应用生态学报

2019, 30(8): 2520-2520.

摘要 ( 240 )

PDF (468KB) ( 61 )

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域植物群落特征的空间变异及其影响因素

张凯, 陈丽茹, 徐慧敏, 李秧秧

2019, 30(8): 2521-2530. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.001

摘要 ( 712 )

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小流域是黄土高原水土流失治理的基本单元,对其植被的空间分布特征和影响因素研究是该地植被恢复和重建的基础.为此,在黄土高原水土流失最为严重的水蚀风蚀交错带选取一小流域,调查了其植被分布与土壤性质等的变化,并用地统计学方法和冗余分析(RDA)方法研究了植物群落特征的空间变异特征及其主要影响因子.结果表明: 该小流域共有植物27种,隶属于12科25属,以豆科、禾本科和菊科植物最多,占种总数的59.3%;总体上群落结构简单、组织水平低.群落地上生物量(AGB)和盖度(C)平均达到205.7 g·m^-2和57.7%,高于中国北方草地的平均值,但物种多样性水平较低.在空间尺度上,AGB为中等强度空间相关,丰富度指数(R)、多样性指数(H)、优势度指数(D)和均匀度指数(J)具有强烈的空间相关性;AGB呈斑块状和带状空间分布,在半阴坡和靠近小流域汇水口处最高;其余群落特征的空间分布较为破碎,R、H和J均在半阴坡坡顶较高.AGB和C主要受土壤有机碳、矿质氮、全氮、土壤含水量和海拔的影响,R、H、D和J主要受土壤饱和导水率、容重、砂粒和粉粒含量的影响.研究结果对于水蚀风蚀交错带植被恢复和生态系统结构与功能评估具有一定的指导价值.

河西走廊荒漠盐碱地人工柽柳林土壤水盐分布

王世林, 曹文侠, 王小军, 李文, 李小龙, 王金兰

2019, 30(8): 2531-2540. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.002

摘要 ( 603 )

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土壤盐碱化是一个全球性问题,植树造林是一种主要的改良措施.为了研究荒漠盐碱地10年人工柽柳林土壤水盐空间分布及生态改良效果,对2、4、6和8 m行间距柽柳灌下和行间的土壤水盐进行分析,并构建结构方程模型量化土壤水盐对植被的影响程度.结果表明: 林地浅层土壤(0～40 cm)可溶性盐明显低于林外(CK),灌下土壤含水率高于行间.且6 m行间距柽柳的高度和冠幅及其灌下草本植物的盖度和生物量均大于其他行间距柽柳,阳离子在柽柳周围的富集程度为Na⁺>K⁺>Ca²⁺>Mg²⁺,阴离子的富集程度为Cl^->HCO₃^->SO₄^2-.土壤盐分含量最高的是MgSO₄,其次是CaCl₂、NaCl和MgCl₂,KHCO₃含量最少.土壤水盐中影响植被生长的最大因素是土壤水分,其次是盐分,最小为pH,权重大小分别是50.6%、29.5%和19.9%.

蒙古莸幼苗干旱致死过程中非结构性碳水化合物的变化

沈超, 纪若璇, 于笑, 白雪卡, 常远, 刘超

2019, 30(8): 2541-2548. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.005

摘要 ( 389 )

PDF (822KB) ( 237 )

以一年生蒙古莸幼苗为对象,设置适宜水分、慢速干旱致死和快速干旱致死3个处理,研究不同干旱强度致死下蒙古莸幼苗各器官中非结构性碳水化合物(NSC,包括可溶性糖和淀粉)的含量变化及其分配规律.结果表明: 慢速干旱致死胁迫下各器官可溶性糖含量与适宜水分组无显著差异.随时间的推移,茎可溶性糖含量先增加后减少,淀粉和NSC含量增加;粗根可溶性糖含量减少,淀粉和NSC含量增加;叶可溶性糖含量增加,淀粉和NSC含量减少.致死时(80 d),叶、茎、粗根和细根的NSC含量分别为6.2%、7.8%、8.3%和7.4%.快速干旱致死胁迫下,各器官可溶性糖含量均高于适宜水分处理组,而淀粉和NSC含量均低于适宜水分组.随时间的推移,根可溶性糖含量下降,淀粉和NSC含量上升;茎可溶性糖、淀粉和NSC含量均上升;叶可溶性糖含量上升,淀粉和NSC含量下降.致死时(30 d),叶、茎、粗根和细根的NSC含量分别为5.9%、6.6%、8.9%和7.7%.应对不同的干旱致死情况,蒙古莸幼苗各器官间非结构性碳水化合物呈现出不同的动态变化.在慢速干旱致死胁迫下,NSC优先为维持各器官生理代谢活动提供能量;而在快速干旱致死下,NSC主要以可溶性糖形式维持植物代谢,调节渗透势,促进吸水,应对急剧的干旱胁迫.

黄河三角洲林草复合系统土壤水盐分布特征及其边界效应

孙若钧, 陈为峰, 宋希亮, 罗延峰, 刘立军

2019, 30(8): 2549-2557. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.003

摘要 ( 440 )

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以国土部土地利用山东无棣科学观测野外基地白蜡-香花槐混交林×紫花苜蓿林草复合系统为对象,研究了0～40 cm土层土壤的水盐分布特征,并通过游动分割窗技术分析了系统内水盐边界效应.结果表明: 白蜡-香花槐混交林×紫花苜蓿林草复合系统内土壤水盐含量在水平方向上分布不均衡,越靠近表层,水平方向土壤含水量变异程度越大,而土壤含盐量变异程度越小.以混交林带为分界线,其两侧土壤水盐含量均有相同变化规律:随离林带距离的推近,在0～10 cm土层,含水量先降低再升高,含盐量平缓波动;在10～20 cm土层,含水量下降-平缓-下降,含盐量先上升后下降;在20～40 cm土层,含水量平缓波动,含盐量持续升高.林草复合系统内土壤水盐含量均随土层深度的增加而显著升高.林草复合系统土壤中除HCO₃^-、K⁺外,其余各离子含量与总盐含量呈相同变化规律,相关性大小为Na⁺>Cl^->SO₄^2->Mg²⁺>Ca²⁺.游动分割窗技术表明,南北走向林草复合系统中,土壤水分的主要竞争区域为林带东侧2.5至林带西侧2 m区域;土壤盐分在距林带1.0 m范围内受林带主导影响,距林带1.0~3.0 m范围内受林带及紫花苜蓿的共同影响.

不同立地铁杆蒿化学计量特征及其与土壤养分的关系

吴会峰, 王菁菁, 宋丽娟, 李刚, 吴水娟, 郝文芳

2019, 30(8): 2558-2566. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.026

摘要 ( 495 )

PDF (1379KB) ( 55 )

以陕西吴起杨青川流域铁杆蒿群落为研究对象,结合坡向、坡位及土壤养分变化探究不同立地铁杆蒿群落化学计量特征及其与土壤养分的关系.结果表明:从峁顶、阳坡、半阴坡到阴坡,铁杆蒿地上部分和根有机碳、全氮、全磷含量、碳氮比均逐渐增大;地上部分碳磷比和根氮磷比呈减小趋势;地上部分氮磷比、根碳磷比先减小后增大.从峁顶、上坡位、中坡位到下坡位,地上部分有机碳、全氮、全磷含量以及根有机碳含量先增加后减小;地上部分碳氮比、氮磷比先减小后增大.铁杆蒿群落植物化学计量特征一般与土壤化学计量特征呈正相关,但碳氮比、碳磷比、氮磷比及根全磷与土壤相应指标呈负相关,且植物地上部分与土壤的相关性大于根.综上,不同立地铁杆蒿群落植物在阴坡中坡位生长状态最佳,其化学计量特征与土壤养分状况具有明显的相关关系.坡向和坡位在铁杆蒿群落植物和土壤的化学计量特征中具有重要影响,适宜的铁杆蒿群落将有利于土壤养分的恢复.

毛乌素沙地固沙林发育过程中土壤有机碳库稳定性特征

蒋小董, 郑嗣蕊, 杨咪咪, 万家鸣, 黄悦, 余可, 佟小刚

2019, 30(8): 2567-2574. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.008

摘要 ( 416 )

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为揭示固沙林发育过程中土壤固碳效应与有机碳库稳定性特征,基于时空替代法,采集陕北毛乌素沙地治沙区从半固定沙地到林龄分别为22、32、53年乔木和灌木林地表层土壤,分析了土壤总有机碳、氧化活性碳和惰性有机碳含量,以及矿化碳排放、分解比例的变异特征.结果表明: 相比半固定沙地,22～53年灌木和乔木林土壤总有机碳增幅来自惰性碳,分别为3.5～6.2和3.2～7.7 g·kg^-1,来自氧化活性碳的分别为2.8～3.4和1.3～2.8 g·kg^-1,并且灌木和乔木林土壤氧化活性碳所占比例未发生显著变化,分别维持在37.0%和26.8%,但土样经恒温培养60 d后,该比例分别下降至25.7%和17.4%.培养结束时,2种林地22～53年土壤有机碳矿化率无显著差异;所有固沙林样地矿化碳的损失有76.9%～98.7%来自于氧化活性碳,仅1.3%～23.5%来自于惰性碳.与最高碳分解速率相比,土壤碳累积释放量与β-葡萄糖苷酶、脱氢酶活性的相关性更强,但酶活性在32～53年林地无显著差异.综上,随着固沙林林龄增加,土壤有机碳趋向少排多存碳的稳定性特征,乔木固沙林固碳效果优于灌木固沙林.

铲草和施肥对降香黄檀与印度檀香混交林土壤氮素矿化淋溶的影响

李小飞, 杨曾奖, 徐大平, 崔之益, 刘小金

2019, 30(8): 2575-2582. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.004

摘要 ( 330 )

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珍贵树种降香黄檀与印度檀香混交种植是当前华南地区人工林发展的一种重要模式.本研究设置对照(不做处理)、铲草、施肥、铲草+施肥4个处理,研究抚育措施对林地土壤净矿化速率、净硝化速率、净铵化速率和氮素淋溶速率的影响.结果表明: 4个处理0～10 cm土层在春、秋季有最大净氮矿化速率,分别为18.92、18.13 mg·kg^-1·month^-1;在春、秋季有最大硝化速率,分别为20.35、18.85 mg·kg^-1·month^-1;夏、冬季有最大铵化速率,分别为0.22、0.26 mg·kg^-1·month^-1;秋季的氮素淋溶最严重,为15.98 mg·kg^-1·month^-1,全年最大淋溶为86.69 mg·kg^-1.铲草、施肥、铲草+施肥都在一定程度上抑制了土壤氮的净矿化和硝化速率,铲草、施肥、铲草+施肥处理年氮矿化量分别下降26.2%、16.1%、6.3%,年氮硝化量分别下降17.1%、16.6%、1.4%,同时也抑制了土壤铵态氮的累积.铲草、施肥、铲草+施肥处理全年氮素淋溶量依次减少25.2%、8.6%、6.1%.相对于铲草、施肥、铲草+施肥抚育措施,季节因素对土壤氮素矿化和淋溶过程的影响更显著.铲草、施肥、铲草+施肥措施在一定程度上抑制了土壤氮素硝化和铵化过程,减少了土壤氮素的矿化和淋溶损失量,有利于土壤肥力的保存和氮素的累积.

山坡退化林地林木生长对微地形人工干预的响应

王震, 王克勤, 赵洋毅, 彭淑娴, 王帅兵, 李凯

2019, 30(8): 2583-2590. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.006

摘要 ( 500 )

PDF (551KB) ( 36 )

为探究水土保持微地形人工干预措施(等高反坡阶)对坡面退化林地林木生长的影响,在昆明市松华坝水源区内选取典型山坡退化林地,通过动态观测和对比分析不同样地林木胸径、树高、新枝生长量及样地叶面积指数(LAI)的变化差异,再结合土壤水分有效性分析以探讨差异原因.结果表明: 等高反坡阶样地云南松胸径和树高的最大值和均值均大于对照样地(CK),退化林群落中小径阶和低矮的植株占更大比例,表明等高反坡阶样地中优势木新生植株和退化严重植株的生长潜力得到激发,不同样地云南松植株新枝平均枝长和枝径的年变化差异率达到了72.4%和39.1%.等高反坡阶样地云南松植株新枝生长量和样地LAI的变化及新枝生长的速度大于CK.土壤含水率和新枝生长量与LAI均呈显著相关,对水分有效性分析后得到等高反坡阶样地易效水比例(64.2%)整体高于CK(54.7%),5月至9月雨季中,等高反坡阶样地易效水存在时间更长,这有利于林木的生长,进而改变退化林地植物群落结构.

地形因子对黄土高原山杏叶片功能性状的影响

王雪艳, 曹建军, 张小芳, 孔莹莹, 田泓, 李梦天, 许雪赟, 龚毅帆

2019, 30(8): 2591-2599. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.027

摘要 ( 402 )

PDF (620KB) ( 47 )

坡向和坡度是重要的地形因子,调控水、热组合可以影响植物生长及叶片功能性状.研究叶片功能性状对不同地形因子的响应,有助于了解植物对环境的适应策略.以阳坡(半阳坡)和阴坡(半阴坡)2个坡向,以及15°～20°、21°～25°和26°～30° 3个坡度为环境梯度,对比研究了其对黄土高原主要造林树种山杏叶片功能性状(包括叶面积、比叶面积、叶干物质含量和叶片含水量)的影响,结果表明: 1) 坡向与坡度分别对所有叶片功能性状的影响均显著,坡向和坡度仅对叶片含水量具有交互作用. 2)坡向梯度上,阳坡叶片的叶面积与阴坡相当,但叶干物质含量(0.24 g·g^-1)和叶片含水量(59.6%)均小于后者(0.27 g·g^-1和67.0%);阳坡叶片的比叶面积显著高于阴坡,其值分别为183.72和163.05 cm²·g^-1. 3)坡度梯度上,叶片的比叶面积和叶面积均随坡度增大呈先减后增趋势,二者分别在15°～20°和26°～30°上达最大值,分别为184.04 cm²·g^-1和21.14 cm². 4)除15°～20°与26°～30°的土壤水分无差异外,其余坡度以及坡向之间的土壤水分均存在显著差异,且土壤水分是造成叶片功能性状差异的主要原因之一,其中0～10 cm土层含水量对叶片功能性状的影响最大. 5)叶片比叶面积与叶片含水量、叶干物质含量呈负相关,与叶面积呈正相关;叶干物质含量与叶片含水量呈正相关,与叶面积呈负相关;土壤含水量仅与叶片含水量呈正相关,与其他叶片功能性状均不相关.

干旱胁迫及复水对海滨木槿光合作用和生理特性的影响

施钦, 包学文, 华建峰, 於朝广, 殷云龙, 芦治国

2019, 30(8): 2600-2606. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.020

摘要 ( 497 )

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选择2年生海滨木槿扦插苗为材料,通过自然干旱20 d而后复水(21 d),研究了其在干旱和复水过程中的光合作用和生理特性.结果表明: 经过20 d的干旱胁迫,在土壤含水量仅为5.9%的情况下海滨木槿全部成活.干旱胁迫显著降低了海滨木槿的净光合速率,实测值最高仅为1.1 μmol·m^-2·s^-1,最大光化学效率为对照的84.3%.可溶性蛋白和抗氧化酶同时积累,稳定细胞渗透势并清除干旱造成的脂膜过氧化物质.复水7 d后光合速率升高至对照的57.3%,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性随着丙二醛含量下降而下降.复水21 d后,海滨木槿抗氧化酶、可溶性蛋白和叶片相对含水量均恢复至对照水平,干旱处理总生物量虽显著降低,但根冠比显著提高.海滨木槿具有极强的耐旱能力,是适用于沿海地区景观改良和道路绿化的重要树种.

黄土丘陵区辽东栎和刺槐树干液流时滞效应与蒸腾特征的关联性

杨洁, 吕金林, 何秋月, 闫美杰, 李国庆, 杜盛

2019, 30(8): 2607-2613. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.013

摘要 ( 492 )

PDF (615KB) ( 57 )

运用Granier热扩散探针法,于2016年7—9月对半干旱黄土丘陵区天然次生林树种辽东栎和人工林树种刺槐的树干液流进行连续测定,并同步监测气象因子和土壤含水量,用错位相关法分析液流通量密度与空气水汽压亏缺日变化的时滞长度,研究2个树种不同径级个体在不同土壤水分条件下液流通量密度与蒸腾驱动因子之间的时滞效应.结果表明: 辽东栎和刺槐液流通量密度的日变化节律与气象因子显著相关,空气水汽压亏缺峰值的出现较辽东栎树干液流通量密度滞后118.2 min,较刺槐树干液流通量密度滞后39.5 min;而光合有效辐射的峰值通常滞后于辽东栎12.4 min,提前于刺槐68.5 min.液流通量密度和空气水汽压亏缺的时滞长度与树种和土壤含水量显著相关,辽东栎、刺槐在土壤含水量较高时段的时滞长度分别大于土壤含水量较低时段32.2和68.2 min.时滞长度与径级的相关性整体上未达到显著水平,但在土壤含水量较低时段小径级刺槐的时滞长度大于大径级21.4 min,差异达到了显著水平.两树种液流通量密度与空气水汽压亏缺之间的时滞效应反映了对蒸腾驱动因子的敏感性,较好的土壤水分条件有利于液流通量密度提早达到峰值,较低土壤水分会导致树干液流对气象环境因子响应的敏感性降低;刺槐树干液流受土壤水分的影响更显著.

猫儿山不同海拔植物群落树木构型差异及其影响因子

谭一波, 申文辉, 田红灯, 付孜, 叶建平, 郑威, 黄善琪

2019, 30(8): 2614-2620. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.014

摘要 ( 574 )

PDF (581KB) ( 110 )

通过对猫儿山海拔梯度上常绿阔叶林(低海拔,1100 m)、常绿落叶阔叶混交林(中海拔,1500 m)和常绿针阔叶混交林(高海拔,1900 m)3种典型植物群落中乔木层植物构型性状以及环境因子的测定,分析乔木层植物构型性状在3个群落间的变异规律及其影响因素.结果表明: 随海拔升高,乔木层树冠面积、45 cm基径、胸径和叶片聚集度持续增加,树高、枝下高和树冠厚度先增加后减小;枝条伸展方向表现为在低海拔群落中水平枝条比例最大,高海拔群落次之,中海拔群落最小;中海拔群落中乔木层植物构型性状之间的相关性更强.冗余分析表明,土壤有机质和总辐射是乔木层植物构型性状变异的主要环境影响因素,它们分别解释了构型性状39.6%和23.9%的变异.土壤有机质对树冠面积和枝下高影响较大,总辐射对胸径和45 cm基径影响较大,且都呈正相关.猫儿山乔木层植物在不同海拔群落间存在构型分异,影响乔木层植物构型变化的主要环境驱动力是土壤有机质和总辐射.

桂林岩溶石山檵木种群空间格局及其关联性

涂洪润, 李娇凤, 刘润红, 梁士楚, 兰泽南, 章欣仪, 康馨丹, 姜勇

2019, 30(8): 2621-2630. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.016

摘要 ( 441 )

PDF (1145KB) ( 70 )

种群的空间分布格局及其关联性反映了种群演替方式和对环境因子的适应策略,对植被的恢复与重建、生物多样性保护等具有重要的意义和价值.为了解桂林岩溶石山檵木种群的空间分布格局及其关联性,在对其进行群落调查的基础上,采用点格局方法,以Ripley K函数为基础,运用其衍生的成对相关函数和Ripley L函数对檵木种群的空间分布格局以及不同径级之间关联性进行分析.结果表明: 檵木种群的径级结构呈倒“J”型分布,小径级个体占较大比例,种群自然更新状况良好,属增长型种群;檵木种群3个径级的个体在小尺度上呈聚集分布,但随着空间尺度的增大,聚集强度逐渐减弱,趋向随机分布;檵木种群3个不同径级的个体间在小尺度下均呈现无关联,随着尺度增大,不同径级个体的空间关联性呈现正关联或负关联;檵木种群个体间径级差异越大,它们的空间关联性越弱,甚至可能逐渐转变为负关联.本研究结果有助于了解桂林岩溶石山檵木种群在生长发育过程中的生态策略和物种共存的尺度依赖性特征及其形成机制,从而为岩溶石山森林植被的恢复与重建、保护和经营管理提供参考.

中国东部海岛森林和灌丛土壤碳氮磷养分库的纬度变化

妥彬, 田文斌, 郭超, 许洺山, 郑丽婷, 苏田, 刘翔宇, 阎恩荣

2019, 30(8): 2631-2638. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.017

摘要 ( 473 )

PDF (755KB) ( 77 )

虽然海岛结构相对简单,但在生物多样性和生态功能维持方面起重要作用.以中国东部暖温带、北亚热带、中亚热带和南亚热带的14个海岛为对象,研究森林土壤碳和氮磷养分库的纬度变化特征,并分析其与气候因子和植物多样性的关系.结果表明: 土壤碳和氮磷养分库在温度带间差异显著,土壤碳库与氮库在暖温带最低,分别为49.35和1.08 t·hm^-2,在北亚热带最高,为137.25和4.63 t·hm^-2;磷库在南亚热带海岛最低,为1.3 t·hm^-2,在北亚热带最高,为5.19 t·hm^-2.各植被类型土壤碳氮磷库在不同温度带间存在显著差异,落叶林土壤碳氮磷库在亚热带高于暖温带;常绿阔叶林土壤碳和氮库不受温度带影响,磷库在北亚热带和中亚热带显著高于南亚热带.年均温、年降水量、土壤含水量和植物物种多样性间的交互作用对土壤碳氮磷库有显著正向影响;植物物种多样性对土壤氮库变化有正向影响,但对磷库具有负向影响.海岛森林土壤碳库的纬度变化趋势与大陆相反,土壤氮磷养分库变化格局与大陆相似;其中,水热和植物物种多样性是驱动中国东部海岛森林土壤碳氮磷库变化的主要非生物和生物因素.

水胁迫下多角度幼龄檀香图像颜色变化分析及含水率反演

陈珠琳, 王雪峰

2019, 30(8): 2639-2646. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.024

摘要 ( 361 )

PDF (775KB) ( 103 )

干旱与水淹胁迫是植物遭受的主要非生物胁迫,对植物的生理活动造成严重影响.本研究基于单反相机获取幼龄檀香的纵向和冠层叶片图像,使用分割算法提取叶片和颜色特征,然后讨论两种胁迫条件下多角度檀香叶片颜色变化及含水率反演.结果表明: 干旱组在胁迫前期(前6 d)叶片亮度降低,绿色分量增加,之后叶片亮度增加,绿色分量降低;水淹组叶片在整个胁迫周期亮度持续降低,黄色分量增加;对照组则与干旱组的变化趋势类似,但拐点出现的时间较晚.当叶片含水率在50%～70%时,随着含水率的增加,彩色图像的红(R)、绿(G)、蓝(B)通道值均会减小;但当叶片含水率小于40%时,会出现R通道值大于G通道值的现象.在使用极限学习机反演含水率时,校正后的颜色分量对拟合优度及预测精度均有所提高.纵向图像更适合用来反演叶片的含水量,决定系数和平均绝对百分比误差分别为0.8352和2.3%;而冠层图像对叶片等效水厚度的表达更准确,上述指标分别为0.7924和9.3%.

弯齿风毛菊花部器官的海拔变异及其与种子质量和数目的关系

祁如林, 马文梅, 祁百元, 曹家豪, 杨亚军, 马海荣, 王一峰

2019, 30(8): 2647-2653. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.012

摘要 ( 337 )

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以青藏高原东北缘的12个弯齿风毛菊居群为对象,分析花部器官随海拔的变异机制及其与种子质量和数目的关系.结果表明: 当海拔在3500～4500 m时,花丝长、花药长、花柱长和花柱分支长分别为0.52～1.01、0.23～0.63、0.74～1.58和0.11～0.22 cm,且均随海拔的升高而显著增长,而花粉数量(26.5×10⁴～73.5×10⁴)显著下降;花粉数量与花丝长、花柱长及花柱分支长均呈显著负相关,花柱长与花丝长呈显著正相关;种子数目与花丝长、花柱长及花柱分支长均呈显著负相关,与花粉数量呈显著正相关;百粒重与花丝长、花柱长及花柱分支长均呈显著正相关,与花粉数量呈显著负相关.随着海拔的升高,弯齿风毛菊在花期选择延长花部器官的长度来增大昆虫对花粉的携带量和输入量,到果期生产出具有更强竞争优势和生存能力的大种子(质量大、数量少)来提高适合度.

荒漠草原异质生境下猪毛蒿种群动态

陈林, 苏莹, 李月飞, 宋乃平, 王磊, 杨新国, 邱开阳, 刘波

2019, 30(8): 2654-2666. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.019

摘要 ( 388 )

PDF (2272KB) ( 57 )

以荒漠草原猪毛蒿种群为对象,设置风沙土、灰钙土和基岩风化沉积土3个生境下增水30%、减水30%和对照3个处理,编制猪毛蒿种群的动态生命表,绘制种群存活和死亡曲线,分析异质生境下猪毛蒿种群动态规律,研究猪毛蒿年内年际间种群动态特征.结果表明: 猪毛蒿种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,即生长前期存活率较高,趋于稳定状态,死亡率基本维持在较低的水平,生育期末种群死亡率则上升较快.各生境下猪毛蒿个体的存活数均呈前期波动后期下降的趋势,风沙土和灰钙土生境下死亡率的波动变幅较大,增减水处理对猪毛蒿种群死亡率的影响无显著差异.土壤类型对猪毛蒿株高、冠幅、密度、盖度和生物量均有显著影响,降水处理对猪毛蒿株高、冠幅和盖度影响显著,对密度和生物量无显著影响,而土壤类型和降水处理的交互作用仅对株高和冠幅有显著影响.基岩风化沉积土生境下猪毛蒿生物量的可塑性指数显著高于风沙土和灰钙土,灰钙土和基岩风化沉积土生境下盖度可塑性显著高于风沙土.增水处理的密度可塑性指数显著高于对照和减水处理.株高和冠幅的可塑性指数较高,说明在不同的生境压力下,猪毛蒿可以通过优先调节这两个参数来应对生境的变化.

氮素和植物生长促进剂对羊草生长及竞争力的影响

卜冬冬, 李昂, 王银柳, 王常慧, 黄建辉

2019, 30(8): 2667-2674. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.015

摘要 ( 391 )

PDF (891KB) ( 53 )

选取羊草、斜茎黄芪、克氏针茅3种内蒙古典型草原常见植物,通过不同植物物种组合(单独种植或者羊草与其他两种混合种植)、施加不同剂量的氮素(0、0.1、0.2、0.4、0.8 mg·g^-1)和植物生长促进剂——油菜素内酯(0.005 mg·g^-1)的温室盆栽试验,分析氮素和油菜素内酯对羊草生长及其与其他植物竞争力关系的影响.结果表明: 添加氮素对羊草、斜茎黄芪的生物量影响显著,对克氏针茅的生物量影响较弱,并且氮素的影响因其伴生植物的不同而改变.氮素添加显著增加了羊草在单独种植和与斜茎黄芪混合种植时的地上生物量,但显著降低了与克氏针茅混合种植时的地下生物量.由于土壤可利用氮增加,羊草的地上与地下分配发生变化,表现为单独种植、与克氏针茅混合种植时,根冠比下降;与斜茎黄芪混合种植时,氮素添加对羊草根冠比的影响则不显著.油菜素内酯对植物生长的显著影响不普遍,仅显著降低了斜茎黄芪单独种植时的地下生物量;在羊草与斜茎黄芪混合种植时,显著增加了羊草地上生物量.油菜素内酯和氮适量联用可有效增加特定物种组合的生物量,从而在退化草地恢复中具有一定的应用前景.

内蒙古草原不同基因组大小植物对氮水添加的响应

赵芳媛, 魏存争, 吕晓涛, 韩兴国

2019, 30(8): 2675-2681. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.018

摘要 ( 497 )

PDF (603KB) ( 131 )

被子植物基因组大小的种间差异巨大,约为2400倍.基因组大小与植物从细胞核到个体水平的一系列性状密切相关,进而影响植物对环境变化的响应.作为水分和养分共同限制的生态系统,内蒙古草原植物群落对氮素、水分有效性变化的响应具有明显的种间差异,这种差异可能与种间基因组大小不同有关.本研究利用流式细胞术测定了内蒙古典型草原水分、氮素添加实验平台植物的基因组大小,研究了不同基因组大小植物地上净初级生产力(ANPP)和物种丰富度对水分、氮素添加及其交互作用的响应.结果表明: 基因组大小显著影响了不同植物ANPP对水分的响应,小基因组植物ANPP对氮水添加响应更敏感,加水和氮水共同添加显著增加了小基因组植物ANPP,而大基因组植物ANPP对所有处理响应均不显著.加氮对大小基因组植物ANPP都无显著影响.大小基因组植物的物种丰富度对氮水添加的响应也均不显著.基因组大小影响内蒙古草原不同植物ANPP对水分增加的响应.作为植物细胞核水平上十分稳定且种间差异巨大的物种性状,将基因组大小引入生态学研究将对全球变化背景下生态系统结构与功能变化研究起到重要作用.

福建省主要入侵植物空间分异及其影响因素

李志鹏, 赵健, 陈业滨, 陈宏, 林娜, 邱荣洲

2019, 30(8): 2682-2690. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.010

摘要 ( 500 )

PDF (1143KB) ( 92 )

在实地调查数据的基础上,本研究结合GIS空间分析技术和地理探测器模型,分析福建省入侵植物空间分布情况,以及地理与社会环境因子及其交互作用对入侵植物分布的影响.结果表明: 福建省共记录入侵植物82种,其中,优势科为菊科,小蓬草、藿香蓟和空心莲子草出现频次最高.沿海区域的入侵植物物种数量多于内陆区域,福州和厦门为福建省外来入侵植物的两大热点地区.入侵植物在不同海拔均有分布,但入侵植物的种类随着海拔的升高总体呈下降趋势.地理探测器分析显示,自然环境因子中降水和社会经济因子中路网密度、人口密度是入侵植物空间分布的主要影响因子.各因子的空间交互作用会正向影响入侵植物的空间分布,这反映出入侵植物空间分布影响要素的复杂性.综上,将地理探测器应用到入侵植物研究领域是可行的,筛选出的环境指示因子可用于监测福建省入侵植物的适生区,从而为采取有效的防控措施提供科学依据.

荒漠草地土壤微生物生物量和微生物熵对沙漠化的响应

吴秀芝, 刘秉儒, 阎欣, 刘任涛, 安慧

2019, 30(8): 2691-2698. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.009

摘要 ( 686 )

PDF (673KB) ( 127 )

采用空间序列代替时间演替的方法,分析宁夏中北部盐池县荒漠草地不同沙漠化阶段(荒漠草地、固定沙地、半固定沙地和流动沙地)土壤微生物生物量(SMB)和微生物熵(qMB)的变化特征及其影响因子.结果表明: 从荒漠草地到流动沙地,土壤微生物生物量碳、氮、磷分别降低46.1%、80.8%和30.0%.随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,土壤微生物熵碳(qMBC)、土壤微生物熵氮(qMBN)、土壤微生物熵磷(qMBP)均表现为荒漠草地>固定沙地>半固定沙地>流动沙地,而土壤-微生物化学计量不平衡性(C∶N_imb、C∶P_imb、N∶P_imb)基本呈增加趋势.土壤微生物生物量氮与C∶N_imb呈显著正相关,与N∶P_imb呈显著负相关;土壤微生物生物量磷与C∶P_imb呈显著正相关.冗余分析(RDA)显示,土壤生态化学计量(C∶N、C∶P)对微生物熵碳的负效应最明显.荒漠草地沙漠化显著影响土壤微生物生物量和微生物熵.

黄土丘陵区不同类型生物结皮下的土壤生态化学计量特征

杨巧云, 赵允格, 包天莉, 丁倩, 刘广亮

2019, 30(8): 2699-2706. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.011

摘要 ( 354 )

PDF (738KB) ( 136 )

生物结皮在土壤养分累积和循环中起着重要作用.本研究以黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻藓混合结皮、藓结皮、地衣结皮和普通念珠藻结皮6类典型生物结皮为对象,分析不同类型生物结皮土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量学特征,研究不同类型生物结皮对土壤养分的影响.结果表明:不同类型生物结皮土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P差异显著;生物结皮层C、N、P、C/N、C/P、N/P均显著高于0～10 cm土层土壤.6类生物结皮土壤C、N含量均随土层加深而下降,P含量受土层深度影响较小.对于生物结皮层,藓结皮C、N、P含量分别为27.07、2.42、0.67 g·kg^-1,显著高于其他类型生物结皮.念珠藻结皮的0～2 cm土层土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P显著高于其他类型生物结皮.

定向种植对夏玉米群体内光环境及叶片光合性能的影响

赵伟, 徐铮, 高大鹏, 安振, 高辉远, 张子山, 宁堂原, 李耕

2019, 30(8): 2707-2716. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.023

摘要 ( 519 )

PDF (1216KB) ( 60 )

为改善玉米群体内光环境,进一步提高玉米单株光合能力以获得高产,本研究以郑单958为试验材料,通过设置种子定向入土方式,研究了定向有序种植条件下群体内光分布特征,以及单株玉米穗位叶花后光合性能,并借助快速叶绿素荧光动力学曲线分析了与叶片光合性能有密切联系的光系统II(PSII)的性能特征.结果表明: 叶片不同朝向显著改变夏玉米群体内穗位叶处光合有效辐射截获量,朝南处理(S)平均比朝北处理(N)高271.8%.不同朝向的叶片对高光与弱光的利用能力差异显著,朝南处理饱和光强下净光合速率(P_n)显著升高,表明其高光强利用能力显著提升;而朝北处理(N)表观量子效率(α)则随生育期推进显著增加,有利于叶片适应长期弱光环境.生育前期朝南处理PSII电子供体侧和受体侧性能显著提高,进而改善了PSII反应中心性能(PI_ABS)和荧光光化学淬灭系数(Ψ_o),电子在电子传递链中转移效率(φ_Eo)的提高增强了电子由PSII向光系统I(PSI)的传递性能.生育前期叶片性能呈现出朝南>朝东>朝西>朝北的趋势.但成熟末期朝南处理对强光的利用效率显著降低,朝北处理在生育后期表现出较强的弱光利用能力,表观量子效率显著升高,花后40 d P_n与PSⅡ性能均表现为朝北>朝西>朝东>朝南的趋势.总体上,朝南与朝东处理群体内光环境改善显著,群体穗位层截获光合有效辐射较多,光合能力和干物质生产能力增强,有利于夏玉米产量提高.

大气CO₂浓度升高对水稻秸秆化学组成的影响

石梦园, 郁红艳, 邹路易, 滕跃, 朱春梧

2019, 30(8): 2717-2724. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.041

摘要 ( 447 )

PDF (916KB) ( 165 )

水稻秸秆是生物能源生产的潜在材料,大气二氧化碳(CO₂)浓度升高改变水稻秸秆的量和质,从而改变其生物能源的生产潜力.本试验水稻秸秆来自中国自由大气CO₂富集平台(FACE),选取FACE平台(试验组CO₂浓度控制在570 μmol ·mol^-1左右,比对照组高200 μmol ·mol^-1)3种水稻品种‘武运粳27’、‘Y两优900’和‘日本晴N16’,通过对秸秆化学组成进行分析,探讨CO₂浓度升高对水稻秸秆质量的影响.结果表明: 大气CO₂浓度升高显著提高了水稻秸秆C含量和C/N;增加了秸秆中非结构碳水化合物含量;CO₂浓度升高使武运粳27、Y两优900和N16秸秆中释放的总糖分别增加8.8%、6.7%和9.9%;CO₂浓度升高显著提高N16秸秆生物量,但对其他两种水稻秸秆生物量没有显著影响;N16的总糖产量在CO₂浓度升高下增加最显著,达到19.2%.表明CO₂浓度升高可以改善水稻秸秆质和量,从而提高生物燃料利用潜能.

太阳辐射对稻田甲烷排放的影响

马莉, 娄运生, 李君, 李睿, 张震

2019, 30(8): 2725-2736. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.022

摘要 ( 407 )

PDF (1589KB) ( 288 )

太阳辐射减弱是气候变化的主要特征之一,而太阳辐射减弱对稻田甲烷(CH₄)排放的影响尚不明确,且缺少高光谱遥感用于估算稻田CH₄排放的研究.通过田间模拟试验,研究了不同遮阴强度对稻田CH₄排放和水稻冠层光谱特征的影响,并基于冠层高光谱数据估算了CH₄排放通量.采用单因子试验设计,遮阴强度设3个水平,即对照(不遮阴,CK)、轻度遮阴(S₁,单层遮阴,遮阴率为60%)和重度遮阴(S₂,双层遮阴,遮阴率为84%).结果表明:与对照相比,遮阴明显降低了稻田CH₄排放,但重度遮阴下CH₄排放高于轻度遮阴;近红外波段水稻冠层反射率表现为CK＞S₂＞S₁;水稻冠层光谱反射率(699~1349 nm)与CH₄排放通量呈极显著正相关,最高相关系数达0.64,6种植被指数与CH₄排放通量也呈极显著相关,其中比值植被指数(RVI)与CH₄排放通量的相关系数最大,达0.84;建立了以RVI、归一化植被指数(NDVI)和507 nm原始反射率(ρ₅₀₇)为参数估算CH₄排放通量的逐步回归模型,决定系数R²分别为0.86和0.85,利用该模型可为开展区域稻田温室气体排放的遥感监测提供试验依据.

有机物料与锌肥配施对石灰性土壤锌有效性及形态转化的影响

陈艳龙, 熊仕娟, 董金琎, 贾舟, 王松, 王少霞, 师江澜, 田霄鸿

2019, 30(8): 2737-2745. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.038

摘要 ( 434 )

PDF (857KB) ( 125 )

采用尼龙网袋田间填埋培养法探究了外源施锌条件下石灰性土壤Zn有效性及形态转化对不同有机物料(作物秸秆、生物菌肥、黄腐酸和腐熟鸡粪)的响应.结果表明:与对照相比,Zn肥单施和与有机物料配施均显著提高了土壤全Zn含量(7.2%～13.8%)和DTPA-Zn含量(2.1～2.8倍).在施Zn条件下,有机物料对土壤全Zn和DTPA-Zn的贡献量表现为腐熟鸡粪>生物菌肥>玉米秸秆>黄腐酸,但外源锌的DTPA-Zn转化率以添加秸秆和生物菌肥处理最高.与单施Zn肥相比,有机物料与Zn配施处理显著提高了土壤有机质含量,促进了松结有机态Zn的形成,进而提高了土壤Zn转移因子,降低了Zn分配指数.不同物料与Zn肥配施土壤Zn有效性及形态转化之间存在差异,这可能与有机物料自身性质如腐熟度和含Zn量有关.尽管秸秆与Zn配施对DTPA-Zn含量的提升效果不及生物菌肥或腐熟鸡粪与Zn配施,但综合考虑环境和经济效益,其仍是改善缺锌石灰性土壤Zn有效性的最佳选择.

玉米秸秆还田对土壤丛枝菌根真菌群落的影响

马琨, 宋丽丽, 王明国, 马占旗, 安嫄嫄

2019, 30(8): 2746-2756. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.034

摘要 ( 582 )

PDF (1095KB) ( 247 )

为揭示农业管理活动对土壤丛枝菌根(AM)真菌的影响机制,基于Illumina Miseq高通量测序平台以及脂肪酸指纹图谱方法,研究了连续4年玉米秸秆还田后,AM真菌群落组成、AM真菌生物量及其与土壤环境因子间的相互关系.结果表明: 所获得的2430个AM真菌OTUs从门到种依次分类,共分为1门、3纲、4目、8科、10属、143种,但不同处理间AM真菌群落丰富度(Chao1指数和ACE指数)、多样性(Shannon、Simpson多样性指数)没有显著差异.AM真菌中类球囊霉属、球囊霉属为优势属.随秸秆还田量的增加,球囊霉属丰度降低;3000、9000 kg·hm^-2秸秆还田量下,类球囊霉属、无梗囊霉属的丰度与对照(0 kg·hm^-2)间差异达极显著水平;原囊霉属、类球囊霉属、球囊霉属在3000 kg·hm^-2秸秆还田量下与对照间差异显著.非度量多维尺度(NMDS)分析表明, 9000、12000 kg·hm^-2的秸秆还田量下土壤AM真菌β多样性与对照间聚集度较其他处理相差较远,秸秆还田量对AM真菌β多样性的影响显著.多元分析结果能在累积变量82.8%上揭示土壤主要理化性状与AM真菌丰富度、多样性的空间变化关系. 土壤全氮、碱解氮是影响以磷脂脂肪酸表征的土壤主要微生物类群生物量以及以中性脂肪酸表征的AM真菌生物量的主要因子.持续玉米秸秆还田改变了AM真菌属水平上的分类学组成;随秸秆还田量的增加,AM真菌特有的微生物种类减少,AM真菌群落组成间的相似度下降;秸秆还田增加了土壤AM真菌生物量及其占土壤微生物总生物量的比例.

春季冻融期兴安落叶松林土壤微生物的时间动态及其影响因子

王楠, 王传宽, 邸雪颖, 全先奎

2019, 30(8): 2757-2766. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.040

摘要 ( 476 )

PDF (1165KB) ( 114 )

春季冻融期土壤微生物动态会影响生长季的碳和养分循环.在春季冻融期,每隔3～7 d取样一次,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究了兴安落叶松林4种土壤基质的微生物群落时间动态.结果表明: 1) 土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度、革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G⁺/G^–)、饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸(S/NS)和细菌/总真菌(真菌+丛枝菌根真菌)(B/F)均存在显著的取样时间差异; 2) 在冻融前期土壤总有机碳(TOC)和土壤全氮(TN)是影响土壤微生物的主要因子,在冻融中期土壤湿度和土壤TOC、TN含量是主要影响因子,在冻融后期土壤微生物受到土壤温湿度、土壤TOC、TN含量及土壤碳氮比(C/N)的共同影响;3) 土壤微生物PLFAs总量、各类群的PLFAs量和相对丰度(细菌丰度除外)、B/F、G⁺/G^-、S/NS在土壤基质间均存在显著差异,土壤TOC、TN和C/N的不同是引起差异的主要环境因素.春季冻融期土壤温湿度和资源有效性是影响土壤微生物群落的主要因子,但影响程度因冻融阶段和微生物类群的不同而存在差异.

铜绿假单胞菌对镉胁迫苗期水稻根系活力及叶片生理特性的影响

汪敦飞, 郑新宇, 肖清铁, 王微, 林瑞余

2019, 30(8): 2767-2774. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.037

摘要 ( 530 )

PDF (885KB) ( 61 )

为揭示耐镉铜绿假单胞菌缓解镉胁迫水稻的生理效应,以无镉处理为对照,通过添加菌液、空载体、菌剂及20 μmol·L^–1 Cd进行水培试验,分析了菌株对苗期水稻根系活力及叶片生理特性的影响.结果表明: 镉胁迫显著抑制了水稻的根系活力,降低了叶片光合效率、抗氧化酶活性及可溶性蛋白、类黄酮与总酚含量,提高了叶片丙二醛(MDA)和超氧阴离子(O₂^-·)含量.与镉处理相比,添加菌液、菌剂处理的水稻根系活力分别提高了36.1%～42.5%、49.4%～53.0%;叶片净光合速率提高了118.5%～147.1%、137.6%～156.9%;可溶性蛋白含量提高了37.0%～49.3%、37.7%～72.6%.菌剂处理的水稻叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性分别比Cd处理提高了36.9%～42.6%、82.7%～92.6%、43.3%～52.2%,菌液处理的SOD、POD、 CAT则分别比Cd处理提高了25.8%～36.6%、40.9%～55.9%、24.0%～29.2%,菌剂对水稻叶片抗氧化酶的促进效应显著高于菌液;菌剂、菌液处理的水稻叶片MDA含量分别比Cd处理降低了44.8%～54.7%、29.4%～41.9%;O₂^-·含量减少了9.9%～10.2%、3.0%～7.1%;菌剂处理后类黄酮、总酚含量分别比Cd处理提高了125.4%～135.7%、100.8%～119.4%;菌液处理后则分别提高了139.4%～146.7%、115.0%～134.7%.可见,铜绿假单胞菌及其菌剂通过提高苗期水稻根系活力、光合作用促进了苗期水稻的生长.铜绿假单胞菌通过增强水稻抗氧化酶活性、提高类黄酮和总酚等抗氧化物质含量,表现出显著的缓解镉胁迫效应.

侵染3株模式豆科根瘤菌的噬菌体生物学特性

刘俊杰, 刘株秀, 于浩, 姚钦, 于镇华, 王光华

2019, 30(8): 2775-2782. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.029

摘要 ( 507 )

PDF (848KB) ( 72 )

豆科作物根瘤菌被噬菌体浸染后,在一定程度上会引起根瘤菌数目和结瘤量的降低,进而导致共生固氮作用弱化和作物产量的显著下降.然而,目前关于根瘤菌噬菌体的相关研究报道较少.本研究以3株模式根瘤菌,即慢生型大豆根瘤菌、中华大豆根瘤菌和中华苜蓿根瘤菌为宿主,于黑土农田土壤中采用双层平板培养法从每个宿主细菌分离3株噬菌体,共分离获得9株根瘤菌噬菌体,对其形态结构及生物学特征进行综合分析.结果表明: 侵染苜蓿根瘤菌噬菌体(SMM)和慢生型根瘤菌噬菌体(BDM)属于肌尾噬菌体科,而侵染中华根瘤菌噬菌体(SSS)隶属于长尾噬菌体科.9株噬菌体的最佳感染复数均在0.001～1.0的变化范围内.一步生长曲线结果显示,BDM的潜伏期和爆发期明显长于SMM和SSS,但获得的裂解量最小.根瘤菌噬菌体在30～40 ℃和中性pH条件下侵染活性最大.对比发现,侵染同一宿主的噬菌体生物学特征虽存在一定差异,但分异度远小于不同宿主噬菌体间的差异.

基于海岛生态脆弱性模拟的朱家尖岛空间管控对策

谢作轮, 李秀珍, 姜德刚, 杨斌, 林世伟, 陈沈良

2019, 30(8): 2783-2792. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.025

摘要 ( 321 )

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近10年来,桥隧连陆型海岛数量快速增长,这类工程的建设改善了海岛的交通可达性,使得海岛旅游人口快速增长,实现了海岛经济的快速发展.而旅游人口的快速增加和海岛土地利用结构的变化,使得海岛生态脆弱性增加.为实现海岛生态系统的科学管理,科学评价和预测海岛生态系统脆弱性变化趋势及敏感区域,制定不同区域的生态系统管理方式显得尤为迫切.本研究构建了海岛生态脆弱性评价模型,评估了朱家尖岛生态脆弱性现状,以2015年作为基期模拟未来20年旅游人口和土地利用变化,以及未来20年的海岛生态脆弱性变化,在此基础上分析脆弱性变化的敏感区域,并提出相应的管理措施.结果表明:朱家尖岛目前的生态系统处于良好状态,中度和重度脆弱性面积相对较小.随着朱家尖岛旅游人口增加和岛陆开发强度的增强,海岛生态系统趋于脆弱,其中,高脆弱性面积增加,低脆弱性面积减少.针对脆弱性评估的结果结合敏感性分析,将朱家尖岛划分为禁止开发区、限制开发区和有条件开发区,以实现精细化管理.

西藏唐北地区湖泊动态及空间格局预测

张路, 李炳章, 郭克疾, 刘峰, 宗嘎, 李昕宇, 吕永磊, 欧阳志云

2019, 30(8): 2793-2802. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.035

摘要 ( 488 )

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本研究评估了西藏唐古拉山以北地区(唐北地区)湖泊动态并预测了湖泊空间格局变化.使用面向对象分类和光谱角向量变化检测方法生成了2000—2015年西藏唐北地区每5年一期的生态系统分布数据.以此为基础,分析了湖泊与其他生态系统之间的转换和空间格局特征,评估了湖泊空间格局的动态及其与相关自然地理因素的关系.通过增强回归树识别了不同因素对湖泊动态的贡献,使用GEOMOD模型预测了湖泊到2030年的空间变化.结果表明: 唐北地区在2000—2015年间湖泊增加了14.2%,是唐北地区生态系统变化的主要形式之一.区域内15个面积大于10 km²的湖泊有10个增加,另有5个减少,且缩减量较低.通过空间格局分析发现,唐北地区湖泊斑块表现为面积和数量同时增加,大斑块面积比重略有上升.扩张幅度高的湖泊多分布于海拔高、坡度大、温度低、降水少、距离冰川近的区域.位于现有湖泊周边、温度低、降水少、坡度小的区域转变为湖泊的几率较高.根据过去15年的趋势,到2030年,唐北地区湖泊将继续增加119 km²,主要变化形式从大湖扩张转变为小型水面扩张.

在矿山废弃地上发展可再生能源的潜力——以辽宁省为例

全师渺, 郗凤明, 王娇月, 尹岩, 裴中建, 赵福强

2019, 30(8): 2803-2812. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.039

摘要 ( 400 )

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在国内外碳减排压力和我国能源结构调整需求下,我国可再生能源的开发压力较大.矿山具有丰富的废弃土地,发展可再生能源的潜力巨大,在矿山废弃地上开发可再生能源对我国的能源战略具有重要意义.本研究以辽宁省矿山废弃地为例,提出矿山废弃地的生物质能与太阳能发展预案,估算辽宁省矿山废弃地的可再生能源发展潜力.结果表明: 辽宁省1227.6 km²的矿山废弃地面积发展可再生能源的潜力较大,不同预案的潜力差异显著.预案1以光伏发电最大化为目标模式,总计可发电量为79.4 TWh,折标煤量32.1 Mt,碳减排量为79.1 Mt CO₂.预案2以生物质能源利用最大化为目标模式,光伏与生物质能总的发电量可达到31.2～33.1 TWh,折标煤量12.7～13.4 Mt,碳减排量为31.1～33.0 Mt CO₂.预案3以矿山能源综合利用最大化为目标并兼顾生态修复的发展模式,光伏与生物质能总的发电量可达到62.3～63.7 TWh,折标煤量25.1～25.7 Mt,碳减排量为62.1～63.5 Mt CO₂.3种预案的发电量在31.2～79.4 TWh,占辽宁省2016年总电力消费量的15.3%～38.9%,折标煤量12.7～32.1 Mt,碳减排量为31.1～79.1 Mt CO₂.本研究对在矿山废弃地上发展可再生能源潜力及其替代化石能源能力的评估,对于碳减排、能源结构的调整以及矿山废弃地的生态修复具有重要的研究意义.

生物有机肥对连作当归根际土壤细菌群落结构和根腐病的影响

王文丽, 李娟, 赵旭

2019, 30(8): 2813-2821. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.030

摘要 ( 375 )

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研究生物有机肥料DZF-363对当归生长、根腐病的发病情况及土壤微生物群落结构和功能的影响,可为其对连作当归根际土壤环境的调节和改善提供理论依据.本研究以连作2年的当归及其根际土壤为对象,设置对照(不施农药和微生物肥料,CK)、农药(15%的阿维毒死蜱乳油+50%多菌灵可湿性粉剂,N)和生物有机肥DZF-363(DZF)处理,利用高通量测序和比色的方法,研究施用DZF-363对当归根际土壤微生物群落结构和土壤脲酶、磷酸酶活性的影响.结果表明: 施用DZF-363比对照和农药处理分别增产18.8%和6.8%.施用DZF-363使当归根腐病病情指数显著降低,对根腐病防效达52.0%;整个生育期当归根际土壤的脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶活性显著提高,苗期、生长中期及收获期脲酶活性分别提高52.4%、13.9%、10.3%,中性磷酸酶活性分别提高15.5%、10.2%、10.3%,碱性磷酸酶活性分别提高10.3%、4.4%、4.0%,酸性磷酸酶活性在当归生长中期及收获期分别提高15.6%、8.2%.放线菌门在CK、N和DZF处理中的占比分别为11.3%、10%和20%,未知的放线菌纲和芽孢杆菌纲在DZF处理中的占比显著高于CK和N处理.施用DZF-363能显著增加当归根际土壤Shannon指数,且Shannon指数和Simpson指数与当归产量呈正相关,与根腐病呈负相关.表明施用DZF-363能显著增加当归根际土壤细菌多样性,改变当归根际土壤细菌群落结构,提高根际土壤脲酶和磷酸酶活性,减轻当归根腐病的发生,显著提高当归产量.

南海中西部海域鸢乌贼中型群和微型群的营养生态位

黄佳兴, 龚玉艳, 徐姗楠, 陈作志, 张俊, 于文明

2019, 30(8): 2822-2828. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.021

摘要 ( 330 )

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为了深入了解南海鸢乌贼不同种群的碳氮稳定同位素特征及营养生态位之间的关系,于2017年8月在南海中西部海域采集其中型群和微型群样品,分析不同胴长组的碳氮稳定同位素值和营养级变化,并比较其营养生态位差异.结果表明: 中型群鸢乌贼的δ¹³C范围在-19.54‰～-18.10‰,δ¹⁵N范围在7.79‰～9.45‰,营养级范围在2.72～3.21,平均营养级为2.90;微型群鸢乌贼的δ¹³C范围为-19.69‰～-18.43‰,δ¹⁵N范围为8.02‰～8.99‰,营养级范围为2.79～3.08,平均营养级为2.91.两个鸢乌贼种群间δ¹³C差异不显著,δ¹⁵N差异显著.胴长显著影响了鸢乌贼的δ¹³C和δ¹⁵N值,且随着胴长的增大,δ¹⁵N值有增大的趋势.中型群鸢乌贼的营养生态位宽幅和营养级的多样性程度都大于微型群.

海州湾鱼类群落平均营养级和大型鱼类指数的变化特征

吴筱桐, 丁翔翔, 江旭, 徐宾铎, 张崇良, 任一平, 薛莹

2019, 30(8): 2829-2836. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.033

摘要 ( 423 )

PDF (726KB) ( 102 )

为探究近年来海州湾鱼类群落的变化特征,本研究根据2011年及2013—2017年春季(5月)和秋季(9—10月)在海州湾及其邻近海域进行的渔业资源底拖网调查,分析了海州湾鱼类群落平均营养级(MTL)和大型鱼类指数(LFI),对海州湾鱼类群落结构特征进行研究.结果表明: 海州湾的优势鱼种主要有大泷六线鱼、方氏云鳚、尖海龙、小黄鱼、长蛇鲻等,且优势鱼种季节性变化明显.海州湾鱼类群落的平均营养级存在明显的年际和季节变化,总体上秋季的MTL高于春季,而且秋季MTL变化具有滞后性.LFI计算结果表明,近年来海州湾及其邻近海域大个体鱼类资源量有所减少,鱼类群落结构呈现出明显的小型化趋势.

潜水式生态介质箱对黑臭水体的修复效果

郭炜超, 王趁义, 李琳琳, 滕丽华, 杨娜, 王凤玲

2019, 30(8): 2837-2844. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.032

摘要 ( 349 )

PDF (845KB) ( 72 )

生态浮床作为一种常规治理技术得到了广泛使用,但其只能修复表层富氧水体,对下层缺氧水体的修复能力有限.本研究针对实际黑臭水体的修复需要,设计了潜水式生态介质箱(潜水组),并以传统的生态浮床(浮床组)为对照进行对比试验,研究修复前后黑臭水体的水质变化,考察了水生植物的生长状况及N、P积累能力.结果表明: 随着修复时间的延长,两组处理对各污染物的去除率均逐渐升高,其中潜水组去除全氮(TN)、铵氮(NH₄⁺-N)、全磷(TP)的能力优于浮床组,但其去除化学需氧量(COD_Mn)的能力稍逊;潜水组植物(苦草)的生长状况优于浮床组植物(菖蒲),且苦草对水体中TN、TP的吸收积累能力和去除贡献率均优于菖蒲;此外,苦草的质膜透性、丙二醛和叶绿素含量均低于菖蒲,说明苦草更适于在黑臭水体中生长,该潜水式生态介质箱是新型的一体化原位修复装置,更适用于黑臭水体的修复实践.

转mCry1Ac基因玉米BT799对斑马鱼的生态毒理学效应

董姗姗, 章嫡妮, 张振华, 于赐刚, 刘燕, 赵海铭, 王长永

2019, 30(8): 2845-2853. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.031

摘要 ( 357 )

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转基因作物的饲用安全性问题一直是人们关注的焦点之一.为评估转mCry1Ac基因玉米BT799对鱼类的生态毒理效应,本研究以斑马鱼为受试动物,设置5个处理:含20%转基因玉米膨化饲料组(GMF)、含20%亲本玉米膨化饲料组(PF)、转基因玉米粉(GMM)、亲本玉米粉(PMM)以及商业饲料对照组(CF),通过98 d的喂养试验,调查斑马鱼的生长表现、组织病理、繁殖、肝脏中抗氧化酶活性及敏感蛋白mRNA的表达水平.结果表明: 转mCry1Ac基因玉米对斑马鱼的各项生长指标、肝脏、脑和肠道的组织病理、产卵量、受精卵孵化率、肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及SOD、CAT、热激蛋白70(HSP70)和卵黄蛋白原(VTG)mRNA表达量均无显著影响.但在试验后期,饲料组(GMF和PF)和玉米粉组(GMM和PMM)斑马鱼的体重、体长和特定生长率显著低于商业饲料组;饲料组斑马鱼的孵化率显著低于玉米粉组和商业饲料组;饲料组(3.85±0.76)雄鱼肝脏中的VTG mRNA表达量显著高于玉米粉组(1.60±0.56).研究表明,转mCry1Ac基因玉米对斑马鱼没有明显生态毒理效应,但由于配制的膨化饲料与商业饲料在营养成分和适口性上的差异,可能导致个别指标与商业饲料组相比有显著差异.

高山林线生态交错区木本植物幼苗分布特征、更新机制及其对气候变化的响应

邵佳怡, 杜建会, 李升发, 黄一鑫, 梁伟诺, 廖家强

2019, 30(8): 2854-2864. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.007

摘要 ( 546 )

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木本植物幼苗是高山林线生态交错区的重要组成部分,其更新对气候变化背景下树线的移动至关重要.本研究通过对近几十年来全球范围内林线生态交错区的木本植物幼苗分布特征、更新机制及其对气候变化响应的研究总结得出:林线生态交错区木本植物幼苗的空间分布类型主要为渐变型和聚集型,且不同分布类型对树线动态的指示意义各异.在全球尺度上,其分布的海拔高限通常与生长季长度、均温和物种特性等有关,而在区域尺度上则多受降水影响.在幼苗更新初期,种源在很大程度上决定了种子的萌发及分布位置,之后微环境的促进作用为幼苗的定植提供庇护,提高其存活率,而在更新后期多种生物和非生物因素及其相互作用则非常关键.气候变暖促使林线生态交错区气温升高、降水充沛,有利于幼苗生长,使其向高海拔区域扩张而成为树线上移的先兆,但部分物种受遗传特性或适应策略影响,仅表现为密度增加,使树线保持相对稳定.未来应借助树轮、¹⁴C等精确定年技术,通过长期的野外定位观测和室内模拟,加强多时空尺度下林线幼苗的空间分布特征和更新机制研究,分析不同类型林线内木本植物幼苗的适应策略,预测气候变化背景下的树线动态,为山地生态系统恢复及保护提供科学依据.

五大连池矿泉水的微生物特征和生态健康效应

高思萌, 温玉娟, 张文卿, 张大志, 杨悦锁

2019, 30(8): 2865-2874. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.036

摘要 ( 508 )

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矿泉水是地下水从含水层中经长期与岩石相互作用形成、富含有益于人体的丰富矿物质和微量元素的一类顶级饮用地下水资源.在水资源污染严重而且生态环境不断恶化的今天,基于新的科技认知手段重新认识矿泉水的生态和健康效应,具有重要意义.黑龙江省五大连池风景区拥有着五大连池旅游疗养业赖以生存和发展的优质矿泉水资源,并且被应用于医疗和保健方面已有百余年历史,但是面临着资源量减少、环境污染等问题的威胁.本文主要针对五大连池矿泉水的形成过程、分布规律、水化学和微生物特征及其健康效应等进行综合评述,侧重其微生物特征的研究进展,提出了未来五大连池矿泉的研究展望.为了更好地保护和利用五大连池矿泉水,建议五大连池周边农场发展绿色生态农业,减少化肥的施用;在开发旅游和疗养资源的同时,要严格建立污染风险的评估和管控体系,减少“新型”环境污染物对地质生态环境的可能污染.

污水处理厂中四环素和磺胺类抗生素抗性基因的分布、传播及去除

王国兰, 冯金露, 罗玲, 楼莉萍

2019, 30(8): 2875-2882. doi:10.13287/j.1001-9332.201908.028

摘要 ( 418 )

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近年来,抗生素滥用造成的抗性基因(ARGs)污染问题引起了人们的关注.四环素及磺胺类抗生素由于价格低廉被广泛使用,大量残留的四环素和磺胺通过各种途径进入污水处理厂,并进一步导致ARGs的污染.为深入了解四环素和磺胺类ARGs的污染及治理现状,本研究对污水处理厂中四环素和磺胺类ARGs的分布情况及传播机制进行了综述,并重点讨论了不同污水处理工艺对ARGs的去除效果.在此基础上,从加大污水处理厂ARGs污染调查、改进污水处理工艺以及探讨ARGs传播机制等方面进行了展望.

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