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    2020年 第31卷 第5期    刊出日期:2020-05-15
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    2020, 31(5):  1424-1424. 
    摘要 ( 46 )   PDF (465KB) ( 177 )  
    土壤生态与健康专栏
    耕作播种方式对稻茬小麦根系发育、土壤水分和硝态氮含量的影响
    李明, 李朝苏, 刘淼, 吴晓丽, 魏会廷, 汤永禄, 熊涛
    2020, 31(5):  1425-1434.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.027
    摘要 ( 207 )   PDF (1792KB) ( 312 )  
    2016—2018年,以深旋耕播种模式为对照,研究了浅旋耕播种和免耕带旋播种模式对稻茬小麦根系发育、土壤水分和硝态氮含量的影响。结果表明: 孕穗期以前免耕带旋播种和浅旋耕播种处理耕层土壤含水量高于深旋耕播种处理,而硝态氮含量低于深旋耕播种处理。拔节和开花期根重密度和根表面积密度处理间差异不显著。2016—2017年,3种耕播方式的产量和地上部分氮吸收量无显著差异;2017—2018年,免耕带旋播种和浅旋耕播种处理的产量较深旋耕播种分别增加10.9%和10.5%,地上部分氮吸收量分别增加17.5%和12.0%。与深旋耕播种和浅旋耕播种处理相比,免耕带旋播种处理播种效率高、断垄率低。综上,免耕带旋播种处理可提高稻茬小麦的播种质量,增强土壤保墒能力,降低氮淋溶风险,促进产量和环境效益的协同提升。
    耕作播种方式对稻茬小麦生长和养分吸收利用的影响
    李朝苏, 李明, 吴晓丽, 魏会廷, 刘淼, 汤永禄, 熊涛
    2020, 31(5):  1435-1442.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.025
    摘要 ( 147 )   PDF (768KB) ( 144 )  
    2016—2018年,在四川省广汉市分析了深旋耕播种(DRT)、浅旋耕播种(SRT)和免耕带旋播种(NT)3种耕播方式对稻茬小麦生长和养分吸收利用的影响。结果表明:与DRT相比,SRT和NT处理提高了小麦分蘖、成穗能力。2016—2017年,处理间产量无显著差异;2017—2018年,NT处理产量显著高于DRT,增幅10.9%。处理间干物质积累的差异主要在苗期。NT处理下植株对氮的吸收量高于DRT,平均增幅9.9%,而氮收获指数DRT高于NT;各处理植株磷吸收量差异不显著;NT处理对钾的吸收量显著高于DRT。与传统的深旋耕播种方式相比,免耕带旋播种技术是提高稻茬小麦产量和养分吸收的有效途径。
    残次苹果发酵产物对连作土壤环境及‘平邑甜茶’幼苗生长的影响
    杜文艳, 王玫, 闫助冰, 王建锋, 陈学森, 沈向, 尹承苗, 毛志泉
    2020, 31(5):  1443-1450.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.028
    摘要 ( 146 )   PDF (1251KB) ( 129 )  
    在盆栽条件下,研究残次苹果发酵产物对连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生长的影响,为减轻苹果连作障碍提供理论依据。试验以连作土壤为对照(CK),设置溴甲烷灭菌连作土壤(T1)、连作土壤施加苹果发酵产物(T2)、连作土壤施加灭菌苹果发酵产物(T3)处理,测定了土壤和平邑甜茶幼苗的相关指标。结果表明: T1、T2、T3能显著促进平邑甜茶幼苗的生长,其中以T1和T2的效果较好,其根系呼吸速率、株高、地径、鲜质量、干质量分别比CK提高了107.3%、50.6%、42.4%、171.7%、225.3%和104.4%、50.6%、42.3%、171.8%、225.5%。T2和T3提高了连作土壤中养分转化相关酶的活性,过氧化氢酶、脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性分别比CK提高了44.5%、169.5%、23.4%、169.3%和23.7%、72.6%、1.5%、121.5%;T1处理的过氧化氢酶和蔗糖酶活性与CK无显著差异,脲酶和中性磷酸酶活性分别降低了40.8%和41.6%。T2土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量分别较CK提高了18.6%、50.6%、14.0%和36.7%;T3只提高了速效氮的含量,铵态氮和硝态氮含量分别提高了7.0%和23.6%;T1与CK相比速效养分含量有所降低。T1和T2显著降低了土壤放线菌和真菌数量,增加了细菌数量;T3处理的细菌、放线菌和真菌数量均较CK显著降低。实时荧光定量PCR分析发现,T1、T2和T3处理的层出镰孢菌、串珠镰孢菌、腐皮镰孢菌和尖孢镰孢菌基因拷贝数均较CK有不同程度的降低。表明苹果发酵产物处理能抑制连作土壤病原菌,改善土壤环境,促进平邑甜茶幼苗生长,可作为一种减轻苹果连作障碍的方法。
    黄河三角洲夏季典型田块土壤盐分的多尺度空间变异
    崔昆, 赵庚星, 王卓然, 奚雪, 高鹏, 齐广慧
    2020, 31(5):  1451-1458.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.039
    摘要 ( 132 )   PDF (717KB) ( 124 )  
    土壤盐渍化严重阻碍黄河三角洲农业经济发展,掌握田间多尺度下土壤盐分的空间变异性特征对于盐渍土改良利用和农业生产有重要意义。选取黄河三角洲垦利区代表性夏季玉米田块,划分为大田、地块、垄间3个尺度,通过实地调查采样获取152 组电导率数据,运用经典统计学、地统计学和克里格插值方法,分析多尺度下田块土壤盐分的空间变异性特征及其尺度效应。结果表明: 试验区土壤为中度盐渍化,土壤盐分在3种尺度下均呈中等强度变异,从大田、地块到垄间,随着采样尺度的减小,土壤盐分的变异性趋强、标准差增大;垄间和地块尺度表现为强空间相关性,最优拟合模型为高斯模型,主要受结构性因素影响,大田尺度为中等空间相关性,最优拟合模型为指数模型,受随机性因素和结构性因素共同影响;不同尺度土壤盐分的空间分布特征有明显差异,小尺度的空间特征在大尺度下被掩盖,存在明显的尺度效应;垄间微域尺度下土壤盐分分布变异明显,土壤含盐量随微地貌由高到低、植被覆盖由疏至密而逐渐降低。
    长期施肥对土壤氨氧化微生物的影响
    刘灵芝, 马诗涵, 李秀玲, 安婷婷, 汪景宽
    2020, 31(5):  1459-1466.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.024
    摘要 ( 138 )   PDF (1063KB) ( 329 )  
    长期施肥可改变土壤碳氮等养分供应,进而影响微生物数量与群落组成。本研究基于棕壤长期定位实验站,分析不同施肥方式下(不施肥,CK;低量无机氮肥,N2;高量无机氮肥,N4;有机无机氮肥配施,M2N2)土壤氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)的变化,为土壤氮素转化的微生物学机制和培肥土壤提供依据。结果表明:不同施肥方式下,土壤AOA与AOB的数量比值为2.28~61.95。与CK相比,施肥后土壤AOA数量降低了1.6%~13.6%。N4处理AOB数量随土壤深度增加呈先降低后升高的趋势,其他处理则相反。土壤AOB群落Shannon多样性指数、均匀度指数和Simpson指数均高于AOA。M2N2处理0~20 cm土层土壤AOB多样性增加,但AOA多样性降低。土壤AOB主要因土壤深度发生聚类,AOB和AOA均未因施肥方式发生聚类。综上,长期施肥改变了土壤AOA和AOB的构成状况,AOA对环境变化较为敏感,AOB较为丰富和稳定。
    不同缓释过氧化钙对潜育环境下水稻土微生物特性的影响
    胡柯鑫, 董春华, 罗尊长, 王玲玲, 周旋, 洪曦, 谢宜, 褚飞
    2020, 31(5):  1467-1475.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.023
    摘要 ( 117 )   PDF (1455KB) ( 86 )  
    为了解不同缓释过氧化钙对潜育化稻田土壤微生物特性的影响,于网室内进行潜育化稻田环境模拟试验,以不施过氧化钙为对照,探究过氧化钙粉末、过氧化钙颗粒与4种不同释氧效果的包膜过氧化钙在早稻分蘖期同等时期对潜育化稻田土壤活性有机碳、有效养分及微生物特性的影响。结果表明: 施用过氧化钙均能提高土壤活性有机碳、有效养分、微生物生物量及可培养微生物数量和酶活性,包膜过氧化钙对土壤微生物和酶活性的改善效果较好,其次依次为过氧化钙颗粒和过氧化钙粉末。包膜过氧化钙处理中,以乙基纤维素包膜效果最好,与不施过氧化钙处理相比,其土壤活性有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷分别显著提高19.4%、11.4%、121.5%、127.2%,土壤碱解氮和有效磷分别提高4.0%和45.5%;土壤可培养细菌和可培养微生物总量分别显著提高137.3%和113.7%,真菌和放线菌数量分别提高33.6%和44.7%;蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性分别显著提高92.4%、91.8%和112.5%,过氧化氢酶活性提高17.1%。研究结果可为包膜过氧化钙对潜育化稻田改良提供参考。
    研究论文
    大兴安岭次生林空间分布格局及其尺度效应
    董灵波, 田栋元, 刘兆刚
    2020, 31(5):  1476-1486.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.006
    摘要 ( 144 )   PDF (2488KB) ( 164 )  
    研究大兴安岭落叶松林、白桦林和落叶松+白桦混交林3种次生林中,不同树种(落叶松、白桦和其他)和不同大小级(Ⅰ~Ⅴ级)树木的空间分布格局及其尺度效应。结果表明:3个林型中,仅落叶松林的更新数量达到良好状态,其余2种林型均为更新不良;各林型中,更新层幼苗、幼树的数量组成均与乔木层存在显著差异,且各林型中树木的直径(落叶松林和落叶松+白桦混交林除外)和树高分布也不够合理,3个林型均属于不稳定群落。各林型内林木空间分布整体以聚集分布为主,但方差/均值比率、负二项指数、Green指数、平均拥挤度和Morisita指数5个判别指数随尺度的变化显著不同,并以线性递增(40%)、幂函数递增(22%)和负二次多项式(20%)趋势为主。Ⅰ~Ⅲ级的更新层林木在不同尺度上以聚集分布为主,而乔木层(Ⅳ~Ⅴ级)在多种分布格局间波动,其对尺度的响应同样以线性递增(44%)、幂函数递增(15%)和负二次多项式(12%)为主。同一林型和取样尺度下,林木空间聚集程度整体随着林木大小级的增加呈线性下降趋势。各林型中,非优势树种的种群格局规模往往大于优势树种,而更新层林木空间格局规模大于乔木层。
    ENSO事件对中国森林火险天气的影响
    田晓瑞, 宗学政, 舒立福, 王明玉, 赵凤君
    2020, 31(5):  1487-1495.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.015
    摘要 ( 156 )   PDF (1451KB) ( 84 )  
    ENSO事件影响中国的气候和森林火险天气,研究ENSO事件对中国各植被区火险天气的影响对于提高森林火险预报准确性有科学和实践意义。利用1951—2016年中国地面国际交换站气候资料的日值数据集(V3.0)数据计算每日的森林火险天气指数(FWI),根据MODIS过火区产品计算各植被区2001—2016年的森林过火面积,分别按事件情景(弱、中、强和超强厄尔尼诺事件以及弱、中和强拉尼娜事件)统计各植被区对应的火险期气温、降水、FWI和过火面积。结果表明: 1950—2016年,共发生19次厄尔尼诺事件和14次拉尼娜事件。受强或超强厄尔尼诺事件影响,西北地区春季火险期的日均最高气温明显升高,而中温带半干旱草原区春季火险期的日均最高气温在中厄尔尼诺年显著降低。厄尔尼诺年,南方和西南林区火险期的降水量一般会增加,中、低强度的拉尼娜事件会减少大部分区域的火险期降水量,但强拉尼娜事件导致大部分林区火险期的降水量增加。弱厄尔尼诺事件导致南方林区FWI降低;强或超强厄尔尼诺事件导致南方和西南林区的FWI有所降低,而北方林区的FWI有所升高。ENSO事件对各植被区FWI的影响存在显著的空间差异性。2001—2016年,当火险期的季节火险严重程度(SSR)显著变化时,暖温带湿润/半湿润地区落叶阔叶林区、中北亚热带湿润地区阔叶林区和热带南亚热带湿润地区阔叶林区的过火面积与SSR的变化一致,其他区域的过火面积受ENSO事件的影响不明显。
    退化天坑倒石堆阴坡植物群落垂直分布特征——以云南沾益深陷塘为例
    朱粟锋, 江聪, 税伟, 郭平平, 张永永, 冯洁, 高宸, 鲍玉珍
    2020, 31(5):  1496-1504.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.004
    摘要 ( 161 )   PDF (1422KB) ( 171 )  
    以深陷塘退化天坑倒石堆阴坡乔灌层植物群落为对象,研究倒石堆不同坡位的物种多样性变化特征及其主要影响因子。结果表明: 深陷塘南侧乔木层物种有13科17属21种,灌木层物种有14科20属20种,群落属于亚热带湿润针阔混交林类型;微气候环境使坑口与坑坡植被差异明显,倒石堆上的二次崩塌使中坡位能够涵养更多的水分,为需水性植物提供了优质的生态位。各α多样性指数均在坑底边缘坡位达到最大值,Margalef丰富度指数、Shannon指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数分别为3.58、2.47、0.79、0.86,但整体上差异较小,变异系数最高仅为0.226;β多样性指数波动较大,沿坑口、坑坡和坑底边缘间,Routledge指数、Whilson-Shmida指数均呈现减小-增大-减小趋势,其最大值分别为15.95、1.20,物种更替率总体呈上升趋势,共有种的数量逐渐减少。土壤是各坡位间差异最主要的影响因子,各坡位上植物多样性主要与土壤全氮、全磷、有效磷、有机碳含量有关。
    不同空间尺度西藏色季拉山急尖长苞冷杉群落谱系结构特征
    杨紫玲, 田民霞, 喻舞阳, 罗建, 郑维列, 王国严
    2020, 31(5):  1505-1510.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.008
    摘要 ( 137 )   PDF (590KB) ( 145 )  
    基于西藏色季拉山4 hm2亚高山暗针叶林固定样地调查数据,分析了急尖长苞冷杉群落内6个径级(1~2、2~4、4~7、7~11、11~16、>16 cm)的植物在5个空间尺度(5 m×5 m、10 m×10 m、20 m×20 m、50 m×50 m、100 m×100 m)上的谱系结构。结果表明: 不同空间尺度上,该群落的净谱系亲缘关系指数(NRI)和净最近种间亲缘关系指数(NTI)值均大于零,整体上表现为谱系聚集。在小空间尺度(5 m×5 m)上,谱系结构聚集强度最大。在所有空间尺度上,群落内小径级个体表现为谱系聚集,随着径级的增大(DBH>7 cm),逐渐表现为谱系发散,且发散程度随径级增加而增大。小径级个体的谱系聚集强度随空间尺度而增大;而大径级个体(DBH>7 cm)的谱系发散程度随空间尺度增加而增大。小径级群落的生境过滤和大径级群落的竞争排斥作用可能是驱动该区域急尖长苞冷杉群落构建的主要生态学过程。
    107杨光合生理与树干液流对外源染液导入的响应
    范玉莲, 马长明, 牟洪香, 刘炳响, 王进茂, 连亚妮, 武鹏飞, 王晓
    2020, 31(5):  1511-1517.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.003
    摘要 ( 108 )   PDF (846KB) ( 76 )  
    外源染液导入技术是从花纹色泽角度提升杨树木材附加值较为有效的方法。以6年生107杨为试材,采用外源液体导入技术将不同浓度活性红染液(0.2%、0.4%和0.6%)导入树体内,利用Li-6400光合仪和热扩散式TDP茎流计分别测定其光合气体交换参数和树干液流速率,研究外源染液对107杨光合生理与液流特征的影响,并分析各光合参数、液流速率与染料染着量的关系。结果表明: 外源染液导入对107杨树干液流速率抑制作用显著,0.2%染液处理显著低于0.4%和0.6%染液处理;不同浓度染液处理107杨净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tr)显著低于对照,胞间CO2浓度(Ci)呈先下降后上升的趋势,0.4%和0.2%染液对各光合参数抑制作用高于0.6%染液;染着量随染液浓度的升高而下降,最大液流速率、PngsTr均与染料染着量呈显著负相关。处理后期107杨叶绿素(a+b)含量、叶绿素a和叶绿素b含量均显著低于对照。染液浓度和染液导入时间决定染料染着量,向树体导入0.4%浓度染液3 d,能在保证适当染着量的基础上减缓对107杨生理活动的抑制作用。
    基于整树称重法的Granier经验公式对毛白杨树干液流测定的适用性
    马玉洁, 武鹏飞, 王晓, 张劲松, 尹昌君, 马长明
    2020, 31(5):  1518-1524.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.001
    摘要 ( 115 )   PDF (988KB) ( 215 )  
    为了评估Granier经验公式在树干液流测定中的适用性,以毛白杨为对象,利用热扩散式探针法(TDP)测定树木的液流速率,以整树称重法进行同步测定,对比分析Granier经验公式在毛白杨树干液流测定中是否存在误差,并对整树称重法测定的蒸腾速率与热扩散法测定的温差系数K进行幂指数回归拟合,建立校正的Granier公式。结果表明:与整树称重法测定的蒸腾速率相比,通过Granier经验公式计算的液流速率低估了67.7%;建立了毛白杨的Granier校正公式Fd=0.0135K0.6952(R2=0.77),校正后Granier公式的计算结果与整树称重法测定的蒸腾速率相比仅降低了3.4%,具有较好的一致性。因此,采用Granier经验公式计算毛白杨树干液流速率需进行校正。
    基于模糊规则的人工神经网络模拟新疆杨蒸腾耗水
    韩永贵, 高阳, 韩磊, 黄晓宇
    2020, 31(5):  1525-1534.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.005
    摘要 ( 101 )   PDF (1620KB) ( 123 )  
    于2017年7—11月,应用热扩散探针(TDP)技术,结合同步测定的气象因子,对宁夏河东沙区新疆杨的耗水日变化特征及季节变化规律进行分析,提出了一种基于模糊规则的BP神经网络和Elman神经网络耗水模型,探究新疆杨蒸腾耗水规律并对其耗水量进行模拟。结果表明: 生长季内(7—10月)新疆杨平均液流密度为4.98 g·cm-2·h-1,影响蒸腾耗水的主要因素依次为太阳辐射、大气温度、饱和水汽压亏缺和相对湿度;受气象因子影响,新疆杨耗水具有明显的季节性变化规律,夏季(7—8月)单株耗水量为秋季(9—10月)的1.4倍;采用基于模糊规则的BP神经网络和Elman神经网络模型对新疆杨耗水进行模拟可以解释80%以上的变量,能够较准确地模拟新疆杨耗水情况,相对于BP神经网络,采用Elman神经网络对新疆杨耗水进行模拟,相对误差减少27.0%,均方根误差减少24.3%,纳什效率系数提高67.9%,决定系数达0.80以上。Elman神经网络的模拟效果优于BP神经网络,模型效率和拟合度更高,有效地提高了林木蒸腾耗水模拟精度,可作为河东沙区新疆杨林分蒸腾耗水估算的首选模型。
    滴灌与沟灌栽培杨树人工林土壤水分动态与生产力
    秦杏宇, 吕馥龄, 彭晶晶, 马鑫, 兰再平
    2020, 31(5):  1535-1542.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.019
    摘要 ( 123 )   PDF (1063KB) ( 102 )  
    在北京大兴区永定河故道沙地上对9年生杨树人工林进行滴灌和沟灌栽培,于根系主要分布土层(20、40、60、80 cm)布设土壤水分传感器并利用智能采集器实时监测土壤含水率,分析不同灌溉措施下的土壤水分动态变化及杨树人工林生产力。结果表明: 单次有效的滴灌和沟灌后,沿树行形成的湿润体垂直深度分别为72和143 cm,湿润体横切面的面积分别为0.41和2.71 m2;灌溉量分别为79.20和776.47 m3·hm-2,后者为前者的9.8倍,灌溉后杨树吸收根主要分布土层(0~40 cm)的土壤含水率下降到水分轻度亏缺临界值(土壤含水率为田间持水量的70%)的历时均为11 d左右。2019年4—10月,沟灌5、7、9月3次总灌溉量为2329.41 m3·hm-2;滴灌18次,总灌溉量为1425.60 m3·hm-2。沟灌下杨树人工林土壤水分中度亏缺(土壤含水率低于田间持水量的60%)累计天数达109 d,而滴灌下的杨树人工林土壤水分始终未发生中度亏缺。滴灌下杨树人工林蓄积年生长量为38.92 m3·hm-2,是沟灌(25.43 m3·hm-2)的1.5倍,表明不同灌溉措施下杨树人工林生产力差异显著。
    外源脱落酸对干旱胁迫下滇润楠幼苗生长及生理特性的影响
    李琬婷, 宁朋, 王菲, 程小毛, 黄晓霞
    2020, 31(5):  1543-1550.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.009
    摘要 ( 122 )   PDF (990KB) ( 129 )  
    以滇润楠一年生实生苗为试验材料,研究在良好水分条件(土壤含水量为70%~75%田间持水量)、轻度干旱胁迫及重度干旱胁迫处理下(50%~55%和30%~35%田间持水量)进行外源脱落酸(ABA)喷施对其生长及生理特性的影响。结果表明: 干旱胁迫使得滇润楠幼苗叶片的相对含水量、株高和生物量显著下降,净光合速率及叶绿素荧光参数(PSⅡ最大光化学效率,Fv/Fm)有不同程度的下降,而根冠比、膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量显著增加。外源ABA的喷施可提高干旱胁迫下滇润楠幼苗的适应性,尤其是重度干旱下,外源ABA显著提高了叶片相对含水量21.0%,同时增加了植株株高和生物量的累积,提高了根冠比,为良好水分条件的2.1倍;减少了干旱下膜脂过氧化产物MDA的累积,提高了抗氧化酶过氧化氢酶、超氧化物岐化酶的活性,显著增加了脯氨酸的含量,为良好水分条件的7.7倍。外源ABA的喷施显著缓解了干旱胁迫对植株光合器官的不利影响,减少干旱引起的叶片净光合速率及气孔导度的下降,并且减轻了PSⅡ受到干旱的伤害程度,重度干旱下喷施ABA的植株的Fv/Fm显著高于未喷施ABA的植株。外源ABA的喷施可以减轻干旱对滇润楠植株的伤害,提高其抗旱性。
    刈割留茬高度对大针茅草原群落结构及稳定性的影响
    张峰, 郑佳华, 赵萌莉, 陈大岭, 杨阳, 乔荠瑢
    2020, 31(5):  1551-1559.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.029
    摘要 ( 118 )   PDF (1266KB) ( 114 )  
    2014—2018年8月在内蒙古锡林郭勒盟毛登牧场大针茅典型草原,以围封为对照,设置2、5和8 cm 3个刈割留茬高度,研究刈割留茬高度对群落结构及稳定性的影响。结果表明: 群落中共出现15科23属27种植物;优势种为大针茅、知母、羊草及糙隐子草,累计相对重要值为76.1%。多年生杂类草15种,一、二年生植物5种,多年生丛生禾草和灌木半灌木植物各有3种,多年生根茎禾草有1种。大针茅等处于群落上层;知母、羊草等植物处于群落中层;糙隐子草、刺穗藜、猪毛菜等植物处于群落底层。刈割造成大针茅及多年生丛生禾草相对重要值降低,使得糙隐子草、刺穗藜、猪毛菜及一、二年生植物相对重要值增加。留茬2 cm降低羊草相对重要值,而留茬5、8 cm使其增加;留茬5 cm增加知母相对重要值,而留茬2、8 cm使其降低;留茬8 cm降低杂类草相对重要值,而留茬2、5 cm使其增加。物种及功能群多样性年度间差异显著。总体上,刈割对物种丰富度无显著影响,对其物种多样性影响较小,但对功能群多样性存在一定影响。表明在刈割过程中,群落各功能群存在一定的补偿作用,使得群落保持相对稳定。刈割使群落稳定性增加,留茬5和8 cm时群落稳定性较大;留茬5 cm时群落变异性较大,而留茬8 cm时最小。留茬8 cm时群落稳定性高且变异性小,能促进群落长期稳定。
    荒漠草原两种类型土壤的水分动态对比
    陈晓莹, 陈林, 宋乃平, 李敏岚, 吴婷, 杨新国, 王磊, 王兴
    2020, 31(5):  1560-1570.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.012
    摘要 ( 115 )   PDF (1975KB) ( 141 )  
    基于2017—2018年的定位监测数据,分析了宁夏东部的盐池荒漠草原2种不同类型土壤(灰钙土和风沙土)的水分时空动态特征。结果表明: 2017和2018年生长季(5—10月),研究区降雨量分别为208.2和274.8 mm,降雨在各月份的分配差异较大。2018年除5月存在极端降雨事件(129.6 mm)外,其余各月降雨量均低于2017年。土壤水分变化的季节动态规律大致可以分为两个阶段:土壤水分补偿期(5月初至6月初)和土壤水分波动期(6月中旬至9月底)。0~20 cm土层土壤含水量在降雨后呈骤增骤减的脉冲式特点,深层土壤含水量较稳定。灰钙土土壤含水量随土层加深表现为“升-降-升”的变化,风沙土土壤含水量在0~60 cm土层出现井喷式增加,而后增加缓慢,但随着土层深度的增加土壤含水量逐渐增大。2017年,灰钙土全剖面(0~100 cm)土壤水分表现为积累型,风沙土表现为消耗型;2018年,两种类型的土壤水分在全剖面均表现为消耗型。两种土壤类型土壤水分的时间稳定性随土壤深度的增加而增强,灰钙土和风沙土全剖面的平均土壤含水量代表性土层分别为80~100和40~60 cm。2种类型土壤的土壤水分时空分布不同,风沙土受降水的影响高于灰钙土。降水会降低土壤水分的变异性,改变土壤水分的时间稳定性。
    油蒿灌丛群落浅层土壤水分对不同降雨格局的响应
    王博, 段玉玺, 王伟峰, 李晓晶, 刘源, 刘宗奇
    2020, 31(5):  1571-1578.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.011
    摘要 ( 99 )   PDF (1457KB) ( 170 )  
    以库布齐沙漠东缘典型分布的油蒿灌丛为对象,使用微气象观测系统连续监测2016—2018年生长季降雨及多层次土壤含水量(0~10、10~30、30~50 cm),研究不同降雨格局下荒漠土壤水分的时空动态变化,分析降雨事件对土壤水分的补给作用和水分入渗特征。结果表明: 油蒿灌丛浅层土壤含水量在降雨脉动下产生明显的季节和垂直变化,雨量和雨前土壤含水量是影响土壤水分补给和入渗的主控因素。0~10 cm土层土壤对降雨反馈迅速,>3.8 mm降雨对该层产生补给作用;10~30 cm土层土壤对降雨反馈稍显迟滞,需8.6 mm以上降雨才能产生有效补给;30~50 cm土层土壤对降雨反馈更加滞后,降雨量超过11.8 mm后才能达到该补给深度。水分入渗速率随雨量增大而升高,随土层加深而减弱,入渗深度与雨量和雨前土壤含水量均呈显著正相关。研究期间,降雨事件以<10 mm降雨为主,占总降雨次数的78.4%,降雨对土壤的补给主要作用于30 cm以内土层,对深层土壤的补给十分有限,不利于深根性植物生长,降雨格局直接影响和改变了研究区植物群落的构成、分布和演替。
    施肥和增水对弃耕草地土壤酸中和容量的影响
    孟亚妮, 李天鹏, 施展, 蔡江平, 徐柱文, 姜勇
    2020, 31(5):  1579-1586.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.010
    摘要 ( 128 )   PDF (1084KB) ( 95 )  
    大气氮沉降增加是草地土壤酸化的主要原因。土壤酸缓冲性能作为评估土壤酸化的重要指标,对氮输入的响应受到降水与其他限制养分含量的影响。本研究以我国北方温带弃耕草地氮、磷、水添加试验13年后的土壤为对象,利用二次多项式模型拟合酸滴定曲线,计算了土壤酸缓冲容量(ABC)以及以pH 5.0和4.0为参比的土壤酸中和容量(ANC)。结果表明: 不增水处理下,单独加氮和同时添加氮磷均显著降低土壤pH,降低以pH 5.0和4.0为参比时的酸中和容量(ANCpH5.0和ANCpH4.0);单独加磷对土壤pH、ANCpH5.0和ANCpH4.0均无显著影响。增水处理下,加氮及加氮磷显著降低土壤pH、ANCpH5.0和ANCpH4.0;加磷显著降低土壤pH,但增加了ANCpH4.0,而对ANCpH5.0无显著影响。与不增水处理相比,增水处理对土壤pH、酸中和容量均具有显著的正效应。对于初始pH值不同的土壤,采用土壤酸中和容量比酸缓冲容量能更好地指示土壤抗酸化能力。
    黄土区土质与土石质塿土堆积体水力侵蚀过程差异
    纪丽静, 王文龙, 康宏亮, 赵满, 郭明明, 白芸, 速欢, 聂慧莹
    2020, 31(5):  1587-1598.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.013
    摘要 ( 111 )   PDF (2641KB) ( 209 )  
    利用室内模拟降雨试验,研究了不同雨强及坡度条件下黄土区土质(不含砾石)与土石质(砾石质量分数30%)塿土堆积体的水动力学特征、侵蚀特征及侵蚀动力机制的差异。结果表明: 砾石存在改变了堆积体坡面的水动力学特性,与土质坡面相比,土石质坡面的流速、弗汝德数、单位径流功率和过水断面单位能分别减少1.7%~49.7%、6.7%~60.6%、2.0%~44.6%和1.0%~26.7%;曼宁糙率系数、径流剪切力分别增加6.2%~169.4%、5.7%~79.3%。2.0、2.5 mm·min-1雨强下,土石质坡面侵蚀速率较土质坡面降低26.2%~89.9%,砾石的减沙效益显著。2种堆积体的侵蚀速率与水动力学参数间均可用线性函数拟合,与土质坡面相比,土石质坡面的可蚀性参数均降低,降幅为56.1%~73.3%;而临界水动力学参数中径流剪切力增加11.1%,径流功率、单位径流功率和过水断面单位能分别减少25.4%、64.0%和5.0%。砾石的存在一定程度上控制了工程堆积体坡面降雨侵蚀过程。
    土壤侵蚀与土地利用方式对黑土地土壤水气传输特性的影响
    赵旭, 樊军, 付威
    2020, 31(5):  1599-1606.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.017
    摘要 ( 110 )   PDF (886KB) ( 103 )  
    土壤侵蚀是东北黑土退化的主要原因之一,了解不同土地利用方式下土壤水气传输性质的差异,可以为黑土区水土资源的高效利用和保护提供科学依据。本研究选取东北黑土区典型的3种土地利用方式(农地、林地、撂荒地)进行0~5 cm土层原位土壤饱和导水率、导气率和相对气体扩散率的测定,探讨土壤侵蚀和土地利用方式对土壤水气传输性质的影响。结果表明:不同侵蚀程度农地之间以及不同土地利用方式之间土壤水气传输性质差异显著。重度侵蚀农地容重显著高于其他样地,未侵蚀农地容重显著低于其他样地。与未侵蚀农地相比,轻度、中度和重度侵蚀农地容重分别增加12.7%、17.6%和39.2%,饱和导水率分别降低84.4%、53.7%和12.7%,导气率分别降低94.6%、64.4%和14.0%,相对气体扩散率分别降低91.3%、82.6%和4.3%。松林地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低86.5%、83.0%和91.3%。沙棘林地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低51.7%、45.6%和82.6%,撂荒地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低16.2%、1.4%和73.9%。可以利用测得的土壤导气率、相对气体扩散率估算土壤饱和导水率。土壤侵蚀和土地利用方式显著影响黑土地土壤水气传输特性。
    西南喀斯特石漠化环境下土地利用变化对土壤有机碳及其组分的影响
    白义鑫, 盛茂银, 胡琪娟, 赵楚, 吴静, 张茂莎
    2020, 31(5):  1607-1616.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.016
    摘要 ( 160 )   PDF (1031KB) ( 124 )  
    土壤有机碳是喀斯特生态系统中碳转移的动力学媒介和碳流通的主要途径,土壤有机碳及其组分是土壤碳循环的重要组成部分,然而目前缺乏关于喀斯特地区土壤有机碳及其组分的研究。本研究以西南典型喀斯特石漠化区——贵州关岭花江6种典型土地利用方式下(花椒林、火龙果林、花椒火龙果混交林、圆柏林、圆柏女贞混交林和坡耕地)的土壤为研究对象,分析土地利用方式变化对土壤有机碳含量(SOC)和储量(SOCS)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)及重组有机碳(HFOC)含量及其分配比例的影响。结果表明: 6种土地利用方式下SOC和SOCS均表现为圆柏林、圆柏女贞混交林和花椒林显著大于火龙果林、花椒火龙果混交林和坡耕地;在0~20 cm土层,土壤SOCS平均值为花椒林>圆柏林>圆柏女贞混交林>坡耕地>花椒火龙果混交林>火龙果林。土壤WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC含量均表现为圆柏林、圆柏女贞混交林和花椒林大于其他3种土地类型。土壤SOC与其各组分(WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC)均呈显著正相关,且各组分两两之间也呈显著正相关。花椒林可作为中国西南喀斯特石漠化生态恢复和山地农业发展优先考虑的经济物种。土壤WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC可作为反映土壤有机碳库的有效指标。
    套种对南方红壤坡耕地经济果园土壤团聚体分布及稳定性的影响
    魏亚飞, 王辉, 谭帅, 田大作, 卢佳宇, 张先登
    2020, 31(5):  1617-1624.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.026
    摘要 ( 100 )   PDF (714KB) ( 111 )  
    为研究红壤丘岗区经济果园套种模式对新改坡耕地土壤团聚体分布及稳定性的影响,以坡度约12°、坡长18 m、宽度1.5 m的12个猕猴桃种植试验小区为对象,设计连续3年套种紫薯(PSP)、毛叶苕子(HV)、荒草(W)3种模式,以无植被覆盖裸地(CK)为对照,测定不同坡位0~15 cm表层土壤团聚体指标。结果表明:套种处理的土壤水稳定性团聚体(WR>0.25)数量和大小均有不同程度增大趋势,其增幅顺序为PSP>HV>W>CK。土壤团聚体结构破坏率(PAD)和分形维数(D)的顺序为CK>W>HV>PSP,表明套种紫薯坡地土壤团聚体的稳定性最好,毛叶苕子次之。沿顺坡方向,所有处理WR>0.25含量、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均呈减小趋势,而PAD和D呈逐渐增大趋势,表明新改坡耕地土壤的结构性沿坡长方向呈现变差的趋势。D与MWD、GMD、>0.25 mm团聚体含量均呈显著负相关。套种能够增加丘岗坡地经济果园土壤团聚体数量和大小,改善土壤团粒结构,提高土壤质量。
    东北三省水稻生长季农业气候资源及障碍型冷害的时空特征
    石延英, 郭尔静, 张镇涛, 朱茜, 杨晓光
    2020, 31(5):  1625-1635.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.030
    摘要 ( 123 )   PDF (4055KB) ( 168 )  
    基于东北三省1981—2017年逐日地面观测资料和农业气象观测站水稻生育期资料,结合水稻障碍型冷害指标,分析东北三省水稻生长季特别是孕穗-开花期光、温、降水资源以及障碍型冷害的时空分布特征。结果表明: 1981—2017年,东北三省水稻生长季农业气候资源呈暖干变暗趋势,≥10 ℃活动积温和日照时数增幅分别为73.5 ℃·d·(10 a)-1和17.7 h·(10 a)-1,降水量减幅为8.9 mm·(10 a)-1。水稻孕穗期,农业气候资源呈暖干变暗趋势,日平均温度升幅为0.27 ℃·(10 a)-1,日照时数和降水量降幅分别为2.06 h·(10 a)-1和1.90 mm·(10 a)-1;水稻开花期,农业气候资源呈暖湿变暗趋势,日平均温度增幅为0.12 ℃·(10 a)-1,日照时数减幅为0.83 h·(10 a)-1,与孕穗期相反,水稻开花期降水量呈增加趋势,增幅为1.35 mm·(10 a)-1。气候变暖背景下,水稻障碍型冷害发生频率和强度在大部分地区呈减少趋势,发生频率和强度存在显著的年代际变化特征。研究期间,黑龙江省孕穗开花期发生障碍型冷害次数最多,强度最高,吉林省次之,辽宁省最少。
    基于地面观测光谱数据的冬小麦冠层叶片氮含量反演模型
    宋晓, 许端阳, 黄绍敏, 黄晨晨, 张水清, 郭斗斗, 张珂珂, 岳克
    2020, 31(5):  1636-1644.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.022
    摘要 ( 118 )   PDF (1394KB) ( 115 )  
    冬小麦冠层叶片氮含量是反映其产量与品质的重要指标,构建高普适性、高精准性冬小麦冠层叶片氮含量高光谱反演模型对提高其监测效率具有重要意义。以不同地点、品种、年份、施氮水平、生育期的大田试验数据为基础,基于两波段光谱植被指数NDRE和550 nm光谱反射率组合构建一个三波段植被指数NEW-NDRE,并与11个传统冬小麦冠层叶片氮素光谱指数进行比较。结果表明: NEW-NDRE及传统植被指数中NDRE、NDDA、RI-1dB与冬小麦冠层叶片氮含量的相关性较好;其中,灌浆初期NEW-NDRE与冬小麦冠层叶片氮含量相关性最好,决定系数R2为0.9,均方根误差(RMSE)为0.4;经独立数据检验,以NEW-NDRE为变量建立的冬小麦冠层叶片氮含量反演模型的平均相对误差(RE)为9.3%,明显低于以NDRE、NDDA、RI-1dB为变量的模型RE。总体上,新构建的NEW-NDRE对冬小麦冠层叶片氮含量的模拟能力显著优于传统指数,减弱了试验条件的限制性,可为精准施肥提供新的技术支撑。
    西北半干旱区紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和细菌群落的影响
    赵雅姣, 刘晓静, 吴勇, 童长春, 蔺芳
    2020, 31(5):  1645-1652.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.038
    摘要 ( 140 )   PDF (702KB) ( 94 )  
    我国西北半干旱区土地贫瘠,土壤pH和碳酸盐含量高,容易形成盐碱地,抑制土壤微生物活性,导致土壤养分匮乏。为了改善西北干旱地区土壤健康状况,本研究通过连续3年田间试验,探讨了紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和根际土壤细菌群落结构的影响。结果表明: 根际土壤中,间作紫花苜蓿有机质含量显著大于单作紫花苜蓿,而pH及速效钾含量显著低于单作紫花苜蓿;间作小黑麦有机质、碱解氮、有效磷及速效钾含量均显著大于单作小黑麦。细菌序列数、种群分类单元(OTU)、丰富度和多样性均表现为间作大于单作。在门水平上,变形菌门和拟杆菌门分别占总分类单元的31.1%~33.4%和22.4%~32.2%,且间作下拟杆菌门比例高于单作。放线菌门数量在单作下显著大于间作,酸杆菌门数量在小黑麦间作下显著大于单作,疣微菌门数量在紫花苜蓿间作下显著大于单作。在属水平上,噬冷菌属、黄杆菌属、Gp6Chryseolinea数量均表现为单作大于间作,纤维弧菌属相反。相关性分析表明,变形菌门、拟杆菌门与pH呈显著负相关,拟杆菌门与有机质、全氮、碱解氮呈显著正相关;而绿弯菌门、浮霉菌、酸杆菌门、疣微菌门和芽单胞菌门与有机质和碱解氮呈显著负相关。紫花苜蓿-小黑麦间作是改善西北半干旱区土壤的一种有效措施。
    基于FvCB模型分析盐分胁迫对棉花叶片光合作用的影响
    江晓慧, 高阳, 王广帅, 周爽, 张俊鹏
    2020, 31(5):  1653-1659.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.007
    摘要 ( 110 )   PDF (1000KB) ( 113 )  
    为深入理解叶片光合特性对盐胁迫的响应机理,以棉花为试验材料,设置5个盐分(NaCl)浓度处理:0(CK)、50、100、150和200 mmol·L-1,利用FvCB模型分析盐胁迫对棉花幼苗叶片光合特性的影响。结果表明:与CK相比,50和100 mmol·L-1盐分处理增加了棉花叶片的最大羧化速率(Vc max)和最大电子传递速率(Jmax),但150和200 mmol·L-1盐分处理显著降低了Vc maxJmax。叶片净光合速率(Pn)、叶肉导度(gm)和暗呼吸速率(Rd)随盐分浓度升高而下降;与CK相比,50和100 mmol·L-1盐分处理对gm无显著影响,但PnRd显著降低。150和200 mmol·L-1盐分处理明显降低了PngmRd,且与0、50和100 mmol·L-1盐分处理间存在显著差异;利用FvCB模型模拟了不同盐分胁迫下叶片净光合速率。与不考虑gm的模拟结果相比,考虑gm提高模拟值和实测值间的决定系数,并降低了平均绝对误差。棉花幼苗耐盐阈值为100~150 mmol·L-1,随盐分浓度的增加,光合限制因素由叶肉因素转变为光合机构受损;引入gm可以提高FvCB模型的模拟精度。
    格网尺度下青海玛多县土地利用及生态系统服务价值空间自相关分析
    乔斌, 祝存兄, 曹晓云, 肖建设, 扎西拉旦, 颜玉倩, 陈国茜, 史飞飞
    2020, 31(5):  1660-1672.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.014
    摘要 ( 131 )   PDF (4749KB) ( 113 )  
    开展黄河源区土地利用和生态系统服务价值空间量化评估,对于保障黄河流域生态安全具有重要意义。以黄河源区玛多县为例,基于3 km×3 km网格单元,应用空间自相关方法构建生态系统服务价值评价模型,定量评价了2015年玛多县土地利用/覆被空间自相关格局特征,可视化表达了玛多县生态系统服务价值空间信息。结果表明: 在3 km×3 km格网尺度下,不同覆盖度草地覆盖范围广阔;水域网格占总网格数的42.9%,在玛多县西北部分布密集;建设用地呈东北-西南走向的“线条式”分布;未利用土地体现为西南多、东北少的分布格局。在空间上,玛多县土地利用类型网格之间相互影响,表现为正相关性和聚集分布。水域的全局Moran I和局部Moran I值均最大,空间聚集性最强,局部连片度较高。建设用地的全局Moran I和局部Moran I值分别为0.293和0.127,空间自相关性最弱,在小范围内呈聚集特点。2015年,玛多县生态系统服务价值(ESV)为938.87亿元,网格的ESV平均值为3.20×107元,最大值为19.96×107元,水域分布网格是ESV的高值区。玛多县ESV分布格局整体上呈显著的空间正向自相关,ESV在网格之间为聚集分布。不同土地利用类型ESV网格总体呈高高、低低聚集,在局部零星为高低、低高聚集。可采取的国土空间规划与用途管制策略包括:水域、未利用土地采用强调生态溢出价值的“集中连片式”保护模式,高、中、低覆盖度草地采取主次分明、划区管理的“组团式”生态治理模式,建设用地在“廊道式”分布格局中采取小范围集约化开发利用模式。
    辽宁省生物多样性保护优先区识别
    高昌源, 付保荣, 李晓军, 于大炮, 巩宗强
    2020, 31(5):  1673-1681.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.032
    摘要 ( 173 )   PDF (2315KB) ( 166 )  
    生物多样性保护优先区是我国为加强生物多样性保护划定的重要区域,辽宁省境内目前并无此类优先区,弥补相关缺失具有重要意义。本研究通过对生态系统保护、人类影响和生物多样性保护区划3个准则层7个指标进行计算,依次获得辽宁省生物多样性保护优先区指标值、准则层值和优先区识别综合值,结合辽宁省县(市)行政边界和自然保护区边界数据,确定了辽宁西部和东部生物多样性保护优先区的建议地域范围。其中,辽宁西部生物多样性保护优先区面积为12951 km2,森林覆盖率为53.6%,包括9个省级以上自然保护区,以水土保持作为区域重要生态功能;辽宁东部生物多样性保护优先区面积为20057 km2,森林覆盖率为78.9%,包括8个省级以上自然保护区,以水源涵养作为区域重要生态功能。上述优先区是国家和省级保护物种的集中分布区,也是辽宁省重要生态系统的分布区,亟待开展生物多样性保护工作。
    重庆澎溪河湿地自然保护区生物多样性空间格局及热点区
    王芳, 袁兴中, 熊森, 黄亚洲, 刘红, 潘远珍
    2020, 31(5):  1682-1690.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.020
    摘要 ( 176 )   PDF (1449KB) ( 175 )  
    生物多样性空间格局和热点区域的分析与探测是进行生物多样性保护规划和科学管理的有效途径。以重庆澎溪河湿地自然保护区为例,基于实地综合调查、历史资料、文献信息,利用生境质量指数、物种多样性和景观多样性评价指标,构建生物多样性综合指数。结合空间自相关分析,揭示保护区生物多样性空间分布格局及其空间自相关程度,并识别生物多样性热点区,探讨现有保护区对热点区域的保护有效性。结果表明: 保护区生物多样性空间格局呈现出随距河流及两岸消落带距离的增加而减少的趋势,生物多样性指数高值区主要集中在澎溪河、普里河、白夹溪及其沿岸地区。生物多样性在空间分布上具有显著的正相关性,局部空间自相关以高-高聚集和低-低聚集类型为主。生物多样性热点区域面积为457 hm2,占保护区总面积的11.1%。现有保护区核心区涵盖了51%的热点区域和50%的次热点区域,保护区结构和功能区布局有待进一步优化调整,建议将普里河段龙王堂区域,白夹溪小垭口、邓家湾、洞子岩、龙王塘、旧屋咀、铧头咀、新铺子与龙家院子等热点区域纳入核心区,将冷点区域划到核心区之外,完善保护区功能区划。研究结果可为保护区范围及功能区优化和管控、合理推进“三区变两区”调整提供定量的基础资料,对于提高物种保护效率、制定科学的保护策略具有指导意义。
    新疆开都河流域水生植物多样性及其影响因素
    李宇辉, 郝涛, 龚旭昇, 杨予静, 李中强
    2020, 31(5):  1691-1698.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.033
    摘要 ( 231 )   PDF (886KB) ( 189 )  
    河流是一个连续的、流动的、独特而完整的系统,研究河流生态系统中水生植物的多样性分布格局及其影响因素对河流生态学研究具有重要意义。本文通过野外调查,研究了新疆开都河流域水生植物多样性、主要水生植物群落特征及与环境因子之间的关系,并利用水分-能量动态假说和栖息地异质性假说对该流域水生植物物种多样性的地理格局进行解释。结果表明: 开都河流域共有水生植物71种,隶属于24科39属;聚类分析可将开都河流域水生植物群落划分为10个主要群落类型,其中芦苇群落物种丰富度最高,狭叶香蒲群落和金鱼藻群落物种丰富度最低;流域水生植物群落Shannon指数与pH呈显著负相关,Simpson指数与pH、经度呈显著负相关,与海拔呈显著正相关;流域水生植物群落类型主要受海拔、水深及水温的影响;流域水生植物物种多样性随经纬度无明显变化规律。水分-能量动态假说和栖息地异质性假说共解释开都河流域水生植物多样性格局变量的31.4%,表明这两个假说对于该流域水生植物多样性格局的解释力并不高。
    基于FAO56 Penman-Monteith公式估算神农架大九湖泥炭湿地蒸散及作物系数
    胡晨, 葛继稳, 许向南, 谭雨松, 袁琛皓
    2020, 31(5):  1699-1706.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.018
    摘要 ( 121 )   PDF (1546KB) ( 93 )  
    利用涡度相关法获取神农架大九湖泥炭湿地2016—2017年的蒸散数据,选用FAO56 Penman-Monteith公式及实际蒸散(ETa)与参考蒸散(ET0)之间的线性关系估算作物系数(Kc)值,分析泥炭湿地参考蒸散变化特征及主要影响因子,并确定以泥炭藓为主的湿地作物系数。结果表明: 2016、2017年研究区日均ETa和ET0值分别为1.63、1.38和1.61、1.23 mm·d-1;影响参考蒸散的环境因子贡献从大到小依次为净辐射、空气温度、饱和水气压差、风速、相对湿度;2016年、2017年和2016—2017年生长季的Kc值分别为0.95(ETa与ET0线性回归的R2=0.96)、1.03(R2=0.95)、0.98(R2=0.95);2016年、2017年和2016—2017年全年的Kc值分别为0.92(R2=0.94)、0.95(R2=0.89)、0.93(R2=0.92),以泥炭藓为主的湿地Kc在0.92~1.03范围内有效。本研究确定的参数能够广泛用于以泥炭藓为主的泥炭湿地气候变化、生态系统服务和水管理等研究。
    白江河泥炭地泥炭藓孢子萌发力对排水的响应
    杨云荷, 卜兆君, 张嘉琪, 王灵芝, 陈旭, 冯璐, 李鸿凯, 郭应
    2020, 31(5):  1707-1714.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.002
    摘要 ( 128 )   PDF (1102KB) ( 114 )  
    排水严重改变泥炭地的环境和生态过程,但对泥炭藓孢子萌发力的影响尚不清楚。在长白山地区白江河泥炭地,分别在优势植物为苔藓的近原始地段和优势植物为小灌木的排水地段,钻取泥炭柱芯为试验材料,逐层测试泥炭理化指标,提取泥炭藓孢子并进行萌发试验,统计孢子数量和萌发力;经过泥炭样品年代测定,建立深度年代关系曲线,研究泥炭藓孢子萌发力对排水的响应和机制。结果表明: 整个柱芯对比,近原始地段平均孢子数略高于排水地段,两地段的平均孢子萌发力无差异,排水地段的泥炭容重、总碳和总氮都显著高于近原始地段。柱芯上部对比,排水(1987年)以后两地段孢子累积速率无显著差异,但近原始地段的平均孢子萌发力(34%)远低于排水地段(72%)。近原始地段的碳氮比与孢子萌发力呈显著正相关;排水地段的总碳、pH和埋藏时间与孢子萌发力呈显著负相关。30年前的泥炭地排水虽对孢子累积影响不大,但通过加速分解而改变了泥炭的理化性质,提升了表层泥炭中孢子萌发力,因此降低孢子库的持久性,可能导致泥炭藓在灾变性干扰后的种群持续更新潜力下降。
    季节性温度变化对CANON型潮汐流人工湿地脱氮的影响
    钱昊, 王勇超, 孙峰, 武威, 陈乐意, 李苏青, 王振
    2020, 31(5):  1715-1724.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.034
    摘要 ( 111 )   PDF (2006KB) ( 123 )  
    探究了温度的季节性变化对基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)型潮汐流人工湿地(TFCW)脱氮性能及其微生物特性的影响。CANON型TFCW中的脱氮微生物群落在温度的季节性变化下会发生不同程度的改变,其脱氮途径及性能随之会出现周期性的波动。填料层温度在20.0 ℃以上时对TFCW脱氮性能及其中的优势脱氮菌群无显著影响,CANON作用是系统脱氮的主要途径。当填料层温度低于20.0 ℃时,厌氧氨氧化菌丰度与活性显著降低,在9.3~20.0 ℃时,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的增殖及其活性的提高使TFCW中脱氮的主要途径由CANON作用演替为硝化/反硝化作用,系统对总氮(TN)的去除率仅为(34.8±13.0)%;在2.2~9.0 ℃时,TFCW中的厌氧氨氧化菌在受到抑制的同时仍保持着对NOB和反硝化菌群的相对竞争优势,系统脱氮重新依赖于CANON作用,其对TN的去除率为(54.8±4.8)%。该研究可为CANON型TFCW工艺的优化及工程化应用提供参考。
    云南程海湖泊系统响应富营养化与水文调控的长期模式
    刘园园, 陈光杰, 黄林培, 陈子栋, 黄广才, 刘晓龙, 李蕊
    2020, 31(5):  1725-1734.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.037
    摘要 ( 131 )   PDF (1549KB) ( 81 )  
    流域开发和气候变化背景下,逐渐增强的人类活动已经显著影响湖泊系统演替及功能。本研究以云南程海为研究对象,通过对程海湖泊沉积物记录与现代调查数据相结合,重建了程海近250年来的生态环境变化过程,探讨了程海湖泊系统在富营养化以及水文波动等多重环境压力影响下的长期响应模式。结果表明: 1970年之前程海营养水平整体偏低,1970—2000年间缓慢增长,2000年后快速增加,初级生产力呈长期上升趋势。1993—2000年期间,引水工程显著增加了湖泊水动力强度和物种扩散能力,促进了直链藻和菱形藻的增加。程海沉积物记录的碳循环变化主要受内源输入的长期影响。富营养化是硅藻群落长期演替的主要驱动因子,其次是湖泊水动力条件的波动。对程海的生态修复与流域管理不仅需要关注水体营养盐的富集与流域污染物的控制,同时还要考虑到湖泊水文调控和水位波动的影响。
    C9泄漏事故对海湾生态系统服务的影响评估——以x海湾为例
    李志攀, 税伟, 吴朝玮, 孙祥, 冯洁, 林咏园
    2020, 31(5):  1735-1745.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.040
    摘要 ( 138 )   PDF (1339KB) ( 107 )  
    海湾是海洋中最易受人类活动干扰的区域,构建C9泄漏造成的海湾生态系统服务损失评估框架并进行定量评估对维护海湾生态安全具有重要意义。本研究以x海湾C9泄漏事故为例,基于生态系统服务损失视角,综合应用市场价值法、替代成本法、碳税法及能值分析法,结合海湾生态过程,针对C9泄漏事故造成的关键生态系统服务(食品生产、气体调节、气候调节、废物处理、人体健康、养分循环、物种多样性维持、休闲娱乐)损失建立货币价值评估模式,分析了x海湾生态系统服务损失情况。结果表明: C9泄漏造成的x海湾关键生态系统服务损失总价值为1.93亿元,单位面积损失的货币价值达1.19亿元·km-2,是一般海洋溢油事件的2800余倍。其中,食品生产服务损失占总损失价值的77.1%,远高于一般近海溢油事故对人类的生产生活的影响。研究结果可为C9等有毒物质泄漏造成的海湾生态系统服务损失评估提供参考,为政府决策和国土空间规划提供依据。
    中街山列岛海洋保护区虾类优势种时空生态位
    刘明华, 梁君, 徐汉祥
    2020, 31(5):  1746-1752.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.036
    摘要 ( 120 )   PDF (622KB) ( 90 )  
    为了解中街山列岛海洋保护区内虾类种群特征和生存状况,根据2018年1、4、7和10月该海域拖网调查数据,基于相对重要性指数、Shannon指数、Pianka公式以及Pearson相关系数,对该海域虾类优势种的时空生态位进行分析。结果表明: 该海域共采集鉴定虾类16种,隶属于10科13属,其中葛氏长臂虾、中华管鞭虾、鲜明鼓虾、哈氏仿对虾、日本鼓虾为优势种,隶属于4科4属。优势种时间生态位宽度变化幅度较大,而空间生态位宽度变化幅度较小,时间生态位宽度与适温性呈显著相关。小型虾类日本鼓虾的时空生态位宽度值最高。哈氏仿对虾和中华管鞭虾的时间生态位重叠值最大,二者时间同步性高,季节性竞争剧烈。所有优势种均存在显著的空间生态位重叠,说明优势种虾类空间同域性高,区域性竞争整体较强。哈氏仿对虾与葛氏长臂虾的时空生态位重叠值最大,表明二者在该海域对水环境和生物环境的选择以及产卵和洄游习性等相似度高,可能存在激烈的种间竞争。本研究旨在为海洋生物时空生态位的应用研究提供参考。
    综合评述
    氨基糖单体碳氮同位素的分析及其应用
    郭金强, 袁华茂, 宋金明, 李学刚, 李宁, 段丽琴
    2020, 31(5):  1753-1762.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.021
    摘要 ( 115 )   PDF (780KB) ( 120 )  
    氨基糖(AS)作为有机质中在分子水平识别的重要组分,研究其来源与转化能更好地认知微生物对有机质的调控作用。作为一种新兴技术,氨基糖单体同位素分析(CSIA-AS)为研究氨基糖各组分在自然环境中的变化特征提供了更详细的信息。本文系统总结了CSIA-AS技术的测定方法及其在氨基糖循环转化研究中的应用,气相色谱-同位素比值质谱法(GC-IRMS)和离子色谱-同位素比值质谱法(IC-IRMS)作为2种主要的氨基糖同位素测定方法,各有利弊,但进行相应的校正后均可实现可靠的测定结果。氨基糖各组分在土壤有机质中具有相对较低的周转时间,细菌来源的胞壁酸相对葡萄糖胺、半乳糖胺和甘露糖胺具有更高的矿化速率。氨基糖在环境中的来源和代谢转化受底物的影响,这与微生物群落对不同碳、氮源的特异性响应有关。CSIA-AS技术的推广需要进一步的方法优化并将其与微生物甄别等其他手段相结合,以此来更好地阐释有机质的来源、转化和归宿及其调控机制。
    植物对金属纳米材料胁迫响应的蛋白质组学研究进展
    夏雨琪, 彭程, 熊美昱, 袁鹏
    2020, 31(5):  1763-1772.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.031
    摘要 ( 132 )   PDF (1204KB) ( 34 )  
    土壤已逐渐成为金属纳米材料在环境中的主要沉积库,植物作为生态系统中的重要组成部分,在纳米材料的归趋中起着十分重要的作用。研究表明,金属纳米材料会通过改变植物蛋白质的表达影响植物的生长发育。本文阐述了多种典型金属纳米材料胁迫引起的植物蛋白质组差异表达,总结了金属纳米材料胁迫下纳米材料理化性质、植物特征和胁迫条件等因素对植物蛋白质组响应的影响,综述了植物蛋白质组对金属纳米材料胁迫的响应机制,主要涉及能量合成与代谢响应、氨基酸合成与信息传导响应、氧化应激和胁迫防御响应,并对今后的研究方向进行了展望。
    重金属污染影响植食性昆虫的研究进展
    陈瑾, 王建武, 舒迎花
    2020, 31(5):  1773-1782.  doi:10.13287/j.1001-9332.202005.035
    摘要 ( 185 )   PDF (1051KB) ( 142 )  
    重金属污染是世界各国面临的最为棘手的问题之一,对生态系统和食品安全构成了严重威胁。作为生态系统中食物链和食物网的重要环节,植食性昆虫是环境中重金属迁移、积累的重要媒介,其因重金属污染而受到的影响引起了大家的关注。本文综述了从2007至2018年重金属污染对植食性昆虫影响的研究进展。昆虫受重金属胁迫的研究途径有人工饲料添加、野外田间暴露、“土壤-植物-昆虫”食物链传递以及体外注射等。积累在植食性昆虫体内的过量重金属可导致其存活率、繁殖力和种群增长率降低,生长发育迟缓。重金属污染对植食性昆虫的生理生化毒性包括细胞超微结构破坏和DNA损伤,体内能量物质含量降低,酶活性、基因表达改变等。植食性昆虫会通过重金属硫蛋白、解毒酶活性的诱导等机制抵御重金属的毒害,从而对低浓度、长期重金属暴露产生生态适应性,甚至提高对其他逆境(如农药等)的耐受性。