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    2019年 第30卷 第3期    刊出日期:2019-03-20
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    2019, 30(3):  0-0. 
    摘要 ( 161 )   PDF (459KB) ( 57 )  
    研究论文
    广西猫儿山不同海拔土壤碳氮磷生态化学计量特征
    秦海龙, 付旋旋, 卢瑛, 韦翔华, 李博, 贾重建, 姜坤
    2019, 30(3):  711-717.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.027
    摘要 ( 371 )   PDF (511KB) ( 118 )  
    为探究我国华南地区山地土壤有机碳(C)、氮(N)、磷(P)含量垂直分布特征,阐明土壤C、N、P生态化学计量特征对海拔和土层深度的响应,以广西猫儿山为研究对象,选取不同海拔的10个地点,采集了不同发生层的土壤,测定有机C、N、P、pH、容重和机械组成等土壤性质,探讨了不同海拔及深度土壤C、N、P生态化学计量特征及其影响因素.结果表明: 随着海拔升高,土壤C、N、C/P、N/P均呈增加趋势,土壤P呈先增后降趋势,C/N则呈先增后保持平稳趋势;随着土壤深度增加,土壤C、N、P、C/P、N/P均呈显著降低趋势,C/N无显著变化,C、N在不同发生层土壤间具有较高的耦合性(C/N变异系数为4.0%);土壤P在空间上的变异较小(不同海拔、发生层间变异系数分别为31.0%和22.0%).冗余分析结果显示,前2个排序轴反映了土壤C、N、P化学计量特征变异信息量的74.8%,土壤pH、容重和海拔对土壤C、N、P化学计量特征有显著影响,而黏粒、粉粒和砂粒影响效果不显著.
    川西高山林线土壤活性碳、氮对短期增温的响应
    马彩霞, 李洪杰, 郑海峰, 陈亚梅, 杨林, 王利峰, 张健, 刘洋
    2019, 30(3):  718-726.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.006
    摘要 ( 317 )   PDF (1026KB) ( 133 )  
    随着温室效应的加剧,受低温限制的高山林线生态系统对全球气候变暖较为敏感,可能直接影响到植物的生长和土壤碳氮过程.本研究假设气候变暖会改变高山生态系统土壤活性碳氮含量,在四川省理县米亚罗高山生态系统定位站,采用开顶式模拟增温装置(OTC)模拟增温对土壤活性碳、氮的短期影响.分别于2017年4、7和10月,采集OTC以及对照样地(CK)内土壤有机层和矿质土壤层的原状土壤,测定土壤可溶性有机碳(DOC)、土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤可溶性有机氮(DON)和土壤微生物生物量氮(MBN)含量.结果表明: 模拟增温使年均气温升高0.88 ℃,土壤有机层和矿质土壤层的年均温度分别提高0.48和0.23 ℃.模拟增温没有显著改变土壤有机质和含水量,但显著提高了矿质土壤层的pH值,同时显著降低了非生长季矿质土壤层的DOC、DON含量;季节变化对两个层次的DOC、DON和MBN含量有极显著影响,而MBC没有明显的季节动态;增温和季节交互作用对矿质土壤层的DOC和DON有显著影响.土壤有机层的MBC、MBN含量显著高于矿质土壤层.土壤活性碳、氮与土壤有机质和含水量呈极显著正相关,MBC、MBN与土壤pH呈极显著正相关,MBN与土壤温度呈显著负相关.
    北京山区侧柏人工林水分利用效率及其影响因素
    郑鹏飞, 余新晓, 贾国栋, 刘自强, 张永娥, 朱栩辉
    2019, 30(3):  727-734.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.026
    摘要 ( 277 )   PDF (688KB) ( 27 )  
    水分利用效率(WUE)是衡量植物抗旱性的一个重要指标,研究其动态变化及其影响因素能为北京山区植被建设提供参考.本研究基于稳定碳同位素技术,通过测定北京山区侧柏人工林在生长季的水分利用效率,探究气象因子、土壤因子和大气CO2浓度对侧柏短期WUE的影响.结果表明: 1)侧柏生长季内的短期WUE呈现先降低后增加的变化特征,7月侧柏的短期WUE最低(2.69 mmol·mol-1),10月侧柏的短期WUE最高(13.88 mmol·mol-1).2)叶内外水汽压差(VPD)、大气温度(Ta)、土壤湿度(Ms)、空气相对湿度(RH)和大气CO2浓度(Ca)是植物WUE的影响因素,5个影响因素对侧柏短期WUE变化的累计解释率达89.7%;太阳辐射(Ra)和风速(Ws)与侧柏短期WUE没有显著关系.3)VPD和Ta是影响侧柏短期WUE的主要因素,两者组成的主成分可以解释53.9%的侧柏短期WUE变化,其中VPD对侧柏短期WUE的影响高于Ta;Ms和RH是影响侧柏短期WUE的次要因素,两者组成的主成分可以解释25.4%的侧柏短期WUE变化,其中Ms对植物短期WUE的影响高于RH;Ca对侧柏短期WUE的影响较小,主要由CaTa组成的主成分可以解释10.3%的侧柏短期WUE变化.
    西藏东南部柏木属群落类型及物种多样性
    郭其强, 池翔, 汪书丽, 任毅华, 郑维列
    2019, 30(3):  735-742.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.002
    摘要 ( 310 )   PDF (559KB) ( 108 )  
    西藏东南部柏木属植物群落是青藏高原天然林资源的重要组分,在维持高原生物多样性与生态安全方面作用显著.为明确其群落类型及物种多样性,本研究通过在米林县、朗县和波密县设置典型样地和划分群落类型,分析了不同群落物种组成、物种多样性指数及建群种径级结构.结果表明: 柏木属植物群落可划分为4个群落类型:西藏柏木-柳叶忍冬+绒毛山梅花-凤尾蕨+紫马唐群落(群落Ⅰ)、巨柏-圆锥山蚂蝗+砂生槐-线形草沙蚕+芸香草+固沙草群落(群落Ⅱ)、巨柏-甘肃野丁香-杂配藜+固沙草群落(群落Ⅲ)、巨柏-小蓝雪花-藏沙蒿+固沙草+蒺藜群落(群落Ⅳ).各群落Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数及种间相遇机率指数均表现为:群落Ⅰ>群落Ⅱ>群落Ⅲ>群落Ⅳ.4个群落的建群种幼龄级个体多而中老龄级少,植株由幼龄级向中龄级过渡阶段死亡率较高,柏木属植物种群呈衰退趋势.
    沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤氮磷化学计量特征
    任悦, 高广磊, 丁国栋, 张英, 郭米山, 曹红雨, 苏敏
    2019, 30(3):  743-750.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.040
    摘要 ( 348 )   PDF (489KB) ( 107 )  
    为揭示沙地樟子松人工林N、P分配格局及化学计量特征,以呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地、毛乌素沙地不同龄组(中龄林、近熟林和成熟林)沙地樟子松人工林为研究对象,测定分析其叶片、枯落物和土壤N、P含量及化学计量比.结果表明: 研究区3个龄组沙地樟子松人工林叶片、枯落物和土壤N、P含量分别为0.17~49.02和0.11~3.01 g·kg-1,N/P为0.51~19.74,均表现为叶片>枯落物>土壤,且N含量和N/P在3个组分间存在显著差异,叶片P含量显著高于枯落物和土壤.不同地区或林龄对沙地樟子松人工林各组分N、P含量及N/P有一定的影响,但地区和林龄的交互作用对沙地樟子松人工林各组分N/P无显著影响.随着林龄的增加,沙地樟子松各组分N、P含量也增加,在成熟林达到最大值,而N/P没有表现出明显的规律.沙地樟子松人工林N、P含量及N/P在3个组分间呈显著正相关关系.呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地樟子松叶片N/P在14.53~15.57,说明这两个地区沙地樟子松人工林的生长可能受N、P的共同限制;毛乌素沙地樟子松叶片N/P在18.56~19.71,说明该地樟子松人工林生长可能受P限制,且林龄对沙地樟子松N、P养分限制的影响不显著.建议在沙地樟子松人工林抚育管理时,依据当地实际情况适当添加N肥或P肥,以提高沙地樟子松林的生产力.研究结果有助于进一步了解N、P在沙地樟子松人工林叶片-枯落物-土壤系统中的相互作用与制约规律,并为沙地樟子松人工林经营管理提供科学依据.
    巴郎山糙皮桦叶片光合氮利用效率的海拔响应
    乌佳美, 唐敬超, 史作民, 冯秋红, 赵广东, 刘顺, 曹向文
    2019, 30(3):  751-758.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.032
    摘要 ( 297 )   PDF (662KB) ( 74 )  
    为深入认识植物对环境变化的响应和适应,以分布在川西巴郎山的糙皮桦为研究对象,选择海拔2200、2500、3100和3400 m 4个分布点,测定计算了各分布点叶片光合氮利用效率(PNUE)、CO2扩散导度(叶肉细胞导度gm与气孔导度gs)和氮分配比例(Rubisco氮分配比例PR、生物力能学组分氮分配比例PB、捕光组分氮分配比例PL与细胞壁氮分配比例PCW)等参数,分析了其沿海拔的变化趋势以及叶片PNUE与其他参数的相关关系.结果表明: 糙皮桦叶片PNUE、PRPB在海拔2500和3100 m相对较高;叶片gsgm则随海拔升高而增加,PL随海拔升高而降低.糙皮桦叶片PRPB与PNUE呈显著正相关关系,说明PRPB是PNUE随海拔变异的重要内部因素.糙皮桦叶片光合系统氮分配比例PP在海拔2500和3100 m相对较高,叶片PCW随海拔升高而降低,叶片其他组分氮分配比例Pother随海拔升高而增加,说明随海拔的升高,糙皮桦叶片趋向将更大比例的氮分配于除光合系统和细胞壁外的其他组分中.
    基于控水试验的喀斯特出露基岩生境植物水分来源分析
    邹巧云, 陈洪松, 马星宇, 聂云鹏
    2019, 30(3):  759-767.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.012
    摘要 ( 250 )   PDF (828KB) ( 92 )  
    裂隙发育的喀斯特出露基岩生境,虽无土层覆盖却能维持不同生活型植物的水分消耗.然而目前对该类生境植物的水分来源缺乏清晰认识.本研究以植物潜在水分来源相对简单的孤立出露基岩为例,聚焦遮雨(即剔除雨水对浅层水源的补给)1年后仍然生长旺盛的代表性植物种,同时以无遮雨处理样地(即始终接受降雨补给)的同种植物为对照,运用稳定性氢氧同位素技术,结合对植物水势的测定,综合分析了3种典型植物(落叶乔木菜豆树、落叶乔木紫弹树、常绿灌木四子海桐)的水分来源.结果表明: 在降水充沛的雨季,遮雨条件下3种植物均依赖与泉水同位素比率相近的深层水源,这是植物在遮雨1年后仍能正常生长的根本原因;遮雨菜豆树和四子海桐凌晨水势与自然植株无显著差异,表明植物未受水分胁迫,而紫弹树凌晨水势显著低于自然植株,表明其受一定程度的水分胁迫;自然条件下,3种植物茎水同位素比率均显著低于遮雨植株,且处于近期雨水同位素比率波动范围内,表明植物均依赖受近期雨水主导的浅层水源.遮雨和自然条件下,四子海桐正午水势与凌晨水势始终无明显差异,表现出较为保守的水分利用策略;另外2种植物正午水势显著低于凌晨水势,属于偏挥霍型水分利用策略.具备利用浅层和深层水源的能力是喀斯特无土覆盖出露基岩生境植物适应不同水分环境和维持多样化水分利用策略的关键.
    塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落中多枝柽柳的光合特征及水分利用效率
    邢鹏, 臧永新, 闵孝君, 巴贺贾依娜尔·铁木尔别克, 马剑英
    2019, 30(3):  768-776.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.023
    摘要 ( 254 )   PDF (806KB) ( 79 )  
    干旱区植物的生长和生存主要受水分限制,采用滴灌方式对防护林植物进行水分补给是维持人工生态屏障稳定性的重要手段.本研究通过测定塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落多枝柽柳的气体交换参数和稳定性碳同位素值,研究不同水分来源多枝柽柳的光合特征和水分利用效率.结果表明: 滴灌群落多枝柽柳受灌溉和土壤盐分的影响水势普遍较低;自然群落多枝柽柳清晨和正午水势较其他植物低,表明其遭受到严重的水分胁迫;滴灌群落多枝柽柳叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间CO2浓度(Ci)和最大光合速率(Pn max)均明显低于自然群落多枝柽柳,表明滴灌群落多枝柽柳光合能力弱于自然群落多枝柽柳;灌溉造成的盐分胁迫导致滴灌群落多枝柽柳比自然群落拥有较高的长期水分利用效率.总之,现行的灌溉模式虽能提供防护林植物生长所需水分,但技术的缺陷和土壤盐分的积累可能会影响防护林体系的长期稳定性.
    大兴安岭重度火烧迹地天然次生林土壤温室气体通量及其影响因子
    梁东哲, 赵雨森, 辛颖
    2019, 30(3):  777-784.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.018
    摘要 ( 273 )   PDF (624KB) ( 113 )  
    为研究大兴安岭重度火烧迹地自然恢复后的林分土壤温室气体源汇强度及其影响因素,采用静态箱/气相色谱法,对生长季(6—9月)天然次生林土壤温室气体CO2、CH4、N2O通量进行原位观测.结果表明: 1)生长季内天然次生林土壤为大气CO2、N2O的源,CH4的汇,平均通量分别为575.81 mg·m-2·h-1、17.81 μg·m-2·h-1和-68.69 μg·m-2·h-1;CO2与CH4通量在生长季内表现出明显的双峰变化规律,N2O通量则呈单峰变化,且均在8月达到观测期的最大值.2)土壤温度是影响该区天然次生林土壤温室气体通量的主控因子,土壤湿度和大气湿度在昼夜与季节尺度上与土壤温室气体通量的相关性不同.3)该区天然次生林9:00—12:00时段观测获得的土壤气体通量值经矫正后可代表当日气体通量.研究补充了大兴安岭火烧迹地森林生态系统温室气体通量数据,为该区土壤温室气体源汇的相关研究提供了依据.
    长白落叶松人工林采伐迹地土壤火灾温度场试验研究
    薛伟, 沙聪, 张华超, 郭德禹
    2019, 30(3):  785-792.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.001
    摘要 ( 195 )   PDF (3066KB) ( 30 )  
    建立长白落叶松人工林采伐迹地燃烧床试验模型,进行火灾模拟试验,利用热电偶测温系统得出火灾过程中500、1000、1500 s时各层土壤测试点的温度数据,将数据以图像的形式展现,得出火灾过程中各层土壤温度场的变化情况.结果表明: 当风速≤2 m·s-1或≥10 m·s-1时,可燃物均无法充分燃烧;在可燃物充分燃烧的情况下,风速为6 m·s-1时,各层土壤温度最高,土层受高温影响深度在12 cm以上,其中3 cm层土壤最高温度可达300 ℃.与非伐根处土壤相比,伐根处土壤在火灾过程中最高温度更大,且距离伐根越近的位置土壤温度越高.风速为6 m·s-1时,3 cm层土壤距离伐根最远处到最近处的温度范围为198~315 ℃.随着土壤深度的加深,土壤温度的变化急剧减小.15 cm层土壤温度几乎无变化;12 cm层土壤仅在风速为6 m·s-1时温度有所升高;3 cm层土壤温度最高.当风速为6 m·s-1时,土壤温度受火灾影响最大,且伐根处土壤受损最严重.
    基于InTEC模型的塔河森林净初级生产力影响因子定量分析
    孙静, 范文义, 于颖, 王斌, 陈晨
    2019, 30(3):  793-804.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.009
    摘要 ( 264 )   PDF (3315KB) ( 232 )  
    森林净初级生产力(NPP)是反映森林碳源/汇能力的重要参数,其时空变化同时受气象变化(大气温度、降水等)、大气成分变化(CO2浓度、N沉降)和各种森林干扰的影响.然而,目前影响森林NPP变化的关键因子尚不明确.为了探究这一问题,本研究在综合考虑InTEC模型的干扰和非干扰因子的基础上,重新模拟了不同立地指数下的NPP-林龄关系,并嵌入1987—2015年林火数据,模拟1901—2015年塔河森林平均NPP变化特征,设计9种模拟情景定量分析1961—2015年不同影响因子对塔河森林NPP变化的贡献,并探究塔河森林NPP年际以及年代变化的主要影响因子,为森林经营提供指导性策略.结果表明: 1901—1960年,塔河森林NPP的变化趋势较为平稳,1960年以后NPP随干扰因子变化趋势显著.林火和立地指数(SCI)的引入,均在不同时间对NPP的分布特征产生了不同影响.1960年以后,塔河森林NPP大幅变化的主要原因是森林年龄和林火的干扰,其年际平均贡献率为-49%,其次是降水和CO2,分别为-28%和17%,气温和氮沉降的平均贡献率分别为5%和1%.
    亚洲树轮平均敏感度分布特征及其影响因素
    郑壮鹏, 赵思媛, 周非飞, 和金福, 胡善斌, 董志鹏, 陈诗音, 方克艳
    2019, 30(3):  805-813.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.003
    摘要 ( 264 )   PDF (1304KB) ( 51 )  
    树轮敏感度是指示树轮对气候变化敏感程度的重要统计参数,研究大尺度树木敏感度的分布特征及其影响因素有助于理解树木生长和气候的相互关系.本文使用来自国际树轮库(ITRDB)的573条树轮宽度记录,研究亚洲树轮敏感度的分布特征及可能的影响因素.结果表明: 在干旱地区和温度较低的区域,树木的平均敏感度更高,降水对敏感度的影响强于温度.平均敏感度随海拔的上升表现出下降-上升-下降的波动变化.这种波动与降水随着海拔表现的上升-下降-上升的变化相吻合,说明海拔变化导致的降水改变可能是导致平均敏感度变化的重要因素之一.不同树种生理性状的差异导致其敏感度差异较大,祁连圆柏、西藏白皮松等阳生树种由于耐旱性而具有更高的敏感度,而阴生树种如云杉属和冷杉属则敏感度较低;老龄树可能具有更高的敏感度.
    包含哑变量的黑龙江省落叶松人工林碳储量预测模型系统
    贾炜玮, 孙赫明, 李凤日
    2019, 30(3):  814-822.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.013
    摘要 ( 228 )   PDF (1047KB) ( 28 )  
    利用2005—2010年两期黑龙江省落叶松人工林固定监测样地数据,分析黑龙江省落叶松人工林各林分变量因子之间的关系,建立地位级指数曲线模型和林分密度指数模型,采用两步最小二乘的方法建立预测包含林分平均断面积和林分碳储量的联立方程组,将以上所构建的模型统称为黑龙江省落叶松人工林碳储量预测模型系统.同时将龄组和区域作为哑变量加入到预测模型中.结果表明: 模型系统中除地位级指数曲线模型之外,剩余模型的确定系数(R2)均大于0.98,均方根误差均小于4,而加入哑变量的模型R2有所增加,均方根误差均小于3,说明模型稳定性较好,预估参数较为精确.各模型的平均相对误差均小于2%,大部分模型平均相对误差绝对值小于15%,模型精度均在95%以上,研究结果可以对黑龙江省不同区域和龄组的落叶松人工林林分平均树高进行精确拟合.根据地位级指数曲线模型和联立方程组的拟合参数进行分析,当调查样地在同一区域时,林分年龄越大,林分平均树高、林分平均断面积和林分碳储量越大,符合实际生长规律;而在林分年龄相同、区域不同时,不同区域林分平均树高由大到小的排列顺序为: 平原地区、小兴安岭南坡地区、张广才岭东坡地区、完达山地区、张广才岭西坡地区、小兴安岭北坡地区.不同区域林分断面积和林分碳储量由多到少的排列顺序为: 张广才岭东坡地区、小兴安岭北坡地区、张广才岭西坡地区、小兴安岭南坡地区、完达山地区、平原地区.
    晋西黄土区苹果树边材液流速率对环境驱动的响应
    党宏忠, 却晓娥, 冯金超, 王檬檬, 张金鑫
    2019, 30(3):  823-831.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.015
    摘要 ( 250 )   PDF (1161KB) ( 42 )  
    为明确环境因子对树木蒸腾过程的驱动机制,以晋西黄土残塬沟壑区的苹果树(红富士)为对象,利用热扩散式液流技术监测生长季苹果树树干液流的动态变化,并同步监测了气象和土壤水分等环境要素的季节动态.结果表明: 在众多环境因子中,太阳净辐射(Rn)、大气水分亏缺(VPD)与液流速率(Js)间的相关性最强.在小时或日尺度,环境因子主成分分析中前3个主成分的累积方差贡献率均在86%以上.其中,第一主成分主要包含VPD、Rn等因子,方差贡献率达52%(小时尺度)和63%(日尺度)以上,可归为蒸发需求因子(EDI),是影响该地区果树树干液流的关键综合环境要素集;第二主成分主要包括土壤含水率(SWC)等因子,归为土壤水热供给因子;第三主成分主要包括风速等因子,归为大气水热散失动力因子.在小时或日尺度上,Js对两种环境因子综合变量(EDI或潜在蒸发散ET0)的响应都呈显著的指数增长关系,在小时尺度上,基于EDI模拟苹果Js的指数模型精度更高(R2=0.72),在日尺度上,基于ET0模拟苹果Js的指数模型模拟精度更高(R2=0.88).研究结果对于明确苹果树水分传输对环境驱动的响应规律,根据气象要素估算苹果树蒸腾耗水量,并指导果园水分管理均具有重要意义.
    土壤增温对亚热带杉木幼树不同深度土壤微生物胞外酶活性的影响
    郑蔚, 周嘉聪, 林伟盛, 郑永, 李超, 李先锋, 纪宇皝, 杨智杰
    2019, 30(3):  832-840.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.025
    摘要 ( 281 )   PDF (961KB) ( 33 )  
    土壤微生物胞外酶可有效反映气候变暖对土壤微生物功能和土壤有机质分解的影响.目前关于气候变暖对土壤微生物胞外酶活性(EEAs)影响的相关研究主要关注有机碳含量较丰富的表层土壤(0~20 cm),而对深层土壤(>20 cm)EEAs的研究仍较缺乏.因此,本研究关注土壤增温对亚热带不同深度(0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm和40~60 cm)EEAs的影响及主要调控因素,其中微生物胞外酶包括参与碳循环的β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)和过氧化物氧化酶(PEO).结果表明: 土壤增温提高了0~10 cm和10~20 cm土壤所有胞外酶的活性(18%~69%).在20 cm以下的深层土壤中,土壤增温仅显著提高了20~40 cm的PHO(10%),而对其余胞外酶的活性无显著影响或有一定的抑制作用(13%~31%).冗余分析(RDA)结果表明: 在微生物可利用有机碳较丰富的表层土壤中,铵态氮(NH4+-N)和土壤含水率(M)是调控EEAs的主要因素,增温增强了微生物与植物之间的养分竞争,因而提高EEAs以获取微生物所需的养分NH4+-N;而在微生物底物有效性较低的深层土壤中,EEAs主要受可溶性有机质(可溶性有机碳和可溶性有机氮)和微生物生物量(MBC)的影响,增温提高深层土壤可溶性有机质的含量,为微生物提供更多的底物,减少微生物对EEAs的需求,进而降低EEAs.本研究发现,不同深度EEAs对土壤增温具有不同响应,且土壤增温条件下表层和深层土壤的EEAs具有明显不同的调控因素.因此,加强不同深度土壤微生物的研究对于准确评估生态系统碳循环对全球变暖的响应具有重要意义.
    退化人工林不同恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响
    宋贤冲, 王会利, 秦文弟, 邓小军, 田红灯, 谭一波, 王绍能, 曹继钊
    2019, 30(3):  841-848.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.036
    摘要 ( 356 )   PDF (601KB) ( 82 )  
    为了评价华南退化人工林生态系统的不同恢复类型,本研究以土壤微生物群落功能多样性为对象,探讨恢复林土壤微生物功能多样性的差异及影响因子.在研究区内选取代表性的近自然经营杉木林(CF)和毛竹林(MB),以天然次生林(NF)为对照,采集表层土壤样品.运用Biolog-Eco微平板技术,对3种林分的土壤微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 不同恢复林分的植物多样性差异显著,NF植物多样性指数显著高于MB和CF,而MB的植物多样性指数显著高于CF;不同林分类型的土壤pH和容重差异显著,其他土壤理化性质差异不显著;不同林分类型土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD)为NF>MB>CF,不同林分对6种类型碳源底物的利用也有相似规律;NF的土壤微生物群落Shannon多样性指数、Shannon丰富度指数、Simpson优势度指数和McIntosh指数最高,MB次之,CF最低;主成分分析表明,从31种碳源类型提取的主成分1和主成分2分别能解释变量方差的60.0%和12.4%,在主成分分异中起主要贡献作用的是羧酸类、碳水化合物类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,植物物种丰富度和多样性指数、土壤容重与土壤微生物群落多样性指数之间存在显著相关关系,对土壤微生物群落功能多样性具有重要影响.NF土壤微生物的碳源利用效率高于人工林,而MB土壤微生物碳源利用效率高于CF.从植被多样性及土壤微生物群落功能多样性来看,近自然经营的MB人工林更有利于退化人工林生态系统功能的恢复与提升.
    杨树人工林根际古菌群落随细根生长的演变
    朱启良, 刘洪凯, 陈旭, 董玉峰, 王延平
    2019, 30(3):  849-856.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.034
    摘要 ( 256 )   PDF (778KB) ( 71 )  
    研究细根不同生长时期根际土壤古菌群落组成结构差异,对深入了解林木细根与土壤微生物互作关系具有重要理论意义.依据细根表面颜色,采集杨树一级细根不同生长时期(白色新生根、黄色成熟根、褐色衰老根)根际土壤并提取微生物总DNA,采用特异性引物对古菌16S rDNA V4-V5区进行扩增,利用Illumina MiSeq平台进行古菌高通量测序分析.结果表明: 新生根和衰老根根际土壤古菌群落操作分类单元(OTU)丰富度相似,而成熟根根际土壤古菌群落OTU数量较少.新生根和成熟根根际土壤共同含有134个OTU;成熟根和衰老根根际土壤共同含有87个OTU,新生根和衰老根根际土壤共同拥有90个OTU.α多样性分析表明,成熟根根际土壤古菌群落Chao1指数和ACE指数显著低于新生根和衰老根根际土壤,而衰老根根际土壤古菌群落Simpson指数和Shannon指数显著低于新生根和成熟根根际土壤.PERMANOVA分析表明,新生根和衰老根根际土壤古菌群落组成有显著差异.物种注释显示,杨树根际土壤共包含12个古菌属,其中新生根5个、成熟根10个、衰老根6个.β多样性指数表明,杨树根际土壤古菌群落相似度随着细根的生长逐渐下降,不同生长阶段细根根际土壤的古菌群落结构有较大差异.其中,占绝对优势的古菌为氨氧化古菌Candidatus_Nitrososphaera,其相对丰度超过70%.且随细根生长发育,该类古菌在根际土壤中的丰度呈现上升趋势,表明其可能与细根的生长发育关系密切.
    库布齐沙漠东部不同生物结皮发育阶段土壤温室气体通量
    王博, 段玉玺, 王伟峰, 刘宗奇, 李晓晶, 刘源, 李少博, 郗雯
    2019, 30(3):  857-866.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.004
    摘要 ( 268 )   PDF (937KB) ( 115 )  
    以流动沙地为对照,采用时空替代法分析库布齐沙漠东部固定沙地上不同发育阶段生物结皮藻类结皮和地衣结皮土壤温室气体通量特征及其与环境因子之间的关系,研究生物结皮发育对荒漠土壤温室气体通量的影响.结果表明: 荒漠土壤CO2排放通量大小为地衣结皮(128.5 mg·m-2·h-1)>藻结皮(70.2 mg·m-2·h-1)>流动沙地(48.2 mg·m-2·h-1),CH4吸收通量大小为地衣结皮(30.4 μg·m-2·h-1)>藻结皮(21.2 μg·m-2·h-1)>流动沙地(18.2 μg·m-2·h-1),N2O排放通量大小为地衣结皮(6.6 μg·m-2·h-1)>藻结皮(5.4 μg·m-2·h-1)>流动沙地(2.5 μg·m-2·h-1).CO2排放具有明显的季节变化,生长季显著大于非生长季;CH4和N2O季节变化差异不显著,前者生长季吸收大于非生长季,后者非生长季排放大于生长季.土壤有机碳和全氮含量、土壤微生物数量均是影响温室气体通量的重要因素,环境水热因子是影响土壤CO2排放的关键因子,但CH4和N2O通量对水热因子的变化不敏感.随着植被恢复和生物结皮发育,荒漠土壤温室气体累积通量的不断增大导致其百年尺度的全球增温潜势亦显著提高,依次为地衣结皮(1135.7 g CO2-e·m-2·a-1)>藻结皮(626.5 g CO2-e·m-2·a-1) >流动沙地(422.7 g CO2-e·m-2·a-1).
    基于Shuttleworth-Wallace模型的科尔沁沙地流动半流动沙丘蒸散发模拟
    包永志, 刘廷玺, 段利民, 王冠丽, 童新
    2019, 30(3):  867-876.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.014
    摘要 ( 216 )   PDF (1200KB) ( 116 )  
    陆面蒸散发在气候调节和维持区域水量平衡中起关键作用.量化蒸散发及其各组分项,对深刻揭示干旱半干旱地区的生态水文过程具有重要意义.本研究基于科尔沁沙地流动半流动沙丘2017年生长季气象监测系统的原位监测数据,利用Shuttleworth-Wallace(S-W)模型对沙丘蒸散发进行模拟,在此基础上,对蒸散各组分进行拆分,并利用涡度相关对模拟蒸散发值进行验证.结果表明: 整个生长季模型模拟蒸散发值为308 mm,涡度相关实测值为296 mm,偏差较小,证明S-W模型适用于该地区的蒸散发模拟.蒸散发整体呈生长旺盛期>生长后期>生长初期,分别为192、71和45 mm,分别占总量的62.3%、23.1%和14.6%.日尺度上模型模拟值与实测蒸散发值一致性较高,模型模拟精度大体表现为: 晴天>阴天>雨天,且阴雨天模型模拟值较涡度相关实测值偏低.经拆分,土壤蒸发和植被蒸腾分别为176和132 mm,分别占总量的57.1%和42.9%,表明沙地水分利用效率较低.持续干旱和降水后,蒸散发规律明显不同,且土壤蒸发对降水的敏感性强于植被蒸腾.
    干旱荒漠区生态环境质量遥感动态监测——以古尔班通古特沙漠为例
    蒋超亮, 吴玲, 刘丹, 王绍明
    2019, 30(3):  877-883.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.008
    摘要 ( 256 )   PDF (2011KB) ( 43 )  
    利用遥感生态指数(RSEI)对区域生态变化进行评价,可以快速、高效、客观地获取研究区生态环境变化状况.本研究以两期Landsat数据为数据源,计算研究区绿度、湿度、热度、干度4个生态因子的遥感生态指数,并基于主成分分析法确定其权重,对古尔班通古特沙漠2006—2017年间的生态环境时空格局进行定性和定量评价.结果表明: 湿度和绿度对古尔班通古特沙漠生态环境质量起正面作用,而热度和干度对生态环境质量起负面作用,其中代表绿度指标的归一化植被指数(NDVI)的贡献最大.2006—2017年间,古尔班通古特沙漠的RSEI有所下降,其均值从0.294下降至0.243,降幅达20.1%,研究区的生态环境状况呈现整体变差的趋势.古尔班通古特沙漠中部生态环境较为稳定,东北部植被覆盖密集区及南缘灌溉区生态环境质量变好,沙漠南部及西北部区域生态环境质量变差.
    阴晴天条件下高CO2浓度对杂交稻光合作用影响的FACE研究
    景立权, 户少武, 卢琦, 牛玺朝, 王云霞, 朱建国, 王余龙, 杨连新
    2019, 30(3):  884-892.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.024
    摘要 ( 196 )   PDF (956KB) ( 126 )  
    光和二氧化碳(CO2)是绿色植物光合作用的两个基本条件.为了明确不同光照条件下,高CO2浓度对不同杂交水稻光合特性的影响,2017年利用稻田大型FACE平台,以‘Y两优900’和‘甬优538’为供试材料,设置环境CO2和高CO2浓度(增200 μmol·mol-1)两个水平,分别在拔节期和灌浆期同时测定阴、晴天气条件下顶部全展叶光合特性参数.结果表明: 高CO2浓度使不同天气情况下两品种叶片的净同化率(Pn)均呈增加趋势,其中晴天条件下的增幅(31%)大于阴天(25%),拔节期的增幅(37%)大于灌浆期(21%),CO2与天气、CO2与生育期均存在显著的互作效应.叶片水分利用效率(WUE)对高CO2浓度的响应趋势与Pn一致.高CO2浓度环境下叶片气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,晴天条件下的降幅略大于阴天.与晴天相比,阴天条件下叶片PngsTr、WUE和Ls平均分别下降41%、18%、41%、26%和27%,差异均达显著或极显著水平.相关分析表明,晴天PngsTr均与阴天时的参数呈极显著正相关关系.表明阴天使水稻生育中、后期叶片光合参数及其对高CO2浓度的响应均大幅降低,且两品种表现一致.评估未来水稻产量潜力需要考虑天气条件.
    土壤培肥与覆膜垄作对土壤养分、玉米产量和水分利用效率的影响
    杨封科, 何宝林, 张国平, 张立功, 高应平
    2019, 30(3):  893-905.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.029
    摘要 ( 216 )   PDF (875KB) ( 106 )  
    土壤培肥是维持旱地农业土壤肥力水平、提高生产力的最主要的措施之一,但不同土壤培肥措施对全膜双垄沟播土壤肥力及玉米肥水调控的作用机制及其增产效应尚缺乏系统研究认知.2014—2016年在甘肃省农业科学院庄浪试验站,以‘富农1号’玉米为指示作物,设全膜双垄+秸秆还田(FS)、全膜双垄+优化施肥(FF)和全膜双垄+控制性施肥(FC)3种土壤培肥组合模式,以常规种植(CP)为对照,测定年季0~200 cm土层土壤含水量、耕层土壤有机质(SOM)及氮磷钾速效养分含量(AN、AP、AK)和作物产量,计算土壤贮水量(WC)、作物生育期耗水量(ET)、水分利用效率(WUE)、氮、磷肥偏生产力(PFPN和PFPP)等参数,揭示不同土壤培肥模式对土壤有机质、水分养分含量、玉米产量、耗水特征和水肥利用效率的影响.结果表明: FS、FF和FC 3种种植模式通过增效调控土壤水热与养分环境、水肥互作效应,加速还田秸秆腐解养分释放,促进作物旺盛生长,增加归还土壤的有机物质,从而有效提高土壤供水供肥能力、培肥土壤.与CP比,3种模式均显著提高了SOM、AN、AP和AK的含量,尤其是土壤AK含量,3年平均分别提高了0.27 g·kg-1、4.44 mg·kg-1、0.20 mg·kg-1和4.53 mg·kg-1,表现为FC>FF>FS,三者无显著差异.FS、FF和FC 3种土壤培肥模式均显著提高了旱地玉米生育期末0~200 cm土层土壤贮水量(WC200),3年合计分别比播前WC200增加了107.41、38.99和28.35 mm;显著降低了玉米ET,年平均分别比CP降低了60.50、37.7和34.15 mm,相当于分别减少了12.6%、7.9%和7.1%.水肥条件的改善在干旱和少雨的年份主要促进了玉米抽雄至成熟期的生长,多雨的年份均衡促进了玉米生长,增加了玉米的双穗率、穗粒数和百粒重,提高了水肥利用率,使玉米产量显著增加.3年平均与CP相比,FS、FF、和FC模式的PFPN和PFPP分别提高了1.82、1.65、1.62倍和2.41、1.69、1.63倍;WUE分别提高了13.27、12.65、14.01 kg·mm-1·hm-2;玉米产量增加了5986.1、4972.31和4585.63 kg·hm-2,分别增产81.5%、67.7%和62.5%.综合分析认为,FS有利于玉米抗旱增产,FC和FF则有利于玉米高产高效.
    宇宙射线快中子法在华北平原典型农田土壤水分测量中的应用
    宋尚琨, 田静, 何洪林
    2019, 30(3):  906-912.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.030
    摘要 ( 214 )   PDF (1371KB) ( 49 )  
    宇宙射线快中子法是一种新兴的能够实现区域土壤水分观测的方法.以中国科学院山东禹城综合试验站的宇宙射线连续观测数据和无线网络土壤水分观测数据为基础,研究了该方法在华北平原典型农田生态系统的适用性,重点探讨了采用标定法获得的土壤完全干燥条件下中子数(N0)的稳定性和降雨灌溉对土壤水分估算的影响.结果表明: N0的变化受下垫面变化影响,变化周期与试验区冬小麦和夏玉米的种植和收割期较一致.宇宙射线法估算的土壤水分对降雨和灌溉有明显响应,但在灌溉或降雨发生时会高估土壤水分.在华北农田生态系统条件下,宇宙射线法能有效地估算区域土壤水分,估算结果与浅层土壤水分观测值(10 cm深度)最为接近.
    福建省耕地土壤潜性酸动态变化及其驱动因素
    周洁莹, 张黎明, 杨文浩, 周碧青, 邢世和
    2019, 30(3):  913-922.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.011
    摘要 ( 252 )   PDF (2702KB) ( 38 )  
    土壤潜性酸是植物生长的潜在限制因子,是土壤酸性调控的重要依据.按比例抽取并测定福建省耕地表层土壤代表性样点的潜性酸量和pH值,拟合潜性酸(PA)与活性酸(pH)的最优关系模型,利用全省1982年36777个、2008年236445个和2016年21269个耕地表层土壤调查样点pH等属性数据,建立3期1∶5万耕地土壤潜性酸量数据库,借助GIS技术和灰色关联分析模型探讨福建省耕地土壤潜性酸动态变化规律及其驱动因素.结果表明: 1982—2016年,全省耕地土壤潜性酸量整体呈上升趋势,2008和2016年潜性酸量分别比1982年上升1.30和1.49 cmol·kg-1,1982—2008年的潜性酸上升速率比2008—2016年高0.03 cmol·kg-1·a-1.1982—2016年,全省耕地土壤潜性酸变化量空间差异明显,龙岩市耕地土壤潜性酸变化量最大,比最小的三明市高4倍以上;不同利用类型耕地土壤潜性酸变化量大小依次为水田>水浇地>旱地;咸酸水稻土、潜育水稻土和淹育水稻土亚类的潜性酸变化量最大,是全省潜性酸变化量均值的1倍以上;赤红壤和盐渍水稻土亚类变化量最小,分别为全省均值的25.7%和28.4%.福建省耕地土壤潜性酸动态变化的主要驱动因素包括氮、磷肥施用量、阳离子交换量(CEC)、黏粒含量、pH和粉粒含量,灰色关联系数绝对值>0.92.科学优化施肥结构、合理施用碱性调理剂改酸是减缓福建省耕地土壤潜性酸增加的重要途径.
    外源钙离子对盐胁迫玉米气孔特征、光合作用和生物量的影响
    张浩, 郑云普, 叶嘉, 高伟, 乔雅君, 戴川景, 赵雨欣, 石少婕
    2019, 30(3):  923-930.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.020
    摘要 ( 267 )   PDF (1040KB) ( 128 )  
    探讨盐胁迫下玉米气孔特征、光合作用和生物量对外源钙离子的响应,有助于深入理解添加外源钙离子(Ca2+)缓解玉米盐胁迫的作用机理.以‘京科665’品种为试材,研究了NaCl胁迫下(100 mmol·L-1)添加不同浓度外源Ca2+(0、5、10、20、40、80 mmol·L-1)对玉米幼苗气孔特征、光合作用和生物量的影响.结果表明: 不同Ca2+浓度对盐胁迫下玉米的气孔密度影响不大,但显著减小了气孔形状指数、气孔面积、气孔长度、气孔宽度和气孔周长.同时,随着外源Ca2+浓度的逐渐提高,玉米叶片的净光合速率(Pn)呈先升高后降低的趋势,且气孔导度(gs)和胞间CO2浓度(Ci)均显著降低,表明不同浓度Ca2+通过改变玉米气孔结构特征进一步限制光合作用过程,最终导致Pn降低.另外,外源Ca2+促进盐胁迫下玉米幼苗生物量增加,但根冠比显著降低,表明盐胁迫下添加外源Ca2+对地上部分的缓解作用大于地下部分.
    覆盖对西北旱地春小麦旗叶光合特性和水分利用的调控
    侯慧芝, 张绪成, 尹嘉德, 方彦杰, 于显枫, 王红丽, 马一凡
    2019, 30(3):  931-940.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.021
    摘要 ( 224 )   PDF (1186KB) ( 37 )  
    2015—2016年在西北黄土高原半干旱区进行大田定位试验,以‘陇春35号’为试验材料,设全膜覆土穴播(PMS)、全砂覆盖穴播(SM)和露地穴播(CK)3个处理,分析旗叶光合特性、春小麦耗水特性和产量构成因子之间的关系.结果表明: PMS和SM 在0~300 cm土层的土壤贮水量在灌浆前分别较CK提高47.8和31.6 mm,灌浆期均较CK降低15.6 mm.PMS和SM提高春小麦挑旗-抽穗期和扬花-灌浆期的土壤耗水.PMS和SM的叶面积指数分别较CK提高59.0%~73.7%和40.1%~52.7%,叶片SPAD值分别较CK提高3.5%~28.4%和2.9%~23.9%.PMS的光合速率和气孔导度在春小麦挑旗、抽穗、扬花期分别较CK提高23.5%、33.0%、17.7%和32.6%、76.4%、66.9%,灌浆期分别较CK降低26.2%和16.4%;PMS和SM的气孔限制值在抽穗、扬花、灌浆期分别较CK降低14.6%、23.9%、22.3%和25.7%、29.8%、17.4%.叶片瞬时水分利用效率PMS在挑旗期较CK提高57.8%,扬花期降低11.2%.PMS的表观量子效率在抽穗、扬花期分别较SM和CK增加22.6%、18.7%和26.8%、14.3%.PMS和SM春小麦的株高和产量构成因子均显著高于CK,且在干旱年份增幅较大;PMS的产量较CK和SM分别提高36.2%和8.7%,水分利用效率分别提高9.4%和3.4%.因此,PMS和SM提高了小麦灌浆前土壤贮水,加剧了挑旗到抽穗和扬花到灌浆期的耗水,提高了小麦叶片SPAD值和叶面积指数,增强了小麦灌浆前旗叶光合功能,促进 “库”的建成和同化物的转运,实现增产和水分高效利用.PMS在丰水年份的增产潜力和干旱年份的适应能力比SM更强.
    铜处理对菠菜幼苗矿质营养吸收和细胞超微结构的影响
    公勤, 王玲, 戴同威, 康群, 周静怡, 李兆华
    2019, 30(3):  941-950.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.031
    摘要 ( 259 )   PDF (1673KB) ( 98 )  
    土壤重金属积累严重影响植物生长和生态系统平衡,探寻植物对重金属的耐性机理尤为重要.菠菜可能具有一定的耐铜性,但Cu对其矿质元素吸收、细胞超微结构等方面的耐性机理尚不明确.本研究以菠菜幼苗为研究对象,通过盆栽试验,探究不同浓度铜处理对菠菜幼苗生长、矿质元素吸收、叶片细胞超微结构等指标的影响.结果表明: 100 mg·L-1 CuSO4处理浓度时,菠菜幼苗根Cu2+积累量小于地上部,其根系生长量增加,地上部生长量稍有下降,继续增加铜处理浓度,植物体各器官生长参数均呈下降趋势.低浓度铜处理时(<400 mg·L-1 CuSO4),菠菜幼苗叶N、K、Ca、Mg、Fe含量增加,P含量减少;根N、P、K含量减少,Ca、Mg、Fe含量增加;叶片细胞内各细胞器清晰可见,基粒片层排列仍较为整齐,叶绿体内外膜完整.高浓度铜处理时(>600 mg·L-1 CuSO4),菠菜幼苗叶N含量增加,P、K、Ca、Mg、Fe含量减少;根N、P、K、Ca、Mg、Fe含量均减少;叶片细胞内叶绿体变圆,叶绿体膜变薄,基质、基粒片层变少,层堆积高度下降,细胞核解体,液泡、细胞壁中有黑色小点分布,可能是大量Cu2+聚集导致细胞内膨压增大所致.低浓度铜处理并未对菠菜幼苗的生长生理特性产生明显的负面影响,而高浓度铜处理并未终止菠菜幼苗的生长.说明菠菜幼苗具有一定的耐铜性.
    小麦与蚕豆间作系统施氮对蚕豆赤斑病发生和冠层微气候的影响
    马连坤, 董坤, 朱锦惠, 董艳
    2019, 30(3):  951-960.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.022
    摘要 ( 198 )   PDF (832KB) ( 51 )  
    通过田间小区试验,设N0(0 kg·hm-2)、N1(45 kg·hm-2)、N2(90 kg·hm-2)、N3(135 kg·hm-2)4个施氮水平,研究不同施氮水平下小麦与蚕豆间作对蚕豆赤斑病发生和冠层微气候的影响,探讨间作系统氮肥调控下冠层微气候变化及其与蚕豆赤斑病发生的关系.结果表明: 施氮提高了蚕豆单、间作种植模式下蚕豆赤斑病发病盛期的病情指数,增幅27.2%~58.0%,增加了病情进展曲线下面积(AUDPC),增幅15.0%~101.8%,N3水平下赤斑病病情指数和AUDPC最高.施氮使蚕豆冠层温度降低0.2~1.1 ℃,冠层透光率降低1.7%~29.7%,冠层相对湿度增加0.5%~28.7%.与单作相比,间作蚕豆赤斑病病情指数显著降低36.3%~48.1%,AUDPC显著降低44.0%~53.6%,冠层温度和透光率分别提高2.1%~8.7%和12.0%~53.8%,相对湿度降低11.6%~31.6%.相关分析表明,冠层温度和透光率与赤斑病病情指数呈显著负相关,而湿度与病情指数呈显著正相关.表明高氮恶化了冠层微气候环境,加重了蚕豆赤斑病的发生和危害,而间作对蚕豆冠层微气候的改善是控制蚕豆赤斑病发展的重要原因.
    不同花生品种根瘤固氮特点及其与产量的关系
    郑永美, 杜连涛, 王春晓, 吴正锋, 孙学武, 于天一, 沈浦, 王才斌
    2019, 30(3):  961-968.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.019
    摘要 ( 322 )   PDF (735KB) ( 187 )  
    花生根系着生根瘤,能够直接利用大气中的氮气作为氮源,在花生氮素供应中占有举足轻重的地位.而有关根瘤高效固氮的机理研究甚少.本研究在盆栽条件下,利用15N示踪技术,研究了19个花生品种根瘤固氮特点及其与产量的关系.结果表明: 不同品种根瘤数量、鲜质量、内含物质和固氮量等指标品种间存在显著差异.根瘤数量和鲜质量变异幅度分别为每盆170.59~696.15个和0.83~3.74 g,变异系数分别为36.1%和41.1%;豆血红蛋白含量和固氮酶活性变异幅度分别为每盆15.51~23.23 mg和2.75~20.46 μmol C2H4·h-1,变异系数分别为13.1%和57.2%,后者明显高于前者,表明固氮酶活性除受豆血红蛋白含量影响外,同时受到其他因素的影响.根瘤固氮和全氮积累量变异幅度分别为每盆0.71~1.82和2.16~3.72 g,变异系数分别为21.6%和12.9%,前者明显高于后者,表明花生根瘤固氮不足时,其他氮源在一定程度上能自动补偿根瘤留下的匮缺.花生以根瘤固氮为主,供氮比例平均占总氮量的2/5以上,最高可达50%,培育高供氮比例的品种,可作为花生减氮栽培的途径之一.上述指标中,除根瘤数量外,其余指标间以及这些指标与产量均呈极显著正相关,表明根瘤固氮生理指标与根瘤供氮能力及最终产量密切相关,提高这些指标有助于同时实现高产和化肥减施.
    盐及干旱胁迫对油菜抗氧化系统和RbohCRbohF基因表达的影响
    张腾国, 李巧丽, 刁志宏, 李萍, 王娟, 郑晟
    2019, 30(3):  969-978.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.017
    摘要 ( 237 )   PDF (1959KB) ( 147 )  
    以白菜型油菜‘陇油6号’和‘天油2号’为试验材料,经MAPK抑制剂U0126、H2O2清除剂DMTU、NADPH氧化酶抑制剂DPI和IMD预处理后再分别进行盐胁迫、PEG-6000模拟干旱胁迫,研究其对两种油菜幼苗活性氧、抗氧化酶活性和RbohCRbohF基因表达的影响.结果表明: 盐胁迫和PEG-6000模拟干旱胁迫下,两种白菜型油菜中H2O2积累量上升,O2积累量下降,抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX和谷胱甘肽还原酶GR)活性和RbohCRbohF基因表达均升高.与单独胁迫处理相比,两种油菜O2积累、抗氧化酶活性和RbohCRbohF基因的表达量均明显降低,经DMTU、DPI和IMD预处理后再分别进行盐和干旱胁迫,H2O2积累量下降,但U0126预处理后再进行胁迫处理,H2O2积累量上升.说明NADPH氧化酶、MAP激酶级联途径、H2O2参与了盐、干旱胁迫下活性氧产生、抗氧化酶活性变化和RbohCRbohF基因表达的调控.
    宁夏贺兰山东麓葡萄产业生态系统服务功能价值评估
    宋振威, 孙美莹, 杨荣金, 窦广玉, 张一, 张乐
    2019, 30(3):  979-985.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.028
    摘要 ( 206 )   PDF (458KB) ( 146 )  
    利用宁夏回族自治区统计局、宁夏回族自治区葡萄产业发展局和国家统计局等的相关统计数据,从食品生产、固碳释氧、净化大气、土壤保持、涵养水源、节水增效、生态旅游和生态扶贫等角度,对宁夏贺兰山东麓葡萄产业生态系统服务价值进行评估.结果表明: 1)宁夏贺兰山东麓葡萄产业生态系统服务功能价值为35.98亿元,其中直接效益为22亿元,生态效益为13.98亿元.生态效益占整个产业生态系统服务价值的38.85%.2)生态效益中,各项功能的价值量依次为: 生态扶贫>生态旅游>固碳释氧>节水增效>净化大气>土壤保持>涵养水源.3)生态效益中,生态扶贫的价值最高,占64.39%;生态旅游的价值次之,占24.47%.对葡萄产业进行生态系统服务功能价值评估,既可以让人们在看到葡萄产业直接效益的同时,又可以意识到葡萄产业所带来的生态效益.这对全面指导葡萄产业健康持续发展具有重要参考价值.
    基于建筑容量的城市建设用地碳汇量核算方法
    李绥, 石铁矛, 王梓通, 李滔, 周诗文, 李沛颖
    2019, 30(3):  986-994.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.016
    摘要 ( 202 )   PDF (1652KB) ( 61 )  
    城市建设中的矿物质材料开发利用活动不仅导致大量碳排放,也产生了碳吸收.以往建筑矿物质材料的碳吸收过程一直没有得到重视和科学量化.本研究采用遥感影像阴影高度反演技术,提取地块的建筑容量,识别建筑类型,以此为依据确定矿物材料用量及碳含量参数,采用热重分析法测定碳化率,基于以上步骤构建城市建筑碳汇量的核算方法,并选取沈阳市蒲河新来测试这一核算方法,同时进行不确定性分析.结果表明: 1996—2016年,沈阳市蒲河新城各类型建筑产生的碳汇总量依次为:居住建筑>公共服务建筑>其他类建筑>商业金融建筑>工业建筑;各类建筑用地的碳汇容积率依次为:商业金融建筑>居住建筑>公共服务建筑>其他类建筑>工业建筑.本研究构建的基于建筑容量提取的城市尺度的建筑碳汇量核算方法,可以快速准确地估算不同类型城市建设用地无机材料产生的碳汇量.在城市自然碳汇有限条件下,利用建筑碳汇增加城市碳汇量,能够为我国城市低碳发展提供新的思路.
    鄱阳湖地区生态系统服务权衡与协同关系的时空格局
    冉凤维, 罗志军, 吴佳平, 齐松, 曹丽萍, 蔡正妹, 陈瑶瑶
    2019, 30(3):  995-1004.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.005
    摘要 ( 299 )   PDF (3629KB) ( 165 )  
    鄱阳湖地区是中国最大淡水湖影响的区域,定量分析其生态系统服务权衡与协同关系对实现区域可持续发展具有重要意义.本研究首先基于遥感、土壤、气象、数字高程模型(DEM)等多源数据,定量测算2005—2015年鄱阳湖地区食物供给服务、土壤保持服务和产水服务,分析服务的时空格局及演变特征;然后运用相关分析、冷热点分析、空间制图方法探析1 km×1 km尺度上服务间权衡与协同关系的时空特征,并研究土地利用视角下生态系统服务及其相互关系的差异.结果表明: 研究期间,鄱阳湖地区食物供给服务增加,土壤保持服务减少,产水服务先增后减.空间分布上,食物供给服务在西北-东南方向上呈现“低-高-低-高”的分布格局,土壤保持服务呈现高低值集聚分布的空间格局,产水服务表现为南高北低的空间分布.鄱阳湖地区食物供给与土壤保持、食物供给与产水量是权衡关系,土壤保持与产水量是协同关系.食物供给与土壤保持呈现北部协同、南部权衡的空间格局,食物供给与产水量之间在空间上呈现出明显的权衡关系,土壤保持与产水量之间从北至南呈现协同-权衡-协同的“夹心式”分异规律.不同土地利用类型间,耕地与食物供给、园林地与土壤保持、水域与产水量之间均存在极显著协同关系,建设用地与3种服务皆是权衡关系.食物供给服务与土壤保持服务和产水服务之间在不同土地利用类型中皆以权衡为主,土壤保持与产水服务在耕地、园林地、草地及建设用地中以协同关系为主、在水域和未利用地中则以权衡关系为主.鄱阳湖地区多重生态系统服务热点区主要在东部和南部平原区,呈减少趋势.
    南昌市中心城区主要大气污染物分布模拟及土地利用对其影响
    梁照凤, 陈文波, 郑蕉, 卢陶捷
    2019, 30(3):  1005-1014.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.010
    摘要 ( 263 )   PDF (2131KB) ( 151 )  
    随着我国城市化、工业化的快速推进,城市大气污染问题日益突出,研究城市大气污染物的分布情况及其土地利用影响对解决城市大气污染问题具有重要意义.本研究以南昌市中心城区为研究区,基于土地利用回归模型(LUR)模拟了PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3等6种主要大气污染物浓度,并分析其时空分布特征;基于主导土地利用类型,选择南昌市中心城区内居住、商业、教育和工业用地各15个样本区,为了减少气象因子的影响,分四季统计各样本区6类大气污染物浓度,运用双因素方差分析和多重比较,定量分析土地利用(样本区)对6类大气污染物的影响.结果表明: 采用LUR模型模拟研究区PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3浓度的平均绝对误差率分别为11.9%、13.4%、12.5%、12.0%、12.7%和13.5%,模型误差较小,方法可行.研究区6类污染物浓度具有明显的时空分布特征,PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO浓度在冬季最高,春季和秋季次之,夏季最低;O3浓度则为夏季高,春季和秋季次之,冬季低.PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO浓度整体呈现从城区中心到郊区递减的趋势,而O3浓度则反之.不同季节与不同土地利用样本区间6种大气污染物浓度差异显著,表明在中心城区尺度上,气象条件和土地利用都对大气污染物有显著影响.不同土地利用对主要大气污染物浓度分布有不同程度的影响,其中,对PM2.5、NO2和O3的影响较大,对CO的影响较小.
    基于生境质量的唐县生态安全格局构建
    郝月, 张娜, 杜亚娟, 王熠辉, 郑艳东, 张长春
    2019, 30(3):  1015-1024.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.007
    摘要 ( 273 )   PDF (4401KB) ( 206 )  
    生态安全格局作为景观生态学的重点及热点,其识别与构建对维持区域生态安全及实现区域可持续发展具有重要作用.本研究以河北省唐县为研究区,基于2016年土地利用现状数据,利用InVEST模型评估生境质量,确定生态源地;然后选取土地利用类型、生境质量指数、植被覆盖度、距水域距离、距居民点距离、距道路距离等阻力因子构建阻力表面,并采用阻力阈值法进行生态安全分区;最后运用最小累积阻力模型(MCR)判定生态廊道,从而综合构建唐县生态安全格局.结果表明: 唐县生态源地占总面积的3.3%,主要分布在斑块面积较大的林地和水域中,河北省四大水库之一的西大洋水库也位于生态源地范围内;根据耗费阻力突变点,将研究区划分为禁止开发区、限制开发区、优化开发区和重点开发区,各区占地百分比分别为18.9%、43.6%、27.6%和9.9%;唐县潜在生态廊道总长度为333.52 km,优化后生态廊道总长度为263.91 km,有助于各种生态交流.研究结果对唐县土地资源的合理可持续利用具有重要指导意义,可为唐县土地规划布局决策提供理论和技术支撑.
    综合评述
    利用人工湿地去除农业径流中农药的研究进展
    张希丽, 于政达, 王森, 李悦, 孔范龙
    2019, 30(3):  1025-1034.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.033
    摘要 ( 332 )   PDF (803KB) ( 269 )  
    人工湿地对农业径流污染物去除效果显著,已成为控制农业径流污染的有效措施.本文结合国内外研究,介绍了当前水体农药污染的现状;从物理、化学及生物角度阐述了人工湿地对农药的去除机理和关键过程;归纳总结了人工湿地对农药的去除效率,指出人工湿地对农药的去除效率随农药类型的不同而差异较大:农药的平均去除率,按农药用途分为杀虫剂>杀菌剂>除草剂,按农药化学结构分为拟除虫菊酯类>有机磷类>三唑类>酰胺类>三嗪类>脲类;综合考虑,潜流人工湿地在农药去除方面的效果优于表面流人工湿地.在此基础上分析了农药理化性质、人工湿地工艺类型及运行参数、进水中农药浓度、湿地植物等因素对农药在人工湿地中去除的影响.最后指出了当前研究中存在的问题,并提出了研究展望.
    丛枝菌根真菌应用技术研究进展
    陈保冬, 于萌, 郝志鹏, 谢伟, 张莘
    2019, 30(3):  1035-1046.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.037
    摘要 ( 416 )   PDF (722KB) ( 79 )  
    丛枝菌根(AM)共生体系能够改善植物营养状况,增强植物对各种逆境胁迫的耐受性,其在农业和生态环境方面的应用得到广泛关注.近年来,在AM真菌(AMF)应用技术和田间试验方面取得了许多重要成果.本文在介绍AMF种质资源库、商业化菌剂生产及相关专利申报情况的基础上,结合实例从菌剂生产、接种技术、接种效应影响因素等方面综述了AMF应用技术的理论与实践,包括国内外近年来菌根技术在农业、园艺、生态修复等方面的应用,最后提出尚待系统深入研究的 AMF应用领域中的关键科学和技术问题,旨在为菌根技术的发展和推广应用提供参考.
    海洋最小含氧带氮流失过程与机制
    田东凡, 李学刚, 宋金明, 李宁
    2019, 30(3):  1047-1056.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.038
    摘要 ( 273 )   PDF (1072KB) ( 141 )  
    对全球大洋氮循环的研究发现,大洋输入和输出的氮存在严重的不平衡,所固定的氮中有相当一部分被还原为N2或N2O从大洋中流失,而海洋最小含氧带(OMZ)被认为是发生氮流失的最主要区域,通过反硝化作用和厌氧氨氧化作用,固定氮在OMZ海区内损失量可达40~450 Tg·a-1.对不同海区OMZ内固定氮损失的两种主要作用总结发现,异养反硝化作用在热带太平洋东部、阿拉伯海的OMZ内以及海洋沉积物内占有显著优势,在智利、秘鲁沿岸海域及阿拉伯海域也已发现自养反硝化作用的存在;而在黑海、非洲西南部的本格拉上升流、智利北部沿岸等地,厌氧氨氧化作用强烈,且其在陆架区的作用强度和面积要大于大洋区.OMZ氮的流失除受氮流失过程自身影响外,固氮作用、硝化作用、硝酸盐异化还原作用等都可能对OMZ海区内氮收支不平衡造成影响.其中固氮作用的影响最不能忽视,其在全球OMZ内固定的氮的总量可达15~40 Tg·a-1,是对OMZ氮流失量的重要补充.区分反硝化作用和厌氧氨氧化作用对OMZ氮流失的相对贡献,明确氮流失的另一产物N2O的形成机制和定量评估方法是当前OMZ氮流失研究中存在的最主要问题.本文针对存在问题提出了相应的研究设想,以期为海洋最小含氧带的研究提供参考.
    钵水母水螅体横裂诱发条件及调控机制研究进展
    林政飞, 王淑红
    2019, 30(3):  1057-1066.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.039
    摘要 ( 214 )   PDF (506KB) ( 43 )  
    横裂是水螅体世代向水母体世代转变的重要阶段.对水螅体横裂诱发条件及调控分子机制的研究不仅对水母爆发生态学和水母人工繁育具有重要意义,而且对比较研究两栖类、昆虫以及刺胞动物等具有复杂生活史生物的变态分子机制起源也具有很好的理论价值.现有研究表明,诱发水螅体横裂的自然环境因素有温度、光照、盐度和共生虫黄藻等,不同门类水母的横裂方式以及环境诱导因素各不相同.能够诱导水螅体横裂的化学因素有吲哚类化合物、9-顺式维甲酸、碘元素和过氧化氢等,其中吲哚类化合物对绝大多数水母水螅体都有诱导作用.尽管水螅体横裂的分子机制尚未明晰,但对海月水母的研究表明,RxR信号通路以及一种横裂诱导激素前体假定蛋白CL390在水母横裂过程中起着重要的作用,提示水母变态分子机制与两栖类和昆虫在分子水平上存在一定程度的共性.
    基于Web of Science的国际应用生态学研究进展
    宋洁, 刘学录
    2019, 30(3):  1067-1078.  doi:10.13287/j.1001-9332.201903.035
    摘要 ( 337 )   PDF (1667KB) ( 77 )  
    应用生态学是自然资源管理和生态环境保护最重要的科学技术工具之一.在当前自然资源短缺、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势下,对国际应用生态学的理论基础、研究方法、研究热点进行分析,对夯实我国应用生态学的知识基础、指明研究方向、确定战略定位具有重要意义.本文基于文献计量学原理,借助CiteSpace、Carrot2等信息可视化软件,以Web of Science中1980—2018年国际应用生态学研究领域基于不同检索策略的两个文献数据集合为研究对象,从研究载体、研究力量及研究内容3个维度进行文献时空分布、核心研究力量、研究热点演进以及研究前沿及趋势分析,旨在揭示其学科发展轨迹、研究现状与发展趋势,以期为未来我国的应用生态学研究提供参考.