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2020年 第31卷 第1期    刊出日期：2020-01-15

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2020, 31(1):  0-0. 

摘要 ( 160 )   PDF (472KB) ( 383 )  

中亚热带濒危植物毛红椿和南方红豆杉种内与种间竞争差异

徐佳文, 石福习, 张朝晖, 万松泽, 吴盼盼, 刘姗姗, 毛瑢

2020, 31(1):  1-8.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.006

摘要 ( 468 )   PDF (575KB) ( 401 )  

濒危植物是全球生物多样性的重要组成部分,为了弄清中亚热带地区不同生长型濒危乔木树种的竞争模式及其机制,研究了江西九岭山国家级自然保护区毛红椿和南方红豆杉的种内与种间竞争差异。结果表明: 阳性落叶树种毛红椿种群的竞争压力主要来自于同种个体,种内竞争指数占总竞争指数的66.4%,耐阴常绿树种南方红豆杉种群主要受种间竞争的影响,种间竞争指数占总竞争指数的68.7%。2种濒危植物受到的种内、种间以及总竞争强度均随着林木径级的增大而逐渐减小,表明竞争压力由幼林向成熟林逐渐降低。在生长过程中,毛红椿以种内竞争引起的自疏作用为主导,南方红豆杉则由种间竞争引起的他疏作用为主导。毛红椿和南方红豆杉种群在更新过程中,小径级个体都要经历强度较大的种内或种间竞争选择才能发育为成树。由于主要竞争压力的来源差异,对于生活在中亚热带同一区域内不同生长型的濒危植物应该采取不同的生物多样性保育措施。

降水增加对古尔班通古特沙漠两种短命植物生长的影响

张岚, 张玲卫, 刘会良, 陈艳锋

2020, 31(1):  9-16.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.004

摘要 ( 430 )   PDF (1251KB) ( 389 )  

短命植物是荒漠生态系统中的重要组成部分,发挥着重要的生态功能,对其不同生长阶段形态特征及生物量积累与分配进行研究,有助于深入了解荒漠短命植物的功能特征及生存策略。本研究选取古尔班通古特沙漠2种短命植物——毛穗旱麦草和小花荆芥为对象,通过野外增水30%、50%,分析降水增加对二者不同生长阶段形态、生物量特征的影响。结果表明: 增水30%、50%均促进毛穗旱麦草植株生长,增水处理下叶面积增幅为14.2%～188.5%,繁殖器官生物量最大增幅为55.9%。增水对小花荆芥植株影响存在生长阶段的差异性,展叶期增水对小花荆芥植株生长均有促进作用,而果熟期增水50%小花荆芥叶面积、株高、繁殖器官生物量分别降低54.9%、20.5%、43.2%。两种短命植物对降水增加的响应具有物种特异性,未来降水增加可能会改变二者生存策略,进而对群落组成与结构产生影响。

红壤侵蚀退化马尾松林下不同治理模式土壤化学计量特征

王玉婷, 查轩, 陈世发, 白永会, 毛兰花, 常松涛

2020, 31(1):  17-24.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.007

摘要 ( 318 )   PDF (822KB) ( 251 )  

以南方红壤严重侵蚀退化地低效林改造、乔灌草混交、浅沟播草、封禁治理4种治理模式马尾松林地为对象,研究不同治理模式和不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和枯落物养分含量及其化学计量特征,为该区水土流失治理和植被恢复提供科学依据。结果表明: 不同治理模式下土壤SOC、TN、TP和枯落物P含量差异显著,土壤和枯落物养分含量均显著高于对照,改善效果均以乔灌草混交最好。土壤SOC、TN和TP含量总体上随土层增加而减少;而浅沟播草治理模式表现为,土壤SOC、TN、TP含量均随着土层增加呈先减小后增大的趋势,养分含量在5～20 cm土层达到最低值;不同治理模式下土壤C:N、C:P、N:P和枯落物C:P均存在显著差异,土壤空间变异性表现为土壤C:N>C:P>N:P。土壤C:N除乔灌草混交外,其他治理模式处于较低水平,而土壤C:P和N:P整体上较高。枯落物C:N、C:P和N:P与土壤呈相反的变化规律,低效林改造和乔灌草混交远小于对照。土壤C:N和C:P主要受控于土壤SOC含量和枯落物C含量,土壤N:P主要受控于土壤TP含量和枯落物P含量。土壤化学计量比还受土壤含水量、土壤容重、pH等因素的影响,枯落物与土壤养分之间关系密切并表现出相似的变化规律。

经营措施对毛竹林土壤不同组分有机碳、氮及化学结构的影响

杨传宝, 倪惠菁, 苏文会, 钟哲科, 张小平, 卞方圆, 李雯

2020, 31(1):  25-34.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.002

摘要 ( 482 )   PDF (1311KB) ( 246 )  

以次生常绿阔叶林为对照,选择立地条件相近的无经营、粗放经营和集约经营3种类型毛竹林为研究对象,应用密度-粒径联合分组以及化学、生物分析和傅里叶变换红外光谱(FTIR)方法,探讨经营措施对毛竹林土壤不同组分有机碳、氮含量,分配比例及结构特征的影响。结果表明: 与对照相比,无经营和粗放经营毛竹林显著提高了土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、游离态颗粒有机碳、氮、可溶性有机碳(DOC)、氮(DON)和矿物结合态有机碳、氮的含量。无经营毛竹林虽然显著增大了游离态颗粒有机碳、氮的分配比例,但其与黏土矿物结合的有机碳依然是土壤有机碳的最大贮存库(67.6%)。集约经营导致竹林土壤有机碳、全氮的贮量及各组分有机碳、氮含量下降,但明显增大了DOC/TOC、微生物生物量氮与全氮比值以及微生物生物量碳和土壤有机碳的比值(微生物商)。经营措施对土壤有机碳的化学结构也具有显著影响。与对照相比,无经营和粗放经营毛竹林土壤有机碳中酚醇-OH、脂肪族-CH、芳香族C=C和羰基C=O吸收峰相对强度增强,土壤疏水性显著增加。土壤有机碳的脂肪碳、芳香碳和疏水性与土壤碳氮总量呈显著正相关,与微生物商呈显著负相关。在人为干扰减少的情况下,毛竹林凋落物、根系等有机质残体输入量的增多引起土壤难分解化合物的相对积累,使有机碳化学稳定性明显增强。同时,土壤黏土矿物质对土壤有机碳起到了很好的保护作用,通过矿物-有机碳复合使土壤碳储存稳定性更高,进而有利于土壤碳的长期保存。

基于无人机低空遥感的荒漠植被覆盖度与归一化植被指数验证及其对水热梯度的响应

唐亮, 何明珠, 许华, 贾谱超

2020, 31(1):  35-44.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.014

摘要 ( 378 )   PDF (2639KB) ( 334 )  

为了验证在荒漠地区MODIS-NDVI产品的精度以及为在气候变化背景下荒漠草地的科学管理提供依据,本文利用无人机低空遥感研究了干旱荒漠地区植被覆盖度(FVC)和归一化植被指数(NDVI)对水、热梯度的响应规律。在内蒙古阿拉善荒漠地区的100个样点采用GreenSeeker手持光谱仪获得NDVI值(NDVI_R),通过MODIS-NDVI数据产品提取每个样点的NDVI(NDVI_M),借助NDVI_R验证NDVI_M的精确度;通过无人机遥感手段获得每个采样点的FVC(FVC_U),利用像元二分模型反演每个样点的FVC(FVC_M),借助FVC_U验证FVC_M的精确度;并结合气象数据探讨基于无人机低空遥感的荒漠地区FVC和NDVI对水热梯度的响应。结果表明: MODIS-NDVI数据产品能够反映阿拉善地区的NDVI,精确度为84.2%,但比真实值高15.7%;FVC_M能够反映阿拉善地区的FVC状况,精确度为83.1%,但比真实值低14.8%;不同采集方式获得的NDVI受气象因子的影响程度不同,NDVI不仅受气温和降雨的影响,也受地温、蒸发量以及两者相互作用的影响,由于受大气影响程度不同, NDVI_M受地温、蒸发量、降水量的影响比NDVI_R大,NDVI_R受气温的影响比NDVI_M大。在阿拉善地区研究FVC随水热梯度的变化不仅要考虑降水量和气温,还应考虑蒸发量、地温以及气象因子之间相互作用的影响,其中,气温与降雨、蒸发量与地温以及气温与蒸发量之间相互作用对FVC_U的影响较大。

基于视觉特性的川西亚高山秋季景观林色彩量化及景观美学质量评价

张小晶, 陈娟, 李巧玉, 刘锦春, 陶建平

2020, 31(1):  45-54.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.016

摘要 ( 388 )   PDF (1847KB) ( 302 )  

景观美学质量评价是森林资源管理体系中的重要环节,色彩是秋季景观林的重要组成部分,色彩的定量分析及科学地进行景观美学质量评价对秋季景观林的经营管理具有重要意义。本研究通过美景度评判法评估川西亚高山秋季景观林整体的美学质量,根据人眼视觉特性从色彩组成和色彩空间格局两方面定量分析色彩特征对秋季景观林观赏价值的影响。结果表明: 根据美景度值将川西亚高山秋季景观林景观美学质量从高到低划分为5个等级(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),71.5%的景观属于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等级,说明川西亚高山秋季景观林具有较高的观赏价值;按美景度值大小排序,阔叶混交林的景观美学质量大于针阔混交林和纯林;在色彩要素综合指标评价体系中,按指标权重大小排序,色彩斑块异质性因子>秋季主色调因子>色彩饱和度与明度因子>色彩多样性与均匀度因子;通过聚类分析将川西亚高山秋季景观分为3类,其中,观赏价值较高的秋季景观林具有斑块破碎化和异质性程度大、秋季彩色占比大、绿色占比小、高明度和高饱和度、高色彩多样性指数和高均匀度指数的色彩特征;群落中植物或彩叶植物越丰富,多样性和均匀度指数越高,美景度值越大。在秋季景观林的打造中,应注重色彩的多样性和破碎化处理,通过种植和培育叶色多样且色泽鲜亮的树种来提高秋季景观林的美学质量。

2001—2017年我国森林火灾时空分布特征

乔泽宇, 房磊, 张悦楠, 杨健, 江涛, 袁昊

2020, 31(1):  55-64.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.015

摘要 ( 538 )   PDF (2584KB) ( 443 )  

基于遥感的过火面积产品可提供连续、时空特征明确的火斑信息,是研究区域尺度森林火灾分布特征的重要数据来源,但精度仍有待改进。本研究结合250 m全球过火面积产品(CCI_Fire)和30 m全球森林变化(GFC)产品,通过数据整合获取改进后的森林火斑产品(CCI_GFC),并运用已有火斑数据对CCI_GFC产品进行精度验证;结合我国宏观生态区划与网格化(0.05°×0.05°)分析,利用改进后产品对2001—2017年间全国林火特征进行分析。结果表明: CCI_GFC产品的火斑识别率(RR)、变异解释量(R²)、均方根误差(RMSE)、均方绝对百分比误差(MAPE)等精度指标(分别为83%、0.91、0.28、8.5%)均优于原始CCI_Fire产品(分别为74%、0.86、0.36、11.8%)和MCD64A1产品(分别为35%、0.78、0.48、17.3%)。2001—2017年,全国总森林过火面积约为1211万hm²,年过火面积呈显著下降趋势;低(0<森林过火面积比例BFR≤40%)火烧频率区为主,占总过火区域的79%,中(40%<BFR≤80%)、高(80%<BFR≤120%)火烧频率区各占11%、10%;不同生态区的林火季节性特征差异明显,温带和热带-亚热带生态区的主要林火季节分别为春、秋季(5月、10月)和春、冬季(11月至翌年3月)。

11种树种的树皮抗火性

王明霞, 单延龙, 尹赛男, 季鑫, 王雅钧, 袁博涵

2020, 31(1):  65-71.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.020

摘要 ( 621 )   PDF (495KB) ( 235 )  

我国是森林火灾较为严重的国家之一,在森林防火工作中,除加强火源管理、加大森林火灾的监测和扑救力度等手段外,提高林分自身抵抗火灾的能力也是预防森林火灾发生的关键。本研究以吉林省蛟河林业实验区管理局内红松阔叶林11种主要树种树皮为研究对象,根据含水率、灰分、热值、氧指数4个指标,使用熵权法、方差分析、聚类分析等方法对各树种树皮抗火性进行综合评价。结果表明: 黄檗树皮的含水率最高,春榆树皮的热值最低且灰分含量最大,水曲柳树皮的氧指数最高;11种树种树皮抗火性大小依次为:春榆>色木槭>拧筋槭>白牛槭>水曲柳>蒙古栎>黄檗>紫椴>胡桃楸>红松>枫桦。红松阔叶林主要树种树皮的抗火性可分为5类,春榆的抗火性强;色木槭、拧筋槭的抗火性较强;白牛槭、水曲柳、蒙古栎、黄檗、紫椴的抗火性一般;胡桃楸、红松的抗火性差;枫桦的抗火性极差。

帽儿山温带落叶阔叶林净生态系统碳交换的日变化及光响应特征

朱苑, 刘帆, 王传宽, 王兴昌

2020, 31(1):  72-82.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.040

摘要 ( 405 )   PDF (2786KB) ( 274 )  

光合有效辐射(PAR)是影响白天净生态系统碳交换(NEE)变化的主要环境因子,但坡面地形水平测量的PAR与超声风速仪倾斜校正后的NEE坐标系统并不匹配。本研究以平均坡度9°、坡向296°的帽儿山温带落叶阔叶林为例,研究2016年生长季(5—9月)NEE的日变化规律及其驱动因子,评估水平和坡面平行辐射表测量PAR在光响应参数估计以及其他驱动因子对NEE解释方面的差异。结果表明: 生长季各月NEE日变化均呈上、下午不对称的单峰曲线,NEE日出约2.5 h后变为负值(净碳吸收),在12:00左右达到峰值,日落前2 h再次接近零。日吸收峰7月最大,5月最小。从整个生长季来看,坡面平行与水平测量PAR的时滞和差异导致通过水平辐射表测得的PAR值拟合得到的光合量子效率(α)和白天呼吸速率(R_d)分别增大13.3%和11.5%,最大光合效率(A_max)降低7.7%;上午与下午的NEE光响应曲线不对称,下午的R_d和A_max均大于上午。光响应参数还受天气条件影响,多云A_max大于晴天,但α和R_d大多小于晴天。但逐月来看,水平测量辐射的A_max和R_d普遍低于倾斜测量辐射的值,尤其是多云下午的A_max。辐射表安装方式还影响空气温度(T_a)与饱和水汽压差(VPD)对NEE的解释,除9月T_a外,基于坡面平行辐射表的全天NEE残差与T_a和VPD的相关性(r为0.082～0.219和0.162～0.282)高于基于水平辐射表的NEE残差(r为0.013～0.197和0.098～0.224)。本研究表明,倾斜地形水平测量PAR可对NEE的环境解释带来明显误差,这对山地植被辐射测量方法以及陆地生态系统碳通量的科学解释具有重要意义。

松嫩平原异质生境羊草种群营养繁殖特征

初丽爽, 李海燕, 杨允菲

2020, 31(1):  83-88.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.001

摘要 ( 392 )   PDF (557KB) ( 238 )  

多年生无性系禾草主要依靠营养繁殖实现种群的持续更新,而各类芽和由芽形成的苗为其种群进行营养繁殖的潜在种群。通过单位面积挖掘取样,利用营养繁殖世代数划分分株、根茎和各类型芽和苗的龄级,对松嫩平原封育草甸、长期割草草甸、封育积沙草甸和林间草地的羊草潜在种群组成和大小进行了比较研究。结果表明: 在生长季末期,羊草的潜在种群均由根茎芽和各龄级分蘖节向上生长的芽以及根茎苗和分蘖节苗组成。在4种生境条件下,羊草分株潜在种群由3～4个龄级组成,1～4龄级根茎均可形成潜在种群,其中,根茎潜在种群占整个羊草潜在种群数量比例为68.3%,占绝对优势。1龄分株和根茎产生的潜在种群占总体的60.2%,是潜在种群组成的主要部分,是种群更新的主要来源。分株潜在种群数量以长期割草草甸最高,根茎潜在种群数量以封育积沙草甸最高。营养繁殖力均以年轻龄级分株和根茎最高,根茎的营养繁殖力是分株的10.0倍,在羊草种群营养繁殖过程中始终占据优势。羊草的潜在种群构成在不同生境条件下变异较大,但体现出对生境差异的趋异适应。

北重楼潜在适生区对气候变化的响应及其主导气候因子

姬柳婷, 郑天义, 陈倩, 钟娇娇, 康冰

2020, 31(1):  89-96.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.012

摘要 ( 461 )   PDF (1713KB) ( 249 )  

基于现有物种数据结合气候变量来预测物种的潜在地理分布,对于了解物种进化以及合理保护具有重要意义。本研究基于中国境内220个北重楼分布点和12个相关系数较低的气候因子,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件预测了北重楼在当前时期和未来时期(2050s、2070s)的潜在适生区,并分析了影响其地理分布的主导气候因子。结果表明: MaxEnt模型AUC值为0.940,预测结果准确性较高;当前时期,北重楼的总适生区面积占整个研究区域面积的18.1%,其中,高适生区和低适生区分别占7.0%和11.1%,主要位于大兴安岭、小兴安岭、长白山山脉、秦岭-大巴山区、河北、山西以及山东北部等地区;未来时期在RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0、RCP 8.5气候情景下,2050s和2070s中国境内北重楼的总适生区面积均呈现缩减趋势,其中,高适生区面积均减少,而低适生区面积则全部有所增加,且北重楼适生区的范围和几何中心逐渐向东北方向的高海拔地区扩散;影响北重楼地理分布的主导气候因子分别为最湿月降水量、年平均温度、等温性和1月降水量,累积贡献率高达89.2%,其适宜范围分别为100～275 mm、-0.1～16 ℃、21～35和3～14 mm。

中国毛葡萄和刺葡萄分布的气候适宜性

王静, 周广胜

2020, 31(1):  97-103.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.019

摘要 ( 450 )   PDF (1295KB) ( 326 )  

毛葡萄和刺葡萄是起源于中国且用于葡萄酒酿造的两大野生葡萄品种。本研究基于已有中国毛葡萄和刺葡萄的气候影响因子研究成果,利用最大熵原理从充分性与必要性方面确定了影响中国毛葡萄和刺葡萄种植分布的主导气候因子,并基于这些因子综合作用反映的毛葡萄和刺葡萄种植分布的存在概率分析了中国毛葡萄和刺葡萄分布区的气候适宜性。结果表明: 影响中国毛葡萄、刺葡萄分布的主导气候因子是年日照时数、开花期5月降水量、年极端最低气温、最冷月平均气温。中国毛葡萄、刺葡萄气候高适宜区分布在湖南西部和南部、广西中北部、贵州东南部、重庆中部。气候高适宜区、适宜区、低适宜区面积分别占研究区域总面积的2%、14%和16%。毛葡萄、刺葡萄气候适宜及以上区域的年日照时数阈值为1200～1800 h,年极端最低气温-8 ℃以上,最冷月平均气温阈值为2～13 ℃,5月降水量为110～320 mm。

库布齐东缘沙漠化逆转过程中土壤呼吸及其温度敏感性变化

王博, 段玉玺, 王伟峰, 刘宗奇, 李晓晶, 刘源

2020, 31(1):  104-112.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.005

摘要 ( 302 )   PDF (917KB) ( 259 )  

为研究沙漠化逆转过程对土壤呼吸速率(R_s)及其温度敏感性(Q₁₀)的影响,在库布齐沙漠东缘选取流动沙地、半固定沙地、藻结皮固定沙地、地衣结皮固定沙地和苔藓结皮固定沙地5个不同逆转阶段,采用静态暗箱-气相色谱法测定不同阶段样地R_s并计算Q₁₀,并同步分析环境因子对R_s的影响。结果表明: 随沙地固定和植被演替,R_s逐渐增大,表现为苔藓结皮固定沙地(0.78 μmol·m^-2·s^-1)>地衣结皮固定沙地(0.67 μmol·m^-2·s^-1)>藻结皮固定沙地(0.46 μmol·m^-2·s^-1)>半固定沙地(0.42 μmol·m^-2·s^-1)>流动沙地(0.29 μmol·m^-2·s^-1),且R_s均为生长季大于非生长季。Q₁₀值规律相反,为流动沙地(3.28)>半固定沙地(2.93)>藻结皮固定沙地(2.54)>地衣结皮固定沙地(1.91)>苔藓结皮固定沙地(1.84),且均为非生长季大于生长季。5个阶段样地R_s与土壤温度均呈显著正相关,但仅流动沙地和半固定沙地R_s与土壤含水量呈正相关,其余3种固定沙地R_s与土壤含水量无相关性。R_s与土壤全氮、有机碳、容重、孔隙度、细菌数量、放线菌数量及真菌数量均显著相关。在沙漠化逆转过程中,土壤碳氮含量及微生物群落数量的增加、土壤质地的改善、植物生物量的积累可显著增强土壤呼吸并降低其温度敏感性,是改变荒漠土壤碳循环格局的主要驱动力,同时也可明显改变水分因子对土壤呼吸的影响程度。

控水对饲草作物间作群体产量、根冠比及水分利用效率的影响

刘亚男, 来兴发, 杨倩, 王自奎

2020, 31(1):  113-121.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.008

摘要 ( 456 )   PDF (859KB) ( 351 )  

黄土高原半湿润易旱区降水资源短缺且年际分配不均,研究水分供应对饲草作物生长的影响对该区饲草栽培具有重要的指导意义。在遮雨棚中采用盆栽控水的方法,研究了箭筈豌豆单作、燕麦单作、饲用玉米单作、燕麦/箭筈豌豆间作、燕麦/饲用玉米间作5种种植模式在高水(70%田间持水量)、中水(55%田间持水量)、低水(40%田间持水量)3个供水水平下的群体产量、根冠比以及水分利用效率。结果表明: 在高、中、低3个供水水平下,燕麦/箭筈豌豆间作群体的土地当量比分别为1.20、1.21和1.19,燕麦/饲用玉米间作群体的土地当量比分别为1.17、1.11和1.03,均表现为间作优势。同一供水水平下,5种种植模式中单作饲用玉米总干物质产量最高,单作箭筈豌豆最低。单作燕麦的干物质产量和粗蛋白产量均随水分供应量的减少而增加,而单作箭筈豌豆和单作玉米则表现出相反的趋势。在个体水平上,间作提高了燕麦干物质产量和粗蛋白产量,而降低了箭筈豌豆和饲用玉米的产量,燕麦表现为间作优势。燕麦/箭筈豌豆间作群体干物质产量在中水和低水处理下比高水处理分别增加4.1%和4.8%,但差异不显著;而燕麦/饲用玉米间作群体干物质产量在中水和低水处理比高水处理分别显著降低8.0%和13.0%。燕麦/箭筈豌豆间作群体的根冠比在中水和低水处理下分别比高水处理显著增加33.4%和58.4%,中水和低水处理显著降低了燕麦/饲用玉米间作群体的根冠比。燕麦/箭筈豌豆间作群体的水分利用效率在中水和低水处理下分别比高水处理显著增加11.7%和12.9%,而燕麦/饲用玉米间作群体的水分利用效率在中水和低水处理下与高水处理相比变化不显著。单作玉米和燕麦/饲用玉米间作群体的产量较高,但其对水分变化较为敏感、产量稳定性差,燕麦/箭筈豌豆间作群体在水分变化条件下产量稳定、粗蛋白产量占优、水分利用效率较高,建议在研究区使用。

转g10-epsps基因耐除草剂大豆ZUTS-33对农田生物多样性的影响

刘来盘, 沈文静, 薛堃, 刘标

2020, 31(1):  122-128.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.010

摘要 ( 366 )   PDF (1222KB) ( 239 )  

转基因作物对农田生物多样性影响评价是其大田释放和获得环境安全证书之前的必要环节。本研究通过大田试验,比较喷施清水及除草剂对转g10-epsps基因耐除草剂大豆ZUTS-33及其受体大豆HC-3和主栽品种大豆ZH-13的大田节肢动物多样性、病害发生、根瘤菌数量及杂草多样性的影响。结果表明: 与对照非转基因大豆HC-3和ZH-13相比,转基因大豆ZUTS-33田间节肢动物多样性指数(百株虫口数、Shannon多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀性指数)无显著差异,大豆主要病害发病率和病情指数无显著差异,根瘤菌数差异不显著,大豆田杂草多样性无显著差异;转基因大豆ZUTS-33喷施除草剂与转基因大豆ZUTS-33、非转基因对照HC-3和ZH-13喷施清水相比,节肢动物多样性、病害发生以及根瘤菌数量等差异均不显著,但杂草数量显著降低。

不同土层深度配施缓释/普通尿素对土壤氮素和酶活性及玉米产量的影响

武鹏, 王玉凤, 张翼飞, 陈天宇, 杨丽, 薛盈文, 杨克军

2020, 31(1):  129-138.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.021

摘要 ( 434 )   PDF (994KB) ( 228 )  

通过2017—2018两年田间试验,研究了不同土层深度配施缓释(PCU)/普通尿素(PU)对0～30 cm土层土壤无机氮含量、酶活性和玉米产量的影响。试验设置不施氮肥(CK)、普通尿素一次施肥(PU₁,5～10 cm土层)、普通尿素传统两次施肥(PU₂,5～10 cm土层,60%种肥+40%追肥)、普通尿素一次分层施肥(PU₃,5～10 cm土层20%N+15～20 cm土层30%N+25～30 cm土层50%N)、不同土层深度缓释/普通尿素配施[PCU₁～PCU₄,均为5～10 cm土层20%N(普通尿素)+15～20 cm土层30%N(配施)+25～30 cm土层50%N(配施),其中PCU₁～PCU₄的15～20和25～30 cm土层PCU:PU分别为3:7、3:7,5:5、5:5, 3:7、5:5, 5:5、3:7]共8个处理。结果表明: 与CK相比,PU₁能够满足玉米生育前期对0～10 cm土层氮素的需求,PU₂和PU₃能够满足玉米发育前期对10～30 cm土层氮素的需求,不同土层深度配施缓释/普通尿素能够满足玉米整个生育时期对氮素的需求。与PU₁～PU₃相比,不同土层深度配施缓释/普通尿素可显著增加灌浆期和成熟期10～20和20～30 cm土层NO₃^--N、NH₄⁺-N、碱解氮含量和脲酶、蛋白酶活性。与PU₃相比,不同土层深度配施缓释/普通尿素处理2017和2018年玉米产量分别提高2.3%～24.6%和1.3%～16.5%,PCU₄产量最高,分别达13899和12439 kg·hm^-2。因此,不同土层深度配施缓释/普通尿素既能满足玉米生育前期对氮素的需求,也能提高生育后期10～30 cm土层土壤无机氮含量和酶活性,促进玉米生长,增加玉米产量,其中PCU₄处理施肥方式最佳。

浅埋滴灌水肥耦合对辽西半干旱区春玉米产量的影响

王士杰, 尹光华, 李忠, 谷健, 马宁宁, 冯浩原, 刘泳圻

2020, 31(1):  139-147.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.025

摘要 ( 295 )   PDF (1415KB) ( 275 )  

为揭示辽西半干旱区浅埋滴灌水肥耦合春玉米的产量效应,采用水、氮、钾三因子五水平二次回归正交设计,于2017—2018年开展了田间试验。研究以产量(Y)为因变量,以灌溉量(W)、施氮量(N)、施钾量(K)为自变量,建立二次回归模型,分析Y与W、N、K之间的耦合关系。结果表明: 浅埋滴灌水肥耦合对产量有显著影响。W、N、K单因子对Y的提高均有促进作用,影响程度为W>N>K;二因子交互作用对产量的影响呈先提高后降低的变化趋势,交互作用的大小顺序为WN>WK>NK;三因子耦合产量效应表现为丰水丰氮丰钾配合处理最高,高水高氮高钾次之,低水低氮低钾最低。利用模型寻优,得到较高产量8000～8810 kg·hm^-2的浅埋滴灌适宜水肥配比范围,即在自然降雨条件下,灌溉量43～61 mm、施氮量138～343 kg·hm^-2、施钾量79～163 kg·hm^-2。研究结果可为北方半干旱区浅埋滴灌水肥一体化种植模式的应用推广提供依据。

氮锌配施对小麦锌转运、分配与累积的影响

杨习文, 宋淼, 李秋杰, 周苏玫, 韩少宇, 陈旭, 徐利利, 贺德先

2020, 31(1):  148-156.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.027

摘要 ( 389 )   PDF (691KB) ( 276 )  

通过田间试验,研究不同氮锌肥运筹方式对小麦植株不同器官中锌的转运、分配与累积的影响。结果表明: 不同处理植株器官中锌浓度和锌累积量的差异达显著水平。与N₃(120 kg·hm^-2)相比,N₁(240 kg·hm^-2)和N₂(180 kg·hm^-2)的籽粒锌浓度分别提高22.0%和8.9%;与未施锌(CK)相比,ZnS(土施锌肥)、ZnF(喷施锌肥)和ZnS+ZnF(土施结合喷施锌肥)处理的籽粒锌浓度分别提高15.4%、60.5%和72.8%,籽粒锌累积量分别提高21.3%、82.5%和102.4%。籽粒中锌主要来自花后吸收锌的再分配,在ZnF和ZnS+ZnF处理中的累积贡献率分别为89.9%和100.0%,锌肥回收率分别较ZnS提高4.8和1.1倍,锌肥利用率分别提高7.9和2.2倍。当前生产条件下,当施氮量<240 kg·hm^-2时,小麦不同器官锌浓度和锌累积量均随施氮量的增加而提高,喷施锌肥可显著提高籽粒中的锌浓度和锌累积量。因而,生产中可通过维持高产施氮方案并结合生育后期喷施锌肥的措施来提高籽粒中的锌浓度和锌累积量,从而提高小麦籽粒锌营养品质。

长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响

刘津, 李春越, 邢亚薇, 王益, 薛英龙, 王苁蓉, 党廷辉

2020, 31(1):  157-164.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.028

摘要 ( 286 )   PDF (903KB) ( 263 )  

研究长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响,可为提高磷素转化利用率及合理利用肥料提供理论支持。本研究依托长武旱塬农田生态系统长期(1984—2016年)定位试验站,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(MN)、磷肥配施有机肥(MP)、氮磷肥配施有机肥(MNP)8个处理,研究其对土壤有机磷组分、小麦产量和土壤性质的影响。结果表明: 长期施肥后土壤有机磷含量为244.7～429.1 mg·kg^-1,除N处理外,其余各处理有机磷含量比CK均显著增加了15.4%～47.9%。长期施用磷肥改变了黄土旱塬农田表层土壤(0～20 cm)各有机磷组分含量,MP、MNP处理显著提高了活性有机磷及中活性有机磷含量;N、P和NP处理显著降低了中稳性有机磷含量;N、P、NP、MN、MP、MNP处理均显著提高了高稳性有机磷含量。各处理土壤有机磷组分与总有机磷含量比值为:中活性有机磷>高稳性有机磷>活性有机磷>中稳性有机磷。长期施肥后,与CK相比,氮、磷肥配施,尤其是与有机肥配施,显著增加了小麦生物产量和籽粒产量。土壤指标中,有机质、速效磷和无机磷与小麦产量呈显著正相关。MP、M处理可以显著提高黄土旱塬黑垆土中的速效磷、总磷、总无机磷、活性有机磷和中活性有机磷含量,表明有机肥与磷肥配施可以提高该地区更容易被作物吸收的磷组分。总之,氮磷肥配施并配施有机肥可以提高该地区磷供给,对小麦增产有促进作用,对提高黄土旱塬地区土壤质量有重要意义。

稻麦两熟系统适期晚播对周年产量和资源利用效率的影响

习敏, 杜祥备, 吴文革, 孔令聪, 陈金华, 岳伟, 许有尊, 周永进

2020, 31(1):  165-172.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.023

摘要 ( 352 )   PDF (571KB) ( 290 )  

受气候变化影响,江淮地区稻麦两熟种植模式周年资源配置不合理、资源利用效率低,限制了该区域作物周年高产高效协同发展。通过播期调整优化两季资源配置是提高资源利用效率,挖掘周年产量潜力的重要途径。本研究于2013—2015年进行大田试验,设置不同稻麦播期组合,对其周年产量和资源配置与利用特征进行了比较。结果表明: 与常规种植模式(T₂)相比,稻麦双季适期晚播模式(T₃)通过播期调整协调了两季间资源配置,将小麦季冗余的温光水资源转移给高贡献率作物水稻,水稻季积温、辐射、降雨资源分别占60.5%、46.5%和56.7%,小麦季分别占36.3%、50.0%和40.9%,两季间比值为1.67、0.94和1.39;水稻产量显著提高,并提高了水稻在周年产量中的占比;小麦产量显著降低,但变幅小于水稻;周年总产量提高了336.3 kg·hm^-2。水稻季温度生产效率、光能生产效率和降雨生产效率分别提高了9.8%、5.6%和8.3%,小麦季资源利用效率无显著差异,T₃模式周年温、光、水生产效率分别提高了4.8%、3.1%和6.0%。稻麦双季早播模式(T₁)或双季过晚模式(T₄)均不利于周年产量形成和资源利用。综上所述,充分挖掘水稻季的光温水资源利用潜力是进一步提升江淮地区稻麦周年产量潜力的关键,研究结果可为区域粮食作物周年种植模式产量潜力的挖掘及种植结构调整提供依据。

化肥减量配施有机肥对棉田土壤微生物生物量、酶活性和棉花产量的影响

王宁, 南宏宇, 冯克云

2020, 31(1):  173-181.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.022

摘要 ( 552 )   PDF (623KB) ( 288 )  

在甘肃河西走廊棉区进行连续3年的定位施肥试验,研究了化肥减量20%～40%并配施不同有机肥对棉田土壤微生物生物量、酶活性和棉花产量的影响。结果表明:与单施化肥相比,化肥减量配施有机肥能显著提高土壤细菌和放线菌数量,降低土壤真菌数量,化肥减量配施普通有机肥加生物有机肥(COBF₂)处理土壤细菌最多,较单施化肥(CF)在棉花蕾期、铃期和吐絮期分别提高了84.6%、57.1%和43.5%,化肥减量配施生物有机肥(CBF₂)处理放线菌数量最多,较CF在棉花蕾期、铃期和吐絮期分别提高了28.2%、32.7%和32.2%,CBF₂土壤真菌数量最低,较CF在棉花蕾期、铃期和吐絮期分别降低了35.8%、29.3%和13.4%。化肥减量配施有机肥提高了土壤细菌/真菌、放线菌/真菌和脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性,其中COBF₂对酶活性的提升最有效。化肥减量配施有机肥提高了棉花单株铃数,对棉花长势、地上干物质积累有一定的促进作用,COBF₂棉花产量最高,籽棉和皮棉产量分别较CF提高了14.2%和10.9%,增产显著。综合分析土壤微生物生物量、酶活性和棉花产量,COBF₂处理,即化肥减量40%配施1800 kg·hm^-2普通有机肥和600 kg·hm^-2生物有机肥效果最佳。

钨酸钠对苹果幼苗¹⁵N吸收利用、¹³C积累及果实品质的影响

王芬, 岳玉金, 李敏, 罗家坤, 葛顺峰, 姜远茂

2020, 31(1):  182-188.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.024

摘要 ( 455 )   PDF (570KB) ( 182 )  

分别以1年生苹果砧木M9T337幼苗和5年生烟富3/SH6/平邑甜茶为试材,开展盆栽和田间试验,并结合¹⁵N、¹³C同位素示踪技术,研究不同浓度(0、0.5、1、1.5 mmol·L^-1,分别用CK、T₁、T₂和T₃表示)硝酸还原酶(NR)抑制剂钨酸钠对苹果幼苗¹⁵N吸收利用、¹³C积累和成熟期果实品质的影响。结果表明: 盆栽试验中,喷施0.5~1.0 mmol·L^-1钨酸钠可显著抑制幼苗地上部生长,但对根系生长影响不显著;当钨酸钠浓度达到1.5 mmol·L^-1时可显著抑制根系生长。同一时期各处理叶片NR活性与钨酸钠浓度呈负相关,均表现为CK>T₁>T₂>T₃。随处理时间的延长,叶片硝态氮含量总体表现为先升高后降低的趋势,同一时期各处理硝态氮含量与钨酸钠浓度呈正相关,均表现为T₃>T₂>T₁>CK。喷施钨酸钠可不同程度地降低幼苗各器官¹⁵N吸收量和¹⁵N利用率,且钨酸钠浓度越高,抑制幼苗氮素吸收和利用的效果越显著。随钨酸钠浓度的提高,地上部¹³C积累量呈先升高后降低的趋势,在T₂处理时达到最高;幼苗整株¹³C积累量呈相似的规律。田间试验结果表明,喷施钨酸钠可降低成熟期叶片和果实的氮含量,果皮花青苷含量、果实可溶性固形物、可溶性糖含量和糖酸比均不同程度提高,其中T₂处理的效果最好。综上,T₂处理(1.0 mmol·L^-1钨酸钠)可有效抑制幼苗地上部生长,降低¹⁵N吸收利用,提高¹³C积累,有利于果实品质的提高。

干旱胁迫下喷施外源植物激素对甘薯生理特性和产量的影响

王金强, 李欢, 刘庆, 曾路生

2020, 31(1):  189-198.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.026

摘要 ( 501 )   PDF (712KB) ( 253 )  

为探讨不同时期干旱胁迫下喷施外源植物激素对甘薯生理特性和产量的影响,明确喷施外源植物激素的最佳时期,在人工控水条件下研究了移栽后20(前期)、60(中期)和100 d(后期)干旱胁迫下喷施6-苄氨基嘌呤(6-BA)、α-萘乙酸(NAA)和脱落酸(ABA)对甘薯内源激素含量、光合荧光特性和产量的影响。结果表明: 与喷清水相比,喷施外源植物激素均能显著提高甘薯产量,以6-BA增幅最大,其次是NAA和ABA;前期喷施效果好于中期和后期。不同时期干旱胁迫下,喷施外源植物激素可显著提高甘薯叶片的光合和叶绿素荧光参数,缓解因干旱引起的玉米素核糖核苷(ZR)和生长素(IAA)含量下降的现象。逐步回归分析表明,内源激素和光合特性是影响甘薯产量的关键指标。通径分析表明,前期干旱胁迫下喷施外源植物激素主要通过影响净光合速率(P_n)、IAA、ZR、最大光化学效率和光化学性能指数来影响甘薯产量。生长前期喷施6-BA可调控甘薯内源激素含量,提高光合特性,有效缓解干旱造成的产量损失。

江西早稻高温热害等级动态判识及时空变化特征

杨建莹, 霍治国, 王培娟, 邬定荣

2020, 31(1):  199-207.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.017

摘要 ( 302 )   PDF (1386KB) ( 247 )  

构建考虑高温天气过程(包括发生时间、持续日数)的水稻高温热害指标,可以实现对水稻高温热害等级的动态判识,对精准监测、预警与评估水稻高温热害意义重大。以江西早稻为对象,利用气象资料、早稻高温热害灾情史料和生育期资料,反演历史早稻高温热害,采用K-S分布拟合检验和置信区间方法,构建基于高温天气过程的早稻高温热害动态指标,并采用预留的独立的早稻高温热害样本进行检验验证。在此基础上,计算江西各站点早稻高温热害指数(M),并分析水稻热害。结果表明: 高温天气过程起始时间、持续日数是影响早稻高温热害发生程度的关键因子,其中,起始时间的影响大于持续日数。3～5 d早稻轻、中、重度高温热害的起始时间阈值分别为抽穗后第10～12、5～9、2～4天;6～8 d早稻轻、中、重度高温热害的起始时间阈值为抽穗后第11～18、8～10和1～7天;>8 d早稻轻、中、重度高温热害的起始时间阈值为抽穗后第12～18、8～11和0～7天。指标验证完全一致的吻合率为73.7%,完全一致及相差1级的吻合率为89.5%。1981—2015年,M的线性倾向率为0.04·a^-1,1999年左右发生由低到高突变;M高值区域主要位于江西中部和东北部,M>0.18;江西中部、东北部和南部地区M值呈显著增加趋势,线性倾向率均大于0.04·a^-1。总体来说,本文构建的指标实现了基于高温天气过程的早稻高温热害动态判识,江西中部和东北部是早稻高温热害的高风险区域。

基于生态敏感性评价和CA-Markov模拟的平原型城市开发边界划定——以南昌市为例

易丹, 赵小敏, 郭熙, 赵丽红, 张晗, 韩逸, Roshan Subedi, 罗志军

2020, 31(1):  208-218.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.013

摘要 ( 422 )   PDF (3727KB) ( 327 )  

城市开发边界的合理划定对引导城市空间有序增长、保障城市空间健康发展具有重要作用。本文以南昌市为研究区,从土壤侵蚀、生境、地质灾害和水资源4方面进行生态敏感性评价,同时,基于CA-Markov模型和南昌市2000、2010和2015年土地利用数据对2020年城市扩张进行模拟;结合南昌市未来发展定位,对两方面成果进行空间决策分析;通过两者的动态协调,提出一种综合生态保护和城市发展的新型城市开发边界划定方法。结果表明: 南昌市生态整体属于中度敏感,基于CA-Markov模拟得到的城市建设用地规模为1239.67 km²,超出规划的建设用地指标(1201.65 km²);但是,将生态敏感性评价结果与扩张模拟结果叠加,并进行动态调整,最终获得调整后的建设用地规模为1193.15 km²,符合规划要求。从保护与发展的协同视角出发,不仅可以保护生态空间,而且有利于引导城市空间有序增长、保障城市空间的健康发展,是实现城市合理开发与生态保护双赢的重要途径。

基于RSEI模型的生态质量评估及城镇化影响——以南京市为例

杭鑫, 罗晓春, 曹云, 李亚春

2020, 31(1):  219-229.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.030

摘要 ( 480 )   PDF (2717KB) ( 403 )  

利用2000和2017年Landsat5/TM和Landsat8/OLI影像,基于遥感生态指数(RSEI)模型,结合2000—2017年南京市气象观测数据和社会经济数据,对南京及其特色生态区域的生态环境变化进行分析与评估,结果表明: 2000—2017年,南京市RSEI平均值由0.626降至0.618;将RSEI值分成差、较差、一般、良和优5个等级,良好以上面积占比由61.0%降至57.1%,较差以下等级面积占比略有上升;与2000年相比,2017年南京市生态质量变好的面积占比为34.5%,变差的为34.7%,30.8%的面积基本不变,其中,主城区的生态质量明显好转,生态质量好转的面积超过了变差的面积,而新城区和郊区生态质量明显恶化,生态质量变差的面积超过了好转的面积;在3个生态保护区中,紫金山生态质量明显好于老山和江心洲;城镇化率与RSEI呈极显著负相关关系,相关系数达-0.91。城市化进程总体上会对生态环境产生负面影响,但严格的保护和管理措施可以使良好的生态环境得以保持甚至改善。

目录

厦门市不透水面景观格局时空变化及驱动力分析

周正龙, 沙晋明, 范跃新, 帅晨, 高尚

2020, 31(1):  230-238.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.018

摘要 ( 503 )   PDF (2748KB) ( 253 )  

厦门是中国五大经济特区之一、海西经济区的核心城市,城市化水平很高。对不透水面的监测和驱动力分析不仅能增加对城市化进程的了解,而且对城市景观格局研究和城市生态环境建设具有重要意义。本研究利用1978—2018年间的Landsat遥感影像数据,采用全限制性最小二乘法、景观格局分析、坡度梯度分析及相关性分析法,研究厦门市不透水面景观时空变化特征及其与社会经济因素的关系。结果表明: 1978—2018年,厦门市不透水面面积增加348.96 km²,年均增加8.72 km²;不透水面动态度在2005—2010年达到最大,为9.0%;厦门市86.6%以上的不透水面分布在坡度6°以内,2010—2018年有向更大坡度扩展趋势。随着坡度的升高,不透水面占比减小,斑块密度随之减小且形状趋于规整连续,不透水面景观破碎化程度不断增加。厦门市不透水面的增加与地区经济总量和人口显著相关。研究期间,厦门市不透水面空间格局变化显著,在未来城市规划过程中,应协调好不透水面的扩张范围和速度,避免过高比例的不透水面带来生态环境问题,以满足厦门市可持续发展的需要。

县域生态效率驱动机制对比——以宁南山区3县为例

周俊俊, 樊新刚, 杨美玲, 肖成权, 贾红丽

2020, 31(1):  239-248.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.011

摘要 ( 331 )   PDF (1936KB) ( 241 )  

以宁南山区3县(同心县、西吉县和隆德县)为研究区,运用扩展火用分析方法对比研究2008—2017年3县的生态效率驱动机制,探讨造成生态退化差异性的成因。结果表明: 研究期间,宁南山区3县整体生态效率差异显著,同心县生态效率偏低,年际变化幅度较大;西吉县生态效率较稳定;隆德县整体生态效率较高,位居三县首位。3县扩展火用规模整体差异较小,经济部门之间的火用比例不协调,均以农业部门、居民部门为主导,呈现显著的资本拉动型与劳动密集型特征,显现出欠发达地区生态退化的驱动力主要来源于农业生产与居民生活。3县系统内部的火用转化率与外界的能量交换率极低,形成了高输入、低储存、低开放和低转化的简单网络流通路径,削弱了社会经济子系统的内生发展能力,由此造成对本身就脆弱的生态系统的胁迫。

退化高寒草甸狼毒发生区土壤真菌多样性的空间变异

刘咏梅, 赵樊, 何玮, 王雷, 李京忠, 刘建红

2020, 31(1):  249-258.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.039

摘要 ( 355 )   PDF (2801KB) ( 263 )  

狼毒是青藏高原危害最严重的毒草种类之一,其快速蔓延对高寒草甸生态系统的影响日益严重。选取祁连山中段退化高寒草甸为研究区,综合采用高通量测序技术、地统计学和GIS空间分析方法,分析狼毒发生区土壤真菌多样性的空间变异特征,研究狼毒群落与土壤真菌多样性的空间相关性。结果表明: 与非发生区相比,狼毒发生区土壤真菌群落物种丰富度下降而优势度显著增加,α多样性降低;土壤真菌群落物种构成差异增强,β多样性明显升高。狼毒入侵对土壤真菌多样性的空间格局有一定扰动,发生区各多样性指数的斑块破碎化程度增加,土壤真菌群落物种构成的空间异质性明显增强,α和β多样性的空间稳定性降低。狼毒盖度与土壤真菌α和β多样性指数呈现显著正相关及显著负相关的区域交错镶嵌分布,空间相关性规律不明显,表明狼毒入侵草甸土壤真菌多样性的空间变异可能受地上植被和土壤环境的共同作用。

丽江老君山国家公园木腐真菌区系组成与分布特征

李俊凝, 李秋实, 魏玉莲

2020, 31(1):  259-265.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.037

摘要 ( 387 )   PDF (797KB) ( 268 )  

木腐真菌是自然界中以木材为主要生长基质的一类大型真菌,通过分解倒死木的木质素、纤维素和半纤维素实现森林生态系统的物质循环,是森林生态系统的重要组成部分。研究木腐真菌的生态分布及其与环境因子的关系对分析其在森林生态系统中的生态功能有重要作用。本文在野外调查的基础上对云南省丽江老君山国家公园的木腐真菌物种组成和生态习性进行了分析,共采集标本196份,经鉴定为68种,隶属于8目21科40属,优势科为多孔菌科、拟层孔菌科和锈革孔菌科,优势属为异担子菌属,其区系组成以北温带成分为最多(38.2%),其次是世界广布成分,表现出明显的北温带特征。从生态习性来看,63种为腐生菌,其中51种造成白色腐朽,12种造成褐色腐朽;5种为外生菌根菌。木腐真菌的物种组成在不同林分中存在明显差异,落叶阔叶林中种类最多,共34种;其次为针阔混交林,有26种;暗针叶林有22种。脆波斯特孔菌与粗毛韧革菌在3种林分类型中均有分布且多度较高,是该地区的优势种。

油藏本源反硝化功能菌的产气作用(N₂O)及对原油物性的影响

刘畅, 包红旭, 崔庆峰, 修建龙, 赵峰, 史荣久, 韩斯琴, 张颖

2020, 31(1):  266-274.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.038

摘要 ( 249 )   PDF (1031KB) ( 166 )  

利用叠皿夹层培养法从新疆油田采出水中筛选到8株反硝化菌株T1、D1、D44、D46、D15、S1、S2、S6,经16S rDNA序列测定鉴定分析,这8株菌分别与施氏假单胞菌(T1、D1、D44)、恶臭假单胞菌(D46、D15)和铜绿假单胞菌(S1、S2、S6)相似,相似度均达到100%。通过室内批次培养试验,评价了这8株菌利用不同碳源的反硝化产气作用(N₂O)及对原油物性的影响。结果表明: 在以蔗糖为碳源时,产气量最大,以甘油为碳源时,产N₂O气浓度最高;菌株反硝化代谢过程导致原油体积膨胀和粘度降低,膨胀率与N₂O气体浓度呈显著正相关,相关系数为0.983,但与产气体积无相关性;铜绿假单胞菌株S1、S2、S6在以甘油为唯一碳源时产生少量表面活性剂(530～730 mg·L^-1),可降低表面张力并具有乳化原油的作用,但其产气量较少,对原油的膨胀与降粘作用低于其他反硝化菌株。研究提示,在筛选采油功能菌时,菌株反硝化产N₂O气体的能力应给予足够重视。

黄海近岸海域蓝点马鲛产卵场分布及其环境特征

万荣, 宋鹏波, 李增光, 龙翔宇

2020, 31(1):  275-281.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.032

摘要 ( 425 )   PDF (1387KB) ( 229 )  

蓝点马鲛是黄海最重要的经济鱼类之一,为及时掌握其产卵生境特征及早期资源动态,本文根据2015年和2017年5月下旬2个航次的黄海近岸海域产卵场调查数据,采用服从Tweedie分布的广义相加模型(GAM)对蓝点马鲛鱼卵数据进行了分析。结果表明: 蓝点马鲛产卵场分布与经纬度、海水深度和海水表层温度均呈显著相关,与盐度无显著相关性;最适深度、温度分别为15～30 m、16～20 ℃。其产卵场主要分布在石岛渔场(36°30′ N,121°48′ E)附近和海州湾(33°30′—36° N,119°30′—121°30′ E)。蓝点马鲛不同年份间的产卵场分布存在一定的差异,表温较高的年份其产卵场分布有向北偏移的趋势。有必要加强蓝点马鲛主要产卵区域的管理和保护力度,建立相应的生态养护和修复策略,实现黄海蓝点马鲛渔业资源的可持续开发利用。

秦皇岛海域褐潮生消过程中营养盐特征

张建乐, 王全颖, 张永丰, 张万磊, 李莉

2020, 31(1):  282-292.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.009

摘要 ( 459 )   PDF (2100KB) ( 194 )  

2009—2015年在秦皇岛海域发生的褐潮给当地海水养殖业和滨海旅游业造成巨大损失,也对海洋生态系统造成破坏性影响。营养盐是藻类生长的重要生源要素,研究其在褐潮生消过程中的变化特征,对于揭示褐潮发生的营养学机制具有重要意义。基于2014年4—6月在秦皇岛褐潮多发海域30个站位的调查数据,对褐潮发生前后营养盐特征及其与抑食金球藻的关系进行了研究。结果表明: 4、5、6月溶解态氮(DN)浓度分别为265.65、355.36和323.71 μg·L^-1,其中,溶解态有机氮(DON)浓度分别为196.98、242.88和177.69 μg·L^-1,在DN中的占比分别为74.2%、68.3%和54.9%;4、5、6月溶解态磷(DP)浓度分别为15.95、11.39和11.14 μg·L^-1,4、5月PO₄^3--P在DP中占比较大,分别为74.8%和80.9%,6月溶解态有机磷(DOP)占比升至66.2%,PO₄^3--P占比降至33.8%;4、5、6月SiO₃^2--Si浓度分别为70.95、181.13和120.68 μg·L^-1。除DON和5月无机氮(DIN)外,其他营养盐浓度的平面分布均整体呈近岸高、离岸低的趋势,高值区多出现在河口。通过R型-因子分析和营养盐结构分析发现,4月,褐潮处于发展阶段,DOP可能是抑食金球藻生长的主要控制因子;5月,褐潮处于维持阶段,水温成为主要控制因子,水温大于12 ℃即可发生褐潮;6月,褐潮开始消亡,PO₄^3--P对浮游植物群落结构具有更大的影响力。DON为诱发褐潮爆发的关键水质因子,其阈值浓度为 150 μg·L^-1,且DON/DIN值应大于1。

海州湾及其邻近水域主要鱼类种间关联性

王娇, 张崇良, 薛莹, 任一平, 徐宾铎

2020, 31(1):  293-300.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.036

摘要 ( 345 )   PDF (626KB) ( 246 )  

了解种间关联性对正确认识生物群落结构和功能等具有重要意义。本文根据2013—2017年海州湾及其邻近水域渔业资源底拖网调查所获得数据,应用χ²检验、Jaccard指数和Spearman秩相关系数等方法研究了海州湾15种主要鱼类的种间关联性。χ²检验、Jaccard指数与Spearman秩相关分析结果一致,不同年份间正相关物种对所占比例较高,但显著或极显著正相关物种对数量较少,不同年份Jaccard指数检验显著或极显著关联物种对数分别有9、6、7、1、0;Spearman秩相关检验显著或极显著相关的物种对数分别为12、20、13、5、6。关联物种对存在一定的年际变化,但显著关联物种对年际间比较稳定,表明海州湾主要鱼类群落具有比较稳定的种间关联性。相同生态类型的种类在生态位上可以相互替代,与其他物种形成相互关联。

基于稳定同位素方法的吕泗渔场近岸海域夏季主要生物营养级

高世科, 于雯雯, 张硕

2020, 31(1):  301-308.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.031

摘要 ( 343 )   PDF (949KB) ( 213 )  

2018年9月对吕泗渔场近岸海域的渔业资源进行调查,对比分析了该海域主要生物的碳、氮稳定同位素值及营养级。结果表明: 吕泗渔场近岸海域主要生物的δ¹³C值范围在-24.27‰～-13.24‰,平均值为(-17.15±1.85)‰;δ¹⁵N值范围在4.30‰～14.61‰,平均值为(11.21±1.90)‰。聚类分析表明,吕泗渔场近岸海域主要生物可划分为4大营养类群:第一类群包括多数中、小型鱼类、虾类及其他无脊椎动物;第二类群包括斑鰶、鲻鱼等鱼类和安氏白虾、脊尾白虾等虾类;第三类群为浮游植物;第四类群为浮游动物。在连续营养谱中,鱼类、虾蟹类和贝螺类的营养级范围分别为3.2～4.7、3.2～4.2和2.0～4.1,大多数物种归属中、高级消费者的范畴。本次调查吕泗渔场近岸海域相同生物种类的营养级平均值比东、黄海偏高0.6,且多数鱼、虾、蟹类出现生态位重叠现象,表明该海域多数生物的生长环境和营养结构比较相近。

基于生态位模型的外来入侵种克氏原螯虾在中国的适生区预测

肖麒, 章梦婷, 吴翼, 丁晖, 雷军成, 朱善良, 张振华, 陈炼

2020, 31(1):  309-318.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.029

摘要 ( 508 )   PDF (2856KB) ( 520 )  

克氏原螯虾在20世纪初作为重要的水产品引入中国,但因其繁殖能力强、生长迅速、适应性强、喜掘洞穴,对农作物、池埂及农田水利有一定破坏作用,降低入侵地区当地物种多样性,对当地生态系统造成严重危害。因此,研究未来气候情景下克氏原螯虾适生区的变化,可为其监控和管理措施提供关键信息,有效预防和控制其蔓延。本研究基于克氏原螯虾的分布点,应用最大熵(MaxEnt)模型和规则集遗传算法(GARP)模型模拟了当前气候条件下克氏原螯虾在中国的潜在适生区,并预测了2041—2060年和2061—2080年克氏原螯虾在4种气候变化情景下(RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0、RCP 8.5)的分布,采用ROC曲线对预测结果进行检验和评价。结果表明: 在当前气候条件下克氏原螯虾集中分布在上海、江苏、浙江、安徽等长江沿岸地区;最冷季平均温度、最冷月最低温度对克氏原螯虾分布影响最大,其次是温度季节性变化、最暖月最高温度和最干月降水量。在未来气候情景下,2061—2080年克氏原螯虾的适生区面积有不同程度的变化,在RCP 2.6和RCP 4.5情景下总适生面积增加,但在RCP 8.5情景下呈先增后减趋势,而在RCP 6.0情景下无明显变化;克氏原螯虾适生区在空间分布上不仅有纬度方向上的扩散,也有向海拔较高地区迁移的趋势。

黄河三角洲高潮滩芦苇植被区天津厚蟹的食源食性

兰思群, 张俪文, 衣华鹏, 徐长林, 路峰, 冯光海, 韩广轩

2020, 31(1):  319-325.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.034

摘要 ( 468 )   PDF (699KB) ( 214 )  

通过稳定同位素方法,研究植物在大型底栖动物的食源占比,可以为滨海湿地下行效应提供直接证据。本文研究了黄河三角洲高潮滩芦苇区天津厚蟹的食性和食源。结果表明: 该植被区蟹类密度为(5.5±1.5) ind·m^-2,存在夜间攀爬芦苇取食的行为。在室内试验条件下,天津厚蟹具有明显的食物偏好,偏好取食芦苇新鲜叶片。通过稳定同位素食源分析发现,在野外自然环境下,芦苇叶片是天津厚蟹的重要食源之一。鲜叶[5月:(6.4±4.9)%;7月:(5.8±4.9)%;9月:(12.5±8.8)%]和枯叶[5月:(12.4±7.8)%;7月:(15.5±9.9)%;9月:(15.1±9.4)%]的食源占比均具有时间异质性。天津厚蟹不仅可能通过取食抑制芦苇生长,还可能通过取食的扰动行为影响该植被区的枯落物分解。

一株溶植酸磷类芽孢杆菌的分离筛选及对水稻幼苗的促生作用

渠露露, 彭长连, 李淑彬

2020, 31(1):  326-332.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.033

摘要 ( 384 )   PDF (943KB) ( 305 )  

采用溶磷平板筛选和重金属耐性复筛相结合,从薇甘菊根际分离到一株兼具多重金属抗性的溶磷细菌(编号为ZLT11),16S rRNA 基因序列分析显示,该菌株属于类芽孢杆菌。菌株对植酸钙和植酸的溶磷量分别为84.10和73.84 mg·L^-1,其在30 ℃、初始pH为9.0时对植酸钙的溶磷量最高,达95.66 mg·L^-1。菌株ZLT11能耐受≤400 mg·L^-1 Pb ²⁺、≤100 mg·L^-1 Cd ²⁺及≤40 mg·L^-1 Hg ²⁺,当添加植酸钙为磷源时,接种菌株ZLT11使水稻幼苗平均根长、根数、苗高和总生物量较对照幼苗分别增加106.7%、76.6%、49.0%和46.3%。菌株ZLT11还能显著促进水稻幼苗在Cd胁迫下的生长。

黑磷纳米片光催化甲基橙降解机理

韩雅琦, 雷蕾, 杨晨, 张思玉, 赵青, 张雪娇

2020, 31(1):  333-339.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.035

摘要 ( 547 )   PDF (1239KB) ( 269 )  

偶氮废水大量排放到环境中会对生态系统和人类健康造成严重威胁,发展偶氮染料废水的高效处理技术具有实际意义。光催化法由于工艺简单、处理彻底等优点具有应用前景。本研究利用液相剥离法制备黑磷纳米片(LBP),以甲基橙(MO)为例,考察LBP对偶氮染料的光催化能力;利用淬灭及荧光探针试验判断体系中参与反应的主要瞬态物种;结合液相色谱-质谱的产物鉴定结果,阐明光催化降解机理。结果表明: MO在酸性(pH=3.0)和碱性(pH=11.0)条件下的降解速率(k_obs)高于中性条件下(pH=7.0)。LBP光照下产生羟基自由基(·OH)进攻偶氮键使双键断裂生成中间产物,后者被·OH继续氧化,生成主要降解产物N,N-二甲基-4-(2-对苯甲基肼)苯胺、2-二甲胺基-5-((4-(二甲胺基)苯基)二氮基)苯酚和N,N-二甲基-4-硝基苯胺。

综合评述

生物多样性与生态系统服务关系研究进展

文志, 郑华, 欧阳志云

2020, 31(1):  340-348.  doi:10.13287/j.1001-9332.202001.003

摘要 ( 750 )   PDF (1004KB) ( 533 )  

生物多样性与生态系统服务关系是当前生态学研究的热点之一,2005年千年生态系统评估之后如何将两者关系应用到生态系统管理和政策制定中逐渐受到重视。然而,从理论上的两者关系认知到应用上的管理实践仍面临着严峻挑战,梳理已有研究成果有利于更好地指导管理实践。本文基于近年生物多样性与生态系统服务关系的主要研究成果,从生物多样性对生态系统单种服务、多种服务、生态系统服务权衡的影响以及环境变化如何影响这些关系等方面,总结了两者关系的主要研究进展,概述了两者关系在自然保护区管理、森林生态系统管理、退化生态系统恢复和农业生态系统改善等领域中的应用,分析了两者关系研究中依然存在的不足之处,强调未来需加强的研究方向主要包括: 生物多样性不同组分相互作用和多营养级生物多样性相互关系对生态系统服务的影响、环境耦合变化对两者关系的复合效应以及生物多样性改善生态系统服务的实践途径。