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2023年 第34卷 第1期    刊出日期：2023-01-15

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第34卷第1期目录

2023, 34(1):  0-0. 

摘要 ( 75 )   PDF (17747KB) ( 126 )  

主编观点

提升生态系统质量和稳定性的生态学原理及技术途径之探讨

于贵瑞, 王永生, 杨萌

2023, 34(1):  1-10.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.025

摘要 ( 227 )   PDF (1963KB) ( 354 )  

提升生态系统质量和稳定性是国家生态环境建设的迫切任务,但生态系统质量及其稳定性的生态学原理是亟待阐述的生态学难题。本文在梳理生态系统质量和稳定性的影响因素及其相互作用关系基础上,从生物集聚与结构嵌套的自组织、生态要素关联及生态过程耦合、生态系统整体性及功能涌现、生态服务外溢及功效权衡、资源供给能力和环境适宜性的协同互作、自然变化和人类活动交互影响等视角,论述了生态系统质量及其稳定性演变的生态学原理,并围绕生态系统宏观格局调整、自然保护地体系建设、区域复合生态系统综合管理、退化生态系统恢复、受损生态系统重建、典型生态系统过程管理等层级,提出了提升生态系统质量及其稳定性的技术途径与管理策略。

研究论文

野外土壤增温对胡桃楸幼苗生长和生理特性的影响

于鑫磊, 苑俊风, 刘冬伟, 陈金辉, 闫巧玲

2023, 34(1):  11-17.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.009

摘要 ( 185 )   PDF (1717KB) ( 206 )  

全球气候变化将增加地表土壤温度,从而影响植物幼苗生长和种群动态。本研究以温带地带性顶极植被——阔叶红松林的优势树种胡桃楸为对象,研究野外土壤增温2 ℃对1年生和2年生胡桃楸幼苗生长与生理特性的影响。结果表明: 与对照相比,土壤增温使1年生胡桃楸幼苗的基径、根长、总叶面积、叶干重、根干重、总生物量、表观光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和表观光合电光化学淬灭系数(q_P)分别显著增加18.3%、66.7%、 94.4%、105.9%、 95.8%、37.8%、89.5%、100.0%和71.4%;土壤增温使2年生幼苗的基径、总叶面积、叶干重、总生物量、叶片超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性和游离脯氨酸含量、ETR、Φ_PSⅡ和q_P分别显著增加12.5%、180.5%、97.3%、42.5%、23.9%、20.4%、14.9%、20.7%、66.7%、283.3%和284.6%。苗龄和增温对幼苗的根冠比以及叶绿素荧光参数中的Φ_PSⅡ、q_P存在交互作用,表现为土壤增温显著降低了2年生幼苗的根冠比,2年生幼苗叶绿素荧光参数的增幅(4.1～4.6倍)远高于1年生幼苗(1.5～1.8倍)。野外土壤增温2 ℃有利于1年生和2年生胡桃楸幼苗生长,提高胡桃楸幼苗的更新潜力,尤其是2年生胡桃楸幼苗通过大幅增大叶面积、提高叶片光化学效率和提升体内的保护酶活性产生抗逆性来应对土壤增温。

不同林龄杉木人工林土壤硝化和反硝化作用

王梦娟, 黄志群, 张冰冰, 施秀珍

2023, 34(1):  18-24.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.002

摘要 ( 184 )   PDF (1459KB) ( 119 )  

对不同林龄杉木人工林(5、8、21、27和40年生)土壤硝化与反硝化过程及功能微生物丰度进行研究。结果表明: 土壤净硝化速率随林龄的增加波动变化,8、27年生杉木人工林土壤净硝化速率显著低于5、21和40年生。27年生杉木人工林土壤氨氧化古菌(AOA) amoA基因丰度显著低于40年生,其他林龄AOA amoA基因丰度之间无显著差异。不同林龄杉木人工林的氨氧化细菌(AOB) amoA基因丰度、反硝化功能基因丰度以及反硝化潜势均无显著差异。逐步回归分析表明,土壤氨氧化微生物AOA amoA基因丰度受土壤理化性质的影响不显著,土壤总碳和土壤pH是影响AOB丰度的重要因子。反硝化功能基因narG、nirK及nosZ随土壤pH的增加而增加,编码亚硝酸盐还原酶(NIR)的功能基因(nirK、nirS)受土壤总碳的影响。林龄可通过影响AOA amoA基因丰度影响土壤净硝化速率。林龄直接作用于反硝化潜势,或间接影响土壤微生物生物量碳、土壤pH及反硝化功能基因丰度(narG和nirK),进而影响反硝化潜势。相较于反硝化过程,土壤硝化作用及AOA amoA基因丰度对杉木林分发育更加敏感,可适当延长轮伐期以降低土壤硝化作用造成的氮流失风险。

天然林转人工林对亚热带森林土壤团聚体中亚硝酸盐还原基因丰度的影响

邓米林, 叶桂萍, 胥超, 宛颂, 贺纪正, 林永新

2023, 34(1):  25-30.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.005

摘要 ( 153 )   PDF (905KB) ( 93 )  

我国亚热带地区大面积天然林已转变为人工林,对森林生态系统结构和功能产生了极大影响。为揭示森林土壤团聚体中N₂O产生的关键基因亚硝酸盐还原基因(nirK和nirS)对森林转换后的响应特征,本研究选取中亚热带米槠天然林、杉木人工林和马尾松人工林为对象,分析了3种林分土壤和团聚体中nirK和nirS基因丰度。结果表明: 天然林转变成人工林后,土壤pH值升高,但铵态氮含量下降。森林转换对土壤团聚体结构组成影响不大,但不同粒径团聚体中nirK和nirS基因丰度存在差异,以小团聚体分布最多,粉-黏颗粒分布最少。各林分土壤中nirK基因丰度均显著高于nirS基因丰度,表明nirK在酸性森林土壤中占主导。天然林转人工林显著增加全土和团聚体中nirK及nirS基因丰度,表明森林转换有利于提高nirK和nirS基因丰度,这可能与pH值的提高有关。综上,天然林转变为杉木或马尾松人工林显著提高了土壤和团聚体中nirK和nirS丰度,但对团聚体质量分数无显著影响。

西南喀斯特地区典型林分土壤优先流特征及影响因素

管凝, 程金花, 侯芳, 曾合州, 沈子雅, 赵梦圆, 秦建淼

2023, 34(1):  31-38.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.020

摘要 ( 169 )   PDF (1729KB) ( 82 )  

研究喀斯特地区的优先流现象,明确影响优先流的主要因素,对当地植被恢复具有重要意义。通过野外染色示踪试验以及图像处理技术,获得染色溶液在垂直和水平方向上的分布情况,并提取总染色面积比、基质流深度、优先流比和长度指数作为优先流特征参数,运用灰色关联度分析法对影响优先流的14个因子进行分析。结果表明: 喀斯特地区典型林分土壤存在优先流现象,其优先流主要有漏斗状和树枝状两类,有横向水流运动现象发生。喀斯特地区林下的染色面积比平均为19.4%,基质流深度、优先流比和长度指数平均分别为4.96 cm、62.9%和385.5%。在影响优先流的14个环境因子中,对染色面积比影响最大的是土壤初始含水量,对基质流深度影响最大的是速效钾含量,对优先流比和长度指数影响最大的均为速效磷含量。喀斯特地区典型林分下优先流的发育程度高且空间变化剧烈,土壤初始含水量等物理性质对其有较大影响,土壤养分也是优先流的一个重要影响因素。

坡向与龄级对新疆野核桃自然保护区野核桃病害的影响

王博, 巴雪瑞, 黎一阳, 张维

2023, 34(1):  39-46.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.003

摘要 ( 127 )   PDF (898KB) ( 39 )  

为了解渐危植物新疆野核桃的病害情况,在新疆野核桃自然保护区调查不同坡向、不同龄级野核桃4种病害的患病比例,分析病害种类、病害等级与野核桃胸径及坡向的相关关系。结果表明: 保护区野核桃的主要病害为核桃褐斑病(95.8%)、核桃枯枝病(90.5%)、核桃黑斑病(74.4%)和核桃腐朽病(7.7%)。4个坡向的野核桃均易患核桃褐斑病,阴坡和半阴坡的野核桃易患核桃枯枝病,阳坡和阴坡的野核桃易患核桃黑斑病,半阳坡和半阴坡的野核桃相对易患核桃腐朽病。4个坡向野核桃的4种病害均随病害等级(1～4级)的增加而病株比例减小。4个坡向核桃枯枝病、核桃黑斑病、核桃褐斑病均以中龄树比例最大,其次是老龄树,再次是小树,未见幼苗患病;核桃腐朽病仅发生在老龄树。核桃枯枝病、核桃腐朽病、核桃黑斑病、核桃褐斑病与野核桃的胸径呈显著正相关,核桃黑斑病与坡向呈显著负相关,核桃枯枝病、核桃腐朽病、核桃黑斑病的不同病害等级与胸径和坡向存在相关性。

基于树木年轮径切特征的卷积神经网络树种识别

高欣, 杨立新, 陈振举

2023, 34(1):  47-57.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.001

摘要 ( 150 )   PDF (2103KB) ( 60 )  

卷积神经网络可以通过树木年轮样本构造特征图像实现物种识别的自动化。本研究通过建立树木年轮样本构造特征图像集,选用LeNet、AlexNet、GoogLeNet和VGGNet 4个卷积神经网络模型,实现基于树木年轮横切面的计算机自动化树种精准识别,进而确定各模型的树种识别准确率,明晰不同树种在自动识别中的混淆情况,探测不同模型识别结果的差异。结果表明: 本研究训练的用于树种识别的卷积神经网络模型具有较好的可信度;4个模型中GoogLeNet模型树种识别准确率最高,为96.7%,LeNet模型识别准确率最低(66.4%);不同模型对于所选树种的识别结果具有一致性,表现为对蒙古栎识别准确率最高(AlexNet模型识别率达到100%),对臭冷杉的识别准确率最低。本研究中也存在类似结构树种的识别混淆情况。模型在科和属水平的识别准确率高于种水平;阔叶树种因其显著的结构差异容易区分,阔叶树树种的识别准确率高于针叶树。总体上,通过卷积神经网络,探测了树木年轮特征的深层信息,达到树种的精准识别,提供了一种快速便捷的自动树种初筛鉴定方法。

植物残体对青藏高原高寒草甸土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P化学计量特征的影响

肖向前, 张海阔, 冯娅斯, 王吉鹏, 梁辰飞, 陈有超, 朱高荻, 蔡延江

2023, 34(1):  58-66.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.008

摘要 ( 690 )   PDF (1147KB) ( 91 )  

植物残体是引起土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P改变的关键因素,但是其作用机理尚不明确。本研究以青藏高原东缘高寒草甸为对象,通过测定土壤、微生物生物量和胞外酶活性等指标,探究移除地上植物或根系及植物残体添加对土壤、微生物和胞外酶C∶N∶P的影响。结果表明: 与无人为扰动草甸相比,移除地上植物显著降低了土壤C∶N(变幅为-23.7%,下同)、C∶P(-14.7%)、微生物生物生物量C∶P、N∶P,显著提高了微生物生物量C∶N、胞外酶C∶N∶P。与移除地上植物相比,移除地上植物和根系显著降低了土壤C∶N(-11.6%)、C∶P(-24.0%)、N∶P(-23.3%)和微生物生物量C∶N,显著提高了微生物生物量N∶P和胞外酶N∶P;移除地上植物后添加植物残体显著提高了微生物生物量C∶N、C∶P和胞外酶C∶N,显著降低了胞外酶N∶P。与移除地上植物和根系相比,移除地上植物和根系后添加植物残体显著降低了土壤C∶N(-16.4%)、微生物生物量C∶P、N∶P和胞外酶N∶P,显著提高了胞外酶C∶N。综上可知,去除植物显著影响土壤、微生物和胞外酶的C∶N∶P,微生物生物量和胞外酶C∶N∶P对植物残体的响应更为敏感。有无根系是添加植物残体时土壤、微生物和胞外酶的生态化学计量稳定性强弱的关键所在。添加植物残体的措施适用于植物根系尚且完好的草甸,有利于高寒草甸土壤碳固存,对没有根系的草甸土壤可能不适用,会增加土壤CO₂排放。

氮添加对盐渍化草地根际土壤理化性质的影响

陈鸿飞, 赵芳草, 王一昊, 董宽虎, 王常慧, 陈晓鹏

2023, 34(1):  67-74.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.004

摘要 ( 154 )   PDF (2768KB) ( 104 )  

为探究氮输入和根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响,对8个水平氮添加处理下(0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m^-2·a^-1)晋北盐渍化草地根际和非根际土壤理化性质进行研究。结果表明: 氮添加显著降低根际土壤pH,显著增加根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N和无机氮含量;随氮添加量的增加,根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N、无机氮含量以及根际土壤全氮含量呈逐渐升高的趋势,而根际土壤Na⁺、K⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N和氨基酸含量以及非根际土壤全氮含量呈先升高后降低的趋势。主成分分析表明,根际土壤理化性质对低氮(≤8 g·m^-2·a^-1)和高氮添加(>8 g·m^-2·a^-1)的响应具有明显差异。根际土壤pH、有机酸和氨基酸含量分别比非根际土壤低0.71、44.3%和9.8%,而K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N、无机氮、全碳和全氮含量分别比非根际土壤高51.0%、47.6%、20.8%、215.5%、139.3%、31.7%和65.3%,表明根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响大于氮输入的影响。

氮磷养分共同添加促进退化典型草原恢复的机制

戚智彦, 吕亚香, 刘伟, 孙佳美, 王璟, 潘庆民

2023, 34(1):  75-82.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.007

摘要 ( 143 )   PDF (1528KB) ( 86 )  

土壤养分含量降低是我国草原退化的主要原因之一,养分添加是退化草原恢复的有效措施,但过量养分添加会导致物种多样性降低。为了探讨适宜的养分添加量以及养分添加促进退化草原恢复的机制,本研究选择内蒙古典型草原的退化群落,通过氮(N)磷(P)养分共同添加梯度试验,研究了退化典型草原在群落、功能群和物种3个组织水平上对养分添加的响应。结果表明: 在群落水平,养分添加显著促进了退化典型草原生物量,但没有降低物种多样性;群落生物量随养分添加水平表现为饱和曲线响应,在12.0 g N·m^-2、3.8 g P·m^-2水平趋于饱和;物种多样性在低养分添加水平(N<9.6 g·m^-2、P<3.0 g·m^-2)较对照显著增加,在其余养分添加水平未发生显著变化。在功能群水平,随着养分添加量的增加,多年生根茎禾草在群落中优势度增加,生物量和密度均显著提高;一年生植物生物量和密度在高养分水平添加下显著增加,多年生丛生禾草和杂类草无显著变化。在物种水平,6个物种对养分添加响应不同,羊草通过增加种群密度和个体大小显著增加了种群生物量;大针茅、冰草和糙隐子草种群生物量没有显著变化;星毛委陵菜和黄囊苔草分别因为降低个体大小和种群密度减少了种群生物量。养分添加作为草原恢复的措施,可以显著增加退化草原生物量和物种多样性,降低植物群落中退化指示种,增加多年生根茎禾草。

磁共振成像技术在毛竹幼竹显微结构和水分含量表征中的应用

黄溦溦, 杨玉莹, 付鹤玲, 丁雨龙

2023, 34(1):  83-91.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.040

摘要 ( 160 )   PDF (4636KB) ( 37 )  

竹子节部对竹秆的中空结构以及竹秆快速高生长起着关键作用,研究竹子解剖结构有助于认识竹子生长机制。本研究利用核磁共振成像(MRI)无创、高分辨率和准确的技术优势,对毛竹幼竹去笋箨梢部进行横切面高精度核磁共振成像扫描,使用MATLAB软件对 MRI进行灰度值采集,分析节部、近节部和节间水分分布差异。结果表明: 无数维管束在毛竹幼竹节隔以及近节隔内腔反复扭曲和水平转动,组成了一个错综复杂和高度连接的网络结构,通过分轴向载荷来保护重要组织免受机械应力,同时实现水分和营养物质的横向运输,这是毛竹在短时间内快速完成高生长的重要基础。MRI信号值(亮度值)表明,幼竹维管束的水分含量远远高于周围的基本组织。节间平均水分含量和像素点间含水量标准差显著高于节部,近节部居中。MRI技术可以在未来竹子解剖学和生理生化学研究中发挥作用。

测墒补灌条件下施氮量对小麦开花后¹³C同化物积累量和水氮利用效率的影响

李传梁, 于振文, 张娟, 张永丽, 石玉

2023, 34(1):  92-98.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.014

摘要 ( 130 )   PDF (1020KB) ( 59 )  

为探究黄淮冬麦区测墒补灌节水条件下协同提高小麦产量和水氮利用效率的氮肥管理措施,以小麦品种‘烟农1212'为材料,在拔节期和开花期将各处理0～40 cm土层土壤相对含水量均补灌至70%条件下,设置3个施氮水平,即150(N₁)、210(N₂)和270 kg·hm^-2(黄淮冬麦区常规施氮量,N₃),研究施氮量对小麦开花后旗叶光合特性、¹³C同化物积累与转运及水氮利用效率的影响。结果表明: N₂和N₃处理开花后14～35 d旗叶光合能力显著高于N₁处理,N₂与N₃处理间差异不显著。¹³C同位素示踪结果显示,N₂处理开花后营养器官¹³C同化物转运量比N₁和N₃处理分别高12.1%和7.1%,成熟期¹³C同化物在籽粒中的分配量比N₁和N₃处理分别高10.1%和5.3%。施氮量亦调节了小麦不同生育阶段的耗水量、耗水模系数和总耗水量,小麦全生育期耗水量表现为N₂与N₃处理无显著差异,但均显著高于N₁处理,N₂处理拔节至成熟期阶段耗水量和耗水模系数均较高。N₂处理水分利用效率比N₃和N₁处理分别高7.5%和4.8%,籽粒产量比N₃和N₁处理分别高4.7%和10.9%,氮肥偏生产力比N₃处理高34.6%。综合考虑小麦籽粒产量和水氮利用效率,施氮量为210 kg·hm^-2处理为研究区测墒补灌节水条件下的最佳施氮量。

表油菜素内酯喷施时期对宽幅播种小麦产量和氮素利用率的影响

王洁, 华一帆, 秦际远, 贺明荣, 鞠正春, 吕鹏, 邓淑珍, 代兴龙

2023, 34(1):  99-106.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.041

摘要 ( 133 )   PDF (1981KB) ( 64 )  

为明确协同提高宽幅播种小麦产量和氮素利用率的表油菜素内酯喷施时期,研究了不同生育时期喷施表油菜素内酯对小麦产量和氮素吸收利用的影响。结果表明: 与喷施清水对照相比,喷施表油菜素内酯可通过提高小麦穗粒数或(和)千粒重提高产量,通过促进地上部氮素积累提高氮素吸收效率,进而提高氮素利用率,但不同时期喷施效果存在差异。起身期+灌浆期、拔节期+灌浆期、起身期+拔节期+灌浆期、起身期+开花期+灌浆期喷施处理在所有处理中穗粒数和千粒重增幅最大,产量增幅最高(12.8%～14.0%);同时地上部氮素积累量增幅最大,氮素吸收效率增幅最高(16.4%～18.8%),从而氮素利用率增幅最高。综合施用成本等因素,生产上可采用起身期+灌浆期或拔节期+灌浆期2次间隔喷施模式,实现宽幅播种小麦高产高效栽培。

宽幅播种下基本苗密度对小麦旗叶光合特性及叶片和根系衰老的影响

孔令英, 赵俊晔, 张振, 石玉, 于振文

2023, 34(1):  107-113.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.016

摘要 ( 142 )   PDF (2795KB) ( 100 )  

为明确宽幅精播条件下小麦高产高效的适宜基本苗密度,于2018—2019年和2019—2020年在山东兖州大田试验条件下设置4种基本苗密度处理:90×10⁴株·hm^-2(D₁)、180×10⁴株·hm^-2(D₂)、270×10⁴株·hm^-2(山东高产田常用基本苗密度,D₃)、360×10⁴株·hm^-2(D₄),研究基本苗密度对小麦光合特性、衰老特性以及籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明: 与D₁、D₄处理相比,D₂处理显著改善了灌浆期间小麦旗叶光合特性,提高了旗叶和根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白质含量,降低了旗叶和根系丙二醛(MDA)含量,延缓了旗叶和根系衰老;与D₁、D₃、D₄处理相比,D₂处理显著提高了0~40 cm土层小麦根长、根表面积和根体积。2018—2019年和2019—2020年,与D₁、D₃、D₄处理相比,D₂处理的籽粒产量分别提高11.8%、2.5%、6.4%和22.7%、5.7%、17.1%,水分利用效率分别提高9.2%、8.8%、14.2%和21.1%、6.2%、21.5%。综上,基本苗密度为180×10⁴ 株·hm^-2的D₂处理通过提高小麦灌浆期旗叶光合特性,改善小麦根系形态,延缓了植株衰老,籽粒产量和水分利用效率最高,是山东宽幅播种高产麦田的最优处理。

水分和盐分胁迫对番茄植株生长和木质部水力特性的影响

王宇, 李浩, 姚珍珠, 廖祺, 杜太生

2023, 34(1):  114-122.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.012

摘要 ( 156 )   PDF (2094KB) ( 87 )  

木质部是植株体内水分传输的主要通路,其水力特性的变化会影响植株的水分关系和果实的水分积累。目前关于番茄植株木质部解剖结构和水力特性对水分和盐分胁迫的响应及其与植株生长和果实含水量之间的关系尚不明确。本研究通过日光温室番茄盆栽试验,设置3个处理:对照,土壤含水量(θ)为75%～95%田间持水量(FC),初始电导率(EC)为0.398 dS·m^-1;水分胁迫,开花前θ为75%～95% FC,开花后至成熟期θ为45%～65% FC,EC为0.398 dS·m^-1;盐分胁迫,θ为75%～95% FC,EC为1.680 dS·m^-1,研究了樱桃型番茄(红宝石)和中果型番茄(北番501)植株在水分和盐分胁迫下的植株生长、果实含水量以及木质部水力特性的变化。结果表明: 与对照相比,水分和盐分胁迫下茎秆横截面积和木质部导管直径分别减小了22.0%～40.7%和10.0%～18.3%,茎秆比导水率和桁架柄比导水率分别降低了8.8%～41.1%和12.9%～28.4%,抑制了植株生长,减少了地上部鲜重、果实大小、果实鲜重和含水量,且与樱桃型番茄相比,中果型番茄的降幅更大。此外,果实含水量分别与茎秆和桁架柄比导水率呈显著正相关。综上,番茄植株在水分和盐分胁迫下木质部水力特性指标减小,生长被抑制,果实鲜重显著降低,最终导致产量降低。其中,中果型番茄相较于樱桃型番茄对水分和盐分胁迫更敏感。

大气CO₂浓度升高对玉米非结构性碳水化合物和籽粒品质的影响

李常鑫, 闫琪, 倪莉莉, 张淑鑫, 王丽梅

2023, 34(1):  123-130.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.010

摘要 ( 134 )   PDF (2100KB) ( 62 )  

本试验利用改进的开顶式气室(OTC)在黄土高原长武农业生态试验站田间模拟大气CO₂浓度升高环境,设置3个处理:CK(田间环境,自然大气CO₂浓度)、OTC(OTC气室,自然大气CO₂浓度)、OTC_e(OTC气室,CO₂浓度700 μmol·mol^-1),探讨春玉米在不同生育期各器官非结构性碳水化合物(NSC)及籽粒品质(可溶性糖、淀粉和粗蛋白)对大气CO₂浓度升高的响应,为揭示旱作区春玉米对大气CO₂浓度升高的适应机理提供科学依据。结果表明: 大气CO₂浓度升高对玉米NSC含量、积累量的影响因器官和生育期不同而异。与CK和OTC相比,OTC_e促进了生殖生长阶段叶、茎和根NSC的活化再分配,提高了叶片、茎秆和根系NSC转运到籽粒的量(ATM_NSC)、向籽粒的转运率(AR_NSC)以及对籽粒的贡献率(AC_NSC);与CK相比,OTC带来的增温效应抑制了茎和根NSC的活化再分配,促进了叶NSC的活化再分配,显著提高了玉米叶ATM_NSC、AR_NSC、AC_NSC。在两年试验中,大气CO₂浓度升高对玉米籽粒可溶性糖、淀粉和粗蛋白含量无显著影响。

施磷对鲜食甘薯产量、品质及磷利用效率的影响——以徐薯32为例

刘明, 郑冬梅, 靳容, 赵鹏, 张强强, 朱晓亚, 王静, 唐忠厚

2023, 34(1):  131-136.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.017

摘要 ( 123 )   PDF (1250KB) ( 66 )  

为了探索适宜的磷肥用量,提高鲜食型甘薯的经济产量和磷肥利用率,以徐薯32为例,于2018—2019年进行两年的田间试验(土壤有效磷含量为31.70 mg·kg^-1),比较了不同施磷量对鲜食甘薯产量、品质、磷积累和磷利用效率的影响。试验设置5个施磷水平(P₂O₅),分别为0(P₀)、25(P₂₅)、50(P₅₀)、75(P₇₅)和100 kg·hm^-2 (P₁₀₀)。结果表明: 1)与P₀相比,施磷显著提高了鲜薯产量和商品薯产量,以P₇₅处理最高,其次为P₅₀处理,两处理间差异不显著。2)施磷显著提高了薯块中淀粉和还原糖含量,在P₅₀处理下可溶性糖和蛋白质含量显著增加。3)在生育期90～120 d,施磷显著提高了甘薯的磷积累量和干物质积累量。4)磷表观利用率随着施磷量的增加而下降,磷农学效率则随着施磷量的增加先升后降,在P₅₀处理下显著高于其他处理。综合考虑鲜薯产量、品质、经济产量和磷肥利用率,本试验条件下P₂O₅的适宜用量为50 kg·hm^-2。

土壤微生物生物量氮对不同腐熟度有机肥的响应及对土壤矿质氮的调控作用

邓亚琴, 徐智, 张勇, 王宇蕴

2023, 34(1):  137-144.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.018

摘要 ( 159 )   PDF (2247KB) ( 44 )  

为探究化肥配施不同腐熟度有机肥对土壤微生物生物量氮(MBN)的影响及土壤MBN调控土壤矿质氮的作用,将堆肥过程与土壤培养试验相结合,设置常规化肥对照(CK)、化肥+腐熟度为50%(种子发芽指数为50%,下同)的有机肥(CO1)、化肥+腐熟度为80%的有机肥(CO2)、化肥+腐熟度为100%的有机肥(CO3)共4个处理,测定土壤MBN、矿质氮(NH₄⁺-N、NO₃^--N)、净硝化速率、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、脲酶和蛋白酶,并揭示土壤MBN对矿质氮的调控作用。结果表明: 到培养结束时,与CK处理相比,有机肥处理(CO1、CO2、CO3)的土壤MBN、NH₄⁺-N含量显著提高50.1%～62.4%、109.9%～147.1%,土壤NO₃^--N、净硝化速率显著降低23.3%～46.8%、26.2%～51.5%,土壤MBC、DOC含量、脲酶和蛋白酶活性分别显著提高33.8%～69.6%、7.4%～20.8%、11.2%～69.0%、9.4%～25.1%,且CO2、CO3的变化幅度均显著高于CO1。冗余分析和结构方程模型显示,较高腐熟度有机肥(腐熟度≥80%)对MBC、MBN、NH₄⁺-N含量、脲酶和蛋白酶活性具有正向调控作用,对土壤净硝化速率具有负向调控作用。化肥配施较高腐熟度有机肥可以明显增加土壤MBN,提升脲酶、蛋白酶活性,增加NH₄⁺-N含量,降低土壤净硝化速率。因此,在实际应用中,建议采用腐熟度为80%的有机肥与化肥配施,减少有机肥生产成本及时间,实现有机固体废弃物的资源化利用。

自然生草制苹果园土壤微生物、酶活性和养分含量对行间草耕翻还田的响应

于波, 秦嗣军, 吕德国

2023, 34(1):  145-150.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.013

摘要 ( 139 )   PDF (412KB) ( 61 )  

果园生草是提高果园生产力、促进果园可持续生产的有效措施。为探究自然生草制苹果园行间草耕翻还田对土壤生物学性状和养分含量的影响,本试验以清耕(CK)为对照,设置草被刈割还田(NG)和草被刈割耕翻还田处理(NGR),研究不同草被还田方式对行间0~20 cm土层土壤微生物数量、酶活性以及不同形态氮、钾含量的影响。结果表明: 苹果园土壤中微生物以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌数量最少;与CK相比,NG和NGR处理均显著提高了土壤细菌和真菌数量,以NGR处理提升效果最显著,显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,增幅分别为59.0%、20.7%、38.3%和73.5%、45.9%、67.8%。NGR处理显著提高了土壤氮、钾养分含量,铵态氮、硝态氮、颗粒有机态氮、微生物生物量氮及速效钾和水溶性钾含量分别为CK的1.5、1.8、1.6、2.0、1.3和1.4倍,显著提高了果实可溶性糖含量和糖酸比,进而提高了果实品质。综上,NGR可提高苹果园土壤微生物数量、酶活性、氮钾养分含量和果实品质,是生草制苹果园一种可行的行间草被还田方式。

低温胁迫下外源褪黑素对番茄幼苗光抑制的缓解效应

赵海亮, 左璐, 张璐, 郭天宇, 张毅, 李小靖, 胡晓辉, 王玉萍

2023, 34(1):  151-159.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.015

摘要 ( 154 )   PDF (2703KB) ( 64 )  

为了探究外源褪黑素对低温逆境条件下番茄光合系统破坏的缓解机制,设置常温+水(NW)、常温+褪黑素(NM)、低温+水(CW)、低温+褪黑素(CM)4个处理,对番茄幼苗光合与叶绿素荧光参数、叶绿体抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环效率进行分析。结果表明: 与NW相比,CW的光合速率下降了50.3%～72.6%,叶绿体中的丙二醛含量升高了17.5%～132.7%,超氧阴离子产生速率、H₂O₂含量分别升高了86.5%～235.9%、96.6%～208.4%;而低温下施用褪黑素显著缓解了这一趋势,CM处理光合速率比CW提升了22.7%～24.7%,丙二醛含量、超氧阴离子产生速率、H₂O₂含量分别降低了16.6%～29.0%、14.9%～22.7%、10.7%～27.1%。与CW相比,CM处理光系统Ⅱ光化学能转化系数和调节性能量耗损系数分别升高了15.8%和7.2%,非调节性能量耗损系数下降了24.7%,AsA-GSH循环中关键代谢酶活性均有不同程度的增强。综上,低温下施用外源褪黑素可以平衡光系统Ⅱ的能量分布,增强叶绿体中AsA-GSH循环的活性氧清除效率,进而缓解低温引起的光抑制。

气候变化背景下甘肃农牧交错带玉米气候生产潜力和资源利用效率变化特征

王钧, 李广, 闫丽娟, 刘强, 聂志刚

2023, 34(1):  160-168.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.023

摘要 ( 156 )   PDF (5082KB) ( 91 )  

为评估辐射、积温、降水和气候资源变化对甘肃农牧交错带玉米气候资源利用效率的影响,基于研究区45个气象站点1971—2020年玉米生育期内气象资料,结合玉米生育期数据,利用作物生产潜力逐级订正模型和指数化处理方法对研究区玉米气候生产潜力损失率以及光能、热量、降水和气候资源综合利用效率的变化特征进行分析。结果表明: 研究期间,甘肃农牧交错带玉米生育期内太阳总辐射量以-22.03 MJ·m^-2·(10 a)^-1的速率呈波动下降趋势,≥11 ℃积温以60.89 ℃·(10 a)^-1的速率呈显著上升趋势,降水量以2.05 mm·(10 a)^-1的速率呈缓慢上升趋势。甘南地区和陇中北部地区分别因温度和降水限制导致玉米气候生产潜力损失率较高,陇东大部分地区玉米气候生产潜力损失率较低;除中部地区和陇东部分地区外,研究区其他地区因温度和降水限制导致的气候生产潜力损失率分别以-2.0%·(10 a)^-1和-0.6%·(10 a)^-1的速率呈下降趋势。陇中北部、南部以及甘南部分地区为光能和热量资源利用效率的低值区,甘南地区为降水资源利用效率的低值区,兰州市和白银市气候资源综合利用效率较低,分别为0.41和0.47;陇东地区最适宜玉米种植,该地区4种气候资源利用效率均最高,然后依次为甘南和陇中地区;研究区光能、热量、降水以及气候资源综合利用效率的平均倾向率均呈上升趋势,分别为0.1%·(10 a)^-1、0.07 kg·hm^-2·℃^-1·d^-1·(10 a)^-1、1.17 kg·hm^-2·mm^-1·(10 a)^-1和0.05 ·(10 a)^-1,表现出玉米增产的良好潜力。

珠江源区生境质量对土地利用变化的时空响应

吴可欣, 税伟, 薛成旨, 黄云慧, 江聪

2023, 34(1):  169-177.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.021

摘要 ( 149 )   PDF (2865KB) ( 96 )  

生境质量评估给探究土地利用变化与生物多样性之间的关联机制提供了有效接口。采用InVEST模型评估2000—2020年间珠江源区生境质量时空演变特征,衡量土地利用变化对生境质量的影响。结果表明: 研究期间,建设用地变化幅度最大,面积增加321.48 km²,草地面积降低最显著。珠江源区生境质量整体处于较高水平,呈小幅下降趋势,低值区集中于城镇中心和农业主产区,南部和北部山地生境质量高。生境质量变化的冷点在南盘江沿岸曲沾坝子的聚集效应最显著,热点数量少且分布零散。在各类自然保护地中,会泽驾车自然保护区生境质量最低,珠江源自然保护区生境质量有轻微降低态势,主要原因是局部地区草地向耕地的转变。土地功能变化驱使的生境质量退化贡献率是改善贡献率的5.6倍,城乡建设空间侵占草地生态空间和农业生产空间是珠江源区生境质量降低的主导因素。建设用地扩张的贡献度从2000—2010年的69.9%降为2010—2020年的46.7%,2010—2020年间来自耕地扩张的退化威胁超过路网建设成为次要威胁源。珠江源区仍需加大自然保护地的管控力度,严格落实土地用途管制,以保障生态系统的无净损失和完整性。

耦合风险与服务的市域生态安全格局构建——以陕西省咸阳市为例

潘卫涛, 岳邦瑞, 姚龙杰, 薛建锋, 李军峰

2023, 34(1):  178-186.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.022

摘要 ( 150 )   PDF (2456KB) ( 82 )  

生态安全格局如何结合地域生态风险和地方生态需求进行构建,是该领域服务于国土空间治理并且能否有效应用的主要议题之一。本研究以咸阳市为对象,结合市域地貌形态、地域生态安全影响因素和景观特征,基于“源地”空间可达性和空间质量,融合形态学空间格局分析和生态抗性、生态连通性、生态系统服务价值综合评价结果,叠加生态梯度分析,以源地-廊道-节点的方式构建生态安全格局。结果表明: 咸阳市生态源地66个,总面积2506.65 km²,约占全市总面积的24.6%,主要分布于东北、西侧、中部山区;生态廊道106条,总长823.5 km,包括潜在廊道、水系、灌渠遗址、秦直道等自然与人文系统,沿生态源地向西北、南部渭河延伸;提升生态连通性的生态节点20处,主要分布于二道塬与旱腰带之间。

国家公园类型划分与空间识别——以云南省为例

冯子欣, 孙欣彤, 薛领, 张天骄

2023, 34(1):  187-195.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.024

摘要 ( 137 )   PDF (1118KB) ( 66 )  

国家公园是我国推进生态文明建设的重大制度创新,如何科学地对国家公园进行类型划分及空间识别,是国家公园布局和建设中的基础性工作,既有必要性也有紧迫性。本研究以中国国情为基础,参考国际经验,将国家公园划分为荒野导向型、生态优先型、游憩导向型与遗产导向型,构建了一个比较完整的国家公园分类体系。并以自然和人文多样化程度较高的云南为案例,以“双评价”为基础建立了一套指标体系和区划规则,利用人工神经网络建立土地利用演化学习算法,利用融入自适应惯性机制的元胞自动机展开时空模拟,对云南全域进行高分辨率不同类型国家公园的空间辨识,并通过收缩-膨胀原理对识别区域进行比较、修正和优化,进而提出未来云南国家公园布局的综合方案。结果表明: 云南省国家公园主要集中在三江地区与横断山区、滇西以及西南部地区,这3类地区可作为未来国家公园区划与分类保护的重点。本研究所建立的国家公园类型划分和空间识别的一般性可推广的研究范式和工作流程可作为全国应用的参考。

濂水流域降雨变化和景观格局演变的径流效应

盛菲, 刘士余, 张婷, 余敏琪

2023, 34(1):  196-202.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.027

摘要 ( 145 )   PDF (1864KB) ( 98 )  

降雨和景观格局是影响流域径流过程的两大主要因素,开展二者的径流效应研究对流域水资源管理、生态建设等具有重要意义。本研究以赣南红壤丘陵区的濂水流域为对象,基于1958—2020年的降雨、径流和土地利用数据,分析降雨、景观格局和径流的变化特征,以及降雨、景观格局与年径流、洪枯径流的关系。结果表明: 研究期间,流域年降雨量、年径流量、年最大1 d径流量均呈非显著下降趋势,年最小1 d径流量呈非显著上升趋势且年际变化幅度最大;有林地为流域内占比最高的景观类型,其他林地的变化最剧烈;景观水平上,流域的Shannon多样性指数、Shannon均匀度指数、斑块密度、景观形状指数分别由1980年的1.125、0.541、0.667、16.925上升至2020年的1.348、0.614、0.731、18.172,景观蔓延度指数由1980年的68.237下降至2020年的64.293,流域整体景观多样性、破碎化程度、形状复杂程度提高,空间分布趋于均匀,连通性降低。降雨量与年径流、洪水径流、枯水径流的相关系数分别为0.907、0.594、0.558;类型水平上,耕地减少对年径流、洪枯径流的影响均较大,而景观水平上的整体变化促进了年径流和洪水径流减少、枯水径流增加。降雨变化和景观格局演变对年径流、洪水径流和枯水径流变化的贡献率分别为17.8%、82.2%,1.5%、98.5%和-8.8%、108.8%。研究成果可为流域景观格局配置、水土流失综合治理等提供理论参考。

氮添加诱导的磷限制改变了亚热带黄山松林土壤微生物群落结构

张晓晴, 曾泉鑫, 元晓春, 万晓华, 崔琚琰, 李文周, 林惠瑛, 谢欢, 陈文伟, 吴君梅, 陈岳民

2023, 34(1):  203-212.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.042

摘要 ( 145 )   PDF (1683KB) ( 64 )  

土壤微生物在陆地生态系统的生物地球化学循环中起着重要作用。然而目前尚不清楚氮(N)添加量及其持续时间如何影响土壤微生物群落结构,以及微生物群落结构变化与微生物相对养分限制状况是否存在关联。本研究在亚热带黄山松林开展了N添加试验以模拟N沉降,并设置3个处理:对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低N(LN, 40 kg N·hm^-2·a^-1)和高N(HN, 80 kg N·hm^-2·a^-1)。在N添加满1年和3年时测定土壤基本理化性质、磷脂脂肪酸含量和碳(C)、N、磷(P)获取酶活性,并通过生态酶化学计量分析土壤微生物的相对养分限制状况。结果表明: 1年N添加对土壤微生物群落结构无显著影响,3年LN处理显著提高了革兰氏阳性菌(G⁺)、革兰氏阴性菌(G^-)、放线菌(ACT)和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量,而3年HN处理对微生物的影响不显著,表明细菌和ACT对N添加可能更为敏感。N添加加剧了微生物C和P限制,而P限制是土壤微生物群落结构变化的最佳解释因子。这表明,N添加诱导的P限制可能更有利于部分贫营养菌(如G⁺)和参与P循环的微生物(如ACT)的生长,从而改变亚热带黄山松林土壤微生物群落结构。

芳樟醇对灰葡萄孢生长的影响及对番茄灰霉病的防控效果

王启方, 王晓云, 李浩森, 杨晓玉, 张锐敏, 巩彪, 李秀明史庆华

2023, 34(1):  213-220.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.011

摘要 ( 136 )   PDF (2709KB) ( 84 )  

通过平板抑菌试验和孢子萌发试验研究了芳樟醇对灰葡萄孢的生长抑制作用,并通过盆栽试验进一步验证了芳樟醇对番茄灰霉病的防控效果。结果表明: 芳樟醇能够显著抑制灰葡萄孢菌丝的生长,半最大效应浓度(EC₅₀)值为0.581 mL·L^-1。孢子萌发试验中,芳樟醇能够有效抑制灰葡萄孢孢子的萌发,并表现出浓度依赖性。芳樟醇处理提高了灰葡萄孢菌菌丝体的相对电导率和丙二醛(MDA)含量,说明芳樟醇可引起氧化损伤效应导致灰葡萄孢菌的膜系统被破坏;芳樟醇处理后灰葡萄孢菌中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性较对照组分别下降了27.4%、68.9%和26.0%,说明芳樟醇抑制了灰葡萄孢菌体内的抗氧化系统。盆栽试验结果显示,芳樟醇处理的病斑直径较对照组显著降低;番茄叶片中的SOD、CAT、POD、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活性均显著高于对照组;而MDA含量下降了41.5%,说明芳樟醇可减轻灰葡萄孢菌对番茄植株造成的氧化损伤以提高植物抗病性。综上,芳樟醇对灰葡萄孢的生长有显著抑制作用并对番茄灰霉病有较好的防治效果,研究结果可为开发新型植物源抑菌剂防控番茄灰霉病提供理论依据。

青海地区解磷微生物的筛选及对小油菜生长的影响

孙健, 王亚艺, 张鑫鹏, 李松龄

2023, 34(1):  221-228.  doi:10.13287/j.1001-9332.202212.035

摘要 ( 139 )   PDF (3209KB) ( 61 )  

为了筛选出能适应青海省冷凉气候环境的解磷菌株,以磷酸钙、卵磷脂、植酸为单一磷源,对胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、紫变异链霉菌、肉桂褐链霉菌、黄团孢链霉菌进行固体平板培养基初筛和液体培养基复筛,通过综合比较固体平板培养基中解磷圈的大小和液体培养基可溶性磷含量,初步筛选出解磷效果较好的3株解磷菌,分别为紫变异链霉菌、肉桂褐链霉菌和胶冻样芽孢杆菌。将这3株解磷菌制成液体菌剂,在9月冷凉气候下采用两种不同肥力土壤进行小油菜盆栽试验。结果表明:与对照相比,施加紫变异链霉菌剂后,高肥力耕地土的小油菜收获时株高、鲜重、根长、根重分别增加了35.5%、191.0%、26.2%、282.7%,植株磷吸收量、根际土壤全磷、速效磷分别增加了968.9%、5.1%、2.1%;低肥力自然土的小油菜收获时株高和鲜重分别增加了45.8%和61.3%,根长和根重分别减少了2.6%和4.4%,植株磷吸收量、根际土壤全磷、速效磷分别增加了91.5%、29.1%和213.7%。其他两种解磷菌剂效果不如紫变异链霉菌明显,表明紫变异链霉菌为适合青海地区冷凉气候环境的解磷菌株。

马尾松毛虫抗阿维菌素种群的抗性机制及交互抗性

牛琼华, 范晓东

2023, 34(1):  229-234.  doi:10.13287/j.1001-9332.202212.036

摘要 ( 114 )   PDF (459KB) ( 24 )  

为探讨阿维菌素防治马尾松毛虫的抗性风险和抗性机制,本研究采用叶片浸药法测定了马尾松毛虫抗阿维菌素种群(AV)对多种杀虫剂的交互抗性及增效剂胡椒基丁醚(PBO)、磷酸三苯酯(TPP)和顺丁烯二酸二乙酯(DEM)对马尾松毛虫AV种群、秦岭接官亭种群(JGT)和敏感种群(S)的增效作用,并使用分光光度计测定了AV、JGT和S种群的羧酸酯酶(CarE)、谷胱甘肽转移酶(GST)和多功能氧化酶系(MFOs)活性。结果表明: 马尾松毛虫AV种群与甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(抗性倍数RR₅₀=25.0)、毒死蜱(RR₅₀=19.0)和高效氯氟氰菊酯(RR₅₀=15.4)存在中等水平交互抗性,与溴虫腈存在低水平交互抗性(RR₅₀=8.1),与乙基多杀菌素、多杀菌素和氯虫苯甲酰胺不存在交互抗性。增效剂PBO与TPP对马尾松毛虫AV、JGT和S种群均有显著增效作用,DEM对马尾松毛虫AV、JGT和S种群均无显著增效作用。马尾松毛虫AV种群MFOs中细胞色素P₄₅₀含量(3.5倍)、细胞色素b₅含量(3.1倍)、O-脱甲基酶活性(4.1倍)和CarE活性(2.2倍)均显著高于S种群,AV种群GST活性与S种群不存在显著性差异。MFOs及CarE活性增强是马尾松毛虫对阿维菌素产生抗性的重要生化机制,推荐乙基多杀菌素、多杀菌素和氯虫苯甲酰胺与阿维菌素轮换使用防治马尾松毛虫。

亚热带常见造林树种对土壤细菌及微生物功能群的影响

邵亚军, 王丽燕, 谭云燕, 冷鹏, 王建青, 许敬华, 施秀珍

2023, 34(1):  235-241.  doi:10.13287/j.1001-9332.202212.034

摘要 ( 139 )   PDF (1346KB) ( 101 )  

为揭示亚热带人工林常见造林树种对森林土壤微生物群落的影响,本研究选取马尾松、米老排、枫香、冬青、火力楠、麻栎和光皮桦7个树种为研究对象,采用16S rRNA高通量测序和实时荧光定量PCR技术,探究不同树种土壤细菌的多样性、群落构成以及微生物功能群基因丰度。结果表明: 变形菌门、酸杆菌门和放线菌门是亚热带造林树种的优势细菌门,不同树种细菌多样性和丰富度指数无显著差异。冗余分析表明,土壤容重、土壤C/N、凋落物氮和凋落物C/N是影响土壤细菌组成的主要环境因子。不同造林树种土壤中氨氧化古菌、氨氧化细菌和完全氨氧化菌amoA基因丰度均具有显著差异。完全氨氧化菌在数量上占据优势地位,但只有氨氧化古菌amoA基因丰度与土壤硝态氮呈显著正相关关系,表明氨氧化古菌在亚热带酸性森林土壤自养硝化作用中可能发挥主要作用。相关分析表明,凋落物氮是不同树种影响氨氧化微生物丰度变化的关键驱动因子。本研究表明,土壤微生物功能群对树种的响应比细菌群落结构更加敏感,未来应从微生物功能群角度深入探究不同造林树种对森林生态系统功能的影响机制。

东海带鱼的最适可捕规格

袁帆, 朱文斌, 王忠明, 朱凯, 周永东, 徐汉祥

2023, 34(1):  242-248.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.037

摘要 ( 184 )   PDF (1805KB) ( 33 )  

带鱼是中国东海的重要经济渔获种类,其可捕规格会随不同时期的捕捞强度而变化。为确定目前东海带鱼最适可捕规格,根据2016—2020年拖网、帆张网及延绳钓等主捕带鱼作业方式采集的带鱼样品和数据,利用FiSAT II软件对其生长、死亡参数进行估算,进而计算可捕规格。结果表明: 带鱼的拐点肛长、临界肛长、1龄鱼肛长分别为382.84、397.12、216.05 mm,50%带鱼性成熟肛长为230.38 mm,最小可捕肛长为219.23 mm。利用Beverton-Holt模型分析带鱼单位补充量渔获量可知,带鱼当前渔业参考点为:t_c=0.38 a,F=2.11,处于捕捞过度区域,并得出最适可捕肛长为364.64 mm。但过高的可捕规格会导致短期内带鱼产量急剧下降,渔民难以接受,因此,本研究综合考虑采用接近1龄鱼肛长与50%性成熟肛长作为最适可捕规格较为合适,即220 mm。

综合评述

山水林田湖草沙一体化保护和修复工程与景观生态学

李月辉, 胡远满, 王正文

2023, 34(1):  249-256.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.026

摘要 ( 266 )   PDF (1832KB) ( 168 )  

我国山水林田湖草沙生命共同体及其保护和修复工程的理论研究和实践正逐渐开展,需要系统的学科理论支撑,景观生态学作为地理学和生态学的交叉科学,能够以其宏观空间理论和技术体系满足这一需求。本文将景观生态学作为山水林田湖草沙一体化保护和修复工程的支撑学科,首先,明确了山水林田湖草沙生命共同体是镶嵌的异质景观、具有景观的所有特征并遵循景观生态学原理;其次,阐述了景观生态建设理论如何应用于山水林田湖草沙一体化保护和修复工程的规划和评价;最后,总结景观生态建设研究的新趋势,提出待解决的理论和实践问题,并论述山水林田湖草沙一体化保护和修复工程如何为解决这些问题提供广阔的研究空间。景观生态学和山水林田湖草沙一体化保护和修复工程实践相结合,将为实现我国乃至全球生态、经济、社会可持续发展提供极为有效的途径。

人工智能算法与生态环境模型耦合研究进展

胡羽聪, 李娜, 江燕, 包鑫, 李叙勇

2023, 34(1):  257-263.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.019

摘要 ( 255 )   PDF (735KB) ( 86 )  

人工智能算法在生态环境领域已有广泛应用,但在揭示自然科学现象规律时存在泛化能力不足、可解释性差等问题。为弥补这些不足,实现优势互补,将人工智能算法与具有物理机制的生态环境模型耦合研究已成为近些年快速发展的一种新型研究方法。本文从应用在生态环境领域的人工智能算法出发,概述了其分类和应用情况,重点梳理了人工智能算法与生态环境模型耦合研究的发展、现状及不足,提出了一个将人工智能与机理模型紧密耦合以重构机理过程的思路,分析了该网络部分参数的理论意义,提高可解释性和泛化能力的可行性,以及模拟机理过程运行的应用前景,并展望了人工智能算法与生态环境模型耦合研究的发展趋势。

生物滞留系统径流与水质调控效应研究进展

张文龙, 张守红, 张建军

2023, 34(1):  264-276.  doi:10.13287/j.1001-9332.202301.028

摘要 ( 151 )   PDF (1482KB) ( 65 )  

生物滞留系统作为应用最广泛的现代雨洪管理措施之一,能够有效减少地表径流量和峰值流量、延迟产流时间并改善径流水质。本文从生物滞留系统结构与分类、径流调控与水质净化机理和效益、径流调控与水质净化模拟模型、径流调控与水质净化效益影响因素等多个方面综述了国内外研究进展,并从生物滞留系统设计参数优化、基质和植物配置优化、植物和微生物作用机理、气候变化响应、流域/区域尺度径流与水质调控效应、特定和新型污染物净化机理、清理维护方法、全生命周期评价等方面提出了未来研究趋势和重点,以期为生物滞留系统径流与水质调控效应研究及生物滞留系统设计、建设和维护等提供理论和方法参考。

水生态系统中微囊藻毒素的分布及其生态毒理效应研究进展

邱雨, 马增岭, 张子怡, 陈宇涛, 秦文莉, 贾阳, 王敏

2023, 34(1):  277-288.  doi:10.13287/j.1001-9332.202212.033

摘要 ( 213 )   PDF (1439KB) ( 97 )  

有毒蓝藻产生的蓝藻毒素对淡水生态系统构成了严重的全球性环境威胁,其中微囊藻毒素(MCs)是所有蓝藻毒素中分布最广、危害最大的一类肝毒素。MCs已对水生态系统的结构、功能和稳定性造成了不良影响,并对人类健康构成威胁。本文综述了当前MCs在水体、沉积物和水生动物体内的分布,以及MCs的生物毒性机制,在此基础上,总结了MCs对水生动物、水生植物及陆生植物的生态毒理效应,及其引发的人类健康风险,并关注了MCs的生物防治方法。最后,针对当前MCs相关研究领域中存在的不足提出展望,旨在为淡水水体中MCs的风险评估与治理管控提供参考。