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2018年 第29卷 第10期    刊出日期：2018-10-20

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2018, 29(10):  0. 

摘要 ( 254 )   PDF (463KB) ( 27 )  

研究论文

长白山阔叶红松林树木种群动态的长期监测

徐玮泽, 刘琪璟, 孟盛旺, 周光

2018, 29(10):  3159-3166.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.004

摘要 ( 490 )   PDF (642KB) ( 56 )  

基于1981—2016年对长白山阔叶红松林固定样地(面积 1 hm²)4次调查的监测数据,研究了阔叶红松林树种组成与结构的变化特征,分析了各树种的径阶分布、空间分布、数量变化等.结果表明: 35年间,林分的树种组成变化不大,林分总密度呈下降趋势.总胸高断面积和蓄积量分别为 43～45 m²·hm^-2和474～496 m³·hm^-2,其中,红松的优势度最大,胸高断面积和蓄积量分别占57.8%～59.7%和62.5%～65.4%.所有优势树种的空间分布无明显变化,均呈随机分布.其中,红松的径级结构呈近似正态分布,乔木层全部树种的径级结构呈倒 “J” 型分布.小径级(10～26 cm)死亡个体的绝对数量最多,死亡比例为30%,而中径级(30～50 cm)死亡比例最高,为30%～50%.乔木层中除色木槭外的主要树种均没有明显进阶,死亡率高于更新率,特别是红松,完全没有更新或进阶,种群处于衰退状态.原始阔叶红松林中红松、紫椴等优势树种的更新受到阻碍,这些树种的种群维持可能需要自然干扰.

外源氮输入和水分变化对荒漠草原凋落物分解的影响

高海燕, 红梅, 霍利霞, 叶贺, 赵巴音那木拉, 德海山

2018, 29(10):  3167-3174.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.005

摘要 ( 475 )   PDF (658KB) ( 45 )  

全球气候变化背景下,大气氮沉降和降水变化日益显著,其对荒漠草原凋落物分解的影响存在很大的不确定性.采用裂区设计,设置主区为自然降雨、增雨30%和减雨30% 3个水分处理,副区为0(N₀)、30(N₃₀)、50(N₅₀)和100 kg·hm^-2·a^-1(N₁₀₀)4个氮素水平,经过21个月(2016年1月—2017年10月)水氮处理,研究水氮共同作用对荒漠草原常见物种猪毛菜、短花针茅和木地肤3种植物凋落物分解的影响.结果表明: 3种凋落物干物质残留率随时间增加而减少,用Olson负指数衰减模型拟合效果较好,凋落物分解系数(k)大小为猪毛菜>短花针茅>木地肤.增雨30%N₁₀₀处理分解系数最高,为0.028.单因素处理下,增雨30%和N₅₀的凋落物分解最快.水氮共同作用下,增雨 30%N₁₀₀处理凋落物分解最快.3种凋落物初始化学全氮含量大小为猪毛菜>短花针茅>木地肤,猪毛菜和短花针茅k值与全氮含量呈显著正相关;全碳含量、纤维素含量、木质素含量、C/N、木质素/N和纤维素/N大小为木地肤>短花针茅>猪毛菜,猪毛菜k值与各指标均呈显著负相关,短花针茅和木地肤k值与C/N、木质素/N和纤维素/N均呈显著负相关.猪毛菜分解最快,木地肤分解最慢.适量的水、氮添加有利于荒漠草原凋落物的分解,可以促进土壤养分循环,对荒漠草原可持续发展及生态平衡有积极作用.

绣球抗旱性综合评价及指标体系构建

蔡建国, 章毅, 孙欧文, 杨倩倩

2018, 29(10):  3175-3182.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.002

摘要 ( 445 )   PDF (496KB) ( 30 )  

采用盆栽持续干旱处理,测定5个耐旱能力不同的绣球品种生根苗25项生理生化指标,研究各品种绣球的抗旱性强弱,构建绣球品种抗旱性评价体系.结果表明: 干旱胁迫20 d后,绣球的比叶质量、细胞膜透性、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、可溶性糖含量、脯氨酸含量、胞间CO₂浓度和非光化学猝灭系数均显著升高,而叶片相对含水量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光系统Ⅱ实际光量子产量和电子传递速率均显著降低.主成分分析将25项生理生化指标转化为3个互相独立的综合指标(累计贡献率达87.1%),主成分1主要反映光合、荧光等信息,主成分2主要反映植株活力等信息,主成分3主要反映膜系统及渗透调节系统等信息.聚类分析将5个绣球品种划分为3个类型:拉维布兰和塔贝为耐旱型品种,你我的浪漫为中间型品种,无尽夏新娘和银边为不耐旱型品种.根据绣球品种抗旱性综合评价值D,5个品种的抗旱性排序为拉维布兰>塔贝>你我的浪漫>无尽夏新娘>银边.细胞膜透性、过氧化物酶活性、可溶性蛋白含量和电子传递速率4个指标对绣球抗旱性有显著影响,可简化绣球抗旱性鉴定工作.

利用鱼眼摄像机测量植被叶面积指数动态变化

牛小桃, 樊军, 王胜, 王秋铭

2018, 29(10):  3183-3190.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.012

摘要 ( 629 )   PDF (1555KB) ( 86 )  

叶面积指数(LAI)的快速准确测量可以为相关生态过程研究提供关键参数.本研究采用光学鱼眼相机拍摄了黄土高原北部典型植被柠条、沙柳、紫花苜蓿、荒草、大豆和玉米不同生长时期冠层照片,在玉米、大豆和柠条样地固定安装鱼眼摄像机定时拍摄冠层照片,并运用图像处理软件分析获取LAI.结果表明: 鱼眼相机法(DHP)获取的多种植被类型的LAI与LAI-2200测量结果存在显著线性相关关系(R²=0.85,P<0.05),均方根误差为0.256.太阳辐射值直接影响专业软件处理照片时的关键参数,镜头朝下情况下,计算LAI的关键参数——绿色指数随着拍摄照片时太阳辐射强度的增加而增加.但是镜头朝上情况下,亮度参数随着太阳辐射值的增加而减少.通过关键参数的调整,玉米、大豆和柠条样地LAI变化与LAI-2200测量结果一致,很好地反映了这些植物生长期的LAI动态变化,柠条样地镜头朝下测量结果更好.鱼眼摄像机可以用于定位监测LAI动态变化.

三江平原小叶章湿地温室气体排放及其对模拟氮沉降的响应

张荣涛, 隋心, 许楠, 钟海秀, 付晓宇, 倪红伟

2018, 29(10):  3191-3198.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.001

摘要 ( 396 )   PDF (824KB) ( 31 )  

利用黑龙江省科学院自然与生态研究所三江平原湿地生态定位研究站内的长期模拟氮沉降试验平台,采用静态箱-气相色谱法,设置低氮(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1)处理,以及对照(0 kg N·hm^-2·a^-1),测定小叶章湿地温室气体排放通量及其相关环境因子,研究三江平原小叶章湿地温室气体排放对氮沉降的响应.结果表明: 低氮和高氮输入均显著增加了温室气体的排放通量,低氮和高氮处理使CO₂排放通量增加47.5%和47.9%,CH₄排放通量增加76.8%和110.1%,N₂O排放通量增加42.4%和10.6%.低氮输入改变了N₂O排放的季节动态,但对CO₂和CH₄排放的季节动态没有显著影响,高氮处理对3种气体排放的季节动态均未造成影响.CO₂排放通量和CH₄排放通量均与土壤温度呈显著正相关,而影响N₂O排放的因素较为复杂,未与土壤温度出现显著的相关关系.

落叶松人工林土壤对红皮云杉和青海云杉幼苗生长的影响

董慧, 杨立学

2018, 29(10):  3199-3205.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.003

摘要 ( 332 )   PDF (666KB) ( 25 )  

落叶松人工林除地力衰退问题外,林内天然更新也较差,其健康发展和可持续经营面临挑战.以红皮云杉和青海云杉2种耐荫针叶树种为对象进行温室灭菌盆栽试验,研究除树种生物学特性外,2种云杉属植物幼苗生长对落叶松人工林土壤灭菌处理的响应,为落叶松人工林改造、更新和复层林培育提供科学依据.结果表明: 土壤灭菌对红皮云杉和青海云杉幼苗的生物量均没有显著影响,且无论是在未灭菌土壤中还是在灭菌土壤中,红皮云杉幼苗的生物量(分别为75.6和72.2 mg)均显著高于青海云杉(分别为55.6和60.0 mg).红皮云杉的1级根直径、皮层厚度、维管束直径和维根比均不受土壤灭菌的影响,而青海云杉除皮层厚度在灭菌后没有显著变化外,其1级根直径、维管束直径和维根比在灭菌土壤(分别为331.30 μm、143.23 μm和43.3%)显著高于未灭菌土壤(276.50 μm、99.35 μm和36.0%),在灭菌土壤中表现出更积极的响应.这表明在落叶松林地内红皮云杉有更好的适应能力.由于在微生物群落功能中占主导地位的外生菌根对病原菌的拮抗作用,2种云杉属植物幼苗均可逃逸落叶松林地积累的土壤病原菌并正常生长,红皮云杉比青海云杉更具生长优势.

不同供氮量对二月兰产量、土壤无机氮残留及氮平衡的影响

白金顺, 曹卫东, 曾闹华, 高嵩涓, 杨璐, 周国朋

2018, 29(10):  3206-3212.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.030

摘要 ( 411 )   PDF (785KB) ( 21 )  

研究华北冬绿肥二月兰对不同供氮水平的响应特征,确定实现绿肥高产高效的土壤适宜供氮量,可为华北集约化农田最大化发挥绿肥生态效应和优化春玉米/冬绿肥轮作体系氮素管理提供理论依据和技术参考.选取多年不施肥试验地设置供氮梯度试验,研究了不同供氮水平对冬绿肥二月兰翻压前地上部生物量累积、氮素吸收、土壤无机氮残留和冬绿肥季土壤氮素平衡的影响.结果表明: 在土壤无机氮含量较低(0～90 cm土层15 kg·hm^-2)条件下,施氮显著提高二月兰生物量和吸氮量.其中,施氮90 kg·hm^-2处理表现最高,绿肥生物量(干质量)和吸氮量分别为2031.0和42.0 kg·hm^-2;土壤无机氮残留量随施氮量增加而增加,且在施氮量高于60 kg·hm^-2后呈现快速增加趋势;随施氮量增加二月兰生长季的表观氮平衡表现出由亏缺到盈余的变化特征,在施氮量为60～90 kg·hm^-2条件下氮收支基本平衡.土壤供氮量(绿肥播前0～90 cm土壤无机氮含量与施氮量之和)与二月兰生物量、吸氮量和绿肥翻压前土壤无机氮含量的关系可以分别用二次、线性加平台和指数方程进行模拟,依据模型计算二月兰生物量最高值(2010 kg·hm^-2)时的播前土壤供氮量和绿肥翻压前土壤无机氮残留量分别是136和78 kg·hm^-2;而在二月兰吸氮量最高值40 kg·hm^-2时,二月兰生物量为1919 kg·hm^-2,相当于最高生物量的95%,绿肥翻压前土壤残留无机氮降低至57 kg·hm^-2,与之对应的播前土壤供氮量为105 kg·hm^-2,该值与目前华北地区优化施氮下玉米收获后土壤残留无机氮推荐含量(100 kg·hm^-2)基本相当.综合考虑绿肥的农学和环境效应,春玉米/冬绿肥轮作体系中二月兰播前土壤供氮量应控制在100～105 kg·hm^-2.

未来气候变化对沙枣适宜分布区的影响预测

张晓芹, 李国庆, 杜盛

2018, 29(10):  3213-3220.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.018

摘要 ( 393 )   PDF (1557KB) ( 73 )  

气候变化显著影响全球植物物种的地理分布,了解未来气候变化对我国造林树种适宜分布区的影响,及时采取应对措施,对提高造林的成效具有至关重要的作用.选取在荒漠化防治和退化土地修复中起重要作用的优良树种沙枣为研究对象,利用MaxEnt和GIS工具,基于182个来自标本馆、出版文献的记录和13个来自BIOCLIM、Holdridge生命地带、Kira指数的气候因子,预测其气候适宜区在未来气候情景下的变化.结果表明: 未来(2070s)4种气候情景对沙枣适宜区的影响存在差异,在低浓度温室气体排放情景(RCP 2.6)下适宜区面积将缩减,缩减的区域主要位于西北当前适宜分布区的边缘;而中等偏低浓度温室气体排放情景(RCP 4.5)、中等偏高浓度温室气体排放情景(RCP 6.0)和高浓度温室气体排放情景(RCP 8.5)下,均有不同程度的扩张,扩张的区域主要位于西北暖温带干旱地区和东北部中温带半湿润地区;在RCP 8.5情景下,北部中温带干旱区和半干旱地区以及南方北亚热带湿润地区也有较明显的扩张.未来适宜区分布范围的地理质心将以6～19 km·(10 a)^-1的速度移动,海拔质心将以3～20 m·(10 a)^-1的速度向更低区域移动.沙枣稳定适宜区约占当前适宜区分布范围的83%～98%,当前的气候适宜区总体稳定.

呼伦贝尔草原土壤养分及生物学特性对氮沉降的响应

朱莹, 李焕茹, 庾强, 陈晓冬, 魏锴, 雒文涛, 陈振华, 陈利军

2018, 29(10):  3221-3228.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.040

摘要 ( 468 )   PDF (645KB) ( 60 )  

针对在我国开展的草地生态系统氮沉降的研究主要集中在内蒙古温带草原,以及氮沉降模拟与真实的氮沉降输入存在较大差异这些问题,本研究于2014年在内蒙古呼伦贝尔草原设置双因素模拟氮沉降试验平台,包括普通尿素与缓释尿素两种氮沉降模拟方式和8个氮沉降水平(0、25、50、75、100、150、200与300 kg N·hm^-2·a^-1),试验开展3年后,于地上植被生长旺盛时期(2016年8月)采集土壤样品,考察土壤养分及生物学特性对不同氮沉降模拟方式及氮沉降水平的响应.结果表明: 氮沉降对呼伦贝尔草原土壤化学性质、生物学性质和酶活性均产生了显著影响.随着氮沉降水平的增加,土壤pH最高下降约0.2个单位,可溶性全氮(TDN)最高增长5～7倍,可溶性有机碳(DOC)增加了12%～36%,土壤全磷含量出现了降低的趋势;微生物量和代谢活性先增加后降低;与土壤碳氮磷转化相关的酶活性在中等氮沉降水平下显著增加.相对于普通尿素,缓释尿素模拟氮沉降减缓了土壤pH下降与可溶性养分增加的程度;使微生物量和代谢活性,以及与氮转化相关的酶活性的变化趋势相对平缓.该区域研究结果印证了氮持续输入造成土壤pH下降、生物有效性养分增加,从而对微生物量与活性、酶活性产生影响的结果.

不同密度混播对玉米植株¹³C同化物分配和产量的影响

胡旦旦, 张吉旺, 刘鹏, 赵斌, 董树亭

2018, 29(10):  3229-3236.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.021

摘要 ( 385 )   PDF (920KB) ( 25 )  

为了探讨不同密度混播对玉米植株¹³C同化物分配和产量的影响,选用‘郑单958’(ZD)和‘登海605’(DH)为试验材料,在不同密度下(LD,67500株·hm^-2;HD,97500株·hm^-2)设置单播(SZD、SDH)与混播(M、1∶1、2∶2)处理,研究玉米品种不同密度混播对植株光合特性、¹³C同化物分配、干物质积累量和产量的影响.结果表明: 随密度增加,籽粒产量、¹³C同化物在籽粒中的分配、干物质积累量和叶面积指数均提高;而叶绿素含量和净光合速率则降低.在67500株·hm^-2下,混播较单播处理无显著优势,但在97500株·hm^-2下,两品种混播提高了叶面积指数、叶绿素含量和穂位叶净光合速率,干物质积累量增加.混播促进茎等营养器官的干物质向籽粒的转运,提高了¹³C同化物在籽粒中的分配比例.混播处理较单播产量增加,主要因为千粒重显著增加.在高密度种植条件下,混播有助于扩大光合面积,维持较高的净光合速率,提高群体干物质积累量,改善干物质的分配状况,增加同化物向籽粒的分配,最终提高夏玉米产量.可见,混播栽培可显著增加黄淮海区密植夏玉米产量.

不同降水年型下长期施肥的小麦产量效应

李晓州, 郝明德, 赵晶, 王哲, 付威, 刘增照

2018, 29(10):  3237-3244.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.025

摘要 ( 487 )   PDF (771KB) ( 37 )  

合理施用氮磷化肥是提高小麦产量的主要措施之一.用二元二次回归方程探讨不同降水年型下的氮磷优化用量,为黄土旱塬小麦施肥提供依据.结果表明: 不同降水年型小麦最高产量所需要的氮磷肥用量不同,平水年小麦最高产量4229 kg·hm^-2时的氮用量为172 kg·hm^-2、磷用量164 kg·hm^-2;丰水年最高产量4896 kg·hm^-2时,施氮量较平水年多2%,为175 kg·hm^-2,施磷量较平水年少约1%,为162 kg·hm^-2;干旱年施氮磷量较平水年少约16%和5%,当施氮磷量超出这个用量时,小麦产量开始呈下降趋势.不同降水年型最佳经济施肥量不同,平水年最佳经济施氮量为161 kg·hm^-2、施磷量为151 kg·hm^-2;而干旱年的最佳氮、磷量为135、143 kg·hm^-2;丰水年最佳经济氮、磷量分别较平水年多约3%和1%,为167、153 kg·hm^-2.最佳经济氮磷施用量比最高产量氮磷施用量低6%~8%.实际生产中建议氮磷减少10%的用量,提高肥料利用率,获得最大经济效益.

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦产量及土壤水热利用的调控效应

杨长刚, 柴守玺

2018, 29(10):  3245-3255.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.027

摘要 ( 411 )   PDF (880KB) ( 24 )  

秸秆带状覆盖技术是一种利用玉米整秸秆进行局部覆盖种植的新型旱地覆盖栽培技术.为明确西北黄土高原典型旱作条件下秸秆带状覆盖对冬麦田土壤水热动态特征和产量的影响,在2013—2016年3个生长季,比较了秸秆带状覆盖(BSC)、免耕秸秆覆盖(NTS)、全膜覆土穴播(PFM)和露地种植(CK)下麦田土壤水温动态、小麦耗水特征、产量和水分利用效率的差异.结果表明: PFM显著增加了拔节前5～20 cm土壤温度,而BSC和NTS的增温效应主要在越冬期,但拔节后3种覆盖方式均具有显著的降温效应.BSC和PFM显著提高休闲期土壤蓄水效果,BSC显著改善全生育期0～200 cm土壤墒情,但PFM和NTS对生育期土壤墒情的改善主要集中在抽穗期以前,抽穗后PFM土壤墒情逐渐低于CK.BSC和PFM在保持周年耗水与CK无显著差异的基础上,显著提高生育期耗水量,增加拔节至开花期阶段耗水量,促进对120 cm以下土壤水分的利用.与CK相比,BSC、NTS和PFM显著增加单位面积穗数和成熟期生物量,籽粒产量分别显著增加19%～52%、14%～30%和15%～60%,周年水分利用效率分别显著提高19%～61%、14%～31%和15%～58%.BSC取得与PFM相近的产量和水分利用效率双增潜力.综合冬小麦产量、水温利用状况、周年耗水等因素,BSC是一种高产高效且利于西北旱作农业可持续发展的种植方式.

黄土高原旱作区糜子-绿豆带状种植农田小气候特征与产量效应

宫香伟, 李境, 马洪驰, 陈光华, 王孟, 杨璞, 高金锋, 冯佰利

2018, 29(10):  3256-3266.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.028

摘要 ( 492 )   PDF (1256KB) ( 39 )  

基于黄土高原干旱地区生态环境特性,研究了4种糜子(P)-绿豆(M)间作模式下[2∶2(2P2M)、4∶2(4P2M)、4∶4(4P4M)、2∶4(2P4M)]农田小气候特征及产量效应.结果表明: 糜子-绿豆间作模式显著增加了生育后期糜子的株高、叶面积指数(LAI)和叶绿素含量(SPAD),使其达到最佳的生长状态;由于高位糜子的遮阴,导致矮位绿豆阶段性徒长,株高显著增加,而LAI和SPAD均有所下降.糜子-绿豆间作模式降低了糜子籽粒灌浆过程中的群体上层光照度和空气温度,而相对湿度显著上升.地上部气候环境的变化调控了间作体系地下部的土壤温度,减少了群体的漏光损失,使其表现出冷湿的生态环境.而矮位绿豆较差的通风透光条件形成相对封闭的间作系统,抑制了绿豆植株的生长发育,使其处于间作劣势.与单作相比,2P2M、4P2M、4P4M和2P4M处理的糜子单株穗数、穗长、单株粒重和千粒重分别增加了7.5%～45.0%、2.2%～12.2%、35.4%～94.0%和2.3%～4.7%,产量比单作提高了5.6%～20.7%;间作处理下矮位绿豆的分枝数、单株荚数、单株粒重和百粒重均有不同程度的下降,2P4M间作模式下的绿豆受糜子影响最小,产量比单作降低了34.8%.糜子-绿豆间作存在明显的间作优势,各间作处理下的土地当量比(LER)均大于1,2P4M间作模式下的LER达到最大值(1.86).因此,黄土高原地区糜子-绿豆最佳的间作配比为2P4M.

控释尿素减施对双季稻田氮素渗漏淋失的影响

田昌, 周旋, 刘强, 谢桂先, 荣湘民, 张玉平, 黄思怡, 彭建伟

2018, 29(10):  3267-3274.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.029

摘要 ( 356 )   PDF (886KB) ( 27 )  

大量施用氮肥引起的土壤氮素淋失是稻田氮素损失的一个重要途径.为探究自然降雨过程中典型双季稻田氮渗漏淋失特点,采用田间渗漏池法,通过大田小区试验,研究控释尿素减施对稻田土壤60 cm深处渗漏水中氮淋失和水稻产量的影响.结果表明: 施肥初期出现氮渗漏淋失峰值,这是防控的关键时期;双季稻生长季控释尿素减氮20%(0.8CRU)和减氮30%(0.7CRU)处理全氮淋失量分别为42.3和37.7 kg·hm^-2,均显著低于常规尿素(CU)处理(53.9 kg·hm^-2),且0.7CRU处理显著低于等氮量控释尿素(1.0CRU)处理(51.3 kg·hm^-2);各施氮处理全氮渗漏淋失率为11.9%～13.5%,处理间差异不显著.0.8CRU和0.7CRU处理较CU处理明显提高了水稻产量和氮肥吸收利用率,显著增加了氮收获指数.总之,控释尿素减氮 20%～30%能保证水稻产量和防控稻田氮渗漏淋失.

1996—2016年松嫩平原传统大豆种植结构的时空演变

刘航, 吴文斌, 申格, 黄青

2018, 29(10):  3275-3282.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.011

摘要 ( 367 )   PDF (4757KB) ( 35 )  

在转基因大豆冲击下,我国传统大豆种植面积大幅下降,研究大豆主产区传统大豆种植结构及其动态变化对我国大豆进出口贸易和保障国家粮食安全意义重大.本研究基于1996—2016年Landsat TM/OLI遥感影像,以遥感、地理信息系统技术为支撑,利用随机森林方法提取大豆空间分布信息,并结合景观格局指数分析松嫩平原大豆种植结构时空演变特征.结果表明: 1996—2016年,松嫩平原大豆种植面积呈波动变化;在与其他地物类型面积转换中,大豆与其他作物面积间的转换最明显;大豆斑块面积占作物总面积的比例呈先增后减特征,而斑块密度指数和分离度指数均呈先减后增趋势.松嫩平原传统大豆种植结构时空演变表现出种植面积波动变化、破碎度增加、空间分布趋于离散的特征;国内外市场及政策导向成为传统大豆种植结构变化的重要影响因素.

不同覆盖方式对旱地胡麻土壤硝态氮和籽粒产量的影响

高玉红, 吴兵, 牛俊义, 郭丽琢, 刘宏胜, 崔红艳, 李春春, 可佳

2018, 29(10):  3283-3292.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.022

摘要 ( 322 )   PDF (851KB) ( 23 )  

为了探讨黄土高原旱作雨养条件下覆盖种植胡麻田土壤硝态氮动态特征和增产效果,在2015和2016年胡麻生长季,以常规种植模式为对照(CK),研究了3种覆盖方式(全膜微垄覆土穴播、全膜覆土穴播和秸秆覆盖条播)对胡麻籽粒产量和关键生育时期农田硝态氮分布的影响.结果表明: 与CK相比,覆盖处理的胡麻籽粒产量分别增加56.1%(2015)和22.7%(2016),且均以全膜覆土穴播处理的籽粒产量最高.覆膜提高了胡麻根际土壤水分含量,在整个生育期的影响程度为先增加后降低;随着胡麻生育进程的推进,土壤硝态氮含量逐渐降低.两年试验中,覆盖处理下胡麻现蕾期0～40 cm土层硝态氮含量分别比CK增加3.1%～18.6%(2015)和5.1%～16.4%(2016),其中,全膜覆土穴播的增幅最大.2015年,胡麻盛花期和成熟期0～100 cm土层土壤硝态氮积累量较CK分别增加10.2%～22.2%和8.6%～21.4%,特别是在降雨较多的成熟期,0～40 cm土层土壤硝态氮含量较40～100 cm土层显著提高3.3%～4.9%,说明覆盖处理可以减缓硝态氮向下层的迁移.2016年,生育后期的高温干旱对胡麻生长造成了极大的影响,胡麻成熟期覆盖处理0～100 cm土层硝态氮积累量较CK显著增加6.6%～18.0%.相关分析表明,胡麻关键生育时期不同土层的土壤硝态氮含量与籽粒产量之间有显著正相关关系.综合考虑,全膜覆土穴播模式是适宜干旱、半干旱区推广应用的胡麻高产高效栽培方式.

西北半干旱区深旋松耕作对马铃薯水分利用和产量的影响

张绪成, 马一凡, 于显枫, 侯慧芝, 王红丽, 方彦杰

2018, 29(10):  3293-3301.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.023

摘要 ( 345 )   PDF (946KB) ( 35 )  

探明深旋松耕作技术(VRT)对西北黄土高原半干旱区马铃薯阶段性耗水、个体和群体生长状况、产量、水分利用效率和经济收益的影响,可为寻求抗旱增产、资源高效利用的耕作方法提供依据.本研究采用随机区组设计,于2016和2017年设置旋耕15 cm (TT)、深松40 cm (DLT)、深旋松耕40 cm (VRT) 3种耕作方式,测定马铃薯不同生育时期0～200 cm土层土壤贮水量、叶片SPAD值、叶面积指数、植株干物质量和产量等指标,计算阶段耗水量、水分利用效率(WUE)、商品率、商品产量、纯收益和新增收益等指标,探究深旋松耕作对马铃薯生产效率和经济效益的影响.结果表明: 与TT和DLT相比,VRT能显著促进马铃薯在盛花期和块茎膨大期的耗水,2016和2017年分别较DLT、TT增加了46.7、35.7和27.2、47.3 mm.由于VRT促进马铃薯耗水,叶片SPAD值、干物质量和叶面积指数均显著提高,证明它能促进马铃薯个体和群体发育.基于较高的个体和群体生长量,VRT的马铃薯块茎产量显著提高,分别在2016和2017年较DLT和TT增加了156.8%、47.8%和24.8%、41.0%,WUE相应地提高了92.3%、19.2%和18.9%、26.6%.深旋松耕作使马铃薯商品薯产量显著增加,纯收益和新增纯收益显著提高,在2016和2017年分别达到 12631.9、11019.1和29498.3、18245.5元·hm^-2.深旋松耕作促进马铃薯花期和块茎膨大期耗水,使马铃薯叶片SPAD值、干物质量和叶面积指数显著提高,导致块茎产量和水分利用效率明显升高,并提高了商品薯产量和纯收益,是适宜于西北黄土高原半干旱区马铃薯种植的耕作技术.

外源施钙对盐胁迫下花生营养元素吸收与分配的影响

史晓龙, 张智猛, 戴良香, 张冠初, 慈敦伟, 丁红, 田家明

2018, 29(10):  3302-3310.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.026

摘要 ( 363 )   PDF (654KB) ( 36 )  

为解决盐碱地花生养分吸收不畅及分配受阻等问题,研究外源施钙对盐胁迫下花生氮、磷、钾、钙、镁吸收积累、分配特性和产量的影响,为盐碱地花生生产合理、高效施肥提供理论依据.以‘花育25号’为材料,在0.3%盐胁迫浓度下,设置4个Ca浓度梯度[T₁(0)、T₂(75)、T₃(150)和T₄(225) kg·hm^-2 CaO]进行盆栽试验.结果表明: 花生植株内养分含量依次为氮>钾>钙>磷>镁,苗期植株对氮和钙素的吸收中心均在叶片,磷、钾、镁的吸收中心为茎,苗期近一半的营养积累分配在各元素相应的生长中心.成熟期氮、磷、钾吸收中心转移到荚果中,尤以氮、磷在籽仁中的积累量居多,达72.3%～78.9%;钙、镁的吸收中心仍为叶片和茎,其分配比例分别为49.8%、32.6%.盐胁迫明显抑制花生植株各器官对氮、磷、钾、钙和镁各元素的吸收积累与分配,尤以对叶片和籽仁中氮素积累的抑制较为显著,但盐胁迫对荚果中镁的积累有促进作用.外源钙对盐胁迫下花生植株各器官氮、磷、钙和镁的吸收累积有明显的促进作用,尤其对籽仁中磷素积累的调节最为显著,其在籽仁中的积累量提高50%以上.适宜的钙施用量可显著促进盐胁迫下花生养分吸收积累量,提高花生成熟期荚果中氮、磷、钾的分配比,最终提高产量.综合各养分吸收、积累分配和产量结果,在0.3%盐胁迫条件下钙肥适宜施用量为150 kg·hm^-2 CaO.

地膜使用年限对遵义市烟田土壤和烟叶邻苯二甲酸酯累积的影响

张欣, 李志涛, 陈秋实, 徐莉, 孙光军, 张仕祥, 焦加国

2018, 29(10):  3311-3318.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.039

摘要 ( 382 )   PDF (770KB) ( 21 )  

研究地膜使用年限对土壤和烟叶邻苯二甲酸酯(PAEs)积累的影响,以明确地膜持续使用条件下PAEs的土壤污染分布特征及在烟叶中的富集状况.在遵义市连阡村和沙湾村采集了不同覆膜年限的烟田土壤及相应的烟叶,采用气相色谱仪质谱联用技术(GC-MS),对土壤-烟叶中6种优先控制PAEs含量进行了测定.结果表明: 所有土壤和烟叶样品中6种邻苯二甲酸酯化合物累计(∑PAEs)分别为(2.66±0.60)和(3.58±0.64) mg·kg^-1,其中,邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)含量最高,邻苯二甲酸正二丁酯(DBP)次之,二者之和分别占土壤和烟叶∑PAEs的92.7%和88.9%.DEHP、DBP、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)检出率均为100.0%,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的检出率略低,邻苯二甲酸正二辛酯(DnOP)检出率最低.随着地膜使用年限的增加,土壤和烟叶中PAEs含量显著增加,且在地膜使用的前1~ 8年增加更为明显,后期趋于平缓.土壤和烟叶中的PAEs含量与覆膜年限呈显著正相关关系,覆膜年限的增加会显著促进土壤和烟叶中PAEs的积累.烟叶与土壤之间∑PAEs的累积量相关性不显著.

富士苹果幼树生长与氮素积累和利用动态

田歌, 王芬, 徐新翔, 贾志航, 葛顺峰, 姜远茂

2018, 29(10):  3319-3325.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.024

摘要 ( 345 )   PDF (809KB) ( 33 )  

以6年生烟富3/SH6/平邑甜茶为试材,用整株破坏性解析的方法,研究了萌芽期至果实成熟期7个时期下的树体生长和氮素积累动态,并借助¹⁵N同位素示踪技术研究了树体对肥料氮的吸收利用和分配特性,以期阐明苹果树的氮积累动态和肥料氮的最大效率期,从而为科学施氮提供理论依据.结果表明: 萌芽期(3月25日)至果实成熟期(萌芽后210 d)红富士苹果幼树整株干物质净积累量为4.51 kg,其中果实占66.5%,叶梢(叶片与新梢,下同)占20.2%,多年生器官占13.3%;叶梢干物质积累量在萌芽后30～60 d增长幅度较大,占其整个处理时期的42.9%;果实干物质积累量在萌芽后120～180 d增长幅度大,占整个处理时期的70%.整株氮素净积累量为29.1 g,在萌芽后30～60 d和120～180 d增长较快,分别为7.2和12.8 g,占整个处理时期的24.7%和44%;叶梢在萌芽后0～60 d氮积累速率较快,占其整个时期的69.1%;果实的氮积累量在萌芽后120～180 d最快,占其整个时期的60.8%;多年生器官的氮积累量在处理周期内呈先下降后上升的趋势,并在萌芽后 60 d到达最低水平.树体在不同时期的¹⁵N利用率差异显著,分别在萌芽后30～60、120～150和150～180 d处于较高水平,¹⁵N利用率分别为2.3%、4.1%和4.0%;多年生器官在各个时期的¹⁵N分配率均呈现较高水平,新生器官的¹⁵N分配率均为先上升后下降的趋势,其中叶片新梢在萌芽后30～60 d达到最高水平,为38.4%;果实在萌芽后120～150 d和150～180 d到达最高水平,分别为15.0%和16.6%.因此,叶片和新梢氮素积累的关键时期为萌芽后30～60 d;果实氮素积累的关键时期为萌芽后120～180 d;树体对肥料氮的最大效率期为萌芽后30～60 d和120～180 d.

供给侧改革视角下中国省域生态产品有效供给及影响因素

郑晶, 于浩

2018, 29(10):  3326-3336.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.010

摘要 ( 389 )   PDF (576KB) ( 33 )  

生态产品是事关人类生命健康、经济社会建设的世界性稀缺产品.为了更好地分析生态产品有效供给问题,找出生态产品有效供给的规模效率的变化规律,本研究利用2004—2015年的面板数据,以劳动力、资本、能源和技术为投入变量,以GDP、生态产品和非期望产出为产出变量,运用SBM-Undesirable模型和泰尔指数对我国生态产品有效供给的规模效率及其差异性进行测算,并运用Tobit模型进一步对其影响因素进行实证分析.结果表明: 我国生态产品供给规模效率在2011年以前呈下降趋势,以2012年为转折点呈现上升态势,但地区间仍有较大差距.全国及各地区生态产品有效供给效率的影响因素不尽相同,从全国总体情况看,经济发展水平、产业结构(第二产业增加值占GDP比重)、科技投入、金融资本投入(环境污染治理占GDP比重)、能源消费结构(煤炭消费量占能源消费总量比重)和农业面源污染的影响为负,而生态空间及外贸结构的影响为正;在东部地区,产业结构、科技投入、金融资本、能源消费结构和农业面源污染的影响为负,经济发展水平、生态空间及外贸结构的影响为正;在东北地区,经济发展水平、农业面源污染和外贸结构的影响为负,产业结构、科技投入、能源消费结构和生态空间的影响为正;在中部地区,经济发展水平、科技投入、金融资本、能源消费结构、农业面源污染和生态空间的影响为负,产业结构和外贸结构的影响为正;在西部地区,产业结构、能源消费结构和农业面源污染的影响为负,经济发展水平、科技投入、金融资本、生态空间及外贸结构的影响为正.在进一步对以上实证测算进行理论分析的基础上,从供给侧改革的角度提出有效提高生态产品供给规模效率的政策启示,包括注重转变经济发展方式、优化生态系统结构和遵循生态法则进行整体治理等.

基于土地利用/覆盖变化的中国大陆沿海地区生态状况评价

孟紫琪, 龙凌波, 佘倩楠, 程丹阳, 刘敏

2018, 29(10):  3337-3346.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.016

摘要 ( 404 )   PDF (2085KB) ( 29 )  

研究沿海地区土地利用变化及其对生态状况的影响,对于了解区域生态状况演变乃至全球变化具有重要意义.本研究以中国大陆沿海地区1980、1990、1995、2000、2005、2010和2015年7期土地利用/覆盖、高程及基础地理信息数据为关键数据源,利用生态等级指数法,对10个省级行政单位56个城市的生态状况进行综合评价,分析其时间动态演变和空间分异特征,深入探讨了高程分异及海陆梯度对我国大陆沿海地区生态状况的影响.结果表明:1980—2015年间,我国大陆沿海地区生态状况基本稳定,呈现逐步恶化、局部改善的特征.我国大陆沿海地区生态状况大致以杭州湾为界,呈南高北低的空间分异特征.大陆沿海地区生态等级指数高程分异显著,海拔<10 m的地区生态状况相对较差,海拔<30 m的区域在研究时段内生态状况的恶化趋势最为明显;研究区生态状况随着海拔的升高而增加,且海拔>400 m区域的生态状况在研究时段内呈现逐步好转的趋势.大陆沿海地区生态等级指数在海陆方向上亦存在梯度特征,自陆向海呈现高-低-高模式,距海10 km处生态状况变化最为显著,且随着距海距离的增加而降低.

南瓮河自然保护区生态环境质量遥感评价

刘盼, 任春颖, 王宗明, 张柏, 陈琳

2018, 29(10):  3347-3356.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.014

摘要 ( 413 )   PDF (4772KB) ( 44 )  

运用遥感技术,科学、快速地评价区域生态环境质量,能够为区域生态环境的保护、治理和规划等提供科学依据.本研究以1990、2000和2015年的Landsat TM/OLI/TIRS为数据源,使用主成分分析方法确定湿度分量、归一化植被指数、地表温度和干度指数4个指标的权重,运用遥感生态指数(RSEI)评价模型,对南瓮河自然保护区1990—2015年的生态环境进行评价.结果表明: 遥感生态指数能够较好地反映研究区生态环境质量状况及其时空分异;1990—2015年,保护区 RSEI均值由0.55上升至0.83,生态环境质量优良以上区域面积所占百分比逐年增加,这与该等级中森林所占比例增加有关;保护区生态环境质量变好的区域所占比例高达91.4%,这与保护区的建立及相关工程与非工程防护措施的实施密切相关;核心区、缓冲区北部生态环境质量下降的主要原因是火灾的发生导致森林植被遭到破坏,而道路附近和试验区的东南部生态环境质量的下降与人类活动的干扰密不可分.

基于低影响开发的滨海工业园区景观生态规划——以营口市沿海产业基地二期为例

李绥, 修黛茜, 石铁矛, 周诗文, 付士磊, 于畅

2018, 29(10):  3357-3366.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.009

摘要 ( 391 )   PDF (5116KB) ( 26 )  

工业园区的低影响开发(LID)是我国海绵城市建设的重要内容.本研究根据景观生态学原理,通过分析景观格局对水文过程的影响,探讨工业园区雨洪管控的生态空间结构优化方法.首先,根据滨海地区水文和地质条件对工业园区进行景观格局优化,梳理水系廊道,整合绿地斑块;然后,根据下垫面特征进行雨洪管控区域划分,确定不同管控分区的径流控制指标,并选择不同景观节点的LID技术措施,实现工业园区生态基础设施合理的空间配置.结果表明: 通过景观格局优化,工业园区内构建的生态网络加强了景观的连通性,多种LID技术的组合使园区径流控制率由45%提升至70%,其中,透水铺装、下沉式绿地、雨水花园、湿塘、植草沟面积占总面积的比例分别为1.3%、1.9%、0.2%、0.2%、0.1%.本研究能够为滨海工业园区的低影响开发建设提供新的思路和方法.

基于形态空间格局分析和最小累积阻力模型的广州市生态网络构建

杨志广, 蒋志云, 郭程轩, 杨晓晶, 许晓君, 李潇, 胡中民, 周厚云

2018, 29(10):  3367-3376.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.019

摘要 ( 554 )   PDF (1293KB) ( 164 )  

构建生态网络对改善快速城市化背景下城市生态环境问题具有重要作用.本研究以广州市为研究区,采用形态学空间分析方法(MSPA)和景观指数法,提取景观连通性较好的核心区作为生态源地,并基于最小累积阻力模型(MCR)构建广州市生态廊道网络,通过重力模型和连通性指数定量分析生态网络结构,最后提出生态网络的优化对策.结果表明: 广州市共有10块核心区可作为生态源地,重要廊道有18条,一般廊道有27条,主要分布在研究区东北部;优化后的生态网络增加了5个生态源地和13条规划廊道,其结构指数有所改善;林地是生态廊道的主要组成景观,重要廊道的适宜宽度为60～100 m,规划廊道的适宜宽度为30～60 m.研究结果可为城市生态廊道规划提供科学参考.

页岩气开发区井场开发对土地利用和生物量的影响

陈宏坤, 杜显元, 郭宇, 张心昱, 吴骞, 王秋兵, 贺吉安, 马良

2018, 29(10):  3377-3384.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.008

摘要 ( 360 )   PDF (1746KB) ( 22 )  

在我国四川页岩气开发区井场周围受人类活动影响较大的村镇、农田,页岩气开发对土地利用变化、植被生物量影响还不清楚.本研究利用2012、2017年遥感影像解译及2017年地面样方调查数据,分析页岩气开发区的井场、缓冲区土地利用和生物量变化,分析页岩气井区的影响范围及其造成的植被生物量损失.结果表明: 2012—2017年间,页岩气开发使93.81 hm²土地转化为工矿用地,其中,近一半(48.6%)为旱地(45.61 hm²),17.2%为有林地(16.13 hm²)、11.0%为居民点(10.28 hm²)、11.1%为灌木林地(10.39 hm²);页岩气井区开发阶段影响范围在0~50 m,在进入稳产阶段后影响范围减少;页岩气开发造成研究区植被生物量损失2477.53 t,其中,71.6%由井场直接压占造成,其余(28.4%)由井场附属道路及临时占地引起.页岩气井场直接压占旱地和有林地是页岩气开发区土地利用变化和生物量损失的重要原因.本研究可为该区域的生态环境管理、页岩气开发的可持续发展提供科学依据.

我国钢渣碳汇的量化分析

刘丽丽, 王娇月, 邴龙飞, 凌江华, 徐萌, 郗凤明

2018, 29(10):  3385-3390.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.015

摘要 ( 469 )   PDF (655KB) ( 31 )  

在全球温室气体浓度升高的背景下,如何减少碳排放、增加碳吸收是当前应对气候变化研究的热点.本研究基于我国1963—2016年粗钢产量,采用温室气体清单指南编制方法,建立了钢渣碳汇核算方法,核算了我国1963—2016年钢渣碳汇量,并进行了不确定性分析.结果表明: 1963—2016年间,我国钢渣的年碳汇量总体呈上升趋势,从3.75×10³ t C增加至1359.32×10³ t C.1963—2016年间我国钢渣累积碳汇量为15×10⁶ t C,钢渣碳汇的总不确定性约为±30.4%.钢渣年碳汇量由当年产钢渣碳汇量和历年产钢渣碳汇量两部分组成.由于钢渣结构致密,年碳化速率较小,导致1963—2016年间当年产钢渣碳汇量较小,占钢渣碳汇总量的37%;历年产钢渣碳汇量较大,占钢渣碳汇总量的63%.虽然钢渣年碳汇量不大,但长期累积碳汇量非常可观,其碳汇作用不容忽视.今后研究应细化不同环境条件下钢渣碳化速率,降低钢渣碳汇核算的不确定性;推动以钢渣为原材料的碳捕集与封存技术发展,增加有效碳汇,为我国应对气候变化国际谈判提供科技支撑.

沈阳市城区绿地生态系统服务价值的时空变化

陈宏伟, 许晶, 刘娜, 洪娇娇, 齐淑艳, 袁昊

2018, 29(10):  3391-3397.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.013

摘要 ( 417 )   PDF (955KB) ( 34 )  

城市绿地是城市自然生态系统的组成部分,具有十分重要的生态服务功能.基于沈阳市城区2005、2010和2015年3期土地利用数据,参照中国生态系统单位面积生态服务价值当量,计算沈阳市绿地系统生态服务价值,分析其时空变化特征及变化速率.结果表明: 研究期间,沈阳市耕地面积降低最明显,2005—2010和2010—2015年的降幅分别达3.5%、10.9%;林地面积增加幅度较小,草地面积的增幅达17.2%.2005—2010年,沈阳绿地生态系统服务价值从2005年的11.76亿元增加至2010年的23.48亿元,然后下降至2015年的11.29亿元.各行政区绿地生态系统服务价值年变化存在显著差异,于洪区、沈北新区以及和平区变化最显著,变异系数分别达到64.9%、60.4%和40.8%,不同行政区绿地生态系统服务价值也存在显著差异,皇姑区、棋盘山区和东陵区地均生态系统服务价值较高.研究区土壤保持功能的服务价值最高,占总服务价值的15%以上.研究期间,粮食生产功能的服务价值降低最明显,城市扩张和农业用地转变以及城市公园绿地的建设是绿地生态系统服务价值变化的主要因素.

长期施肥对砂姜黑土丛枝菌根真菌群落的影响

马玉颖, 张焕朝, 项兴佳, 王道中, 郭熙盛, 郭志彬, 孙瑞波, 褚海燕

2018, 29(10):  3398-3406.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.035

摘要 ( 508 )   PDF (1090KB) ( 47 )  

在农业生态系统中,丛枝菌根真菌(AM真菌)与很多作物的根系都存在互惠互利的共生关系,与作物的生长和健康密切相关,同时,这类特殊的真菌群落也会受到施肥等农业措施的影响.本研究依托长期定位试验4个试验处理(不施肥、单施化肥、化肥配施秸秆、化肥配施粪肥),研究砂姜黑土AM真菌群落对不同施肥措施的响应及其影响因素,探索不同处理AM真菌指示种的存在.结果表明: 砂姜黑土中的主要AM真菌类群为原囊霉科、多孢囊霉科、巨孢囊霉科、近明球囊霉科、球囊霉科和类球囊霉科;其中类球囊霉属在化肥和有机物料配施中具有显著指示作用.与对照相比,长期单施化肥显著改变AM真菌群落结构并降低其多样性,配施秸秆处理进一步降低AM真菌群落多样性,而配施粪肥明显缓解因施用化肥而造成的多样性减少现象.检验发现,导致AM真菌群落变化最主要的影响因素是土壤pH和可溶性碳.总之,长期不同有机物料和化肥配施对砂姜黑土AM真菌群落结构和多样性会产生不同影响,其中化肥配施粪肥更有利于土壤AM真菌群落多样性的维持.

有机物料厌氧发酵液中拮抗苹果再植障碍病原真菌的细菌筛选及其防治效果

刘丽英, 刘珂欣, 朱浩, 迟晓丽, 许超, 张潇, 刘维维, 金晓, 孙中涛, 毛志泉

2018, 29(10):  3407-3415.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.036

摘要 ( 423 )   PDF (2548KB) ( 17 )  

有机物料厌氧发酵液(AFOF)能显著改善苹果再植障碍.本研究对AFOF中能拮抗苹果再植障碍主要病原菌(腐皮镰刀菌、层出镰刀菌、尖孢镰刀菌、串珠镰刀菌)的细菌进行了分离筛选,并对其作用效果进行了盆栽验证.结果表明: AFOF能显著抑制病原真菌的生长繁殖;对峙试验共得到4株具有较强拮抗作用的细菌(L11、L12、L13、L14),最高抑菌率达到57.3%,鉴定发现这4株细菌均属于芽孢杆菌属,相互之间没有明显的拮抗作用;在盆栽条件下,与连作土相比,溴甲烷熏蒸处理和拮抗菌菌液处理对平邑甜茶幼苗的生物量均有不同程度的促进作用;在幼苗的长势上,溴甲烷熏蒸处理效果要好于拮抗菌菌液处理;在根系活力上,拮抗菌菌液处理效果要好于溴甲烷熏蒸处理,根系长度、根尖数分别增加了25.1%、70.9%.与连作土处理相比,拮抗菌菌液和溴甲烷熏蒸均能显著降低土壤中的真菌数量,分别降低了71.2%和64.2%,拮抗菌菌液处理能显著增加土壤中的细菌和放线菌数量,分别增加了48.0%和140.2%,使土壤微生物结构向“细菌型”转化;而溴甲烷熏蒸处理显著降低了土壤中的细菌和放线菌数量,说明拮抗菌的确能够抑制土壤中病原真菌的生长.

柳树新无性系(A42)对富营养水体不同浓度磷的吸收和净化机制

蔡泽宇, 张建锋, 陈光才, 张涵丹, 孙士咏, 李晓刚, 秦光华

2018, 29(10):  3416-3424.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.037

摘要 ( 357 )   PDF (632KB) ( 29 )  

磷是评价水体富营养化的因子之一,也是植物生长必需营养元素,研究速生木本植物对富营养水体中磷的吸收具有重要意义.本研究以旱柳新无性系A42为对象,于2017年7—9月在温室大棚中进行浮床水培试验,研究了旱柳对不同磷营养水平水体(低磷0.1、0.2 mg·L^-1;中磷1.0、2.0 mg·L^-1;高磷10.0 mg·L^-1)的吸收和净化机制.结果表明:旱柳能有效净化水体中的磷营养(21 d达到79%以上),去除量与水体磷浓度呈正相关,但去除率随水体磷浓度增加呈先升高后降低趋势.旱柳可于7 d内将磷浓度为0.1～1 mg·L^-1的富营养水体中磷浓度降低至富营养阈值(0.016～0.032 mg·L^-1).旱柳富集同化的磷含量占水体磷总输入量的29.0%～66.9%,富集同化量与富集同化率分别与水体磷浓度呈正相关和负相关.旱柳在不同磷浓度水体中均能正常生长,根冠比随水体磷浓度下降而显著增加.氮、磷在旱柳体内积累均表现为茎>叶>根,旱柳的氮、磷转运系数均大于3,在高磷浓度水体中,氮磷营养在旱柳的茎部大量积累,氮、磷转运系数分别显著增加至4.53±0.24和4.92±0.62.表明旱柳在不同磷浓度富营养水体中均能正常生长且有良好的净化能力,能够通过富集转运磷营养至地上部来减少二次污染.实际应用中,对于低磷浓度水体,适合做短期净化;对于高磷浓度水体,适合做长期净化.

不同入流条件下植被过滤带对坡面径流氮、磷的拦截效果

佘冬立, 阿力木·阿布来提, 陈倩, 韩笑

2018, 29(10):  3425-3432.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.017

摘要 ( 356 )   PDF (1847KB) ( 24 )  

植被过滤带能有效拦截坡面径流泥沙,在防治水土流失和农业面源污染等方面具有重大潜力.为探讨不同入流条件下植被过滤带对坡面径流氮、磷的拦截效果及其水动力学机理,本研究通过模拟上方来水冲刷试验,定量分析了上方来水流量、氮磷含量浓度等因素影响下植被过滤带对径流氮、磷的拦截规律及其与径流水动力学参数之间的关系.结果表明: 植被过滤带能有效拦截上方来水中氮、磷等污染物,入流流量分别为200、400、600 L·h^-1时,模拟植被过滤带对总氮的拦截率分别为74.9%、62.0%、58.3%,对总磷拦截率分别为85.0%、75.6%、72.0%,在上方来水流量较低时拦截效果最优;上方来水入流氮、磷浓度变化对植被过滤带拦截效率的影响不显著.不同入流条件处理下,植被过滤带对氮、磷的拦截率随弗洛德数增大而增大,呈显著线性正相关关系;与阻力系数、水流剪切力、水流功率呈线性负相关关系;其中,氮、磷拦截率与水流剪切力的相关关系最优,可以用含水流剪切力的公式表征植被过滤带对氮、磷的拦截效率.

乙烯与NO互作对镉胁迫下荷花的抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响

袁满, 徐迎春, 牛叶青, 周慧, 安奕霖, 金奇江, 王彦杰

2018, 29(10):  3433-3440.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.033

摘要 ( 429 )   PDF (983KB) ( 23 )  

以荷花‘微山湖红莲’实生苗为试验材料,研究镉(Cd,50 μmol·L^-1)胁迫下,外源乙烯前体1-氨基环丙烷羧酸(ACC,100 μmol·L^-1)、ACC与一氧化氮合酶(NOS)抑制剂N-硝基-L-精氨酸(L-NNA,200 μmol·L^-1)、ACC与硝酸还原酶(NR)抑制剂钨酸钠(Tu,1 mmol·L^-1),ACC与一氧化氮(NO)清除剂2-苯基-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-3-氧代-1-氧(PTIO,200 μmol·L^-1),外源NO供体硝普钠(SNP,500 μmol·L^-1)、SNP与乙烯信号转导抑制剂硫代硫酸银(STS,100 μmol·L^-1)处理下荷花幼苗叶片的受害程度及抗坏血酸(AsA)-谷胱甘肽(GSH)循环的变化情况.结果表明: Cd胁迫下,荷花叶片受害症状明显,其相对电导率、丙二醛(MDA)、AsA和GSH含量显著上升,抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性明显降低;ACC的添加进一步增加了Cd对荷花叶片的毒害症状,并加剧了4种抗氧化酶活性的降低,但增加了抗氧化剂的含量;SNP的添加对荷花叶片的伤害起到加重作用,并导致GR和MDHAR活性降低以及AsA和GSH含量的升高;PTIO可显著提高Cd和ACC复合处理下荷花叶片APX、GR、MDHAR和DHAR的活性并降低AsA和GSH的含量,而L-NNA和Tu效果不如PTIO明显;STS可显著缓解Cd和SNP复合处理下荷花叶片的毒害症状,并提高4种抗氧化酶的活性、降低AsA和GSH的含量.由此说明,乙烯和NO在AsA-GSH循环中存在互作,二者相互促进,共同调控AsA-GSH循环,进而参与调控荷花对Cd胁迫的响应.

枸杞岛海藻场6种大型海藻光合荧光特性比较

章守宇, 向晨, 周曦杰, 刘书荣, 程晓鹏, 王凯

2018, 29(10):  3441-3448.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.031

摘要 ( 582 )   PDF (665KB) ( 22 )  

海藻光合荧光特性研究对分析藻类光合作用和固碳能力具有重要的作用.利用水下调制荧光仪(DIVING-PAM)测定了枸杞岛后头湾夏季常见6种大型海藻孔石莼、斯氏刚毛藻、舌状蜈蚣藻、鼠尾藻、多管藻和羊栖菜的量子产量、快速光曲线(RLC)相关参数.结果显示: 6种常见海藻孔石莼、斯氏刚毛藻、舌状蜈蚣藻、鼠尾藻、多管藻和羊栖菜最大量子产量(F_v/F_m)分别为0.702、0.704、0.457、0.618、0.421、0.567,各物种的开放PSⅡ反应中心原初光能捕获效率(F_v′/F_m′)的大小依次是斯氏刚毛藻>孔石莼>鼠尾藻>羊栖菜>舌状蜈蚣藻>多管藻,且孔石莼、斯氏刚毛藻、羊栖菜的F_v′/F_m′与其他5种大型海藻的差异均达到显著水平;在快速光响应曲线中,羊栖菜、鼠尾藻和孔石莼的最大相对电子传递速率与初始斜率α较高,证明其具有较强的光合能力和捕光能力;舌状蜈蚣藻较高的RLC初始斜率α和较低的I_k表明其有较强的耐弱光能力.3种门类大型海藻之间光合特性有较为显著的差异,其中褐藻门的羊栖菜、鼠尾藻与绿藻门的孔石莼拥有极高的光合活性和抗强光能力,研究结果可为藻场保护工作和大型海藻固碳能力评估提供理论依据.

桃小食心虫和梨小食心虫幼虫肠道细菌多样性

李艳艳, 孙丽娜, 田志强, 韩海斌, 张怀江, 仇贵生, 闫文涛, 岳强

2018, 29(10):  3449-3456.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.034

摘要 ( 473 )   PDF (2609KB) ( 74 )  

为明确桃小食心虫和梨小食心虫幼虫肠道细菌的结构和多样性,本研究利用Illumina HiSeq技术对饲喂金冠苹果的桃小食心虫和梨小食心虫幼虫肠道细菌的16S rRNA V4变异区进行测序与分析.结果表明: 共获得桃小食心虫幼虫肠道细菌229043条reads,聚类为2112个OTUs,注释得到27个门,65个纲,124个目,205个科,281个属;共获得梨小食心虫幼虫肠道细菌240389条reads,聚类为957个OTUs,注释得到22个门,46个纲,89个目,145个科,180个属.桃小食心虫幼虫肠道细菌以变形菌门(87.98%±5.29%)、厚壁菌门(3.91%±1.19%)和放线菌门(1.04%±0.47%)为主;梨小食心虫肠道细菌以变形菌门(50.06%±19.56%)、厚壁菌门(32.02%±8.48%)和蓝细菌门(25.24%±10.28%)为主.两种食心虫在门、纲、目、科、属、种水平上均存在显著差异.从本研究结果看,即使均以苹果为寄主,两种食心虫幼虫肠道细菌结构和多样性也存在显著差异,桃小食心虫幼虫肠道细菌多样性比梨小食心虫丰富,这可能与两者不同的取食特性和消化机制有关.本研究结果为后期揭示肠道微生物与两种食心虫相互作用关系奠定了基础.

基于稳定同位素方法的闽江口常见鱼类群落营养结构的季节性变化

石焱, 何雄波, 李军, 沈忱, 冯晨, 郭峻宏, 招春旭, 康斌

2018, 29(10):  3457-3463.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.032

摘要 ( 477 )   PDF (607KB) ( 34 )  

为了解闽江口常见鱼类群落的营养结构特征,于2015年冬季(1月)、春季(5月)、夏季(8月)、秋季(11月)采集闽江口底拖网渔业资源样品,利用稳定同位素分析闽江口常见鱼类群落营养结构特征及其季节性变化,并计算了基于δ¹³C-δ¹⁵N量化的7个营养结构的群落范围指标.结果表明: 闽江口常见鱼类群落除夏季和秋季的δ¹³C值之间不存在显著性差异,其余各季节之间δ¹³C值均差异显著;δ¹⁵N值春季与其余3个季节都表现出显著性差异,而其余3个季节δ¹⁵N值互相之间均无显著性差异.稳定同位素的量化指标表明: 闽江口常见鱼类群落的营养结构存在季节差异,春季的生态位总空间(TA)、核心生态位空间(SEAc)、鱼类基础食物来源(CR)、营养长度(NR)、鱼类营养多样性(CD)均为四季的最大值;从夏季至秋季再到冬季,生态位总空间(TA)、核心生态位空间(SEAc)、鱼类基础食物来源(CR)、营养长度(NR)、鱼类营养多样性(CD)和营养位置差异(MNND)均逐步上升.闽江口常见鱼类群落营养结构的季节差异可能与鱼类生殖洄游和群落内食源多样性的变化密切相关.

综合评述

外来入侵种互花米草防治研究进展

谢宝华, 韩广轩

2018, 29(10):  3464-3476.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.006

摘要 ( 554 )   PDF (964KB) ( 89 )  

互花米草在其原产地具有保滩护堤、促淤造陆等生态功能,但在被引入其他地区后,常给当地生态系统带来诸多负面影响,因此,互花米草常被视为入侵种,对互花米草的入侵性以及防控方面的研究成为一大热点.本研究从物理防治、化学防治、生物防治、生物替代防治、综合防治和防控策略6个方面综述了互花米草防治的最新研究进展,对各类措施的理论基础、技术方案、防治效果和环境影响等方面进行了分析,指出了现有防治技术的不足,并提出生态风险分区防控等建议.

土壤呼吸组分对气候变暖的响应研究进展

马志良, 赵文强, 刘美, 朱攀, 刘庆

2018, 29(10):  3477-3486.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.007

摘要 ( 611 )   PDF (603KB) ( 78 )  

气候变暖正在深刻地改变全球碳循环过程.土壤呼吸作为全球碳循环的重要环节,连接着植物-土壤-微生物之间的碳转移过程.土壤呼吸可分为异养呼吸和根源呼吸(根系呼吸和根际微生物呼吸)等组分.土壤呼吸各组分的发生部位与利用的有机碳源不同,其对气候变暖的响应可能存在显著差异.然而,目前的研究还不能完全实现土壤呼吸各组分的精确区分和量化,气候变暖对土壤呼吸各组分的影响及其具体机制仍存在很多悬而未决的问题,这极大地限制了人们对土壤碳循环评估的精确性以及对气候变暖背景下陆地生态系统碳收支格局变化的认识.本文系统综述了目前国内外土壤呼吸组分区分技术,分析了土壤呼吸组分区分的研究结果,并论述了土壤呼吸各组分对气候变暖的响应研究进展.提出仍需发展新的土壤呼吸组分区分技术或者改进和创新现有技术,未来的研究重点应放在精确区分野外条件下根源呼吸组分,同时开展土壤呼吸组分对多种环境因子变化的响应研究,以期更全面地认识土壤碳循环过程以及全球变化背景下陆地生态系统碳收支的变化趋势.

中国北方农牧交错带土地利用/覆盖变化研究综述

李旭亮, 杨礼箫, 田伟, 胥学峰, 贺缠生

2018, 29(10):  3487-3495.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.020

摘要 ( 548 )   PDF (560KB) ( 87 )  

土地利用/覆盖变化(LUCC)是人类活动行为与自然生态系统相互作用最为直接的表现形式.近年来由于人类活动的日益加剧使区域生态环境发生了剧烈变化,中国北方农牧交错带作为人类活动的强烈影响区和生态环境敏感区,是土地利用/覆盖变化研究的“热点区域”.本综述基于众多学者对于北方农牧交错带LUCC的研究成果,梳理了关于北方农牧交错带范围界定的进展,总结了当前有关本地区LUCC的研究手段、研究内容以及环境效应与应对措施等方面的最新进展,最后指出了本地区LUCC研究中存在的综合性模拟研究较少、生态环境效应不足等问题,并提出了未来研究中应多手段、多学科、多尺度研究的发展方向.

木蜂的访花行为和传粉作用

贺春玲, 朱朝东, 吴燕如

2018, 29(10):  3496-3502.  doi:10.13287/j.1001-9332.201810.038

摘要 ( 614 )   PDF (489KB) ( 57 )  

木蜂作为蜜蜂科的重要类群,是热带和亚热带地区显花植物常见的传粉者.木蜂具有访花的季节时间长、访花植物种类多、能耐高温或低光照、能嗡声传粉等特点.这些访花特点是木蜂作为热带植物、尤其是温室作物、夜间开花植物和部分茄属植物的重要传粉者.近年来国外已经证明木蜂能有效为蓝莓、西番莲、荷包豆、温室西红柿和温室甜瓜授粉,但我国有关木蜂为多数农作物传粉的重要性和有效性的证据较少.本文综述了近年来木蜂的访花行为和传粉作用的研究进展,为进一步保护、管理和利用木蜂资源提供理论依据.