应用生态学报

第34卷第10期目录

2023, 34(10): 0-0.

摘要 ( 124 )

PDF (8037KB) ( 5 )

短期氮沉降改变毛竹林凋落物和土壤有机质化学组成

王毅焕, 靳一丹, 姜铭楷, 马书琴, 陈有超, 蔡延江

2023, 34(10): 2593-2600. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.008

摘要 ( 229 )

PDF (1716KB) ( 7 )

为了探究短期氮沉降对凋落物和土壤有机质化学组成的影响,以亚热带毛竹林为对象,于2020年7月—2022年1月设置氮沉降增加(施氮量50 kg N·hm^-2·a^-1)处理,利用热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术,对毛竹林毛竹叶/根凋落物和土壤的有机质化学组分进行了分析。结果表明:与对照相比,短期氮沉降处理土壤有机质中酚类的相对含量显著增加了50.9%,而脂肪酸的相对含量显著减少了26.3%;叶凋落物中烷烯烃和木质素的相对含量显著增加了51.9%和33.5%,酚类和多糖的相对含量显著减少了52.2%和56.3%;根凋落物中多杂环芳香烃的相对含量显著减少了16.6%。土壤有机质中脂肪酸的相对含量与叶凋落物中多糖的相对含量呈显著正相关;土壤有机质中酚类的相对含量与叶凋落物中木质素的相对含量呈显著正相关,与多糖的相对含量呈显著负相关。短期氮沉降对毛竹林毛竹叶/根凋落物和土壤的总有机碳、总氮和碳氮比均无显著影响,但是会显著改变三者的有机质化学组成;另外,短期氮沉降下土壤有机质化学组成的变化受叶凋落物有机质化学组成的影响。

氮添加对三峡库区马尾松人工林土壤团聚体有机氮组分和氮矿化的影响

陈天, 程瑞梅, 沈雅飞, 肖文发, 王丽君, 孙鹏飞, 张萌, 李璟

2023, 34(10): 2601-2609. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.004

摘要 ( 125 )

PDF (2398KB) ( 5 )

以三峡库区马尾松人工林为对象,将土壤筛分为大团聚体(2000～8000 μm)、粗砂粒(1000～2000 μm)、小团聚体(250～1000 μm)和微团聚体(＜250 μm)4个粒径,研究低、中、高氮添加处理(氮添加量分别为30、60、90 kg N·hm^-2·a^-1)下土壤酸解性有机氮组分和净氮矿化的变化。结果表明: 不同处理下,团聚体净硝化速率为0.30 ～ 3.42 mg N·kg^-1,占净氮矿化的80%以上。与对照相比,不同处理4个粒径的总氮含量分别提高24.1%～45.5%、6.4%～34.3%、7.9%～42.4%,净氮矿化速率分别提高1.3～7.2、1.4～6.6、1.8～12.9倍,而速效磷含量分别降低9.3%～36.9%、12.2%～56.7%、19.2%～61.9%。可酸解性有机氮组分、有机质含量以及净氨化、净硝化和净氮矿化速率均随着团聚体粒径的减小而增加,但速效磷含量变化呈相反的趋势。酸解性有机氮组分含量大小为:酸解氨基酸态氮＞酸解铵态氮＞酸解未知态氮＞酸解氨基糖态氮。总氮是提高酸解性有机氮组分含量的主导因子。多元逐步回归显示,酸解氨基酸态氮和酸解氨基糖态氮含量影响了净氨化速率;酸解氨基糖态氮、酸解氨基酸态氮和酸解铵态氮含量共同影响了净硝化、净氮矿化速率以及净氮矿化累积量。综上,团聚体的物理结构影响了土壤氮矿化,氮添加提高了土壤生物可利用性及易矿化态酸解性有机氮的含量,但大量氮添加导致土壤有机质和速效磷含量下降。

刺槐生长和内在水分利用效率对气候因子的响应

胡晓创, 高婉婷, 孙守家, 张劲松, 孟平, 蔡金峰

2023, 34(10): 2610-2618. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.011

摘要 ( 111 )

PDF (3176KB) ( 3 )

本研究调查了陕西安塞和山西吉县刺槐人工林生长状况,比较了刺槐年轮宽度、胸高断面积增量(BAI)、δ¹³C、内在水分利用效率(iWUE)和气孔调节方面的差异,量化了刺槐生长和内在水分利用效率对气候因子的响应。结果表明: 随林龄增加,安塞和吉县刺槐年际轮宽均呈下降趋势,安塞刺槐BAI呈增加趋势,但吉县刺槐BAI达到峰值后下降。吉县刺槐δ¹³C和iWUE均高于安塞刺槐,安塞和吉县刺槐的iWUE实测值更偏向于恒定胞间CO₂浓度/大气CO₂浓度(C_i/C_a)情景,表明刺槐C_i随C_a增加而增加,气孔保持开放。Pearson相关性分析显示,安塞刺槐BAI与5月最高气温、6月相对湿度、8月降水、9月相对湿度和9、10月干旱指数(SPEI)呈显著正相关,与6月气温呈负相关;而吉县刺槐BAI与6、7月SPEI和10月最低气温呈显著正相关。安塞刺槐iWUE与6月相对湿度和降水呈显著正相关,与5月最低气温、6月相对湿度、7月气温、最高气温呈负相关;吉县刺槐iWUE与6月最低气温呈显著正相关。年尺度上,安塞刺槐BAI与降水和SPEI呈显著正相关,吉县刺槐则相关不显著。两地刺槐iWUE均受到降水的显著影响。路径分析结果表明,SPEI和最低气温对安塞刺槐BAI和iWUE有直接效应,降水和均温通过SPEI间接影响BAI和iWUE,最高气温对吉县刺槐生长有直接效应,而降水、最低气温和均温对iWUE有直接效应。量化结果显示,SPEI是影响刺槐生长的主要气候因子,而C_i是重要的生理因子。本研究结果可为气候变化背景下刺槐人工林的保护管理提供参考。

不同起源樟子松林水分利用的差异及机制

刘春颖, 党宏忠, 陈帅, 李明阳, 葛金楠, 乔一娜, 刘玉国

2023, 34(10): 2619-2628. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.027

摘要 ( 100 )

PDF (3968KB) ( 4 )

明确同一树种不同起源林分(天然林与人工引种林)间水分利用特征的差异,对于指导林分的可持续经营具有重要意义。本研究以樟子松这一“三北”工程中重要的造林树种为例,选择2种起源的林分为试验林,利用热扩散技术监测了试验林生长季树干边材液流速率(J_s),分析樟子松水分传输过程及其与环境因子间的关系。结果表明: 在整个生长季的典型晴天下,樟子松人工林的日液流速率(J_s-daily)显著高于樟子松天然林,二者J_s-daily平均值分别为132.98和114.86 cm·d^-1,樟子松人工林表现出了更高的水分传输潜力。在樟子松天然林中,大气水分亏缺(VPD)对树木水分利用过程主要表现为驱动效应,而在樟子松人工林中出现了明显的阈值效应,VPD拐点约在1.91 kPa,此时液流速率(J_s-hour)边界函数值接近最大值17.88 cm·h^-1。观测期间,2种起源樟子松林受大气驱动的蒸腾潜力(J_s-hour/VPD)随土壤干旱的加剧而下降,但樟子松人工林对干旱的敏感性比樟子松天然林更高,反映出这一树种对水分利用过程较强的调控能力。

华北落叶松径向生长对升温突变的响应

王恒, 王小雪, 贾建恒, 张子航, 郭明明

2023, 34(10): 2629-2636. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.006

摘要 ( 107 )

PDF (2687KB) ( 4 )

为探究升温突变对树木径向生长的影响,本研究以塞罕坝地区、庞泉沟地区、丰宁地区的华北落叶松天然林为对象,基于树木年轮学方法,利用Mann-Kendall检验升温突变发生时间,分析升温突变前后三地华北落叶松径向生长规律及其与月气候数据的相关关系。结果表明: 塞罕坝地区、庞泉沟地区、丰宁地区发生升温突变的时间分别是1987年、1994年和1989年。升温突变前三地华北落叶松径向生长均无显著变化趋势;升温突变后塞罕坝地区华北落叶松径向生长显著下降(下降速率为0.08·10 a^-1),庞泉沟地区华北落叶松径向生长显著上升(上升速率为0.10·10 a^-1),丰宁地区无显著变化。升温突变前,塞罕坝地区华北落叶松径向生长与5、6月的月均最高温呈显著正相关;升温突变后,与7月降水量呈显著正相关,与上一年9月—当年7月标准化降水蒸散指数(SPEI)呈显著正相关。升温突变前,庞泉沟地区华北落叶松径向生长与各月气候因子无显著关系;升温突变后,其与前一年9月月均最低温呈显著正相关。升温突变前,丰宁地区华北落叶松径向生长与7月月均最低温呈显著负相关;升温突变后,其与6月月均温、月均最高温呈显著负相关。升温突变后塞罕坝地区华北落叶松径向生长受到干旱胁迫,未来若温度持续升高丰宁地区华北落叶松也将受到干旱胁迫,而升温有利于庞泉沟地区华北落叶松的径向生长。

7种荒漠木本植物枝干与叶片光合特征及其影响因素

李民青, 周乐, 王喜勇, 康晓珊, 李从娟, 刘冉

2023, 34(10): 2637-2643. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.007

摘要 ( 91 )

PDF (1685KB) ( 7 )

枝干光合作用广泛存在于荒漠生态系统的木本植物中,增加了荒漠植物固碳能力。本研究以同一生境下胡杨、新疆杨、灰杨、梭梭、红果沙拐枣、头状沙拐枣、沙冬青7种荒漠木本植物为对象,采用Li-6400XT便携式光合仪结合特制光合叶室(P-Chamber),监测不同植物的枝干、叶片光合特征,分析枝干光合速率及其与叶片光合的关系,并对枝干功能性状指标[含水量、干物质含量、叶绿素含量、水势、非结构碳水化合物(NSC)等]进行测定,确定影响枝干光合的主要因素。结果表明: 7种植物的枝干光合速率为0.72～1.71 μmol·m^-2·s^-1,其中最大的为灰杨,最小的为梭梭,可抵消枝干呼吸释放CO₂的57%～83%;7种植物的叶片光合速率为12.80～22.54 μmol·m^-2·s^-1,其中梭梭和沙冬青叶片光合速率显著低于其他5种荒漠植物;枝干光合速率与叶片光合速率存在显著正相关关系;枝干水分利用效率是叶片水分利用效率的2.2～7.7倍;枝干叶绿素含量、NSC含量、枝干呼吸速率及叶片光合速率是影响枝干光合的主要因素。

六个东方铁筷子品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

赵雷, 靳海笛, 曹晓云, 邓文辉, 杜灵娟

2023, 34(10): 2644-2654. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.003

摘要 ( 78 )

PDF (4633KB) ( 4 )

研究人工控水模拟干旱胁迫条件下6个东方铁筷子品种的生理和叶片解剖结构的变化特征,并利用隶属函数法对其抗旱性进行评价,筛选出与抗旱性关联较大的生理及叶片解剖结构指标。结果表明: 随着干旱胁迫程度增加,6个东方铁筷子品种的叶片厚度、单位质量叶面积和可溶性蛋白水平显著下降,净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均先上升后降低,胞间CO₂浓度下降,叶片相对电导率、丙二醛和过氧化氢含量均升高,可溶性糖、脯氨酸含量和抗氧化酶活性均先升高后降低。随着干旱胁迫程度增加,栅栏组织厚度与海绵组织厚度比以及气孔密度均增加。脯氨酸、可溶性糖、栅栏组织厚度与海绵组织厚度比等指标与抗旱性关系密切,可作为评价东方铁筷子抗旱性的重要指标。‘银莲花红’和‘银莲花红斑’抗旱能力优异,可为未来的抗旱新品种培育提供优良亲本材料。

羊草和紫花苜蓿人工草地光合特性

时一平, 宋彦涛, 那木汗, 彭擎天, 吕林有, 申悦, 倩娜, 乌云娜

2023, 34(10): 2655-2662. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.009

摘要 ( 75 )

PDF (1749KB) ( 7 )

为探究单播与混播人工草地对羊草和紫花苜蓿光合特性的影响,测定2种牧草光合特性日变化进程,比较不同处理下羊草和紫花苜蓿光合特征。结果表明: 单播处理下,羊草和紫花苜蓿的净光合速率、蒸腾速率、叶片温度呈单峰型,紫花苜蓿的气孔导度呈单峰型,羊草的气孔导度和水分利用效率呈双峰型。混播处理下,羊草和紫花苜蓿的净光合速率、蒸腾速率、叶片温度日变化呈单峰型,羊草的气孔导度和水分利用效率呈单峰型,紫花苜蓿的气孔导度呈双峰型。混播处理下,羊草净光合速率峰值显著高于单播,分别为17.72和13.65 μmol CO₂·m^-2·s^-1。单播和混播处理下,羊草叶绿素含量均高于紫花苜蓿,羊草叶片氮含量均低于紫花苜蓿,且混播羊草叶片氮含量显著高于单播羊草,二者分别为27.60和22.55 g·kg^-1。不同种植方式下,羊草和紫花苜蓿的净光合速率与气孔导度、蒸腾速率呈显著正相关,与胞间CO₂浓度呈显著负相关,紫花苜蓿的净光合速率与叶片温度、水分利用效率呈显著正相关。混播处理有利于增加羊草叶片氮含量。试验结果为牧草光合特性对人工草地种植方式的响应提供理论基础。

崇明东滩鸟类栖息地优化区海三棱藨草野外恢复实践

张群, 李博

2023, 34(10): 2663-2671. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.029

摘要 ( 77 )

PDF (2534KB) ( 4 )

中国滨海盐沼湿地受损严重,人工修复策略已成为保护滨海生境的主要措施之一。本研究探讨了在长江口上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区,互花米草控制和鸟类栖息地优化工程项目内空白生境的本土盐沼植物高效恢复技术。通过野外小试和中试试验,分析了长江口盐沼湿地建群种海三棱藨草恢复过程中繁殖体种类和移植方式对恢复效率的影响,并评估了不同恢复策略的恢复成本和效率。结果表明: 1)海三棱藨草球茎苗耐淹性较强,适用于环境异质性较高的优化区;2)在4种恢复海三棱藨草群落的处理中,最经济高效的处理为无泥低密度球茎苗的移植方式,其每公顷的投入成本约为10100元。相较之下,无泥高密度、带泥低密度及带泥高密度的处理每公顷所需成本分别为41100、30000和120100元;3)经过近5年的努力,海三棱藨草群落在崇明东滩优化区C3区域覆盖度已超过60%,是相对成功的大规模野外恢复示范。本研究可为大规模滨海盐沼植物的恢复工程提供依据及支撑。

玉米和花生同垄间作对作物光合特性和间作优势的影响

陈俊南, 姜文洋, 昝志曼, 汪江涛, 郑宾, 刘领, 刘娟, 焦念元

2023, 34(10): 2672-2682. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.010

摘要 ( 85 )

PDF (2853KB) ( 7 )

为了明确玉米和花生同垄间作提高间作优势的光合机理,采用大田随机区组试验,以玉米和花生平作间作(FIC)为对照,分别在0(P₀)和180 kg P₂O₅·hm^-2(P₁₈₀)两个磷水平下,分析了玉米和花生同垄间作(RIC)与玉米和花生沟垄间作(GIC)对作物叶面积指数(LAI)、SPAD值、CO₂羧化能力、光系统间协调性和间作产量优势的影响。结果表明: 与FIC和GIC相比,RIC显著提高了间作玉米吐丝期SPAD值及吐丝期、乳熟期功能叶的表观量子效率(AQY)、最大电子传递速率(J_max)、最大羧化效率(V_c,max)、CO₂饱和时的净光合速率(A_max)和光系统间协调性(Φ_PSⅠ/PSⅡ),降低了乳熟期功能叶K相可变荧光F_k占F_j-F_o振幅的比例(W_k)和J相可变荧光F_j占F_p-F_o振幅的比例(V_j),各指标在FIC与GIC间差异不显著。与FIC相比,RIC和GIC能够提高间作花生生育后期LAI和结荚期SPAD值,显著提高了V_c,max、A_max和Φ_PSⅠ/PSⅡ,降低荚果膨大期功能叶W_k和V_j值,各指标在RIC与GIC间差异不显著。RIC的土地当量比和间作产量优势均高于FIC和GIC;施磷能进一步促进间作玉米、花生功能叶的V_c,max、J_max、A_max和Φ_PSⅠ/PSⅡ,提高间作产量优势。表明同垄间作可通过改善间作玉米、花生功能叶的光合电子传递及光系统间协调性,增强CO₂羧化固定能力,提高光合速率,进而增加作物产量和间作优势。

紫花苜蓿-燕麦连续间作下根系及土壤养分时空变化特征

汪雪, 刘晓静, 王静, 童长春, 吴勇

2023, 34(10): 2683-2692. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.017

摘要 ( 79 )

PDF (3491KB) ( 5 )

本试验采用田间框栽土培法,以紫花苜蓿单作和燕麦单作为参照,对紫花苜蓿和燕麦连续间作下不同时空根系特征、土壤养分特性以及高产年份中根系变化与土壤养分内在联系进行分析。结果表明: 与单作相比,间作降低了燕麦0～10 cm土层内的根重和总根长占比,显著提高了燕麦在20～30 cm土层内的根重和根表面积,显著增加了紫花苜蓿在10～20 cm土层内的根长和根长密度,并大幅度提高了间作系统中0～40 cm土层内的有效磷和有机质含量。随着种植年限的增长,间作下紫花苜蓿总根长、根重、根表面积及其在0～20 cm土层内的根重和根长占比均逐渐增加,燕麦根重、总根长、根表面积和根平均直径明显提高,尤其是20～30 cm土层内燕麦的根重和根表面积,而各土层速效养分含量降低。因此,在紫花苜蓿与燕麦间作体系内,连续间作可促进紫花苜蓿10～20 cm土层内总根长显著增加,有效改善燕麦20～40 cm土层(尤其20～30 cm土层)内根重和根表面积;且随着种植年份的增长,间作使紫花苜蓿与燕麦根系对0～40 cm土层内速效养分的吸收和竞争加剧,从而降低了速效养分在土壤中的累积。

玉米秸秆不同还田方式对黑土耕层温度影响的短期效应

李瑞平, 罗洋, 隋鹏祥, 郑洪兵, 明博, 李少昆, 王浩, 郑金玉

2023, 34(10): 2693-2702. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.014

摘要 ( 85 )

PDF (3011KB) ( 3 )

阐明东北黑土区玉米秸秆不同还田方式的土壤温度效应,对农田秸秆管理和热量资源高效利用具有重要意义。本研究在大田试验条件下,设置传统垄作秸秆不还田(CT)、秸秆深翻还田(PTSR)、秸秆碎混还田(RTSR)和秸秆覆盖还田(NTSR)4个处理,2018—2020年测定了玉米生育期5、15、30 cm土壤温度和含水率动态变化及秸秆覆盖率,分析了不同处理各土层温度差异、≥10 ℃土壤积温和有效积温(GDD)、土壤温度日动态变化和空气积温生产效率,以及影响土壤温度差异的因素。结果表明: 不同处理主要影响玉米播种至出苗期(S～VE)的土壤温度,土壤日平均温度呈现CT>PTSR>RTSR>NTSR的趋势,随着生育进程推进和土壤深度增加土壤温度差异逐渐缩小。与CT相比,PTSR、RTSR和NTSR处理5 cm土壤温度分别降低0.86、1.84和3.50 ℃;NTSR处理显著降低了不同土层≥10 ℃积温和GDD,5、15和30 cm土层≥10 ℃积温分别降低216.2、222.7和165.1 ℃·d,GDD分别降低201.9、138.7和123.9 ℃·d;NTSR处理还显著降低了空气积温生产效率,降幅为9.7%～15.6%。综上,PTSR和RTSR对玉米播种至出苗期表层土壤温度会产生显著影响,但是对空气积温生产效率无显著影响;而NTSR显著降低了耕层土壤温度和空气积温生产效率。

典型黑土区坡面上方汇流和土壤管道崩塌对坡面水蚀的影响

秦琪珊, 郑粉莉, 赵录友, 莫帅豪, 王伦, 耿华杰

2023, 34(10): 2703-2712. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.016

摘要 ( 55 )

PDF (3511KB) ( 4 )

分析坡面上方汇流和土壤管道崩塌对黑土坡面水蚀过程的影响,可为黑土侵蚀退化防治提供重要科学依据。本研究基于坡面汇流模拟试验,设计3个上方汇流强度和3种近地表土壤水文条件(无土壤管道、有土壤管道无管道流、有土壤管道流),研究坡面上方汇流和土壤管道崩塌对黑土坡面水蚀过程的影响,量化土壤管道侵蚀对黑土坡面侵蚀的贡献。结果表明: 1)坡面侵蚀量随上方汇流强度的增加而增加,当上方汇流强度从30 L·min^-1增加到40和50 L·min^-1时,坡面侵蚀量分别增加100.0%～111.5%和214.8%～289.2%。2)土壤管道发生和管道流形成加剧了坡面水蚀过程,30、40和50 L·min^-1上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的坡面侵蚀量分别是无土壤管道处理的1.4～1.6倍和1.7～2.1倍。此外,3种上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的土壤管道侵蚀对坡面土壤侵蚀的贡献分别为26.7%～37.6%和40.5%～51.9%。3)土壤管道崩塌加剧了细沟侵蚀过程,30、40和50 L·min^-1上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的细沟侵蚀量较无土壤管道处理增加38.1%～66.0%和93.7%～128.4%。因此,上方汇流强度增加使坡面水流流速增大,导致坡面径流侵蚀能力和搬运能力增强,从而增加了坡面侵蚀量;土壤管道崩塌也加剧了细沟侵蚀过程,尤其是土壤管道崩塌瞬间地表径流全部转化为土壤管道流,极大增加了坡面水流流速,加剧了坡面侵蚀过程,进而增加了坡面侵蚀量。

内蒙古草原区植被覆盖度时空演变及其驱动力

奎国娴, 史常青, 杨建英, 李瑞鹏, 魏广阔, 刘佳琪

2023, 34(10): 2713-2722. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.005

摘要 ( 87 )

PDF (2713KB) ( 4 )

内蒙古草原具有丰富的自然植被和矿产资源。本研究基于Landsat5/7/8 NDVI数据,采用像元二分模型反演植被覆盖度,通过Sen+MK和Hurst指数对内蒙古草原区植被覆盖度的稳定性、空间分布和未来演变趋势进行研究,并使用最优参数地理探测器分析植被覆盖度空间分异的驱动因素。结果表明:从植被覆盖特征来看,2006—2020年内蒙古草原区植被覆盖度呈增长趋势,整体呈现东高西低的空间格局,以高波动为主,植被具有轻微或明显改善特征的区域(64.8%)远多于轻微或严重退化特征的区域(23.2%)。与过去15年相比,未来植被退化区域的面积占比预计将增加至36.6%,中部草原区的锡林郭勒盟和乌兰察布中部、东部草原区呼伦贝尔的西部和鄂尔多斯市的西部以及西部草原区乌海都有退化风险,应重点关注。从驱动因素来看,降水是内蒙古草原区空间分异性的主导因素,其与土壤类型、土地利用和气温3个因子的协同作用最显著。

西南地区植被对陆地水储量的响应

王希尧, 魏登峰, 匡鸿海

2023, 34(10): 2723-2729. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.002

摘要 ( 72 )

PDF (3349KB) ( 5 )

为探究中国西南地区植被生长对陆地水储量变化的响应规律,本研究利用重力恢复和气候实验(GRACE)卫星的陆地水储量异常(TWSA)数据以及归一化植被指数(NDVI)数据分析了2003年1月—2021年12月间中国西南地区植被与TWSA的变化趋势及相互关系。结果表明: 研究期间中国西南地区的NDVI整体呈现上升趋势,而TWSA在西藏中南部呈现显著下降趋势,在西藏西北部及中国西南地区东南部呈现显著上升趋势。Pearson相关分析表明,中国西南地区NDVI对TWSA变化的响应具有显著的空间差异,西藏大部分区域NDVI对TWSA的变化呈现显著的负响应,而中国西南地区东南部大部分区域NDVI对TWSA的变化呈现显著的正响应,这受到气候变化与地貌差异的影响。

广东省汕头市生态修复关键点识别与差异化规划

简钰清, 戴钰欣, 黄志彬, 詹昂铄, 李贺诚, 王志芳

2023, 34(10): 2730-2738. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.024

摘要 ( 76 )

PDF (4213KB) ( 4 )

国土空间生态修复规划是开展国土空间整治与生态修复的载体过程,然而现有多数城市规划都只注重生态过程,尚未合理统筹生态和社会的多元化发展。以广东省汕头市为例,本研究着力开展综合生态-社会视角的生态修复关键点识别与差异化规划策略制定。基于生态系统完整性,通过识别生态源地和构建阻力面提取生态廊道与关键点;并结合社会视角从游憩资源配置和游憩资源价值两个维度构建生态游憩服务评价体系,判别游憩服务重点区域,最终综合生态与游憩两项结果得到不同类型的生态修复策略。结果表明: 汕头市共有生态廊道136条,总长度为380.58 km,生态关键点77个;游憩最重要区域是海岸线、多个内海湾与湿地滩涂,其面积为33.78 km²,面积占比1.6%;游憩低等级区域分布最广,占比57.3%。提出“游憩拓展+渔业发展”的复合型策略、“生态建设+廊道连通”的连通型策略和“植被恢复+限制开发”的保护型策略。本研究为滨海城市的生态保护修复规划提供了综合分析路径,旨在促进国土空间生态修复规划可行性及综合效益最大化。

基于供需均衡的太原市公园服务盲区及优化布局

陈小平, 邓亚宇, 贺金钰, 韩萌, 刘艳红, 武小钢, 甄志磊

2023, 34(10): 2739-2746. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.019

摘要 ( 63 )

PDF (3835KB) ( 3 )

基于供需均衡理念识别服务盲区并科学选取公园建设区域、明晰其建设的优先次序对优化城市公园布局具有重要的现实意义。本研究以太原市绕城高速范围内建成的公园为对象,借助高德地图路径规划的应用程序编程接口及兴趣点数据分别对公园的可达性与服务压力进行测算,以表征其供给能力与需求水平;通过叠加分析识别出太原市公园绿地服务盲区,并借助位置分配(LA)模型有针对性地增补公园绿地。结果表明: 步行和骑行方式下,研究区15 min公园可达性覆盖率分别为35.6%和71.7%,公园供给能力存在不足;太原市公园绿地潜在需求大的区域主要集中在亲贤街-长风街商圈、东中环路双塔商圈,存在较明显的隐形盲区;基于LA模型提出了新增公园绿地选址建议,优化结果表明,15 min步行和骑行的可达性覆盖率分别提升至46.7%和81.0%,公园服务压力得到缓解。本研究利用网络大数据优势将居民休闲游憩需求与公园布局紧密结合起来,提升了优化选址研究的科学性和精确性,可为公园建设提供切实有效的规划方法和理论依据。

伊犁河谷生态系统服务价值时空演变及其驱动因素

谈旭, 王承武

2023, 34(10): 2747-2756. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.021

摘要 ( 89 )

PDF (1575KB) ( 4 )

伊犁河谷是我国西部地区重要的生态屏障,也是“一带一路”重要经济区。基于土地利用变化挖掘其生态系统服务价值(ESV)驱动因素,对优化地区生态环境及协调人地关系有重要意义。本研究基于伊犁河谷2000—2020年3期土地利用数据,利用ArcGIS 10.8和Origin等软件,分析土地利用变化特征、ESV时空变化、生态系统服务权衡协同关系,运用地理探测器探究影响ESV空间分异的驱动因子及因子间交互关系。结果表明: 2000—2020年,研究区土地利用变化明显,草地、水域面积大幅减少,建设用地面积增幅最大。ESV明显下降,主要表现为草地、水域的ESV下降及水资源供给服务功能的下降。ESV高价值区、较高价值区向低价值区、较低价值区转变。研究区内生态系统服务间的主导关系为协同关系,且呈增强趋势。伊犁河谷ESV空间分异的主要驱动因素是高程,流域两岸适合人类活动的低海拔平原地带是ESV低值区;各因素间交互作用表现为增强关系,自然因素的解释力高于社会经济因素。

四湖流域生态功能分区及其影响因素识别

王彬宇, 王玲, 陈俊辰, 戚琦, 贺淑钰, 杨梓琪, 李兆华, 李昆

2023, 34(10): 2757-2766. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.023

摘要 ( 73 )

PDF (3366KB) ( 6 )

合理划分生态功能区并明晰其内部驱动机制,对于维护地区生态系统稳定具有重要意义。本研究以江汉平原四湖流域为例,运用InVEST和RUSLE模型以及娱乐打分法评估6种生态系统服务,采用K-means聚类法识别生态系统服务簇,并与生态敏感性结合划定生态功能区,最后运用地理探测器分析不同生态功能区的主导驱动因子。结果表明: 生境质量、碳固持服务的空间分布相似,高值主要集中在长湖及洪湖附近;粮食生产和土壤保持服务空间分布存在差异,西北丘陵地区是其共同的高值区域;水源供给服务的高值主要集中在洪湖的东部;生态娱乐服务高值地区主要集中在西北丘陵和洪湖的南部。依据生态系统服务聚类结果,将四湖流域生态系统服务簇划分为粮食生产簇、生境质量簇和城镇生活簇。四湖流域生态敏感性整体以低敏感和较低敏感为主,占流域总面积的59.0%,将生态敏感性与生态系统服务簇叠加可划分为生态修复区、生态保育区、生态过渡区、生态开发区和综合利用区。地理探测器结果表明,各生态功能区内部驱动因素存在明显差异,自然因素对生态修复区影响显著,生态保育区和生态开发区的主导驱动因素分别为归一化植被指数和人口密度,生态过渡区和综合利用区主要受土地利用类型的影响。研究结果对于协同区域社会发展和生态环境保护具有重要的支撑价值。

2000—2020年金沙江干热河谷景观生态风险的时空变化

张峻铭, 孙永玉, 周姗, 邱昕腾, 孙仕仙, 欧朝蓉

2023, 34(10): 2767-2776. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.026

摘要 ( 71 )

PDF (2339KB) ( 6 )

科学评估长江上游生态脆弱区的景观生态风险对区域生态调控及构筑长江生态安全屏障具有重要意义。本研究以云南省金沙江干热河谷区全域为研究区,构建景观生态风险评价模型,分析区域景观生态风险的时空分布格局。结果表明: 2000、2010和2020年,研究区景观生态风险指数均值分别为0.414、0.398和0.462,至2020年全域已达到较高风险水平。2000和2010年,各等级的景观生态风险区交错分布,至2020年高风险区呈集中分布态势。2000—2020年,研究区各区段景观生态风险指数均值均处在0.42附近,临近较高风险等级水平,表明各区段景观生态风险等级均较高。研究区各区段的中、低风险区面积均缩小,而高风险区面积明显增长。西段和中段的高风险区面积增幅远高于东段。景观生态风险显著变化区域面积约占研究区总面积的55%,风险显著上升区和下降区均具有明显的空间集聚特征。研究区全域景观生态风险水平先降后升,西段地区的景观生态风险恶化趋势最明显,大部分地区景观生态风险变化显著。政府主导的生态管理政策和措施及市场主导的土地利用活动相互博弈成为本区域景观生态风险变化的主因。未来应开展气候变化耦合人类活动对研究区全域和局域景观生态风险变化的驱动机理研究,以有效应对区域生态风险。

浙江东部沿海城市土地利用模拟及生态系统服务价值评估

谭昭昭, 陈毓遒, 丁憬枫, 刘梦迪, 王浩, 王江

2023, 34(10): 2777-2787. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.025

摘要 ( 92 )

PDF (5012KB) ( 8 )

模拟浙江东部沿海城市土地利用变化(LUCC)引起的生态系统服务价值(ESV)变化,对区域可持续发展和生态安全具有重要意义。本研究以浙江东南沿海城市为研究区,选取2000—2020年3期土地利用及政府统计年鉴为基础数据,分析期间LUCC对ESV的影响,利用PLUS模型模拟2030年自然发展、生态保护和城镇发展情景下LUCC,基于格网尺度分析ESV的空间分布和集聚程度,并明晰ESV的敏感性特征。结果表明: 2000—2020年,研究区建设用地面积呈显著增加趋势,而林地、耕地和水域面积明显减少,导致ESV呈持续下降趋势,减幅达160×10⁸元。2030年自然发展、生态保护和城镇发展情景下,建设用地分别增加93624、54927和111966 hm²,东部平原地区将成为建设用地扩张的集聚区;3种情景下的ESV分别为1693×10⁸、1729×10⁸和1688×10⁸元,均低于2020年ESV,生态保护情景下ESV下降速度放缓。研究区ESV呈现西高东低的空间分布特征,热点和冷点分布范围较大且集聚性较强,热点区域主要集中在西部,冷点区域主要分布在东部和北部。

基于遥感土壤湿度因子的防风固沙功能估算模型改进及应用

孟健, 孙灏, 滕超, 王思涵, 王雨昕, 王超群, 吴瑞翔

2023, 34(10): 2788-2796. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.022

摘要 ( 65 )

PDF (3062KB) ( 5 )

在生态系统防风固沙功能研究中,土壤湿度因子是重要参量之一。传统方法多使用气象站点观测的潜在蒸发量、降雨量和灌溉量等估算土壤湿度,在空间连续性和数据可利用性方面均具有较大局限。基于遥感技术在土壤湿度探测方面的发展,本研究选择4种土壤湿度的遥感指标(MODIS蒸散比值法、SMAP土壤湿度比值法、可见光-短波红外干旱指数法、遥感湿度指数法)对修正风蚀方程模型(RWEQ)中的土壤湿度因子的计算过程做出改进,并利用改进后的算法分析辽西北地区2001—2021年防风固沙服务的时空变化及驱动因素。结果表明: MODIS蒸散比值法计算的土壤湿度与传统气象方法的相关性最高,二者经拟合后得到的公式可用于RWEQ模型中土壤湿度因子的计算改进。2001—2021年,辽西北地区防风固沙能力呈现北部及东部地区较强、中部及西部地区较弱的空间分布特征。经Mann-Kendall趋势检验,辽西北地区72.7%的区域防风固沙能力呈上升趋势。应用地理探测器模型进行驱动因素分析发现,防风固沙能力的变化是一个多因素相互作用的过程,受土壤类型、年均风速以及经济发展水平的影响较大,且各驱动因素之间的交互作用对防风固沙的影响高于单因素的影响。本研究结果可为RWEQ模型估算做出改进,同时为辽西北地区长时间的生态功能形成机制与驱动力分析提供技术支撑。

亚热带森林不同树种下土壤动物群落结构特征

温辉辉, 吴福忠, 张慧玲, 彭清清, 邱丹妮, 彭艳

2023, 34(10): 2797-2804. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.031

摘要 ( 109 )

PDF (2181KB) ( 6 )

土壤动物群落在生态系统物质循环等关键功能中具有至关重要的作用,但不同树种下凋落物质量和微环境差异可能调控着土壤动物群落结构。本研究以亚热带森林同质园中8个优势树种为对象,于2022年8月原位调查了不同树种下土壤动物群落结构的组成、分类学类群和功能群的差异以及调控因子。共捕获土壤动物567只(白蚁和蚂蚁除外),隶属3门10纲26目99科,其中角翼甲螨科、蛉蟋科、原虫兆科、等节虫兆科为优势类群。树种显著影响了土壤动物总体丰度,表现为火力楠＞杜英＞米槠＞杉木＞香叶＞木荷＞马尾松＞枫香。不同树种下土壤动物的丰富度、均匀度和多样性具有明显差异,火力楠、杉木土壤动物丰富度和多样性相对较高,米槠、枫香相对较低;枫香中小型土壤动物均匀度最高且显著高于火力楠、杜英,而大型及总的土壤动物均匀度在8个树种间差异不大。此外,火力楠树种下杂食性和植食性土壤动物丰度相对较高,杜英树种相对较低;杜英、火力楠树种下捕食性和腐食性土壤动物丰度较高,显著高于枫香,且腐食性土壤动物主要以中小型土壤动物为主。冗余分析显示,凋落物N、C∶N、K是影响土壤动物群落结构的主要因子。表明凋落物层较厚且凋落物N、K含量较高的树种可能有利于提高土壤动物群落多样性及影响不同功能类群土壤动物的分布,从而有助于维持森林生物多样性。

不同施肥处理对柑橘根围土壤质量及丛枝菌根定殖的影响

王鹏, 温明霞, 金龙飞, 刘烽, 陆麒, 曹明奡, 黄贝, 吴韶辉

2023, 34(10): 2805-2812. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.012

摘要 ( 76 )

PDF (577KB) ( 4 )

为探究不同施肥处理对柑橘根围土壤质量和丛枝菌根的影响,设置单施无机肥(IF)、单施有机肥(OF)和有机肥与无机肥混施(CF)处理,以不施肥为对照(CK),分析土壤理化性状、丛枝菌根真菌(AMF)侵染与繁殖体数量的变化及其相互关系。结果表明: 与CK相比,施肥均能显著提高土壤有机碳、养分含量和电导率;OF和CF处理显著提高了土壤pH值、团聚体稳定性、脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性及柑橘根围AMF侵染率和繁殖体数量;而IF处理显著降低了土壤pH值、柑橘根围AMF侵染率和繁殖体数量。柑橘AMF侵染率和繁殖体数量与土壤团聚体平均重量直径、有机碳、总氮、总磷含量和脲酶活性均呈显著正相关,与pH值呈极显著正相关。结合主成分分析,本研究认为无机肥易造成柑橘园土壤酸化,不利于柑橘菌根的定殖;而有机肥与无机肥混施则可以改善土壤质量,促进柑橘菌根的定殖。

城市化梯度下入侵生物非洲大蜗牛肠道微生物群落特征

谢婧, 张怡悦, 唐仲辉, 孙新

2023, 34(10): 2813-2819. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.030

摘要 ( 71 )

PDF (1640KB) ( 3 )

为了探究城市化梯度下入侵物种非洲大蜗牛肠道微生物多样性及群落结构特征,本研究在厦门市城市、城郊及农村的5个公园中采集了30只非洲大蜗牛样本。利用三代PacBio测序平台对其16S rRNA基因进行全长测序,解析了非洲大蜗牛肠道及栖息地土壤微生物的群落特征。结果表明: 非洲大蜗牛肠道微生物与栖息地土壤微生物群落的组成之间存在显著差异,且非洲大蜗牛肠道微生物对城市化的响应更为敏感。非洲大蜗牛的栖息地土壤微生物α多样性指数(Sobs、Chao、Shannon指数)均高于其肠道内。虽然城市、城郊和农村土壤微生物群落β多样性指数相似,但非洲大蜗牛肠道微生物群落组成存在显著差异。城市化显著影响了非洲大蜗牛肠道微生物群落的组成,在城市及城郊,非洲大蜗牛的肠道微生物主要为肠杆菌科、黄单胞菌科、支原体科,而在农村主要为链球菌科和类芽孢杆菌科。在城市环境中,非洲大蜗牛肠道微生物组中潜在人类致病菌的种类和丰度显著增加,意味着城市化增加了非洲大蜗牛传播潜在致病菌的风险。

淮河干流信阳段大型底栖动物功能摄食类群时空分布及水质评价

张泽豪, 张景晓, 于淼, 高云霓, 董静, 宋东蓥, 李学军

2023, 34(10): 2820-2826. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.028

摘要 ( 63 )

PDF (1057KB) ( 3 )

2021年11月至2022年9月对淮河干流信阳段的大型底栖动物和水环境因子进行了4次野外调查,分析了该段大型底栖动物功能摄食类群的结构与时空分布特征,并对河流水质进行了生物评价。流域内共采集到大型底栖动物73种,隶属于3门7纲42科,不同月份大型底栖动物的优势种存在明显变化,其中秀丽白虾在2022年7月和9月成为流域内的绝对优势种。在不同采样月份,流域内大型底栖动物的功能摄食类群以撕食者占据主要优势,为35.9%。冗余分析结果表明,不同月份中影响大型底栖动物功能摄食类群分布的主要环境因子有所差异,其中2月的主要环境影响因子为电导率,7月为温度,9月和11月均为氧化还原电位。基于大型底栖动物的生物指数和Shannon指数的水质评价结果表明,流域内水质整体处于轻污染水平。

生态环境损害赔偿视域下的近海非法捕捞大数据分析

张琥顺, 仲霞铭, 熊瑛, 吴晓睿

2023, 34(10): 2827-2834. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.032

摘要 ( 75 )

PDF (1724KB) ( 3 )

为探究中国近海非法捕捞状况,了解生态环境损害赔偿制度在该领域的落实情况,本研究基于中国裁判文书网公开发布的大数据,对2018—2022年的近海非法捕捞案件相关信息进行统计分析,提出以下观点: 1)近海非法捕捞因区域差异表现出繁多的具体形态,相关研究重心依然需围绕违法性质和影响程度展开,宜以电捕类和拖网类为切入点;2)应重视耙刺类渔具的非法渔获重量及涉案价值呈增加的趋势,建议优化调整渔业管理方式,从根源上避免此类非法捕捞案件的发生;3)评估模式构成多样导致损害赔偿金的计算充满不确定性,应着力于建立健全的损害评估及价值量化规范;4)补偿放流是应用最多的生态修复措施,但其科学指导不足,应聚焦“修复”进行“补偿”设计,同时探索更多修复措施的操作可能性。

环境因子对矿质土壤呼吸影响的研究进展

刘源豪, 杜旭龙, 黄锦学, 熊德成

2023, 34(10): 2835-2844. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.015

摘要 ( 108 )

PDF (975KB) ( 5 )

矿质土壤呼吸是土壤碳库向大气排放CO₂的重要通道,在调节陆地生态系统碳循环方面发挥着关键作用,对土壤温度、土壤湿度和底物有效性等环境因子有较高的敏感性。环境因子的变化会影响矿质土壤呼吸及其温度敏感性,从而改变全球碳平衡。本文综述了环境因子对矿质土壤呼吸及其温度敏感性的影响研究成果,发现在不同生态系统中环境因子对矿质土壤呼吸及其温度敏感性的影响具有显著差异,指出环境因子能够直接影响矿质土壤呼吸及其温度敏感性,同时也能通过影响土壤微生物生物量和群落结构、胞外酶活性和土壤孔隙度等对矿质土壤呼吸及其温度敏感性产生间接影响。基于综述结果,提出了以后的研究展望:1)结合多种观测技术和方法研究环境因子对矿质土壤呼吸的影响;2)探究多种环境因子的交互作用对矿质土壤呼吸的影响;3)在不同时间和空间尺度上开展环境因子对矿质土壤呼吸影响的研究;4)完善矿质土壤呼吸及其温度敏感性的预测模型;5)加强新近光合产物的底物供应对矿质土壤呼吸及其温度敏感性调控作用的研究。

致敏性气传花粉的分布、危害评价及防治措施

孟龄, 杨磊, 王巧环, 王俊杰

2023, 34(10): 2845-2853. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.001

摘要 ( 88 )

PDF (546KB) ( 6 )

致敏性气传花粉与人体接触后会引发鼻炎、哮喘等花粉症。目前已对气传花粉致敏性污染进行了大量的研究。本文梳理相关研究,总结了气传花粉的时空分布特征及其气象影响因素,以及气传花粉致敏性的危害,并对危害等级划分的评价指标进行了综述,从源头防控、途径监控和易敏人群预防等角度阐述了气传花粉致敏性污染防治措施的研究进展。针对目前研究工作的不足,提出绿化植物的种类和致敏潜力有待进一步研究与规范,花粉的采集与浓度监测有待进一步研究与标准化。本文将为花粉过敏性疾病的防治研究和城市绿地规划的优化提供借鉴。

田边伴生植物种植提升作物传粉服务功能的研究现状与展望

王花, 王慧, 邵晓莉, 叶忠铭

2023, 34(10): 2854-2860. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.018

摘要 ( 71 )

PDF (550KB) ( 4 )

传粉昆虫在全球作物授粉中起重要作用,但近几十年来随着全球气候变化、农业集约化以及城市化的加剧,其物种丰度和多样性正面临着急速下降的趋势。如何解决农田生态系统中传粉不足这一问题已成为全球重大挑战之一。近年来田边伴生植物种植这一有效措施在发达国家被广泛提出,即在农田的空置空间种植伴生开花植物为传粉昆虫提供稳定的食物(如花蜜和花粉)和筑巢场所,以提高农田生态系统中传粉昆虫的物种多样性和丰度,用于满足农作物的授粉需求,但国内相关研究较少。本文系统综述了国内外田边伴生植物种植研究现状,着重阐述了可能影响伴生植物种植效果的因子,提出了伴生植物选择的原则,并展望了这种新型措施在我国农业中的应用前景。

稳定同位素技术在土壤食物网研究中的应用

王骁, 梁思维, 田艺佳, 刘笑彤, 梁文举, 张晓珂

2023, 34(10): 2861-2870. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.013

摘要 ( 101 )

PDF (6118KB) ( 4 )

稳定同位素技术的发展为深入揭示地下黑箱-土壤食物网的结构和功能提供了重要的方法和手段。本文回顾了稳定同位素技术在土壤食物网研究中的应用,主要包括利用同位素确定土壤动物的食源和食性偏好;通过土壤动物取食与固持养分过程中的同位素分馏效应,分析土壤食物网的营养级结构;此外,稳定同位素技术还揭示了土壤食物网各营养级土壤生物在土壤生态系统物质能量流动中的作用,有助于准确高效地开展土壤食物网在土壤碳氮循环过程中的贡献及作用机理研究。本文同时指出了目前稳定同位素技术的局限性,展望了未来重点发展的方向。

垂直绿化的建筑节能与室外降温效应研究进展

潘澜, 郑晓娜, 罗霜, 毛会军, 孟庆林, 陈锦睿

2023, 34(10): 2871-2880. doi:10.13287/j.1001-9332.202310.020

摘要 ( 93 )

PDF (481KB) ( 4 )

垂直绿化系统是促进建筑节能减排和缓解城市热岛效应的可持续方案,也是实现城市生态建设的重要途径之一。本文系统归纳了垂直绿化系统热效应的4个主要的影响机理,即遮阳作用、蒸散作用、隔热作用和控风作用,阐明垂直绿化对建筑降温节能的影响,并分析垂直绿化对植物冠层和周围空气的降温效应以及对缓解热岛效应的影响。最后,基于已有的垂直绿化热效应研究,提出未来垂直绿化研究的重点方向,旨在加快绿色城市建设的进程和实现碳中和目标。

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