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2018年 第29卷 第6期    刊出日期：2018-06-18

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摘要 ( 193 )   PDF (461KB) ( 49 )  

研究报告

喀斯特原生天坑植物群落空间格局特征——以云南沾益天坑为例

税伟,陈毅萍,简小枚,江聪,王前锋,郭平平

2018, 29(6):  1725-1735.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.010

摘要 ( 592 )   PDF (3214KB) ( 32 )  

以云南沾益大毛寺原生天坑为例,获取坑内植物群落林木个体相对位置信息,进行角尺度、混交度、林层指数等林木空间结构参数与坑底植物群落空间格局分析,并运用点格局分析方法进行单个种群的空间分布特征以及不同种群间的空间关联性分析.结果表明: 大毛寺原生天坑坑底植物群落在空间分布上呈现随机分布,林木物种呈中度混交,林木垂直分层虽较简单,但结构稳定,具有发育成熟的顶极森林群落的空间分布特征;坑底植物群落的种群主要呈聚集分布,种群间呈负关联,且处于同一垂直层次上种群间空间负相关性更强,垂直层次相差越大,空间竞争性越小,而随着空间范围的增大,空间负关联越弱;坑内生态系统具有较高的稳定性,是难得的物种自然栖息地和生态避难所,独特生境中形成的稳定植物群落结构在喀斯特地区生态恢复研究中具有重要的借鉴意义和导向作用.

秦岭山地油松天然次生林灌木层主要种群种间联结性与功能群划分

陈倩,陈杰,钟娇娇,姬柳婷,康冰

2018, 29(6):  1736-1744.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.004

摘要 ( 582 )   PDF (1308KB) ( 231 )  

运用χ²检验、联结系数和共同出现程度,测定秦岭山地油松天然次生林灌木层20个主要植物种群的种间联结性.结果表明: 在190个种对中,具有较明显正联结的种对数占总种对数的7.4%,胡枝子与胡颓子、漆树与油松、卫矛与毛樱桃等表现为极显著正联结,绝大多数种对表现为弱联结,正负联结比值均小于1.表明灌木层主要植物种群种对间联结较松散,物种之间存在一定的独立性,处于动态演替的中期阶段,群落稳定性较差.通过种间联结和聚类分析,结合生物学和生态学特征,将灌木层20个主要植物种群划分为4个功能群.同一功能群内物种的生态要求和资源利用方式相近,联结紧密,而不同功能群间联结较为松散.

小兴安岭2种阔叶树种叶面积和叶干质量经验模型的构建

王彦君,金光泽,刘志理

2018, 29(6):  1745-1752.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.014

摘要 ( 623 )  

快捷、准确地测定植被的叶面积(LA)和叶干质量(LM)是叶型几何学和植物功能学的基础工作之一,不仅对研究叶形态学和生物量估计有重要意义,而且对深入了解植被对气候变化的响应机制至关重要.本研究以温带落叶阔叶树种裂叶榆和青楷槭为研究对象,分别构建叶面积、叶干质量与叶片结构参数(如叶长L,叶宽W)间的经验模型,阐明经验模型的类型(线性或非线性)及最优自变量的选择是否存在种间差异,最后评估经验模型的预测精度.结果表明: 预测裂叶榆和青楷槭叶面积的最优经验模型分别为LA=0.614L^1.468W^0.464和LA=0.865(LW)^0.933;预测叶干质量的最优经验模型分别为LM=0.003L^1.537W^0.365和LM=0.001L^2.318.利用最优经验模型预测裂叶榆和青楷槭叶面积的精度分别为88%和96%,预测叶干质量的精度分别为73%和83%.基于预测叶面积和叶干质量的经验模型,可在非破坏性条件下间接地测定2种树种的比叶面积,预测精度分别为83%和90%.研究结果可为高效测定叶片水平上的叶性状及其动态变化提供技术支持.

引入固氮树种对辽东落叶松人工林土壤团聚体氨基糖的影响

井艳丽,刘世荣,殷有,姚荣生,张少强,毛日昕

2018, 29(6):  1753-1758.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.020

摘要 ( 504 )   PDF (643KB) ( 70 )  

土壤微生物残留物是稳定性碳库的重要组分,然而固氮树种引入对落叶松人工林土壤团聚体微生物残留物分布的影响还不清楚.为了阐明固氮树种对不同团聚体粒级内微生物残留物分布的影响,本研究以氨基糖作为微生物残留物的生物标识物,比较了辽东日本落叶松人工纯林和落叶松与固氮树种赤杨混交林土壤团聚体氨基糖的分布特征.结果表明: 赤杨引入不影响团聚体氨基糖的分布,但显著提高了团聚体氨基糖含量.与纯林相比,混交林土壤不同团聚体各粒级总氨基糖含量增加1.3～1.7倍.其中,混交林土壤团聚体内总氨基糖增加量的66.5%～66.9%来自氨基葡萄糖,30.0%～30.6%来自氨基半乳糖,2.5%～3.2%来自胞壁酸.赤杨引入显著提高了>2000 μm和<250 μm团聚体中的氨基葡萄糖/胞壁酸值,但不影响250～2000 μm粒级团聚体中真菌和细菌残留物的相对贡献.此外,赤杨引入增加了土壤不同团聚体内的氨基糖对土壤有机碳的贡献,但不影响团聚体粒级之间的微生物贡献,说明赤杨对微生物贡献的影响存在空间均一性.

干旱和复水对文冠果生长及生理生态特性的影响

谢志玉,张文辉

2018, 29(6):  1759-1767.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.007

摘要 ( 616 )  

以文冠果2年生盆栽苗为材料,以21.8%～23.7%土壤含水量为对照,设置轻度干旱(14.3%～16.2%)、中度干旱(10.6%～12.5%)和重度干旱(6.8%～8.7%)3个干旱胁迫,研究干旱和复水对文冠果生长及生理生态特性的影响.结果表明: 随着干旱胁迫的加剧,文冠果单株干质量、株高、基径、叶数和叶面积减小,主根和一级侧根长度增加;文冠果叶片气体交换各参数均逐渐降低,在10:00—14:00,净光合速率(P_n)的大小主要受气孔因素影响,14:00以后影响P_n的主要因素是非气孔因素;中度干旱和重度干旱胁迫下,文冠果对CO₂利用效率显著提高.随着干旱胁迫的加剧,PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)、PSⅡ最大光化学量子产量(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(q_P)、表观电子传递效率(ETR)和实际光化学量子产量(Ф_PSⅡ)逐渐减小,非光化学淬灭系数(NPQ)逐渐增大,复水后变化相反.复水后第8天,F_v/F_o、F_v/F_m、q_P、ETR、Ф_PSⅡ显著高于各胁迫处理第30天.随着干旱胁迫的加剧,超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性升高,过氧化氢酶活性降低,丙二醛含量增加,复水后变化相反.复水后各干旱胁迫处理根系活力明显升高.文冠果有极强的适应极度干旱环境的能力,可以作为能源或园林植物在华北园林绿化中广泛应用.

近地遥感在森林冠层物候动态监测中的应用

刘帆,王传宽,王兴昌

2018, 29(6):  1768-1778.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.016

摘要 ( 783 )   PDF (793KB) ( 649 )  

近地遥感技术是原位观测森林冠层物候的重要手段,具有高时间分辨率的优点,而且空间尺度适中,是实现物候尺度推绎的有力工具.本研究首先评述了利用3种光学传感器(辐射表、光谱仪和数码相机)监测森林物候的近地遥感方法;结合帽儿山通量观测站的实测数据分析识别物候期的不确定性来源,发现最重要的误差来自物候提取方法;剖析近地遥感与其他物候观测方法的衔接以及该技术自身存在的问题.最后提出该领域的重点研究方向: 加强冠层光学(或冠层结构)物候与功能(生理、生态过程)物候的联系;整合各区域冠层物候观测网络,实现冠层尺度的全球物候联网观测与数据共享;充分发挥近地遥感的优势,整合多源多尺度物候数据;发展近地遥感物候模型,改进动态全球植被模型中物候模拟.

马尾松人工林土壤和团聚体有机碳矿化对穿透雨减少的响应

杨予静,刘世荣,陈琳,王晖

2018, 29(6):  1779-1786.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.006

摘要 ( 519 )   PDF (756KB) ( 55 )  

为研究气候变化背景下降水格局对森林土壤碳排放机制的影响,在南亚热带马尾松人工林中模拟穿透雨减少50%,采用室内恒温培养法研究减水处理对土壤和不同粒级团聚体有机碳矿化的影响.结果表明: 1～2 mm团聚体有机碳累积矿化量高于其他粒级团聚体.干湿季减雨样地表层土壤含水量分别是对照样地的82.1%和82.7%,而其0.106～0.25 mm土壤团聚体质量分数分别比对照增加1.8%和4.2%.与对照相比,穿透雨减少显著降低了干季土壤和微团聚体易矿化碳库的矿化速率(k₁),增加了土壤和<1 mm团聚体难分解碳库的分解速率(k₂),但对土壤有机碳累积矿化量无显著影响.相关分析表明,土壤和微团聚体k₁呈显著正相关,土壤和0.25～1 mm团聚体k₂呈显著正相关.受团聚体结构、水分条件和土壤有机碳含量的影响,穿透雨减少对干季土壤易矿化和难分解有机碳的矿化分别起抑制和促进作用.

人工林冠层的湍流微气象特征

张功,郑宁,张劲松,孟平

2018, 29(6):  1787-1796.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.017

摘要 ( 498 )   PDF (1209KB) ( 28 )  

利用涡动相关系统测定黄河小浪底森林生态系统定位研究站人工林在萌芽期(2015年3月15日至4月15日,春季)和叶片成型期(2015年7月15日至8月15日,夏季)的微气象数据,分析了冠层湍流微气象特征、湍流强度、湍流风速标准差和总体输送系数,旨在深入了解森林生态系统的微气象特征,为进一步研究能量平衡与物质交换提供工作基础.结果表明: 冠层湍流谱在低频部分具有峰值频率,惯性副区具有明显的耗散趋势,基本符合-5/3规律.冠层结构对湍流强度影响明显,春季湍流旺盛时,风速小于3 m·s^-1,而夏季时风速小于2 m·s^-1.湍流风速标准差符合1/3次幂相似规律,且水平方向比垂直方向的拟合效果好.冠层风速在u、v、w 3个方向分量的风速标准差与摩擦风速比值在春季为2.55、2.06和1.30,在夏季为2.61、2.45和1.21.总体输送系数随稳定度的增加而逐渐减小,在不稳定层结和稳定层结条件下可相差1～2个量级,冠层结构对各方向的湍流风速具有直接影响,从而改变物质能量在冠层的扩散方向.

南京市主城区苔藓植物多样性及其与环境的关系

景蕾,芦建国,夏雯

2018, 29(6):  1797-1804.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.003

摘要 ( 642 )   PDF (636KB) ( 136 )  

苔藓植物是结构特殊的高等植物,种类数量仅次于被子植物,具有独特的观赏价值,应用前景广阔.为了更好地利用苔藓植物进行园林造景,本研究对南京市主城区10个绿地样点77个样地的苔藓植物进行了调查.结果表明: 共记录苔藓植物21科36属55种,其中丛藓科、羽藓科等苔藓种类在调查区域内分布广泛.苔藓种类丰富度由城中心向周围逐渐降低.根据苔藓植物多样性的聚类分析可将10个绿地样点分为3组,与园林生境、人为干扰频度、面积等因素有关.典范对应分析(CCA)表明,郁闭度、湿度和基质类型是影响苔藓植物分布的主要环境因子.南京市多数苔藓植物喜欢生长在湿度适中、较为开阔的区域.

基于CLUE-S模型的三江平原景观格局变化及模拟

李桢,刘淼,薛振山,胡远满,吕宪国,李月辉

2018, 29(6):  1805-1812.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.030

摘要 ( 557 )   PDF (2497KB) ( 62 )  

三江平原是我国沼泽地集中连片且分布面积最大的地区之一,在维持区域生态安全方面发挥着不可替代的作用.本研究基于3S技术,对1980—2010年三江平原土地利用和景观格局变化进行分析.结果发现: 1980—2010年,研究区景观格局主要变化特征为沼泽地面积减少7135 km²,减幅达59.1%,水田面积增加18010 km²,增幅达610.1%;景观指数分析结果表明,斑块数量增加,景观破碎化越来越严重,景观异质性增加,各景观类型向均匀化方向发展.基于1980—2010年5期土地利用图对CLUE-S模型进行校正和验证,30年时间尺度上模拟结果与真实景观的Kappa指数为0.71,说明模型适宜研究区30年内的模拟研究.基于校正好的模型对2010—2030年湿地变化进行多预案模拟(历史预案、规划预案、生态恢复预案),结果显示,历史预案下,沼泽地面积减少2515.44 km²,水田面积增加19656.24 km²;规划预案下,沼泽地面积减少303.28 km²,水田面积增加1392.08 km²;生态恢复预案下,沼泽地面积增加3585.60 km²,水田面积增加289.72 km².应用景观指数评价模拟结果为:历史预案下,景观格局破碎化越来越严重;规划预案下,景观格局变化不大;生态恢复预案下,湿地面积不断增加,湿地连通性升高,各景观类型向均衡方向发展,景观格局不断优化.

徐州城市景观格局对绿地植物多样性的多尺度影响

李祖政,尤海梅,王梓懿

2018, 29(6):  1813-1821.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.018

摘要 ( 608 )   PDF (3186KB) ( 82 )  

城市地表景观的变化导致城市生物栖息地的损坏、破碎和丧失,致使城市生物多样性下降.为探讨城市景观格局变化对植物多样性的影响,本研究以徐州市绕城高速公路内的城区为对象,采用布朗布伦奎特(Braun-Blanquet)盖度等级法对36块城市绿地植物群落进行调查,并对不同绿地植物群落的物种多样性进行了分析.同时,以研究区2005和2015年的Landsat ETM遥感影像作为基础数据源,在Erdas、GIS、Fragstats软件的支持下,以每块调查样地为中心,分别建立9个不同半径的缓冲区,计算各缓冲区内表征斑块形状、破碎度和连通性共3类39个景观指数,在此基础上,运用冗余分析(RDA)筛选出不同幅度下对城市绿地植物多样性有显著影响的景观格局指数.结果表明: 植物多样性对景观整体格局和景观要素的响应具有明显的时间和空间尺度效应.2005年,未利用地和农田的破碎度、形状指数在800 m半径的缓冲区内能更好地解释植物多样性,建筑用地的破碎度和连通性指数在800～2000 m范围内对植物多样性有重要影响;2015年,草地和林地景观在800 m缓冲区内可更好地解释植物多样性,而建筑用地和未利用地在1000～2000 m范围内对植物多样性有显著影响;研究区当前植物多样性受2005年类型水平景观指数的影响更显著,说明研究区植物多样性对周边景观格局变化的响应存在一定的时间滞后;景观水平的格局指数与类型水平指数特征较为一致,说明物种与空间尺度的相互作用更多依赖于景观类型.

降水变化对藏北高寒草原化草甸降水利用效率及地上生产力的影响

王志鹏,张宪洲,何永涛,石培礼,俎佳星,牛犇,李猛

2018, 29(6):  1822-1828.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.009

摘要 ( 598 )   PDF (642KB) ( 42 )  

降水总量、分配方式及其发生时间共同决定了青藏高原植被生长的水分条件,而降水利用效率(PUE,地上生产力与降水量的比值)是评估降水与植被生产力关系的有效指标.本研究以藏北当雄高寒草原化草甸为研究对象,利用多年生物量采样数据与同期遥感EVI植被指数建立线性模型,反演了2000—2016年地上净初级生产力(ANPP),结合同时期气象数据,以生长季降水量(GSP)表征降水总体状况,改进的降水集度指标(PCI)表征生长季降水分配,降水重心(PC)表征降水集中时间,并结合生长季均温(GST),利用结构方程分析了气候因子对当雄草地降水利用效率和地上生产力的影响.结果表明: 当雄草地ANPP主要受生长季降水影响,GSP与ANPP呈显著正相关,而GST与PUE、ANPP无显著相关关系;PCI与PUE呈显著正相关,表明降水集中分布有利于PUE增加;PCI与ANPP相关的间接系数大于直接系数,表明PCI通过PUE影响ANPP;降水集中时间(PC)变化则对PUE和ANPP没有显著影响.在青藏高原显著的气候变暖背景下,降水量和降水集度的变化都将会对藏北高寒草地的地上生产力产生重要影响.

青藏高原高寒草甸净生态系统碳交换对散射辐射变化的响应

陈之光,张翔,刘晓琴,张立锋,唐艳鸿,杜明远,古松

2018, 29(6):  1829-1838.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.011

摘要 ( 540 )   PDF (1150KB) ( 28 )  

青藏高原是地球上接收太阳辐射能最多的地区之一,具有世界上最高的高寒草甸生态系统,对区域乃至全球碳循环起着重要作用.为了探究太阳辐射变化对高寒草甸生态系统碳动态的影响,本研究利用涡度相关技术和微气象观测系统对高寒草甸生态系统CO₂净交换(NEE)、太阳总辐射、散射辐射及其相关环境要素进行观测;根据晴空指数(CI,到达地面的太阳辐射与大气上界太阳辐射的比值)将天空状况划分为晴天(CI≥0.7)、多云(0.3<CI<0.7)和阴天(CI≤0.3),通过数据解析,分析了不同CI条件下的NEE变化,并探讨了相关环境因子的影响.结果表明: NEE最大值(-0.63 mg CO₂·m^-2·s^-1)对应的光量子通量密度(PPFD)约为1400 μmol·m^-2·s^-1,出现在CI为0.6～0.7范围内的多云天空,高于CI≥0.7的最高值(-0.57 mg CO₂·m^-2·s^-1)(NEE负值为碳吸收,正值为排放,为方便起见在此均用绝对值描述);CI<0.6条件下,NEE随散射辐射的增加呈显著的对数增加;CI在0.6～0.7范围内,NEE达到最大值,CI≥0.7时,NEE随CI的上升呈降低趋势,说明生态系统的光合作用可能出现了光抑制现象,且散射辐射的增加有利于提高生态系统固碳能力;生态系统呼吸(R_e)随温度升高呈明显的指数上升趋势,高寒草甸NEE最高值对应的温度为15 ℃,当温度高于15 ℃时,NEE随温度的升高呈下降趋势.晴天状况下,温度升高增加了R_e,进而降低了NEE.当饱和水汽压差(VPD)<0.6 kPa时,NEE随VPD增加呈增加趋势;当VPD>0.6 kPa时,NEE随VPD的升高呈缓慢下降趋势,说明相对较高的VPD抑制了生态系统的光合作用.晴天的强辐射并不能促进青藏高原高寒草甸的碳吸收能力,而晴空指数在0.6～0.7范围的多云天气最有利于生态系统碳固定.

青藏高原草地管理方式对土壤养分及其空间分布的影响

曹建军,王雪艳,李梦天,杨书荣,许雪贇,龚毅帆

2018, 29(6):  1839-1845.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.002

摘要 ( 508 )   PDF (951KB) ( 40 )  

草地承包制度实施后,青藏高原地区出现了单户与联户两种草地管理方式.本研究以西藏那曲县为研究区域,对两种管理方式的土壤养分及其空间分布进行了对比研究.结果表明: 联户土壤有机碳、全氮和全磷含量分别为84.31、6.87和0.59 g·kg^-1,均显著高于单户(73.57、6.07和0.54 g·kg^-1);垂直空间上,除单户0～15 cm土层土壤全磷的变异系数与15～30 cm土层无显著差异外,单户与联户15～30 cm土层土壤pH、有机碳和全氮的变异系数均显著大于0～15 cm土层;水平空间上,单户土壤有机碳和全氮变异系数分别为25.7%和23.5%,显著大于联户的19.3%和18.6%.与联户相比,单户土壤养分水平空间上的不均匀分布更容易造成土壤养分流失.

黄土丘陵沟壑区不同坡向撂荒草地植物群落种群空间格局

陈正兴,高德新,张伟,韩新辉,钟泽坤,乔文静,戴银月,杨改河

2018, 29(6):  1846-1856.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.001

摘要 ( 427 )   PDF (826KB) ( 31 )  

本研究以黄土丘陵沟壑区4种不同坡向的草地植物群落为研究对象,探讨其物种组成和多样性特征,并运用幂乘方法则分析了群落的空间异质性和种群空间格局.结果表明: 铁杆蒿在不同坡向均有分布,为群落优势种;其他物种在不同坡向群落中的地位及对群落空间格局的贡献不同.不同坡向植物群落的空间分布格局均为集群分布,且聚集程度大小为阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞阴坡.群落空间异质性指数与Simpson多样性指数呈显著正相关,与Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数呈显著负相关.优势种铁杆蒿、亚优势种达乌里胡枝子和长芒草,以及少数伴生种如猪毛蒿、臭草的相对空间异质性指数大于群落整体空间异质性指数,使群落趋于集群分布;多数伴生种如芦苇、苦荬菜、白羊草的相对空间异质性指数与群落整体空间异质性指数相近,它们与群落自身分布状态一致;刺儿菜、米口袋、茭蒿等偶见种的相对空间异质性指数小于群落整体空间异质性指数,降低了群落的聚集程度.综上,群落的聚集程度主要由优势种、亚优势种和偶见种共同决定,其中优势种、亚优势种和部分伴生种促使群落呈聚集分布,偶见种则降低了群落的集群分布.

小麦行距配置对套种花生生理特性和产量的影响

刘兆新,刘婷如,刘妍,杨坚群,甄晓宇,栗鑫鑫,杨东清,李向东

2018, 29(6):  1851-1959.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.028

摘要 ( 659 )   PDF (869KB) ( 26 )  

以大花生品种早熟型‘山花108’和晚熟型‘780-15’为试验材料,设置小麦3种行距配置(25 cm、30 cm、大小行40 cm+20 cm)和2种花生种植方式(麦套、夏直播),探讨不同种植模式对夏花生产量构成、光合特性、抗氧化活性和干物质积累与分配的调控作用.结果表明: 适当扩大小麦行距、相同平均行距下选用大小行种植,可提高套种花生荚果产量和籽仁产量,增大叶面积指数和干物质积累量,增强光合能力,同时提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性,降低丙二醛含量.麦套花生产量高于夏直播花生并且以大小行处理产量最高.与小麦行距30 cm相比,大小行处理山花108和780-15两品种花生荚果产量和籽仁产量分别提高6.3%、13.3%和7.7%、16.5%.表明大小行种植有助于扩大光合面积,提高净光合速率,增加干物质积累量,同时缓解花生植株个体与群体间的矛盾,延缓衰老,从而提高麦套花生产量.

超声波对3种老化牧草种子萌发和幼苗生长的影响

柳旭,陈钊,刘倩,高娅妮,周文楠,崔雪雯,王佺珍

2018, 29(6):  1857-1866.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.008

摘要 ( 666 )   PDF (1561KB) ( 55 )  

利用四因素(超声时间、超声温度、输出功率和浸种时间)三水平[L₉(3⁴)]正交试验,对自然老化的高羊茅(在室温条件下储藏1年和5年)、黑麦草(储藏5年)和新麦草(储藏6年)种子进行超声波处理,研究超声波对老化种子萌发、幼苗生长的作用及其生理机制.结果表明: 超声温度是影响老化种子萌发的主要因素.适宜的超声波处理可以提高老化的高羊茅(储藏5年)和新麦草种子发芽率,显著促进胚根和胚芽伸长,而对老化的高羊茅(储藏1年)和黑麦草种子萌发无明显改善,但可促进其胚根伸长.超声波可通过提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性及显著降低丙二醛含量来恢复种子活力.超声波处理效果存在参数阈值效应,通过回归模型分析得出其处理老化草种的最优参数为:超声时间22 min,超声温度26 ℃,超声输出功率254.29 W,浸种时间2.89 h.

河南典型暖(热)性草地固碳特征及区域差异

赵威,李琳,王艳杰,李亚鸽,王艳芳,王馨

2018, 29(6):  1867-1875.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.005

摘要 ( 513 )   PDF (2321KB) ( 44 )  

通过野外调查取样与室内分析,研究了河南两种气候区内分布的典型草地(豫西北的暖性草丛和暖性灌草丛,豫南的暖性草丛、暖性灌草丛、热性草丛和热性灌草丛)植被与土壤碳密度特征及碳分布差异.结果表明: 豫西北与豫南地区草地植被地上平均生物量分别为327.4和221.4 g·m^-2,呈北高南低趋势,差异显著;而根系平均生物量分别为1.58×10³和1.94×10³ g·m^-2,呈南高北低趋势,且差异显著.豫西北和豫南地区地上平均碳密度分别为113.75和77.35 g C·m^-2.豫西北地区暖性草丛植被地上碳密度大于暖性灌草丛,但差异不显著;而豫南地区热性草丛活体碳密度显著低于其他3种类型草地.豫西北与豫南地区地下平均碳密度分别为6.35×10³和5.14×10³ g C·m^-2.豫西北地区2种类型草地根系碳密度和土壤碳密度差异均不显著;豫南地区热性灌草丛根系碳密度显著低于其他3种类型草地,而热性草丛土壤碳密度显著大于其他3种类型草地.豫西北和豫南地区草地生态系统平均碳密度分别为6.46×10³和5.22×10³ g C·m^-2,呈北高南低趋势,且土壤贡献最大(78%～90%).豫西北地区2种类型草地生态系统碳密度差异不显著;豫南地区热性草丛生态系统碳密度最高为9.70×10³ g C·m^-2,显著大于其他3种类型草地.本研究结果为准确计算河南不同类型草地生态系统碳储量及评估其固碳潜力提供基础数据.

2000—2015年陕西植被净初级生产力时空分布特征及其驱动因素

王钊,李登科

2018, 29(6):  1876-1884.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.029

摘要 ( 706 )   PDF (1154KB) ( 99 )  

利用MOD17A3 NPP时间序列数据、地表覆盖类型数据、气象数据、MOD16蒸散产品、地形数据等,分析2000—2015年陕西省植被净初级生产力(NPP)时空变异特征,探讨NPP的时空变异对各影响因素的响应特征.结果表明: 研究期间,陕西植被NPP 整体呈极显著上升趋势,NPP变化趋势线斜率为5.02 g C·m^-2·a^-1.NPP年平均值为344 g C·m^-2·a^-1,变化范围为247～390 g C·m^-2·a^-1.陕西NPP显著增加的区域占全省国土面积的61.2%,主要分布在陕北、渭北地区和秦巴山地西部;显著减少的区域主要分布在西安市、宝鸡市等城市周边区域,仅占2.5%.陕西年平均气温和年降水量变化趋势均不显著,气温呈现不显著升高,降水呈现不显著降低,具有暖干化趋势.NPP与降水量、平均气温显著相关的区域分别占全省总面积的9.4%和1.5%.由于人类活动的频繁干预大大降低了气候环境对NPP变化的影响程度,人类活动逐渐成为影响NPP变化的主导因素.陕北、关中地区的NPP与蒸散显著相关,随着植被NPP的增加,势必对这些地区水平衡造成重大影响.各土地覆盖类型NPP平均值为耕地>林地>草地>园地,NPP增加速率为园地>草地>林地>耕地,NPP变化百分率为草地>园地>林地>耕地.研究区内坡度0°～5°、5°～25°和>25°区域的NPP增长百分率分别为14.6%、25.7%和35.9%.

东北地区玉米适应气候变化措施对生产潜力的影响

初征,郭建平

2018, 29(6):  1885-1892.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.013

摘要 ( 465 )   PDF (1135KB) ( 47 )  

为探求东北玉米未来如何更好地适应气候变化,本研究采用抗逆品种和推迟播种期两种适应措施,结合区域气候模式模拟的2010—2099年间RCP4.5、RCP8.5两种浓度路径逐日气象资料,分析了不同气候变化情景下东北玉米适应措施的生产潜力变化.结果表明: 2010—2099年间,东北区玉米气候生产潜力的空间分布特征基本为东南向西北减小的趋势,RCP4.5情景下东北玉米生产潜力高于RCP8.5情景,且RCP8.5情景出现极低值年份明显多于RCP4.5情景.所有抗逆品种的玉米生产潜力均高于原有品种,在RCP4.5情景下,耐高温品种的玉米生产潜力更高,在RCP8.5情景下,耐旱品种表现更好,双耐(耐高温、耐旱)品种的玉米生产潜力在2种气候变化情景下均最高.RCP4.5情景下,推迟播种均出现增产情况,其中,推迟30~40 d播种的玉米增产率达到最大;RCP8.5情景下,部分地区出现减产情况.说明适当推迟播种期有利于提高玉米气候生产潜力,但地区间存在差异.

基于GIS和地统计学的稻田土壤养分与重金属空间变异

杨之江,陈效民,景峰,郭碧林,林高哲

2018, 29(6):  1893-1901.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.036

摘要 ( 584 )   PDF (925KB) ( 67 )  

以湖南省长沙县北山镇3.56 hm²的水稻田为研究区域,基于网格法(25 m×25 m)等距离取样,采用GIS和地统计学相结合的方法,对研究区土壤耕作层(0～20 cm)的pH值、有机质、全氮、速效磷、阳离子交换量(CEC)与3种典型重金属元素Cd、As、Pb的空间变异特征进行了定量分析.结果表明: 研究区内土壤pH值和Pb含量表现为弱变异,其他各项指标均表现出中等强度变异,变异顺序的大小为:速效磷＞Cd＞全氮＞有机质＞CEC＞As＞Pb＞pH.半方差检验结果表明,有机质、速效磷、As的半方差函数的最佳拟合模型为指数模型;pH、全氮、CEC、Cd和Pb的最佳拟合模型为球状模型;除CEC呈中等空间相关外,其余指标均表现出强烈的空间相关.克里格插值分析表明: pH、全氮、CEC、Pb呈斑块状分布;有机质、速效磷、Cd、As呈块状和带状分布.植被、地形和人类活动是造成研究区土壤养分与重金属格局差异的主要因素.相关性分析表明,部分土壤养分与重金属含量的相关性达到显著水平,其中pH与有机质、Cd与Pb的相关性达到了极显著相关水平.

高原鼢鼠干扰对三江源区高寒草甸群落特征的影响

于海玲,樊江文,李愈哲,史文娇

2018, 29(6):  1902-1910.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.038

摘要 ( 563 )   PDF (516KB) ( 44 )  

高原鼢鼠是三江源高寒草甸区域的主要啮齿动物之一.它啃食植物根系,挖掘大量通道,并将挖掘出的土壤堆积于地表,形成覆盖于植物地上部分的裸露土丘,对草地群落特征会产生不同程度的影响.本研究以高原鼢鼠土丘密度表示高原鼢鼠对草地的干扰程度,选取7个不同高原鼢鼠土丘密度的样地,同时选取没有遭受高原鼢鼠干扰的样地作为对照,获得各样地的物种信息及地上、地下生物量,探讨不同高原鼢鼠干扰强度对草地群落的物种组成、物种多样性及群落生产力的影响.结果表明: 随着高原鼢鼠土丘的增加,草地植物优势种群发生由以莎草科和禾本科植物为主向珠牙蓼、鹅绒委陵菜、西伯利亚蓼等杂类草植物为主的转变,群落盖度和高度显著降低;轻度或中度的高原鼢鼠干扰能够提高群落的物种多样性,而群落均匀度指数变化不显著;群落生产力不存在类似中度干扰假说的结果.随高原鼢鼠干扰活动的增强,群落地上、地下及总生物量显著降低,群落生产力大幅度降低.

渭北高原典型黑垆土区土壤物理性状及其对小麦产量的影响

贺丽燕,杜昊辉,王旭东

2018, 29(6):  1911-1918.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.022

摘要 ( 460 )   PDF (664KB) ( 24 )  

2015年在调查渭北高原黑垆土施肥量、产量和土壤性状(紧实度)的基础上,确定了61块冬小麦田为研究对象,分层采集0～50 cm土壤样品,研究了土壤紧实度、容重、水稳性团聚体的变异规律及其与小麦产量、化肥偏生产力的偏相关关系.结果表明: 0～50 cm土层土壤紧实度和水稳性团聚体具有弱变异特征,变异系数分别为9.9%、4.9%;容重具有中等变异特征,变异系数为27.5%.小麦产量、化肥偏生产力与0～50 cm土壤紧实度均呈极显著负相关,其中与0～10、10～20和20～35 cm土层相关性状的关系更密切.小麦产量与土壤紧实度、容重、>0.25 mm水稳性团聚体含量、有机质的多元回归分析表明,产量最终取决于土壤紧实度和有机质两个关键因素.因此,提高土壤有机质含量,降低表层(0～20 cm)和犁底层(20～35 cm)土壤紧实度是提高渭北高原黑垆土区小麦产量的关键.

水氮互作对冬小麦田氨挥发损失和产量的影响

王磊,董树亭,刘鹏,张吉旺,赵斌,郑凤霞

2018, 29(6):  1919-1927.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.026

摘要 ( 550 )   PDF (514KB) ( 44 )  

2015—2017年利用水肥渗漏研究池,以‘石麦15’(SM15)为材料,采用随机区组设计,设置2个氮肥类型(尿素和有机肥牛粪)、2个施氮水平(180和90 kg·hm^-2)、2个灌溉水平(500和250 mm)进行试验,探讨水、氮及其互作对冬小麦田土壤氨挥发损失量和籽粒产量的影响.结果表明: 施肥以后土壤氨挥发持续7 d左右.2015—2016年施肥后各处理土壤氨挥发损失总量为13.36～46.04 kg·hm^-2,氨挥发氮肥损失率为8.9%～41.1%,2016—2017年各处理土壤氨挥发损失总量为14.78～52.99 kg·hm^-2,氨挥发氮肥损失率为9.2%～45.8%;两年试验内氨挥发损失量最多的处理为W₂U₁(施尿素N 180 kg·hm^-2,灌溉量250 mm),氨挥发损失率最高的处理为W₂U₂(施尿素N 90 kg·hm^-2,灌溉量250 mm),合理的水氮管理可以显著降低土壤氨挥发损失率,施用尿素造成的土壤氨挥发损失为有机肥的2～3倍.两年试验均以W₁M₁(施牛粪N 180 kg·hm^-2,灌溉量500 mm)的小麦产量最高,灌溉量、肥料类型和施氮量互作对冬小麦产量影响极显著.综合氨挥发损失量和冬小麦籽粒产量,本试验条件下,水氮互作效应显著,冬小麦生育期内总灌溉量500 mm、施有机肥180 kg·hm^-2时冬小麦季土壤氨挥发损失率较低,产量最高,施用有机肥的增产效果优于尿素,可作为黄淮海地区冬小麦实际生产中增产增效的水肥优化管理方式.

秸秆还田配施氮肥对土壤水肥状况和玉米产量的影响

侯贤清,吴鹏年,王艳丽,李培富,王西娜,李荣

2018, 29(6):  1928-1934.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.023

摘要 ( 641 )   PDF (544KB) ( 31 )  

本文主要围绕宁夏中部干旱区土壤贫瘠、肥力低下等问题开展研究.在玉米秸秆全量(9000 kg·hm^-2)还田条件下,设3种纯氮施用水平(150、300、450 kg·hm^-2),以秸秆还田不施氮肥处理为对照,研究秸秆还田配施氮肥对土壤水肥状况和玉米产量的影响,以探寻该区秸秆还田条件下氮肥的合理用量.结果表明: 在玉米生育中后期,施纯氮300和450 kg·hm^-2处理使0～100 cm 层土壤贮水量分别较对照显著提高10.1%和9.0%;施纯氮300 kg·hm^-2处理改善土壤肥力效果最优,其土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较对照提高12.8%、31.6%、11.6%、20.6%、74.2%.玉米籽粒以施纯氮300和450 kg·hm^-2处理增产效果最佳,分别较对照增产32.1%、23.7%.施纯氮300和450 kg·hm^-2处理的纯收入分别较对照提高31.8%和16.8%.在宁夏中部干旱区,秸秆还田配施适量氮肥可改善土壤水肥状况,实现玉米增产增收.试验以秸秆还田配施纯氮300 kg·hm^-2效果最为显著.

覆膜方式对一膜两年覆盖旱地玉米籽粒产量、水分利用效率和土壤水分平衡的影响

谢军红,张仁陟,李玲玲,柴强,罗珠珠,蔡立群,齐鹏

2018, 29(6):  1935-1942.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.027

摘要 ( 540 )   PDF (600KB) ( 19 )  

以挖掘黄土高原半干旱区全膜双垄沟播玉米节本增效技术,探讨一膜两年覆盖系统土壤水分平衡为目标,通过大田定位试验,量化研究了一膜两年覆盖条件下,全膜沟垄作(F₁M)、全膜平作(F₂M)、半膜平作(F₃M)和不覆膜平作(F₄M,对照)玉米的产量、经济收益、水分利用效率和土壤水分平衡.结果表明: 2年全膜沟垄作、平作的生物产量较对照平均增加32.8%和32.9%,籽粒产量增加60.8%和51.7%,水分利用效率和降水利用效率平均增加59.8%、35.9%和87.6%、64.4%.新覆膜全膜沟垄作、平作属于高产高投模式,其总产值较对照增加51.0%、41.2%,产投比较对照降低15.1%和16.2%;一膜两年覆盖全膜沟垄作、平作属于节本增效型生产模式,其总产值较对照增加40.8%和42.2%,产投比增加40.3%和42.2%.在606.5 mm的低降水条件下,一膜两年覆盖全膜沟垄作、平作的总耗水量分别达731.3和746.8 mm,土壤水分亏缺分别达124.8和140.3 mm,较对照增加22.7%和38.0%.一膜两年覆盖使全膜沟垄作、平作休闲期土壤水耗水量较对照降低了28.6%和30.0%,休闲效率较对照增加178.9%、148.3%.这说明全膜沟垄作、平作具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,该技术结合一膜两年覆盖技术能实现节本增效,但在推广应用时需考虑低降水条件下的土壤水分亏缺问题.

不同时期干旱胁迫对甘薯光合效率和耗水特性的影响

张海燕,解备涛,段文学,董顺旭,汪宝卿,张立明,史春余

2018, 29(6):  1943-1850.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.024

摘要 ( 642 )   PDF (841KB) ( 36 )  

在2014—2015年遮雨棚下种植甘薯品种‘济薯21’,以全生育期正常灌水(WW)为对照,研究了全生育期(DS)、发根分枝期(DS₁)、蔓薯并长期(DS₂)和快速膨大期(DS₃)干旱胁迫对甘薯光合作用、产量和耗水特性的影响.结果表明: DS、DS₁、DS₂和DS₃的生物产量分别比WW降低31.3%、21.2%、19.6%和7.7%,收获指数分别降低19.9%、14.5%、14.1%和6.5%,薯干产量分别降低45.3%、33.1%、31.3%和14.2%.栽后100 d,DS、DS₁、DS₂和DS₃的叶面积系数分别比WW减少77.1%、60.1%、39.2%和17.1%;栽后90 d,叶片光合速率分别比WW降低56.7%、26.6%、18.7%和9.5%.干旱胁迫降低了甘薯垄间的日蒸发量、蒸腾速率、耗水量和日耗水量,降低了土壤水利用效率而提高了灌溉水利用效率.干旱胁迫通过降低叶面积系数和光合速率,减少了生物产量及其向块根的分配,进而导致薯干产量显著降低.干旱胁迫时间越早、持续时间越长,对叶面积系数和光合速率,以及生物产量和收获指数的不利影响越大、导致减产幅度越大,水分利用效率越低.在有限的灌水条件下,甘薯生产中应尽可能减少前期干旱.

连续施用无害化污泥堆肥对沙质潮土活性有机氮组分的影响

郭康莉,郑江,冀拯宇,刘晓,朱兴娟,姜慧敏,杨俊诚,张建峰

2018, 29(6):  1960-1968.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.025

摘要 ( 462 )   PDF (786KB) ( 27 )  

以河南省沙质潮土为研究对象,通过2012—2016年田间连续定位试验,在小麦-玉米轮作制度下,研究单施化肥(CK)、添加污泥堆肥(CS)15 t·hm^-2(CS₁)、30 t·hm^-2(CS₂)和45 t·hm^-2(CS₃)对土壤活性氮各组分及其分配比例的影响.结果表明: 连续施用污泥堆肥能够显著提高土壤含水率,降低土壤pH,提高土壤有机碳、全氮和速效养分含量,其中全氮(TN)含量显著增加了93.1%～284.3%;施用污泥堆肥45 t·hm^-2显著提高了土壤轻组有机氮(LFON)、颗粒有机氮(PON)和微生物生物量氮(MBN).污泥堆肥促进了颗粒态有机氮(PON/TN)和微生物生物量氮(MBN/TN)分配,在CS₂处理下分别显著提高了12.3%和539.9%,而降低了土壤轻组有机氮(LFON/TN)和溶解性有机氮(DON/TN)分配,分别降低了17.3%～40.1%和38.5%～71.3%.总体上,活性氮组分对TN的贡献为:PON>LFON>DON>MBN.主成分分析表明,CS₂和CS₃处理下活性氮含量及其分配比例载荷值较高;冗余分析表明,土壤理化指标(pH除外)和生物学指标与活性氮含量及其分配比例呈正相关.污泥堆肥可提供大量稳定性有机物质,影响土壤物理、化学和生物学特性,促进土壤氮素向活性氮的形式转化,当污泥堆肥施用量达30、45 t·hm^-2时培肥效果显著,可用作沙质潮土的改良材料.

Cd胁迫对舞毒蛾幼虫食物利用的影响及其Cd的外泌机制

姜礅,狄贵秋,严善春

2018, 29(6):  1969-1974.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.039

摘要 ( 535 )   PDF (648KB) ( 23 )  

为探明植食性昆虫对受重金属胁迫的寄主植物的生理生态响应机制,本研究用Cd胁迫下银中杨的叶片饲养舞毒蛾幼虫,分析舞毒蛾幼虫对食物的利用情况以及其对Cd的排毒代谢机制.结果表明: 取食Cd胁迫下银中杨的叶片后,舞毒蛾3～6龄幼虫体内的Cd浓度和Cd含量均显著高于对照,但随着幼虫龄期增长,其体内Cd浓度显著降低,而Cd含量有不同程度的提高;舞毒蛾幼虫粪便和虫蜕中的Cd浓度均显著高于对照;舞毒蛾3～5龄幼虫的食物消耗率显著高于对照,而转化率显著低于对照;3～4龄幼虫的食物利用率均与对照差异不显著,但在5龄时显著低于对照.说明在Cd胁迫下,舞毒蛾幼虫能通过有效的排毒代谢途径将体内富集的部分Cd排出体外,且高龄幼虫的排毒代谢能力强于低龄幼虫;舞毒蛾幼虫体质量的增加会对体内的Cd浓度形成一种稀释效应;舞毒蛾幼虫能通过调整食物消耗率和转化率之间的比例,来维持其正常生长发育所需的食物利用率,但超过一定限度后仍会造成食物利用率降低.

十八河铜尾矿库坝面细菌群落时空动态及其驱动力

李毳,景炬辉,刘晋仙,柴宝峰

2018, 29(6):  1975-1982.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.040

摘要 ( 485 )   PDF (1810KB) ( 39 )  

群落多样性的维持机制是群落生态学研究的热点问题.尾矿库作为人工原生裸地,土壤重金属含量较高,随着恢复年限的延长,土壤理化性质发生变化,是研究土壤微生物群落多样性驱动机制的理想场地.本研究在调查十八河尾矿库土壤因子、植物群落多样性和土壤细菌群落多样性的基础上,探究了局域小尺度下细菌群落结构和多样性的驱动机制.结果表明: 尾矿库土壤养分含量随恢复年限的延长显著提高,并具有一定的季节变化,不同恢复年限土壤养分含量的季节动态存在差异.细菌群落的Shannon多样性和丰富度指数随恢复年限呈显著增加趋势,群落稳定性逐步提高;而其季节变化受到植物群落的影响,在不同恢复年限下具有一定的差异.RDA分析显示,环境因子对土壤细菌群落多样性有决定作用.结构方程模型分析表明,土壤养分(TC、TN、NO₃^--N、NO₂^--N)含量、植物群落多样性和土壤酶活性共同驱动该铜尾矿库土壤细菌群落的构建过程.

一个番茄EMS叶色黄化突变体的叶绿素含量及光合作用

杨小苗,吴新亮,刘玉凤,李天来,齐明芳

2018, 29(6):  1983-1989.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.021

摘要 ( 631 )   PDF (558KB) ( 40 )  

本试验以测序番茄品种‘Heinz 1706’的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变所获得的叶色黄化突变体(Y55)为试材,分析了突变体的植株生长、叶片叶绿素含量及光合参数.结果表明: Y55的株高、茎粗、鲜质量均显著降低;叶绿素 a、叶绿素 b 、类胡萝卜素、总叶绿素含量以及叶绿素 a/b均显著降低,Y55叶绿素合成的前体物质含量均显著低于野生型,尤其是粪卟啉原Ⅲ及其后前体物质;且Y55叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度均显著低于野生型,最大光合速率、CO₂饱和点与补偿点、光饱和点与补偿点也显著下降;Y55的PSII最大量子效率显著降低,F_o显著升高,PSII与PSI的光合电子产量和电子传递速率显著降低;Y55处于基态的捕光色素分子、捕光色素分子处于最低激发态的平均寿命均显著降低.表明粪卟啉原Ⅲ的合成受阻可能是黄化突变体Y55叶绿素含量下降的主要原因,黄化突变降低了叶片捕光色素分子数量,影响了叶片的光合作用,进而抑制了植株的生长发育.

基于地表湿润指数的农牧交错带地区生态安全格局构建——以内蒙古自治区杭锦旗为例

彭建,贾靖雷,胡熠娜,田璐,李慧蕾

2018, 29(6):  1990-1998.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.015

摘要 ( 560 )   PDF (3642KB) ( 129 )  

区域生态安全格局的构建可以有效保障区域生态安全、实现区域可持续发展,已经成为景观生态学研究的热点和重点之一.对于生态本底较为脆弱、地表覆被类型较为单一的内蒙古高原地区来说,区域生态安全格局的构建尤为重要.本研究以内蒙古自治区杭锦旗为例,针对区域自然环境特征,选取食物供给、固碳释氧、土壤保持、产水、生境维持5种典型生态系统服务评估区域生境重要性,并在综合考虑单一生态系统服务质量和景观多功能性的基础上识别生态源地;利用地表湿润指数修正基于地表覆被赋值的基本生态阻力面,并运用最小累积阻力模型识别生态廊道,从而构建杭锦旗生态安全格局.结果表明: 杭锦旗生态源地面积为6781.70 km²,占全旗土地总面积的35.9%,主要分布在北部河套平原和南部鄂尔多斯草原地带;杭锦旗生态廊道总长度为498.51 km,库布齐沙漠将其从中隔断分为南北两个组团.针对北方农牧交错带干旱、脆弱的生态基底特征,构建区域生态安全格局,可为当地经济开发建设和生态保护提供决策指引.

新鲜土壤样品储存温度和时间对不同形态氮素的影响

吴越,马红亮,彭园珍

2018, 29(6):  1999-2006.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.035

摘要 ( 845 )   PDF (775KB) ( 63 )  

土壤氮素形态及含量具有重要的生态学研究意义,而土壤样品的储存对土壤氮素含量的准确测定有很大影响.为了选择合理的土壤样品储存方法,本研究以福建省建瓯市万木林保护区罗浮栲林土壤为研究对象,测定在不同温度(25、4和-20 ℃)、不同储存时间(0、7和30 d)下土壤铵态氮、硝态氮、总氮、可溶性有机氮、氨基酸氮含量和微生物生物量氮,以及冷冻后常温培养过程中的氮素含量.结果表明: 在7 d的储存时间内,除氨基酸氮以外,常温培养样品下其余的氮素含量均有所增加;与新鲜样品相比,冷藏、冷冻样品的所有氮素含量之间均无显著性差异,且氮素含量变化较常温培养下更加稳定.因低温储存样品有刺激氮矿化的效果,在30 d储存时间内,与新鲜样品相比,除可溶性有机氮外,冷藏、冷冻样品的所有氮素含量均显著升高;两种冷储存方法之间无显著差异.因此,新鲜样品带回实验室后应及时处理;如需要冷储藏,时间不要超过半个月.如果需要较长的储存时间,则需将样品放置于更低的温度(-40或-80 ℃).在对储存土壤样品进行培养试验之前,需要进行预培养处理.在预培养过程中,除硝态氮含量呈现先下降再迅速升高的趋势外,其余氮素均随着培养时间逐渐趋近于新鲜土壤样品含量,在培养一周左右恢复到与新鲜土壤样品氮含量最为接近的状态.结合已有研究,对野外取样和风干样品需要5～14 d的预培养,冷储存样品预培养时间不应少于一周.

基于清查数据的福建省马尾松生物量转换和扩展因子估算差异解析——3种集成学习决策树模型的比较

欧强新,李海奎,雷相东,杨英

2018, 29(6):  2007-2016.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.019

摘要 ( 618 )   PDF (1325KB) ( 64 )  

生物量转换和扩展因子(BCEFs)是估算森林生物量碳储量普遍使用的重要参数.厘清BCEFs估算差异的来源,可降低森林生物量碳储量评估的不确定性.利用基于集成学习的决策树模型能够很好地解决BCEFs估算差异来源问题.然而,不同此类模型的对比研究目前尚未见报道.本研究以第8次国家森林资源清查福建省331块马尾松的固定样地数据作为材料,分别利用增强回归树(BRT)、随机森林(RF)和立体派(Cubist)模型分析BCEFs(包括地上和地下部分)估算差异的来源.结果表明: 研究区马尾松BCEFs呈右偏分布,平均值为0.69 t·m^-3,最小值为0.67 t·m^-3,最大值为0.71 t·m^-3.BRT、RF和Cubist模型对BCEFs的拟合和预测能力均很好,均能够解释92.8%以上的BCEFs变异.3种模型均给出了相同的前2个相对贡献率最大的自变量,为平均胸径和蓄积量.BCEFs随着平均胸径、蓄积量的增加呈逐渐减小的趋势.平均胸径、蓄积量、平均年龄和平均树高等林分特征因子对BCEFs的影响极大,而土壤因子和地形因子对BCEFs的影响均很小.在建立BCEFs模型时,利用平均胸径、蓄积量、平均年龄和平均树高等少量包含较多BCEFs预测信息的变量便能获取很好的预估精度.当应用固定BCEFs时,应选择在平均年龄、平均胸径以及蓄积等方面具有广泛代表性的样本计算BCEFs.

温室环境不同灌水水平条件下DSSAT-CROPGRO-Tomato模型的调参与验证

赵子龙,李波,丰雪,姚名泽,解影,邢经伟,李长信

2018, 29(6):  2017-2027.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.012

摘要 ( 682 )   PDF (1253KB) ( 282 )  

在沈阳地区日光温室试验的基础上,利用番茄生长模型DSSAT-CROPGRO-Tomato模拟了不同灌水水平条件下温室番茄的生长发育和产量形成过程,并确定了参数估计和模型验证的最优方案.试验设4个处理,全育期的灌水上限均为计划湿润层田间持水率,灌水下限分别为计划湿润层田间持水率的50%(W₁)、60%(W₂)、70%(W₃)和80%(CK).利用DSSAT-GLUE参数估计模块得到遗传参数的不同估计结果,通过对比分析番茄物候期、冠层高度、地上干物质量、鲜果产量、叶面积指数(LAI)、土壤含水率的模拟值与实测值之间的差异,来确定该模型模拟精度.结果表明: 番茄遗传参数——最优条件下最终果实负载所需光热时间(PODUR)的估计值具有较大变异性,变异系数为11.5%,将CROPGRO-Tomato模型应用于不同地区日光温室时,应对此参数进行充分估计,否则会影响其模拟精度.在模型应用过程中,应选用充分灌水处理的观测数据进行遗传参数估计,可以提高模型的模拟精度.此时的绝对相对误差和标准均方根误差值分别为8.7%和10.5%.对作物LAI和土壤含水率动态模拟结果可以看出,灌水水平越高,模型模拟精度越高.留一交叉验证法的总体模拟误差在10.5%～12.5%.说明DSSAT-CROPGRO-Tomato模型可以较为准确地模拟沈阳日光温室不同灌水水平条件下番茄生长发育和产量形成过程.

气候变化影响下不同地区苦竹异戊二烯排放速率对比

徐天莹,吴建国,王立

2018, 29(6):  2028-2042.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.031

摘要 ( 475 )   PDF (6058KB) ( 30 )  

以全球气候模式NorESM1-M产生的RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5气候变化情景数据和植物异戊二烯排放计算模型,模拟分析了未来气候变化对分布在江苏宜兴、广东龙门、云南玉龙和四川万源的苦竹异戊二烯排放速率的影响,比较了气候变化影响下4个地区苦竹异戊二烯排放速率的差异.结果表明: 未来气候变化情景下,宜兴、龙门、玉龙和万源的年均气温上升、年降水量和辐射强度波动较大、同时存在增长和下降趋势.在基准情景下,苦竹异戊二烯日排放速率为71～470 μg·g^-1·d^-1、年排放速率为25954～171231 μg·g^-1·a^-1,日及年排放速率大小依次为龙门、宜兴、万源和玉龙.相比基准情景,未来气候变化情景下苦竹异戊二烯日排放速率高4～45 μg·g^-1·d^-1,其中宜兴、龙门、玉龙和万源分别约高23、29、4和14 μg·g^-1·d^-1以上;未来气候变化情景下苦竹异戊二烯日排放速率增幅在5%以上,其中万源和宜兴为13%以上、龙门和玉龙为5%以上,RCP8.5情景下最大(11%～18%).相比基准情景,未来气候变化情景下苦竹异戊二烯年排放速率高1500～17000 μg·g^-1·a^-1,其中,宜兴高8560～13208 μg·g^-1·a^-1、龙门高10862～16131 μg·g^-1·a^-1、玉龙高1574～3028 μg·g^-1·a^-1、万源高5288～8532 μg·g^-1·a^-1;苦竹异戊二烯年排放速率增幅为6%～14%,宜兴和万源最高、龙门和玉龙较低,在RCP8.5情景下增幅9%～14%.说明未来气候变化对分布在不同地区的苦竹异戊二烯排放速率的影响程度不同.

胶州湾典型河口湿地土壤溶解性无机碳分布特征

王筱彤，孔范龙，郗敏*，李悦，隋晓敏

2018, 29(6):  2043-2050.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.037

摘要 ( 555 )   PDF (833KB) ( 37 )  

选择胶州湾大沽河与洋河河口湿地作为研究区,在平行于海岸带方向的光滩和垂直于海岸带方向的河漫滩分层采集土壤样品,测定土壤溶解性无机碳(DIC)含量、相关离子含量及土壤理化性质.应用Duncan方法及Pearson相关分析法进行分析,探讨土壤DIC分布特征及影响因素.结果表明: 光滩土壤DIC含量总体呈现距入海口越远含量越高的趋势,水体的冲刷作用是导致河流入海口处土壤DIC含量最低的主要原因.河漫滩土壤DIC含量总体呈现随距海距离增加而先降低后升高的趋势,主要是受人类活动等综合因素的影响.互花米草入侵使土壤DIC含量明显降低,这是入侵物种根系的转化作用所导致的.养殖活动改变了养殖池塘自身的环境因子,进而改变了土壤DIC分布规律,表现为表层土壤DIC含量高于光滩而其余土层略低于光滩.相关性分析表明,土壤DIC含量与土壤含盐量及总无机碳含量呈显著正相关、与土壤pH呈显著负相关.

不同底栖生物指数在福建省近岸海域的适用性

吴海燕,傅世锋,蔡晓琼,陈庆辉

2018, 29(6):  2051-2058.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.032

摘要 ( 529 )   PDF (837KB) ( 34 )  

将3个底栖生物指数AZTI海洋生物指数(AMBI)、多毛类机会种和端足目动物指数(BOPA)、底栖动物多毛类和端足目指数(BPA)和Shannon多样性指数(H)应用于福建省近岸海域4个典型海湾和1个河口的生态质量评价,评估这4个指数在研究区的适用性.结果表明: 4个指数的评价结果差异较大,评价等级完全相同的站位仅有4个,占总评价站数的8.7%;AMBI将76.1%的站位评价为等级“良”,BOPA将89.1%的站位评价为等级“优”,BPA和H的评价结果等级梯度变化明显;对于海湾,BOPA、BPA和AMBI与营养盐因子活性磷酸盐(DIP)和无机氮(DIN)无显著相关性,不能响应研究区的富营养化压力;而H与DIN呈显著负相关.对于河口,BOPA、BPA和AMBI与DIP和DIN均呈显著正相关,且随着与入海口距离的减小,7个断面生态质量评价等级没有明显变化,不能识别河口高强度的富营养化压力,评价结果偏高;而H与DIN呈显著负相关,且随着与入海口距离的减小,7个断面生态质量评价等级呈现提高的趋势.总体上,BOPA、BPA和AMBI在福建近岸海域的适用性较低,而H更合适该研究区,能够响应研究区主要的环境压力.

光照强度与光周期对虎斑乌贼胚胎发育的影响

周爽男,吕腾腾,陈奇成,彭瑞冰,韩庆喜,蒋霞敏

2018, 29(6):  2059-2067.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.033

摘要 ( 557 )   PDF (969KB) ( 48 )  

为探究光照对虎斑乌贼受精卵孵化的影响,确定其胚胎发育的最佳光照条件,本研究采用单因子试验方法,分析了不同光照强度(10、30、50、70、90 μmol·m^-2·s^-1)和光周期L∶D(24 h∶0 h、18 h∶6 h、12 h∶12 h、6 h∶18 h、0 h∶24 h)对虎斑乌贼胚胎发育的影响.结果表明: 不同光照强度对虎斑乌贼胚胎发育的孵化率、卵黄囊断裂率、培育周期、初孵幼体体质量与胴长均影响显著;而对孵化周期和幼体出膜7 d后存活率无显著影响.其中孵化率、培育周期、初孵幼体体质量与胴长随着光照强度的增强先增大后减小,而卵黄囊断裂率则逐渐增大.最适光照强度为30 μmol·m^-2·s^-1,此光照强度下孵化率为(90.0±4.1)%,卵黄囊断裂率为(7.3±1.5)%,培育周期为(25.50±0.35) d,孵化周期为(8.10±0.89) d,初孵幼体体质量为(0.213±0.011) g,胴长为(1.013±0.022) cm,出膜7 d后存活率为(97.1±4.0)%.不同光周期对虎斑乌贼胚胎发育的孵化率、培育周期、孵化周期均影响显著,而对卵黄囊断裂率、初孵幼体体质量、胴长和幼体出膜7 d后存活率无显著影响.其中孵化率和孵化周期随着光照时间的增加呈现先增大后减小的变化.最适光周期为LD(12 h12 h),此光周期下孵化率达(88.7±1.8)%,卵黄囊断裂率为(8.7±1.8)%,培育周期为(25.00±0.50) d,孵化周期为(7.00±3.20) d,初孵幼体体质量为(0.209±0.005) g,胴长为(0.998±0.026) cm,出膜7 d后存活率为(96.8±7.1)%.说明弱光照强度30 μmol·m^-2·s^-1和半日光照强度L∶D(12 h∶12 h)更有利于虎斑乌贼的胚胎孵化.在实际生产中,应避免阳光直射,采取适当的遮光措施.

综合评述

植物抗虫“防御警备”: 概念、机理与应用

王杰,宋圆圆,胡林,杨明玉,曾任森

2018, 29(6):  2068-2078.  doi:10.13287/j.1001-9332.201806.034

摘要 ( 897 )   PDF (925KB) ( 69 )  

植物抗虫“防御警备”是指受到某些生物或者非生物因子刺激警备后,植物会提前做好抗虫防御准备,之后当再次受到害虫袭击时,植物会产生更加快速和强烈的抗虫防御反应,从而使自身抗虫性显著提高.这是近年来新发现的植物防御害虫的一种策略,是一种特殊的诱导抗虫机制.植食性昆虫的取食、分泌物、产卵、为害诱导的植物挥发物(HIPVs)以及某些有益微生物、植物营养元素、重金属和一些化学物质均可以引起植物产生抗虫防御警备.防御警备具有抗性高效、持久、环境友好,甚至可以遗传到子代等优点.本文综述了近年来有关植物抗虫防御警备的研究,主要概括了植物抗虫防御警备的一般特征、刺激警备因子和形成机制,并对其在生产实践中的应用前景进行了简要分析,提出了这一领域尚未解决的问题和亟待深入的研究方向.通过合适的方法使植物产生抗虫防御警备可以大大减少杀虫剂的使用,成为害虫综合防治的重要手段.