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2017年 第28卷 第11期    刊出日期：2017-11-18

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小兴安岭红松和鱼鳞云杉径向生长对气候变化的响应

于健, 刘琪璟, 周光, 孟盛旺, 周华, 徐振招, 史景宁, 杜文先

2017, 28(11):  3451-3460.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.008

摘要 ( 467 )   PDF (1980KB) ( 222 )  

基于树木年代学方法,利用小兴安岭低海拔阔叶红松林优势树种红松和鱼鳞云杉树轮宽度资料,分别建立年轮宽度年表,探讨影响2个树种径向生长的关键气候因子.结果表明:2个树种对气候因子的响应存在差异,红松较鱼鳞云杉对气候因子的响应更加敏感,更适合用于年轮气候学研究;响应函数分析表明,红松径向生长与当年6月平均温度呈显著负相关,与当年6月降水量呈显著正相关,而鱼鳞云杉与气候因子未表现出显著相关关系;空间相关分析揭示,红松年表具有较大的空间代表性,相关性最高出现在研究区域附近;升温导致的干旱胁迫是限制红松树木生长的主要原因,如果未来全球气温进一步增加,将对红松产生不利的影响;一些大尺度的大气-海洋变化的耦合作用可能对小兴安岭红松径向生长产生影响.

扁刺栲不同根序细根形态和化学特征及其对短期氮添加的响应

陈冠陶, 郑军, 彭天驰, 李顺, 邱细容, 陈雨芩, 马豪宇, 涂利华

2017, 28(11):  3461-3468.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.004

摘要 ( 414 )   PDF (1084KB) ( 131 )  

研究川西亚热带次生常绿阔叶林优势树种扁刺栲1～5级细根形态和化学特征,及其对氮添加的响应.结果表明: 随根序等级的增加,扁刺栲根直径、根组织密度、K含量增加,而比根长、比表面积及N、P、Mg含量降低.氮添加显著增加了扁刺栲细根N含量,降低了Mg含量和C/N,使细根Ca含量呈下降趋势,对根序C、P、K、Na、Al、Mn、Fe含量无显著影响.氮添加未显著影响扁刺栲细根直径、比根长、比表面积和根组织密度.在所有处理中,细根P含量均与各形态特征呈显著线性回归关系.氮添加处理下,细根Mg含量与形态特征之间的线性关系由不显著变为显著,而细根N含量与形态特征之间的线性关系由显著变为不显著.氮添加会影响根系营养元素含量,并增强植物对P和Mg的需求.

黄土丘陵区混交林中油松和沙棘树干液流对降雨脉冲的响应

卢森堡, 陈云明, 唐亚坤, 吴旭, 温杰

2017, 28(11):  3469-3478.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.013

摘要 ( 449 )   PDF (1143KB) ( 202 )  

以黄土丘陵区油松-沙棘混交林为研究对象,运用热扩散式探针(TDP)于2015年6—10月对油松和沙棘的树干液流密度(F_d)进行连续观测,同步测定了光合有效辐射(PAR)、水汽压亏缺(VPD)和土壤水分(SWC)等环境因子,分析两树种对降雨利用的差异.采用Threshold-delay 模型、多元回归分析和偏相关分析方法,研究两树种F_d对降雨的响应过程,并确定环境因子对F_d的影响.结果表明: 随着降雨量递增,两树种F_d的最大变化量都先上升后降低;其中0～1 mm降雨范围内,油松F_d(-16.3%)和沙棘F_d(-6.3%)都明显降低;1～5 mm降雨范围内,油松F_d(-0.4%)降低而沙棘F_d(9.0%)明显升高.油松和沙棘F_d对降雨响应的最小降雨阈值(R^L)分别为6.4和1.9 mm,滞后时间(τ)为1.96和1.67 d.降雨前油松F_d峰值集中在12:00—12:30(70%),沙棘F_d峰值分别集中在10:30—12:00(48%)和16:00—16:30(30%);降雨后油松F_d峰值集中在11:00—13:00(40%),沙棘F_d峰值分别集中在12:00—13:00(52%)和16:30—17:00(24%).降雨前影响油松和沙棘F_d的环境因子大小顺序为PAR＞VPD;降雨后影响油松F_d的环境因子大小顺序为PAR＞VPD＞0～20 cm SWC(SWC_0～20),影响沙棘F_d的环境因子大小顺序为SWC_0～20＞PAR＞VPD.油松-沙棘混交林对水分利用的稳定性较高.

大气臭氧浓度升高对银杏叶片活性氧代谢及相关基因表达的影响

阮亚男, 徐胜, 郭龙, 朱明珠, 王聪, 李淑媛, 王红艳

2017, 28(11):  3479-3486.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.020

摘要 ( 441 )   PDF (1292KB) ( 90 )  

采用开顶式气室熏蒸法,设置自然条件下臭氧(O₃)浓度(对照,约40 nmol·mol^-1)、80、160及200 nmol·mol^-14个臭氧浓度,观测了不同浓度臭氧条件下银杏叶片可见伤害、活性氧生成量、抗氧化酶活性及相关基因表达变化情况,分析大气臭氧浓度升高对植物活性氧代谢的影响.结果表明: 160和200 nmol·mol^-1 O₃熏蒸明显伤害银杏叶片,80 nmol·mol^-1与对照无差异,无可见伤害.O₃处理20 d后,160和200 nmol·mol^-1条件下银杏叶片的超氧自由基(O₂^-·)产生速率显著高于80 nmol·mol^-1和对照,而80 nmol·mol^-1与对照无差异;O₃处理40 d后,160和200 nmol·mol^-1熏蒸下叶片过氧化氢(H₂O₂)含量显著高于80 nmol·mol^-1和对照,而过氧化氢酶(CAT)活性显著高于80 nmol·mol^-1和对照,各臭氧处理抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均低于对照.熏蒸40 d后,CAT、APX基因的转录表达持续加强;防御素(GbD)的表达强度则随着臭氧浓度的增加及熏蒸时间的延长而呈显著加强.高浓度臭氧胁迫可使银杏叶片活性氧生成量增加、抗氧化酶活性下降、相关基因表达水平上调,有明显可见叶片伤害.

太白山巴山冷杉林主要树种与开花秦岭箭竹的空间点格局分析

李国春, 宋华东, 李琦, 卜书海

2017, 28(11):  3487-3493.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.003

摘要 ( 447 )   PDF (662KB) ( 149 )  

采用单变量和双变量O-ring函数对太白山大熊猫栖息地巴山冷杉林主要树种的空间分布格局、种间关联性及其与林下开花箭竹的空间关联性进行了多尺度分析.结果表明: 巴山冷杉林中,巴山冷杉数量最多,但种群结构衰退,白桦种群相对年轻,种群结构稳定,红桦种群也呈衰退趋势;3个主要树种在小尺度上呈聚集分布,随尺度增加,逐渐表现为随机分布.3个树种的空间关联性主要表现在小尺度范围内,随尺度增加,空间分布格局逐渐表现为不关联;巴山冷杉和白桦与开花秦岭箭竹在大、中尺度内呈现正相关,而红桦与开花秦岭箭竹在大、中尺度上表现出负相关.大熊猫栖息地内乔木和林下秦岭箭竹共同推动森林的动态演替和发展,进而影响秦岭大熊猫栖息地的环境变化.

黄土丘陵区草地主要种群生态位及其环境解释

吴会峰, 宋丽娟, 杜峰, 郝文芳

2017, 28(11):  3494-3504.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.005

摘要 ( 369 )   PDF (1292KB) ( 48 )  

以黄土丘陵区不同生长年限撂荒草地群落为对象,研究种群生态位特征及其影响因素.结果表明: 铁杆蒿、茭蒿、猪毛蒿、达乌里胡枝子和硬质早熟禾等为优势物种,且不同生长年限优势种不同.草地生长从5年到10年,种群生态位宽度随年限的增加逐渐拓宽,对环境适应性增强;草地生长从10年到25年,种群生态位宽度随年限的增加先变窄(20年)再拓宽;草地生长超过25年,种群生态位宽度逐渐变窄,对环境适应性减弱.多数种群分别在10、25年生态位宽度达到峰值,对环境适应性最强.种群优势度与生态位宽度受种群动态影响而无线性关系.种群间生态位重叠均值先增大后减小,且在15年时达到最大值,表明种间竞争先增强后减弱,且在15年时种间竞争最为激烈.海拔、土壤含水量、土壤有机质含量为草地群落种群生态位宽度的主要影响因素;土壤全氮含量、海拔、土壤含水量为种群生态位重叠的主要影响因素.种群生态位宽度与生态位重叠主要影响因素不同,受资源空间异质性以及生长阶段影响而无线性关系.随着草地生长年限增加,种群适应性普遍增强,种群间对资源竞争先增强再减弱.海拔、土壤含水量、土壤全氮含量是影响种群适应性、种间关系的主要环境因子.

叶面喷施微肥对川白芷主要有效成分含量的影响

张亚琴, 杨正明, 石峰, 窦明明, 马留辉, 陈雨, 雷飞益, 陈兴福

2017, 28(11):  3505-3514.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.001

摘要 ( 359 )   PDF (906KB) ( 16 )  

在川白芷生长旺盛期叶面喷施锌、硼、钼,研究微量元素锌、硼、钼配合喷施对川白芷主要有效成分含量的影响以及最适宜的喷施量.结果表明: 叶面喷施锌、硼、钼有利于川白芷欧前胡素和总香豆素含量的提高,对异欧前胡素含量的影响不显著;硼对欧前胡素和总香豆素含量的积累影响最大,锌次之,钼最小;硼和钼互作对欧前胡素含量有拮抗效应,锌和硼互作对总香豆素含量有协同效应;施锌0.15～0.24 kg·hm^-2、硼2.02～2.36 kg·hm^-2、钼0.08～0.13 kg·hm^-2时,川白芷总香豆素含量≥0.7%;施锌0.15～0.20 kg·hm^-2、硼1.37～1.47 kg·hm^-2、钼0.09～0.13 kg·hm^-2时,欧前胡素含量≥0.2%.叶面喷施锌、硼、钼有利于川白芷中香豆素类成分的积累和品质的提高.

UV-B辐射增强对芦苇光合生理及叶绿体超微结构的影响

褚润, 陈年来

2017, 28(11):  3515-3520.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.006

摘要 ( 344 )   PDF (1813KB) ( 225 )  

在UV-B辐照增强条件下,研究不同辐照梯度对芦苇光合特性、光合色素含量及叶绿体超微结构的影响. 结果表明: 与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,且随辐照强度增大,降低程度加剧,胞间CO₂浓度升高,光合效率显著降低;与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片光合色素含量(包括叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素),且随辐照强度增大,降低程度加剧;UV-B辐射增强条件下,叶绿体超微结构遭到破坏,表现为叶绿体结构变形,类囊体片层排列稀疏紊乱、膨胀甚至模糊不清,并且UV-B辐射强度越大,损伤越大,高强度UV-B辐射对叶绿体超微结构的影响大于低强度辐射.

早实核桃脂肪积累与酶活性动态及其相关性

赵爽, 刘洋, 李寒, 陈义兰, 李保国, 齐国辉, 张雪梅

2017, 28(11):  3521-3526.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.007

摘要 ( 436 )   PDF (585KB) ( 180 )  

以绿岭和绿早2个早实核桃品种为试材,对开花50 d后不同发育时期核仁的脂肪含量与3种相关的酶活性动态进行研究,分析不同发育时期影响核桃脂肪含量的关键酶.结果表明: 2个品种的核仁脂肪积累动态一致,核仁在开花后50 d开始固化,花后60～90 d核仁脂肪含量迅速增加,花后90～120 d增长幅度变缓,花后120～130 d脂肪含量停止增长.利用Logistic模型对核桃脂肪积累进程进行拟合(P<0.01),绿岭脂肪积累盛期为开花后57.8～85.8 d,绿早为开花后67.4～92.1 d.乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)、6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)和丙酮酸激酶(PK)活性均在花后50～100 d呈上升趋势,随后酶活性呈下降趋势.核仁脂肪含量与ACCase活性呈显著正相关;脂肪积累速率与PK活性呈显著正相关;不同发育时期脂肪含量与酶活性的相关性不同.花后50～100 d是核桃核仁脂肪合成旺盛的时期,此时加强田间栽培管理可以提高脂肪含量.在核桃脂肪合成前期G6PDH是影响脂肪含量的主要酶,PK活性影响丙酮酸形成,从而间接影响脂肪的合成.ACCase活性影响了最终的脂肪含量,并在脂肪合成的各个时期均起到重要的调节作用,是影响核桃脂肪合成的关键酶.

硒的价态与浓度对香橙幼苗生长和AsA-GSH循环的影响

孙协平, 罗友进, 周广文, 伊洪伟, 陈元平, 武峥, 谢永红

2017, 28(11):  3527-3534.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.023

摘要 ( 397 )   PDF (938KB) ( 240 )  

以盆栽香橙为试材,分析不同施用浓度Se⁶⁺和Se⁴⁺对植株生长和抗坏血酸(AsA) -谷胱甘肽(GSH)循环的影响.结果表明: 两种价态硒均可促进香橙生长,主要表现在增加了叶面积、株高、鲜质量和干质量.施用Se⁶⁺显著提高了香橙硒含量,且硒主要分配在叶片;而施用Se⁴⁺虽能提高硒含量,但其含量远低于Se⁶⁺处理,且主要分配在根系.施硒提高了叶片叶绿素和过氧化氢(H₂O₂)含量,且Se⁶⁺处理高于Se⁴⁺处理.Se⁶⁺浓度≤2.0 mg·L^-1处理能提高谷胱甘肽还原酶(GR)与谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性、GSH与氧化型谷胱甘肽(GSSG)量,Se⁶⁺浓度≥4.0 mg·L^-1处理降低GSH循环的物质和酶活性;而Se⁴⁺浓度≤ 2.0 mg·L^-1处理能提高脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,且具有较高的AsA/[AsA+脱氢抗坏血酸(DHA)]比值,Se⁴⁺浓度≥4.0 mg·L^-1 处理的GSH循环的物质和酶活性升高.综上,硒的不同价态和施用浓度对AsA-GSH循环相关物质含量和酶活性的影响不同.结合香橙生长指标和抗氧化水平,Se⁶⁺和Se⁴⁺的适宜浓度分别为2.0和4.0 mg·L^-1.

光质对设施葡萄叶片衰老与内源激素含量的影响

王海波, 王帅, 王孝娣, 史祥宾, 王宝亮, 郑晓翠, 王志强, 刘凤之

2017, 28(11):  3535-3543.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.009

摘要 ( 387 )   PDF (774KB) ( 155 )  

以设施延迟栽培条件下叶片衰老速度不同的意大利和无核白鸡心2个葡萄品种为试材,分别进行补充红光和蓝光处理,研究不同光质对叶片衰老过程中叶绿素含量、净光合速率和内源激素含量的影响.结果表明: 与未补光对照相比,红光能够显著提高叶片的叶绿素含量和净光合速率,降低了内源赤霉素(GA₃)含量,但明显减缓了脱落酸(ABA)含量的增加和玉米素核苷(ZR)总含量的减少,从而显著提高了(GA₃+ZR)/ABA值,延缓叶片衰老.叶片衰老前期,蓝光处理叶片叶绿素含量、净光合速率和(GA₃+ZR)/ABA值均低于对照,加速了植株的衰老进程;但在叶片衰老后期,蓝光处理叶绿素含量、净光合速率和(GA₃+ZR)/ABA值逐渐高于对照,在一定程度上延缓了叶片衰老.植物内源激素生长素(IAA)则表现出叶片衰老前期促进叶片生长发育、叶片衰老后期加速衰老的双重作用.意大利叶片衰老速度较无核白鸡心慢.在本试验条件下,红光处理效果最好,有效延缓了叶片衰老进程,延长了叶片的生理功能期.

黄土高原雨水集聚深层入渗(RWCI)系统下山地果园土壤水分时空变异特征

宋小林, 赵西宁, 高晓东, 吴普特, 马文, 姚杰, 蒋小莉, 张伟

2017, 28(11):  3544-3552.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.028

摘要 ( 375 )   PDF (1154KB) ( 223 )  

水资源短缺是影响黄土高原雨养农业发展的关键性因素,雨水资源开发是缓解该地区水资源短缺的有效措施.本研究利用管式 TDR 系统监测21年红富士老果园0～300 cm土层土壤含水率变化,分析了雨水集聚深层入渗(RWCI)系统下黄土高原旱作山地果园土壤水分时空分布特征.结果表明: RWCI系统能够显著增加果园土壤含水率,特别是40～80 cm土层(土壤含水率低值区)土壤含水率,在该区域,不同设计深度(40、60和80 cm)RWCI处理(RWCI₄₀、RWCI₆₀和RWCI₈₀)年均土壤含水率分别较鱼鳞坑(CK)处理提高75.3%、85.4%和62.4%,分别较裸露坡地(BS)处理提高39.2%、47.2%和29.1%.RWCI₄₀、RWCI₆₀和RWCI₈₀处理土壤水分入渗最大深度分别为80、120和180 cm,显著深于CK处理(60 cm),其中土壤水分变化幅度最大的土层分别主要发生在0～60、0～100和0～120 cm.在果树整个生育期内,RWCI处理土壤平均含水率(0～300 cm)以RWCI₈₀处理最大,其次是RWCI₄₀和RWCI₆₀处理.总体来看,RWCI系统是黄土高原实现雨水资源化和农业高效用水的有效措施.

黄土高原水蚀风蚀交错区藓结皮对土壤酶活性的影响

王彦峰, 肖波, 王兵, 马爽, 姚小萌

2017, 28(11):  3553-3561.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.002

摘要 ( 402 )   PDF (979KB) ( 175 )  

以黄土高原水蚀风蚀交错区黄绵土和风沙土上发育30年的典型藓结皮为对象,分6层采集0～12 cm土层土样,研究了藓结皮对不同土层4种水解酶活性的影响及其与土壤养分的关系.结果表明: 与无结皮相比,黄绵土藓结皮的脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性分别提升了2.4、7.6、20.7、2.4倍,而风沙土藓结皮的这4种水解酶活性分别提升了3.5、22.2、22.3、2.0倍;黄绵土和风沙土藓结皮的体积含水量分别降低了6.5%和0.8%,温度分别降低了0.8和2.5 ℃;黄绵土藓结皮的有机质、碱解氮和速效磷含量分别提升了2.5、2.9和3.6倍,风沙土分别提升了3.6、3.0和6.6倍.4种水解酶的活性与土壤养分含量呈显著正相关,与土壤含水量呈显著负相关;而土壤温度与脲酶活性呈显著正相关,与蛋白酶活性呈显著负相关.黄土高原水蚀风蚀交错区2种土壤藓结皮均能显著提升水解酶活性,这是藓结皮加速土壤养分周转的重要因素;通过改变土壤含水量和温度等酶促反应条件间接影响酶活性,是藓结皮促进土壤酶活性的重要途径.

幼穗分化期喷施磷钾肥对早稻抵御低温及产量和生理特性的影响

曹娜, 陈小荣, 贺浩华, 朱昌兰, 才硕, 徐涛, 谢亨旺, 刘方平

2017, 28(11):  3562-3570.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.030

摘要 ( 390 )   PDF (770KB) ( 150 )  

以超级杂交早稻品种淦鑫203为材料,以叶面喷清水为对照(CK),设置0.1%(P1)、0.3%(P3)和0.5%(P5)3个浓度的磷酸二氢钾以及撒施草木灰(MH)处理,研究了双季早稻幼穗分化期遭遇低温条件下喷施磷钾肥对水稻叶温、产量和生理特性的影响.结果表明: 低温期间6:00—18:00所有时间段,喷施磷酸二氢钾和草木灰的稻株叶片温度均高于CK;低温胁迫下各处理稻株叶片叶绿素含量和净光合速率均逐渐降低,以P3处理降低幅度最小;各处理抗氧化酶活性产生不同程度的变化,P3处理的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性上升幅度均高于其余处理,而过氧化氢酶(CAT)活性降低幅度低于其余处理;低温处理结束后,以CK处理的丙二醛(MDA)含量最高;低温胁迫下喷施磷酸二氢钾和草木灰处理均能不同程度提高植株干物质积累,达到减缓产量降低的效果,其中以P3处理最佳;从产量结构上看,各处理较CK每穗总粒数、结实率、千粒重均有明显改善.叶面喷施0.3%磷酸二氢钾是增强双季超级杂交早稻幼穗分化期低温抵御能力的较为实用的农艺措施.

籼稻颖花分化与退化对不同播期温光的响应

王亚梁, 张玉屏, 向镜, 王磊, 陈惠哲, 张义凯, 张文倩, 朱德峰

2017, 28(11):  3571-3580.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.010

摘要 ( 373 )   PDF (1065KB) ( 202 )  

试验以三系杂交籼稻‘五优308’和‘天优华占’以及常规籼稻‘黄华占’为材料,在大田条件下,设置10个播期,研究田间不同温光条件对籼稻生育期天数、颖花分化和退化数的影响.结果表明: 温度对3个籼稻品种生育期的影响比日照长度大,平均温度升高1 ℃,播种-穗分化始期天数平均减少1.5 d,而穗分化历期天数与光照和温度的关系均不密切.不同播期间每穗颖花数和颖花分化数存在显著差异.穗分化期间平均温度、最高温度和最低温度升高,有效积温增加,昼夜温差扩大,光辐射增强,有利于穗分化期干物质积累和颖花分化,各品种趋势一致.穗分化期间有效积温增加50 ℃,颖花分化数增加10.5朵,昼夜温差扩大1 ℃,颖花分化增加14.3朵,总光辐射量增加50 MJ·m^-2,颖花分化数增加17.1朵.颖花退化率与温度呈现二次项相关,极端高温或极端低温的自然条件不利于颖花形成,但低温天气对颖花退化的影响大于高温.温度低于临界温度,颖花退化率大幅增加,穗分化期临界积温为550～600 ℃,日平均温度为24.0～26.0 ℃,日最高温度为32.0～34.0 ℃,日最低温度为21.0～23.0 ℃.适宜高温、昼夜温差大、光照辐射强的自然条件利于颖花分化,并减少颖花退化.

长期氮磷钾肥配施对贵州黄壤玉米产量和土壤养分可持续性的影响

刘彦伶, 李渝, 张雅蓉, 黄兴成, 张文安, 蒋太明

2017, 28(11):  3581-3588.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.026

摘要 ( 463 )   PDF (697KB) ( 77 )  

为明确长期氮磷钾肥配施下贵州典型黄壤玉米产量、氮磷钾肥增产效应及土壤养分的演变特征,利用国家贵阳黄壤肥力与肥效长期定位试验,研究氮磷钾平衡施肥(NPK)与缺素施肥(N、NK、NP、PK)对玉米相对产量、氮磷钾肥增产贡献率及土壤氮磷钾素养分可持续性指数等的影响.结果表明: 氮磷钾平衡施肥有显著增产效果,玉米相对产量均值为:NPK>NP>NK>PK>CK;氮、磷、钾肥增产贡献率和农学利用率均为氮肥>磷肥>钾肥,施肥依存度为氮、磷、钾肥配施>氮肥>磷肥>钾肥,但缺磷处理(NK)玉米相对产量以每年1.4%的速度极显著下降,磷肥贡献率和依存度则以每年2.3%和1.4%的速度极显著上升,最终磷肥对玉米生产的影响逐渐与氮肥持平;缺磷处理土壤pH值和有机质含量均最低,而缺氮处理则较高;施用化学磷肥可提高黄壤磷素可持续性指数,但氮肥和钾肥对黄壤氮素和钾素可持续性指数无显著影响.综上,平衡施肥是贵州典型黄壤地区玉米高产的重要保障,其中磷肥与氮肥同等重要,但长期单施化肥尤其是缺磷处理不利于黄壤养分的可持续利用.

长期施肥黄绵土有效磷含量演变及其与磷素平衡和作物产量的关系

俄胜哲, 杨志奇, 曾希柏, 王亚男, 罗照霞, 袁金华, 车宗贤

2017, 28(11):  3589-3598.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.037

摘要 ( 479 )   PDF (976KB) ( 217 )  

土壤有效磷(Olsen-P)含量的变化过程及其与土壤磷素平衡和作物产量的关系是科学推荐施磷的基础.本文通过设置于黄土高原黄绵土区持续34年(1981—2015)的长期定位试验,研究了长期不同施肥处理对作物磷素携出量、土壤磷素平衡、土壤Olsen-P含量的影响及其演变过程,同时对土壤Olsen-P含量与磷素平衡和作物籽粒产量的相关关系进行了分析.试验采用裂区设计,主处理为施用有机肥(M)和不施用有机肥,副处理为不施化肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配合施用(NP)和氮磷钾肥配合施用(NPK).结果表明: 不同施肥处理和作物类型对磷素携出量和磷素平衡都有显著影响.CK、N、NP、NPK、M、MN、MNP 和MNPK处理小麦的磷素携出量多年平均值为8.63、10.64、16.22、16.21、16.25、17.83、20.39、20.27 kg·hm^-2,而油菜为4.40、8.38、15.08、15.71、10.52、11.23、17.96、17.66 kg·hm^-2,小麦的携出量略高于油菜.土壤磷素盈亏量与磷素投入量呈显著正相关,土壤磷素盈余为零,种植小麦的最小土壤磷素投入量为10.47 kg·hm^-2,而油菜为6.97 kg·hm^-2.土壤磷素盈亏量显著影响土壤有效磷的变化过程.长期不施磷的CK和N处理,土壤有效磷含量随试验年限延长而逐渐降低,年均分别降低0.16和0.15 mg·kg^-1,而NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK处理土壤有效磷含量随试验年限的延续而逐渐增加,年均增幅在0.02～0.33 mg·kg^-1.土壤磷素累积盈亏量与土壤有效磷含量间存在显著的正相关关系,不施用有机肥和施有机肥处理可分别用线性模型y=0.012x+9.33和y=0.009x+11.72显著拟合.不施有机肥处理小麦籽粒产量与土壤有效磷含量呈显著正相关,而施有机肥处理两者间的相关性不明显,两者的小麦籽粒产量和土壤有效磷含量可以用线性分段模型拟合.小麦土壤有效磷农学阈值为14.99 kg·hm^-2,油菜籽粒产量虽随土壤速效磷含量增加呈增加的趋势,但相关性不显著,表明在黄土高原黄绵土区,当土壤有效磷含量高于14.99 mg·kg^-1时,种植小麦应减少磷肥施用量或不施磷肥.

微喷带长宽对不同区段麦田水分和小麦旗叶叶绿素荧光特性的影响

许骥坤, 于振文, 石玉, 赵俊晔, 王西芝, 王玉秋

2017, 28(11):  3599-3609.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.022

摘要 ( 319 )   PDF (681KB) ( 194 )  

2014—2015和2015—2016年小麦生长季,设置微喷带长宽组合处理:带宽65 mm下设置带长60 m (T₁)、80 m (T₂)和100 m (T₃)处理,带宽80 mm下设置带长60 m (T₄)、80 m (T₅)和100 m (T₆)处理,研究不同组合对麦畦各区段(沿微喷带铺设方向分为D₁至D₆)水分和旗叶叶绿素荧光特性的影响.结果表明: 拔节期灌溉,带宽65 mm下喷洒均匀系数为T₁>T₂、T₃,带宽80 mm下为T₄、T₅>T₆;开花期灌溉,带宽65 mm下为T₁>T₂>T₃,带宽80 mm下为T₄>T₅>T₆.65 mm带宽下,T₁开花期灌溉后各区段0～40 cm土层平均土壤相对含水量,以及花后20和30 d旗叶实际光化学效率(Φ_PSII)、非光化学猝灭系数(NPQ)、电子传递效率(ETR)和籽粒产量均无显著差异;T₂为D₁、D₂>D₃>D₄>D₅;T₃为D₁、D₂>D₃>D₄>D₅、D₆.各区段花后20和30 d旗叶Φ_PSII、NPQ、ETR以及成熟期各区段干物质积累量为T₁>T₂、T₃.80 mm带宽下,T₄开花期灌溉后各区段0～40 cm土层平均土壤相对含水量,以及花后20和30 d旗叶Φ_PSII、NPQ、ETR和籽粒产量无显著差异,T₅为D₁、D₂、D₃>D₄、D₅;T₆为D₁、D₂、D₃>D₄>D₅>D₆.各区段花后20和30 d旗叶Φ_PSII、NPQ、ETR以及成熟期各区段干物质积累量为T₄、T₅>T₆.籽粒产量和水分利用效率为T₁、T₄、T₅>T₂、T₃、T₆,灌溉效益T₁、T₄优于T₅处理.本试验条件下,带宽65 mm下T₁和带宽80 mm下T₄为节水高产的最优处理,T₅为较优处理.

不同发育时期小麦种子活力的变化及其对环境温度的响应

陈路路, 孙爱清, 李美玲, 马雪丽, 田恩云, 陈蕾太, 杨敏, 尹燕枰

2017, 28(11):  3610-3618.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.025

摘要 ( 417 )   PDF (1568KB) ( 210 )  

以济麦22和山农23号为试验材料,利用标准发芽试验法对不同年份小麦种子发育过程中的种子活力变化进行研究,分析环境温度对不同发育时期小麦种子活力变化的影响,为早期小麦种子的利用及高活力种子的生产提供参考依据.结果表明: 伴随着小麦种子发育,鲜种子在花后26 d左右出现发芽能力,之后其发芽率整体呈上升趋势;干种子发芽势、发芽率和发芽指数在花后5～8 d迅速升高,之后保持相对稳定,活力指数主要受到幼苗单株干质量的影响而持续升高,一般在完熟前4～6 d达到最大值;不同发育时期小麦干种子的田间种植及其后代种子的活力测定表明,济麦22花后17 d以后的干种子田间出苗较好,并可成穗结实,其后代种子的发芽率和活力指数在不同样品间无显著差异.环境温度对不同发育时期小麦种子活力变化的影响显著,小麦花后日平均温度均值、日最高气温均值以及日最低气温均值均高,且花后日温差均值大的年份,种子发育时间短、百粒重及种子活力达到最大值的时间较早;反之,发育时间较长、百粒重及种子活力达到最大值的时间较晚,但完熟期积温高,种子活力较高.

干旱条件下钙离子对一氧化氮诱导黄瓜不定根发生的影响

李春兰, 牛丽涓, 胡琳莉, 廖伟彪, 陈悦

2017, 28(11):  3619-3626.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.021

摘要 ( 458 )   PDF (1293KB) ( 224 )  

以黄瓜品种‘新春4号’为材料,研究干旱胁迫下一氧化氮(NO)和钙离子(Ca²⁺)处理下黄瓜的生根指标、内源Ca²⁺荧光强度以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX)活性,分析干旱条件下黄瓜不定根发生过程中NO和Ca²⁺之间的关系.结果表明: 200 μmol·L^-1 氯化钙(CaCl₂)和0.05%聚乙二醇(PEG)共处理显著提高了干旱条件下黄瓜不定根的根长和根数;添加Ca²⁺螯合剂(EGTA)和通道抑制剂(BAPTA/AM)处理显著降低了干旱条件下NO诱导的不定根根数和根长.干旱条件下,NO和CaCl₂处理提高了黄瓜下胚轴内源Ca²⁺荧光强度;而NO清除剂(cPTIO)处理的Ca²⁺荧光强度显著低于NO处理.干旱条件下,NO和CaCl₂处理显著提高了黄瓜下胚轴抗氧化酶活性;而Ca²⁺抑制剂或螯合剂处理显著降低了NO诱导的抗氧化酶活性.由此可见,干旱条件下Ca²⁺参与了NO调控黄瓜抗氧化酶活性,缓解了干旱胁迫对不定根形成产生的伤害,进而促进了不定根的发生.

减量施氮对大棚黄瓜产量和品质的影响

汪峰, 李国安, 王丽丽, 周金波, 楼一鼎, 姚红燕

2017, 28(11):  3627-3633.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.041

摘要 ( 375 )   PDF (619KB) ( 151 )  

利用在东部沿海丘陵区玻璃大棚中的长期定位试验,设置农民习惯施氮(N₁, 800 kg·hm^-2)、氮减量25%(N₂, 600 kg·hm^-2)、氮减量50%(N₃, 400 kg ·hm^-2)、不施肥(CK)4种不同化肥施氮水平和施有机肥(ON, 400 kg N·hm^-2)处理,研究了不同施氮量对黄瓜产量及品质的影响.结果表明: 与农民习惯施氮相比,施氮量减少50%能保证黄瓜的果实产量,并大幅提高经济效益.不同处理黄瓜果实硝酸盐含量范围在94.2～136.1 mg·kg^-1,均未超过我国蔬菜卫生安全标准,不同施肥处理比CK增加了18.1%～44.5%,其中N₃处理下增加幅度最小.施用化肥降低了黄瓜果实中Vc、可溶性糖和可溶性蛋白含量,在施氮量600 kg·hm^-2处理中最低.不同施氮处理在短期内改变土壤pH等理化性质,然而在过量施肥条件下黄瓜产量、经济效益与土壤性质无显著相关性.因此,在东部沿海丘陵区的大棚生产条件下,氮肥施用量减少50%可以保证黄瓜产量和果实品质.

黑土坡耕地有机碳及其组分累积-损耗格局对耕作侵蚀与水蚀的响应

赵鹏志, 陈祥伟, 王恩姮

2017, 28(11):  3634-3642.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.024

摘要 ( 372 )   PDF (2603KB) ( 147 )  

耕作与水蚀是黑土区坡耕地碳库退化的主导因素,为进一步探究土壤有机碳(SOC)及其组分对不同侵蚀驱动力(耕作、水力)的响应格局,基于该区耕作侵蚀与水蚀模型,在定量表达耕作侵蚀-沉积量与水蚀量的基础上,利用地统计学的方法,分析了东北黑土区典型漫岗地形坡面尺度SOC及其3种组分的空间分布特征.结果表明: 耕作侵蚀与沉积速率分别表现为坡上>坡下>坡中>坡脚和坡脚>坡下>坡中>坡上;水蚀速率表现为坡下>坡脚>坡中>坡上;坡下陡坡位置耕作侵蚀与水蚀协同引起严重的土壤流失.虽然耕作侵蚀速率(0.02～7.02 t·hm^-2·a^-1)远小于水蚀速率(5.96～101.17 t·hm^-2·a^-1),但耕作侵蚀在全坡面范围均可对SOC产生不同程度的影响,而水蚀则主要在坡下径流汇集区显著影响SOC的累积-损耗.受水蚀与耕作侵蚀-沉积作用影响,SOC、颗粒有机碳、水溶性有机碳在侵蚀点含量低于沉积点,而微生物生物量碳变化趋势相反;耕作侵蚀通过影响颗粒有机碳参与SOC的积累-损耗过程.

关键发育期干旱及复水过程对春玉米主要生理参数的影响

蔡福, 米娜, 纪瑞鹏, 赵先丽, 史奎桥, 杨扬, 张慧, 张玉书

2017, 28(11):  3643-3652.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.015

摘要 ( 341 )   PDF (1089KB) ( 75 )  

为深入了解玉米在关键发育期干旱条件下的耗水特征及致灾机理,对春玉米‘丹玉39’分别从拔节(T₁)和抽雄(T₂)期开始采用持续无补水方式进行干旱及复水试验,基于对叶和根水势、主要光合变量(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r、气孔导度g_s、胞间CO₂浓度C_i)以及茎流速率(SF)的动态观测,研究各生理参数对干旱及复水过程的响应特征.结果表明: 叶、根水势均与土壤湿度呈对数关系,不同时期干旱使二者都减小,对根水势的影响比叶水势提前,与拔节期相比,抽雄期叶水势的干旱响应偏早,根水势偏晚;叶水势在T₁处理复水后能得到恢复,但不能恢复到正常水平,T₂处理不能恢复;T₁处理的根水势对复水的响应比叶水势更快,且更接近于正常水平.P_n和T_r对T₂处理的响应快于T₁处理;复水后二者对T₁处理的恢复速度快于T₂处理,T₁和T₂处理P_n分别超过和达到正常水平,而T_r分别能和不能达到正常水平;T_r对T₁处理的响应早于P_n,二者对T₂处理的响应一致;各处理g_s对干旱的响应与P_n一致;T₁处理的C_i与P_n趋势一致,T₂处理相反.各干旱处理SF比对照减小,在晴天比阴天响应明显,SF对T₂处理的响应比T₁处理敏感,在一定干旱水平后响应敏感性减弱;复水后SF比对照明显增大,T₂处理的增幅小于T₁处理.

黄土旱塬区冬小麦土壤水库动态

李鹏展, 王力, 王棣

2017, 28(11):  3653-3662.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.018

摘要 ( 385 )   PDF (846KB) ( 147 )  

土壤水库是旱作农业区粮食稳产和可持续发展的基础.本文结合长期田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬2012—2015年冬小麦土壤水分变化的研究,分析了土壤水库的年际与年内变化特征和动态规律.结果表明: 研究区冬小麦田间平均土壤含水量垂直分布曲线均呈“双峰双谷”形,第1处峰点在10～20 cm土层,第1处谷点在50 cm左右,第2处峰点在100 cm左右,第2处谷点在280 cm左右.无论何种降水年型下,土壤水库对降水的响应滞后且滞后的程度一致.降水年型对土壤水库的年际与年内动态变化影响较大.与丰水年相比,枯水年、平水年土壤水库对大气干旱的调节能力降低,表现为主要供水层上移;枯水年、平水年降水量虽少,但对土壤水分的补充作用较丰水年明显;丰水年土壤水库有较大盈余(84.2 mm),水分平衡出现正补偿,枯水年土壤水库稍有亏缺(1.5 mm),水分平衡出现负补偿,平水年土壤水库稍有盈余(9.5 mm),水分平衡出现正补偿.长武旱塬冬小麦田间土壤水分动态可分为4个时期:苗期耗水期、缓慢消耗期、大量消耗期、收获期,整体蒸散耗水大小顺序为:大量消耗期>苗期耗水期>收获期>缓慢消耗期.

华北平原冬小麦农田生态系统通量贡献区

吴东星, 李国栋, 张茜

2017, 28(11):  3663-3674.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.029

摘要 ( 334 )   PDF (945KB) ( 150 )  

利用2013—2014年涡度相关系统观测的华北平原冬小麦农田生态系统通量数据,结合通量贡献区模型FSAM,分析华北平原冬小麦农田生态系统通量贡献区的时空分布特点,对比研究不同大气稳定层结条件和生长期内通量贡献区的分布差异.结果表明: 在主风风向上,冬小麦整个生育期内大气稳定条件下的通量贡献区范围大于不稳定条件下的贡献区范围.在0°～90°主风风向上,生长初期稳定条件下通量贡献区范围比不稳定条件下大17.8 m左右,生长末期稳定条件下的通量贡献区范围比不稳定条件下大11 m左右.生长初期的通量贡献最大值点位置比生长末期距观测点位置远15 m(大气稳定条件)和12.4 m(大气不稳定条件);通量贡献最大值点在稳定条件下比不稳定条件下距观测点位置远5 m(生长初期)和2.4 m(生长末期).在非主风风向上,当风向为90°～180°时,生长初期和生长末期不同大气条件下的最大通量值分别位于距观测点的67.8、53.4和47.0、30.8 m.当风向为270°～360°时,生长初期和生长末期不同大气条件下的最大通量值位于距观测点的58.8、42和41.1、33.1 m.在整个生育期尺度上,观测塔的通量信息主要来自东北、西南和东南方向,其所占比例分别为35.4%、32.5%和19.4%.冬小麦整个生育期内通量贡献区的主要变化发生在观测点东北方向16.0～173.8 m和西南方向14.7～209 m,通量信息全部来源于农田生态系统.两个典型日期的通量贡献区日变化特征明显,通量贡献区范围随大气稳定条件和风向改变而发生变化.夜晚通量信息全部来源于农田生态系统,白天少部分通量信息来源于居民区和果园.本文的定量化结果可为农田生态系统通量贡献区的研究提供依据.

亚热带典型区域水稻土氧化铁高光谱反演——以珠江三角洲为例

郭颖, 郭治兴, 刘佳, 袁宇志, 孙慧, 柴敏, 毕如田

2017, 28(11):  3675-3683.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.040

摘要 ( 409 )   PDF (1147KB) ( 152 )  

氧化铁是土壤中铁元素的主要存在形式,亚热带土壤中高含量的氧化铁形成了该区域重要的土壤附色成分针铁矿和赤铁矿等矿物,使得土壤颜色明显区别于其他气候带.以亚热带典型地区珠江三角洲为例,分析不同光谱形式与土壤氧化铁含量的相关性,提取特征光谱波段建立土壤氧化铁的反演模型.结果表明: 土壤氧化铁含量与反射光谱之间呈负相关,且敏感波段主要位于404、574、784、854和1204 nm等可见近红外区域.微分处理后的光谱与土壤氧化铁的相关性明显提高.在相关性显著波段的基础上采用逐步多元线性回归以及主成分分析剔除共线性波段,最后选择特征光谱波段作为反演模型的输入参数.比较反演模型的结果,得出该地区土壤氧化铁含量的最佳反演模型为BP人工神经网络(RMSEC=0.22,RMSEP=0.81,R²=0.93,RPD=12.20),该模型具有非常好的稳定性,适用于快速估测土壤中氧化铁含量,并且能够为测度土壤氧化铁的空间分布提供研究基础.

施用生物炭和聚丙烯酰胺对海涂围垦区盐碱土水力性质的影响

曹雨桐, 佘冬立

2017, 28(11):  3684-3690.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.014

摘要 ( 375 )   PDF (570KB) ( 164 )  

通过圆盘入渗试验,探讨不同改良剂施用量下土壤入渗特性的变化,揭示添加生物炭和聚丙烯酰胺(PAM)对海涂围垦区盐碱土水力学参数、孔隙特征及不同级别孔隙水流贡献率的影响.结果表明: 单施2%生物炭,土壤饱和导水率比对照增加46.4%;盐碱土饱和导水率随PAM施用量增加而减小.单施2%生物炭使土壤总有效孔隙度和半径>100 μm的有效孔隙度分别增加8.3%和10.2%.单施PAM时,土壤总有效孔隙度和不同半径孔隙有效孔隙度均有减小趋势,其中,PAM梯度为1‰时最明显,减幅高达88%以上.施用生物炭和PAM后,半径<100 μm的孔隙的水流贡献率呈下滑趋势,半径>500 μm的孔隙对土壤水流运动起主导作用.

贵州典型坝子土地利用强度空间演变及景观格局响应

刘亚香, 李阳兵, 易兴松, 程星

2017, 28(11):  3691-3702.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.019

摘要 ( 442 )   PDF (1147KB) ( 135 )  

基于坝子(喀斯特山区受人类活动影响最明显的特殊地貌)尺度较小的特征,运用系统网格法,结合半方差变异函数修正模型,分析贵州省境内3种类型共15个坝子2005、2010、2015年土地利用强度的空间演变特征,揭示贵州岩溶山区典型坝子土地利用强度空间演变的一般规律及其与坝子内部景观格局变化的相互关系.结果表明: 贵州坝子土地利用强度空间动态演变和景观格局响应模式展现出明显的类型差异.总体上,土地利用强度随坝子经济水平由高到低呈梯度递减.微观演变上,市县中心坝子的土地利用强度围绕坝地中心外围呈同心带状先减后增,空间演变趋势为稳定-扩张型;市县周围坝子的土地利用强度以单一“极-轴”为高强度中心,变化兼具增减,演变趋势为波动型;偏远地区坝子的土地利用强度基本稳定不变,甚至小幅减弱,演变趋势为稳定-衰弱型;坝子景观格局与土地利用强度变化因坝区主导功能差异存在5种不同的响应关系模式.研究期间,3种类型坝子土地利用强度的空间演变受自然和人文因子双重控制,各因子之间相互作用形成其空间演变的典型特征.

陕北黄土丘陵区露水量及影响因子

王浩, 贾志峰, 王智

2017, 28(11):  3703-3710.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.016

摘要 ( 341 )   PDF (1745KB) ( 195 )  

为探明中国黄土丘陵半干旱区露水量特征及其影响因子,利用叶片湿度传感器(LWS)在陕西安塞县进行1年的监测试验.结果表明: 安塞地区2015—2016水文年露水总量为29.85 mm,日最大露水量可达0.82 mm.露水凝结量主要呈现日变化和季节变化两种特征,日变化过程中露水凝结量大多发生在18:00至次日7:00;季节变化中露水在秋季凝结量最大,夏季次之,春、冬季最少.在时空分布上,露水和降雨高度互补,露水大多产生于晴朗无云夜间,但降雨前后几天更有利于露水凝结.空气相对湿度和气温-露点差是影响露水凝结的主要因素,露水量与相对湿度呈显著正相关(r=0.726,P<0.01),与气温-露点差呈显著负相关(r=-0.725,P<0.01);风速、风向在一定程度上影响露水凝结,但风速(r=0.133,P<0.01)、风向(r=0.219,P<0.01)与露水量之间的相关性较弱.

基于多源遥感数据的面向对象林分类型识别

毛学刚, 魏晶昱

2017, 28(11):  3711-3719.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.012

摘要 ( 475 )   PDF (2873KB) ( 196 )  

林分类型的识别是森林资源监测的核心问题之一.为研究多源遥感数据协同的面向对象林分类型分类识别,采用Radarsat-2数据和QuickBird遥感影像协同进行面向对象分类.在面向对象分类过程中,采用3种分割方案:单独使用QuickBird遥感影像分割;单独使用Radarsat-2数据分割;Radarsat-2&QuickBird协同分割.3种分割方案均采用10种分割尺度(25～250,步长25),应用修正的欧式距离3指标评价不同分割方案的分割结果,确定最优分割方案及最优分割尺度.在最优分割结果的基础上,基于地形、高度、光谱及共同特征的不同特征组合,应用带有径向基(RBF)核函数的支持向量机(SVM)分类器进行杉木林、马尾松林、阔叶林3种林分类型识别.结果表明:与单独使用一种数据相比,Radarsat-2数据和QuickBird遥感影像协同方案在面向对象林分类型分类方面具有优势.Radarsat-2&QuickBird协同分割方案,以最优尺度参数100进行分割时,分割结果最好.在最优分割结果的基础上,应用两种数据源提取的全部特征进行面向对象林分类型识别的精度最高(总精度为86%,Kappa值为0.86).本研究结果不仅可为多源遥感数据结合进行林分类型识别提供参考和借鉴,而且对于森林资源调查和监测有现实意义.

太湖流域景观空间格局动态演变

王芳, 谢小平, 陈芝聪

2017, 28(11):  3720-3730.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.011

摘要 ( 490 )   PDF (8361KB) ( 171 )  

基于2000、2010和2015年的土地利用数据集,利用景观格局指数、动态变化模型、景观转移矩阵及CLUE-S模型预测的研究方法,对太湖流域景观空间格局动态演变进行分析.结果表明: 2000—2015年间,流域景观类型始终以耕地、建设用地为主,景观破碎化程度加强,分布呈现均匀趋势.从动态转移变化来看,耕地和建设用地变化显著,分别以2.1%和8.4%的速度减少和增加了6761和6615.33 km²;由景观转移可见,耕地减少部分主要转变为建设用地,有7866.30 km²的耕地转变成建设用地,占耕地变化量的91.6%,对建设用地增加的贡献率达到96.5%.各县市的耕地、建设用地变化趋势与整个太湖流域相同,其中,上海市中心城区、浦东新区、临安市、宝山区、闵行区、嘉定区和常州市的耕地和建设用地面积变化尤为突出.结合总量变化与CLUE-S模型模拟2030年景观格局动态演变表明,自然发展情景下耕地和建设用地的变化幅度最大;在生态保护情景下草地面积猛增,动态度达到54.5%;在耕地保护情景下耕地和建设用地的变化幅度骤减.

基于改进TOPSIS-灰色GM(1,1)模型的张家界市旅游生态安全动态预警

徐美, 刘春腊, 李丹, 钟晓林

2017, 28(11):  3731-3739.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.017

摘要 ( 414 )   PDF (701KB) ( 161 )  

旅游生态安全预警对旅游地协调生态环境保护与旅游产业快速发展的矛盾,推进区域社会经济持续健康发展具有重要意义.本文基于DPSIR模型,从驱动力、压力、状态、影响、响应5方面构建了张家界市旅游生态安全预警指标体系,在此基础上,运用改进TOPSIS法对2001—2014年张家界市的旅游生态安全警情格局进行评估,并运用灰色GM(1,1)模型对其2015—2020年的警情演变趋势进行预测.结果表明: 总体上,2001—2014年,张家界市的旅游生态安全贴近度呈略微上升态势,警度处于“中警”.就各子系统而言,2001—2014年,张家界市旅游生态安全驱动力系统和压力系统的警度呈上升趋势,由“轻警”演变成“重警”;状态系统和影响系统的警度变化不大,一直处于“中警”;响应系统的警度呈下降趋势,由“巨警”转变成“无警”.按现状发展态势,2015—2020年,张家界市的旅游生态安全贴近度将进一步上升,警度将由“中警”向“轻警”转变,但协调旅游发展与生态建设和环境保护关系的任务依然较艰巨.

毛竹种植对土壤细菌和真菌群落结构及多样性的影响

赵天心, 毛新伟, 程敏, 陈俊辉, 秦华, 李永春, 梁辰飞, 徐秋芳

2017, 28(11):  3740-3750.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.033

摘要 ( 559 )   PDF (2083KB) ( 239 )  

为揭示天然林改为毛竹林过程中土壤微生物变化规律,在浙江省湖州市安吉县和长兴县两地选择不同种植历史的粗放经营毛竹林,分层采集0～20和20～40 cm的混合土壤样品,应用PCR-DGGE技术分析土壤细菌和真菌群落结构及多样性变化.结果表明: 在马尾松林改种毛竹林或毛竹林入侵杂灌阔叶林形成毛竹纯林过程中,土壤细菌和真菌的群落结构均发生明显变化,且细菌结构对毛竹种植的响应更敏感;随着毛竹生长时间的延长,表层土壤细菌群落表现出抵抗干扰、最后向改种毛竹之前状态恢复的趋势.毛竹种植时间、样地和土层均对土壤细菌和真菌多样性产生显著影响,其中样地和土层的影响明显大于种植时间.土壤性质和细菌、真菌结构的冗余分析结果表明,不同地点、不同土层驱动土壤微生物结构随时间变化的主要因子没有一致规律,且第1、2轴对样地变化的解释率大多低于65.0%,说明除本研究分析的5个土壤化学指标外,可能还有其他土壤理化性质共同驱动微生物结构的变化.

亚热带树种转换对林地土壤微生物群落结构和功能的影响

丁国昌, 万晓华, 杨起帆, 林群星, 黄志群

2017, 28(11):  3751-3758.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.039

摘要 ( 492 )   PDF (869KB) ( 159 )  

通过分析杉木采伐迹地营造阔叶树种尾巨桉和固氮树种黑木相思人工林后土壤微生物群落组成和酶活性,探讨造林树种转换对于改善杉木林地土壤微生物特性的影响.结果表明: 树种转换对土壤微生物群落组成和酶活性的影响主要局限于0～10 cm土壤层.杉木转换为固氮树种黑木相思后,显著提高了0～10 cm土壤层总脂肪酸含量、真菌、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和放线菌生物量.主成分分析表明,黑木相思人工林土壤微生物群落组成与杉木和尾巨桉人工林具有显著差异,土壤中革兰氏阳性细菌、阴性细菌和放线菌丰度显著提高.在0～10 cm土壤层,黑木相思人工林土壤纤维素水解酶、乙酰氨基-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性均显著高于杉木和尾巨桉人工林.研究表明,杉木转变为固氮树种黑木相思后会显著提高微生物生物量和酶活性,有助于土壤有机质的恢复,加快养分循环过程.

强还原过程对设施菜地土壤重金属形态转化的影响

孙延琛, 曾祥峰, 杨立琼, 石亚楠, 陈希娟, 庄杰

2017, 28(11):  3759-3766.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.032

摘要 ( 399 )   PDF (685KB) ( 140 )  

设施菜地由于污水灌溉、粪肥施用等导致重金属污染.本文通过土柱淹水同时添加玉米秸秆培养和后期通水淋洗,研究强还原法对设施土壤重金属(Cd、Cu、Pb和Zn)形态转化的影响.结果表明: 强还原处理使土壤pH显著降低,玉米秸秆处理变化更显著;土壤氧化还原电位(Eh)迅速下降至-280 mV左右.玉米秸秆处理可以促进土壤中Cd、Cu、Pb和Zn活化,第9天土壤中有机物及硫化物结合态和残渣态Cd、Cu、Pb和Zn含量比重下降;至15 d培养结束,土壤中4种重金属含量较对照分别减少18.1%、19.0%、16.1%和15.7%.玉米秸秆处理可以增加土壤中Cd和Zn的溶出量,但是Cu的溶出量减少;胶体结合态Cd和Pb含量较对照增加、Cu较对照显著减少、Zn没有显著变化.强还原可以引起设施土壤重金属活化,提高蔬菜积累重金属的风险,而且其随土壤水分的运移可能导致水体的污染.

污水与镉复合胁迫对玉米幼苗代谢物的影响

李萌, 陈佳月, 解静芳, 吕佳莉, 高少龙, 刘瑞卿

2017, 28(11):  3767-3774.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.038

摘要 ( 417 )   PDF (1102KB) ( 281 )  

运用GC-MS技术结合AMDIS软件对代谢物种类、含量及其代谢途径进行分析,研究污水与镉复合胁迫对玉米幼苗代谢物的影响.共鉴定出50种代谢物.在镉单一胁迫下,玉米幼苗苹果酸含量降低,柠檬酸含量升高,植株体内三羧酸循环稳定;在污水与镉复合胁迫下,柠檬酸和苹果酸含量均显著增加,复合胁迫阻碍了三羧酸循环的正常进行.镉单一胁迫和污水与镉复合胁迫均导致葡萄糖含量显著下降,与抗逆相关的物质腐胺、脯氨酸、肌醇和γ-氨基丁酸含量均显著升高,表明光合作用受到抑制,但以复合胁迫的变化更为明显.表明污水与镉复合胁迫对玉米幼苗代谢物影响的作用机制主要是通过阻碍三羧酸循环和抑制光合作用进行.

长白山地区溪流冻结初期凋落叶分解与底栖动物定殖的关系

王璐, 杨海军, 李玲, 南晓飞, 张振兴, 李昆

2017, 28(11):  3775-3783.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.035

摘要 ( 427 )   PDF (682KB) ( 113 )  

长白山森林源头溪流每年11月至次年4月有约70%的河面被冰覆盖,季节性冻融过程特征明显.为了揭示溪流冻结初期凋落叶分解与底栖动物定殖的关系,在长白山地区1条源头溪流中,利用2种孔径(5和0.3 mm)的尼龙分解袋对色木槭、紫椴、蒙古栎的单一及混合凋落叶进行了为期35 d的分解研究.结果表明: 凋落叶质量损失率在单一树种间差异显著,表现为:色木槭＞紫椴＞蒙古栎,而在4种混合凋落叶间差异不显著;除紫椴和3树种混合凋落叶外,粗、细分解袋间凋落叶质量损失率差异不显著;凋落叶混合效应仅出现在紫椴-蒙古栎混合的粗分解袋内;定殖在不同凋落叶分解袋内的底栖动物群落结构差异较大,但撕食者密度在3种凋落叶间差异不显著,撕食者对凋落叶混合效应的响应也不显著.由结果可知,溪流冻结初期微生物是凋落叶的主要分解者,底栖动物的贡献率较低.虽然撕食者密度较低,但撕食者的活动是凋落叶混合效应出现的必要条件.底栖动物对食物和栖息地有一定的选择性,但由于定殖时间较短,凋落叶对撕食者定殖的影响不显著.本研究对源头溪流生态系统的冬季生态过程研究及生态系统管理具有一定的理论意义.

温度对二化螟性信息素通讯的影响

余棋, 闫祺, 董双林

2017, 28(11):  3784-3788.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.036

摘要 ( 473 )   PDF (495KB) ( 167 )  

环境因素影响昆虫两性间的化学通讯,也影响性信息素技术的田间防治效果.本文探讨了温度对二化螟雌蛾性信息素产生以及雄蛾对性信息素触角电位反应的影响,以期为田间二化螟的性信息素防治提供指导.在二化螟蛹期和成虫期进行不同温度处理(15、20、25、30和35 ℃),然后利用气相色谱仪(GC)分析雌蛾性腺内各性信息素组分的含量及比例,同时利用触角电位仪(EAG)测定雄蛾对性信息素组分的电生理反应.结果表明: 25 ℃处理中雌蛾性腺内3个性信息素组分(Z9-16:Ald、Z11-16:Ald和Z13-18:Ald)的含量均显著高于其他温度处理(15、20和30 ℃),且25 ℃处理中Z13-18:Ald的相对比例也显著低于其他温度处理.就雄蛾对性信息素的敏感性而言,对3种性信息素单一组分及特定比例混合物的EAG反应在15～25 ℃间没有显著差异,但在25～35 ℃间(Z13-18:Ald在30～35 ℃间)随温度升高呈下降趋势,且30 ℃较25 ℃显著降低,35 ℃较30 ℃又显著降低.综合分析认为,二化螟性信息素通讯的适宜温度为20～25 ℃,温度过高或过低均不利于二化螟两性间的正常化学通讯.研究结果为二化螟性信息素防治技术的合理应用及极端温度条件下害虫种群发生的预测预报,提供了重要参考.

基于碳、氮稳定同位素研究胶州湾普氏栉虾虎鱼的摄食习性

隋昊志, 韩东燕, 薛莹, 麻秋云, 徐宾铎, 任一平

2017, 28(11):  3789-3796.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.034

摘要 ( 439 )   PDF (690KB) ( 74 )  

普氏栉虾虎鱼属于小型暖温性底层鱼类,是胶州湾鱼类群落中的优势种之一,在胶州湾食物网和生态系统中发挥着重要作用.本文应用碳、氮稳定同位素技术,基于胶州湾渔业资源底拖网调查采集的样品,对普氏栉虾虎鱼的摄食习性进行了研究.结果表明: 胶州湾普氏栉虾虎鱼的δ¹⁵N值范围为11.24‰～13.99‰,平均值为(12.70±0.70)‰,δ¹³C值范围为-20.67‰～-18.46‰,平均值为(-19.08±0.36)‰;各体长组的营养级范围为3.49～3.76,平均营养级为(3.62±0.21),其δ¹⁵N值和营养级与体长呈显著负相关,δ¹³C值与体长无显著相关性.普氏栉虾虎鱼摄食的主要饵料生物类群为多毛类、虾类和软体动物,浮游动物和颗粒有机物(POM)的饵料贡献率较小.聚类分析结果表明,普氏栉虾虎鱼各体长组食物组成的相似性均在92%以上,相似性较高,说明其摄食习性随体长变化无明显差异.普氏栉虾虎鱼在胶州湾生态系统中属于中级消费者,其摄食各饵料生物类群比例的变化可能是其营养级与体长呈负相关关系的主要原因.

环境因子对唐山湾海域浮游动物群落结构的驱动作用

李志伟, 崔力拓

2017, 28(11):  3797-3804.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.031

摘要 ( 349 )   PDF (825KB) ( 185 )  

为研究唐山湾海域浮游动物群落结构与环境因子的关系,于2015年4月(春季)、7月(夏季)、10月(秋季)和12月(冬季)对唐山湾海域浮游动物群落结构、环境因子进行航次调查,并利用多元统计分析和相关分析法分析了浮游动物群落结构的时空变化及其主要环境驱动因子.结果表明: 影响唐山湾海域浮游动物丰度的主要环境因素为无机氮(DIN)、悬浮物(SS)、水温(T)和叶绿素a(Chl a);唐山湾海域浮游动物群落结构的空间差异主要受溶解氧(DO)、T和Chla的驱动;在唐山湾不同海域中,影响浮游动物群落结构的因素存在差异,其中乐亭海域和三岛海域浮游动物群落结构的主要影响因素为物理因素,曹妃甸海域则主要受化学因素的影响.这表明在唐山湾人类活动影响强度大的海域,浮游动物群落结构更多地受化学因素影响(DIN、活性磷酸盐),而人类活动影响小的海域则更多地受物理因素的影响(T、SS).

人工选择下旱地小麦生长塑性与产量形成特征

刘英霞, 王建永, 程正国, AsfaBatool, 祝英, 陈应龙, 王静, 熊友才

2017, 28(11):  3805-3814.  doi:10.13287/j.1001-9332.201711.027

摘要 ( 380 )   PDF (1024KB) ( 177 )  

旱地小麦在进化过程中经受了自然和人工的双重选择,其中人工选择在品种驯化和改良过程中扮演了关键的角色.本文综述了人工选择下旱地小麦进化特征、生理可塑性、形态可塑性和种群属性演变等几个相对独立、但又相互联系的问题,探讨了旱地小麦适应逆境胁迫的生理生态机理,并勾画了其进化路线.在旱地小麦从二倍体到六倍体的漫长进化历程中,自然选择对小麦适应外界环境起到关键作用;随着人工选择的介入,以产量为主要目标的性状选择不断得到强化,从群体上呈现适应逆境的形态特征.人工选择下旱地小麦的水分及养分利用效率不断提升,生物量分配呈现出地下部减少、地上部增加的分配特征,对密度胁迫和高温胁迫的耐受性不断增强,但单位面积光合速率呈逐渐降低趋势.旱地小麦生产是复杂的群体过程,而非简单的个体反应.人工选择提高了旱地小麦的种群适合度和个体繁殖分配,强化了与环境的协同性,却弱化了其自然种群属性.本文还对旱地小麦的进化图进行了描绘,对气候变化下旱地小麦育种和栽培管理提出几点建议.