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2023年 第34卷 第12期    刊出日期：2023-12-15

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第34卷第12期目录

2023, 34(12):  0-0. 

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水文生态专栏

次降雨条件下枯落物和土壤持水特性及其影响因素

何娇, 马岚, 孙旭, 张金阁

2023, 34(12):  3169-3176.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.025

摘要 ( 24 )   PDF (2300KB) ( 0 )  

为明确森林枯落物层与土壤层的持水特性,将不同密度(0、300、600、900 g·m^-2)油松枯落物覆盖于北方典型的黄土性褐土、石灰性褐土表面,通过人工模拟降雨试验,观测各坡位枯落物和土壤含水量随时间的变化规律,分析降雨结束后枯落物和土壤含水量的变化过程及影响因素。结果表明: 油松枯落物含水量随降雨结束后历时的增加而大幅下降,各密度枯落物处理下枯落物含水量变化在22.9%～71.0%,其下降速率与时间呈递减的指数函数关系;枯落物含水量仅受枯落物密度影响,密度越大,枯落物含水量下降速率越大。土壤含水量随降雨结束后历时的增加呈波动下降趋势,其变化在1.5%～8.5%;土壤持水性受枯落物密度、土壤类型和坡位的共同影响,枯落物能有效减缓土壤水分的波动,枯落物密度越大,土壤含水量的变异系数越小,枯落物对土壤水分波动的减缓作用越大,土壤持水性能越好;黄土性褐土的持水能力显著高于石灰性褐土;坡下土壤的持水能力显著高于坡上和坡中,而坡上与坡中的差异不显著。

晋西黄土区典型林分枯落物持水特性

张月, 马岚, 何娇, 党彩宇, 邹春蕾, 崔永生

2023, 34(12):  3177-3183.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.023

摘要 ( 21 )   PDF (2118KB) ( 0 )  

探究典型林分枯落物的蓄积量及持水特性,对准确评价森林水源涵养功能具有重要意义。本研究在晋西黄土区选择油松、刺槐、山杨、辽东栎、侧柏作为研究对象,采用样地调查与室内浸水试验相结合,对不同林分枯落物未分解层和半分解层厚度、枯落物蓄积量、枯落物持水特性与浸水时间的关系进行分析。结果表明: 研究区典型林分枯落物总厚度为4.06～5.12 cm,其中,刺槐林最大,油松林最小;蓄积量以辽东栎最大(24.39 t·hm^-2),山杨林(23.64 t·hm^-2)、侧柏林(22.51 t·hm^-2)和刺槐林(22.48 t·hm^-2)次之,油松林最小(20.42 t·hm^-2),未分解层蓄积量小于半分解层。枯落物最大持水量为40.41～79.56 t·hm^-2 ,其中,辽东栎最大,油松林最小。各林分枯落物有效拦蓄率在108％～188％。在浸水2 h内,枯落物持水量和吸水速率变化以辽东栎、山杨、刺槐林最迅速,半分解层较未分解层变化迅速;在5种林地中,枯落物持水能力依次为辽东栎＞山杨＞刺槐＞侧柏＞油松。

亚热带季风区典型土壤-植物-大气连续体中水体平均滞留时间

李嘉洁, 章新平, 肖雄, 张赐成, 王锐, 戴军杰, 罗紫东, 刘娜

2023, 34(12):  3184-3194.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.010

摘要 ( 14 )   PDF (3133KB) ( 0 )  

平均滞留时间(MTT)在水循环过程中具有重要的指示意义,但目前对亚热带季风区典型土壤-植物-大气连续体(SPAC)中不同水体的MTT仍缺乏了解。本研究以长沙市郊区的樟树林为研究对象,基于稳定同位素技术并利用线性混合模型和正弦波拟合法计算2017年3月—2019年10月不同深度土壤水、枝条水和叶片水的MTT。结果表明: SPAC中不同水体稳定同位素呈现夏季贫化、冬季富集的季节变化模式;土壤水δ²H随深度增加而偏负,枝条水δ²H与土壤水接近,但叶片水δ²H偏正且变化范围较大。线性混合模型显示,土壤水和植物水MTT的较低值出现在6—9月,较高值常出现在1月前后和4—5月;降水补给比例与MTT呈显著的负相关关系,大多数时段土壤水MTT随深度增加而增加,但优先流也可增加深层土壤水的补给比例,从而降低MTT;枝条水和叶片水的MTT平均值接近。正弦波拟合法显示,随土壤深度增加,土壤水新水比例(F_yw)逐渐降低,而MTT逐渐增加;枝条水的F_yw和MTT分别低于和高于叶片水。线性混合模型与正弦波拟合法的土壤水MTT均自表层向深层增加,其中,前者的变化范围较小,后者的变化范围较大;线性混合模型中枝条水MTT比叶片水少2.4 d,而正弦波拟合法中枝条水MTT比叶片水多87.4 d。两种模型模拟结果的差异可能与“新水”的定义、结果不确定性和蒸发分馏效应等有关。本研究结果将有助于理解亚热带季风区SPAC水分运移与消耗过程,并可为农业生产和水资源管理提供理论依据。

滦河流域遥感生态指数改进及生态环境质量评价

冯平, 杨妮娟, 李建柱

2023, 34(12):  3195-3202.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.024

摘要 ( 19 )   PDF (2820KB) ( 0 )  

为明晰流域生态环境质量及其主要影响因素,本研究基于卫星遥感数据,通过耦合绿度、湿度、干度、气溶胶光学厚度4个指标,提出了改进的遥感生态指数(IRSEI)。采用IRSEI对滦河流域生态环境质量进行评价,并分析了影响流域生态环境质量的主要因素。结果表明: 2000、2008、2016、2022年,研究区IRSEI分别为0.488、0.532、0.563、0.586,流域整体生态环境质量持续上升,其中,东南地区相对较优、西北地区相对较差,并且东南地区生态环境质量改善而西北地区退化。年降水量、坡度、土地利用、第一产业以及第三产业是影响流域生态环境质量空间分异的关键因子,各因子的交互作用对流域生态环境质量的影响更显著。

不同河岸缓冲区尺度下土地利用方式对嘎呀河流域水质的影响

王宏雪, 武玮, 王琦琨, 杨雪琪, 殷旭旺

2023, 34(12):  3203-3213.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.026

摘要 ( 21 )   PDF (3102KB) ( 0 )  

土地利用是影响河流水质的重要因素之一,量化不同河岸缓冲区尺度下土地利用方式及空间格局与水质因子之间的关系,对土地利用合理规划及水质改善具有重要意义。本研究以嘎呀河流域为例,基于2021年5月共91个点位的水质调查数据,从河岸缓冲区尺度分析流域土地利用及景观空间分布格局,并采用冗余分析(RDA)和广义加性模型(GAM)探讨土地利用方式及空间分布格局对河流水质的影响。结果表明: 总氮是影响嘎呀河水质的首要因素。50、100和500 m河岸缓冲区以耕地为优势土地利用类型,将点位划分为耕地优势组和耕地其他组;1000、1500和2000 m河岸缓冲区以林地为优势土地利用类型,将点位分为林地优势组和林地其他组。100 m河岸缓冲区是对嘎呀河水质指标的最强影响尺度,其次为1000 m河岸缓冲区。林地优势组中,铵氮、电导率、溶解氧、磷酸盐和高锰酸盐指数均受土地利用类型面积占比的显著影响,其中,铵氮浓度随着林地面积占比和耕地面积占比的增加而增大,磷酸盐浓度与Shannon多样性指数(SHDI)显著相关,高锰酸盐指数受SHDI和最大斑块指数(LPI)影响明显。耕地优势组中,总氮浓度受林地面积占比、草地面积占比和LPI的共同影响,当林地面积占比在8%～40%时,总氮浓度呈下降趋势。耕地其他组中,总悬浮固体浓度与耕地面积占比呈正相关,与林地面积占比呈负相关。嘎呀河水质受林地面积占比的影响最大,其次为耕地面积占比,但LPI、SHDI与其他土地利用类型面积占比的交互作用对水质的影响也不容忽视。

研究论文

秦岭北麓典型栓皮栎天然次生林群落结构与物种组成

赵亮, 杨治春, 周卷华, 王国强, 尹秋龙, 赵锦, 齐光, 原作强

2023, 34(12):  3214-3222.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.001

摘要 ( 24 )   PDF (1639KB) ( 0 )  

本文利用陕西省周至县楼观台实验林场的落叶阔叶林动态监测样地,研究了秦岭北麓典型栓皮栎天然次生林的物种组成和群落结构。结果表明: 样地内胸径≥1 cm的木本植物独立个体有3162株,木本植物有42种,隶属于25科36属。群落属的区系类型主要为温带成分,占总数的44.4%,热带成分次之。群落优势树种明显,重要值前3位的树种分别为栓皮栎、油松、槲栎,其重要值之和为64.7%。样地内所有个体的平均胸径为7.58 cm。所有个体以及乔木层优势种径级分布呈近似正态分布,且中等径级个体较多。群落结构稳定,但群落更新不良,种群有衰退的趋势。样地不同样方间生物多样性指数变异较大,均值低于亚热带常绿阔叶林。群落物种分布与环境因子有明显的相关性。土壤和地形解释了群落分布42.4%的变异。海拔和土壤速效钾对群落分布有显著影响。海拔、土壤全磷和有机质含量显著影响栓皮栎群落的物种多样性。栓皮栎种群较强的适应性使其在低养分环境占主导地位,但也限制了群落物种多样性。

猫儿山交让木叶性状海拔变异格局及其环境影响因子

谭一波, 张统, 蒋行健, 申文辉, 叶建平

2023, 34(12):  3223-3231.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.002

摘要 ( 18 )   PDF (1005KB) ( 0 )  

分析相近树龄单一树种叶性状、叶性状网络的海拔变异格局及其影响因素,有助于排除遗传因素的影响,准确反映环境因子对叶片的作用规律。本研究对猫儿山海拔梯度上中龄林交让木叶片气孔性状、结构性状、化学性状和叶脉性状进行研究,分析了不同海拔(1100、1500和1900 m)叶性状和叶性状网络的变异格局、生活策略以及影响叶性状变异的主要环境因子。结果表明: 交让木叶面积、比叶面积、叶厚、叶干物质含量、叶绿素含量、叶氮含量、叶磷含量、叶片C∶N、叶片C∶P、叶脉密度和叶脉直径在不同海拔间存在显著差异。年均温和总辐射分别解释叶性状42.1%和16.2%的变异,是驱动交让木叶性状海拔变异的关键环境因子。年均温对叶面积影响最大(R²=0.73),总辐射对叶厚影响最大(R²=0.72),均为显著正相关。1100 m低海拔交让木叶氮含量、叶磷含量较低,叶性状网络整体和内部均表现松散,采取资源保守型策略;1500 m中海拔交让木叶氮含量、叶磷含量较高,叶性状网络整体连接紧密局部松散,通过增强叶性状间的依赖性,显著提高磷利用效率,来应对落叶林分的竞争,采取资源获取型策略;1900 m高海拔交让木叶厚、叶干物质含量和叶绿素含量较大,叶面积较小,叶性状网络局部连接紧密而整体松散,体现了资源保守型策略。叶片C∶P-叶磷含量权衡关系与磷利用效率密切相关,其变化是辨识不同海拔交让木生活策略的重要指示。

杉木水分利用效率对混交和气象因子的响应

王筱迪, 张杰铭, 姜姜, 刘自强

2023, 34(12):  3232-3238.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.011

摘要 ( 17 )   PDF (927KB) ( 0 )  

我国现存的杉木人工林普遍是树种组成单一、林分密度不合理、生产力低下的低效人工林,在改善低效人工林方面通常采取引入阔叶树种的营林措施。本研究以江西官山林场杉木纯林和杉楠混交林为对象,基于树轮δ¹³C稳定同位素方法量化植物内禀水分利用效率(iWUE)及其对气象因子的响应,分析引入楠木对低效杉木人工林林木质量的提升效应。结果表明: 纯林中的杉木断面积生长量为0.23 cm²,高于混交林杉木的0.19 cm²;杉木纯林树轮δ¹³C和iWUE分别为-27.4‰和52.9%,低于混交林的-26.7‰和62.8%。杉木纯林δ¹³C对年均降水和年均相对湿度的变化更敏感,杉木混交林δ¹³C则与气象因子的相关性不明显;杉木纯林iWUE与年均温度、年均大气CO₂浓度和年均最高温度呈正相关,与年均降水和年均相对湿度呈负相关,而杉木混交林iWUE仅与年均大气CO₂浓度呈正相关。表明杉木纯林对气候的响应较杉木混交林更敏感。

遮阴和磷限制下胡桃楸1级根养分吸收策略选择

蔡智, 王庆成, 张勇, 徐立清, 李秋雨

2023, 34(12):  3239-3244.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.008

摘要 ( 16 )   PDF (888KB) ( 0 )  

本研究探讨了1年生胡桃楸在不同光照环境和不同剂量磷肥下根系功能性状的变化,以了解胡桃楸根系资源获取策略与光环境和磷养分限制之间的关系。设置了4种遮阴处理(全光、65%全光、35%全光和20%全光),以及3种磷肥处理(对照、200%和500%土壤本底有效磷),并测定了1级根形态、构型特征和菌根侵染率的变化。结果表明: 随着遮阴程度的增加,胡桃楸1级根的平均直径、平均根长和菌根侵染率逐渐减小,比根长、比表面积、分支比和分支强度则呈现先增加后减小的趋势。随着磷含量的减少,1级根直径逐渐变细,而菌根侵染率则逐渐升高。在遮阴环境下,胡桃楸的根系形态和构型会发生适应性变化,通过增加比根长、比表面积、分支比和分支强度等来适应遮阴环境;而在磷限制条件下,胡桃楸的根系更倾向于与菌根真菌共生以促进对磷的吸收。胡桃楸在透光度为35%的林地人工更新时,根系形态、构型会做出改变以适应遮阴环境;在磷受限的情况下,胡桃楸与菌根真菌共生能力增强,可以适当接种菌根来帮助根系吸收磷。

长白山河滨森林湿地碳源/汇空间分异规律及机制

王文婧, 牟长城, 李美霖, 孙梓淇, 王婷, 许文, 赵海明

2023, 34(12):  3245-3255.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.005

摘要 ( 15 )   PDF (1944KB) ( 0 )  

为量化河岸带湿地碳源/汇并探究其对气候变化的反馈关系,采用静态箱-气相色谱法和相对生长方程法,测定长白山溪流河岸带低地至高地沿水分减小梯度依次分布的3种森林沼泽(毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)土壤温室气体年通量、土壤年净碳排放量、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、水位等)。结果表明: 长白山溪流河岸带森林沼泽的CH₄(0.19～0.85 mg·m^-2·h^-1)、CO₂(60.81～228.63 mg·m^-2·h^-1)和N₂O(-0.02～0.05 mg·m^-2·h^-1)年通量沿低地至高地水分梯度依次呈先恒定后降低、递减和先吸收后排放的空间变化规律,且这3种温室气体年通量的空间变化均受水位控制。河岸带森林沼泽的植被年净固碳量(2.61～3.45 t C·hm^-2·a^-1)沿水分梯度呈恒定型,主要受硝态氮含量促进。河岸带森林沼泽的碳源/汇及全球增温潜势(GWP)沿水分梯度发生了规律性的转变,其中,毛赤杨沼泽为碳汇(1.93 t C·hm^-2·a^-1),白桦沼泽为弱碳源(-0.18 t C·hm^-2·a^-1),而落叶松沼泽为强碳源(-2.51 t C·hm^-2·a^-1);且森林沼泽碳源/汇的空间变化受水位和硝态氮含量联合促进。毛赤杨沼泽表现为强冷却效应,与气候变化间存在较强负反馈作用(-5.88 t CO₂·hm^-2·a^-1);落叶松沼泽表现为强增温效应,存在较强正反馈作用(10.97 t CO₂·hm^-2·a^-1);而白桦沼泽表现为弱增温效应,近似于中性(2.95 t CO₂·hm^-2·a^-1);且森林沼泽GWP的空间变化主要受水位抑制。

不同林龄刺槐解剖结构及生理特性

刘青, 王云霞, 曾岩, 冒吉荣, 徐肖阳, 刘莹

2023, 34(12):  3256-3262.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.003

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全球变暖导致干旱强度增大、频率增加,探究黄土高原不同林龄刺槐林对干旱的响应机制对于理解该区人工林生产力稳定性具有重要意义。本研究以黄土高原半干旱区刺槐幼龄林、中龄林和成熟林为对象,探究不同林龄木质部解剖特征、水力特征和非结构性碳水化合物含量及其之间的相关关系。结果表明: 幼龄林、中龄林的导管直径、纹孔总面积、纹孔面积、附着物面积和附着比例均显著大于成熟林,而纹孔密度显著小于成熟林。导管直径、纹孔面积和附着物面积与导水率之间存在显著相关性。幼龄、中龄和成熟林枝条导水率分别为2.30、2.12和0.76 kg·m^-1·s^-1·MPa^-1,栓塞程度分别为54.5%、53.8%和45.1%。导水率与可溶性糖和淀粉含量之间存在显著相关性。幼龄、中龄和成熟林枝条木质部可溶性糖含量分别为4.9%、4.2%和3.8%。成熟林刺槐木质部生长力下降,形成具有较多较小纹孔的小导管,在维持水力安全的同时降低了水分运输效率,组织内维持生长代谢的非结构性碳水化合物含量显著降低。本研究解释了不同林龄刺槐人工林对干旱的响应机制,为黄土高原不同林龄刺槐人工林的管理与抚育提供了科学依据。

滇中城市群植被物候时空变化及其对城市化的响应

阮文洁, 何云玲, 黄丽华

2023, 34(12):  3263-3270.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.004

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植被物候是响应外界环境变化的重要感应器,本文基于MOD13Q1 EVI数据,采用动态阈值法提取滇中城市群2001—2020年的植被物候参数,即生长季开始期、生长季结束期和生长季长度,揭示植被物候时空变化特征及城乡差异。结果表明: 2001—2020年,滇中城市群植被总体呈现生长季开始期推迟、生长季结束期推迟(每年推迟0.66 d)和生长季长度延长的现象;相较于郊区和乡村地区,城区植被近20年的生长季开始期提前(每年1.05 d),生长季结束期推迟(每年0.91 d),生长季长度延长(每年1.79 d)。在城区-郊区-乡村梯度上,植被物候表现出显著的差异性,城区植被平均每年生长季开始期最早,结束期最早,且生长季长度最长,尤其在城区及向外0～2 km范围内变化最明显。随人口密度、人均GDP 和建成区面积占比的增大,城区植被物候生长季开始期显著提前,生长季结束期显著推迟,生长季长度显著延长。植被各物候期及其持续时间在城区-郊区-乡村梯度上对环境变化的敏感度不同,研究区人口密度和建成区面积占比对滇中城市群植被生长季结束期的推迟有重要影响。

生态地理分区视角下的辽宁省植被归一化植被指数的时空变化

唐吉喆, 徐梦冉, 莫宇, 吴伟赜, 张靖, 李政海, 鲍雅静

2023, 34(12):  3271-3278.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.021

摘要 ( 19 )   PDF (2868KB) ( 0 )  

归一化植被指数(NDVI)是反映植被覆盖及其生长状况的重要指标,探究其时空变化以及对生态因子的响应,对区域生态保护和自然资源管理有重要意义。本研究将辽宁省分为3个生态地理区(西北农牧交错区、中部农业区、东部农林区),基于遥感、植被、气候、地形和人类活动等数据,采用趋势分析法和地理探测器模型,揭示了辽宁省植被NDVI的时空变化趋势,以及各驱动因子对辽宁省植被NDVI分布格局的影响强度和交互作用机制。结果表明: 2001—2020年,辽宁省NDVI年均值在0～0.92,呈现东部高西部低、内陆高沿海低的分布格局。植被覆被整体呈增加趋势,其中,NDVI增加的区域主要集中在西北农牧交错区和东部农林区;NDVI减少的区域主要集中在中部农业区与东部农林地区的交界处,以及东部农林区沿海一带。3个生态地理分区的年均NDVI变化各不相同,其中,西北农牧交错区NDVI整体偏低,但呈缓慢上升的波动趋势;东部农林地区NDVI整体偏高,NDVI年际变化基本稳定;中部农业区的NDVI高值和低值错落分布,NDVI年际变化呈减少趋势。3个生态地理分区中,自然因子是NDVI变化的关键驱动力,其中,积温和降水的影响最大。各因子间的交互作用结果均为相互增强和非线性增强。

亚高山粗枝云杉人工林土壤原核微生物群落结构与功能变化

刘艳娇, 刘庆, 贺合亮, 赵文强, 寇涌苹

2023, 34(12):  3279-3290.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.031

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土壤原核微生物群落结构和功能特性对维持生态系统功能至关重要。本研究以不同林龄粗枝云杉为研究对象,结合高通量测序技术和生物信息学方法,研究粗枝云杉根际和非根际土壤原核微生物群落多样性和群落组成变化特征及其关键影响因素,并分析原核微生物群落功能特征的变化。结果表明: 土壤原核微生物群落的β多样性在根际与非根际均表现为不同林龄之间差异显著,而同一林龄的根际与非根际间无显著差异。从群落组成来看,门水平上,变形菌门和己科河菌门的相对丰度随人工林林龄增加而升高,而放线菌门随林龄增加而降低,且75年人工林(PF75)与天然林(NF)之间无显著差异。厚壁菌门和奇古菌门的相对丰度在25年云杉林(PF25)土壤中显著高于其他人工林和NF。属水平上,RB41、Terrimonas和酸杆菌属的相对丰度随人工林林龄增加而升高,且根际土壤中的RB41和Terrimonas在PF75显著高于NF。土壤理化性质和植被特性共同影响了原核微生物的群落结构,其中,草本覆盖度、土壤pH、总磷和总氮是主要影响因素。原核微生物群落的功能特性在不同林龄之间具有显著差异。与碳氮循环相关的部分功能(如纤维素降解和硝化作用)的相对丰度随人工林林龄增加而降低,而与硫循环相关的硫酸盐呼吸功能的相对丰度则升高。建议将土壤原核微生物群落的结构和功能特征作为云杉林发育阶段的重要指示。在人工林发育后期可通过调控解磷增氮的微生物以提高土壤养分有效性来维持人工林生态系统稳定。

杉木林土壤丛枝菌根真菌形态特征及孢子相关细菌多样性对模拟氮沉降和干旱的响应

史加勉, 宋鸽, 刘珊珊, 郑勇

2023, 34(12):  3291-3300.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.017

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丛枝菌根(AM)真菌对促进宿主植物的养分吸收和提高抗逆能力具有重要作用。土壤中AM真菌孢子相关细菌能够促进菌根定殖,但其对环境变化的响应知之甚少。本研究以杉木人工林表层土壤为对象,在分析AM真菌形态学指标的基础上,重点探究孢子相关细菌群落结构对模拟氮沉降(40 kg N·hm^-2·a^-1)和干旱(-50%穿透雨)的响应及季节差异。结果表明: 氮添加、隔离降雨分别显著影响AM真菌的孢子密度与根外菌丝长度;季节显著影响AM真菌根系侵染率、根外菌丝长度及孢子密度。与对照(不进行氮添加和不隔离降雨处理)相比,氮添加、隔离降雨在冬季均显著降低了孢子密度;单独隔离降雨、氮添加和隔离降雨同时处理在夏季均显著增加了根外菌丝长度。AM真菌孢子中相对多度占优势的细菌包括变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、浮霉菌门等。氮添加和隔离降雨单独处理对孢子相关细菌多样性无显著影响;氮添加和隔离降雨同时处理显著改变了细菌群落组成,两个季节间差异显著,且夏季细菌的丰富度显著高于冬季,群落变异度小于冬季。土壤总氮、硝态氮和可溶性有机碳含量显著影响孢子相关细菌群落组成。综上,氮添加、隔离降雨对AM真菌形态特征的影响具有季节依赖性,氮添加和隔离降雨同时处理对孢子相关细菌群落结构有明显影响。

吕梁山森林生态系统土壤螨类物种多样性和功能多样性对海拔梯度的响应

刘倩煜, 王让虎, 吴鑫杰, 窦永静

2023, 34(12):  3301-3312.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.032

摘要 ( 14 )   PDF (1945KB) ( 0 )  

山地生物多样性的海拔梯度格局及其形成机制一直是生态学研究的热点问题。然而,目前的研究多集中于地上植物和动物,关于地下无脊椎动物的研究明显具有滞后性。本研究以土壤螨类这一典型的中型土壤动物为研究对象,采用梯度格局法,对吕梁山自海拔1318 m至2500 m,每隔约100 m进行土壤样品采集,共9个海拔,采用物种多样性指数和功能多样性指数探讨土壤螨类多样性沿海拔梯度的分布格局。同时,测定土壤pH、全氮、全磷、全钾以及有机质含量,探究土壤螨类多样性对环境因子的响应机制。本研究共捕获土壤螨类715只,隶属于3目27科28属29种,小枝卷甲螨、胸前下盾螨、肩翅尖棱甲螨为优势种。非度量多维尺度分析结果表明,土壤螨类群落结构沿海拔梯度变化明显,主要是由圆上罗甲螨、小枝卷甲螨分别在高海拔地区和低海拔地区的集中分布造成的。单因素方差分析结果表明: 不同海拔间土壤螨类个体密度具有显著差异,Margalef指数、Shannon指数、Simpson指数沿海拔梯度的变化呈单峰分布格局,在中海拔处达到最大;土壤螨类的功能丰富度指数和功能均匀度指数随海拔的变化呈单峰分布格局,其他功能多样性指数随海拔变化无明显变化规律。冗余分析结果表明,全钾和土壤pH是影响土壤螨类群落组成及分布的主要环境因子。土壤螨类Pielou指数与土壤pH呈显著正相关关系,土壤螨类功能均匀度指数与海拔呈显著负相关关系;个体密度、物种数、Margalef指数、Simpson指数和Shannon指数均与功能丰富度指数呈极显著正相关关系。土壤螨类的物种多样性和功能多样性对海拔高度的变化有不同的响应规律,未来应加强长期动态监测,以深入探讨土壤生物多样性与生态系统功能的关系。

西南喀斯特区域不同植被恢复阶段土壤磷主要来源及其季节变化

刘家齐, 梁燕, 肖凡, 韩依晴, 胡传星, 韦柳红, 段敏

2023, 34(12):  3313-3321.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.016

摘要 ( 17 )   PDF (1780KB) ( 0 )  

探究西南喀斯特区域不同植被恢复阶段土壤磷主要来源及其季节变化特征,有助于深入认识喀斯特区域植被恢复过程中土壤磷循环过程,为该区域石漠化治理提供科学参考。本研究以广西桂林典型喀斯特区域处于不同植被恢复阶段的生态系统为对象,设置植被恢复10年(R10)、30年(R30)和50年(R50)3个处理,开展为期1年的野外试验。在试验期间根据降水情况采集雨水,每个季节采集土壤、新鲜凋落物和植物根系样品,测定雨水全磷(TP)、土壤TP和速效磷(AP)含量以及新鲜凋落物和植物根系TP含量,结合现存凋落物磷储量和微生物生物量磷(MBP),分析不同磷来源对土壤磷输入的差异。结果表明: 土壤TP含量随植被恢复时间先增加后降低,随季节变化表现为秋季>夏季>春季>冬季;土壤AP含量在所有处理中均较低,并且夏、冬季含量高于春、秋季;土壤MBP随植被恢复时间呈增加趋势,随季节变化表现为春季>秋季>夏季>冬季。雨水全年磷输入量为0.78 kg·hm^-2,春季高于其他3个季节之和。R10、R30和R50处理新鲜凋落物全年磷输入量分别为2.42、10.64和5.03 kg·hm^-2,现存凋落物磷储量分别为1.23、5.32和3.45 kg·hm^-2,植物根系全年磷输入量分别为5.18、12.65、5.96 kg·hm^-2,均表现为R30处理最高。相关性分析表明,土壤TP含量与植物根系磷输入量呈显著正相关,而土壤AP含量与雨水磷输入量呈显著负相关。综上,西南喀斯特区域不同植被恢复阶段不同来源磷输入对土壤磷库的贡献存在差异,植物根系是土壤磷的主要来源,其次为凋落物,通过磷湿沉降进入到土壤中的磷素非常有限,土壤微生物对土壤磷库也有一定贡献。

基施控释掺混肥对夏玉米生长期活性氮损失和碳氮足迹的影响

高玮, 李子双, 谢建治, 周晓琳, 杜梦扬, 王学霞, 陈延华, 曹兵

2023, 34(12):  3322-3332.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.012

摘要 ( 18 )   PDF (2312KB) ( 0 )  

为探究控释掺混肥减量一次性基施在夏玉米上的农学和环境效应,优化我国华北地区粮食生产的氮肥管理措施,在山东省德州市现代农业科技园区开展田间试验,设不施氮对照(CK)、常规施氮(施氮量240 kg·hm^-2,FFP)、优化施氮(施氮量210 kg·hm^-2,OPT)和控释掺混肥一次性基施(施氮量210 kg·hm^-2,CRBF)4个处理,对比分析了不同处理的夏玉米产量和活性氮损失(氨挥发、N₂O排放、硝酸盐淋溶)差异,并采用生命周期评价法,定量评估了不同处理的碳、氮足迹。结果表明: 与CK相比,施氮显著增加了夏玉米产量;与FFP相比,OPT和CRBF处理的夏玉米产量分别提高0.7%和2.9%,氨挥发、N₂O排放、硝酸盐淋溶总量分别显著降低13.0%和72.7%、13.3%和37.5%、20.5%和23.5%。与CK相比,施氮显著增加了夏玉米生产的全球增温潜势(GWP);与FFP相比,OPT处理的GWP和温室气体排放强度分别降低3.8%和4.2%,CRBF处理分别显著降低8.7%和12.0%。施氮较CK显著增加了夏玉米生产的碳、氮足迹,氮肥的生产运输和土壤温室气体排放是碳足迹的主要贡献因子,贡献率分别为54%～60%和24%～31%;硝酸盐淋溶是氮足迹的主要贡献因子,贡献率高达57%～94%;与FFP相比,OPT和CRBF处理的碳、氮足迹分别显著降低11.0%和16.5%、19.6%和28.4%。综合考虑作物产量、活性氮损失和碳氮足迹,一次性减量基施控释掺混肥能够发挥更大的环境效益,可推荐为促进华北平原粮食清洁生产的有效氮肥管理措施。

种子分级对夏玉米群体整齐度和产量的影响

赵继玉, 李睿文, 王琦, 汪顺源, 田玉春, 赵金萌, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺

2023, 34(12):  3333-3339.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.009

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将种子按照籽粒大小进行分级是提高玉米群体整齐度、增加产量的有效途径。本研究在2022年以登海605为试验材料进行大田试验,根据玉米种子粒型大小,设置5个籽粒分级处理:大粒(L)、中等圆粒(MR)、中等扁粒(MF)、中等圆粒和中等扁粒混合(MRF)、小粒(S),以不分级为对照(CK),研究了不同处理的出苗率、群体整齐度(包括株高、穗位高、茎粗)、壮苗指数、光合特性、干物质积累分配特性和产量。结果表明: 各处理的出苗率表现为L>MR>MRF>MF>CK>S,L处理的出苗率与MR、MF和MRF处理没有显著差异,但显著高于S和CK处理。MRF处理第7展叶期前的株高和茎粗群体整齐度与L、MR、MF和S处理没有显著差异,显著高于CK,在抽雄期各处理都具有较高的株高群体整齐度;L、MR、MF、MRF和S处理的穗位高群体整齐度分别比CK显著提高了11.1%、10.3%、9.5%、7.1%和6.4%。MRF处理的壮苗指数与L、MR、MF和CK处理无显著差异,比S处理显著提高了36.7%。L和MRF处理各生育期的群体叶面积指数较CK显著提高,两处理均具有较高的群体光合特性。各处理的群体干物质积累量表现为L>MR>MRF>MF>CK>S;L处理的群体干物质积累量与MR和MRF处理没有显著差异,但显著高于MF、CK和S处理。种子分级后,L和MRF处理的收获穗数显著增加,各处理的产量表现为L>MR>MRF>MF>CK>S,其中,L处理的产量最高,MRF处理的产量与MR、MF处理无显著差异,S处理的产量最低。可见,大粒种子处理的各指标较优,但数量较少,综合考虑分级成本和产量,采用中等圆粒和中等扁粒混合种子处理可以节省播种量,实现机械化播种和精量播种。

桂西北岩溶区不同土地利用方式下土壤反硝化基因丰度及其驱动因素

万翔宇, 肖孔操, 李德军, 张玉玲, 段鹏鹏

2023, 34(12):  3340-3346.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.013

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为深入了解反硝化微生物在喀斯特区域植被恢复过程中的重要作用,本研究在桂西北采集3种土地利用方式(农田、草地、人工林)的13个土壤样品,测定土壤基本理化性质和反硝化微生物功能基因(nirS、nirK、Fungal nirK、p450nor和nosZ)丰度,研究不同土地利用方式下土壤反硝化微生物功能基因丰度变化及其驱动因素。结果表明: 人工林土壤的pH、有机碳、全氮(TN)、交换性钙(Ca_exe)含量显著高于农田和草地;其土壤nirS、nirK、p450nor和nosZ丰度也显著大于农田和草地。相关性分析显示,pH、TN和Ca_exe与反硝化功能基因nirS、nirK和p450nor丰度呈显著正相关。冗余分析发现,Ca_exe、pH和TN是反硝化功能基因丰度变化的主要影响因素,分别占总解释变量的34.1%、20.1%和16.1%,表明Ca_exe是驱动不同土地利用方式下反硝化功能基因变化的主要因子。综上,桂西北喀斯特区域植被恢复(人工林)能够显著增加土壤反硝化微生物基因丰度,进而影响该生态系统的氮循环过程。

基于Sentinel-2多光谱影像的小麦-玉米轮作耕地粮食产量估测——以曹县为例

陈悦, 赵庚星, 常春艳, 王卓然, 李因帅, 赵环三, 张术伟, 潘敬瑞

2023, 34(12):  3347-3356.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.014

摘要 ( 18 )   PDF (2113KB) ( 0 )  

建立小麦-玉米轮作耕地遥感估产模型,可及时准确估测耕地综合粮食产量。本研究以山东曹县冬小麦-夏玉米轮作耕地为对象,利用2018—2019年Sentinel-2影像,通过对比基于QGIS平台的时序特征分类与支持向量机算法,优选提取冬小麦-夏玉米轮作耕地播种面积;通过小麦、玉米植被指数与其统计产量的相关性,筛选敏感植被指数及其生育期,采取牛顿-梯形积分法,获取敏感光谱时段植被指数积分值,构建基于积分值组合的多元线性回归和3种机器学习(随机森林RF、BP神经网络BPNN和支持向量机SVM)模型,并优选最佳估产模型。结果表明: 利用QGIS平台基于时序特征提取冬小麦-夏玉米播种面积精确率达94.6%,其总体精度与Kappa系数比支持向量机算法分别高5.9%和0.12;敏感光谱时段的遥感估产优于单生育期,小麦基于归一化植被指数与比值植被指数及玉米基于增强型植被指数与结构加强色素植被指数的积分组更能有效凝聚光谱信息;植被指数积分最优组合方式为差值,机器学习算法拟合精度高于经验统计模型;最佳估产模型为机器学习算法的差值组-随机森林(DVG-RF)模型(R²为0.843,均方根误差为2.822 kg·hm^-2),估产精度达93.4%。本研究探索了利用QGIS平台提取播种面积,对冬小麦-夏玉米轮作耕地粮食估产方法进行了系统研究,建立的多植被指数积分组合模型有效可行,对提升估产精度和效率具有参考价值。

秸秆还田配施促腐菌剂对土壤团聚体及其养分的影响

裴亚楠, 吕卫光, 郭涛, 白娜玲, 李双喜, 张娟琴, 张海韵, 张翰林

2023, 34(12):  3357-3363.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.018

摘要 ( 19 )   PDF (1224KB) ( 0 )  

采用大田小区试验,分析了常规秸秆还田(CK)和秸秆还田配施促腐菌剂(IT)两种处理下稻田0～20和20～40 cm土壤团聚体粒径分布,评估了土壤团聚体水稳定性(土壤水稳性大团聚体数量R_0.25、平均重量直径MWD、几何平均直径GMD),并测定了不同粒径(＜0.053、0.053～0.25、0.25～1、＞1 mm)土壤团聚体中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的含量。结果表明: 1)IT处理＜0.053、0.053～0.25及＞0.25 mm团聚体数量在0～20和20～40 cm土层分别较CK下降10.0%和6.8%、提高3.0%和5.7%及17.9%和26.1%;与CK相比,IT有效提高了R_0.25、MWD、GMD,在0～20和20～40 cm土层中分别提高了26.4%、20.0%、18.2%和18.2%、10.5%、10.0%。2)与CK相比,IT处理0～20和20～40 cm土层中0.25～1 mm粒级团聚体的TP含量分别显著提高了40.3%和37.5%,TN和SOC含量无显著差异;其他粒径各养分在两处理间无显著差异,大团聚体(＞0.25 mm)的SOC和TN含量高于粉黏团聚体(<0.053 mm)。不同土层IT处理<0.053 mm粒级团聚体的SOC、TN和TP累计贡献率较CK有所降低;0.053～0.25 mm粒级团聚体的养分累计贡献率与CK差异不显著;大团聚体(＞0.25 mm)的SOC、TN和TP累积贡献率在0～20和20～40 cm土层中较CK分别提高了32.1%、19.6%、52.8%和22.8%、11.8%、42.9%。3)土壤<0.053 mm粒级团聚体数量与SOC和TP含量呈显著负相关,0.053～0.25 mm团聚体数量与养分含量呈负相关,大团聚体(＞0.25 mm)数量与SOC、TN和TP含量呈显著正相关。综上,秸秆还田配施促腐菌剂可以促进土壤大团聚体(＞0.25 mm)形成,提高了团聚体水稳定性,增加了土壤大团聚体中养分含量,促使养分从粉黏团聚体向大团聚体转移。

2011—2020年长江中下游地区主要粮食作物生产碳足迹

张瑛, 顾嘉怡, 王琛, 王伟露, 张伟杨, 顾骏飞, 刘立军, 杨建昌, 张耗

2023, 34(12):  3364-3372.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.027

摘要 ( 19 )   PDF (3006KB) ( 0 )  

长江中下游是我国粮食生产区之一,对粮食安全保障有重要意义。解析主要粮食作物生产的碳足迹,有助于发展丰产低碳农业。本研究基于2011—2020年长江中下游地区6个省份(江苏省、安徽省、江西省、湖北省、湖南省和浙江省)主要粮食作物(水稻、小麦和玉米)的产量、播种面积、农田生产投入等数据,对该区域上述3种主粮作物的生产碳足迹进行估算。结果表明: 2011—2020年间,江苏省的水稻、小麦和玉米不论在单产、种植面积或总产上均居首位。在单位面积碳足迹上,长江中下游地区的水稻最高,平均达到2.0 t CE·hm^-2,小麦次之,玉米最低,且3种主粮作物的单位面积碳足迹不断升高。在单位籽粒产量碳足迹上,水稻最高,平均达到0.8 kg CE·kg^-1,小麦次之,玉米最低。在碳投入结构上,灌溉用电、化肥和农药的投入占比较高,灌溉用电分别占水稻、小麦和玉米总碳投入的35.0%、36.3%和33.2%,化肥分别占28.8%、32.5%和32.5%,农药分别占24.2%、13.3%和11.5%。在碳效率上,玉米最高,为3.9 kg·kg^-1 CE,水稻次之,小麦最低。随着农业绿色发展的推进,通过提高灌溉效率、化肥利用效率、农药利用率和机械化作业效率,以及秸秆还田多样化、新品种培育和政策杠杆等多种途径,能够合力降低长江中下游地区主要粮食作物生产过程中的碳排放。

基于PLUS-InVEST模型的区县碳储量时空格局变化与碳汇提升策略——以延庆区为例

王想, 王春雨, 吕飞南, 陈水灵, 宇振荣

2023, 34(12):  3373-3384.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.019

摘要 ( 16 )   PDF (3900KB) ( 0 )  

近年来在碳达峰和碳中和的目标背景下,碳储量时空格局演变成为研究热点,而土地利用与覆被(LULC)变化是碳储量变化的关键原因。在区县级小尺度研究LULC与碳储量的时空演变并提出碳汇提升策略,有助于区县的生态保护修复与可持续发展。本研究以北京市延庆区为研究区,基于InVEST模型计算1990—2020年的碳储量,并采用PLUS模型分别预测2020—2050年3种情景(自然增长、生态保护、经济发展)下的LULC类型变化,并进一步预测碳储量,提出延庆区碳汇提升策略。结果表明: 1990—2020年间,延庆区主要的LULC转换趋势为88.9%的草地转向乔木林、50.1%的耕地转向乔木林、39.5%的耕地转向不透水面;碳储量总体呈上升趋势,增长了3.34×10⁶ Mg,在空间分布上呈现“东北高西南低,山区高川区低”的特征,且乔木林的增加、草地的减少分别是碳储量升高和降低的主要原因。2020—2050年间,生态保护情景下的生态修复力度加大,其他LULC向乔木林转化的概率增加,从而带来碳储量增长5.8%,在3种情景中增幅最大且碳储量值最高。碳储量高值区域在延庆区东北部、西北部和南部出现集聚,基本对应森林覆盖率较高的延庆山区;低值区域基本对应开发强度较大、林木覆盖率较低的平原区。可从林草生态系统保护、水环境生态修复、农田生态修复等方面综合实施生态保护修复措施,推进延庆区可持续发展,助力延庆区实现“双碳”目标。

山西省沿黄地区生态综合指数评价及时空变化

郭少东, 王晓军, 王宁, 董秀丽, 付勇勇

2023, 34(12):  3385-3392.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.022

摘要 ( 14 )   PDF (1873KB) ( 0 )  

生态综合指数可以定量化、可视化地分析一个地区生态环境质量的时空变化特征。本研究以山西省沿黄地区为研究区域,基于2001、2005、2010、2015和2020年5期MODIS卫星数据获取的植被覆盖度、叶面积指数、总初级生产力、陆地表面温度和湿度5项指标,耦合构建生态综合指数(K),并引入主成分分析与空间自相关方法分析2001—2020年山西省沿黄地区生态质量时空变化特征。结果表明: 2001—2020年,研究区K均值由0.3354增长至0.4389,沿黄地区生态质量整体提高,但生态质量呈现明显的时空变化特征。在大尺度上呈现“南优北差”的格局,小尺度上丘陵与山地也存在差异;时间上呈现不断向好的趋势但变化速率不同,南部向好趋势强于北部地区。2001—2020年间,K值的全局Moran I值均大于0.93,表明山西省沿黄地区生态质量具有较强的空间相关性。空间集聚类型主要表现为高-高和低-低集聚,高-高集聚区域主要呈块状分布在南部,而低-低集聚区域主要集中连片分布在北部。研究期间,山西省沿黄地区的生态质量得到极大提高,但仍有明显的空间异质性,需要继续加强生态保护。

城市生态系统服务供需簇与生态功能管控——以齐齐哈尔市中心城区为例

孟欣宇, 吴远翔

2023, 34(12):  3393-3403.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.020

摘要 ( 16 )   PDF (2832KB) ( 0 )  

多生态系统服务的综合管理是当前生态系统服务领域研究的重点。城市中心城区生态空间稀缺而生态需求多样,如何在综合考虑多种生态功能的前提下对城区用地进行科学管控已逐渐成为学术热点。本研究以齐齐哈尔市中心城区为例,应用生态系统服务簇理论,对研究区内雨洪调节、空气净化、碳固存、生物多样性保护、文化游憩5项生态系统服务的供需关系进行分析,根据供需比识别研究区生态系统服务供需簇,完成生态功能区划分并提出相应的空间管控策略。结果表明: 5项服务供给呈现中心及南侧低、西北及东南侧高的空间格局,5项服务需求呈现中间高、四周低的空间格局;空气净化、生物多样性保护与文化游憩供不应求,供需比分别为-0.160、-0.071、-0.008,而雨洪调节、碳固存则供大于求,供需比分别为0.089、0.008,各项服务供需空间失衡明显;研究区可以被分为6类生态系统服务簇,综合分析后将研究区进一步分为城市生态修复区、城市生态强化区、城市发展过渡区、城市生态保育区4类分区,依据分区的空间关系、生态本底特点与分区内各类服务供需比特点提出针对性的功能优化策略。

类芽孢杆菌CH2的筛选、酶活性及全基因组分析

陈芝娟, 王虹军, 田星, 张根

2023, 34(12):  3404-3412.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.030

摘要 ( 17 )   PDF (2393KB) ( 0 )  

红树林土壤微生物种类丰富,是筛选纤维素降解菌的可靠来源。为了有效利用农作物秸秆资源,本研究从红树林土壤中筛选出一株具有纤维素降解能力的类芽孢杆菌CH2,研究不同培养时间、NaCl浓度、pH值和温度下羧甲基纤维素酶(CMC)和滤纸分解酶(FPA)活性,测试其对水稻和玉米秸秆的降解能力,并对CH2进行基因组测序和分析。结果表明: 随着培养时间、NaCl浓度、pH值和温度的提高,CMC和FPA活性均呈先上升后下降的趋势。培养时间72～84 h、NaCl浓度6.0 g·L^-1、pH 7及36 ℃条件下,CMC和FPA活性均最高。对水稻和玉米秸秆的降解试验显示,CH2可有效降解水稻和玉米秸秆,在0 g·L^-1 NaCl(对照)条件下,10 d降解率分别为30.4%和47.0%,且在15 g·L^-1 NaCl条件下,降解率与对照组无显著差异,表明菌株CH2具有良好的耐盐性。基因组测序显示,CH2基因组为6797325 bp,包含6312个编码基因。基因组注释结果显示,CH2含有多个纤维素和半纤维素降解酶基因,这些酶主要隶属于GH家族,包括内切-1,4-β-木聚糖酶、木聚糖1, 4-β-木糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和内切葡聚糖酶。该菌具有应用于农作物秸秆降解的潜力。

大庆市大龙湖与阿木塔湖大银鱼种群资源差异

鲁万桥, 李喆, 陈昕, 郑义, 尹增强, 唐富江

2023, 34(12):  3413-3419.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.028

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受到水环境、种内分化、种间竞争及商业捕捞等多种因素干扰,大银鱼种群资源发生变动。为了解大庆市2个重要的大银鱼生产基地(大龙湖与阿木塔湖)大银鱼种群生长性能及资源利用现状,于2018年4—12月采集大银鱼样本1513尾,进行基础生物学特征测量与记录,利用Von Bertalanffy生长方程、Beverton-Holt模型、Pauly经验公式及基于体长的贝叶斯生物量估算法等估算了种群生长、死亡及开发利用等参数指标。结果表明:大龙湖(n=660)与阿木塔湖(n=853)大银鱼种群渐进体长分别为183.75与169.10 mm;生长性能指数均为4.85;体重生长方程分别为W_t=29.29×(1-e^-2.1(t+0.07))^3.2977与W_t=28.72×(1-e^-2.5(t+0.07))^3.4168;拐点年龄分别为0.49与0.43年;肥满度分别为5.30×10^-4±1.38×10^-4与4.00×10^-4±1.61×10^-4;开发率分别为0.60与0.61;相对单位补充量渔获量分别为0.069与0.075。现阶段大庆市大龙湖与阿木塔湖大银鱼种群资源差异主要表现在生长特征相关参数,造成差异的主要原因是大龙湖与阿木塔湖大银鱼密度差异导致了食性转变期过后二者生存条件差异明显。

综合评述

生物质灰的碳捕集与封存研究进展

吴松滨, 马铭婧, 王娇月, 牛乐, 张文凤, 徐晓伟, 郗凤明

2023, 34(12):  3420-3426.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.015

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碳捕集与封存技术是减缓大气CO₂浓度上升和全球变暖的重要手段,也是实现双碳战略的有效途径。生物质灰资源化利用封存CO₂是一种安全、永久且环保的碳捕集与封存方式。为更好理解生物质灰的碳封存能力,本文系统梳理了生物质灰碳捕集与封存研究的主要进展,阐述了生物质灰碳封存机理,分析了影响生物质灰碳封存的影响因素,探究了生物质灰碳捕集与封存技术应用。生物质灰的碳捕集与封存能力主要源于其CaO、MgO等碱土金属氧化物组分,且实际固碳效率受生物质来源、化学组分、温度、湿度、压强、CO₂浓度等因素影响,但影响机制尚不明确。生物质灰的碳捕集与封存能力会影响灰分在建筑材料回用、土壤改良和碳捕集与封存吸附剂制备方面的应用,需开展长期研究。未来应加强多来源途径的生物质灰的碳化效率研究,建立生物质灰碳化影响关联数据库;构建方法体系,推进生物质灰分科学管理、碳捕集与封存技术研发和碳汇核算定量评估。

草地健康评价方法研究综述

马春燕, 刘明蕊, 刘世婷, 肖顺明, 李桧, 张美艳, 侯扶江, 刘永杰

2023, 34(12):  3427-3436.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.007

摘要 ( 19 )   PDF (647KB) ( 0 )  

草地健康是指维持草地土壤和生态过程完整性的程度,主要反映草地的健康状况以及生产能力。评价草地健康程度对生态系统稳定发展具有重要意义。草地健康评价方法有很多,各有优缺点,目前系统性介绍草地健康的评价方法及其适用性的综述性文献较少。基于此,本文归纳了包括VOR指数评价模型、CVOR指数评价模型、主成分分析法、层次分析法、聚类分析法、灰色关联法、压力-状态-响应评价模型、模糊综合评价法、草地健康综合评价模型以及利用遥感技术的评价模型在内的10种草地健康评价方法,并评述了这些评价方法各自的优缺点和适用性,以期为后续针对不同情境遴选较为合适的草地健康评价方法提供科学依据。

我国道路边坡植被修复的研究进展

杜文志, 陈超群, 庞学勇, 刘庆华, 陈正峰, 尹春英

2023, 34(12):  3437-3446.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.006

摘要 ( 18 )   PDF (558KB) ( 0 )  

经济的快速增长使中国已成为道路建设第一大国。道路建设产生了大量裸露边坡,植被修复已成为当今道路边坡生态修复的主流方式。本文从道路边坡植被恢复关键技术、植被恢复工程应用及植被修复效果的影响因素3方面综述了相关研究进展。道路边坡植被修复常用的护坡技术有客土喷播技术、植被混凝土护坡技术、厚层基材工艺、液压喷播技术等。在工程应用中,边坡植被具有保持水土、净化空气、恢复景观等功能,目前常见的群落配置多为灌草配置。影响道路边坡植被修复效果的主要因素为气候、土壤基质、坡度坡向、所采用的植物种类和群落配置方式、人为因素和其他自然因素(如水文、海拔、微地形和野生动物等)。未来研究可侧重于不同因素对道路边坡植被修复的影响机制,研究适合不同气候区和立地条件的道路边坡修复的生态基材和护坡技术、植物种类和多元化群落配置模式等。

饮用水中新污染物的来源、风险评估和防控治理的研究进展

李林云, 段宇婧, 侯捷

2023, 34(12):  3447-3456.  doi:10.13287/j.1001-9332.202312.029

摘要 ( 18 )   PDF (1987KB) ( 0 )  

随着各类化学品大量生产和使用,内分泌干扰物、全氟化合物、抗生素和微塑料等新污染物在环境中不断被检出,通过多种途径传播扩散至水环境中,给饮用水安全保障带来了新的挑战,威胁生态环境和人体健康。本文结合国内外研究进展,在总结饮用水中新污染物污染现状、来源和归趋的基础上,探讨了饮用水中新污染物的风险评估,并对饮用水中新污染物治理面临的挑战提出了建议和展望,旨在促进公众对饮用水中新污染物的认知,并为饮用水中新污染物的风险评估和防控治理提供理论支持。