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2018年 第29卷 第12期    刊出日期：2018-12-20

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2018, 29(12):  0-0. 

摘要 ( 194 )   PDF (473KB) ( 46 )  

研究论文

黄土丘陵沟壑区自然恢复草被对浅沟侵蚀的影响

王文鑫,王文龙,康宏亮,郭明明,杨波,陈卓鑫,赵满

2018, 29(12):  3891-3899.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.016

摘要 ( 498 )   PDF (1082KB) ( 75 )  

浅沟侵蚀是黄土高原丘陵沟壑区的一种重要侵蚀类型.以往研究多侧重于农地浅沟,有关自然恢复草被对浅沟侵蚀影响的研究甚少.本研究采用野外原位冲刷试验,以裸地浅沟为对照,探究放水流量为5、10、15、20和25 L·min^-1条件下草地浅沟的径流产沙特征及侵蚀机理.结果表明: 与裸地相比,草地浅沟平均流速、稳定径流率、雷诺数、弗劳德数分别减小25.4%～67.3%、8.4%～26.6%、54.9%～80.5%、18.6%～65.1%,阻力系数增大0.09～7.18倍.草地浅沟最大产沙率、稳定产沙率和平均产沙率较裸地浅沟分别减小55.1%～90.9%、61.8%～95.4%和64.8%～92.4%;5～25 L·min^-1放水流量下,自然恢复草被的减沙效益可达65.9%～88.8%,且随放水流量增大,减沙效益呈减小趋势.与裸地相比,草地浅沟的平均径流功率和平均径流剪切力分别减小54.9%～80.5%和12.4%～51.1%,临界径流功率增大1.43倍,临界剪切力增大33.7%;草地和裸地浅沟平均产沙率与平均径流功率、平均径流剪切力均呈显著线性相关.自然恢复草被显著增加了浅沟抗蚀性能,降低了浅沟径流侵蚀能力.

尕海湿地植被退化过程中植被-土壤系统有机碳储量变化特征

马维伟,王跃思,李广,吴江琪,罗永忠,陈国鹏

2018, 29(12):  3900-3906.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.003

摘要 ( 425 )   PDF (716KB) ( 81 )  

青藏高原湿地作为陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用.以青藏高原东缘尕海湿地植被不同退化程度样地(未退化CK、轻度退化SD、中度退化MD及重度退化HD)为研究对象,通过分析地上植物、凋落物、根系和土壤有机碳,研究湿地植被退化过程中植被-土壤系统有机碳储量变化特征.结果表明: 除HD外,不同退化程度湿地地上植被碳储量为99.58～205.64 g·m^-2,根系(0～40 cm)碳储量为56.96～754.37 g·m^-2,地上、根系碳储量随退化程度的加剧显著下降,土壤容重随退化程度加剧呈先增加后减少趋势,植被退化湿地各层土壤容重均大于对照样地,而凋落物碳储量为17.29～35.69 g·m^-2,CK和MD均显著高于SD;不同退化程度湿地土壤0～40 cm碳储量为7265.06～9604.30 g·m^-2,且MD＞CK＞SD＞HD,土壤有机碳储量CK和MD显著高于SD、 HD;植被-土壤系统的碳储量为7265.06～10389.94 g·m^-2,各样地大小顺序为CK＞MD＞SD＞HD,有机碳主要储存于土壤中,占湿地总碳贮量的90%以上,说明适度干扰有利于发挥高寒湿地生态系统的碳汇功能.

水蚀风蚀交错区退耕坡面植被利用对产流产沙的影响

王子豪,张风宝,杨明义,任瑞雪,邓鑫欣,曹晓娟,李占斌

2018, 29(12):  3907-3916.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.014

摘要 ( 379 )   PDF (1359KB) ( 42 )  

为有效利用水蚀风蚀交错区退耕封育坡面植被,确定合理的植被利用强度非常必要.本试验选取黄土高原水蚀风蚀交错区典型小流域——六道沟小流域为试验区,在多年退耕封育坡面布设径流小区,通过人工模拟降雨试验,研究植被地上部分在不同利用强度下各坡度(10°、20°和30°)坡面产流、产沙变化特征,以确定合理的利用强度. 结果表明: 次降雨过程中径流速率大体可分为两个阶段:初期迅速增长阶段和中后期增长变缓或趋于准稳定阶段.侵蚀速率的变化趋势因坡度的不同而略有差异.利用强度对产流量有显著影响,产流量随利用强度的加强而增加.坡度对侵蚀量影响显著,侵蚀量表现为20°坡面＞30°坡面＞10°坡面.以植被地上部分未利用小区为对照,相对增水量和相对增沙量均随利用强度加强而增加.结合降雨资料推测,退耕15年左右坡面植被地上部分盖度达到25%时,坡面年土壤侵蚀量基本低于容许土壤流失量.应重视该区20°坡面植被的恢复治理工作.

漓江河岸带枫杨群落主要木本植物种群生态位

刘润红,常斌,荣春艳,姜勇,杨瑞岸,刘星童,曾惠帆,傅桂焕

2018, 29(12):  3917-3926.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.001

摘要 ( 687 )   PDF (530KB) ( 59 )  

为了解漓江河岸带枫杨群落主要木本植物种群的生态位特征,在对其进行群落调查的基础上,利用Levins和Shannon生态位宽度、Schoener生态位相似性和Pianka生态位重叠指数对漓江河岸带枫杨群落乔木层、灌木层主要种群生态位进行定量分析.结果表明: 乔木层的枫杨、灌木层的石榕树和桑的生态位宽度较大;重要值较大的物种,其生态位宽度一般较大,但两者排名顺序并不完全一致.乔木层主要种群生态位相似性普遍小于灌木层,平均值分别为0.151和0.236,主要种群间的生态位相似性较小,各种群对资源利用的相似程度不高;乔木层主要种群生态位重叠普遍小于灌木层,它们的平均值分别为0.217和0.273,主要种群间的生态位重叠程度较低;生态位宽度与生态位相似性之间无显著相关关系,生态位宽度大的物种与其他物种发生重叠的概率更大,但生态位重叠值不一定大,生态位相似性大的物种,其生态位重叠值一般较大.漓江河岸带枫杨群落属于地带性顶极群落,种间关系相对稳定,种群更新缓慢,在发展中有衰退趋势.

不同品种油茶细根时空分布动态

刘俊萍,刘刚,游璐,喻苏琴,连鲁楠,王翰琨,闫梦,胡冬南

2018, 29(12):  3927-3933.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.027

摘要 ( 440 )   PDF (918KB) ( 25 )  

以赣无1、赣永5、长林4、长林40和赣447 等5个品种的油茶林为研究对象,采用微根管技术对0～40 cm土壤剖面的油茶细根进行了为期一年的观测,并分析了总根尖数(TRT)、平均根长密度(ARLD)、平均直径(ARD)的时空分布动态规律.结果表明: 2016年下半年,各品种的TRT和ARLD变化相对稳定,2017年上半年,各品种的TRT和ARLD变化幅度较大,尤其体现在赣无1与长林40中.赣无1的TRT和ARLD在2017年5月出现峰值,长林4的ARD在2017年3月出现峰值.赣无1的TRT和ARLD 以及长林4的ARD在整个观测期都显著大于其他品种.不同品种油茶细根在土层中的空间分布规律及动态变化存在明显差异,赣无1和赣447的细根主要分布在0～20 cm土层中,长林4和长林40的细根以20～40 cm土层居多,空间分布动态变化较其他3个品种稳定;赣永5的空间分布动态变化幅度较大,根量分布各土层无显著差异;长林4的ARD表现为20～40 cm土层>0～20 cm土层,其他品种的ARD在不同土层中无显著差异.赣无1的细根生物量最多,主要分布在上层;长林4的细根直径最粗,主要分布在下层.

青藏高原火绒草叶片生态化学计量特征随海拔的变化

许雪贇,秦燕燕,曹建军,李梦天,龚毅帆,张小芳

2018, 29(12):  3934-3940.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.021

摘要 ( 508 )   PDF (777KB) ( 32 )  

地形对植物生存策略的权衡具有重要影响.研究叶片生态化学计量特征沿海拔梯度的分异规律,有助于加深理解植物对环境变化的响应及其生态适应性.对青藏高原东北缘不同海拔(4400～4700、4701～5000和5001～5300 m)火绒草叶片C、N、P含量及其化学计量比进行研究.结果表明: 3个海拔火绒草叶片C、N、P含量分别为405.36、18.42和0.94 g·kg^-1;C/N、C/P、N/P分别为22.67、467.61和20.3;火绒草叶片N、P含量表现出趋同的变化规律,随海拔升高而增加;火绒草叶片C、N、P含量及C/N、C/P、N/P的变异系数均≤30%,其大小依次为P(30%)>C/P(29%)>C/N(18%)>N(17%)>N/P(15%)>C(3%);火绒草植物生长主要受P的限制.

不同间伐强度下华北落叶松人工林土壤磷组分特征及其影响因素

刘旭军,程小琴,田慧霞,贾小东,韩海荣

2018, 29(12):  3941-3948.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.029

摘要 ( 528 )   PDF (603KB) ( 46 )  

间伐是人工林经营的重要措施,磷是森林生态系统的限制性养分元素之一,但间伐对土壤磷素的影响尚不明确.本研究采用Tissen改良的Hedley磷分级体系对土壤样品进行连续浸提,研究不同间伐强度[对照,未间伐;轻度间伐,15%;中度间伐,35%;重度间伐,50%]下山西太岳山好地方林场华北落叶松人工林表层土壤(0～10 cm)磷组分特征及其影响因素.结果表明: 与对照相比,中度间伐显著增强了土壤总无机磷含量;轻度和中度间伐显著增强了Resin-Pi、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po、NaOH-Pi、微生物生物量磷和土壤酸性磷酸酶活性,显著降低了NaOH-Po含量;间伐对土壤全磷、总有机磷、稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)和闭蓄态磷(Residual-P)的影响不显著.土壤有机碳含量、含水率、土壤微生物和酸性磷酸酶活性是影响土壤磷素有效性的重要因子.中度间伐能提高华北落叶松人工林土壤磷素的有效性.

NaCl胁迫对两种番茄气孔特征、气体交换参数和生物量的影响

郭丽丽,郝立华,贾慧慧,李菲,张茜茜,曹旭,徐明,郑云普

2018, 29(12):  3949-3958.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.022

摘要 ( 479 )   PDF (1937KB) ( 71 )  

为探讨番茄叶片气孔特征、气体交换参数和生物量对盐胁迫的响应机理,以赛棚和阿拉姆番茄为试材,通过向水培营养液中添加NaCl(0.1 mol·L^-1),在人工气候箱条件下进行为期90 d的NaCl盐胁迫处理.结果表明: NaCl胁迫导致赛棚番茄叶片的气孔密度、气孔宽度、气孔面积和气孔面积指数显著降低,降幅分别为32%、45%、25%、49%,但没有改变阿拉姆番茄叶片的气孔特征参数.同时,NaCl胁迫还导致赛棚和阿拉姆叶片气孔规则分布的空间尺度分别减少30%和43%,且赛棚品种的单个气孔最小邻域距离在盐胁迫下增加20%.另外,赛棚和阿拉姆叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r)在盐胁迫下均显著下降,通过气孔限制值分析发现,盐胁迫导致赛棚番茄叶片光合速率下降主要是由气孔限制因素引起的,而阿拉姆叶片则以非气孔限制因素为主导作用.盐胁迫还导致赛棚和阿拉姆番茄生物量显著降低,且地下生物量的下降幅度大于地上生物量.综合分析表明,阿拉姆的抗盐能力高于赛棚.

以小时为步长的大兴安岭典型林分地表死可燃物含水率模型预测及外推精度

于宏洲,舒立福,邓继峰,杨光,梁启,李景浩,朱航勇

2018, 29(12):  3959-3968.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.008

摘要 ( 478 )   PDF (927KB) ( 19 )  

地表死可燃物含水率是火险天气和火行为预报中的重要指标.本研究基于时滞平衡含水率法(Nelson和Simard方法)及气象要素回归方法,于2010年9—10月对黑龙江省大兴安岭地区盘古林场不同郁闭度的山杨-白桦混交林、红皮云杉纯林,以及采伐迹地(原1∶1樟子松-白桦混交林)地表死可燃物含水率进行以小时为步长的连续测定,建立其预测模型,得到预测误差,并使用相应的模型对其他林分地表死可燃物含水率进行外推精度分析.结果表明:采用Nelson平衡含水率法构建的地表死可燃物含水率变化模型的平均绝对误差、平均相对误差和均方误差根(0.0154、0.104和0.0226)低于Simard法(0.0185、0.117和0.0256)和气象要素回归法(0.0222、0.150和0.0331).在外推效果方面,气象要素回归法的平均绝对误差、平均相对误差和均方误差根(0.0410、0.0300和0.0740)低于Simard法(0.610、0.492和0.846),但前两者均高于Nelson法(0.034、0.021和0.0660),说明以小时为步长的时滞平衡含水率法,尤其是Nelson法适用于大兴安岭地区所测林分.外推虽不能降低误差,但有助于提高现有模型应用至不同林分条件或大尺度范围内的地表死可燃物含水率预测精度和利用率.模型建模和外推误差与不同树种和郁闭度条件差异有关,研究时应根据不同林分和地点选择合适的平衡含水率模型.

毛竹入侵马尾松林的土壤菌群多样性变化

李伟成,盛海燕,陈伟杰,刘姚姚,张瑞,温星

2018, 29(12):  3969-3976.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.002

摘要 ( 497 )   PDF (741KB) ( 49 )  

为揭示毛竹入侵邻域林分过程中对土壤细菌群落多样性变化的影响,以马尾松林为研究对象,采集纯毛竹林、竹针混交林和常绿针叶(马尾松)混交林3类样地的混合土样,基于高通量测序技术分析土壤细菌群落多样性和结构变化.结果表明: 研究期间共得到细菌类群39门88纲134目160科511属;在门的分类水平上,与竹针混交林、常绿针叶混交林相比,纯毛竹林酸杆菌门所占比例显著较低,而放线菌门、拟杆菌门、TM7和衣原体门所占比例较高;在属的分类水平上,相对于纯毛竹林,竹针混交林和常绿针叶混交林均有多属表现出所占比例显著上升或下降,单独出现在竹针混交林或常绿针叶混交林且所占比例在0.005%～0.1%的非优势属有130属;α多样性指数均表现为常绿针叶混交林>竹针混交林>纯竹林,且纯竹林与两者均有显著差异,而常绿针叶混交林和竹针混交林之间差异不显著.PCoA分析表明,毛竹入侵对土壤细菌的种群多样性和群落结构产生了影响;所占比例小于0.1%的非优势菌群门分类水平的百分比特征与土壤环境梯度(水溶性有机氮和硝态氮)之间有显著相关性,两者对毛竹入侵马尾松林后土壤细菌群落的非优势种群影响巨大,具有重要的参考价值.

云冷杉林林隙内倒木腐烂等级及其形成的微立地类型对土壤理化性质的影响

段文标,曲美学,陈立新,张玉双,李少博,段文靖

2018, 29(12):  3977-3985.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.030

摘要 ( 396 )   PDF (633KB) ( 29 )  

为揭示倒木腐烂等级及其形成的微立地类型对土壤理化性质的影响,分析了小兴安岭凉水国家级自然保护区谷地云冷杉林由倒木形成的林隙内不同腐烂等级倒木形成的3种微立地(丘顶、坑底和倒木下)的土壤理化性质(容重、毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量、饱和持水量、土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷、速效钾和pH值)和化学计量特征(C/N、N/P和C/P)的差异.结果表明: 倒木腐烂等级对土壤物理性质的影响不显著,而倒木形成的微立地类型对其影响显著.除土壤饱和持水量外,倒木下的其他土壤物理性质均最好,坑底最差;随着倒木腐烂等级的上升,除有效磷外的其他土壤养分含量呈显著上升趋势;3种微立地中,坑底土壤养分含量最低,pH最高;随倒木腐烂等级的上升,3种微立地浅层土壤C/N、N/P和C/P下降,而丘顶和坑底深层土壤C/N上升,N/P和C/P下降,C/P的变化趋势与土壤有效磷的一致.综上,随倒木腐烂等级的提高,土壤养分含量显著增加,且不同类型微立地之间差异明显,其中坑底始终最低.

基于多光谱影像的森林树种识别及其空间尺度响应

徐凯健,田庆久,岳继博,唐少飞

2018, 29(12):  3986-3994.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.011

摘要 ( 551 )   PDF (2385KB) ( 44 )  

当前,不同空间分辨率卫星影像对森林类型识别结果中普遍存在的尺度效应,而且纹理参量对不同尺度下树种识别精度的影响仍缺乏广泛认知.本研究以中国东北旺业甸林场为研究区,采用观测时相同步、地理坐标匹配的GF-1 PMS、GF-2 PMS、GF-1 WFV,以及Landsat-8 OLI卫星传感器数据组成空间尺度观测序列(1、2、4、8、16、30 m),并结合支持向量机(SVM)模型,探讨了区域内5种优势树种遥感识别结果的尺度变化规律及其纹理特征参数的影响,同时检验了基于尺度上推转换影像的树种识别结果差异.结果表明: 影像空间分辨率对区域树种识别结果具有显著影响,其中,研究区森林树种识别的最佳影像分辨率为4 m,当分辨率降低至30 m时,树种识别结果最差.在1～8 m影像分辨率范围内,增加纹理信息能够显著提高不同优势树种的识别精度,使总分类精度提升了2.0%～3.6%,但纹理信息对16～30 m影像的识别结果没有显著影响.与真实尺度卫星影像相比,基于升尺度转换影像的树种识别结果及其尺度响应特征存在显著差异,表明在面向多个空间尺度的遥感观测和应用研究中,需要采用真实分辨率影像以确保结果的准确性.

基于不同决策树的面向对象林区遥感影像分类比较

陈丽萍,孙玉军

2018, 29(12):  3995-4003.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.015

摘要 ( 509 )   PDF (5479KB) ( 33 )  

面向地理对象影像分析技术(GEOBIA)是影像分辨率越来越高的背景下的产物.如何提高高分辨率影像分类精度和分类效率是影像处理的重要议题之一.本研究对QuickBird影像多尺度分割后的对象进行分类,分析了C5.0、C4.5、CART决策树算法在林区面向对象分类中的效率,并与kNN算法的分类精度进行比较.利用eCognition软件对遥感影像进行多尺度分割,分析得到最佳尺度为90和40.在90尺度下分离出植被和非植被后,在40尺度下提取不同类别植被的光谱、纹理、形状等共21个特征,并利用C5.0、C4.5、CART决策树算法分别对其进行知识挖掘,自动建立分类规则.最后利用建立的分类规则分别对植被区域进行分类,并比较分析其精度.结果表明: 基于决策树的分类精度均高于传统的kNN法.其中,C5.0方法的精度最高,其总体分类精度为90.0%,Kappa系数0.87.决策树算法能有效提高林区树种分类精度,且C5.0决策树的Boosting算法对该分类效果具有最明显的提升.

自动曝光对半球摄影法测量叶面积指数及其季节变化的影响

苑振皓,金光泽,刘志理

2018, 29(12):  4004-4012.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.017

摘要 ( 453 )   PDF (595KB) ( 32 )  

自动曝光是影响半球摄影法(DHP)测量叶面积指数(LAI)精度的重要误差源之一.本研究基于小兴安岭地区的阔叶红松林、白桦次生林、红松人工林和兴安落叶松人工林,利用DHP和LAI-2200植物冠层分析仪分别测量6—9月每个月中旬的LAI,首先比较两种方法测量LAI的差异性,再检验森林类型和测量时期对建立两种方法测定值间的相关关系是否存在显著影响,最后构建适于校正不同森林类型不同时期自动曝光对DHP测量LAI产生误差的经验模型.结果表明: 4种森林类型4个时期内,在自动曝光设置下DHP测量的LAI比LAI-2200测量值低估20%～49%;森林类型对构建两种方法测量LAI值的经验模型不存在显著影响,而测量时期存在显著影响.本研究构建的A、B两种分类经验模型,分别适用于校正4种森林类型在6和9月、7和8月DHP测量的LAI.经分类经验模型校正后,DHP测量4种森林类型4个时期的LAI值提高了45%～79%,测量精度可提高到83%～94%.通过DHP和LAI-2200测量LAI值间的经验模型,可有效校正自动曝光对DHP测量LAI的影响,极大地提高其测量精度,为使用DHP快捷、高效地测量不同森林类型的LAI及其季节动态提供技术支持.

气候变化对广东省双季稻种植气候区划的影响

杜尧东,沈平,王华,唐湘如,赵华

2018, 29(12):  4013-4021.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.041

摘要 ( 430 )   PDF (2377KB) ( 35 )  

基于广东省86个气象站1961—2016年的气温资料和1∶25万数字高程模型(DEM)数据,采用线性趋势分析、累积距平和反距离权重插值等方法,分析影响双季稻种植的关键气候因子(双季稻安全生育期日数、≥10 ℃积温)时空变化特征,结合气候因子在1961—1990年、1971—2000年、1981—2010年、气候因子突变前(1961—1997年)、突变后(1998—2016年)等5个时间段的变化,研究了气候变化对广东双季稻熟性搭配分布区域及其面积的影响.结果表明: 广东省双季稻安全生育期日数、≥10 ℃积温的空间分布表现为南高北低、平原高山区低.近56年,广东双季稻安全生育期日数以1.7 d ·10 a^-1的速率显著增加,≥10 ℃积温以43 ℃·d·10 a^-1的速率显著上升,各气候因子均在1997年发生了突变.广东双季稻熟性搭配可分为早熟+早熟、早熟+晚熟和晚熟+晚熟3个气候区.早熟+早熟区主要分布在北部中亚热带地区,早熟+晚熟区主要分布在中部南亚热带地区,晚熟+晚熟区主要分布在南部北热带地区.受气候变化的影响,广东晚熟+晚熟区面积明显扩大,早熟+晚熟区面积明显减小,而早熟+早熟区的面积变化不明显.与1961—1990年相比,1971—2000年和1981—2010年广东省晚熟+晚熟区面积分别增加了1.22×10⁶和2.56×10⁶ hm²,早熟+晚熟区的面积分别减小了1.13×10⁶和2.56×10⁶ hm².与突变前(1961—1997年)相比,突变后(1998—2016年)晚熟+晚熟区的面积增大一倍多,早熟+晚熟区面积缩小近一倍.

保护性耕作对陇中旱作农田水分特征的影响

彭正凯,李玲玲,谢军红,康彩睿,ESSEL Eunice,王进斌,頡健辉,沈吉成

2018, 29(12):  4022-4028.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.007

摘要 ( 369 )   PDF (750KB) ( 28 )  

陇中旱农区生产力水平低而不稳,而保护性耕作措施是农业可持续发展的重要途径.本研究依托2001年建立在陇中旱农区的长期不同耕作措施的定位试验,研究了不同耕作措施对土壤水分入渗、蒸发、作物产量和水分利用效率的影响.该试验共设6个处理,分别为传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆翻入(TS)、传统耕作+覆膜(TP)、免耕覆膜(NTP),春小麦和豌豆年间轮作.结果表明:与T处理相比, NTS处理的小麦地和豌豆地的土壤容重显著降低,总孔隙度显著增加.保护性耕作措施降低了豌豆地0～5 cm土壤渗吸率,NTS处理渗吸率比T处理降低56.2%.保护性耕作提高了土壤饱和导水率,无论小麦地和豌豆地,NTS均比T处理显著提高了饱和导水率,增幅为52.8%～107.1%.保护性耕作显著降低了作物生育期棵间蒸发量,NTP、TP、NTS比T处理降低了14.4%～50.8%,并减弱了雨后土壤蒸发.保护性耕作提高了作物产量和水分利用效率,NTS、TP、NTP的产量比传统耕作提高了9.5%～62.8%,水分利用效率比传统耕作提高了0.4%～50.9%.因此,在陇中旱农区,保护性耕作措施可以提高水分利用效率,增加作物产量.

黄壤性稻田稗草发生特征及其对长期不同施肥的响应

黄兴成,李渝,叶照春,白怡婧,刘彦伶,张雅蓉,张文安,蒋太明

2018, 29(12):  4029-4036.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.024

摘要 ( 399 )   PDF (837KB) ( 28 )  

研究长期不同施肥下黄壤性稻田稗草发生特征,明确稗草发生与长期不同施肥水稻产量和土壤性质变异的响应关系.基于农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站的一项连续23年不同施肥管理水稻试验,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾肥(PK)、氮磷肥(NP)、氮钾肥(NK)、常量化肥(NPK)、1/4有机肥替代化肥(1/4MNP)、1/2有机肥替代化肥(1/2MNP)、单施有机肥(M)和常量有机肥化肥配施(MNPK)10个处理,采用田间调查法调查各处理稗草发生密度、单株穗数、总穗数、穗粒数、千粒重和穗粒重等植物学参数;采用方差分析明确不同处理稗草发生差异,采用直线拟合、相关分析和通径分析明确杂草发生特征对水稻产量和土壤性质的响应.结果表明: 长期不同施肥处理导致黄壤性稻田稗草发生特征显著变异,稗草的密度、单株穗数和总穗数均以MNPK处理最高,其次是1/4MNP处理.相较常量化肥处理,长期不施肥(CK)和不平衡施肥(N、PK、NK、NP)各处理稗草发生的密度显著降低,施用有机肥各处理(1/4MNP、1/2MNP、M、MNPK)稗草的单株穗数显著增加.稗草的发生密度和总穗数与水稻产量呈极显著的正相关性,拟合直线的决定系数分别为0.622和0.624.土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾与稗草发生参数之间存在显著至极显著的相关性;通径分析表明,土壤全氮含量对稗草单株穗数发生有直接正效应,全磷含量是影响稗草密度和总穗数的主要因素,速效钾含量对穗粒数和穗粒重影响最大.长期不同施肥导致黄壤性稻田稗草发生特征变异,施用有机肥提高了稗草的发生密度、单株穗数和总穗数.土壤全磷含量是黄壤性稻田稗草密度和总穗数发生变异的直接影响因素.

小麦/蚕豆间作作物生长曲线的模拟及种间互作分析

柏文恋,张梦瑶,任家兵,汤利,郑毅,肖靖秀

2018, 29(12):  4037-4046.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.026

摘要 ( 584 )   PDF (817KB) ( 91 )  

物种间的相互作用与间作产量优势的形成密切相关,但很少有人注意到种间互作动态.本研究通过2年田间定位试验,运用Logistic分析模拟了不同种植模式(小麦单作、蚕豆单作和小麦/蚕豆间作)和不同磷水平下[P₀,施磷量(P₂O₅)为0 kg·hm^-2(对照);P₁,施磷量(P₂O₅)为45 kg·hm^-2;P₂,施磷量(P₂O₅)为90 kg·hm^-2]单间作小麦、蚕豆的生长模型,分析了作物种间互作的动态变化.结果表明: 小麦/蚕豆间作使小麦产量提高了10.5%~18.6%,蚕豆产量却降低了4.8%~12.3%,但间作系统仍具有产量优势,土地当量比(LER)和相对拥挤系数(K)分别为1.01~1.15 和1.12~3.20.小麦和蚕豆的产量及关键生长参数均受磷水平调控,但LER和K并不受磷水平影响.与单作相比,间作小麦的最大生长速率(R_max)和最初生长速率(r)分别提高21.8%~38.7%和20.7%~38.9%,但间作对蚕豆的关键生长参数无影响.在小麦、蚕豆的生长初期,不同磷水平下,单间作作物的生长曲线无差异;间作群体以种间竞争为主,无间作生物量优势(LER<1,K<1).当蚕豆达到最大生长速率(T_max)后,间作显著提高了小麦的生长速率,降低了小麦的种内竞争压力,表现出间作生物量和产量优势(LER>1,K>1).总之,在不同的生长发育阶段,小麦、蚕豆的相互作用不同,间作提高了中后期小麦的生长速率,为间作优势的形成奠定了基础.

长期施肥条件下黄土高原黑垆土作物产量与土壤碳氮的关系

俄胜哲,丁宁平,李利利,袁金华,车宗贤,周海燕,尚来贵

2018, 29(12):  4047-4055.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.028

摘要 ( 477 )   PDF (1172KB) ( 45 )  

通过设置在黄土高原黑垆土区的长期定位试验系统,研究了长期施肥条件下作物产量与土壤碳氮的互馈关系.试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理.结果表明: 与对照相比,长期平衡施用化肥、单施有机肥、化肥与有机肥配合施用和秸秆还田配施化肥显著增加了作物产量及其稳定性, NP、SNP、M、MNP处理玉米和小麦产量分别增加92%、97%、93%、141%和147%、164%、139%、214%.NP处理玉米和小麦年均产量与当地常规施肥作物产量相当且稳定,小麦-玉米轮作体系施肥量为N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 75 kg·hm^-2能够满足作物需要.秸秆还田与隔年施磷相配合的SNP处理与NP处理作物产量相似,且可减少磷肥施用量50%.平衡施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施和秸秆还田配施化肥均可显著增加土壤有机碳含量,而施用化肥对土壤全氮含量影响不明显,综合所有处理,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关.不同处理土壤有机碳固存率在15%～41%.SNP处理土壤有机碳累积投入量增加1 t·hm^-2,土壤有机碳含量增加0.06 g·kg^-1,而CK、N、NP、M和MNP处理的增幅在0.12～0.15 g·kg^-1.玉米和小麦产量都与土壤全氮含量呈显著正相关,玉米产量随土壤有机碳含量的增加而增加,但小麦产量随土壤有机碳含量的增加先快速增加后趋于平稳,拐点出现在6.8 g·kg^-1.长期平衡施用化肥、有机肥、有机肥与化肥配合施用及秸秆还田配施化肥可显著增加黄土高原黑垆土土壤有机碳和全氮含量、作物产量和根茬还田量,根茬还田量的增加又进一步增加了土壤有机碳和全氮含量,形成了相互促进的互馈关系.

三江平原草甸白浆土种稻后土壤理化性质变化

王秋菊,焦峰,刘峰,常本超,姜辉,姜宇,米刚,周鑫

2018, 29(12):  4056-4062.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.005

摘要 ( 455 )   PDF (866KB) ( 25 )  

土壤质量变化与更新是农业发展和土壤管理的判断准则.白浆土是三江平原主要水田土壤,但旱田改水田后缺乏对其土壤质量变化规律的研究.本研究以不同种稻年限白浆土为调查对象,探讨其土壤理化性质演变特征.结果表明: 白浆土种稻后,耕层(厚16~23 cm)和犁底层(厚6~8 cm)土壤有机碳、还原物质总量增加,耕层深度随种稻年限增加呈逐渐增加趋势,犁底层无明显变化,心土层(厚20 cm)与旱田无显著差异;土壤中Fe²⁺和Mn²⁺有向下迁移现象,但只迁移到犁底层;耕层和犁底层土壤固相比率比种稻前增加,犁底层固相比率由47.8%增加到70.0%,容重由1.22 g·cm^-3增加到1.77 g·cm^-3,土壤孔隙总量降低,微孔隙比例增加,白浆土种稻后有黏粒淋溶淀积现象.白浆土种稻后,土壤物理和化学性质的变化特征与水稻土的演变规律既有一致性,又有其特殊性.

施肥对露地菜地氨挥发和氧化亚氮排放的影响

郑蕾,王学东,郭李萍,张馨月,汪东炎,牛晓光,云安萍,李迎春

2018, 29(12):  4063-4070.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.023

摘要 ( 445 )   PDF (723KB) ( 35 )  

为探究施氮量和不同肥料调控措施对露地菜地土壤氨(NH₃)挥发和氧化亚氮(N₂O)排放的影响,在华北地区典型露地菜地设置了不同施氮水平和肥料调控措施的田间试验.结果表明: 春播黄瓜生育期内减氮20%和50%分别比常规施氮量降低氨挥发25.7%和48.0%;添加抑制剂(脲酶抑制剂+硝化抑制剂)和生物炭分别比等氮量氮肥处理氨挥发降低10.0%和6.1%;春播黄瓜生育期内减氮20%和50%分别使N₂O排放量比常规施肥处理降低28.8%和61.0%;等氮量条件下添加联合抑制剂使N₂O排放降低58.9%,而添加生物炭处理的N₂O排放增加14.1%;在同样的条施覆土施肥方法下,与纯化学氮肥处理相比,有机肥替代30%氮肥对氨挥发和N₂O减排的作用效果都不显著.对于集约化菜地,合理控制氮肥用量是降低土壤氨挥发及N₂O排放的最有效措施.

间作豆科作物对山药田土壤化学和生物学性质的影响

张月萌,王倩姿,孙志梅,牛劭斌,刘佳,马文奇,杨小中

2018, 29(12):  4071-4079.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.025

摘要 ( 388 )   PDF (1063KB) ( 44 )  

采用田间小区试验方法,探讨了山药与苜蓿和三叶草两种豆科绿肥作物间作对土壤化学性质和生物学性质以及土壤综合肥力的影响.结果表明: 与山药单作相比,间作苜蓿和三叶草提高了0～20 cm和20～40 cm土层硝态氮、速效磷和速效钾含量,降低了山药根茎膨大初期和膨大盛期土壤pH和电导率.间作有助于提高山药整个生育期0～20 cm和20～40 cm土层土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性以及土壤呼吸,但对蔗糖酶和脱氢酶活性影响不明显.采用隶属函数模型和主成分分析相结合的方法对间作山药收获期的土壤肥力进行综合分析,结果表明,间作两种豆科作物均具有显著提高山药田0～20 cm和20～40 cm土层土壤综合肥力的效果.通过间作豆科绿肥作物增加山药田的生物多样性是培肥山药田土壤、改善山药田土壤生态环境、缓解连作障碍的有效途径.

1980—2015年秦岭地区景观格局变化及其对人为干扰的响应

郭少壮,白红英,孟清,黄晓月,齐贵增

2018, 29(12):  4080-4088.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.018

摘要 ( 498 )   PDF (5903KB) ( 46 )  

了解景观格局变化及其对人为干扰的响应对于生态系统保护和管理具有重要意义.本研究利用秦岭地区1980—2015年土地利用数据,基于景观格局指数和地表覆盖分类系统,构建景观格局脆弱度指数和人为干扰度,研究了秦岭地区景观格局时空变化及其对人为干扰的响应.结果表明: 1980—2015年,秦岭地区景观破碎化程度逐渐增加,景观形状变得复杂,景观聚集度、连通性降低,景观格局指数空间分布呈现明显的地形分异特征;景观格局脆弱性整体呈下降趋势,其中,低脆弱区空间格局变化比较明显,主要以西安市、汉中市为中心向周围区域扩张;景观格局人为干扰程度逐渐增加,空间分布表现为东部高、西部低,北坡高、南坡低,周边高、中间低;人为干扰度越大,景观格局脆弱度、斑块密度、Shannon多样性指数越大,聚集指数、最大斑块指数越小;人为干扰程度对景观格局脆弱度影响逐渐减弱,对Shannon多样性指数、最大斑块指数的影响逐渐增强,而对斑块密度、聚集指数的影响变化不明显.

基于暴雨径流管理模型的海绵城市景观格局优化模拟

初亚奇,曾坚,石羽,修黛茜

2018, 29(12):  4089-4096.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.020

摘要 ( 494 )   PDF (1335KB) ( 39 )  

随着我国城镇化进程加快,城市不透水面积急剧增加,城市内涝问题日益严重.为此我国基于低影响开发理念提出了海绵城市概念.本研究以辽宁省沈抚新城中心城区作为研究区域,利用暴雨强度公式构建不同重现期的降雨过程,基于海绵城市理念对研究区进行景观格局优化,并运用暴雨径流管理模型模拟预规划方案和景观格局优化方案两种情景下的地表径流和雨水调控能力的差异,分析景观格局优化方案对城市地表径流和雨水调控能力的影响.结果表明: 随着降雨重现期的增大,研究区内径流总量和径流系数呈上升趋势;在相同降雨重现期下,景观格局优化方案的径流系数明显降低,径流总量的削减量逐渐增加,1年一遇、3年一遇、5年一遇和50年一遇重现期下的削减量分别为2.94、3.58、3.72、4.19 mm;相对应的削减率逐渐降低,分别为23.9%、16.4%、14.3%、9.3%;优化后的方案可满足降雨重现期p=1时设计降雨量20.8 mm、p=3时雨水管网不超载且p=50时河道不溢流的要求.

基于土地利用变化和生态系统服务的海岸带生态安全综合评价——以胶州湾为例

郑洋,于格,钟萍丽,王友霄

2018, 29(12):  4097-4105.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.035

摘要 ( 440 )   PDF (2007KB) ( 34 )  

以土地利用为主的陆域开发活动能改变近海环境质量,并影响和改变原有海岸带生态系统服务功能的供给模式,对海岸带生态安全产生一定的负面影响.目前在海岸带生态系统研究领域较多采用陆地生态系统研究模式,未能真正体现海岸带作为海陆结合的独立的环境体系的特点,并缺乏对陆域活动驱动与生态系统服务功能响应和生态安全实现之间复杂关系的科学解释.本研究基于海岸带生态系统服务的空间异质性和流动性特点,以“土地利用变化(LUCC)-生态系统服务(ES)-生态系统安全”为研究主线,构建海岸带生态安全评价模型,探讨以土地覆被变化为主的陆域活动对海岸带生态系统服务功能和区域生态安全的影响机理及其时空变异规律.从模型的评价结果上看,作为生态安全系统中主要压力表征的胶州湾陆域土地利用变化,与相应海域内的生态系统服务状况和生态安全状态呈现出一定的相关性和趋势性.随着环胶州湾地区城市化进程中大量用地流转为城乡建设用地,胶州湾中相应海域的生态系统服务状态下降,进而带来该海域生态安全状态恶化.本文所提出的基于压力-状态-响应(PSR)框架的海陆结合的生态安全评价模型,以探讨陆域活动对海岸带生态系统服务功能和区域生态安全的影响及其时空变异规律为目的,可以克服目前研究中只关注陆域部分而忽视陆域活动与海域部分之间的联系和相互影响的缺陷,对海岸带生态安全评价研究具有一定的改进作用.

基于CA-Markov和InVEST模型的城市景观格局与生境质量时空演变及预测

褚琳,张欣然,王天巍,李朝霞,蔡崇法

2018, 29(12):  4106-4118.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.013

摘要 ( 703 )   PDF (4578KB) ( 167 )  

由人类活动引起的城市景观格局变化是影响陆地生态系统的重要因素之一,城市景观格局分布对区域生物多样性服务功能的影响极大.为研究城市景观格局和生境质量演化及其变化原因,以武汉市作为典型区,基于武汉市2005、2010和2015年3期景观类型信息,使用马尔柯夫模型分析其景观格局时空变化特征;采用CA-Markov模型模拟预测武汉市2020年自然增长情景下的景观格局发展方向;使用Logistic回归模型分析景观变化的驱动力;结合InVEST模型评价3期景观格局分布下的生境质量分布和变化,以及2020年模拟情景下的生境质量分布特征,探究景观格局变化与人类活动之间的关系.结果表明: 2005—2015年间,研究区景观类型变化以耕地和人工表面为主.耕地面积呈现逐年减少的趋势,主要转变为人工表面.人工表面面积不断增多,主要由水田和旱地转变而来.研究区整体景观生境质量级别下降,大量高生境质量级别的景观向低生境质量级别转化.整体景观生境质量指数减少,生物多样性服务功能降低,生境质量发生退化.2015—2020年间,武汉市景观格局和生境质量继续保持2005—2015年的变化趋势,表现为人工表面增加、景观生境质量指数减少、生物多样性服务功能降低、生境质量退化.研究区景观格局变化的主要驱动因子是国内生产总值变化和地区财政收入变化.人类社会经济活动是影响研究区景观格局变化和生境质量下降的重要驱动力,城镇化扩张和填湖造地是武汉市生态景观变化的主要原因.

包容性视角下城镇化质量与资源利用的协调性——以中国288个地级以上城市为例

于伟,赵林

2018, 29(12):  4119-4127.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.019

摘要 ( 379 )   PDF (2486KB) ( 39 )  

从包容性视角探究城镇化质量与资源利用之间的协调性及其影响因素,有益于完善城镇化质量的内涵,并可为政府制定城镇化健康发展的深化路径提供指引.本研究将包容性理念融入城镇化质量和资源利用的内涵中,结合GIS技术和协调度模型分析了中国288个地级以上城市城镇化质量与资源利用协调性的空间格局,并探讨了成因.结果表明: 中国城镇化发展的包容性水平整体较低,突出表现为发展机会不均等、高水平城市点状分散分布、低水平城市大范围集中分布;资源利用总体处于中等水平,高、低水平城市集聚特征明显且以胡焕庸线为界.城镇化质量与资源利用的协调度平均值为0.59,总体属于中等协调水平,并呈现级差化和东西向的梯度分异格局.较高协调水平的城市分布与东南沿海城市群的契合度较好,中等以上水平城市的分布与我国东南沿海和长江经济带构成的“T”型轴带比较吻合,较低水平的城市集中分布在黄河中上游、江南丘陵、东北地区西北部和云贵高原4个地区.城市行政等级与经济发展水平正向影响城镇化质量与资源利用的协调性,城市规模与协调性水平在300万人以上城市中存在明显的正相关关系.

高速公路生态景观质量评价指标体系和评价方法:以江苏南通为例

殷明,肖威,纪易凡,徐建华,华建峰,陆晓丽

2018, 29(12):  4128-4134.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.012

摘要 ( 374 )   PDF (630KB) ( 43 )  

公路生态景观建设不仅是公路建设的重要组成部分,也是美丽乡村建设和生态园林城市建设的重要标志,对于实现社会经济的可持续发展具有重要作用.公路生态景观质量的评价指标和方法是衡量公路及其外部环境建设质量的重要依据.本研究以江苏省南通市5条主要干线高速公路G15、G228、G204、S334和S335为例,建立了定量和定性评价指标相结合的公路生态景观质量评价指标体系,包括景观功能、生态效能和安全设计3大类12个评价指标.通过现场调查和计算,建立了12个评价指标的变量矩阵,并进行了主成分(PC)分析.结果表明: 公路绿化景观生态评价综合得分模型为: H=0.694PC1+0.191PC2+0.115PC3, 5条高速公路得分排序结果为: G204>G15>S334>G228>S335.本研究结果将为高速公路生态景观质量评价提供方法和参考.

基于地形梯度特征的福州市景观格局演变

陈铸,黄雅冰,朱志鹏,郑祈全,阙晨曦,董建文

2018, 29(12):  4135-4144.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.010

摘要 ( 479 )   PDF (1594KB) ( 41 )  

地形是土地景观格局变化的重要因素.为揭示不同地形梯度下景观格局的时空特征和变化规律,以1995、2005和2015年3期福州市遥感影像和数字高程模型(DEM)数据为基础,运用地形位指数、土地利用分布指数、地学信息图谱分析和景观指数等方法,探讨景观格局的地形梯度效应以及形成原因.结果表明: 研究期间,研究区林地主要位于中低、中高和高等级地形位,农地、水体、建设用地和未利用土地主要集中位于低等级地形位.1995—2015年,福州市林地、农地和未利用土地面积减少,建设用地和水体面积增加.景观类型变化以稳定型为主,主要分布于中低、中高及高等级地形梯度区域;景观格局在地形梯度上变化差异明显,低地形位区域景观类型主要转向建设用地,而在中低及中高地形位区域,主要发生农地与林地的交替转变.研究区景观格局破碎化、景观异质性和景观多样性等属性逐年上升,随着地形梯度升高而降低.

感染羽茅的香柱菌属内生真菌对丛枝菌根真菌孢子萌发的影响

乌日罕,刘慧,吴曼,任安芝,高玉葆

2018, 29(12):  4145-4151.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.040

摘要 ( 434 )   PDF (603KB) ( 31 )  

内生真菌与丛枝菌根(AM)真菌是构成草原生态系统的重要组成部分.内生真菌会抑制其宿主植物的AM真菌侵染率.本研究以感染2种香柱菌属内生真菌[Epichloё gansuensis(Eg)和E. sibirica(Es)]的天然禾草羽茅为供试材料,进行体外纯培养的内生真菌培养滤液、感染内生真菌的羽茅叶片(包括鲜叶和枯叶)浸提液,以及根系分泌物对摩西球囊霉(Gm)和幼套球囊霉(Ge)2种AM真菌孢子萌发影响试验.结果表明: 香柱菌属内生真菌的培养滤液会显著抑制2种AM真菌孢子的萌发,而感染香柱菌属内生真菌的羽茅根系分泌物只对Ge孢子萌发有显著抑制作用,且上述抑制作用与内生真菌种类无关;鲜叶浸提液对Gm和Ge的孢子萌发率均无显著影响,而枯叶浸提液对Ge的孢子萌发有显著抑制作用.在自然生态系统中,香柱菌属内生真菌通常存在于宿主植物体内,可能通过影响宿主植物的根系分泌物来影响AM真菌孢子的萌发.

中度石漠化生态修复初期土壤螨类群落结构变化

陈浒,金道超,林丹丹,王鹏举,周政

2018, 29(12):  4152-4164.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.032

摘要 ( 328 )   PDF (922KB) ( 19 )  

土壤螨类群落监测是生态恢复监测的重要内容之一,土壤螨类群落结构的变化可以反映退化环境生态恢复的效果.2014年按季节对贵州省毕节市朝营小流域中度石漠化生态修复区的土壤螨类进行调查,并与原生栓皮栎林和中度石漠化区的土壤螨类群落结构进行对比.结果表明: 中度石漠化生态修复区土壤螨类计有3目35科58属,以单翼甲螨属和威单翼甲螨属为优势属;土壤上层具有较高的属数、个体数量和个体密度;捕食性革螨群落以r对策者为主,甲螨群落结构以有翅孔背甲螨型(P型)为主.中度石漠化生态恢复区土壤螨类个体数量与个体密度分别高于中度石漠化区和栓皮栎林,属数、多样性指数和丰富度指数分别高于中度石漠化区,但低于栓皮栎林;该区在对照区基础上恢复和新增螨类共32属,占该区螨类总属数的55.2%.在研究区,螨类属数与土壤速效钾含量、丰富度指数与有机碳含量具有显著相关性,个体数量、个体密度、多样性指数、丰富度指数分别与速效钾含量以及丰富度指数与有机质含量具有显著相关性.表明石漠化的植被修复有利于土壤螨类群落结构的恢复和土壤环境的改善,且螨类优势类群、新增类群和恢复类群能对环境变化进行较好地指示,但土壤螨类群落结构与修复区植被和土壤理化因子变化的关系还有待进一步研究.

苹果连作生防细菌B6对平邑甜茶幼苗生物量及连作土壤环境的影响

刘丽英,丁文龙,曹雅杰,尤鸿基,刘珂欣,孙中涛,毛志泉

2018, 29(12):  4165-4171.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.004

摘要 ( 316 )   PDF (1381KB) ( 28 )  

以苹果连作障碍病原真菌层出镰刀菌、串珠镰刀菌、尖孢镰刀菌和腐皮镰刀菌为靶标菌,通过平板对峙法对分离自苹果根际土壤的细菌进行反复筛选比较,对筛选出的拮抗效果最优的菌株进行形态学、生理生化特征和16S rDNA序列分析鉴定,并于盆栽条件下探讨其菌肥对平邑甜茶幼苗生长及连作土壤环境的影响.结果表明: 菌株B6对上述4种病原真菌的抑菌率最高,分别达到71.8%、70.1%、72.6%、91.5%.经鉴定,菌株B6为甲基营养型芽孢杆菌.盆栽试验表明,与连作处理(CK₁)相比,B6菌肥处理(T)可以不同程度地促进平邑甜茶幼苗生物量的增加,其中地径、鲜质量和干质量分别显著增加18.3%、51.2%;显著提高连作土壤中可培养细菌和放线菌数量,使真菌数量下降为连作土壤的37.7%,促使土壤类型向细菌型转化;显著提高连作土壤中的蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶的活性,增长率分别为37.3%、24.0%、42.9%、49.4%.表明B6菌肥可以优化苹果连作障碍土壤中可培养微生物群落结构,提高土壤酶活性,增加平邑甜茶幼苗生物量.

番茄灰霉菌拮抗放线菌LA-5的筛选及鉴定

李培谦,冯宝珍,李新秀,郝浩永

2018, 29(12):  4172-4180.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.034

摘要 ( 466 )   PDF (2122KB) ( 23 )  

利用稀释涂布法从番茄根际土壤中分离放线菌,并以番茄灰霉菌为靶标,利用对峙培养法和牛津杯法筛选拮抗放线菌,得到一株具有较强抑菌活性的放线菌LA-5.通过培养特征、生理生化特性及基于16S rDNA 序列系统进化分析,将菌株LA-5初步鉴定为链霉菌.复筛结果显示,LA-5发酵滤液对番茄灰霉菌孢子萌发及菌丝生长均有明显的抑制作用,其中100倍发酵滤液对孢子萌发抑制率和菌丝生长抑制率均在50%以上;受抑制菌落呈白色,气生菌丝萎缩稀疏,菌丝纤细、分支明显减少.离体防效试验显示,菌株LA-5发酵原液对番茄灰霉病防效可达83.4%.该菌株有望开发为防治番茄灰霉病的生防菌株.

种子特征和结实量对啮齿动物取食和扩散种子行为的影响

罗永红,闫兴富,周立彪,苗迎权,张金峰

2018, 29(12):  4181-4190.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.033

摘要 ( 474 )   PDF (667KB) ( 41 )  

为了深入了解啮齿动物在不同种子丰富度条件下对不同大小和单宁含量种子的觅食行为策略及其与植物种群更新的关系,在宁夏六盘山区的华北落叶松人工林,研究了不同大小和单宁含量[0%Tannin(T)、2%T、8%T和15%T]的人工种子在模拟结实小年和结实大年对啮齿动物取食和扩散行为的影响.结果表明: 啮齿动物消耗种子速度在结实小年更快,结实大年的种子消耗速度相对缓慢. 种子就地取食率(ISPR)在不同结实年份间无显著差异,扩散后取食率(PRAD)在结实小年显著高于结实大年,但前者的扩散后贮藏率(HRAD)显著低于后者;种子扩散后的取食距离(PDAD)和贮藏距离(HDAD)在结实小年均显著大于结实大年.在结实小年,大种子的PDAD和HDAD均大于小种子,前者在不同大小种子间均差异显著,而后者仅在2%T和15%T的不同大小种子间差异显著;在结实大年,除0%T外的其他单宁含量种子的PDAD和HDAD在不同大小种子间均差异显著.ISPR在中等单宁含量种子最大,高单宁含量种子最小;PRAD分别在结实小年的高单宁含量种子和结实大年的无单宁种子最大;不论在结实大年还是结实小年,HRAD均在高单宁含量种子最大,中等单宁含量种子最小.这说明结实大年可延缓啮齿动物对种子的消耗速率,提高种子的HRAD,但种子扩散距离减小;啮齿动物在结实大年和小年均表现出对大种子的扩散偏好,且大种子被扩散的距离更远;啮齿动物在不同结实年份均偏好于就地取食中等单宁含量种子,而扩散高单宁含量种子.

铝胁迫对橡胶苗生理和叶绿素荧光特性的影响

安锋,李昌珍,张婷婷,王立丰,王纪坤,谢贵水

2018, 29(12):  4191-4198.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.006

摘要 ( 390 )   PDF (712KB) ( 23 )  

热带酸性土壤中铝毒非常普遍,其对橡胶树生长的影响尚不清楚.采用盆栽砂培试验研究了铝离子对橡胶苗生理和叶绿素荧光特性的影响.结果表明:当铝浓度高于200 mmol·L^-1时,橡胶苗细胞质膜透性、叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量显著提高,相对含水量、过氧化氢酶和过氧化物酶活性、叶片叶绿素a含量、叶绿素最大荧光、PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ潜在活性、光化学淬灭系数、非光化学淬灭系数和光合电子传递速率显著降低;当铝离子浓度低于100 mmol·L^-1时,不同处理间橡胶苗生理和叶绿素荧光特性差异较小或不明显.说明橡胶树是较为耐铝的植物,铝离子对橡胶苗造成伤害的阈值在100～200 mmol·L^-1;超过这一浓度,会造成橡胶苗不可逆的伤害.

铜、镉胁迫下外源NO介导的番茄解毒途径

王逸筠,胡美美,崔秀敏,娄燕宏,诸葛玉平

2018, 29(12):  4199-4207.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.031

摘要 ( 468 )   PDF (806KB) ( 32 )  

一氧化氮(NO)作为信号分子,在抵御重金属胁迫中起重要作用,但对不同离子胁迫下的解毒机制尚缺乏研究.本研究采用营养液培养法,研究了铜(Cu)、镉(Cd)单一或复合胁迫下,番茄幼苗对Cu、Cd的吸收转运特性及对外源NO的响应机制.结果表明: 50 μmol·L^-1的Cu²⁺、Cd²⁺均显著抑制番茄植株的生长,其中Cd胁迫对生长的抑制效应远高于Cu胁迫.Cu、Cd单一或复合胁迫均使番茄根系Cu、Cd含量显著升高,但根系对Cu、Cd吸收存在严格选择性.根细胞对必需元素Cu表现出“奢侈吸收”的现象,而对毒性较强的Cd则吸收相对较少,胞内Cd浓度仅为Cu的1/10左右.外源NO处理可不同程度地缓解Cu、Cd胁迫,其中缓解Cd胁迫的效能更强.番茄对被动进入细胞的Cu、Cd具有相似的解毒机制:一方面,Cu、Cd胁迫诱导细胞质中产生谷胱甘肽(GSH)、植物螯合肽(PCs)和金属硫蛋白(MTs),络合过多的Cu、Cd离子,降低其生物毒性;另一方面,过多的Cu、Cd离子或螯合物被转运至液泡区隔化.外源NO通过调控GSH-GSSG(氧化型谷胱甘肽)氧化还原状态及GSH-PCs代谢方向的改变,促进Cu、Cd离子转运至液泡区隔化来缓解胁迫抑制;NO还可诱导植株叶片或根系表达更多的金属硫蛋白、GSH和PCs,而且上述响应普遍存在叠加效应.这可能是NO介导番茄对Cu、Cd胁迫的另一主要解毒途径.

小型湖泊水生植物栽培对轮虫群落结构的影响

张依,魏南,王庆,梁迪文,杨宇峰

2018, 29(12):  4208-4216.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.039

摘要 ( 536 )   PDF (809KB) ( 35 )  

为了解水生植物栽培对水环境及轮虫群落结构的影响,于2015年10月至2016年9月,对广州市暨南大学校园两个小型湖泊——明湖和南湖进行了周年调查.明湖无水生植物生长,南湖3—10月有水生植物轮叶黑藻生长,其中6—9月为植物旺盛生长时期.调查发现: 两湖共记录轮虫50种,分属于23个属,其中臂尾轮属、异尾轮属和腔轮属种类较多,均有8种.明湖记录轮虫32种,南湖记录39种. 明湖优势种主要有广布多肢轮虫、暗小异尾轮虫和微型多突轮虫;南湖优势种主要有螺形龟甲轮虫、爱德里亚狭甲轮虫和囊形腔轮虫.明湖轮虫丰度在2015年10月最高,达到3790 ind·L^-1,2016年3月最低,为854 ind·L^-1.南湖轮虫丰度在2015年11月最高,达到3555 ind·L^-1,2016年1月最低,为977 ind·L^-1.相似性分析表明,明湖与南湖水体轮虫群落结构差异显著,其中螺形龟甲轮虫为两湖群落结构差异贡献率最高的物种,其次为广布多肢轮虫.冗余分析表明,明湖轮虫群落结构主要受总磷、叶绿素a、水温的影响;南湖水生植物旺盛生长期,轮虫群落结构受总磷、温度、叶绿素a、深度的影响较大,优势种为底栖的无棘鳞冠轮虫、爱德里亚狭甲轮虫和囊形腔轮虫;水生植物开始生长时期主要受总氮和透明度的影响,优势种为浮游的广布多肢轮虫和等棘异尾轮虫;而无水生植物生长期主要受pH和溶解氧的影响较大,优势种亦为浮游性种,广布多肢轮虫、裂痕龟纹轮虫等.水生植物生长可有效降低N、P营养盐浓度,改善水质,增加空间异质性,支持更多轮虫种类生存,对水域生态系统的稳定具有重要作用.

综合评述

揭示群落结构及其环境响应的联合物种分布模型的研究进展

朱媛君,山丹,张晓,刘艳书,时忠杰,杨晓晖

2018, 29(12):  4217-4225.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.009

摘要 ( 1160 )   PDF (562KB) ( 291 )  

物种分布模型通常用于基础生态和应用生态研究,用来确定影响生物分布和物种丰富度的因素,量化物种与非生物条件的关系,预测物种对土地利用和气候变化的反应,并确定潜在的保护区.在传统的物种分布模型中,生物的相互作用很少被纳入,而联合物种分布模型(JSDMs)作为近年提出的一种新的可行方法,可以同时考虑环境因素和生物交互作用,因而成为分析生物群落结构和种间相互作用过程的有力工具.JSDMs以物种分布模型(SDMs)为基础,通常采用广义线性回归模型建立物种对环境变量的多变量响应,以随机效应的形式获取物种间的关联,同时结合隐变量模型(LVMs),并基于Laplace近似和马尔科夫蒙脱卡罗模拟的最大似然估计或贝叶斯方法来估算模型参数.本文对JSDMs的产生及理论基础进行归纳总结,重点介绍了不同类型JSDMs的特点及其在现代生态学中的应用,阐述了JSDMs的应用前景、使用过程中存在的问题及发展方向.随着对环境因素与多物种种间关系研究的深入,JSDMs将是今后物种分布模型研究的重点.

城市生态系统能-水-食物-土地-气候的“物理量与政策效果”双维耦合研究综述

薛婧妍,刘耕源

2018, 29(12):  4226-4238.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.038

摘要 ( 472 )   PDF (1041KB) ( 34 )  

城市生态系统内部各组分之间存在着错综复杂的关系,任一组分的变化会对其他组分产生不同程度的影响.快速的城市化进程带来了一系列影响城市可持续发展的问题.若想从根本上消除这些可持续发展隐患,需要采用“耦合”方法.本文明晰了“耦合”的3种应用情景及相应定义表述,同时对城市耦合理论发展脉络进行梳理,分别从物理耦合视角及政策效果耦合视角进行能-水-食物-土地-气候变化(EWFLC)五系统两两分析总结.从物理耦合视角解读发现,目前的耦合研究大多集中在城市尺度,并且主要针对两个系统之间的直接耦合关系,间接耦合关系研究相对缺乏,两系统的关联多会对社会和经济产生积极影响.从政策效果耦合视角来看,目前针对五系统的政策多面向直接解决目标系统问题,政策实施的中间目标大多可量化,且政策效果评估大多含有多个指标.在此基础上,本文提出了可同时结合物理耦合及政策效益耦合的城市EWFLC五系统分析框架,旨在帮助城市开展政策遴选,实现城市可持续发展.

CO₂浓度升高对水体硝化、反硝化作用的影响研究进展

施曼,张维国,李江叶,严少华,高岩

2018, 29(12):  4239-4247.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.037

摘要 ( 456 )   PDF (512KB) ( 40 )  

大气CO₂浓度升高潜移默化地影响着水体生态系统的碳循环过程.然而,该过程如何影响与其耦合的氮循环过程仍不明确.水体硝化、反硝化过程作为水体氮循环的重要环节,必然会对大气CO₂浓度升高产生一系列的响应.本文总结了国内外关于大气CO₂浓度升高对水体理化性质、硝化作用、反硝化作用及N形态转化影响方面的研究工作,发现大气CO₂浓度升高会降低水体的pH,增加水中CO₂和HCO₃^-含量,但对富营养化与寡营养化水体中硝化、反硝化作用的影响具有明显差异.大气CO₂浓度升高抑制寡营养化水体的硝化作用和反硝化作用,降低N₂O的释放通量,抑制富营养化水体的硝化作用,但当水体pH在7~9时,可能促进反硝化作用,增加N₂O的释放通量,最终可能导致水体中NH₄⁺的积累及NO₃^-浓度的降低,影响水体中微生物的多样性.在此基础上提出目前相关研究存在的瓶颈问题及值得深入探讨的科学问题,为进一步深入理解温室效应背景下全球CO₂浓度升高对水体生态系统N循环的影响提供参考.

6种防御酶调控植物体应答虫害胁迫机制的研究进展

郭祖国,王梦馨,崔林,韩宝瑜

2018, 29(12):  4248-4258.  doi:10.13287/j.1001-9332.201812.036

摘要 ( 1036 )   PDF (765KB) ( 219 )  

植物防御体系应对虫害胁迫产生一系列防御性生理生化反应,其中防御酶活性呈现显著变化.本文综述了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、脂氧合酶(LOX)和苯丙氨酸解氨酶(PAL) 6种常见防御酶应对虫害胁迫的机制,解析了6种防御酶的作用机理及其异同.梳理了6种防御酶应对虫害胁迫而相互协调的程序,总结了植物体遭虫害胁迫之后防御酶活性的变化及其与防御酶基因的关联,提出了植物体防御酶机制研究中的重要问题并展望前景.