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2016年 第27卷 第12期    刊出日期：2016-12-18

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藏北高寒草甸群落结构与物种组成对增温与施氮的响应

宗宁, 柴曦, 石培礼, 蒋婧, 牛犇, 张宪洲, 何永涛

2016, 27(12):  3739-3748.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.007

摘要 ( 377 )   PDF (984KB) ( 170 )  

气候变暖和氮沉降增加作为全球环境问题,将严重影响陆地生态系统的结构与功能.研究发现,近几十年来青藏高原增温显著,其中冬季升温最明显.而已有的研究更多关注全年增温,对冬季增温研究较少.本文基于高寒草甸地区增温和氮素添加影响研究的不足,在青藏高原高寒草甸区开展模拟增温和氮添加试验,研究长期增温与氮添加对高寒草甸群落结构与物种组成的影响.试验布设于2010年7月,地点在西藏当雄高寒草甸区,共有3种增温方式:对照、全年增温、冬季增温;每种增温处理下设置5个氮素添加梯度:0、10、20、40、80 kg N·hm^-2·a^-1,系统研究气候变暖与氮添加对高寒草甸生态系统群落结构与物种组成的影响.结果表明: 2012—2014年,增温与施氮处理均显著影响群落总盖度:全年增温处理降低了群落总盖度;在不施氮处理下,冬季增温降低了群落盖度,但在施氮处理下,随着氮剂量的提高群落盖度逐渐升高.增温与施氮对不同功能群植物的影响不同,增温处理降低了禾草与莎草植物盖度,而施氮提高了禾草植物盖度.相关分析表明,植被群落总盖度与生长旺盛期土壤含水量呈正相关关系,推测在降雨较少的季节增温导致的土壤含水量降低是群落盖度降低的主要原因.半干旱区高寒草甸土壤水分主要受降雨的调控,未来气候变化情景下,降雨时空格局的改变会显著影响植被群落盖度及组成,且大气氮沉降的增加对植被群落的影响也依赖于降雨条件的变化.

基于可加性生物量模型的大兴安岭东部主要林型森林植被碳储量及其分配

彭娓, 董利虎, 李凤日

2016, 27(12):  3749-3758.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.012

摘要 ( 307 )   PDF (563KB) ( 32 )  

基于大兴安岭东部地区主要林型的生物量调查数据,建立了3个主要树种的一元可加性生物量模型,探讨了不同林型森林群落和乔木层、灌木层、草本层、凋落物层的碳储量及其分配规律.结果表明: 杜鹃-兴安落叶松林乔、灌、草、凋落物层碳储量分别为71.00、0.34、0.05和11.97 t·hm^-2,杜香-兴安落叶松林各层碳储量分别为47.82、0.88、0和5.04 t·hm^-2,杜鹃-兴安落叶松-白桦混交林分别为56.56、0.44、0.04、8.72 t·hm^-2,杜香-兴安落叶松-白桦混交林分别为46.21、0.66、0.07、6.16 t·hm^-2,杜鹃-白桦林分别为40.90、1.37、0.04、3.67 t·hm^-2,杜香-白桦林分别为36.28、1.12、0.18、4.35 t·hm^-2.林下植被为杜鹃的林分群落碳储量大于林下植被为杜香的林分;林下植被相似的情况下,森林群落碳储量大小顺序为:兴安落叶松林>兴安落叶松-白桦混交林>白桦林;不同林型群落碳储量不同,大小顺序为:杜鹃-兴安落叶松林(83.36 t·hm^-2)>杜鹃-兴安落叶松-白桦混交林(65.76 t·hm^-2)>杜香-兴安落叶松林(53.74 t·hm^-2)>杜香-兴安落叶松-白桦混交林(53.10 t·hm^-2)>杜鹃-白桦林(45.98 t·hm^-2)>杜香-白桦林(41.93 t·hm^-2),且不同林型森林群落碳储量垂直分配规律为:乔木层(85.2%～89.0%)>凋落物层(8.0%～14.4%)>灌木层(0.4%～2.7%)>草本层(0～0.4%).

不同年龄日本落叶松人工林生物量、碳储量及养分特征

陈东升, 孙晓梅, 张守攻

2016, 27(12):  3759-3768.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.039

摘要 ( 504 )   PDF (729KB) ( 55 )  

以7、17、30和40年生4个发育阶段(幼龄、中龄、近熟和成熟阶段)的日本落叶松人工林为对象,研究了林龄对生物量、碳储量和养分特征的影响.结果表明: 在单木水平上,不同发育阶段干、枝、皮、叶、根生物量和养分浓度差异显著.随年龄增加,各器官生物量呈增大趋势,N、P、K浓度呈下降趋势,Mg浓度先降后升,Ca浓度持续升高.优势木、平均木和劣势木的各器官生物量之间差异显著,但养分浓度差异不显著,表明竞争对各器官养分浓度影响不大.在林分水平上,总生物量、碳储量和养分储量随林龄增加呈增大趋势,与幼龄林相比,成熟林分别增加217.9%、218.4%和56.4%,表明日本落叶松林生长后期能以较少的养分生产较多的干物质,养分利用效率较高.5种元素的积累量除P和K在近熟林(30年生)略有降低外,其他元素都随林龄增加而增加.N集中在叶中,Ca集中在树干,K和Mg主要集中在根,P在不同器官中的分配较均匀.日本落叶松林分年均生物量积累率、固碳率和养分积累率均随林龄的增加而降低,从幼龄林每年7.16 t·hm^-2、3.40 t·hm^-2、104.64 kg·hm^-2降低到成熟林的3.99 t·hm^-2、1.89 t·hm^-2、28.64 kg·hm^-2,表明日本落叶松林幼、中龄阶段固碳潜力大,但养分消耗也高.

玛纳斯河流域土壤斥水性及其影响因素

王亦尘, 李毅, 肖珍珍

2016, 27(12):  3769-3776.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.004

摘要 ( 412 )   PDF (593KB) ( 208 )  

土壤斥水性(SWR)阻碍入渗及再分布过程.虽然斥水土壤在世界广泛存在,但其产生机理并不明确.本文采用滴水穿透时间(WDPT)法、酒精摩尔浓度(MED)法和接触角(θ)法测定了新疆玛纳斯河流域典型土壤的SWR指标,其中θ的测定采用高度法和质量法.对WDPT是否受烘干及不同容重的影响进行对比,探讨各SWR指标之间的联系,并分析了SWR的关键理化性质影响因子,探讨土壤斥水的机理和原因.结果表明: 高容重土壤的WDPT值更大,烘干土壤的WDPT值比风干土壤大;3种SWR指标(WDPT、MED及θ)之间有一定的相关关系,但MED与θ的相关性并不明显,表明各SWR指标之间虽有一定联系,但表征方面具有差异性;采用高度法和质量法测量水与土壤的θ值时,高度法的θ值大于质量法,高度法之间重复差异小于质量法;使用正辛烷作为参比溶液测量水与土壤的θ值时,其重复的差异较小,低于无水乙醇;在多种理化性质中,黏粒含量比其他土壤属性更显著地影响WDPT和θ;[K⁺]、[Na⁺]均与θ呈正相关;蒙脱石含量与WDPT、MED呈负相关.综上,土壤SWR的测定方法中,WDPT法操作简单但易受影响;MED法缩短了入渗时间但试验过程耗时;接触角法操作复杂,结果相对精确,采用正辛烷作为参比溶液的高度法更可靠.建议采用多种指标综合表征土壤斥水性.

秦岭森林生态系统服务价值的时空演变

殷莎, 赵永华, 韩磊, 王耀斌, 蔡健

2016, 27(12):  3777-3786.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.023

摘要 ( 489 )   PDF (4198KB) ( 115 )  

以1984、2000、2005和2014年的Landsat TM影像为数据源,使用ERDAS软件中的监督分类方法获得秦岭土地利用类型分布图;从时间和空间角度对单位面积生态系统服务价值当量因子进行区域修正,并利用植被覆盖度进行逐像元二次修正后,运用RS和GIS技术计算1984—2014年秦岭森林生态系统服务价值,所得结果利用敏感性指数进行验证.结果表明: 1984—2014年,研究区森林面积约占总面积的77%,耕地和建设用地面积变化最明显;秦岭生态系统总服务价值逐年增长,研究期间共增长1.68×10¹⁷元,增长速率最快的森林生态系统服务价值的贡献率为93.8%,水域和草地的贡献率分别为1.6%和1.3%;生态系统服务价值在空间分布上呈现出随距研究区边界距离增大而增长的状态,且与秦岭土地利用类型的空间分布和单位面积价值基本一致;各项服务功能的年变化率相差不显著,4大生态系统功能中,调节服务价值对生态系统总服务价值的贡献最大(62.7%～65.8%),而气候调节服务价值变化最大,增加4.91×10¹⁶元;敏感性指数均小于1,表明修正后的服务价值指数较稳定,估算结果较可靠.秦岭森林生态系统服务价值巨大,加强森林生态系统的保护是维持秦岭生态系统稳定的有效措施.

土地利用变化影响下洞庭湖地区生态系统服务价值的时空演变

李涛, 甘德欣, 杨知建, 王宽, 齐增湘, 李晖, 陈希

2016, 27(12):  3787-3796.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.031

摘要 ( 442 )   PDF (4065KB) ( 53 )  

对洞庭湖地区多年遥感影像进行解译,结合其经济发展统计数据,在地理信息系统技术支持下,估算各土地利用类型的生态价值系数,并运用空间自相关、高地聚类及热点分析等空间地统计分析方法,探究洞庭湖地区生态系统服务价值(ESV)的时空变化特征.结果表明: 2000—2013年间,洞庭湖地区的ESV小幅上升,由3868.39亿元上升至3886.62亿元,湿地面积的增加是ESV上升的主要原因;洞庭湖地区的ESV高值区与低值区相互溶解渗透,次高值区对高值及低值区呈包围态势;洞庭湖地区的ESV及其动态演化表现出明显的空间自相关与高低值聚集现象,但其自相关与聚集程度趋于减弱;研究期间洞庭湖地区的ESV热点区重心主要向西稍偏北方向移动,其轨迹大体上呈 “S”型态势,迁移速度缓慢但具有明显的阶段性,经历了 “剧烈—缓慢—剧烈”的变化阶段.

双集合卡尔曼滤波LAI同化结合BEPS模型的竹林生态系统碳通量模拟

李雪建, 毛方杰, 杜华强, 周国模, 徐小军, 李平衡, 刘玉莉, 崔璐

2016, 27(12):  3797-3806.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.005

摘要 ( 545 )   PDF (3856KB) ( 71 )  

叶面积指数(LAI)是森林生态系统碳循环研究的重要观测数据,也是驱动森林生态系统模型模拟碳循环的重要参数.本文以毛竹林和雷竹林为研究对象,首先利用双集合卡尔曼滤波,同化两种竹林生态系统观测站点2014—2015年MODIS LAI时间序列数据,然后将同化的高质量毛竹LAI和雷竹LAI作为输入数据驱动BEPS模型,模拟两种竹林生态系统总初级生产力(GPP)、净生态系统碳交换量(NEE)和总生态系统呼吸(TER)等碳循环数据,并用通量站实际观测值评价模拟结果;另外,还对比不同质量LAI对碳循环模拟的影响.结果表明: 双集合卡尔曼滤波同化得到的毛竹林和雷竹林LAI与实测LAI之间的相关关系极为显著,R²分别为0.81和0.91,且均方根误差和绝对偏差均较小,极大地提高了MODIS LAI的产品精度;在同化得到的LAI驱动下,BEPS模型模拟的毛竹林GPP、NEE和TER与实际观测值之间的R²分别为0.66、0.47和0.64,雷竹林分别为0.66、0.45和0.73,模拟结果均好于三次样条帽盖算法平滑LAI模拟得到的GPP、NEE和TER,其中,毛竹林、雷竹林NEE的模拟精度提高幅度最大,分别为11.2%和11.8%.

不同质地盐渍化土壤水盐含量的高光谱反演

李亚莉, 乔江飞, 董天宇, 王海江

2016, 27(12):  3807-3815.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.021

摘要 ( 425 )   PDF (3768KB) ( 42 )  

为了方便快捷地同步监测盐渍化土壤的水、盐含量,本文以新疆典型盐渍化灌区为研究对象,基于高光谱技术、运用便携式光谱仪获取不同质地的土壤水盐含量光谱曲线,采用一阶微分、二阶微分、连续统去除的数据处理方法对土壤原始光谱进行变换.结果表明: 对原始光谱数据的变换有利于土壤属性指纹波段的提取,不同质地水盐含量的变换方法并不相同,在壤土中质量含水量为0%和10%时的水盐光谱曲线使用连续统去除方法、15%含水量使用一阶微分、19%含水量使用二阶微分,砂土中0%含水量使用连续统去除方法、10%、15%和19%含水量水盐光谱曲线使用二阶微分处理后,有利于特征波段的提取;对筛选出的变换数据采用偏最小二乘回归方法构建水盐反演模型,壤土盐度小于6.38 mS·cm^-1、砂土小于5.94 mS·cm^-1时,模型建立的建模数据集决定系数(R_cal²)、内部交叉验证(R_cv²)和外部检验数据集决定系数(R_val²)均大于0.65(P<0.05);壤土水分含量小于16%、砂土小于12%时模型反演精度较高.研究结果可为盐渍化土壤水盐含量同步监测提供阈值参考.

高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ¹³C及水分利用效率的变化

刘旻霞, 刘洋洋, 陈世伟, 王振乾

2016, 27(12):  3816-3822.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.029

摘要 ( 343 )   PDF (736KB) ( 25 )  

通过对高寒草甸不同坡向条件下25科86种C3植物叶片稳定性碳同位素组成(δ¹³C)的测定,研究了高寒草甸C3植物δ¹³C和水分利用效率对坡向变化的响应以及环境因子对其产生的影响,分析了坡向上控制植物δ¹³C变化的主要环境因子.结果表明: 从北坡到南坡的生境梯度上,土壤含水量不断减少,而土壤温度及光照强度不断增加,植物群落结构也发生了相应变化.5个坡向中,植物叶片δ¹³C值为-31.19‰~-21.80‰,均值为(27.18±0.13)‰;生长季植物叶片δ¹³C均值在南坡最高,其次为西南坡、西坡、西北坡,最低值出现在北坡.坡向间δ¹³C值的差异主要是由不同坡向土壤含水量和土壤温度,以及光照强度的不同导致的,其中土壤含水量是主要的限制因子.北坡-南坡梯度上植物叶片δ¹³C值随土壤含水量下降、土壤温度及光照强度升高而变大,表明不同坡向植物的水分利用状况对干旱胁迫的响应不同,植物逐渐提高了水分利用效率以适应干旱胁迫的生境.

黄土高原不同人工林叶片-凋落叶-土壤生态化学计量特征

白雪娟, 曾全超, 安韶山, 张海鑫, 王宝荣

2016, 27(12):  3823-3830.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.035

摘要 ( 471 )   PDF (608KB) ( 27 )  

为探究“退耕还林(牧)”工程对陕西省子午岭林区的影响,分析3种典型的人工林(刺槐林、油松林和侧柏林)叶片-凋落叶-土壤的C、N、P含量及其生态化学计量特征.结果表明: 3种人工林不同组分中C、N、P含量大小均为叶片>凋落叶>土壤,刺槐林叶片N、P含量显著高于油松林和侧柏林.刺槐林、油松林和侧柏林叶片N∶P分别为12.2、5.4和6.1,油松和侧柏较刺槐林存在N亏损,C∶N和C∶P大小均为凋落叶>叶片>土壤,N∶P为叶片>凋落叶>土壤.油松林叶片C∶N与凋落叶C∶N间存在显著正相关关系.刺槐叶片在生长周期内吸收利用的N和P存在比例关系,且其凋落叶在元素再吸收后N和P的残留量也存在比例关系.与油松和侧柏相比,刺槐是黄土高原南部森林带最适宜的造林树种.

自然保护区气候变化风险及其评估——以达里诺尔国家级自然保护区为例

赵卫, 沈渭寿, 刘海月

2016, 27(12):  3831-3837.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.003

摘要 ( 408 )   PDF (544KB) ( 51 )  

从基于风险管理应对气候变化的基本理论框架和气候变化对我国自然保护区管理的挑战出发,明确了自然保护区气候变化风险的涵义,并以达里诺尔自然保护区鸟类及其赖以生存的水体、草地、林地、沼泽地生境为研究对象,对达里诺尔自然保护区气候变化风险及其变化趋势进行评估和预测.结果表明: 1997—2010年,达里诺尔自然保护区及其水体、草地、林地、沼泽地生境的气候变化风险均呈明显的波动性变化趋势,1999、2001、2005、2008年保护区及其4类生境和2002、2004年沼泽地生境均处于风险状态;与2010年相比,情景A、B、C下2020、2030年保护区及其4类生境的气候变化风险均有所增强;各类生境的气候变化风险存在显著差异,其中,沼泽地生境的气候变化风险较为突出,与其对气候变化的敏感性和丰富的鸟类分布密切相关;人类对水资源、草地资源的过度利用会加剧气候变化对自然保护区的不利影响及其对应的生态风险.总体上,气候变化风险在达里诺尔自然保护区已经显现,气候变化风险管理有助于保持并增强自然保护区的生物多样性保护功能.

间伐强度对黄桥林区辽东栎生殖构件的影响

黄财智, 张文辉, 邢忠利, 余碧云, 叶权平, 薛文艳

2016, 27(12):  3838-3844.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.028

摘要 ( 376 )   PDF (655KB) ( 21 )  

为了阐明抚育间伐强度对辽东栎生殖构件的影响,以黄土高原南部黄龙和桥山林区辽东栎中龄林为研究对象,对不同间伐强度(对照、10%、20%、30%)下近自然经营抚育间伐5年后的辽东栎平均单株个体大小、生殖构件产量、比率及空间分布格局特征等进行研究.结果表明: 间伐强度对辽东栎林分平均树高、胸径影响不显著,而与冠幅面积、冠幅体积呈显著正相关;辽东栎标准株的生殖枝、幼果、成熟果实产量随间伐强度的增大而增大,而营养枝、雄花序、雄花、雌花的产量变化不大.当间伐强度达到20%时,生殖枝、幼果、成熟果实产量显著提高,30%间伐下达到最大.生殖枝比例和座果率随间伐强度增大而增大,在20%、30%间伐强度时与对照的差异达到显著水平.约3/4的生殖枝、雌花、雄花集中分布于树冠上层,1/4分布于下层;树冠阳面生殖构件数量占65%,树冠阴面占35%.树冠下层、阴面生殖枝、雌花、雄花序的空间分布比例随着间伐强度的增大而增大;树冠上层、阳面生殖枝、雌花、雄花序分布比例随间伐强度的增大呈递减趋势.因此,选择30%间伐强度(保留郁闭度0.6)最佳,可以大幅提高辽东栎的座果率和成熟率,有效提高结实量和品质,为辽东栎林的采种及天然更新提供保证.

杉木种子萌发及幼苗生长对光强的响应

刘青青, 马祥庆, 李艳娟, 庄正, 杜子龙, 邢先双, 刘博

2016, 27(12):  3845-3852.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.034

摘要 ( 580 )   PDF (888KB) ( 43 )  

设置不同光强梯度(透光率分别为100%、40%、20%、10%和5%,光照强度PPFD分别为201.3、77.0、37.5、19.2、9.8 μmol·m^-2·s^-1),研究光对杉木种子萌发和幼苗早期生长的影响,分析杉木种子萌发、幼苗存活、生长、形态响应、生物量积累及其分配格局对不同光环境的响应策略.结果表明: 杉木种子的萌发率、存活率、建植率和萌发指数在不同光强梯度下均有显著差异,且40%的透光率是种子最适萌发条件,萌发率最高,而全光照下存活率和建植率最高;随光照强度的减弱,杉木幼苗茎长增大,根长、子叶长、子叶厚、真叶数呈降低趋势,而基径在各光照强度间无显著差异;总生物量、根生物量、茎生物量、叶生物量均表现为全光照下最大.随着光照强度的减弱,光合组织与非光合组织生物量比、叶生物量比呈降低趋势,茎生物量比呈增加趋势,根冠比和根生物量比无显著差异.弱光环境促进杉木种子萌发,不利于杉木幼苗存活和生长.在弱光环境下,杉木幼苗通过增大茎生物量来提高对弱光环境的耐受力.

近30年快速升温对两种典型小地形上兴安落叶松径向生长的影响

白学平, 常永兴, 张先亮, 马艳军, 吴涛, 李俊霞, 陈振举

2016, 27(12):  3853-3861.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.036

摘要 ( 358 )   PDF (1094KB) ( 38 )  

沟谷和低海拔坡地是大兴安岭地区典型的微地形,这2种微地形的冻土对全球变暖极为敏感.本文在内蒙古大兴安岭北部地区进行树木年轮采样,建立了树轮宽度年表,对比2种小地形上兴安落叶松径向生长对近30年快速升温响应的差异.结果表明: 汗马和莫尔道嘎采样点分别在2000和1980年左右出现树木径向生长与温度的分异现象,之后树木的生长均为沟谷湿地大于山坡立地.1984—2008年2种地形年表t检验均达到显著水平,年表间欧氏距离在1980年以后为0.937～2.742,远大于平均值(0.809～1.304).快速升温使得兴安落叶松径向生长对水热条件的响应发生改变,山坡上兴安落叶松主要受温度限制生长减慢,而沟谷冻土退化中兴安落叶松在短期内生长加快.随着气候变暖,兴安落叶松将经历一个受温度调控的复杂的环境——生长胁迫与气候响应模式,如果气候持续变暖,冻土退化,兴安落叶松可能在我国境内消失.

三种林分生物量估算方法的比较

董利虎, 李凤日

2016, 27(12):  3862-3870.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.030

摘要 ( 566 )   PDF (1279KB) ( 203 )  

区域森林生物量的估算方法是人们目前关注的焦点,建立林分生物量模型成为一种趋势.本文以吉林省落叶松人工林固定样地为例,采用非线性似乎不相关回归法构建2种林分生物量模型,即基于林分变量的林分生物量模型(模型系统Ⅰ)和基于生物量换算系数的林分生物量模型(模型系统Ⅱ),给出落叶松人工林固定生物量换算系数值,并比较了3种林分生物量估算方法的预估精度.结果表明: 所建立的2种林分生物量模型中,总生物量和树干生物量模型拟合和预测效果较好,其R_a²>0.95,且均方根误差(RMSE)、平均预测误差(MPE)和平均绝对误差(MAE)都较小.树叶和树枝生物量模型拟合和预测效果相对较差,其模型的R_a²<0.95.模型系统Ⅰ和模型系统Ⅱ的预测精度均优于固定生物量换算系数法.基于生物量换算系数的林分生物量模型属于材积源生物量法,其本质与基于林分变量的林分生物量模型不同,但二者的预测效果相当.固定生物量换算系数的预测能力较差,将生物量与蓄积量之比假定为恒定常数是不恰当的.此外,为了使模型参数估计更有效,所建立的生物量模型应当考虑林分总生物量及各分项生物量的可加性.

胶州湾滨海湿地土壤溶解性有机质的三维荧光特性

訾园园, 孔范龙, 郗敏, 李悦, 杨玲

2016, 27(12):  3871-3881.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.027

摘要 ( 533 )   PDF (1042KB) ( 193 )  

为了了解滨海湿地土壤中溶解性有机质的结构特征及来源,2014年1月在胶州湾采集光滩、碱蓬、芦苇和大米草湿地的土壤样品,测定土壤溶解性有机质(DOM)含量,利用三维荧光技术进行光谱分析.结果表明: 胶州湾4种湿地类型土壤溶解性有机碳(DOC)含量表现为大米草湿地＞光滩＞碱蓬湿地＞芦苇湿地,垂直剖面上随土层深度的增加DOC含量均呈减少的趋势.经光谱分析,胶州湾湿地土壤DOM的三维荧光光谱(3DEEMs)中出现了B、T、A、D和C等5种荧光峰,分别代表类酪氨酸、类色氨酸、类富里酸、类可溶性微生物副产物和类腐殖酸5种组分.利用荧光区域积分(FRI)法对5种组分进行定量分析,类色氨酸、类富里酸和类酪氨酸在DOM各组分含量中居前3位,类可溶性微生物副产物和类腐殖酸的含量次之,二者含量差异不显著.DOM的5种组分相互之间均呈显著正相关,与DOC含量呈显著正相关,与总磷、有效磷、总氮有不同程度的相关性.胶州湾4种湿地类型土壤DOM主要由生物相互作用内源产生,且腐殖化程度较低.

辽东次生林木腐菌的物种多样性及其分布特征

张丽燕, 魏玉莲, 李通

2016, 27(12):  3882-3888.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.032

摘要 ( 413 )   PDF (837KB) ( 20 )  

2013年7—9月,以清原林场、老秃顶子国家级自然保护区和宽甸白石砬子自然保护区为研究区域,对辽东次生林中木腐菌的物种多样性及其分布特征进行了研究.经过野外调查,共采集和记录木腐菌1062份,经鉴定为92种,隶属于48个属;其中白石砬子国家级自然保护区木腐真菌物种最丰富,Shannon多样性指数为4.04.从物种的地理成分来看,辽东地区的木腐菌以世界性广布和北温带分布为主,具有明显的北温带特征.白腐真菌是该地区倒木的主要分解者;该地区的木腐菌主要生长在腐烂等级为2、3的倒木上,主要优势寄主为槭属倒木,有243份真菌采集于槭属倒木,占总数的23.2%.

蘑菇渣堆肥对华北落叶松移植容器苗生长和营养积累的影响

滕飞, 刘勇, 娄军山, 孙巧玉, 万芳芳, 杨晨, 张劲

2016, 27(12):  3889-3894.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.033

摘要 ( 320 )   PDF (569KB) ( 12 )  

为缓解草炭大量使用带来的环境问题,在华北落叶松容器育苗过程中添加蘑菇渣堆肥以替代草炭,添加蘑菇渣堆肥体积比例分别为0%(T₀)、15%(T₁)、18.75%(T₂)、25%(T₃)、37.50%(T₄)、50%(T₅)、56.25%(T₆)、60%(T₇),研究不同配比下基质的理化性质以及对华北落叶松1年生移植容器苗生长和营养积累的影响.结果表明: 当蘑菇渣堆肥替代草炭的比例≤50%时,苗木苗高、地径和生物量与常用草炭处理无显著差异,且处理T₂、T₄、T₅苗木体内养分浓度显著高于对照,基质pH值处于微酸性或中性范围,适宜苗木生长;当蘑菇渣添加比例＞50%时,基质pH值偏碱性,苗木生长受到不利影响,苗木质量下降.当蘑菇渣添加比例为15%时,苗木质量最好,苗高、地径和单株生物量达到最大.因此,蘑菇渣替代草炭培育华北落叶松移植容器苗是完全可行的,替代比例最高可达到50%,当添加比例为15%时,可培育出高质量的苗木.

15个杜鹃花品种叶片解剖结构与植株耐热性的关系

申惠翡, 赵冰, 徐静静

2016, 27(12):  3895-3904.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.013

摘要 ( 703 )   PDF (2425KB) ( 115 )  

以15个杜鹃花品种为试材,利用扫描电镜观察叶片17项解剖结构,应用变异系数、相关分析和聚类分析对叶片解剖结构进行筛选,采用隶属函数对各品种的耐热性进行综合评价,探讨杜鹃花叶片解剖结构与植株耐热性的关系,为杜鹃花耐热品种选育、引种栽培及栽培区划分提供细胞学理论依据.结果表明: 杜鹃花叶片为典型的异面叶,表皮细胞垂周壁略呈波浪状,气孔为无规则形,仅分布于下表皮,品种之间有16项解剖结构指标差异达到极显著水平,仅下表皮厚度为显著水平;叶片角质层厚度、气孔密度、气孔宽度、栅栏组织厚度和组织结构疏松度是影响耐热性的主要叶片解剖结构性状,而叶片厚度、气孔长度、孔径、气孔开度、海绵组织厚度、栅海比、上下表皮细胞长度和厚度、组织结构疏松度、中脉厚度与植株耐热性的关系不大.15个品种杜鹃花耐热性存在一定差异,其强弱顺序为:松江大桃红>状元红>绿色光辉>粉珍珠>外国红>蓝茵>笔止>大和之春>国旗红>玉玲珑>红珊瑚>宁波红>套瓣朱砂>爱丁堡>琉球红.15个品种杜鹃花抗热性可划分为4类:松江大桃红、状元红和绿色光辉为抗热类型;粉珍珠、外国红、蓝茵、笔止、大和之春、国旗红和玉玲珑为中度抗热类型;红珊瑚、宁波红、套瓣朱砂和爱丁堡为低抗热类型;琉球红为不抗热类型.杜鹃花耐热性的准确评价需参考形态结构、生理生化、遗传等因素,以及杜鹃花高温受害及受害后恢复状况.

基于理想生态系统模式与三维景观指数的徽派村落空间特征解析——以呈坎为例

姚梦园, 晏实江, 吴艳兰

2016, 27(12):  3905-3912.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.010

摘要 ( 408 )   PDF (1530KB) ( 38 )  

徽派村落是中国传统村落的典型代表,蕴含了丰富的地域文化和生态内涵,是中国古代人与自然和谐相处的典范,其研究与保护在生态学、地理学、建筑学和美学等领域具有重要的科学价值.本文以呈坎村为例,综合风水理论、心理场理论等,从生态学视角提出理想人居环境的理想生态系统模式,并引入三维景观指数,对徽派村落空间结构进行解析,定量分析村落理想生态系统各景观要素组合结构的生态功能体现.结果表明: 呈坎村立体结构为“山-林-屋-水-林”的景观空间组合模式,形成了以人为中心、自然景观立体环绕的圈层结构,符合理想人居模式.传统基于投影距离的方法造成了景观指数偏差(如对面积与边长的低估).平均斑块面积三维指数比二维指数高6.7%;林地的面积比重三维指数比二维指数高1.0%,其他景观类型的面积比重均有所下降,其中建设用地和耕地等人工斑块的面积比重下降最多.面积与周长指标被低估,形状指标和多样性指标被高估,导致景观格局分析中自然斑块的优势度被低估、人工斑块的优势度被高估.三维景观指数表明,呈坎村落生态系统中各自然要素及组合体现出了较好的生态功能,关键要素和景观生态系统具有较高的稳定性、连接度和聚集性;定量印证了以呈坎为代表的徽派村落是理想的生态系统.

基于遥感生态指数模型的渭南市生态环境质量动态监测与分析

宋慧敏, 薛亮

2016, 27(12):  3913-3919.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.024

摘要 ( 567 )   PDF (1577KB) ( 95 )  

本文基于1995和2015年的Landsat系列遥感影像,利用主成分分析法确定绿度、湿度、干度、热度4个指标的权重,采用遥感生态指数(RSEI)评价模型,对渭南市1995—2015年的生态环境质量进行监测与分析.结果表明: 1995—2015年,渭南市的生态环境质量总体呈上升趋势,RSEI均值由0.489上升至0.556;生态环境改善的地区主要分布在渭南市中部,占总面积的49.6%;生态环境退化的地区主要分布在韩城市部分矿区和渭南市南部区县(秦岭北麓渭南段),仅占总面积的15.4%.研究区生态环境质量受城市规划建设影响较大,但总体上其生态环境质量有所改善,得益于近年来该市对生态环境的关注与投入.

基于无人机遥感监测滩涂湿地入侵种互花米草植被覆盖度

周在明, 杨燕明, 陈本清

2016, 27(12):  3920-3926.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.006

摘要 ( 479 )   PDF (2865KB) ( 54 )  

为了实现对沿海滩涂湿地资源与生态环境的有效管理与利用,需要对区域内的入侵种互花米草进行高精度的监测与分析.本文以福建三沙湾为试验区,以低空无人机获取的可见光和多光谱影像为数据源,对互花米草植被覆盖度进行监测与分析,通过NDVI指数模型获取了多光谱影像的植被覆盖度信息,以可见光影像为参考进行了精度检验.结果表明: 影像区互花米草植被覆盖度以40%～60%和60%～80%的中高和高等级覆盖度为主.NDVI模型估算值与真实值之间的均方根误差RMSE为0.06,决定系数R²为0.92,两者具有较好的一致性.

干旱胁迫对苗期大豆异黄酮合成的影响

秦雯婷, 张静, 吴海军, 孙广泽, 杨文钰, 刘江

2016, 27(12):  3927-3934.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.018

摘要 ( 331 )   PDF (1246KB) ( 38 )  

以不同耐旱性的2个大豆品种(高耐旱JP-6、低耐旱JP-16)为研究材料,采用高效液相色谱和实时荧光定量PCR技术,分析不同时间持续干旱胁迫下,大豆叶片和根系中异黄酮的积累变化及关键酶基因的表达情况.结果表明:大豆根部异黄酮含量显著高于叶部,而异黄酮关键酶基因的表达量则在叶片中更高,耐旱品种JP-6根部的异黄酮积累量更大.随着干旱胁迫持续时间的增加,不同耐旱品种的异黄酮合成与积累变化规律存在显著差异:强耐旱品种JP-6的根和叶中,异黄酮积累量均呈现先下降后升高的趋势;而弱耐旱品种JP-16则相反,异黄酮积累量在不同部位中均呈现先上升后降低的趋势;除JP-6叶中C4H、4CL、IFS2等异黄酮合成上游基因外,其他不同品种、不同部位的关键酶基因表达量均随着干旱胁迫持续时间的增加,呈现先下降后上升的趋势.大豆叶片是异黄酮的主要合成部位,大豆根部也存在少量的异黄酮合成.弱耐旱大豆根部的异黄酮合成和最终积累量均较低,强耐旱品种则较高.根部异黄酮积累量高的大豆品种,其耐旱性更强.

我国“镰刀弯”地区春玉米种植的气候适宜性与调整建议

毛留喜, 赵俊芳, 徐玲玲, 延昊, 李森, 李亚飞

2016, 27(12):  3935-3943.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.026

摘要 ( 356 )   PDF (1520KB) ( 32 )  

“镰刀弯”地区是典型的旱作农业区和畜牧业发展优势区,生态环境脆弱,涉及我国北方及西南13个省(区).本文根据1981—2010年“镰刀弯”地区650个气象台站的逐日资料和精细化格点数据(1 km×1 km),采用公认的农业气象指标以及目前国际上比较流行的估算作物气候生产潜力的农业生态区划(AEZ)模型,结合卫星遥感监测的土地利用分类信息,对1981—2010年期间该区春玉米种植的气候适宜程度和气候生产潜力进行了定量评估,并结合玉米生物特性及农业气候资源特点,提出合理调整次适宜、不适宜区农业生产结构的科学对策.结果表明: 1981—2010年期间,“镰刀弯”北部春玉米种植区气候生产潜力从东向西总体呈现“大-中-较小-小”的分布格局,而南部种植区春玉米气候生产潜力分布无明显规律,总体处于“较小-中”之间;1981—2010年期间,“镰刀弯”北部玉米种植区从东南向西北总体呈现“最适宜-适宜-次适宜-不适宜”的分布格局;而南部种植区从东南向西北总体呈现“不适宜-次适宜-适宜-最适宜”的分布格局.春玉米种植最适宜区分布面积最大(47%),其次为次适宜区(23%)和不适宜区(17%),适宜区最小(13%).其中,玉米次适宜、不适宜种植面积占该地区现有总耕地面积的40%.春玉米最适宜、适宜种植区主要位于东北大部、华北、西北地区东南部,次适宜或不适宜区主要位于内蒙古、新疆北部、甘肃西部和广西等地.根据气候条件分析,建议重点调减西北风沙干旱区、东北冷凉区、北方农牧交错区和西南石漠化区内的气候次适宜区、不适宜区的玉米种植, 并且该区域也属于作物气候生产潜力较低的种植区.

棉花秸秆还田对土壤团聚体有机碳及氮磷钾含量的影响

王双磊, 刘艳慧, 宋宪亮, 魏少滨, 李金埔, 聂军军, 秦都林, 孙学振

2016, 27(12):  3944-3952.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.015

摘要 ( 394 )   PDF (873KB) ( 91 )  

试验设置棉花秸秆还田和不还田两个处理,还田年限为3年.于第3年11月采集0～5、5～10、10～20和20～30 cm的原状土,采用干筛法将土壤团粒结构分级,研究棉花秸秆还田对土壤团聚体组成和不同粒径土壤团聚体中有机碳和速效氮、磷、钾含量的影响.结果表明: 在0～5 cm土层,棉花秸秆还田显著提高了>5和5～2 mm团聚体含量,显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾含量显著提高,平均提高幅度分别为19.2%、14.2%和17.3%.在5～10 cm土层中,棉花秸秆还田显著提高了>5和5～2 mm团聚体含量,显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾显著提高,平均提高幅度分别为19.6%、12.6%和23.4%.在10～20 cm土层中,棉花秸秆还田显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾含量显著提高,平均提高幅度分别为8.4%、10.9%和11.5%.在20～30 cm土层中,棉花秸秆还田仅显著提高了团聚体速效钾含量,比对照提高了12.0%.棉花秸秆还田显著提高了0～5、5～10 cm土层>5和2～5 mm团聚体各养分贡献率及0.25～0.5 mm团聚体有机碳、碱解氮贡献率,显著降低了<0.25 mm微团聚体各养分贡献率.棉花秸秆还田能增加大团聚体百分含量,降低微团聚体百分含量;显著提高各粒径土壤团聚体中有机碳、碱解氮和速效钾的含量,对速效磷含量无显著影响;提高了大团聚体对土壤养分的贡献率,有利于土壤结构及其养分状况的改善和棉花籽棉、皮棉产量的提高.

减量施氮下基肥后移对南方冬小麦产量和氮素利用效率的影响

张磊, 邵宇航, 谷世禄, 胡航, 张微微, 田中伟, 姜东, 戴廷波

2016, 27(12):  3953-3960.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.020

摘要 ( 371 )   PDF (905KB) ( 25 )  

过量施用氮肥导致氮肥利用率降低,环境风险加大.合理降低施氮量、优化氮肥运筹对于小麦高产高效栽培具有重要意义.本研究采用大田试验,以常规施氮方式(240 kg N·hm^-2, 基肥∶拔节肥∶孕穗肥=5∶3∶2)为对照,研究了不同施氮量(240、180、150 kg N·hm^-2,分别用N₂₄₀、N₁₈₀、N₁₅₀表示)及基苗肥施用时期(基施、4叶期施、6叶期施,分别用L₀、L₄、L₆表示)对小麦产量和氮素利用效率的影响.结果表明: 小麦籽粒产量随施氮量的降低而降低,但N₁₈₀与N₂₄₀处理相比无显著差异,而N₁₅₀处理显著降低;氮肥农学效率和吸收效率均以N₁₈₀处理最高.不同施肥时期间,L₄处理的籽粒产量和氮肥利用率最高.N₁₈₀四叶施肥(N₁₈₀L₄)处理的产量与对照无显著差异,但氮肥利用率显著提高.N₁₈₀L₄处理叶面积指数、旗叶光合速率、叶片氮含量、旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、拔节后干物质和氮素积累量较对照未显著降低.适量降低氮肥用量配合基肥后移能够提高生育后期光合生产能力和氮素吸收同化能力,在保持高产的条件下实现氮素利用效率的同步提高.

高效氮肥对新疆膜下滴灌棉田土壤氧化亚氮排放的影响

马志雯, 高霄鹏, 桂东伟, 匡文浓, 王西和, 刘骅

2016, 27(12):  3961-3968.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.016

摘要 ( 494 )   PDF (819KB) ( 26 )  

高效氮肥对新疆灰漠土农田氧化亚氮(N₂O)排放的影响目前尚不明确.本研究选取树脂包膜尿素(ESN)和尿素配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂(U+I)两种高效氮肥处理,以传统尿素(U)处理为对照,研究高效氮肥对新疆膜下滴灌棉田N₂O排放的影响.ESN在播种时一次性施入,而其他处理的氮肥在生育期内随灌溉分次施入.在生育期内,采用静态箱-气相色谱法每周采集和分析2次气体样品.结果表明: 与其他处理相比,ESN处理显著增加了生育期间土壤N₂O的排放量,增幅47%～73%;在施肥后的4个月内,ESN处理下的土壤铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量始终处于较高水平,随后则逐渐减小并与其他处理的含量相近.ESN在播种时全部施入可能是导致土壤高NH₄⁺-N和NO₃^--N含量以及高N₂O排放量的原因.与U处理相比,U+I处理减少了9.9%的N₂O排放量,但两者间差异不显著;U+I处理NO₃^--N含量始终低于ESN和U处理.新疆灰漠土膜下滴灌棉田生育期土壤的N₂O排放为300～500 g N₂O-N·hm^-2,整体低于其他农田生态系统.与播种前全部施入相比,氮肥随滴灌多次施入更利于降低N₂O排放.本试验条件下,高效氮肥对干旱区膜下滴灌棉田土壤N₂O的减排效应有限.

烟杆还田对水稻产量和养分吸收的影响及其替代钾肥的效果

姜超强, 沈嘉, 王火焰, 李德成, 李田, 汪文杰, 祖朝龙

2016, 27(12):  3969-3976.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.014

摘要 ( 406 )   PDF (741KB) ( 16 )  

选择不同供钾能力的烟-稻轮作区稻田,研究了烟杆还田对水稻产量、钾素吸收利用的影响及其替代钾肥的效果.结果表明: 烟杆还田(2250 kg·hm^-2)和施钾肥(K₂O 75 kg·hm^-2)均能增加水稻产量和地上部钾素的累积量,其中烟杆还田配施钾肥的增幅最大,低钾(土壤速效钾含量＜100 mg·kg^-1)、中钾(土壤速效钾含量100～150 mg·kg^-1)和高钾(土壤速效钾含量＞150 mg·kg^-1)土壤的水稻分别增产13.3%、17.1%和13.5%.烟杆还田(St+NP)可以提高钾素吸收利用率和农学效率.但在水稻当前推荐施肥量(75 kg·hm^-2)条件下,烟杆还田配施钾肥(St+NPK)对钾肥(素)吸收利用率和农学效率无显著影响,说明当前推荐施钾量可能偏高.通过对烟杆还田替代钾肥的计算,发现还田烟杆可以替代10%～22%的化肥钾(K₂O),烟后晚稻在烟杆还田时钾肥施用可以减少7.2～16.5 kg·hm^-2.因此,在烟杆还田条件下,高钾田块可减少化学钾肥的施用,而中钾和低钾田块为稳定水稻产量和维持土壤钾素平衡,则应保证目前推荐钾肥量的投入.

高肥力土壤条件下不同基因型花生对氮素利用的差异

郑永美, 孙秀山, 王才斌, 郑亚萍, 吴正锋, 孙学武, 于天一, 沈浦

2016, 27(12):  3977-3986.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.009

摘要 ( 335 )   PDF (992KB) ( 23 )  

在桶栽条件下,利用¹⁵N示踪技术,选用20个基因型花生为供试材料,研究了高肥力土壤条件下不同基因型花生对氮素利用的差异.结果表明:高肥力土壤条件下花生氮素营养以土壤氮为主,根瘤固氮次之,肥料氮最低.不同基因型间花生对全氮、肥料氮、土壤氮和根瘤固氮的吸收和积累均存在显著差异,基因型间遗传变异以根瘤固氮最大,肥料氮和土壤氮相当.氮素荚果生产效率和氮肥利用率基因型间差异显著,最高值分别为最低值的3.6和2.1倍.全氮、肥料氮、土壤氮和根瘤固氮的氮素收获指数基因型间均存在显著遗传变异,且以根瘤固氮的氮素收获指数基因型间遗传变异最大.花生荚果产量与不同氮源氮素积累量及氮素收获指数、氮素荚果生产效率和氮肥利用率呈显著或极显著正相关.依据花生对不同氮源氮素吸收积累和荚果产量筛选出全氮高积累高产型、肥料氮高积累高产型、土壤氮高积累高产型和根瘤固氮高积累高产型四大类型花生,其中四大类型特征兼有的有4个花生基因型.

外源γ-氨基丁酸对Ca(NO₃)₂胁迫下甜瓜幼苗NO₃^--N同化的影响

甄爱, 胡晓辉, 任文奇, 苏春杰, 靳晓青, 孙先鹏

2016, 27(12):  3987-3995.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.017

摘要 ( 371 )   PDF (650KB) ( 19 )  

以盐敏感型甜瓜品种‘一品天下208’为试材,用80 mmol·L^-1 Ca(NO₃)₂模拟设施土壤盐渍化,采用深液流水培,研究外源 γ-氨基丁酸(GABA)对Ca(NO₃)₂胁迫下甜瓜幼苗硝态氮(NO₃^--N)同化的影响.结果表明: Ca(NO₃)₂胁迫显著降低了甜瓜幼苗体内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性,增强了谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性,导致铵态氮(NH₄⁺-N)和游离氨基酸含量增加,NO₃^--N和可溶性蛋白质含量下降,植株生长和光合作用受到严重抑制.Ca(NO₃)₂胁迫下,外源喷施GABA有效促进了甜瓜根系对NO₃^--N的吸收及其向地上部的转运,并通过增强NR、GS和GOGAT活性提高了甜瓜幼苗对NH₄⁺的同化力;通过抑制GDH脱氨作用减少了甜瓜幼苗体内NH₄⁺的释放量,从而缓解了盐诱导产生的NH₄⁺-N积累所造成的氨毒害作用;外源喷施GABA也能调节甜瓜组织中氨基酸代谢途径,促进蛋白质的合成.表明外源GABA能增强甜瓜幼苗对NO₃^--N的同化能力,调控氨基酸代谢,进而有效缓解Ca(NO₃)₂胁迫对甜瓜幼苗的盐伤害作用.

钙与脱落酸对干旱胁迫下黄瓜幼苗光合及相关酶活性的影响

陈露露, 王秀峰, 刘美, 杨凤娟, 史庆华, 魏珉, 李清明

2016, 27(12):  3996-4002.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.025

摘要 ( 334 )   PDF (715KB) ( 18 )  

为探讨在干旱胁迫下钙与脱落酸对黄瓜幼苗光合作用及相关酶活性的影响,以黄瓜为试材,正常营养液栽培为对照,利用PEG-6000(聚乙二醇)营养液添加模拟干旱胁迫,设干旱胁迫条件下幼苗叶片喷施清水、脱落酸(ABA)、CaCl₂+ABA、LaCl₃(钙离子通道抑制剂)+ABA及EGTA(钙离子螯合剂)+ABA等5个处理.结果表明: 干旱胁迫抑制了黄瓜幼苗的营养生长、降低了幼苗叶片的抗氧化酶和硝酸还原酶活性,以及光合作用和荧光参数等,通过叶面喷施ABA减小了幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,以及光合作用(P_n、g_s)和荧光参数(F_v′/F_m′、q_P和ETR)的下降幅度,有效缓解了干旱胁迫对植株造成的伤害;喷施CaCl₂+ABA显著促进了ABA的这种正向缓解作用,而喷施LaCl₃+ABA和EGTA+ABA都没有表现出促进作用.

新型磷酰胺类脲酶抑制剂对不同质地土壤尿素转化的影响

周旋, 吴良欢, 戴锋

2016, 27(12):  4003-4012.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.019

摘要 ( 521 )   PDF (1000KB) ( 14 )  

施用脲酶抑制剂是降低尿素水解、减少氨气挥发损失、提高作物氮(N)肥利用率的重要途径之一.采用室内恒温、恒湿模拟试验方法,在25 ℃黑暗条件下培养,研究新型磷酰胺类脲酶抑制剂N-丙基磷酰三胺(NPPT)的脲酶抑制效果,比较其与N-丁基磷酰三胺(NBPT)在不同尿素用量条件下不同质地土壤中对脲酶的抑制差异.结果表明: 在壤土和黏土中,尿素作用时间≤9 d,添加抑制剂可以将尿素水解时间延长3 d以上.砂土中,尿素分解过程相对缓慢,添加抑制剂显著降低土壤脲酶活性,抑制NH₄⁺-N生成.在培养期间,不同尿素用量条件下,脲酶抑制剂在不同质地土壤中的抑制效果表现为高施N量优于低施N量.培养第6天,在尿素用量250 mg N·kg^-1条件下,NBPT和NPPT在砂土中脲酶抑制率分别为56.3%和53.0%,在壤土中分别为0.04%和0.3%,在黏土中分别为4.1%和6.2%;尿素用量500 mg N·kg^-1,NBPT和NPPT在砂土中脲酶抑制率分别为59.4%和65.8%,在壤土中分别为14.5%和15.1%,在黏土中分别为49.1%和48.1%.不同质地土壤中脲酶抑制效果表现为砂土>黏土>壤土.不同抑制剂处理在培养期间土壤NH₄⁺-N含量呈现先上升后下降的趋势,而NO₃^--N含量和表观硝化率均呈现逐渐上升的趋势.与单施尿素处理相比,添加脲酶抑制剂NBPT和NPPT显著增加土壤中的残留尿素态N,降低NH₄⁺-N生成.新型脲酶抑制剂NPPT在不同质地土壤中的抑制效果与NBPT相似,是一款有效的脲酶抑制剂.

砷胁迫对三七皂苷和黄酮含量、关键酶活性的影响及其蛋白质组分析

祖艳群, 梅馨月, 闵强, 苏源, 马妮, 冯光泉, 李元

2016, 27(12):  4013-4021.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.040

摘要 ( 403 )   PDF (682KB) ( 21 )  

通过田间小区试验,研究不同As浓度(0、20、80、140、200和260 mg·kg^-1)连续2年处理对3年生三七根茎(主根、须根、剪口)和茎叶中皂苷、黄酮和As含量、三七鲨烯合酶、苯丙氨酸解氨酶和查尔酮合酶活性,以及叶片蛋白质组的影响,探讨连续2年砷胁迫对三七主要药效成分影响的酶学和蛋白质组学机制.结果表明: 三七须根中总皂苷含量随砷处理浓度的增加而降低.140 mg·kg^-1As处理下,茎叶和剪口总皂苷大于对照.根茎部三七鲨烯合酶活性较茎叶高.三七各部位黄酮含量均随砷处理浓度的增加而降低.140 mg·kg^-1As处理下,根茎部查尔酮合酶和苯丙氨酸解氨酶活性较茎叶高.茎叶和剪口查尔酮合酶活性低于对照,苯丙氨酸解氨酶的活性高于对照.三七各部位砷含量均随砷处理浓度增加而增加.须根中砷含量大于其他部位.140 mg·kg^-1As处理下,与对照相比,差异表达的蛋白质点达21个.叶片蛋白质组中下调的蛋白质包括磷酸核酮糖激酶、热激蛋白、NAD(P)-结合酶、单脱氢抗坏血酸还原酶和细胞色素b6-f复合物铁硫亚基.上调的蛋白质为CDC27家族蛋白、酸性内切壳多糖酶、共生受体激酶、异黄酮还原酶、DAHP合成酶、蛋白激酶、苹果酸脱氢酶、乙二醛酶和谷氨酰胺合成酶.经过连续2年的砷胁迫, 三七各部位砷含量增加,不仅影响了三七叶片光合作用和能量的合成,还减弱了抗氧化和抗逆能力,诱导了代谢解毒物质的酶表达,导致皂苷和黄酮含量降低.三七对砷的耐受阈值为140 mg·kg^-1.

内生枯草芽孢杆菌JL4在葡萄叶上的定殖及其对葡萄霜霉病的防治

申红妙, 李正楠, 贾招闪, 杨佳瑶, 冉隆贤

2016, 27(12):  4022-4028.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.038

摘要 ( 417 )   PDF (855KB) ( 32 )  

为了明确枯草芽孢杆菌JL4在葡萄叶表面和内部的定殖情况,研究定殖与防治效果的关系,采用电击转化的方法将含有GFP基因的质粒pGFP78导入枯草芽孢杆菌JL4中,并得到成功表达GFP 的生防菌JL4-gfp,测试了标记菌株的稳定性及其对葡萄霜霉病菌的抑制作用.采用叶片喷雾法接种,用抗生素平板稀释分离回收,检测生防菌JL4-gfp在葡萄叶片的定殖情况,并将采回的叶片在室内接种葡萄霜霉菌孢子囊悬浮液进行生防测定.结果表明: 标记菌株在经过10次传代培养后,仍具有良好的发光表型,能稳定表达GFP蛋白,并且标记菌株JL4-gfp对葡萄霜霉菌保持了原有的抑菌作用;用抗生素平板稀释分离回收,检测到JL4-gfp菌株在葡萄叶片表面的定殖量在接种后的0、3和7 d分别为3.6×10⁵、2.7×10⁵和3.1×10³ CFU·g^-1;叶片内部的定殖在接种3 d后达到最大(9.6×10⁴ CFU·g^-1),然后下降,14 d后已经检测不到接种菌株;室内生防测定结果显示,喷雾后3 d对葡萄霜霉病的防治效果达88.0%以上,但7 d后则无明显防效.JL4-gfp的定殖量与其防治葡萄霜霉病的效果呈正相关,其有效定殖量临界值为10⁵ CFU·g^-1.

AM真菌控制蚕豆枯萎病发生的根际微生物效应

董艳, 董坤, 杨智仙, 汤利, 郑毅

2016, 27(12):  4029-4038.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.022

摘要 ( 393 )   PDF (759KB) ( 33 )  

在温室盆栽条件下,研究了接种尖孢镰刀菌蚕豆专化型和丛枝菌根(AM)真菌(摩西球囊霉Gm、扭形球囊霉Gt、根内球囊霉Gi及幼套球囊霉Ge)对灭菌连作土壤中蚕豆幼苗生长、枯萎病发生、根际镰刀菌数量和微生物代谢功能多样性的影响.结果表明: 接种AM真菌能显著增加蚕豆幼苗地上部和地下部鲜质量;接种Gm、Gt、Gi和Ge真菌使蚕豆枯萎病病情指数分别显著降低94.0%、60.0%、64.0%和94.0%,使蚕豆根际镰刀菌数量分别显著降低98.6%、74.3%、77.8%和90.4%,以Gm和Ge真菌对蚕豆枯萎病的抑制效应最好.接种Gm、Gt和Ge显著提高了根际微生物对糖类(CH)、氨基酸类(AA)、羧酸类(CA)和酚酸类(PA)碳源的利用,使蚕豆根际微生物的AWCD值分别显著提高34.4%、31.5%和50.8%;而接种Gi对AA、CA、PA类碳源利用和AWCD值均无显著影响,使微生物对CH类碳源的利用显著降低59.3%.主成分和相关分析表明, 接种AM真菌明显改变了蚕豆根际微生物的群落结构.接种Gt真菌提高了蚕豆根际微生物对AA类碳源(β-甲基-D-葡萄糖苷、D-半乳糖酸-γ-内酯、D-甘露醇、N-乙酰基-D-葡萄糖胺、D-纤维二糖)和CA类碳源(D-半乳糖醛酸)的利用,而接种Gi真菌降低了微生物对以上碳源的利用;接种Gm和Ge真菌提高了根际微生物对L-精氨酸和4-羟基苯甲酸的利用.表明糖类和羧酸类是接种Gt真菌后蚕豆根际土壤微生物利用的主要碳源, 氨基酸和酚酸类是接种Gm和Ge后蚕豆根际土壤微生物利用的主要碳源.接种AM真菌显著提高了蚕豆根际微生物的活性,改变了微生物群落结构并抑制病原菌的增殖,是AM真菌减轻了蚕豆枯萎病的发生的重要原因.不同AM真菌减轻了蚕豆枯萎病的发生与其改变微生物的碳源利用密切相关.

靶标昆虫杨扇舟蛾对转Bt基因741杨胁迫效应的SSR分析

刘军侠, 宋晓英, 姜文虎, 周国娜, 高宝嘉

2016, 27(12):  4039-4044.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.011

摘要 ( 347 )   PDF (512KB) ( 16 )  

应用SSR分子标记技术,研究了以不同抗性转基因741杨为食物的杨扇舟蛾实验种群的遗传分化,探讨以转Bt基因杨树作为食物对靶标昆虫的胁迫效应.利用筛选出的10对引物,分别对经取食转基因741杨高抗品系‘Pb29’、中抗品系‘Pb17’及未转基因杨(对照)筛选出的杨扇舟蛾实验种群进行遗传多样性和遗传分化研究.结果表明: 10对引物共检测到76条等位基因,平均等位基因7.6个,平均有效等位基因为2.2,平均观测杂合度为0.5167,平均期望杂合度为0.5167,平均多态位点百分率达96.7%.经取食转基因741杨筛选出的杨扇舟蛾实验种群的遗传多样性水平显著高于未转基因种群,且取食转基因741杨的杨扇舟蛾与CK样本间的遗传相似性最低,表明经取食转Bt基因杨树的杨扇舟蛾实验种群遗传多样性有增高趋势.基于SSR分析,转基因741杨对杨扇舟蛾实验种群的胁迫筛选效应明显.

镉对小鼠精子蛋白酪氨酸磷酸化修饰的影响及EGTA的保护作用

王立蕊, 杨强震, 李玉华, 李思思, 张宇坤, 付杰丽, 甄林青, 李新红

2016, 27(12):  4045-4051.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.001

摘要 ( 397 )   PDF (879KB) ( 24 )  

采用体外培养的方法,利用精子活力分析软件(CASA)、蛋白免疫印迹(WB)及免疫荧光技术, 探讨镉(Cd)对小鼠精子活力参数、蛋白酪氨酸磷酸化修饰的影响,并对小鼠精子酪氨酸磷酸化蛋白进行细胞亚组分定位. 结果表明: Cd对小鼠精子活力具有明显抑制作用,且随着Cd浓度的增加抑制作用增强,当Cd浓度达到1.0 μmol·L^-1时, 小鼠精子活力(MOT)显著低于对照组;同时,Cd促进小鼠精子蛋白酪氨酸磷酸化,当浓度≥1.0 μmol·L^-1时,尤其分子量约为55 kDa的蛋白酪氨酸磷酸化程度显著增强,且免疫荧光结果显示主要集中在小鼠精子中段;当用30 μmol·L^-1 乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)和10 μmol·L^-1 Cd同时培养时,55 kDa蛋白并未发生明显的酪氨酸磷酸化修饰,而且小鼠精子活力变化不显著. 表明Cd可能是通过诱导中段55 kDa蛋白发生酪氨酸磷酸化修饰从而抑制精子活力,EGTA能螯合Cd离子并有效防止其毒性作用. 研究证实,Cd诱导精子特异性蛋白酪氨酸磷酸化增强,进而抑制精子活力. EGTA可以用于体外控制Cd进入细胞的阻断剂,为Cd繁殖毒性分子机制的研究提供了研究手段.

南极半岛北部南极磷虾渔业空间点格局特征

杨晓明, 李逸欣, 朱国平

2016, 27(12):  4052-4058.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.008

摘要 ( 392 )   PDF (766KB) ( 18 )  

南极磷虾作为南极生态系统中的关键物种,在空间分布上常表现出集群特征.这也反映到磷虾渔业生产的空间格局特征上.为了探讨捕捞能力有明显差异的船队在高/低单位捕捞努力量渔获量(CPUE)的情况下空间点分布格局特征及其生态学效应,基于南极半岛北部海域的两艘中国南极磷虾渔船(船A为专业南极磷虾渔船,船B为在智利竹筴鱼渔场与南极磷虾渔场转换的兼作渔船)的磷虾渔业数据,从空间点格局的角度出发,分别从两船的高、低CPUE的空间点格局在不同尺度上聚集特征,高、低CPUE在不同尺度上的二元点格局相关关系,以及CPUE点标记格局下的相关性关系等3个方面进行了分析.Ripley的L函数和标记相关函数分析结果表明: 研究对象在空间窗口所有尺度上的空间格局均表现为聚集性,高、低CPUE下均有聚集发生;在15 km尺度上,聚集强度近最大,在15~50 km尺度下,聚集程度稳定;总体上点格局分布的聚集强度依次为:船A高CPUE>船B低CPUE>船B高CPUE>船A低CPUE.船A高、低CPUE在0~75 km尺度上为正相关关系,在大于75 km尺度上为随机关系;船B在所有尺度上的高、低CPUE均为正相关,说明了低CPUE点事件伴随高CPUE的点事件同步发生,两者在大部分尺度下均显著相关.这是磷虾集群模式的动态性和复杂性造成.船A各点的CPUE值在0~44 km尺度上呈正相关,在44~80 km尺度上呈负相关;船B各点的CPUE值在50~70 km尺度上呈负相关,在其他尺度上无显著相关性;正相关反映了磷虾密集集群的种群分布特性,而负相关表明了磷虾群间由于食物和空间原因存在一定的竞争关系.捕捞能力强的船A和捕捞能力较弱的船B在点格局分布上存在较大差异.专业南极磷虾渔船更适于开展磷虾作业空间点格局分析及相关科学调查工作.

鮸形态性状与体质量的关系

刘峰, 楼宝, 陈睿毅, 徐麒翔, 马涛, 詹炜, 王立改, 毛国民, 徐冬冬

2016, 27(12):  4059-4066.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.002

摘要 ( 412 )   PDF (483KB) ( 22 )  

为了研究鮸的形态性状与体质量之间的关系,测量了524尾12月龄左右鮸的体质量(Y, g)和8个形态性状(cm),包括全长(X₁)、体长(X₂)、头长(X₃)、躯干长(X₄)、尾长(X₅)、尾柄长(X₆)、尾柄高(X₇)和体高(X₈).采用相关分析、回归分析、通径分析以及模型拟合等方法对其进行分析.结果表明: 鮸所有性状两两之间存在极显著正相关关系,相关系数在0.834～0.941.经共线性诊断排除了体长这一具有严重共线性的性状后,采用逐步引入-剔除法进行多元回归并进行显著性检验,成功筛选出全长(X₁)、躯干长(X₄)、尾柄高(X₇)和体高(X₈)4个统计检验极显著的形态性状,并建立多元回归方程:Y ＝-444.188 +7.943X₁ +12.861X₄ +38.254X₇ + 42.722X₈.通径分析结果显示,4个形态性状中,体高对体质量的直接作用最大(通径系数=0.351),全长次之(通径系数=0.335).对全长和体高与体质量之间的函数关系进行曲线模型拟合得出,在6个拟合模型中,幂函数模型拟合效果最好,方程为:y=0.013 x^2.891(全长); y=2.028 x^2.751(体高).经适合性检验得知,全长比体高通过幂函数对体质量的预测效果更好.研究结果可为鮸的形态性状在选择育种中的有效利用提供重要参考.

植物硒吸收转化机制及生理作用研究进展

姜英, 曾昭海, 杨麒生, 赵杰, 杨亚东, 胡跃高

2016, 27(12):  4067-4076.  doi:10.13287/j.1001-9332.201612.037

摘要 ( 668 )   PDF (722KB) ( 119 )  

硒是大多微生物、动物及人类的必要微量元素,但其在植物生长发育中的生理作用至今存在争议.较低浓度硒具有促进植物生长、提高植物耐受能力的功能,而大部分植物在高浓度下表现出中毒现象.随着人类对摄入硒及环境硒污染问题的认识加深,作物硒生物强化与硒污染植物修复问题引起重视,推动了对硒在植物中的吸收积累及代谢调控的研究.近年来对植物硒吸收及转化的研究表明,不同硒水平下植物对硒吸收积累及生理响应存在差异,土壤环境因素对植物硒吸收及转化具有重要影响,对高聚硒植物硒代谢研究逐渐揭示出硒在植物体内的转化过程和调控机理等.本文总结了目前硒生物强化与植物修复方面的研究进展,对环境中硒分布特点、植物硒吸收及其影响因素、植物体内硒转化及其过程调控关键酶,以及硒在植物中的生理作用等进行了综述,并对植物硒生理及分子机制未来研究方向进行展望.