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    2022年 第33卷 第5期    刊出日期:2022-05-15
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    2022, 33(5):  1152-1152. 
    摘要 ( 23 )   PDF (8282KB) ( 0 )  
    主编观点
    自然生态价值、生态资产管理及价值实现的生态经济学基础研究——科学概念、基础理论及实现途径
    于贵瑞, 杨萌
    2022, 33(5):  1153-1165.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.006
    摘要 ( 65 )   PDF (4218KB) ( 0 )  
    自然界的生态系统为人类繁衍发展提供各式各样的生活、生产和生计的环境条件与自然资源。基于自然规律的生态系统管理是人类社会不断认知自然生态价值、保护利用自然环境和资源、创造积累生态资产、维持社会经济系统永续发展的基本途径。以此为核心认知的区域生态经济学或经济生态学,正在成为探讨人类世地球系统演变及社会经济可持续发展问题的科学研究前沿。本文以大尺度区域宏观生态系统科学为学术视角,以生态系统的多功能性与多元价值观为基础,综合论述了自然生态价值、生态资产、生态产品等基本概念;从生态学、社会学和经济学融合角度,分析讨论了生态资产形成与变化、生态产品生产与消费、生态投资与生态资产损益等过程原理;提出了区域生态资产的系统经营与生态价值实现途径,期望为我国及区域生态系统价值及生态资产的评估,生态产业及生态价值实现体系的发展提供理论和方法学参考。
    研究论文
    长白落叶松含碳率分析及含碳量异速生长模型
    张悦, 谢龙飞, 董利虎
    2022, 33(5):  1166-1174.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.009
    摘要 ( 49 )   PDF (2372KB) ( 0 )  
    森林碳储量约占陆地碳储量的45%,准确评估森林碳储量对于森林的科学经营管理及规划具有重要意义。基于2015—2018年黑龙江省佳木斯市孟家岗、尚志帽儿山、小九林场以及东京、林口林业局的77棵人工长白落叶松的解析木数据,分析5种树木成分(即干材、树皮、树枝、树叶和树根)的含碳量分配及含碳率变化,构建了长白落叶松总量及各分项的一元及二元可加性含碳量模型,模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法,并采用“刀切法”对模型进行检验,评价其预测能力。结果表明:各分项加权平均含碳率差异显著,树枝(49.3%)>树皮(48.7%)>树叶(48.5%)>干材(48.2%)>树根(47.1%)。地上含碳量约占总含碳量的80%,地下含碳量约占20%。可加性含碳量模型的调整后确定系数Ra2大于0.89,平均绝对误差(MAE)小于4.1 kg,绝大多数模型的平均绝对误差百分比(MAE%)小于30%。引入树高变量,可以有效地提高大部分含碳量模型的拟合效果和预测能力。其中,总量、地上、干材和树皮含碳量模型拟合效果较好,树枝、树叶、树根和树冠含碳量模型拟合效果相对较差。
    混交比例对长白落叶松和水曲柳混交林碳储量及其分配格局的影响
    闫嘉杰, 李凤日, 谢龙飞, 苗铮, 董利虎
    2022, 33(5):  1175-1182.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.002
    摘要 ( 45 )   PDF (1092KB) ( 1 )  
    以长白落叶松和水曲柳混交林为研究对象,根据长白落叶松和水曲柳的栽植行数比选择4种不同行状混交比例的林分(类型Ⅰ:5∶3;类型Ⅱ:6∶4;类型Ⅲ:5∶5;类型Ⅳ:1∶1),建立长白落叶松和水曲柳生物量似乎不相关模型,分析林分各林层和生态系统碳储量的差异及其分配规律。结果表明: 不同林分类型的乔木层碳储量为39.86~50.12 t·hm-2,类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ的乔木层碳储量显著高于类型Ⅲ;林下植被层碳储量为0.10~0.30 t·hm-2,类型Ⅱ的林下植被层碳储量显著高于其他类型;凋落物层碳储量为4.43~6.96 t·hm-2,类型Ⅱ、Ⅲ凋落物层碳储量显著高于其他类型;土壤层碳储量为34.97~54.66 t·hm-2,类型Ⅱ土壤层碳储量显著高于其他类型。在整个生态系统中,林分类型Ⅰ~Ⅳ碳储量分别为90.43、108.27、85.83、89.92 t·hm-2,类型Ⅱ生态系统碳储量显著高于其他类型。乔木层和土壤层为生态系统主要碳库,分别占生态系统碳储量的43.3%~55.7%和38.7%~50.5%。建议在未来的营林造林中,以6行长白落叶松和4行水曲柳交替种植。
    辽西樟子松人工林净生态系统碳交换
    高翔, 周宇, 孟平, 裴松义, 张劲松
    2022, 33(5):  1183-1190.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.001
    摘要 ( 39 )   PDF (1456KB) ( 0 )  
    樟子松是三北地区造林的主要树种之一,研究樟子松人工林净生态系统碳交换(NEE)及其影响要素对理解我国人工林碳平衡有重要意义。本研究以辽西樟子松人工林为对象,采用涡度相关系统及其配套设备于2020年对樟子松人工林NEE和环境要素进行了原位连续观测。结果表明: 在0.5 h尺度上,1—12月夜间为碳源,白天为碳汇,且受干旱影响5—8月下午碳吸收受到明显抑制。在日尺度上,受干旱影响,控制夜间NEE季节动态的主要要素为土壤温度和土壤湿度,控制白天NEE季节动态的主要要素为土壤湿度和饱和水汽压差;土壤干旱时降水可促进夜间和白天NEE,并导致光合呼吸参数升高。在月尺度上,白天NEE与表观量子利用效率和最大光合速率均呈显著负相关,当空气温度小于5 ℃时,10 ℃生态系统呼吸和生态系统呼吸温度敏感性随空气温度降低而呈线性增加。2020年辽西樟子松人工林NEE积累量为-145.17 g C·m-2,表现为弱碳汇。
    不同林分类型林缘华北落叶松细胞特征
    汪椿凯, 黄选瑞, 李雪, 姜雨, 王小雪, 张先亮
    2022, 33(5):  1191-1198.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.010
    摘要 ( 25 )   PDF (5113KB) ( 0 )  
    以塞罕坝机械林场华北落叶松纯林及华北落叶松-白桦混交林为对象,研究林地边缘华北落叶松边界木与林内木径向生长、年轮细胞大小及数量的差异,分析林缘对不同林分类型华北落叶松径向生长及细胞特征的影响。结果表明: 纯林中边界木的径向生长显著快于林内木,年轮总宽、早材和晚材总生长量在边界木较林内木分别增加48.9%、58.9%和29.6%,而混交林边界木与林内木的径向生长差距并不明显。纯林边界木早材细胞总数、早材大细胞和小细胞数量较林内木分别增加63.3%、55.6%和70.0%,晚材细胞总数、晚材大细胞和小细胞数量边界木较林内木分别增加35.4%、37.5%和28.5%,而早晚材细胞大小在边界木与林内木间无显著差异。混交林边界木早晚材细胞数量与林内木无显著差异,但边界木早材细胞大小较林内木增大50.0%,边界木早材最大细胞、最小细胞、大细胞及小细胞的大小较林内木分别增大28.6%、33.3%、16.6%和25.0%。通过混交的方式营造混交林可以有效地缓解林缘导致的纯林中边界木生长过快而林内木生长较慢的现象。
    采伐剩余物不同处理方式对杉木幼林土壤有机氮组分的影响
    王海珍, 陆宇明, 张磊, 李啸灵, 林伟盛, 郭剑芬
    2022, 33(5):  1199-1206.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.007
    摘要 ( 46 )   PDF (972KB) ( 0 )  
    采伐剩余物不同处理方式会改变输入土壤的有机质数量和质量,直接或间接影响土壤的养分组成与含量。氮作为重要的土壤养分之一,其有机氮组分对采伐剩余物不同处理方式的响应仍不明确。本研究在福建省三明市格氏栲自然保护区内,对50多年生的杉木成熟林皆伐后的采伐剩余物分别进行清除、保留、火烧处理,并种植杉木5年时,采用H2SO4水解法对不同土层(0~10、10~20 cm)土壤有机氮组分及其影响因素进行研究。结果表明: 保留处理显著提高了土壤有机氮及活性组分的含量。0~10 cm土层中,保留处理土壤有机氮含量(3.36 g·kg-1)分别是清除处理、火烧处理的1.5和1.3倍,活性氮Ⅰ、Ⅱ含量也以保留处理最高;10~20 cm土层中,保留处理土壤有机氮和活性氮Ⅱ含量(2.20、0.73 g·kg-1)也显著高于清除和火烧处理,而且保留处理的活性氮指数Ⅱ(33.9%)显著高于火烧处理(26.1%)。两个土层均以保留处理的总碳、可溶性有机碳、可溶性有机氮含量,以及微生物生物量碳、氮最高。与清除处理相比,保留处理显著提高0~10 cm土层细菌(革兰氏阳性菌、阴性菌)含量;10~20 cm土层中,保留处理的真菌含量最高,放线菌含量最低。相关分析表明,土壤有机氮及活性组分与土壤总碳、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物生物量及土壤细菌(革兰氏阳性菌、阴性菌)、真菌呈显著正相关,与放线菌呈显著负相关。保留处理有利于提高土壤有机氮及活性氮组分含量,改善土壤生化性质,对土壤微生物群落组成具有积极的影响,是维持土壤肥力和提高森林生产力的有效经营管理措施。
    基于MaxEnt模型预测气候变化下杉木在中国的潜在地理分布
    陈禹光, 乐新贵, 陈宇涵, 程武学, 杜金贵, 钟全林, 程栋梁
    2022, 33(5):  1207-1214.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.024
    摘要 ( 37 )   PDF (2527KB) ( 0 )  
    为研究杉木在中国的分布特征及其对气候变化的响应模式,本研究基于现有分布记录,应用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统方法,结合气候、地形等环境要素,预测杉木在当前和未来气候变化下的潜在适生区。结果表明: 影响杉木分布的最主要因素是年平均降水量,在当前气候下,杉木适生区合计面积328万km2,占全国陆地总面积的34.5%,低、中和高适生区分别占18.3%、29.7%与52.0%。在未来气候情景下,杉木生长的适宜性在我国总体上呈上升趋势,适生区面积随气候变化增大,且明显向北扩张,南方湿润亚热带地区形成集中连片高适生区。模型经受试者工作特征曲线检验,训练集平均受试者工作特征曲线下面积为0.91,可信度高。
    黔中喀斯特次生林优势物种空间分布格局及关联性
    杨文松, 容丽, 叶天木, 王梦洁, 李璇, 王琪, 李婷婷, 曾珍
    2022, 33(5):  1215-1222.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.008
    摘要 ( 29 )   PDF (3717KB) ( 0 )  
    以黔中天龙山2 hm2喀斯特次生林为对象,采用成对相关函数g(r)结合完全随机模型(CSR)研究重要值前4位优势树种的空间分布格局及其关联性。结果表明: 样地树种的径级结构呈倒“J”型分布,在优势树种窄叶石栎和圆果化香的影响下,第Ⅴ径级(≥10 cm)的数量较多。窄叶石栎呈现倒“J”型分布,种群更新良好,处于生长发育初级阶段;而圆果化香和云南鼠刺随着径级的增大数量逐渐递增,成年树、大树数量远多于幼树、小树,表明该种群更新不足,处于生长发育的中后期并逐渐衰退。除窄叶石栎外,其余优势树种整体呈现出在较大尺度上聚集分布,聚集程度随着尺度的增大逐渐下降并趋于随机分布,此规律在幼树径级中表现得尤为突出;而受各种因素的影响,各个树种不同径级呈现出不同的空间分布格局。在种间关联上,4个优势树种之间大多呈现负关联或者无关联关系,树种重要值越高与其他优势树种关联程度越低,呈现负关联的2个树种在小尺度上关联程度最低,随着尺度的增大负关联程度逐渐降低并趋向于无显著关联。
    亚热带砂岩发育森林土壤酚氧化酶活性测定方法优化
    夏允, 施佳淇, 肖华翠, 王全成, 杨柳明, 范跃新
    2022, 33(5):  1223-1232.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.016
    摘要 ( 32 )   PDF (2078KB) ( 0 )  
    酚氧化酶在土壤有机质降解过程中起重要作用,然而,目前用于测定土壤酚氧化酶活性的方法尚未统一。本研究以亚热带地区砂岩发育的3种不同林分的森林土壤为对象,探讨底物类型、pH值、土壤储存条件、储存时间、底物浓度、水土比、培养时间和温度对土壤酚氧化酶活性的影响,以期建立统一、可比较的测定亚热带森林土壤酚氧化酶活性的方法。结果表明: 浸提液pH值显著影响土壤酚氧化酶活性,且与目前普遍使用的左旋多巴胺(L-DOPA)相比,2,2′-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)-二胺盐(ABTS)所测得的氧化酶活性更高、适用pH值范围更广,说明ABTS可能更适合作为测定亚热带森林酸性土壤酚氧化酶活性的底物。储存方式显著影响酚氧化酶活性,3种供试土壤样品酚氧化酶活性均随时间呈降低的趋势,降幅表现为风干> 4 ℃冷藏> -20 ℃冷冻> -80 ℃冷冻,表明在无法保证快速测定土壤酚氧化酶活性的情况下,冷冻保存方式更有利于维持土壤酚氧化酶活性。底物浓度、水土比以及培养时间和温度均影响土壤酚氧化酶活性。当土壤样品与浸提液比例为1∶100时,选择2 mmol·L-1浓度的ABTS为底物,在25~30 ℃下培养4 h,测定酚氧化酶活性结果重复性好、灵敏度高,是测定亚热带森林酸性土壤酚氧化酶活性的最优条件。
    入侵毛竹皆伐对亚热带森林土壤微生物生物量和酶活性的影响
    汪亚芳, 刘宗悦, 张宝刚, 余树全, 蔡延江
    2022, 33(5):  1233-1239.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.015
    摘要 ( 65 )   PDF (617KB) ( 2 )  
    去除入侵植物是恢复入侵地生态系统的首要步骤。本文研究了天目山毛竹纯林(完全入侵)、入侵毛竹皆伐林(皆伐后经过5年自然更新)和常绿阔叶林(未入侵)的土壤微生物生物量及多种土壤酶活性特征。结果表明: 与毛竹纯林相比,入侵毛竹皆伐林土壤有机碳(SOC)、硝态氮、有效磷和速效钾含量显著升高;土壤微生物生物量碳(MBC)和磷(MBP)显著升高,而土壤微生物生物量氮(MBN)显著降低;α-葡萄糖苷酶(AG)、β-葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酚氧化酶(POX)活性显著升高,而纤维二糖水解酶(CBH)、β-N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)和过氧化物酶(PER)活性未发生显著改变。土壤AG、BG和LAP活性与SOC和MBC呈显著正相关;POX活性与硝态氮含量呈显著正相关。此外,入侵毛竹皆伐林土壤MBC、MBN和MBP及AG、BG、NAG、LAP和ACP活性均显著高于常绿阔叶林。综上,入侵毛竹皆伐促进了森林土壤养分含量、微生物生物量和酶活性的提高,是恢复入侵地森林土壤质量的有效措施,研究结果可为亚热带森林毛竹入侵治理提供科学依据。
    1992—2018年内蒙古自治区植被动态演替特征及驱动力
    吕基新, 赖勇, 耿守保, 陈升忠
    2022, 33(5):  1240-1250.  doi:10.13287/j.1001-9332.202202.020
    摘要 ( 31 )   PDF (5901KB) ( 0 )  
    人类的建设与破坏活动是植被动态变化的重要根源之一,利用遥感探究植被演替的量化监测过程及驱动力能够很好揭示人类活动对生态本底的影响。本研究利用欧洲航天局逐年土地覆被数据及地理学信息图谱方法,从植被型组、植被型尺度分析1992—2018年内蒙古自治区植被动态演替方向、演替速度及演替序列,明晰植被演替特征并量化其演替驱动力。结果表明: 研究期间,内蒙古自治区植被数量结构为“植增荒减”,具体年增长速率依次为耕地(353.10 km2)>草原(243.92 km2)>森林(-16.22 km2)>灌丛(-120.37 km2)>荒漠(-556.31 km2),并且空间相邻分布的草原、荒漠、灌丛三者的面积变化存在权衡关系。植被演替空间呈“绿进沙退”格局,演替热点集中于西辽河平原、内蒙古中部荒漠-草原交界处及黄河沿岸;植被演替序列结构复杂,进展、逆行演替相互交错,不同群落演替流量的截流率差距突出,其中,植被型组草原、灌丛与植被型草地、雨养农田群落在演替过程中截获最多演替流量。植被动态演替的核心驱动力为农牧业生产、经济发展水平、人口规模、生态工程、气候变化。作为“植物群落学-景观生态学”的实例研究,本研究结果可为植被格局优化、演替等级提升等生态措施实施空间的划定提供科学依据。
    放牧对全球草地生态系统碳氮磷化学计量特征影响的Meta分析
    刘玉祯, 刘文亭, 杨晓霞, 李彩弟, 冯斌, 俞旸, 张春平, 董全民
    2022, 33(5):  1251-1259.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.011
    摘要 ( 31 )   PDF (2756KB) ( 0 )  
    为明确全球尺度下放牧管理措施对草地生态系统碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,提高草地生态系统管理水平,本研究选取国内外83篇中英文文献进行Meta分析,并通过亚组分析探讨了放牧家畜组合(羊单牧、牛单牧和牛羊混牧)和放牧强度(轻度、中度、重度)对草地生态系统叶片、凋落物、根系,以及土壤C、N、P化学计量特征的影响。结果表明: 放牧会显著降低叶片和凋落物C含量、C/N、C/P,增加N、P含量及N/P;显著降低根系和土壤C、N含量,C/P和N/P,增加P含量和C/N。叶片、凋落物化学计量特征变化对牛、羊单独放牧响应更为明显,而根系、土壤化学计量特征变化则对混牧响应更为明显,重度放牧会对草地生态系统化学计量特征产生更大的影响。放牧会降低土壤N含量,增加P含量,表明放牧对草地N、P含量的影响路径不同。进一步研究N、P含量变化对放牧活动不平衡响应机制,将放牧方式、强度的影响纳入草地生态系统预测、管理模型,能够有效提高草地生态系统管理水平。
    模拟降雨量变化对黄河三角洲湿地植物群落特征的影响
    侯雅琳, 韩广轩, 朱连奇, 李新鸽, 周英锋, 许景伟
    2022, 33(5):  1260-1266.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.012
    摘要 ( 23 )   PDF (1408KB) ( 0 )  
    气候变化背景下,降雨变化能够深刻影响河口湿地土壤水盐条件,而土壤水盐条件是影响植物群落特征的关键环境因子。本研究以黄河三角洲湿地植物群落为对象,依托野外降雨控制试验平台(减雨60%、减雨40%、自然对照、增雨40%、增雨60%),探讨了经过6年降雨处理后湿地植物群落特征对降雨量变化的响应及机制。结果表明: 随降雨量增加,土壤电导率显著降低,土壤湿度显著增大。降雨量变化影响了植物群落物种组成,增雨处理降低了碱蓬和盐地碱蓬的优势地位,提高了荻和白茅的优势地位。随降雨量增加,植物群落Shannon指数和Margalef丰富度指数显著提高。与对照相比,增减雨处理均降低了群落频度、多度和盖度,增雨60%处理群落频度显著降低54.9%,减雨60%、减雨40%、增雨40%、增雨60%处理群落多度分别显著降低38.9%、33.8%、35.8%和45.7%。随降雨量增加,植物群落地上生物量显著增加,但可能受淹水胁迫的影响,增雨60%处理地上生物量显著低于增雨40%。Margalef丰富度指数与地上生物量呈显著正相关;地上生物量、Shannon指数、Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数均与土壤电导率呈显著负相关;地上生物量与土壤湿度呈显著正相关。降雨量变化通过改变黄河三角洲湿地土壤水盐条件显著影响了植物群落生长特征、物种组成和多样性。
    旱化对浙江山地沼泽湿地土壤与植物碳氮磷含量的影响
    杨乐, 何莹, 李东宾, 岳春雷, 朱弘, 张飞英, 李贺鹏
    2022, 33(5):  1267-1274.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.029
    摘要 ( 31 )   PDF (519KB) ( 2 )  
    因受到气候变暖、人为干扰等因素的影响,浙江省山地沼泽湿地面临着缺水旱化的问题,泥炭藓沼泽、草本沼泽逐渐退化成旱化的沼泽。在山地沼泽旱化的过程中,山地沼泽湿地土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量比的变化趋势尚不明确。本研究选取浙江5块不同旱化程度的山地沼泽湿地,分析土壤表层0~60 cm剖面上土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、土壤pH值、土壤容重等,以及植物样方地上生物量、植物粉碎混合样的有机碳(OC)、TN、TP。结果表明: 浙江山区沼泽湿地SOC、TN含量丰富,但TP含量低;随着山区沼泽湿地的旱化,容重、pH值、地上生物量上升,而SOC、TN、TP、C∶N、C∶P、N∶P呈下降趋势,容重、pH值与SOC、TN、TP均呈显著线性负相关;不同旱化程度的浙江山区沼泽湿地土壤C、N、P等元素的累积量与植物凋落物输入量、湿地氧气条件、凋落物分解的难易程度等因素有关。浙江山地沼泽湿地旱化趋势明显,土壤C、N、P等营养元素的含量下降,而植物由湿生群落向中性群落演替,植物中C、N、P含量随着植物种类的变化而变化,与土壤C、N、P含量的变化关系不耦合。
    点格局研究过程中K-函数的累积效应
    王鑫厅, 王殿杰, 李海兵, 邰阳, 姜超, 刘芳, 李素英, 苗百岭
    2022, 33(5):  1275-1282.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.005
    摘要 ( 33 )   PDF (3996KB) ( 0 )  
    植物种群空间格局是生态学研究的基本问题之一, 点格局分析已成为植物种群空间格局研究的重要方法之一, 其中, Ripley's K函数是点格局常用分析方法。然而, 由于Ripley's K函数具有累积效应, 这种累积效应可能会导致特定的格局特征。为了探讨Ripley's K函数的累积效应如何影响种群格局研究结果, 以大针茅种群数据为基础, 通过R软件模拟聚集分布、随机分布和均匀分布3种格局类型, 对比使用具有累积效应的Ripley's K函数和不具有累积效应的成对相关函数进行分析。结果表明: 对于聚集分布和均匀分布, Ripley's K函数的累积效应表现在2个方面: 一方面增加了聚集分布(或均匀分布)的尺度, 另一方面能够检测到聚块或负相互作用范围在取样空间的分布差异而表现出不同的格局特征。而对于随机分布, Ripley's K函数没有累积效应。因此, 在种群格局研究过程中, 通过重复取样且Ripley's K 函数与成对相关函数相结合的方法探讨种群格局, 更能揭示空间格局的本质特征。
    生物质炭配施有机物料对贫瘠红壤酶活性和微生物碳源代谢功能的影响
    白美霞, 司徒高铭, 李松昊, 邬奇峰, 梁辰飞, 秦华, 陈俊辉
    2022, 33(5):  1283-1290.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.017
    摘要 ( 30 )   PDF (1432KB) ( 0 )  
    为进一步促进红壤固碳培肥,于2017和2018年通过田间试验研究了两种有机物料(玉米秸秆和羊粪)单施以及与生物质炭配施对贫瘠红壤养分含量、碳转化相关酶活性和微生物底物利用速率的影响。试验设置6个处理,即不施有机物料(对照)、玉米秸秆、羊粪、单施生物质炭、玉米秸秆与生物质炭配施、羊粪与生物质炭配施。结果表明:与对照相比,有机物料施用显著增加了土壤pH值、有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量;与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与秸秆或羊粪配施显著增加了土壤有机碳、速效钾和碱解氮含量,但两者无交互效应。与对照相比,有机物料施用显著提高了β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CB)、β-木聚糖苷酶(XYL)和过氧化物酶(PERO)活性;与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施处理酚氧化酶、过氧化物酶活性分别显著降低了28.6%、22.2%;与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理α-葡萄糖苷酶(AG)、BG、XYL和PERO活性分别显著降低了46.1%、50.9%、41.6%和31.3%。与对照相比,有机物料施用显著提高了土壤基础呼吸和微生物对碳水化合物的利用速率,而生物质炭配施处理对碳水化合物、羧酸类底物的利用速率存在显著抑制作用。微生物碳源利用速率与BG和PERO活性呈显著正相关。因此,有机物料与生物质炭配施更有利于提高土壤养分含量,降低有机碳分解酶和微生物碳源代谢活性,从而促进红壤固碳培肥,有利于贫瘠红壤的地力提升。
    甘南高寒草甸海拔梯度上功能多样性与生态系统多功能的关系
    刘旻霞, 张国娟, 李亮, 穆若兰, 徐璐, 于瑞新
    2022, 33(5):  1291-1299.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.003
    摘要 ( 36 )   PDF (1197KB) ( 0 )  
    植物群落功能多样性与生态系统多功能的关系是近年来生态学研究的新视角,以往的研究多关注植物群落功能多样性与单一生态系统功能的关系,缺乏对生态系统多功能的理解。本研究以甘南高寒草甸植物群落为对象,选取地上生物量、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷、土壤速效氮和土壤速效磷6个功能指标,运用Bartlett球形度检验与多阈值分析法,分析甘南高寒草甸海拔梯度上植物群落功能多样性与生态系统多功能的关系。结果表明:不同海拔植物群落组成差异显著,且海拔3500 m物种丰富度、植物盖度显著高于其他海拔。一元、多元功能多样性随海拔升高总体呈降低趋势,且海拔间差异显著。冗余分析发现,一元、多元功能丰富度、功能均匀度、Rao的二次熵均与土壤温度、土壤含水量、土壤容重呈显著正相关,与土壤pH、土壤电导率呈显著负相关。在较大阈值范围(6%~89%)内,功能多样性对生态系统多功能具有显著正效应;基于相关分析、最优回归模型和随机森林模型分析发现,功能多样性中多元功能丰富度指数与生态系统多功能具有显著正线性关系,同时多元功能丰富度也是生态系统多功能的主要驱动因素。总体来看,功能丰富度对青藏高原高寒草甸生态系统多功能的影响最为显著。
    黄腐酸对干旱胁迫下黄瓜光合特性及产量和品质的影响
    刘彩娟, 吕春雨, 艾希珍, 毕焕改
    2022, 33(5):  1300-1310.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.014
    摘要 ( 33 )   PDF (3750KB) ( 0 )  
    黄腐酸(FA)可参与植物耐旱性的调控,但关于其对干旱胁迫下黄瓜光合作用的调控机制尚不清楚。本研究以‘津优35'黄瓜为试材,采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱,通过喷施不同浓度(0、100、300、500、700、900 mg·L-1)FA,研究其缓解黄瓜干旱胁迫的浓度效应及其对光合关键酶活性、叶绿体超微结构、叶绿素荧光参数、水分利用效率及产量和品质的影响。结果表明: 室内试验中,与对照(0 mg·L-1)相比,不同浓度FA处理均显著提高了干旱胁迫下黄瓜幼苗的叶片相对含水量和叶面积,降低旱害指数、丙二醛含量和电解质渗漏率,随着FA浓度的增加其缓解效应呈现先升高后下降的趋势,且以700 mg·L-1 FA的作用效果最好。FA显著增加干旱胁迫下黄瓜幼苗的叶绿素含量、Rubisco和Rubisco活化酶(RCA)活性及基因表达、净光合速率(Pn)、最大光化学效率和实际光化学效率、单位面积吸收光能、捕获光能、电子传递的量子产额和PSⅠ活性,降低K点的上升,维持叶绿体超微结构。温室控水试验表明,FA可显著增加干旱胁迫下温室黄瓜的水分利用效率,促进干物质量的积累,增加果实中Vc、可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量,降低单宁含量。综上,施用FA可在干旱条件下提高温室黄瓜产量,改善果实品质。
    外源褪黑素对干旱胁迫下黑麦草和苜蓿抗氧化能力及养分吸收的影响
    王慧, 王冬梅, 张泽洲, 任怀新, 黄薇, 谢正丰
    2022, 33(5):  1311-1319.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.004
    摘要 ( 36 )   PDF (2531KB) ( 0 )  
    以黑麦草和苜蓿为对象,分别叶面喷施和根施100 μmol·L-1的褪黑素溶液,在干旱胁迫下测定了生物量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性、养分含量(有机碳C、全氮N、全磷P)等指标,研究外源褪黑素对干旱胁迫下植物抗氧化能力及养分吸收的影响。结果表明: 干旱胁迫下,黑麦草和苜蓿的地上、地下生物量显著降低,外施褪黑素能够有效缓解干旱胁迫对黑麦草和苜蓿生长的抑制作用,叶面喷施和根施褪黑素使干旱胁迫下黑麦草的生物量分别增加14.5%和29.6%,苜蓿的生物量分别增加36.6%和49.1%。干旱胁迫下,黑麦草的SOD、POD活性和苜蓿的SOD活性显著降低,外施褪黑素显著提高黑麦草和苜蓿的SOD、POD、CAT活性,减少叶片中MDA的积累,使叶片相对电导率显著下降,抗氧化能力显著提高。干旱和外施褪黑素对黑麦草和苜蓿有机碳含量无显著影响。干旱胁迫下,黑麦草叶片和根中的N、P含量以及苜蓿根中的N含量降低,外施褪黑素提高黑麦草和苜蓿根和叶片中的N、P含量,这表明褪黑素对干旱胁迫下黑麦草和苜蓿的养分吸收有一定的调节作用。施用褪黑素不仅能改善植物的抗氧化能力,还能调节养分吸收以增强植物对干旱胁迫的适应性,而且叶面喷施褪黑素效果好于根施。
    水分和腐植酸对燕麦果聚糖代谢的影响
    李英浩, 王琦, 赵宝平, 米俊珍, 柳妍娣, 张志芬, 刘景辉
    2022, 33(5):  1320-1330.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.018
    摘要 ( 23 )   PDF (5878KB) ( 0 )  
    探讨水分和腐植酸(HA)对燕麦不同器官非结构性碳水化合物(NSC)积累与分配的影响,进一步明确水分和HA对燕麦糖代谢和粒重形成的作用机制,可为旱作地区燕麦的推广种植提供理论指导和技术支撑。试验以‘蒙农大燕1号'和‘内燕5号'两个燕麦品种为材料,分别在旱作(无灌溉)和有限灌溉(拔节期和抽穗期每次灌水60 mm)两个水分条件下喷施HA与清水(CK),研究燕麦开花后不同时期NSC组分在茎、叶、穗中的动态变化以及叶片中碳代谢相关酶活性的变化。结果表明: 两个燕麦品种茎、叶、穗中的NSC组分含量均随开花后时间的延长先升高后降低,且两品种各器官中的NSC组分含量大致相同;与CK相比,在灌水条件下喷施HA后蒙农大燕1号穗部的果聚糖含量提升幅度明显大于旱作条件;喷施HA后蒙农大燕1号叶片中果聚糖外水解酶和转化酶活性分别显著提高了27.1%和30.6%,单穗粒重显著提高了55.9%,且与旱作条件下相比提高幅度更大;蒙农大燕1号籽粒千粒重和单穗粒重与叶片果聚糖含量呈显著正相关关系。综上,水分和腐植酸协同作用可以有效调节燕麦果聚糖的积累及主要代谢酶活性,从而提高千粒重和单穗粒重,促进产量形成。
    碳中和视角下秸秆处置方式对碳源汇的贡献
    马铭婧, 郗凤明, 尹岩, 邴龙飞, 王娇月, 张文凤, 牛乐
    2022, 33(5):  1331-1339.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.025
    摘要 ( 35 )   PDF (2756KB) ( 0 )  
    探明农作物秸秆在不同处置方式下的碳源汇时空变化特征,对优化我国秸秆资源利用政策、实现碳减排最大化、实现碳中和目标具有重要意义。本研究以国家统计年鉴数据为基础,对我国31个省农作物秸秆不同处置下的碳排放、碳减排、碳增汇及其价值量的变化趋势进行研究。结果表明: 2008—2019年间,我国秸秆焚烧年均碳排放量为874万t CO2e,2014年以来碳排放年均减少率为17.3%;能源化利用年均碳减排量为3982万t CO2e,其中,秸秆生产固体成型燃料碳减排贡献最大,约占能源化碳减排总量的98%;秸秆还田碳汇量总体呈逐年上升趋势,年均碳汇量为2.71亿t CO2e;我国秸秆处置存在碳生态盈余,净碳减排量年均增长率为9.8%,净碳减排强度及其价值量均呈增长趋势,2019年分别高达2.62 t·hm-2和76.19元·hm-2。我国秸秆年均碳排放、能源碳减排、秸秆还田碳汇以及净碳减排大致呈“东高西低”的空间分布规律,且地区差异及空间聚集性是三者的最主要外部特征。
    再生稻田温室气体排放特征及碳足迹
    林志敏, 李洲, 翁佩莹, 吴冬青, 邹京南, 庞孜钦, 林文雄
    2022, 33(5):  1340-1351.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.013
    摘要 ( 24 )   PDF (2344KB) ( 0 )  
    研究中国东南区域不同稻作方式对水稻生产过程中稻田温室气体排放特征及其碳足迹的影响,对促进水稻可持续生产有重要意义。本研究以当前推广的常规稻‘佳辐占'和杂交中稻‘甬优2640'为材料,构建4种适合福建不同生态类型区的稻作模式: 1) 双季稻,早稻和晚稻均种植佳辐占(D-J);2) 早熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植佳辐占(R-J);3) 中熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植甬优2640(R-Y);4) 单季晚稻,与中熟再生季稻同期抽穗的单季晚稻,种植甬优2640(S-Y)。采用密闭静态暗箱观测法和气相色谱法分别收集并检测稻田土壤温室气体排放量,借用生命周期法对不同稻作方式产生的直接和间接温室气体排放总量(即碳足迹)进行数据采集与比较分析。结果表明: 不同稻作方式稻田温室气体排放特征均表现为生育前期排放量较低,到孕穗期前后达到高峰后又下降,即全生育期呈前高后低的双峰曲线,其中早稻或头季稻达到的第1个峰值较相应晚稻或再生季稻的第2个峰值高。不同稻作模式稻田温室气体排放总量差异显著。各种植模式全球增温潜势(GWP)表现为:R-Y>D-J>S-Y>R-J,温室气体排放强度(GHGI)表现为:D-J>S-Y>R-Y>R-J;与双季稻模式相比,佳辐占再生稻模式GWP和GHGI分别降低26.1%和14.1%;与同期抽穗的单季晚稻相比,甬优2640再生季稻稻田GWP和GHGI分别降低74.3%和56.7%。不同稻作模式下水稻单位产量碳足迹为0.38~1.08 kg CO2-eq.·kg-1,其中双季稻模式下最高,再生稻模式下甬优2640的单位产量碳足迹最低。不同稻作模式产生的碳足迹主要来源于CH4,其贡献率高达44.2%~71.5%。可见,再生稻种植模式能显著降低水稻全球增温潜势和碳排放强度。选用高产低碳排放的水稻优良品种并配套科学栽培技术,是有效降低稻田CH4排放量和碳足迹、促进再生稻生产可持续发展的关键。
    干热河谷区不同坡位土壤水分对降雨的响应特征
    石春茂, 罗娅, 杨胜天, 周秋文, 余军林, 刘洋
    2022, 33(5):  1352-1362.  doi:10.13287/j.1001-9332.202202.018
    摘要 ( 25 )   PDF (3395KB) ( 0 )  
    研究干热河谷地区土壤水分在降雨过程中的短时动态变化,有助于揭示该地区的土壤水文功能。本研究选取贵州花江干热河谷作为研究区,运用原位监测法,获取不同坡位的高频土壤水分监测数据,分析土壤水分对降雨的短时动态响应特征。结果表明: 在整个监测期间,无论是坡上还是坡中,研究区各层土壤水分均为中等变异水平(15.2%≤变异系数CV≤29.7%),坡上土壤水分的波动幅度(CV=21.1%)大于坡中(CV=19.1%),0~5 cm土层(CV=26.2%)大于20~40 cm土层(CV=16.5%)。与坡中相比,坡上土壤水分对降雨的响应速度更快,降雨对土壤水分的补给量大、补给速率快;坡上的土壤水分补给速率与消退速率之差(2.3%·h-1)大于坡中(1.8%·h-1)。随土层深度增加,下层土壤水分对降雨的响应早于或同步于上层,降雨对土壤水分的补给量减少、补给速率减慢,土壤水分的消退速率也减慢。与坡中相比,坡上土壤水分入渗能力更强,保水能力更优。干热河谷的微观环境和小气候影响土壤水分对降雨的响应特征,而岩-土界面优先流的快速补给则会加快下层土壤水分对降雨的响应速度,使得该地区的坡面更容易形成混合产流机制。
    半湿润地区城市绿地灌木的截留集水功能及其影响因素
    李海防, 俞洁蕾, 邵西宁, 周春玲
    2022, 33(5):  1363-1369.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.023
    摘要 ( 19 )   PDF (1729KB) ( 0 )  
    在半湿润地区,创新节水型城市绿地建设模式,实现绿地由耗水型向节水型转变,是学术界关注的热点问题。通过模拟降雨的方法,对半湿润地区城市绿地中的金叶女贞、大叶黄杨、小叶黄杨、红叶石楠、龙柏和侧柏等6种灌木的截留集水功能及其影响因素进行研究。结果表明: 冠层截留和茎流集水是水文过程的两个不同阶段,常绿灌木冠层截留大,但其茎流集水差;随着雨强增大,所有灌木的穿透雨率和茎流率都明显增加,但截留率却相对减少;穿透雨率表现为阔叶灌木显著大于针叶灌木,茎流率趋势与之相同,而截留率则相反。冠层投影中心区域穿透雨率最小,随着与冠层投影中心距离的加大,叶面积指数降低,穿透雨率也呈逐步减少趋势;当雨强为小雨时,冠层投影中心的穿透雨率小,即截留率和茎流率大,当雨强为大雨时,冠层投影中心的穿透雨率大,即截留率和茎流率小;随着雨强增大,冠层外围穿透雨率增大,漏斗形截留集水系统呈缩小趋势。雨强和叶面积指数是显著影响灌木截留集水功能的重要因素;半湿润地区城市绿地在林下配置阔叶灌木更有利于截留集水。
    基于最小累积阻力模型的崩岗侵蚀危险性分区——以安溪县小流域为例
    姚莹莹, 黄炎和, 林金石, 蒋芳市, 管家琳, 季翔
    2022, 33(5):  1370-1376.  doi:10.13287/j.1001-9332.202205.020
    摘要 ( 27 )   PDF (2268KB) ( 0 )  
    为在风险评价中体现出崩岗侵蚀产生的可能性和空间趋势、分清崩岗防治中的主次区域,本研究以安溪县小流域为研究区,以崩岗为源地,通过最小累积阻力模型构建崩岗扩张阻力面并划分危险性分区。结果表明: 研究区内崩岗周围区域阻力值较低,西北部及东南部阻力值较高,崩岗扩张阻力面形态为岛屿型。依据阻力面将研究区域分为高危险区、较高危险区、中等危险区、较低危险区和低危险区,并由此提出相应的崩岗治理建议。基于阻力面形态提取出鞍部战略点共21个,较低安全区中战略点应作为预防崩岗重点区域。将基于最小累积阻力模型和信息量法的危险性结果进行比较,两者在空间分布态势上一致,证明通过最小累积阻力模型进行危险性分区的结果可靠。