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    2019年 第30卷 第9期    刊出日期:2019-09-15
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    2019, 30(9):  2882-2882. 
    摘要 ( 141 )   PDF (465KB) ( 107 )  
    沙地樟子松带状混交林土壤碳氮磷化学计量特征
    王凯, 雷虹, 石亮, 张日升, 宋立宁
    2019, 30(9):  2883-2891.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.001
    摘要 ( 315 )   PDF (1013KB) ( 42 )  
    探究不同沙地樟子松混交林土壤碳氮磷化学计量变化规律,为其混交经营提供科学依据.以沙地樟子松纯林为对照,在沙地樟子松×榆树及沙地樟子松×怀槐带状混交林中,沿沙地樟子松和伴生树种两个方向在距离混交中心0、1、2、3和4 m处的不同土层采集土样,分析土壤有机C、全N、全P、速效N、速效P含量及其计量比的特征.结果表明: 沙地樟子松混交林土壤有机C、全N和速效N含量高于纯林, 沙地樟子松与榆树混交主要增加了深层土壤有机C和全N含量,以及C/N和C/P, 沙地樟子松与怀槐混交提高了土壤N含量, 降低了P含量.随着远离混交林中心,沙地樟子松×榆树混交林中沙地樟子松林带的土壤C/N先升高后降低,全P和速效P含量下降,N/P增加;榆树林带土壤C/N下降,速效P含量先升高后降低.沙地樟子松×怀槐混交林土壤全N含量在沙地樟子松林带先降低后升高,在怀槐林带先升高后降低.沙地樟子松混交林提高了土壤C、N储量,沙地樟子松应与榆树行间混交,与怀槐间隔2行混交.
    陕西省典型天然次生林和人工林生产力对气候变化的响应
    梁思琦, 彭守璋, 陈云明
    2019, 30(9):  2892-2902.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.022
    摘要 ( 329 )   PDF (2753KB) ( 87 )  
    本研究利用基于过程的动态植被模型LPJ-GUESS模拟并分析陕西省栎类林和刺槐林在未来时期(2015—2100年)不同气候情景下净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)的动态变化和趋势.结果表明: 与基准时期(1961—1990年)相比,未来时期陕北地区栎类林和刺槐林NPP将分别下降4.9%~29.5%、22.5%~56.2%,而在关中和陕南地区栎类林和刺槐林NPP将分别升高13.0%~49.0%、21.3%~62.9%; 未来时期,不同情景下的栎类林和刺槐林NPP均表现为RCP2.6<RCP4.5<RCP8.5;未来时期,2种不同类型森林在陕北、关中、陕南3个分区均表现为碳汇,栎类林在陕北和关中地区的碳汇功能更强,而刺槐林在陕南地区的碳汇功能更强;3个分区刺槐林在不同RCP情景下NEP的变化幅度均大于栎类林.
    冻融条件和土壤湿度对森林土壤渗漏液溶解性有机质含量与光谱结构特征的影响
    孔玉华, 朱龙飞, 吴浩浩, 傅平青, 徐星凯
    2019, 30(9):  2903-2914.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.005
    摘要 ( 294 )   PDF (1845KB) ( 145 )  
    土壤溶解性有机质(DOM)含量及其稳定性影响土壤碳氮循环关键过程,目前气候变化下森林土壤DOM含量及其光谱结构特征仍不明确.本研究利用长白山阔叶红松混交林和次生白桦林表层土壤进行室内冻融模拟试验,结合三维荧光光谱-平行因子分析方法,研究冻融强度和冻融循环次数及其交互作用对不同湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量、组分和光谱结构特征的影响.结果表明: 森林土壤渗漏液DOM含量及其组分因林分类型、土壤湿度、冻融强度、冻融循环次数不同而存在差异.2种林分土壤渗漏液DOM含量均在中湿度下最低,并受高强度冻融影响显著,且随冻融循环次数增加呈现先增加后降低的趋势.可鉴别DOM的3个荧光组分:胡敏酸类DOM、富里酸类DOM和蛋白类DOM;阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分以富里酸类物质为主,腐殖化程度较高;而次生白桦林土壤渗漏液DOM组分以胡敏酸类物质为主,3组分受冻融强度显著影响,稳定性较低.经冗余分析(RDA)发现,林分在很大程度上决定森林土壤DOM属性变化,次生白桦林土壤渗漏液DOM含量及其3组分荧光强度大于阔叶红松混交林;土壤湿度显著影响DOM芳香性,2种林分土壤渗漏液DOM芳香性均呈中湿度>高湿度>低湿度的趋势;随冻融强度增加,阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM芳香性显著降低;多次冻融循环显著提高2种林分土壤渗漏液DOM腐殖化程度.因此,不同冻融作用下,低湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量及其生物有效性呈现增加的趋势,尤其是次生白桦林土壤,可能会增加春季冻融期温带森林土壤溶解性有机质淋溶损失.这些结果可为深入研究野外冻融期温带森林土壤溶解性有机质周转机制提供参考.
    坡向对毛竹林土壤养分及其生态化学计量特征的影响
    陈涵兮, 海龙, 黄利民, 毛正荣, 柴彦君
    2019, 30(9):  2915-2922.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.025
    摘要 ( 274 )   PDF (700KB) ( 55 )  
    采集浙江省龙游县境内毛竹林地不同坡向(阴坡和阳坡)的土壤样品进行对比分析,研究坡向对毛竹林地土壤养分及其生态化学计量特征的影响.结果表明: 土壤养分受坡向和土层深度的影响,采样区内土壤的养分水平呈阴坡>阳坡、表层土壤>底层土壤的变化趋势.阴坡土壤的阳离子交换量、总有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、全钾和速效钾含量显著高于阳坡,分别高43.7%、103.8%、92.0%、75.5%、22.4%、89.4%和240.7%,而阴坡和阳坡土壤的全磷含量并无显著性差异.0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm 3个土层中,无论是阴坡还是阳坡,其土壤C/N差异均不显著,而阴坡土壤C/P显著高于阳坡,分别高180.8%、42.0%和54.3%;各土层中,阴坡和阳坡土壤的C/K和N/K之间的差异不显著,而阴坡和阳坡土壤的C/K和N/K在3个土层间存在极显著性差异.采样区域内阴坡土壤有机碳与全氮、全磷和全钾之间呈极显著的正相关关系,并且与各速效养分间也均呈极显著的正相关关系.总体而言,毛竹林阴坡的土壤养分及其生态化学计量特征优于阳坡.
    凋落物去除和氮添加对亚热带阔叶林土壤不同组分碳、氮的影响
    吴越, 马红亮, 尹云锋, 高人, 王梦思, 杨柳明
    2019, 30(9):  2923-2932.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.011
    摘要 ( 252 )   PDF (1123KB) ( 46 )  
    人类活动显著增加了氮沉降,对森林生态系统产生了不同程度的影响;凋落物在其分解过程中输入的大量有机碳、氮也会影响土壤碳氮的形成、稳定及转化.本研究选择亚热带常绿阔叶林,对样地进行8年氮添加[对照(0)、低氮(75 kg·hm-2·a-1)、高氮(150 kg·hm-2·a-1)]和控制凋落物处理(保留凋落物、去除凋落物),之后采集土壤样品,通过K2SO4、Na2B4O7、Na4P2O7、NaOH、H2SO4、Na2S2O4、HF等化学试剂逐级浸提土壤,测定各浸提液和残渣中的碳、氮含量,研究凋落物及氮添加对土壤矿物结合态碳、氮的影响.结果表明: 整体上,胡敏素(humin,H)组分的土壤碳、氮含量均为最高,分别占土壤全量的33.5%和33.3%.Na2B4O7溶液提取的土壤可溶性碳、氮含量最高,其次是NaOH和Na4P2O7溶液,3种试剂提取的土壤可溶性总碳、可溶性总氮以及可溶性有机氮分别占提取总量的46.2%、47.9%和76.5%.与对照相比,氮添加增加了Na2S2O4和H组分碳、氮含量;与保留凋落物比较,去除凋落物降低了Na2B4O7、H2SO4、Na2S2O4和H组分的碳含量,以及NaOH、HF和H组分的氮含量.保留凋落物和氮添加显著增加了K2SO4组分氮含量.可见,保留凋落物和外源氮通过影响化学稳定性不同的土壤组分的碳氮变化来改变土壤碳氮过程.
    辽东山区原始阔叶红松林主要树种空间结构特征
    毛沂新, 张慧东, 王睿照, 颜廷武, 魏文俊, 尤文忠
    2019, 30(9):  2933-2940.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.021
    摘要 ( 237 )   PDF (856KB) ( 60 )  
    维持森林结构多样性通常被认为是确保森林生态系统稳定性和生物多样性的有效方式.本研究以辽东山区原始阔叶红松林为对象,运用相邻木空间关系构建林分空间结构参数,探究顶极群落内部主要优势乔木的空间结构特征,并以此顶极群落为借鉴,为低质量次生林改造和人工纯林结构优化经营提供参考.结果表明: 辽东山区原始阔叶红松林林分的径级分布呈倒“J”形,林下更新良好,同时保持一定比例的大径木存在;林分平均角尺度为0.507,整体呈随机分布状态,混交度平均值为0.82,混交度强;平均大小比数为0.506,反映出林分整体处于中庸状态.林分中不同优势度在极强混交维度下出现了一定程度的分化,反映出处于中下层绝对劣势的小径级被压木和主林层的绝对优势木在不同垂直空间上的优化分布与利用.林分中各优势树种的分布也随机镶嵌于总体的随机格局之中.
    遮阴对闽楠叶绿素含量和光合特性的影响
    唐星林, 姜姜, 金洪平, 周晨, 刘光正, 杨桦
    2019, 30(9):  2941-2948.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.002
    摘要 ( 255 )   PDF (605KB) ( 41 )  
    为探讨闽楠对不同光环境的光合适应机制,以2年生闽楠幼苗为材料,设置3个光照处理(全光照、遮光率50%和遮光率78%),适应6个月后,测定其叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光同步数据,研究不同光环境处理对闽楠叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合特性的影响.结果表明: 3种光照处理下,闽楠叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)和类胡萝卜素含量大小次序为78%遮光率>50%遮光率>全光照,但不同光照处理对闽楠叶绿素a/b值没有显著影响.遮阴条件下,闽楠叶片光补偿点(LCP)降低,光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQY)升高,说明遮阴条件下闽楠叶片对弱光和强光的利用能力均有所提高;最大净光合速率(Pn max)、光下暗呼吸速率(Rd)和最大电子传递速率(Jmax)均增大.在不同处理间,闽楠叶片净光合速率(Pn)、CO2气孔导度(gsc)、胞间CO2浓度(Ci)和叶肉导度(gm)均存在显著差异.Pngm的大小顺序为: 78%遮光率>50%遮光率>全光照.78%遮光率处理下gsc显著大于全光照.50%遮光率条件和78%遮光率条件下Ci均显著小于全光照.78%遮光率条件下PSⅡ实际光量子产量(Fv′/Fm′)、PSⅡ光化学效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(J)均显著大于50%遮光率条件和全光照.由此可知,在遮阴条件下闽楠可以通过增加叶绿素含量、AQY、Jgscgm来增大光合能力.
    毛竹林植硅体碳封存速率估算的最佳鲜叶采样时间
    胡晓薇, 黄程鹏, 黄张婷, 姜培坤, 吴家森, 张云晴, 孙凯, 刘丽君
    2019, 30(9):  2949-2954.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.023
    摘要 ( 226 )   PDF (398KB) ( 72 )  
    本研究测定了毛竹林1年中不同月份现存鲜叶和凋落物的植硅体碳含量,通过比较不同月份鲜叶植硅体碳封存速率与全年凋落物植硅体碳封存速率,估算毛竹林植硅体碳封存速率的最佳鲜叶采样时间.结果表明: 毛竹鲜叶中植硅体和植硅体碳含量分别为23.45~101.07 g·kg-1和0.73~1.98 g·kg-1,且不同月份间差异显著;不同月份毛竹鲜叶植硅体碳封存速率为0.75~7.68 kg·hm-2·a-1,最大值和最小值分别出现在12月和4月,且差异显著;2月和12月毛竹鲜叶植硅体碳封存速率与全年凋落物植硅体碳封存速率之间无显著差异,可将2月和12月作为估算毛竹林植硅体碳封存速率的最佳采样月份.
    杉木和木荷种子萌发及幼苗生长对光梯度的响应
    刘青青, 黄智军, 郭思, 王大洋, 王昌辉, 王正宁, 马祥庆, 刘博
    2019, 30(9):  2955-2963.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.007
    摘要 ( 248 )   PDF (988KB) ( 148 )  
    光是影响种子萌发和幼苗生长的关键因素.为理解不同树种种子萌发及幼苗生长对光梯度变化的响应机制,本文研究了不同光照强度(分别为自然光强的100%、60%、40%、15%和5%)对杉木和木荷种子萌发及幼苗生长的影响,探讨了两树种种子萌发和幼苗生长对光照响应的差异性.结果表明: 光照强度对两树种的种子萌发和幼苗生长均具有显著影响. 随着光照强度的减弱, 杉木种子萌发率增大,萌发指数增大,木荷种子萌发率和萌发指数则先增大后减小,在40%光照强度下达到最大值.两树种幼苗存活率在全光照(100%光照)下均为0,在5%~60%光照处理下则随着光照强度的减弱而显著降低.两树种幼苗根长、地径和株高对光梯度变化的响应趋势一致,随着光照强度的减弱,根长显著减小,地径和株高则先增大后减小,在5%光照强度下达到最小.随着光照强度的减弱,杉木幼苗根、茎、叶及总生物量降低,木荷幼苗生物量积累在15%~60%光照强度下较高, 5%光照强度下最小,且相同光照强度下,木荷幼苗各部分生物量均大于杉木.两树种幼苗应对低光环境时,表现出较大的茎和叶的生物量分配比,而根生物量比和根冠比降低.表明杉木苗期生长不耐阴,需要相对较强的光照,而木荷苗期具有较强的耐阴性,对弱光环境的适应性更强,能够在郁闭的林冠下定植和正常生长.
    隔离降雨对亚热带米槠天然林土壤可溶性有机质数量及光谱学特征的影响
    陈滢伊, 司友涛, 鲍勇, 陈惠, 李帅军, 钱伟
    2019, 30(9):  2964-2972.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.009
    摘要 ( 240 )   PDF (2549KB) ( 42 )  
    全球气候变化背景下区域降雨格局变化可能深刻影响土壤可溶性有机质(DOM)的数量和质量.为了解亚热带森林土壤DOM对降雨减少的响应,通过6年不同强度(对照、-30%、-60%)的隔离降雨模拟试验,采用光谱技术,研究了降雨减少对亚热带米槠天然林不同深度土壤DOM数量和结构的影响.结果表明: 与对照相比,隔离降雨使0~10 cm土层中可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)含量显著降低,其中-30%处理DOC下降幅度小于DON, 而-60%处理DOC下降幅度大于DON,0~10 cm土层中DOC和DON含量都显著高于10~20 cm土层.-30%处理土壤DOM中源于微生物代谢的芳香类腐殖质和烷烃比例上升;-60%处理土壤DOM中微生物代谢产物的相对贡献率减少.除了隔离降雨后水分变化等直接影响外,微生物活性也是本试验区影响DOM数量和结构的重要因素.
    蚂蚁筑巢对西双版纳热带森林土壤微生物生物量碳及熵的影响
    陈闽昆, 王邵军, 陈武强, 曹润, 曹乾斌, 王平, 左倩倩, 张哲, 李少辉
    2019, 30(9):  2973-2982.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.036
    摘要 ( 239 )   PDF (728KB) ( 37 )  
    蚂蚁筑巢能够改变热带森林土壤理化环境,从而对土壤微生物生物量碳及熵的时空动态产生重要影响.本研究以西双版纳高檐蒲桃热带森林群落为对象,采用氯仿熏蒸法对蚂蚁巢地和非巢地土壤微生物生物量碳及熵时空动态进行测定.结果表明: 1)蚁巢地平均微生物生物量碳及熵(1.95 g·kg-1,6.8%)显著高于非巢穴(1.76 g·kg-1,5.1%);蚁巢地和非蚁巢地土壤微生物生物量碳呈单峰型时间变化趋势,而土壤微生物熵呈“V”型变化格局.2)蚁巢地和非巢地土壤微生物生物量碳及熵均具有明显的垂直变化:微生物生物量碳随土层加深显著降低,微生物熵则沿土层加深显著升高,但蚁巢微生物生物量碳及熵的垂直变化较非巢穴显著. 3)蚂蚁筑巢引起了巢内水分和温度的显著改变,进而影响土壤微生物生物量碳及熵的时空动态.土壤水分分别解释微生物生物量碳及熵的66%~83%和54%~69%,而土壤温度分别解释土壤微生物生物量碳及熵的71%~86%和67%~76%. 4)蚂蚁筑巢引起土壤理化性质变化对土壤微生物生物量碳和熵产生重要影响.蚁巢土壤微生物生物量碳与土壤有机碳、温度、全氮、含水率呈极显著正相关,与容重、硝态氮,水解氮呈显著正相关,与土壤pH呈极显著负相关;除土壤微生物熵与pH呈显著正相关外,与其他土壤理化指标均呈显著负相关.土壤总有机碳、全氮和温度对微生物生物量碳的贡献最大,而土壤总有机碳和全氮对微生物熵的负作用最小.因此,蚂蚁筑巢能够显著改变微生境(如土壤水分与温度)及土壤理化性质(如总有机碳及全氮),进而调控热带森林土壤微生物生物量碳及熵的时空动态.
    川西亚高山森林土壤动物对杨树和箭竹凋落物分解过程中微生物群落的影响
    蓝丽英, 杨万勤, 吴福忠, 刘育伟, 杨帆, 郭彩虹, 谌亚, 谭波
    2019, 30(9):  2983-2991.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.033
    摘要 ( 306 )   PDF (760KB) ( 54 )  
    为了解凋落物分解过程中碎屑食物链土壤动物与微生物的相互联系,本研究以川西亚高山森林杨树和箭竹凋落叶为对象,通过原位控制试验,于2016年4月至2018年4月采用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法,研究了土壤动物对两种凋落叶分解过程中微生物丰度、群落结构和多样性的影响.结果表明: 土壤动物的参与显著影响两个树种凋落叶分解过程中微生物PLFAs含量,降低了分解前240天的PLFAs含量,增加了分解360~480 d的PLFAs含量;土壤动物的参与降低了杨树分解过程中的真菌/细菌比值,增加了革兰氏阳性菌(G+)/革兰氏阴性菌(G-)比值,对箭竹分解过程中真菌/细菌和G+/G-比值的影响作用相反;两个树种凋落叶的微生物多样性和均匀性在分解的120 d和480 d维持着较高水平,在分解的360 d和720 d急剧降低,土壤动物的参与显著影响杨树凋落叶的微生物多样性和均匀性,但对箭竹影响不显著;土壤动物对凋落叶微生物PLFAs变化的影响随分解持续时间和树种变化存在差异.亚高山森林凋落物分解过程中土壤动物与微生物群落的相互作用随季节和树种变化具有变异性.
    氮素补给对呼伦贝尔草甸草原退化草地牧草产量和品质的影响
    刘卓艺, 王晓光, 魏海伟, 张志委, 杨国姣, 胡艳宇, 吕晓涛
    2019, 30(9):  2992-2998.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.003
    摘要 ( 235 )   PDF (606KB) ( 24 )  
    长期过度利用导致我国草原的生产功能严重衰退,适量补充关键性养分元素是提升牧草产量的关键.以往研究表明,氮素输入可提升牧草产量,但对牧草品质的影响鲜有涉及.本研究以内蒙古草甸草原退化草地为对象开展控制试验,旨在明确氮素补给如何通过改变不同植物类群的牧草品质和植物群落结构影响群落水平上的牧草品质.结果表明: 氮素输入显著提升了牧草产量达23%,主要得益于根茎禾草类群的贡献; 氮素输入对其他植物类群的生产力无显著影响.不同植物类群的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维含量均存在显著差异.氮素输入显著提高了根茎禾草、丛生禾草、豆科植物、苔草类植物的粗蛋白含量,提高了根茎禾草的粗脂肪含量,而对所有类群的粗纤维含量均无显著影响.在群落水平上,氮素输入显著提高了粗蛋白和粗脂肪含量.这对于理解氮素补给对草甸草原牧草生产的影响具有重要意义.
    荒漠区包气带土壤物理特征及其对地下水毛管上升影响的模拟
    周宏, 赵文智
    2019, 30(9):  2999-3009.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.016
    摘要 ( 200 )   PDF (1976KB) ( 25 )  
    以巴丹吉林沙漠边缘荒漠区域为研究对象,选取两种典型的沙丘土壤剖面(沙壤土和砂土混合,均一砂土)进行土壤物理特征分析,并在此基础上模拟了不同土壤因素对毛管水上升过程的影响,探讨毛管水上升变化与土壤物理性质的关系,试图揭示地下水-毛管水-土壤水之间的相互作用过程.结果表明:研究区地下水毛管上升主要受土壤容重和土壤黏粒含量的影响,并且毛管水上升高度在地下潜水层以上为沙壤土的剖面中能够达到152 cm;地下潜水层以上为砂土的剖面中为120 cm.砂土中毛管水补给区域各土层水分分布更为均匀,并且从潜水面至地面方向土壤含水量呈递减趋势,沙壤土中毛管水补给区域土壤水分变异较大.借助Hydrus-3D模型能够较好模拟多因子影响下的土壤毛管水运动过程.潜水面以上土壤结构变化显著影响毛管水上升和剖面水分分布状况,但毛管水上升是否受季节性蒸发变化的影响以及毛管水与植物需水的关系有待进一步探究.
    内蒙古草甸草原土壤理化性质和微生物学特性对刈割与氮添加的响应
    王志瑞, 杨山, 马锐骜, 王汝振, 冯雪, 李慧, 姜勇
    2019, 30(9):  3010-3018.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.034
    摘要 ( 402 )   PDF (843KB) ( 82 )  
    频繁的刈割和氮输入增加是导致草地生态系统退化的重要原因.土壤微生物学特性作为评估土壤质量的重要生物学指标,对草地刈割和氮输入增加的响应规律仍不十分明确.本研究依托内蒙古呼伦贝尔草原刈割复合氮添加野外实验平台,分析了土壤理化性质、土壤微生物生物量、土壤呼吸和土壤酶对刈割、氮添加的响应及其生长季动态变化.结果表明: 刈割显著降低了土壤微生物生物量碳、氮、磷和土壤呼吸(基础呼吸和底物诱导呼吸),与刈割后导致的水分限制及碳限制有关.刈割显著降低了氮磷获取酶(N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和酸性磷酸单酯酶)的活性,符合“资源分配假说”.氮添加显著降低土壤pH值,但土壤微生物生物量对氮添加和pH降低均无显著响应,表明氮输入增加引起的土壤酸化不是影响微生物生物量的主要因素.氮添加对土壤呼吸和酶活性也无显著影响,与以往在典型草原的大多数研究结果不一致.刈割和氮添加复合处理显著降低了土壤微生物生物量磷,但提高了土壤中有效磷含量,降低了酸性磷酸酶活性.微生物生物量碳、氮、磷和土壤呼吸等的相关参数均在7月最高,这与夏季高温多雨有关.土壤酶活性在春夏季较高,生长季末期较低.这表明在该草甸草原,刈割将导致土壤碳氮磷养分失衡,从而加剧草原退化;而氮添加在短期内并未对土壤微生物生物量和活性产生显著影响.
    施氮处理下植物光合对沙质草地土壤呼吸的调控作用
    林力涛, 韩潇潇, 于占源, 孙学凯, 黄月, 曾德慧
    2019, 30(9):  3019-3027.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.012
    摘要 ( 234 )   PDF (1350KB) ( 30 )  
    本研究以科尔沁沙质草地为对象,探讨施氮对沙质草地土壤CO2排放影响的光合调控机制.结果表明: 施氮可通过增加地上植物光合改变输送到地下的光合同化产物数量,进而对土壤呼吸速率产生调控作用.植物光合速率与土壤呼吸速率呈显著正相关,施氮后二者拟合函数斜率由0.236降至0.161,拟合方程截距差值(0.51 μmol·m-2·s-1)与施氮后夜间土壤呼吸速率提升值(0.52 μmol·m-2·s-1)相近.5—10月,施氮后光合速率改变值(比率)与土壤呼吸变化值(比率)呈显著正相关,偏相关分析显示,施氮后光合速率的改变值是影响土壤呼吸速率变化的有效解释因素(P<0.05).夜间土壤呼吸速率变化仍与地上植被活动存在重要联系,日均生态系统总光合是影响夜间土壤呼吸速率变化(ΔRs)的重要因素(P<0.01).植物光合而非温度条件是影响施氮后土壤呼吸速率变化的主要因素,因而,结合植物光合的同化产物控制途径为施氮对土壤呼吸影响机制研究提供新的重要补充.
    轮牧方式对荒漠草原土壤团聚体及有机碳特征的影响
    陆琪, 马红彬, 俞鸿千, 王丽, 沈艳, 许冬梅, 谢应忠
    2019, 30(9):  3028-3038.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.010
    摘要 ( 347 )   PDF (801KB) ( 44 )  
    合理的草地轮牧方式对草原的科学管理具有重要意义.以宁夏荒漠草原为研究对象,对围封禁牧、连续放牧和二区、四区及六区轮牧下0~30 cm土层土壤团聚体分布特征、稳定性、有机碳含量及其贡献率进行了研究.结果表明: 除围封禁牧草地以机械稳定性大团聚体为主外,其他处理的土壤水稳性团聚体均以微团聚体为主;增加轮牧分区有利于表层土壤水稳性团聚体含量的保持及大团聚体含量增加.机械稳定性团聚体分形维数在连续放牧下最大,增加轮牧分区则呈现减小趋势,但水稳性团聚体分形维数无明显变化规律;团聚体平均重量直径(MWD)及几何平均直径(GMD)在禁牧草地最大,且随着轮牧分区的增加而增大;MWD和GMD与微团聚体含量呈显著负相关.水稳定性大团聚体有机碳含量以六区轮牧和围封禁牧较高,二区轮牧和连续放牧较低;试验区微团聚体有机碳对土壤有机碳含量贡献率较高,但0~20 cm土层中,轮牧分区越多则大团聚体有机碳贡献率越高.从土壤团聚体及其有机碳特征考虑,六区轮牧为研究区荒漠草原最适宜的轮牧方式.
    高寒草甸根际土壤化学计量特征对草地退化的响应
    马源, 李林芝, 张德罡, 肖海龙, 陈建纲
    2019, 30(9):  3039-3045.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.004
    摘要 ( 213 )   PDF (2101KB) ( 45 )  
    为深入理解高寒草甸退化过程中根际和非根际土壤中碳(C)、氮(N)和磷(P)的化学计量特征和土壤养分的变化规律,并获得退化草地土壤养分和微生物养分限制的信息,本研究以祁连山东缘4个不同退化程度高寒草甸为对象,通过采集优势植物根际土(0~2 mm)和非根际土(0~10 cm)的土壤样品,分析了土壤C、N、P浓度和比例,土壤中可提取的C、N、P(Ext-C、Ext-N、Ext-P)的浓度和比例,参与C、N、P循环的胞外酶(β-1,4-葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、亮氨酸基肽酶、酸性磷酸酶)的活性和比例,以及土壤微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)的含量及比例.结果表明: 高寒草甸退化过程中优势植物根际养分含量高于非根际养分.随着高寒草甸退化程度的加剧,其土壤的C∶N∶P发生重大改变,表现出C∶N的严重失调,表明草地退化程度越高受到N的限制越严重.不同退化程度的高寒草甸中,经过对数转化的根际C-、N-和P-胞外酶的比例均偏离了在全球生态系统分析中获得的1∶1∶1比例,表明高寒草甸退化主要受到强烈的N限制,P次之.高寒草甸地区土壤全量养分含量较高,土壤中的速效养分较低,成为阻碍牧草生长的限制因子.
    放牧强度对荒漠草原建群种短花针茅空间异质性的影响
    张峰, 陈大岭, 赵萌莉, 郑佳华, 杨阳, 乔荠瑢, 赵天启
    2019, 30(9):  3046-3056.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.006
    摘要 ( 193 )   PDF (1748KB) ( 171 )  
    为探讨不同放牧强度下短花针茅种群密度空间分布的变化特点及差异,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原建群物种短花针茅为对象,分析了对照、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4块样地短花针茅种群小尺度空间分布异质性.结果表明: 短花针茅种群密度分别为重度放牧(27.81株·m-2)>中度放牧(22.17株·m-2)>对照(11.31株·m-2)>轻度放牧(10.76株·m-2),中度与重度放牧显著增加了短花针茅种群密度;通过半方差函数进行模型拟合,对照、轻度放牧、中度放牧及重度放牧样地短花针茅种群分布分别符合指数模型、球状模型、指数模型和球状模型;通过对短花针茅种群的空间分布格局分析,各样地结构比分别为对照(99.7%)>重度放牧(94.7%)>轻度放牧(92.7%)>中度放牧(87.9%),表明4块草地空间自相关性程度均较高,主要受结构性因素影响,中度放牧草地短花针茅种群结构比最小,受随机性因素影响相对较大;通过分形维数分析,4块草地空间结构良好,空间分布简单,并随着放牧强度增大,空间分布更简单且均质化;结合2D及3D图看,轻度放牧及重度放牧均造成短花针茅种群空间分布从梯度分布变成斑块分布,并使空间异质性降低.
    宁夏荒漠草原不同植物群落微斑块内土壤微生物区系特征
    杜雅仙, 康扬眉, 牛玉斌, 王攀, 余海龙, 张振师, 黄菊莹
    2019, 30(9):  3057-3065.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.032
    摘要 ( 218 )   PDF (891KB) ( 29 )  
    植物群落斑块化是天然放牧草地最基本的特征之一.为探索植物群落斑块化对土壤微生物群落组成及多样性的影响,本研究以宁夏荒漠草原为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法对比分析了不同植物群落微斑块内土壤微生物生物量和群落结构特征的变化.结果表明: 1) 4种植物群落微斑块内土壤微生物种类丰富,且都表现为细菌含量最高,真菌和放线菌含量较少,革兰氏阳性菌含量高于革兰氏阴性菌;2)4种植物群落中,甘草微斑块的土壤微生物总量显著高于猪毛蒿、苦豆子和黄芪;3)冗余分析表明,磷脂脂肪酸总量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、厌氧菌、真菌/细菌均与土壤有机碳呈显著正相关,与pH呈显著负相关,表明土壤有机碳、pH是荒漠草原土壤微生物生长和发育的重要影响因素.
    森林城市景观格局与热环境的关系——以龙泉市为例
    乐柯君, 方陆明, 何小兵, 郑辛煜
    2019, 30(9):  3066-3074.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.017
    摘要 ( 229 )   PDF (1614KB) ( 33 )  
    景观格局分异特征在相当程度上影响着城市热环境.本研究以国家森林城市龙泉市为对象,通过地温反演和空间分析反映9类景观温度特征,运用景观格局分析方法从1~3.5 km 6个尺度探索格局指数与热环境的相关性.结果表明: 龙泉市高温区及次高温区主要分布于东北至西南一带,以城乡居民地为主,低温区和次低温区主要分布于西北、东南区域,以公益林为主;对海拔700 m以下区域各景观类型地表温度的统计发现,针叶林地、阔叶林地、针阔混交林地、竹林地、水域的地温均值相对较低,灌木林地、其他林地、耕地、建设用地的地温均值相对较高;对景观格局与热环境的分析发现,类型水平格局指数较景观水平格局指数更具实际意义,建设用地与热环境的相关系数可达0.835,针叶林地、阔叶林地、针阔混交林地、水域次之,在-0.5~-0.4,不同林地类型的降温效果在空间尺度上的表达不同,阔叶林地、针阔混交林地更利于在大尺度上降温;林地的面积和蓄积量越大,越易出现地表温度低值.
    基于RS和GIS的石羊河流域生态环境质量空间分布特征及其影响因素
    郭泽呈, 魏伟, 张学渊, 李振亚, 周俊菊, 颉斌斌
    2019, 30(9):  3075-3086.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.013
    摘要 ( 306 )   PDF (2059KB) ( 54 )  
    基于RS和GIS技术方法,选取自然资本、社会压力和经济支撑3方面的11个指标,利用空间主成分分析法、变异系数法和层次分析法,构建自然资本指数(NCI)、社会压力指数(SPI)、经济支撑指数(ESI)以及生态环境质量评价指数(EQEI),对石羊河流域生态环境质量空间分布特征及影响因素进行分析.结果表明: 石羊河流域生态环境质量整体处于较差水平,生态环境质量等级为优、良的区域主要集中在流域上游的祁连山地区,等级为较差及其以下的区域主要集中在中、下游的低山丘陵区和荒漠区.石羊河流域EQEI值在西南-东北方向上具有两极分化现象,随着距离变化,该值变化幅度较大,存在明显的空间异质性.石羊河流域生态环境质量以高-低值两种聚集模式共存,主要呈现“断裂式”分布,并具备热点高度聚集、冷点高度聚集的特征.在石羊河流域生态环境质量的影响因素中,自然资本因素占据主导地位,社会压力因素次之,经济支撑因素的影响最小.
    中国省际绿色包容性效率的时空演变特征及其影响因素
    赵林, 吴殿廷, 金芮合, 王倩
    2019, 30(9):  3087-3096.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.020
    摘要 ( 229 )   PDF (1305KB) ( 110 )  
    采用考虑非期望产出的Super-SBM模型测度2000—2016年中国省际绿色包容性效率,分析了绿色包容性效率的时空演变特征,在此基础上运用面板Tobit模型识别了其影响因素.结果表明: 考虑社会因素和生态环境因素的绿色包容性效率明显低于仅考虑社会因素的包容性效率,绿色包容性因素对效率测算具有显著影响.2000—2016年,中国省际绿色包容性效率总体呈现先下降后上升的“U字型”演变轨迹,并具有明显的阶段性特征;省际间绿色包容性效率的绝对差异和相对差异均呈扩大趋势.中国省际绿色包容性效率空间上呈现不均衡格局特征,全国形成京津、长三角和珠三角3个高效率集聚区,低效率类型散布在西南、西北、华北、长江中下游部分地区.推进产业结构优化升级、提升地方政府宏观调控水平、优化进出口结构、充分发挥市场作用和提高科技创新水平,对于提高绿色包容性效率具有重要作用.
    异质背景下黄河三角洲潮沟的遥感提取方法
    王启为, 宫兆宁, 关鸿亮, 张磊, 井然, 汪星
    2019, 30(9):  3097-3107.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.019
    摘要 ( 218 )   PDF (7241KB) ( 32 )  
    以黄河三角洲为研究区域,针对该区域潮滩背景异质性强、潮沟宽度不一和潮沟各向异性强等特点,选取高分二号多光谱影像作为数据源,首先利用归一化水体指数(NDWI)和最大类间方差法(OTSU)提取宽阔潮沟,其次,使用改进的模糊C均值算法(MFCM)和多尺度高斯匹配滤波(MGMF),在削弱潮滩背景异质性的基础上增强细小潮沟,接着利用自适应阈值分割提取细小潮沟,最后合并细小潮沟和宽阔潮沟,形成完整的潮沟网络.不仅充分利用了高分二号影像的空间分辨率和光谱信息,也顾及了线状要素的几何特征,保证了潮沟提取结果的空间连续性.在4个局部测试区域,提取结果的Kappa系数大于0.8,总体精度高于97%,优于最大似然法和支持向量机.结果表明: 本研究提出的方法能够较完整地提取不同类型的潮沟,表现出较好的提取精度和稳定性,能够为潮沟的实时动态监测及其发育演化规律研究提供科学参考.
    基于景观格局和连接度评价的生态网络方法优化与应用
    刘骏杰, 陈璟如, 来燕妮, 骆博雅, 赵芳, 杜钦
    2019, 30(9):  3108-3118.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.014
    摘要 ( 223 )   PDF (1632KB) ( 58 )  
    景观生态学中常凭借最小累积阻力模型构建目标种生态网络,以提升破碎栖息地间的景观连接度,缓解生境破碎化负面影响.但传统最小累积阻力生态网络方法缺乏对生态网络的效用验证,对研究地的景观结构变化与生态过程的影响认识不足.本研究运用景观格局指数与连接度概率指数,定量评价生态网络构建前后的研究地景观结构与连接度特征,并以崇左白头叶猴栖息地生态网络为例,详尽叙述此生态网络方法的优化与应用过程.通过对白头叶猴栖息地斑块进行辨认、踏脚石斑块识别,对研究地用地类型进行划分并进行阻力赋值,运用最小累积阻力模型生成了20条白头叶猴栖息地生态网络廊道;然后利用景观结构指数与连接度概率指数结合的方法,对生成的生态网络结构和功能连接度进行评价.结果表明: 凭借最小累积阻力模型构建的目标种生态网络,能有效提升栖息地生境的完整性和连续性,降低总体破碎化水平,并改善生境质量.同时,该生态网络构建能提升生境景观的结构连接度与功能连接度,且两方面的连接度变化在结果上具有极显著的一致性(R2=98.3%,P<0.01).生态网络带来的景观结构方面变化与功能连接度的关联性不强,两种指数间的相互关系不如结构与功能的内在关系显著.
    大兴安岭地区生态系统完整性动态评价
    刘琼玉, 程全国, 魏建兵, 顾广贺
    2019, 30(9):  3119-3125.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.018
    摘要 ( 253 )   PDF (1115KB) ( 109 )  
    全球气候变化和人类干扰活动对陆地生态系统影响的强度和范围不断扩大,而在生态系统完整性评价研究中,针对中大尺度异质景观系统的评价方法较为缺乏.本研究从景观生态学的视角,基于大兴安岭地区2005、2010、2015年土地利用数据及植被净初级生产力数据,选择景观结构和景观稳定性两方面的指标,采用GIS数据处理和分析平台,综合评估大兴安岭地区景观变化特征和由这些指标表征的生态系统完整性动态.结果表明: 大兴安岭地区是以林地为主导的森林生态系统,林地优势度稳定在64.9%,远高于优势度第二位的草地;大兴安岭地区景观多样性指数在3个时期均为0.59,占景观多样性指数最大值的42.4%,说明该地区景观阻抗稳定性未发生变化;从大兴安岭地区各景观生物量来看,耕地及住宅用地呈逐年增加趋势,林地逐年减少,说明人为干扰对大兴安岭地区的影响在增强.
    灌水量对温室番茄土壤CO2、N2O和CH4排放的影响
    陈慧, 商子惠, 王云霏, 朱艳, 蔡焕杰
    2019, 30(9):  3126-3136.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.024
    摘要 ( 287 )   PDF (1077KB) ( 24 )  
    为揭示不同灌水量对温室番茄土壤CO2、N2O和CH4排放及作物产量的影响,提出有效的减排措施,试验设置充分灌溉(1.0W,W1.0;W为充分供水的灌水量)、亏缺20%灌溉(0.8W,W0.8)和亏缺40%灌溉(0.6W,W0.6)3个灌水水平,采用静态暗箱/气相色谱法于2017年4—12月对两茬温室番茄土壤CO2、N2O和CH4进行全生长季监测,分析土壤CO2、N2O和CH4排放对不同灌水量的响应.结果表明: 番茄两个生长季中,土壤CO2、N2O和CH4排放量均随着灌水量增加呈现逐渐增加的趋势(W1.0>W0.8>W0.6),除W0.6和W1.0处理间土壤N2O排放具有显著差异外,其他各处理间气体排放差异均不显著.与W1.0处理相比,W0.6和W0.8处理土壤CO2排放分别减小了12.2%和8.3%,N2O分别减小了19.1%和8.0%,CH4分别减小了11.0%和6.2%.番茄产量和由土壤N2O和CH4引起的全球增温潜势(GWP)均随灌水量增加而增加;与W1.0处理相比,W0.6处理产量和GWP显著减小,降幅分别为17.0%和22.9%,而W0.8处理对两者未产生显著影响.单位产量GWP随灌水量增加表现为先增加后降低的趋势(W0.8>W1.0>W0.6),处理间差异不显著.灌溉水利用效率(IWUE)随灌水量增加而降低,与W1.0处理相比,W0.6和W0.8处理IWUE分别增加了38.3%和9.4%.回归分析表明,土壤CO2排放通量与土壤水分呈指数负相关关系;土壤CH4通量与土壤水分呈线性正相关关系;当土壤温度小于18 ℃和大于18 ℃时,土壤N2O排放通量与土壤温度间均呈指数负相关关系.灌水增加了番茄产量和温室气体排放,但降低了IWUE.综合考虑番茄产量、IWUE和温室效应,推荐W0.8处理为较佳的灌溉模式.
    部分根区灌溉与合理密植对旱区棉花产量和水分生产率的影响
    罗振, 辛承松, 李维江, 张冬梅, 董合忠
    2019, 30(9):  3137-3144.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.030
    摘要 ( 288 )   PDF (705KB) ( 46 )  
    为揭示部分根区灌溉与合理密植在棉花产量和水分生产率上的互作效应及其生理学机制,探索旱区节水灌溉植棉的新途径,在内蒙古自治区西部大田条件下,采用两因子试验设计研究了灌溉方式(常规灌溉、亏缺灌溉、部分根区灌溉)和种植密度(13.5万、18.0万、22.5万株·hm-2)对棉花生长发育、产量、水分生产率和相关生理指标的影响.结果表明: 灌溉方式和种植密度及其互作对棉花生物产量、籽棉产量、产量结构和收获指数有显著影响.常规灌溉条件下,提高密度能显著提高生物产量和单位面积铃数,但铃重和收获指数显著降低,高密度与中等密度下的经济产量相当,并显著高于低密度处理;部分根区灌溉可显著提高棉花叶片中脱落酸(ABA)含量,并显著降低吲哚乙酸(IAA)含量,促进同化物向生殖器官的分配,提高收获指数.随着种植密度的提高,部分根区灌溉下单位面积铃数增加、铃重基本不变,高密度较中、低密度籽棉分别增产6.7%和11.5%.高密度下,部分根区灌溉与常规灌溉的籽棉产量相当,霜前花率提高22.5%,节水30%,水分生产率提高49.3%.种植密度对主茎功能叶光合速率没有显著影响,灌溉方式对光合速率有显著影响,亏缺灌溉显著降低了主茎功能叶的光合速率,而部分根区灌溉的叶片光合速率与常规灌溉相当.部分根区灌溉灌水侧根系茉莉酸(JA)含量和水通道蛋白基因(PIP)表达量显著高于常规灌溉,表明部分根区灌溉下,JA作为信号分子参与了灌水侧根系水分吸收的调控,PIP基因上调表达,根系吸水能力增强,保障了地上部叶片的水分平衡,进而维持了较高的光合速率.部分根区灌溉配合适当密植(22.5万株·hm-2)是旱区节水植棉的重要技术途径.
    施用生物有机肥对黄瓜连作土壤有机碳库和酶活性的持续影响
    曲成闯, 陈效民, 张志龙, 王诺, 闾婧妍, 张俊, 黄春燕
    2019, 30(9):  3145-3154.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.028
    摘要 ( 245 )   PDF (567KB) ( 33 )  
    采用田间定位试验和室内培养试验相结合的方法,研究了一次性施用生物有机肥对黄瓜连作土壤有机碳组分、有机碳矿化和酶活性的持续效应.结果表明: 连续种植4季黄瓜过程中,与对照处理(CK)相比,施用生物有机肥可明显增加黄瓜连作土壤总有机碳、活性碳库、缓效碳库和惰性碳库的有机碳含量,且随着黄瓜连作季数的增加,土壤惰性碳库比例逐渐增加;连续种植4季黄瓜后,施用生物有机肥处理中土壤有机碳累计矿化量和日均矿化量与CK相比分别增加了17.3%~31.0%和7.8%~43.0%,且在同一季黄瓜成熟期,施用生物有机肥还能提高黄瓜连作的土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶(中性)的活性,增幅分别为10.5%~62.1%、4.8%~25.5%、3.9%~21.4%和4.6%~66.4%.相关分析和通径分析结果表明,黄瓜连作过程中4种酶的活性与土壤有机碳各组分动态变化均呈显著相关,且黄瓜连作过程中土壤脲酶和蔗糖酶活性是影响有机碳矿化的主要生物酶.施用生物有机肥可提高黄瓜连作过程中土壤有机碳各组分含量和酶活性,增加土壤惰性碳库比例、有机碳累计矿化量和矿化速率,从而增强土壤固碳能力.
    干旱胁迫对甘薯苗期根系分化和生理特性的影响
    王金强, 李欢刘庆, 向丹
    2019, 30(9):  3155-3163.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.026
    摘要 ( 289 )   PDF (628KB) ( 71 )  
    以‘济薯26’和‘广薯87’为试验材料,采用砂培试验方法,以10%浓度的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,动态研究了干旱胁迫对甘薯发根分枝结薯期的3个不同阶段根系形态、内源激素、叶绿素荧光和活性氧代谢的影响.结果表明: 不同时期干旱胁迫均导致甘薯生物量显著降低,影响程度为移栽后第10天>第20天>第30天.与正常供水相比,移栽后10 d干旱胁迫导致甘薯平均直径和根体积下降幅度最大,其次是移栽后20 d,最后是移栽后30 d.双因素分析表明,不同时期和干旱胁迫显著影响了根系形态特征,且交互效应显著.不同时期干旱胁迫均显著降低了甘薯功能叶的叶绿素荧光特性,导致光合产物形成受阻,进而抑制了甘薯根系的分化.不同时期干旱胁迫均导致根系中促生长激素(吲哚乙酸和玉米素核苷)含量显著下降,抑制生长激素(脱落酸)含量显著上升,以及激素间比例失衡,从而抑制甘薯根系分化,且胁迫时间越早,甘薯根系分化受阻越严重.其中,济薯26根系分化受阻的严重程度显著低于广薯87.逐步回归分析表明,根内源激素和叶绿素荧光是影响平均直径和根体积的关键指标(R分别为0.936和0.972);通径分析表明,对甘薯平均直径和根体积的影响直接作用系数较大的是玉米素核苷、最大光化学效率和脱落酸.甘薯的水分临界期在发根分枝结薯期,其中移栽后第10天对干旱胁迫更敏感.在实际生产中,应加强栽苗后缓苗水分的供应.
    玉米与籽粒苋不同种植模式下植物生长及Cd累积特征
    郭楠, 迟光宇, 史奕, 陈欣
    2019, 30(9):  3164-3174.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.038
    摘要 ( 328 )   PDF (1017KB) ( 39 )  
    为实现Cd污染农田边生产边修复的目标,采用田间原位修复的方式,将玉米与籽粒苋在Cd污染农田中以5种不同的间作模式种植: 交替宽窄行玉米宽行间作单行籽粒苋(T1)、交替宽窄行玉米宽行间作双行籽粒苋(T2)、等行距双行玉米间作单行籽粒苋(T3)、等行距双行玉米间作双行籽粒苋(T4)、玉米/籽粒苋等4行距间作(T5),并以玉米(CK1)和籽粒苋(CK2)单作种植作为对照,探究不同间作结构配置对作物与超富集植物生长及Cd累积特征的影响.结果表明: 1)与CK1相比,各间作模式单株玉米的籽粒产量呈增加趋势;T1间作模式玉米的籽粒产量较CK1增加10.5%,T4和T5间作模式玉米的籽粒产量较CK1分别减少6.3%和5.4%,T2和T3间作模式基本稳产;间作籽粒苋地上部单株生物量及单位面积产量较CK2分别显著减少69.5%~95.7%和83.9%~96.9%. 2)各间作模式玉米籽粒Cd含量较CK1呈减少趋势,而间作籽粒苋Cd含量较CK2呈增加趋势. 3)与CK2相比,各间作模式籽粒苋的富集系数、转运系数、有效转运系数均呈增加趋势;间作籽粒苋地上部Cd的单株及单位面积提取量较CK2分别显著减少40.4%~86.7%和70.4%~88.9%;各间作模式玉米与籽粒苋地上部Cd的单位面积提取总量高于单作玉米,但低于单作籽粒苋. 4)各间作模式玉米根际土有效态Cd含量及籽粒苋根际土总Cd、有效态Cd含量分别较单作玉米及单作籽粒苋呈增加趋势,但对非根际土没有显著影响.本研究中,T1间作模式有利于玉米籽粒产量的提高,T5间作模式有利于籽粒苋Cd提取量的最大化.
    LED红、蓝、白组合光对茄子幼苗质量和果皮品质的影响
    杜玉芬, 高志, 狄清华, 杨凤娟, 王秀峰, 魏珉, 米庆华, 李岩
    2019, 30(9):  3175-3182.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.027
    摘要 ( 265 )   PDF (696KB) ( 36 )  
    本试验采用发光二极管(LED)精准调控光源环境,以‘改良大龙茄’为试材,在前期探明红/蓝组合光(R/B)=3/1有利于培育茄子壮苗基础上,以R/B=3/1(9/3,CK1)和LED白光(W,CK2)为对照,分别设定LED红蓝白组合光为: R/B/W=3/1/1(9/3/3,T1)、R/B/W=9/3/8(T2)、R/B/W=3/1/6(9/3/18,T3)和R/B/W=3/1/16(9/3/48,T4),研究其对茄子幼苗生长、根系发育及定植后茄子产量和品质的影响,以期为茄子集约化高效育苗和设施生产补光提供理论依据和技术指导.结果表明: R/B/W=9/3/8组合光处理下,茄子幼苗株高、茎粗、壮苗指数、地上部干重、根干重、根系发育,以及定植后茄皮花青素、类黄酮含量和前期产量均较高;R/B/W=3/1/1组合光处理下,幼苗根冠比、定植后茄皮总酚和果肉中可溶性糖含量较高;而R/B/W=3/1/6组合光处理下,全株叶面积及定植后茄子果肉中游离氨基酸含量较高;R/B/W=3/1/16组合光处理下,定植后茄子果肉中可溶性蛋白含量较高.不同红蓝白组合光可不同程度提高茄子幼苗质量及定植后茄子前期产量和品质,以R/B/W=9/3/8组合光效果最显著.
    土壤有机碳和微生物群落结构对多年不同耕作方式与秸秆还田的响应
    傅敏, 郝敏敏, 胡恒宇, 丁文超, 翟明振, 张海依
    2019, 30(9):  3183-3194.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.039
    摘要 ( 324 )   PDF (995KB) ( 91 )  
    土壤有机碳对维持陆地生态系统功能和缓解土壤退化问题至关重要,土壤微生物参与土壤有机碳的循环过程,而耕作方式与秸秆还田影响土壤有机碳和微生物群落.本试验采用裂区试验设计,耕作方式为主区,分别设深松(ST)和旋耕(RT)处理,副区为秸秆还田量,分别设秸秆全还田(F)和秸秆不还田(0)处理,采用Illumina测序技术测定土壤微生物群落结构和固碳功能基因,并测定了2012—2017试验年间土壤有机碳含量.结果表明: 1)深松耕作和秸秆还田均显著提高了pH、微生物生物量碳、总氮、粉粒含量、黏粒含量,而显著降低了砂粒含量; 2)试验年间各处理的土壤有机碳(SOC)含量均呈增加趋势,但与旋耕耕作和秸秆不还田处理相比,深松耕作和秸秆还田处理的平均有机碳增量分别显著提高30.6%和33.2%; 3)土壤中最丰富的细菌类型为变形菌门,其次为酸杆菌门和芽单胞菌门; 4)深松秸秆还田处理(STF)具有较高的微生物多样性; 5)除砂粒含量外,土壤pH、微生物生物量碳、总氮、粉粒和黏粒含量均促使深松秸秆全还田处理下的微生物群落结构向着有利于有机碳积累的方向发生变异; 6)除二糖和寡糖代谢途径外,CO2固定、发酵、主要碳水化合物代谢、一碳代谢、糖醇、有机酸、糖苷水解酶类的代谢功能基因丰度均表现为深松耕作显著高于旋耕,且均与土壤有机碳呈正相关关系.因此,深松结合秸秆还田能够改善土壤基本性质与土壤微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和解决土壤退化问题.
    丛枝菌根真菌与放线菌对辣椒和茄子的促生防病效应
    宁楚涵, 李文彬, 张晨, 刘润进
    2019, 30(9):  3195-3202.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.037
    摘要 ( 298 )   PDF (1433KB) ( 24 )  
    丛枝菌根真菌(AMF)和植物共生放线菌(PSA)具有促进植物生长、抑菌、抗逆和防病等作用.然而,AMF与PSA之间是否能协同发挥促生防病作用值得探究.本试验旨在评价AMF和PSA对茄科蔬菜的促生防病效应,获得高效AMF+PSA组合.温室盆栽试验采用辣椒(羊角椒)和茄子(黑冠长茄子),分别接种和不接种AMF摩西斗管囊霉(Fm)、变形球囊霉(Gv)、PSA浑圆链霉菌(H6-1)、娄彻氏链霉菌(S2-2)、珊瑚链霉菌(D11-4)和病原真菌灰葡萄孢,共48个处理,测定各处理植株生长、发病和根系共生体发育状况等.结果表明: Fm与PSA能相互促进侵染定殖,而Gv与PSA相互抑制.与不接种对照相比,接种AMF、PSA和AMF+PSA各处理均能不同程度地提高辣椒和茄子植株的光合性能、根系活力和生长量.接种病原真菌条件下,接种AMF和PSA处理均显著促进植株生长,降低植株的病情指数,其中,PSA的促生防病效应大于AMF,Fm+H6-1组合对辣椒的促生防病效果最好,对灰霉病的防效达69.1%;Fm+D11-4对茄子的促生防病效果最佳,对灰霉病的防效达75.5%.在本试验条件下,Fm+H6-1和Fm+D11-4分别是辣椒和茄子促生防病的高效组合,有待进一步开展田间试验.
    贵州石漠化区布依族传统村落人居环境适宜度
    张元博, 黄宗胜, 陈旋, 郭小兰, 冯微微, 刘逸夫, 庞敏, 方银
    2019, 30(9):  3203-3214.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.015
    摘要 ( 222 )   PDF (1685KB) ( 25 )  
    为了解传统村落人居环境对石漠化及地形地貌的适应性,采用德尔菲法、综合权重法确定了石漠化区布依族传统村落人居环境适宜度评价指标体系及权重,并收集指标数据和确定人居环境适宜度值与阈值,综合分析了人居环境适宜度.结果表明: 10%的布依族传统村落位于强度与极强度石漠化区,且有择优环境的传统;人居环境适宜度指标体系由经济、历史文化、生态、社会、建筑环境适宜度5个一级指标及26个二级指标组成,该指标体系对喀斯特区村落均适宜;总体上,综合环境适宜度值(2.81~3.77)与经济(0.77~1.17)、历史文化(0.39~0.50)、生态(0.83~1.07)、社会环境(0.38~0.53)适宜度值随石漠化强度递增而递减,而建筑(0.43~0.51)则无显著变化,石漠化对经济、历史文化、生态和社会环境影响深远且有协同关系;人居环境适宜度阈值下限为2.93,低于2.93可考虑搬迁或采取措施提高其值;山地半坡传统村落人居环境适宜度值(3.56)高于洼地(3.42)和谷地(3.16);石漠化区传统村落人居环境适宜度比普通村落高,但低于常态地貌,其主因是经济与生态的差异;石漠化区传统村落人居环境提升应加强石漠化综合治理及政策支撑,发展生态经济与旅游及保护历史文化或生态移民.本研究可为喀斯特区村落人居环境保护规划、建设等提供理论依据.
    改性粉煤灰对废水中镉的吸附作用
    黄训荣, 赵航航, 张贵宾, 李竞天, 吉普辉
    2019, 30(9):  3215-3223.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.040
    摘要 ( 207 )   PDF (1342KB) ( 54 )  
    以工业固废粉煤灰(FA)为原料,将其与NaOH和Ca(OH)2混合后,在250 ℃下焙烧1.5 h,制得改性粉煤灰(MFA).利用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)、全自动比表面积分析仪(BET)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)等技术分析MFA的理化性质.BET分析表明,MFA的比表面积比FA增大了20.6倍.SEM分析表明,FA表面玻璃相溶解,表面粗糙,具有多孔结构.FTIR分析表明,-OH官能团在Cd2+的吸附过程中具有重要作用.静态吸附试验研究表明,当MFA的投加量为0.2 g、Cd2+初始浓度为100 mg·L-1、溶液pH为7、25 ℃下吸附90 min时,Cd2+的去除率达到97.3%;共存阳离子(K+、Na+、Mg2+和Ca2+)均会抑制MFA对Cd2+的吸附,其中Ca2+的抑制作用最强.Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学方程能较好地描述Cd2+在MFA上的吸附行为,且最大吸附量为55.77 mg·g-1.热力学研究表明,MFA对Cd2+的吸附是一个自发的吸热过程.MFA吸附能力优于FA,在废水处理方面有一定的应用前景.
    生石灰和钙镁磷肥对酸化川党参土壤的改良效果
    周武先, 何银生, 朱盈徽, 张美德, 段媛媛, 黄大野, 徐大兵, 艾伦强
    2019, 30(9):  3224-3232.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.008
    摘要 ( 227 )   PDF (991KB) ( 28 )  
    为解决川党参生产过程中土壤酸化的问题,研究不同用量生石灰和钙镁磷肥处理酸化土壤后川党参的种子萌发、幼苗生长及土壤交换性酸和微生物群落结构的变化.结果表明:与对照相比,生石灰和钙镁磷肥处理酸化土壤后显著提高了川党参种子的成苗率,增幅分别为147.7%~326.7%和270.1%~311.2%,川党参幼苗的株高最大增幅分别为516.7%和546.3%,根长最大增幅分别为798.0%和679.2%.生石灰和钙镁磷肥用量为1‰~4‰时,川党参幼苗的叶绿素相对含量、抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量均显著提高,丙二醛和超氧阴离子自由基含量显著降低,土壤pH分别提高0.88~2.02个单位和0.23~1.19个单位,土壤交换性铝含量分别下降53.0%~95.3%和17.6%~81.3%.生石灰和钙镁磷肥用量为2‰~4‰时,土壤中细菌和放线菌的丰度显著增加;2‰生石灰和4‰钙镁磷肥处理显著降低土壤中真菌的丰度.盆栽试验显示,生石灰和钙镁磷肥用量分别为1‰~4‰时,川党参根茎鲜重分别提高40.5%~78.5%和28.4%~78.8%.综上,生石灰和钙镁磷肥改良酸化川党参土壤(pH 4.12,土壤容重1.15 g·cm-3,耕作层厚度15 cm)的适宜施用量分别为1.73~3.45 t·hm-2和3.45~6.90 t·hm-2;酸化土壤经处理后可达到川党参幼苗生长的适宜土壤pH(5.5~6.5).
    海州湾鱼类群落功能多样性的时空变化
    张晓妆, 王晶, 徐宾铎, 张崇良, 薛莹, 任一平
    2019, 30(9):  3233-3244.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.035
    摘要 ( 300 )   PDF (1870KB) ( 62 )  
    功能多样性是联系物种、生态环境和生态系统功能的基础.从功能多样性的角度研究群落结构,有助于更好地理解生物多样性与生态系统功能之间的关系.本研究根据2011—2017年(除2012年外)春、秋季海州湾渔业资源底拖网调查数据,选取反映鱼类摄食、运动、生态适应性、繁殖行为和种群动态特征的13个功能性状,利用功能丰富度指数、功能均匀度指数、功能离散度指数和群落特征加权平均数指数(CWM),研究了海州湾鱼类群落功能多样性的季节、年际和空间的变化.结果表明: 海州湾鱼类群落功能多样性指数具有显著的季节差异,其中秋季功能丰富度指数显著高于春季,春季功能离散度指数显著高于秋季,鱼类洄游是造成功能多样性指数季节变化的主要原因;CWM分析表明,春季鱼类群落优势种为营养级较高、运动能力较强、生长系数、恢复力和脆弱性较高的冷/暖温性鱼类,秋季则相反,春、秋季鱼类群落均以产浮性卵鱼类为主;鱼类群落功能多样性指数呈现一定的年际变化,其中春、秋季各功能多样性指数在不同年际均呈波动趋势,表明海州湾鱼类群落稳定性较低;鱼类群落功能多样性指数呈现显著的空间差异,其中20 m以深远岸水域功能离散度指数较高.海州湾鱼类群落功能多样性具有明显的时空变化特征,鱼类生态位与其对资源的利用均随季节、年际和空间而变化.
    综合评述
    生物炭的稳定性及其对矿物改性的响应机制研究进展
    高诚祥, 刘玉学, 汪玉瑛, 吕豪豪, 何莉莉, 杨学云, 杨生茂
    2019, 30(9):  3245-3251.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.029
    摘要 ( 303 )   PDF (445KB) ( 61 )  
    生物炭具有高度的碳素稳定性,是一种能有效缓解温室效应的固碳材料.研发碳素持留率高和稳定性强的生物炭对固碳减排具有重要意义.矿物改性处理能对生物炭的稳定性起调控作用,但目前相关研究并未得到足够重视,相应调控机理尚不十分清楚.本研究首先对生物炭稳定性的评价指标进行了归纳,主要包括H/C原子比、O/C原子比、稳定性系数R50、挥发性物质含量、碳素热失重率、碳素(化学)氧化损失率、微生物矿化量等.其次,在分析生物炭稳定性影响因素(如原料类型、炭化条件、外界环境等)的基础上,综述了矿物改性对生物炭稳定性影响的研究进展,并探讨了稳定性增强和减弱的响应机制,认为生物炭稳定性的增强响应主要是基于矿物本身的物理阻隔作用,以及矿物与生物炭之间通过交互作用形成的有机矿物复合体对生物炭起到的保护作用,在一定程度上抑制生物炭的降解;而生物炭稳定性的减弱响应则主要与特殊矿物组分有关,例如含铁矿物组分在高温下促进生物炭的降解.最后对未来的研究方向进行了展望,以期进一步推动生物炭固碳减排技术的发展,并为获得稳定性更强的生物炭提供技术支撑和理论依据.
    水环境中药物和个人护理品(PPCPs)的污染现状及对藻类的毒性研究进展
    丁腾达, 李雯, 阚啸林, 李菊英
    2019, 30(9):  3252-3264.  doi:10.13287/j.1001-9332.201909.031
    摘要 ( 300 )   PDF (646KB) ( 78 )  
    药物和个人护理品(PPCPs)因持续排放到水环境且对水生态环境和人类健康造成潜在威胁而受到广泛关注.藻类作为水体重要的初级生产者,对水体的生态平衡和稳定起着重要的作用.本文围绕地表水PPCPs污染,介绍了不同国家和地区地表水体中PPCPs的浓度分布和污染特征,并从毒性效应、生物累积及潜在的生态风险等方面,综述了PPCPs对藻类的污染生态学研究进展,阐述PPCPs对藻类的毒性效应及机制,PPCPs在藻类中的生物累积,以及地表水体PPCPs的生态风险,为地表水体PPCPs的相关标准制定和修订,以及水体生态环境健康风险评价提供参考.