当期目录

2018年 第29卷 第5期    刊出日期：2018-05-18

上一期    下一期

目录

目录

2018, 29(5):  0. 

摘要 ( 200 )   PDF (457KB) ( 116 )  

稳定同位素生态学专栏

栓皮栎叶片δ¹³C和δ¹⁵N的纬向趋势及其影响因子

刘建锋, 张玉婷, 倪妍妍, 黄跃宁, 江泽平

2018, 29(5):  1373-1380.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.010

摘要 ( 488 )   PDF (814KB) ( 45 )  

以东亚广布种栓皮栎为例,通过对南北样带(26°-40° N)上7个群体的调查取样,并结合2个生活史阶段,探讨栓皮栎碳氮同位素比值随纬度环境的变异规律.结果表明: 在纬向梯度上,栓皮栎叶片δ¹³C和δ¹⁵N随纬度的增加分别呈现非线性的增加和下降趋势,且成年树叶片δ¹³C和δ¹⁵N均显著高于幼树;同时,树龄和纬度对叶片δ¹⁵N和δ¹³C均无显著交互作用,表明栓皮栎幼树和成年树纬向环境变化的响应较为一致.随机森林模型结果显示,栓皮栎叶片δ¹⁵N主要受土壤养分,如土壤有机质、磷和氮含量的影响,而叶片δ¹³C主要受水分因子,如空气相对湿度、降水量等的影响.

张北地区退化杨树防护林的水分利用特征

张欢, 曹俊, 王化冰, 宋波, 贾国栋, 刘自强, 余新晓, 曾佳

2018, 29(5):  1381-1388.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.026

摘要 ( 472 )   PDF (774KB) ( 57 )  

在张北地区,以杨树为主的防护林出现不同程度的退化现象,水分是干旱区植物生存的主要限制因子,为揭示水分与防护林退化的关系,本文基于稳定氢氧同位素技术,通过对比小叶杨枝条水与潜在水源的同位素值,探究不同退化程度下小叶杨的水分来源及其对各水源的利用比率.结果表明: 不同退化程度的杨树林水分来源不同,随退化程度的加深,小叶杨的水分来源从深层逐渐向表层转移.无退化的小叶杨主要利用320～400 cm的土壤水,利用率为25.1%;轻度退化的小叶杨主要利用120～180、180～240和240～320 cm的土壤水,对这3层的利用率总和将近50.0%,而对其他土壤水利用较少;中度退化的小叶杨主要利用20～40、40～60和60～80 cm的土壤水,对这3层土壤水每层利用率在17.5%～20.9%范围,对120 cm及其以下的土壤水利用率均低于10.0%;而重度退化的小叶杨主要利用0～20 cm的表层土壤水分,利用率为30.4%,明显高于其他水源.杨树防护林在衰退过程中的水分来源逐渐变浅,而林地浅层土壤较低的土壤含水量无法满足杨树的正常水分需求,加速了杨树林的退化和死亡.

生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响

尹艳, 刘岩, 尹云锋, 马红亮, 高人, 杨玉盛

2018, 29(5):  1389-1396.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.008

摘要 ( 463 )   PDF (579KB) ( 34 )  

通过培养试验,利用¹³C标记技术研究不同热解温度制备的生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响,为生物质资源有效利用和亚热带人工林固碳管理提供科学依据.生物质炭制备材料分别为木荷(阔叶树种)和杉木(针叶树种)凋落物,培养温度为25 ℃,时间为112 d.结果表明: 在整个培养阶段,与对照土壤相比,不同生物质炭添加对土壤原有有机碳矿化的影响均呈现先促进后抑制的规律,具体表现为杉木生物质炭处理仅在培养0～3 d表现为显著促进作用,在7～112 d均呈现为显著抑制作用,而木荷生物质炭处理则在培养0～14 d表现为促进作用,在28～112 d均表现为显著的抑制作用.培养结束时,3种杉木生物质炭(350、550和750 ℃)处理均显著抑制了土壤原有有机碳矿化,2种木荷生物质炭(350和550 ℃)处理也表现为显著的抑制作用.木荷生物质炭和杉木生物质炭的分解率介于0.8%～2.8%,随着热解温度的升高,生物质炭的分解率呈下降趋势,且同一热解温度下木荷生物质炭的分解率显著高于杉木生物质炭.上述结果表明,原材料和制备温度是生物质炭影响土壤原有有机碳矿化和生物质炭分解的重要因素.

水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配及其对CO₂升高和施氮的响应

任逸文, 肖谋良, 袁红朝, 祝贞科, 李巧云, 葛体达, 苏以荣, 吴金水

2018, 29(5):  1397-1404.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.021

摘要 ( 544 )   PDF (651KB) ( 35 )  

采用¹³C-CO₂进行连续标记,研究水稻分蘖期和孕穗期光合碳在植株-土壤系统中的分配及其对大气CO₂浓度升高(800 μL·L^-1)和施氮(100 mg·kg^-1)的响应.结果表明: CO₂浓度升高显著提高分蘖期根系生物量和孕穗期地上部生物量,并使生物量根冠比在分蘖期增加,而在孕穗期减小.CO₂浓度升高条件下,施氮使水稻地上部分生物量增加,却显著降低了孕穗期水稻根系生物量.CO₂浓度升高使光合¹³C在孕穗期向土壤的输入显著增加,然而施肥并没有促进由CO₂浓度升高驱动的光合¹³C在土壤中的积累,而且还降低了土壤中的光合¹³C的分配比例.综上,CO₂浓度升高显著提高了稻田土壤光合碳输入,促进稻田有机碳周转;施氮促进了水稻地上部的生长,却降低了光合碳向地下的分配比例.

若尔盖草甸退化对土壤碳、氮和碳稳定同位素的影响

赵云飞, 汪霞, 欧延升, 洪苗苗, 黄政, 李佳, 贾海霞

2018, 29(5):  1405-1411.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.025

摘要 ( 594 )   PDF (550KB) ( 59 )  

为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明:若尔盖湿地草甸土壤δ¹³C 值介于-26.21‰～-24.72‰之间,土壤δ¹³C 值随土层加深而增大.土壤δ¹³C 值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤(0～10 cm)δ¹³C值大小顺序为草原化草甸>退化草甸>沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸>沼泽草甸>退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0～30 cm 土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg^-1,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg^-1,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ¹³C 值差异主要发生在表层0～10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.

不同黄腐酸用量对‘红将军’苹果产量、品质和¹⁵N-尿素去向的影响

彭玲, 刘晓霞, 何流, 田蒙, 葛顺峰, 姜远茂

2018, 29(5):  1412-1420.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.024

摘要 ( 496 )   PDF (744KB) ( 19 )  

以15年生红将军/八棱海棠为试材,运用¹⁵N同位素示踪技术,设置单施尿素(CK)及尿素配施不同用量黄腐酸处理(黄腐酸用量分别为75、150、300和450 kg·hm^-2,分别以NF₁、NF₂、NF₃和NF₄表示),研究不同黄腐酸用量对苹果植株¹⁵N-尿素吸收、利用、残留、损失及果实产量和品质的影响.结果表明: 至果实成熟期,苹果根系、一年生枝和叶片的Ndff值(植株器官从肥料中吸收分配到的¹⁵N量对该器官全氮量的贡献率)均为NF₃>NF₄>NF₂>NF₁>CK,且各处理间差异显著.植株全氮量和¹⁵N吸收量均以NF₃处理最大,其次为NF₄处理,CK处理最低.与CK处理相比,NF₁、NF₂、NF₃和NF₄处理¹⁵N利用率分别提高了14.2%、33.5%、64.2%和50.0%,而¹⁵N损失率分别降低了9.1%、18.5%、37.1%和28.7%.不同处理土壤¹⁵N残留量不同.配施黄腐酸处理0～60 cm土层¹⁵N残留量显著高于CK处理,其中以NF₃处理最多,而在60～100 cm土层显著低于CK处理.NF₃处理单株产量和纯收益较CK处理增幅最大,分别为15.8%和20.2%,其次为NF₄处理,同时,NF₃处理果实硬度、可溶性固形物含量和糖酸比均达到最高水平.通过对果实产量和氮素利用率与黄腐酸施用量进行拟合分析,得出本试验条件下适宜的黄腐酸用量为326.41～350.61 kg·hm^-2.

控释氮肥和袋控肥对‘王林’苹果¹⁵N-尿素利用及其在土壤累积的影响

沙建川, 王芬, 田歌, 于波, 葛顺峰, 姜远茂

2018, 29(5):  1421-1428.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.022

摘要 ( 429 )   PDF (647KB) ( 31 )  

以6年生‘王林’/SH6/八棱海棠为试验材料,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究了普通尿素(CU)、袋控缓释肥(BCRF)和控释氮肥(CRNF)对¹⁵N-尿素吸收、利用、损失和0～80 cm土层氮素累积动态的影响.结果表明: CRNF和BCRF处理较CU处理均明显提高了苹果生长后期土壤无机氮含量、果实成熟期叶片的SPAD值、氮含量、净光合速率和植株各器官对氮的吸收能力(Ndff值),但CRNF影响更显著.在0～40 cm土层不同物候期¹⁵N残留量呈降低趋势,均以CRNR最高,BCRF次之,CU最低,且CRNF降幅平缓,¹⁵N残留量主要集中在0～40 cm土层;在40～80 cm 土层不同物候期¹⁵N残留量呈增加趋势,均以CU最高,BCRF次之,CRNF最低,且CRNF增幅平缓.在果实成熟期,CRNF的¹⁵N肥料利用率为32.6%,分别是BCRF和CU 的1.11、1.56倍,而¹⁵N损失率为21.6%,显著低于BCRF(35.6%)和CU(59.6%).CRNF显著提高了果实产量,改善了果实品质,增加了经济效益.

矮化苹果氮肥施用技术

陈倩, 丁宁, 彭玲, 朱占玲, 葛顺峰, 姜远茂

2018, 29(5):  1429-1436.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.027

摘要 ( 498 )   PDF (491KB) ( 23 )  

以8年生烟富3/M26/平邑甜茶为试材,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究不同施氮方式(Ⅰ:春季1次性施氮,Ⅱ:分2次施氮,Ⅲ:集约技术施氮,即氮肥减量和分次施氮)对烟富3/M26/平邑甜茶¹⁵N-尿素吸收、利用、损失和果实品质的影响.结果表明: 处理Ⅲ植株叶片的叶面积、叶绿素含量(SPAD)、光合速率(P_n)、叶片全氮含量和生物量(果实除外)显著高于处理Ⅰ和处理Ⅱ,植株根冠比也显著增加.处理Ⅲ显著提高了叶片的保护酶活性(超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶),降低了叶片丙二醛(MDA)含量.3个处理各器官从肥料中吸收分配到的¹⁵N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)表现一致,果实的Ndff值最大,其次是一年生枝、叶片和根,且各器官的Ndff值均以处理Ⅲ最大.在果实成熟期,处理Ⅲ的单株总氮含量为93.0 mg·kg^-1,显著高于处理Ⅰ(70.2 mg·kg^-1)和处理Ⅱ(81.9 mg·kg^-1);处理Ⅲ的¹⁵N肥料利用率为33.6%,显著高于处理Ⅰ(20.4%)和处理Ⅱ(26.0%);而 ¹⁵N损失率为46.9%,显著低于处理Ⅰ(56.5%)和处理Ⅱ(52.9%).不同施氮方式下植株的平均单果质量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比均存在显著差异,且均以处理Ⅲ最高,其次是处理Ⅱ,处理Ⅰ最低.

供磷水平对梨砧木生长和¹⁵N-尿素吸收利用特性的影响

沙建川, 夏营, 刘松忠, 刘晶晶, 刘晓霞, 姜远茂, 葛顺峰

2018, 29(5):  1437-1442.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.023

摘要 ( 330 )   PDF (542KB) ( 22 )  

以一年生盆栽豆梨、川梨、木梨实生苗为试材,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究了不同供磷水平(P₂O₅分别为0、50、100、150、200 kg·hm^-2,分别用P₀、P₁、P₂、P₃、P₄表示)对3种梨砧木生长和¹⁵N-尿素吸收、利用特性的影响.结果表明: 随着供磷水平的提高,砧木的株高、地径、干质量、根系总表面积、总根长、根尖数、根系活力、根系呼吸速率、Ndff值和氮素利用率均先升高后降低,但不同砧木升降幅度不同,且各指标出现峰值的磷水平不同.在同一磷素水平下,木梨的株高、地径、干质量均最高,川梨次之,豆梨最低,根系形态指标和根系呼吸速率呈相同规律,而Ndff值和氮素利用率表现不同.在不同磷素水平下,木梨在P₃处理各指标均达到最高水平,而川梨和豆梨分别在P₂和P₁处理各指标均达到最高水平;砧木各器官的Ndff值在不同磷水平下均以茎最高;木梨的最高氮素利用率(种植季的肥料N回收率)为9.6%、川梨为8.9%、豆梨为8.3%.以上结果表明,不同梨砧木生长和氮素吸收利用特性在不同磷水平下响应不同,生产中应根据砧木需磷特性合理施磷.

库尔勒香梨春季施用¹⁵N-尿素的吸收、分配和利用特性

王前登, 陈波浪, 玉素甫江·玉素音, 王成, 柴仲平

2018, 29(5):  1443-1449.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.009

摘要 ( 384 )   PDF (445KB) ( 31 )  

以6年生库尔勒香梨为试材,在春季香梨萌芽前施用¹⁵N尿素,研究香梨施用¹⁵N尿素的吸收、分配和利用特性.结果表明:不同生育期香梨吸收的¹⁵N在各器官的分配率存在显著差异,盛花期¹⁵N优先分配在根中,其Ndff(从肥料中吸收的¹⁵N量对该器官全氮量的贡献率)最高,新稍次之;新梢旺长期和果实膨大期根部吸收的¹⁵N优先向新生器官(叶和新稍)运转,根部¹⁵N的分配率不断下降;果实成熟期果实成为新的分配中心,其Ndff最高,果实累积的¹⁵N量占香梨树体总的¹⁵N吸收量的19.8%.香梨树体对土施¹⁵N-尿素肥料的当季利用率随生育期的推进而不断提高,到果实成熟期达到最大值(18.5%).

脱甲河水系CH₄关键产生途径及其稳定碳同位素特征

赵强, 吕成文, 秦晓波, 吴红宝, 万运帆, 廖育林, 鲁艳红, 王斌, 李勇

2018, 29(5):  1450-1460.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.030

摘要 ( 431 )   PDF (1157KB) ( 34 )  

为明确脱甲河溶存CH₄关键产生途径,明晰水系碳同位素组成及其分布特征,为小流域CH₄排放估算和减排提供数据支撑.利用双层扩散模型法估算了CH₄浓度和传输通量,研究了周年内脱甲河4级河段(S₁～S₄)水体CH₄通量的时空分布及其主控环境因子;运用稳定同位素方法探究了溶存CH₄关键产生途径,分析了溶解CH₄、悬浮颗粒物和沉积物有机质δ¹³C分布特征.结果表明: 水体pH均值为(7.27±0.03),各河段四季差异均显著;溶解氧(DO)在0.43～13.99 mg·L^-1内变化,S₁河段DO浓度最高且夏、秋季差异显著,其他河段均为冬与春、夏、秋季差异显著;可溶性有机碳(DOC)变化范围是0.34～8.32 mg·L^-1,由S₁至S₄河段总体呈递增趋势;水体电导率(EC)和氧化还原电位(ORP)变化范围分别是17～436 μS·cm^-1和-52.30～674.10 mV,各河段差异明显;铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)浓度分别在0.30～1.35(平均0.90±0.10) mg·L^-1和0.82～2.45 (平均1.62±0.16) mg·L^-1内变化.溶存CH₄浓度和传输通量变化范围分别是0～5.28 (平均0.46±0.06) μmol·L^-1和-0.34～619.72 (平均53.88±7.15) μg C·m^-2·h^-1;均存在时空变化且变异规律相似,为春季>冬季>夏季>秋季,S₂>S₃>S₄>S₁.通量与水体铵态氮和DOC浓度均呈显著正相关.各级河段均以乙酸发酵产甲烷途径为主导,但不同河段差异明显,乙酸发酵途径产CH₄贡献率以S₁河段最高(87%),其次为S₄(81%),S₂、S₃分别达到78%和76%.溶存CH₄、悬浮颗粒物和沉积物有机质的δ¹³C均值分别为-41.64‰±1.91‰、-14.07‰±1.06‰和-26.20‰±1.02‰,溶存甲烷δ¹³C与沉积物有机质的δ¹³C呈显著正相关,与其传输通量呈极显著负相关.

脱甲河氢氧同位素组分时空分布特征及其影响因素

吴红宝, 赵强, 秦晓波, 高清竹, 吕成文

2018, 29(5):  1461-1469.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.020

摘要 ( 414 )   PDF (995KB) ( 32 )  

河水氢氧稳定同位素特征是研究水体转化和示踪水循环过程的重要内容.为研究河水氢氧稳定同位素特征,揭示河水补给来源,于2017年4—8月对亚热带农业小流域脱甲河4级河段(S₁、S₂、S₃和S₄)水体氢(D)、氧(¹⁸O)稳定同位素进行了监测,分析其时空动态特征和过量氘(d-excess)的变化规律,并探讨了它们与降水、高程和水质等影响因子的相关关系.结果表明: δD、δ¹⁸O和d-excess的变化范围分别在-43.17‰～-26.43‰(-35.50‰±5.44‰)、-7.94‰～-5.70‰(-6.86‰±0.74‰) 和16.77‰～23.49‰(19.39‰±1.95‰).受季风环流的影响,δD和δ¹⁸O具有明显的季节变化特征,即春季(δD和δ¹⁸O为 -29.88‰±3.31‰和-6.18‰±0.57‰)>夏季(δD和δ¹⁸O为-39.25‰±2.65‰和-7.32‰±0.42‰);空间上,δD和δ¹⁸O表现出明显的沿程变化,随着采样点的位置到河流源头的距离波动增加,δD为S₁<S₄<S₃<S₂,δ¹⁸O为S₁< S₃< S₄<S₂.d-excess在时间尺度上无显著变化,在空间上随河流级别的上升呈下降趋势.脱甲河河水水线方程斜率和截距均略小于当地大气降水线,表明大气降水是河水的主要补给来源.相关分析表明,在季节尺度上,δD和δ¹⁸O与水温呈显著负相关(δD:r=-0.92;δ¹⁸O:r=-0.88);δ¹⁸O与海拔呈显著负相关(r=-0.96);在空间上,δ¹⁸O与水温呈显著正相关(r=0.98);δD和δ¹⁸O与降水量呈不显著负相关.

有机肥和无机肥对菜地土壤N₂O排放及其来源的影响

林伟, 丁军军, 李玉中, 徐春英, 李巧珍, 郑欠, 庄姗

2018, 29(5):  1470-1478.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.029

摘要 ( 443 )   PDF (829KB) ( 165 )  

以北京地区白菜地为研究对象进行肥料试验,结合乙炔抑制试验设置有机肥乙炔组、有机肥无乙炔组、无机肥(尿素)乙炔组、无机肥无乙炔组4个处理,利用N₂O稳定同位素自然丰度技术,研究菜地土壤N₂O排放通量和同位素特征值的变化规律,旨在明确在不同肥料作用下N₂O产生和消耗的微生物途径,为减少菜地N₂O排放和科学施肥提供理论依据.结果表明: 在白菜生长期内有机肥乙炔组、有机肥无乙炔组、无机肥乙炔组、无机肥无乙炔组的N₂O总排放量分别为(374±37)、(283±34)、(458±36)、(355±41) g·m^-2,有机肥处理的N₂O通量显著低于无机肥处理,乙炔组的N₂O通量显著高于无乙炔组;两种肥料处理的N₂O还原程度基本相同,而无机肥处理的硝化作用更高;乙炔仅抑制部分硝化作用,在N₂O排放高峰期也仅抑制部分N₂O还原,当排放降低时才能完全抑制N₂O还原.可见,无机肥尿素能够促进硝化作用进而增加N₂O排放,高浓度的N₂O对乙炔抑制N₂O还原起拮抗作用.因此,在北京地区菜地使用有机肥替代部分无机肥可以有效减少硝化作用触发的土壤N₂O排放,同时在使用乙炔抑制方法研究N₂O来源时应考虑合理的N₂O浓度阈值.

西北地区降水稳定同位素的云下二次蒸发效应

刘洁遥, 张福平, 冯起, 李宗省, 朱艺文, 聂硕, 李玲

2018, 29(5):  1479-1488.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.028

摘要 ( 440 )   PDF (1132KB) ( 266 )  

利用GNIP提供的我国西北地区的8个站点和本研究的2个站点的降水同位素数据以及相应的气象数据,结合HYSPLIT模型和水滴蒸发模型,分析了我国西北地区降水δ¹⁸O和d的时空分布,对该区二次蒸发效应进行了存在性判定与定量讨论,并探讨了二次蒸发效应的敏感因子.结果表明: 夏季风期间,新疆地区δ¹⁸O和d值由南向北均走低,陕甘宁地区由南向北,由东向西δ¹⁸O值整体上升,d值呈现下降趋势;冬季风期间,西北地区由南到北,由东向西δ¹⁸O值整体上逐渐减小,新疆地区d值由南向北升高,陕甘宁地区由南向北d值呈现下降趋势,由东向西有微弱的增大.我国西北地区夏季风时期的大气降水线的斜率、截距(6.80,-0.07)显著低于研究区全年的大气降水线方程的斜率、截距(7.27,3.37)和冬季风时期的大气降水线的斜率、截距(7.46,6.07),表明夏季风期间二次蒸发作用较强.研究区夏季风时期的蒸发比率均值为4.49%,高于冬季风时的3.65%,而黄土高原周边站点冬季风时期的蒸发比率高于夏季风时期,这与黄土高原近年来干旱加剧密不可分.另外,二次蒸发作用的强度随相对湿度、降水量和水汽压的增大而减弱,随温度(大于0 ℃)的升高而增强,但各因子在不同范围时对二次蒸发作用的影响有差异.

马鞍列岛海洋牧场褐菖鲉和小黄鱼营养生态位差异

李朝文, 王凯, 程晓鹏, 章守宇, 张云岭

2018, 29(5):  1489-1493.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.019

摘要 ( 444 )   PDF (578KB) ( 29 )  

海洋牧场是近岸渔业资源保护和恢复的有效途径,为评估海洋牧场建设对褐菖鲉和小黄鱼营养生态位和种间竞争关系的影响,基于2013年和2016年调查的碳氮稳定同位素数据,分析种内营养生态位变化趋势与种间竞争的关系.结果表明: 从2013年到2016年海洋牧场区褐菖鲉和小黄鱼种内营养生态位明显增大,凸多边形总面积(TA)营养生态位分别由1.89和0.34增加到12.43和8.86,两者的种间生态位重叠面积由 0.13 增加到7.69;标准椭圆营养生态位分别由1.11和0.14增加到4.94和4.06,两者的种间生态位重叠面积由0增加到0.26.随时间变化,褐菖鲉和小黄鱼δ¹³C和δ¹⁵N呈减小趋势,且δ¹³C值差异显著,δ¹⁵N不显著,两者的种间饵料重叠度从68.9%增加到90.6%.

研究论文

科尔沁沙地不同生境植被凋落物年际及年内动态

王旭洋, 李玉强, 罗永清, 连杰, 牛亚毅, 龚相文, 杨欢

2018, 29(5):  1494-1502.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.005

摘要 ( 501 )   PDF (921KB) ( 192 )  

凋落物是植被土壤系统之间重要的物质和能量通道之一,在生态脆弱区植被和土壤修复过程中发挥着特殊的功能和作用.以科尔沁沙地流动沙丘、固定沙丘和草地为对象,通过连续测定9个生长季凋落物量,并结合气温与降水量数据,研究沙地生态系统不同生境的凋落物年际和年内动态及其调控因子.结果表明:不同生境植被年凋落物大小依次为:流动沙丘(9.01 g·m^-2)<固定沙丘(67.46 g·m^-2)<草地(119.55 g·m^-2).凋落物总量年际动态波动明显,固定沙丘年际变化呈“双峰”曲线,草地年际变化呈“W”型曲线.凋落物量年内变化均表现为“U”型曲线,在4和9月出现高峰值.降水量和气温对固定沙丘和草地凋落物量月际动态影响显著,而对不同生境条件下凋落物量年际变化影响均不显著.气温是影响该沙地生态系统生长季(4—9月)凋落物量月动态的主要因素.

六盘山南侧华北落叶松人工林冠层蒸腾及其影响因子的坡位差异

王云霓, 曹恭祥, 王彦辉, 徐丽宏, 张文军, 王晓江

2018, 29(5):  1503-1514.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.006

摘要 ( 540 )   PDF (2206KB) ( 177 )  

2014年5—10月,在宁夏六盘山香水河小流域选择了一个东南坡向的典型华北落叶松人工林坡面,设立上、中上、中、中下、下5个坡位的样地(P₁、P₂、P₃、P₄、P₅),利用热扩散探针法监测树干液流,并同步监测气象、土壤水势等环境因子.结果表明: 研究期间林分日蒸腾(T_r,mm·d^-1)存在显著的坡位差异,不同坡位T_r为:P₂(0.975)＞P₄(0.876)＞P₃(0.726)＞P₁(0.653)＞P₅(0.628).T_r与日最高气温(T_max)、日均太阳辐射强度(SR)、日均饱和水汽压差(VPD)、日潜在蒸散(PET)、日均土壤水势(Ψ)呈显著正相关,与日均大气相对湿度(RH)、日降水量(P)、日最低气温(T_min)呈显著负相关.基于边界线的斜率绝对值分析表明,从坡上到坡下,T_r对日均气温(T)、RH、VPD、PET和Ψ的响应呈现逐渐减小的趋势,而对SR、土壤体积含水量(VSM)的响应程度则逐渐增大.进一步回归分析和偏相关分析表明,VPD、PET和RH对不同坡位T_r的影响均占主导地位,Ψ和T对上坡样地T_r影响较大,而下坡样地T_r受SR、T_min和VSM的影响较大.总体来看,T_r的坡位差异是土壤水分和气象条件共同作用的结果,在利用特定观测样地的液流速率尺度外推计算坡面T_r时,需同时考虑土壤水分和气象因子随坡位的变化.

杉木人工林种子雨组成和季节动态

朱晨曦, 刘志刚, 于洋洋, 刘青青, 赵冲, 郑晓阳, 王正宁, 刘博

2018, 29(5):  1515-1522.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.002

摘要 ( 436 )   PDF (781KB) ( 160 )  

杉木人工林已成为亚热带森林的重要组成部分,它具有可持续的自然更新能力,是决定杉木林群落演替方向和维持杉木林大面积存在的基础.本文以杉阔混交林和杉木纯林为研究对象,分析其种子雨的物种组成、数量大小和季节动态,以及林分优势物种种子雨数量特征和季节变化,揭示种源条件是否是制约杉木人工林天然更新的主要因素.结果表明:杉阔混交林和杉木纯林分别收集到13科18属21种和12科16属19种的种子.混交林和纯林的所有物种种子雨强度分别为3797和3300粒·m^-2.乔木物种种子数量在种子雨中占绝对优势,混交林占89.1%,纯林占86.2%,其中杉木种子数量最多,其完整种子雨强度分别为825和345粒·m^-2.两林分种子雨各类型种子所占比例均为完整种子>干瘪或腐烂种子>被取食种子.两林分种子雨均具有明显的季节动态,均在秋季到达高峰,且在落种高峰期种子雨以完整种子为主.无论是杉阔混交林还是杉木纯林都有充足的种源,种源(种子雨)条件不是制约杉木林天然更新的主要因素.

温度和水分对科尔沁草甸湿地净生态系统碳交换量的影响

陈小平, 刘廷玺, 王冠丽, 段利民, 雷慧闽, 王丹

2018, 29(5):  1523-1534.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.003

摘要 ( 533 )   PDF (1920KB) ( 230 )  

基于涡度相关和波文比气象土壤监测系统,研究了2016年科尔沁草甸湿地生态系统生长季5—9月CO₂通量的动态变化特征,分析了温度、水分等环境因子与其的响应关系.结果表明:生长季累计净生态系统碳交换量(NEE)为-766.18 g CO₂·m^-2,总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸量(R_e)分别为3379.89和2613.71 g CO₂·m^-2,R_e/GPP为77.3%,表现为明显的碳汇.NEE各月平均日变化呈单峰“U”型曲线,其中5—7月和8月中旬表现为吸收CO₂,8月后半月和9月表现为释放CO₂.日间NEE与光合有效辐射(PAR)呈显著的直角双曲线关系,同时受饱和水汽压差(VPD)、土壤含水量(SWC)和气温(T_a)等环境要素调控.回归关系表明,日间NEE达到最大时,VPD和SWC值分别为1.75 kPa和35.5%,而NEE随T_a增加逐渐增大,当T_a达到最大时,并未对NEE产生抑制作用;夜间NEE随土壤温度(T_s)呈指数趋势上升.在整个生长季,生态系统呼吸的温度敏感性指数(Q₁₀)为2.4,且SWC越高,Q₁₀越小,夜间NEE受T_s和SWC共同调控.

武功山山地草甸不同海拔凋落物-土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

刘倩, 王书丽, 邓邦良, 郑翔, 黄立君, 郭晓敏, 张学玲, 张令

2018, 29(5):  1535-1541.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.007

摘要 ( 494 )   PDF (533KB) ( 198 )  

以江西省武功山海拔1500～1900 m山地草甸为研究对象,研究不同海拔凋落物-土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及生态化学计量特征,并对其相关性进行分析.结果表明:不同海拔下凋落物C、N、P含量分别为397.5～458.24、11.59～17.12、1.05～2.19 mg·g^-1,凋落物C含量随海拔升高不断减小,凋落物N、P含量随海拔升高先下降后升高.土壤C、N、P含量分别为51.64～80.01、3.30～4.77、0.44～1.09 mg·g^-1,土壤C、N、P含量随海拔升高先增加后降低,土壤全P含量变异较小.不同海拔凋落物C∶N、C∶P、N∶P分别为24.73～40.36、203.65～463.08、7.16～13.80,并随海拔升高先升高后下降.不同海拔土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为14.95～16.95、56.87～162.52、3.69～10.58,土壤C∶N随海拔升高没有显著变化,土壤C∶P、N∶P随海拔升高先升高后下降,在海拔1600～1700 m处达到最大.武功山山地草甸凋落物与土壤C、N、P含量随海拔升高的变化规律不同,不同海拔凋落物C、N、P均值,以及C∶N、C∶P和N∶P大于土壤.

不同群落蒙古栎种群空间格局的地统计学分析

陈科屹, 张会儒, 雷相东

2018, 29(5):  1542-1550.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.017

摘要 ( 514 )   PDF (1131KB) ( 28 )  

以蒙古栎天然次生林中的蒙古栎种群为研究对象,在吉林省汪清林业局塔子沟林场设置2块1 hm²的处于不同演替阶段的样地(A、B).采用相邻网格调查法将每块样地划分为 100 个10 m×10 m的调查单元,对单元内每株林木的空间坐标进行精确定位,调查所有胸径≥1 cm的林木基本信息.采用地统计学分析的半方差函数法和分维数对蒙古栎种群各林木属性的空间异质性程度、组成、尺度、方向进行分析;运用克里格插值法对具有空间自相关的树木属性进行无偏估计并绘制分布图,分析其空间分布格局.结果表明: 两块样地各林木属性的最优半方差函数以指数模型和球状模型为主,呈聚集分布,但样地A较样地B的空间自相关程度更高,空间连续性更大;两块样地内部,胸径和东西冠幅均表现出较强的空间异质性和空间自相关性.两块样地各林木属性均在南北方向上表现出较强的空间异质性.此外,样地A在西北-东南方向上也存在较强的空间异质性,而样地B则在东北-西南方向存在较强的空间异质性.两者相比,样地A的空间异质性强度更高、尺度更大.样地A中胸径和东西冠幅变异明显,而样地B中东西冠幅和南北冠幅变异明显.分维数值反映的结果与标准半方差函数值的结果基本一致.样地A各林木属性变量以斑块状和条带状分布为主,空间分布格局和变化趋势明显,而样地B各林木属性变量分布破碎,格局复杂.上述结果说明,种群属性特征、群落发育程度、空间尺度大小和空间水平方向可能影响种群的空间格局.基于地统计学的分析方法有助于定量、直观地描述种群的生长现状和发展趋势,可为东北林区大面积的蒙古栎天然次生林的可持续经营提供理论基础.

基于ST-PCA-BP神经网络的檀香叶片全氮含量无损检测

陈珠琳, 王雪峰

2018, 29(5):  1551-1558.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.004

摘要 ( 587 )   PDF (2027KB) ( 27 )  

氮素是植物生长需要的大量元素之一,生产经营者在植物生长过程中往往施加大量的氮肥,但过量的肥料会造成地下水污染.本文针对珍贵树种檀香,提出了一种基于ST-PCA-BP神经网络的檀香叶片全氮含量无损检测方法,为檀香的经营培育提供参考.结果表明: 将野外获取到的檀香图像由RGB转换到L^*a^*b^*系统,可以较好地完成自然图像中的檀香分割.这是由于L^*a^*b^*系统色域宽,受光照变化的影响较小.ST-PCA-BP神经网络的特点是通过显著性检验(ST)筛选变量,使用方差膨胀因子和条件指数分析筛选结果的共线性,主成分分析法(PCA)消除共线性.该处理方法有效地减小了BP神经网络陷入局部最小值的概率,与原始数据、ST处理和PCA处理相比,决定系数最高,平均残差和均方根误差最小,是檀香叶片全氮含量无损、实时检测的最佳方法.

山地果园集雨-壤中防渗对水分入渗、分布和利用率的影响

金波, 王延平, 穆艳, 李生光

2018, 29(5):  1559-1568.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.018

摘要 ( 395 )   PDF (1304KB) ( 180 )  

集雨-壤中防渗技术是在起垄覆膜垄沟覆草技术的基础上提出的一项新技术.为了探讨集雨-壤中防渗技术在陕北黄土丘陵区山地果园的应用效果,在米脂县党塔苹果科技示范基地山地红富士苹果园布设对照(CK)、黄绵土夯实防渗(L₁)、红黏土防渗(R₁)、红黏土夯实防渗(R₂)4种处理,测定了不同防渗层类型的土壤容重、稳渗率以及不同处理的土壤水分、果实品质、产量和水分利用率.结果表明: 红黏土夯实防渗层防渗效果最好,其土壤容重(1.61 g·cm^-3)最高,持水量最低,稳定入渗率(0.02 mm·min^-1)最小,采用Kostiakov经验公式方程能很好地模拟不同防渗处理水分入渗特征.在整个苹果生长季节,不同防渗处理均能提高集雨沟下0～60 cm土层的土壤含水量,其中,R₂的含水量始终最高,在旱季可以达到苹果树生长发育适宜的含水量标准;壤中防渗处理60 cm土层以下20～30 cm范围内存在一个明显的“低湿层”,但低湿层至200 cm土层的土壤含水量变化趋势较为稳定,较CK略有增加;集雨-壤中防渗处理能够提高果实产量和水分利用率、改善品质.其中,R₂处理的产量比CK提高了19.2%,优果率提高了26.5%,水分利用效率提高了24.5%.建议陕北黄土丘陵区山地苹果生产中大力推广集雨-壤中防渗技术.

微地形对优势种群点格局和关联性的影响

刘旻霞, 连依明, 李文

2018, 29(5):  1569-1575.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.001

摘要 ( 504 )   PDF (983KB) ( 28 )  

不同的空间格局类型和关联性可以反映出不同生境下植物种群的资源环境适应策略.老鹳草与米口袋是甘南亚高寒草甸的主要物种,通过野外群落调查和室内试验,运用点格局分析法中的Ripley K函数,对不同坡向的米口袋和老鹳草种群的空间分布格局及种间关联性进行分析.结果表明: 从阳坡-西坡-阴坡,土壤含水量和养分含量逐渐增加,土壤温度和光照度逐渐降低.米口袋和老鹳草在3个坡向(阴坡、西坡、阳坡)上的分布呈现出明显差异,随着坡向由阴坡向阳坡的转变,米口袋种群数量呈递增趋势,老鹳草种群数量则表现出递减趋势.在阴坡,米口袋种群在0～1.8 m尺度上呈聚集分布,在1.8～5.0 m尺度上聚集强度减弱并趋向于随机分布,老鹳草种群在0～5.0 m尺度上均以聚集分布为主;在西坡,米口袋种群在0～1.2 m尺度上呈聚集分布,在1.2～5.0 m研究尺度上趋向于随机分布,老鹳草种群在0～2.2 m尺度上呈聚集分布,在2.2～5.0 m研究尺度上趋向于随机分布;在阳坡,米口袋与老鹳草种群在0～5.0 m尺度内均表现出随机分布.阴坡上这两种物种在0～1.0 m尺度上表现为正相关,在1.0～5.0 m尺度不相关;西坡上两物种在0～2.1 m尺度上呈负关联,在2.1～5.0 m尺度上两个物种间关联度均趋向于不相关;阳坡上这两个物种在0～5.0 m尺度上表现出不相关.

南京市新街口地区垂直绿化发展潜力评价

史宝刚, 尹海伟, 孔繁花

2018, 29(5):  1576-1584.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.015

摘要 ( 548 )   PDF (4042KB) ( 26 )  

垂直绿化已成为建设用地紧张、绿化空间缺乏的城市中心区提升生态效能、缓解人为活动负面影响的重要策略.本文在总结国内外垂直绿化建设影响因素的基础上,以南京市新街口地区为例,选择风环境、光照环境、建筑及周围环境作为影响研究区垂直绿化发展潜力的主要因子,基于地理信息系统(GIS)和计算流体动力学(CFD)对其进行单因子定量分析,并通过多因子加权叠置方法对研究区垂直绿化发展潜力进行综合评价.结果表明: 研究区12 m以下建筑立面中,较为适宜进行垂直绿化建设的面积为17726 m²,占比为30.8%,为研究区总面积的17.3%;光照对垂直绿化适建性影响程度较大,而建筑及周围环境中的“灌溉”因子是影响垂直绿化建设的重要限制性因子;适于垂直绿化建设的建筑立面在空间上分布很不均衡,多集中于研究区内部和建筑南侧.研究结果可为研究区垂直绿化的规划和建设提供重要参考,也为其他城市高密度地区实现建筑立面的科学规划与有效利用提供了重要的方法借鉴.

长江三峡库区土地利用/覆盖的长期变化

黄春波, 滕明君, 曾立雄, 周志翔, 肖文发, 朱建华, 王鹏程

2018, 29(5):  1585-1596.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.012

摘要 ( 634 )   PDF (4577KB) ( 47 )  

了解土地利用/覆盖的时空变化有助于揭示气候变化和人类活动对生态系统的影响,是开展生态系统管理的重要前提.长江三峡库区是我国重要的生态脆弱区,环境变化影响的复杂性显著,但目前对此仍缺乏系统了解.本文通过解译Landsat时序遥感影像,获取三峡库区土地利用/覆盖数据,研究土地利用/覆盖构成结构及其分布的长期时空变化特征,以揭示三峡库区土地利用/覆盖的演变规律,为深入了解生态脆弱区生态系统变化复杂性和区域生态系统管理提供科学依据.结果表明: 1990—2015年间,三峡库区土地利用/覆盖结构的空间异质性和变化显著,农田面积比例由66.2%降至40.4%,林地面积比例由31.3%增至53.5%,库区由农业景观转变为以森林、灌木林等为主的林地景观,建设用地和水体逐渐增加;林地逐渐向库区中部扩张,建设用地点状扩张;海拔500～1000 m和坡度15°～25°区域林地面积比例增长最明显,针叶林、针阔混交林和灌木林等植被类型增长最快.研究期间,三峡水库建设和各类生态恢复工程的实施促使区域土地利用/覆盖结构呈阶段性变化,总体表现为生态恢复趋势.积极的生态恢复措施有助于消减工程建设对区域生态环境的负面影响.

华北平原农区土地利用变化对生态系统服务的影响——以河南省商丘市为例

刘亚茹, 王聪, 严力蛟

2018, 29(5):  1597-1606.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.011

摘要 ( 499 )   PDF (1680KB) ( 46 )  

快速城市化背景下,定量评估土地利用/覆被变化对生态系统服务的影响对区域生态环境建设具有重大意义.本文以典型华北平原农区商丘市1990—2015年3期土地利用分类图为基础,对商丘市土地利用和生态系统服务进行时空动态变化分析,并通过构建影响程度评估模型将各类型土地利用变化对生态系统服务的影响进行定量研究.结果表明: 1990—2015年,耕地和建设用地面积占研究区总面积的95%以上,变化量最大,分别为-104.38和201.59 km²;林地、草地和水域面积变化幅度最大,分别是79.3%、-73.7%和-24.2%;生态系统服务总价值持续下降10.05亿元,其中,水文调节服务价值下降最多,生态系统服务价值(ESV)在空间上呈现出“西增东减”的趋势和以市区为中心东西向延伸的“高-低-高”分布格局;耕地和水域对生态系统服务总价值贡献率达95%以上,对生态系统服务的影响最大;商丘市土地利用和ESV变化的主要驱动力是人口压力、经济增长、区域政策和城市规划.在未来的城乡发展规划中,需更加重视自然资源保护,合理调整土地利用结构,实现经济社会与生态环境的可持续发展.

刚性与弹性相结合的城市开发边界划定——以浙江省义乌市为例

邱思齐, 岳文泽

2018, 29(5):  1607-1616.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.016

摘要 ( 584 )   PDF (2775KB) ( 38 )  

在快速城市化背景下,以协调城市快速扩张与资源环境保护的突出矛盾为出发点,引入城市开发边界概念,在明确城市开发边界内涵的基础上,选择浙江省义乌市作为典型案例,运用生态红线判别法、生态敏感性评价划定生态本底边界,作为生态基本约束区;运用MCE-CA模型对2020年城市扩展进行模拟研究,并与生态敏感区进行互动调整,界定出城市开发边界和弹性控制区.结果表明: 研究区生态本底边界外生态约束区总面积为385.2 km²,是城市发展建设的生态安全警戒线;城市发展边界总面积为163.3 km²,是现时可进行建设的空间界限,同时又能满足未来发展建设的区域;在生态本底边界与城市发展边界之间的区域是弹性控制区,允许城市开发活动在此区域进行,但建设规模不得超过城市发展边界总面积的8.5%.从边界的刚性与弹性结合角度划定城市开发边界,有利于引导城市空间有序发展,为我国城市开发边界的合理管控提供参考和借鉴.

基于Penman-Monteith-Leuning遥感模型的西南喀斯特区域蒸散发估算

钟昊哲, 徐宪立, 张荣飞, 刘梅先

2018, 29(5):  1617-1625.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.014

摘要 ( 656 )   PDF (3778KB) ( 47 )  

西南喀斯特地区地形起伏大、土壤保水持水性差、生态环境脆弱.准确估算区域尺度蒸散发对研究喀斯特地区植被恢复、水资源管理等具有重要意义.本文以桂西北喀斯特植被恢复区为例,基于野外实测气象和蒸散发数据,采用最小二乘法对Penman-Monteith-Leuning(PML)模型中气孔导度土壤湿度指数进行参数优化,并结合MOD15A2叶面积指数进行空间外推,实现了区域尺度上长时序蒸散发的估算.结果表明: 研究区蒸散发模拟值与实测值有较好的一致性,模型确定系数、纳什系数和均方根误差分别为0.85、0.75和1.56 mm·d^-1.蒸散发表现出季节变化特征,并与植被生长季物候特征一致,夏季蒸散量达到峰值.研究区年蒸散量在534～1035 mm,陆面蒸散发的空间分布呈现差异性,受降水的空间分布影响较大.年蒸散发可能不仅受到降水因素的影响,还与人类活动和土地利用类型有关.

气象因子对农田设计排涝模数的影响

朱春焕, 李建柱, 冯平, 王现领

2018, 29(5):  1626-1634.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.013

摘要 ( 376 )   PDF (1069KB) ( 27 )  

设计排涝模数的计算对农田安全和有效降低涝灾损失意义重大.本文选取天津市宁河区封闭农田小区为研究对象,分析了主要气象因子对农田设计排涝模数的影响.为解决观测样本有限的问题,在现场观测试验的基础上,以总径流深为目标,使用互信息、偏秩相关方法分析了参数敏感性,结合土壤含水量、地下水位相对变化量得到了合理的模型参数,建立了三水源超渗-蓄满耦合产流模型,进行了产流量和设计排涝模数估算,并分析了降雨和蒸发等气象因子对设计排涝模数的影响.结果表明: 1960—2015年,研究区夏季降水量显著减少,蒸发量变化不明显.排涝模数随降水量减少而减少,且随着设计重现期的增大,降水和设计排涝模数的减少量均有所增大,但总体来讲,气象因子对设计排涝模数的影响并不大,现行设计排涝模数可不进行修订.

亚热带米老排和杉木细根分解过程中养分与微生物群落组成的变化

陈雅敏, 余再鹏, 王民煌, 万晓华, 刘瑞强, 桑昌鹏, 宋蒙亚, 熊佳

2018, 29(5):  1635-1644.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.033

摘要 ( 446 )   PDF (844KB) ( 24 )  

对福建南平峡阳林场19年生米老排和杉木人工林的细根进行为期12个月的分解试验,研究不同树种分解过程中养分和微生物群落组成的动态变化,为理解亚热带不同人工林树种地下养分循环过程提供科学依据.结果表明: 米老排细根养分磷(P)、钾(K)初始含量显著高于杉木.分解过程中,两个树种细根P、K含量均显著降低,而细根氮(N)含量显著增加,且杉木细根N含量变化滞后于米老排.在分解过程中,杉木细根镁(Mg)含量无显著变化;米老排细根Mg含量变化显著,且在分解8个月时显著小于杉木.在分解过程中,真菌与细菌比值均显著表现为先升高后降低,且分解12个月时米老排细根真菌/细菌显著高于杉木.冗余分析表明,N(解释37.2%)、K(解释14.5%)含量和C/N(解释14.8%)是影响杉木细根分解过程中微生物群落组成变化的主要养分因子,而Mg(解释35.9%)和K(解释17.6%)含量则是米老排细根分解时影响微生物群落组成的主要养分因子.研究表明,在不同树种中,除了N之外,Mg等其他养分元素也可能是影响根系分解的重要因子.

牡丹根际溶磷放线菌的筛选及其溶磷特性

薛冬, 黄向东, 杨瑞先, 王祖华

2018, 29(5):  1645-1652.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.035

摘要 ( 444 )   PDF (1276KB) ( 186 )  

通过从牡丹根际土壤中分离筛选溶磷放线菌,得到一株具有较强溶磷能力的菌株PSPSA1,根据形态特征、生理生化特性以及16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定,并研究其溶磷遗传稳定性及溶磷特性. 菌株PSPSA1被鉴定为白网链霉菌,具有较好的溶磷遗传稳定性.在不同磷源培养液中溶磷量依次为磷酸钙(158.5 mg·L^-1)>磷酸铝(139.9 mg·L^-1)>磷酸铁(127.7 mg·L^-1)>卵磷脂(45.6 mg·L^-1),在无机磷培养液中的溶磷量均与pH呈现显著负相关性,在有机磷培养液中的溶磷量与pH没有显著相关性.在不同碳源条件下的溶磷量依次为乳糖>葡糖糖>麦芽糖>果糖>蔗糖>淀粉>纤维素,在不同氮源条件下的溶磷量依次为蛋白胨>硝酸铵>硫酸铵>硝酸钾>尿素,以葡萄糖为碳源、蛋白胨为氮源时,菌株的溶磷量最高可达202.6 mg·L^-1.土培60 d,单施菌株土壤有效磷含量比对照增加68.2%,菌株与有机肥混施土壤有效磷含量比单施有机肥增加76.7%.表明菌株PSPSA1能够溶解多种难溶磷,在土壤中溶磷效果显著,与有机肥混施其溶磷能力明显提高,有望成为高效生物磷肥的优良菌种.

不同生境中桂花和夹竹桃叶际细菌的群落结构

孙泓, 李慧, 詹亚光, 李杨

2018, 29(5):  1653-1659.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.036

摘要 ( 493 )   PDF (580KB) ( 34 )  

植物叶际微生物多样性是目前植物-微生物关系研究的热点之一,但影响叶际微生物群落结构的主要因素目前还存在很大争议.本研究以生长在3处生境的桂花和夹竹桃为对象,基于高通量测序技术,分析2种植物叶际细菌的群落结构,探讨影响植物叶际细菌群落结构的主要因素.结果表明: 来自3处生境的2种植物叶际细菌多样性无显著差异,构成叶际细菌群落的优势门主要包括放线菌门、拟杆菌门、衣原体门、蓝细菌门、厚壁菌门和变形菌门,优势属主要包括甲基杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、薄层杆属、Polaromonas和无毛螺旋体属.植物种类、生境及二者的交互作用均能显著影响叶际细菌群落结构,其中生境的影响最大.

蛋白酶抑制剂对绿豆象幼虫中肠蛋白酶活性的影响

樊艳平, 成小芳, 王宏民, 张耀文, 张仙红

2018, 29(5):  1660-1666.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.040

摘要 ( 432 )   PDF (813KB) ( 46 )  

为明确蛋白酶抑制剂对绿豆象幼虫中肠蛋白酶活性的影响,采用室内人工接虫和生化测定的方法,研究了在离体条件和饲喂条件下4种蛋白酶抑制剂对绿豆象幼虫中肠蛋白酶的抑制作用,并测定了绿豆象幼虫取食不同含量的绿豆胰蛋白酶抑制剂(MBTI)的人工绿豆后,其中肠内总蛋白酶、类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性的变化.结果表明: 在离体条件下,供试4种蛋白酶抑制剂对绿豆象幼虫总蛋白酶、类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性均有明显的抑制作用,且浓度越大,抑制效果越显著,其中以20 μg·mL^-1的MBTI对3种酶活性的抑制效果最强,3种酶活性分别比对照降低了62.5%、41.2%和38.7%,而卵粘蛋白抑制剂(OI)抑制效果最弱.绿豆象幼虫取食含不同抑制剂的人工绿豆后,中肠内3种酶活性也均受到一定的抑制作用,取食后随龄期的延长,3种酶活性有所升高但仍显著低于对照,且以MBTI的抑制作用最强.当绿豆象幼虫取食不同含量MBTI的人工绿豆后,随MBTI含量的增加,对总蛋白酶活性和类胰蛋白酶活性的抑制作用均逐渐增强,但对类胰凝乳蛋白酶活性的抑制作用并不显著,只有当MBTI含量达20%时,对类胰凝乳蛋白酶活性才表现出明显的抑制作用.

喀斯特小流域栓皮栎林土壤螨类群落结构特征

陈浒, 金道超, 张燕

2018, 29(5):  1667-1676.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.039

摘要 ( 451 )   PDF (639KB) ( 22 )  

为比较石漠化环境与喀斯特森林土壤螨类的群落结构差异,对贵州喀斯特地区朝营小流域栓皮栎林的土壤螨类群落结构本底进行了研究,经2014年各季节的4次调查,共发现土壤螨类3目54科83属.对螨类属数、个体数量、个体密度、Shannon多样性指数(H)、Margalef丰富度指数(SR)、Pielou均匀性指数(J)、捕食性螨类成熟度指数(MI)、甲螨MGP类群和甲螨营养结构等进行了分析.结果表明:土壤螨类在类群属数和个体数量上均以甲螨亚目的属占优势,夏季和秋季具有丰富的属数、较高的个体密度与多样性,春季和秋季具有丰富的个体数量,群落分布具有明显的表聚性.捕食性螨类夏季生态类群以K选择型为主,其他季节以r选择型为主;甲螨生态类群主要为P型和O型,缝甲螨属、异珠足甲螨属和合若甲螨属等属构成了栓皮栎林土壤螨类的营养功能集团.研究表明,该区山毛榉林与其他地区山毛榉林、其他不同类型森林的土壤螨类主要类群存在差异,其中含丰富属组成的派伦螨科、厉螨科、奥甲螨科和单翼甲螨科以及多奥甲螨属、派伦满属、菌甲螨属和单翼甲螨属等数量上占优势的类群属可作为山毛榉林土壤环境的生物指示.

竹炭固定化微生物对水中壬基酚的降解效率

黄茜, 蒋梦莹, 王丽晓, 楼莉萍

2018, 29(5):  1677-1685.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.032

摘要 ( 474 )   PDF (1005KB) ( 25 )  

竹炭是一种优质生物质炭,不仅比表面积大,孔隙发达,而且机械强度高,是微生物固定化载体的最佳选择之一.本文采用正交试验确定了竹炭固定化微生物的最佳制备条件,对比了竹炭固定菌和游离菌对水中类雌激素壬基酚的降解效果,并考察了竹炭固定菌的重复利用性.结果表明: 固定化后降解菌大量地附着在竹炭表面及内部孔隙中,其最佳制备条件为温度30 ℃、pH=7、竹炭粒径35目.壬基酚的降解符合一级动力学方程,在不同的壬基酚初始浓度下(30、50、80、100 mg·L^-1),竹炭固定菌对壬基酚的7 d降解率分别为100%、75.3%、67.3%和78.7%,显著优于游离菌(54.2%、51.5%、30.6%和23.5%).经过8轮重复利用后,竹炭固定菌对壬基酚的降解率仍可达到36.5%,而此时游离菌的降解率仅为8.9%,说明竹炭固定菌具有长期可重复利用性,在去除废水有机污染物中具有较好的工程应用前景.

种植碱蓬和秸秆覆盖对沿海滩涂极重度盐土盐分动态与脱盐效果的影响

张蛟, 崔士友, 冯芝祥

2018, 29(5):  1686-1694.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.034

摘要 ( 526 )   PDF (853KB) ( 50 )  

为探明沿海滩涂极重度盐土盐分动态规律及其影响因子,并探讨盐生植被和秸秆覆盖下土壤的脱盐及控盐效果,2014年5月—2015年5月,在江苏沿海滩涂极重度盐土中进行田间试验,设置4种处理:对照(裸地,CK)、种植碱蓬(PS)、15 t·hm^-2秸秆覆盖(SM-A)和30 t·hm^-2秸秆覆盖(SM-2A),监测气候因子和土壤盐分的动态变化.结果表明: (1)滩涂裸地表层土壤盐分具有显著的季节性变化特征,表现为在6—8月盐分降低至最低值(8.69 g·kg^-1),9—12月呈现积盐作用,最大值为26.66 g·kg^-1;表层土壤盐分变化比亚表层更剧烈,而且亚表层盐分变化相对于表层具有一定的滞后性;(2)相关分析表明,滩涂裸地表层盐分变化与采样前15 d的累积降雨量及蒸降比具有显著的线性关系;多因子及互作逐步分析表明,降雨量增加可以显著促进脱盐作用,大气温度升高可加剧盐分积累,降雨量和大气温度的互作效应增加会对盐分累积产生正效应;(3)PS处理没有显著改变土壤盐分的季节性变化规律,但降低了表层土壤盐分;(4)SM-A和SM-2A条件下,土壤脱盐率与覆盖处理天数回归拟合符合Logistic曲线,且经过雨季覆盖处理90～100 d后表层土壤脱盐率均可达到95.0%以上,覆盖处理120 d后亚表层土壤脱盐率均可达到92.0%以上,之后表层和亚表层土壤盐分分别在0.60和1.00 g·kg^-1以下波动.综合考虑脱盐效果和经济投入,在梅雨季节前(4—5月)采用15 t·hm^-2秸秆覆盖,可能是未来滩涂极重度盐土进行快速脱盐和改良的重要措施.

基于序贯指示模拟的农田土壤重金属风险区域识别

杨颢, 宋英强, 胡月明, 陈飞香, 张瑞

2018, 29(5):  1695-1704.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.037

摘要 ( 471 )   PDF (4669KB) ( 23 )  

农田土壤重金属的日益累积已对农作物安全、生态环境和人类健康造成严重威胁,高效、精确地识别农田土壤重金属风险区对农田的环境保护、污染预警和风险管控等有重要意义.以广州市增城区为研究对象,共采集204个农田土壤样点,测定了铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)和汞(Hg)7种重金属含量.针对实际采样数据中存在异常值与偏态分布,以及传统克里格法存在的平滑效应等问题,将序贯指示模拟引入农田土壤重金属的风险识别中,与常用识别方法进行比较,并根据Hakanson风险指数评价进行风险区划.结果表明: (1)对比普通克里格法,在精度相似情况下,序贯指示模拟法较为精细地模拟了重金属的空间分布,平滑效应低,预测的细节表现好;对比指示克里格法,其在划分风险区域时的不确定评估中准确度较高,其误判率仅为4.9%～17.1%,表明其能更好地适用于模拟农田土壤重金属的空间分布和风险识别; (2)增城区的农田土壤重金属均未超标,但在南部的极少数区域存在潜在中等风险,主要成因是包括企业生产、人类活动和河流沉积物等.本研究以序贯指示模拟为基础,有效克服了传统克里格法存在的异常值信息丢失和平滑效应问题,结合Hakanson风险指数法,为非均匀采样的土壤重金属空间风险的识别提供一种新的尝试.

南昌市中心城区土地集约利用水平对主要大气污染物的影响

梁照凤, 陈文波, 郑蕉

2018, 29(5):  1705-1714.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.031

摘要 ( 438 )   PDF (2685KB) ( 23 )  

当前,我国城市化进程已由外延式的扩张逐步转变为内涵式发展.集约利用土地资源,构建“紧凑城市”变得越来越迫切.然而,集约利用土地意味着更少的土地资源承载更多的城市要素,人们对环境污染,特别是大气环境污染会变得越来越敏感,研究城市土地集约利用水平对大气污染的影响具有重要意义.本研究以南昌市中心城区为研究区,采用普通克里格插值法模拟6种主要大气污染物(PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO、O₃)浓度的空间分布,基于土地利用样本区,选择综合容积率、建筑密度、人口密度等16个土地集约利用水平相关变量,采用偏最小二乘回归与通径分析方法,定量分析土地集约利用水平对大气污染物的影响.结果表明: 土地集约利用水平相关变量与PM_2.5和PM₁₀的相关性最强,其次是O₃和NO₂,与SO₂和CO的相关性最弱;不同土地利用样本区土地集约利用水平变量与6类主要大气污染物的相关性强弱依次为:居住区>教育区>商业区>工业区.土地集约利用水平越高,对大气污染物的影响越大,其中PM_2.5与PM₁₀的影响最大,其次是O₃,NO₂的影响较小.各土地利用样本区土地集约利用水平对大气污染物的直接影响、间接影响和综合影响基本相当,但总体而言,土地集约利用水平的直接影响大于间接影响,其中,居住区土地集约利用水平的综合影响最大,其次是商业区,最小的是教育区.本研究为土地集约利用对大气环境的影响研究提供了新的思路,为解决紧凑城市大气环境问题提供了一定的参考.

综合评述

陆生植物化感抑制铜绿微囊藻作用效应及机制研究进展

周丽, 付子轼, 陈桂发, 潘琦, 宋祥甫, 邹国燕, 刘娅琴

2018, 29(5):  1715-1724.  doi:10.13287/j.1001-9332.201805.038

摘要 ( 542 )   PDF (567KB) ( 39 )  

抑制藻类繁殖,控制水华爆发,是对富营养化水体完成生态修复过程中面临的首要挑战,如何高效安全的抑藻是亟待解决的问题.利用植物化感作用控制富营养化水体中有害藻类大量繁殖是有效的手段之一,但是利用陆生植物化感物质进行抑藻的研究较少.本文从草本植物(菊科/罂粟科、百合科、禾本科)、木本植物以及中草药类植物三大类详细介绍了陆生植物对水华爆发中的主要藻类铜绿微囊藻的抑制效应,并且针对化感物质的分离鉴定和物质基础、作用机制等进行阐述,最后对利用陆生植物化感物质开发抑藻剂的研究思路和注意问题提出了建议.