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    2018年 第29卷 第1期    刊出日期:2018-01-18
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    2018, 29(1):  0. 
    摘要 ( 149 )   PDF (472KB) ( 53 )  
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    太行山南麓栓皮栎和刺槐光合作用-CO2响应模拟
    任博, 李俊, 同小娟, 母艳梅, 孟平, 张劲松
    2018, 29(1):  1-10.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.003
    摘要 ( 511 )   PDF (681KB) ( 59 )  
    采用便携式光合仪(Li-6400XT)对太行山南麓栓皮栎、刺槐2个树种叶片光合作用-CO2响应曲线进行测定,利用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)以及直角双曲线的修正模型—叶子飘模型(YZP)进行曲线拟合,并对3种光合模型的拟合参数(最大净光合能力Amax、初始羧化速率η、光呼吸速率Rp、CO2补偿点CCP和CO2饱和点CSP)进行比较.结果表明: 与NRH和YZP模型相比,RH模型所得的AmaxηRp和CCP较高,分别高出实测值59.8%、128.6%、133.4%和19.8%.与RH模型和YZP模型相比,NRH模型拟合得出的Amax较大,高于实测值11.1%,ηRp和CCP接近于实测值.YZP模型能较好地模拟光合作用对CO2的饱和现象,在Amax和CSP的拟合效果上较好.栓皮栎阴叶的AmaxRp和CCP比阳叶分别低31.3%、5.2%和14.3%.刺槐阴叶的AmaxRp和CCP分别高出阳叶23.5%、11.0%和5.4%.栓皮栎、刺槐阴叶的η分别比阳叶高6.9%和7.0%.刺槐叶片的Rp和CCP与温度、光强均具有显著线性关系,η与气孔导度(gs)具有显著线性关系.栓皮栎叶片的η与光强和气孔导度具有显著线性关系,CCP主要受温度和湿度影响.栓皮栎叶片的Amax与相对湿度和gs具有显著的正线性相关关系.
    择伐干扰对小兴安岭阔叶红松林土壤磷吸附解吸的影响
    张鑫, 谷会岩, 陈祥伟
    2018, 29(1):  11-17.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.004
    摘要 ( 519 )   PDF (552KB) ( 181 )  
    以小兴安岭地区阔叶红松林经过轻度、中度和强度择伐干扰后形成的天然林以及未经干扰的原始林(对照)林地表层(0~10 cm)土壤为对象,对土壤磷素的最大吸附量、吸附强度、最大缓冲容量、最大解吸量、平均解吸率和易解吸磷量等指标进行测定,研究不同干扰强度导致土壤磷吸附解吸的规律性变化,分析择伐干扰对阔叶红松林土壤磷吸附解吸特征的影响.结果表明: 各林地土壤磷最大吸附量为1383.93~1833.34 mg·kg-1,中度和强度干扰林地显著高于轻度干扰林地和原始林地;磷吸附强度为0.024~0.059 L·mg-1,强度和轻度干扰显著增加了林地土壤磷吸附强度;最大缓冲容量为35.68~97.97 L·kg-1,强度干扰林地土壤的最大缓冲容量最高.择伐干扰显著降低了林地土壤的供磷潜力.各样地土壤磷最大解吸量、平均解吸率和易解吸磷量分别为526.32~797.54 mg·kg-1、14.7%~25.5%和1.79~5.41 mg·kg-1,林地土壤磷素释放能力随干扰强度的增加显著降低.择伐干扰通过降低林地土壤磷的供应及释放能力改变了阔叶红松林土壤磷吸附与解吸特征.
    辽东山区次生林乔木幼苗分布格局与种间空间关联性
    宗国, 白雪娇, 张淑媛, 蔡军奇
    2018, 29(1):  18-24.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.002
    摘要 ( 422 )   PDF (537KB) ( 145 )  
    在辽东山区次生林建立4 hm2样地(200 m×200 m),研究0~50 m尺度范围内乔木幼苗分布格局及种间空间关联性.结果表明: 在完全随机零模型下,0~20 m尺度上,95%的树种呈现聚集分布格局;0~16 m尺度上,19个树种呈现聚集分布;随着尺度的增加,聚集分布树种的比例逐渐减少,50 m尺度上,随机分布成为树种分布的主要形式;在异质性泊松过程零模型下,0~24 m尺度上,5%的树种呈现聚集分布,26~50 m尺度上,42%和58%的树种呈现随机和均匀分布.在完全随机零模型下,正相关树种对比例最高,且在50 m尺度下呈现正相关、负相关、无相关3种相关性的树种对比例相同;在异质性泊松过程零模型下,树种对主要呈现负相关,且随尺度增大,负相关的树种对比例逐渐升高.种子扩散限制和生境异质性在某种程度上解释了乔木幼苗的聚集分布格局,乔木幼苗强烈的聚集分布又促使种间空间关联性密切,更新群落稳定性较差.
    豫西黄土丘陵区不同林龄栎类和侧柏人工林碳、氮储量
    王艳芳, 刘领, 李志超, 石晓峰, 杨小艳, 上官周平
    2018, 29(1):  25-32.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.009
    摘要 ( 422 )   PDF (727KB) ( 114 )  
    利用空间代替时间样地调查法,分析了豫西黄土丘陵区栎类和侧柏人工林生态系统碳、氮储量的分布格局,以及不同土层碳储量和氮储量随林龄的动态变化.结果表明: 随着树龄的增加,两类人工林乔木层和枯落物层碳储量均增加,土壤碳储量和氮储量主要在表层(0~20 cm)汇聚,且各土层碳储量和氮储量随着林龄增加表现为减少-增加-减少的趋势.各林龄栎类人工林土壤表层碳、氮储量分别为20.31~50.07和1.68~2.12 t·hm-2;不同林龄侧柏人工林土壤表层碳、氮储量分别为23.99~48.76和1.59~2.34 t·hm-2;各林龄栎类和侧柏人工林生态系统的碳储量分别为52.04~275.82和62.18~279.81 t·hm-2;侧柏人工林碳汇能力略高于栎类人工林.土壤C/N随着造林年限的增加呈增加趋势.
    基于混合效应模型的人工红松节子属性
    贾炜玮, 崔璨, 李凤日
    2018, 29(1):  33-43.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.020
    摘要 ( 345 )   PDF (983KB) ( 121 )  
    基于黑龙江省孟家岗林场60株人工红松1534个节子数据,利用SAS软件中的NLMIXED和GLIMMIX模块构建人工红松节子属性因子(基径、健全节长度、死亡年龄、角度)的混合效应预测模型.采用赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)、对数似然值(-2LL)和似然比检验(LRT)评价指标对所构建模型的精度进行比较.结果表明: 考虑树木效应的混合模型模拟精度均高于传统回归模型.含有b1b2随机参数组合的节子基径模型是最优混合效应模型;含有b1b3随机参数组合的节子健全节长度模型是最优混合效应模型;含有节子基径随机参数的广义线性混合模型为节子死亡年龄的最优模型;含有截距、节子基径、健全节长度3种随机效应参数组合的广义线性混合模型为节子角度的最优模型.混合效应模型比传统回归模型更能有效地描述节子属性.红松是东北主要的用材树种,利用节子属性预测模型结合合理的整枝方案可以提高木材质量.
    基于面向对象的QuickBird遥感影像林隙分割与分类
    毛学刚, 杜子涵, 刘家倩, 陈树新, 侯吉宇
    2018, 29(1):  44-52.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.011
    摘要 ( 481 )   PDF (3096KB) ( 71 )  
    传统的实地调查和人工解译方法已经不能满足区域尺度的林隙获取,高空间分辨率遥感影像的出现为区域尺度的林隙获取提供了可能.本研究采用QuickBird高空间分辨率光学遥感影像,结合面向对象分类技术对福建省三明市将乐县将乐国有林场进行林隙分割与分类.在面向对象分类过程中,采用10种尺度(10~100,步长为10)对QuickBird遥感影像进行分割,应用参考对象相交面积(RAor)和分割对象相交面积(RAos)进行分割结果评价.对每个尺度分割结果应用16个光谱特征,采用向量机分类器(SVM)进行林隙、非林隙和其他类型分类.结果表明: 通过RAorRAos等值法获得最优分割尺度参数为40.不同尺度参数之间的分类总精度最高相差22%.在最优尺度下,应用SVM分类器对林隙、非林隙和其他类型分类的总精度高达88%(Kappa=0.82).采用高空间分辨率遥感数据并结合面向对象的方法,可以代替传统的实地调查和人工解译对区域尺度的林隙进行识别分类.
    中亚热带地区氮沉降对杉木幼林土壤细菌群落多样性及组成的影响
    郝亚群, 谢麟, 陈岳民, 唐偲頔, 刘小飞, 林伟盛, 熊德成, 杨玉盛
    2018, 29(1):  53-58.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.034
    摘要 ( 400 )   PDF (1036KB) ( 172 )  
    大气氮沉降量持续增加已经成为当前关注的热点.土壤细菌群落作为土壤环境中大量存在的微生物,在养分循环过程中发挥着不可忽视的作用.在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点,我们在野外模拟大气氮沉降试验,通过16S rDNA扩增子测序,研究中亚热带地区杉木幼林土壤细菌群落多样性和组成对氮沉降的响应.结果表明: 短期施氮对研究区的土壤细菌群落多样性和组成并未产生显著影响,但高氮处理显著改变敏感菌群相对丰度,如富营养型类群丰度增加、贫营养型类群丰度降低.土壤细菌群落的营养策略发生变化,这可能是受到了养分有效性的驱动.因此,了解土壤细菌群落和养分分配格局对氮沉降的响应,有助于提高我们对未来环境的预测能力.
    增温施氮对高寒草甸生产力及生物量分配的影响
    宗宁, 段呈, 耿守保, 柴曦, 石培礼, 何永涛
    2018, 29(1):  59-67.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.006
    摘要 ( 377 )   PDF (1019KB) ( 129 )  
    在青藏高原高寒草甸区设置模拟增温和氮添加处理,研究长期增温与外源氮输入对高寒草甸群落生产及其分配的影响.结果表明: 开顶箱增温装置造成小环境暖干化,即显著提高地表空气温度1.6 ℃,提高表层土壤温度1.4 ℃,降低土壤含水量4.7%.2012、2013和2014年不施氮处理下增温分别降低地上生物量61.5%、108.8%和77.1%,在高氮(40和80 kg N·hm-2·a-1)处理下增温对群落地上生物量无显著影响,这说明增温的影响依赖于氮添加水平,且施氮补偿了增温导致的土壤氮损失.增温导致根冠比增加,2012、2013和2014年不施氮处理下增温分别增加根冠比98.6%、60.7%和97.8%.在不增温处理下,植物群落地上、地下生物量的变化率均表现出低氮(10、20 kg N·hm-2·a-1)促进、高氮抑制的趋势,达到饱和阈值时的氮添加剂量分别为56.0和55.5 kg N·hm-2·a-1;而在增温处理下,地上、地下生物量随施氮量增加呈线性增加趋势.这说明增温改变了高寒草甸生物量分配对外源氮输入的响应模式,增温导致的土壤无机氮含量变化是生物量分配模式改变的主要原因.由氮添加试验估算的高寒草甸氮饱和阈值表明,高寒草甸对氮输入的敏感性高于其他类型草地.
    海拔对青藏高原东缘弯齿风毛菊繁殖特征的影响
    王一峰, 祁如林, 杨亚军, 杨洋, 宋卫东, 毛婉嫕
    2018, 29(1):  68-74.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.007
    摘要 ( 372 )   PDF (886KB) ( 120 )  
    研究了海拔对青藏高原东缘不同海拔12个居群弯齿风毛菊繁殖特征的影响.结果表明: 弯齿风毛菊的个体大小、繁殖器官和营养器官生物量、每株头状花序数量及种子总数量均随海拔的升高而减小,而每个头状花序质量和种子百粒重随海拔的升高而增加,表明弯齿风毛菊可以通过减小个体大小来降低资源消耗,把获取的有限资源分配到繁殖部分以达到繁殖成功.为了保证顺利完成有性繁殖,繁殖分配随海拔升高而增大.弯齿风毛菊头状花序的数量与大小、种子数量与百粒重之间均存在资源分配上的权衡,以此来适应环境胁迫,提高自身的适合度.
    2000—2015年青藏高原草地归一化植被指数对降水变化的响应
    王志鹏, 张宪洲, 何永涛, 李猛, 石培礼, 俎佳星, 牛犇
    2018, 29(1):  75-83.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.014
    摘要 ( 381 )   PDF (4468KB) ( 140 )  
    降水变化是造成青藏高原草地植被生长年际变异的重要因素,降水量、分配方式及发生时间是降水变化的重要特征.利用2000—2015年青藏高原及附近区域145个气象站点的降水资料,以年降水量表征降水整体状况,以改进的降水集度(PCI)表征年内降水的分配状况,以定义的降水重心(PC)表征降水的集中时期,分析青藏高原降水变化的时空特征;并进一步以归一化植被指数最大值(NDVImax)表征植被生长状况,探讨了青藏高原草地对降水年际变化的响应.结果表明: 青藏高原年降水量和PCI存在明显的梯度特征,PC在西藏南部形成中心.青藏高原灌丛草地NDVImax年际变化对PCI变化响应敏感,降水越均匀越有利于NDVImax的增加,但受到降水量的限制;高寒草甸对降水特征没有表现出显著的相关关系;草原植被NDVImax的年际变化同时受PCI和PC的控制;高寒荒漠植被NDVImax的年际变化主要受降水量的控制.在研究降水变化对青藏高原不同类型植被的影响时,除降水量之外,还需进一步考虑降水的分配格局等特征.
    生态过程模型敏感参数最优取值的时空异质性分析——以BIOME-BGC模型为例
    李一哲, 张廷龙, 刘秋雨, 李英
    2018, 29(1):  84-92.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.016
    摘要 ( 506 )   PDF (770KB) ( 181 )  
    生态过程模型是当前研究陆地生态系统水循环、碳循环有力的工具,但此类模型参数众多,参数的合理取值对模型模拟结果有重要影响.以往研究对模型参数的敏感性以及参数的优化取值有诸多的分析和讨论,但有关参数最优取值的时空异质性关注较少.本文以BIOME-BGC模型为例,在常绿阔叶林、落叶阔叶林、C3草地3种植被类型下,通过构建敏感性判别指数,筛选出模型的敏感参数,并在每种植被类型下选取两个试验站点,使用模拟退火算法结合实测通量数据构建目标函数,获取各站点敏感参数逐月的最优取值,然后构建时间异质性判别指数、空间异质性判别指数和时空异质性判别指数对模型敏感参数最优取值的时空异质性进行定量分析.结果表明: BIOME-BGC模型在3种植被类型下遴选出的敏感参数大部分一致,少数有差异,但参数的敏感性强弱在不同植被类型下的表现不尽相同;BIOME-BGC模型敏感参数的最优取值,大都具有不同程度的时空异质性,但不同植被类型下,敏感参数最优取值的时空异质性表现各异;敏感参数中与植被生理、生态相关的参数,其时空异质性相对较小,而与环境、物候相关的参数,其时空异质性普遍较大;在3种植被类型下,模型敏感参数最优取值的时间异质性与空间异质性表现出显著的线性相关性;依据其最优取值的时空异质性,可对BIOME-BGC模型敏感参数进行类型划分,以便在实践应用中采取不同的参数率定策略.本研究结论有助于加深对生态过程模型参数特性及最优取值的理解,可为实践应用中模型参数的合理取值提供一种思路和参考.
    气候变暖背景下广东冬种生产季气候资源和气象灾害的时空变化
    王华, 陈慧华, 唐力生, 王娟怀, 汤海燕
    2018, 29(1):  93-102.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.015
    摘要 ( 476 )   PDF (2331KB) ( 85 )  
    运用趋势分析法研究了气候变暖前(1961—1996年)后(1997—2015年)广东冬种生产季气候资源和气象灾害的一般变化特征;引入百分位法确定了冬种主产区发生极端寒害和干旱的阈值,重点分析了气候变暖以来的极端灾害特征.结果表明: 与1961—1996年相比,1997—2015年区域内冬种生产季热量显著增加,冬种主产区湛江、茂名、惠州、韶关、梅州和广州等处在平均气温≥15 ℃、积温≥2200 ℃·d的高值区;降水略增加,湛江、茂名、惠州、广州和梅州大部地区处在降水量250~350 mm的区域.区域内冬种生产季寒害呈减轻趋势,湛江、茂名、广州和惠州大部均处于积寒<2 ℃·d的区域,韶关和梅州大部处在积寒8~16 ℃·d的区域;干旱日数呈减少趋势,湛江、茂名、惠州、广州和梅州大部处在干旱日数≥50 d的区域,韶关处在干旱日数<50 d的区域.从灾害典型个例分析可知,冬种主产区极端寒害和干旱的风险不容忽视,湛江、茂名、惠州和梅州发生极端寒害的风险较高,韶关和广州次之;湛江、茂名发生极端干旱的风险较高,惠州和广州次之,韶关和梅州较小.1997—2015年间,冬种生产季热量显著增加,寒害、干旱呈减轻趋势,但冬种主产区极端灾害频发、风险较高,建议在实际生产中紧密结合冬种生产季气候资源和气象灾害的发生规律发展冬种.
    气候变化背景下东北三省春玉米产量潜力的时空特征
    刘志娟, 杨晓光, 吕硕, 王静, LIN Xiao-mao
    2018, 29(1):  103-112.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.012
    摘要 ( 461 )   PDF (1572KB) ( 121 )  
    以东北三省春玉米种植区为研究区域,利用当地地面气象观测资料、农业气象观测站春玉米多年试验资料和县级春玉米实际产量资料,使用验证后的农业生产系统模拟模型(APSIM-Maize),分析研究区域春玉米1961—2015年不同水平产量潜力及实际产量的时空分布特征,并解析气候波动对产量潜力的影响.结果表明: 1961—2015年,研究区域春玉米潜在产量平均值为12.2 t·hm-2,且呈现明显的经向和纬向空间分布,即由南向北递减、西部高于东部.研究区域春玉米可获得产量平均值为11.3 t·hm-2,与潜在产量呈相似的分布特征.在目前农户的栽培水平下,春玉米农户潜在产量和农户实际产量全区多年平均值分别为6.5和4.5 t·hm-2.在品种和栽培管理措施不变的条件下,研究区潜在产量、可获得产量和农户潜在产量总体呈显著减少趋势,减幅分别为0.34、0.25和0.10 t·hm-2·(10 a)-1.农户实际产量呈增加趋势,增幅为1.27 t·hm-2·(10 a)-1.气候波动使东北三省春玉米潜在产量、可获得产量和农户潜在产量年际间波动范围分别为10.0~14.4、9.8~13.3和4.4~8.5 t·hm-2.
    不同颜色地膜与种植密度对春玉米干物质积累和产量的影响
    张琳琳, 孙仕军, 陈志君, 姜浩, 张旭东, 迟道才
    2018, 29(1):  113-124.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.019
    摘要 ( 571 )   PDF (933KB) ( 59 )  
    为了探讨东北雨养区不同颜色地膜覆盖与种植密度对春玉米干物质积累和产量的影响机制,以良玉99为试验材料,设置3种覆盖处理(裸地、无色透明地膜和黑色地膜覆盖)和5个种植密度(60000、67500、75000、82500和90000株·hm-2)完全组合的田间小区试验,对春玉米水热效应、干物质积累和产量性状等进行分析.结果表明: 黑膜覆盖明显提高拔节后玉米干物质积累量和生物量,其生物量较其他处理增加3.2%~8.2%;成熟期生物量随着种植密度的增加先增大后减小,以82500株·hm2最大,较其他密度处理增加5.2%~28.3%.无色透明地膜覆盖处理的前期平均土壤温度较其他处理分别提高0.4~2.7 ℃,加快了生育进程,提高了玉米茎叶干物质转运量(T)、转运率(TE)和对籽粒产量贡献率(TC);叶和茎+叶干物质的T、TE和TC均以60000株·hm-2密度处理最大,而茎干物质转运效果以75000株·hm-2最优.在抽穗期,黑膜处理的耗水量和日耗水强度最大,分别较其他处理增加10.6%~14.9%和10.6%~24.5%;耗水量和日耗水强度均以90000株·hm-2密度处理最大,较其他处理分别高6.8%~15.7%和7.0%~20.0%.黑膜和82500株·hm-2密度处理组合明显提高了玉米的水分利用效率,较其他处理增加了4.6%~40.9%,其产量较其他处理增加3.0%~39.7%.在抽穗期,玉米茎叶干物质量与玉米产量和产量构成要素的相关性最大;茎叶干物质量每减少1 kg·hm-2,群体产量下降约0.79 kg·hm-2;茎叶干物质量每降低10%,产量下降10%左右.在增加种植密度的基础上,采用黑色地膜覆盖可以增加春玉米干物质积累量、提高春玉米产量和水分利用效率.
    幼穗形成期低温对水稻结实的影响
    马树庆, 刘晓航, 邓奎才, 全虎杰, 佟丽媛, 袭祝香, 柴庆荣, 杨军
    2018, 29(1):  125-132.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.036
    摘要 ( 347 )   PDF (994KB) ( 49 )  
    在长白山北坡开展水稻孕穗关键期低温处理试验,建立低温对空壳率的影响模型,揭示水稻幼穗形成不同时段低温对结实的影响.结果表明: 水稻幼穗形成期低温对空壳率的影响多符合对数函数模型,温度越低,影响系数越大;低温持续时间越长,空壳率越高.水稻结实率对幼穗形成中期(花粉母细胞形成至减数分裂期)低温反应最敏感,前期和后期次之.在幼穗形成期,低温持续 2、3、5 d 处理,期间平均气温每降低 1 ℃,水稻空壳率分别上升0.5、1.7和4.3个百分点;平均最低气温每降低1 ℃,空壳率分别上升0.4、1.8和4.5个百分点;持续2 d低温的影响明显小于3 d以上的.冷积温对空壳率的影响符合二次函数模型,在有害低温范围内,冷积温每增加10 ℃·d,空壳率平均上升8.5个百分点.持续3 d平均气温降至21.6、18.0和15.0 ℃以下,或持续5 d平均气温降至 22.0、20.4和18.5 ℃以下,或冷积温在8、19和26 ℃·d以上,会依次发生轻度、中度和严重的孕穗期障碍型冷害.东北地区水稻孕穗关键时期持续2 d以内的低温天气不会导致中度和严重冷害.
    控失尿素对稻田氨挥发、氮素转运及利用效率的影响
    薛欣欣, 吴小平, 张永发, 罗雪华, 邹碧霞, 王大鹏, 王文斌
    2018, 29(1):  133-140.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.023
    摘要 ( 485 )   PDF (774KB) ( 37 )  
    通过田间试验,以普通尿素分次施用处理(CU)为对照,研究了控失尿素分次施用(LCUS)和一次施用(LCUB)对水稻田土壤氨挥发特征、水稻氮素营养状况、稻谷产量及氮肥利用效率的影响. 结果表明: 普通尿素分次施用、控失尿素分次施用和控失尿素一次施用条件下,生育期氨挥发总量占总施氮量的比例分别为15.8%、13.4%和19.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理可降低土壤氨挥发损失量4.4 kg N·hm-2,降幅达18.0%,而控失尿素一次施用处理稻田土壤氨挥发总量却增加了7.2 kg N·hm-2,增幅达24.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量、稻谷产量均有不同程度提高,氮肥利用率显著提高了7.6%,但氮素转运量、转运率和对穗氮贡献率均显著降低,而控失尿素一次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量以及氮肥利用率均显著降低,氮素转运量、转运率、对穗氮贡献率以及稻谷产量无显著差异. 综上所述,控失尿素分次施用处理可以在保证稻谷稳产的同时,有效降低稻田土壤氨挥发损失,改善植株氮素营养状况,显著提高氮肥利用效率.
    生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响
    吴震, 董玉兵, 熊正琴
    2018, 29(1):  141-148.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.028
    摘要 ( 413 )   PDF (859KB) ( 154 )  
    本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B3)和新施入生物炭(B0)对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB0)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB3)处理.结果表明: NB0和NB3处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB3处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH4和N2O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB0处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N2O排放,降幅38.6%,但增加了CH4排放,增幅4.7%;同时NB0和NB3处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB3处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.
    外源调节剂对淹涝水稻幼苗株高及碳水化合物消耗的影响
    武辉, 向镜, 陈惠哲, 张玉屏, 张义凯, 朱德峰
    2018, 29(1):  149-157.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.021
    摘要 ( 354 )   PDF (697KB) ( 144 )  
    为研究淹涝条件下水稻幼苗株高及碳水化合物消耗对不同外源生长调节剂的响应,本试验选用籼型常规稻IR64和导入耐淹涝基因Sub1的IR64-Sub1为试验材料,秧龄20 d时喷施1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)、多效唑(PB)、赤霉素(GA)3种外源生长调节剂,以喷施清水为对照(CK).喷施处理2 d后进行0、4、8、12、16 d没顶淹涝胁迫,淹涝胁迫结束后常温恢复7 d,取样分析不同外源生长调节剂对水稻成活率、株高、叶绿素降解及恢复、地上部非结构性碳水化合物(NSC)消耗的影响.结果表明: 淹涝导致水稻幼苗株高显著增长,叶片SPAD值快速下降,叶片可溶性糖迅速消耗,但耐淹涝品种IR64-Sub1淹水前茎鞘NSC含量明显高于IR64,淹涝中NSC消耗速率低于IR64,淹水结束后地上部淀粉含量高于IR64.外源PB处理显著抑制水稻幼苗株高增长、叶绿素降解及NSC消耗,提高存活率,且对IR64-Sub1效果更为显著.外源GA处理水稻幼苗叶绿素降解、株高增长和NSC消耗最快,植株恢复能力最低,耐淹涝能力最差,但与IR64相比,GA对IR64-Sub1淹涝耐性的抑制明显减弱.外源ACC促进伸长效果明显低于外源GA处理.淹水前喷施PB可有效抑制植株水下伸长,延缓叶绿素降解,减缓NSC消耗,保留更多NSC,为淹水胁迫解除后水稻快速恢复提供有利条件,这对于易涝地区减轻涝渍危害具有重要意义.
    不同施肥措施对红壤稻田氮磷平衡及生态经济效益的影响
    洪曦, 高菊生, 罗尊长, 曾希柏, 白玲玉, 罗志勇, 易平, 陈淑平
    2018, 29(1):  158-166.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.029
    摘要 ( 321 )   PDF (494KB) ( 128 )  
    应用始于1982年的长期定位试验,研究了单施化肥、单施有机肥及化肥与有机肥不同配比等处理下红壤区稻田的氮磷平衡,并评价了不同处理的生态经济效益,以期筛选出生态经济效益最优的施肥配比,减少红壤区稻田氮磷损失.结果表明: 不施肥处理(CK)下稻田氮素略有盈余(27.10 kg·hm-2)、磷素亏缺(-6.85 kg·hm-2),其他处理下氮磷均出现盈余,氮盈余量达110.94~243.98 kg·hm-2,磷盈余量达19.06~67.49 kg·hm-2.单施化肥(NPK)或有机肥(M)对稻田中氮磷平衡并无影响.在相同施肥量下,化肥配施有机肥(NPKM)比NPM和NKM的氮素盈余量分别低6.3%和12.9%,磷盈余量比NPM和PKM分别低3.7%和13.8%,能较好地维持农田的氮磷平衡.有机肥和化肥配施不同组合下均能提高0~20 cm土层全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量.高施磷量处理稻田20~40 cm土层的速效磷含量较高.NPKM处理的生态经济效益综合评价得分值最高(0.762),是兼顾经济和生态效益的最优施肥配比,而CK处理的得分最低(0.560).根据本研究结果,在试验所处立地条件下,保持红壤稻田氮磷平衡的氮磷施肥量应分别为:N 157.71 kg·hm-2,P2O5 112.18 kg·hm-2.
    粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应——FACE研究
    袁嫚嫚, 朱建国, 刘钢, 王伟露
    2018, 29(1):  167-175.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.022
    摘要 ( 385 )   PDF (899KB) ( 58 )  
    为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO2浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO2浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO2和高大气CO2浓度(增加200 μmol·mol-1)、环境温度和增温(增加1~2 ℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明: 水稻剑叶净光合速率(Pn)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO2浓度升高提高了剑叶Pn,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6%和39.1%;高温有降低Pn的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO2浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(gs)平均分别降低了17.0%和11.8%.高CO2浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(Tr)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9%、50.4%、21.3%、41.4%、39.4%和21.4%,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9%.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶Tr增加了10.2%,使WUE平均降低了20.4%.综上所述,大气CO2浓度升高对粳稻生育后期剑叶Pngs和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO2浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.
    长期秸秆黑炭施加对石灰性潮土肥力、固碳及氨挥发的影响
    赵进, 赵旭, 王慎强, 邢光熹
    2018, 29(1):  176-184.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.030
    摘要 ( 340 )   PDF (1392KB) ( 75 )  
    通过5年10季的小麦/谷子轮作盆栽试验,持续观测了每季0、2.25和22.5 t·hm-2黑炭施用下作物生长和土壤性质变化及氨挥发数量.结果表明: 相同NPK肥施用下,与不施黑炭处理相比,黑炭处理能促进作物生长,提高土壤养分供应.22.5 t·hm-2黑炭处理下5年作物累积籽粒和秸秆产量分别增加24.1%和74.1%;相应地上部N、P和K累计吸收量分别增加93.5%、71.2%和46.3%;轮作结束后土壤有效P、K含量及阳离子交换量分别提高262%、274%和58.3%,有机碳提高843%,C/N增至25,容重降低46.6%, 土壤pH值则无明显变化.2.25和22.5 t·hm-2黑炭处理的黑炭表观分解率为每年3.5%~5.7%.高量黑炭施用可导致氨挥发数量增加,22.5 t·hm-2黑炭处理下10季氨挥发总量增加102%.
    极端晚播对小麦籽粒产量、氮素吸收利用和籽粒蛋白质含量的影响
    吴金芝, 黄明, 王志敏, 李友军, 付国占, 陈明灿
    2018, 29(1):  185-192.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.026
    摘要 ( 387 )   PDF (532KB) ( 155 )  
    为探索小麦高产高效优质生产技术途径,指导小麦晚播生产实践,2012年10月—2014年6月,以弱春性小麦偃展4110和半冬性小麦矮抗58为材料进行连续2年的田间定位试验,设置了常规适播(10月中旬、240万株·hm-2)和极端晚播(11月中旬、600万株·hm-2)两种栽培模式,研究了极端晚播对0~40 cm土层土壤硝态氮含量、小麦氮素吸收利用、产量、籽粒蛋白质含量和氮素吸收效率的影响.结果表明: 与常规适播处理相比,两个生长季极端晚播处理均使拔节和开花期0~40 cm土壤硝态氮含量显著提高,从而促进拔节后小麦植株氮素吸收积累,成熟期穗部氮素的分配比例也得到提高,最终显著提高小麦籽粒蛋白质含量和偃展4110的蛋白质产量、氮素吸收效率,但对籽粒产量的影响因品种而异.其中,极端晚播处理使偃展4110的籽粒产量显著提高,而矮抗58的籽粒产量却显著降低.因此,极端晚播栽培模式可维持小麦拔节后的土壤氮供应,有利于提高小麦氮素吸收效率,从而提高小麦籽粒产量和蛋白质含量,是灌区小麦高产优质的有效途径之一.
    光强对三七光合能力及能量分配的影响
    徐祥增, 张金燕, 张广辉, 龙光强, 杨生超, 陈中坚, 魏富刚, 陈军文
    2018, 29(1):  193-204.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.008
    摘要 ( 586 )   PDF (1217KB) ( 78 )  
    通过研究生长于不同环境光强(29.8%、9.6%、5.0%、1.4%和0.2%全日照)下的2年生三七光合作用对光照强度、CO2浓度、模拟光斑的响应及叶绿素荧光和能量分配特征,研究光照强度对阴生植物三七光合特征及光适应的影响.结果表明: 29.8%全日照(FL)下三七表观量子效率(AQY)、光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在的量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)较低,最大净光合速率(Pn max)、最大电子传递速率(Jmax)、实际光化学量子效率(F/Fm′)、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)和光能分配到光化学途径的比例(ΦPSⅡ)较高,但非光化学淬灭系数(NPQ)并不是最高.9.6% FL和5.0% FL处理Pn max、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)无显著差异,但它们的AQY、羧化效率(CE)、最大羧化速率(Vc max)、Fv/FmFv/Fo较高,NPQ也相对较高.生长环境光强低于5.0%FL时,Pn max、CE、Vc maxJmax、ETR、F/Fm′、qP、NPQ和ΦPSⅡ均随生长环境光强的降低呈下降趋势,而捕获的光能分配到荧光耗散的比例(Φf,D)逐渐增加.在500 μmol·m-2·s-1光斑诱导下,生长环境光强大于5.0%FL下的三七ΦPSⅡ随诱导时间的延长缓慢增加,1.4%FL和0.2%FL下ΦPSⅡ迅速达到饱和,且Φf,D迅速增加.三七在受到长期高光胁迫的环境下,通过适度的PSⅡ光抑制和保持较高光合电子传递速率,从而提高光能的利用来保护光合机构遭受不可修复的氧化伤害;适度的遮荫能够有效保持较高的非光化学热耗散能力;但过度遮荫会使其光合能力明显降低,捕获的光能更多地通过非光化学的途径耗散,且在接受到高光照射时较容易引发光氧化伤害.
    渭北旱地苹果园生草覆盖下不同肥料配施对土壤养分和酶活性的影响
    巩庆利, 翟丙年, 郑伟, 刘杰, 郑朝霞, 赵志远, 李紫燕, 王朝辉
    2018, 29(1):  205-212.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.025
    摘要 ( 413 )   PDF (720KB) ( 76 )  
    试验采取裂区设计,主处理分别为行间生草覆盖和清耕,副处理为4个施肥处理,具体为不施肥(CK)、单施有机肥(M)、氮磷钾配合(NPK)、有机肥与氮磷钾肥配合(MNPK),采用微孔板荧光法研究生草覆盖条件下不同肥料配施对果园土壤酶活性的影响.结果表明: 生草刈割覆盖后土壤含水量、有效磷、硝态氮含量和β-1,4-木糖苷酶(βX)、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)、β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、纤维二糖水解酶(CBH)活性均显著高于刈割前,土壤全氮、有机碳含量和碱性磷酸酶(AKP)活性在刈割前后差异均不显著.生草覆盖处理的土壤全氮、有机碳含量和土壤βX、NAG、βG、CBH、AKP活性在刈割前后均显著高于清耕处理,但土壤含水量、有效磷、硝态氮含量在刈割前则显著低于清耕处理.生草覆盖条件下,有机肥添加处理(M和MNPK处理)的土壤全氮、有效磷、有机碳含量在刈割前后均显著高于CK和NPK处理,其中MNPK处理的βX、βG、CBH、NAG、AKP等 5种酶活性在刈割后均显著高于NPK处理.清耕条件下,MNPK处理的土壤有效磷、有机碳、硝态氮、全氮含量和βG、CBH、AKP活性在刈割前后均显著高于CK和NPK处理.冗余分析结果表明,土壤酶活性与土壤养分因子之间存在显著相关关系,可以利用土壤酶活性来反映土壤肥力状况.综上所述,生草覆盖条件下,有机无机配施显著提高了土壤养分含量、增强了土壤酶活性,是改善当前果园土壤质量下降的重要措施,对当地苹果产业的可持续发展具有重要意义.
    逆境胁迫对油菜谷胱甘肽还原酶基因表达及其酶活性的影响
    张腾国, 聂亭亭, 孙万仓, 史中飞, 王娟
    2018, 29(1):  213-222.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.010
    摘要 ( 394 )   PDF (5202KB) ( 123 )  
    利用cDNA末端快速分离(RACE)技术从陇油6号油菜中克隆得到一个新的谷胱甘肽还原酶基因GR2,全长2073 bp,开放阅读框1692 bp,编码563个氨基酸,预测蛋白质分子量为60.7 kDa,等电点7.9.实时荧光定量PCR分析表明: GR2基因在油菜根、茎、叶中均有表达,其中在叶中表达量最高.GR1和GR2基因的转录以及谷胱甘肽还原酶(GR)活性受到低温、高温、干旱、高盐胁迫的诱导,表明油菜谷胱甘肽还原酶在抵御低温、高温、干旱、高盐胁迫过程中发挥重要作用.脱落酸(ABA)预处理后再进行上述胁迫处理,与单独上述胁迫相比,GR1和GR2基因的转录以及GR活性水平明显上升,表明ABA可以诱导GR1和GR2基因表达和GR酶活性.MAPKK抑制剂U0126预处理后再进行上述胁迫处理,与单独上述胁迫相比,GR1和GR2基因的转录以及GR活性水平明显下降,表明U0126对GR1、GR2基因表达以及GR酶活性有抑制作用.
    外源NO缓解紫茎泽兰提取物对黄瓜根边缘细胞的化感胁迫
    杨小环, 杨文秀, 孙亮亮, 赵倩, 曹永恒, 马金虎
    2018, 29(1):  223-230.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.005
    摘要 ( 352 )   PDF (2908KB) ( 18 )  
    以津优35号黄瓜为材料,采用根尖悬空气培养的方法,研究了紫茎泽兰提取物对黄瓜根边缘细胞的化感胁迫,以及外源NO缓解化感胁迫的效应.结果表明: 1000 mg·L-1紫茎泽兰提取物对黄瓜根尖有明显的伤害作用,根尖组织结构被破坏,根尖表层细胞脱落,细胞排列混乱且疏松;这些伤害能够被外源NO有效缓解.与对照相比,紫茎泽兰提取物处理黄瓜幼苗根尖根边缘细胞(RBC)的数量和细胞活率被显著抑制,分别降低54.5%和97.2%,细胞凋亡率升高12.3倍,RBC的黏胶层厚度增加31.4%,根边缘细胞根冠果胶甲基酯酶(PME)活性显著增加.与紫茎泽兰提取物处理相比,提取物胁迫下添加外源NO处理的RBC数量和细胞活率分别增加72.4%和146.0%,细胞凋亡率和RBC黏胶层厚度分别降低30.7%和15.0%,PME活性在处理72 h时降低了14.3%.紫茎泽兰提取物对黄瓜RBC产生细胞毒性,诱导细胞发生凋亡和死亡,破坏RBC对根尖的保护,提取物进一步对根尖产生胁迫伤害,破坏根尖的组织结构.外源NO可以在一定程度上缓解提取物对黄瓜根尖及RBC的化感胁迫伤害.
    对羟基苯甲酸和间苯三酚对棉花幼苗根系线粒体功能和根系生长的影响
    张国伟, 杨长琴, 刘瑞显, 倪万潮
    2018, 29(1):  231-237.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.027
    摘要 ( 353 )   PDF (833KB) ( 137 )  
    以中国大面积种植的早熟棉中棉所50(CCRI-50)为材料,设置水培试验,研究不同浓度(0.8、4.0、20.0 mmol·L-1)的对羟基苯甲酸和间苯三酚对棉花苗期根系线粒体活性氧产生、抗氧化酶活性变化及线粒体特性的影响.结果表明: 对羟基苯甲酸和间苯三酚抑制了棉花根系生长,降低了根系线粒体超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和线粒体膜H+-ATPase活性,增加了O2产生速率和H2O2含量;对羟基苯甲酸和间苯三酚处理还增大了线粒体细胞通透性转换孔(MPTP)开放程度,降低了线粒体膜流动性和细胞色素Cyt c/a 值.0.8 mmol·L<sup>-1的对羟基苯甲酸和间苯三酚处理间线粒体功能差异相对较小,4.0和20.0 mmol·L-1时,对羟基苯甲酸处理对根系生长和线粒体功能的抑制作用高于间苯三酚处理.总之,对羟基苯甲酸和间苯三酚均抑制了棉苗根系生长和线粒体功能,且浓度越高,抑制作用越强.对羟基苯甲酸和间苯三酚处理间存在差异,浓度高于4.0 mmol·L-1时,对羟基苯甲酸比间苯三酚具有更强的抑制作用.
    综合土地利用及空间异质性的土壤有机碳空间插值模型
    吴子豪, 刘艳芳, 陈奕云, 郭龙, 姜庆虎, 王少辰
    2018, 29(1):  238-246.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.013
    摘要 ( 443 )   PDF (4683KB) ( 67 )  
    土壤有机碳库是陆地碳库的重要组成部分,土壤有机碳库及其动态变化对陆地生态系统碳循环有着重要的影响.土壤有机碳密度(SOCD)是土壤碳储量的重要参数,也是评价农田土壤质量的重要指标,准确预测区域SOCD空间分布对发展精确农业有重要意义.本文使用江汉平原地区242个农田土壤样本数据,探究平原地区土地利用类型对SOCD空间分布的影响,以及当SOCD空间分布规律呈现空间异质性且存在空间异常值的情况下,虚拟变量回归克里格法(DV_RK)、均值中心化克里格法(MC_OK1)和中位数中心化克里格法(MC_OK2)这3种结合土地利用的克里格法在SOCD空间预测中的应用.结果表明: 土地利用方式的差异是研究区水田和水浇地SOCD存在空间异质性的原因之一,导致SOCD存在空间非平稳特征,降低了普通克里格法(OK)的预测精度;而DV_RK、MC_OK1和MC_OK2在消除了由土地利用引起的SOCD空间异质性对建模的影响后,模型的稳定性提升,其预测精度均高于OK,其中,MC_OK2的模型可靠程度、预测精度和对SOCD总方差的解释能力最优.因此,土地利用类型作为易获取的辅助变量,可以有效减弱空间异质性和空间异常值对SOCD空间插值的影响,提升模型精度,降低不确定性,并与MC_OK2结合生成更高精度的SOCD空间分布图,帮助揭示SOCD空间分异规律,指导农业生产.
    黄土丘陵区植被与地形特征对土壤和土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响
    王宝荣, 杨佳佳, 安韶山, 张海鑫, 白雪娟
    2018, 29(1):  247-259.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.039
    摘要 ( 474 )   PDF (982KB) ( 54 )  
    研究黄土丘陵区植被与地形特征对土壤和土壤微生物生物量生态化学计量特征影响有助于深入理解黄土丘陵区不同植被带下土壤和土壤微生物相互作用及养分循环规律.选择黄土丘陵区延河流域3个植被区(森林区、森林草原区、草原区)和5种地形部位(阴/阳沟坡、阴/阳梁峁坡、峁顶)的土壤作为研究对象,利用生态化学计量学理论研究植被和地形对土壤和土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响.结果表明: 土壤及土壤微生物生物量碳、氮、磷含量在不同地形之间的差别主要表现在沟坡位置和阴坡高于其他坡位和阳坡.植被类型的变化对两个土层(0~10、10~20 cm)土壤和土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响均达到显著水平,坡向对表层(0~10 cm)土壤和土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响强于坡位,而在10~20 cm土层,坡位对土壤和土壤微生物生物量碳、氮、磷影响更显著.植被类型显著影响土壤C∶N、C∶P、N∶P和土壤微生物生物量C∶N、C∶P,坡向和坡位仅影响土壤C∶P和N∶P,植被类型的变化是影响土壤C∶N的主要因素.同时,植被类型对土壤养分和微生物生物量碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征的影响大于地形因子.标准化主轴分析结果表明,黄土丘陵区不同植被带土壤微生物具有内稳性,特别在草原带,土壤微生物生物量生态化学计量学特征具有更加严格的约束比例.在黄土丘陵区,土壤微生物生物量N∶P或许可以作为判断养分限制的另一个有力工具,若将土壤微生物生物量N∶P与植物叶片N∶P配合使用可能有助于我们更加精确地判断黄土丘陵区的土壤养分限制情况.
    3株芽孢杆菌对番茄的促生作用及对番茄根域微生物的影响
    娄义, 郭俏, 彭楚, 石孟迪, 李海洋, 李肖, 薛泉宏, 来航线
    2018, 29(1):  260-268.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.040
    摘要 ( 354 )   PDF (559KB) ( 111 )  
    通过种子萌发和盆栽促生试验研究3株芽孢杆菌Bs10、Ba12和Bl10对番茄的促生作用及其对番茄根域微生物区系的调节作用.结果表明: 3株芽孢杆菌对番茄种子的胚轴、胚根和番茄植株的生长有明显的促进作用,处理后番茄根系的总长度、总表面积和总体积均显著增加;处理后土壤中细菌数量和比例显著增加,真菌数量和比例明显减少.与对照相比,土壤微生物区系优势菌数量发生改变:优势甲基营养型芽孢杆菌在番茄根区、根表土壤中和根内的数量大幅提高;病原真菌腐皮镰刀菌和尖孢镰刀菌在根区和根表土壤中的数量显著减少.推知芽孢杆菌对根系微生物区系的调节作用是其发挥防病促生作用的重要机制之一.
    潮汐作用下干湿交替对黄河三角洲盐沼湿地净生态系统CO2交换的影响
    贺文君, 韩广轩, 许延宁, 张希涛, 王安东, 车纯广, 孙宝玉, 张孝帅
    2018, 29(1):  269-277.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.035
    摘要 ( 387 )   PDF (884KB) ( 27 )  
    潮汐作用作为盐沼湿地独特的水文特征能在短时间内强烈影响盐沼湿地的碳平衡.利用涡度相关和微气象监测技术,对黄河三角洲盐沼湿地净生态系统CO2交换(NEE)和环境因子进行监测,并同步监测潮汐变化,探究潮汐过程及潮汐作用下干湿交替对NEE的影响.结果表明: 潮汐过程促进了白天生态系统CO2的吸收但未对夜晚CO2的释放产生显著影响,潮汐淹水成为影响白天NEE的主要因子.干旱阶段和湿润阶段NEE的日平均动态均呈“U”型曲线,但干旱阶段NEE的变幅较小.干湿交替增强了白天生态系统CO2的吸收,干旱阶段最大光合速率(Amax)、表观量子产量(α)和生态系统呼吸(Reco)的均值均高于湿润阶段.此外,干湿交替减少了盐沼湿地夜晚NEE释放的同时增强了其温度敏感性.
    水稻镉安全材料的镉吸收动力学特征
    郭静怡, 张曼, 张锡洲, 李廷轩, 张路, 黄富, 陈东明, 孙先明
    2018, 29(1):  278-284.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.033
    摘要 ( 354 )   PDF (630KB) ( 132 )  
    采用水培试验,以前期筛选出的水稻Cd安全材料D62B为试验材料,普通材料泸恢17为对照材料,在不同Cd浓度和时间处理下,研究水稻Cd安全材料的Cd吸收动力学特性.结果表明: 在不同Cd处理时间下,D62B根系对Cd的吸收总量均低于泸恢17,且随吸收时间的延长,差异逐渐增大.当吸收时间达到72 h,泸恢17体内积累的Cd总量为D62B的1.3倍.两种水稻材料Cd吸收动力学符合米氏方程,米氏方程常数(Km)值差异不大,但泸恢17的最大吸收速率(Vmax)是D62B的2倍.当Cd处理时间大于48 h,D62B根系对Cd的转移系数低于泸恢17,且其根部Cd分配比例明显大于泸恢17,即D62B根系对Cd的固持能力大于泸恢17.D62B的Cd吸收能力较弱,且其向地上部转移Cd的能力显著低于泸恢17.
    江苏近海北部海域春季鱼类群落结构的年间变化
    沃佳, 牟秀霞, 徐宾铎, 薛莹, 张崇良, 任一平
    2018, 29(1):  285-292.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.038
    摘要 ( 367 )   PDF (716KB) ( 51 )  
    根据2009—2014年在江苏近海北部海域(34.00°—35.13°N,119.40°—121.50°E)的底拖网调查数据,结合综合性指标和多元统计分析等方法研究了该海域的鱼类群落结构随时间的变化.结果表明: 江苏近海海域共有鱼类68种,相对资源量波动较大,站位平均渔获质量的变化范围为0.75~1.62 kg·h-1,站位平均渔获尾数显著下降,变化范围为203~370 ind·h-1. 2009—2014年江苏近海的鱼类群落平均营养级指数在3.58~3.72,2009—2010年相对较低,2011—2014年在3.70以上波动.2009—2014年鱼类群落的平均个体大小在2.93~11.18 g之间波动上升,变化趋势与平均营养级基本一致.聚类分析和非度量多维标度排序分析表明,研究期间大致分为2009—2010和2011—2014年两个年份组.组间分歧种主要有尖海龙、小头栉孔虾虎鱼和玉筋鱼等.对前后两个年份组的分析表明,中上层、浮游生物食性鱼类优势度增加,冷温种和本地种优势度下降.表明江苏近海海域鱼类群落结构发生了较为明显的演替.针对演替规律提出了渔业管理的建议,为渔业资源的合理利用提供理论参考.
    基于地理加权回归的渤海沙氏下鱵鱼仔稚鱼栖息地指数
    赵杨, 张学庆, 卞晓东
    2018, 29(1):  293-299.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.032
    摘要 ( 333 )   PDF (1246KB) ( 159 )  
    为研究渤海鱼类资源早期补充过程,本文将地理加权回归法(GWR)引入栖息地指数(HSI)模型,选取海表温度、海表盐度、水深和叶绿素a浓度4个环境因子建立基于GWR的渤海沙氏下鱵鱼仔稚鱼的HSIGWR模型.模拟发现: 在2015年8月渤海的HSIGWR模型中,海表温度和叶绿素a浓度为全局变量,两者的回归系数分别为-0.027和0.006,对HSI影响较小.海表盐度和水深为局地变量,两者回归系数绝对值的平均值分别为0.075和0.129,对HSI的影响较大.其中,海表盐度在渤海中部与HSI呈负相关,负相关系数最大,为-0.3,在三湾呈微弱正相关,相关系数最大值为0.1;水深在整个渤海均与HSI呈负相关,且在三湾的负相关程度明显大于渤海中部,三湾的负相关系数最大,为-0.16.该HSIGWR模型的泊松相关系数为0.705,拟合效果较好,可为今后的鱼类栖息地环境研究提供一种新的方法.
    大连海域食物网连续营养谱
    田甲申, 韩家波, 鹿志创, 马志强, 李多慧, 王摆, 刘一兵
    2018, 29(1):  300-308.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.031
    摘要 ( 457 )   PDF (2801KB) ( 137 )  
    根据2008年1月—2017年6月在大连海域收集的因搁浅、误捕及救助无效而死亡的斑海豹、江豚、小须鲸等海洋哺乳动物及2016年秋季和2017年春季在该海域进行的渔业资源调查,应用稳定同位素技术,分析了大连海域海洋哺乳动物及主要生物样品的碳、氮稳定同位素比值(δ13C、δ15N),并计算其营养级,进而构建大连海域食物网的连续营养谱.结果表明: 大连海域食物网的δ15N值范围为8.0‰~14.7‰,δ13C值范围为-21.1‰~-16.7‰.主要生物种类可划分为初级消费者、次级消费者及顶级捕食者3个营养组群.δ15N值分析显示,主要生物种类的营养级范围为2.63~4.59,其中,小须鲸、江豚、斑海豹的营养级依次为3.16、4.11、4.25,棘皮动物为3.24~3.84,头足类为3.81~3.93,腹足类为3.65~4.13,双壳类为2.63~3.15,甲壳类为3.58~4.12,鱼类为3.20~4.59.营养结构特征显示,初级消费者主要为双壳类,次级消费者主要为小须鲸、头足类、棘皮类、腹足类、甲壳类,顶级捕食者主要为江豚、斑海豹、鱼类.随着江豚体长的增加,δ15N值有增大趋势,说明随着江豚生长和摄食能力的增强,其摄食的食物趋向于更高营养层次的生物.研究建立了大连海域食物网的连续营养谱,可以为海洋哺乳动物和渔业资源的保护提供依据.
    东太平洋中部中上层鲨鱼群落营养生态位分化
    李云凯, 高小迪, 王琳禹, 方琳
    2018, 29(1):  309-313.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.037
    摘要 ( 382 )   PDF (472KB) ( 104 )  
    鲨鱼在大洋生态系统中占据着重要的生态地位,其作为顶级捕食者,通过下行效应直接影响生态系统的稳定.稳定同位素技术是目前研究摄食生态学强有力的手段之一,可利用碳氮稳定同位素在食物网中的特性分别指示鲨鱼的食物来源和营养级.本研究选取8种130尾采集自东太平洋中部的中上层鲨鱼,应用稳定同位素绘制其种群生态位图谱,比较不同种群间的生态地位及资源分配方式上的差异.结果表明: 不同鲨鱼种群碳、氮稳定同位素比值存在显著差异;8种鲨鱼在东太平洋生态系统中的营养级为4.3~5.4,大青鲨、尖吻鲭鲨与其他6种鲨鱼存在摄食隔离,表现出独特的营养生态地位.这些结果充分证明大洋性中上层鲨鱼并非生态系统的冗余种,其营养生态位的独特性不会被其他捕食者简单地替代和弥补.
    综合评述
    生物炭对土壤有机碳矿化的激发效应及其机理研究进展
    陈颖, 刘玉学, 陈重军, 吕豪豪, 汪玉瑛, 何莉莉, 杨生茂
    2018, 29(1):  314-320.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.024
    摘要 ( 571 )   PDF (439KB) ( 146 )  
    近年来由于生物炭具有碳素稳定性强和孔隙结构发达等特性,其在土壤固碳减排方面的作用研究受到广泛关注.然而当生物炭进入土壤环境后最终是增加土壤碳的储存还是促进土壤碳的排放?目前学术界对该问题仍存在争议.生物炭对土壤有机碳的激发效应及其机理研究有待进一步深入开展.本文在分析生物炭自身碳素组分和稳定性、孔隙结构及表面形态特征的基础上,综述了添加生物炭对土壤本底有机碳矿化产生激发效应的研究进展,分别阐述了产生正激发和负激发效应(即促进和抑制矿化)的机制机理,认为正激发效应主要是基于生物炭促进土壤微生物活性增强、生物炭中易分解组分的优先矿化以及由此引发的土壤微生物的共代谢作用,而负激发效应主要是基于生物炭内部孔隙结构和外表面对土壤有机质的包封作用和吸附保护作用、生物炭促进土壤有机-无机复合体形成的稳定化作用、生物炭对土壤微生物及其酶活性的抑制作用.最后对今后相关研究方向进行了展望,以期为生物炭在土壤固碳减排方面的应用提供理论依据.
    AM真菌与非菌根植物的相互作用关系
    初亚男, 张海波, 秦泽峰, 盖京苹
    2018, 29(1):  321-326.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.001
    摘要 ( 456 )   PDF (419KB) ( 181 )  
    丛枝菌根(AM)真菌作为一类在全球分布广泛的土壤微生物,能够与陆地上大多数的维管植物形成专性共生关系,对于植物营养吸收和生态系统功能具有重要作用.而较少量的维管植物如苋科、黎科、石竹科、十字花科等植物被认为是非菌根植物.目前,对于这些非菌根植物与AM 真菌之间的相互作用关系研究少且分散,缺乏系统总结.本文综述了非菌根植物的类型以及低侵染的原因,邻体植物形成的菌丝网络对AM真菌侵染非菌根植物的影响,并探讨AM真菌和非菌根植物之间可能存在的相互作用,以及植物-AM真菌之间的物质交换及可能存在的生态功能,旨在为进一步发挥非菌根植物在脆弱生态系统的功能潜力提供新思路.
    石灰碳汇综述
    刘丽丽, 凌江华, 铁莉, 王娇月, 邴龙飞, 郗凤明
    2018, 29(1):  327-334.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.017
    摘要 ( 444 )   PDF (962KB) ( 59 )  
    以“碳失汇”科学之谜和碳捕集与封存技术发展为背景,从石灰碳化原理、影响因素和石灰在化工、冶金、建筑以及石灰窑灰处理等领域的利用方式,综述了石灰物质流动过程的碳汇研究.结果发现: 石灰材料和环境条件是影响碳化的主要因素;石灰碳汇主要集中在化工、冶金和建筑领域;已有研究侧重分析石灰碳汇的机理、影响因素,但缺乏系统的碳汇核算方法.今后的研究工作应从以下几方面加强: 从物质流动的角度出发,建立系统完整的石灰碳汇核算方法;量化我国乃至全球的石灰碳汇量,阐明石灰生产过程中排放的CO2抵消比例;分析石灰碳汇对碳失汇的贡献比例,明晰部分失踪碳汇;推动石灰碳捕集与封存技术发展,为我国应对气候变化国际谈判提供科学依据.
    生态系统服务流研究方法最新进展
    姚婧, 何兴元, 陈玮
    2018, 29(1):  335-342.  doi:10.13287/j.1001-9332.201801.018
    摘要 ( 447 )   PDF (682KB) ( 302 )  
    生态系统服务流是生态系统服务研究的重点和难点,处于发展的起步阶段,并向着定量化和空间化的趋势发展.目前,学术界关于生态系统服务流的概念含糊不清.本文首先对生态系统服务流的两种理解及其代表性的理论和方法进行了阐述:一是生态系统服务从生态系统到人的传递过程,其代表性方法是分布式生态系统模型,二是生态系统服务实际上为人们所使用的那部分,其代表性方法论是黑/灰箱理论.在此基础上分别列举了这两种理解的最新研究方法,论述了不同的理解以及方法对于研究生态系统服务流的特点以及存在问题.最后,总结了未来生态系统服务流研究的发展机遇,特别强调最新的空间技术与信息技术(如大数据),以及对生态系统服务的全面认识(如重视城市生态系统服务流的研究、重视非生物流的整合等)在未来研究中的重要性.