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    2021年 第32卷 第9期    刊出日期:2021-09-15
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    2021, 32(9):  3030-3030. 
    摘要 ( 19 )   PDF (477KB) ( 0 )  
    主编观点
    宏观生态系统科学整合研究的多学科知识融合及其技术途径
    于贵瑞, 任小丽, 杨萌, 陈智
    2021, 32(9):  3031-3044.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.040
    摘要 ( 59 )   PDF (7240KB) ( 0 )  
    综合认识大尺度的宏观生态系统结构功能、空间变异和动态演变的过程机理和模式机制,实现对生态系统变化及其对人类福祉影响的定量模拟、科学评估和预测预警,服务生态系统的利用保护及调控管理,是当代宏观生态系统科学的重要发展方向,正在孕育并形成大尺度的宏观生态系统科学整合生态学(IEMES)研究新领域。本研究通过对宏观生态系统科学整合生态学研究的基础理论、多学科知识融合途径及其关键技术问题的系统分析,形成以下几个基本认识: 1)宏观生态系统科学整合生态学研究是以区域、大陆和全球尺度的宏观生态系统为研究对象,采用多学科知识融合方法和技术,致力于解决人类社会发展的食物安全、资源安全、生态安全、环境安全等重大资源环境问题。2)宏观生态系统科学整合生态学研究的基本科技任务是: 理解宏观生态系统的结构功能基本属性,监测生态系统状态变化,解释生态系统时空演变规律,认知生态系统运维过程机理,定量评估生态系统功能状态及服务能力,预测生态系统动态演变及地理格局,预警生态系统变化及生态环境灾害。3)宏观生态系统科学整合生态学研究需要重新构造“多源数据分析-多模型模拟-多学科知识融合”的理论和方法学体系,发展“多尺度观测、多方法印证、多过程融合、跨尺度模拟”的多学科知识融合关键技术。4)大陆尺度的地基-空基-天基多时空尺度生态系统观测试验网络是承载多学科知识深度融合研究的基础科技设施,需要围绕区域、大陆和全球尺度的宏观生态系统科学问题,发展多要素-多过程-多界面-多介质-多尺度-多方法的多学科维度生态学知识融合关键技术。
    研究论文
    贺兰山不同海拔土壤酶活性及其化学计量特征
    万红云, 陈林, 庞丹波, 马进鹏, 陈高路, 李学斌
    2021, 32(9):  3045-3052.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.021
    摘要 ( 57 )   PDF (678KB) ( 0 )  
    探讨干旱区脆弱山地森林生态系统土壤酶活性及其化学计量比沿海拔的变化特征及影响机制,对研究脆弱生态系统养分循环具有重要意义。本研究以贺兰山不同海拔(1380~2438 m)土壤为对象,分析土壤理化性质、土壤酶活性及酶化学计量比沿海拔的变化及其影响因素。结果表明: β-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、土壤C/N和土壤C/P酶活性比值均随海拔升高表现出先增后减的变化趋势,在海拔2139 m处均处于较高水平;碱性磷酸酶(AKP)活性随海拔的升高整体上呈递增的趋势,在海拔2438 m处最高;亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性和土壤N/P酶活性比值随海拔升高变化趋势不显著。通过对比全球土壤酶化学计量值发现,贺兰山存在一定程度的N限制。除LAP外,其余3种酶活性均与土壤有机碳/全氮、土壤有机碳/全磷和全氮/全磷呈极显著正相关,与土壤pH值呈极显著负相关;LAP、土壤C/P和土壤N/P酶活性比值均与全磷呈极显著负相关。此外,AKP与土壤容重呈极显著负相关。
    帽儿山温带落叶阔叶林细根生物量、生产力和周转率
    张云宇, 孙晓凤, 张临峰, 李颖池, 王传宽, 王兴昌
    2021, 32(9):  3053-3060.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.001
    摘要 ( 39 )   PDF (1028KB) ( 0 )  
    细根在森林生态系统能量流动与物质循环中占有重要地位,但其生物量、生产和周转测定尚存在很大的不确定性,而且局域尺度空间变异机制尚不清楚。本研究分析了帽儿山温带天然次生林活细根生物量和死细根生物量在0~100 cm剖面的垂直分布与0~20 cm细根的季节动态、生产力和周转率,对比了采用连续根钻法(包括决策矩阵法和极差法)和内生长袋(直径3和5 cm)估测细根生产力和细根周转率,并探讨了可能影响细根的林分因子。结果表明: 76.8%的活细根生物量和62.9%的死细根生物量均集中在0~20 cm土层,随着深度增加,二者均呈指数形式减少。活细根生物量和死细根生物量的季节变化不显著,可能与冬季几乎无降雪而夏季降雨异常多有关。2种直径内生长袋估计的细根生产力无显著差异;对数转换后决策矩阵、极差法和内生长法估计的细根生产力和细根周转率差异显著。随着土壤养分增加,活细根生物量和死细根生物量比值显著增加,死细根生物量显著减少,但活细根生物量、细根生产力和细根周转率均无显著变化;细根周转率与前一年地上木质生物量增长量呈显著正相关,但与当年地上木质生物量增长量无显著相关关系。
    关帝山云杉次生林活立木和枯立木的数量特征与分布格局
    周朵朵, 闫海冰, 李璟, 陈颂, 杨秀清
    2021, 32(9):  3061-3069.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.003
    摘要 ( 24 )   PDF (2118KB) ( 0 )  
    本研究以山西关帝山庞泉沟自然保护区4 hm2云杉次生林样地2010年和2015年两次调查数据为基础,从物种组成、径级结构、空间格局,以及不同径级活立木与枯立木的空间关联性、枯立木不同径级间的相互关联性4个方面,分析5年间活立木与枯立木的数量特征、分布格局及相互关联性。结果表明: 样地内2010年胸径(DBH)≥1 cm的活立木共有25811株,隶属于11科22属30种,所有个体径级分布呈倒“L”型,个体数量随着径级增大呈断层式减少; 2010—2015年5年间形成枯立木共2145株,涉及5科10属12种,以5~10 cm径级分布为主。在0~50 m尺度上,活立木与枯立木在空间分布上具有一定相似性,表明枯立木的空间格局在一定程度上受活立木空间格局限制。各径级活立木与枯立木空间关联分析表明,随着样地内树木个体径级的增大,对空间资源竞争的加剧可能是导致枯立木产生的主要原因。随着枯立木径级的增大,活立木与枯立木的空间关联性不同程度的减弱,表明环境可能成为大径级枯立木形成的关键因素。从枯立木内部看,5 cm≤DBH<20 cm枯立木与DBH<5 cm枯立木、10 cm≤DBH<20 cm枯立木与5 cm≤DBH<10 cm枯立木、DBH≥20 cm枯立木与5 cm≤DBH<20 cm枯立木整体上都表现为显著正相关,说明枯立木会对后续活立木枯死产生影响。
    太湖流域上游竹林河岸带土壤反硝化酶活性及其影响因素
    周钟昱, 张海阔, 梁佳辉, 张宝刚, 蒋文婷, 田琳琳, 李彦, 蔡延江
    2021, 32(9):  3070-3078.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.008
    摘要 ( 168 )   PDF (1945KB) ( 0 )  
    本研究以太湖流域上游竹林河岸带为对象,采用乙炔抑制法分析了夏季河岸带土壤反硝化酶活性(DEA)及其影响因素,以期为竹林河岸带在减少河流氮污染方面的生态功能评估提供数据支持。结果表明: 河岸带土壤DEA为6.32~23.22 μg N·kg-1·h-1,平均值为14.65 μg N·kg-1·h-1。河岸带土壤有机碳(SOC)、总氮、硝态氮含量、含水量和碳氮水解酶活性共同影响着DEA的垂直分布,使DEA随土壤深度(0~40 cm)的增加而递减;而DEA在水平方向上(同一土壤深度离水距离不同)的变化主要受SOC含量的影响。太湖流域上游竹林河岸带土壤在夏季可能会由于缺乏相对充足的可溶性有机碳而对DEA产生一定的限制。
    氮沉降和施生物质炭对毛竹林土壤N2O通量的影响
    黄凯平, 李永夫, 宋成芳, 屈田华, 刘波, 罗海燕, 李永春, 蔡延江
    2021, 32(9):  3079-3088.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.027
    摘要 ( 24 )   PDF (2091KB) ( 0 )  
    本研究于2019年7月—2020年7月在浙江省杭州市典型毛竹林布置野外控制实验,采用静态箱-气相色谱法测定毛竹林土壤N2O通量,分析生物质炭(10 t·hm-2)、氮沉降(60 kg N·hm-2·a-1)、生物质炭+氮沉降混合处理对土壤N2O通量的影响,并探讨了土壤N2O通量与环境因子的关系。结果表明: 与对照相比,氮沉降处理使毛竹林土壤N2O年累积排放量增加了14.6%,而施用生物质炭及其与氮沉降混合处理则分别降低了20.8%和10.6%。相关分析表明,在所有处理下,毛竹林土壤N2O排放速率与土壤温度、硝态氮含量、脲酶和蛋白酶活性之间均呈极显著相关,与土壤铵态氮含量均呈显著相关。在氮沉降背景下,施用生物质炭对毛竹林土壤N2O通量仍具有显著的减排效应。
    林下植物剔除对毛竹林土壤微生物群落结构的影响
    肖意, 陈慧娴, 邱丽君, 张扬, 万松泽
    2021, 32(9):  3089-3096.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.034
    摘要 ( 28 )   PDF (1359KB) ( 0 )  
    本研究以中亚热带地区广泛分布的毛竹林为对象,采用随机区组实验设计,分析了林下植物剔除对毛竹林土壤微生物群落结构和土壤理化特性的影响,探讨林下植物对毛竹林土壤微生物群落结构的调控机制。结果表明: 林下植物剔除对土壤理化特性产生显著影响,主要表现为土壤全氮、 硝态氮和有效磷含量增加,而土壤铵态氮、全磷含量及土壤pH值降低。此外,林下植物剔除显著降低了总微生物和细菌(B)的PLFAs,增加了真菌(F)PLFAs,从而增加了F/B值。冗余分析表明,林下植物剔除驱动下的土壤pH值降低是土壤真菌含量增加的主要原因;而全磷含量及pH值的降低是土壤细菌含量显著降低的主要原因,其中i14:0、i15:0及i16:0含量的降低主导了细菌总量的降低。毛竹林剔除林下植物降低了土壤微生物生物量,使微生物群落结构由细菌为主导向真菌为主导转移,可能降低微生物的分解功能。建议在发展毛竹人工林过程中保留林下植物。
    黄土高原天然和人工油松林根际土壤解磷细菌群落特征及其功能
    朱颖, 库永丽, 刘金良, Le Thi Hien, 赵忠
    2021, 32(9):  3097-3106.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.006
    摘要 ( 17 )   PDF (2987KB) ( 0 )  
    为了揭示油松-根系微生物的互作关系及其对油松林分稳定性的影响,本研究选择陕西省黄龙县天然和人工油松林,采集油松根际与非根际土壤,测定非根际土壤化学特性,分离纯化根际土壤解磷(有机磷和无机磷)细菌,通过DNA基因测序鉴定解磷细菌,并测定解磷细菌的解磷能力。结果表明: 天然油松林非根际土壤中全碳(TC)、全氮(TN)含量以及C/N、N/P极显著高于人工油松林。2种油松根际土壤中共鉴定出20属65种解磷细菌,其中以芽孢杆菌属、链霉菌属和假单胞菌属为优势菌群;天然油松林根际解磷细菌多样性、丰富度和均匀度指数均高于人工油松林,而优势度指数低于人工油松林。链霉菌属与非根际土壤TC、TN和C/N、N/P呈正相关,而芽孢杆菌属和假单胞菌属与非根际土壤硝态氮、铵态氮、有效磷及全磷含量呈正相关。2种油松林根际土壤不同解磷细菌的解磷能力存在差异,其中天然和人工油松林根际共有的解磷细菌为假单胞菌Pseudomonas sp.34-5,其对磷酸钙的解磷能力最高,为11.40 μg·mL-1;天然油松林根际独有的解磷细菌蕈状芽胞杆菌BF1-5对卵磷脂的解磷能力最高,为4.58 μg·mL-1。该林区2种油松林根际解磷细菌菌群结构存在显著差异。与人工油松林相比,天然油松林根际土壤解磷细菌群落多样性更丰富且分布更均匀,解磷能力普遍高于人工林。
    健康与凋萎病杨梅树体及根围菌群的差异
    任海英, 徐巧, 戚行江, 俞浙萍, 郑锡良, 张淑文, 王震铄
    2021, 32(9):  3107-3118.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.005
    摘要 ( 11 )   PDF (2869KB) ( 0 )  
    凋萎病是制约杨梅产业发展的严重病害。为了有效防控凋萎病,本研究分析了杨梅健康和感染凋萎病树体各部位及根表土和根围土中细菌和真菌群落的丰富度与多样性的差异。结果表明: 与健康树相比,病树根围土、根表土、根、枝干、枝皮和叶片的细菌和真菌丰富度均发生了显著变化,其中,根表土细菌和枝皮内真菌的丰富度和多样性均显著降低,而枝皮内细菌和根表土的真菌丰富度和多样性均显著升高。病树各部位及根表、根围土细菌和真菌的优势菌相对丰度在门、纲和属水平上发生了明显的变化,在病树枝干、根和根表土中的假单胞菌属及根表土、根围土中的镰刀菌属的相对丰度明显降低,病树根表土及根围土中青霉菌属的相对丰度明显增加。与凋萎病菌同属的拟盘多毛孢菌在病树根内显著减少,而在其他位置均大量增殖,其相对丰度与多数相对丰度较高的真菌呈正相关。本研究结果将为开发杨梅凋萎病的生态改良、培育健康树体和生物防治技术提供有效的理论依据。
    青藏高原高寒草原根系动态对氮添加的响应及其调控因素
    刘洋, 彭云峰, 门明新, 彭正萍, 杨元合
    2021, 32(9):  3119-3126.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.002
    摘要 ( 19 )   PDF (3010KB) ( 0 )  
    本研究于2015—2016年进行野外控制试验,分析了不同施氮(N)水平(0、1、2、4、8、16 g N·m-2·a-1)对青藏高原高寒草原根系生产、周转速率和现存量的影响及其调控因素。结果表明: 随着施N量的增加,根系生产量和现存量呈线性或指数下降的趋势。与对照相比,16 g N·m-2·a-1处理根系生产量和现存量2年平均下降43.0%和45.7%。根系周转速率呈先上升后下降的趋势,2015年和2016年分别在2和4 g N·m-2·a-1处理达到峰值。线性混合模型结果显示,根系淀粉含量是调控根系生产量和周转速率的主要因素,分别解释二者变异的21.7%和25.4%;而根系现存量则受根系蛋白含量的影响,其解释率为20.8%。N富集对根系生产和现存量表现出抑制作用,低N促进而高N抑制根系周转速率,根系碳氮代谢指标是调控根系动态对N添加响应的主要因素。
    气候变化对中国马可波罗盘羊适宜生境的潜在影响
    汪沐阳, 张楚婕, 宓春荣, 韩雷, 李美玲, 徐文轩, 杨维康
    2021, 32(9):  3127-3135.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.020
    摘要 ( 23 )   PDF (1839KB) ( 0 )  
    气候变化可能造成生物多样性下降和物种灭绝。开展气候变化对濒危野生动物分布格局影响的研究,对识别野生动物优先保护区、制定相关保护策略具有重要价值。本研究基于2017—2018年在新疆塔什库尔干野生动物自然保护区野外调查获得的马可波罗盘羊(Ovis ammon polii)分布位点,采用最大熵模型预测了气候变化下其适宜生境分布格局动态。结果表明: 马可波罗盘羊当前的适宜生境主要分布于保护区西北部,温度是影响其适宜生境分布的关键因子。在中、高排放浓度(RCP4.5和RCP8.5)下,未来2050s和2070s两个时期马可波罗盘羊的适宜生境面积主要呈下降趋势,适宜生境丧失率高达40.5%;丧失的适宜生境主要位于低海拔区域,高海拔区域的适宜生境面积相应增加;由低海拔向高海拔转移的适宜生境面积随温室气体排放浓度升高而增加。从质心转移结果来看,其适宜生境主要向西(即马可波罗盘羊主要分布国塔吉克斯坦)迁移。
    基于功能和谱系视角分析繁殖留鸟对风机的响应
    丁志锋, 梁健超, 蔡坚, 魏龙
    2021, 32(9):  3136-3144.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.037
    摘要 ( 20 )   PDF (1842KB) ( 0 )  
    风电作为清洁可再生绿色能源越来越受到世界各国的重视,其建设规模也在不断扩大,导致风电建设与鸟类保护的矛盾进一步凸显,如何协调风电发展与物种保护已成为生态学家和保护生物学家关注的热点主题。为了探究风机对鸟类物种、功能和谱系的影响,本研究于2019年1、3、4、5月,采用样线法对连山风电场的鸟类多样性进行了4次调查。根据样线离风机距离的远近设置4个梯度: 100~300 m有6条样线,300~500 m 有13条样线,500~700 m 有8条样线,>700 m 有5条样线。结果表明: 本次调查中记录了繁殖留鸟76种,隶属于11目31科,目、科中数量最多是雀形目(53种)和画眉科(12种)。鸟类物种丰富度、功能丰富度(FRic)和谱系多样性(Faith PD)随着离风机距离的增加呈增加趋势: 在500 m以内未显著增加,500 m外呈显著增加趋势;鸟类群落水平的扩散能力呈现出增加趋势。鸟类群落的平均成对功能和谱系距离的标准化效应值(SES.MFD和SES.MPD)均小于0,其中显著低于随机值的样线占比约为50%(P<0.05)。风力发电机对鸟类物种、功能和谱系的影响主要在前500 m的距离;本研究的4个梯度中,鸟类群落的功能和谱系结构均表现为聚集特征。研究证实,风机对鸟类的影响是多维度的,在评估风机对鸟类群落的影响时仅考虑物种多样性可能难以提供全面的信息。
    不同中间砧木对寒富苹果生长、产量和果实品质的影响
    袁继存, 程存刚, 赵德英, 刘尚涛, 厉恩茂
    2021, 32(9):  3145-3151.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.009
    摘要 ( 12 )   PDF (440KB) ( 0 )  
    本研究以10个矮化中间砧木嫁接的寒富苹果为试材,分析了不同矮化中间砧对葫芦岛产区的寒富苹果生长、产量和果实品质的影响,以期为葫芦岛产区选配优良的苹果砧穗组合。结果表明: 不同矮化中间砧对寒富苹果生长势、产量和果实品质指标的影响存在显著差异,株高、枝量、叶片鲜重、枝条鲜重、根鲜重、根系总体积、根系平均直径和总根尖数均以GM256嫁接树最高,基径、枝长、根系总长度和总表面积以CX5嫁接树最高;果实硬度、可溶性固形物和可溶性糖含量以M26嫁接树最大,果实纵径、横径和单果鲜重均以GM256嫁接树最大。采用模糊评价法综合评价显示,在葫芦岛地区,10种中间砧木嫁接寒富苹果的综合性状得分由高到低排序为: GM256、CX5、B9、JM7、CG80、辽砧2号、M26、青砧3号、SH38、MD001。建议GM256和CX5可作为冷凉气候区理想的矮化砧木。
    覆膜对高寒阴湿区当归土壤质量、植株生长和杂草发生的影响
    米永伟, 龚成文, 邵武平, 顿志恒
    2021, 32(9):  3152-3158.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.026
    摘要 ( 18 )   PDF (1020KB) ( 0 )  
    在当归优质产区设置起垄覆膜穴栽(LS)、膜侧开沟斜栽(MC)和露地开沟斜栽(LD)3种种植方式,分析覆膜对移栽当归植株生长动态、抽薹率、土壤特性、酶活性及杂草密度和防效的影响,以期为全面评估优质产区当归覆膜种植技术提供理论基础。结果表明:与LD相比,LS和MC表层土壤有机质含量分别提高了4.4%和14.3%,MC达到显著水平;土壤容重分别显著降低了11.6%和8.5%,土壤pH值显著降低了4.6%和1.7%,两种覆膜方式均显著提高了土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性,但对过氧化氢酶活性有一定的抑制作用。覆膜提高了当归种苗移栽后的返青速度、田间早期抽薹率和药材个体质量。其中,MC返青最快、最整齐,返青率最高;LS抽薹率最高;MC和LS单根药材鲜质量分别比LD显著增加20.4%和58.4%。MC和LS当归田杂草密度分别比LD显著降低了34.0%和25.8%,MC株防效和鲜质量防效分别较LS显著提高21.7%和63.4%。覆膜种植改善了当归根系的生长环境,降低了田间杂草密度,提高了杂草防效,促进了当归生长发育进程和药材物质积累,对种苗移栽后早期抽薹的发生有一定的促进作用。
    黄土丘陵区香梨园土壤水分、养分分布特征及其与产量的关系
    陈伟, 王红阳, 王志坚, 王佳, 李亚新, 孙从建
    2021, 32(9):  3159-3166.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.028
    摘要 ( 21 )   PDF (1075KB) ( 0 )  
    本研究以晋西黄土丘陵区玉露香梨种植下的3种不同坡位坡耕地土壤为对象,对不同坡位、不同生育期、不同深度的土壤水分、养分和产量进行观测分析。结果表明: 不同坡位中,香梨产量为高坡位>中坡位>低坡位,高坡位香梨产量与土壤含水量(SWC)、有机质(SOM)、速效钾(AK)显著相关,其中AK对产量的影响最显著,中、低坡位香梨产量与SWC、SOM、全氮(TN)显著相关,其中SWC对产量的影响最显著;高坡位SWC、SOM、速效磷(AP)和TN含量高于中、低坡位,而中坡位AK含量最高。不同土层深度中,土壤养分含量在0~20 cm最高,20~40 cm最低,而SWC在0~20 cm显著低于其他土层,在20~40 cm最高。不同生育期中,开花期SOM、AP和TN含量最高,结果期SWC最高,成熟期AK含量最高。建议该区域在今后香梨水肥管理中,开花期高坡位应加强对K肥的施用,结果期以N、P复合肥施用为主。在中、低坡位应增加灌溉量,灌溉量在300 m3·hm-2可有效降低该区域水分对产量的限制。本研究可为黄土丘陵区香梨种植精准灌溉和科学施肥提供理论支持和数据参考。
    不同倍性猕猴桃的适生区预测及生态位分化
    刘彩艳, 李大卫, 杨石建, 潘志立, 金若涵, 陈芳, 郭雯
    2021, 32(9):  3167-3176.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.014
    摘要 ( 27 )   PDF (2078KB) ( 0 )  
    多倍体与2倍体植物之间的生态位分化是多倍体植物成功建立的重要条件。2倍体、4倍体和6倍体猕猴桃分布在不同的地区,目前尚不明确不同倍性猕猴桃之间是否发生了明显的生态位分化,也不明确影响不同倍性猕猴桃生态位的主要环境因子。本研究通过文献查阅和野外调查收集不同倍性猕猴桃的自然分布点,利用最大熵模型预测不同倍性猕猴桃在当前气候条件下的潜在适生区及影响其分布的主导气候因子,并通过生态位一致性检验评估不同倍性猕猴桃间的生态位差异。结果表明: 不同倍性猕猴桃的潜在适生区存在明显差异,2倍体猕猴桃的高适生区集中在海拔较低的湖南丘陵;4倍体猕猴桃的高适生区大部分与2倍体重叠,但有部分向贵州北部、重庆东部区域偏移;6倍体猕猴桃的高适生区则集中分布在贵州大部、湖南西北部、湖北西南部和陕西南部。6倍体猕猴桃明显向高海拔、高纬度地区偏移,并且有更广的高适生区面积。生态位一致性检验证明,2倍体与4倍体猕猴桃有重叠的生态位,而2倍体与6倍体、4倍体与6倍体猕猴桃之间均发生了明显的生态位分化。最冷月最低温(Bio6)和最干月降雨量(Bio14)是影响不同倍性猕猴桃生态位分化的主要环境因素。多倍体猕猴桃在较低的Bio6和Bio14下能保持较高的存在概率,表明多倍体猕猴桃能占据低温、干旱的极端生态位。
    基于遥感信息的黄土高原主要灌溉农业分布区生态安全特征
    李晓明, 孙从建, 孙九林, 陈伟, 李新功
    2021, 32(9):  3177-3184.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.012
    摘要 ( 23 )   PDF (1438KB) ( 0 )  
    生态安全是区域经济社会可持续发展的重要保证。本研究基于2000—2018年间的遥感数据,系统分析了黄土高原4个主要灌溉农业分布区(银川平原、河套平原、汾河谷地和渭河平原)植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)的变化特征。结果表明: 2000—2018年间,研究区FVC整体呈下降趋势,但4个不同灌溉农业分布区FVC变化趋势各异。研究区RSEI整体呈下降趋势,其中,银川平原和渭河平原的RSEI下降明显,分别下降0.06和0.07,河套平原的RSEI无明显变化,而汾河谷地的RSEI整体呈上升趋势。4个区域中,银川平原、汾河谷地的生态稳定性较差,河套平原的生态环境较稳定,而渭河平原的生态环境持续退化。研究结果对区域生态环境保护和农业可持续发展具有重要意义。
    基于主成分分析的安徽省冬小麦气候灾损风险的时空演变
    黄进, 陈金华, 张方敏
    2021, 32(9):  3185-3194.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.016
    摘要 ( 18 )   PDF (2736KB) ( 0 )  
    冬小麦是安徽省主要粮食作物之一,分析其气候灾损风险变化对保障区域粮食安全有着重要意义。依托安徽省74个区县1973—2014年间的冬小麦单产资料,通过气候减产率逐年序列提取了减产年次数、平均减产率、减产极值等9个评价指标,并采用主成分分析法分析安徽省冬小麦灾损风险的时空演变格局。结果表明: 研究期间,安徽省北部特别是沿淮地区为冬小麦气候灾损高风险区域;重心迁移模型显示,安徽省冬小麦气候减产率高值区域由北向南呈显著的移动趋势;全省冬小麦气候灾损风险呈显著的年代际变化,特别是21世纪初以来发生中度以上灾损强度的区县个数明显较少;S-模式主成分分析和气候减产率序列表明,1973—2014年间,安徽省北部地区冬小麦气候灾损风险呈下降趋势,南部地区呈上升趋势。安徽省冬小麦气候灾损风险呈现出明显的时空动态特征,其年代际波动和南北区域差异应引起重视。
    宁夏东部风沙区固定沙丘土壤性质小尺度空间变异特征
    展秀丽, 许艺馨, 王红, 高滢, 韩磊
    2021, 32(9):  3195-3203.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.030
    摘要 ( 18 )   PDF (1215KB) ( 0 )  
    随着流动沙丘的不断固定,不同地形部位的土壤机械组成、有机碳(SOC)和全氮(TN)含量的变化存在差异。为了探明固定沙丘的土壤机械组成与土壤养分空间变异特征,本研究以宁夏黄沙古渡固定沙丘为对象,分析了固定沙丘不同部位、不同土层的风沙土机械组成、SOC和TN特征。结果表明: 各土层土壤机械组成均以中沙和细沙为主。SOC和TN有明显的表聚作用,SOC和TN含量最大值分别为5.781和0.412 g·kg-1,分布在丘间地,脊线和背风坡含量最少。随着土层深度的增加,背风坡和迎风坡的SOC含量逐渐减少,丘间地的SOC含量先减少后增加。SOC和TN在小尺度上均表现出明显的空间异质性;SOC和TN与粉沙和极细沙含量呈显著正相关,与中沙和粗沙含量呈显著负相关。土壤机械组成对SOC和TN含量有明显影响,而且SOC和TN含量随着细颗粒含量的增加而增加,表明土壤细颗粒对有机质的吸附和积累起着重要作用。
    我国北方几种玉米和设施菜地土壤的N2O和N2排放特征
    赵星涵, 刘东, 黄凯, 全智, 黄斌, 方运霆, 陈欣
    2021, 32(9):  3204-3212.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.007
    摘要 ( 22 )   PDF (2102KB) ( 0 )  
    为了探究旱地土壤施入氮肥后的气态氮(N2O和N2)损失规律,本研究通过室内好氧培养试验(60 d,25 ℃,80%孔隙含水量),运用15N同位素示踪技术,研究了4个玉米地土壤(哈尔滨、沈阳、栾城、寿光)和2个设施菜地土壤(沈阳、寿光)在施入尿素后的氮转化、N2O和N2排放动态。试验中尿素添加量为167 mg N·kg-1,以模拟田间氮肥施用量200 kg N·hm-2。结果表明: 在4个玉米地土壤中,尿素施用60 d内N2O累积排放量为寿光(20 mg N·kg-1)>栾城(14 mg N·kg-1)>沈阳(5 mg N·kg-1)>哈尔滨(0.5 mg N·kg-1),N2累积排放量为栾城(176 mg N·kg-1)>沈阳(106 mg N·kg-1)>寿光(75 mg N·kg-1)>哈尔滨(12 mg N·kg-1);在2个设施菜地土壤中,寿光土壤N2O累积排放量(21 mg N·kg-1)是沈阳(2 mg N·kg-1)的10倍,而两个站点N2累积排放量分别为28和24 mg N·kg-1。不同土壤N2O排放占两种气体排放总量的5%~40%,其中寿光土壤(30%~40%)显著高于其他样地土壤(1%~10%)。在土壤排放的N2O和N2中,土壤氮库分别贡献了56%和61%,高于添加当季氮肥的贡献率。相关分析表明,N2O累积排放量与本底土壤pH呈正相关,说明土壤本底pH可能是调控不同旱地土壤N2O和N2排放的重要环境因子。在华北碱性土壤区,采用能降低土壤pH值的措施可能具有较好的气态氮减排效果。
    四川盆区直播和移栽水稻的连阴雨灾害危险性
    郭翔, 赵金鹏, 王茹琳, 李旭毅, 王明田
    2021, 32(9):  3213-3222.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.013
    摘要 ( 19 )   PDF (1694KB) ( 0 )  
    连阴雨灾害是四川盆区发生频繁的一种复合灾害,水稻各生育阶段均可能遭遇连阴雨天气,对产量和品质造成影响。本研究利用四川盆区1981—2019年105个气象观测站的气象资料,结合水稻生产观测资料、农业统计资料和基础地理信息,对移栽和直播水稻在播种-拔节期、拔节-孕穗期、孕穗-灌浆初期、灌浆中后期-成熟期4个生育阶段和全生育期连阴雨灾害危险性进行定量评价和比较。结果表明: 研究区水稻连阴雨灾害危险性指数在播种-拔节和灌浆中后期-成熟期较高;水稻全生育期连阴雨灾害危险性指数表现为盆地北部、西南部边缘高,盆中、盆西和盆南较低;高危险性区域分布最少,在盆北边缘集中分布,在盆南区域零星分布;低危险性区域分布最广,集中在盆西和盆中大部;移栽水稻的高危险性区域总面积是直播水稻的2.4倍。
    不同磷水平下玉米-大豆间作系统根系形态变化
    覃潇敏, 潘浩男, 肖靖秀, 汤利, 郑毅
    2021, 32(9):  3223-3230.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.023
    摘要 ( 17 )   PDF (898KB) ( 0 )  
    本研究通过盆栽试验,探讨不同磷水平(0、50、100 mg P2O5·kg-1,分别用P0、P50、P100表示)下玉米与大豆间作系统根系形态的变化及其与磷吸收的关系,以明确玉米-大豆间作系统促进磷吸收的作用机制。结果表明: 不同磷水平下,间作显著改变了玉米和大豆的根系形态参数,提高了大豆根冠比。与单作模式相比,间作使玉米和大豆的根长、根表面积、根体积、根系干重分别显著增加25.6%、22.0%、39.2%、34.3%和28.1%、29.7%、37.3%、62.3%,而平均根直径分别显著降低15.2%和11.7%。不同磷水平下,磷素吸收当量比(LERP)>1,玉米-大豆间作具有明显的磷吸收优势,且LERP不受磷水平调控。间作诱导根系形态改变与磷吸收增加密切相关,其中玉米根系表面积增大、大豆根系长度增加是驱动玉米-大豆间作系统磷高效吸收的主要机制。根据回归方程,玉米根表面积和大豆根系长度增大10%,磷吸收量提高5%~10%。因此,与中等施磷水平(P100)下的单作相比,玉米-大豆间作条件下磷肥减施1/2(P50)并未降低玉米的磷吸收量。综上,玉米-大豆间作体系在减施磷肥条件下具有维持作物磷吸收的潜力。
    稻麦轮作体系下有机肥施用对作物产量和土壤性质影响的整合分析
    李圆宾, 李鹏, 王舒华, 徐璐瑶, 邓建军, 焦加国
    2021, 32(9):  3231-3239.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.024
    摘要 ( 18 )   PDF (2909KB) ( 0 )  
    为明确稻麦轮作系统有机肥施用对作物产量和土壤性质的影响,本研究搜集已公开发表的文献数据,利用meta分析法定量分析了有机肥类型(普通有机肥、生物质炭、秸秆)、施用策略(单施有机肥、有机肥配施部分化肥、有机肥配施全量化肥)、施用年限(短期、中期、长期)对稻麦产量和土壤性质的影响及其对不同土壤条件(酸性、中性、碱性)的响应。结果表明: 与单施化肥相比,有机肥施用对水稻和小麦的增产效应相近,分别为3.1%和3.0%。有机肥施用对土壤性质的提升效果更明显,显著降低了土壤容重(5.7%),显著提高了土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量,以及微生物生物量碳、氮,增幅在11.7%~38.4%。不同类型有机肥中,生物质炭和普通有机肥对土壤性质的改良效果优于秸秆;与单施有机肥相比,有机肥配施化肥的作物增产效果更好,而土壤性质改良效果较差;随着有机肥施用年限增加,作物增产和土壤肥力提升效应逐渐增强;在酸性土壤条件下有机肥施用对作物的增产效果最显著。土壤容重与稻麦周年产量呈显著负相关,而土壤全氮、速效磷、速效钾含量和微生物生物量氮与稻麦周年产量呈显著正相关关系。
    添加高粱根茬根际土对连作黄瓜生长和根际微生物的影响
    张磊, 周哲哲, 王学霞, 王甲辰, 王殿武, 陈延华
    2021, 32(9):  3240-3248.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.032
    摘要 ( 26 )   PDF (1475KB) ( 0 )  
    为了分析添加高粱根茬根际土对连作黄瓜生长和根际微生物群落特征的影响,本研究通过盆栽试验,采用荧光定量PCR和高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落组成的差异。试验共设4个处理: CK(不施肥),T1(单施化肥),T2(优化施肥),T3(优化施肥+高粱根茬根际土)。结果表明: 与其他处理相比,T3处理促进了黄瓜生长发育,提高了土壤中16S rRNA和ITS rRNA基因数量。与T1处理相比,T2和T3处理明显提高了细菌群落的丰富度和多样性,不同处理间真菌群落的丰富度和多样性差异不明显。添加高粱根茬根际土在一定程度上改变了基于门、属水平上的细菌和真菌群落结构。其中,细菌中提高了酸杆菌门和拟杆菌门的丰度,降低了变形菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门和芽孢杆菌属的丰度;真菌中提高了担子菌门、木霉菌属和假散囊菌属的丰度,降低了镰刀菌属和绿僵菌属的丰度。冗余分析表明,土壤硝态氮和有机质含量分别是影响细菌和真菌群落结构差异的关键因子。添加高粱根茬根际土不仅提高了连作黄瓜土壤微生物数量和细菌多样性,而且增加了有益菌木霉菌属的丰度,降低了致病镰刀菌的丰度和数量,保障了黄瓜存活率,为缓解黄瓜连作障碍提供了一条切实可行的解决途径。
    留茬免耕播种对河西绿洲灌区春小麦出苗和产量的影响
    卢秉林, 车宗贤, 包兴国, 张久东, 吴科生, 崔恒, 杨蕊菊
    2021, 32(9):  3249-3256.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.025
    摘要 ( 14 )   PDF (727KB) ( 0 )  
    本研究通过田间定位试验,探讨了河西绿洲灌区单作小麦、小麦/玉米间作、小麦/大豆间作3种典型春小麦生产模式下,长期留茬免耕播种对春小麦出苗和产量的影响,为该区域春小麦高效可持续生产提供理论依据。结果表明: 与传统翻耕相比,留茬免耕播种小麦/玉米和小麦/大豆间作的小麦出苗率、出苗均匀度下降明显,降幅分别为3.3%~8.6%、9.6%~20.5%和2.9%~8.8%、10.7%~61.7%;单作小麦的出苗均匀度有所提高,其中2019年显著增加14.9%,而出苗率在2020年显著降低4.2%;3种种植方式下,春小麦麦苗整齐度均有所下降。留茬免耕播种3种种植模式下,春小麦成穗数在收获时均与传统翻耕处理持平,差异不显著。3种模式下的春小麦均可以通过提高穗粒数和千粒重来弱化出苗对产量的影响,在收获时,春小麦籽粒产量的增幅分别为10.3%~12.9%(单作小麦)、10.5%~11.9%(小麦/玉米间作)和10.3%~22.5%(小麦/大豆间作),均达到显著水平。在农田风蚀退化极其严重的河西绿洲灌区,留茬免耕播种是春小麦生产中切实可行的耕作措施。
    长期秸秆还田对水稻土团聚体及氮磷钾分配的影响
    李新悦, 李冰, 莫太相, 王昌全, 万艺媛, 陈写畅, 李和明
    2021, 32(9):  3257-3266.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.022
    摘要 ( 18 )   PDF (2617KB) ( 0 )  
    为了探究秸秆还田配施化肥条件下水稻土团聚体组成及其稳定性,以及土壤团聚体氮、磷、钾养分特征,本研究进行了34年定位试验,设置无肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)3个处理。采用湿筛法测定0~20、20~40 cm土层水稳性团聚体组成,量化分析氮、磷、钾养分分配特征、贡献率和活化度。结果表明: 水稻土水稳性团聚体以>2 mm和0.25~1 mm粒级为主,<0.053 mm粒级含量最低。与CK相比,在0~20 cm和20~40 cm土层,NPKS处理增加了>2 mm和1~2 mm团聚体含量,降低了0.053~0.25 mm和<0.053 mm团聚体含量;NPK处理在0~20 cm土层也表现出与NPKS类似的规律。NPKS较NPK处理0~20 cm和20~40 cm土层团聚体平均重量直径(MWD)提高3.9%~15.5%,几何平均直径(GMD)提高6.3%~41.7%,不稳定团粒指数(ELT)降低5.7%~28.7%。NPKS处理显著提高了团聚体全氮、有效磷和速效钾含量,尤其是直径>0.25 mm部分,但对碱解氮和全钾的提升效果与NPK处理差异不显著。水稻土团聚体养分贡献率受到其团聚体组成的影响,NPKS处理明显增大了>1 mm团聚体氮、磷、钾养分贡献率。秸秆还田配施化肥可提高0~20 cm和20~40 cm土层团聚体稳定性,并增加团聚体氮、磷、钾养分含量,尤其是大团聚体(>1 mm)。该研究结果为调节土壤碳氮比来保障稻田土壤质量和资源可持续发展提供了科学依据。
    地下水生态补偿标准核算模型
    赵文仪, 何理, 陈白雪, 叶威
    2021, 32(9):  3267-3276.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.015
    摘要 ( 10 )   PDF (1077KB) ( 0 )  
    地下水是水资源的重要组成部分,在维持生产生活、推动社会经济发展方面具有重要作用。地下水生态补偿有助于促进地下水资源合理开发利用,但是国内外关于此方面尤其是补偿标准的研究非常缺乏。本研究提出由基础、奖惩、科技和风险补偿构成的地下水生态补偿标准核算模型,综合考虑气候条件和经济水平,明确补偿优先等级,并将模型应用于山西省11个市,核算其地下水生态补偿标准。结果表明: 基础补偿在总补偿中占比最大,且非市场价值占比在60%以上,说明地下水具有较高的调节服务价值;2008—2017年,各市发展系数有明显提高,说明区域经济水平提升,补偿能力有所增强;补偿优先等级受地下水非市场价值及区域经济水平的影响,各地补偿优先等级差异明显,需要尽快落实各地的地下水生态补偿工作。同时,建议尽快完善地下水风险补偿制度,设立地下水生态科技补偿专项资金,建立长期有效的地下水生态补偿机制。
    鄱阳湖流域极端降水时空分布和非平稳性特征
    雷享勇, 高路, 马苗苗, 党皓飞, 高建芸
    2021, 32(9):  3277-3287.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.017
    摘要 ( 14 )   PDF (4596KB) ( 0 )  
    全球变暖背景下的极端天气气候事件显著增加。本研究基于PreWhitening Mann-Kendall(PWMK)、极点对称模态分解法和广义可加模型,利用鄱阳湖流域1959—2019年16个国家级气象站点的逐日降水数据,从极端降水的强度、频率和持续性3个维度系统检测和分析流域极端降水的时空分布和非平稳性特征。结果表明: 研究期间,鄱阳湖流域极端降水强度和频率呈显著增加趋势,持续性呈下降趋势,极端降水整体表现出强度大、频率高、持续时间短的特点;极端降水存在明显的汛期和非汛期时间分异规律,汛期极端降水集中在流域北部和中部,而非汛期多集中于中部,子流域中信江流域降水量增加趋势最显著,达到2.10 mm·a-1;汛期极端降水的持续时间越长,强度和范围越小,非汛期极端降水则相反;鄱阳湖流域的极端降水强度和频率以平稳性特征为主,持续性表现出非平稳性特征。随着鄱阳湖流域极端降水量的不断增加,其可能引发的灾害风险将进一步增大。
    佛山市生态网络构建及优化
    沈钦炜, 林美玲, 莫惠萍, 黄宇斌, 胡欣雨, 魏凌伟, 郑郁善, 陆东芳
    2021, 32(9):  3288-3298.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.019
    摘要 ( 15 )   PDF (2625KB) ( 0 )  
    在快速城市化背景下,经济发达地区生境斑块破碎化问题尤为突出,生物多样性受到严重威胁,构建生态网络是连接生境斑块和保护生物栖息地的重要手段。本研究以发展较快的广东省佛山市为研究区域,利用连接度指数和形态学空间格局分析方法提取出生态源地,基于InVEST模型和最小累积阻力模型识别出潜在生态廊道,结合水文分析所提取出的辐射道,共同构建佛山市生态网络。通过增加生态源地和踏脚石、识别生态断裂点对生态网络进行优化,最后基于网络分析法和电路理论,从结构和功能两方面对优化前后的网络进行评价。结果表明: 佛山市生态网络由10个生态源地、8条重要廊道、37条一般廊道和11条辐射道构成。优化后新增生态源地7个、规划廊道17条、踏脚石13个、生态断裂点80个;优化后的生态网络闭合度指数、线点率指数、连接度指数分别为0.59、1.94、0.73,优化后的电流密度最大值由1.39升高至9.66,说明优化后的生态网络结构更加完善、连通性显著提升。
    黄河三角洲县域绿色经济效率的时空演变与驱动机制
    曹乃刚, 赵林, 高晓彤
    2021, 32(9):  3299-3310.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.039
    摘要 ( 15 )   PDF (1992KB) ( 0 )  
    综合测度黄河三角洲地区的绿色经济效率,可为实现黄河三角洲地区生态保护和高质量发展提供参考依据。本研究依托多源遥感数据构建了县域绿色经济效率评价体系,采用考虑非期望产出的Super-EBM模型对黄河三角洲县域绿色经济效率进行了综合测度,运用核密度函数估计等方法刻画了时空演变特征,最后利用系统广义矩估计法识别其影响因素。结果表明: 2000—2015年黄河三角洲县域绿色经济综合效率和纯技术效率呈现波动上升态势,规模效率呈快速提升后保持平稳的类“Γ”型趋势,综合效率的提升由规模-技术驱动向技术主导转变;黄河三角洲县域绿色经济综合效率和纯技术效率呈现由“俱乐部收敛”向“整体收敛”演进趋势,低效率县区对高效率县区形成“追赶效应”,规模效率趋向均衡平稳发展;绿色经济综合效率及其分解效率空间上形成中部高、两翼低的“山”字型格局,高值区集中于黄河三角洲岬角处和莱州湾沿岸,且高值区呈西北-东南向偏移的特征,黄河三角洲东西两翼形成低值塌陷区;产业结构、人口集聚水平、固定资产投资强度对绿色经济效率具有正向影响,人口城镇化率对绿色经济效率具有负向作用,绿色经济效率与经济发展水平之间存在明显的“环境库兹涅茨”效应。
    城市三维景观格局特征与社会环境因子的交互影响: 基于增强回归树
    董芊芊, 刘垚燚, 曾鹏, 孙凤云, 张然, 田恬, 车越
    2021, 32(9):  3311-3320.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.011
    摘要 ( 20 )   PDF (3355KB) ( 0 )  
    城市的垂向扩展加深了城市构成与格局的复杂性,传统的二维景观格局研究较难完整体现当前城市景观的生态结构与功能特性。本研究以上海市中心城区为研究区域,选取三维景观格局指数量化研究区域三维景观格局,并运用增强回归树机器学习算法综合分析社会、环境因子与城市景观格局的交互影响。结果表明: 高建筑率、平均建筑高度和建筑高度标准偏差在上海市内环周边区域的数值较高,建筑数量、景观形状指数在外环周边的数值较高,建筑覆盖率、容积率和Shannon多样性指数在城市中心的数值较高,且浦西总体高于浦东。人口密度和归一化植被指数(NDVI)对三维景观格局的交互影响最显著,生产总值的影响程度最低。三维景观格局指数在一定范围内随社会因子中的人口密度增大而增大,随环境因子中的NDVI和水面率增大而减小。增强回归树可作为量化景观格局与社会环境因子之间交互影响关系的有效工具。研究结果有利于加深对上海市中心城区生态环境与人类福祉之间关系的理解,同时可为城市三维扩展规划提供科学依据。
    两株链霉菌对非洲菊生长和生理生化指标的影响
    胡小京, 敖飞雄, 石乐娟, 彭强, 李欣, 周小会, 陈孝玉龙
    2021, 32(9):  3321-3326.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.029
    摘要 ( 14 )   PDF (1024KB) ( 0 )  
    本研究以非洲菊(Gerbera jamesonii)为试材,采用不同浓度的脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I孢子悬浮液浇灌盆栽非洲菊,筛选出非洲菊的最佳施用浓度,探索两株链霉菌对非洲菊生长和生理生化指标的影响,为非洲菊生产上科学合理施用链霉菌提供理论依据。结果表明: 脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I不同浓度孢子悬浮液均能有效促进非洲菊的生长,前者对非洲菊的作用效果优于后者,以浓度为1×109 CFU·mL-1的脱叶链霉菌FT05W效果最好。与蒸馏水对照相比,该处理显著促进了非洲菊株高(30.2%)和冠幅(41.5%)的生长,并在一定程度上促进了花茎的增长和增粗;能显著提高非洲菊植株叶片的叶绿素含量(65.2%)、根系活力(103.3%)和超氧化物歧化酶活性(84.4%),使丙二醛含量维持在较低的水平。因此在一定的浓度范围内,脱叶链霉菌FT05W和深蓝链霉菌ZEA17I均能有效促进非洲菊的生长,有利于非洲菊植株体内同化物的转运和积累,增强非洲菊植株抗逆性,特别是脱叶链霉菌FT05W具有在未来作为生物肥料解决非洲菊连作障碍的应用潜力。
    亚致死剂量乙草胺对蚯蚓的毒性效应及敏感生物标记物
    杨晓霞, 龚久平, 张雪梅, 张伟, 李典晏, 杨俊英, 柴勇, 刘剑飞
    2021, 32(9):  3327-3334.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.033
    摘要 ( 11 )   PDF (1348KB) ( 0 )  
    本研究以赤子爱胜蚓为受试生物,采用外源添加污染物的方法,将受试生物暴露于含亚致死剂量乙草胺(添加浓度分别为1、2、4、8 mg·kg-1)的土壤中7 d,研究蚯蚓生长抑制率、细胞色素P450同工酶(CYP1A2、2C9和3A4)活力及代谢组学对乙草胺的响应,从个体、酶、小分子标记物3个层次探讨亚致死剂量乙草胺对蚯蚓的毒性效应,初步推断其毒性作用阈值,筛选敏感生物标记物,探讨其致毒机理。结果表明: 乙草胺暴露下,与对照相比,蚯蚓体重抑制率无明显差异,但CYP1A2、2C9和3A4活力受到明显抑制,10组小分子代谢物(1, 6-二磷酸果糖、胞苷酸、尿苷酸、腺苷酸、腺苷、黄嘌呤、延胡索酸、二羟基戊二酸、鸟氨酸与16-羟二十烷四烯酸)水平显著降低;另有6组小分子代谢物(腺苷琥珀酸、琥珀酸、精氨酸、色氨酸、天冬酰胺与苯丙氨酸)水平在2~8 mg·kg-1乙草胺暴露下显著升高。乙草胺暴露导致蚯蚓受到氧化损伤,糖酵解功能减弱,三羧酸循环失衡,嘌呤及嘧啶代谢紊乱,氨基酸代谢受损。与个体水平的受试终点相比,CYP同工酶活力与上述16个小分子代谢物对乙草胺暴露的响应更为敏感。建议将CYP同工酶(1A2、2C9及3A4)活力与上述小分子代谢物为一组生物标记物,可以多指标、多层次联合诊断土壤乙草胺污染的生态毒性效应。其诊断结果将更为精准。
    聚苯乙烯与邻苯二甲酸二丁酯共存对紫叶生菜的毒性效应
    王胜利, 宋正国, 王成伟, 刘禹, 高敏苓
    2021, 32(9):  3335-3340.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.038
    摘要 ( 20 )   PDF (2465KB) ( 0 )  
    微塑料作为环境污染物的载体,近年来受到广泛关注,而人们对聚苯乙烯颗粒(PS)与污染物共存对蔬菜的直接和间接影响认识有限。本研究采用水培方法分析了0.25、0.50、1.0 mg·mL-1 PS和5 mg·L-1邻苯二甲酸二丁酯(DBP)共存对紫叶生菜生物量和生化指标的影响。结果表明: 与DBP对照组相比,PS的存在强化了DBP对紫叶生菜生物量的抑制,增加了紫叶生菜根和叶中超氧阴离子含量,诱导超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶、脱氢抗坏血酸还原酶和单脱氢抗坏血酸还原酶活性增强。透射电镜结果显示,单一的DBP导致生菜根细胞质壁分离,单一PS造成根细胞壁受到损伤,而两者共存加重了对细胞结构的影响。因此,PS与DBP共存加剧了对紫叶生菜的毒害作用。
    原油污染对黄绵土和风沙土水分入渗的影响
    王丽静, 尚振坤, 张兴昌, 甄庆
    2021, 32(9):  3341-3348.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.035
    摘要 ( 9 )   PDF (1629KB) ( 0 )  
    原油进入土壤后会堵塞土壤孔隙,影响土壤斥水性,改变土壤水分运动状况。本研究利用土柱模拟的方法,研究了不同原油污染程度(0、0.5%、1%、2%、4%)对黄绵土和风沙土水分入渗过程的影响。结果表明: 随着原油含量的增加,两种土壤湿润锋的推进速度和入渗速率均减小,土壤原油污染程度为4%时湿润锋运移到土柱底部的所需时间最长,污染程度为0时湿润锋运移到土柱底部的所需时间最短,黄绵土湿润锋达到土柱底部所需最长时间是最短时间的5倍,风沙土最长时间是最短时间的48倍;当湿润锋运移到土柱底部时,黄绵土的累积入渗量随原油含量的增加而减小,而风沙土的累积入渗量先增大后减小;在高浓度(2%、4%)原油处理下,风沙土的累积入渗量曲线出现“翘尾”现象。Kostiakov入渗模型和Philip入渗模型比Green-Ampt模型能更好地模拟不同原油处理下的黄绵土土壤水分入渗过程,但对风沙土而言,两种模型对低浓度(0、0.5%、1%)原油处理的土壤水分入渗过程拟合较好。原油污染能够显著影响土壤水分入渗过程,且对风沙土的影响更大。
    舟山渔场产卵场保护区春季小黄鱼群体结构及资源动态
    王雅丽, 胡翠林, 李振华, 蒋日进, 周永东, 张琳琳, 张洪亮, 徐开达, 熊瑛
    2021, 32(9):  3349-3356.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.036
    摘要 ( 11 )   PDF (2028KB) ( 0 )  
    根据2014—2019年舟山渔场产卵场保护区及邻近海域底拖网调查资料,分析了春季小黄鱼的群体结构、资源密度变化及其与环境因子的关系。结果表明: 小黄鱼的体长-体重关系式为: W=0.44×10-4×L2.78,b值<3,说明近年来小黄鱼为负异速生长,肥满度与体长呈负相关,身体趋于细长。2014—2019年小黄鱼的体长和体重均以2014年最高、2019年最低。2014年以来,舟山渔场产卵场保护区及邻近海域小黄鱼的群体规格逐渐减小,说明近年来小黄鱼个体小型化现象并未改善。与产卵场保护区设立前的数据相比,保护区建立后小黄鱼资源密度有所提升,表明保护区管护对小黄鱼的资源恢复起到了一定的保护作用。GAM模型拟合结果显示,与保护区及周边海域小黄鱼资源密度分布关系密切的环境因子主要是水深和底层水温。随着水深的增加,小黄鱼资源量呈波动上升趋势,在水深60 m附近时资源量最高;在12~16 ℃水温范围内,小黄鱼资源量随底层水温升高而增大;当水温>16 ℃时,其资源量随底温的上升而下降。
    云南滇池入侵虾虎鱼类的共存策略
    陈利娟, 肖乔芝, 仇玉萍, 陈国柱
    2021, 32(9):  3357-3369.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.004
    摘要 ( 22 )   PDF (1540KB) ( 0 )  
    虾虎鱼类是入侵种的一个重要来源,常数种共同入侵同一区域,其种间如何实现共存是当前鱼类入侵生态学的一个重要科学问题。本研究通过形态分析、空间分布调查及摄食分析等方法,从形态分化和生态位分化角度揭示滇池新入侵的粘皮鯔虾虎鱼与先期入侵近缘种的共存策略。结果表明: 粘皮鯔虾虎鱼与小黄黝鱼、子陵吻虾虎鱼、波氏吻虾虎鱼等先期入侵种在形态上存在显著差异。其空间分布在研究区域上与上述物种存在显著差异,空间生态位指数显著高于其余物种。摄食分析显示,粘皮鯔虾虎鱼的食物多样性指数显著高于其余物种;其主要摄食种类为圆形盘肠溞和腺介虫等,与其他虾虎鱼类主要摄食种类也存在明显差异。在摄食生态位上,滇池入侵虾虎鱼类存在显著分化。这说明形态差异、空间生态位分化及营养生态位分化降低了种间竞争强度,促进了粘皮鯔虾虎鱼与先期入侵虾虎鱼类实现共存。粘皮鯔虾虎鱼可能凭借摄食策略上的优势在种群数量、占据栖息地范围上优于竞争对手,成为研究区域入侵虾虎鱼类中的优势种群。
    异齿裂腹鱼仔鱼的黑色素分布
    田娜娜, 王纤纤, 边芳芳, 曾本和, 刘海平, 杨瑞斌, 杨学芬
    2021, 32(9):  3370-3376.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.031
    摘要 ( 11 )   PDF (4721KB) ( 0 )  
    本文运用组织学方法对异齿裂腹鱼仔鱼发育过程中除眼睛以外的黑色素分布进行研究。结果表明: 异齿裂腹鱼孵化出膜后,黑色素在各个组织器官的出现顺序为: 脑颅外膜→围心腔、背部皮肤→腹腔内膜、脊髓腔。其中,出膜5 d时脑颅外膜处出现黑色素;7 d时围心腔和背部皮肤出现黑色素;10 d时腹腔内膜、脊髓腔出现黑色素。异齿裂腹鱼出膜10 d后,其皮肤和内脏器官(脑颅、围心腔、腹腔内膜、脊髓腔)均具有黑色素,且主要分布在背侧。黑色素在异齿裂腹鱼仔鱼发育过程中的出现时序和分布规律可能与其所处的强紫外辐射环境有关。本研究可为研究鱼类黑色素的紫外防护机制提供参考,并为今后高原鱼类仔鱼的培育条件优化提供理论支撑。
    综合评述
    城市街谷大气污染物分布研究进展
    苗纯萍, 陈玮, 崔爱伟, 李苹苹, 胡远满, 何兴元
    2021, 32(9):  3377-3384.  doi:10.13287/j.1001-9332.202109.018
    摘要 ( 24 )   PDF (697KB) ( 0 )  
    城市街谷是现代城市最重要的空间形式与特征之一,是城市中使用频率最高、汽车尾气污染最严重、日常人口密度最大的公共空间类型之一。城市街谷不合理的空间配置和结构会造成城市通风自净能力降低,大气污染物浓度增高。本文综述了城市街谷形态、行道树配置、机动车车流量和气象因素等对街谷大气污染物分布的影响,以及数值模拟、风洞试验和实地监测等用于街谷大气污染物分布及扩散研究的相关方法。建议未来以实地监测数据为基础,综合考虑多种因素对街谷大气污染物分布的研究,提出适宜城市大气污染物扩散的城市街谷构建模式,从城市规划和格局优化的角度为城市大气污染物的减控提出科学支撑和优化方案。
    丛枝菌根菌丝网络在植物互作中的作用机制研究进展
    曹本福, 姜海霞, 刘丽, 陆引罡, 王茂胜
    2021, 32(9):  3385-3396.  doi:10.13287/j.1001-9332.202111.032
    摘要 ( 41 )   PDF (871KB) ( 0 )  
    植物间的相互作用是生态学领域关注的重要方向之一,其对高效利用养分资源、提高生产力以及构建植物群落均具有重要意义。丛枝菌根真菌是重要的植物互惠共生微生物,其菌丝可以将邻近植物的根部连接起来,形成共同的菌丝网络(CMNs),这些网络对转移养分、水分以及调节植物群落具有重要作用。近期的研究表明,CMNs可以充当植物之间传递病害和蚜虫诱导信号的通道,并激活邻近植物(未受感染)的化学防御。本文围绕最新的CMNs在植物相互作用中的研究成果,总结了影响CMNs规模及其功能活性的主要因素,阐述了CMNs在植物间养分、水分转移及再分配中的作用,并对CMNs在地下化学信号交流、幼苗建植及群落构建的作用机制进行了系统回顾,最后展望了该研究领域中存在的问题,旨在为进一步理解CMNs在植物互作中的生态学功能提供参考。