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2022年 第33卷 第1期    刊出日期：2022-01-15

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2022, 33(1):  0-0. 

摘要 ( 72 )   PDF (461KB) ( 37 )  

东北温带森林20种乔木树种叶片干旱容忍性特征

王乐乐, 周正虎, 金鹰, 王传宽

2022, 33(1):  1-8.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.003

摘要 ( 343 )   PDF (808KB) ( 148 )  

全球范围内干旱频率和强度的增加严重影响树木生长,甚至导致森林大面积死亡。压力-容积(PV)曲线能够反映树木对干旱的容忍能力,但在局域尺度上尚未确定哪个PV曲线参数具有最优指示性。通过测定东北温带森林20种主要树种(包括16种被子植物和4种裸子植物)的PV曲线性状,包括质壁分离时的相对含水量(RWC_tlp)、失膨点叶水势(TLP)、饱和含水时的叶渗透势(π₀)、细胞弹性模量(ε)、叶水容(C_leaf)及叶结构性状(比叶面积和叶密度),研究局域尺度上叶片耐旱性的最佳指示性状,并分析叶片PV性状与结构性状间的相关性。结果表明: 被子植物的RWC_tlp 显著大于裸子植物,但其C_leaf 显著小于裸子植物,这表明用RWC_tlp和C_leaf可以指示东北温带森林不同功能型树种间耐旱性的大小。在被子植物中,TLP和π₀与叶密度呈显著负相关,且均与比叶面积呈显著正相关;而ε与比叶面积呈显著负相关。然而,裸子植物PV曲线性状与叶结构性状之间呈现与被子植物完全相反的趋势。裸子植物与被子植物树种之间PV曲线性状与叶结构性状关系的差异,可能归因于二者采取不同的干旱响应和适应策略。

人工神经网络与相容性生物量模型预测单木地上生物量的比较

梁瑞婷, 王轶夫, 邱思玉, 孙玉军, 谢运鸿

2022, 33(1):  9-16.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.001

摘要 ( 204 )   PDF (1473KB) ( 61 )  

森林生物量是林业生产经营和森林资源监测的重要指标,为探索高效低偏的单木生物量估测方法,引入人工神经网络。本研究采用黑龙江省东折棱河林场的101株长白落叶松地上生物量数据,基于不同变量(胸径、树高、冠幅)组合建立了4个聚合模型体系(AMS),采用加权回归消除模型的异方差。然后,基于最优的变量组合建立人工神经网络(ANN)生物量模型,并采用留一交叉验证法对模型进行检验,比较两种生物量估测方法的精度。结果表明: 仅基于胸径一个变量的生物量模型已经能较准确地估测生物量,引入树高和冠幅因子能进一步提高模型精度,最优模型体系为AMS4。通过两种方法建立的生物量模型都能较准确地进行估测,各组分生物量的决定系数(R²)均高于0.87。相比AMS4,人工神经网络模型系统中,树叶生物量模型的R²高了约0.05,其余各器官也高了0.01左右。此外,均方根误差(RMSE)等指标明显更小,树干和地上生物量的RMSE分别减小了2.135和3.908 kg,模型的检验指标如平均相对误差(MRE)等也表现更优。总体来看,人工神经网络(ANN)是一种灵活可靠的生物量估计方法,估测林木地上生物量或单独某器官生物量时,ANN模型是值得考虑的替代方法。

辐射变化对中亚热带杉木人工林净CO₂交换的影响

彭丽, 赵仲辉, 项文化, 邓湘雯, 欧阳帅

2022, 33(1):  17-24.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.006

摘要 ( 209 )   PDF (3973KB) ( 45 )  

太阳总辐射是影响森林生态系统碳交换的重要因子。为认识辐射变化对杉木人工林碳交换的影响,本研究利用开路式涡度相关系统和气象梯度观测系统测得的CO₂通量和气象因子长期定位监测数据,用晴空指数(k_t)表示太阳辐射情况,分析了k_t对中亚热带杉木人工林生长季(4—10月)净CO₂交换(NEE)的影响。结果表明: 晴天时的太阳总辐射通常上午高于下午,杉木林NEE则上午低于下午,NEE的这种差异在太阳高度角为50°左右时达到峰值;在中等k_t(0.42～0.52)时,杉木人工林生态系统的碳吸收最强,不同高度角区间内10年平均最大NEE相对变化范围为11.0%～29.4%,其中最小和最大临界值分别出现在太阳高度角区间35°～40°和45°～50°;有云存在的中等k_t时,杉木林生态系统碳吸收和漫射光合有效辐射达到最大,后者可能是前者产生的主要原因。有云存在时的中等辐射条件对杉木人工林的NEE有促进作用,使碳吸收达到最大。

短期铵态氮与硝态氮配施对刨花楠幼苗生长及叶片性状的影响

杨婷, 钟全林, 李宝银, 程栋梁, 徐朝斌, 邹宇星, 张雪, 周宗哲

2022, 33(1):  25-32.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.026

摘要 ( 235 )   PDF (572KB) ( 47 )  

林木对不同形态氮素具有选择性吸收特征,铵态氮和硝态氮是植物吸收的主要氮素形态。为了明确刨花楠对铵态氮和硝态氮的吸收差异,采用盆栽试验方法,以铵态氮和硝态氮为氮源,以1年生刨花楠实生苗为研究对象,以当地山地红壤为基质,设置了7种不同的铵硝比配施添加试验,研究氮素形态和配比对刨花楠幼苗生长和叶片性状的影响。结果表明: 不同铵态氮∶硝态氮(简称铵硝比)配施4个月后刨花楠幼苗的地径相对生长速率(GD)、株高相对生长速率(TH)和生物量相对生长速率(RGR)均相差不明显,但以铵硝比为5∶5处理相对较高;短期内刨花楠幼苗并没有对铵态氮和硝态氮的吸收存在明显的偏好性,但铵硝比过低时极不利于其生长。不同铵硝比配施对刨花楠幼苗叶片的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶相对含水率(LRWC)、净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、水分利用效率(WUE)和光合氮利用效率(PNUE)均具有显著影响,其中LA、SLA、P_n、WUE和PNUE以铵硝比为1∶9处理最高,铵硝比为9∶1处理最低;叶片的LDMC、叶组织密度(LTD)、LRWC和C_i则相反,以铵硝比为1∶9处理最低。不同铵硝比配施对刨花楠叶片的氮(LN)和磷含量(LP)的影响虽不明显,但均以铵硝比5∶5处理较高。经不同铵硝比配施处理后的刨花楠幼苗GD、TH和RGR与SLA呈显著负相关,GD和RGR与PNUE呈显著负相关。研究结果可为刨花楠苗期精准养分管理与高效培育技术制定等提供理论依据。

土壤酶计量揭示了武夷山黄山松林土壤微生物沿海拔梯度的碳磷限制变化

林惠瑛, 周嘉聪, 曾泉鑫, 孙俊, 谢欢, 刘苑苑, 梅孔灿, 吴玥, 元晓春, 吴君梅, 苏先楚, 程栋梁, 陈岳民

2022, 33(1):  33-41.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.033

摘要 ( 249 )   PDF (1513KB) ( 69 )  

了解土壤胞外酶活性和酶计量的变化对评估山地生态系统土壤养分有效性和微生物的营养限制状况具有重要意义。然而,亚热带山地森林土壤微生物的营养限制状况对海拔梯度变化的响应及其驱动因素尚不清楚。本研究以武夷山不同海拔(1200~2000 m)黄山松林为对象,测定了土壤基本性质、微生物生物量以及与碳(C)、氮(N)、磷(P)循环相关的酶活性。通过分析土壤酶计量比、矢量长度(VL)和矢量角度(VA),探究土壤微生物的能量和营养相对限制状况及其关键调控因素。结果表明: 随海拔升高,β-葡糖苷酶(BG)活性呈现增加的趋势,而β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AcP)活性以及(NAG+LAP)/微生物生物量碳(MBC)和AcP/MBC则相反;酶C/N、酶C/P、酶N/P和VL随海拔升高而增加,而VA则降低,表明微生物受P限制程度在低海拔处较高,而C限制在高海拔处较高。此外,可溶性有机C和微生物生物量P是不同海拔土壤微生物能量和营养相对限制状况的关键调控因素。本研究结果可为土壤C、N、P有效性与微生物的能量和营养相对限制状况对海拔梯度的响应提供理论依据,有利于提高我们对亚热带山地森林生态系统土壤生物地球化学循环过程的理解。

氮添加对三峡库区马尾松-栓皮栎混交林土壤微生物生物量和酶活性的影响

王丽君, 程瑞梅, 肖文发, 孙鹏飞, 沈雅飞, 曾立雄, 陈天

2022, 33(1):  42-50.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.034

摘要 ( 255 )   PDF (2000KB) ( 93 )  

选择三峡库区的马尾松-栓皮栎混交林,分析不同浓度氮添加(0、30、60、90 kg N·hm^-2 ·a^-1)对土壤微生物生物量、酶活性和养分含量的影响,为在大气氮沉降持续增加的背景下预测该地区森林土壤碳动态提供科学依据。结果表明: 各氮添加处理下土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷均显著提高,土壤pH值下降,全磷含量无显著变化。氮添加提高了各季节土壤中β-1-4葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶、酸性磷酸酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和过氧化物酶的活性,但抑制了多酚氧化酶的活性。土壤氧化酶活性存在显著的季节差异,其中过氧化物酶活性在5月、8月较高,多酚氧化酶活性在8月最高。土壤酶活性与土壤含水量、养分含量及微生物生物量碳、氮、磷存在显著的相关性,酶活性变化是多因子综合作用的结果。冗余分析表明,全氮和微生物生物量碳是驱动土壤酶活性的主要环境因子。氮沉降的持续增加会导致土壤酸化,同时也促进了当地马尾松-栓皮栎混交林土壤有机碳的周转和养分循环。

氮磷共限制青藏高原高寒草甸生态系统碳吸收

李文宇, 张扬建, 沈若楠, 朱军涛, 丛楠

2022, 33(1):  51-58.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.004

摘要 ( 251 )   PDF (2403KB) ( 85 )  

随着人类活动加剧,青藏高原高寒草地面临外来资源输入的威胁,而外源资源输入如氮、磷、钾(N、P、K)及其交互作用如何影响高寒草地生态系统碳循环尚不明确。本研究在藏北高寒草甸进行了连续3年N、P、K元素交互的添加试验,测定群落盖度和生态系统碳交换等数据,旨在阐明资源添加对高寒草甸生态系统碳交换过程的影响。结果表明: 在植物生长季,高寒草甸生态系统总体表现为碳汇,对照下NEE均值为-13.0 μmol·m^-2·s^-1。单独添加N、P、K对生态系统净CO₂交换(NEE)、生态系统呼吸(ER)和总生态系统生产力(GEP)等碳通量组分均无显著影响;在NP、NPK组合添加下NEE显著增加了95.3%和63.9%,GEP显著增加了45.5%和33.0%,而ER没有显著改变。NP、NPK组合添加主要通过提高植物群落盖度和影响生态系统水分利用效率提高NEE和GEP,其中植物群落盖度分别提高了18.1%和21.4%。NP资源添加提高了高寒草甸生产力和自养呼吸,但同时可能导致土壤酸化,抑制异养呼吸,二者相互抵消,从而没有改变ER。对于养分匮乏的高寒草甸,单独添加N、P、K和NK、PK组合添加没有改变生态系统碳交换,而NP组合添加提高了NEE和GEP,表明高寒草甸生态系统碳吸收过程可能受到N、P等多种养分资源的共同限制。

水分对林地和草地土壤氮初级转化速率的影响

李平, 魏玮, 郎漫

2022, 33(1):  59-66.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.022

摘要 ( 213 )   PDF (1813KB) ( 39 )  

水分含量是与土壤氮转化相关微生物活性的重要影响因素。本研究以黑龙江省北安市的草地和林地土壤为对象,通过室内培养试验,利用¹⁵N同位素标记技术和FLUAZ数值优化模型研究60%和100%田间持水量(WHC)条件下土壤氮初级矿化速率、初级固定速率、初级硝化速率和初级反硝化速率,以探讨土壤氮初级转化速率对水分含量变化的响应,阐明不同水分条件下土壤中氮的产生、消耗、保存机制及其生态环境效应。结果表明: 土壤水分变化不影响草地和林地土壤氮初级矿化速率和铵态氮固定速率,水分含量由60% WHC增加至100% WHC后显著增加了林地土壤的初级硝化速率,但对草地土壤的初级硝化速率没有显著影响。60% WHC条件下草地和林地土壤的初级反硝化速率可以忽略不计,水分含量增加至100% WHC后土壤初级反硝化速率显著提高,且草地土壤的初级反硝化速率显著低于林地土壤。100% WHC条件下林地土壤初级硝化速率与铵态氮固定速率比值(gn/ia)和N₂O排放量均显著高于60% WHC;100% WHC条件下草地土壤的N₂O排放量显著高于60% WHC,但两个水分条件下的gn/ia值无显著差异。表明短期内水分含量的增加可能会增加草地和林地土壤氮转化的负面环境效应,且对林地土壤的影响尤为显著。

放牧对黄土高原退耕草地土壤有机碳储量的影响

马昕昕, 赵允格, 马宁, 李雯, 孙会, 许明祥

2022, 33(1):  67-75.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.007

摘要 ( 259 )   PDF (2144KB) ( 80 )  

放牧是影响草地土壤碳固存的重要因素。本研究选取黄土高原水蚀风蚀交错区西部、中部、东部地区及水蚀区,以各区20年以上退耕封禁地为对照,分析3个放牧强度下(羊粪球密度分别为0～10、10～20、>20 ind·m^-2)退耕草地0～20 cm土层土壤有机碳储量的分布特征,研究放牧及其强度对退耕草地土壤固碳效应的影响。结果表明: 放牧对交错区西部0～20 cm、东部0～10 cm,水蚀区0～5 cm土层土壤有机碳储量有显著影响,对交错区中部各土层均无显著影响;羊粪球密度0～10、＞20 ind·m^-2强度的放牧使交错区西部0～20 cm土层土壤有机碳储量显著降低了34.8%～50.9%,而在其他3个区域,放牧对有机碳储量的影响较退耕封禁地差异不显著。在交错区东部,放牧强度是影响退耕草地土壤有机碳储量的主要因素,而其他3个区域有机碳储量主要受土壤理化性质和(或)枯落物生物量的影响。羊粪球密度10～20 ind·m^-2强度的放牧对各区域退耕草地0～20 cm土层土壤有机碳储量无显著影响。

黑龙江省6种乔木叶片热解特性及气体释放特征

陈伯轩, 郭妍, 范佳乐, 李保中, 谭传巧, 李东晖, 胡海清, 胡同欣

2022, 33(1):  76-84.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.012

摘要 ( 177 )   PDF (1275KB) ( 38 )  

森林可燃物是森林火灾发生的基础,地表死可燃物是森林可燃物的重要组成部分,研究地表死可燃物的热解特性和气体释放对探究森林火灾对大气环境和碳平衡的影响及森林火灾的预防和扑救具有重要意义。本研究对黑龙江省6种乔木(樟子松、红皮云杉、水曲柳、胡桃楸、蒙古栎和白桦)地表凋落的叶片进行热重分析和气体释放分析,探究森林可燃物的热解过程及燃烧性,分析了热解特征、热解动力学特征和气体释放特征,并基于热解参数对其燃烧性进行四维评价。结果表明: 研究区6种乔木叶片综纤维素热解开始的温度范围为143.31～180.48 ℃,结束的温度范围为345.04～394.38 ℃;木质素热解开始的温度范围为 345.04～394.38 ℃,结束的温度范围为582.85～609.31 ℃。6种乔木叶片热解过程中综纤维素的热解影响了可燃物灰分含量及总热解的重量、温度。6种乔木叶片2个主要热解阶段的活化能分别为18.88～27.08和13.25～27.54 kJ·mol^-1,指前因子分别为3.13～26.28和1.30～22.55 min^-1,其中,红皮云杉、水曲柳、蒙古栎和白桦综纤维素热解阶段的活化能和指前因子大于木质素热解阶段,而樟子松和胡桃楸则相反。综纤维素热解阶段的CO、CO₂释放量分别为535.16～880.11、7004.97～10302.05 mg·m^-3,木质素热解阶段分别为240.31～1104.67、20425.60～33946.68 mg·m^-3,综纤维素热解阶段释放的CO和CO₂较少,重量损失却大于木质素热解阶段。6种乔木叶片的四维燃烧性排序中,点燃性最好的是白桦,剧烈性最强的是红皮云杉,持续性和消耗性最好的均是樟子松;点燃性与综纤维素的热解动力学参数呈显著正相关,持续性与木质素的热解动力学参数呈显著负相关。

异质生境对水生型空心莲子草-双穗雀稗共存的影响

吴昊, 张三煜, 姬秋博, 王文浩, 肖楠楠, 张乐慧

2022, 33(1):  85-96.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.002

摘要 ( 180 )   PDF (1842KB) ( 33 )  

物种共存取决于生物自身属性及生境异质性等多重因素的综合效应。本研究基于较大空间尺度(21°—35° N)的野外调查,比较了水生型入侵植物空心莲子草与其本土共存种双穗雀稗在形态及化学计量特征等方面的差异,并分析了环境因子对二者属性差异的影响。结果表明: 空心莲子草盖度和重要值显著大于双穗雀稗(34.3%、104.0%),而双穗雀稗高度显著大于空心莲子草(13.8%)。空心莲子草全氮(TN)、N∶P显著高于双穗雀稗(55.1%、55.8%),而双穗雀稗全碳(TC)、C∶N显著高于空心莲子草(4.1%、83.8%)。空心莲子草盖度随经度增大而增加,其多度随水体硝态氮和经度增大而增加,其重要值随水体铵态氮上升而增加;双穗雀稗盖度、多度和重要值均随铵态氮上升而降低。空心莲子草C∶N随铵态氮上升而降低;随年均温和年均降雨量上升,双穗雀稗C∶N增加,而N∶P降低;两种植物的C∶P均随铵态氮和电导率上升而降低;空心莲子草N∶P基本不受环境影响。这表明空心莲子草具有较高的盖度及N吸收能力,且水体N含量上升会增大空心莲子草的入侵优势度;但双穗雀稗在水热条件优越的生境中可通过提高C同化物储量及采取“生长竞争策略”应对入侵。二者对环境响应的差异性使其可在水生系统中广泛共存。

渭北旱塬矮砧密植苹果园土壤矿质氮积累与空间分布特征

陈东凯, 骆汉, 吕佼容, 张炳学, 刘顿, 谢永生

2022, 33(1):  97-103.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.030

摘要 ( 166 )   PDF (2211KB) ( 14 )  

随着苹果矮砧密植栽培模式的迅速发展,揭示矮砧密植苹果园土壤矿质氮的积累与分布特征对果园科学施肥具有重要意义。本研究以不同树龄(6 a、9 a、12 a)的矮砧密植苹果园为对象,在树下、株间、行间以及树干与行间的中间点位置采集土样,分析土壤硝态氮、铵态氮和矿质氮的积累与分布特征。结果表明:0～300 cm土层土壤硝态氮累积量随果园树龄的增大而增加,不同树龄的果园之间差异显著,表现为6 a＜9 a＜12 a,硝态氮累积量由1729 kg·hm^-2增长到3771 kg·hm^-2;而各树龄果园的铵态氮含量较低,对矿质氮的积累与空间分布特征基本不构成影响。在垂直方向上,硝态氮存在两个累积峰,第2个累积峰所在的土层深度随果园树龄的增大由180 cm下移到220 cm;在水平方向上,行间位置的硝态氮含量随果园树龄的增大由27 mg·kg^-1增长到138 mg·kg^-1,涨幅超过400%,各树龄果园之间差异显著。综上,各树龄果园均存在氮肥施用过量和硝态氮淋溶严重的问题,生产中应减少果园的氮肥施用量,同时应在施肥位置布设防渗措施阻止硝态氮向土壤深层淋溶。

外源甲基乙二醛对干旱胁迫下板栗幼苗的影响

孙晓莉, 贾春燕, 田寿乐, 徐文燕, 王金平, 冉昆, 沈广宁

2022, 33(1):  104-110.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.021

摘要 ( 229 )   PDF (1866KB) ( 38 )  

甲基乙二醛(MG)是一种在植物中具有多种功能的新型信号分子。为探究MG对板栗幼苗干旱胁迫的影响,以两年生‘黄棚'板栗幼苗为试材,通过聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫并进行MG及其清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)处理,分析板栗幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性和乙二醛酶Ⅰ(GlyⅠ)、乙二醛酶Ⅱ(GlyⅡ)等乙二醛酶活性,检测内源MG含量、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)、超氧阴离子(O₂^-·)等抗氧化物质含量及脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)、甜菜碱(GB)等渗透调节物质含量。结果表明: 外源0.5 mmol·L^-1 MG处理可显著提高干旱胁迫下板栗幼苗叶片SOD、POD、CAT、APX、GR等抗氧化酶活性和乙二醛酶(GLyⅠ、GLyⅡ)活性,并增加叶片中Pro、SS、GB等渗透调节物质和还原型抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)等抗氧化物质含量,降低了MG、MDA、H₂O₂、O₂^-·、脱氢抗坏血酸(DHA)含量,从而减少了干旱胁迫对植株造成的膜脂过氧化损伤,缓解渗透胁迫,提高了板栗对干旱的适应性,而添加MG清除剂NAC抑制了这种效果。表明MG对改善植物的抗旱性具有积极作用。本研究结果可为进一步探索MG缓解板栗干旱胁迫的机理提供理论依据。

壳聚糖对NaCl胁迫下菜用大豆叶绿体蛋白的影响

王聪, 郭园, 张巍巍

2022, 33(1):  111-118.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.029

摘要 ( 163 )   PDF (686KB) ( 39 )  

壳聚糖(CTS)能有效增强植物对盐胁迫的耐受性,但CTS在蛋白质组水平上对菜用大豆幼苗响应盐胁迫的影响尚不清楚。本研究用200 mmol·L^-1 CTS和蒸馏水分别喷洒菜用大豆‘绿领特早'幼苗叶片,诱导5 d后进行NaCl胁迫和无NaCl胁迫营养液处理,在NaCl处理第3天取样提取幼苗叶片叶绿体蛋白,进行同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)分析。结果表明: CTS显著提高了NaCl胁迫下菜用大豆幼苗的净光合速率(P_n)。试验总计鉴定到549个可靠定量信息叶绿体蛋白,其中有442个至少存在于两次生物学重复蛋白中,26个上调蛋白和4个下调蛋白与CTS影响菜用大豆响应NaCl胁迫有关。分子功能和代谢通路富集分析发现,上调叶绿体蛋白主要与电子转运、叶绿素结合、电子载流子活性等光合作用的分子功能相关,并富集在光反应、碳反应及乙醛酸和二元酸代谢等途径中;下调叶绿体蛋白主要与聚(U) RNA结合有关。上述结果显示,NaCl胁迫下CTS可以通过多种途径影响菜用大豆幼苗的光合作用。

多年种植Bt稻后外源蛋白在土壤中的积累

王永模, 邓嘉昕, 张金鑫, 贾瑞宗

2022, 33(1):  119-125.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.028

摘要 ( 142 )   PDF (1481KB) ( 19 )  

外源蛋白在环境中的残留与积累是转Bt基因作物环境安全评价的重要内容之一。我国已育成多个具有商业化前景的Bt稻品系,但目前多年种植Bt稻后Bt外源蛋白是否会在土壤中积累还不清楚。本研究在同一试验田连续9年种植了转cry1Ab/1Ac基因明恢63(华恢1号)和转cry2A基因明恢63水稻,采用酶联免疫吸附法(ELISA)跟踪监测了分蘖期和收获后60 d根际土中外源蛋白含量变化,试验第1年(2012年)和最后1年(2020年)还测定了苗期、开花期和成熟期根际土中外源蛋白含量。结果表明: 2012年,转cry1Ab/1Ac基因明恢63在苗期、分蘖期、开花期、成熟期和收获后60 d根际土中外源蛋白含量分别为1.25、1.77、1.97、1.71和0.30 ng·g^-1,2020年分别为1.30、1.69、2.03、1.77和0.43 ng·g^-1;2012年,转cry2A基因明恢63在苗期、分蘖期、开花期、成熟期和收获后60 d根际土中外源蛋白含量分别为0.91、1.52、1.53、1.37和0.12 ng·g^-1,2020年分别为0.95、1.43、1.61、1.40和0.15 ng·g^-1。多因素方差分析显示,时间效应对Bt外源蛋白积累不显著,而品种和生育期效应显著。Bt稻生长过程中根际土中可以检测出微量的Bt外源蛋白,但收获后60 d已经基本降解完毕,根际土中Bt外源蛋白含量不会随着种植时间的增加而累积。

豫南黏板土壤分层酸化和耕层速效磷分布特征

陈文举, 李培培, 文倩, 黄柯铭, 王梦宇, 许恒, 化党领, 韩燕来

2022, 33(1):  126-132.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.025

摘要 ( 180 )   PDF (1877KB) ( 39 )  

黄淮海平原南部以黄褐土和砂姜黑土等为代表的耕地土壤酸化趋势明显。为深入认识该类型黏板土壤垂直剖面上pH值和耕层养分的空间变异情况,以豫南西平县为例,对县域范围内63个耕地样点进行pH值和速效磷测定,运用地统计学方法和ArcGIS技术分析不同深度土壤pH值和耕层土壤(0～20 cm)速效磷的空间分布状况,并分析了pH值与速效磷(AP)含量的相关性。结果表明: 典型黄褐土和典型潮土0～10、10～20和20～30 cm的pH均值依次分别为4.98、4.93、5.31和5.46、5.81、6.26,随着土壤深度的增加逐渐升高,土层间差异不显著;典型砂姜黑土3个土层的pH均值分别为5.23、5.43、6.03,20～30 cm土层pH值比0～10、10～20 cm土层显著增加,其中比0～10 cm土层增加0.8～1个pH单位;石灰性砂姜黑土和湿潮土20～30 cm土层pH值也显著高于0～10、10～20 cm土层。0～20 cm土层典型黄褐土、典型砂姜黑土、湿潮土、典型潮土和石灰性砂姜黑土的AP含量范围分别为8.85～54.75、4.27～37.49、8.22～51.80、6.07～34.82和13.22～22.85 mg·kg^-1,AP含量低值区呈块状分布在研究区域中部,高值区呈点、片状分布在研究区域四周。在0～20 cm耕层中典型黄褐土、典型砂姜黑土和湿潮土的pH值与AP含量均呈正相关关系。综上,豫南黏板土壤表现明显的分层酸化现象,随土壤深度的增加酸化减缓,而耕层AP含量分布不均匀,受土壤类型和pH值变化的影响。研究结果可为黄淮海平原南部黏板土壤酸化改良提供数据支撑。

黄土高塬沟壑区草地沟头立壁土壤抗冲性特征

沙小燕, 李魁, 王文龙, 娄义宝, 康宏亮, 冯兰茜, 聂慧莹

2022, 33(1):  133-140.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.027

摘要 ( 177 )   PDF (2201KB) ( 25 )  

黄土高原植被恢复使沟头立璧土壤侵蚀过程发生显著变化。为明确黄土高塬沟壑区草地沟头立壁土壤抗冲性特征及其影响因素,以裸地为对照,利用室内原状土槽冲刷试验研究了草地沟头立壁0～1 m不同土层(0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm)土壤理化性质和抗冲性特征。结果表明: 草地和裸地沟头土壤水稳性团聚体含量和粘聚力随土层加深均呈减小趋势。裸地沟头土壤有机质含量、土壤抗冲系数随土层深度的增加呈减小趋势,而草地沟头土壤有机质含量、土壤抗冲系数随土层加深先增加后减小,且均在10～20 cm土层达到最大值(24.30 g·kg^-1和58.86 L·g^-1),草地各土层土壤抗冲系数是裸地的1.7～9.3倍。沟头土壤抗冲性与土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、黏聚力和植物根长密度呈极显著相关,其中与土壤有机质含量(r=0.98)的关系最密切。该研究可为黄土高塬沟壑区沟头溯源侵蚀机理的研究提供基础数据,并为有效防治该区域水土流失提供科学依据。

秸秆还田对甘蔗地土壤优先流运动特征的影响

吴晗, 陈晓冰, 姜波, 秦梓城, 刘思佳, 刘俊杰

2022, 33(1):  141-148.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.014

摘要 ( 149 )   PDF (1518KB) ( 20 )  

秸秆还田措施可改变田间土壤环境,在一定程度上影响作物生长。为探究不同秸秆还田措施对田间土壤优先流的影响,以秸秆覆盖(CM)、秸秆焚烧覆盖(BM)和无秸秆覆盖(CK)3种处理方式下的甘蔗地为研究对象,通过野外染色示踪试验,结合图像解析技术和生态学景观格局分析方法对广西不同秸秆还田措施下的甘蔗地土壤优先流运动特征进行研究。结果表明: 在相同外部供水环境下,无秸秆覆盖甘蔗地土壤染色形态分化为指状和团块状,秸秆覆盖和秸秆焚烧覆盖均以团块状分化形态为主,其平均总染色面积比均显著高于无秸秆覆盖(26.0%)。无秸秆覆盖下表层染色面积比快速下降,在15～30 cm深度中秸秆覆盖和秸秆焚烧覆盖下水流运动范围快速减小,深层土壤中秸秆覆盖染色面积比变化速度最小。无秸秆覆盖下形状指数达15.54,优先流运动更集中,而秸秆覆盖和秸秆焚烧覆盖下甘蔗地平均近圆形指数为0.67,优先流弯曲程度更高,且平均邻近指数为0.87,水流连通性更好。无秸秆覆盖下平均基质流深度(3.52 cm)和边缘密度指数(11.51)均最小,但优先流比最大(73.2%),优先流空间发育程度最高。秸秆还田措施在一定程度上降低了甘蔗地土壤优先流现象,对蓄水保墒起到了积极作用。

基于生态系统服务供需平衡的宁夏固原生态修复分区与优化策略

岳文泽, 侯丽, 夏皓轩, 韦静娴, 卢有朋

2022, 33(1):  149-158.  doi:10.13287/j.1001-9332.202112.024

摘要 ( 290 )   PDF (3970KB) ( 115 )  

科学开展生态修复分区是落实差异化修复策略和促进区域提质建设的重要前提。本研究以宁夏固原市为例,基于多源数据,运用InVEST模型、耦合协调度模型、空间自相关等方法,以乡镇为尺度单元量化区域生态系统服务供给量和需求量,构建供需匹配与协调关系,划定生态修复分区,并根据分区内部自然资源和社会经济发展特征提出相应优化策略。结果表明: 固原市产水、固碳、土壤保持和生境质量4种服务供给较高的地区主要位于南部乡镇,人口密度、经济发展水平较高且对生态系统服务需求较大的地区主要位于中心城区和各县城政府驻地所在乡镇。各乡镇生态系统服务供需匹配关系以低供给-高需求和高供给-低需求的空间错配型为主导,且平均协调度指数为0.5,表现为供需关系基本协调。结合生态系统服务供需关系和区域自然地理格局,将固原市划分为生态重点修复区、生态潜在修复区、生态经济重整改造区、特色农业发展区、生态核心保护区和生态产业提质建设区6类,同时提出差异化生态修复路径,为针对性开展生态修复实践提供科学支撑。

基于生态系统服务价值评估的长征沿线革命老区生态补偿策略

邓元杰, 侯孟阳, 贾磊, 汪亚琴, 张晓, 姚顺波

2022, 33(1):  159-168.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.019

摘要 ( 192 )   PDF (2941KB) ( 43 )  

长征沿线革命老区普遍存在生态保护与社会经济发展的矛盾,生态补偿是解决这一矛盾的重要措施。基于2018年土地利用、植被净初级生产力、气候因子等数据,采用修正的当量因子法,测算长征沿线革命老区310个县域的生态系统服务价值,然后采用区域差异化生态补偿估算方法,对该地区生态补偿优先级和生态补偿额度进行划分和估算,并探讨长征沿线革命老区的生态补偿策略。结果表明: 2018年,长征沿线革命老区生态系统提供总服务价值量为25937.4亿元,森林服务价值占比最高(58.8%),其次是草地和水域。长征沿线革命老区生态补偿总额为1834.05亿元,区域内所能获得的实际补偿资金与此数额相比还存在较大的资金缺口;生态补偿总额仅占沿线革命老区GDP的0.04%,对地方财政压力小,在生态补偿实践中具有一定可操作性。2018年,长征沿线共有100个革命老区可作为生态补偿优先级地区,这与国家正在实施的国家重点生态功能区政策具有高度一致性。但生态补偿资金分配产生了较明显的偏差,重点优先级地区没有得到相应补偿。补偿策略上,一是立足于长征沿线革命老区特有资源,建立多元化、市场化以及综合的生态补偿机制,拓宽生态补偿资金来源;二是继续优化长征沿线革命老区生态补偿的空间选择方式,提高区域生态补偿机制效率。

洞庭湖生态经济区生态系统服务价值的时空演绎及其驱动因素

陈睿, 杨灿, 杨艳, 董祥泽

2022, 33(1):  169-179.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.015

摘要 ( 234 )   PDF (7986KB) ( 86 )  

伴随城镇化的快速推进,生态系统服务价值(ESV)的时空评估及驱动因子探测对区域社会-经济-生态协调可持续发展具有重要意义。借助洞庭湖生态经济区2005、2010、2015、2018年的遥感解译数据,从3 km×3 km的格网尺度出发,在ArcGIS和GeoDa的技术支撑下,结合当量因子法、空间自相关分析、热点分析等方法来研究洞庭湖生态经济区ESV的时空格局演变,进一步运用地理探测器工具探究ESV空间分异的主导驱动因子及各驱动因子的交互作用机制。结果表明: 2005—2018年,研究区建设用地有最明显的增长态势,增幅高达49.2%,草地和水域呈较大规模减小,其他土地资源变化不显著。研究期间,生态系统服务价值总体逐渐递减,仅未利用地的ESV呈大幅增长态势,其他地类的ESV均呈不同规模的减少态势。研究区ESV总体呈“中间高四周低”的空间分布格局,且ESV空间分布存在显著的集聚效应,但ESV的高值和低值集聚效应均有逐渐弱化的倾向,表明生态价值空间集聚效应逐渐递减。研究区ESV空间分异受自然环境和社会经济因子耦合协调的作用,其中,人为影响指数的贡献最大。

长江经济带自然资本使用量的空间效应及影响因素

李竹, 王兆峰, 吴卫

2022, 33(1):  180-190.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.020

摘要 ( 170 )   PDF (6769KB) ( 24 )  

厘清区域自然资本的使用情况及其空间效应和影响因素,对实现区域可持续发展具有重要的理论和现实意义。本研究以2008—2018年长江经济带112个地级市为研究区域,利用三维生态足迹模型、探索性空间数据分析、空间马尔科夫链和空间面板杜宾模型,分析区域总体和分地类自然资本流量和存量占用量的空间效应和影响因素。结果表明: 研究期间,总体、人均和各地类自然资本流量和存量占用量不断增加。总体和各地类流量占用量低区主要位于东部,高区主要位于中、西部,但其存量占用量呈相反分布;除耕地存量外均具有显著的空间集聚特点。传统和空间马尔科夫链结果表明,自然资本流量和存量占用量存在“马太效应”和“空间溢出效应”。经济增长和产业结构对自然资本流量和存量占用量具有显著的正向影响,人口增长对自然资本流量占用量具有显著的正向影响,城镇化率对自然资本流量和存量占用量分别具有显著的负向和正向影响。政府干预对耕地流量和化石燃料用地存量占用量具有显著的负向影响。环境治理对自然资本流量占用量具有显著的负向影响,但对自然资本存量占用量具有显著的正向影响。环境污染对自然资本流量和存量占用量均具有显著的正向影响。

鄱阳湖不同水文连通性子湖水生植被覆盖度对年际水位变化的响应

王欢, 陈文波, 何蕾, 李海峰

2022, 33(1):  191-200.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.013

摘要 ( 212 )   PDF (3404KB) ( 63 )  

水位变化是影响水生植被生长的主控环境因子,研究其对不同水文管控模式子湖的水生植被覆盖度的影响具有重要的现实意义。本研究基于谷歌地球引擎(GEE)遥感云计算平台,以鄱阳湖自由连通子湖蚌湖、局部控制子湖大湖池为研究对象,采用像元二分法估算2000—2019年间水生植被生长期的植被覆盖度并分析其时空分异特征,运用Sen+M-K相结合的方法对其变化趋势进行模拟分析,构建水位波动参数集,分析研究期间水位变化特征,探讨不同水文连通性子湖各水文参数与水生植被覆盖面积的关系。结果表明: 蚌湖的水生植被覆盖度更易受水位变化的影响,大湖池更稳定。在植被覆盖度较低的年份,水生植被呈斑状零星分布,较高的年份则呈环带状分布,且植被覆盖度由湖心至湖岸逐渐升高。蚌湖的水生植被覆盖度更易受水位波动率的影响,而大湖池的水生植被覆盖度更易受17 m特征水位水淹时长的影响。19 m特征水位水淹时长与蚌湖和大湖池的水生植被覆盖度均有很强的负相关性。蚌湖的水生植被变化趋势以稳定不变或轻微改善为主,而大湖池的水生植被变化趋势以稳定不变或显著退化为主。本研究有助于进一步了解不同水文连通性湖泊的水文生态系统动力学的变化及其对生态系统结构和功能的影响,可为湖泊的管理和保护提供参考。

嫩江流域参考作物蒸散量时空变化及其气候归因

朱光磊, 佟守正, 赵春子

2022, 33(1):  201-209.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.017

摘要 ( 184 )   PDF (3380KB) ( 34 )  

为了解嫩江流域参考作物蒸散量(ET₀)的时空变化特征,明确气候因素对流域ET₀的影响,应用Penman-Monteith公式计算1970—2019年嫩江流域各站点日ET₀,分析ET₀的时间变化趋势和空间分布格局,采用敏感性分析方法定量研究ET₀对气象因子敏感性程度,并进一步探究各气象因子对ET₀变化的贡献。结果表明: 研究期间,嫩江流域年际ET₀整体呈不显著减少趋势,春、夏、秋季ET₀波动减少,冬季波动增加;ET₀整体呈从东南向西北递减趋势。ET₀在时间和空间尺度上均表现为对相对湿度的敏感性最高;平均气温、相对湿度和风速的敏感性系数逐渐增强,日照时数的敏感性系数逐渐减弱。大兴安岭北部和小兴安岭地区ET₀对平均气温较敏感;大兴安岭南部和松嫩平原地区ET₀对风速较敏感。风速是影响全年及春、秋、冬季ET₀变化的主导因素,日照时数是影响夏季ET₀变化的主要因素。大兴安岭北部和小兴安岭地区平均气温和相对湿度对ET₀的贡献率最大,松嫩平原地区风速的贡献率最大。

模拟增雨对巴里坤湖干涸湖底沉积物CO₂通量的影响

张语馨, 蒋靖佰伦, 李典鹏, 姚美思, 孙涛, 周建勤, 贾宏涛

2022, 33(1):  210-218.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.018

摘要 ( 159 )   PDF (3466KB) ( 22 )  

明确湖泊沉积物碳过程对气候变化的响应,是全面了解湖泊生态系统碳收支的重要环节。为探究未来降雨增加对沉积物碳通量的影响,本研究以新疆哈密巴里坤盐湖干涸湖底原状沉积物为对象,基于1960年以来新疆哈密地区降雨量增加速率(4 mm·10 a^-1)以及植物生长季多年降雨量分布特征,以2016年生长季(5—10月)降雨量(86 mm)为对照(T₀),设置4个模拟增雨处理,降雨量分别为94 mm(T₁)、102 mm(T₂)、110 mm(T₃)、126 mm(T₄),分析模拟增雨对沉积物CO₂通量的影响。结果表明: 与降雨前相比,各处理降雨1 d后的沉积物CO₂通量均呈增加趋势;与5—7月相比,8—10月各处理沉积物CO₂通量均有所下降。5—10月,T₀~T₃处理之间CO₂累积排放量无显著差异,T₃处理CO₂平均排放速率(0.22 μmol·m^-2·s^-1)显著高于T₄处理(0.14 μmol·m^-2·s^-1)。每月降雨第1天各处理均表现为CO₂汇,T₄处理(-0.13 μmol·m^-2·s^-1)“碳汇”功能最强;每月降雨1 d后各处理沉积物表现为CO₂源,T₃处理CO₂平均排放速率(0.34 μmol·m^-2·s^-1)显著高于其他处理;与5月相比,T₂~T₄处理CO₂排放通量显著高于8—10月。在温度相对稳定的条件下,沉积物CO₂通量与含水量、空气湿度显著相关。未来60年,降雨持续增加可能是促进干旱区盐湖沉积物CO₂排放和影响全球变暖的重要因素。

宁夏南部生态移民迁出区不同恢复模式土壤微生物群落特征

杨虎, 马巧蓉, 杨君珑, 周亮, 曹兵, 张维江

2022, 33(1):  219-228.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.036

摘要 ( 211 )   PDF (1274KB) ( 49 )  

为了揭示人工林对土壤微生物环境的作用机理,利用高通量测序技术,比较了宁南山区刺槐、河北杨、油松、青海云杉和自然恢复林地的土壤真菌、细菌群落组成及多样性,分析了土壤理化性质与优势菌群的关系。结果表明: 1)不同恢复模式土壤真菌优势菌门为子囊菌门、担子菌门、被孢霉门、未分类真菌,占总真菌群落的90%以上;细菌优势菌门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和其他细菌门,占总细菌群落相对丰度的80%以上。2)油松林地土壤真菌多样性最高,Shannon指数和 Simpson 指数分别为3.72±0.37、0.07±0.04。自然恢复林地真菌物种数量最高,Ace和Chao1指数分别为708.19±137.25、706.26±125.34;油松林地细菌多样性和物种数量都最高,Shannon、Simpson、Ace和Chao1指数分别为6.57±0.04、0.004±0.00、3439.81±41.67和3463.14±32.16。3)不同恢复模式相对丰度差异显著的真菌属为产油菌属、枝孢菌属、链格孢属,细菌属为67-14科未定名属、红色杆菌科红色杆菌属、鞘脂单胞菌科鞘脂单胞菌属。4)微生物优势菌群与土壤理化性质的冗余分析(RDA)表明,土壤容重(BD)、碳氮比(C/N)、pH是影响真菌优势菌群的主要因子,BD、氮磷比(N/P)、全磷(TP)、全碳(TC)是影响细菌优势菌群的主要因子。总体而言,不同恢复模式间真菌丰度差异性高于细菌丰度,表明真菌群落组成及其多样性对于不同树种和土壤环境变化较细菌群落更为敏感。研究结果将为宁南山区植被恢复措施及生态系统功能稳定性的维持提供理论支持。

一株高效广谱莠去津降解菌SB5的生长和降解特性

陆长鸣, 李想, 徐明恺, 李新宇, 李旭, 谷舞, 郭秋翠, 张惠文

2022, 33(1):  229-238.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.032

摘要 ( 174 )   PDF (2724KB) ( 33 )  

本研究采用富集培养技术自莠去津污染的活性污泥中分离筛选到一株具有降解三嗪类除草剂功能的菌株SB5,经形态学和16S rRNA基因分析将其初步鉴定为类节杆菌属细菌。其具有已知莠去津降解相关基因trzN、atzB及atzC。在培养基中添加葡萄糖、蔗糖、柠檬酸钠、酵母浸粉和蛋白胨可显著提高菌株SB5的生物量和对莠去津的降解效率;外加(NH₄)₂SO₄和NH₄Cl对该菌生物量起到抑制作用,但不影响其对莠去津的降解效率;外加淀粉对菌株的生物量影响不显著,但会影响其对莠去津的降解。菌株SB5在4～42 ℃、4～10初始pH及50～1000 mg·L^-1莠去津初始浓度范围内均具有较好的莠去津耐受性和莠去津降解能力。以100 mg·L^-1莠去津为唯一碳源,在37 ℃、初始pH 8.0的最佳条件下,菌株SB5在36 h内对其降解率可达到100%。降解谱分析结果表明,菌株SB5对100 mg·L^-1初始浓度的西玛津、特丁津、扑灭津、氰草津、莠灭净和扑草净6种三嗪类除草剂同样具有较好的降解效果,培养48 h后的降解率分别为86.4%、92%、98.6%、95.6%、100%和99.2%,是一株高效广谱的降解菌。菌株SB5进一步丰富了莠去津生物降解的菌种资源,其对三嗪类除草剂的高效和广谱降解功能赋予其在三嗪类除草剂复合污染的生物修复和治理技术研发方面的潜在应用价值。

稻田土壤亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌群落结构的时空特征

田茂辉, 沈李东, 刘心, 杨王挺, 金靖昊, 杨钰铃, 刘佳琦

2022, 33(1):  239-247.  doi:10.13287/j.1001-9332.202112.025

摘要 ( 235 )   PDF (2408KB) ( 47 )  

稻田是温室气体甲烷的重要排放源之一,对全球气候变化具有重要影响。由隶属于NC10门的Candidatus Methylomirabilis oxyfera (M. oxyfera)-like细菌介导的亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化是控制稻田甲烷排放的新途径。目前,有关此类微生物群落在稻田土壤中的时空分布特征及其环境影响因素尚不明确。本研究对水稻关键生育期(分蘖期、拔节期、扬花期和乳熟期)不同深度(0～40 cm)稻田土壤中M. oxyfera-like细菌的群落组成、多样性和数量进行分析。高通量测序结果表明,不同深度土壤中M. oxyfera-like细菌群落组成存在显著差异,但其随水稻生育期的变化不明显。此类微生物多样性水平随土壤深度增加呈增加趋势。定量PCR结果显示,供试土壤中M. oxyfera-like细菌16S rRNA基因丰度为5.73×10⁶～2.56×10⁷ copies·g^-1(干重),其丰度在10～20 cm土壤中最高,并且随着水稻的生长呈降低趋势。相关性分析发现,土壤有机碳含量和pH分别对M. oxyfera-like细菌的群落结构和丰度有显著影响。上述结果表明,稻田土壤中M. oxyfera-like细菌的群落分布存在一定的时空异质性,其主要受土壤有机碳和pH变化的影响。

不同栖境条件下斑衣蜡蝉自然种群的影响因子

暴可心, 党英侨, 王小艺, 崔建州

2022, 33(1):  248-254.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.037

摘要 ( 185 )   PDF (1494KB) ( 27 )  

为探明人工林和近自然林栖境下斑衣蜡蝉自然种群生长发育与种群动态变化的差异,明确斑衣蜡蝉死亡的敏感虫期和主要作用因子,为斑衣蜡蝉的预测预报和防治提供依据。本研究采用跟踪调查法,构建了斑衣蜡蝉的发育历期和种群生命表,并计算致死因子排除作用控制指数和各发育阶段致死力K值,绘制存活曲线和种群数量变动关键因子分析图,对比分析不同栖境条件下斑衣蜡蝉种群变化趋势及其主要影响因素。结果表明: 人工栖境和近自然栖境下斑衣蜡蝉世代的发育历期存在极显著差异,后者较前者延迟25.7 d;两种栖境下1～3龄若虫期和成虫产卵前期的发育历期均存在显著差异,仅4龄若虫期无显著差异。人工栖境和近自然栖境下斑衣蜡蝉世代总死亡率分别为83.6%和98.6%。人工林栖境下斑衣蜡蝉种群趋势指数显著高于近自然林,其中在人工林栖境中斑衣蜡蝉种群数量易剧增,而在近自然林栖境中种群数量呈下降趋势。两种栖境下斑衣蜡蝉的存活曲线均趋于Deevey-Ⅲ型,并均以卵期“寄生性天敌”的排除作用控制指数(EIPC)最高,分别为1.3和1.6;卵期总K值最大,分别为0.2和0.3;天敌K值回归斜率最高,均为0.6。研究结果显示,近自然林栖境条件对斑衣蜡蝉种群数量具有明显的抑制作用,能够实现对斑衣蜡蝉自然调控的效果。

大洋性头足类胃和肠道中的微塑料——以秘鲁外海茎柔鱼为例

王亚新, 范江涛, 贡艺, 牛成功, 陈新军

2022, 33(1):  255-260.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.038

摘要 ( 212 )   PDF (1144KB) ( 29 )  

海洋动物摄入微塑料已得到广泛证实,但对于大洋性头足类动物仍存在较大空白。茎柔鱼是头足类商业捕捞中产量最高的物种,在东太平洋生态系统占主导地位。本研究以秘鲁外海茎柔鱼成体为对象,定量分析胃和肠道内微塑料的丰度与组成,并探究微塑料在组织和性别间的潜在差异。结果表明: 茎柔鱼雌、雄个体相同组织内存在相似的微塑料丰度与组成。组织间比较发现,茎柔鱼胃中微塑料的丰度和粒径均高于肠道,胃单位组织重量的丰度低于肠道。胃和肠道中微塑料形状均以纤维为主(占比>94.3%),颜色以蓝色和黑色为主(总占比>79.5%),聚合物类型主要是密度大于海水的赛璐酚(占比74.4%)和聚丙烯酸(占比11.0%),这些微塑料在下沉过程中可能被白天栖息在深海的茎柔鱼所摄入,初步反映了秘鲁渔场水体中的微塑料分布特征。研究结果有助于了解大洋性头足类的微塑料污染现状,并为进一步研究微塑料对头足类的生态效应提供基础。

基于稳定同位素技术的增殖放流牙鲆群体鉴别

王青林, 于姗姗, 靳晓敏, 任建功, 司飞, 孙桂清, 孙朝徽, 白曾齐

2022, 33(1):  261-267.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.023

摘要 ( 161 )   PDF (1159KB) ( 31 )  

牙鲆是我国黄渤海重要的增殖放流鱼类,野生群体和放流群体的鉴别是评估牙鲆增殖效果的前提。为了研究稳定同位素技术在增殖放流牙鲆群体鉴别中的应用,本研究以秦皇岛近海增殖放流区捕捞牙鲆幼鱼为对象,先使用项目组前期开发的形态学和分子标记相结合的方法区分野生群体和放流群体,再分别测定肌肉碳、氮稳定同位素值和耳石(全耳石和耳石核心区域)碳、氧稳定同位素值,并以养殖群体为对照。结果表明: 利用肌肉δ¹³C值(野生群体:-17.19‰±0.73‰;放流群体:-17.10‰±0.61‰;养殖群体:-20.75‰±0.07‰)和δ¹⁵N值(野生群体:11.81‰±0.38‰;放流群体:11.62‰±0.48‰;养殖群体:8.64‰±0.60‰)及全耳石中δ¹³C值(野生群体:-4.47‰±0.35‰;放流群体:-4.63‰±0.29‰;养殖群体:-6.59‰±0.58‰)可鉴别出养殖群体,但是无法区分野生群体和放流群体;利用耳石核心区δ¹³C值(野生群体:-4.66‰±0.30‰;放流群体:-5.41‰±0.21‰;养殖群体:-5.37‰±0.19‰)可鉴别出野生群体。3个群体全耳石和耳石核心区δ¹⁸O值均有重叠,无法对群体进行鉴别。表明利用耳石核心区δ¹³C值可鉴别重建牙鲆幼鱼群体中的野生群体和放流群体,并在生殖洄游亲鱼群体的鉴别方面有一定的应用前景,这为后续估计增殖放流对牙鲆早期资源量的补充及深入开展增殖放流效果评估工作提供了基础数据和技术手段。

综合评述

城市绿地土壤健康质量问题与对策

韩继刚, 李刚, 张维维, 刘文, 刘舒, 马想, 张浪, 朱永官

2022, 33(1):  268-276.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.009

摘要 ( 246 )   PDF (557KB) ( 68 )  

城市绿地土壤质量是保障绿化植物健康生长的基础,也是保障绿地为城市及其居民提供健康生态系统服务和城市可持续发展的重要基础。目前在提升城市绿地土壤质量方面,主要关注了肥力质量和环境质量方面的问题,对健康质量方面的问题还较少关注。本文综述了土壤健康质量的概念、内涵及其评价指标,总结了城市绿地土壤健康质量所面临的主要问题和挑战,提出了提升城市绿地土壤健康质量的途径和策略,展望了今后有关城市绿地土壤健康质量的研究方向。旨在引起人们对城市绿地土壤质量,特别是城市绿地土壤健康质量的重视,以充分认识到全面提升城市绿地土壤质量、为城市可持续发展和生态城市建设提供有力支撑的重要意义。

土壤可溶性有机氮研究进展

全智, 刘轩昂, 刘东

2022, 33(1):  277-288.  doi:10.13287/j.1001-9332.202201.010

摘要 ( 450 )   PDF (1154KB) ( 198 )  

可溶性有机氮(SON)和无机氮是陆地生态系统氮循环过程中重要的氮素形态,互为“源”和“汇”。陆地生态系统中氮素和其他营养元素的矿化、固持、淋溶和植物吸收均与SON有密切的联系。SON在土壤物质循环和养分流动等动态过程中的作用越来越受到关注,已成为生态学、环境学、土壤学、水文学等研究领域的热点之一。本文综述了国内外对土壤SON的研究进展,包括SON的定义和测定、SON库容大小和组成、植物和微生物对SON的吸收利用、SON来源及其影响因素、SON在土壤中的转化运移和淋失等。综合国内外研究结果发现,土壤SON是一个复杂的多组分可溶性有机物的混合物,主要为难降解的物质(惰性成分),能快速矿化分解的物质(活性成分)占比较低。由于惰性成分和活性成分在周转速率上的差异,SON在生态系统氮循环中的地位不能完全通过SON的容量特征来反映。因此,为了更准确地反映SON在氮周转、氮吸收和氮流失中的作用,未来需要创新研究方法并对SON组分加以区分:研究SON在氮转化和氮吸收中的作用时,重点关注SON中的活性成分;研究SON在氮淋溶径流损失中的贡献时,则重点关注SON中的惰性成分。