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2016年 第27卷 第5期    刊出日期：2016-05-18

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目次

不同纬度阔叶红松林红松径向生长对气候因子的响应

刘 敏, 毛子军, 厉 悦, 孙 涛, 李兴欢, 黄 唯, 刘瑞鹏, 李元昊

2016, 27(5):  1341-1352.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.020

摘要 ( 314 )   PDF (1403KB) ( 198 )  

运用树木年轮气候学方法,研究了不同纬度阔叶红松林红松径向生长趋势及其与气候因子的关系,以期揭示不同纬度红松径向生长对气候因子响应的差异以及气候变化影响下红松的动态特征、适应性及敏感性.结果表明: 不同纬度红松径向生长对当地气候因子的响应存在差异,最南部的白石砬子自然保护区红松径向生长与生长季的平均相对湿度呈显著正相关,与平均最高气温呈显著负相关.中部的长白山自然保护区的低海拔区域红松径向生长与生长季的水分因子(降水、相对湿度和帕尔默干旱指数PDSI)呈显著正相关,而与平均最高气温呈显著负相关;凉水自然保护区红松径向生长与生长季的水分因子(相对湿度和PDSI)呈显著正相关,与气温因子(平均气温和平均最高气温)呈显著负相关.而最北部的胜山自然保护区红松径向生长则与大部分月份的气温因子呈显著正相关.当年6月气候因子是影响所有纬度红松径向生长的关键气候因子,4个样地都与当年6月平均最高气温呈显著负相关.在气温不断上升的近40年,最南部的红松径向生长呈显著下降趋势,最北部呈显著上升趋势,中部的变化不显著.如果未来气温升高而降水不变,红松分布区可能缩小.

基于东北温带落叶阔叶林通量数据的BEPS 模型参数优化

卢 伟, 范文义,田 甜

2016, 27(5):  1353-1358.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.001

摘要 ( 374 )   PDF (952KB) ( 572 )  

控制其他参数为经验常数,利用迭代方法对主要光合作用参数最大羧化速率(V_{c max}) 及最大电子传递速率(J_max)进行不同数值组合,将得到的多组模拟结果的逐日总初级生产力(GPP)分别与东北帽儿山落叶阔叶林的通量观测数据进行比较,实现对小时步长BEPSHourly模型V_{c max}和J_max的参数优化.结果表明: 对于东北温带落叶阔叶林,当V_{c max}为41.1 μmol·m^-2·s^-1、J_max 为82.8 μmol·m^-2·s^-1时,模拟的2011年逐日GPP与观测数据比较的均方根误差(RMSE)最小,为1.10 g C·m^-2·d^-1,R²最高,为0.95.经过光合作用参数V_{c max}和J_max优化后,BEPSHourly模型能更好地模拟GPP的季节变化.

大兴安岭不同火烧年限森林凋落物和土壤C、N、P化学计量特征

杨新芳, 鲍雪莲, 胡国庆, 邵 帅, 周 锋, 叶佳舒, 解宏图, 梁 超

2016, 27(5):  1359-1367.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.030

摘要 ( 386 )   PDF (806KB) ( 283 )  

测定大兴安岭林区不同火烧年限(火后4、14、40、70和120年内未火烧)、不同坡度(坡地、平地)凋落物和土壤C、N、P含量及其化学计量比,分析火烧对凋落物和土壤养分的长期影响及两者之间的关系.结果表明: 不同火烧年限凋落物和土壤C、N、P化学计量特征差异显著,凋落物C含量变化不大.凋落物N、P含量随火烧年限的增加而增加,在火后4和14年较低,在火后40年恢复到对照(未火烧)水平.凋落物C∶N和C∶P值随火烧年限增加而下降,N∶P值则呈上升趋势.土壤C、N、P含量及其比值随土层深度增加而降低.坡地土壤C含量随火烧年限增加而增加,在火后70年显著高于对照,在平地差异不显著.火烧年限和坡度的交互作用影响土壤P含量和C∶P值.坡地土壤P含量在火后4年高于对照,而平地在火后40年高于对照;坡地C∶P值在火后14年达到对照水平,而平地与对照差异不显著.冗余分析表明,有机质层土壤的坡度效应大于年限效应,矿质层土壤主要受年限效应影响.火后4和14年凋落物及土壤养分含量低于对照,随着火烧年限的增加,植被生长迅速同时凋落物分解加快,凋落物质量及土壤养分质量不断提高,在火后40年恢复到未火烧水平,趋于稳定状态.

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物木质素和纤维素降解的影响

周世兴 黄从德, 向元彬, 韩博涵, 肖永翔, 唐剑东

2016, 27(5):  1368-1374.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.004

摘要 ( 466 )   PDF (779KB) ( 98 )  

从2013年11月至2014年11月,采用尼龙网袋法对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物进行原位分解试验,模拟N(NH₄NO₃)沉降水平分别为对照(0 g N·m^-2·a^-1)、低氮沉降(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮沉降(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮沉降(30 g N·m^-2·a^-1),研究了N沉降对常绿阔叶林凋落物分解及其木质素和纤维素降解的影响.结果表明:华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物在夏季分解较快,明显快于其他季节.N沉降显著抑制了阔叶林凋落物的分解,抑制作用随N沉降量的增加而加强.N沉降使凋落物质量损失95%的时间与对照(4.81年)相比增加了0.53～1.88年.经过1 年的分解,中氮沉降和高氮沉降处理木质素和纤维素残留率显著高于对照,表明N沉降显著抑制了凋落物木质素和纤维素的降解.凋落物质量残留率与木质素和纤维素残留率呈显著正相关.N沉降抑制凋落物分解的原因可能是无机N的添加对木质素和纤维素的降解造成了阻碍.

基于案例的中国森林生态系统服务功能评价

冯继广, 丁陆彬, 王景升, 姚萍萍, 姚帅臣,王志凯

2016, 27(5):  1375-1382.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.015

摘要 ( 569 )   PDF (826KB) ( 264 )  

基于《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008),搜集得到全国101个案例点的森林生态系统服务功能价值评估数据,并依据价值系数对森林生态系统服务功能进行综合分析.结果表明:中国森林生态系统服务功能单位面积总价值为6.11万元·hm^-2,各项服务功能单位面积价值高低排序为涵养水源(2.44万元·hm^-2)>保育土壤(1.15万元·hm^-2)>生物多样性保护(1.00万元·hm^-2)>固碳释氧(0.98万元·hm^-2)>净化大气环境(0.28万元·hm^-2)>森林游憩(0.23万元·hm^-2)>森林防护(0.19万元·hm^-2)>积累营养物质(0.16万元·hm^-2),其中,涵养水源、保育土壤、生物多样性保护和固碳释氧是中国森林生态系统的主导服务功能.保护区森林生态系统服务功能单位面积价值高于县域,保护区的建立对于生物多样性保护和服务功能的发挥具有促进作用,但其在森林游憩功能上还存在不足,需要进一步提升.不同自然地区森林生态系统的主导服务功能存在差异,各项服务功能在空间上表现出不同的分异特征,其中,华南地区森林生态系统的单位面积总价值最高,为11.36万元·hm^-2.服务功能总价值与森林面积、森林蓄积量之间的幂回归相关系数(R²)分别为0.905(P<0.01)、0.860(P<0.01),说明森林面积和蓄积是影响森林生态系统服务功能及其总价值的两个重要因素;此外,纬度和年均降水量都对服务功能单位面积价值存在显著影响.

河北省塞罕坝保护区天然植物群落数量分类

秦朋遥, 杨会娟, 蒋凤玲, 张树彬, 田晓敏, 黄选瑞, 张志东

2016, 27(5):  1383-1392.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.007

摘要 ( 411 )   PDF (850KB) ( 277 )  

运用双向指示种(TWINSPAN)和除趋势典范对应分析(DCCA)等方法定量分析了河北省塞罕坝保护区天然植物群落分布与环境因子的关系.结果表明: 塞罕坝保护区天然植物群落可划分为8种类型,即地榆+异穗苔草+金莲花群落、地榆+老芒麦+毛蕊老鹳草群落、披针叶苔草+铁丝草群落、柔毛绣线菊-铁杆蒿群落、山杏+柔毛绣线菊-铁杆蒿+披针叶苔草群落、蒙古栎+硕桦-胡枝子+柔毛绣线菊-披针叶苔草群落、白桦+山杨-毛榛+山刺玫-糙苏+披针叶苔草+唐松草群落、云杉+白桦-山刺玫+河北柳-披针叶苔草+节节草群落;DCCA分析表明,坡位和土壤养分是影响塞罕坝保护区天然植物群落空间分布的主要因子.地形、空间和土壤因子解释了物种格局变异的34.02%,其中,土壤因子占15.67%,地形因子占10.05%,空间因子占6.00%.在各类因子间的交互作用(2.30%)中,土壤和地形因子的交互作用最大(0.93%),土壤、地形和空间因子三者的交互作用最小(0.16%).65.98%未能解释的部分,可能归因于未被选取的因子如种间的协同和竞争作用或者人为干扰.

基于光谱特征参量的‘温185’核桃叶片钾含量估测模型

胡珍珠, 潘存德, 肖冰, 潘 鑫

2016, 27(5):  1393-1400.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.014

摘要 ( 341 )   PDF (667KB) ( 77 )  

基于田间人工定量施肥试验,采用Pearson相关分析筛选与果实不同生育时期‘温185’核桃叶片钾(K)含量呈极显著相关的光谱特征参量,并以筛选出的光谱特征参量为自变量,采用回归分析构建‘温185’核桃果实不同生育时期叶片K元素含量估测模型.结果表明: ‘温185’核桃果实不同生育时期均存在一到多个与叶片K含量呈极显著相关(P＜0.01)的光谱特征参量;分别以光谱特征参量绿色归一化差值指数、红边黄边面积比值、绿色比值指数和蓝边面积为自变量,采用三次函数建立的果实不同生育时期叶片K含量回归估测模型的拟合度(R²)均大于0.95,模型均方根误差小于0.8161 g·kg^-1,相对误差绝对值小于2.7%,模型估测值与实测值一致.基于光谱特征参量采用三次函数构建的‘温185’核桃叶片K含量估测模型具有较高的估测精度,光谱技术在核桃树体K元素营养信息探测方面有较大的应用潜力.

浅层地下水对华北地区河岸杨树林树干液流的影响

罗 超, 查同刚, 朱梦洵, 朱志俊, 王子尧, 刘文娜

2016, 27(5):  1401-1407.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.025

摘要 ( 407 )   PDF (894KB) ( 200 )  

华北地区河岸杨树林生长季的用水特征对杨树人工林经营管理具有重要意义.本文以北京市潮白河畔的杨树人工林为研究对象,采用热扩散式探针(TDP)测定树干液流、管式TDR土壤含水量法测定土壤体积含水量、开路涡度相关系统测定环境因子数据,对2014年6—7月的杨树树干液流及其影响因素进行系统研究,以探究浅层地下水对树干液流的可能影响.结果表明: 杨树树干液流日变化随太阳辐射呈现单峰或双峰变化,在土壤水分相对亏缺时,杨树树干液流密度明显减小,达到峰值的时间从14:00提前到12:30,但树干液流对太阳辐射的时滞效应没有明显变化.在表层土壤水分相对充足时,太阳辐射和空气饱和水汽压差是杨树树干液流变化的主导因子,但在表层土壤水分亏缺时,土壤水会成为杨树树干液流的限制因子;当表层土壤水分相对亏缺时,杨树单株耗水与100 cm土层土壤体积含水量呈显著负相关,与其余各土层体积含水量呈显著正相关.浅层地下水(相对稳定的150 cm及更深处)在土壤表层土壤水分含量相对亏缺时,可在毛管力作用下对上层土壤水进行补充,供给杨树生长需要.

城市湿地转变为不同土地利用类型后土壤碳氮分布特征

简 兴, 王 松, 王玉良, 张远兵

2016, 27(5):  1408-1416.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.003

摘要 ( 441 )   PDF (636KB) ( 53 )  

以安徽省蚌埠市龙子湖湿地为研究区,选择由湿地退化形成的林地、公园绿地、耕地、水产养殖地、防护林带5种土地利用类型为研究对象,分析土壤中总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量,颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)含量与分配比例,以及土壤碳氮比(C/N)和颗粒组分碳氮比(POC/TOC),研究不同人为干扰强度和干扰形式下土壤碳氮的分布特征.结果表明: 林地、水产养殖地、耕地土壤中TOC呈现出表聚性,公园绿地和防护林带各土层间TOC含量无显著差异;5种土地利用类型土壤POC、TN、PON呈现出表聚性;受人为干扰程度较强的公园绿地和防护林带POC分配比例较高,耕地和水产养殖地受到的人为干扰也较强烈,但其POC分配比例与受人为干扰较弱的林地相当,说明除干扰强度外,干扰的形式也可能是影响POC分配比例的重要因素;林地C/N随土层深度增加而逐渐降低,公园绿地、耕地和防护林带C/N随土层深度增加变化不显著,除林地和耕地外,其他土地利用类型土层深度对POC/TOC的影响不显著.

崇明东滩南部河口盐沼植物群落种间关系的数量分析

丁文慧, 李秀珍, 姜俊彦, 黄 星, 张运清, 张 骞, 周云轩

2016, 27(5):  1417-1426.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.006

摘要 ( 402 )   PDF (731KB) ( 235 )  

对崇明东滩南部盐沼植物群落样方进行调查,基于现有17种高等植物,特别是8种常见植物的2×2联列表和植被盖度值,利用方差比率法、χ²检验以及Spearman秩相关分析对物种关联性和相关性进行分析.结果表明: 方差比率(VR=0.61)的检验统计量W=48.61,落在 χ² 2个临界值区间之外,因此该区域盐沼植物群落内植物整体关联度表现为显著负相关;依据各优势植物对环境的适应方式和生境的主导因素,参考Spearman秩相关分析的结果,将它们划分为4个生态种组: 芦苇、糙叶苔草-藨草-水莎草、互花米草-海三棱藨草、白茅-稗草.崇明东滩南部盐沼植物群落种间关系复杂,群落表现极不稳定,植物对于环境影响较为敏感.在明确物种之间关系的基础上,针对海三棱藨草的分布现状提出了相应种群的保护措施和建议.

基于可见光植被指数的面向对象湿地水生植被提取方法

井 然, 邓 磊, 赵文吉, 宫兆宁

2016, 27(5):  1427-1436.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.002

摘要 ( 438 )   PDF (3186KB) ( 377 )  

利用ESP分割工具确定最佳分割尺度,通过多尺度分割算法创建最优分割影像,基于微型无人机影像数据生成可见光植被指数,从一系列可见光植被指数中选取一组最优植被指数,建立决策树规则,利用隶属度函数对研究区自动分类,生成水生植被分布图.结果表明: 监督分类法的总体精度为53.7%,面向对象分类法总体精度为91.7%,与基于像元的监督分类法相比,面向对象分类法显著改善了影像分类结果,并大大提高了水生植被提取精度,监督分类法的Kappa系数为0.4,而面向对象分类法的Kappa系数为0.9.这表明利用微型无人机数据生成的可见光植被指数结合面向对象分类方法提取水生植被在该研究区是可行的,并能够应用到其他类似区域.

典型新建绿地上海辰山植物园土壤水库特征及其影响因子

伍海兵, 方海兰, 彭红玲

2016, 27(5):  1437-1444.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.005

摘要 ( 395 )   PDF (539KB) ( 28 )  

研究不同植被类型、压实方式和土壤基本理化性质对典型新建绿地上海辰山植物园土壤水库的影响.结果表明:相对自然林地,植物园土壤总库容、滞洪库容、有效库容均较低,但死库容较大,占总库容的60.6%,这导致绿地蓄洪排涝能力减弱.植物园不同植被类型土壤总库容和滞洪库容大小依次为灌木地﹥乔木地﹥草地﹥竹林地﹥裸地,有效库容以灌木和乔木较高,而裸地和竹林地相对较低,裸地和竹林地死库容占总库容的比例最大,分别为65.5%和67.6%.灌木地总库容、滞洪库容和有效库容与裸地差异显著,植被能显著提高土壤的蓄水持水能力,但机械压实和人为践踏显著降低土壤总库容、滞洪库容和有效库容.土壤容重、饱和导水率、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、黏粒和有机质含量显著影响土壤水库,改善土壤理化性质能显著提高城市绿地土壤水库库容.

川中丘陵区土地利用方式对土壤理化性质影响的灰色关联分析

唐柄哲, 何丙辉, 闫建梅

2016, 27(5):  1445-1452.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.019

摘要 ( 394 )   PDF (476KB) ( 238 )  

以川中丘陵区小流域为研究对象,研究了坡耕地、坡改梯、甜橙林和水保林4种土地利用方式以及裸地(对照)对0～10和10～20 cm土壤容重、土壤孔隙度及土壤养分含量的影响.结果表明: 同一土地利用方式下,毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾随土层加深而减小,而土壤容重则相反,全钾层间差异不大.相同土层甜橙林毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、全磷、有效磷含量最大,容重最小,水保林全氮、碱解氮含量最高,水保林0～10 cm土层的有机质含量最高,甜橙林10～20 cm土层的有机质含量最高.0～10 cm土层,灰色关联度从大到小依次为水保林(0.9441)、甜橙林(0.8858)、梯平地(0.6300)、裸地(0.5397)、缓坡耕地(0.4714);10～20 cm土层,灰色关联度依次为水保林(0.8919)、甜橙林(0.8401)、梯平地(0.5773)、裸地(0.5301)、缓坡耕地(0.5175).水保林改善土壤理化性质作用最佳,缓坡耕地改良效果最差.

外源As(Ⅲ)在不同母质发育土壤中的老化过程

高 雪, 王亚男, 曾希柏, 白玲玉, 苏世鸣, 吴翠霞

2016, 27(5):  1453-1460.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.011

摘要 ( 354 )   PDF (599KB) ( 142 )  

应用模拟试验方法,研究了外源As(Ⅲ)在第四纪红土、紫色砂页岩和花岗岩3种母质发育土壤中的老化过程,并分析了该过程中砷的有效性、结合态等的变化.结果表明: 经过120 d老化后,3种土壤中均只能检测到As(Ⅴ)的存在;伴随老化过程的进行,土壤中有效态砷的含量均呈下降趋势,且下降幅度为:紫色砂页岩发育土壤(RS₂)>花岗岩发育土壤(RS₃)>第四纪红土发育土壤(RS₁).应用准二级动力学方程可以较好地模拟3种土壤中有效态砷含量的变化(P＜0.05),土壤pH、有机质及铁铝锰氧化物是影响砷老化的主要因素,且锰氧化物的影响大于铁铝氧化物(P＜0.05).相关分析表明,非专性吸附态砷和专性吸附态砷是构成土壤有效砷的主要形态.

土石山区不同植物土壤水分利用方式对降雨的响应特征

张铁钢, 李占斌, 李 鹏, 徐国策, 刘晓君, 靳宇蓉

2016, 27(5):  1461-1467.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.022

摘要 ( 358 )   PDF (966KB) ( 98 )  

植物的水分利用特征对浅层土石山区的植被恢复具有重要意义.本研究利用稳定同位素技术,通过采集降雨后丹江鹦鹉沟小流域侧柏和玉米的植物样及其植物根系周围的土壤样品,分析其氧稳定同位素特征,研究土石山区侧柏和玉米两种不同植物的土壤水分利用方式对降雨的响应特征.结果表明: 侧柏和玉米的土壤水分利用方式对降雨存在不同的响应特征.侧柏根系主要利用10～30 cm土层的土壤水分,而玉米主要利用0～20 cm土层的土壤水分.降雨量由29 mm减少至8 mm时,侧柏根系的主要吸水深度由20～30 cm减小到10～20 cm,玉米根系的主要吸水深度由10～20 cm转换为0～20 cm.降雨减少时,侧柏根系吸水的主要深度均由深层土壤向浅层土壤移动,而玉米的主要吸水深度由10～20 cm增加为0～20 cm.侧柏和玉米根系的土壤水分利用方式对降雨的响应特征较为明显.

贵州兴仁煤矿区农田土壤重金属化学形态及风险评估

庞文品, 秦樊鑫, 吕亚超, 李英菊, 李 刚, 李新丽

2016, 27(5):  1468-1478.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.009

摘要 ( 430 )   PDF (1135KB) ( 295 )  

为了解煤矿区周边农田土壤重金属污染状况,采集了贵州省兴仁县某典型煤矿区农田土壤样品64份,测定了土样中重金属(As、Cr、Pb、Zn、Cd、Hg、Cu、Ni)总量及各形态含量,采用单因子指数法、潜在生态风险指数法(Hkanson法)和风险评估编码法(RAC)对研究区主要土壤利用类型(水稻土、薏米地、植烟土和菜园土)中重金属进行潜在生态风险评估和环境风险评价.结果表明： 不同利用类型土壤中重金属含量除Zn外,其他元素均明显超过贵州省背景值.单因子指数法评价结果表明,As、Pb、Hg和Cu污染较为严重,均属重度污染.形态分析表明,土壤中重金属形态构成差异明显,酸可提取态As、酸可提取态Cd所占比例较高;Cr、Zn、Cu、Ni主要以残渣态为主;Pb主要以可还原态和残渣态为主;而Hg的酸可提取态、可还原态、可氧化态均占有相当比例,三者之和大于55%.重金属可利用度大小顺序为:As(63.6%)>Hg(57.3%)>Cd(56.4%)>Pb(52.5%)>Cu(45.7%)>Zn(32.8%)>Ni(26.2%)>Cr(13.2%).潜在生态风险指数表明,各类型土壤潜在生态风险(RI)〖JP2〗为:菜园土(505.19)>薏米地(486.06)>植烟土(475.33)>水稻土(446.86),均处于较高风险.风险评估编码法结果显示,As在水稻土、薏米地及植烟土中均处于高风险，在菜园土中处于中等风险;Cd、Hg均处于中等风险,Cr、Pb、Zn、Cu和Ni均处于低风险.因此,对该区域农田土壤进行管控时应重点考虑As、Cd和Hg污染.

河南封丘县域农田土壤固碳速率空间变异特征及其影响因素

赵占辉, 张丛志, 刘昌华, 蔡太义, 张佳宝

2016, 27(5):  1479-1488.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.031

摘要 ( 436 )   PDF (1197KB) ( 285 )  

农田土壤固碳速率是评价土壤固碳效应和潜力的重要指标,精确估算区域农田土壤固碳速率对土壤地力及环境效应均具有重要意义.本研究选取黄淮海平原典型潮土区河南省封丘县为研究区域,按照土壤利用-土壤类型联合单元布点法,于2011年采集了70个耕层土样,测定了土壤有机碳含量、机械组成、容重、pH,并与全国第二次土壤普查(1981年)数据进行对比分析,结合地统计方法和GIS技术研究了该地区近30年农田土壤固碳速率的空间变异特征,利用显著性检验、回归分析、方差分析等方法定量分析了该区域农田土壤固碳速率的影响因素.结果表明: 近30年封丘县域土壤固碳速率平均值为0.33 t C·hm^-2·a^-1,变异系数为74%,属于中等变异性;土壤固碳速率的变化在东西方向上表现为西高东低、中部高南北低,呈片状分布,区域结构性因素是引起农田土壤固碳速率空间分布差异的主导因素,如土壤类型、机械组成、容重、pH,可解释空间变异的59.5%,其次是随机性因素,如秸秆还田量、施肥量,可解释空间变异的40.5%.

缓/控释尿素对稻田周年CH₄和N₂O排放的影响

郭 晨, 徐正伟, 王 斌, 任 涛, 万运帆, 邹家龙, 鲁剑巍, 李小坤

2016, 27(5):  1489-1495.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.029

摘要 ( 427 )   PDF (629KB) ( 227 )  

通过田间试验研究了不同缓/控释尿素对水稻产量和稻田周年温室气体排放的影响,评估生产单位质量水稻的温室气体排放量.结果表明: 优化施肥(OPT)处理在减氮(N)21.4%条件下产量与习惯施肥(FFP)处理持平,同时减少了稻田周年CH₄和N₂O的排放,其中水稻季CH₄和N₂O分别减排12.6%和12.5%,休闲季N₂O减排33.3%.与OPT处理相比,控释尿素(CRU)处理在水稻季CH₄减排28.9%,休闲季CH₄零排放;硝化抑制剂(DMPP)处理在水稻季CH₄和N₂O分别减排41.6%和85.7%,休闲季CH₄和N₂O分别减排76.9%和6.5%.休闲季节N₂O排放占周年N₂O排放的76.8%～94.9%,是评价整个稻田温室气体排放不容忽视的因素.OPT、CRU和DMPP处理生产1.0 kg稻谷的温室气体排放强度分别为0.50、0.41和0.33 kg·kg^-1,综合考虑周年的温室气体排放总量和产量,尿素和硝化抑制剂配合施用可以在保证水稻产量的情况下,减少温室气体的排放.

不同小麦品种茎秆特性及其与抗倒性的关系

王 丹, 丁位华, 冯素伟, 胡铁柱, 李 淦, 李笑慧, 杨艳艳, 茹振钢,

2016, 27(5):  1496-1502.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.039

摘要 ( 417 )   PDF (486KB) ( 103 )  

以黄淮麦区优良品种矮抗58、周麦18、豫麦49、百农418为研究对象,采用田间试验与实验室分析相结合的方法,对不同小麦品种在不同生育时期的抗倒伏性状进行研究.结果表明: 茎秆机械强度在开花期至花后20 d处于较高水平,在花后30 d明显下降;倒伏指数在开花期最小,花后30 d最大,其余两个时期处于中间水平.相关分析表明,开花期机械强度与重心高度呈显著负相关,与纤维素、木质素含量呈显著正相关,倒伏指数与节长、株高、重心高度呈显著正相关,与纤维素、木质素含量呈显著负相关;花后10 d和花后20 d机械强度与节长、株高、重心高度呈显著负相关,与茎粗、纤维素、半纤维素、木质素含量呈显著正相关,倒伏指数这段时期正好与之相反;花后30 d机械强度与株高、重心高度呈显著负相关,倒伏指数与株高、重心高度呈显著正相关,与木质素含量呈显著负相关.因此,明确各个生育时期与抗倒性相关的茎秆特性,可为黄淮麦区高产抗倒性品种的选育提供依据.

磷肥施用方式及类型对冬小麦产量和磷素吸收的影响

江尚焘, 王火焰, 周健民, 陈照明, 刘晓伟, 贾云生

2016, 27(5):  1503-1510.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.034

摘要 ( 480 )   PDF (547KB) ( 375 )  

采用田间微区试验研究不同磷肥施用方式和种类对冬小麦生长和当季磷素吸收的影响.磷肥种类为磷酸二氢钙(MCP)和磷酸氢二铵(DAP),施用方式包括表面撒施,种子正下方5 cm条施,种子下方5 cm、偏3 cm条施,种子下方5 cm、偏10 cm条施,种子正下方20%土体混施5种.结果表明: 种子正下方5 cm条施对小麦的增产效果最高,其中磷酸二氢钙的产量达到7.63 t·hm^-2,磷酸氢二铵的产量达到7.99 t·hm^-2,分别较农民习惯撒施方式增产10.3%和10.7%.在5种施磷方式中,偏10 cm条施的小麦产量最低(6.60～6.77 t·hm^-2).种子正下方5 cm条施和20%土体混施处理的小麦总吸磷量均处于较高水平(34.4～35.6 kg·hm^-2),偏10 cm条施在小麦各生长阶段的吸磷量均显著低于其他施磷方式,但磷酸氢二铵偏10 cm条施的小麦总吸磷量较磷酸二氢钙高11.9%.表明将磷肥近距离集中施用于种子附近为该地区较为合理的施磷方式,在偏远距离条施下磷酸氢二铵对小麦的磷素吸收利用效果优于磷酸二氢钙.

水氮互作对固定道垄作栽培春小麦根系生长及产量的影响

陈 娟, 马忠明, 吕晓东, 刘婷婷

2016, 27(5):  1511-1520.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.033

摘要 ( 378 )   PDF (683KB) ( 205 )  

为探讨固定道小麦栽培方式下适宜的水氮组合,以低水1200 (W₁)、中水2400 (W₂)、高水3600 m³·hm^-2 (W₃)为主处理,0 (N₀)、低氮90(N₁)、中氮180 (N₂)、高氮270 kg·hm^-2 (N₃)为副处理,采用裂区设计,对固定道垄作栽培方式下水氮互作对春小麦根系生长及产量的影响进行了研究.结果表明:水氮互作能显著影响春小麦根干质量密度(RWD),RWD随着小麦生育期的进程表现为先增大后减小的趋势,在灌浆期达最大;RWD对施氮量的响应取决于灌溉量,在W₁下,RWD在N₁处理下最大,在W₂下,RWD随着施氮量的增加在N₂处理下最大,在W₃下,RWD随着施氮量的增加在N₃ 处理下最大;不同灌溉处理下RWD表现为W₂>W₃>W₁;施氮与灌水显著影响RWD,表现为灌水>氮肥>水氮互作,在W₂N₂处理下最大.根冠比随着灌水量与施氮量的增加逐渐减小,在W₁N₀处理下根冠比最大;85%以上的小麦根系分布于0～40 cm土层,产量与0～40 cm土层RWD呈显著抛物线回归关系,与40～60 cm土层RWD呈显著线性正回归关系.W₂灌溉条件可以促进小麦根系向中下层(40～60 cm)分布;灌水施氮能显著影响春小麦籽粒产量与生物产量,生物产量随着施氮量和灌水量的增加而增加,籽粒产量在W₂N₂最大;灌水生产力随灌水量的增加逐渐降低,氮肥农学利用率随施氮量的增加而减小.因此,在固定道垄作栽培方式下,施肥量与灌水量控制在N₂ (180 kg·hm^-2)与W₂(2400 m³·hm^-2)条件下有利于促进根系生长,进而提高春小麦籽粒产量及水氮利用效率,是河西灌区固定道小麦栽培方式下适宜的水氮组合.

黄淮海地区夏玉米生长季的干旱风险

薛昌颖, 张 弘, 刘荣花

2016, 27(5):  1521-1529.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.017

摘要 ( 379 )   PDF (1743KB) ( 300 )  

干旱是对农业影响最大的农业气象灾害,进行干旱风险评估对于提升区域灾害风险管理和决策水平、减轻农业损失具有重要的指导意义.本文基于自然灾害风险理论,利用黄淮海夏玉米主产区69个站点的气象、夏玉米播种面积和产量数据,以及当地有效灌溉面积等数据,从灾害风险的危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力4个方面构建风险评估指标和模型,对黄淮海夏玉米主产区干旱灾害的风险进行评估分析.结果表明: 黄淮海地区夏玉米生长季(6—9月),干旱发生危险性最大的阶段主要是播种-出苗期和乳熟-成熟期,其中,河北中南部、河南西部和北部的危险性最大.经加权叠加脆弱性、暴露性和防灾减灾能力后,夏玉米干旱综合风险最大的地区主要分布在河南西部和西南部部分地区;其次是河南南部、河北沧州、邢台以及山东德州等地,属于次高风险区;风险低值区主要分布在山东南部、安徽北部和河南的信阳等地;其他地区属于中度风险区.

不同耕作方式下长期秸秆还田对旱作春玉米田土壤碳、氮、水含量及产量的影响

王淑兰, 王 浩, 李 娟, 吕 薇, 陈宁宁, 李 军

2016, 27(5):  1530-1540.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.035

摘要 ( 334 )   PDF (902KB) ( 224 )  

为了探索渭北旱塬春玉米田保护性轮耕模式的土壤培肥效果和增产增收效应,于2007—2014年在陕西合阳实施了秸秆覆盖或还田条件下免耕/深松(NT/ST)、深松/翻耕(ST/CT)、翻耕/免耕(CT/NT)、连续免耕(NT)、连续深松(ST)和连续翻耕(CT)等6种耕作处理田间定位试验,测定并分析了2010—2014年玉米收获期各耕作处理下0～60 cm土壤有机碳、氮储量,0～200 cm土层土壤含水量变化及春玉米产量差异.结果表明: 6种耕作处理中以NT/ST处理增加土壤有机碳和全氮储量最为明显.与2007年试验前相比,6种耕作处理均增加了0～60 cm土层土壤有机碳储量,5年平均值增幅为12.3%～28.3%,5种保护性耕作处理土壤有机碳储量5年平均值较CT对照处理显著增加7.1%～13.2%.NT/ST、ST/CT、CT/NT等3种轮耕处理和NT处理0～60 cm土层土壤氮储量5年平均值较试验前增加2.5%～7.3%.NT/ST、ST/CT、CT/NT、NT和ST处理土壤氮储量5年平均值比连续翻耕增加3.6%～11.1%.5种保护性耕作处理土壤含水量较CT处理依次增加5.7%、2.3%、2.0%、5.5%和4.4%,以NT/ST处理土壤含水量最高.6种耕作处理春玉米平均产量表现为NT/ST>ST/CT>ST >NT>CT/NT>CT,以NT/ST处理最高,分别较其他5种处理显著增产4.2%、13.0%、11.3%、4.7%和13.8%;经济效益平均表现为NT/ST>ST/CT>ST>NT>CT/NT>CT.在6种耕作处理中,免耕/深松轮耕处理在改善土壤环境质量、提升土壤肥力和增产增收方面都表现出优越性,为旱作春玉米田较适宜的土壤轮耕模式.

近30年我国棉花需水特征

马有绚, 张 武, 张立祯

2016, 27(5):  1541-1552.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.038

摘要 ( 424 )   PDF (2125KB) ( 120 )  

利用1981—2010年我国棉花全生育期和各生育阶段降水资料,分析在不同年降水量保证率条件下,棉花全生育期降水和需水量的变化特征.结果表明: 我国棉花全生育期降水分布总体稳定少变,由南至北降水量递减;棉花全生育期需水量分布情况相似,新疆地区需水量较全国其他地方多;降水盈亏0毫米线在35° N附近,最大亏缺量在1000 mm左右,最大盈余量在800～1200 mm.各生育阶段需水量以下降趋势为主,尤其是开花-吐絮期更为明显,棉花全生育期需水量Kendall倾斜度为-3.6673～-0.3733.

日光温室蔬菜残株堆腐后还田对根区土壤环境及蔬菜产量的影响

韩 伶, 李衍素, 于贤昌, 贺超兴,

2016, 27(5):  1553-1559.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.037

摘要 ( 350 )   PDF (707KB) ( 75 )  

为了探究设施蔬菜收获后剩余残株合理利用的途径,通过温室土壤栽培试验研究了番茄、黄瓜残株堆肥还田(0、15、20、30 t·hm^-2)对土壤性状及蔬菜生长和产量的影响.结果表明: 将番茄、黄瓜残株堆肥处理后还田可降低土壤容重,提高土壤有机质含量、微生物生物量和酶活性,促进蔬菜植株生长,增加蔬菜产量,改善蔬菜营养品质.残株堆肥使用量越多,改善效果越好,且对第二茬春黄瓜的作用效果优于第一茬秋番茄.表明施用蔬菜残株堆肥还田可改善设施蔬菜根区土壤环境,并提高设施蔬菜产量和品质.

烟草赤星病菌拮抗性大豆根瘤内生菌的筛选及抑制作用

赵龙飞, 徐亚军, 侯怡婷, 邹艳慧, 李亚楠, 杨志华, 李小雨, 张梦瑶

2016, 27(5):  1560-1568.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.024

摘要 ( 378 )   PDF (2777KB) ( 302 )  

以烟草赤星病菌为供试病原菌,采用对峙法、代谢液培养法对分离自大豆根瘤的内生细菌进行抑菌筛选,对筛选菌株作用的病原菌菌丝进行显微观察,研究筛选菌株细胞培养特征及生理生化特性、16S rDNA测序序列、系统发育,以及进行温室接种防病试验.结果表明: 大豆根瘤内生菌经初筛、复筛,对烟草赤星病菌抑菌率42%以上的有7株菌,分别属于芽孢杆菌属、假单胞菌属、中华根瘤菌属和寡养单胞菌属.显微观察表明,在拮抗性内生菌作用下病原菌菌丝末端出现明显畸形,呈珊瑚状分枝、球状膨大等;代谢液试验表明,内生菌对病原菌的抑制作用主要是内生菌代谢产生的胞外物质在发挥作用;对峙试验表明,芽孢杆菌可迅速形成生物薄膜,有效阻碍病原菌丝生长和延伸.盆栽防病试验表明,拮抗性内生菌处理下烟草病情指数显著低于对照,表明筛选菌株可作为烟草赤星病的生防菌株资源.

蕾期干旱胁迫对百合切花品质的影响

崔光芬, 杜文文, 段 青, 王祥宁, 马璐琳, 吴丽芳, 贾文杰,

2016, 27(5):  1569-1575.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.032

摘要 ( 417 )   PDF (1411KB) ( 197 )  

以东方百合品种‘Sorbonne’为材料,在滇中气候条件下研究蕾期不同程度干旱对百合叶片生理生化指标和复水后切花质量的影响.结果表明: 随着干旱时间的延长,百合叶片的相对含水量和叶绿素含量大幅下降,气孔密度、丙二醛(MDA)和脯氨酸含量均上升.轻度干旱下,MDA含量上升缓慢,中度干旱后期上升较快,重度干旱使质膜受到的损害加重,最终影响MDA的合成.脯氨酸在轻度干旱早期变化微小,至重度干旱时增幅骤然加大,说明其对水分亏缺的敏感性较MDA低.复水至开花期,蕾期干旱对植株花期性状的影响表现为: 新梢生长量、株高、花径、花瓣长、宽和花色素含量均与对照差异显著,各性状指标与植株经历的干旱胁迫时间呈反比,即蕾期干旱时间越长,切花植株越矮,花朵越小,花色越浅.7个处理间花期叶部形态(长和宽)变化不显著.蕾期干旱使花朵开放时间延后,经历中、重度干旱的植株复水后花枝质量无法恢复到正常水平.综上,早期轻度干旱对百合切花质量影响较小,尚未造成花枝等级降低,中、重度干旱使切花质量严重下降,失去商品价值.

黄土高原典型流域种植业发展模式的能值分析

邓 健, 赵发珠, 韩新辉, 冯永忠, 杨改河

2016, 27(5):  1576-1584.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.018

摘要 ( 491 )   PDF (1446KB) ( 131 )  

为客观评估和比较退耕还林后黄土高原典型小流域不同种植业发展模式的稳定性和可持续性,本研究通过能值分析方法,定量分析了粮食和果树兼作、粮食生产为主和果树种植为主3种典型流域种植业系统的能值投入和产出情况,建立能值分析指标体系,在自然资源压力、社会和经济发展水平方面进行比较,进而对3种模式的系统可持续性进行评估.结果表明: 黄土高原典型流域不同类型种植业系统外部辅助能值均占总能值投入的75%以上,且其中不可更新能值所占比例远大于可更新能值,由此造成了能值自给率低而环境承载率高的特点;流域粮食种植业生产具有高投入、低产出的特点,而水果种植和粮果兼作具有高投入、高产出的特点,3种模式能值密度均达到全国农业经济系统平均水平2倍以上,其中,粮食生产为主的模式净能值产出率最低而粮果兼作型最高;流域种植业能值可持续发展指数均<1,能值/环境可持续指标均远低于全国农业系统平均水平,可持续发展能力较低,以粮食和果树兼作的模式可持续发展指数最高.3种模式比较发现,粮果兼作发展模式在流域种植业发展中具有相对较好的发展能力和较高的系统稳定性,能值生产效率适中且可持续性最高,因此黄土高原地区以流域为单元的农业发展应该更加偏向于考虑多产业综合的复合结构生产方式.

基于景观结构的北京市顺义区生态风险时空特征

卿凤婷, 彭 羽

2016, 27(5):  1585-1593.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.013

摘要 ( 383 )   PDF (1198KB) ( 153 )  

以1997、2001、2005、2009和2013年遥感影像为基础数据,对快速城市化地区——北京市顺义区进行景观分类,构建基于景观干扰度和景观脆弱度的生态风险指数,利用GS⁺和ArcGIS软件进行空间自相关和地统计学分析,研究景观生态风险的时空变化特征.结果表明:研究区内的生态风险指数存在一定的空间正相关关系,随着粒度的增大,呈现下降的趋势;在一定的粒度范围内(<12 km),空间自相关性具有明显的尺度依赖特征.1997—2013年,空间异质性中的随机变异均小于空间自相关变异,由空间自相关部分引起的空间异质性占据主导地位.研究期间,研究区生态风险水平一直以中等生态风险程度为主,较高生态风险和较低生态风险区域面积增加,而中等生态风险区域面积逐渐减少.低生态风险区主要位于顺义区机场区域及东南部的林地;高生态风险区主要位于水域景观区域,如潮白河两岸.

基于能值-生态足迹模型的东北老工业基地生态安全评价——以辽宁省为例

杨 青, 逯承鹏, 周 锋, 耿 涌, 景红双, 任婉侠, 薛 冰

2016, 27(5):  1594-1602.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.023

摘要 ( 341 )   PDF (1167KB) ( 243 )  

采用能值-生态足迹模型,对辽宁省2003—2012年生态安全状况进行时间序列的定量分析与评价,并采用灰色动力学模型预测其动态变化趋势.结果表明: 研究期内辽宁省人均能值生态承载力从3.13 hm²下降到3.07 hm²,人均能值生态足迹由13.88 hm²增加到21.96 hm²,处于生态赤字状态,且赤字增大趋势明显;生态压力指数由4.43增长到7.16,生态安全预警等级由轻警过渡到中警程度.照此发展,2013—2022年辽宁省人均能值生态承载力将由3.04 hm²下降到2.98 hm²,人均能值生态足迹将由22.72 hm²上升到35.87 hm²;生态赤字将越来越大,生态压力指数将由7.46上升到12.04,生态安全等级将由较安全变为轻度不安全状态,并呈现由中警到重警的生态安全预警等级,生态安全问题亟待解决.

基于实际蒸散构建的干旱指数在黄淮海地区的适用性

王 莹, 吴荣军, 郭照冰

2016, 27(5):  1603-1610.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.012

摘要 ( 456 )   PDF (1551KB) ( 216 )  

基于NOAH陆面模式模拟的实际蒸散产品,分析了2002—2010年黄淮海地区实际蒸散的时空分布特征.同时,结合MOD17潜在蒸散数据和MOD13 NDVI构建了2002—2010年的农业干旱指数——干旱敏感性指数(DSI),并以2002年1—12月为例,利用帕默尔干旱指数(PDSI)、冬小麦减产率以及实际旱情资料,分析了DSI在该地区干旱监测的适用性.结果表明: 黄淮海地区年均实际蒸散从西北向东南递增,最高值出现在研究区域东南部(800~900 mm),最低值出现在西北部(<300 mm);DSI、PDSI两种干旱指数的年际变化呈正相关(R²=0.61)和变化趋势的一致性,均在2002年达到最低(-0.61和-1.33),2003年最高(0.81和0.92),DSI与冬小麦减产率的相关性(R²=0.43)明显优于PDSI(R²=0.06),且表征干旱的空间分辨率较高,对区域农业干旱程度的判断和旱情的指示比较可靠.

鄱阳湖生态经济区生态网络构建与评价

陈小平, 陈文波

2016, 27(5):  1611-1618.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.016

摘要 ( 449 )   PDF (1667KB) ( 240 )  

大型生态斑块是区域生物多样性保护的重要基础.然而,随着我国城镇化的快速推进,人类活动对环境的干扰越来越强烈,不仅大型生态斑块数量不断减少、质量不断下降,而且斑块之间连接出现弱化, “孤岛化”现象严重,严重影响区域生物多样性保护.本文以鄱阳湖生态经济区为例,通过GIS技术手段,充分考虑景观类型、坡度和人类活动干扰的影响,采用最小费用模型构建了该区域的潜在生态廊道.基于重力模型定量分析了生态斑块间的相互作用强度,并以此将潜在生态廊道分成2级以便区别保护,识别了研究区重要生态节点和生态断裂点,分析了该潜在生态网络结构的连通性.结果表明: 森林和农田是构成研究区生态廊道的主要景观类型;生态斑块之间的相互作用强度差异显著;区域生态网络结构较复杂,网络连接度和闭合度较高.研究结果可为鄱阳湖生态经济区生物多样性保护和生态网络优化提供科学依据.

城市化背景下广佛都市圈农林生态系统服务价值

叶延琼, 章家恩, 陈丽丽, 秦 钟

2016, 27(5):  1619-1627.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.036

摘要 ( 390 )   PDF (2697KB) ( 280 )  

从广佛都市圈1990、1995、2000、2005和2010年5期土地利用矢量数据中提取出耕地、林地、园地和水域4类农林业用地.基于Costanza等生态系统服务价值计算方法,在对谢高地等提出的“中国陆地生态系统单位面积生态服务价值”进行区域修正及功能性和经济性调整的基础上,估算了1990—2010年间广佛都市圈农林生态系统的生态服务价值.结果表明: 1990—2010年间,随着经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高,居民对农林生态系统服务的支付意愿和支付能力逐年增强,使得广佛都市圈农林生态系统服务价值总体上呈波动上升趋势,1990、1995、2000、2005和2010年的服务价值分别为413.74×10⁸、612.83×10⁸、582.88×10⁸、773.44×10⁸和698.67×10⁸元,20年间提高了284.93×10⁸元,平均年增幅为2.7%.研究期间,总服务价值增加最多的为水域,达 166.74×10⁸元,其次为林地和园地,分别增加了103.01×10⁸和47.74×10⁸元.耕地的服务价值则降低了32.56×10⁸元,降幅达23.1%.在空间分布上,广佛都市圈各年的农林生态系统服务价值均表现为从东北和西南部向中部减少的趋势.各类型农林生态系统服务价值所占比例在年际间变化不大,总体表现为:涵养水源>废物处理>生物多样性保护>气候调节>土壤形成与保护>气体调节>娱乐休闲与文化>原材料提供>食物生产.

双齿围沙蚕诱导型热休克蛋白70基因的克隆及Cu胁迫下的表达分析

张倩茹, 姜丽思, 牟文燕, 李斯雯, 魏树和

2016, 27(5):  1628-1638.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.021

摘要 ( 417 )   PDF (2953KB) ( 195 )  

本研究主要评估了双齿围沙蚕热休克蛋白70(HSP70)基因的分子特征,记录了其对于液态Cu²⁺胁迫的基因表达情况,并通过测序获得的HSP70 cDNA序列与其他沙蚕及无脊椎动物HSP70同源性比对来判定蛋白特性.结果表明: 该HSP70基因全长cDNA序列共2161 bp,包括5′非翻译区48 bp,3′非翻译区142 bp,一个多聚腺苷酸信号序列(AATAAA)和Poly A尾巴以及开放阅读框1971 bp.阅读框共编码656个氨基酸,总分子量为71.43 kD,理论等电点为5.15.该氨基酸序列中含有HSP70家族的3个签名序列——IDLGTTYS、IFDLGGGTFDVSIL和IVLVGGSTRIPKIQK,以及细胞质特异性调控基序EEVD,C端重复序列GGMP.同源性分析表明,本研究所获双齿围沙蚕HSP70氨基酸序列与已报道的序列相似性高达94%,与其他无脊椎生物的HSP70相似性也高达79%以上.荧光实时定量PCR分析表明,Cu²⁺(0.2～5.0 mg·L^-1)胁迫能够显著诱导沙蚕HSP70 mRNA表达,并于1 d后达到峰值.本研究系统描述了双齿围沙蚕HSP70的分子特性,其可被液态Cu²⁺诱导表达,具备作为环境污染分子生物标记物的潜力.

实验室条件下唐鱼两性异形及其与游泳能力关系

李江涛, 林小涛, 周晨辉, 曾 鹏, 许忠能, 孙 军

2016, 27(5):  1639-1646.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.028

摘要 ( 480 )   PDF (660KB) ( 252 )  

为了解唐鱼两性异形及其与游泳能力关系,检测了性成熟阶段唐鱼躯干部和鱼鳍形态特征以及爆发游泳速度(U_burst)和临界游泳速度(U_crit)在雌雄之间的差异,旨在从形态适应角度探究长期进化中雌雄唐鱼各自面对选择压力所产生的游泳能力差异及其机制,从而为野生唐鱼保护提供基础数据.结果表明: 雌性唐鱼的体长、头高、头宽、尾鳍面积以及吻端至枕骨后末端、腹鳍起点至背鳍末端等长度均与雄性无显著差异.而体高、体宽、腹鳍起点至背鳍起点等反映腹腔大小的形态参数以及吻端至背鳍起点、吻端至臀鳍起点、枕骨后末端至背鳍起点等反映躯干部大小的形态参数均显示为雌性显著大于雄性,但头长以及胸鳍面积、腹鳍面积、背鳍面积和臀鳍面积均显示为雄性显著大于雌性.对所有数据进行主成分分析,结果显示第1主成分贡献率为74.2%,负载量较大的是体长、头长、头高、体高、头宽、体宽以及各鳍之间距离等主要反映唐鱼躯干整体特征的参数;第2主成分贡献率为15.7%,负载量较大的是胸鳍面积、腹鳍面积、背鳍面积和臀鳍面积等主要反映鱼鳍特征的参数.唐鱼性别在第1主成分上无法区分,但在第2主成分却可以明显区分.根据体宽、胸鳍面积、腹鳍面积、背鳍面积和臀鳍面积等建立的性别判别方程对雌雄判断准确率达到91.8%～92.5%.唐鱼游泳能力测定结果显示,雌性U_burst与雄性无显著差异,但U_crit显著小于雄性.以上结果表明,雌雄唐鱼两性异形主要集中在与游泳能力相关的鱼鳍特征上.相比雄性,雌性唐鱼虽然胸鳍等鱼鳍面积较小导致其U_crit小于雄性,却具有更长的躯干部以保证其同样具有较高的爆发游泳能力,从而有利于在流速波动很大的溪流中躲避捕食和进行其他应急活动;相比雌性,雄性唐鱼则具有较大的鱼鳍面积保证其U_crit高于雌性,以利于日常活动及在繁殖过程中追逐雌性等相对持久性游泳运动.

宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征

张俊华, 郑国琦

2016, 27(5):  1647-1656.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.040

摘要 ( 479 )   PDF (725KB) ( 56 )  

宁夏枸杞具有很高的药用价值和营养价值,在宁夏大面积种植,带来了巨大的经济效益.研究不同条件下宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征,对防止枸杞园土壤退化具有重要意义.以宁夏枸杞之乡——中宁为研究区,系统分析了季节、树龄和土层对枸杞根际土壤线虫数量和生态指数的影响.结果表明: 夏季宁夏枸杞根际土壤线虫数量最多,小杆属和拟丽突属为优势属;春季线虫数量最少,小杆属、针属和盘旋属为优势属;从春季到秋季,线虫稀有属种类和个体密度逐渐减少.随着树龄的增加,夏季根际土壤线虫总数逐渐减少;春季和秋季枸杞根际线虫总数先增加后减少,其中9年树龄根际土壤线虫总数最多.各树龄根际均为食细菌线虫所占比例最大,食真菌线虫和捕食-杂食类线虫比例很小,树龄<3年和>9年时植物寄生线虫比例相对较大.夏季枸杞根际20～40 cm比0～20 cm土壤线虫数量增加49.4%.随着树龄的增加,枸杞根际土壤线虫多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均呈减小-增大-减小的趋势,而优势度指数先减小后增大.土壤pH值与土壤线虫优势度指数呈显著正相关;土壤有机质和速效磷与植物寄生线虫分别呈显著正相关和负相关;土壤碱解氮与线虫总数呈显著正相关;速效钾与线虫多个生态指数均呈显著负相关.整体上,随着树龄的增加,春季和秋季土壤线虫数量先增加后减少,夏季土壤线虫数量呈逐渐减少的趋势;线虫多样性下降,土壤逐渐退化.此外,在幼林和树龄>9年后需要抑制土壤植物寄生线虫的繁殖,以减少后期因线虫引起的病害.

外来入侵菊方翅网蝽生物学特性及实验种群生命表

沈佳思, 朱 敏, 崔旭红, 李良鉴

2016, 27(5):  1657-1662.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.027

摘要 ( 544 )   PDF (1101KB) ( 87 )  

为了解近年来入侵我国的菊方翅网蝽的生物学特性,并为该昆虫种群在我国未来发展的趋势及防治提供科学依据,我们在温度(25±2) ℃、湿度(80±5)%、光周期L∶D=14∶10的实验室条件下,饲养、观察并记录了其各龄幼虫的形态特征,测定了该虫生长发育历期、存活率和产卵量等,构建了实验种群繁殖特征生命表,并计算了种群动态的相关参数.结果表明: 菊方翅网蝽的卵期为(14.58±1.17) d,若虫期为(14.88±1.45) d,成虫寿命为(59.88±5.85) d,单雌产卵量为(87.2±17.8)粒.该实验种群的内禀增长率(r_m)为0.05,周限增长率(λ)为1.06,世代平均历期(T)为46.11 d,净繁殖率(R₀)为11.88,种群加倍时间(t)为12.91 d;此外,在种群的稳定年龄组配中,若虫期占59.3%,成虫期占40.7%.预计菊方翅网蝽有可能会在中国进一步扩散并造成潜在的危害.

综合评述

全球变化野外控制试验及其在土壤微生物生态学研究中的应用

张翠景, 贺纪正, 沈菊培

2016, 27(5):  1663-1673.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.010

摘要 ( 390 )   PDF (590KB) ( 222 )  

全球变化是近几十年世界广泛关注的热点之一.土地利用变化和化石能源消耗已引起如温室气体增多、气温升高、降水格局改变等多种形式的变化.这些变化对整个生态系统过程,特别是陆地生态系统碳氮循环过程有着深远影响.自20世纪70年代以来,世界各地已开展大量野外控制试验用以模拟单因子和多因子气候变化的影响,这些研究对解释生态系统响应和适应全球变化的内在机制提供了重要的基础.本文梳理了全球变化控制试验的发展历程,介绍了不同因子模拟控制试验的研究概况及不足之处,重点阐述CO₂倍增、增温、降水和模拟氮沉降等全球变化控制试验在土壤微生物生态学研究中的应用,探析土壤微生物及其介导的生态学过程对全球变化的响应和反馈,并对未来野外控制试验需关注的问题和研究方向进行了展望,为认识气候变化对地下生态系统的影响提供参考.

植物光合机构对光环境的适应机制: 状态转换

代 欣, 胡举伟, 张秀丽, 孙广玉,

2016, 27(5):  1674-1682.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.008

摘要 ( 637 )   PDF (518KB) ( 418 )  

在自然条件下,植物接受的照光量经常变化,而植物在进化过程中已形成了相应的适应机制,用以维持光环境变化过程中2个光反应之间光能转换的能量平衡.植物的调控系统不但能通过调控叶片和叶绿体的运动以及光合色素的积累调节光的吸收,还可以通过光系统的状态转换灵活地调节捕光色素蛋白复合体吸收的能量分配.特别是在低光强下,植物通过可对电子传递链的氧化还原状态做出响应的激酶和磷酸酶调控光系统Ⅱ捕光色素蛋白复合体(LHCⅡ)的可逆磷酸化,从而调节激发能在PSⅠ与PSⅡ之间的分配.植物的状态转换机制是植物适应光质等光环境变化的重要机制.本文综述了植物状态转换机制的研究进展,阐述了LHCⅡ的磷酸化及其在PSⅠ与PSⅡ两个光系统间的移动及其状态转换在植物适应光环境变化中的生理意义,并展望了今后的主要研究方向.

环境水体藻毒素生物处理技术研究进展

王莎飞, 郭彩荣, 徐向阳, 朱亮

2016, 27(5):  1683-1692.  doi:10.13287/j.1001-9332.201605.026

摘要 ( 507 )   PDF (663KB) ( 234 )  

近年来,随着水体富营养化程度加剧,蓝藻水华现象时有发生,蓝藻及其释放的藻毒素对生态环境和人类健康构成严重威胁.本文概述了常见藻毒素的分类及其主要理化性质,总结了生物接触氧化、生物滤池和生物-生态耦合等工艺对藻毒素的去除性能与机制,分析了生物处理工艺的反应条件(温度、pH和水力停留时间)、原水性质及营养限制等影响因素,并对藻毒素去除机理、新工艺研发等方面进行了展望.