了多酚氧化酶和过氧化物酶活性;去除根系对所有树种土壤氧化酶活性影响不显著.不同树种的凋落物、根系特性是影响土壤微生物群落组成和酶活性的重要因子,碳输入处理造成的土壤温度、水分等微环境的改变也是土壤微生物性质变化的重要驱动力.

保氮剂对水葫芦堆肥进程及氮素损失的影响

李森, 罗雪梅, 涂卫国, 樊华, 苟小林, 杜玉龙, 李玲, 王琼瑶

2017, 28(4):  1197-1203.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.003

摘要 ( 345 )   PDF (706KB) ( 190 )  

为研究保氮剂对水葫芦堆肥进程及氮素损失的影响,以切碎的水葫芦为原料,以硫酸亚铁、腐植酸钠、过磷酸钙按75∶20∶5质量比配制成保氮剂,进行35 d的好氧堆肥试验.试验设置占堆体总质量0%(对照,CK)、1%(PN1)、2%(PN2)、3%(PN3)的保氮剂4个处理,对堆肥过程中堆体理化性质、氮组分含量、氨挥发及氮素损失率进行监测.结果表明: 堆肥高温期,保氮剂处理的堆温明显高于CK,堆体含水量则在降温期显著低于CK(P<0.05).堆肥完成后,保氮剂处理的全氮、有机氮含量均显著增加,以PN3处理最高,其全氮、有机氮含量分别比CK高16.3%和13.2%;同时,PN1、PN2、PN3处理的氨挥发总量分别比CK低25.9%、31.5%、42.4%,氮素固定率则分别达31.3%、40.7%、72.2%.表明水葫芦堆肥过程中添加保氮剂可加快启动速度、缩短堆肥时间,并能减少氨挥发、氮素损失.总体上,以PN3处理效果最佳.

长期耕作方式对小麦光合特性和产量的影响

何建宁, 于振文, 石玉, 赵俊晔, 张永丽

2017, 28(4):  1204-1210.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.028

摘要 ( 405 )   PDF (613KB) ( 90 )  

以济麦22为供试材料,在大田条件下,9年定位设置旋耕(R)、翻耕(P)、间隔2年深松+条旋耕(SRS)、间隔2年深松+旋耕(RS)4种耕作方式,在2014—2015年和2015—2016年小麦生长季研究不同耕作方式对小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配和产量的影响.结果表明: SRS处理小麦旗叶净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)在开花后21～35 d均显著高于其他处理.灌浆期SRS处理平均冠层光合有效辐射(PAR)截获率显著高于RS和P处理,R处理最低.成熟期SRS处理干物质积累量、开花后干物质向籽粒的分配量和对籽粒的贡献率最高,均显著高于其他处理.SRS处理小麦籽粒产量和水分利用效率均显著高于其他处理;总耗水量与RS处理无显著差异,显著高于P和R处理.在本试验条件下,间隔2年深松+条旋耕的耕作方式是节水高产高效的最佳耕作处理.

短期深旋松对黄淮海沙姜黑土耕层结构及小麦生长的影响

翟振, 李玉义, 张莉, 逄博, 逄焕成, 韦本辉, 王庆伟, 綦少伟

2017, 28(4):  1211-1218.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.016

摘要 ( 344 )   PDF (1285KB) ( 37 )  

针对黄淮海平原由于连年旋耕所导致的犁底层加厚上移、耕层变浅的问题,引入一种全新的耕作技术——深旋松耕,以改良耕层障碍因素,提高冬小麦产量.设置深松20 cm(SS₂₀)、深旋松30 cm(DVR₃₀)两个处理,以深松20 cm为对照,研究深旋松耕作对土壤物理特性及小麦开花期光合特性的影响.结果表明: DVR₃₀处理能够充分破除犁底层,DVR₃₀处理10～20和20～30 cm土层容重分别较SS₂₀处理降低了9.5%和11.2%,DVR₃₀处理20～30 cm穿透阻力较SS₂₀处理降低了42.3%.DVR₃₀能够增强水分入渗能力,提高土壤深层贮水量.随着深度的增加,DVR₃₀处理土壤含水量显著增加,30～40和40～50 cm土层含水量分别较SS₂₀处理提高16.9%和10.6%,且差异达到显著水平,0～50 cm土壤贮水量提高3.3%.DVR₃₀处理创造了良好的耕层环境,促进了小麦开花期光合能力的提高,与SS₂₀处理相比,DVR₃₀处理小麦开花期叶片相对叶绿素含量(SPAD)及净光合速率分别提高1.3%和15.5%,小麦地上部、地下部干物质累积量亦有显著增加,同时DVR₃₀处理通过提高小麦有效穗数,提高了产量,实际增产12.4%.综上,短期深旋松耕作能够充分破除犁底层、深松活土,为构建合理耕层结构、充分挖掘耕层潜力提供了一种新的技术手段.

氮肥水平对不同基因型水稻氮素利用率、产量和品质的影响

从夕汉, 施伏芝, 阮新民, 罗玉祥, 马廷臣, 罗志祥

2017, 28(4):  1219-1226.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.010

摘要 ( 425 )   PDF (536KB) ( 210 )  

以不同基因型的水稻品种日本晴、N70、N178和OM052为供试品种,氮肥采用尿素,按基肥(70%)和蘖肥(30%)两次施用,设置3个施氮水平(N用量设0、120、270 kg·hm^-2)的田间小区试验,研究氮素水平对水稻产量、氮素利用效率和稻米品质的影响,以期为氮肥合理施用和氮高效水稻品种创制提供科学依据.结果表明:施氮能增加水稻品种产量的原因是提高了有效穗数和每穗实粒数;与对照(0 kg·hm^-2)相比,当施氮量为120和270 kg·hm^-2时,OM052籽粒产量在4个品种中增幅最大,分别为41.1%和76.8%;品种产量增幅不同是由于氮素利用效率的差异,在120、270 kg·hm^-2氮处理下,4个供试品种中,日本晴籽粒产量和氮素农学利用率(40.90 g·g^-1、18.56 g·g^-1)都最低,为氮低效品种,OM052籽粒产量和氮素农学利用率(145.9 g·g^-1、81.24 g·g^-1)都最高,为氮高效品种.施N能够增加各品种的直链淀粉和蛋白质含量,使胶稠度变长,降低垩白率、垩白度和碱消值;随施氮量增加,热浆黏度、峰值黏度、回复值和崩解值递减,而消碱值递增.相关性分析表明,低N水平下,供试品种产量及产量构成因子与外观品质、蒸煮食味的相关性更显著.综上,OM052是一个籽粒产量和氮素利用效率“双高”基因型品种,合理施用氮肥可以显著增加水稻的有效穗数和每穗粒数,改善稻米籽粒品质,实现高产和优质的协同.

双季稻光合生产模型的建立与应用

李艳大, 舒时富, 陈立才, 叶春, 万鹏, 王康军, 黄俊宝

2017, 28(4):  1227-1236.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.013

摘要 ( 361 )   PDF (884KB) ( 212 )  

综合已有作物模型(包括冠层结构、冠层光分布和冠层光合作用与干物质生产模型)的优点,构建了双季稻光合生产模型.利用独立的田间试验资料,对冠层内的光分布和干物质积累量进行了初步检验;利用模型定量分析了直接辐射在上挺下挺、上挺下披和上披下披3种典型株型水稻冠层内水平面上和叶面上的分布、冠层日光合量及其随叶面积指数的变化特征.结果表明: 模拟值与观测值之间具有较好的一致性,预测双季稻冠层内光分布的根均方差、相对根均方差和相关系数分别为12.01 J·m^-2·s^-1、8.2%和0.9929;预测双季稻干物质积累量的根均方差、相对根均方差和相关系数分别为0.83 t·hm^-2、14.6%和0.9772,表明模型预测性较好;上挺下披株型水稻的冠层日光合量最高,取决于较大的叶面受光量、叶片光合效能和叶面积指数.

CO₂加富下水氮耦合对黄瓜叶片光合作用和超微结构的影响

崔青青, 董彦红, 李曼, 张文东, 刘彬彬, 艾希珍, 毕焕改, 李清明

2017, 28(4):  1237-1245.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.024

摘要 ( 354 )   PDF (2596KB) ( 125 )  

以‘津优35号’黄瓜为试材,采用裂区-再裂区设计,研究了CO₂加富下水氮耦合对黄瓜叶片光合作用和超微结构的影响.主区设大气CO₂浓度(400 μmol·mol^-1,A)和加富CO₂浓度(800±20 μmol·mol^-1,E)2个CO₂浓度处理,裂区设无干旱胁迫(田间持水量的95%,W)和干旱胁迫(田间持水量的75%,D)2个水分处理,再裂区设施氮量450 kg·hm^-2(低氮,N₁)和900 kg·hm^-2(高氮,N₂)2个氮素处理.结果表明: 在干旱和高氮条件下,CO₂加富提高了黄瓜的株高,且使高氮下的叶面积显著增加.正常灌溉条件下,高氮处理的光合速率、气孔导度和蒸腾速率高于低氮处理,而干旱条件下则相反;CO₂加富提高了黄瓜叶片的水分利用效率,并且随着施氮量的增加,其水分利用效率提高.干旱胁迫下,黄瓜近轴面气孔密度增加,而CO₂加富和高氮却显著降低了气孔密度.高氮处理增加了黄瓜叶片叶绿体数量而减少了淀粉粒数量,干旱胁迫使叶绿体数量减少,但使淀粉粒数量呈上升趋势.干旱胁迫增加了叶绿体长度和宽度,显著增加了淀粉粒的大小,而高氮降低了叶绿体和淀粉粒的长度和宽度.CO₂加富和高氮均使基粒厚度和片层数增加(ADN₂除外),并且EDN₂处理的片层数显著高于ADN₂.综上所述,CO₂加富和适宜的水、氮条件能促进黄瓜叶片叶绿体类囊体膜系的发育,显著增加基粒厚度和基粒片层数,有效改善黄瓜的叶绿体结构,增强光合性能,提高黄瓜植株对CO₂和水、氮的吸收利用能力.

硝普钠对缺铁和硝酸盐胁迫下番茄幼苗生长及生理特性的影响

何明明, 王秀峰, 谷端银, 史宇亮, 韩会会, 史庆华, 杨凤娟, 魏珉

2017, 28(4):  1246-1254.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.015

摘要 ( 445 )   PDF (755KB) ( 92 )  

采用营养液培养方法,研究外源NO供体(硝普钠,SNP)对缺铁和硝酸盐胁迫番茄幼苗生长、养分吸收及抗氧化酶活性的影响.结果表明: 处理7 d后,缺铁使番茄幼苗生长受到抑制,叶绿素a、b、类萝卜素含量显著降低,出现明显失绿症状;降低叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,电解质渗漏率、丙二醛含量明显增加,脯氨酸和可溶性糖含量变化不显著,幼苗叶片和根中N、P、K、Ca、Mg、Fe含量比对照处理有不同程度的减少.硝酸盐和缺铁双重胁迫对番茄幼苗生长抑制加剧,叶绿素a、b、类萝卜素含量、SOD、POD和CAT活性显著降低,电解质渗漏率、脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量明显增加;番茄幼苗叶片和根中N、P、Mg、Fe含量显著减少,而K、Ca含量显著增加. 与不添加处理相比,添加0.1 mmol·L^-1 SNP处理使胁迫番茄幼苗的生长抑制明显缓解.添加0.1 mmol·L^-1 SF(亚铁氰化钠)的处理在SOD、POD和CAT等指标上也表现出一定程度的缓解或促进作用,但其他生理指标没有表现出缓解或促进作用,原因是SF中也含有铁离子.

基于双作物系数法估算不同水分条件下温室番茄蒸发蒸腾量

龚雪文, 刘浩, 孙景生, 马筱建, 王万宁, 崔永生

2017, 28(4):  1255-1264.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.009

摘要 ( 479 )   PDF (918KB) ( 138 )  

2015—2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以华北地区典型日光温室滴灌番茄为研究对象,分析2种灌溉水平[参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量(E_p),设置2种灌溉水平(高水: 0.9E_p;低水:0.5E_p)]下番茄不同生育期土壤蒸发(E)、作物蒸腾(T)、蒸发蒸腾(ET)和土壤蒸发占蒸发蒸腾比值(E/ET)的变化,探讨水分亏缺对作物系数(K_c)的影响以及水分胁迫系数(K_s)在全生育期的动态变化.采用双作物系数法分别估算E、T和ET,并与实测结果进行对比分析.结果表明: 2015和2016年全生育期高水处理的E分别比低水处理高21.5%和20.4%, 占总蒸发蒸腾量的24.0%和25.0%,E/ET在生育初期最大、中期最小;高水处理的K_c值在生育初期、发育期、生育中期和生育后期分别为0.45、0.89、1.06和0.93,低水处理下分别为0.45、0.89、0.87和0.41;低水处理的K_s值在0.32～1.0,生育初期、发育期、生育中期和生育后期分别为0.98、0.93、0.78和0.39.双作物系数法可较精确地估算不同水分处理的ET,其平均绝对误差(MAE)为0.36～0.48 mm·d^-1,均方根误差(RMSE)为0.44～0.65 mm·d^-1;该方法也可精确地估算E和T,其MAE分别为0.15～0.19和0.26～0.56 mm·d^-1,RMSE分别为0.20～0.24和0.33～0.72 mm·d^-1.

不同氮水平下作物养分吸收与利用

马心灵, 朱启林, 耿川雄, 鲁泽刚, 龙光强, 汤利

2017, 28(4):  1265-1273.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.026

摘要 ( 412 )   PDF (873KB) ( 143 )  

玉米与马铃薯间作是重要的间作种植模式,具有较突出的资源利用和产量优势,但养分吸收和利用对作物产量优势的贡献及这种贡献对施氮量的响应机制尚不清楚.本研究采用玉米单作、马铃薯单作和玉米与马铃薯间作3种种植模式,分别设置N₀(0 kg·hm^-2)、N₁(125 kg·hm^-2)、N₂(250 kg·hm^-2)和N₃(375 kg·hm^-2)4个氮水平,通过2年田间小区试验,研究不同氮水平下间作产量优势的营养基础.结果表明: 随着施氮量的增加,氮、磷、钾的单作加权平均吸收量逐渐增加,间作则先增加后减少.间作在N₁水平时具最高的养分吸收优势,分别较单作加权平均值增加氮吸收14.9%、磷吸收38.6%、钾吸收27.8%;间作在N₀和N₃时具有更高的养分利用效率,较单作可提高氮利用效率3.5%～14.3%、磷利用效率3.5%～18.5%、钾利用效率10.6%～31.6%.N₀和N₁时玉米与马铃薯间作具有显著产量优势,其营养基础在N₀时主要是提高了作物养分利用效率,而N₁时则是促进养分吸收的结果.充分发挥间作促进养分吸收对玉米与马铃薯间作产量优势的贡献,需要合理控制氮肥的投入.

不同颜色果袋对‘巨峰’葡萄果实中挥发性成分的影响

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

2017, 28(4):  1274-1280.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.018

摘要 ( 430 )   PDF (457KB) ( 201 )  

以‘巨峰’葡萄为试材,研究白袋、绿袋、红袋、蓝袋4种不同颜色果袋对葡萄成熟期果实中挥发性成分的影响,为葡萄专用果袋的研发提供理论依据.结果表明:不同颜色果袋可为葡萄果实的发育提供特定的光环境,不同套袋处理葡萄成熟期果实中的挥发性成分差异显著.‘巨峰’葡萄成熟期果实中检测到酯、醛、醇、酮类、萜烯类和芳香族化合物,对照、白袋、绿袋、红袋和蓝袋处理成熟期果实检测到的挥发性组分分别为33、37、38、32和34种.与对照相比,白袋处理乙酸乙酯、己酸乙酯等酯类物质含量降低,己醛、反式-2-己烯醛、癸醛含量增加;绿袋处理除3-己烯酸乙酯、反式-2-己烯酸乙酯、3-羟基丁酸乙酯、反式-2-己烯醛、(反,反)-2,4-己二烯醛、癸醛、苯乙醇外,其他共有组分的含量均出现降低;红袋处理乙酸乙酯、己酸乙酯等酯类物质含量降低,己醛、反式-2-己烯醛等的含量出现降低;蓝袋处理乙酸乙酯、己酸乙酯等主要酯类物质的含量未发生较大变化,己醛、反式-2-己烯醛等的含量出现升高.在非共有组分中,套袋处理中醇类组分的种类减少,萜烯类、芳香族化合物的种类增加.总体上,蓝袋处理果实中主要的‘果香型’酯类组分含量最高,白袋处理果实中主要的酯类组分及‘青草香型’的醛类组分含量较高,绿袋、红袋处理果实主要香气组分含量较低.

华北平原种养一体规模化农场氮素流动特征及利用效率——以河北津龙循环农业园区为例

石鹏飞, 郑媛媛, 赵平, 杨东玉, 贾亮, 王贵彦

2017, 28(4):  1281-1288.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.029

摘要 ( 427 )   PDF (737KB) ( 53 )  

种养一体规模化、集约化是华北平原农业发展的必然趋势,而氮素是连接种植养殖的主要养分资源,以河北津龙循环农业园区为例,采用文献资料、实地调查方法分析农场水平氮素流动特征及利用率,并通过情景分析方法提出农场氮素管理措施,为实现农场水平氮养分资源高效利用、提高农场生产系统生产力和改善华北平原循环农业模式提供技术支撑和科学依据.结果表明: 在农场水平下,化肥和有机肥输入氮量674.6 kg·hm^-2·a^-1,占总输入氮量的88.3%,氮利用率为41.5%,种植系统氮盈余量190.7 kg·hm^-2·a^-1,施氮量过多是造成种植系统氮利用率低和氮素盈余量高的主要原因.养殖系统中外购饲料提供氮量占饲料总输入氮量的83.2%,粪尿排氮量为776.6 t·a^-1,而还田比例仅为36.3%,氮利用率19.7%.农场水平氮总利用率为40.7%.情景分析表明,农田减少化肥施氮量50%(情景1)、增加来自农场内部玉米籽粒产量(情景2)措施,可分别使种植系统氮利用率提高34.6%和15.6%,同时农场水平氮总利用率分别提高18.7%和9.8%;另外,优化养殖系统饲料结构(情景3),可使氮总利用率提高19.1%.因此,减少化肥氮施用量、调整作物种植结构、优化饲料结构等,是提高农场氮生产力和实现环境友好双赢效果的措施和途径.

恩施州耕地土壤pH近30年变化特征

胡敏, 向永生, 张智, 丛日环, 黄飞跃, 张军强, 尚莉莉, 鲁剑巍

2017, 28(4):  1289-1297.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.017

摘要 ( 767 )   PDF (802KB) ( 38 )  

以第二次土壤普查(1980—1983年)和耕地质量评价(2010—2013年)两个不同时期恩施州土壤pH数据为基础,对恩施州耕地土壤pH近30年时空变化进行了研究,明确了恩施州耕地土壤pH值变化特征,并初步探讨了导致土壤pH变化的自然因素和人为因素,以期为制定土壤酸化控制对策提供理论指导.结果表明: 2010—2013年,恩施州pH<6.5的酸性土壤占耕地面积的98.4%,6.5～8.5中性偏碱性土壤仅占耕地面积的1.6%;与1980—1983年相比,酸性土壤(pH<6.5)面积比例提高了61.4%,中性偏碱性土壤(pH在6.5～8.5)面积比例减少了61.2%,pH>8.5的强碱性耕地土壤在全州已基本消失.1980—1983年,pH<6.5的耕地土壤主要分布在来凤县、利川市、宣恩县和咸丰县,面积比例分别为74.4%、63.5%、61.3%和60.7%,至2010—2013年,恩施州酸性土壤分布更加广泛,各县市酸性土壤(pH<6.5)面积比例均达到96%以上.近30年来,恩施州土壤呈酸化趋势,土壤pH空间分布呈现东高西低格局.不同区域、不同耕地利用类型土壤pH值均发生不同程度的下降.耕地土壤pH整体下降了0.90,其中,旱地土壤pH下降了1.14,水田土壤pH下降了0.87,旱地土壤酸化程度大于水田.恩施州土壤酸化主要受肥料结构、配比变化及高产作物收获带走大量盐基养分等人为因素影响.

基于地理加权回归的茶叶种植专业化空间格局及影响因素——以福建省安溪县为例

税伟, 杜勇, 陈毅萍, 简小枚, 范冰雄

2017, 28(4):  1298-1308.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.037

摘要 ( 399 )   PDF (2371KB) ( 255 )  

以专业化茶叶种植大县安溪县为例,通过评估各乡镇茶叶种植专业化水平,结合Pearson相关分析、普通最小二乘法模型(OLS)和地理加权回归模型(GWR),筛选出平均高程、农民人均纯收入、农业从业人口比重、距交通道路距离4个主要影响安溪县茶叶种植专业化程度的因素,并探讨其对茶叶种植专业化影响程度的空间分异规律.结果表明: 安溪县各乡镇茶叶种植专业化程度呈现显著的空间自相关,以县城为中心,茶叶种植专业化程度由近及远呈现出“低-中-高”的形似杜能农业区位模型的圈层结构;GWR的拟合度(0.624)高于OLS(0.595),且前者对空间数据的解释力更高;与杜能农业区位模型的市场距离决定机制相悖,茶叶种植专业化程度受山地自然环境因素的影响明显较社会经济因素更大;茶叶种植专业化程度与平均高程、农民人均纯收入、农业从业人口比重呈正相关,而与距交通道路距离总体呈负相关;茶叶种植专业化程度与平均高程、农民人均纯收入的回归系数主要呈现出“南高北低”的空间分布特征,农业从业人口比重则呈相反的规律,而距交通道路距离则主要呈现“西南低、东北高”的空间特征.

模拟酸雨对红壤区茶树器官氮磷含量及其化学计量比的影响

张宇飞, 方向民, 陈伏生, 宗莹莹, 顾菡娇, 胡小飞

2017, 28(4):  1309-1316.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.019

摘要 ( 347 )   PDF (830KB) ( 194 )  

以红壤区25年生茶园为对象,开展pH 4.5、pH 3.5、pH 2.5及自来水(对照)4种强度模拟酸雨处理原位试验,于处理第3年收集茶树体不同功能根系和不同年龄枝、叶,测定氮(N)、磷(P)含量,并计算化学计量比和酸雨响应敏感度.结果表明: 土壤pH值、硝态N和有效P随酸雨强度增加而显著降低.吸收根N含量随酸雨强度增加而提高,pH 2.5处理下吸收根N含量与对照相比显著提高32.9%;储藏根P含量随酸雨强度增强而显著降低;同时酸雨处理显著提高吸收根N/P.新叶和老叶N、P含量对不同强度酸雨处理响应不敏感,但酸雨处理增加了老叶N/P,且在pH 3.5处理下达到显著水平.酸雨处理对枝条的影响与其年龄有关,新枝N含量和N/P在低强度酸雨(pH 4.5)处理下显著增加,而老枝N含量和N/P对酸雨处理响应不敏感.吸收根、新叶和新枝N含量对酸雨响应敏感度分别高于储藏根、老叶和老枝,而储藏根和叶片P含量对酸雨响应敏感度高于其他器官.茶树器官N含量对酸雨处理较为敏感,适度酸雨可增加幼嫩器官N含量和N/P,改变茶树体N、P的循环和平衡.

经济快速增长区建筑用地变化及其对生态质量的影响——以福建晋江为例

施婷婷, 徐涵秋, 唐菲

2017, 28(4):  1317-1325.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.014

摘要 ( 443 )   PDF (5183KB) ( 215 )  

改革开放以来,中国经济增长促进了建筑用地的快速增加,并在很大程度上影响着区域生态质量.本文以东南沿海经济快速增长的福建省晋江市为例,利用遥感技术重点研究经济快速增长导致的建筑用地变化及其对区域生态质量的影响.基于晋江市1996和2015年的Landsat遥感影像,利用建筑用地指数(IBI)提取建筑用地信息,并进行建筑用地变化分析;同时利用遥感生态指数(RSEI)对生态质量进行评价,定量分析城镇建筑用地变化与生态质量变化之间的关系.结果表明: 1996—2015年,晋江市建筑用地面积共增加68.54 km²,增幅达45%,建筑用地扩展强度为0.55.建筑用地的增加导致该市生态质量总体下降,RSEI均值从1996年的0.532下降到2015年的0.460,降幅达13.5%;生态优良等级所占面积的比例从1996年的39%下降到 2015年的21%.建筑用地扩展强度与生态质量呈显著负相关关系.

不同类型城市快速扩张区域人工景观对自然景观的生态安全胁迫效应比较

林美霞, 吝涛, 邱全毅, 孙彩歌, 邓富亮, 张国钦

2017, 28(4):  1326-1336.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.007

摘要 ( 447 )   PDF (3648KB) ( 61 )  

城镇化进程中的建成区扩张会对区域自然生态安全格局造成胁迫效应.本文选取北京通州、河北正定、天津塘沽及福建厦门4个内陆和沿海城市为研究区,通过景观生态学原理构建区域景观胁迫分析指标,对比分析4个城市快速扩张区域在快速城镇化过程中表现出的景观格局特征,研究不同区域及城镇化背景下人工景观对耕地、绿/林地、水体和未利用地等自然景观生态安全格局的胁迫作用差异.结果表明: 2015年,通州、正定、塘沽和厦门4个城市扩张区的景观侵蚀指数分别为1.039、0.996、1.239和0.945,自然景观都表现出显著的被侵蚀程度;但不同城市区域的各类自然景观类型受威胁的程度不同,通州、正定和塘沽以未利用地和水域为主,厦门则以耕地和水域为主,4个城市水域威胁指数均超过0.743;内陆城市的水域和未利用地景观分离度指数均大于沿海城市,在空间上表现为沿海城市水体分布较内陆城市更聚集;相对于其他自然景观,未利用地和水域是受人工景观胁迫最大的两种自然景观.

策勒绿洲-沙漠过渡带风成沉积物粒度的空间变化

林永崇, 徐立帅

2017, 28(4):  1337-1343.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.032

摘要 ( 440 )   PDF (1902KB) ( 110 )  

为了探讨绿洲-沙漠过渡带对绿洲可持续发展的环境效应,本研究对策勒绿洲西缘绿洲-沙漠过渡带、防护林带和绿洲内部的各种风成沉积物及策勒河谷沉积物粒度特征进行比较.结果表明: 绿洲-沙漠过渡带风成沉积物粒度特征(包括粒度分布特征、粒度参数、各粒级含量等)在空间上基本一致,其粒度范围为0.3～200 μm,分选性良好,主峰众数为67 μm,主要为悬浮组分和变性跃移组分,未出现>200 μm的跃移和蠕移组分,表现出典型的大气沙尘近距离传输沉积的特点.与外围(上风向)的策勒河谷(粒度范围0.3～800 μm)和沙漠地区的沉积物比较,过渡带粒度明显偏细,但与过渡带、防护林带和绿洲内部现代尘暴降尘(下风向)各种粒度特征基本一致.策勒绿洲-沙漠过渡带由于存在较高植被覆盖度,能够有效地抑制沙漠地区较粗颗粒组分(>200 μm)通过变性跃移或蠕移方式输送进入过渡带和绿洲内部.绿洲-沙漠过渡带与防护林体系一样,可有效抑制沙漠入侵绿洲,二者形成一个整体,共同维护策勒绿洲生态环境的稳定.

坡改梯工程对胡家山小流域非点源污染负荷时空变化的影响

汉强, 于兴修, 王伟, 徐苗苗, 任瑞, 张家鹏

2017, 28(4):  1344-1351.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.021

摘要 ( 380 )   PDF (1433KB) ( 180 )  

以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,利用2005、2010和2015年3个时期的Landsat TM/ETM遥感影像,结合长期野外观测资料,应用输出系数模型,在GIS技术支持下,研究了以坡改梯工程为主要内容的小流域综合治理工程实施前后,流域非点源污染总氮(TN)负荷的时空变化及其影响因素.结果表明: 由于坡改梯工程的实施,流域内坡度15°以上区域的耕地面积明显增加,林地和荒地面积有所减少.流域非点源污染TN负荷由工程实施前的63028 kg增加到2010年的72778 kg ,实施后则降低到46876 kg.其中,农村生活的贡献率较高,3期平均贡献率为53.5%,但呈逐年减少趋势;土地利用的贡献率平均为45%,呈逐年增加趋势;畜禽养殖贡献率始终较低.流域非点源氮素负荷强度的空间分布在工程实施前后发生了较为明显的变化.实施前,高负荷强度区主要集中在5°～15°坡度区间,实施后高负荷强度区集中在15°～35°区间,5°～8°区间成为低负荷强度区;在时间变化上,0°～8°坡度区间的TN负荷强度随时间的变化较小,8°以上坡度区间,表现为先增加后减少的趋势.随着村落污水、垃圾和畜禽粪便得到治理,居民生活、畜禽养殖非点源氮素输出明显减少;由于坡改梯工程的实施,耕地面积增加了31%.

基于MaxEnt模型的道路对朱鹮繁殖地的影响

张慧, 高吉喜, 马孟枭, 邵方泽, 王桥, 李广宇, 仇洁, 周可新

2017, 28(4):  1352-1359.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.023

摘要 ( 433 )   PDF (4125KB) ( 207 )  

道路对野生动物适宜繁殖地影响的定量研究是目前道路生态学领域有待深入的内容之一.本文以国家一级保护动物朱鹮为研究对象,利用物种分布模型(SDM)中MaxEnt模型,通过对影响朱鹮繁殖地的环境变量进行自相关分析,剔除自相关系数大于0.8的环境变量,最终选择了10个环境变量为朱鹮繁殖地的影响因子,分别为最冷季度平均气温、景观类型、归一化植被指数、坡度、坡向、距水体距离、距水田距离、距高等级公路(县级及以上道路)距离、距低等级公路(乡镇和林间道路)距离、距居住地距离.通过对环境变量的贡献率进行分析表明: 最冷季度平均气温、景观类型以及距水田距离、距高等级公路距离是影响朱鹮筑巢的主要因子.分别研究了含道路变量(情景Ⅰ)、不含高等级公路(情景Ⅱ)以及不含低等级公路(情景Ⅲ)3种情景下朱鹮繁殖地适宜区分布.结果表明:道路对朱鹮繁殖地干扰影响显著,高等级公路的影响比低等级公路大,高等级公路和低等级公路的存在分别使朱鹮繁殖地适宜区的面积减小了66.23和35.69 km².朱鹮筑巢对高等级公路有明显的回避效应,平均回避距离为1500 m.本研究对未来制定朱鹮的保护管理措施具有重要意义,同时可为工程建设项目对野生动物的环境影响定量评价提供应用示范.

长江口东滩湿地芦苇生境大型底栖无脊椎动物群落结构的月动态

张衡, 叶锦玉, 梁晓莉, 朱小静, 靳少非, 陈渊戈, 张佳蕊, 戴阳

2017, 28(4):  1360-1369.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.001

摘要 ( 390 )   PDF (761KB) ( 160 )  

2015年5月至2016年4月对长江口东滩湿地芦苇生境的大型底栖无脊椎动物群落结构进行监测,分析了该生境下底栖动物群落物种组成和多样性的月变化.结果表明: 芦苇株高和盖度均在3—8月逐渐增大,9月后逐渐降低;芦苇密度和地上生物量(干质量)均在7月达到最大值.调查期间,共发现大型无脊椎底栖动物20种(包括2种鉴定到属,2种鉴定到科).其中,腹足纲种类最多,有11种(包括1种鉴定到属);软甲纲有5种;昆虫纲和多毛纲均只有2种.以緋拟沼螺、堇拟沼螺和尖锥似蟹守螺等为主要优势种.从生活型来看,底上附着型种类数最多(11种),其次为穴居型(5种)和底内型(4种).大型底栖动物密度和生物量存在明显的季节或月变化,夏季(8月)出现全年最高值.Margalef物种丰富度指数(D)和Shannon指数(H)月份间差异显著,Pielou均匀度指数(J)月份间差异不显著(除11月).大型底栖动物群落在42%相似性水平上划分为3个群聚.从非度量多维标序(nMDS)排序图可知,5月、10—11月与其他月份差异较大.水温、芦苇地下生物量和盐度等环境因子对于底栖动物密度变化具有一定影响,但未达到显著水平(P>0.05).受人类活动的持续影响,长江口东滩湿地芦苇生境底栖动物群落物种多样性有所下降,芦苇生境价值急需重视.

南海中南部鸢乌贼中型群群体结构

朱凯, 杜飞雁, 王雪辉, 邱永松, 张鹏

2017, 28(4):  1370-1376.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.027

摘要 ( 327 )   PDF (595KB) ( 152 )  

根据2012和2013年在南海中南部采集到的3177尾鸢乌贼中型群样品,对其胴长(ML)、右第一腕长(AL1)、右第二腕长(AL2)、右第三腕长(AL3)、右第四腕长(AL4)、右触腕长(TL)、鳍长(FL)和鳍宽(FW)等形态参数进行测定,并运用主成分分析等方法对其个体的形态差异进行研究.结果表明: 研究海域的鸢乌贼中型群可分为Ⅰ和Ⅱ 2个群体,分别占总数的69%和31%.2个群体的雌性比例均随胴长的增大呈先减少后增加的趋势,直至达到100%;群体Ⅰ雌性和雄性的初次性成熟胴长分别为164和112 mm,群体Ⅱ雌性和雄性初次性成熟胴长分别为157和108 mm.群体Ⅰ在西沙海域和南沙海域均有独立分布区域,而群体Ⅱ密集区主要分布于南沙海域.非参数检验表明:2个群体雌性和雄性个体的全部形态参数均存在显著性差异(P<0.05).在雌性鸢乌贼中,群体Ⅰ和群体Ⅱ的ML、AL1、AL2、AL4、TL和FW存在显著性差异(P<0.05);在雄性鸢乌贼中,群体Ⅰ和群体Ⅱ的ML、AL1、AL2、AL3、AL4和FL存在显著性差异(P<0.01).通过计算差异系数表明,2个群体的形态差异处于种内水平.

基于COI和ND5序列的中国南部唇鱼骨和间鱼骨群体遗传结构

蓝昭军, 林龙峰, 赵俊

2017, 28(4):  1377-1386.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.006

摘要 ( 454 )   PDF (1092KB) ( 196 )  

唇鱼骨和间鱼骨均为分布较广的初级淡水鱼类,是理想的亲缘地理研究材料;且两者形态特征较为相似,不易鉴别,故两者的分布记述和物种有效性存在争议.为了解我国南部唇鱼骨和间鱼骨的群体遗传结构并探讨两者的物种有效性,本研究对8条水系的唇鱼骨和9条水系的间鱼骨共130尾个体的COI和ND5基因序列片段进行了测定,并对这两个基因的组合序列(2151 bp)进行了分析.结果表明: 在130尾个体的COI和ND5基因组合序列中,共有196个核苷酸变异位点,共检测出50个单倍型,单倍型多样性为0.964,核苷酸多样性为0.019,遗传多样性较高.基于COI和ND5基因组合序列构建的 NJ 树显示,所有种群可分为两支,支系Ⅰ包含了韩江和九龙江的全部单倍型以及瓯江的部分单倍型,余下的单倍型组成了支系Ⅱ.两支系间的遗传距离为0.036,而唇鱼骨与间鱼骨之间的遗传距离为0.027.单倍型网络图表明,韩江、九龙江种群和其他水系种群分化较大;漠阳江种群由海南岛种群扩散而来;海南岛各种群及漠阳江种群的单倍型分支与珠江水系单倍型的分支之间的亲缘关系较近,与长江水系单倍型分支之间的亲缘关系则较远;湘江、桂江和柳江之间的亲缘关系较近.AMOVA分析结果显示,地理区之间的变异约占71.2%,地理区内种群间变异约占16.6%,种群内的变异占12.2%,表明其遗传分化主要来自地理区之间.错配分析及中性检验结果显示,全部种群、唇鱼骨种群、间鱼骨种群、支系Ⅰ和支系Ⅱ在历史上均没有发生过明显的扩张.

综合评述

基于气温实地调查的城市绿地降温效应研究现状与未来展望

刘凤凤, 闫伟姣, 孔繁花, 尹海伟, 班玉龙, 徐文彬

2017, 28(4):  1387-1396.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.012

摘要 ( 502 )   PDF (550KB) ( 185 )  

随着城市化进程的不断推进,城市热岛效应日益明显.城市绿地作为城市结构中的自然生产力主体,在缓解城市热岛效应方面发挥着极其重要的作用.然而,面对快速城市化进程和不断变化的环境,如何实现城市绿地的合理配置与前瞻性布局,从而实现其整体降温效应的最大化,进而改善城市环境与微气候,依然是一个亟待解决的难题.这迫切需要多尺度的城市绿地降温效应研究.本文对基于气温实地观测来探讨城市绿地降温效应的相关研究进行了系统梳理与总结,从城市绿地的面积与形状特征、植被结构特征、影响降温效应的外部因素3个方面深入探讨了影响绿地降温效应的主要因素,并从城市绿地降温的时间变化特征和距离衰减效应两方面总结了绿地降温效应的时空特征.在此基础上,指出了目前城市绿地降温效应研究存在的主要问题和未来研究展望.

芒属植物重金属耐性及其在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力

吴道铭, 陈晓阳, 曾曙才

2017, 28(4):  1397-1406.  doi:10.13287/j.1001-9332.201704.005

摘要 ( 473 )   PDF (1178KB) ( 121 )  

芒属植物重金属耐性强,并且是重要的能源植物,其在矿山废弃地植被恢复中的应用备受关注.芒属植物对多种重金属耐性强,但不属于重金属超累积植物.目前的研究认为,根系代谢能力强、根际存在多种共生微生物及抗氧化和光合作用能力强是芒属植物重金属耐性强的重要原因,但更为全面的耐性机理需要深入研究.芒属植物在矿山废弃地植被恢复的应用潜力大,可以清除土壤重金属、改善土壤性质和促进生物多样性发展.本文总结分析了芒属植物生物学特性、重金属耐性特点、机理及其在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力,提出了应用芒属植物进行矿山废弃地植被恢复的基本思路,并对芒属植物的重金属耐性机理及应用的未来研究方向进行展望,以期为利用芒属植物开展矿山废弃地植被恢复提供借鉴.