应用生态学报

2019, 30(1): 0.

摘要 ( 134 )

PDF (470KB) ( 171 )

我国重点氟污染行业排放清单与土壤氟浓度估算

郭书海,高鹏,吴波,张玲妍

2019, 30(1): 1-9. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.002

摘要 ( 395 )

PDF (4006KB) ( 124 )

工业生产排放和土壤氟高背景值导致我国部分地区氟污染严重,给生态安全和人类健康造成严重威胁.本文基于我国氟排放重点行业的生产产能,估算重点行业生产过程中氟排放量,构建我国重点行业氟排放清单,基于数据集成和融合,分析我国土壤氟背景值、氟地球化学分布和土壤氟浓度分布,并对氟污染典型区域氟污染成因及控制进行系统分析.分析发现,我国氟排放的重点行业有钢铁、磷肥和电解铝.磷肥施用的氟排放量最大,但施用面积大,浓度贡献小;电解铝行业的氟排放强度大;钢铁行业的氟排放总量大,但排放强度较小.我国大部分地区土壤氟背景值不高,环境容量大.但部分地区氟污染严重,主要是由工业氟排放和土壤氟高背景值造成,这些地区应采取相应的防控措施.

土壤氟形态与氟污染土壤修复

袁立竹,王加宁,马春阳,郭书海

2019, 30(1): 10-20. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.003

摘要 ( 570 )

PDF (2490KB) ( 182 )

我国土壤氟污染问题严峻,给部分地区人体健康和生态安全造成严重威胁,但土壤氟污染与防治问题仍没有受到人们的广泛关注.本文概述了土壤中氟的存在形态以及发生的主要化学反应,综述了近年来国内外有关氟污染土壤修复的研究进展,提出了今后氟污染土壤修复的研究方向,以期为氟污染土壤的修复提供借鉴和参考.土壤中氟主要分为5种形态,其中90%以上以残渣态存在,土壤溶液中的氟主要发生沉淀-溶解、络合-解离和吸附-解吸等反应来维持水-土系统中的氟平衡.目前,氟污染土壤修复技术研究主要集中在化学固定修复技术、化学淋洗技术、电动修复技术以及植物修复技术.今后需要重点研究氟在土壤中的赋存形态及其影响因子,筛选功能微生物和植物,开发联合修复技术以修复氟污染土壤.

氟的环境地球化学行为及其对生态环境的影响

涂成龙,何令令,崔丽峰,张清海,曾奇兵,潘雪莉,郭书海

2019, 30(1): 21-29. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.004

摘要 ( 727 )

PDF (572KB) ( 346 )

近几十年来,氟的区域性环境地球化学异常和人为环境污染所导致的植物和人体氟暴露现象引起了广泛关注,世界各国学者对不同环境介质中氟的地球化学行为进行了较为深入的研究,但仍然存在诸多争议和不确定性.本文回顾了近些年来有关氟在大气、水、土壤中的来源、数量、存在形态、迁移转化和控制因素等方面的研究成果,以及氟的地球化学行为与植物和人体氟暴露的关联性,并提出了未来有关氟的环境地球化学行为研究应优先考虑的几个方向.

饮用水氟污染控制原理与技术

刘锐平

2019, 30(1): 30-36. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.005

摘要 ( 471 )

PDF (852KB) ( 215 )

天然地球化学过程导致全球范围内广泛存在地下水氟污染,饮用水氟超标人口达5亿.控制以高氟地下水为饮用水源的氟污染及其健康风险,成为饮用水质安全保障的核心问题之一.全世界在饮用水除氟方面做了大量努力,但成效十分有限.在此背景下,深刻认识氟污染形成机制与地球化学特征,结合地理信息、遥感等手段预测区域风险水平,优先考虑“更换水源”,仍是饮用水氟污染控制的重要策略.此外,在研究层面上,应以净水药剂、环境功能材料创新为基础,以混凝沉淀、吸附、膜分离为重要技术方向,开发适用于发展中国家或欠发达地区的高效、经济、方便、稳定的除氟关键技术和成套设备;在工程应用层面上,应加强饮用水除氟设施设计、建设、运行与监管,确保设施长期稳定运行,实现工程效益.

基于Wnt信号通路探讨氟砷混合暴露的生物暴露限值

曾奇兵,徐玉艳,涂成龙,喻仙,杨鋆,洪峰

2019, 30(1): 37-42. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.023

摘要 ( 386 )

PDF (506KB) ( 75 )

慢性氟砷联合中毒是全世界的一个重大公共卫生问题,影响着数千万人.目前该病病因清楚,但发病机制未明,且无特效治疗方法,因此,早期预防尤为重要.生物暴露限值旨在探讨外源化学物引起机体有害效应的最高容许浓度.为了探讨氟砷混合暴露的生物暴露限值(BEL),本研究通过比较对照及氟砷联合暴露地区环境介质中的氟、砷含量,分析氟、砷与Wnt信号通路关键蛋白的剂量-效应及剂量-反应关系,利用基准剂量法估算氟砷混合暴露的生物暴露限值.结果表明: 氟砷联合暴露地区煤、黏土、室内空气、室外空气、辣椒、大米中的氟含量以及煤、黏土、室外空气、辣椒、大米中的砷含量均高于对照;随着氟、砷暴露水平的增加,糖原合酶激酶3β(GSK3β)、β-连环蛋白(β-catenin)含量以及Wnt/β连环蛋白信号通路拮抗蛋白(DKK1)、GSK3β、β-catenin的异常检出率逐渐增加,但DKK1含量显著降低;基于Wnt信号通路,氟砷混合暴露的生物暴露限值UF为0.52 mg·g^-1Cr,UAs为6.59 μg·g^-1Cr.本研究对于早期预防氟砷联合中毒引起的机体损伤具有重要的指导意义.

燃煤污染型氟中毒患者氟暴露、骨相损伤程度与骨形成标志物的关系

汪希兰,明娟,邱冰,廖永芳,廖玉丹,魏绍峰,涂成龙,潘雪莉

2019, 30(1): 43-48. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.026

摘要 ( 339 )

PDF (575KB) ( 119 )

慢性氟暴露是世界范围内的公共卫生问题之一.为研究燃煤污染型氟中毒患者中氟暴露、骨相损伤程度与骨形成标志物血清碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(BGP)之间的相关关系,以贵州省织金县荷花村(燃煤污染型地方性氟中毒病区)和安顺市张官村(非氟暴露村)为调查点,采集环境样品,采用氟离子选择电极法测定环境介质及食物中的氟含量.在知情同意的原则下,对295例氟暴露和85例非氟暴露调查对象进行氟斑牙、氟骨症诊断;收集其尿液及外周血,测定尿氟(UF)浓度、ALP活性和BGP含量.结果表明: 病区环境中大米、辣椒、玉米、饮水、黏土、菜土、煤以及室内外空气氟含量均明显高于对照区,但较以往报道数据降低;随着尿氟浓度的升高,ALP活性、BGP含量显著升高,氟骨症病情差异有统计学意义,氟斑牙病情差异无统计学意义;氟骨症病情与ALP活性、BGP含量呈正相关.表明燃煤污染型低氟暴露可引起人群的骨相损害,且ALP、BGP可用于评估氟骨症患者骨转换情况,在氟骨症的辅助诊断、疗效评估中有着一定的应用价值.

山西灵空山天然松栎混交林群落特征与冠层结构

段嘉瑞,张全喜,白家烨,郭东罡

2019, 30(1): 49-57. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.027

摘要 ( 441 )

PDF (2882KB) ( 153 )

以2011年建设的山西灵空山4 hm²天然松栎混交林森林动态监测样地为研究平台,以400个10 m×10 m样方为测量单元,于2016年进行群落特征研究,采用半球面影像法(DHP)分析冠层结构和林下光照特征.结果表明: 样地内共有乔木5558株,共计25种,分属于10科15属.冠层开阔度(CO)集中在15.0%～25.0%,叶面积指数(LAI)集中在1.5～2.5,林下光环境参数集中在10.0%～30.0%.建群种在样地内的分布对冠层结构和林下光环境影响显著;冠层结构对林下光环境所有参数的影响方向一致,其中采用叶面积指数评价冠层结构动态的效果更佳;冠层开阔度和叶面积指数对林下光环境产生相反的影响,且均对散射光入射率影响程度最大.温性松栎混交林的林冠层整体较为均匀,林下光分布较为集中,林分树种组成与冠层结构对林下光照影响显著.

不同干扰模式对受害马尾松人工纯林林分结构的影响

吴敏娟,尤誉杰,张晓红,王懿祥,邱烷婷,吕玉龙,应彬彬,陈时跃

2019, 30(1): 58-66. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.007

摘要 ( 365 )

PDF (668KB) ( 79 )

在浙江安吉选择松材线虫病危害的马尾松人工纯林,分别进行暂不采伐直至10年后统一伐除受害木的集中干扰、采伐受害松木的适度干扰、采伐受害松木与周边松木及生长势弱松木的强度干扰,探讨不同干扰模式使受害马尾松林恢复健康的可能性.16年后的试验结果表明: 3种模式下受害林分马尾松的重要值为集中干扰>适度干扰>强度干扰,阔叶树的重要值则正好相反;与集中干扰相比,适度和强度干扰后的马尾松、阔叶树的平均胸径分别提高1.2、1.7倍和1.3、1.9倍,平均树高分别提高了1.5、2.0倍和1.2、1.8倍,林分每公顷蓄积量分别是集中干扰样地的5.2和3.8倍;适度和强度干扰的各径阶株数均远高于集中干扰样地,胸径结构近似于反J型曲线,也形成了复层林,物种丰富度和多样性指数均显著高于集中干扰样地,林木个体差异及林分复杂性指数均表现为适度干扰>强度干扰>集中干扰.适度和强度干扰下单层马尾松同龄纯林均演替为复层马尾松-阔叶树混交异龄林.3种模式均是正向阔叶化演替,演替速度为强度干扰>适度干扰>集中干扰.表明适度干扰更有利于病害马尾松林分恢复,间伐马尾松纯林能加快阔叶混交化进程以抵御松材线虫病的入侵.

桂林岩溶石山青冈群落主要乔木树种的种间关联

涂洪润,李娇凤,杨丽婷,白金莲,卢国琼,利恒春,梁士楚,姜勇

2019, 30(1): 67-76. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.018

摘要 ( 446 )

PDF (994KB) ( 314 )

分析桂林岩溶石山青冈群落主要种群的种间关联性,揭示其种群间的共生关系,可为桂林岩溶石山植被的修复与重建、经营管理和生物多样性保护提供理论依据.基于样方调查,采用χ²检验、联结系数(AC)、共同出现百分率(PC)、Ochiai指数(OI)、Dice指数(DI)和主成分分析(PCA)等方法,对桂林岩溶石山青冈群落中重要值前22位的乔木物种进行种间关联测定和生态种组划分.结果表明: 研究区22个主要乔木物种总体呈显著正联结,表明该地区青冈群落处于较稳定的顶极阶段;χ²检验结果显示,231个种对中有108个种对呈正联结,115个种对呈负联结,8个种对无联结,正负联结比为93.9%,绝大多数种对呈不显著联结,种对间的独立性较强,主要原因可能在于桂林岩溶石山较高的生境异质性导致物种间的生态位产生分化;AC、PC、OI和DI与χ²检验结果基本一致,种间关联性分析应以χ²检验为基础,辅以AC、PC、OI和DI等指数进行综合研究;根据PCA排序和种间关联关系,将22个主要乔木种群划分为3个生态种组,组内物种对生境具有趋同适应性,组间物种具有不同的生态要求.

模拟雪被变化对水曲柳和兴安落叶松凋落叶分解的影响

窦佳,王传宽,武启骞

2019, 30(1): 77-84. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.038

摘要 ( 424 )

PDF (676KB) ( 114 )

气候变化引起的雪被变化会深刻地影响森林凋落物的分解过程.本研究采用人工控雪处理(对照、增雪、除雪)模拟研究雪被变化对两种温带树种——水曲柳和兴安落叶松凋落叶分解动态的影响. 为期一年的分解试验表明: 不同控雪处理下水曲柳和落叶松的凋落叶年分解率的变化范围分别为51.3%～57.4%和21.7%～31.4%;两者的分解系数(k)变化范围分别为0.048～0.057和0.022～0.030,其中增雪处理的k值最大、除雪处理的k值最小.与对照相比,增雪处理下水曲柳凋落叶50%和95%分解的时间分别缩短了1.1月和4.2月,落叶松则分别缩短了3.7月和15.5月;相反,除雪处理下相应的分解时间分别延长了1.8月和6.4月(水曲柳)及5.0月和21.1月(落叶松).此外,凋落叶分解率与树种、雪深、分解时间、土壤温度等密切相关,但其主要影响因子随分解阶段而异,表现为雪被期主要受土壤温度影响,而随后的无雪期主要受凋落叶初始质量的影响.本研究突显了雪被变化对凋落叶分解有显著的瞬时效应和延迟效应.

不同土壤水分条件下香樟凋落叶覆盖对土壤碳氮循环的影响

刘书路,张浩,田文凤,桂光照,吴,婷,余健,赵娟

2019, 30(1): 85-94. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.034

摘要 ( 411 )

PDF (764KB) ( 62 )

凋落物作为森林生态系统碳库的重要组成部分对森林土壤碳、氮循环具有重要作用.为探讨香樟凋落叶对土壤碳、氮循环的影响,室内模拟研究了10%、20%和30% 3种土壤含水量条件下香樟凋落叶覆盖森林土壤中碳、氮元素的变化.结果表明: 3种含水量条件下香樟凋落叶覆盖均显著增加了土壤CO₂排放速率和土壤溶解性有机碳(WSOC)含量,但显著降低了土壤中硝态氮含量,表明香樟凋落叶覆盖能够增强土壤呼吸强度和碳矿化,抑制土壤硝化作用;香樟凋落叶覆盖能够显著增加10%含水量土壤中铵态氮含量,但降低了20%和30%含水量土壤铵态氮含量,表明香樟凋落叶覆盖对土壤铵态氮含量的影响与土壤含水量有关.香樟凋落叶中部分单萜烯浓度在不同土壤含水量条件下分别与土壤CO₂排放速率和铵态氮含量呈显著正相关,而与土壤WSOC和硝态氮含量呈显著负相关,说明香樟凋落叶覆盖对土壤碳、氮循环的影响可能与凋落叶中的单萜烯有关.

大兴安岭落叶松林不同演替阶段土壤细菌群落结构与功能潜势

李萍,史荣久,赵峰,于景华,崔晓阳,胡金贵,张颖

2019, 30(1): 95-107. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.010

摘要 ( 496 )

PDF (1318KB) ( 277 )

采用土壤细菌16S rDNA高通量测序方法研究了大兴安岭汗马自然保护区落叶松林不同演替阶段的土壤细菌群落结构和功能.结果表明: 不同演替阶段落叶松林土壤细菌优势门为变形菌门、酸杆菌门、疣微菌门、拟杆菌门、放线菌门、浮霉菌门和绿弯菌门,随着演替的进行,酸杆菌门相对丰度逐渐增加,绿弯菌门相对丰度逐渐减少,优势门相对丰度在不同演替阶段不同.细菌群落α多样性在不同演替阶段间无显著差异,但其群落结构分别在落叶松幼龄林与中龄林、幼龄林与过熟林、近熟林与成熟林之间存在显著差异.土壤氧化还原电位、土壤pH和有效磷是影响细菌群落结构的主要环境因素,其中土壤氧化还原电位对微生物群落结构影响最大.随着演替的进行,细菌参与的固氮作用、反硝化作用、氨氧化作用、木质素降解作用呈逐渐减弱的趋势,硫酸盐异化还原作用呈先降后升的趋势,碳固定作用呈先升后降的趋势,碱性磷酸酶没有明显的变化规律,影响土壤功能的主要因素有土壤有效磷和氧化还原电位等.

贵州茂兰喀斯特森林不同小生境下土壤细菌群落特征

吴求生,龙健,廖洪凯,刘灵飞,李娟,吴劲楠,肖雄

2019, 30(1): 108-116. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.014

摘要 ( 534 )

PDF (1756KB) ( 120 )

以贵州茂兰喀斯特森林小生境土壤(石洞、石缝、石沟、石槽、土面)为研究对象,利用高通量测序技术对其土壤细菌16S rRNA V3～V4可变区进行高通量测序,分析土壤细菌α多样性、物种组成及丰度差异情况,并应用数量生态学方法分析土壤理化因子对细菌群落结构的影响.结果表明: 5类小生境土壤共检测到27个门64个纲128个目242个科367个属704个种;主要优势菌门为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、硝化螺旋菌门;石洞表层(0～10 cm)、石洞下层(10～20 cm)、石缝及石槽等生境主要的优势菌门是放线菌门,土面表层(0～10 cm)、土面下层(10～20 cm)的是酸杆菌门,石沟表层(0～10 cm)、石沟下层(10～20 cm)的是变形菌门.石缝细菌Simpson多样性最高,土面下层(10～20 cm)最低.LEfSe分析表明,土面表层(0～10 cm)、土面下层(10～20 cm)、石洞下层(10～20 cm)以及石槽不同分类水平上的差异指示种数量高于石缝、石沟表层(0～10 cm)以及石沟下层(10～20 cm).例如,在门水平上,石洞下层(10～20 cm)差异指示种为放线菌门与绿弯菌门,石沟表层(0～10 cm)为变形菌门与Tectomicrobia门,土面表层(0～10 cm)为酸杆菌门、疣微菌门及Latescibacteria门,土面下层(10～20 cm)为硝化螺旋菌门,石槽、石缝以及石沟下层(10～20 cm)无差异指示种;但从门至属,石洞表层(0～10 cm)都无差异指示种.冗余分析(RDA)及集成推进树(ABT)分析表明,土壤有机质、pH及总磷较大程度上解释了细菌门类水平分布对土壤基本理化因子变化的响应机制.

氮添加对黄土丘陵区油松人工林根际土壤微生物群落结构的影响

刘桂要,陈莉莉,袁志友

2019, 30(1): 117-126. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.025

摘要 ( 456 )

PDF (1013KB) ( 297 )

中国南方及中部为高氮沉降区(～35 kg·hm^-2·a^-1),氮沉降量向西北依次递减(～7.55 kg·hm^-2·a^-1).黄土高原区历经几十年的退耕还林还草而面貌一新,但该区域人工林土壤微生物群落结构对氮素添加响应的研究还鲜有报道.本研究以黄土丘陵区不同林龄油松人工林为研究对象,应用Illumina HiSeq测序技术对细菌16S rDNA和真菌ITS进行序列测定与分析,探讨根际土壤细菌和真菌群落结构组成对土壤氮添加(施用量为200 kg N·hm^-2·a^-1纯氮)的响应,旨在探究我国西北黄土丘陵区油松人工林根际土壤微生物多样性及群落结构对定量氮添加的响应.结果表明: 氮添加显著增加了25年龄林地细菌和真菌Shannon多样性,显著增加了40年龄林地细菌丰度指数.氮添加显著增加了40年龄林地拟杆菌门的相对丰度和25年龄林地酸杆菌门及接合菌门的相对丰度,但显著降低了40年龄林地奇古菌门的相对丰度.非度量多维尺度分析结果显示,氮添加对土壤细菌群落结构组成的影响程度大于真菌,对25年龄林地微生物群落结构组成的影响程度大于40年龄林地.表明不同林龄油松人工林根际土壤微生物的多样性及群落结构对土壤氮添加响应具有差异性.相对于真菌群落结构组成,细菌群落结构组成对氮添加更敏感;相对于40年龄林地,25年龄林地根际土壤微生物的群落结构组成对氮添加更敏感.因此,黄土高原区人工林地生态系统演替到一定阶段(40年左右),比幼龄林地生态系统更能承受外界较大的氮添加扰动.

围封对退化高寒草甸土壤微生物群落多样性及土壤化学计量特征的影响

尹亚丽,王玉琴,李世雄,刘燕,赵文,马玉寿,鲍根生

2019, 30(1): 127-136. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.009

摘要 ( 538 )

PDF (840KB) ( 233 )

围封对植被处于近自然恢复状态的退化草地有一定的修复作用,开展轻度退化草地围封过程中生物与非生物因素的协同互作研究是完整地认识草地生态系统结构和功能的基础.本试验对围栏封育10年的轻度退化草地的土壤化学计量特征进行了研究,同时采用高通量基因测序技术并结合Biolog-Eco方法,调查了土壤微生物多样性和功能的变化.结果表明:轻度退化草地实施围封后,土壤铵态氮含量显著升高,全钾含量显著降低,土壤有机碳、全氮、全磷、硝态氮、速效磷和速效钾则无明显变化.高寒草甸土壤微生物碳和氮在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著;围栏封育后草地土壤微生物碳氮比显著高于轻度退化草地.随培养时间的延长,高寒草甸不同土层土壤微生物碳代谢强度均显著升高,土壤微生物碳代谢指数在轻度退化和围栏封育草地间差异不显著.高寒草甸土壤细菌OTUs显著高于真菌,轻度退化与围栏封育草地土壤微生物相似度为27.0%～32.7%.围封后,土壤真菌子囊菌门、接合菌门和球壶菌门相对丰富度显著升高,担子菌门显著降低,土壤细菌酸杆菌门显著低于轻度退化草地.土壤真菌和细菌群落组成在不同土层间差异较大,在轻度退化和围栏封育草地间仅有表层土壤真菌群落组成表现出较大差异.土壤细菌多样性受土壤全氮和速效钾影响较大,真菌多样性受地上生物量影响较大.土壤微生物对碳源利用能力主要受土壤速效钾影响.综上,长期围封禁牧对轻度退化草地土壤养分和土壤微生物无明显影响,且会造成牧草资源浪费,适度放牧可以保持草地资源的可持续利用.

宁南山区植被恢复对土壤团聚体养分特征及微生物特性的影响

李秋嘉,薛志婧,周正朝

2019, 30(1): 137-145. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.022

摘要 ( 579 )

PDF (986KB) ( 413 )

测定了宁夏黄土丘陵区植被恢复近30年的天然草地和农地不同粒径团聚体的土壤养分含量、微生物生物量、呼吸特性和生态化学计量比等指标,探索黄土丘陵区植被恢复对不同粒径土壤团聚体的养分特性和微生物学性质的影响.结果表明: 微团聚体(粒径<0.25 mm)质量百分比、各粒径土壤团聚体养分(有机碳、全氮、速效钾)含量、C/N均表现为天然草地大于农地,其中1～2 mm粒径团聚体有机碳、全氮含量在天然草地和农地中均最高,C/N也较高,说明植被恢复能有效促进土壤团粒的形成,适宜养分积累和有机碳的汇集,且在1～2 mm粒径团聚体上表现最为突出;天然草地各粒径土壤团聚体微生物生物量(碳、氮)、基础呼吸强度均高于农地,而呼吸熵低于农地,可见植被恢复措施可有效提高各粒径土壤微生物生物量与活性,并使土壤生境趋于稳定;但由于养分特性的差异,不同粒径团聚体微生物特性对植被修复的响应存在差异,其中天然草地土壤1～2 mm粒径团聚体微生物生物量碳,<0.25、0.25～1、1～2 mm粒径团聚体微生物生物量氮,以及1～2、>5 mm粒径团聚体基础呼吸强度显著高于其他粒径,即上述粒径团聚体的微生物生物量和微生物活性在植被恢复过程中逐渐被改善.表明宁南山区植被恢复有效改善了土壤团聚体的肥力状况与结构特征,且1～2 mm粒径团聚体的改良效果最为突出.

古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘坡面土壤水分动态随机模拟

尹鑫卫,郑新军,李彦,胡顺军,郭勇

2019, 30(1): 146-156. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.015

摘要 ( 399 )

PDF (1455KB) ( 269 )

为揭示土壤水分动态对干旱沙区坡面尺度水文和生态过程的影响机理,基于Rodriguez-Iturbe土壤水分动态随机模型,通过修正模型输入项参数,获取干旱沙区坡面土壤水分动态随机模型,并利用2015—2016年古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘坡面生长季根系层土壤水分观测数据及2000—2016年日降水资料,分析研究区生长季坡面土壤水分动态与土壤水分概率密度函数特征,探讨该坡面随机模型参数敏感性及应用可行性.结果表明: 研究区生长季降水分布极不规则,以<5 mm降水为主,降水量主要源于>10 mm降水,降水间隔期以<10 d为主,且东坡次降水量略大于西坡;东、西坡面生长季土壤水分年际变化与降雨分布基本一致,西坡根系层土壤含水率略低于东坡,且各坡面生长季根系层土壤水分均服从正态分布;该坡面随机模型模拟得到的不同坡面生长季根系层土壤水分概率密度函数的曲线特征(峰值及其位置、95%置信区间)与观测结果基本一致,一致性指数(CM)均大于0.5,说明该坡面随机模型能对研究区坡面土壤水分概率密度函数进行高效模拟,具有较好的适用性,可为干旱沙区植被生存或恢复研究及实施荒漠化防治生态建设工程提供理论基础和科学方法.

砒砂岩区沙棘根系的生境适应性

王浩,黄晨璐,杨方社,李怀恩

2019, 30(1): 157-164. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.024

摘要 ( 351 )

PDF (702KB) ( 218 )

以人工种植在内蒙古砒砂岩区3年生中国沙棘根系为研究对象,运用分形理论和统计分析方法,对不同生境条件下沙棘根系分形参数、根长、根数、根系质量、根冠比等进行研究.结果表明: 土壤水分对砒砂岩区沙棘根系构型影响最显著,其次是坡度,坡位对沙棘根系构型影响最小.砒砂岩区沙棘适宜种植在土壤含水率为8%左右的坡腰或坡底,坡腰坡度以30°～35°为宜.随土壤含水率的增加沙棘根冠比逐渐减小,随坡度的增加根冠比先增大后减小,随坡位的上升根冠比也表现出先增后减的趋势.沙棘在干旱贫瘠的坡腰具有根系发达、根冠比高的特征,符合固土护坡树种的基本特征与要求.

不同海拔典型竹种枝叶大小异速生长关系

孙俊,王满堂,程林,吕敏,孙蒙柯,陈晓萍,钟全林,程栋梁

2019, 30(1): 165-172. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.029

摘要 ( 408 )

PDF (1149KB) ( 255 )

为了分析竹子枝-叶大小间的权衡关系,本研究对武夷山不同海拔典型竹种(毛竹、箬竹、肿节少穗竹、毛竿玉山竹和武夷山玉山竹)小枝的叶片总质量、茎质量、单叶质量和出叶强度等性状进行测定.结果表明: 随海拔升高,5个竹种间小枝上总叶质量与茎质量的异速生长指数呈显著下降趋势.竹种内,毛竹、箬竹和肿节少穗竹总叶质量与茎质量在不同海拔上均拥有共同异速生长指数(分别为0.94、0.85、0.84).毛竿玉山竹和武夷山玉山竹的叶茎质量也存在共同异速生长指数(0.79).除武夷山玉山竹外,竹子单叶质量与出叶强度之间均呈显著的负相关关系.5个竹种的单叶质量和出叶强度之间存在共同异速生长指数-1.12.总之,竹类植物的小枝总体上倾向于在低海拔环境中着生更多的叶片,而在高海拔生境下则投资更多的生物量到茎的构造上.尽管竹种间小枝的茎投资随海拔升高而增加,但其基于茎质量的出叶强度策略取决于叶片大小的构建而不是海拔生境差异.

一株金黄蓝状菌解磷特性及其对毛竹的促生效应

吴安琪,张扬,万松泽,方向民,刘仁,胡添翼,陈伏生

2019, 30(1): 173-179. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.011

摘要 ( 353 )

PDF (733KB) ( 171 )

为深入了解毛竹根际微生物金黄蓝状菌(JXBR04)的解磷特性并评价其促生效应,采用液体发酵培养法研究碳源、氮源、pH、装液量及盐离子等因素对金黄蓝状菌解磷能力的影响,以及该菌株对不同难溶性磷酸盐的溶解能力,并应用温室盆栽法研究该菌株对毛竹幼苗生长的促进效应.结果表明: 金黄蓝状菌(JXBR04)分别在碳源为蔗糖、氮源为酵母粉、初始pH值3.5、装液量1/5或2/5、盐离子浓度为0 或1.0 g·L^-1时解磷能力最强;对Ca₃(PO₄)₂、CaHPO₄、FePO₄均具有较好的解磷作用,其中对CaHPO₄表现最佳,达1304.04 mg·L^-1.施用金黄蓝状菌(JXBR04)菌剂180 d后显著提高了毛竹实生苗根际土壤养分和植株体内磷含量,且地径、苗高及生物量分别比对照增长了28.1%、28.3%和51.5%.可见,金黄蓝状菌具有成为我国南方酸性土壤毛竹林环境友好型生物肥料的潜力.

荒漠绿洲农田垦殖过程中耕层土壤碳储量演变特征

孔君洽,杜泽玉,杨荣,苏永中

2019, 30(1): 180-188. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.037

摘要 ( 402 )

PDF (861KB) ( 176 )

以河西走廊中段临泽荒漠绿洲区为研究对象,通过实地调查结合遥感影像辨析确定农田的开垦年限,对比不同开垦背景的农田耕层(0～20 cm)土壤有机碳储量(SOCD)的变化特征,研究荒漠绿洲农田垦殖过程中SOCD的演变趋势.结果表明: 研究区农田耕层SOCD在2.41～32.97 t·hm^-2范围变动,平均值为17.22 t·hm^-2;盐碱地、戈壁和沙地背景农田SOCD平均值分别为19.36、16.10、15.93 t·hm^-2.随着开垦年限的增加,农田耕层SOCD呈增加趋势,但沙地和戈壁背景农田开垦20年后增加趋势放缓,盐碱地背景的农田在25年后才表现出放缓趋势;沙地、戈壁和盐碱地背景农田土壤有机碳(SOC)的固存速率分别为0.424、0.485、0.811 t·hm^-2·a^-1.SOCD与全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量呈显著正相关,而与速效钾、pH相关性不显著.综上所述,荒漠绿洲盐碱地背景农田SOC的固存速率显著高于戈壁、沙地背景农田,但开垦30年后不同背景农田SOCD仍处于较低水平,需要针对不同开垦背景对绿洲农田进行管理以提高荒漠绿洲土地利用效率和生产力.

不同施肥处理下水稻根际和非根际土壤中氨基糖积累特征

宁赵,陈香碧,唐海明,葛体达,何红波,胡建良,苏以荣,邓扬悟

2019, 30(1): 189-197. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.033

摘要 ( 407 )

PDF (980KB) ( 231 )

以水稻长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+70%化肥(LOM)和60%有机肥+40%化肥(HOM)5种处理,分析水稻分蘖旺期根际土和非根际土中氨基糖积累特征.结果表明: 与CK和NPK处理相比,长期施用有机物料(NPKS、LOM、HOM)显著增加了水稻根际土和非根际土中有机碳、总氨基糖及其氨基单糖(胞壁酸、氨基葡萄糖和氨基半乳糖)含量.不同施肥处理下3种氨基单糖的积累规律不同,说明不同微生物对施肥处理的响应趋势和强度有所不同.受稻田翻耕等均匀化土壤的农事操作影响,各处理总氨基糖含量在根际土与非根际土间无显著差异.氨基糖碳对土壤有机碳积累的贡献范围为24.0～28.3 mg·g^-1,且以NPKS处理最高,HOM和CK处理最低.真菌氨基葡萄糖/胞壁酸比值范围为24.4～36.6,说明该试验点所有处理的根际土与非根际土中有机质的降解与转化过程以真菌为主导,且与NPK和CK相比,NPKS处理的真菌参与度提高,而施用HOM处理的细菌参与度提高.

四川盆区直播与移栽水稻旱灾风险比较

杨世民,郭翔,王明田

2019, 30(1): 198-208. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.021

摘要 ( 304 )

PDF (3603KB) ( 303 )

定量评价和比较四川盆区移栽水稻与直播水稻各发育阶段及全生育期干旱灾害风险,能为各区域水稻防旱减灾生产技术转型和推广提供科学依据.基于自然灾害风险理论和水稻干旱灾害风险形成机理,利用四川盆区1961—2017年的气象资料、水稻生产观测资料、农业统计资料和基础地理信息,对移栽和直播水稻全生育期和播种-拔节、拔节-孕穗、孕穗-齐穗、齐穗-成熟4个发育阶段干旱危险性进行评价和比较,对四川盆区水稻干旱灾害承灾体易损性、成灾环境敏感性和防灾减灾能力进行分析,从而构建四川盆区水稻干旱风险评价模型,并对评价结果进行区划.结果表明: 四川盆区水稻旱灾风险整体较高,两种播栽方式下均为中等风险区分布面积最广;两种播栽方式下干旱风险空间分布特征总体一致,表现为中东部高、西南部低,从东向西、从中部向周围递减的趋势.两种播栽方式下,水稻干旱危险性差异最大的时期出现在播种-拔节阶段,直播水稻在播种-拔节阶段的干旱危险性明显低于移栽水稻,且分布范围也较移栽水稻小;直播水稻干旱灾害的轻-低风险区分布较移栽水稻广,高风险区分布面积较移栽水稻略小.

鄱阳湖流域长期施肥下双季稻田的土壤基础地力

柳开楼,韩天富,黄庆海,余喜初,李大明,马常宝,薛彦东,张会民

2019, 30(1): 209-216. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.040

摘要 ( 443 )

PDF (667KB) ( 202 )

为探讨鄱阳湖流域不同施肥措施的土壤基础地力变化规律,基于长期施肥定位试验(始于1981年),采集定位30年时的不施肥(CK)、施用氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)土壤,于2012—2014年进行连续3年的施肥和不施肥试验,分析水稻产量和土壤基础地力贡献率的差异及关键影响因子.结果表明:不论施肥与否,3年的水稻产量均表现出NPKM处理显著高于NPK和CK处理,尤其是在不施肥条件下,NPKM处理的年产量分别比CK和NPK处理增加37.7%～143.9%和20.8%～66.7%.3年间,CK、NPK和NPKM处理的土壤基础地力贡献率分别为41.8%～53.1%、45.2%～62.6%和59.1%～88.1%,且NPKM处理的土壤基础地力贡献率均显著高于NPK和CK处理.进一步分析发现,土壤有机质和有机碳平衡量与土壤基础地力贡献率呈显著正相关.总之,在鄱阳湖流域的双季稻田,长期有机无机肥配施有利于该地区土壤基础地力的提升,且土壤有机质和有机碳平衡是土壤基础地力变化的关键因子.

华北夏玉米干物质分配系数对干旱胁迫的响应

谭方颖,李昊,王建林,王志伟

2019, 30(1): 217-223. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.031

摘要 ( 351 )

PDF (652KB) ( 257 )

干物质分配系数反映作物各器官干物质的分配与积累,研究干物质分配系数对干旱胁迫的响应,是研究干旱胁迫对作物生长发育影响的基础.本文基于华北夏玉米主产省山东、河北和山西3个试验点2013—2015年田间水分控制试验资料,建立了夏玉米苗期、抽雄期、灌浆期3个主要发育阶段叶、茎、穗的干物质分配系数与土壤相对湿度的定量关系模型,分析了叶、茎、穗干物质分配系数对不同程度干旱胁迫的响应.结果表明: 3个阶段叶、茎、穗的干物质分配系数与土壤相对湿度均呈显著的一元二次关系.干旱胁迫下,叶片向外转运的干物质相对减少,叶干物质分配比例增加,并且在轻、中度干旱胁迫时的灌浆期(叶干物质分配系数增加0.04~0.09)以及重度干旱胁迫时的抽雄期(叶干物质分配系数增加0.17)响应最敏感.穗干物质分配系数对干旱胁迫表现为负响应,干旱胁迫越严重,分配系数越小,轻-重度干旱胁迫使穗干物质分配系数减小0.08~0.34.茎干物质分配系数对干旱胁迫的响应总体表现为灌浆期(正响应)＞抽雄期(负响应)＞苗期(负响应).

深松和秸秆还田对甘肃引黄灌区土壤物理性状和玉米生产的影响

温美娟,王成宝,霍琳,姜万礼,杨思存

2019, 30(1): 224-232. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.030

摘要 ( 403 )

PDF (700KB) ( 219 )

通过在甘肃引黄灌区灰钙土2015—2017年的田间试验,研究深松35 cm秸秆还田、深松35 cm秸秆不还田与传统旋耕秸秆不还田对土壤紧实度、容重、入渗率和0～100 cm土层土壤水分、玉米产量、养分吸收量的影响.结果表明: 与深松35 cm秸秆不还田及旋耕秸秆不还田相比,深松35 cm秸秆还田使0～40 cm土层土壤紧实度和容重降低最明显,2017年收获后紧实度与容重较2015年试验前分别下降42.6%、7.0%,且2016和2017年播种前与收获后0～40 cm土层紧实度和容重的变幅最小,紧实度变异系数平均为6.1%,容重为3.2%,土壤入渗率较旋耕秸秆不还田提高33.6%;深松35 cm秸秆还田可显著提高春秋两季0～100 cm土层剖面含水量,降低剖面水分变异,0～100 cm土层土壤贮水量较旋耕秸秆不还田春季增加15.5%,秋季增加5.6%,水分利用效率提高32.4%;此外,深松35 cm秸秆还田能促进玉米生产,较旋耕秸秆不还田的经济产量两年平均分别增产25.6%,生物产量提升33.3%,玉米氮、磷、钾养分吸收量分别提高49.6%、51.5%和37.6%.综上,深松35 cm秸秆还田能改善物理土壤特性,稳定耕层物理性状,提高0～100 cm土层剖面水分含量及春秋两季土壤平均贮水量,降低水分变异,是促进玉米水肥高效利用,实现高产的最优措施,为甘肃引黄灌区耕层构建技术的深入研究提供理论依据.

干旱条件下夏玉米地-气温差的影响因素及其模拟

刘二华,周广胜

2019, 30(1): 233-242. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.039

摘要 ( 330 )

PDF (824KB) ( 237 )

地-气温差指标表征作物水分亏缺状况已经被广泛研究,但地-气温差随作物生育进程的变化特征及其影响因子的观测研究仍较少,制约着地-气温差的准确模拟.基于夏玉米2014年三叶期和2015年拔节期的5个灌溉水分控制试验资料的研究表明: 随着夏玉米生育进程的推进,土壤水分的变化显著影响了夏玉米农田的地-气温差,土壤水分亏缺越严重,地-气温差越高.在整个水分处理期间,归一化植被指数是地-气温差的主要影响因子且两者呈显著的线性关系,但不同生育期地-气温差还受其他因子的影响:三叶期后受冠层吸收光合有效辐射比影响且呈显著的线性关系,三叶期至拔节期则受土壤相对湿度和空气相对湿度的影响且呈显著的线性关系.在此基础上,基于2014年试验资料建立了夏玉米全生育期地-气温差模拟模型、营养生长期地-气温差模拟模型和生殖生长期地-气温差模拟模型,并利用2015年夏玉米拔节期5个灌溉水分控制试验资料进行了模型验证,结果表明,夏玉米全生育期地-气温差模型可以解释2015年地-气温差变异的63%,但地-气温差分生育期模拟模型,即营养生长期地-气温差模拟模型和生殖生长期地-气温差模拟模型综合的模拟结果则可解释2015年地-气温差变异的79%.研究结果为基于地-气温差的作物干旱指标定量评估作物干旱提供了依据.

沼液部分替代化肥在日光温室秋番茄上的应用效果

王靖荃,谷端银,于晓东,崔秀敏,娄燕宏,褚屿,王春兰,诸葛玉平

2019, 30(1): 243-250. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.035

摘要 ( 388 )

PDF (841KB) ( 209 )

为探索沼液和化肥协同促生的效果,以3种常见禽畜粪便(鸭粪、猪粪、牛粪)作为发酵原料的沼液为母液,以氮磷钾镁肥作为化学肥料辅助,平衡不同稀释比例之间的养分差异,研究沼液配施对番茄生长发育的影响. 结果表明: 沼液部分替代化肥可以显著改善土壤速效氮、磷、钾的肥力状况,依发酵原料和稀释比例不同,沼液对土壤水溶性钙、镁和有效铁、锰、铜、锌有不同程度的活化作用. 与完全施用化肥相比,沼液配施化肥可显著促进番茄生长,且随生育期的延长,沼液的促生作用愈发凸显,最终增产幅度达55.9%～232.8%,化肥用量减少18.2%～85.0%;番茄果实品质显著改善,番茄红素、Vc、总糖含量均显著提高,果实酸度显著降低,NO₂^-降幅达35.6%～90.3%,而口感得分比化肥处理高出7.0%～20.3%.相关分析发现,番茄产量和品质呈非线性关系,口感与糖酸比呈显著正相关,番茄果实口感受肥料种类的影响亦显著. 总之,沼液配施化肥用于番茄生产可以实现高产、优质、环保、培肥和资源高效利用的目的.

光质对韭菜碳氮代谢、生长和品质的影响

宁宇,艾希珍,李清明,毕焕改

2019, 30(1): 251-258. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.032

摘要 ( 472 )

PDF (862KB) ( 258 )

以‘平韭2号’为试材,以白光(W)处理为对照(CK),研究白+红(WR)、白+蓝(WB)、白+绿(WG)、白+紫(WP)4种不同光质处理对韭菜碳氮代谢、生长和品质的影响.结果表明: WR处理韭菜的光合速率(P_n)显著高于CK,而WB、WG和WP与CK无显著差异,但RuBP羧化酶(RuBPCase)活性均显著高于CK.各处理相比,总糖含量以WR最高,WP其次,WB和WG最低.WR下韭菜蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性显著高于CK,其余三者均显著低于CK,其中以WB最低,但蔗糖合成酶(SS)和淀粉酶(AMS)活性均以WB最高,WR最低,WG和WP的SS活性与CK无差异,但AMS活性显著低于CK.可见,增加红、紫光比例可促进韭菜碳的同化和转化,加速糖的积累.总氮、蛋白氮含量、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性以WB最高,显著高于CK,但WB下谷氨酸脱氢酶(GDH)活性最低,显著低于CK;WR的蛋白氮和非蛋白氮含量、NR和GS活性最低,显著低于CK,GOGAT和GDH活性显著高于CK,且GDH在所有处理中最高;WG的全氮、非蛋白氮含量及GDH活性均显著低于CK,但蛋白氮含量、NR和GOGAT活性显著高于CK,WP的氮含量及相关酶活性呈现出与WG相同的趋势,且GS活性亦同样高于CK.说明增加蓝光、紫光和绿光可使韭菜氮代谢增强,而增加红光对蛋白质的合成有一定的抑制作用.红光和紫光下韭菜生长较好,而蓝光则抑制其加粗生长,叶片较薄,单株生长量较低.紫光下韭菜的粗纤维含量最低,营养品质最优,因此,紫光对韭菜的生长最有利.

不同定植期和摘心方案下5个品种(系)茶用菊生长和产量性状的变化

栾新生,陈发棣,房伟民,史亚东,赵爽,陈素梅,张飞,管志勇

2019, 30(1): 259-265. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.036

摘要 ( 304 )

PDF (403KB) ( 177 )

为了比较5个茶用菊新品种(系)的产量水平,并筛选出获得高产的定植期和摘心方案,以 ‘苏菊10号’、‘苏菊12号’、‘苏菊13号’、‘CH1-44’、‘CH5-13’ 为试材,采用三因素裂区试验设计,主区为早、中、晚3个定植期,裂区为5个新品种(系),裂裂区为4种摘心方案,比较不同栽培措施下植株生长和产量的差异.结果表明: 5个新品种(系)中,‘CH5-13’和‘苏菊13号’产量相对较高,‘CH1-44’和‘苏菊10号’产量次之,‘苏菊12号’产量最低;5月27日中期定植、二次摘心措施下5个新品种(系)的株高、冠幅、单株花数、花径、单花鲜质量、单株产量和单位面积产量均显著优于其他处理,较5月7日和6月13日定植分别提高16.0%和19.0%、18.0%和22.8%、36.7%和42.2%、11.1%和2.3%、13.0%和4.0%、47.8%和36.6%、48.5%和36.7%.随着摘心时间的推迟,株高显著降低,二次摘心株高较不摘心降低50.2%;二次摘心处理的冠幅、单株花数、单花鲜质量、单株产量和单位面积产量最高,较不摘心依次提高17.0%、29.1%、5.5%、34.0%和34.8%.品种(系)、定植期、摘心方案3个因素对茶用菊生长性状和产量影响作用的大小依次为:定植期>品种>摘心.

旅游景区低碳行为绩效及其驱动机制——以世界遗产地张家界为例

王凯,甘畅,欧艳,刘浩龙

2019, 30(1): 266-276. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.020

摘要 ( 344 )

PDF (645KB) ( 177 )

旅游景区低碳行为直接影响世界遗产地生态环境系统与社会经济系统协同有序发展.本研究构建了包括5个一级变量和38个二级变量的低碳行为绩效(LCBP)指标体系,系统评估世界自然遗产地张家界市的景区(点)低碳行为绩效;采用单因素方差分析方法和邦弗朗尼多重比较检验方法,比较不同等级景区(点)低碳行为绩效;通过冗余分析和Monte Carlo Permutation,提取能显著影响景区低碳行为绩效的关键驱动因子.结果表明: 研究区32个景区(点)的低碳行为表现总体良好(3.10);低碳设计、日常节能、节水管理、废弃物减量和低碳意识的绩效组均值分别为0.49、0.74、0.24、1.51、0.11;在所有被调查的景区中,黄龙洞景区低碳行为绩效独占鳌头(4.193),贺龙故居则排名垫底(2.400).5A、4A和3A景区(点)与非A景区(点)的低碳行为得分并未呈现显著的梯度差异,仅有11项指标存在显著差异.景区投资者、景区管理处、游客和地方政府的压力是景区低碳行为的主要驱动因素.

基于遥感生态指数的雄安新区生态质量评估

杨江燕,吴田,潘肖燕,杜海童,李金鹿,张利,门明新,陈影

2019, 30(1): 277-284. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.017

摘要 ( 624 )

PDF (2321KB) ( 457 )

城镇化建设的持续推进给生态环境带来的压力日益增加,多方位、客观、准确、快速测算区域生态环境质量是生态学研究的一个重点.本研究从绿度、湿度、热度、干度4方面分别提取了归一化植被指数(NDVI)、湿度指数(WET)、地表温度(LST)、归一化建筑-土壤指数(NDBSI)4个分量指标,采用基于ENVI平台的主成分分析技术集成所选指标,基于新型遥感生态指数(RSEI)对1995—2015年雄安新区生态质量进行评估.结果表明: 1995、2004和2015年,雄安新区的RSEI均值分别为0.724、0.710、0.682,生态质量总体呈下降趋势;1995—2015年间,研究区RSEI主要由4、5级向1、2、3级转变,生态质量改善和恶化的面积分别占总面积的8.9%和20.9%,生态改善区域主要位于雄县东部和南部,主要原因在于该区域大面积的林地和园地受到当地政府的高度重视和严格保护,生态质量恶化区域主要位于城镇外围以及白洋淀周边,原因在于白洋淀水域面积的锐减和城市化的不断推进;RSEI与各分量指标的平均相关系数为0.804,均高于各分量指标间的平均相关系数,表明RSEI能较好地综合各分量指标信息,全面准确反映研究区生态质量状况.

基于植被信息季节变换的植被覆盖度变化——以福建省连江县为例

杨绘婷,徐涵秋,施婷婷,陈善沐

2019, 30(1): 285-291. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.016

摘要 ( 533 )

PDF (2813KB) ( 215 )

基于植被覆盖度的植被信息遥感变化检测已成为研究植被及其相关生态系统变化的主要途径,但由于云覆盖等天气条件的影响,很难获得不同年份同一季节覆盖整个研究区的光学遥感影像来进行植被变化检测,而采用季节差异的影像必然会影响植被变化检测的结果.为此,本研究利用中高分辨率遥感数据的空间分辨率优势和MODIS遥感数据的时间分辨率优势,基于二者关系的拟合,提出一种植被信息季节变换的方法,将不同季节影像的植被覆盖度变换到研究所需的季节上.结果表明: 将该方法应用到福建敖江流域连江片区发现,植被信息变换的效果较好,经过将覆盖研究区的2007年冬季和2013年春季的中高分辨率影像的植被信息统一变换到夏季后,2007年的植被覆盖度由66.5%上升到79.7%,2013年由58.6%上升到77.9%,有效消除了因季节差异而对植被覆盖度估算产生的误差,提高了结果的准确性.

沈阳桃仙国际机场鸟类夜间迁徙规律

王莹,施媛,金麟雨,关爽,黄子强,郝恒宇,万冬梅,李东来

2019, 30(1): 292-300. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.008

摘要 ( 507 )

PDF (751KB) ( 63 )

在鸟类迁徙季节,夜间鸟击事故频发是机场鸟击发生的一个显著特点.了解鸟类的夜间迁徙规律对于改进夜间鸟击防范措施具有重要的指导意义.本研究综合采用网捕法和声音记录法对沈阳桃仙机场夜间鸟类迁徙物种组成和迁徙规律进行研究.结果表明: 56种鸟类(占比88.9%)具有夜间迁徙习性,且以后半夜迁徙为主;鸟类夜间迁徙具有明显的时间动态和迁徙次序,春季鸟类迁徙较为集中,迁徙高峰在5月中旬,主要鸟类由鹌鹑、红尾伯劳、栗耳鹀、黑喉石鵖、普通夜鹰、黄眉柳莺等组成,秋季迁徙较为分散,迁徙高峰出现在9月下旬至10月上旬,主要由鹌鹑、灰背鸫、红喉鹨、丘鹬、矛斑蝗莺和灰头鵐等组成.对夜间迁徙鸟类的危险等级评估发现,春季严重危险物种是鹌鹑和红尾伯劳,秋季严重危险物种是鹌鹑、纵纹腹小鸮、灰背鸫和丘鹬.分别从夜间迁徙鸟类组成、迁徙动态、时间节律和物种危险等级等角度提出了相应的鸟击防范对策,为桃仙机场鸟击防范提供参考.

农业景观中环境因素对两栖类生物分布的影响

梁国付,李成蹊,白鑫,徐海翔,丁圣彦

2019, 30(1): 301-308. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.008

摘要 ( 183 )

PDF (1086KB) ( 160 )

以黄河下游地区封丘县为研究区,在地理信息系统和R软件的支持下,在栖息地水平和景观水平上,分析了两栖类生物分布与栖息地变量(池塘水体溶解氧DO、电导率COND、浊度TURB、水体氨氮NH₃-N、池塘内植被盖度VEG_interior、池塘内挺水植物盖度EMER、池塘边缘植被盖度VEG_edge、两栖类幼虫捕食者PRE和池塘面积AREA)和采样点池塘250、500、1000、2000 m半径缓冲区内景观变量(池塘面积AP、与最近道路的距离DR、耕地面积AF、林地面积AW、Shannon多样性指数SHDI和蔓延度指数CONTAG)的关系.结果表明: 中华大蟾蜍的分布主要与栖息地变量中的PRE和较大缓冲区半径内的景观变量(AW2000、DR2000、SHDI1000、CONTAG1000)相关;黑斑侧褶蛙的分布与栖息地变量中的EMER和较小缓冲区半径内的景观变量(SHDI500)关系密切;金线侧褶蛙的分布主要与栖息地变量中的VEG_interior和PRE相关;泽陆蛙的分布主要与较大缓冲区半径内的景观变量(AF2000、SHDI2000)相关;两栖类生物总体上主要与栖息地变量中的EMER和较小缓冲区半径内的景观变量(SHDI500)相关.在农业景观中,保护两栖类生物应该保护永久性和半永久性池塘、提高池塘内部植被盖度、增强栖息地池塘之间的功能连通性.

南漪湖沉积物枝角类卵鞍密度的垂直变化及其与营养盐的关系

胡锦婷,张坤,何平,李晓明,纪磊,周忠泽

2019, 30(1): 309-315. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.006

摘要 ( 372 )

PDF (1218KB) ( 24 )

本文研究了南漪湖沉积物(1～28 cm)中枝角类卵鞍密度的垂直变化.共鉴定出中华拟同形溞、盔形溞、蚤状溞、网纹溞、微型裸腹溞、象鼻溞、船卵溞、粗刺大尾溞和盘肠溞9种枝角类的卵鞍.大型溞属种类和小型枝角类卵鞍密度的变化范围分别为0～2.0和0～10.0 ind·g^-1 DM.中华拟同形溞和网纹溞分别是南漪湖沉积物大型枝角类和小型枝角类的优势种.中华拟同形溞的卵鞍密度与1^#采样点沉积物中总磷含量呈显著负相关,与3^#采样点沉积物中总氮、总磷含量均呈显著正相关.在3个采样点中(除2^#采样点总氮外),网纹溞的卵鞍密度与沉积物中总氮、总磷含量均呈显著正相关.结果暗示,湖泊富营养化和鱼类捕食影响了南漪湖枝角类群落结构的历史演变.

大气NO₂影响植物生长与代谢的研究进展

王月,滕志远,张秀丽,车延辉,孙广玉

2019, 30(1): 316-324. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.028

摘要 ( 500 )

PDF (725KB) ( 104 )

二氧化氮(NO₂)是大气氮氧化物之一,是大气气溶胶颗粒形成的主要成分,降低大气NO₂浓度可减轻空气中的雾霾.大气NO₂通过干沉降和湿沉降两种方式降落到植物叶片.植物吸收NO₂后主要通过两种代谢途径来降低空气中NO₂浓度: 一是主要在细胞质和叶绿体中利用还原酶的氮代谢途径,二是在质外体和细胞质中的歧化反应.植物吸收NO₂干扰了植物正常的生长和生理代谢,包括: 植物营养和生殖生长,植物体内硝酸还原酶(NaR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性、氮素吸收、光合等生理代谢过程.对目前国内外有关大气NO₂影响植物生长与代谢的研究进展进行了综述,并对植物吸收NO₂的生理及分子机制的未来研究方向进行了展望.

再论可持续性科学: 新形势与新机遇

周兵兵,马群,邬建国,胡国华,毛德华,曾小箕,郭杰,房学宁,刘宇鹏,吕立刚

2019, 30(1): 325-336. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.001

摘要 ( 444 )

PDF (6064KB) ( 254 )

近10年来,可持续性科学蓬勃发展,已成为21世纪全球普遍关注的一个重要的新科学领域.然而,在大力提倡可持续发展和生态文明建设的中国,可持续性科学尚未引起科学家和实践者的足够重视.为促进可持续性科学在中国的发展,2014年邬建国等曾撰文介绍什么是可持续性科学.本文进一步探讨了这一问题,并补充阐述了可持续性科学与可持续发展研究的关系、可持续性科学的科学范式及其8个基本论题.基于对可持续性科学发展动态的分析,作者认为,一方面,可持续性科学已进入系统推进的成熟发展期;另一方面,虽然我国可持续发展研究、实践与教育的热情高涨,但在可持续性科学领域起步较晚,落后于主要发达国家和南非.为此,本文在文献综述的基础上,提出促进中国发展可持续性科学的“三位一体”策略:一是“请进来”以服务中国实践;二是“走出去”以贡献中国智慧;三是“中西医结合”以引领学科发展.

冻融作用对土壤理化性质及风水蚀影响研究进展

孙宝洋,李占斌,肖俊波,张乐涛,马波,李建明,程冬兵

2019, 30(1): 337-347. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.019

摘要 ( 668 )

PDF (615KB) ( 246 )

冻融侵蚀在我国分布范围广,是主要土壤侵蚀类型之一,而冻融作用与其他营力复合进行侵蚀的分布范围比单纯的冻融侵蚀更广,所造成的危害也更大.本文基于国内外已有研究成果,总结评述了冻融作用对土壤理化性质及风蚀和水蚀影响的相关研究进展.冻融条件下,土壤水分发生运移,结构被破坏,土壤孔隙度、容重、抗剪强度、团聚体稳定性和有机质等理化性质均发生变化,其变化趋势和幅度与土壤质地、冻融程度有关.冻融作用通过改变土壤理化性质,增加土壤可蚀性,从而影响土壤风蚀和水蚀发生及过程,导致侵蚀强度增大.目前,冻融研究以室内模拟为主,与野外实际冻融过程差异较大,且由于试验条件不同,得到的结论无法统一,甚至相反.因此,通过室内模拟与野外实测相结合,加强冻融条件下土壤侵蚀机理研究是下一步的重点,这对季节性冻融区解冻期侵蚀预报和防治具有重要意义.

基于同步辐射技术研究土壤铁氧化物固定重金属分子机制的进展

夏星,杨建军

2019, 30(1): 348-358. doi:10.13287/j.1001-9332.201901.012

摘要 ( 509 )

PDF (565KB) ( 230 )

铁氧化物在土壤中广泛赋存,因其比表面积大,对重金属具有很强的吸附固定能力,深刻影响着土壤重金属的形态转化过程.因此,研究土壤铁氧化物对重金属的固定机制,对于深入理解重金属在土壤系统中的环境化学行为以及评估污染土壤重金属生物有效性具有重要意义.然而,采用传统的吸附模型和化学提取法研究土壤铁氧化物固定重金属的机制具有明显的局限性,无法从分子水平上阐明其固定机制.同步辐射技术在环境土壤学的应用显著推进了在分子水平上认识土壤铁氧化物吸附重金属及其受典型环境因子影响的分子机制.本文主要从同步辐射技术的发展历程、模拟系统和实际土壤系统中铁氧化物在多种因素影响下对重金属固定的分子机制等方面进行了综述,同时对同步辐射技术的未来发展趋势及其在该研究领域的应用进行了展望.

当期目录