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2018年 第29卷 第11期    刊出日期：2018-11-20

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摘要 ( 274 )   PDF (472KB) ( 34 )  

研究报告

华西雨屏区麻栎-喜树人工混交林林冠对降雨中钾和钠离子再分配的影响

刘一霖, 吴福忠, 蒋龙, 游成铭, 谭波, 李汉森, 杨万勤

2018, 29(11):  3503-3512.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.009

摘要 ( 577 )   PDF (1106KB) ( 51 )  

2016年12月—2017年11月研究了都江堰灵岩山麻栎-喜树人工混交林林冠对不同物候期(无叶期、展叶期、盛叶期和落叶期)雨水中K⁺和Na⁺的再分配作用.结果表明: 大气降雨中K⁺和Na⁺浓度分别为1.87和1.46 mg·L^-1,穿透雨中分别为5.78和1.39 mg·L^-1,雨水中的K⁺浓度在展叶期最高,盛叶期最低,Na⁺在无叶期和展叶期较高,盛叶期和落叶期较低;大气降雨中K⁺和Na⁺的输入量分别为25.47和21.60 kg·hm^-2·a^-1;降雨对林冠中K⁺的淋溶量为13.64 kg·hm^-2·a^-1,无叶期、展叶期、盛叶期和落叶期的淋溶量分别为1.67、6.23、2.28和3.46 kg·hm^-2,在展叶期淋溶量最大;林冠对Na⁺的截留量为11.26 kg·hm^-2·a^-1,无叶期、展叶期、盛叶期和落叶期的截留率分别为32.6%、18.0%、44.9%和31.5%,盛叶期时截留量最大.可见,麻栎-喜树人工混交林林冠对大气降雨中K⁺和Na⁺的再分配作用随物候期而变化,这为深入了解华西雨屏区森林生态系统的K⁺和Na⁺循环提供了基础数据.

沙地樟子松幼苗干旱致死过程中非结构性碳水化合物的变化

王凯, 沈潮, 曹鹏, 宋立宁, 于国庆

2018, 29(11):  3513-3520.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.005

摘要 ( 516 )   PDF (892KB) ( 46 )  

以2年生沙地樟子松幼苗为对象,通过持续自然干旱处理,研究当土壤含水量下降到田间持水量的60%、40%、30%、20%和15%时幼苗叶片水势及不同器官(一年生叶、当年生叶、茎、粗根和细根)的可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物(NSC)的含量,分析沙地樟子松幼苗在干旱致死过程中各器官NSC的分配规律及其适应机制.结果表明: 土壤含水量从田间持水量的40%下降到15%,幼苗叶片凌晨及正午水势无显著变化.当土壤含水量从田间持水量的60%下降到30%,各器官可溶性糖、淀粉、NSC含量和可溶性糖/淀粉先下降后上升.从30%下降到20%,当年生叶、一年生叶、茎和细根可溶性糖、淀粉和NSC含量降低,而粗根可溶性糖含量增加,淀粉和NSC含量减少.从20%下降到15%,当年生叶、一年生叶和茎可溶性糖、淀粉和NSC含量降低,粗根可溶性糖和NSC含量下降,淀粉含量上升,细根可溶性糖含量减少,淀粉和NSC含量增加.沙地樟子松幼苗通过不断调整各器官NSC及其组分含量变化以适应不同干旱环境,土壤含水量下降到田间持水量的30%后,幼苗可溶性糖和NSC含量总体呈下降趋势,淀粉在粗根和细根中积累,幼苗可能因碳耗竭而死亡.

山东滨海盐渍区植物群落与土壤化学因子的关系

尹德洁, 张洁, 荆瑞, 董丽

2018, 29(11):  3521-3529.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.007

摘要 ( 492 )   PDF (787KB) ( 262 )  

在山东滨海盐渍区选取81个样方进行植物群落调查,对土壤化学性质进行分析,研究耐盐植物分布与土壤pH、可溶性盐总量、全氮、全磷、有机质、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-和HCO₃^-12个土壤化学因子之间的关系.结果表明: 共记录耐盐植物30科67属85种,排名前三的优势科为菊科、禾本科、藜科.群落类型分为4类,分别是芦苇-白茅+茵陈蒿群落、盐地碱蓬+芦苇-茵陈蒿+地肤群落、芦苇-香蒲+罗布麻群落和芦苇-罗布麻群落.CCA排序表明,土壤可溶性盐总量和水溶性离子含量是影响该区域耐盐植被分布的关键土壤化学因子,其次是土壤全氮含量.优势种为芦苇,同时伴生白茅和茵陈蒿的群落在4个群落类型中具有较丰富的物种多样性,所蕴含的耐盐植物资源丰富.群落的物种多样性与土壤可溶性盐总量和水溶性盐离子含量呈显著负相关,高盐分土壤会降低群落的物种多样性指数,影响群落的物种多样性.

不同径级红松径向生长对气候变化的响应

刘敏, 毛子军, 厉悦, 夏志宇

2018, 29(11):  3530-3540.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.010

摘要 ( 488 )   PDF (1451KB) ( 43 )  

运用树木年轮气候学方法,研究原始阔叶红松林分布区内白石砬子自然保护区(40.9° N)、长白山自然保护区(42.4° N)、凉水自然保护区(47.2° N)和胜山自然保护区(49.4° N)4个纬度样地的2个径级红松径向生长对气候变化的响应,分析不同径级红松对气候因子响应的异同,以及影响不同纬度红松径向生长的关键气候因子,探讨气候变化显著的40多年中红松径向生长的变化动态.结果表明: 2个径级红松对气候因子的响应具有很大的相似性,但是小径级(胸径为10～20 cm)红松对当年生长季的平均最低气温以及上一年的气候因子更敏感,而大径级(胸径>40 cm)红松对当年生长季的平均最高气温和平均相对湿度更敏感.影响4个纬度样地红松径向生长的关键气候因子存在一定差异:在最南端的白石砬子自然保护区是当年生长季的季均气温和季均最高气温;最北端的胜山自然保护区是低温因子,包括所有季节的平均最低气温、冬季的平均最高气温,以及除上一年生长季末期和当年生长季以外所有季节的平均气温;中间纬度的长白山自然保护区是当年生长季和生长季末期的帕尔默干旱指数(PDSI)和当年生长季的降水量;凉水自然保护区是当年生长季的平均气温.在气温不断上升的40多年,最南端的2个径级红松径向生长均显著下降,最北端均显著上升,中间2个纬度样地变化均不显著.

半干旱矿区3种灌木侧根分支处折力损伤后的自修复特性

王博, 刘静, 王晨嘉, 张欣, 刘嘉伟, 李强, 张强

2018, 29(11):  3541-3549.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.003

摘要 ( 399 )   PDF (608KB) ( 21 )  

以神东矿区用于植被恢复的小叶锦鸡儿、沙柳、沙棘为对象,研究侧根分支处极限抗折力学特性及受力受损后生长指标、力学特性的自修复能力,以明确半干旱采煤沉陷区灌木侧根分支处在遭受外力损伤后的可持续固土能力.结果表明: 3种灌木生长季初期侧根分支处极限抗折力和抗折强度均存在显著差异,种间变化均表现为小叶锦鸡儿>沙柳>沙棘.小叶锦鸡儿和沙柳侧根分支处抗折强度与纤维素、木质素及棕纤维素含量呈显著正相关,沙棘抗折强度与纤维素和木质素含量呈显著负相关,与棕纤维素含量呈显著正相关.沉陷区形成的折力损伤显著破坏灌木侧根分支处的正常生长和力学特性,即使通过3个月的自修复也不能恢复到未受损水平.生长指标自修复能力越强,抗折力自修复程度越高,修复率种间变化为沙棘(91.2%)>沙柳(82.0%)>小叶锦鸡儿(73.9%),抗折力修复率种间变化为沙棘(41.4%)>沙柳(37.1%)>小叶锦鸡儿(30.0%).3种灌木侧根分支处可持续固土指数分别为小叶锦鸡儿(2.2084)>沙柳(0.2009)>沙棘(-2.4093),说明在半干旱采煤沉陷区小叶锦鸡儿可持续固土能力最强,沙柳次之,沙棘最弱.

不同荫蔽栽培下亏缺灌溉对干热区小粒咖啡水光利用和产量的影响

郝琨, 刘小刚, 韩志慧, 余宁, 程金焕, 刘闯, 李义林, 杨启良

2018, 29(11):  3550-3558.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.004

摘要 ( 415 )   PDF (799KB) ( 36 )  

干热区小粒咖啡水光管理粗放,产量和品质得不到保证.为探明干热区小粒咖啡最佳灌水和荫蔽栽培耦合模式,通过大田试验,设3个灌水水平(充分灌水、轻度亏缺灌水和重度亏缺灌水)和4个荫蔽栽培模式(无荫蔽:单作咖啡;轻度荫蔽:4行咖啡间作1行香蕉;中度荫蔽:3行咖啡间作1行香蕉;重度荫蔽:2行咖啡间作1行香蕉),研究香蕉荫蔽栽培下亏缺灌溉对小粒咖啡生长、叶片光合特性、水光利用和产量的影响.结果表明: 小粒咖啡叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)、叶片水分利用效率(LWUE)、叶片表观光能利用效率(LRUE)随灌水量的增大而增大,胞间CO₂浓度(C_i)随灌水量的增大而减小;与充分灌水相比,轻度亏缺灌水的干豆产量减小9.4%,重度亏缺灌水的干豆产量减小36.7%,水分利用效率(WUE)减小16.9%.P_n、T_r、g_s、LWUE随荫蔽度的增大呈先增大后减小的趋势,中度荫蔽栽培的增量最大;与无荫蔽模式相比,轻度荫蔽模式干豆产量增加13.0%,WUE增加12.9%,中度荫蔽栽培模式干豆产量增加23.1%,WUE增加23.4%.干豆产量、WUE、百粒咖啡豆的体积和百粒鲜质量随灌水量和荫蔽度的增大呈不同程度增大,其中,中度荫蔽栽培下充分灌水的干豆产量和WUE增量最大.相同土层深度的土壤含水率随荫蔽度的增加而减小;在0~50 cm土层,土壤含水率随土层深度的增加先增大后减小.LRUE与光合有效辐射呈显著的负指数关系或符合Logistic曲线变化.因此,从优质高产、水光高效利用的综合效益考虑,中度荫蔽栽培下充分灌水是小粒咖啡灌水处理和香蕉荫蔽栽培模式的最佳组合.

三峡库区消落带现存草本植物组成与生态位

郭燕, 杨邵, 沈雅飞, 肖文发, 程瑞梅

2018, 29(11):  3559-3568.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.006

摘要 ( 600 )   PDF (520KB) ( 55 )  

为揭示经历长期水位变动后,三峡水库消落带优势植物对可利用资源的分享状况、不同资源环境下植物种群生态位特征以及植物种间竞争和共存机制,对三峡库区秭归段典型消落带现存优势草本物种的种群空间格局及生态位特征进行研究.结果表明: 该区共有草本植物39种,隶属18科32属,以禾本科、菊科、蓼科和大戟科植物为主;狗牙根、狗尾草、狼把草和毛马唐具有较大的重要值和生态位宽度,为主要优势种;海拔145～155 m段植物生态位宽度前3位依次为狗牙根＞酸模叶蓼＞狗尾草;海拔155～165 m段植物生态位宽度前3位依次为狗尾草＞毛马唐＞狗牙根;海拔165～175 m段植物生态位宽度前3位依次为狗尾草＞狼把草＞红蓼;不同海拔物种间生态位重叠均保持较高状态,生态位宽度较小物种也可与生态位宽度较大物种有较大的生态位重叠值,仅凭生态位宽度不能判定生态位重叠值.消落带经历7次水位涨落周年后,大多数优势物种为一年生草本植物,生态位分化程度较低,在资源匮乏且不稳定的生境中种间竞争强烈,消落带植被仍处于群落演替的初级阶段.

养分异质条件下结缕草克隆分株生长、碳水化合物及可溶性蛋白的生理整合

徐苏男, 刘艳虹, 李虹仪, 陈忠林, 李悦, 张利红

2018, 29(11):  3569-3576.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.002

摘要 ( 352 )   PDF (779KB) ( 31 )  

通过对连接和断开的结缕草分株进行不同的养分处理,研究了养分异质条件下结缕草克隆分株生长、碳水化合物及可溶性蛋白含量的变化.结果表明: 在养分异质条件下,处于中、高养分水平的母株可以显著提高与其相连子株的地上、地下及总生物量,高养分下分别提高32.5%、22.1%和24.8%,降低根冠比、可溶性糖及非结构性碳水化合物(NSC)含量,高养分下分别降低7.7%、15.2%和13.1%,但是对淀粉、纤维素、可溶性蛋白含量无显著影响.处于中、高养分水平的子株对与其相连的母株生长、碳水化合物及可溶性蛋白含量没有显著影响.养分异质条件下结缕草母株对子株生物量、根冠比、可溶性糖及NSC含量有明显的生理整合,其整合强度与养分梯度呈正比,而对淀粉、纤维素及可溶性蛋白含量没有显现显著的生理整合效应.子株对母株各项指标都没有显著的生理整合,结缕草母株和子株间是一种单向的生理整合.

宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性

赵亚楠, 周玉蓉, 王红梅

2018, 29(11):  3577-3586.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.001

摘要 ( 553 )   PDF (3814KB) ( 37 )  

结合地理信息系统(GIS),运用经典统计学和地统计学方法对宁夏东部荒漠草原人工灌丛引入下0～200 cm土层土壤水分空间异质性进行研究.结果表明: 0～200 cm土层土壤含水量为0.6%～19.0%,均值为4.4%,土壤水分含量较低,变异系数为49.5%～86.3%,属于中等变异.不同土层半变异函数的最佳理论模型分别为:0～60、80～120 cm各层土壤水分符合球状模型,60～80 cm符合指数模型,120～200 cm符合高斯模型.不同土层土壤含水量均呈不同程度的空间相关,0～40、60～80、120～200 cm各层土壤水分的块金系数C₀/(C₀+C)为26.1%～49.9%,为中等程度空间相关;40～60、80～100、100～120 cm各层土壤含水量的块金系数为15.5%～22.1%,具强烈空间相关.0～200 cm不同土层土壤水分含量变程不同,0～20 和 20～40 cm土层变程较大,为37.10～45.18 km,40～200 cm各层土壤含水量的变程较小,为3.58～8.66 km.荒漠草原人工灌丛引入过程中加速土壤水分利用和深层水分消耗,导致土壤水分的空间异质性和破碎化程度加强,且对深层次土壤水分作用更强.

青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草的合子前生殖隔离

王焱宁, 王柏森, 侯勤正, 苏雪, 张世虎, 孙坤

2018, 29(11):  3587-3595.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.008

摘要 ( 455 )   PDF (2354KB) ( 25 )  

生殖隔离是阻止种间杂交、保持物种完整性和独立性的关键,对生物多样性的产生和维持有重要意义.不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同,因而对物种间隔离机制的研究有助于揭示物种形成和维持机制.对青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草黄帚橐吾和箭叶橐吾的花期物候观察、访花昆虫观察及花粉-柱头亲和性进行研究,分析了2种橐吾多种合子前生殖隔离机制的特点及其在生殖隔离中的作用.结果表明: 黄帚橐吾种群花期比箭叶橐吾早20 d左右,虽然盛花期存在差异,但是2种群花期存在10 d左右的重叠期,并且在重叠期内2种橐吾花粉和柱头均具有活性.2种橐吾共享传粉昆虫,为泛化传粉模式,并且传粉者对2种植物的访花行为相似,存在2种植物间交叉访问.尽管2种橐吾花期不存在完全的时间隔离,也不存在完全的传粉者隔离,但2种橐吾柱头对异源花粉的亲和性差,表现为柱头对异源花粉有明显的排斥反应,异源花粉管在柱头上的生长过程明显受阻.这种花粉-柱头排异形式很有可能是2种橐吾属植物重要的合子前隔离机制,从而避免了种间的自然杂交,更好地维持了自然种群的多样性和遗传结构的稳定性.

生境对茶叶品质和产量影响的光合生理机制

王叶, 张国林, 阳树英, 邹冬生, 肖润林, 朱寒阳, 王浩

2018, 29(11):  3596-3606.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.029

摘要 ( 437 )   PDF (748KB) ( 43 )  

为了探明茶叶产量和品质形成的特殊生境及其光合生理机制,在中国科学院长沙农业环境观测站利用3种间种乔木模式(S₁:桂花树-茶树, S₂:乐昌含笑-茶树, S₃:桂花树-乐昌含笑-茶树)与纯茶园(CK)建成了4种典型生境,比较研究了这些特殊生境下茶叶产量与品质形成的光合生理生态特性.结果表明: 生境S₁、S₂、S₃显著降低了茶树叶片温度(TL)、光合有效辐射通量(PAR),叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)的日均值,显著降低了茶叶茶多酚总含量.生境S₁、S₂、S₃显著提高了叶室相对湿度(RHS)、茶叶氨基酸总含量,显著提高了茶叶产量和品质,并且S₃>S₁>S₂>CK,其中生境S₁和S₃的茶叶适宜加工成高档绿茶和名优绿茶.综合各指标,生境S₃是茶园优质高产的理想间种模式.

生物降解膜对甘肃河西棉花的生态生物学效应

王宁, 冯克云, 南宏宇, 李亚兵

2018, 29(11):  3607-3614.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.026

摘要 ( 394 )   PDF (736KB) ( 34 )  

为研究生物降解膜对甘肃河西棉田的保温保墒、棉花生长发育和产量的影响,于2016年和2017年设置厚度为0.012 mm的生物降解膜A、厚度0.008 mm的生物降解膜B、普通地膜、裸地4个处理,分析降解膜的降解性能及其对棉田土壤温度、水分、产量和相关因子及杂草防效的影响.结果表明: 降解膜B早于降解膜A 3～5 d进入诱导期,降解速率高于降解膜A.填埋180 d时,降解膜A和B失重率分别达到95.6%和94.5%;降解膜A在棉花苗期增温保水性效果较好,与普通地膜无显著差异;而降解膜B由于降解速率快,在苗期增温保水性显著低于普通地膜.覆盖降解膜较普通地膜延长了棉花生育期,但棉花出苗率、单株铃数、铃质量和衣分无显著差异,而霜前花率和杂草防效显著降低.产量结果显示,两年间降解膜A较普通地膜籽棉产量分别降低3.8%和3.1%,差异不显著,较裸地处理分别增产73.1%和59.9%,增产显著,而降解膜B较普通地膜减产11.8%和7.1%,差异显著.综上,降解膜A具有较好的增温保墒和增产效应,可在甘肃河西农业区推广应用.

两个生态区大豆光热资源利用率和产量的差异及对化控剂的响应

王畅, 赵海东, 冯乃杰, 郑殿峰, 梁晓艳, 齐德强, 黄文婷

2018, 29(11):  3615-3624.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.021

摘要 ( 427 )   PDF (678KB) ( 26 )  

在黑龙江省黑河市九三管理局(第四积温带)和大庆市林甸县(第二积温带)进行大田试验, 以大豆品种‘垦丰41’为试验材料, 于初花期叶面喷施50 mg·L^-1烯效唑(S₃₃₀₇)和50 mg·L^-1 2-N, N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6)调节剂, 通过灰关联分析方法, 研究了影响大豆产量的主要因素, 并对比分析了两种生态条件下大豆光热资源利用率和产量的差异, 探究了化控技术对大豆光热资源利用率的调控效应. 结果表明:与降雨量和日照时数相比, 地表总辐射和≥10 ℃有效积温是影响两个生态区大豆产量的主要因素. 播种到开花期的光热资源利用率与单株干物质积累量呈极显著正相关, 开花至结荚期的光热资源利用率与单株干物质积累量呈显著正相关. 产量与苗期至结荚期的干物质积累量、单株粒数、单株粒重和百粒重呈极显著正相关. S₃₃₀₇和DTA-6均可显著提高两个生态区大豆的光热资源利用率和产量. 其中, S₃₃₀₇对两个生态区大豆光热资源利用率和产量的调控效果较好. 在九三和林甸两个生态区, S₃₃₀₇大豆光能利用率分别提高了13.6%和17.1%, 热量利用效率分别提高了14.1%和17.2%, 较不施用对照分别增产14.1%和17.3%. 因此, 采用合理的化控技术是提高光热资源利用率、实现大豆高产的有效途径.

不同带长微喷带灌溉对麦田土壤水分分布和干物质积累及籽粒产量的影响

王冰心, 赵俊晔, 石玉, 于振文

2018, 29(11):  3625-3633.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.025

摘要 ( 399 )   PDF (631KB) ( 29 )  

为了研究麦田用微喷带灌溉的适宜带长,2015—2016和2016—2017两年度以‘济麦22’为材料,设置了带宽80 mm微喷带下带长为60 m (T₁)、80 m (T₂)和100 m (T₃) 3个处理的试验,试验小区长度等于带长,试验小区内沿灌溉方向每20 m为一个取样区段,依次命名为A、B、C、D、E,分析不同带长微喷带灌溉对麦田土壤水分和干物质积累的影响.结果表明:1)两年度不同处理A区段拔节期、开花期灌水后0~40 cm土层土壤相对含水量为T₁<T₂<T₃,B区段为T₁、T₂<T₃,C区段为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃;各处理区段间土壤相对含水量的变异系数为T₁<T₂<T₃.2)不同处理A、B区段小麦开花后20、30 d的叶面积指数和冠层光截获率、开花后干物质积累量、成熟期干物质积累量均无显著差异,C区段上述指标为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃;不同处理开花后20、30 d叶面积指数、冠层光截获率及开花后干物质积累量为T₁>T₂>T₃,成熟期干物质积累量为T₁、T₂>T₃.3)不同处理A、B区段籽粒产量均无显著差异,C区段为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃,整畦籽粒产量为T₁、T₂>T₃.4)两年度不同处理籽粒产量、水分利用效率为T₁、T₂>T₃,灌溉水利用效率为T₁>T₂>T₃.综合考虑籽粒产量和水分利用效率,本试验条件下带宽80 mm、带长60 m的处理(T₁)是节水高产的最优处理,带长为80 m的处理(T₂)是较优处理.研究结果可为山东省小麦利用微喷带进行节水高产灌溉提供理论依据.

南疆机采棉田灌溉制度对土壤水盐变化和棉花产量的影响

崔永生, 王峰, 孙景生, 韩其晟, 王景雷, 李男

2018, 29(11):  3634-3642.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.028

摘要 ( 402 )   PDF (868KB) ( 32 )  

土壤盐渍化在南疆干旱区的持续加重威胁到棉花生产,如何通过制定精准的膜下滴灌灌溉策略控制盐分累积是目前研究的一个关键科学问题.本研究从改善土壤状况、保证棉花产量出发,在南疆主要棉花产区设置生育期不同灌水定额试验,研究灌溉定额对土壤水盐运移和棉花产量、品质的影响.结果表明: 灌溉定额的增加有助于棉花光合产物的积累,但对生殖器官分配比例无显著影响;土壤脱盐程度与灌溉定额呈正相关关系,当棉花生育期灌溉定额高于2577.83 m³·hm^-2时,土壤盐渍化程度不会加深;灌溉定额显著影响灌溉水利用效率(WUE_I),但纤维品质没有显著差异,且棉花产量随灌溉定额增加呈现先增加后减少的趋势.研究认为生育期灌溉定额4200 m³·hm^-2(蕾期灌水间隔7 d,花铃期灌水间隔5 d)是南疆干旱区较为适宜的灌溉制度.

水分胁迫下秸秆还田对玉米产量和根系空间分布的影响

王沣, 王美佳, 苏思慧, 王英俨, 苏业涵, 孟广鑫, 孙悦, 齐华, 姜英

2018, 29(11):  3643-3648.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.023

摘要 ( 503 )   PDF (1510KB) ( 33 )  

为了探究水分胁迫条件下秸秆还田对玉米产量和根系空间分布的影响,自2016年起连续2年在沈阳农业大学试验田设置了秸秆还田控水试验.于大型遮雨棚内采用滴灌控水的方法,设置行间秸秆翻埋(T₁)与混拌(T₂)两种还田方式,15 cm (D₁)、30 cm (D₂)、45 cm (D₃) 3个还田深度,以秸秆不还田3个翻埋深度为对照,在玉米苗期和吐丝期分别进行旱、涝处理,分析水分胁迫条件下玉米产量和根系空间分布特征. 结果表明: 2016年S₁T₁D₂(秸秆翻埋还田30 cm)产量显著高于对照处理,增产幅度为5.7%～7.1%;侧根和深层根系根干质量较其他处理分别高67.3%～149.9%和17.9%～116.4%;植株地上部干物质积累量显著低于其他处理,降低幅度为2.1%～35.8%. S₁T₁D₂可以提高玉米根系生长量,扩展根长的空间分布范围,缓解了旱涝危害,实现降雨不均条件下的增产和稳产. 因此,在东北地区先旱后涝的气候条件下,春玉米生产推荐行间翻埋30 cm的秸秆还田方式.

不同光质配比对紫叶生菜光合特性和品质的影响

高勇, 李清明, 刘彬彬, 厉书豪, 艾希珍, 魏珉, 张大龙

2018, 29(11):  3649-3657.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.024

摘要 ( 572 )   PDF (1399KB) ( 44 )  

为了探索不同光质配比对紫叶生菜生长发育的影响,本试验以‘中蔬紫生菜’紫叶生菜为研究对象,以LED智能调光台为人工光源,通过在白光的基础上添加不同比例的红蓝光(1:1、2:1、4:1和1:2),研究不同光质配比对紫叶生菜光合特性和品质的影响.结果表明: 红蓝光比例为4:1时,紫叶生菜叶片叶绿素含量、RuBP羧化酶活性最大,电子传递效率最高,净光合速率和生长量也显著高于对照和其他处理,且硝酸盐含量最低.而添加1:2的红蓝光时,叶片可溶性蛋白和维生素C含量最高,花青素、类黄酮、总酚等次生代谢物含量以及总抗氧化能力显著高于对照和其他处理.因此,在白光基础上增加适当比例的红蓝光可提高紫叶生菜的光合特性或改善产品品质.

绿洲灌区典型种植模式的水热利用与碳排放和能值分析

殷文, 柴强, 樊志龙, 胡发龙, 赵财, 于爱忠

2018, 29(11):  3658-3668.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.022

摘要 ( 499 )   PDF (682KB) ( 218 )  

合理的种植模式可以提高资源利用效率,降低农业生产的生态环境风险,实现资源节约和增产增效的目的.本文运用能值分析的理论和方法,从资源利用、碳排放、经济效益、能值自给率和净能值产出率等方面对干旱灌区典型种植模式的生产效应进行综合分析与评价,以期为建立减投、减排、高产高效、可持续农田高效生产模式提供理论与实践依据.结果表明:集成免耕秸秆覆盖还田及地膜再利用的高效间作生产模式(NTSI)具有明显的增产效应,与地方传统间作(CTI)和单作玉米(CTM)相比,分别增产13.5%～16.9%和13.8%～17.1%.NTSI较CTI模式水分利用效率和光能利用率分别提高12.4%～17.2%和6.1%～8.1%.高效NTSI模式可降低系统碳排放、提高碳排放效率,与CTI和CTM相比,碳排放总量分别降低618～895和1804～2002 kg·hm^-2,降低幅度分别为12.1%～16.4%和28.6%～31.0%;相反,碳排放效率分别提高29.3%～40.1%和58.9%～71.4%.高效NTSI模式具有明显的资源减投潜力,与CTI和CTM相比,总投入分别降低1424～1431和501～1547 元·hm^-2,减投比例分别为12.6%～13.6%和4.9%～14.6%;总产值分别提高11.2%～11.8%和24.4%～36.3%(增加4309～4603和8439～11057元·hm^-2);纯收益分别增加19.6%～22.4%和40.1%～57.7%(增多5740～6027和9544～11558元·hm^-2).因而,NTSI模式具有较高的产投比和单方水效益,与CTI和CTM相比,产投比分别提高27.9%～29.0%和40.5%～45.6%;单方水效益提高幅度分别达到19.9%～23.2%和27.7%～39.3%.高效NTSI模式能值自给率达到57.2%,较CTI和CTM生产模式分别提高4.0%和12.2%,NTSI模式净能值产出率达到0.173,较CTI高10.0%,但比CTM低11.7%.从资源利用、碳减排、经济效益、可持续发展角度综合考虑,集成免耕秸秆覆盖还田及地膜两年利用的高效小麦间作玉米模式具有较高的经济活力,农业系统整体功能较好,运转效率较高,能值回报率较高,是适用于干旱绿洲灌区的资源减投、减排、高产高效的种植模式.

2004—2014年南方稻区双季稻生产碳足迹动态及其构成

陈中督, 徐春春, 纪龙, 方福平, 陈阜

2018, 29(11):  3669-3676.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.027

摘要 ( 392 )   PDF (992KB) ( 54 )  

南方稻作区是我国重要的粮食生产区,在国家粮食安全保障中起着至关重要的作用,探明南方不同省份双季稻生产的碳足迹差异,对促进低碳稻作农业发展具有重要意义.本研究采用2004—2014年农作物种植面积、农资投入等统计数据,运用碳足迹理论和生命周期法系统评价我国南方双季稻生产碳足迹时空分布状况及其构成.结果表明: 南方稻区各个省份早晚稻生产碳足迹大部分表现为增加趋势,早稻生产碳足迹较晚稻大.2004—2014年,安徽省双季稻平均碳足迹最高(1000 kg CO₂-eq·hm^-2),而福建、湖北和湖南省相对较小(750 kg CO₂-eq·hm^-2).碳足迹构成中以肥料的生产、运输及使用占比最大,占水稻生产总碳足迹的60%;柴油投入碳足迹贡献量次之,为26%左右.逐步回归分析表明,双季稻生产碳足迹大小与柴油、复混肥和钾肥的投入呈正相关.净利润收益纳入分析表明,湖北省为低排放-高收益省份,有利于农业低碳可持续性发展.随着农村劳动力非农化和作物生产机械化的快速递增,未来水稻生产中柴油等机械化碳投入将快速增长.因此,提升化肥利用效率、灌溉效率和机械化作业效率将是发展南方稻作区低碳农业的关键途径.

人工林刨花楠木材主要特性的径向变异及其对气象因子的响应

易敏, 赖猛, 张露, 陈伏生, 胡松竹

2018, 29(11):  3677-3684.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.014

摘要 ( 318 )   PDF (657KB) ( 37 )  

为了给刨花楠材质预测、轮伐期选择及木材合理高效利用提供理论基础,本研究以17年生刨花楠人工林为对象,采用木材性质快速测定仪(SilviScan-3^TM)获得木材性质参数,研究人工林刨花楠解剖特性、木材密度与弹性模量的径向变异规律及其对气象因子的响应,重点分析生长轮宽度、年龄与各材性性质参数之间的相关性.结果表明: 刨花楠不同材性性状的径向变异规律不同,7～11生长轮为其变异曲线的转折点;木材密度和纤维壁腔比与生长轮宽度的相关性不显著,生长速度和生长轮年龄对大部分材性性状具有重要影响;不同气象因子对不同材性性状影响程度不尽相同,相对湿度是影响刨花楠材性的主要生态因子;各材性性状中,微纤丝角和弹性模量对气象因子的响应更敏感.

基于不同预测变量的天然椴树可加性地上生物量模型构建

王佳慧, 李凤日, 董利虎

2018, 29(11):  3685-3695.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.020

摘要 ( 474 )   PDF (1097KB) ( 37 )  

森林生物量是森林生态系统的最基本数量特征,生物量数据是研究许多林业问题和生态问题的基础,因此,准确测定生物量对于计算碳储量以及研究气候变化、森林健康、森林生产力、养分循环等十分重要.目前,测算森林生物量常用的方法为生物量模型估算法.本研究基于小兴安岭地区和张广才岭地区97株实测生物量数据,建立了3个天然椴树立木可加性生物量模型系统(基于胸径的一元可加性生物量模型系统、基于胸径和树高的二元可加性生物量模型系统、基于最优变量的最优可加性生物量模型系统),采用非线性似乎不相关回归法进行参数估计,用加权方法解决模型的异方差问题,并采用“刀切法”进行模型检验.结果表明: 3种可加性生物量模型系统均能较好地对椴树各部分生物量进行拟合和预测(调整后确定系数R_a²>0.84,平均预测误差百分比MPE<8.5%,平均绝对误差MAE<16.3 kg,平均百分标准误差MPSE<28.5%),其中,树干和地上生物量的拟合效果优于树叶、树枝和树冠;在引入树高和树冠因子后,提高了模型的拟合效果和预测能力(R_a²提高0.01～0.04,MAE降低0.01～4.55 kg),缩小了预测值置信区间的范围,树干、树叶和地上生物量提高较多,树枝和树冠提高较少.总体来看,最优生物量模型系统效果最好,其次为二元生物量模型系统,再次是一元生物量模型系统,添加树高和树冠因子进行生物量模型的构建十分必要.

基于MaxEnt模型不同气候变化情景下的豆梨潜在地理分布

刘超, 霍宏亮, 田路明, 董星光, 齐丹, 张莹, 徐家玉, 曹玉芬

2018, 29(11):  3696-3704.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.016

摘要 ( 501 )   PDF (8803KB) ( 49 )  

针对豆梨的原生境保护和资源利用问题,本研究基于豆梨全球236个分布点和19个环境因子,利用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(GIS)预测了豆梨在不同气候条件下的全球生态适宜区.结果表明: 豆梨的生态适宜区主要集中在北美洲、亚洲等地区,面积共约1.6×10⁷ km².其中,中国生态适宜度较高的地区主要分布在湖南省、湖北省、安徽省、江西省、江苏省、浙江省、福建省等地.影响豆梨地理分布的主要气候因子是年平均气温和年降水量,气温季节性变化次之.由模型预测可知,在不同的气候背景下,豆梨适宜生境和低适宜生境的面积有所不同.在空间分布上,豆梨适宜生境和低适宜生境的范围和几何中心都由东部向西部地区扩散,北美洲的适宜生境增长较快,而欧洲地区的低适宜生境增长较快.

彭冲涧小流域植被恢复的水文效应及其对年降水量响应的临界值

刘政, 叶晶萍, 欧阳磊, 盛菲, 刘士余

2018, 29(11):  3705-3711.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.017

摘要 ( 451 )   PDF (1107KB) ( 28 )  

对流域径流的变化及其原因的研究,是森林水文研究领域中一个重要的科学问题.本研究以降水充沛的彭冲涧小流域为对象,运用Mann-Kendall检验法对彭冲涧小流域1983—2014年的降水、径流序列进行突变分析;采用经验统计分析法,分析降水变化和植被恢复对小流域径流的影响及其贡献率,并计算年尺度上植被恢复的水文效应对降水量响应的临界值.结果表明: 2003年为降水与径流的一致突变点;相对于基准期(1983—2003年),变化期(2004—2014年)的年降水量、年径流深分别减少8.7%、29.2%,年平均减少幅度分别为12.7、22.1 mm;春、夏、秋、冬季及年尺度上的平均径流深分别减少100.2、105.8、25.2、23.4和243.0 mm,其中,降水变化的贡献率分别为58.9%、71.6%、65.5%、35.0%和57.1%,植被恢复的贡献率分别为41.1%、28.4%、34.5%、65.0%和42.9%;植被恢复的水文效应依赖于年降水量,且临界值为1181 mm.当年降水量小于1181 mm时,植被恢复增加了年径流深;当年降水量大于1181 mm时,植被恢复减小了年径流深.此临界值的存在,将有助于解释不同流域植被恢复对径流影响贡献率的差异性,有助于找到森林对径流影响存在争论和分歧的原因.

基于3PGS-MTCLIM模型模拟根河林区火后植被净初级生产力恢复及其影响因子

林思美, 黄华国

2018, 29(11):  3712-3722.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.012

摘要 ( 377 )   PDF (2134KB) ( 39 )  

林火是大兴安岭林区主要的干扰因子,且对森林生态系统的碳平衡有着重要影响.火干扰强度以及不同地形条件所导致的山地气候差异是影响火后植被净初级生产力恢复过程的主导因素.本研究以内蒙古根河林区为例,使用多时相的Landsat TM遥感数据(2008—2012年)和1980—2010年间的气象资料,结合山地小气候模型MTCLIM与光能利用效率模型3PGS,模拟森林火后植被净初级生产力(NPP)的时空恢复过程,并探讨不同火烧强度和地形因子对NPP恢复进程的影响.结果表明: 3PGS-MTCLIM模型能够较准确地在小尺度范围内模拟NPP的空间分布格局,模拟结果与样地具有较好的对应关系,R²=0.828;3PGS-MTCLIM模型模拟火后NPP下降百分比在43%~80%,相对于火前NPP水平该区域的平均恢复周期大约为10年;火烧强度对火后恢复具有显著影响,火烧强度越强,NPP恢复所需要的周期越长,火后NPP恢复速度呈现先快后慢的增长趋势;地形因子中,海拔对火后NPP恢复程度的影响最明显,其次为坡度,而坡向的影响最小.

北京平原造林后景观格局与热场环境的耦合分析

金佳莉, 王成, 贾宝全

2018, 29(11):  3723-3734.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.011

摘要 ( 470 )   PDF (4573KB) ( 35 )  

在人类积极的土地利用调控下(植树造林),研究景观格局变化对城乡热场环境的影响,可为今后的城市造林工程建设与优化提供参考,并为未来景观格局与热场环境的相关研究提供新视角.本研究以北京平原区百万亩造林项目为背景,运用遥感技术和地理信息系统,利用矩阵转移及耦合分析,评估平原造林对城市热场环境的实际作用,探究因城市造林工程引起的景观格局变化与城市地表温度变化的相关关系.结果表明: 北京平原造林工程后,森林和公园的面积比例分别增加了7.6%和0.5%;平原区有19.2%区域热场强度降低,其中,城郊有23.3%区域的热场强度减弱,但仍有23.5%的城市区域存在热场增强的情况;在城乡尺度上,森林和公园面积比例、森林和湿地的平均斑块面积(MPS)与地表亮温(LST)变化呈显著负相关;在城市市区,森林的面积加权平均形状指数(AWMSI)与LST变化呈显著正相关;在城郊区域,森林的MPS和AWMST与LST变化均呈显著负相关,而公园则相反.北京实施平原造林工程后,增加的城市森林和公园对城市热场的缓解有一定作用,但范围有限,主要集中在城郊区的造林点周围,且森林与湿地越集中,越有利于热场的缓解;受研究粒度、时相、地形、人类活动等因素影响,土地利用结构调控引起的景观格局变化与地表温度变化之间存在非线性相关.

上海和纽约城市不透水面时空变化及其对生态质量影响的对比

王美雅, 徐涵秋

2018, 29(11):  3735-3746.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.018

摘要 ( 520 )   PDF (8504KB) ( 46 )  

城市空间的扩展使得大量的不透水面取代了以植被为主的自然地表景观,尤其是在规模较大的城市,其高比例的不透水面很大程度上影响了城市生态质量.本研究以中、美2个人口规模最大的城市——上海和纽约为研究区,基于上海1989、2002和2015年和纽约近同期的1991、2001和2015年的Landsat影像,利用归一化不透水面指数(NDISI)提取研究区各年份的不透水面信息,通过遥感生态指数(RSEI)评价城市不透水面大幅增长导致的城市生态质量变化,并借助景观指数分析上海和纽约两种不透水面空间分布格局对城市生态质量的影响.结果表明: 20世纪90年代初到2015年,上海和纽约的城市不透水面增长速率和空间变化模式存在显著差异.研究期间,上海不透水面的总增加面积是纽约的17.4倍,年均增长速率是纽约的62.2倍.上海的城市扩张方式主要表现为由城市中心向周边乡村扩展,而纽约的城市无明显扩张,不透水面以填充的方式在城市内部增加.2种不同的不透水面变化模式和空间分布格局对城市生态质量产生了不同影响.上海的RSEI均值从1989年的0.717下降到2015年的0.453,总体降幅达 36.8%;而1991和2015年纽约的RSEI分别为0.552和0.514,下降6.9%,其幅度远小于上海.在不透水面斑块面积大、斑块内部高度连通和聚集的区域,城市生态质量较差.

森林生态系统服务价值非货币量核算:以京津冀城市群为例

杨青, 刘耕源

2018, 29(11):  3747-3759.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.019

摘要 ( 588 )   PDF (4741KB) ( 383 )  

森林生态系统具有重要的功能和服务价值,对其价值的准确核算是实现森林生态系统服务定价、保护森林生态系统和落实“绿水青山就是金山银山”等实际工作的关键前提之一.本研究首先综述了现有森林生态系统服务价值核算方法的优点和局限性,然后构建了基于能值的非货币量的森林生态系统服务价值核算方法,并选取京津冀森林生态系统进行案例研究来测试这一核算方法,又进一步基于归一化植被指数对生态系统服务价值核算结果进行修正,同时考虑到数据获取的不确定性,对核算结果进行了不确定性分析.结果表明: 京津冀不同地区森林生态系统服务价值依次为承德>北京>保定>张家口>石家庄>秦皇岛>天津>邯郸>唐山>邢台>廊坊>衡水>沧州;不同森林生态系统服务价值依次为落叶阔叶林>常绿针叶林>落叶针叶林;就不同生态系统服务子类而言,京津冀单位面积森林生态系统服务价值最大的类型为调节气候,约占单位面积总价值的60%,其次是增加净初级生产力(NPP)和固碳释氧,约占23%,其他子类占比较小;河北省森林生态系统服务价值对当地GDP贡献最大,北京次之,天津最小.本研究构建的森林生态系统服务价值非货币量核算方法,可克服现存研究中存在重复计算、未能真正从生态系统贡献者视角出发、能值转化率使用或替代不当的局限性,系统核算了森林生态系统服务价值,能为实现生态系统服务定价、建立生态补偿机制和加快生态文明体制改革等提供更有效的优化和决策依据.

虑及生态环境的十四片区贫困县多维贫困度量

齐文平, 王艳慧, 赵文吉, 梁晨霞, 程序

2018, 29(11):  3760-3772.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.013

摘要 ( 434 )   PDF (7482KB) ( 21 )  

贫困县监测作为新阶段国家扶贫战略格局的重要组成部分,也是国家“精准扶贫”战略实施的前提和保障.本研究充分考虑片区内脆弱生态环境与经济贫困的共生共存关系,以全国14个集中连片特困区内的724个县为研究区,设计体现经济状态(贫困表象)、社会状态(生活保障能力)和生态环境状态(区域发展潜在能力)的县级多维贫困度量指标体系,多尺度多角度分析贫困县的贫困程度、贫困类型、致贫原因及其空间分布特征.结果表明: 研究区内各县贫困程度为较低贫困和中度贫困多、低度贫困和高度贫困少的 “橄榄型”分布结构;空间上表现为西高东低的“阶梯状”异质性格局,同时存在不同量级、“星点”式贫困核心,贫困县多维贫困存在较强的全局空间依赖性,局部呈现为高-高与低-低集中式分布、高-低与低-高离散分布;胡焕庸线两侧的贫困分布特征差异明显;七因素综合型贫困县数量最多,区位优势、地形条件、扶贫绩效等是影响减贫发展的显著性因素,生态环境恶化、自然禀赋恶劣所导致的生态贫困已经成为我国大部分地区贫困的区域性特征.

灞河流域溶解性有机质分子量分级表征及其与水质的相关性

袁博, 郭梦京, 郑兴, 周孝德

2018, 29(11):  3773-3782.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.015

摘要 ( 587 )   PDF (1928KB) ( 58 )  

溶解性有机质是水体中有机质分解与营养盐再生的核心载体之一,是碳、氮等生源要素生物地球化学循环的重要环节,也是水环境科学研究的重点内容.本研究应用液相-有机碳-有机氮检测(LC-OCD-OND)技术研究了西安市灞河流域水体中溶解性有机质(DOM)不同分子量组分特征,分析其与河水水质的相关性.结果表明: 河水DOM按照分子量分布,主要由生物大分子、腐殖质类物质、腐殖质降解产物、低分子中性物质和低分子酸组成,各组分平均浓度分别为0.15、1.75、0.48、0.36和0.002 mg·L^-1,河水中DOM总体含量水平由高到低的顺序为城市河段＞城镇河段＞源区河段.组分中分子量介于1000~20000 Da的腐殖质类物质占DOM总量的49.0%,含量及丰度从高到低依次为中游城镇段＞污水厂出口段＞污水厂下游河口段＞上游源头段;分子量＞20000 Da的生物大分子约占DOM总量的5.1%,丰度由高到低依次为污水厂出口＞污水厂下游河口＞上游源头＞中游城镇段,污水处理厂出水所产生的外生源有机质对河流DOM的贡献最大.DOM不同分子量组分与水质的相关性明显,表明基于LC-OCD-OND分级表征的DOM各分子量组分和丰度不仅可以作为水质监测的一个综合性指标,也可以用来表征河流水质的空间异质性,并能对污染物各组分进行定量化判别和来源解析.

不同种植年限香榧根际土壤微生物多样性

叶雯, 李永春, 喻卫武, 叶晓明, 钱宇汀, 戴文圣

2018, 29(11):  3783-3792.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.034

摘要 ( 561 )   PDF (1822KB) ( 54 )  

为探明不同种植年限对香榧根际土壤微生物群落特征的影响,采用高通量测序技术,分析种植5 a、10 a和15 a香榧根际土壤细菌、真菌的群落结构和多样性特征.结果表明: 在种植15 a的香榧土壤中细菌Chao1指数、ACE指数和Shannon指数显著降低,Simpson指数无显著变化.NMDS分析显示,种植年限对细菌群落结构变化有显著影响,而种植5 a和10 a香榧林地土壤具有相似的细菌群落.细菌相对丰度、多样性以及群落结构(基本上由变形菌、放线菌、酸杆菌和绿弯菌组成)的变化与有机质、C/N、全氮呈极显著相关.香榧根际土壤真菌Chao1指数和ACE指数随种植年限的增加显著降低,Shannon指数和Simpson指数在种植10 a香榧林地中较高.真菌NMDS分析显示,相同种植年限土壤真菌群落聚在一起,不同种植年限之间能明显分开.真菌优势菌群主要包括子囊菌门、担子菌门、接合菌门.有机质是影响真菌丰富度、多样性和群落结构变化的主要因子.综上,香榧根际土壤微生物群落随种植年限不同而发生明显变化,种植年限、C/N、土壤全氮和有机质含量是影响香榧根际土壤微生物群落结构的主要因子.

东祁连山退化高寒草地土壤细菌群落与土壤环境因子间的相互关系

李海云, 姚拓, 张建贵, 高亚敏, 马亚春, 路晓雯, 张慧荣, 杨晓蕾

2018, 29(11):  3793-3801.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.037

摘要 ( 499 )   PDF (1277KB) ( 67 )  

为探究东祁连山不同退化高寒草地细菌群落分布特征与土壤环境因子间的相互关系,采用高通量测序技术对轻度、中度和重度退化草地的土壤细菌群落结构变化及其多样性进行分析,运用CANOCO 4.5软件对土壤细菌群落与土壤环境因子间关系进行冗余分析(RDA).结果表明:不同退化高寒草地土壤理化性质间均差异显著,高通量测序共得到257125条有效序列,180826条优质序列,4790个OTUs.细菌群落Chao1指数依次为轻度>中度>重度;Shannon指数依次为轻度>重度>中度.系统发育分析表明,各样地土壤细菌类群分属于33个门,其中放线菌门、变形菌门和厚壁菌门是3种不同退化草地土壤中的优势类群.对不同退化草地土壤细菌各门所占比例分析发现,放线菌门、酸杆菌门和变形菌门随着退化程度加剧先减少后增加,厚壁菌门反之.RDA分析结果显示,细菌优势类群与蔗糖酶、纤维素酶和磷酸酶呈极显著相关,与pH、电导率、速效氮、速效钾呈显著相关.说明东祁连山不同退化高寒草地土壤细菌群落间差异明显,土壤环境因子是影响土壤细菌群落分布的重要因素.

东北黑土区不同纬度农田土壤真菌分子生态网络比较

胡晓婧, 刘俊杰, 魏丹, 朱平, 崔喜安, 周宝库, 陈雪丽, 金剑, 刘晓冰, 王光华

2018, 29(11):  3802-3810.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.033

摘要 ( 745 )   PDF (2864KB) ( 69 )  

为了解东北黑土南部、中部和北部3个农田土壤真菌网络结构的异同以及物种之间的相互作用关系,本研究采用Illumina MiSeq技术对东北黑土农田3个长期肥料管理定位试验土壤真菌群落进行测序,并基于随机矩阵理论构建真菌分子生态网络.结果表明: 子囊菌、担子菌和接合菌为优势菌门,肉座菌目、腔菌目和粪壳菌目为优势菌目,但不同地区土壤中一些菌门和菌目的相对丰度存在显著差异.3个地区真菌分子生态网络结构显著不同,北部地区真菌网络更加复杂且物种之间存在更多竞争关系,南部地区真菌网络更不稳定,易受外界环境扰动.3个真菌网络仅有7个共有节点,且共有节点在各地区的连通度存在很大差异.通过亚网络的构建发现,从南到北肉座菌目网络趋于复杂,腔菌网络恰好相反.南部、中部和北部地区真菌网络的关键物种分别为毛壳菌、腔菌和青霉菌.土壤pH值和土壤全氮含量是同时影响3个真菌网络的主要土壤理化因子.

丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉侵染增强番茄对机械损伤的响应

宋圆圆, 夏明, 林熠斌, 林娴慧, 丁朝晖, 王杰, 胡林, 曾任森

2018, 29(11):  3811-3818.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.035

摘要 ( 398 )   PDF (1624KB) ( 32 )  

植食性昆虫取食会给植物造成机械损伤并激活植物的防御反应,而与有益微生物共生是否可以增强植物对机械损伤的响应对植物抗虫有重要意义.本研究在番茄根系被丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉侵染后,研究机械损伤对番茄防御反应的影响.结果表明: 预先接种菌根真菌的番茄叶片受到机械损伤处理(FD)后,叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及叶片和根系苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)和β-1,3-葡聚糖酶基因(PR2)的转录水平均显著高于只进行机械损伤的处理(D)、只接种摩西管柄囊霉的处理(F),以及既未接种菌根菌也未进行机械损伤的健康番茄植株(CK).虽然D和 F处理也可诱导部分酶活性及基因转录水平升高,但FD处理诱导的防御反应更迅速和强烈.表明丛枝菌根真菌侵染可以警备(prime)番茄对机械损伤做出更快速和强烈的响应.

内生型解淀粉芽孢杆菌YTB1407对甘薯根系的促生作用及其调控机理

王翠娟, 王英姿, 储昭辉, 王培松, 栾炳辉

2018, 29(11):  3819-3828.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.040

摘要 ( 515 )   PDF (907KB) ( 43 )  

本实验室从西洋参根中分离筛选获得兼具生防和促生效果的内生型解淀粉芽孢杆菌YTB1407.为调查其应用潜力,以甘薯为材料,以无菌水灌根处理(CK)为对照,采用不同浓度YTB1407菌悬液灌根盆栽甘薯植株,通过对甘薯生长前期3个主要生育时间点YTB1407在植株内的内生定殖检测和根系表型效应比较,筛选菌悬液灌根的最适处理浓度.对根系内源生长素吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素玉米素核苷(ZR)、反式玉米素核糖核苷(t-ZR)的含量和吲哚乙酸氧化酶类中的吲哚乙酸氧化酶(IAAO)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性进行分析.结果表明: YTB1407促进了甘薯生长前期根系统的定殖、不定根幼根的伸长生长及侧根的发生,提高了根系活力;在甘薯生长后期形成了更大的吸收根系生物量和更低的地上部和总根系生物量比.其中OD₆₀₀值为0.50的菌悬液处理(T_0.50)促生效应显著,在甘薯茎叶封垄期的单株块根鲜质量和有效薯块数量最高.YTB1407通过提高ZR、t-ZR含量,降低IAAO活性、提高PPO活性和IAA含量以及(t-ZR+ZR)/IAA,促进块根分化建成初期甘薯不定根幼根向块根的分化;通过降低IAAO、PPO活性和提高IAA含量,降低(t-ZR+ZR)/IAA,促进块根分化建成后期甘薯分化根向块根的建成.

长期不同施肥制度对水稻土氨氧化微生物数量和群落结构的影响

杨亚东, 宋润科, 赵杰, 王培欣, 许晓玲, 曾昭海

2018, 29(11):  3829-3837.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.031

摘要 ( 484 )   PDF (745KB) ( 61 )  

由氨氧化微生物驱动的氨氧化过程是硝化作用的限速步骤,在土壤氮素循环过程中扮演着重要角色.以湖南省宁乡县长达30 a定位试验水稻土壤为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina MiSeq高通量测序分析方法,以amoA基因为靶标,研究了4种施肥制度[不施肥(CK)、化肥(CF)、70%化肥+30%有机肥(CFM₁)和40%化肥+60%有机肥(CFM₂)]水稻土壤氨氧化微生物的数量和群落结构变化.结果表明: 不同施肥处理氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB) amoA基因拷贝数分别为3.09×10⁷～8.37×10⁷和1.04×10⁷～7.03×10⁷ copies·g^-1干土.施肥显著提高了AOA和AOB数量,但处理CFM₂中AOB数量与CK差异不显著.有机肥配施比例对AOB群落α多样性指数的影响强于AOA,处理CFM₁中AOA群落的多样性指数(Shannon)和AOB群落的丰富度指数(ACE和Chao1)均显著高于CK.奇古菌门和泉古菌门是AOA群落的优势门类群,占AOA amoA基因总序列的83.4%;亚硝化螺菌属、environmental_samples_norank、Bacteria_unclassified和Nitrosomonadales_unclassified是AOB群落的优势属类群,占AOB amoA基因总序列的97.8%.维恩分析结果显示,有机肥配施比例对AOB群落操作分类单元(OTU)数量的影响强于AOA,但对各处理共有AOA和AOB amoA基因序列条数的影响均较小.冗余分析结果显示,不同施肥处理AOB群落结构差异强于AOA,且所有土壤理化性质均与AOA和AOB群落结构存在显著相关关系.综上可知:有机肥配施比例显著改变了AOA和AOB数量、多样性和群落结构,配施30%有机肥时,AOA群落的Shannon指数最高,AOB群落数量、ACE和Chao1指数均最高.研究结果可为进一步探讨农业系统中氨氧化微生物对不同施肥制度的响应机制及其在氮素转化中的作用提供科学依据.

华北大黑鳃金龟幼虫对3种寄主植物根系分泌物的趋性反应

马艳华, 李雪, 曹雅忠, 尹姣, 张帅, 李克斌

2018, 29(11):  3838-3846.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.032

摘要 ( 411 )   PDF (766KB) ( 25 )  

华北大黑鳃金龟幼虫是我国北方地区为害植物根系的重要土壤害虫,探索寄主根系分泌物对其引诱作用,可以为开发大黑鳃金龟幼虫引诱剂等绿色防控提供理论基础.以纯净空气作为对照,利用“Y”型嗅觉仪分别测定了3龄幼虫对花生、大豆、玉米根系的趋性反应.以正己烷为对照,采用GC-MS分析鉴定3种根系分泌物的成分,观测试虫对其主要成分的嗅觉反应.结果表明: 华北大黑鳃金龟幼虫对花生、大豆和玉米根系都具有显著的趋向性.通过GC-MS分析鉴定发现,根系分泌物主要成分在3种植物中均有20种及以上,而且在不同植物之间除丙三醇、十二醇和乙苯3种共有组分之外,其余组分存在明显差异.分泌物的趋性反应结果显示,供试幼虫对分泌物同一组分不同浓度的趋性反应程度明显不同.在浓度为40和80 μg·mL^-1时,2-丁烯酸、甲基丁二酸、肉豆蔻酸、乙酸和邻苯二甲酸等的引诱虫数显著多于对照;在浓度为100、200 μg·mL^-1时,化合物十四烷和十六烷等的引诱虫数显著多于对照.在浓度为300、500 μg·mL^-1时,供试幼虫对对二甲苯、邻二甲苯和棕榈酸甘油酯等有显著的趋向性反应.可见,植物根系分泌物的主要成分对华北大黑鳃金龟幼虫具有显著的引诱作用.

潘大水库表层沉积物营养盐污染状况及赋存形态

朱翔, 张敏, 渠晓东, 彭文启, 段龙飞

2018, 29(11):  3847-3856.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.036

摘要 ( 548 )   PDF (1956KB) ( 17 )  

潘家口-大黑汀水库(简称“潘大水库”)作为“引滦入津工程”的水源地,其水质状况直接关系到受水区饮水安全,是京津冀区域协同发展的重要影响因素.本研究基于2016年7月的调查,分析了沉积物中氮、磷和有机质的含量.结果表明: 潘大水库表层沉积物中总氮(TN)含量在1175.41～2415.67 mg·kg^-1(平均值为1648.71 mg·kg^-1),总磷(TP)含量在1773.25～3471.70 mg·kg^-1(平均值为2790.89 mg·kg^-1),有机质(OM)含量6.0%～25.3%(平均值为12.5%).在空间上,与上游的潘家口水库相比,处于下游的大黑汀水库TN含量与潘家口水库相近,TP含量略高.沉积物中氮主要以有机氮为主,磷主要以无机态的钙磷形态存在,有机质主要来源于外源性物质的输入.污染状况评价结果显示,潘大水库沉积物整体处于有机污染状态,且已达到严重污染的级别,可能会通过沉积物-水界面的营养交换对水环境改善产生潜在影响.

仙居国家公园溪流摇蚊幼虫群落结构及其对水质的指示作用

周东, 张玮, 朱利明, 齐鑫, 王丽卿, 张瑞雷

2018, 29(11):  3857-3866.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.039

摘要 ( 498 )   PDF (2265KB) ( 32 )  

为了解浙江仙居国家公园内溪流中摇蚊幼虫的群落结构及其对水质的指示作用,于2016年8月对仙居国家公园内13条溪流59个点位进行了调查,运用Hilsenhoff生物指数对溪流水质进行评价.结果表明: 59个点位中有37个点处于清洁状态,19个点处于轻污染状态,3个点处于中污染状态.此次调查共获得摇蚊幼虫86种,隶属于4亚科51属.其中,摇蚊亚科种类数最多,有19属37种;直突摇蚊亚科次之,有21属35种;长足摇蚊亚科有9属12种;寡角摇蚊亚科最少,为2属2种.摇蚊亚科密度比重最大,为40.3%;长足摇蚊亚科与直突摇蚊亚科所占比重差异不大,分别为30%与29.4%;寡角摇蚊亚科比重最小,仅为0.3%.壳粗腹摇蚊为仙居国家公园溪流摇蚊幼虫绝对优势种;黄色多足摇蚊、流环足摇蚊、平滑环足摇蚊、纽流长跗摇蚊和小型棒脉摇蚊为优势种.仙居国家公园溪流中摇蚊幼虫指示种分析结果显示,平滑环足摇蚊、双色矮突摇蚊、台湾长跗摇蚊和渐变长跗摇蚊可作为污染水体指示种,流环足摇蚊可作为清洁水体指示种.

台州玉环北部沿岸海域主要游泳动物生态位和种间联结性

张苗苗, 王咏雪, 田阔, 孙鹏, 求锦津, 聂振林, 田嘉琦, 水柏年

2018, 29(11):  3867-3875.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.038

摘要 ( 425 )   PDF (992KB) ( 32 )  

基于2016年11月(秋季)和2017年4月(春季)在玉环北部沿岸海域渔业调查所获的数据资料,运用相对重要性指数(IRI)、生态位宽度、生态位重叠、方差比率法、X² 检验、联结系数(AC)、Jaccard指数(JI)、点相关系数(Φ)和Spearman秩相关系数等方法对主要游泳动物物种间的生态位和种间联结性进行研究.结果表明: 三疣梭子蟹的生态位宽度值最大,占绝对竞争优势;重要经济种类刀鲚与长蛸的生态位宽度值最小,处于弱势竞争地位.该海域主要游泳动物生态位重叠程度不均匀,可能是由于生活环境多样化所致.总体联结性分析表明,本海域物种之间呈不显著负关联. X²检验、AC、JI结果均与总体联结性的结果一致且物种之间趋于独立.Φ和Spearman秩相关系数的结果显示,正联结的种对多于负联结的种对,可能是由于所捕获的大个体海鳗对其他物种产生空间排斥,使得其余14个物种组成的种对间多呈现正联结所致.根据Spearman秩相关系数计算结果,采用聚类分析方法将15个物种分为5个生态种组:同一生态种组内,各物种对生境具有相似的生态适应性要求;不同生态种组的物种之间则具有不同的生活习性和不同的生态要求.

综合评述

茉莉酸类化合物:从植物的诱导抗虫防御反应到生长-防御权衡

焦龙, 蔡晓明, 边磊, 罗宗秀, 李兆群, 辛肇军, 陈宗懋

2018, 29(11):  3876-3890.  doi:10.13287/j.1001-9332.201811.030

摘要 ( 669 )   PDF (1471KB) ( 191 )  

茉莉酸类化合物(jasmonates, JAs)可外源诱导植物产生抗虫防御反应.因此,JAs在植物生理及植物保护学领域具有十分重要的研究价值.本文归纳了近20年来在约40种植物上外源施用JAs对鳞翅目、半翅目等植食者及其天敌所产生的生态影响,并从JAs诱导植物产生的直接与间接抗虫反应、诱导系统抗性、诱导方法、田间诱导抗虫表现、应用现状等方面对JAs诱导植物抗虫的研究现状进行了系统的总结.同时,本文结合最新研究结果,从植物体内信号交流、JA信号途径节点调控等方面,对植物体内与JA途径相关的生长-防御“权衡”进行了综述.最后,本文对今后外源JAs诱导植物抗虫研究的发展方向与重点方面进行了分析和展望,以期促进相关研究及JAs田间应用的创新发展.