应用生态学报

2018, 29(2): 0.

摘要 ( 130 )

PDF (456KB) ( 102 )

庙岛群岛典型植物群落物种、功能、结构多样性及其对环境因子的响应

郑丽婷, 苏田, 刘翔宇, 尹芳, 郭超, 妥彬, 阎恩荣

2018, 29(2): 343-351. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.037

摘要 ( 508 )

PDF (686KB) ( 29 )

海岛植被在全球生物多样性研究中起重要作用,研究海岛植被多样性对于理解海陆相互作用下植物群落的多样性维持机制有重要意义.本研究以庙岛群岛的麻栎群落、刺槐群落、黑松群落、荆条群落4种典型植物群落为对象,采用物种多样性指数、功能多样性指数和结构多样性指数,在群落尺度上探讨了海岛典型植物群落物种、功能、结构多样性间的关系及其对环境因子的响应.结果表明: 黑松群落的物种丰富度与Rao指数高于刺槐群落与麻栎群落,而结构多样性却较低;荆条灌丛的物种、结构多样性均低于森林群落,而功能多样性高于部分森林群落.物种丰富度与Rao指数以及树高多样性间呈显著正相关,与功能均匀度呈显著负相关.结构多样性主要由坡度决定且与坡度呈负相关;功能均匀度与坡度呈正相关,而功能异质性、功能离散度和物种多样性则更多地受土壤理化性质的影响,与土壤容重及土壤总碳呈正相关,与土壤含水率呈负相关.总体而言,庙岛群岛的植物群落多样性格局既有与大陆植被相似的特征,但也有其海岛特殊性.

长白山阔叶树种木质部环孔和散孔结构特征的分化导致其水力学性状的显著差异

殷笑寒, 郝广友

2018, 29(2): 352-360. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.035

摘要 ( 463 )

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木质部的解剖结构特征对树木水分传输功能有重要的影响,阔叶树种木质部环孔和散孔结构特征的分化,很可能导致两个功能类群在水力学结构上存在显著差异,但是有关两个功能类群间细致的水力学性状的对比研究还较少,二者整枝水平的导水率及纹孔水平的细致结构差异尚未见报道.本试验以长白山阔叶红松林常见的3个环孔材和4个散孔材乔木树种为研究对象,对比了两个功能类群树种的整枝导水率(K_shoot)、枝条木质部栓塞脆弱性(P₅₀)等重要水力学相关生理功能特征,并分析了两个功能类群间的木质部组织水平和纹孔水平上的解剖结构特征差异.结果表明: 与茎段导水率差异一致,环孔材树种的整枝导水率也显著高于散孔材,但枝条木质部气穴化抵抗力显著弱于散孔材,二者的差异反映了整枝水平上木质部导水效率和安全性之间的权衡关系,与两个功能类群的水力学生理特征存在显著差异一致,二者在最大导管长度、导管直径、纹孔开口面积、纹孔开口比例等光学和扫描电镜观测解剖结构特征上都存在显著差异;木质部解剖特征(组织水平、纹孔水平)和K_shoot、P₅₀等生理特征间,以及木质部不同解剖特征之间存在显著的相关,且两个功能类群遵循相同的规律,反映了木质部结构对水分传输功能的重要影响,而导水率和气穴化抵抗力对木质部对立的结构要求,体现了树木水分传输系统构建的生物物理局限性.

浙江天目山孑遗落叶阔叶树种的种群结构及更新策略

商侃侃, 陈波, 达良俊

2018, 29(2): 361-368. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.031

摘要 ( 418 )

PDF (744KB) ( 23 )

通过对浙江天目山国家级自然保护区内6个孑遗落叶阔叶树种进行群落学调查,分析了不同微地形单元上种群结构、更新途径及更新个体的空间关联性,探讨了不同干扰体系下孑遗落叶阔叶树种的更新策略.结果表明:孑遗落叶阔叶树种具有较强的萌枝能力,种群结构以间歇型为主,部分种类选择长距离扩散,在适宜生境中间歇型更新,如青钱柳、缺萼枫香等;部分种类因生境限制,在不断的地表冲刷干扰下,选择在母树周围进行间歇型更新,如领春木、香果树.在相对稳定的顶坡和坡地上,青钱柳、缺萼枫香、蓝果树、枫香等树种以种子更新占据一次干扰后形成的林窗生境,并通过其固有的萌枝能力增殖树干,形成径级大小相似的多主干植株,迅速占据优势地位.在不稳定的谷床、谷坡和谷头凹地中,香果树、领春木、枫香等树种因频繁干扰导致种子更新受限、植株损伤并常有个体枯死,通过其极强的萌枝能力补充零星更新的幼苗以及干扰造成的个体损伤.基于生境适应、种群更新和竞争策略,将孑遗落叶阔叶树种大致划分为“林窗修复种”和“生境填充种”两个类型,并提出应加强对其特殊生境的保护.

不同区域典型树木的空间分布格局及关联性

闫海冰, 马慧晶, 冯帆, 梁楠, 史婵, 杨秀清, 韩有志

2018, 29(2): 369-379. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.040

摘要 ( 375 )

PDF (993KB) ( 37 )

以温带长白山(CBS)、暖温带关帝山(GDS)、亚热带黑石顶(HSD)样地监测数据为基础,采用成对相关函数g(r)分析了3个样地共有的3科(松科、壳斗科、蔷薇科)树木的空间分布格局及其关联性.结果表明:不同样地3科树木分布数量及结构特征存在差异.松科在GDS分布数量较多,呈双峰型径级结构,在CBS和HSD分布数量少,径级结构近似正态分布;壳斗科在CBS和GDS分布数量少,分别呈双峰型和偏正态径级结构,在HSD分布数量多,呈倒“J”型径级分布;蔷薇科在GDS分布数量多,呈“L”型径级分布,在CBS和HSD分布相对较少,径级结构分别呈倒“J”型和“L”型分布.3科树木空间分布格局在不同样地表现也不同,松科的大径级个体在CBS和GDS小尺度上呈均匀分布,在HSD呈聚集分布,中、小径级在3个样地均呈聚集分布;壳斗科在CBS以大径级个体为主,呈近似随机分布,在GDS和HSD以中、小径级为主,呈聚集性分布格局;蔷薇科在3个样地均为聚集分布.3科树木的聚集程度均随尺度增加而降低.大径级的壳斗科个体在CBS和HSD与松科呈不相关或小尺度负相关关系,中、小径级的壳斗科在CBS和GDS与松科呈负相关关系,但在HSD与松科表现为正相关;松科与蔷薇科在3个样地均表现为负相关;中、小径级的壳斗科与蔷薇科在CBS和GDS呈正相关关系,但在HSD呈负相关关系.总之,3科树木空间分布格局及关联性随径级、尺度而变化且在不同样地内有不同表现.

中国东黄海海岛5种常见草本的碳氮磷化学计量特征

郭超, 妥彬, 苏田, 郑丽婷, 刘翔宇, 尹芳, 何东, 阎恩荣

2018, 29(2): 380-388. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.034

摘要 ( 416 )

PDF (648KB) ( 50 )

研究不同纬度海岛共有植物种的碳(C)氮(N)磷(P)化学计量变异特征,有助于剔除植物谱系的影响,揭示植物对海岛环境条件变化的适应策略.本研究以中国东部9个典型海岛的5种常见共有草本植物艾草、狗尾草、葎草、麦冬、酢浆草为研究对象,测定和分析了其地上部分和根系的C、N、P化学计量比,及其与土壤C、N、P含量,温度和降水的关系.结果表明: 9个海岛5种草本地上部分C、N、P含量分别为352.16～518.16、10.81～34.43、0.58～2.38 mg·g^-1,C∶N、N∶P、C∶P分别为11.98～38.99、4.67～27.47、133.39～748.54;根系C、N、P含量分别为312.28～493.34、9.26～23.27、0.40～2.10 mg·g^-1,C∶N、N∶P、C∶P分别为18.18～46.79、8.53～37.38、174.45～1120.40.海岛常见草本的地上部分N、P含量均随着纬度的升高而增高,而N∶P随着纬度的升高而减小;P含量较N含量具有更高的变异性和环境依赖性,气候因子可以解释草本地上部分N、P、N∶P变异的60%;但草本的根系N、P及N∶P不依赖纬度变化而变化,气候因子只解释了根系中的N、P变异的6%～10%.气候因子和土壤养分对植物地上部分及根系的变异贡献率不同,土壤N与P含量对草本植物根系的P含量有显著影响,植物地上部分P含量与土壤P含量呈显著正相关,土壤特性解释了根系N、P变异的37%.研究表明,在剔除植物谱系的影响后,纬度差异导致的环境变化是5种海岛常见草本地上部分的N、P及N∶P变异的主要原因,土壤养分是根系P变异的主要原因.

芦芽山荷叶坪亚高山草甸生物多样性

白家烨, 刘卫华, 赵冰清, 张青, 郭东罡

2018, 29(2): 389-396. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.038

摘要 ( 429 )

PDF (651KB) ( 37 )

以芦芽山荷叶坪亚高山草甸为研究对象,共设置150个5 m×5 m草本样方,进行群落生物学调查,对研究区36种草本植物重要值、α多样性指数、谱系多样性指数及其相关性进行研究.结果表明: 荷叶坪亚高山草甸物种多样性总体分布较均匀,边缘地区物种更丰富,呈现“边缘效应”;4个样地的群落谱系结构呈聚集模式,12个样地的群落谱系结构呈分散模式;谱系多样性指数(PD)与Petrick指数、Simpson指数和Shannon指数呈正相关,净亲缘关系指数(NRI)和最近种间亲缘关系指数(NTI)与α物种多样性指数无明显相关性.

海南岛海菖蒲种群克隆多样性和遗传结构

蒋凯, 高辉, 陈小勇

2018, 29(2): 397-402. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.039

摘要 ( 443 )

PDF (557KB) ( 43 )

海草是生长在潮间带和潮下带的单子叶植物,由海草植物组成的海草床是生态系统服务价值最高的生态系统之一.然而,近几十年人类活动干扰、全球气候变化等因素导致海草床衰退严重.海菖蒲是分布于热带、体型最大的雌雄异株海草,我国位于该物种的分布北缘,本文对其克隆多样性和遗传结构进行研究,以期为该海草的保护提供参考.采用4对多态微卫星标记对采自海南岛4个地点的现存海菖蒲种群的样品进行基因型分型.结果表明: 海菖蒲种群克隆多样性和遗传多样性较低,这与所研究种群处于分布区北缘有关;种群间遗传分化值范围较大(0.073～0.309),这可能是由于分布于不同港湾的种群间距离范围较大以及局域绝灭/再拓殖的遗传漂变效应所致;各种群未发现近期经历种群瓶颈的信号,很可能是由于种群内遗传多样性已经很低,种群减小未能导致遗传多样性明显降低.根据种群遗传特征,提出了重点保护种群的建议,鉴于目前我国海菖蒲等海草快速衰退的局面,应强化海草保护并实施海草床生态恢复.

土壤微食物网结构与生态功能

杜晓芳, 李英滨, 刘芳, 宿晓琳, 李琪

2018, 29(2): 403-411. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.033

摘要 ( 676 )

PDF (780KB) ( 175 )

土壤微食物网是碎屑食物网中与土壤生态过程密切相关的一部分,通过取食资源基质直接或间接地参与养分循环过程,影响陆地生态系统功能.本文从土壤微食物网的组成、结构和生态功能等方面综述了近年来土壤微食物网的研究进展.通过对土壤微食物网的能量通道及营养级联效应的介绍,阐述了土壤微食物网在碳(C)、氮(N)转化、凋落物分解和植物生长等方面的重要作用.针对目前的研究现状,提出未来土壤生态学研究应与高通量测序及稳定同位素技术相结合;通过构建模型进一步加强对土壤食物网结构和功能的研究,从而深入揭示地下生态过程及其对地上植物生长的反馈作用机理.

陕西省油松林生产力动态及对未来气候变化的响应

霍晓英, 彭守璋, 任婧宇, 曹扬, 陈云明

2018, 29(2): 412-420. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.006

摘要 ( 463 )

PDF (1411KB) ( 29 )

本研究利用LPJ-GUESS模型,分析了陕西省油松林在未来时期(2015—2100年)不同气候情景下净初级生产力(NPP)的变化趋势.结果表明: 在未来时期,研究区温度在RCP_2.6、RCP_4.5和RCP_8.5情景下将分别以0.12、0.23和0.54 ℃·10 a^-1的速率显著升高;降水在RCP_2.6和RCP_8.5情景下无显著变化,在RCP_4.5情景下将以14.36 mm·10 a^-1的速率显著增加.与历史时期(1961—1990年)相比,研究区油松林的NPP在未来时期将升高1.6%~29.6%;在RCP_8.5情景下21世纪末期(2071—2100年)油松林NPP将会升高45.4%;不同情景下油松林NPP表现为RCP_8.5＞RCP_4.5＞RCP_2.6.在未来时期,陕北地区油松林NPP在RCP_2.6和RCP_4.5情景下将分别以41.00和21.00 g C·m^-2·10 a^-1的速率下降,该区油松林有变为碳源的可能.

极端高温对亚热带人工针叶林净碳吸收影响的多时间尺度分析

张弥, 温学发, 张雷明, 王辉民, 郭一文, 于贵瑞

2018, 29(2): 421-432. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.015

摘要 ( 472 )

PDF (3357KB) ( 36 )

极端高温是影响森林生态系统碳循环重要的极端天气事件之一.本研究利用千烟洲亚热带人工针叶林2003—2012年的CO₂通量及常规气象数据,结合小波分析方法,明确极端高温及极端高温事件对该森林生态系统净碳吸收的影响,以及极端高温及事件发生时,不同时间尺度上环境因子对净碳吸收的控制作用.结果表明: 极端高温发生时,日最高气温在35～40 ℃时,会导致该生态系统平均日总净CO₂交换量(NEE)较30～34 ℃下降51%;极端高温及极端高温事件对月及年总NEE的影响与极端高温事件发生的强度及持续时间有关,2003年强极端高温事件发生时,7、8两个月总NEE仅为-11.64 g C·m^-2·(2 month)^-1,较多年平均值下降了90%,使年总NEE的相对变化率达-6.7%.在极端高温及事件发生的7—8月间,气温(T_a)、饱和水汽压差(VPD)是控制NEE日变化的主要环境因子,其相干性分别可达0.97、0.95;在8、16、32 d周期上,T_a、VPD、土壤5 cm处含水量(SWC)及降水量(P)均对NEE有较强的控制作用,在32 d周期上,NEE与SWC、P的相干性超过了0.8.极端高温及事件发生时,短时间尺度上大气干旱影响该森林生态系统的净碳吸收,而长时间尺度上,大气干旱与土壤干旱共同影响该森林生态系统的净碳吸收.

温度对温带和亚热带森林土壤有机碳矿化速率及酶动力学参数的影响

刘霜, 张心昱, 杨洋, 唐玉倩, 王忠强

2018, 29(2): 433-440. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.001

摘要 ( 445 )

PDF (967KB) ( 38 )

研究了温度对长白山阔叶红松林、鼎湖山常绿阔叶林2个不同纬度的森林土壤有机碳矿化速率和酶动力学参数的影响.结果表明: 土壤有机碳矿化速率(C_min)随着温度的增加而增加,长白山土壤C_min及其温度敏感性(Q10(C_min))显著高于鼎湖山土壤.长白山土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)的酶动力学参数潜在最大反应速率(V_max)和半饱和常数(K_m)高于鼎湖山土壤,但鼎湖山土壤的催化效率(V_max/K_m)高于长白山土壤,表明随着温度的升高,土壤βG和NAG的V_max和V_max/K_m增加,K_m降低,即酶与底物的结合程度增加.鼎湖山土壤βG的Q10(V_max)、Q_{10(K_m)}高于长白山土壤,这与土壤Q10(C_min)结果不一致.增温对长白山和鼎湖山森林土壤有机碳矿化及酶动力学参数的影响机制不同,在土壤生物化学过程对增温响应的模型中应区别考虑.

择伐干扰对小兴安岭阔叶红松林土壤磷形态及有效性的影响

张鑫, 谷会岩, 陈祥伟

2018, 29(2): 441-448. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.009

摘要 ( 418 )

PDF (479KB) ( 23 )

以小兴安岭原始阔叶红松林(对照)和经过轻度、中度和强度择伐干扰后形成的天然林林地表层(0～10 cm)土壤为对象,采用Sui修正后的Hedley磷素分级法对土壤样品进行连续浸提,研究不同林地土壤各形态磷素含量的差异及变化规律,分析择伐干扰对阔叶红松林土壤磷素有效性的影响.结果表明: 各林地土壤全磷含量为1.09～1.66 g·kg^-1,以原始阔叶红松林最高,强度择伐林地最低,且不同处理间差异显著;各林地土壤有效磷和磷素活化系数的变化幅度分别为7.26～17.79 mg·kg^-1和0.67%～1.07%,均表现出随择伐强度的增加而显著降低;除酸溶性有机磷(HCl-P_o)外,经过择伐干扰的林地与原始林相比,土壤水溶性磷(H₂O-P_i)、碳酸氢钠磷(NaHCO₃-P)、氢氧化钠磷(NaOH-P)、酸溶性无机磷(HCl-P_i)和残留磷(Residual-P)含量均表现出随择伐强度的增加而降低的趋势.各组分间以水溶性(H₂O-P_i)与土壤有效磷的相关系数最大(0.98),但其含量仅占磷素总量的1.5%～2.2%;氢氧化钠磷(NaOH-P)含量占磷素总量的48.0%以上,是土壤的潜在磷源.可以认为,择伐干扰通过显著降低土壤无机态磷和氢氧化钠有机磷(NaOH-P_o)的含量,限制和影响了阔叶红松林土壤有效磷及潜在磷源的供应水平,并且其表现出随择伐强度的增加而逐渐降低的趋势.

不同种源刨花楠林下幼苗叶功能性状与地理环境的关系

余华, 钟全林, 黄云波, 程栋梁, 裴盼, 张中瑞, 徐朝斌, 郑文婷

2018, 29(2): 449-458. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.008

摘要 ( 339 )

PDF (600KB) ( 78 )

研究9个种源地天然刨花楠林下幼苗主要叶功能性状差异及其与地理环境的关系,分析刨花楠林下幼苗对地理环境变化的响应与适应机制.结果表明: 不同种源间刨花楠林下幼苗主要叶功能性状种内变异系数较大(8.8%～28.2%),其中种源间比叶面积、叶相对含水率、叶组织密度和叶厚差异显著,表明刨花楠林下幼苗具有较强的叶片形态可塑性.叶组织密度与叶干物质含量、叶相对含水率均呈显著正相关,与比叶面积、叶厚则呈显著负相关;比叶面积与叶干物质含量、叶面积均呈显著负相关,反映刨花楠林下幼苗可通过叶片性状组合的调整和平衡以响应地理环境变化.影响刨花楠林下幼苗叶功能性状可塑性的主要环境因子为经度、纬度、>10 ℃年积温和年均温.叶厚随着经度的增加而降低,叶干物质含量和叶相对含水率则随着经度的增加而增加;叶组织密度与经度和年均温呈显著正相关,且经度对其影响大于年均温;叶面积与>10 ℃年积温和经度呈显著正相关,且前者对其影响大于后者.

外来物种刺槐对黄土丘陵区植物群落功能结构的影响

朱朵菊, 温仲明, 张静, 陶宇, 曾鸿文, 唐洋

2018, 29(2): 459-466. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.007

摘要 ( 395 )

PDF (758KB) ( 39 )

在黄土丘陵区草原带、森林草原带和森林带3个植被带选取成对的刺槐群落和乡土植物群落功能性状值,研究不同植被带刺槐群落、乡土植物群落功能结构的变化,以及同一植被带下刺槐的引入对群落功能结构的影响.结果表明: 刺槐群落和乡土植物群落的叶碳、叶氮、叶磷、比叶面积、叶组织密度等功能性状随植被带的变化规律一致.刺槐群落叶碳、叶氮、比叶面积显著高于乡土植物群落,且2种群落功能多样性指数(FR_ic、FE_ve、FD_iv、FD_is、Rao)随植被带的变化趋势并不完全一致,在森林带刺槐的引入提高了植物群落功能多样性,在草原带降低了植物群落功能多样性.

氮沉降和经营强度对毛竹林凋落叶生态化学计量特征的影响

姚钧能, 吕建华, 俞卫良, 张君波, 雷赵枫, 李全, 宋新章

2018, 29(2): 467-473. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.003

摘要 ( 377 )

PDF (593KB) ( 27 )

为探讨氮沉降和经营强度对毛竹凋落叶化学计量特征的影响,研究了不同强度模拟氮沉降(低氮: 30 kg N·hm^-2·a^-1;中氮: 60 kg N·hm^-2·a^-1;高氮: 90 kg N·hm^-2·a^-1)对两种经营强度(粗放经营和集约经营)毛竹林凋落叶生态化学计量特征的影响.结果表明: 相比于粗放经营,集约经营使毛竹凋落叶C、N、P含量分别显著提高9.3%、32.4%和22.7%, 而C∶N、C∶P和N∶P分别显著降低17.4%、54.3%和44.6%.粗放经营条件下,低、中氮沉降显著提高了毛竹凋落叶C、N、P含量,但显著降低了C∶N、C∶P和N∶P;高氮沉降显著提高了C、N含量及C∶P、N∶P,但显著降低了P含量.集约经营条件下,低氮沉降显著提高了毛竹凋落叶P含量,降低了C含量及C∶P、N∶P;中氮沉降显著提高了N、P含量,降低了C含量及C∶N、C∶P和N∶P;高氮沉降显著提高了C∶N、C∶P和N∶P,降低了P含量.经营方式和氮沉降的交互作用显著影响了凋落叶除C∶N以外的生态化学计量特征.毛竹凋落叶P与土壤P含量呈显著相关.

植物质量、模拟增温及生境对凋落物分解的相对贡献

王行, 闫鹏飞, 展鹏飞, 张晓宁, 刘振亚, 郭玉静, 肖德荣

2018, 29(2): 474-482. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.002

摘要 ( 352 )

PDF (1036KB) ( 37 )

采用凋落物袋法对比研究了茭草和杉叶藻两种初始质量差异显著的湿地植物凋落物,在模拟增温(1.5～2.0 ℃)及不同生境(大气、大气-水界面与水-土界面)下的质量残留率和不同化学组分的含量变化.结果表明: 在一年的分解周期内,凋落物残留率表现出季节性变化特征,并与环境因子之间存在显著的交互作用.各因子对凋落物分解的贡献大小不同,植物质量解释了28.8%的变异,模拟增温解释了6.3%的变异,而生境解释了34.9%的变异.随着分解时间的延长,凋落物中不同组分(难、易分解)的含量发生明显变化.杉叶藻中氮含量在分解后期显著降低了53.1%,而木质素含量显著增加了45.4%.生境是影响凋落物分解最重要的环境因子,其次是植物质量,而模拟增温对凋落物分解的影响程度较小.

锡林浩特草原小叶锦鸡儿灌丛的阻雪能力及其对积雪形态的影响

闫敏, 左合君, 董智, 刘宝河, 王嫣娇, 魏翔鸿, 李钢铁

2018, 29(2): 483-491. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.012

摘要 ( 318 )

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通过对典型草原区小叶锦鸡儿灌丛积雪体的调查,研究了灌丛特征(灌丛高度、灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度)对积雪形态(积雪高度、积雪宽度、雪辫长度)的影响.结果表明:小叶锦鸡儿灌丛高度与积雪形态参数呈显著二次多项式函数关系,灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度与积雪形态参数呈显著幂函数关系(指数<1).灌丛积雪形态和发育特征是灌丛特征参数共同影响和作用的结果,其中,灌丛高度对积雪高度影响最大,灌丛迎风侧宽度对积雪宽度和雪辫长度影响最大.灌丛较小时积雪形态发育较快,随后逐渐趋于稳定.灌丛二维滞雪范围模型直接反映灌丛对风力的干扰范围和积雪的潜在范围,间接反映灌丛的滞雪能力;灌丛三维阻雪体积模型直接反映一定雪源、风况条件下灌丛的阻雪能力.本文建立的灌丛滞雪范围和灌丛阻雪体积模型可为典型草原风吹雪区积雪资源估算和雪害防治提供理论依据.

云南中度退化的喀斯特天坑草地植物群落优势种种间关系

简小枚, 税伟, 陈毅萍, 江聪, 胡颖, 王前锋, 黄梦圆

2018, 29(2): 492-500. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.005

摘要 ( 354 )

PDF (1147KB) ( 26 )

喀斯特天坑作为独特的宏大地表负地形,其坑底生境与外界环境相互独立,呈现出独特的植物群落格局及特征.本研究选取云南沾益天坑群中可进入性较强的中度退化天坑——巴家陷塘为对象,筛选出重要值大于1的优势种,结合总体关联性分析、χ²检验、AC联结系数及Spearman秩相关系数对巴家陷塘退化天坑植物群落中11种优势种的种间关联性和相关性进行研究.结果表明: 巴家陷塘退化天坑植物群落种间联结指数VR=1.377>1,总体呈显著正关联,但正负关联差异较大,阳生型植物和阴生型植物呈极显著负关联,现阶段仍具有独立的分布格局,但呈逐渐趋于稳定的趋势;Spearman分析中种间正相关对数(26对)少于种间负相关对数(29对),结合天坑微环境的差异,将退化天坑的优势物种划分为3个生态种组,群落总体呈现出一定的圈层分布规律.

外来克隆植物关节酢浆草地下克隆储存对刈割的响应

王璐瑶, 金芳梅, 金怡靖, 徐家青, 文雯, 陈建华, 叶铎

2018, 29(2): 501-506. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.004

摘要 ( 401 )

PDF (818KB) ( 38 )

外来克隆植物关节酢浆草被大量应用到中国园林绿化中,并出现逃逸和归化现象.关节酢浆草地下块茎的克隆储存可能对其潜在入侵性发挥了重要作用.本文基于盆栽试验并模拟园林除草措施进行人工刈割,比较植物各器官生物量、生物量分配,以及根、茎、叶主要功能性状等指标的差异,研究关节酢浆草的克隆储存策略对人工刈割的响应,从克隆储存角度分析植物的入侵机制.结果表明: 刈割强度、刈割频度以及它们的交互作用显著影响了叶、根的部分生长指标,但地下茎生物量、总生物量在不同刈割条件下没有显著变化,且高频度刈割显著增加了植株对地下茎的生物量分配.关节酢浆草地下块茎的克隆储存功能,能够在一定程度上增强关节酢浆草对环境干扰的适应能力,从而促进其潜在的入侵性.

沙柳和柠条茎水力学特性对模拟降雨改变的响应

陈丽茹, 李秧秧

2018, 29(2): 507-514. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.017

摘要 ( 444 )

PDF (676KB) ( 50 )

利用模拟降雨控制试验(对照、降雨增加45%和减少50%),研究了黄土高原水蚀风蚀交错带典型灌木沙柳和柠条茎水力学特性对模拟降雨改变的响应,以揭示两种灌木对未来降雨改变的适应性.结果表明: 沙柳茎比导水率(K_s)、比叶导水率(K_l)和Huber值对增水有显著响应,而对干旱无显著响应;柠条黎明前和正午叶水势、水分传输效率(K_s及K_l)对干旱有显著响应,但对增水无响应.两种灌木不同处理间抵抗栓塞能力无显著差异,沙柳不同处理间正午原位栓塞程度亦无显著差异,而柠条干旱处理正午原位栓塞程度显著增大.沙柳增水处理导管直径和导管面积占边材面积的比例显著增加,干旱导致沙柳导管密度显著增大,水力直径变小;柠条增水处理的木质部结构无明显改变,干旱导致其导管密度和木材密度显著增加.说明增水提升了沙柳的水力功能,而长期干旱显著降低了柠条水力功能,预测在未来气候旱化条件下,柠条的水力适应性可能不如沙柳.

无机碳供应与光照条件对坛紫菜光合功能的影响

姜恒, 邹定辉, 娄文勇

2018, 29(2): 515-521. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.010

摘要 ( 366 )

PDF (614KB) ( 24 )

海藻群体密度过大常引起海水中CO₂供应和光照强度降低,为探讨这两种环境条件对坛紫菜光合作用的影响,在4种条件下培养坛紫菜,即390 μL·L^-1(正常空气)+全日光、20 μL·L^-1(低CO₂供应)+全日光、390 μL·L^-1+低日光(光照强度为全日光的20%)、20 μL·L^-1+低日光,测定藻体的碳酸酐酶活性、光合速率,以及不同温度下开放状态光系统Ⅱ最大量子产量(F_v′/F_m′).结果表明: 低CO₂供应和低日光下生长的坛紫菜具有较高的碳酸酐酶活性,并且低日光能够提高海藻最大碳饱和光合放氧速率(V_max).在低日光下,生长在低CO₂海水中的坛紫菜V_max显著低于正常CO₂海水中生长的海藻V_max;在全日光下,低CO₂下生长的海藻V_max却高于正常CO₂下生长的海藻V_max.生长在低CO₂和低日光条件下的海藻在低温(10 ℃)和高温(30 ℃)下,藻体的F_v′/F_m′变化不明显;而生长在390 μL·L^-1+全日光环境中的海藻在高温环境下200 min后,藻体的F_v′/F_m′相比40 min时的F_v′/F_m′降低76.4%.低CO₂和低日光提高坛紫菜光合无机碳利用能力以及适应短期温度变化的能力,而低CO₂对海藻光合速率的影响与海藻所处光照环境有关.

硝酸盐供应水平对平邑甜茶幼苗生长、光合特性与¹⁵N吸收、利用的影响

彭玲, 刘晶晶, 王芬, 葛顺峰, 姜远茂

2018, 29(2): 522-530. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.026

摘要 ( 318 )

PDF (751KB) ( 25 )

以霍格兰营养液为培养基质,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究不同浓度¹⁵NO₃^--N (0、2.5、5、10和20 mmol·L^-1,分别以N₀、N₁、N₂、N₃和N₄表示)对平邑甜茶幼苗生长、光合作用、¹⁵N吸收、利用及分配的影响.结果表明:与其他处理相比,N₂处理幼苗叶绿素含量、叶面积及各器官干质量最大.叶片净光合速率(P_n)随¹⁵NO₃^--N浓度的增加显著增大,但¹⁵NO₃^--N浓度超过N₂处理后P_n略有下降.处理20 d时,N₂处理幼苗根系活力最大,根系长度、根系总表面积和根尖数也显著高于其他处理.各处理间¹⁵N分配率差异显著,N₂处理幼苗各器官间¹⁵N分配率最均衡,¹⁵N利用率也较高;随¹⁵NO₃^--N浓度增加,各处理幼苗全氮量和¹⁵N吸收量呈先升高后降低的趋势,且在N₂处理时最大,分别为103.77和21.57 mg.处理12 d后,叶片硝酸还原酶(NR)活性以N₂处理最高,N₄处理最低,至第16天时,N₄处理较N₂处理降低了84.9%.因此,¹⁵NO₃^--N供应过低抑制幼苗光合作用及氮素吸收,¹⁵NO₃^--N供应过高则抑制幼苗体内硝态氮同化及根系生长,均不利于苹果幼苗生长及氮素营养吸收利用,适量供氮有利于苹果幼苗的生长、光合作用的提高,以及氮素的吸收、利用和分配.

施氮量对测墒补灌小麦冠层不同层次光截获和干物质分布的影响

郑雪娇, 于振文, 张永丽, 石玉

2018, 29(2): 531-537. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.024

摘要 ( 381 )

PDF (459KB) ( 22 )

以大穗型小麦品种‘山农23’为材料,在大田拔节期和开花期土壤相对含水量分别补灌至70%和65%的条件下,设置4个施氮水平0 (N₀)、180(N₁)、240(N₂)和300 kg·hm^-2(N₃),研究施氮量对小麦冠层不同层次光合有效辐射(PAR)截获和干物质分布的影响.结果表明: N₂处理开花期群体总茎数、开花后10、20和30 d的叶面积指数、开花后20 d冠层上层和中层及冠层总的PAR截获率和截获量显著高于N₀和N₁,施氮量增加至N₃,上述指标无显著增加.N₂处理成熟期各层次营养器官干物质积累量显著高于N₀和N₁,籽粒干物质积累量和植株总干物质积累量比N₀分别高36.7%和35.4%,比N₁分别高9.5%和10.2%,与N₃处理无显著差异.各层次营养器官干物质积累量、籽粒干物质积累量和植株总干物质积累量与上层和中层PAR截获率呈显著正相关,与下层PAR截获率无显著相关;各层次营养器官干物质积累量与籽粒干物质积累量均呈显著正相关.施氮量为240 kg·hm^-2的N₂处理是本试验条件下的最优处理.

耕层调控与有机肥处理下麦田土壤和小麦冠层结构特性及其相互关系

张黛静, 张艳艳, 王艳杰, 陈倩青, 杨惠荔, 马建辉, 李春喜

2018, 29(2): 538-546. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.029

摘要 ( 396 )

PDF (1019KB) ( 30 )

本研究基于5年的耕作定位试验,设置深耕(DT)、深耕有机肥(DTF)、浅耕(ST)、浅耕有机肥(STF)、免耕(NT)和免耕有机肥(NTF)处理,以期通过改良耕层土壤结构,优化小麦冠层结构特性.结果表明: 同一耕作处理下,增施有机肥可降低土壤容重、提高土壤孔隙度,提高20～40 cm土层2～5和0.25～2 mm粒级土壤团聚体含量,降低>5 mm粒级团聚体含量、>0.25 mm粒级团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD).与其他处理相比,NTF处理改善了0～20 cm土层土壤容重、增加土壤孔隙度;DTF处理降低了40～60 cm土壤容重和>0.25 mm粒级机械团聚体的稳定性,增加了土壤透气性.花后各时期,有机肥处理的叶片角度指数降低,叶面积指数(LAI)和旗叶净光合速率(P_n)提高.STF处理的角度指数最低,DTF处理的P_n最高,显著大于其他处理.通径分析表明,自变量容重、孔隙度、>0.25 mm粒级团聚体的数量(R_0.25)和MWD对因变量角度指数、LAI和P_n的直接通径系数均达到极显著水平.0～20 cm土层,MWD值增大有利于P_n和LAI的提高;20～40 cm土层,土壤容重在一定范围内的增加可优化叶夹角,提高冠层透光率;40～60 cm土层,高的土壤容重和低的孔隙度限制了LAI和P_n的增加.综上,豫中补灌区增施有机肥下的深耕或浅耕处理有利于改良土壤结构、增加土壤通透性,优化冠层结构,提高冠层受光率、叶面积指数和光合速率.

O₃浓度升高对小麦根际土壤酶活性和有机酸含量的影响

尹微琴, 景浩祺, 王亚波, 魏思雨, 孙月, 王圣森, 王小治

2018, 29(2): 547-553. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.022

摘要 ( 422 )

PDF (672KB) ( 19 )

近地层臭氧(O₃)浓度升高作为全球气候变化的重要因素之一,对土壤生态环境和农作物生长发育造成了很大影响.本研究采用开顶式气室(OTCs)法,探究臭氧浓度升高对小麦不同生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期和成熟期)根际土壤酶活性(过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶和转化酶)和有机酸含量(草酸、柠檬酸和苹果酸)的影响规律,并结合根际土壤理化性质、植株根系生长状况等分析其产生影响的原因.结果表明: O₃浓度升高不同程度地提高了小麦成熟期土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶和转化酶活性,其中过氧化氢酶和多酚氧化酶活性提高达显著水平;在抽穗期,脱氢酶和转化酶活性因臭氧浓度升高而显著提高,增幅最高可达76.7%.在成熟期,O₃浓度升高显著提高了根际土壤中柠檬酸和苹果酸含量;显著降低了根际土壤pH、电导率、总碳和总氮含量,增加了土壤氧化还原电位(Eh);显著降低了小麦根系生物量、总根长和根总表面积,而增加了根平均直径.

干旱胁迫下亚精胺对玉米幼苗抗旱性影响的生理生化机制

李丽杰, 顾万荣, 孟瑶, 王悦力, 穆君怡, 李晶, 魏湜

2018, 29(2): 554-564. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.021

摘要 ( 499 )

PDF (1875KB) ( 47 )

为探究外源亚精胺(Spd)在增强玉米干旱胁迫耐受性中的作用,以‘先玉335’(干旱不敏感型)和‘丰禾1’(干旱敏感型)为试验材料,采用营养液水培法,研究了15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫下,外源Spd (0.1 mmol·L^-1)对玉米幼苗生长、光合特性、叶绿素含量、渗透调节物质、活性氧生成、膜质过氧化及根系活力的影响.结果表明:干旱胁迫下,外源Spd处理可显著促进干旱胁迫下玉米幼苗的生长;提高叶绿素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE),减缓‘丰禾1’叶片中胞间CO₂浓度(C_i)的升高,有效减轻干旱胁迫对玉米幼苗叶片光合作用的气孔限制和非气孔限制;增加脯氨酸和可溶性糖的含量;降低O₂^-·生成速率、H₂O₂和丙二醛(MDA)含量、细胞膜透性,有效缓解了胁迫对膜的伤害;增强幼苗根系活力;其中干旱敏感品种‘丰禾1’变化幅度大于耐旱品种‘先玉335’.表明在干旱胁迫下,外源Spd能促进玉米幼苗对光能的捕获与转换,增强光合作用,促进幼苗的生长,并能够通过减少玉米幼苗体内活性氧的产生,增加渗透调节物质的积累以稳定细胞膜系统,提高根系活力,从而增强幼苗对干旱逆境的适应性,且对干旱敏感品种‘丰禾1’的效果更显著.

短期秸秆颗粒还田对小麦-玉米系统作物产量与土壤呼吸的影响

张莉, 王婧, 逄焕成, 张珺穜, 郭建军, 董国豪

2018, 29(2): 565-572. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.030

摘要 ( 434 )

PDF (720KB) ( 26 )

秸秆直接还田易造成土秸混合度差、秸秆腐解慢和幼苗群体质量差等问题,不利于作物稳产和增产.秸秆颗粒具有还田性能好、还田质量高的优点,但还田后对作物生长和土壤碳排放特征的影响仍不清楚.通过田间微区试验,以秸秆不还田和常规粉碎还田为对照,分析了秸秆颗粒还田对冬小麦和夏玉米籽粒产量、还田一年内土壤呼吸速率和土壤碳排放效率的影响,为改进秸秆还田方式提供理论依据.结果表明: 秸秆颗粒还田显著提高了冬小麦和夏玉米籽粒产量,其周年作物产量较秸秆不还田和常规粉碎还田分别显著提高14.0%和5.8%.秸秆颗粒还田促进土壤碳排放,其小麦生长季和玉米生长季土壤呼吸速率和碳累积排放量显著高于秸秆不还田.与常规粉碎还田相比,秸秆颗粒还田显著提高了冬小麦生长季土壤呼吸速率和碳累积排放量15.2%和8.9%,但夏玉米生长季两者无显著差异.此外,秸秆颗粒还田降低了土壤呼吸温度敏感指数(Q₁₀),提高了土壤碳排放效率.与秸秆不还田和常规粉碎还田相比,秸秆颗粒还田土壤呼吸敏感指数显著降低22.6%和10.1%,周年土壤碳排放效率提高2.3%和1.9%.可见,秸秆颗粒还田短期内显著促进土壤碳排放,但由于较高的作物产量,其碳排放效率能维持在较高水平.在黄淮海粮食主产区,秸秆颗粒还田可以作为一种新型的秸秆还田方式,但其土壤碳排放的长期效应仍需进一步研究.

渭北旱塬农田不同耕作模式对土壤性状、玉米产量和水分利用效率的影响

刘丹, 张霞, 李军, 王旭东

2018, 29(2): 573-582. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.023

摘要 ( 390 )

PDF (601KB) ( 31 )

通过渭北旱塬黑垆土8年定位试验,研究了秸秆还田下6种耕作方式,即连年翻耕(CT/CT)、免耕(NT/NT)、深松(ST/ST)和免耕/深松(NT/ST)、翻耕/免耕(CT/NT)、翻耕/深松(CT/ST)对土壤团聚体、有机碳、作物产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:与CT/CT相比,NT/NT、ST/ST及3种轮耕措施减小了土壤力稳性团聚体的平均质量直径;NT/NT、ST/ST和NT/ST措施增加了20～50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体的含量(WR_0.25)和平均质量直径,降低了土壤团聚体结构破坏率(PAD).在0～10 cm土层,NT/ST、CT/NT、NT/NT和ST/ST处理土壤有机碳含量显著高于CT/CT处理.随着土层加深,各耕作处理土壤有机碳含量下降,但3种单一耕作处理(ST/ST、NT/NT和CT/CT)下降幅度大于3种轮耕处理(CT/NT、ST/CT和NT/ST).与CT/CT相比,其他5种耕作方式均增加了农田0～200 cm土层的土壤蓄水量、作物产量和水分利用效率,其中,NT/ST处理作物产量和WUE分别显著提高了15.1%和27.5%.相关分析表明,玉米产量、WUE与0～200 cm土层生育期和休闲期的蓄水量呈显著正相关,且生育期蓄水量与0～50 cm土层的WR_0.25呈显著正相关,与PAD呈显著负相关;其中,20～50 cm土层的WR_0.25、PAD与玉米产量、生育期蓄水量以及WUE关系最密切;生育期蓄水量和WUE还与0～10 cm土层的有机碳含量呈显著正相关.综合考虑不同耕作措施对土壤结构、作物产量和水分利用效率的影响,免耕/深松是最适宜于渭北旱塬区黑垆土春玉米种植的耕作方式.

不同CO₂浓度下大豆叶片的光合生理生态特性

叶子飘, 康华靖, 段世华, 王怡娟

2018, 29(2): 583-591. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.025

摘要 ( 469 )

PDF (796KB) ( 41 )

CO₂是光合作用的原料和底物,影响着光合作用的进程和光合产物的数量.利用Li-6400-40B同时测量大豆叶片在不同CO₂浓度(300、400、500和600 μmol·mol^-1)下的光合电子传递速率和光合作用对光的响应曲线,并用构建的光合作用对光响应机理模型拟合这些光响应曲线,获得大豆叶片一系列的光合参数、生理生态参数和捕光色素分子的物理参数.结果表明: 电子利用效率、最大电子传递速率和最大净光合速率随CO₂浓度的升高而增加;光补偿点和暗呼吸速率随CO₂浓度的升高而下降;光能利用效率和内禀(瞬时)水分利用效率随CO₂浓度的升高而增加,不同CO₂浓度下的最大光能利用效率和最大内禀(瞬时)水分利用效率之间存在显著差异,但不同CO₂浓度下的最大羧化效率的差异不显著.CO₂浓度的大小对光合作用中原初光反应存在一定程度的影响,即高CO₂浓度有利于减小捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命,以提高光能传递的速度及增加大豆光合电子流的利用效率.

干旱绿洲灌区大白菜施磷效应与磷肥投入阈值

连彩云, 马忠明

2018, 29(2): 592-598. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.027

摘要 ( 328 )

PDF (657KB) ( 20 )

针对磷肥施用量大且利用率不高的问题,通过2011—2013年在甘肃省农业科学院张掖绿洲灌区农业生态环境重点野外台站进行定位试验,研究了不同施磷量对露地大白菜产量、磷肥利用率以及磷素平衡的影响.结果表明:大白菜产量随施磷量的增加先增加后呈下降的趋势.在施磷量为 112.52 kg·hm^-2时产量达到最高(5489.1 kg·hm^-2),且显著高于其他处理,与不施磷处理相比,增产13.3%～23.8%,此时磷肥利用率为14.2%.土壤中土壤有效磷(Olsen-P)和可溶性总磷(CaCl₂-P)呈现较好的正相关性,土壤Olsen-P含量为24.22 mg·kg^-1时对应的施磷量为111.1 kg·hm^-2,表明当土壤中Olsen-P含量小于24.22 mg·kg^-1时,土壤中的磷素不发生盈余,对环境不造成污染.当施磷量为60.17 kg·hm^-2时,磷输入与输出达到平衡,即此施磷量水平能满足作物的需求.结合研究区的土壤肥力状况,综合产量、磷肥利用率及土壤有效磷含量,干旱绿洲灌区磷肥投入阈值在60.17～112.52 kg·hm^-2时,能保证露地大白菜高产,并且不会造成环境污染.

基于不同光谱指数的植被物候期遥感监测差异

左璐, 王焕炯, 刘荣高, 刘洋, 商荣

2018, 29(2): 599-606. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.019

摘要 ( 494 )

PDF (2200KB) ( 52 )

植被物候是陆地生态系统响应气候和环境变化的一项综合性指标.遥感光谱已经被广泛用于提取植被物候期,但遥感提取的物候期与站点观测差别很大,其物理意义尚不明确.本文选取中国东北部的一景MODIS数据(2000—2014年),分析了基于红波段和近红外波段的归一化差值植被指数(NDVI)和简单比植被指数(SR)提取的植被生长季起始期(SOS)和结束期(EOS)的差异.结果表明: 两者的物候期存在显著差别,基于NDVI提取的SOS比SR提取的SOS平均早18.9 d,基于NDVI提取的EOS比SR提取的EOS平均晚19.0 d,NDVI得到的生长季长度更长.基于NDVI和SR提取的物候期的年际变化也存在显著差别,超过20%的像元SOS和EOS甚至表现出相反的年际变化趋势.上述差异与两种植被指数自身的季节曲线特征和抗噪性差异有关.NDVI与SR观测数据来源完全一致,仅数学表达形式不同,提取的物候期结果却存在显著差异.说明遥感监测的植被物候期高度依赖于植被指数的数学表达形式,如何建立可靠的植被物候期遥感提取方法仍需进一步研究.

山东省农地利用可持续集约化的时空格局

牛善栋, 吕晓, 史洋洋

2018, 29(2): 607-616. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.020

摘要 ( 438 )

PDF (1767KB) ( 53 )

在提出农地利用可持续集约化理论框架的基础上,基于物质流分析方法(MFA)构建农地利用可持续集约化的评价指标体系,对2000、2005、2010、2015年山东省17地市的农地利用可持续集约化水平进行测度,分析农地要素资源输入-输出的总体变化特征,以及资源生产率和环境经济效率的空间布局,据此揭示农地利用可持续集约化水平的时空格局.结果表明:2000—2015年,山东省农用地直接物质投入逐渐减少,隐藏流、物质储存和国内生产过程排放均呈逐渐增加的趋势.全省各个地级市资源生产率呈现半岛沿海地区低于南部地区、西北地区资源生产率总体水平相对较高的变化特征.环境经济效率逐渐增强,且西部地区的环境经济效率高于半岛沿海地区.研究期间,山东省各地市的农地利用可持续集约化水平的空间格局出现较为明显的“集群化”演变,呈现西部地区逐渐增强、东部地区逐渐降低的趋势,农地利用可持续集约化水平的区域动态变化从高到低依次为:鲁西北>鲁北>鲁西南>鲁南>鲁中>半岛沿海.

长三角典型区占补耕地土壤肥力的时段特征

徐志超, 于东升, 潘月, 王玺洋, 黄晶晶, 孙波

2018, 29(2): 617-625. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.014

摘要 ( 403 )

PDF (2260KB) ( 19 )

基于1984、2000和2016年卫星遥感影像,分析了江苏省常熟市耕地占补时空变化特征;基于ArcGIS和土壤采样数据,利用隶属度函数综合法评价了1984和2000年耕地土壤肥力;采用叠加分析,揭示了1984—2000、2000—2016年间该地区占补耕地土壤肥力特征.结果表明: 1984—2016年间,常熟市耕地面积减少了1/3,1984—2000年被水域和居民点工矿用地分别占用了51.7%和41.4%,2000—2016年只居民点工矿用地就占用了80.8%.1984—2000年间,常熟市耕地土壤肥力上升的面积占65.5%,仅3.9%下降;南部地区土壤肥力均高于其他地区.研究期间耕地数量和质量占补不平衡,前时段“占多补少、占优补劣”形势严峻,后时段“占多补少、占劣补劣”特征明显.耕地减少的趋势并未扭转,异地补充明显,耕地占补平衡应当关注异地补充耕地质量和土壤肥力时段性特点.

南四湖湿地景观格局脆弱度的时空分异特征

梁佳欣, 李新举

2018, 29(2): 626-634. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.018

摘要 ( 533 )

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选取南四湖湿地1985、2000年Landsat 5 TM及2015年Landsat 8 OLI遥感影像为数据源,利用敏感度指数和适应度指数构建景观脆弱度指数,结合半变异函数和空间自相关等空间统计学方法,探究南四湖湿地景观格局脆弱度的适宜研究尺度及该尺度下脆弱度的时空分异特征.结果表明: 1 km×1 km等间距网格能消除随机因素对各景观指数值的影响,为适宜研究尺度.1985—2015年,南四湖湿地整体景观格局脆弱度呈恶化趋势,较高、高脆弱度范围随时间显著扩张.脆弱度空间异质性上升,受非结构性因素的影响增强,由空间自相关引起的空间变异略有减弱.脆弱度全局空间正相关性较强,呈空间集聚模式,且集聚现象日趋明显;局域自相关以空间局部聚集为主,高-高区的显著性水平最强,低-低区的显著性随时间增强.气温、降水等自然因素影响湖区景观格局脆弱度的空间分布,社会经济活动、政策体制等人为因素是脆弱度恶化的主要原因.

1980—2015年南四湖流域景观格局及其脆弱性

徐燕, 孙小银, 张大智, 单瑞峰, 刘飞

2018, 29(2): 635-642. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.013

摘要 ( 527 )

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流域景观格局及脆弱性变化对流域生态环境具有重要影响.为保障南四湖流域生态环境安全,本研究以流域1980—2015年7期土地利用数据为基础,通过计算景观格局指数分析南四湖流域景观格局变化,利用景观适应度(LAI)和景观敏感度指数(LSI)构建景观格局脆弱度(LVI),并分析其空间分布与变化.结果表明: 1980—2015年,南四湖流域耕地面积比例下降4.6%,建设用地增加39.7%,其他土地利用类型呈波动变化,林地、草地、未利用地面积减少,水域面积增加.耕地一直是南四湖流域的优势景观类型.耕地和水域破碎度增加,其他地类破碎度降低.流域景观整体破碎度有所缓和,景观类型之间形成了较好的连接性,景观格局的不规则性和复杂性下降并朝着均匀化和多样化方向发展.各时期流域景观脆弱度大体上表现出东部高于西部、北部高于南部的趋势,其空间分布与流域地形,以及景观类型的分布、土地利用变化有关.研究期间,流域LVI整体下降,东部景观脆弱度严重地区的景观格局开始趋于分散,逐渐被低一级脆弱区所取代,西北部地区脆弱度的回升最明显,南部及西南部一直是低脆弱区.

基于组合绿色生态措施的北方城市雨雪径流削减模拟

韩金凤, 刘硕, 戴君, 邱豪

2018, 29(2): 643-650. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.016

摘要 ( 336 )

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以北方城市雨雪径流削减控制为研究目标,通过构建SWMM雨雪径流模型对北方城市夏季降雨径流量和春季融雪径流量进行模拟.同时根据研究区气候特点和实际情况制定了符合研究区低影响开发(LID)绿色生态措施方案,通过加入简单式绿化屋顶、雨雪收集双用装置和下凹式绿地3种控制措施,模拟了组合绿色生态措施对研究区夏季降雨和春季融雪径流的削减以及对排水管网压力的缓解效果.结果表明: 2016年5月24日、6月10日和7月18日3场实测降雨模拟的最大径流量分别为2.7、6.2和7.4 m³·s^-1,1、2、5、10年4种不同重现期降雨条件下的峰值流量分别为2.39、3.91、6.24和7.85 m³·s^-1;在融雪期,峰值流量出现在3月初.LID措施在雨季对削减峰值流量、延迟峰值时间和缓解排水压力具有很好的控制效果,削减率最高可达70%左右,而且通过加入雪收集装置,对春季融雪径流也有一定的控制效果.

CO₂浓度倍增影响转Bt水稻非靶标害虫褐飞虱的生长发育及取食行为

逯永清, 代阳, 于秀英, 于福兰, 江守林, 周宗元, 陈法军

2018, 29(2): 651-658. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.036

摘要 ( 357 )

PDF (937KB) ( 17 )

近年来,大气CO₂浓度升高等全球气候变化和转Bt作物非靶标害虫抗虫性等问题备受关注.大气CO₂浓度升高直接或间接地影响植食性昆虫,而迄今为止有关大气CO₂浓度升高对刺吸式昆虫(同时也是转Bt作物的非靶标害虫)的影响结论不一,且对其刺吸取食行为的影响研究少有报道.本研究利用智能人工气候箱设置CO₂浓度,研究大气CO₂浓度倍增(800 μL·L^-1)对转Bt水稻的非靶标害虫褐飞虱取食行为及其生长发育和繁殖等的影响.结果表明: 大气CO₂浓度倍增对褐飞虱卵和若虫历期、成虫体质量和寿命,以及4龄和5龄若虫的刺吸取食行为等都具有显著影响,但对其繁殖力影响不显著.与对照CO₂浓度(400 μL·L^-1)相比,倍增CO₂浓度处理下褐飞虱的卵和若虫历期及雌成虫寿命分别显著缩短了4.0%、4.2%和6.6%;长翅型成虫比例显著增加了11.6%;初羽化成虫体质量降低,且雌成虫体质量显著降低了2.2%;此外,倍增CO₂浓度处理下褐飞虱4龄和5龄若虫口针的刺探效率都显著增加;其中,N4b波的持续时间分别显著延长了60.0%和50.1%,频次分别显著增加了230.0%和155.9%.可见,CO₂浓度倍增可通过提高褐飞虱的刺吸取食而促进其生长发育,并缩短其世代历期、提高长翅成虫比例,最终导致大气CO₂浓度升高下转Bt水稻的非靶标害虫褐飞虱发生危害严重,并面临其迁飞扩散为害加重的风险.

黑腹果蝇white基因在H₂O₂影响下卷翅形成中的作用及机理

吴程丽, 林欣大, 蒋艳云, 孟帅帅

2018, 29(2): 659-668. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.032

摘要 ( 460 )

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卷翅是果蝇遗传学上最常用的标记之一,但卷翅形成的具体机制还不清楚.过去的研究发现,理化刺激影响果蝇卷翅的形成.我们最近研究发现,H₂O₂处理不仅会影响果蝇的羽化率,还会使其出现卷翅现象.本研究通过改变H₂O₂浓度、果蝇培养温度和H₂O₂处理时间,探讨影响黑腹果蝇卷翅形成的具体因素,并对其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活力进行检测,探讨H₂O₂对果蝇抗氧化能力的影响.结果表明: 果蝇的羽化率与H₂O₂浓度成反比.温度、H₂O₂浓度和H₂O₂处理时间的改变均会影响果蝇翅的卷曲程度和卷翅果蝇所占的比例.其中white基因突变果蝇对这3种条件反应最明显,mini-white(white基因回复突变)果蝇却可以拯救该表型,它的反应与野生型OR相似.H₂O₂对含Cy基因的果蝇卷翅的形成也有一定的影响,可以加大果蝇翅的卷曲程度.对SOD、CAT和GSH-PX活力检测发现,H₂O₂处理会使果蝇的抗氧化能力降低.实时荧光定量PCR检测发现,H₂O₂处理会导致果蝇基因表达量发生改变.黑腹果蝇卷翅形成是一个十分复杂的过程,H₂O₂可能作为某种信号分子或是间接影响某种因子参与黑腹果蝇的卷翅形成过程.该卷翅形成过程可能与Cy基因导致的果蝇卷翅过程是同一个信号途径,两者也可能是通过不同的模式进行调控的.

植被指数的地形效应研究进展

张慧, 李平衡, 周国模, 周宇峰

2018, 29(2): 669-677. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.011

摘要 ( 417 )

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植被指数是定性、定量评估绿色植被的关键指标,已经广泛应用于地表植被的监测.森林多分布在地形复杂山区,利用植被指数进行森林植被信息反演时地形对其影响较大.本文从几何光学模型原理分析了冠层反射率的地形效应,分析比较完全比值型植被指数(简单比值植被指数SR、归一化植被指数NDVI和湿度调整植被指数MAVI)、非完全比值型植被指数(增强型植被指数EVI和土壤调整植被指数SAVI)、非比值型植被指数(减化比值植被指数RSR、修正归一化植被指数MNDVI和绿度植被指数GVI),以及地形调节植被指数TAVI对地形的响应,试图为复杂地形山区选取植被指数提供参考.最后分析了植被指数地形效应研究的不足并对未来发展进行展望.

非损伤离子流检测技术在作物逆境研究中的应用

刘科, 张丙林, 张文英, 张运波, 田小海

2018, 29(2): 678-686. doi:10.13287/j.1001-9332.201802.028

摘要 ( 478 )

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非损伤性微测技术已成为研究植物细胞和组织对各种非生物逆境适应性反应的普遍手段,该技术具有非损伤性、高时间分辨率和空间分辨率等特点,能够保持被测样品的完整性,在相对真实的生理环境状态下,测得进出样品细胞膜的离子浓度、流速和运动方向等参数.过去近30年间,很多研究通过微电极离子流技术(microelectrode ion flux estimation,MIFE)或者类似的非损伤性微测技术阐释了离子跨膜转运过程对植物应对生物逆境胁迫(盐害、涝害、冷害、干旱、热害等)的响应机理,在生命科学领域做出了重要贡献.本文以MIFE技术为例,较为详细地阐述了其工作原理以及该技术与其他技术的结合在作物逆境应答中的信号转导研究进展.

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