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2020年 第31卷 第8期    刊出日期：2020-08-15

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间伐对日本落叶松人工林林下更新木本植物组成和生长影响的时间效应

谢锦, 闫巧玲, 张婷

2020, 31(8):  2481-2490.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.010

摘要 ( 292 )   PDF (1083KB) ( 66 )  

明确间伐对针叶人工林林下更新阔叶木本植物组成和生长影响的时间效应,可为促进人工纯林向针阔混交林转化、进而解决纯林生产与生态功能无法兼顾的问题提供参考。本研究以我国北方重要针叶人工林——日本落叶松人工林为例,比较间伐后短期(1～3年)、中期(4～9年)和长期(>9年)人工林林下更新木本植物组成的差异;并选择具有较高重要值且与落叶松互惠共生的3种更新树种蒙古栎、色木槭、糠椴,分析不同间伐时期人工林内光照(郁闭度)与更新木本植物生长的关系。结果表明: 在间伐样地内更新的阔叶木本植物达46种,不同间伐时期样地内共有且占据优势的乔木树种为色木槭,灌木树种为忍冬和卫矛。随间伐后时间的推移,更新物种数逐渐减少,但乔灌比呈增大的趋势;中性树种占据优势地位。间伐对更新树种生长影响的时间效应受树种耐荫性的影响,糠椴的基径和树高均高于蒙古栎和色木槭。随间伐后时间的延长,糠椴的基径、色木槭的树高对光照响应较敏感,分别倾向于采用“耐荫策略”和“避荫策略”以适应间伐后变化的环境。间伐对日本落叶松人工林林下更新阔叶木本植物组成和生长的影响具有明显的时间效应;在制定以促进人工林林下树种更新为目标的间伐措施时,应该考虑适当延长间伐间隔,从而保证糠椴和色木槭等阔叶树幼苗的生长,使其进入林冠层,促进形成针阔混交林,实现人工林的可持续发展。

大兴安岭北部不同海拔天然林土壤胞外酶化学计量特征及其季节动态

及利, 马立新, 程政磊, 祝清超, 张岩, 杨雨春, 杨立学

2020, 31(8):  2491-2499.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.005

摘要 ( 335 )   PDF (1244KB) ( 156 )  

研究了大兴安岭北部奥克里堆山不同海拔(750～1420 m)天然林土壤胞外酶活性(EEA)和酶计量比的变化特征及影响机制。结果表明: 海拔、季节及其交互作用对β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP)活性均存在显著影响。5月,BG和NAG活性随海拔升高呈逐渐增大趋势,AP活性随海拔升高呈先升高后降低的趋势。7月,NAG活性随海拔升高而增大,AP活性则先升高后降低。9月,不同海拔上NAG活性变化幅度较大,在1420 m处活性最高,为124.22 nmol·h^-1·g^-1。随着海拔的升高,酶化学计量比ln(BG)∶ln(NAG+LAP)呈降低的趋势。除海拔830 m外,7月化学计量比值最高。土壤C、N、P转化酶活性对数转换后的比值为1∶1.25∶0.82。海拔和土壤温度是影响土壤胞外酶的主要因素,土壤温度与BG、NAG和AP呈显著正相关。ln(BG)∶ln(NAG+LAP)和ln(NAG+LAP)∶ln(AP)与pH分别呈显著正相关和负相关,与DOC分别呈显著负相关和正相关,而ln(BG)∶ln(AP)受土壤容重的影响较大。

长白山针阔混交林紫椴的泌蜜量

孙震, 刘琪璟, 徐振招, 徐玮泽

2020, 31(8):  2500-2506.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.008

摘要 ( 339 )   PDF (966KB) ( 25 )  

紫椴是东北东部地区原始针阔混交林中优势种或共优种之一,是优质的用材树种,更是重要的蜜源植物。本文研究长白山地区紫椴从单株到种群(林分)的泌蜜量,建立单株泌蜜量回归模型,并估计林分尺度泌蜜量,分析紫椴泌蜜量与胸高断面积以及材积或蓄积之间的关系。结果表明: 紫椴单花开花时间为6～8 d,泌蜜时间为5 d,平均每朵花总泌蜜量为8.58 mg。花蜜的糖浓度在一天中有变化,中午高于早晨和傍晚,平均糖浓度为37.7%。样地紫椴的平均胸径为40 cm,单株开花量为18万个,泌蜜量为1.56 kg(或纯糖0.588 kg)。每公顷紫椴的泌蜜量为79～147 kg(或0.0686～0.1285 m³,纯糖29.78～55.42 kg)。林分泌蜜量与总断面积以及蓄积量密切相关,可以利用森林资源调查数据估算紫椴泌蜜量。

坡向和坡位对四川夹金山灌丛群落结构与物种多样性特征的影响

张荣, 余飞燕, 周润惠, 董洪君, 王敏, 叶鑫, 郝建锋

2020, 31(8):  2507-2514.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.004

摘要 ( 468 )   PDF (881KB) ( 81 )  

研究不同坡向、坡位夹金山灌丛群落结构和物种多样性特征。结果表明: 在 24 个样地中,共有维管植物 186 种,隶属于 50 科 127 属。其中,灌木层有 32 种,隶属于 14 科 22 属,阴坡下坡位物种数最多;草本层有 154 种,隶属于 43 科 109 属,阴坡物种数最少。灌木层的平均高度表现为阳坡>半阳坡>阴坡,平均密度则相反;草本层平均高度表现为阴坡>半阳坡>阳坡,平均密度无显著变化。坡位仅对阳坡草本层平均高度有显著影响,灌木层物种多样性在阴坡较高,草本层物种多样性在阳坡下坡位和阴坡中坡位较高。坡向对灌木层和草本层 Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、物种丰富度指数、Pielou均匀度指数影响显著(除草本层 Simpson 指数),坡位对灌木层和草本层物种多样性指数均无显著影响,坡向和坡位的交互作用对草本层物种多样性的影响大于灌木层。冗余分析(RDA)表明,物种多样性不仅与坡向正弦值、坡向余弦值相关,也与群落结构特征相关性较大。

黄土高原不同植被带人工刺槐林土壤氮磷转化酶动力学参数及其温度敏感性

赵子文, 王国梁, 吴阳, 陈文静, 李秧秧, 刘国彬, 薛萐

2020, 31(8):  2515-2522.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.003

摘要 ( 270 )   PDF (1662KB) ( 47 )  

土壤酶是有机质降解的催化剂,其动力学特征是表征酶催化性能的重要指标,对评价土壤健康质量有重要作用。本研究选择黄土高原3种植被带下人工刺槐林土壤为对象,探讨了土壤酶动力学参数对温度变化的响应及其温度敏感性(Q₁₀)的变化特征。结果表明: 随着培养温度的升高,土壤丙氨酸转氨酶、亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶的潜在最大反应速率(V_max)和半饱和常数(K_m)均呈线性增加,且V_max呈现出森林带>森林草原带>草原带的地带性规律。V_max的温度敏感性(Q10(V_max))为1.14～1.62,K_m的温度敏感性(Q_10(Km))为1.05～1.47,且两者在森林草原带的值均低于其他植被带。在低、高温区,不同土壤酶的Q₁₀在各植被带间的变化也不尽相同。冗余分析显示,Q₁₀与环境变量尤其是土壤养分有显著的相关关系,这表明Q₁₀可能还受到除温度以外其他环境因子的影响。

滇中亚高山人工林凋落物分解对模拟氮沉降的响应

张雨鉴, 宋娅丽, 王克勤, 杨晓雨, 邢进梅, 张转敏

2020, 31(8):  2523-2532.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.034

摘要 ( 324 )   PDF (1805KB) ( 46 )  

2018年2月至2019年1月,利用尼龙网袋法对滇中亚高山华山松和云南松两种人工林开展模拟氮(N)沉降下凋落叶和凋落枝原位分解试验,N沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低N(LN, 5 g N·m^-2·a^-1)、中N(MN, 15 g N·m^-2·a^-1)和高N(HN, 30 g N·m^-2·a^-1)。结果表明: 华山松凋落叶和凋落枝年分解率分别为34.8%和18.0%,分别高于云南松凋落叶的32.2%和凋落枝的16.1%。模拟N沉降下,LN处理使华山松凋落叶、枝分解95%所需时间较对照分别减少0.202和1.624年,MN处理分别减少0.045和1.437年,HN处理则分别增加0.840和2.112年;LN处理使云南松凋落叶、枝分解95%所需时间较对照分别减少0.766和4.053年,MN处理分别增加0.366和0.455年,HN处理分别增加0.826和0.906年。经过1年的分解,低N处理促进了华山松和云南松凋落物(叶、枝)的分解,而高N处理表现为抑制作用;N沉降对两种林型凋落物分解的影响与凋落物中纤维素和木质素含量密切相关。可见,凋落物基质质量在一定程度上决定了凋落物分解对N沉降的响应情况,尤其是纤维素和木质素含量。

九连山次生阔叶林幼苗生长对氮磷添加的响应

刘斌, 陈维, 陈伏生, 唐润钰, 王小东, 程怡晴, 卜文圣

2020, 31(8):  2533-2540.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.020

摘要 ( 352 )   PDF (849KB) ( 60 )  

以亚热带森林的幼苗群落为对象,设置对照(CK)、氮添加(100 kg N·hm^-2·a^-1)、磷添加(50 kg P·hm^-2·a^-1)和氮+磷添加(100 kg N·hm^-2·a^-1+50 kg P·hm^-2·a^-1)4种处理的施肥样地,测定幼苗的株高、地径、冠幅、比叶面积、死亡率等指标,研究氮磷添加下幼苗的生长与群落结构的变化及其驱动力。结果表明: 与未施肥相比,磷添加下幼苗的株高增长率、地径增长率分别显著下降45.1%和30.3%;主要建群树种死亡率受到施肥的影响,氮添加显著增加米槠幼苗死亡率至25.1%,氮磷施肥显著提高丝栗栲死亡率至25.1%~31.3%,而氮添加、磷添加显著降低了木荷和润楠的死亡率;施肥显著降低了幼苗群落中木荷和丝栗栲的重要值,氮添加、磷添加显著增加了润楠幼苗的重要值。氮+磷添加显著降低了幼苗群落的Shannon指数、Simpson指数;幼苗生长主要受到土壤铵态氮、有效磷、全氮、林冠开度及比叶面积的影响,而幼苗死亡率主要受到土壤铵态氮、有效磷和林冠开度的影响。综合来看,氮磷添加主要通过调控土壤氮磷速效养分,进而改变叶片功能性状来影响幼苗的生长;加速外生菌根树种(米槠和丝栗栲)的死亡,改变幼苗群落建群种的重要值,降低物种多样性, 最终可能改变亚热带次生阔叶林成年树的群落结构。

宁夏东部荒漠草原向灌丛地人为转变过程中土壤胞外酶活性响应

郭天斗, 于露, 孙忠超, 马彦平, 赵亚楠, 梁丹妮, 李志丽, 王红梅

2020, 31(8):  2541-2548.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.001

摘要 ( 226 )   PDF (1156KB) ( 37 )  

以宁夏东部荒漠草原-灌丛地典型镶嵌体内部荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为对象,对各样地植丛和空斑下土壤特性及6种土壤胞外酶活性(纤维二糖水解酶、β-1,4-木糖苷酶、β-1,4葡萄糖苷酶、β-1,4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶)进行分析,研究荒漠草原向灌丛地人为转变过程中胞外酶的响应特征。结果表明: 荒漠草原向灌丛地转变过程中,土壤水分、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳、微生物生物量氮均显著降低,且灌丛地显著低于草地26.0%～88.5%;除草地边缘土壤水分、有机碳空斑略高于植丛外,其他指标均表现为各样地植丛显著高于空斑3.9%～82.3%。6类土壤胞外酶活性在转变过程中均呈下降趋势,降幅为22.1%～82.4%,其中亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶降低最为显著,分别降低82.4%和75.5%;除灌丛地β-1,4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶在空斑显著高于植丛外,其他胞外酶活性均表现为各样地植丛高于空斑10.7%～42.7%;转变过程中6类胞外酶活性之间呈显著正相关,且均与土壤特性呈不同程度正相关,其中各类土壤胞外酶活性对土壤微生物生物量碳、氮及全氮响应较为积极。

利用随机效应模型模拟东北三省胡桃楸地位指数

罗也, 王君, 杨雨春, 及利, 朱瑞, 杨斌, 张丽杰, 祁永会

2020, 31(8):  2549-2557.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.006

摘要 ( 432 )   PDF (954KB) ( 26 )  

通过精确模拟东北三省胡桃楸多形地位指数混合效应模型,为胡桃楸立地质量评价提供科学依据,本研究在辽宁、吉林和黑龙江三省23个典型区域内,采用样圆法布设样地197块,测定样地内胡桃楸树高-年龄数据,共得到数据1537组,同时将立地因子进行划分和赋值,应用方差分析和模型拟合进行计算。结果表明: 坡位是影响胡桃楸优势木生长最显著的因素,其次为土壤深度、坡度和坡向等;对8种常见基础模型进行拟合与分析,发现逻辑斯蒂模型H=a/[1+exp(b+cA)]为最优基础模型(R²=0.70),平均绝对误差(MAE)为2.52;对4种主要影响因素进行随机组合,得到随机组合因素最优地位指数模型M_8.15,其R²=0.90,提高了基础模型的拟合精度;采用K均值聚类分组法进一步将初始的立地类型划分为6个立地类型组,按6个立地类型组建立的非线性混合效应模型M_final,即H=(20.1837+u_i)/[1+exp (1.7352-0.0961A)]+ε_ij,其R²=0.92,AIC=912.65,模型的拟合度和精确度显著提高,可以用于东北三省复杂立地类型下胡桃楸立地质量的准确评价。

新疆野核桃种质对低温胁迫的生理响应

张敏欢, 王建成, 杨红兰, 张道远, 邓鹏程, 崔志军

2020, 31(8):  2558-2566.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.002

摘要 ( 390 )   PDF (2148KB) ( 39 )  

以新疆巩留野核桃林37份新疆野核桃种质资源的1年生枝条为材料,6份核桃楸为对照,利用人工气候箱模拟春季低温,分别于-20 ℃和4 ℃处理12 h,测定其相对电导率、游离脯氨酸、可溶性糖、丙二醛含量、过氧化物酶活性等生理生化指标,并进行相关分析。采用隶属函数和主成分分析综合评价核桃种质对低温的生理响应。结果表明: 低温胁迫下,新疆野核桃相对电导率、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量和过氧化物酶活性均呈上升趋势。综合评价其低温抗性与生境相关:巩留野核桃林中沟>东沟>西沟>主沟。新疆野核桃表现出比核桃楸更为耐低温的特性。本研究从37份新疆野核桃种质中筛选出7份耐低温种质,为改良核桃品种和提高核桃耐倒春寒等生长期的突然天气变化的能力提供科学参考。

川西北高寒沙地不同生态治理模式下土壤碳氮磷储量及生态化学计量特征

李森, 李玲, 樊华, 罗雪梅, 苟小林, 涂卫国

2020, 31(8):  2567-2573.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.007

摘要 ( 299 )   PDF (489KB) ( 63 )  

选取单植牧草、单植灌木、灌草间作、灌药间作4种生态模式治理5年后的川西北高寒沙地为研究对象,以未治理裸沙地为对照,分析了土壤碳氮磷含量及生态化学计量比特征。结果表明: 生态治理能显著提升土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量和储量以及C/N、C/P、N/P,其中灌草间作提升效果最显著,其0～10和10～20 cm土层的SOC、TN含量均显著高于其他模式,且0～40 cm土层SOC储量分别比单植牧草、单植灌木、灌草间作、对照高13.4%、15.6%、17.1%、43.2%。0～10和10～20 cm土层土壤碱解氮、速效磷、速效钾、含水量与SOC、TN和TP含量呈显著正相关,土壤容重则与SOC、TN和TP含量呈显著负相关;土壤碱解氮、速效磷、速效钾和含水量与C/N、C/P在10～20 cm土层呈显著正相关。川西北高寒沙地土壤碳氮磷及其化学计量比受生态治理措施和土层深度的影响,本研究条件下灌草间作模式最有利于改善沙地土壤环境质量。

兰州市南北两山5种典型人工林凋落物的水文功能

刘小娥, 苏世平

2020, 31(8):  2574-2582.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.019

摘要 ( 303 )   PDF (808KB) ( 47 )  

结合野外实地观测和室内浸水试验,对兰州市南北两山5种典型人工林(侧柏林、刺槐林、新疆杨林、侧柏+刺槐混交林、新疆杨+刺槐混交林)凋落物的持水特性进行研究。结果表明: 不同林分类型凋落物的蓄积量在13.50～47.01 t·hm^-2,依次为新疆杨+刺槐混交林＞侧柏+刺槐混交林＞侧柏林＞刺槐林＞新疆杨林。除侧柏林外,其他林分类型的半分解层蓄积量所占比例均高于未分解层。凋落物最大持水率在190.8%～262.7%,新疆杨+刺槐混交林最大,侧柏林最小。凋落物最大持水量在35.29～123.59 t·hm^-2,依次为新疆杨+刺槐混交林＞侧柏+刺槐混交林＞刺槐林＞侧柏林＞新疆杨林。凋落物的吸水速率在浸水0～1 h直线下降,1 h后降幅减缓,未分解层凋落物吸水速率小于半分解层。最大拦截量和有效拦截量(深)均为新疆杨+刺槐混交林＞侧柏+刺槐混交林＞侧柏林＞刺槐林＞新疆杨林,且新疆杨+刺槐混交林有较高的有效拦截率,表明新疆杨+刺槐混交林在兰州市南北两山有较好的保持水土和涵养水源能力。

水分和氮源类型对小麦根际土壤酶活性和氮素利用效率的影响

孙婉, 刘素君, 冯健超, 王朋涛, 马冬云, 谢迎新, 卢红芳, 王晨阳

2020, 31(8):  2583-2592.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.023

摘要 ( 321 )   PDF (2088KB) ( 53 )  

本研究以‘郑麦366'(强筋)和‘百农207'(中筋)两个小麦品种为试验材料,分别在全生育期不灌水(W₁)和拔节+抽穗灌两水(W₂)条件下,研究了氯化铵(NT₁)、硝酸钙(NT₂)、尿素(NT₃)和硝酸铵钙(NT₄)4种氮源类型对小麦土壤供氮能力、产量和氮素利用效率的影响,以期为小麦高产高效生产提供理论和技术支撑。结果表明: 1)随着土层深度的增加,开花期土壤中铵态氮和硝态氮含量呈下降趋势。在W₂条件下,0～60 cm土层铵态氮、硝态氮含量,根际土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均低于相应W₁条件下,其中强筋小麦郑麦366平均分别下降10.0%、13.3%、7.5%、2.8%和3.9%。2)两个小麦品种0～60 cm土层铵态氮含量均表现为在NT₁和NT₃处理下显著高于其他处理;而硝态氮含量则在NT₂和NT₃处理下显著高于其他处理。与NT₁和NT₂处理相比,NT₃和NT₄提高了灌浆中、后期土壤脲酶和蔗糖酶活性。3)两个小麦品种在NT₃和NT₄处理下籽粒产量和氮素利用效率较高;其中在W₂条件下,郑麦366在NT₃和NT₄处理下的产量较NT₁处理分别增加14.9%和20.7%,NUE分别增加25.6%和13.9%。4)相关分析结果表明, 0～20 cm土壤硝态氮含量、20～40 cm土壤铵态氮含量分别与小麦产量、氮素利用效率呈显著正相关。两种水分条件下,施用尿素和硝酸铵钙均提高了灌浆中、后期根际土壤酶活性,有利于籽粒产量和氮素利用效率的提高。

水氮组合对冬小麦干物质及氮素积累和产量的影响

吕广德, 王超, 靳雪梅, 徐加利, 王瑞霞, 孙宪印, 钱兆国, 吴科

2020, 31(8):  2593-2603.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.029

摘要 ( 298 )   PDF (1219KB) ( 84 )  

于2015—2017年小麦生长季在山东省泰安市农业科学研究院肥城试验基地进行田间试验,供试材料为‘泰山28',在150(A₁)、300(A₂)、450(A₃)、600 m³·hm^-2(A₄)4个灌水量和90(B₁)、135(B₂)、180(B₃)、225 kg·hm^-2(B₄)4个施氮水平下,研究水氮组合对小麦生长发育过程中干物质积累、氮素积累、水分消耗利用、光合特性、籽粒产量等的影响。结果表明: A₃B₃条件下各生育阶段的干物质积累量和氮素积累量,成熟期籽粒干物质和氮素积累量均为最大,花前花后营养器官生产储藏干物质及氮素向籽粒的运输量最高,且与其他水氮组合处理差异显著。各氮素处理下,60~200 cm土层土壤耗水量均为A₃>A₄>A₂>A₁;A₃B₃处理下的水分利用效率和氮素利用效率高于A₃B₄、A₄B₃和A₄B₄。A₃B₃处理显著提高了开花后7~28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,有利于小麦进行光合作用合成碳水化合物。水氮组合效应显著影响籽粒产量和产量构成,且A₃B₃处理下小麦产量最高,达到9400 kg·hm^-2。综上,450 m³·hm^-2和180 kg·hm^-2的水氮组合处理可以显著提高小麦干物质和氮素积累量,并促进干物质和氮素向籽粒运输,与高水肥处理相比,可以有效提高水分利用效率和氮素利用效率,有利于增强小麦旗叶的光合能力,产生更多的碳水化合物,增加籽粒产量。

节水轻简栽培模式下增密减氮对双季稻田温室气体排放的影响

周文涛, 龙文飞, 毛燕, 王勃然, 龙攀, 徐莹, 傅志强

2020, 31(8):  2604-2612.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.021

摘要 ( 316 )   PDF (796KB) ( 54 )  

为了明确节水轻简栽培模式下增密减氮对双季稻田温室气体排放的影响,以陆两优996(早稻)和丰源优299(晚稻)为材料,使用密闭静态箱法收集温室气体,监测早晚稻不同增密减氮组合CH₄和N₂O的排放动态,探讨不同增密减氮措施对早晚稻田CH₄和N₂O的累积排放量、全球增温潜势(GWP)、排放强度(GHGI)的影响。结果表明: 不同增密减氮组合间的CH₄、N₂O累积排放量差异显著。与对照(CK)相比,增密减氮组合IR₂(早稻施氮量为86.4 kg·hm^-2,密度为36万穴·hm^-2;晚稻施氮量为108 kg·hm^-2,密度为32万穴·hm^-2)的CH₄累积排放量、GWP、GHGI两季平均分别降低了50.8%、37.3%、42.9%;早稻IR₂的N₂O累积排放量最低,降低了33.7%,晚稻以IR₁(早稻施氮量为103.2 kg·hm^-2,密度为32万穴·hm^-2;晚稻施氮量为129 kg·hm^-2,密度为28万穴·hm^-2)的N₂O累积排放量最低,降低了94.9%;稻田周年温室效应(总GWP、GHGI)仍以IR₂最低。与其他增密减氮处理相比,早晚氮肥均减少28.0%、早稻密度增加28.6%、晚稻密度增加33.3%(IR₂)既可保证高产,又可减少温室气体排放。

喷施脱水剂对不同熟期夏玉米脱水特性和籽粒品质的影响

赵继玉, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺

2020, 31(8):  2613-2620.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.030

摘要 ( 331 )   PDF (1477KB) ( 61 )  

目前,我国种植的夏玉米品种收获时籽粒含水率过高,限制了玉米机械粒收技术的发展。喷施脱水剂可以调控作物籽粒灌浆生理过程,降低收获时的籽粒含水率。本试验研究了喷施脱水剂对不同熟期夏玉米品种脱水过程、收获期籽粒含水率和籽粒品质的调控作用。结果表明: 喷施脱水剂减少了玉米各器官的干物质积累量,促进了植株向籽粒中的干物质转移,提高了收获指数,而且对籽粒品质没有显著影响。相关性分析显示,籽粒脱水速率与各器官脱水速率呈正相关,喷施脱水剂后籽粒脱水速率与茎鞘脱水速率呈极显著正相关。喷施脱水剂在产量没有显著降低的前提下提高了总脱水速率,缩短了开花期至生理成熟期的时间,增加了生理成熟期到收获的时间,有利于后期籽粒含水率的进一步降低,为玉米机械粒收提供了更大的可能性。不同熟期夏玉米品种喷施脱水剂进行机械粒收的经济效益与机械穗收相比没有显著差异,中晚熟品种的经济效益高于早熟品种。因此,收获前合理喷施脱水剂可以作为玉米机收籽粒的一种可行性配套技术。

减量施氮对渭北旱地春玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响

刘朋召, 王旭敏, 宁芳, 雒文鹤, 张琦, 张元红, 李军

2020, 31(8):  2621-2629.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.025

摘要 ( 313 )   PDF (1427KB) ( 82 )  

为确定渭北旱地春玉米减肥增效的科学生产模式,于2016—2019年在陕西合阳县实施旱地春玉米田间定位施肥试验。以郑单958和陕单8806为试验品种,设置5个施氮量处理,分别为360(N₃₆₀,当地农户常规施氮量)、270(N₂₇₀)、150～180(N_150-180)、75～90(N_75-90)和0 kg·hm^-2 (N₀),分析减量施氮处理下春玉米产量、氮素吸收利用及硝态氮残留状况。结果表明: 1)与N₃₆₀处理相比,两个品种在N_150-180处理下籽粒产量增加0.9%～7.1%,吸氮量降低4.1%～4.6%,平均氮肥回收利用率、偏生产力和农学效率分别提高79.3%～83.6%、105.9%～157.7%和101.9%～114.1%;2)在高施氮量(大于180 kg·hm^-2)处理下,硝态氮残留量显著增加;降雨不足显著降低玉米需氮量,导致氮素残留量增加。经过4年定位试验0～200 cm土层硝态氮含量高达504.7～620.8 kg·hm^-2,在80～140 cm土层出现累积峰,存在硝态氮淋失风险。根据年际间玉米籽粒产量表现、肥料利用效率和硝态氮残留状况综合评价,渭北旱地春玉米田适宜氮肥用量为150～180 kg N·hm^-2。

亚低温与干旱胁迫对番茄植株水分传输和形态解剖结构的影响

肖怀娟, 李娟起, 王吉庆, 杜清洁

2020, 31(8):  2630-2636.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.028

摘要 ( 416 )   PDF (1925KB) ( 57 )  

为探讨亚低温和干旱对植株水分传输的影响机制,以番茄幼苗为试材,利用人工气候室设置常温(昼25 ℃/夜18 ℃)和亚低温(昼15 ℃/夜8 ℃)环境,采用盆栽进行正常灌水(75%～85%田间持水量)和干旱处理(55%～65%田间持水量),分析了温度和土壤水分对番茄植株水分传输、气孔和木质部导管形态解剖结构的影响。结果表明: 与常温正常灌水处理相比,干旱处理使番茄叶水势、蒸腾速率、气孔导度、水力导度、茎流速率、气孔长度和叶、茎、根导管直径显著减小,而使叶、茎、根导管细胞壁厚度和抗栓塞能力增强;亚低温处理下番茄叶水势、蒸腾速率、气孔导度、水力导度和叶、茎、根导管直径显著降低,但气孔变大,叶、根导管细胞壁厚度和叶、茎、根抗栓塞能力显著升高。亚低温条件下土壤水分状况对番茄叶水势、蒸腾速率、气孔导度、水力导度、气孔形态、叶、根导管结构均无显著影响。总之,干旱处理下番茄通过协同调控叶、茎、根结构使植株水分关系重新达到稳态;亚低温处理下番茄植株水分关系的调控主要通过改变叶和根导管结构实现,且受土壤水分状况的影响较小。

施氮水平对库尔勒香梨光合产物分配的影响

何雪菲, 黄战, 张文太, 陈波浪, 周妍慧子, 柴仲平

2020, 31(8):  2637-2643.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.026

摘要 ( 304 )   PDF (1084KB) ( 49 )  

以6年生库尔勒香梨为材料,用¹³C脉冲标记技术研究了150、300、450 kg N·hm^-2(分别用N₁、N₂、N₃表示)3个施氮水平下树体各器官生物量、碳积累量以及¹³C同化物的吸收分配特性。结果表明: 库尔勒香梨树体整株的生物量、碳积累量、¹³C固定量以及叶片的同化能力均随着施氮水平的提高而增加;根冠比则随施氮水平的提高而降低。生殖器官果实的生物量、碳积累量在N₂处理下最高。树体各器官¹³C含量和分配率随施氮量的增加发生动态变化。新梢旺长期,叶片和根系对光合同化物的竞争能力较强,且¹³C分配率均为N₁处理下最高;果实膨大期和成熟期,叶片和果实的竞争能力较强,叶片¹³C含量和分配率在N₃处理下最高,而果实¹³C含量和分配率则在N₂处理下最大。综上,根据不同施氮水平各器官对碳同化物的吸收分配特征,以提高产量为目标,建议6年树龄的库尔勒香梨果园最佳施氮量为300 kg·hm^-2。

土壤表面电场对黑土团聚体破碎和侵蚀的影响

郭威震, 胡斐南, 谭滔滔, 马任甜, 刘婧芳, 李喆, 赵世伟

2020, 31(8):  2644-2652.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.022

摘要 ( 266 )   PDF (1710KB) ( 31 )  

通过定量调控土粒表面电场强度,采用湿筛法和模拟降雨试验,研究了土壤表面电场对东北黑土团聚体稳定性和土壤侵蚀的影响。结果表明: 1)随着土壤本体溶液电解质浓度的降低,土壤颗粒表面电位绝对值和电场强度均不断增加,宾县黑土和克山黑土表面电场强度均可达10⁸ V·m^-1数量级;2)随着土粒表面电场增强,土壤团聚体的破碎程度增大,平均重量直径表现为先急剧减小而后保持不变;3)通过人工模拟降雨试验可知,随本体溶液电解质浓度降低,颗粒表面电场增强,土壤流失强度增大。当电解质浓度＜0.01 mol·L^-1,对应宾县黑土和克山黑土的表面电位绝对值分别大于210和209 mV时,土壤累积流失量随时间的分布曲线较为接近,表明0.01 mol·L^-1是影响土壤侵蚀强度的电解质临界浓度值;4)土壤累积流失量与团聚体平均重量直径之间表现出良好的线性关系。综上,当雨水进入土壤,土粒表面电场增强,引发土壤团聚体破碎并释放大量细颗粒,最后在雨水冲刷作用下发生侵蚀。该研究结果可为深入理解东北黑土区土壤水蚀机理提供新的思路。

外源输入氮素在藓类生物土壤结皮中各氮组分的分配特征与归趋途径

姚小萌, 肖波, 王国鹏, 李胜龙, 田乐乐, 孙福海

2020, 31(8):  2653-2662.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.024

摘要 ( 298 )   PDF (1441KB) ( 23 )  

针对黄土高原典型藓类生物结皮,以无结皮裸地为对照,通过野外原位同位素标记试验,在标记后1~30 d连续取样测定,示踪外源添加¹⁵N在生物结皮中各氮组分的分配特征,并分析¹⁵N在土壤-微生物-藓植株中的归趋途径,对比揭示生物结皮对土壤氮循环的影响。结果表明: 1)生物结皮的全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮中¹⁵N含量分别平均比裸地高2.9、17.5、9.0倍,且藓植株固定的¹⁵N含量高达4.73 mg·kg^-1。2)生物结皮的¹⁵N残留率平均为13.0%,其氮固持能力是裸地(3.3%)的4.0倍;生物结皮中各组分¹⁵N占全氮的比率依次为微生物生物量氮(54.3%)>藓植株氮(22.5%)>可溶性有机氮(6.2%),而裸地则为微生物生物量氮(11.5%)>可溶性有机氮(2.6%),显示生物结皮中微生物和藓植株的氮固持能力合计比裸地高65.3%。3)生物结皮中微生物生物量¹⁵N的转移量和库容量分别比裸地高17.2和20.5倍,但其周转率为每月5.8次,低于裸地的每月7.2次,其周转期是裸地的1.2倍。综上,与无结皮裸地相比,生物结皮具有更高的氮固持能力,同时能够改变土壤各氮组分的分配率,因此,在干旱生态系统土壤氮循环过程中具有重要作用。

天保工程转移支付的森林生态效益及其影响机制

朱洪革, 付玉竹, 张少鹏

2020, 31(8):  2663-2670.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.009

摘要 ( 292 )   PDF (455KB) ( 35 )  

天保工程政策对天然林资源保护恢复工作具有重要意义,但是如何发挥天保工程转移支付对森林生态效益的作用机制目前还没有确切答案。本研究基于2011—2017年《中国林业统计年鉴》的面板数据,以森林管护面积和森林抚育面积作为衡量森林生态效益的指标,采用空间滞后模型和中介效应模型分析重点国有林区天保工程转移支付资金对森林生态效益的影响机制。结果表明: 二期天保工程中重点国有林区的森林资源生态效益状况逐年变好,并且各森林工业分局的森林资源生态效益存在显著的空间溢出效应;天保工程转移支付资金对重点国有林区的森林资源生态效益具有显著的促进作用,其中人力资本水平的提升和一线管护站的建设存在部分中介效应。因此,建议中央加大对天保工程转移支付资金的投入,并且林业管理部门应在提升人力资本水平与建设一线管护站两方面提高资金使用比例。

基于地理探测器的丹霞梧桐空间分布与生境因子的相关性

吴家荣, 韦宝婧, 胡希军, 朱满乐, 李芮芝, 冯雪晨

2020, 31(8):  2671-2679.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.018

摘要 ( 432 )   PDF (4314KB) ( 54 )  

丹霞梧桐是中国丹霞地貌的特有种,识别影响其分布的主要环境驱动因子,可为保护丹霞梧桐及其生境提供科学依据。本研究以广东南雄丹霞梧桐县级自然保护区与广东丹霞山旅游风景区(核心景区)为研究区,运用地理探测器分析丹霞梧桐空间分布与两地生境因子的相关性(用q值衡量),分析要素包括地理要素(地貌形态成因类型、土壤亚类、高程、坡度、坡向)和气候要素(年均降水、年日照时数、年均相对湿度、年均风速)。结果表明: 影响丹霞梧桐空间分布的主要生境因子为土壤亚类、年日照时数、地貌形态成因类型。其中,丹霞梧桐生境的各因子相关性分析中,土壤亚类、年日照时数和地貌形态成因类型的q值大于所有因子q值的均值,具有较强相关性;丹霞梧桐生境因子的两两组合中,地貌形态成因类型∩年日照时数和土壤亚类∩年日照时数的交互作用表现为双因子增强且q值大于所有组合q值的均值,具有较强相关性;丹霞梧桐空间分布相关性的生态探测中,与其他各因子相比,土壤亚类、年日照时数以及地貌形态成因类型的q值具有显著差异。丹霞梧桐的空间分布主要与土壤亚类、地貌形态成因类型、年日照时数存在显著相关性,同时也表明,地理探测器为植被生境因子分析、预测物种分布等研究提供了有益的方法探索。

基于灰色三角白化权集对分析模型的喀斯特山区农业生态环境脆弱性评价

舒英格, 彭文君, 周鹏鹏

2020, 31(8):  2680-2686.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.014

摘要 ( 210 )   PDF (769KB) ( 21 )  

生态脆弱性一直是全球变化与可持续发展研究的热点问题,研究农业生态环境脆弱性问题有利于合理利用区域农业资源,提出有效的农业生态环境保护措施。针对农业生态环境脆弱性评价未考虑不同评价级别内各指标之间同、异、反关系,本研究基于灰色三角白化权集对分析(SPA)模型,从生态环境外在脆弱性方面选择人口密度、人均耕地面积、人均造林面积等11个评价指标,对喀斯特山区农业生态环境脆弱性进行评价。结果表明: 研究区农业生态环境比较脆弱,以极度、高度和中度脆弱度为主;极度、高度、中度、轻度和微度农业生态环境脆弱区比例分别为32.4%、14.1%、17.7%、23.6%和12.2%;评价结果与研究区域农业生态环境脆弱性实际状况相符。说明以灰色三角白化权SPA模型评价农业生态环境脆弱性具有可行性,可为农业生态环境脆弱性评价提供一种新的方法和思路。

基于综合评价法的洞庭湖区绿地生态网络构建

李晟, 李涛, 彭重华, 黄宗胜, 齐增湘

2020, 31(8):  2687-2698.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.012

摘要 ( 281 )   PDF (4017KB) ( 71 )  

绿地生态网络对于改善区域生态空间破碎化、生物多样性降低、生态系统服务供需不平衡及保障区域生态安全具有重要意义。本研究以洞庭湖区为例,在3S技术支持下,从生态系统服务功能、潜在生物多样性、形态空间格局的角度综合评价和识别生态源地及计算栅格单元的基本生态阻力;利用夜间灯光指数修正基本生态阻力;运用最小累积阻力模型识别生态廊道;构建加权评价模型,对源地的聚合度、离散度及廊道的生态连接贡献度进行评价;利用结构特征指数对综合网络、“源-汇”潜在网络及规划网络进行对比分析和评价。结果表明: 源地空间分布不均衡,林地、灌丛与水域三者面积之和占源地总面积的95.9%,位于研究区中部的洞庭湖湿地生态风险较高;源地离生态网络系统中心位置越近及到其他源地的平均最小累积阻力越小,聚合及离散的优势越强;高生态质量源地周围的中、高生态质量源地分布越密集,其聚合度、离散度越高;廊道离高生态质量的源地越近,表现为生态连接贡献度越大;林地、灌丛,尤其是河道在自然生态系统与人类社会系统之间起着非常重要的生态连接作用;“源-汇”规划绿道对“源-汇”潜在生态廊道形成了良好补充,与“源-汇”潜在网络相比,综合网络的α、β、γ、ρ指数分别提高123.1%、25.8%、26.2%、74.6%;与“源-汇”规划网络相比,α、β、γ、ρ指数分别提高了190.0%、31.1%、32.5%、114.6%。本研究结果能为洞庭湖区绿地生态网络构建、国土空间规划提供参考。

1980—2018年祁连山南坡土地利用变化及其驱动力

付建新, 曹广超, 郭文炯

2020, 31(8):  2699-2709.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.017

摘要 ( 412 )   PDF (4435KB) ( 91 )  

祁连山是我国第一阶梯和第二阶梯的分界线,生态环境脆弱,对过渡地带土地利用变化及其驱动力研究具有重要的生态意义。本研究以祁连山南坡为研究区,基于1980—2018年遥感影像数据,运用空间自相关分析法、ArcGIS空间分析方法和主成分分析法分析了土地利用的时空变化特征及其驱动力。结果表明: 1980—2018年,草地是研究区土地利用类型的主体,建设用地所占比重最小,水域、草地表现为下降趋势,未利用土地、建设用地和耕地均呈现出增长态势,林地变化较小。不同地类单一土地利用动态度从大到小依次为:建设用地＞水域＞耕地＞未利用土地＞林地＞草地,综合土地利用动态度为0.9%。不同土地利用类型空间分布表现出空间集聚性特征。耕地增加的区域和林地、草地减少的区域主要分布在门源县城所处大通河谷地西北侧,天峻县东北部大通河上游地区存在工矿建设用地占用草地的现象。土地利用变化驱动力主要为人口数量、科技、城市化、经济发展水平和政策。本研究结果可为政府合理规划和利用土地资源提供依据,对祁连山南坡生态环境保护和社会经济可持续发展具有重大意义。

半干旱地区半流动沙丘水分深层渗漏量及其对降雨格局的响应

王宇祥, 刘廷玺, 段利民, 童新, 王冠丽, 李东方

2020, 31(8):  2710-2720.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.011

摘要 ( 406 )   PDF (2693KB) ( 89 )  

降雨是荒漠化地区土壤水分的主要补给源,对土壤水分的变化有着深远影响,在沙区深层土壤水分补给中具有重要作用。本研究基于参数优化后的Hydrus-1D模型,分析了半干旱的科尔沁沙地半流动沙丘200 cm深层渗漏量的动态变化过程及其对降雨格局的响应关系。结果表明: 2016—2019年4—10月,半流动沙丘的年均渗漏补给量为254.31 mm,占同期降雨量的61.8%。深层渗漏主要发生在6—8月,该期渗漏量占比72.8%;渗漏速率变化在0.03～2.70 mm·h^-1,最大渗漏速率发生在降雨量大、频次高的降雨事件下。降雨入渗补给深层土壤水受到降雨量、降雨强度、降雨历时及前期土壤水分含量的影响,历时长、雨强小的降雨事件更有利于水分深层渗漏,渗漏量与降雨量呈显著正相关关系(R²=0.85),16～18 mm降雨量是产生土体200 cm深度渗漏的阈值。高频次降雨事件通常在17～38 h后达到渗漏速率峰值,整个渗漏过程长达164 h以上。深层渗漏量的准确估算对荒漠化地区水资源评价和生态建设具有理论和现实意义。

基于多源数据的福州市中心城区人居环境质量评价

朱玉娇, 姚晓婧, 陈伟, 何贞健, 陈六嘉, 杨丽娜, 陈曙光, 池天河

2020, 31(8):  2721-2730.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.016

摘要 ( 251 )   PDF (3909KB) ( 50 )  

城市内部居住环境的客观性评价有助于发现城市发展中暴露出的问题,有针对性地进行调整进而改善城市环境。以福州市中心城区为研究区,居住区为研究单元,利用气象监测数据、遥感影像数据、地图兴趣点数据、国土规划数据等多源数据,从环境健康舒适性、交通便捷性、城市安全性和生活方便性4方面构建城市人居环境监测体系,并使用优劣解距离法进行人居环境质量综合评价。结果表明: 福州市中心城区人居环境水平差异性较大,整体上呈现出中心区域高、边缘地区低的特点。城区中部人居环境指数较高,东部和南部区域较低,西部和北部区域人居环境高值与低值混杂分布。各指标层中,交通便捷性和生活方便性的高-高集聚以及低-低集聚特征与人居环境高低值聚类分布较为一致,便捷的交通以及完备的服务设施对人居环境评价的影响较大;环境健康舒适性呈现城市内部低、边缘高的特点,而城市安全性呈现内部高、边缘低的特点。

基于InVEST模型的黄河流域产水量时空变化及其对降水和土地利用变化的响应

杨洁, 谢保鹏, 张德罡

2020, 31(8):  2731-2739.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.015

摘要 ( 971 )   PDF (3462KB) ( 348 )  

黄河流域是重要的水源涵养和生态屏障区,研究其水源供给服务对实现黄河流域高质量发展和生态环境保护具有重要意义。本研究基于InVEST模型和情景分析法,以土地利用覆被、气象及土壤等数据作为输入,分析了1995—2015年黄河流域产水量的时空格局以及降水变化和土地利用变化对流域产水量的影响,并探讨产水量对二者的响应。结果表明:1995—2015年,黄河流域产水深度增加,增量为24.34 mm,产水高值区集中在西部和西南部,低值区集中在西北区域,产水深度空间格局特征变化不明显;黄河流域三级流域中,龙羊峡以上流域产水量最高,约117 亿m³·a^-1,是黄河流域主要产水区,兰州至河口流域产水量最低,约0.44 亿m³·a^-1;整个流域中永久冰川及雪地的平均产水深度最大,草地是全流域产水总量的主要贡献地类,提供了总产水量的62.6%;降水对产水量的影响比较显著,土地利用/覆被变化对产水量的影响较小。

利用富镉基质栽培快速比较不同叶菜镉累积能力的差异

高鑫, 曾希柏, 陈清, 白玲玉, 陕红, 吴翠霞, 苏世鸣

2020, 31(8):  2740-2748.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.039

摘要 ( 268 )   PDF (1112KB) ( 45 )  

利用穴盘育苗技术,通过设置不同基质镉浓度水平和育苗时间,获得不同叶菜对镉累积能力数据,并与田间条件下相关结果进行比较、验证,探讨通过富镉基质栽培比较叶菜镉累积能力的可行性。结果表明: 供试叶菜品种地上部镉含量和生物富集系数(BCFs)值随基质镉浓度和培养时间变化显著。多因素方差分析表明,叶菜品种、育苗天数和基质镉含量以及因素间交互作用对叶菜BCFs均有显著影响,而叶菜品种对总变差的贡献最多,是叶菜BCFs值差异的主导因素,控制着叶菜BCFs值的绝对水平。育苗10 d且基质镉含量1.0 mg·kg^-1条件下,穴盘基质栽培和田间试验中叶菜BCFs的相关系数最大(R²=0.90),且该条件下的聚类分析以及单因素方差分析结果也与田间结果最为吻合,试验结果具有较好的稳定性。表明育苗10 d且基质镉含量1.0 mg·kg^-1条件下富镉基质栽培得到的结果能够相对真实地反映不同叶类蔬菜田间种植时的镉累积能力,可用于今后镉低累积型蔬菜的快速筛选。

植茶年限对土壤微生物群落结构及多样性的影响

姚泽秀, 李永春, 李永夫, 陈志豪

2020, 31(8):  2749-2758.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.037

摘要 ( 304 )   PDF (2194KB) ( 185 )  

为探明植茶年限对土壤微生物群落结构及多样性的影响,以0、20、25、38和48年茶园土壤表层(0～20 cm)、亚表层(20～40 cm)土壤样品为研究对象,采用T-RFLP技术及qPCR方法对土壤细菌(B)、真菌(F)群落进行分析。结果表明: 植茶后土壤理化性质明显改变,随植茶年限的增加土壤有机碳、碱解氮及有效磷含量呈先升高后降低的趋势,表层土壤有机碳和全氮含量均显著高于亚表层土壤。不同植茶年限土壤细菌群落组分存在差异且多样性指数随植茶年限的增加呈下降趋势,而不同植茶年限土壤真菌群落组分差异不明显且多样性指数无显著差异。总体来看,土壤细菌群落对植茶年限的响应比真菌群落敏感。随植茶年限的增加,茶园土壤微生物群落有从F/B较低的“细菌型”向F/B较高的“真菌型”转变的趋势。

多功能植物根际促生菌对东北黑土区玉米的促生效果

陈腊, 米国华, 李可可, 邵慧, 胡栋, 杨俊鹏, 隋新华, 陈文新

2020, 31(8):  2759-2766.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.036

摘要 ( 376 )   PDF (1046KB) ( 78 )  

应用微生物肥料改良土壤是提高土壤及化肥养分利用率的重要途径之一,但微生物肥料的效果受作物及生态条件的影响较大,目前适合东北地区玉米生产的微生物肥料应用研究较少。本研究针对我国东北黑土类型及气候特点,从当地玉米根际土中筛选分离出5株具有不同程度的合成生长素(IAA)、溶磷、解钾、产铁载体等多功能的植物根际促生菌MZ1、MZ2、MZ3、MZ4和MZ5;生态适应性研究发现5株菌均有不同程度的耐盐、耐干旱、耐酸碱以及耐农药等特性;16S rRNA基因序列分析鉴定出它们分别属于鞘氨醇单胞菌、肠杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌和根瘤菌;玉米田间试验结果显示,在减施50%氮肥的条件下, 与不接种对照相比,接种MZ1、MZ3和MZ5可增产19.9%~25.0%。因此,MZ1、MZ3和MZ5具有发展为适合东北地区土壤和气候环境的玉米微生物肥料的潜力。

天津市典型湖库湿地生态完整性评价

徐香勤, 蔡文倩, 王艳, 代丹, 吕旭波, 雷坤, 孙明东

2020, 31(8):  2767-2774.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.038

摘要 ( 342 )   PDF (898KB) ( 44 )  

对湖库湿地进行生态健康评价,可为湖库湿地生态系统修复和管理提供决策依据。本文以天津市为例,选取20个典型的湖库湿地采样点,基于2018年8—9月期间调查获取的物理、化学和生物群落指标(浮游动物、浮游植物、底栖动物、鱼类、水生大型植物、河岸带植物)数据,构建包含物理完整性、化学完整性和生物完整性在内的生态完整性指数(IEI)对采样点生态健康状况进行评价。根据栖息地环境质量(QHEI)、水质状况和人类活动干扰3方面选取参照点,采用标准化方法筛选候选指标,应用层次分析法计算各指标权重,最终得出天津市典型湖库湿地生态完整性评价结果。结果表明: 1)所有样点中,“健康”点位占5.0%,“较好”点位占20.0%,“一般”点位占35.0%,“较差”点位占30.0%,“差”点位占10.0%。天津市典型湖库湿地生态健康状况整体处于一般水平,呈现出西部优于东部的趋势,空间差异显著;2)基于栖息地评分、水质状况与人类活动干扰相结合选取参照点是可行的,依据水质指标可降低选择参照点时的主观性;3)适用性验证结果表明,IEI可较好表征各点位的健康状况,区分效率明显,适用于评价研究区湖库湿地生态健康状况。

冬春季西北印度洋鸢乌贼角质颚外部形态及生长特性

何静茹, 陆化杰, 陈炫妤, 刘凯, 王洪浩, 陈新军

2020, 31(8):  2775-2784.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.033

摘要 ( 291 )   PDF (1679KB) ( 26 )  

角质颚是头足类重要的硬组织之一,被广泛用于研究头足类渔业生态学及资源评估等。根据2019年冬春季(2—5月)中国灯光罩网渔船于西北印度洋海域采集的1009条鸢乌贼样本,对其角质颚外部形态生长特征开展了研究。主成分分析表明,上头盖长(UHL)、上脊突长(UCL)、上侧壁长(ULWL)、下脊突长(LCL)、下翼长(LWL)和下侧壁长(LLWL)可作为角质颚外形变化特征指标。协方差分析表明,除UCL外所有外形特征参数与胴长(ML)的关系以及所有外形特征参数与体重(BW)的关系在性别间均存在显著性差异。根据方程拟合和赤池信息准则(AIC),雌雄个体的LCL、UCL与胴长的关系均最适合用线性函数拟合;雌性个体的UHL、LWL与胴长的关系最适合用幂函数拟合,而ULWL和LLWL与胴长的关系则最适合用线性函数拟合;雄性个体的ULWL与胴长的关系最适合用幂函数表示,UHL、LLWL和LWL与胴长的关系则最适合用对数函数表示。雌性个体所有特征参数与体重的关系均最适合用幂函数拟合;雄性个体除ULWL与体重的关系最适合用幂函数拟合外,其余均最适合用对数函数拟合。特征参数及其与胴长和体重生长方程的确定,为后续利用角质颚研究印度洋鸢乌贼渔业生态学及资源评估提供了科学依据。

基于雅砻江两种裂腹鱼游泳能力的鱼道设计

王永猛, 李志敏, 涂志英, 雷青松, 柯森繁, 罗佳, 成必新, 石小涛

2020, 31(8):  2785-2792.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.040

摘要 ( 339 )   PDF (1188KB) ( 32 )  

为探究雅砻江两种裂腹鱼的游泳能力,给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数,本研究采用递增流速法对长丝裂腹鱼、齐口裂腹鱼的感应流速、临界游泳速度、突进游泳速度进行测试,采用固定流速法对长丝裂腹鱼的耐久游泳速度进行测试。结果表明: 长丝裂腹鱼与齐口裂腹鱼的感应流速随着体长的增加均出现了先增加后平稳的趋势,但最大感应流速均小于0.2 m·s^-1;长丝裂腹鱼的临界游泳速度与突进游泳速度分别为(0.81±0.20)和(1.49±0.26) m·s^-1,相对临界游泳速度为(4.90±1.73) BL·s^-1,相对突进游泳速度为(9.77±1.72) BL·s^-1(BL为体长);齐口裂腹鱼的临界游泳速度与突进游泳速度分别为(0.73±0.24)和(1.17±0.39) m·s^-1,相对临界游泳速度为(6.88±2.82) BL·s^-1,相对突进游泳速度为(11.75±2.77) BL·s^-1。耐久测试发现,随着流速增加(0.7～1.5) m·s^-1,长丝裂腹鱼持续游泳时间与水流速度呈负相关,疲劳时间(T)与水流速度(V)的关系可以拟合为lgT=-2.52V+5.59,预测鱼道长度(d)与鱼道内可通过的最大平均水流速度(V_fmax)的关系式为V_{f max}=-0.17lnd+1.74。根据试验结果,当以长丝裂腹鱼和齐口裂腹鱼为主要过鱼对象时,建议鱼道内最小水流速度应大于0.2 m·s^-1,进口及竖缝处水流速度为0.73～1.67 m·s^-1,休息池主流水流速度为0.2～0.7 m·s^-1。

南海北部近海头足类优势种及其生态位特征

蔡研聪, 孙铭帅, 许友伟, 李佳俊, 黄梓荣, 陈作志, 杨长平, 刘维达, 张衡

2020, 31(8):  2793-2803.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.031

摘要 ( 291 )   PDF (2566KB) ( 38 )  

为了解南海北部近海头足类优势种的种间关系,根据2014—2015年该海域4个季节底拖网渔业资源调查,应用相对重要性指数、生态位宽度和重叠指数从时空维度分析头足类优势种的生态位特征。结果表明: 该海域4个季节的头足类优势种共5种,分别为剑尖枪乌贼、中国枪乌贼、火枪乌贼、金乌贼和杜氏枪乌贼,前两种是4个季节的共同优势种。与历史数据相比,头足类优势种的种类组成已发生改变。头足类资源时空分布格局明显,海南岛南部至粤东海域资源密度高于北部湾,季节变化呈夏季高而冬季低特征。时空生态位分析表明,优势种的时间和空间生态位宽度没有一致位序,剑尖枪乌贼和中国枪乌贼分别占据最大的时间(1.32)和空间生态位宽度(3.90),而时间和空间生态位宽度最小的物种分别是金乌贼(0.98)和杜氏枪乌贼(2.04)。虽然时间生态位重叠在数值上显著高于空间生态位重叠,但二者均是在中国枪乌贼、剑尖枪乌贼、火枪乌贼等种对间有较高重叠,而杜氏枪乌贼与其余4个优势种的重叠较低。相关分析表明,在时空尺度上生态位宽度与丰度的变化均呈极显著负相关。生态位可反映物种资源量时空变化信息,丰富了传统渔业群落研究方法。

绿量的城市热环境效应研究现状与展望

周宏轩, 陶贵鑫, 炎欣烨, 孙婧, 吴岳

2020, 31(8):  2804-2816.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.013

摘要 ( 443 )   PDF (669KB) ( 94 )  

绿量对城市热环境的调控功能已成为目前研究热点。本文从绿量的概念与发展、绿量与城市热环境的调查方法、绿量与城市热环境的关联性以及其在城市规划方面的启示4方面进行论述,总结国内外研究进展,提出了未来该领域的4个发展方向,包括三维绿量调查方法的改善、城市热环境的监测与预测、城市绿量三维空间格局指标体系的构建以及关联绿量与城市热环境研究的三维空间格局分析方法的创建。本文为研究绿量调控城市热环境提供了一种三维空间分析的视角,以期更深入地探索城市绿量的三维空间格局、平衡城市热环境的适宜性和多方面生态效益,为城市绿色空间规划与设计提供科学依据,也为人类适应气候变化并科学调控城市热环境提供理论支持。

水稻高温热害的研究现状与进展

杨军, 章毅之, 贺浩华, 李迎春, 陈小荣, 边建民, 金国花, 李翔翔, 黄淑娥

2020, 31(8):  2817-2830.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.027

摘要 ( 444 )   PDF (809KB) ( 209 )  

全球气候变暖环境下,水稻高温热害频发,孕穗-开花期和灌浆期高温已成为制约水稻产量和品质的主要因素之一。本文综述了水稻高温热害的发生特点(鉴定与分级、区域和时间)和高温对水稻生长发育(生理、产量和品质)的影响,总结了水稻高温热害的数量性状座位定位、转录组和蛋白质组分析等分子生物学研究及监测预警与风险评估,重点阐述了高温热害的防御措施,包括选用耐热品种、改善田间管理和喷施外源物质,并对今后水稻高温热害研究进行了展望,以期为水稻高温热害防御和农业减灾增效提供科学支持。

完全氨氧化菌的分子生态学研究进展

高复云, 李雅颖, 姚槐应

2020, 31(8):  2831-2840.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.032

摘要 ( 906 )   PDF (972KB) ( 175 )  

硝化作用是氮素循环的核心环节,一直是土壤生物化学研究的热点之一。2015年,完全氨氧化菌(Comammox)的发现颠覆了两步硝化的传统观点,丰富了土壤氮素循环的理论体系。完全氨氧化菌能够独立执行整个硝化过程,具有将氨直接氧化成硝酸盐的能力。本文从完全氨氧化菌的定量检测方法、系统发育及组学分析入手对其分子生态学的国内外研究进展进行了系统综述,着重阐述了完全氨氧化菌在土壤中的多样性和分布规律。未来的研究可以针对以下内容开展:1)探索完全氨氧化菌的分子标志物,设计特异性引物,使其具有更高的分子覆盖度,从而完善完全氨氧化菌多样性的研究;2)优化完全氨氧化菌分离培养技术,富集分离得到更多完全氨氧化菌富集物或纯培养,完善完全氨氧化菌生理生化特性的研究;3)对完全氨氧化菌的功能和活性进行原位表征,并解析其对土壤硝化过程的贡献,阐明完全氨氧化菌的生态学特征,为促进土壤氮素良性循环和生态环境保护提供科学依据。

干涉合成孔径雷达监测湿地水位研究综述

陈月庆, 武黎黎, 章光新, 乔斯佳

2020, 31(8):  2841-2848.  doi:10.13287/j.1001-9332.202008.035

摘要 ( 414 )   PDF (538KB) ( 52 )  

湿地水位是表征湿地水文情势的重要指标,干涉合成孔径雷达(InSAR)监测湿地水位具有空间分辨率高、精度高、成本低和效益好等突出优势。本文简要介绍了InSAR监测湿地水位的先决条件,系统阐述了InSAR监测湿地水位技术的类型及其优缺点,重点探讨了InSAR监测湿地水位的影响因素。InSAR监测湿地水位须满足三大前提条件:1)存在非淹没水生植被;2)主要后向散射机制为双回波散射;3)干涉相干性超过一定的阈值。目前,该水位监测技术已从传统的InSAR技术发展到STBAS、MM和DSI等改进的InSAR技术,已由监测相对水位变化发展到监测绝对水位和水深时间序列。InSAR监测湿地水位的影响因素包括合成孔径雷达(SAR)的工作参数和湿地本身的特性。最后,指出该领域未来亟待加强的研究方向为:探讨该水位监测技术应用于更多具有不同后向散射特性及干涉相干性特征的其他生态区的潜力;开发多传感器、多轨道、多波段、多极化和多时相的InSAR新算法;引入新的SAR数据源;加强InSAR监测湿地水位的“副产品”,如湿地水文连通性、流向和流态等研究。