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2020年 第31卷 第10期    刊出日期：2020-10-15

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2020, 31(10):  3240-3240. 

摘要 ( 87 )   PDF (466KB) ( 88 )  

植物保护专栏

12种杀虫剂及5种天敌昆虫对梧桐木虱的田间控害评价

陈琪, 王睿, 魏亚娟, 刘建军

2020, 31(10):  3241-3247.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.039

摘要 ( 1000 )   PDF (565KB) ( 70 )  

梧桐木虱是一种危害园林植物梧桐的重大害虫。本研究分别测定了12种杀虫剂和5种天敌昆虫对梧桐木虱的防治效果。结果表明: 12种杀虫剂中噻虫嗪和吡虫啉对梧桐木虱的防治效果最好,螺虫乙酯次之。在喷雾法、注射法和灌根法等3种施药方式中,应尽量避免使用喷雾法,优先选择注射法,在条件允许的情况下可使用灌根法作为补充手段。5种天敌昆虫中以中华通草蛉和赤星瓢虫对梧桐木虱的防治效果最佳,在长期防治效果上可以起到代替杀虫剂的作用。因此,中华通草蛉及赤星瓢虫可作为园林环境中长期安全环保防治梧桐木虱的重要方法,而以注射法使用噻虫嗪和吡虫啉可作为短期快速防治手段。

基于模糊识别和刺探电位技术鉴定小麦种质资源抗蚜性

姜雅秀, 常文婧, 战一迪, 刘真, 刘勇

2020, 31(10):  3248-3254.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.033

摘要 ( 315 )   PDF (1061KB) ( 40 )  

利用田间抗蚜性鉴定模糊识别技术,结合室内刺探电位(EPG)植物抗性鉴定技术,比较分析了不同遗传背景的小麦种质资源的抗蚜性,为筛选新型小麦抗蚜种质材料提供依据。2年田间抗蚜性鉴定结果表明: 小偃麦多表现为中抗或低抗,而小黑麦多为中感或低感。选取抗性性状稳定且抗性级别不同的小偃麦21(中抗)、小偃麦22(低抗)、小黑麦31(中感)和小黑麦32(低感)进行麦长管蚜取食行为分析。对非刺探波(Np)、刺探波(P)、电势落差(Pd)、水溶性唾液分泌波(E1)、韧皮部取食波(E2)、细胞机械阻碍波(F)和木质部取食波(G)等基本波形的分析显示,麦长管蚜在小偃麦上首次开始刺探的时间显著长于小黑麦,且在小偃麦上的E1波的持续时间显著大于小黑麦;麦长管蚜在小偃麦21上的F波和小偃麦22上Np波的持续时间最长,在小黑麦31上的P波和小黑麦32上的G波的持续时间最长。以E1、F和Np波的持续时间为指标,基于刺探电位的小麦种质资源抗性水平鉴定结果与田间鉴定结果基本一致。因此,使用EPG技术筛选抗蚜小麦材料时,建议采用E1、F和Np波作为评价小麦抗性水平的指标。小偃麦21、22对麦长管蚜的抗性水平较高,可作为小麦抗蚜育种的种质材料。

产紫篮状菌的生防潜力及其对土壤微生物群落的调控

田叶韩, 彭海莹, 王德浩, 李晓芳, 何邦令, 高克祥

2020, 31(10):  3255-3266.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.037

摘要 ( 418 )   PDF (3863KB) ( 59 )  

产紫篮状菌Q2菌株是一株分离自健康黄瓜根际的有益微生物。本文通过平皿对峙培养、温室盆栽试验和田间试验评估了Q2菌株对4种土传病害的生防潜力及其与土壤熏蒸技术结合对苦瓜枯萎病的防治效果,并通过平皿稀释培养法、高通量技术和定量PCR技术对其防治苦瓜枯萎病及调控土壤微生物群落的机制进行研究。结果表明: 在温室条件下,Q2菌株对苦瓜枯萎病、烟草黑胫病、烟草根黑腐病和马铃薯茎基腐病具有明显的预防效果,对烟草黑胫病和苦瓜枯萎病防治效果分别达到75.3%和63.4%。在苦瓜枯萎病人工病圃中,单一产紫篮状菌Q2制剂对苦瓜枯萎病的防治效果为51.0%,其结合威百亩土壤熏蒸技术在相同试验条件下对枯萎病的防治效果则达到80%以上。威百亩土壤熏蒸显著降低了土壤中苦瓜枯萎病病原菌即尖镰孢菌的丰度,而Q2菌株有效地抑制了尖镰孢菌数量的恢复趋势。施用Q2菌株显著富集了土壤中的青霉菌、芽孢杆菌和Gaiella等有益微生物,抑制了尖镰孢菌的恢复。土壤熏蒸后,施用产紫篮状菌Q2菌株有助于土壤有益微生物菌群的形成,从而抑制尖镰孢菌,实现对苦瓜枯萎病的防治。

桑天牛虫体提取物的成分及其在两性通讯中的作用

徐昭焕, 廖为财, 刘伟, 王广利

2020, 31(10):  3267-3272.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.031

摘要 ( 289 )   PDF (465KB) ( 28 )  

为明确桑天牛成虫释放的化学信息素成分及其在两性通讯中的作用,利用气质联用仪(GC-MS)分析了桑天牛整体及其腹末组织提取物的化学成分,采用Y型嗅觉仪测定雌雄成虫对5种主要提取物标准品的嗅觉反应,以及雌雄虫对涂抹标准品的洗脱同性与异性成虫的接触反应。结果表明: 桑天牛雌雄成虫整体及其腹末组织提取物化学成分主要为10个碳以上的烷烃和烯烃,其中顺-9-二十三碳烯含量最高,其次为二十七烷、二十九烷、十九碳烯、二十八烷和9-己基-十七烷等,以及少量醛类和酯类物质。嗅觉行为反应结果显示,二十九烷对雌雄虫的引诱作用显著,二十七烷仅对雌虫有显著的引诱作用,而十九碳烯则对雌成虫产生显著的驱避作用,1-二十二碳烯和顺-9-二十三碳烯对桑天牛雌雄虫作用不明显。接触反应结果显示,雄虫对涂抹1-二十二碳烯、二十七烷和二十九烷的洗脱成虫表现出明显的求偶行为,而雌虫仅对涂抹二十九烷的洗脱成虫表现出明显的求偶行为。综合分析发现,1-二十二碳烯、二十七烷和二十九烷是桑天牛性信息素的重要组分,在两性通讯中起重要作用。

不同品种玉米对草地贪夜蛾生长发育及繁殖的影响

戴钎萱, 李子园, 田耀加, 张振飞, 王磊, 陆永跃, 李有志, 陈科伟

2020, 31(10):  3273-3281.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.020

摘要 ( 403 )   PDF (1048KB) ( 71 )  

为评价新入侵害虫草地贪夜蛾对我国不同品种玉米的为害潜能,本文采用组建实验种群生命表的方法研究了草地贪夜蛾对3种甜质型玉米(穗甜1号、正甜68和华金甜1号)以及3种糯质型玉米(京科糯2000、广黑甜糯和广糯1号)的生存适合度,分析了草地贪夜蛾生物学指标与玉米叶片主要营养物质及粗纤维含量间的相关性。结果表明: 取食甜质型玉米的草地贪夜蛾的幼虫存活率、蛹重、雌成虫产卵量均显著高于取食糯质型玉米;取食甜质型玉米草地贪夜蛾的内禀增长率介于0.1566～0.1843,净生殖力介于187.97～353.35,也均高于取食糯质型玉米(内禀增长率介于0.0998～0.1465,净生殖力介于25.89～95.34),表明取食甜质型玉米的草地贪夜蛾具有更高的种群增长能力。甜质型玉米叶片中主要营养物质维生素C、淀粉、可溶性糖、蛋白质、脂肪、总氨基酸及粗纤维的含量普遍高于糯质型玉米,草地贪夜蛾的净生殖力与维生素C、淀粉、可溶性糖、蛋白质及粗纤维的含量均存在显著正相关关系。草地贪夜蛾在甜质型玉米上具有更高的生存适合度。

西花蓟马抗噻虫胺种群对杀虫剂的交互抗性及机制

颜改兰, 王圣印

2020, 31(10):  3282-3288.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.034

摘要 ( 540 )   PDF (500KB) ( 44 )  

噻虫胺是具有内吸和触杀等多种作用方式的新烟碱类杀虫剂,常用于防治入侵害虫西花蓟马。为明确抗性风险,本文研究了西花蓟马抗噻虫胺种群对多种杀虫剂的交互抗性及其机制。经过45代筛选,西花蓟马对噻虫胺产生了高水平抗性(56.8倍)。生物测定结果表明: 西花蓟马高抗噻虫胺种群与噻虫嗪、吡虫啉、毒死蜱、三氟氯氰菊酯、甲维盐存在中等水平交互抗性(18.6>RR₅₀>11.3),对辛硫磷及灭多威具有低水平交互抗性,与溴虫腈和多杀菌素不存在交互抗性。胡椒基丁醚(PBO)与磷酸三苯酯(TPP)对杀灭西花蓟马抗噻虫胺种群(CL)、云南田间种群(YN)和敏感种群(S)均有显著增效作用。西花蓟马抗噻虫胺种群细胞色素P₄₅₀含量(3.6倍)、细胞色素b₅含量(2.9倍)及O-脱甲基酶活性(4.9倍)和羧酸酯酶活性(2.5倍)均显著高于敏感种群,表明多功能氧化酶及羧酸酯酶活性增强是西花蓟马对噻虫胺产生抗性的重要机制。

西花蓟马对烯啶虫胺、噻虫胺和噻虫嗪的抗性风险和抗性稳定性

颜改兰, 王圣印

2020, 31(10):  3289-3295.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.035

摘要 ( 699 )   PDF (534KB) ( 41 )  

为明确使用新烟碱类杀虫剂烯啶虫胺、噻虫胺和噻虫嗪防治入侵害虫西花蓟马的抗性风险及抗性稳定性,本研究采用芸豆浸药法对西花蓟马敏感种群初羽化雌成虫进行连续筛选获得抗性种群,根据抗性现实遗传力计算公式分析西花蓟马对上述3种杀虫剂的抗性风险,预测其抗性发展速度,并测定抗性稳定性。结果表明: 经过30代抗性筛选,西花蓟马对烯啶虫胺、噻虫胺和噻虫嗪均达到高水平抗性(44.7、45.5和32.7倍)。西花蓟马对噻虫胺、烯啶虫胺和噻虫嗪的抗性发展速度依次降低,抗性现实遗传力分别为0.1503、0.1336和0.1258。对抗性种群在无选择压力下继续饲养10代,西花蓟马对烯啶虫胺、噻虫胺和噻虫嗪的抗性水平均出现一定程度的下降,但均未能恢复到敏感性水平。抗性选育后,西花蓟马若虫与成虫对杀虫剂的敏感性差异显著缩小,西花蓟马敏感种群及抗性种群若虫对上述3种杀虫剂的敏感性显著高于成虫。西花蓟马对烯啶虫胺、噻虫胺和噻虫嗪均存在高抗风险,噻虫嗪的抗性上升速度较慢且抗性稳定性最低。因此,在西花蓟马若虫期使用噻虫嗪有利于西花蓟马防治。

研究论文

择伐对紫椴次生林乔木幼苗分布格局及种间关联性的影响

刘月, 张德鹏, 及利, 许丽颖, 董灵波, 杨立学

2020, 31(10):  3296-3304.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.004

摘要 ( 404 )   PDF (821KB) ( 46 )  

研究张广才岭林区未经人为干扰的(自然恢复次生林)和择伐后20年(择伐经营次生林)的2种紫椴次生林林分的乔木树种幼苗的分布格局及其种间关联性。结果表明: 阳性软阔叶和阴性树种幼苗在自然恢复次生林中重要值分别为7.9和64.5,在择伐经营次生林中为3.9和68.9;自然恢复次生林和择伐经营次生林中乔木树种幼苗的空间分布点格局分别在0～18 m和0～15 m尺度内呈聚集分布。自然恢复次生林中,14～45 m尺度上树种对多呈负相关;而择伐经营次生林中,所有尺度上的树种对多呈无相关性。在择伐经营次生林中,更新层中有57%的紫椴幼苗与其他乔木幼苗的树种对在大尺度上(31～45 m)呈负相关,在自然恢复次生林中该比例大于60%。在择伐经营次生林中,色木槭幼苗与其他乔木幼苗的树种对在更多尺度上(6～45 m)主要呈负相关,自然恢复次生林中的色木槭幼苗与其他乔木幼苗的树种对多在小尺度上(0～5 m)呈正相关,在大尺度上(31～45 m)无相关性。择伐加快了紫椴次生林未来的演替速度,一定程度上使得乔木树种幼苗在更大距离尺度上呈现出随机分布状态,并促使林分中乔木树种幼苗的种间关系更加协调,调整了紫椴种群幼苗种间的空间竞争关系。2个林分均处在演替进程中,在今后的林分管理中,应适当采取人工经营措施以促进林分更新及群落的恢复。

甘肃小陇山暖温带针阔混交林物种组成和群落结构

苏巧灵, 李安民, 袁士云, 刘文桢, 米湘成, 丁易, 臧润国

2020, 31(10):  3305-3312.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.002

摘要 ( 400 )   PDF (1100KB) ( 101 )  

处于暖温带与亚热带过渡区的甘肃小陇山是我国重要的生物多样性保护区域之一。以甘肃小陇山建立的6 hm²暖温带针阔混交林森林动态样地为基础,以样地中所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为对象,分析群落结构和物种组成,探讨物种对不同生境的选择偏好。结果表明: 样地内共有木本植物41735株,除去分枝和萌生的独立个体有29251株,共计124种,包含33科65属,其中重要值≥1的树种有28个,占总多度的82.9%。样地中重要值最大的前4个种依次是锐齿槲栎、白桦、小叶乌药和榛,也是该群落乔木层与灌木层的优势树种。样地内所有植株的径级分布整体表现为倒“J”型,群落自我更新良好。指示种分析发现,样地中有11个物种对不同生境表现出一定的偏好,其中2个物种(铁木和四蕊枫)表现出明显的生境偏好。冗余分析和偏分析表明,样地内的物种多度分布主要受地形影响。

六盘山半湿润区华北落叶松树干半径变化特征及其影响因素

王亚蕊, 刘泽彬, 王彦辉, 熊伟, 于澎涛, 徐丽宏, 马菁

2020, 31(10):  3313-3321.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.005

摘要 ( 372 )   PDF (1902KB) ( 46 )  

在2016年生长季,利用树干径向生长测量仪监测了六盘山半湿润区华北落叶松的树干半径变化,研究其昼夜和生长季的变化格局,确定主要生长期并分析期间环境因素对半径变化的影响,以期准确理解短时环境变化对树木生长的影响。结果表明: 在昼夜时间尺度,树干半径呈白天收缩、夜间恢复并增长的变化格局;在生长季时间尺度,树径变化呈相对稳定、持续增大、涨缩波动3个阶段的格局。在本研究特定的气象、土壤湿度和地形条件下,华北落叶松树干半径的主要生长期为5月14日—7月31日,最大半径生长速率出现在6月8日。影响树干半径日收缩量的环境因子在不同时段(收缩阶段、日、循环周期)基本一致,主要为温度(空气/土壤温度)、太阳辐射强度、饱和水汽压差和土壤含水量,且温度的贡献率最大(50.3%～71.0%)。而影响树干半径日增长量的因子存在时段差异,在增长阶段是降水量(贡献率86.9%)和最高气温(13.1%),在循环周期是降水量(50.3%)、饱和水汽压差(29.9%)、相对空气湿度(12.7%)和太阳辐射强度(7.1%),在整日阶段仅是降水量和太阳辐射强度。树径增量的环境响应在循环周期比在日时段更敏感。

基于不同可加性方法的黑龙江省红松人工林林分生物量模型

辛士冬, 严云仙, 姜立春

2020, 31(10):  3322-3330.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.003

摘要 ( 375 )   PDF (598KB) ( 28 )  

大尺度估算森林生物量一直是人们关注的焦点,而构建林分水平的生物量模型是一种估算森林乔木层生物量的方法。本研究基于聚合法1、聚合法2、平差法、分解法构建红松人工林林分生物量模型,并对比分析4种可加性方法的预测精度,为黑龙江省红松人工林的生物量预测提供科学依据。各模型均使用权函数来消除各模型的异方差,并以留一交叉验证法(LOOCV)作为各模型的检验方法。结果表明: 平差法的整体预测能力略优于聚合法1、聚合法2和分解法,预测精度排序为平差法>聚合法1>聚合法2>分解法;分别对比不同林分断面积的预测能力时,4种可加性方法的预测精度不一致。当红松人工林的林分断面积分布于0～10或50～60 m²·hm^-2区间时,建议采用分解法的参数估计值,而林分断面积分布于其他区间时,建议采用平差法的参数估计值。

种子大小和干旱胁迫对辽东栎幼苗生长和生理特性的影响

闫兴富, 邓晓娟, 王静, 周立彪, 张金峰, 罗永红

2020, 31(10):  3331-3339.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.006

摘要 ( 301 )   PDF (1355KB) ( 59 )  

在温室内遮阴条件下,设置80%、60%、40%和20%田间持水量(对照、轻度、中度和重度干旱)4个处理,研究种子大小和干旱胁迫对盆栽辽东栎幼苗生长和生理特性的影响。结果表明: 大种子(3.05±0.38 g)幼苗的单株叶面积、总干质量和根冠比在所有处理均显著大于小种子(1.46±0.27 g)幼苗,前者的株高、基径、叶片数、比叶面积、相对生长率和净同化率等生长参数在轻度、中度和重度干旱处理均不同程度大于后者。大种子幼苗叶片过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均高于小种子幼苗,前者叶片丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量和叶绿素总量在部分干旱处理显著大于后者。除根冠比外,其他生长参数均随干旱胁迫增强逐渐减小,重度干旱处理大、小种子幼苗总干质量分别比对照降低19.4%和20.0%。POD、CAT和SOD活性均随干旱胁迫增强先升后降,在中度干旱处理,大、小种子幼苗POD活性分别显著高于对照126.7%和142.1%,CAT活性分别显著高于对照170.0%和151.9%。在重度干旱处理,大、小种子幼苗MDA含量分别显著高于对照86.5%和68.9%。可溶性蛋白、游离脯氨酸含量和叶绿素总量均随干旱胁迫增强先升后降,在中度干旱处理,大、小种子幼苗可溶性蛋白含量分别显著高于对照320.7%和352.7%。辽东栎大种子幼苗可依赖其生长和生理方面的优势比小种子幼苗具有更强的干旱耐受性,在退化次生林人工辅助实生更新中应优先选用抗逆性更强的大种子幼苗。

伊犁河谷退化野果林中新疆野苹果茎的水力结构

孙逸翔, 张静, 周晓兵, 陶冶, 张元明

2020, 31(10):  3340-3348.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.008

摘要 ( 249 )   PDF (1848KB) ( 28 )  

为揭示伊犁河谷退化野果林中新疆野苹果植株个体的死亡机理,对比研究3种长势(Ⅰ级,20%枯枝率;Ⅱ级,40%~60%枯枝率;Ⅲ级,>80%枯枝率)新疆野苹果茎的水力结构特征的差异以及水分运输有效性和安全性及其影响因素。结果表明: 随野果林退化程度的增加,3种长势的新疆野苹果茎的边材比导水率和叶比导水率呈下降趋势,但差异不显著;傍晚时的栓塞程度、栓塞脆弱性呈显著增加的趋势,其中Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级长势个体的导水率损失50%时木质部水势分别为-1.87、-1.35和-0.53 MPa;黎明前和正午叶水势、水力安全边际均为Ⅰ级>Ⅱ级>Ⅲ级;与水力学相关的木质部解剖结构以及枝叶性状在3种长势个体之间存在显著差异。相关性分析表明,新疆野苹果茎木质部水分运输的有效性和安全性之间存在弱的权衡关系。新疆野苹果茎的水力结构变化伴随着新疆野果林的衰退过程。野果林的退化会加剧新疆野苹果木质部导管的栓塞化程度,降低其抵抗空穴化栓塞的能力,新疆野苹果面临水力失衡的威胁更大。

江西官山常绿阔叶林土壤有机碳组分沿海拔的变化

习丹, 余泽平, 熊勇, 刘小玉, 刘骏

2020, 31(10):  3349-3356.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.009

摘要 ( 353 )   PDF (983KB) ( 93 )  

对江西官山国家级自然保护区不同海拔(400、600、800、1000、1200 m)常绿阔叶林土壤总有机碳、惰性有机碳和活性有机碳进行分析,研究土壤有机碳的海拔分布特征。结果表明: 土壤总有机碳、惰性有机碳及活性有机碳含量在土壤表层最高,随土层加深而逐渐下降。随海拔升高,土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳及0～20 cm土层土壤颗粒有机碳含量均出现先增后降的趋势, 且在海拔1000 m达到峰值,而土壤水溶性有机碳及20～40 cm土层土壤颗粒有机碳含量无明显变化。在0～10 cm土层,土壤惰性有机碳占总有机碳的比例在海拔800和1200 m显著高于海拔400和1000 m,而土壤活性有机碳占总有机碳的比例在海拔400 m最高;土壤惰性有机碳和活性有机碳占总有机碳的比例在10～40 cm土层随海拔的增加均呈先增加后降低的趋势,峰值分别在1000和600 m处。各组分有机碳与土壤湿度、微生物生物量氮、可溶性有机氮均呈显著正相关,而且活性有机碳与铵态氮呈显著正相关。海拔显著影响常绿阔叶林土壤有机碳组分的分布,惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳对海拔变化的响应更敏感。高海拔土壤惰性有机碳和活性有机碳在水分和氮素充足条件下易发生分解与转化,降低土壤碳库的稳定性。在全球气温持续升高背景下,要加强高海拔地区森林土壤有机碳的动态变化研究。

不同林龄刺槐叶片养分重吸收特征及其对土壤养分有效性的响应

许淼平, 张欣怡, 李文杰, 任成杰, 杨改河, 韩新辉

2020, 31(10):  3357-3364.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.001

摘要 ( 505 )   PDF (744KB) ( 107 )  

为揭示丘陵沟壑区刺槐的养分重吸收特征及其驱动因素,研究该区不同林龄刺槐叶片全氮和全磷的浓度,以及土壤有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷浓度及其化学计量,分析了叶片氮磷重吸收效率与土壤养分特性之间的关系。结果表明: 植物和土壤的养分随林龄增长发生显著变化,而土壤总磷和速效磷浓度较低。氮重吸收效率随林分生长先增加后降低,范围为48.2%～54.0%,平均为48.5%;磷重吸收效率则显著增加,范围为45.2%～49.4%,平均为46.9%。氮重吸收效率与土壤氮素和氮磷比呈负向响应,而磷重吸收效率与氮磷比呈显著正相关,与土壤速效磷呈负相关。表明土壤养分有效性的变化负向驱动养分重吸收效率。由于该生境中刺槐林的固氮效应及磷限制,叶片养分重吸收策略对土壤氮磷比响应强烈。

望天树人工林根际土壤理化性质及微生物群落特征

韩小美, 黄则月, 程飞, 杨梅

2020, 31(10):  3365-3375.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.019

摘要 ( 417 )   PDF (775KB) ( 81 )  

以望天树纯林(WC)、望天树×降香黄檀(WJ)和望天树×尾巨桉(WA)混交林为研究对象,对比分析不同林分中望天树根际土壤理化性质,并利用Biolog-Eco微平板法和磷脂脂肪酸(PLFA)甲酯法研究根际微生物群落特征,探讨不同混交树种对望天树根际土壤微生态环境的改善作用。结果表明: 3种林分望天树根际土壤含水量、pH值、有机质、全氮、全钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均表现为WA显著高于WC和WJ,而WC和WJ差异不显著;硝态氮、铵态氮、速效钾含量表现为WA和WJ差异不显著,二者均显著高于WC;全磷和速效磷含量表现为WJ>WA>WC,林分间差异显著。3种林分望天树根际土壤微生物平均颜色变化率(AWCD) 、Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数及6类碳源底物利用情况均表现为WA>WJ>WC;主成分分析表明,碳水化合物类、氨基酸类和酚酸类化合物是望天树人工林根际土壤微生物主要利用的碳源。3种林分望天树根际土壤微生物总PLFA及细菌、真菌、放线菌的PLFA含量均表现为WA>WJ>WC。相关性分析表明,土壤理化性质(包括含水量、pH值、有机质、全氮、全钾、硝态氮、铵态氮、速效钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性)与微生物特征(即代谢活性、功能多样性指数及PLFA含量)均存在显著正相关关系。从土壤理化性质及微生物群落功能和结构特征分析来看,3种林分中望天树×尾巨桉是最有利于改善望天树幼树期根际土壤微生态环境、提高土壤可利用养分的混交模式。

六盘山南侧华北落叶松人工林蒸腾对土壤水分和潜在蒸散的响应

曹恭祥, 王云霓, 郭中, 季蒙, 王彦辉, 徐丽宏

2020, 31(10):  3376-3384.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.015

摘要 ( 271 )   PDF (1615KB) ( 53 )  

量化林分蒸腾对大气蒸发需求和土壤供水变化的响应能更好预测林分水分利用和水分循环特征并深化对林水关系的认识。本研究以六盘山南侧的香水河小流域的华北落叶松人工林为研究对象,采用热扩散探针法监测树干液流,同步测定环境因子,分析林分蒸腾对潜在蒸散和土壤体积含水率变化的响应关系。结果表明: 林分蒸腾对土壤体积含水率变化响应的曲线在不同潜在蒸散水平下基本相似,即随土壤体积含水率增大,林分蒸腾先快速后缓慢增大,达到阈值后趋于平稳,该过程可用饱和指数增长函数得到较好的拟合;但土壤水分阈值存在差异,且阈值随潜在蒸散的升高而增大。林分日蒸腾量随潜在蒸散增加的变化遵循抛物线曲线,也存在阈值效应。采用连乘方式耦合了生长季中期林分蒸腾响应土壤体积含水率和潜在蒸散的关系,形成了同时考虑土壤供水能力和大气蒸发潜力影响的林分蒸腾模型,该模型能很好地估测蒸腾的日变化,可为人工林水分调控管理提供指导。

大兴安岭典型森林沼泽植物叶片和细根碳氮磷化学计量特征

刘旭艳, 胡宇坤

2020, 31(10):  3385-3394.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.007

摘要 ( 359 )   PDF (894KB) ( 86 )  

探究大兴安岭典型森林沼泽不同植物叶片和细根生态化学计量特征,能够为进一步认识高纬度气候敏感生态系统养分利用策略和物质循环过程提供依据。对大兴安岭地区兴安落叶松-苔草、兴安落叶松-笃斯越桔-藓类和兴安落叶松-杜香-泥炭藓3种典型森林沼泽19种优势和亚优势维管植物叶片和细根碳氮磷计量特征(C∶N∶P)进行比较,分析不同森林沼泽类型、植物生长型和菌根类型叶片和细根C∶N∶P差异,通过标准化主轴回归分析叶片与细根C∶N∶P的关系。结果表明: 叶片C∶N∶P在种间水平具有最大的变异(42.5%～84.6%),且叶片和细根种间变异大小均为N∶P>C∶N>C∶P。土壤养分和水分含量较高的兴安落叶松-苔草沼泽叶片与细根C∶N和C∶P值较低,且3种森林沼泽植物叶片和细根N∶P均小于10,受N限制。草本植物叶片C∶P和细根C∶N、C∶P显著低于木本植物。外生菌根和杜鹃花类菌根植物叶片和细根C∶N和C∶P高于丛枝菌根和无菌根植物,且杜鹃花类菌根植物叶片和细根C∶P显著高于外生菌根植物。不同森林沼泽、生长型、菌根类型植物叶片和细根C∶N和C∶P差异明显,而N∶P相对稳定。森林沼泽植物叶片与细根C∶N、C∶P和N∶P呈线性正相关,植物地上与地下部分在生态化学计量特征上存在协同。

白音华矿区草地群落主要物种组成及空间分布

春风, 包钢, 张卫青, 赛西雅拉图

2020, 31(10):  3395-3403.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.010

摘要 ( 428 )   PDF (2213KB) ( 27 )  

以内蒙古白音华矿区周边草地为对象,研究了矿区草地植物群落的主要物种组成及其空间分布特征。结果表明: 草地群落共出现55种植物,优势种为大针茅、黄囊苔草和糙隐子草,常见种有羊草、冰草和知母等,该6个物种的累计相对重要值为79.6%,其密度分别为 26.6、204.7、105.4、107.1、68.2和55.1株·m^-2。对6个主要物种的种群密度通过半方差函数进行模型拟合, 其种群分布分别符合指数模型、指数模型、指数模型、球状模型、线性模型和高斯模型;对其空间分布格局进行分析,各种群的结构比分别为59.2%、97.2%、89.1%、94.5%、62.6%和72.1%,表明黄囊苔草、糙隐子草和羊草种群的空间自相关性程度均较高, 主要受结构性因素影响, 而大针茅、冰草和知母种群主要受随机性因素影响。对分形维数进行分析发现, 大针茅、黄囊苔草、糙隐子草和冰草种群分布格局较简单,空间依赖性较强,而羊草和知母种群分布格局较复杂,空间依赖性较弱,结合2D及3D图看, 大针茅和知母呈现出梯度扩散,而黄囊苔草、糙隐子草、羊草和冰草则主要呈现斑块化分布,表明矿区草地群落主要物种的空间分布与开矿无显著关联性。

黄土高原生物结皮覆盖对风沙土和黄绵土溶质运移的影响

王芳芳, 肖波, 孙福海, 李胜龙

2020, 31(10):  3404-3412.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.025

摘要 ( 321 )   PDF (1042KB) ( 24 )  

干旱和半干旱地区生物结皮的普遍发育显著改变了表层土壤的结构与养分富集特征,但其对土壤养分迁移和淋失的影响目前尚不明确。本研究针对黄土高原风沙土和黄绵土上发育的藓类生物结皮,以Ca²⁺和Cl^-为示踪离子开展溶质穿透试验,对有无生物结皮层及其覆盖下不同深度土壤的溶质运移特征进行了研究。结果表明: 在0～5 cm土层,生物结皮覆盖延缓了风沙土和黄绵土的溶质穿透过程,其Cl^-的穿透时间比无结皮延长了3.83(风沙土)和2.09倍(黄绵土),而Ca²⁺则分别延长了2.50和2.73倍。生物结皮覆盖条件下,表层0～5 cm土壤溶质完全穿透所对应的孔隙体积数比下层5～10 cm土壤更高,且其穿透历时更长;其中,Cl^-的穿透时间分别增加了67.3%(风沙土)和51.8%(黄绵土),Ca²⁺的穿透时间分别增加了8.0%和33.7%。生物结皮覆盖降低了土壤孔隙水流速(37.5%～70.2%);除风沙土的5～10 cm土层外,生物结皮使溶质弥散系数提高了1.73～6.29倍,使溶质弥散度提高了2.77～20.95倍。置换液完全穿透土壤后,风沙土和黄绵土的生物结皮层Ca²⁺含量显著高于无结皮,其分别比无结皮高4.14和2.58倍。研究证实,生物结皮覆盖能够提高表层土壤对养分的吸附与固持能力,从而减少土壤表聚养分的深层渗漏和流失,对干旱和半干旱地区退化土壤的肥力提升与植被恢复具有重要意义。

有机肥和解磷固氮菌配施对缺碳黄棕壤养分特性的协同效应

王志康, 徐子恒, 陈紫云, 洑香香

2020, 31(10):  3413-3423.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.023

摘要 ( 297 )   PDF (2497KB) ( 42 )  

研究不同有机肥配比下解磷固氮细菌对土壤养分和相关酶活性的动态影响,可为筛选合适的菌肥类型、有机肥配比和施肥周期提供参考。试验设置0%、4%、8%、12%(质量比)4种有机肥配比,选择巨大芽孢杆菌、荧光假单胞菌2种解磷菌和褐球固氮菌、巴西固氮螺菌2种固氮菌,以亚热带贫瘠黄棕壤为研究对象,在控制条件下(28 ℃、避光)持续土壤培养60 d,以探讨不同有机肥水平和不同取样时间(培养第3、8、16、30、45、60天)4种细菌单独或混合接种对土壤有效态养分和相关酶活性的影响。结果表明: 随着有机肥含量的增加,菌肥处理土壤的有效氮和有效磷含量逐渐提高,表现为12%>8%>4%>0%。随着培养时间的延长,各处理土壤养分基本呈现先增加后降低的趋势。相对于单施有机肥,配施有机肥和菌肥能够显著提高和延长菌肥对土壤养分含量和酶活性的增益。菌肥对土壤养分特性的影响在不同有机肥配比下呈现不同的规律: 有机肥含量较低(0%～4%)时,虽然菌肥显著提高了土壤有效养分含量,但在初期各菌肥间差异并不显著;随着有机肥含量的提高和培养时间的延长,解磷菌(尤其是巨大芽孢杆菌)显著提高了有效磷含量,固氮菌(尤其是巴西固氮螺菌)显著提高了有效氮含量。4种细菌混合菌肥主要呈现解磷功能,比单施解磷菌具有更明显的优势,而固氮功能未得到显著提高。相关分析表明,土壤养分含量和酶活性大小呈显著正相关关系,而酶活性受土壤培养时间和碳氮比的影响。因此,针对该土壤类型,菌肥能够在短期内显著提高土壤养分含量,但菌肥特定功能的发挥依赖于有机碳的输入和土壤碳氮比的大小,配施合适比例的有机肥(8%～12%)能够提高并延长菌肥的改良效果;每45～60 d需进行菌肥复施,以保证其存活率和持续效果。

生物炭配施氮肥对典型黄河故道区土壤理化性质和冬小麦产量的影响

李传哲, 章欢, 姚文静, 徐聪, 吴迪, 汪吉东, 艾玉春, 张永春

2020, 31(10):  3424-3432.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.028

摘要 ( 469 )   PDF (1212KB) ( 92 )  

探讨典型黄河故道区生物炭配施氮肥对耕层土壤理化性质和作物产量的影响,阐明生物炭配施氮肥后土壤碳氮含量和理化性质的变化规律,可为合理培肥土壤、提升耕地质量、提高冬小麦产量提供科学依据。本研究以黄河故道典型区域潮土和中性生物炭为供试材料,连续两年进行田间定位试验,开展不同生物炭用量(0、15、30 t·hm^-2)配施氮肥(N 270、330 kg·hm^-2)对土壤理化性质的影响研究。结果表明: 生物炭施入2年后,土壤广义土壤结构指数(GSSI)增大、土壤三相结构距离指数(STPSD)减小,显著改善了土壤三相比,其中在30 t·hm^-2施炭量条件下土壤三相比最接近理想状态;土壤紧实度和容重降低,土壤总孔隙度和毛管孔隙度增加,田间持水量和透水透气性增大,土壤板结状况得到缓解;>0.25 mm粒径团聚体显著增加(增幅70.6%～94.4%),团聚体平均重量直径(MWD)增大(增幅24.0%～48.0%),土壤团聚体结构得到改善。施加生物炭可显著增加土壤有机碳含量(增幅15.8%～67.0%),并可调节土壤C/N,降低氮素释放强度,提高氮肥利用率,显著增加土壤肥力,但未提高土壤pH值,其中10～20 cm土层土壤pH值呈显著下降趋势。在相同施氮条件下,施用生物炭比不施用处理的冬小麦产量2年平均增加9.6%～25.6%,增产效果显著;在相同生物炭施用量下,高氮处理比常规氮处理的冬小麦平均增产2.5%～4.4%,但差异不显著。综上,生物炭配施氮肥能够改善土壤微生态环境,提高土壤肥力,增加作物产量。从改善土壤理化性质、作物增产效果和投入成本等方面综合考虑,推荐在黄河故道区耕作层施入生物炭30 t·hm^-2并配施氮肥330 kg·hm^-2较为适宜。

植酶Q9对大田遮阴夏玉米产量和衰老特性的调控作用

黄鑫慧, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺

2020, 31(10):  3433-3444.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.024

摘要 ( 306 )   PDF (571KB) ( 26 )  

黄淮海夏季太阳辐射量降低以及种植密度增加引起了夏玉米冠层光照不足,产量大幅降低。本试验选用夏玉米品种‘登海605'(DH605)为试验材料,设置3个遮阴处理:花粒期遮阴(S₁)、穗期遮阴(S₂)和全生育期遮阴(S₃),以大田自然光照为对照(CK),并选用化控试剂植酶Q9(原液稀释100倍)对遮阴处理和CK进行外源调控,即花粒期遮阴-植酶Q9(S₁Q)、穗期遮阴-植酶Q9(S₂Q)、全生育期遮阴-植酶Q9(S₃Q)及大田自然光照-植酶Q9(CKQ),化控处理以同时期喷施清水为对照,探讨植酶Q9对大田遮阴夏玉米衰老特性的调控作用。结果表明: 遮阴显著降低了夏玉米的叶面积指数(LAI)、功能叶片叶绿素相对含量值(SPAD值)和净光合速率,进而显著降低了夏玉米产量。同时,遮阴夏玉米穗位叶的超氧物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著降低,丙二醛(MDA)、游离脯氨酸含量显著增加,可溶性蛋白含量显著降低。喷施植酶Q9后,S₃Q和S₂Q的LAI、功能叶片SPAD值和净光合速率显著提高;S₃Q、S₂Q、S₁Q的MDA和游离脯氨酸含量显著降低,可溶性蛋白含量和POD活性显著提高,S₂Q、S₃Q各时期的SOD和CAT活性显著提高;S₃Q、S₂Q、S₁Q的产量分别较S₃、S₂、S₁平均提高19%、8%、7%,CKQ与CK间无显著差异。因此,喷施植酶Q9通过提高弱光胁迫下夏玉米的光合能力,延缓叶片的衰老,增加产量,可有效缓解弱光胁迫导致的减产危害。

秸秆还田配施化肥对土壤肥力及鲜食甘薯产量和品质的影响

刘明, 张爱君, 陈晓光, 靳容, 赵鹏, 蒋薇, 唐忠厚

2020, 31(10):  3445-3452.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.022

摘要 ( 365 )   PDF (768KB) ( 52 )  

通过2017和2018两年的田间试验研究了小麦秸秆还田和施肥对土壤肥力、酶活性以及鲜食甘薯产量和品质的影响。试验设5个处理:秸秆不还田+常规施肥(CK)、小麦秸秆半量还田+常规施肥(50%S)、小麦秸秆全量还田+不施肥(100%S-F)、小麦秸秆全量还田+常规施肥(100%S)、小麦秸秆全量还田+常规施肥+150 kg·hm^-2氮肥(100%S+N)。结果表明:秸秆还田施肥处理显著提高了土壤中的有效磷、碱解氮、总氮和有机质含量,显著提高了土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性。秸秆还田施肥处理均显著提高了薯块产量、单薯鲜重和商品薯率,其中50%S处理下薯块产量最低。2年的秸秆还田处理下,薯块产量和商品薯率均在100%S处理下最高。2年的秸秆还田施肥处理总体上提高了甘薯的淀粉和蛋白质含量,但100%S和100%S+N处理均降低了甘薯还原糖和可溶性糖含量。可见,小麦秸秆全量还田的效果优于半量还田,与常规施肥配合下薯块产量和商品薯率最高,但影响食用口感,实际生产中可适当减少氮肥用量。

两个不同耐旱性棉花品种根系生理特性对干旱的响应

李军宏, 王远远, 夏军, 高宏云, 时晓娟, 郝先哲, 罗宏海

2020, 31(10):  3453-3460.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.021

摘要 ( 405 )   PDF (1896KB) ( 53 )  

为探明不同抗旱性棉花品种的根系生理特性对干旱的响应及其与生物量的关系,以不耐旱性品种‘新陆早17号'(L17)和耐旱性品种‘新陆早22号'(L22)为试材,在土柱栽培条件下设常规灌溉(CK)、轻度干旱(W₁)和中度干旱(W₂)处理,研究干旱胁迫对不同耐旱性棉花品种根系活力、保护酶活性及解剖结构(导管直径、数量)和生物量的影响。结果表明:干旱胁迫下两棉花品种根系可溶性蛋白(SP)含量、根系活力(RV)、木栓层数、根茎导管数量、导管直径显著降低,根系丙二醛(MDA)含量及保护性酶活性显著增加,进而导致地上部干物质量显著降低。与L17相比,L22的SP含量、0～40 cm和80～120 cm土层RV、木栓层数、根茎导管数量、导管直径以及地上部干物质量均显著增加,尤其W₂条件下L22的RV降幅比L17低26.2%,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性和皮层厚度分别比L17高43.6%、6.9%、25.4%、19.9%,且差异均达到显著水平。干物质量与RV、SOD、POD、木栓层数、导管直径和个数之间均呈显著正相关。因此,耐旱性强的棉花品种在干旱条件下通过保持较高的根系活性、木栓层数、导管直径和数量,进而促进地上部生物量积累,是其具有较高耐旱性的生理机制。

西南旱地油菜田土壤水分和作物光合特征对覆盖材料和垄沟比的响应

邢毅, 张抗萍, 王志远, 张小短, 武海燕, 冉泰霖, 向信华, 王龙昌

2020, 31(10):  3461-3472.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.027

摘要 ( 306 )   PDF (1472KB) ( 37 )  

为了应对西南地区频发的季节性干旱,提高旱作农田水分利用效率和作物光能利用效率,设置大田试验,研究不同覆盖材料(普通白膜、普通黑膜、生物降解膜和不覆膜)和不同垄沟比(40 cm∶40 cm和40 cm∶80 cm)对土壤贮水量和油菜光合特性、荧光参数、叶绿素相对含量(SPAD)的影响。结果表明: 油菜生育期不同覆盖材料下的土壤贮水量为:普通黑膜垄作(BR)≈普通白膜垄作(WR)≈生物降解膜垄作(BDR)＞不覆膜垄作(NR)＞平作(FP);在同一覆盖材料下,垄沟比对土壤贮水量无显著影响。与平作相比,垄沟集雨处理的净光合速率、气孔导度、最大荧光、可变荧光、PSⅡ最大光化学量子产量、PSⅡ潜在活性、光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数均有所提高;与平作相比,WR、BR、BDR和NR处理的SPAD值分别提高6.1%、8.6%、8.5%和3.6%,瞬时水分利用效率分别提高18.3%、11.4%、16.3%和10.4%。相比于平作,BR、WR和BDR处理可显著增加油菜产量,NR处理增产不显著,普通黑膜垄作+垄沟比40 cm∶40 cm处理的经济效益最高。可见,垄沟集雨种植可以改善西南旱地油菜田土壤水分,增强油菜叶片光合能力,提高油菜产量,增加农民收入。

遮荫处理对芍药幼苗生长和矿质营养积累的影响

战丽杰, 张宏宝, 李宗泰, 孟伟, 徐伟, 李凌浩

2020, 31(10):  3473-3479.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.029

摘要 ( 304 )   PDF (894KB) ( 26 )  

遮荫是保护芍药幼苗生长的重要措施。本试验研究了不同遮荫处理对多伦芍药幼苗生长特性和矿质营养积累的影响,以便为多伦芍药幼苗栽培提供指导。采用盆栽试验,研究不遮荫(CK)、出苗一周后20%遮荫、40%遮荫、60%遮荫和80%遮荫5个处理的多伦芍药幼苗生长和矿质营养积累的变化。结果表明:与CK相比,遮荫处理显著提高了幼苗株高,增幅分别为19.9%、31.1%、52.9%、63.7%;显著降低了根生物量比和根冠比,降幅分别为21.5%、23.6%、29.2%、41.8%和40.6%、44.0%、50.9%、63.2%。40%遮荫、60%遮荫和80%遮荫显著提高了比叶面积,增幅分别为77.0%、84.1%、65.2%,显著增加了叶绿素和类胡萝卜素含量,增幅分别为92.3%、128.7%、98.1%和86.9%、113.1%、90.5%,显著降低了根生物量,降幅分别为61.4%、74.3%、78.6%。与CK、20%遮荫、40%遮荫和80%遮荫处理相比,60%遮荫显著提高了根中磷含量,增幅分别为245.7%、65.9%、40.5%、10.3%;60%遮荫处理的根中钾和镁含量显著高于其他处理,比CK、20%遮荫、40%遮荫和80%遮荫处理分别高102.9%、131.7%、57.0%、63.3%和131.3%、55.1%、40.4%、7.7%。本试验条件下,60%遮荫是多伦芍药幼苗生长适宜的光照条件。

蒸发需求干旱指数(EDDI)在辽宁省干旱识别中的应用

刘东明, 纪瑞鹏, 陈鹏狮, 张微玮, 李晶

2020, 31(10):  3480-3488.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.011

摘要 ( 550 )   PDF (2060KB) ( 106 )  

蒸发需求干旱指数(EDDI)是从大气蒸发需求(E₀)角度出发建立起来的一种多尺度的干旱指标,具有不依赖降水量、适用于各种下垫面类型的特点,具备在不同时间尺度捕捉水胁迫信号的能力。本研究基于1961—2018年辽宁省52个气象站气象观测资料,逐日估算E₀,按年、生长季(4—10月)、春季、夏季、秋季、冬季分别计算EDDI,分6个时间尺度识别近58年辽宁省干旱发生的年际变化特征。结果表明: 研究期间,辽宁省EDDI年际变化阶段性明显,多个时间尺度的EDDI呈两个高值集中期。在20世纪60年代,年、生长季、春季、秋季和冬季5个时间尺度的辽宁省平均EDDI高值区相对集中,这一阶段辽宁省发生干旱的年数多、程度重;除冬季外,2014—2018年是其他5个时间尺度的EDDI高值另一个相对集中的时段;1981—1982年,辽宁省的年、生长季、夏季、秋季的EDDI值偏高。1963—1965年(除夏季外)、1972—1973年(生长季、夏季)、1989—1990年(年、生长季、春季、冬季)、1997—1998年(年、生长季、夏季)、2004—2005年(春季、冬季)和2013—2014年(年、生长季、秋季)都发生了干-湿或湿-干逆转事件。1985—1987、1993—1995和2005—2013年,辽宁省存在明显的干旱空窗期。

山西省参考作物蒸散量的时空变化特征

李娜, 霍治国, 周晓宇, 柏秦凤, 裴秀苗, 钱锦霞

2020, 31(10):  3489-3498.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.012

摘要 ( 293 )   PDF (2606KB) ( 50 )  

基于山西省境内70个地面气象观测站1960—2019年的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料,应用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET₀),对山西省ET₀的时空变化特征及不同气候带和海拔的蒸散特征进行定量分析。结果表明: 1960—2019年,研究区年均ET₀在空间上呈现由西向东逐渐递减的趋势;以1982年为拐点,前后两个时段均呈逐年增加趋势,月际、旬际波动为单峰变化曲线。不同气候带ET₀的差异性表现为:温带半干旱气候区的年、春、夏、秋季ET₀高于暖温带半湿润气候区和暖温带半干旱气候区;冬季,暖温带半湿润气候区ET₀最高。不同海拔ET₀的差异性表现为:＜660 m海拔区的年、夏、秋、冬季ET₀高于其他海拔区域。

宁夏沿黄城市带湿地景观格局演变特征及驱动力

高祖桥, 白永平, 周亮, 乔富伟, 宋龙军, 陈小宁

2020, 31(10):  3499-3508.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.013

摘要 ( 431 )   PDF (1583KB) ( 51 )  

湿地作为全球生产力最高的生态系统之一,具有水净化、气候调节、碳汇等多种功能,但由于人类社会发展的胁迫和自然条件的改变,湿地流失尤为严重。为探究沿黄湿地景观格局演变规律,了解湿地资源的现状和动态变化,本研究以2000、2009、2018年3个时期Landsat卫星影像为数据源,选用景观指数、地理探测器等方法定量分析2000—2018年间宁夏沿黄城市带湿地景观格局演变特征及驱动力。结果表明: 2000—2018年,宁夏沿黄城市带湿地面积呈先增后减的趋势,湿地面积在研究前期增加了52.2 km²,增长率为8.2%,后期减少了26.8 km²,减少率为3.9%。湿地主要转出为建设用地和未利用地,转出面积分别为166.7、158.4 km²;新增湿地主要由未利用地和林草地转入,转入面积为543.1 km²。城市带湿地景观的破碎化程度呈上升趋势,但各类湿地均衡分布的态势逐渐增强,景观多样性也不断增加,景观优势种类逐渐弱化。自然要素和社会经济要素共同影响城市带湿地景观格局演变,其中,社会经济要素中的人口因素影响最显著,自然要素中的降水量、气温驱动作用明显,其他驱动力因子相对较弱但也不容忽视。

基于不同特征挖掘方法结合广义提升回归模型估测安徽省土壤pH

王世航, 卢宏亮, 赵明松, 周玲美

2020, 31(10):  3509-3517.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.018

摘要 ( 295 )   PDF (1284KB) ( 31 )  

为探讨不同特征挖掘方法与广义提升回归模型相结合在数字土壤制图中的应用,本研究首先使用递归特征消除和过滤式两种特征筛选方法对环境协变量进行筛选,再分别使用原始环境协变量、筛选后的最优变量组合作为自变量,建立基于广义提升回归模型和随机森林模型的安徽省土壤pH预测模型并进行制图。结果表明: 引入两种特征挖掘方法均可有效提高广义提升回归模型和随机森林模型预测土壤pH的精度,并且可以起到降维的作用;相较于随机森林模型,广义提升回归模型的验证集预测精度略低,在训练集中,广义提升回归模型的精度却远高于随机森林模型,模型解释度高,整体效果较好;随机森林模型的主要参数ntree和mtry对于模型的影响程度较低,而不同参数对于广义提升回归模型的预测精度影响较大,不同参数组合模型精度不同,建模前需要进行调参。空间制图结果表明,安徽省土壤pH呈“南酸北碱”趋势。

基于“源-汇”理论的资江下游地区非点源污染风险区划

贾玉雪, 帅红, 韩龙飞

2020, 31(10):  3518-3528.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.017

摘要 ( 506 )   PDF (2068KB) ( 68 )  

开展非点源污染风险评估及区划研究对流域生态环境保护、土地利用结构调整和优化具有重要意义。以2010、2018年两期资江下游地区土地利用覆盖数据为基础,基于“源-汇”景观格局理论识别“源”、“汇”景观,综合考虑非点源污染发生和迁移因子的前提下,借助景观空间负荷对比指数(LCI)、非点源污染负荷指数(NPPRI),分析非点源污染风险的时空变化特征;通过识别非点源污染风险中的关键因子,对资江下游非点源污染区划进行分析。结果表明: 研究区非点源污染发生风险总体较低,“汇”景观为主的子流域占61.2%;非点源污染风险呈现西南低,东北平原区以及资江干流、志溪河、桃花江沿岸偏高的空间特征;2010—2018年,非点源污染风险呈现升高趋势,农村居民点、耕地的扩张及林地缩减对非点源污染发生风险分别具有正向与负向的响应关系;LCI、坡度、距离是影响非点源污染风险指数变化的关键因子。在此基础上,将资江下游地区划分为4个控制区,即近河道污染治理区、低坡地污染控制区、生态恢复-风险防控区、生态优先保护区。

福建省行业碳排放驱动因素分解及其与经济增长脱钩关系

赖文亭, 王远, 黄琳琳, 黄逸敏, 罗进, 陈华阳

2020, 31(10):  3529-3538.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.016

摘要 ( 401 )   PDF (4408KB) ( 57 )  

主要部门和重点行业的二氧化碳排放是区域碳排放的主要来源。厘清行业碳排放影响因素,分析其与区域经济增长相互关系及程度,从而推动部门和行业碳减排对于落实区域碳排放总量控制具有重要意义。本研究运用对数平均迪式指数分解法(LMDI)和Tapio脱钩模型对福建省1997—2017年13个主要碳排放行业进行碳排放驱动因素分解和脱钩分析。结果表明: 电力、热力的生产和供应业是福建省主要的碳排放行业,1997—2017年,其碳排放总量由18.89 Mt上升到120.63 Mt,增长量为101.74 Mt。有色金属冶炼及压延加工业、纺织业、黑色金属冶炼及压延加工业的碳排放增长速度最快,其年均增长率分别为18.1%、12.1%、12.1%。13个主要行业碳排放变动的驱动因素中,经济增长效应和人口规模效应是主要的正向驱动因素,能源结构效应、能源强度效应和产业结构效应的抑制作用在不断增强。从脱钩关系来看,13个主要碳排放行业的脱钩指数整体呈下降趋势。从“十一五”时期开始,部分行业开始出现不同程度的强脱钩。而在“十三五”时期,农、林、牧、渔、水利业表现为扩张负脱钩,电力、热力的生产和供应业表现为弱负脱钩。能源结构效应和能源强度效应对各行业实现脱钩的影响较大,产业结构效应的脱钩努力较小,人口规模效应未做出脱钩努力。

不同比例盐生小球藻-枯草芽孢杆菌共生体对砷酸盐耐性及富集差异

于清男, 陈双双, 郑超, 张春华, 葛滢

2020, 31(10):  3539-3546.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.032

摘要 ( 382 )   PDF (765KB) ( 32 )  

采用盐生小球藻与枯草芽孢杆菌为供试材料,构建不同藻菌比(1∶0、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4)的共生体,在不同浓度砷酸盐[As(Ⅴ)]处理7 d后,测定藻菌共生体生长及其对砷的富集、吸附、吸收和形态转化。结果表明: 在As(Ⅴ)处理下,随着枯草芽孢杆菌比例的增加,藻菌共生体叶绿素含量、干重、比增长率显著提高,在750 μg·L^-1As(Ⅴ)处理时,1∶4的藻菌共生体分别达到1.81 mg·L^-1、125.0 mg、0.28 mg·L^-1·d^-1。藻菌比例由1∶0变为1∶4时,藻菌共生体对砷的富集和吸收呈下降趋势;砷的富集方式随砷浓度的增加而变化,在75～150 μg·L^-1As(Ⅴ)处理下以吸收为主,在300～750 μg·L^-1 As(Ⅴ)处理下以吸附为主。藻菌共生体内存在As(Ⅴ)和As(Ⅲ)两种形态,且随枯草芽孢杆菌比例的上升,As(Ⅴ)还原率增大(最高达到12.6%)。综上,枯草芽孢杆菌的添加提升了藻菌共生体对As(Ⅴ)的耐性和还原,但减少了对As(Ⅴ)的富集。

木屑添加对刺芹侧耳菌丝共生细菌多样性和群落结构的影响

许欣, 柳婷, 孔旭强, 陈剑秋, 陈利丁, 黄胜, 孙淑静

2020, 31(10):  3547-3553.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.036

摘要 ( 354 )   PDF (1081KB) ( 34 )  

细菌作为许多真菌的共生菌,能够有效地促进真菌的代谢生长,而细菌多样性及群落结构能够反映真菌的生长和利用营养物质的状况。本研究利用基于细菌16S rRNA 基因V3-V4区的高通量测序技术分析不同木屑用量对刺芹侧耳菌丝共生细菌群落结构和多样性的影响。结果表明: 5组样品共检测细菌25门52纲114目199科406属,主要的优势菌门为变形菌门(35.0%～85.9%)和厚壁菌门(6.5%～38.4%),优势菌属为不动杆菌属(14.8%～71.6%)和假单胞菌属(1.7%～22.3%)。相较于完全培养基,添加木屑能够提高刺芹侧耳菌丝中的细菌多样性,并使其中优势细菌10个门类、9个属类结构发生显著变化。刺芹侧耳菌丝在5 g木屑培养基上的菌丝生长速度最快,菌丝浓密,边缘整齐,长势优于其他几类培养基;假单胞菌属和乳酸菌属丰度及物种多样性在5 g木屑培养基上都具有一定的优势,且假单胞菌属和乳酸菌属丰度与菌丝长势具有显著的正相关性。木屑作为重要碳源之一,对刺芹侧耳生长发育及其共生细菌群落结构和多样性都有显著影响,这为进一步探索木屑及共生细菌对刺芹侧耳生长发育影响的机理研究奠定了基础。

4种蚜虫对异色瓢虫生长发育和繁殖的影响

孙丽娟, 于海霞, 郑长英

2020, 31(10):  3554-3558.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.030

摘要 ( 348 )   PDF (427KB) ( 42 )  

为明确桃蚜、萝卜蚜、胡萝卜微管蚜、瓜蚜对异色瓢虫种群扩繁的适宜性,在实验室条件下,以4种蚜为食料构建异色瓢虫两性生命表,研究不同蚜虫对异色瓢虫生长发育和繁殖的影响。结果表明: 取食不同蚜虫,异色瓢虫未成熟期由长到短依次为萝卜蚜(18.18 d)、瓜蚜(17.48 d)、胡萝卜微管蚜(16.23 d)、桃蚜(15.77 d);成虫前期存活率由高到低依次为胡萝卜微管蚜(88.3%)、桃蚜(86.7%)、萝卜蚜(55.0%)、瓜蚜(55.0%);成虫繁殖力由高到低依次为胡萝卜微管蚜(1750.5粒)、桃蚜(1441.5粒)、瓜蚜(1006.3粒)、萝卜蚜(965.2粒);成虫寿命由长到短依次为胡萝卜微管蚜(78.8 d)、桃蚜(63.1 d)、瓜蚜(54.3 d)、萝卜蚜(48.4 d);异色瓢虫种群内禀增长率r_m由高到低依次为桃蚜(0.19)、胡萝卜微管蚜(0.18)、萝卜蚜(0.14)、棉蚜(0.14);净增值率R₀由高到低依次为胡萝卜微管蚜(895.83)、桃蚜(600.62)、萝卜蚜(273.47)、棉蚜(268.33)。4种蚜虫中,胡萝卜微管蚜和桃蚜更有利于异色瓢虫种群扩繁。

基于碳氮稳定同位素的南海中西部海域春季中上层渔业生物群落营养结构

孔业富, 吴忠鑫, 颜云榕, 田涛, 高东奎, 杨军, 吴英超

2020, 31(10):  3559-3567.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.038

摘要 ( 420 )   PDF (923KB) ( 36 )  

根据2018年春季于南海中西部海域进行的灯光罩网渔业生物调查,本研究采用碳氮稳定同位素技术,分析了南海中西部海域中上层渔业生物的碳氮稳定同位素基本特征,构建了连续营养谱,划分了营养功能群,并比较了不同营养功能群间的营养结构特征。结果表明: 采集的23种渔业生物δ¹³C均值最大为鲯鳅,(-17.58±0.21)‰,最小为六带线纹鱼,(-19.86±0.33)‰;δ¹⁵N均值的变化范围为8.31‰(琉璃玉鲳)～(12.46±0.74)‰(宝刀鱼)。连续营养谱分析表明,采集的中上层渔业生物营养级介于3.01～4.23,其中19种渔业生物(占总渔获种类的83%)的营养级位于3.0～4.0。23种渔业生物可划分成浮游生物食性、游泳生物食性和混合生物食性3个营养功能群。稳定同位素标准椭圆面积(SEA)分析显示,浮游生物食性功能群占据的营养生态位宽幅最大(SEA=1.56‰²),其次为混合生物食性功能群(SEA=0.99‰²)和游泳生物食性功能群(SEA=0.31‰²)。混合生物食性功能群分别与游泳生物食性功能群和浮游生物食性功能群存在17%和26%的营养生态位重叠度,而游泳生物食性功能群与浮游生物食性功能群不存在生态位重叠。

综合评述

碳氮稳定同位素技术在青藏高原高寒草甸生态系统研究中的应用: 进展与展望

周春丽, 李以康, 曹广民, 朋措吉, 宋明华, 徐兴良, 周华坤, 林丽

2020, 31(10):  3568-3578.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.026

摘要 ( 483 )   PDF (839KB) ( 171 )  

碳氮稳定同位素技术在草地生态系统研究中的应用日渐广泛,本文针对其在青藏高原高寒草甸生态系统中的研究与应用进行了总结。首先,探讨了环境因子(海拔、水肥、草地退化、温度)对青藏高原高寒草甸碳氮同位素组成(δ¹³C、δ¹⁵N)的影响:高寒草甸植物δ¹³C值与海拔呈正相关,与大气压强、草地退化和温度均呈负相关,与降水的关系尚有争议;土壤δ¹³C值与海拔和草地退化呈正相关;植被的δ¹⁵N值与水肥呈正相关,土壤的δ¹⁵N值与草地退化呈负相关。其次,综述了近年来该技术在高寒草甸植物光合型鉴定、植物水分利用、食物链营养关系、碳氮循环等方面的研究进展。最后,对碳氮稳定同位素技术在研究高寒草甸土壤有机碳与土壤呼吸、重现植被类型更替和气候演化历史、土壤N₂O溯源、探究高寒草甸退化的原因、藏药与动物食品产地溯源等方面的应用前景进行了展望,以期进一步发挥其在青藏高原高寒草甸研究中的潜力。

基于图论的景观图表达、分析及应用

宋利利, 秦明周, 张鹏岩, 夏艺菲, 马杰, 曹娓

2020, 31(10):  3579-3588.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.014

摘要 ( 369 )   PDF (1308KB) ( 84 )  

景观结构和空间格局一直是景观生态学的核心问题,图论的应用为景观格局的分析提供了一种研究框架,基于图论的景观图逐渐被应用于生物多样性保护的连通性建模和景观规划的决策支持研究,景观图的表达、分析和应用已成为保护生物学和景观生态学研究的热点。本文首先介绍了景观图的图论基础,在Scopus数据库的基础上,检索了1993—2019年在标题、摘要和关键词中出现 “landscape graph”、“connectivity”和“network”词汇的257篇已发表的期刊论文。从年发文量、来源期刊、研究区域、研究机构、景观类型等方面分析了该领域的研究进展和发展趋势。分析发现,2017年之前,发表的期刊论文数量整体呈上升趋势,2017年之后年发文量逐年下降;主要研究力量集中在美国、西班牙、法国、加拿大和中国,发文量占到86.8%。大部分研究成果发表在“Landscape Ecology”、“Landscape and Urban Planning”和“Biological Conservation”期刊上。在研究内容上,景观图表达主要包括点的定义、边的度量和景观的模拟3方面,景观图分析研究包括分析指数、景观图划分两方面。我们重点关注了景观图在生物多样性保护、景观(生态网络)规划和管理、景观影响评价等科学与实践中的应用。基于图论的景观图通过帮助理解景观连通性变化、动物行为和栖息地保护,影响着保护科学和规划实践者。图论对保护科学和规划的影响来自于丰富的理论基础和成熟的研究方法,基于图论的景观图为景观结构和格局的生态学理解提供了跳板,并将继续成为全球研究人员和实践者的重要工具。

丛枝菌根真菌提高盐胁迫植物抗氧化机制的研究进展

孙思淼, 常伟, 宋福强

2020, 31(10):  3589-3596.  doi:10.13287/j.1001-9332.202010.040

摘要 ( 388 )   PDF (1228KB) ( 86 )  

土地盐渍化是在自然环境和人为活动的双重作用下形成的全球性的重要生态问题,其会对植物造成渗透失衡、离子胁迫、氧化损伤等危害,导致植物生长缓慢、生物量减少甚至是绝产。丛枝菌根真菌(AMF)是一种普遍存在于土壤中的有益微生物,能够与大多数植物根系形成共生关系,其共生关系在多种逆境生态系统中均具有重要生态意义。AMF-植物共生体具有高效抗氧化系统,能够提高植物在盐胁迫下的抗氧化反应进而增强耐盐性。本文从氧化损伤、渗透调节、抗氧化机制和生物活性分子等角度,系统地阐述了丛枝菌根真菌提高植物抗氧化机制的研究进展,并提出了研究展望,以期为利用菌根生物技术提高植物耐盐性提供理论参考。