应用生态学报

气候变化对我国南方人工林地上生物量影响的模拟研究——以会同生态站磨哨实验林场为例

戴尔阜, 周恒, 吴卓, 汪晓帆, 奚为民, 朱建佳

2016, 27(10): 3059-3069. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.011

摘要 ( 390 )

PDF (1334KB) ( 18 )

全球气候变暖对陆地生态系统尤其是森林生态系统有着重要的影响,气温升高、辐射强迫的增强将显著改变森林生态系统的结构和功能.南方人工林作为我国森林的重要组成部分,对气候变化的响应日益强烈.为了探究未来气候情景下我国南方人工林对气候变化的响应,降低未来气候变化对人工林可能带来的损失,本研究采用3种最新的气候情景—典型浓度排放路径情景(RCP2.6情景、RCP4.5情景、RCP8.5情景)预估数据,应用生态系统过程模型PnET-Ⅱ和空间直观景观模型LANDIS-Ⅱ模拟2014—2094年间湖南省会同森林生态实验站磨哨实验林场森林的地表净初级生产力(ANPP)、物种建立可能性(SEP)和地上生物量的变化.结果表明: 不同森林类型的SEP和ANPP对气候变化的响应有明显的差异,各森林类型对气候变化的响应程度表现为: 对于SEP,在RCP2.6和RCP4.5情景下,人工针叶林＞天然阔叶林＞人工阔叶林;在RCP8.5情景下,天然阔叶林＞人工阔叶林＞人工针叶林.对于ANPP,在RCP2.6情景下,人工阔叶林＞天然阔叶林＞人工针叶林;在RCP4.5和RCP8.5情景下,天然阔叶林＞人工阔叶林＞人工针叶林.人工针叶林的地上生物量在2050年左右开始下降,天然阔叶林和人工阔叶林整体呈现上升趋势.2014—2094年,研究区地上总生物量在不同气候情景下增加幅度不同,RCP2.6情景下增加了68.2%,RCP4.5情景下增加了79.3%,RCP8.5情景下增加了72.6%.3种情景下的总地上生物量大小排序为: RCP4.5> RCP8.5> RCP2.6.我们认为,适当的增温将有助于未来研究区森林总地上生物量的积累,但过度的增温也可能会阻碍森林的生产和生态功能的持续发展.

黑龙江省黑河地区森林地上生物量和NPP估测及时空格局

赵颖慧, 李思琪, 甄贞, 李凤日, 魏庆彬

2016, 27(10): 3070-3080. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.023

摘要 ( 629 )

PDF (1343KB) ( 55 )

根据黑龙江省黑河地区2005和2010年1390块固定样地数据和东北地区树种生物量异速模型,估算各样地单位面积森林地上生物量(AGB)和净初级生产力(NPP).结合该地区2005和2010年两期ETM⁺遥感图像,运用地统计克里格与协同克里格法对AGB和NPP进行插值,比较多种方差函数的拟合效果,并用最佳插值方法得出该地区AGB和NPP的分布图;通过两期分布图的对比,分析该区域AGB和NPP随时间和空间的动态变化趋势,及其与地形因子(坡向、坡度、海拔)和不同林分类型的时空变化规律.结果表明: 2005—2010年,黑河地区AGB呈现增加趋势,高于40 t·hm^-2的生物量面积明显增加;NPP有所下降,出现高NPP地区向低NPP地区转变的现象.AGB和NPP与各地形因子均有一定的相关性,其中,与海拔的相关性明显,说明AGB和NPP的分布受海拔影响显著.研究期间,AGB在各个坡向均有所提高,NPP则降低;AGB和NPP随着坡度增大、海拔增高有增加趋势;常绿针叶林AGB和NPP增长最多,针阔混交林AGB增长最少,落叶阔叶林NPP增长最少.

小水电代燃料工程对森林生态服务功能的影响

于海艳, 查同刚, 聂立水, 吕志远

2016, 27(10): 3081-3088. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.026

摘要 ( 304 )

PDF (737KB) ( 19 )

根据国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008),从涵养水源、保育土壤、固碳释氧和积累营养物质功能4个方面进行评价,研究小水电代燃料工程的实施对贵州省麻江县项目区森林生态服务功能的物质量及其价值的影响.结果表明: 小水电代燃料工程对森林生态系统服务功能物质量的增加有显著作用.马尾松和柏木人工林在项目区内涵养水源功能的物质量达20662.04 m³·hm^-2·a^-1,比项目区外增加20.5%,保育土壤量为119.1 t·hm^-2·a^-1,比项目区外增加29.7%,固碳释氧量为220.49 t·hm^-2·a^-1,比项目区外增加40.2%,林木营养积累量达3.49 t·hm^-2·a^-1,比项目区外增加48.5%.小水电代燃料工程对项目区森林生态系统服务功能价值增加额度表现为:固碳释氧功能(7.14 万元·hm^-2·a^-1)>涵养水源功能(6.01万元·hm^-2·a^-1)>林木营养积累功能(1.38万元·hm^-2·a^-1)>保育土壤功能(0.81万元·hm^-2·a^-1).小水电代燃料工程对提高森林生态服务功能价值和实现林区的可持续发展具有重要作用.

长白山云冷杉林优势树种的竞争

任玫玫, 杨华

2016, 27(10): 3089-3097. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.015

摘要 ( 351 )

PDF (594KB) ( 18 )

优势种是植物群落各层次中占优势的植物种,混交林优势树种竞争关系的研究对合理经营混交林具有重要意义.本研究在吉林省汪清县金沟岭林场内,选择立地条件一致的云冷杉天然林,设置大小100 m×100 m样地.首先,用优势度分析法确定群落优势树种;其次,以优势树种为对象木,采用可描述单株林木侧方上方、种内种间竞争强度的林木竞争指数分析优势树种的竞争关系.结果表明: 该云冷杉天然林有3个优势树种:臭冷杉、红皮云杉、红松.样地中,小径级林木较多,群落林木趋于小龄化,3个优势树种的竞争树种主要有臭冷杉、红皮云杉、红松、枫桦、紫椴、青楷槭和白桦.3个优势树种受到的竞争最激烈的是臭冷杉(1412.48),其次是红皮云杉(439.17)、红松(245.28),都主要承受侧方挤占,臭冷杉、红皮云杉、红松的侧方挤占分别占各优势树种竞争强度的64.9%、65.2%、66.0%;3个优势树种侧方上方平均竞争强度大致随个体胸径的增大而减少,小径级林木的侧方上方平均竞争强度几乎相等,对象木径级越大,所承受的侧方挤占比例越大,大径级林木几乎不承受上方遮盖;3个优势树种的侧方上方竞争主要来源于臭冷杉、红皮云杉、红松、紫椴、枫桦、青楷槭和白桦.3个优势树种种间竞争均比种内竞争激烈,臭冷杉、红皮云杉、红松的种间竞争分别占各优势树种竞争强度的58.4%、87.1%、83.7%,且竞争强度大致随个体胸径的增大而减少.

林窗大小对杉木林内南方红豆杉生长与形质的影响

欧建德, 吴志庄, 罗宁

2016, 27(10): 3098-3104. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.018

摘要 ( 300 )

PDF (443KB) ( 29 )

为明确林窗大小对南方红豆杉生长、形质的影响以及珍贵用材培育成效,测定福建省明溪杉木林中25个林窗样地的南方红豆杉的生长、干形和分枝等指标,分析林窗大小与生长、干形和分枝情况之间的关系,将25个林窗样地按不同面积划分为25～50 m²(Ⅰ)、50～75 m² (Ⅱ)、75～100 m²(Ⅲ)、100～125 m²(Ⅳ)、125～150 m²(Ⅴ)5种林窗类型,运用层次分析法构建了珍贵用材评价指标体系,采用多目标决策法评价5种林窗类型的综合效果.结果表明: 林窗大小显著影响南方红豆杉树高、胸径、冠幅、杈干率、通直度、圆满度、尖削度、径高比、枝下高、枝间距、最大侧枝直径等11个生长和形质指标以及综合评价值. 林窗Ⅰ、Ⅱ类型显著促进南方红豆杉的树高、胸径、冠幅的生长.在干形指标方面,林窗Ⅰ、Ⅱ类型显著抑制分杈率和尖削度,提高通直度;林窗Ⅱ类型显著提高圆满度和径高比.林窗Ⅰ、Ⅱ类型显著提高枝下高,降低最大侧枝直径;林窗Ⅰ类型显著提高枝间距. 林窗Ⅰ、Ⅱ类型显著提高珍贵用材综合评价值.在杉木林内南方红豆杉的培育过程中,控制采伐强度、创建面积25～75 m²的林窗可提高培育效果.

新疆天山峡谷不同坡向野核桃种群分布格局

张维, 李海燕, 赖晓辉, 杨允菲

2016, 27(10): 3105-3113. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.004

摘要 ( 373 )

PDF (601KB) ( 34 )

在天山峡谷野核桃分布的4条沟谷的阳坡和阴坡设置8个4000 m²样地,应用相邻格子法对野核桃每木调查,在不同尺度(面积)上采用方差/均值比率法和偏离指数(C_x)、负二项参数(K)、丛生指数(I)、平均拥挤度(m^*)、聚块性指数(PAI)、聚集指数(C_a)等聚集强度指数对野核桃种群分布格局进行分析.结果表明: 随尺度增大,野核桃种群由集群分布向随机分布过渡;在25 m²尺度上,种群整体呈集群分布,但不同样地种群聚集强度存在较大差异,西沟阴坡种群聚集程度最大,南沟阴坡种群聚集程度最小;在50～400 m²尺度上,种群整体呈随机分布.在25 m²尺度上,幼树、小树和壮年树均呈集群分布,壮年树聚集强度最大,小树聚集强度最小;当取样尺度达到200～400 m²时,幼树、小树、壮年树和大树均呈随机分布.野核桃种群格局规模为25 m²,格局强度为2.49～9.38 m²;种群组分中小树格局强度最大,壮年树格局强度最小.取样尺度与种群斑块大小接近,采用适合的测定方法并应用多指数综合判定,一般可获得可靠的结论.

四种常绿阔叶树种的抗寒性

王娜, 王奎玲, 刘庆华, 刘庆超

2016, 27(10): 3114-3122. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.025

摘要 ( 494 )

PDF (4487KB) ( 55 )

以八角金盘、夹竹桃、阔叶十大功劳、樟叶槭4种常绿植物为试材,测定人工模拟低温条件下离体叶片可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸、过氧化物酶活性、叶绿素含量和相对电导率的变化,结合自然越冬过程中叶片叶绿素指数(SPAD)、叶表面特征及解剖组织结构的变化,综合评价这4种常绿树种的抗寒能力.结果表明: 在人工低温胁迫过程中,4种常绿植物叶片叶绿素含量呈下降趋势,可溶性蛋白含量在-20 ℃出现高峰值,可溶性糖、游离脯氨酸、过氧化物酶活性和相对电导率整体呈上升趋势.八角金盘、夹竹桃、阔叶十大功劳和樟叶槭的低温半致死温度分别为-8.0、-13.4、-19.4和-14.8 ℃.自然越冬期间,4种植物叶片SPAD值变化幅度较大,显示出植物叶片中叶绿素相对含量变化对低温的适应性;同时,叶片厚度、角质层厚度、栅栏组织厚度和紧密度均有增加,并先后出现质壁分离,叶肉细胞中淀粉粒、草酸钙簇晶含量呈增高的趋势.夹竹桃叶片特有的气孔窝和窝内密被的非腺毛,阔叶十大功劳叶中的厚壁组织等在一定程度上提高了其抗寒性.叶片表面蜡质层破损、表皮毛断裂、栅栏组织形变、胞间空隙增大等现象的出现表明植物遭到了一定程度的低温伤害.

氮素指数施肥对杉木无性系苗生长及养分含量的影响

刘欢, 王超琦, 吴家森, 郭联华

2016, 27(10): 3123-3128. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.027

摘要 ( 356 )

PDF (637KB) ( 36 )

以1年生无性系杉木幼苗为材料,采用温室盆栽方法,设定对照、常规施肥和3个指数施肥共5个处理,施氮总量分别为每株0、0.5、0.5、1.0、2.0 g,施氮20次,间隔为10 d,施氮210 d后,测定杉木的苗高、地径、生物量、叶绿素荧光参数及养分含量.结果表明: 施肥显著促进了杉木无性系的苗高、地径和生物量的增长,以施氮量1.0 g·株^-1的指数施肥处理最佳,分别为59.0 cm、6.0 mm、52.99 g·株^-1;杉木无性系苗木叶绿素荧光参数特征均表现为指数施肥显著大于常规施肥,其中指数施肥的光化学淬灭系数、表观电子传递速率和PSⅡ的有效量子产量均随施氮总量的增加呈先增加后减小的趋势,在施氮量为1.0 g·株^-1时达到最佳,分别为0.89、35.79和0.71.杉木无性系苗木氮含量表现为叶>根>茎.与对照相比,常规施肥根、茎、叶的氮含量分别增加39.6%、16.6%和41.1%,指数施肥根、茎、叶的氮含量分别增加22.6%～81.4%、27.3%～152.6%和73.6%～135.5%.施氮量为1.0和2.0 g·株^-1的指数施肥处理杉木幼苗根、茎和叶氮含量均显著大于常规施肥,而不同器官磷含量和钾含量无显著差异.从苗木生长性状、叶绿素荧光参数特征、植株氮磷钾含量等综合考虑,在本试验条件下,施氮量为1.0 g·株^-1的指数施肥是杉木无系性苗木温室培育的适宜方法.

枫香叶片衰老过程中光合能力的变化

罗紫东, 关华德, 章新平, 刘娜

2016, 27(10): 3129-3136. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.008

摘要 ( 462 )

PDF (653KB) ( 29 )

利用Li-6400XT便携式光合作用测定系统,于2014年10—12月测定枫香叶片衰老过程中光合作用光响应曲线,采用叶氏模型和非直角双曲线模型进行模拟,分析枫香叶片衰老过程中光合能力的变化.结果表明: 随着枫香叶片逐渐变黄变红,其净光合速率的光响应能力逐渐降低,实测的最大净光合速率从叶片开始泛黄时的2.88 μmol CO₂·m^-2·s^-1下降到叶片衰老后期(12月8日)的0.95 μmol CO₂·m^-2·s^-1.2种光响应模型均较好地模拟了观测的光响应数据,其中叶氏模型表现更优.模拟得到的最大净光合速率、表观量子效率、光补偿点的量子效率、暗呼吸速率等参数均随枫香叶片衰老凋落而逐渐下降,反映出枫香叶片衰老过程中光合能力缓慢下降的过程.在树梢红叶未落期间,枫香叶片仍具有一定的净光合作用能力,这有利于增加秋冬季节的碳吸收量.

钩梢强度对麻竹生物量分配和生理特性的影响

童龙, 李彬, 陈丽洁, 张玮, 耿养会, 谢锦忠, 王玲

2016, 27(10): 3137-3144. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.038

摘要 ( 385 )

PDF (664KB) ( 25 )

以不钩梢为对照,对笋期内麻竹进行轻度、中度、重度钩梢处理,研究各钩梢处理立竹构件生物量分配、当年生枝条和商品叶生长,以及净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)和叶片水势(LWP)等的变化,分析麻竹对营林措施中钩梢强度的适应机制和生存策略.结果表明: 与对照相比,钩梢处理对麻竹生物量及分配影响显著,3个处理麻竹立竹的叶/枝、叶/秆、枝/秆生物量比均显著高于对照.轻度钩梢和中度钩梢处理当年生枝条数量、基径、长度均显著大于对照,其中,中度钩梢处理当年生枝条基径、数量、长度和商品叶数量分别比对照增加43.0%、53.3%、29.8%和39.5%.各钩梢处理麻竹P_n、T_r、WUE、LWP在笋期内大小为出笋盛期>末期>初期;钩梢后麻竹的P_n、T_r和WUE显著提高,其中,各处理出笋盛期和末期的P_n大小为中度钩梢>轻度钩梢>重度钩梢>对照,且出笋盛期和末期的P_n分别是对照的1.4和1.3倍.各处理出笋初期、盛期和末期的T_r均为重度钩梢>中度钩梢>轻度钩梢>对照.中度钩梢处理对麻竹立竹的生物量分配、商品叶产量和生理特性均有明显优势,并能有效提高麻竹立竹的水分可获得性.

滨海滩涂地带乌哺鸡竹和淡竹离子含量变化及其与生长及光合作用的关系

李娟, 高健, 孙中元, 李雪平, 牟少华

2016, 27(10): 3145-3152. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.007

摘要 ( 311 )

PDF (599KB) ( 33 )

在沿海滩涂防护林带低盐区(0.1%)、中盐区(0.2%)和重盐区(0.4%) 3个盐分梯度下,研究了栽植10年的乌哺鸡竹和淡竹Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量变化及其与生长和光合作用的相关关系.结果表明: 从低盐区到重盐区,乌哺鸡竹的立竹密度和地径分别下降30.4%和28.8%,降幅低于淡竹的44.1%和31.2%;两竹种单株生物量下降,地上器官生物量降幅均显著高于地下器官;乌哺鸡竹和淡竹净光合速率(P_n)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)分别下降57.6%和67.7%、6.1%和7.4%,乌哺鸡竹耐盐能力比淡竹强.随着土壤含盐量的增大,乌哺鸡竹和淡竹各器官Na⁺含量逐渐增加,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量逐渐降低.两竹种根Na⁺积累较多,而地上部分K⁺含量较高.盐胁迫环境导致乌哺鸡竹根Ca²⁺含量与淡竹叶片Mg²⁺含量明显下降.两竹种的生物量、P_n、F_v/F_m与Na⁺含量呈显著负相关,与K⁺、Ca²⁺含量呈显著正相关.

陇东旱塬苹果根系分布规律及生理特性对地表覆盖的响应

孙文泰, 马明, 董铁, 刘兴禄, 赵明新, 尹晓宁, 牛军强

2016, 27(10): 3153-3163. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.032

摘要 ( 437 )

PDF (1154KB) ( 26 )

为探明陇东旱塬区不同覆盖物对苹果园土壤理化性状、根系分布及根系生理活性的影响,以14年生苹果树为试材,采用土壤剖面分层取样法,调查根系空间分布,并对根系生物量、根长、表面积等进行分析,测定根系活力、抗氧化酶类、活性氧代谢等相关生理指标,同时测定不同深度土层土壤容重、孔隙度等.结果表明: 覆草可有效增大土壤含水量、孔隙度、有机质含量,增幅分别为2.7%～11.6%、3.2%～27.7%、5.1%～36.0%,但土壤容重降低,为清耕(CK)的88.7%～96.4%.CK根系主要分布在距树干30～120 cm范围内的0～60 cm深土层中;覆草、覆膜处理主要分布在距树干0～150 cm、0～60 cm水平范围内的0～100 cm深土层中,以20～40 cm根系最为密集;覆膜处理细根总量仅为CK的96.4%,根系水平分布范围较CK有所减小,0～60 cm内细根占根系总量的51.6%.不同覆盖处理显著增强0～80 cm土层根系活力及抗氧化酶活性,其中覆草处理根系活力为CK的111.3%～136.7%.综合分析根系生长分布与生理活性、土壤理化性状等,认为覆草处理是陇东旱塬区苹果园较为适宜的地表覆盖方式.

黄土高原北部典型灌丛枝条生物量估算模型

杨宪龙, 魏孝荣, 邵明安

2016, 27(10): 3164-3172. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.009

摘要 ( 446 )

PDF (1080KB) ( 156 )

于2015年8月末在陕西神木县六道沟小流域采集200个柠条和210个沙柳枝条,测定枝条的基径(D)、长度(H)、含水量(W₀)、鲜质量(W_F)和干质量(W),选用指数函数和异速生长方程建立了4种由枝条形态指标估算枝条生物量的简易模型,并对模型的拟合效果进行验证. 结果表明: 对于柠条和沙柳灌丛,基于D、H二者组合变量(D²H)的异速生长方程是估算枝条生物量的最优模型,该模型经线性转化后可以消除生物量数据的异方差性,且拟合效果最优,决定系数(R²)最大,平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)、总相对误差(TRE)、平均系统误差(MSE)和平均绝对百分误差(MPSE)整体上最小,基本满足生态学研究的精度要求.

干热河谷草本植物生物量分配及其对环境因子的响应

闫帮国, 樊博, 何光熊, 史亮涛, 潘志贤, 李建查, 岳学文, 刘刚才

2016, 27(10): 3173-3181. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.005

摘要 ( 394 )

PDF (921KB) ( 33 )

以干热河谷6种草本植物为对象,研究了水分、养分、刈割对生物量在根、茎、叶的分配及异速生长关系的影响.结果表明:刈割处理叶生物量质量分数从25.1%显著增加到31.2%,茎生物量质量分数从43.7%显著降低到34.2%;养分添加处理根生物量质量分数从34.0%显著降低到30.8%;水分处理对生物量分配没有显著影响.物种对根、茎、叶生物量分配有显著影响,适应贫瘠土壤的物种将更多生物量分配给叶和根,对茎生物量的分配相对较低.物种与环境因子存在显著的互作效应,表明环境因子对不同物种的生物量分配影响不同.适应贫瘠土壤的物种叶-茎标度指数和异速生长常数大于其他物种,而茎-根标度指数和异速生长常数小于其他物种.养分显著增加了叶-茎和叶-根的异速生长常数,刈割显著降低了茎-根的标度指数,水分处理则没有显著效应.环境因素对器官间异速生长关系的影响存在种间差异.生物量分配的种间差异及其对环境因素的响应特征可能对植物适应环境变化产生重要影响.

宁南山区典型草本植物茎叶分解对土壤酶活性及微生物多样性的影响

李鑫, 李娅芸, 安韶山, 曾全超

2016, 27(10): 3182-3188. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.016

摘要 ( 386 )

PDF (614KB) ( 20 )

采用凋落物分解袋法,以宁南山区典型草本植物长芒草、铁杆蒿、百里香为研究对象,分析了3种植物茎叶分解过程中土壤酶活性变化特征和分解后期微生物多样性特征,以及土壤酶活性与初始土壤化学性质的关系.结果表明: 植物茎叶分解480 d后,各处理土壤酶活性均有不同程度的增加,且长芒草处理土壤蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性最高,分别为32.40和1.99 mg·g^-1·24 h^-1,百里香处理土壤脲酶活性最高(2.66 mg·g^-1·24 h^-1),铁杆蒿处理土壤纤维素酶活性最高(1.42 mg·g^-1·72 h^-1).分解末期土壤纤维素酶活性与土壤初始微生物生物量碳呈显著正相关;分解末期土壤纤维素酶活性与土壤初始硝态氮含量呈显著负相关.添加植物茎叶处理土壤细菌和真菌的Ace指数、Chao指数和Shannon指数均显著大于对照,Simpson指数显著小于对照.植物茎叶的分解显著提高了土壤细菌和真菌的丰度及多样性,进而提高了植物茎叶的分解速率,促进了生态系统营养物质的循环与转化.

帽儿山温带森林演替初期土壤碳、氮、磷计量特征的变化

张佳慧, 王兴昌, 王传宽

2016, 27(10): 3189-3195. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.003

摘要 ( 350 )

PDF (670KB) ( 38 )

2004年在帽儿山森林生态站设置土壤置换试验,将0～30 cm农田土置换成邻近天然次生林淋溶层土(A处理)、淀积层土(B处理)和母质层土(风化砂,C处理),分别模拟森林皆伐次生演替、无种子库次生演替和原生演替,2014年研究温带落叶阔叶林不同演替类型在自然演替初期土壤碳、氮、磷计量特征的变化.结果表明: 演替10年,A处理土壤碳、氮、磷含量无显著变化,B处理土壤碳和氮含量分别降低34.7%和38.6%,而C处理土壤碳和氮含量分别增加63.4%和198.4%.植被演替后,氮-碳异速生长关系斜率显著降低,磷-氮异速生长速率显著升高.10年演替后,仅C处理土壤C∶N减小44.5%,N∶P增加283.6%,其他处理变化不显著.土壤碳、氮、磷含量与活细根现存量、死细根现存量均存在显著相关关系,植被演替可能主要通过改变有机质输入驱动土壤碳、氮、磷含量及其计量关系.

南京秋季裸地臭氧干沉降通量观测及土壤阻力模拟

黄积庆, 郑有飞, 徐静馨, 赵辉, 袁月, 褚仲芳

2016, 27(10): 3196-3204. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.001

摘要 ( 454 )

PDF (866KB) ( 29 )

利用涡度相关系统配合快速臭氧浓度脉动仪在南京地区裸地上观测臭氧浓度及沉降通量,分析臭氧浓度、沉降通量与气象条件的相关性,揭示沉降通量和速率的变化特征,利用模拟的土壤阻力计算臭氧沉降通量和速率并与观测结果进行对比.结果表明: 2015年9月25日至10月28日,臭氧浓度日变化呈单峰型分布,并且因辐射的增强而升高.秋季裸地臭氧沉积通量主要受臭氧浓度影响,平均日变化-31.4～-156.8 ng·s^-1·m^-2(负号表示方向向下).因裸地无植被的缓冲作用,臭氧沉降通量受环境因素影响更为明显.臭氧沉降速率为0.09～0.30 cm·s^-1.臭氧在大气传输中湍流交换起主要作用,裸地臭氧干沉降的下垫面条件尤为重要,土壤阻力(R_s)随相对湿度(RH)的增加呈指数上升,其关系模型为R_s=89.981e^0.0246^RH,模拟的臭氧通量和沉积速率与观测的通量和速率的一致性较好.

中国东部地区无机氮湿沉降: 南-北不同类型监测点的比较

杨道伟, 许稳, 唐傲寒, 鲁丽, 刘学军

2016, 27(10): 3205-3212. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.012

摘要 ( 407 )

PDF (739KB) ( 28 )

中国被认为是全球氮沉降热点地区之一,东部地区作为经济发达和人口密集区域,更是人为活性氮大气排放和沉降的高发区,但针对我国整个东部不同生态系统的氮沉降及其南北区域特征差异的报导较少.2011—2013年,选择在我国东部的12个监测点(南北各6个,均包括城市、农村和背景点3种类型)利用传统雨量器(型号SDM6A)进行连续3年的氮素湿沉降观测.结果表明: 监测点降水中铵态氮、硝态氮和总无机氮沉降浓度波动范围分别为0.62～2.76、0.54～2.50和1.25～4.92 mg N·L^-1,平均浓度分别为1.4、1.5和2.9 mg N·L^-1,北方监测点的雨水中各活性氮浓度均高于南方监测点.12个监测点降水中铵态氮、硝态氮和总无机氮的湿沉降量的波动范围分别为7.0～18.3、6.9～18.9和14.9～32.6 kg N·hm^-2·a^-1,平均值分别为11.5、12.2和23.7 kg N·hm^-2·a^-1.北方不同类型监测点间存在显著差异,表现为:城市监测点(26.3±6.4 kg N·hm^-2·a^-1)>农村监测点(21.8±3.5 kg N·hm^-2·a^-1)>背景点(15.5±1.3 kg N·hm^-2·a^-1);与之相反,南方各监测点氮素湿沉降无显著差异,城市、农村和背景点的湿沉降量分别为(26.8±2.7)、(25.5±2.9)和(20.5±2.4) kg N·hm^-2·a^-1.除城市监测点外,南方的农村和背景点的氮素湿沉降量均高于北方相应类型的监测点.表明我国东部的南北各区域(包括背景地区)均面临较高水平的大气氮沉降,其引发的生态环境风险问题应加以重视.

生物结皮-土壤呼吸对冬季低温及模拟增温的响应

管超, 张鹏, 陈永乐, 宋光, 周媛媛, 李新荣

2016, 27(10): 3213-3220. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.002

摘要 ( 339 )

PDF (1246KB) ( 21 )

以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮和藻-地衣结皮-土壤为研究对象,利用开顶式生长室(OTC),采用Li-8150系统连续测定了冬季(2015年11月—2016年1月)低温环境下两类结皮-土壤呼吸的变化,分析了低温及模拟增温对两类结皮-土壤呼吸的影响.结果表明: 观测期内,藓类结皮、藻-地衣结皮-土壤呼吸速率分别为-0.052～0.418、-0.032～0.493 μmol·m^-2·s^-1,且藓类结皮显著高于藻-地衣结皮-土壤系统.不同类型结皮-土壤呼吸速率与5 cm土壤温度和土壤体积含水量均呈显著线性正相关,增温主要是通过加速土壤水分蒸散而抑制生物结皮-土壤呼吸速率.在整个观测期,藓类结皮-土壤系统累计排放9.90 g C·m^-2,显著高于藻-地衣结皮-土壤系统的7.00 g C·m^-2.研究区生物结皮-土壤系统冬季累计排放7.40 g C·m^-2,是该荒漠生态系统全年碳收支的重要组成部分.

基于贝叶斯方法的湖南湘潭稻米Cd超标风险评估

徐晶晶, 吴波, 张玲妍, 郭书海, 李刚, 李凤梅

2016, 27(10): 3221-3227. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.020

摘要 ( 378 )

PDF (567KB) ( 17 )

于湖南省湘潭市下辖的湘潭、雨湖、湘乡3个县市区共采集稻田土壤和稻米样品73组,测定了土壤全Cd含量、土壤有效态Cd含量以及稻米Cd含量,分析了这3种Cd含量之间的相关性.在此基础上,根据先验概率与数据特征,提出了基于贝叶斯方法的稻米Cd超标风险评估方法,建立了风险评估模型.结果表明: 研究区土壤平均Cd含量、土壤有效态Cd含量及稻米Cd含量分别为(0.891±0.638)、(0.791±0.582)和(0.376±0.395) mg·kg^-1,土壤与稻米Cd含量超标率分别高达89.0%和52.1%.湘潭和雨湖稻米Cd含量与土壤Cd全量和有效Cd含量间均呈显著相关关系,且稻米Cd含量与有效Cd含量的相关性更高,湘乡稻米Cd含量与土壤Cd全量及有效Cd含量间均没有相关性.将土壤Cd全量和有效Cd含量作为贝叶斯风险评估模型的变量,预测的稻米Cd超标概率与实际超标率的偏差分别为6.6%和3.9%,说明贝叶斯风险评估模型可靠,但以有效Cd含量为依据的预测结果更准确.

施氮量对麦后直播棉钾素吸收利用的影响

张国伟, 杨长琴, 刘瑞显, 张雷, 倪万朝

2016, 27(10): 3228-3236. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.029

摘要 ( 304 )

PDF (969KB) ( 15 )

以早熟棉‘中棉所50’为材料,于2013—2014年在南京市江苏省农业科学院棉花试验站进行麦后直播棉花试验,研究施氮量(0、60、120、150、180、240 kg N·hm^-2)对棉株钾素吸收和利用的影响.结果表明: 增施氮肥提高了麦后直播棉不同生育阶段的钾吸收量,以盛花到见絮期的钾积累增量最大;并且改变了麦后直播棉不同生育时期的钾吸收比例,使棉花出苗到盛花期的钾吸收比例降低,盛花到吐絮期的钾吸收比例升高;增施氮肥还降低了生育后期上部位果枝钾浓度的下降速率,但加速了中下部果枝钾浓度的下降速率.随施氮量增加,钾吸收的边际效应呈先升高后降低趋势,而钾的皮棉生产效率均呈线性降低,其降低趋势表现为下部果枝最大,上部果枝次之,中部果枝最低.麦后直播棉钾素和生物量累积以中、下部果枝为主,在150~180 kg N·hm^-2下棉花各果枝部位干物质和钾在生殖器官中的分配比例较高,钾浓度和钾累积量动态特征参数比较协调,利于产量形成;高于180 kg N·hm^-2导致皮棉产量增幅下降,氮素对钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较低;低于150 kg N·hm^-2时,中下部果枝干物质和钾的经济系数较低,不利于高产形成.

遮阴和种植密度对东北春玉米穗部发育和植株生产力的影响

陈涛, 宋振伟, 张明, 闫孝贡, 朱平, 任军, 邓艾兴, 张卫建

2016, 27(10): 3237-3246. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.028

摘要 ( 377 )

PDF (1975KB) ( 22 )

探讨遮阴对玉米穗部特性的影响及其产量效应,可以为应对气候变化与密植栽培条件下的玉米品种选育和高产栽培提供参考依据.本研究选用2个品种(紧凑型‘中单909’、平展型‘内单4’)和2个种植密度(4.5、9.0万株·hm^-2),在吉林省公主岭市开展田间遮阴试验,设置遮阴(遮阴度65%,小喇叭口期-成熟期)和不遮阴(对照)2个处理,研究遮阴和种植密度对不同株型玉米的穗部发育和植株生产力的影响.结果表明: 遮阴显著影响春玉米雌穗发育,造成散粉和吐丝期推迟,导致散粉吐丝间隔期延长3～15 d;遮阴显著降低春玉米干物质积累,籽粒产量下降50%以上(50.8%～87.0%);密植条件下春玉米穗部特性和产量性能受遮阴的影响显著高于稀植栽培;不同玉米品种相比,紧凑型品种的穗部特性和产量受遮阴和种植密度的影响低于平展型品种,紧凑型品种对生态环境变化的适应性较强,耐阴性和耐密性表现出一致性.

减量施氮及施肥距离对玉米/大豆套作系统增产节肥的影响

陈平, 杜青, 周丽, 杨欢, 董茜, 宋春, 杨文钰, 雍太文

2016, 27(10): 3247-3256. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.031

摘要 ( 366 )

PDF (670KB) ( 15 )

通过田间试验研究了3种施氮水平(RN₁:210 kg N·hm^-2;RN₂:270 kg N·hm^-2;CN:330 kg N·hm^-2)与4个施肥距离(与窄行玉米距离, D₁:0 cm、D₂:15 cm、D₃:30 cm、D₄:45 cm)对玉米/大豆套作系统增产节肥的影响.结果表明: 与CN相比,RN₂下玉米花后的干物质积累量、转移量及对籽粒的贡献率提高1.4%、23.0%、16.0%,玉米穗粒数与单株产量增加1.6%和4.9%;大豆花前的物质积累量、转移量及对籽粒贡献率提高2.1%、37.9%、26.9%,单株粒数与籽粒产量均增加7.3%;RN₂下玉米/大豆套作系统的作物氮素吸收量与氮肥利用率比CN提高5.0%、44.4%,玉米的土壤总氮含量提高4.1%,大豆的则降低0.8%.各施肥距离间,以D₂处理效果较好;RN₂下,D₂的玉米花后(大豆花前)干物质积累对籽粒贡献率、玉米穗粒数(大豆单株粒数)分别比D₁提高57.2%、9.4%,大豆的则比D₄提高335.2%、2.4%;D₂的玉米/大豆套作系统氮素吸收量及氮肥利用率分别比D₁提高15.1%和112.4%,比D₄提高21.4%和66.3%;玉米土壤总氮含量D₂比D₁提高6.6%,大豆土壤总氮含量D₂比D₄提高16.0%.合理的减量施氮和施肥距离有利于玉米/大豆套作系统下作物干物质向籽粒转运,提高作物的单株粒数、百粒重和产量,促进作物氮素吸收与氮肥高效利用,达到节肥增产的目的.

施用氮肥对油用牡丹叶片氮素吸收积累与籽粒品质的影响

姜天华, 单佩佩, 黄在范, 温立柱, 孙翠慧, 刘坤, 郑成淑

2016, 27(10): 3257-3263. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.006

摘要 ( 316 )

PDF (461KB) ( 14 )

利用田间栽培试验,研究0 (对照)、18、24和30 g N·m^-2 4个氮肥用量对油用牡丹“凤丹”叶片氮素吸收转运以及籽粒产量和品质的影响.结果表明: 施用氮肥处理牡丹株高、冠幅、花径和花干质量与对照相比均显著增加,其中,24和30 g·m^-2氮肥处理株高比对照分别增加14.7%和15.2%.施用氮肥提高了牡丹籽粒的相关指标,24和30 g·m^-2氮肥处理籽粒产量达到最大,分别比对照增加15.2%和15.4%.施用氮肥明显增加了叶片氮素积累量、叶片氮素转移量和籽粒氮素积累量.其中,24 g·m^-2氮肥处理叶片氮素对籽粒贡献率最大.与对照相比,施用氮肥明显提高了籽粒蛋白氮、总氨基酸,以及部分饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量.在本试验条件下,施氮量为24 g N·m^-2时,叶片积累氮素向籽粒的转移量、转移率和贡献率均达到较高水平,籽粒产量较高,并且蛋白氮、氨基酸含量和不饱和脂肪酸含量也相对较高.

退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征

吴雯, 郑子成, 李廷轩, 刘涛

2016, 27(10): 3264-3272. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.030

摘要 ( 347 )

PDF (622KB) ( 28 )

为了揭示土壤团聚体及其无机磷组分对退耕植茶的响应特征,以雅安市名山区中峰乡退耕植茶地(2～3年、9～10年、16～17年)为研究对象,选取邻近耕地为对照,采用野外调查与室内分析相结合的方法开展退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征的研究.结果表明: 耕地及退耕植茶地土壤团聚体均以粒径>2 mm团聚体为主.随着退耕植茶年限的延长,各退耕植茶地粒径>5 mm的团聚体含量逐渐增加,粒径<5 mm的团聚体含量却逐渐降低.退耕植茶初期,退耕植茶地土壤团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值与对照差异不明显,退耕植茶9～10年和退耕植茶16～17年显著高于对照,且随着退耕植茶年限的延长逐渐增大.退耕植茶地与耕地相比,其有效性较高的Al-P、Fe-P含量增加,有效性较低的O-P含量降低,随着退耕植茶年限的延长,各粒径团聚体中有效性较低的O-P逐渐降低,有效性较高的Al-P、Fe-P逐渐增加.耕地及退耕植茶地中Al-P、Ca-P含量随粒径的减小而增加,在<0.25 mm粒径中的含量最高;Fe-P在<0.25 mm粒径团聚体中的含量最多,其次是2～5 mm和0.25～0.5 mm粒径团聚体;退耕植茶后,O-P逐渐向较小粒径中富集,在<2 mm粒径中含量较高.

基于GWR模型的于田绿洲土壤表层盐分空间分异及其影响因子

袁玉芸, 瓦哈甫·哈力克, 关靖云, 卢龙辉, 张琴琴

2016, 27(10): 3273-3282. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.022

摘要 ( 389 )

PDF (2341KB) ( 27 )

以于田绿洲为研究靶区,利用24个采样点的土壤表层盐分数据,选取9个与土壤表层盐分密切相关的影响因子,结合空间自相关、传统回归分析和地理加权回归模型,分析表土盐分的空间分布特征及其影响因子的空间分异.结果表明:于田绿洲表土盐分在空间上并非随机分布,而是存在较强的空间依赖关系,空间自相关指数为0.479.地下水矿化度、地下水埋深、高程和温度是影响干旱区平原绿洲表土积盐的主要因子,这些因子具有空间异质性,选取的9个环境变量中除土壤pH值外,其他变量对表土盐分的影响强度均存在显著的空间分异.GWR模型对存在空间非平稳性数据的解释能力和估计精度都优于OLS模型,而且在模型估计参数的可视化上具有明显优势.

广州市农业土壤As和Cd污染及其对景观异质性的多尺度响应

徐慧秋, 黄银华, 吴志峰, 程炯, 李铖

2016, 27(10): 3283-3289. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.021

摘要 ( 379 )

PDF (1393KB) ( 41 )

以广州市为例,基于2005年641个农业表层(0～20 cm)土壤样点数据和土地利用数据,采用单因子污染指数、Pearson/Spearman相关分析和偏冗余分析方法,探讨土壤As和Cd污染及其与3种网格尺度(2 km×2 km、5 km×5 km和10 km×10 km)景观异质性的定量关系,识别特定尺度起决定作用的景观异质因子.结果表明: 土壤As和Cd均存在不同程度的污染,超标率为5.3%和7.2%; 3个尺度上,土壤As和Cd污染普遍与成土母质构成、河流/道路密度和特定土地利用类型的景观格局呈显著相关,成土母质、污水灌溉和人类活动(如工业交通活动、农药化肥施用等)可能是农业重金属输入的主要途径;3组景观异质因子(即成土母质、距离-密度变量和景观格局)可解释土壤As和Cd污染变异的12.7%～42.9%,解释力度随网格尺度递增,并且在特定尺度上起决定作用的景观异质因子因尺度而异.成土母质对土壤污染变异的贡献在2和10 km网格尺度较大,而景观格局和距离-密度变量的贡献整体随网格由小到大递增.调整农用地分布和优化景观格局是减少局部尺度上土壤重金属输入的重要途径,应引起城市规划和决策者的足够重视.

东北粮食主产区农业生态系统健康格局与因子诊断——以吉林省为例

赵宏波, 郑辉, 苗长虹, 邵田田, 冯渊博

2016, 27(10): 3290-3298. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.033

摘要 ( 328 )

PDF (896KB) ( 26 )

运用生态系统健康的理论与方法研究粮食主产区农业生态系统健康问题具有重要的意义,以东北粮食主产区的典型区域吉林省为研究对象,基于构建的胁迫-状态-免疫(S-S-I)与活力-结构组织-恢复力(V-O-R)农业生态系统健康评价指标体系,运用最优组合赋权法、综合评价模型、GIS空间分析技术和灰色斜率相似关联度诊断模型对2000—2011年吉林省农业生态系统健康的时空格局以及影响因子进行分析.结果表明: 时间特征上,2000—2011年吉林省农业生态健康等级从“不健康级”状态向“较健康级”状态转变,农业生态系统健康水平正逐步提高.空间特征上,2000—2011年吉林省农业生态系统健康状况空间差异日益显著,中部地区的农业生态健康水平保持不变,东南部与西部正逐渐提高.吉林省农业生态系统健康水平提高的主要贡献因子是经济驱动、环境治理与社会发展,主要障碍因子是生态压力、组织结构与投入能力等.最后,提出相关措施进一步改善区域农业生态系统健康状况.

基于灾害风险综合指标的陕西省农业干旱时空特征

何斌, 王全九, 吴迪, 周蓓蓓

2016, 27(10): 3299-3306. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.040

摘要 ( 344 )

PDF (1055KB) ( 21 )

随着气候变化,农业干旱直接威胁粮食安全.本文以陕西省为研究对象,基于自然灾害风险理论,综合考虑干旱灾害影响因素,从致灾因子的危险性、承灾体的暴露性、环境的脆弱性和地区的抗旱能力4个风险要素选取指标,采用层次分析法确定指标权重,构建自然灾害风险综合指标,分析2009—2013年陕西省农业干旱时空特征.结果表明: 研究期间,陕北地区农业干旱风险略呈下降趋势;陕南地区呈急剧升高态势,以商洛市为甚;关中地区基本稳定,以咸阳市最高、西安市最低.陕西省农业干旱风险大体呈现从南向北逐渐递增现象.

2004—2013年东北三省主要粮食作物生产碳足迹

黄晓敏, 陈长青, 陈铭洲, 宋振伟, 邓艾兴, 张俊, 郑成岩, 张卫建

2016, 27(10): 3307-3315. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.036

摘要 ( 528 )

PDF (1007KB) ( 73 )

东北是我国重要的粮食主产区,在国家粮食安全保障中起着至关重要的作用.作物生产是主要的碳排放源,探明不同作物生产的碳足迹差异,对促进低碳农业发展具有重要意义.本研究利用2004—2013年东北三省主要粮食作物(水稻、玉米和大豆)的产量、播种面积、农田生产投入等统计数据,估算了该区粮食生产碳足迹.结果表明: 2004—2013年,东北地区3种主要粮食作物中,水稻生产单位面积碳足迹最高,平均达到(2463±56) kg CE·hm^-2,玉米次之.玉米的碳足迹上升趋势最明显,从2004年的1164 kg CE·hm^-2增加到2013年的1768 kg CE·hm^-2,增速为67 kg CE·hm^-2·a^-1.在碳足迹构成中,化肥贡献最大,分别占水稻、玉米、大豆总碳投入的45%、90%、83%.水稻生产中灌溉用电所占比例为29%~42%,远高于玉米和大豆.东北三省碳足迹差异显著,3种作物的单位产量碳足迹均在吉林省最高,单位面积碳足迹均在黑龙江省最低.随着农村劳动力非农化和作物生产机械化的快速递增,未来粮食生产中柴油等机械化碳投入将快速增长.提升化肥利用效率、灌溉效率和机械化作业效率将是发展东北地区低碳农业的关键途径.

南四湖湿地景观空间格局动态演变

陈芝聪, 谢小平, 白毛伟

2016, 27(10): 3316-3324. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.039

摘要 ( 371 )

PDF (5842KB) ( 79 )

以山东省南四湖湿地为例,选取1987、2002、2014年3期遥感影像,应用景观格局指数、动态度、景观梯度和格网化模型等方法,对南四湖湿地景观格局的动态变化进行研究.结果表明: 1987—2014年,研究区景观蔓延度指数和聚集度指数逐渐减小,景观多样性指数和均匀度指数逐渐增大,景观类型面积趋于均匀且分布格局间断零散,人类活动对南四湖湿地景观的干扰度呈现增强趋势.研究期间,南四湖湿地总面积逐渐增加,其中,湖泊面积先减少后增加,2014年面积达到最大;湖滨池塘面积也呈现持续增加趋势,但增速减缓;河流面积基本保持稳定;沼泽面积持续减少.南四湖地区的农业活动、南四湖自然保护区的成立及南水北调工程在南四湖湿地景观格局的变化中起着重要作用.

基于“源-汇”理论的流域非点源污染控制景观格局调控框架——以厦门市马銮湾流域为例

黄宁, 王红映, 吝涛, 刘启明, 黄云凤, 李剑雄

2016, 27(10): 3325-3334. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.013

摘要 ( 409 )

PDF (3320KB) ( 31 )

基于“源-汇”理论对景观格局进行调控与优化是一种较为经济、有效的流域非点源污染控制新方法,目前尚处在探索阶段.在景观生态学及相关理论与前人已有研究的基础上,以流域整体为对象,从2个层次构建基于“源-汇”理论的流域非点源污染控制景观格局调控框架: 1)流域层次:在分析流域“源-汇”景观合理的基本组合与空间布局方式的基础上,建立了流域景观格局整体调控与优化方法;2)景观斑块类型层次:将关键“源”景观作为重点调控与优化对象,建立了包含景观单位面积污染负荷、景观坡度、起传输作用的狭长“源”景观、临河“源”景观单位岸线长度污染负荷等4项关键“源”景观识别准则,并遵循镶嵌“汇”景观、局部增补带型“汇”景观、提高原有“汇”景观消纳污染物的能力等3项调控与优化原则,针对农村地区与城区不同的关键“源”景观类型,制定了9类调控与优化方法.最后将该框架应用到厦门市马銮湾流域,基于GIS平台及研究区遥感图像与数字高程模型,制定了马銮湾流域景观格局整体调控与优化模式及3个片区关键“源”景观调控与优化方案.

人口城市化与土地城市化质量耦合协调性的时空特征——以甘肃省12个中心城市为例

王珞珈, 董晓峰, 刘星光

2016, 27(10): 3335-3343. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.024

摘要 ( 364 )

PDF (719KB) ( 16 )

根据系统科学理论,在科学界定人口城市化和土地城市化内涵的基础上,以甘肃省12个中心城市为例,分别构建了人口城市化和土地城市化质量的评价指标体系.使用耦合协调模型,从时间和空间两个维度对2005—2013年甘肃省人口城市化和土地城市化质量的综合发展指数以及耦合协调度进行测算.结果表明:人口城市化和土地城市化只能反映城市化进程的快慢,并不能衡量城市化发展的质量,单一的指标只能代表狭义的城市化发展水平.从时间序列来看,甘肃省土地和人口的城市化质量以及耦合协调水平呈现整体上升态势.总的来说,土地资源集约利用程度低仍是制约甘肃省城市化质量的关键因素.从空间格局来看,2013年,除兰州属于人口城市化质量滞后型,其他11个中心城市的土地城市化质量均不同程度地滞后于人口城市化质量.甘肃省12个中心城市的城市化质量整体上处于较低水平的协调阶段.

整合电路理论的生态廊道及其重要性识别

宋利利, 秦明周

2016, 27(10): 3344-3352. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.035

摘要 ( 1470 )

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景观连接度被认为是影响诸多生态过程的一个重要因素.基于最小累积阻力模型的最小成本路径识别方法可以有效识别异质性景观中的功能连接,已被广泛应用到景观的功能连接评价与生态廊道模拟的研究中.基于电路理论的连接度模型用电阻代替了图论中的边、用电阻距离代替成本距离,来衡量异质性景观的功能连接.本文以SIMMAP 2.0软件生成的模拟景观为对象,借助于Linkage Mapper工具和Circuitscape软件,探讨如何将最小累积阻力模型与基于电路理论的连接度模型相结合来识别生态廊道及其景观要素的相对重要性.结果表明: 两种模型在应用中各有优势,互为补充.最小成本路径方法可以有效识别栖息地之间的最小成本廊道,基于电路理论的连接度模型通过电流密度的计算可以有效识别对景观连接性有重要影响的景观要素和“夹点”地区,并且“夹点”的位置不受廊道宽度的影响,在廊道重要性识别研究中具有明显优势.该方法可为区域生态保护规划和生态廊道设计提供科学依据.

4种不同生活型湿地植物对富营养化水体的净化效果

周玥, 韩玉国, 张梦, 李冬杰, 王成志, 赵芸, 林鹏, 杨林林

2016, 27(10): 3353-3360. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.019

摘要 ( 399 )

PDF (623KB) ( 30 )

选择4种湿地植物菖蒲、香蒲、浮萍和金鱼藻,研究单一及组合湿地植物对高浓度污水(污水处理厂进水)、低浓度污水(污水处理厂出水)中营养物质的去除效果.结果表明: 水体中总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)浓度呈现试验前期快速下降,后期缓慢下降的趋势,表明湿地植物能有效净化污水中的TN、TP、COD,但不同湿地植物及湿地植物组合的净化效果存在差异.多种湿地植物组合比单种湿地植物对TN的净化作用强,其中香蒲＋浮萍＋金鱼藻对TN的净化效果最佳;高浓度污水中,单种挺水植物对TP的净化效果较好,低浓度污水中,则是多种湿地植物组合对TP的去除率较高;高浓度污水中,湿地植物对COD的去除率为85.1%～96.0%,其中菖蒲、香蒲去除效果最佳,低浓度污水中,湿地植物对COD去除率为76.9%～94.8%,以菖蒲＋浮萍＋金鱼藻去除效果最好.总体看来,湿地植物对高浓度污水中TN、TP、COD的净化效果好于低浓度污水,两种水体的pH都得到改善.

余姚滨海不同盐碱度土壤微生物群落组成及土壤酶活性的变化

孙慧, 张建锋, 许华森, 陈光才, 王利平

2016, 27(10): 3361-3370. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.034

摘要 ( 461 )

PDF (1473KB) ( 141 )

在2015年10月于余姚滨海采集不同盐碱度的土壤,对盐碱地土壤微生物群落组成、土壤过氧化氢酶、脲酶活性及土壤理化性质的变化规律进行了研究.结果表明:硝化螺菌属在细菌群落中占绝对优势,其与全钾最相关;枝孢属和镰刀菌属在真菌群落中占主要优势,脲酶、全氮与枝孢属的相关性最大,同时脲酶与镰刀菌属也最相关.各盐碱地表层土细菌和真菌群落的物种组成最丰富且均匀程度高.重度、中度及轻度盐碱地土壤过氧化氢酶活性分别为3.52～4.56、3.08～4.61及5.81～6.91 mL·g^-1,过氧化氢酶活性均表现为随土层加深而逐渐增大的特征;土壤全钾和过氧化氢酶直接相关,pH、有机质、全氮和全磷通过全钾与过氧化氢酶间接相关.各盐碱度土壤脲酶活性分别为0.04～0.52、0.08～1.07及0.27～8.21 mg·g^-1,脲酶活性均呈现为随土层加深而逐渐减小的趋势;土壤全氮和脲酶直接相关,pH、有机质和全钾通过全氮与脲酶间接相关.CCA排序表明,全磷对细菌群落的影响程度最大,而脲酶对真菌群落的影响最大.

一株敌草胺降解菌的分离鉴定及降解性能

张承, 吴小毛, 龙友华, 李明, 李荣玉, 尹显慧

2016, 27(10): 3371-3378. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.017

摘要 ( 366 )

PDF (857KB) ( 38 )

为探讨酰胺类除草剂敌草胺的微生物降解机理和土壤中敌草胺降解的生物强化性能,从长期使用敌草胺的烟田土壤中分离到一株敌草胺降解细菌菌株,命名为LGY06.经形态特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析将其鉴定为蜡状芽孢杆菌.在纯培养条件下,菌株LGY06对敌草胺的降解符合一级动力学特征,7 d内对50 mg·L^-1敌草胺降解率达到75.7%;LGY06降解敌草胺的最适温度和最适pH值分别为35 ℃和8.0.通过气相色谱-质谱鉴定了菌株LGY06降解敌草胺的降解产物并分析了其降解途径,α-萘酚和丙酰胺是主要的降解产物,LGY06对敌草胺的作用方式主要有脱烷基、氧化(或水解),为矿化过程.室内模拟条件下,LGY06能有效促进土壤中敌草胺残留的降解,与未接种灭菌土、非根际土和根际土相比,敌草胺在接种LGY06土壤中的降解半衰期分别缩短了79.5%、36.6%和41.1%.

苹果树腐烂病菌拮抗放线菌的筛选、鉴定及防效

薛应钰, 范万泽, 张树武, 徐秉良

2016, 27(10): 3379-3386. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.010

摘要 ( 498 )

PDF (1732KB) ( 37 )

以苹果树腐烂病菌为靶标菌,通过对峙法和生长速率法对分离自苹果树根际土壤的放线菌进行筛选,对筛选出的拮抗菌株通过形态学和分子生物学特征进行鉴定,并测定了拮抗菌ZZ-9发酵滤液对苹果树腐烂病菌孢子萌发和菌丝生长的影响及离体枝条防效.结果表明: 经对峙初筛,15株放线菌对苹果树腐烂病菌具有抑菌作用,占所分离株数的18.8%,其中抑制率>50%的有8株.复筛结果表明,ZZ-9对腐烂病菌抑制率最高,达96.4%,显著高于其他菌株;通过培养特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析将菌株ZZ-9初步鉴定为娄彻氏链霉菌,其在GenBank上的序列登录号为KT986228;不同稀释倍数的ZZ-9发酵滤液对腐烂病孢子萌发及菌丝生长均有明显的抑制作用,其中50倍发酵滤液对孢子萌发抑制率和菌丝生长抑制率均达80%以上,且受抑制菌丝颜色加深,分支增多,末端膨大、畸形,出现原生质浓缩与释放现象;离体枝条防效试验表明,菌株ZZ-9发酵原液对苹果树腐烂病防效可达75%以上,表明该菌株可作为防治苹果树腐烂病的生防菌株.

公园绿地可达性的客观影响因素

尹红岩, 李俊英, 施拓, 赵冬, 杨婧荟, 李金鑫

2016, 27(10): 3387-3393. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.014

摘要 ( 608 )

PDF (794KB) ( 74 )

公园绿地可达性是衡量城市现代化发展水平、和谐人地关系的一个重要指标.了解公园绿地可达性客观影响因素及作用程度,对有效提高公园绿地可达性、充分发挥公园绿地的服务功能、促进城市健康发展具有重要意义.本文基于ArcGIS 9.3软件平台,运用网络分析法评价了沈阳市三环以内公园绿地服务面积及其服务效率,并分析了公园绿地服务面积及其服务效率随公园绿地面积、公园绿地形状、路网密度的变化规律.结果表明: 公园绿地面积与其服务面积呈显著正相关,与其服务效率呈显著负相关;公园绿地形状与其服务面积及服务效率呈显著正相关;路网密度与公园绿地服务面积呈显著负相关,与其服务效率没有显著相关关系;3个影响因子中,对公园绿地服务面积的影响程度依次为:公园绿地面积>路网密度>公园绿地形状,对公园绿地服务效率的影响程度依次为:公园绿地面积>公园绿地形状>路网密度;公园绿地面积是其服务面积及服务效率的最重要影响因子.

模拟增温对土壤呼吸影响机制的研究进展与展望

孙宝玉, 韩广轩

2016, 27(10): 3394-3402. doi:10.13287/j.1001-9332.201610.037

摘要 ( 389 )

PDF (516KB) ( 63 )

土壤呼吸是土壤碳库向大气碳库输入的主要途径,而温度升高会影响土壤呼吸从而改变全球碳平衡.据预测在21世纪末,全球平均地表温度将升高0.3～4.8 ℃,因此野外自然条件下的模拟增温试验对土壤呼吸的影响是全球变化研究的热点之一.本文综述了不同时空格局下土壤呼吸对模拟增温的响应特征,指出短期增温能提高土壤呼吸,而长期增温下无统一规律,并且不同生态系统之间也存在差异;重点讨论了模拟增温对土壤呼吸的影响机制,指出增温能直接影响土壤呼吸,同时增温也能通过影响土壤水分、盐分、土壤理化性质等环境因子以及光合作用、凋落物等生物因子对土壤呼吸产生间接影响;另外,分析了土壤呼吸对增温产生适应性的形成机制,主要包括微生物、根、酶的温度适应性、水分限制、氮素过量以及呼吸底物限制.在此基础上对今后的研究方向加以展望:加强根际微生态系统的研究;重点研究不对称增温下土壤呼吸的特征及机制;关注典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定;构建土壤呼吸响应模拟增温试验的研究网络,进行联网试验.

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