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2018年 第29卷 第8期    刊出日期：2018-08-20

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摘要 ( 166 )   PDF (461KB) ( 28 )  

研究报告

火烧强度和火后恢复时间对大兴安岭森林土壤有机碳含量的影响

张宇婧, 吴志伟, 顾先丽, 付婧婧, 闫赛佳

2018, 29(8):  2455-2462.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.016

摘要 ( 646 )   PDF (654KB) ( 44 )  

在大兴安岭针叶林生态系统中,林火是驱动森林结构与功能变化的主要因子之一,对土壤碳循环过程产生了深刻影响.本研究在大兴安岭林区选择不同火烧强度(轻度、中度、重度)和火烧年份(1987—2012年)的火烧迹地开展野外调查,分土壤发生层(O层、A层、AB层、BC层、C层)采集样品,采用双因素方差分析和多重比较法,分析了火烧强度和火后恢复时间对森林土壤有机碳含量的影响.结果表明: 中度和重度火烧后,土壤O层有机碳含量呈逐年上升趋势;A、B层土壤有机碳含量在轻、中度火烧后呈逐年下降趋势,其随时间的变化情况为火后3年>火后5年>火后10年>火后10年以上,在重度火烧后的10年之内呈逐年上升趋势,但在火后10年以上又迅速下降;BC层有机碳含量变化无明显规律.

长江中上游地区退耕还林成效监测与评价

刘祖英, 王兵, 赵雨森, 牛香

2018, 29(8):  2463-2469.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.011

摘要 ( 430 )   PDF (920KB) ( 49 )  

将长江中上游地区84个地市级区域作为一个整体,利用GIS综合解译分析归一化植被指数(NDVI)、土地利用类型和数字高程模型(DEM),揭示该区域退耕还林工程所取得的成效.结果表明: 2000—2015年,研究区域NDVI持续增长;与2000年相比,2015年长江中上游地区有2.1%的耕地不再耕种,坡度>35°坡耕地的25%实现了退耕,25°~35°坡耕地的2.7%实现了退耕,中坡度耕地绝大部分实现退耕;耕地主要转变为林地和草地.研究期间,林草覆盖度增加显著,增幅达21.9%;低植被覆盖度的土地面积大幅减少,植被覆盖度小于10%的面积减少95.3%,高植被覆盖度的土地面积显著增加;土壤侵蚀强度总体降低,轻度、强度、极强度等级土壤侵蚀的土地面积均减少10%以上,但剧烈土壤侵蚀状况未得到缓解.研究区森林覆盖率达到60%,但不同时段覆盖度的变化比例存在差异,空间分布不均匀,呈现东部高、西部低的特征,需要继续加强治理.

碳氮添加对草地土壤有机碳氮磷含量及相关酶活性的影响

李焕茹, 朱莹, 田纪辉, 魏锴, 陈振华, 陈利军

2018, 29(8):  2470-2476.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.031

摘要 ( 663 )   PDF (719KB) ( 85 )  

草地土壤有机碳(C)、氮(N)、磷(P)等养分含量和酶活性对草地生态系统能量和养分的保持和供应具有重要作用.氮沉降对草地生态系统土壤有机养分及酶活性产生影响的结果不一致性,碳的同步添加是否会缓解氮沉降造成的负面影响仍不清楚,需要深入探讨.本研究以在内蒙古呼伦贝尔草原开展的碳(葡萄糖)、氮(尿素)添加试验样地为依托(始于2014年5月),探讨碳、氮添加对草地土壤C、N、P含量及相关酶活性的影响及其机制.试验分别设N₀(对照)、N₂₅(施氮25 kg·hm^-2·a^-1)、N₅₀(50 kg·hm^-2·a^-1)、N₁₀₀(100 kg·hm^-2·a^-1)、N₂₀₀(200 kg·hm^-2·a^-1)共5个N添加主处理,C₀(对照)、C₂₅₀(施碳250 kg·hm^-2·a^-1)、C₅₀₀(500 kg·hm^-2·a^-1)3个碳添加副处理,试验样品采于2016年8月.结果表明:高氮添加显著抑制脱氢酶(DHA)和β-1,4-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)活性,与对照相比,其活性分别降低22.3%和12.5%;而氮添加对土壤有机N含量无显著影响,使有机C和有机P含量分别减少6.6%和14.5%.高碳添加缓解了土壤微生物的碳限制,使得脱氢酶(DHA)、β-葡糖苷酶(BG)活性及土壤有机N、有机P含量分别增加15.1%、12.2%、1.9%、2.6%.研究表明,长期过量氮输入抑制土壤微生物活性,造成土壤有机C、有机P的减少,而碳添加提高了微生物及酶活性,使土壤有机N、P含量增加.碳氮耦合添加对草地土壤有机C、N、P的持续供应具有重要意义.

平衡施肥对荒漠区黄冠梨生长与品质的影响

曹刚, 赵明新, 毕淑海, 曹素芳, 王玮, 李红旭

2018, 29(8):  2477-2484.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.010

摘要 ( 475 )   PDF (745KB) ( 21 )  

对荒漠地区丰产期黄冠梨树生长发育特性、果实和叶片矿质元素含量进行分析,探讨平衡施肥对梨果生长和品质的影响,可为梨园确定合理的施肥水平提供理论依据.选取同一园区12年生黄冠梨为试验材料,设置低氮磷高硫(T₁)、中氮磷中硫(T₂)、高氮磷低硫(T₃)3个处理,以常规施肥为对照(CK).结果表明:不同处理对当年生枝和叶片的生长发育影响不大,但在连续施肥第2年后,T₁促进了当年生枝条的生长,枝条长度和粗度比对照分别提高了16.2%和11.4%.连续施肥2年后可以不同程度提高叶片中矿质元素的含量,其中T₁处理叶片Cu、Fe和Zn含量最高,T₂处理Mg和B含量最高,T₃处理P和Mn含量最高.与对照相比,不同施肥处理对果实产量影响均不明显,但对果实品质有较大影响,处理2年后T₂的可溶性糖和维生素C(Vc)含量均显著增加,分别比对照高出4.2%和7.1%,T₃处理有机酸含量最高,而T₁处理的可溶性固形物、可溶性糖和Vc含量均低于对照.果实中Fe含量与可溶性糖含量、果形指数呈显著正相关,分别与单果质量、有机酸和Vc含量呈显著负相关;P含量与果形指数、果实硬度呈显著正相关,与可溶性糖、有机酸和Vc含量呈显著负相关.综上,T₂处理在保证稳产、丰产的前提下,又起到了改善果实品质的作用,可作为荒漠区黄冠梨生产中适宜的施肥措施.

干旱复水对柑橘幼苗叶片光合、叶绿素荧光和根系构型的影响

魏清江, 冯芳芳, 马张正, 苏受婷, 宁少君, 辜青青

2018, 29(8):  2485-2492.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.028

摘要 ( 528 )   PDF (1244KB) ( 35 )  

干旱严重影响柑橘的生长和发育.为探索柑橘对干旱胁迫的响应机制,本试验以抗旱性不同的三湖红橘和三湖化红为材料,通过盆栽控水进行干旱胁迫和复水处理,研究处理后植株叶片光合、叶绿素荧光和根系构型的变化.结果表明: 干旱显著降低了两种柑橘幼苗的净光合作用速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO₂浓度,而三湖红橘的下降幅度更小;复水后,光合参数均有所恢复,但仍低于对照.三湖红橘水分利用率在干旱15 d后开始显著高于对照,而三湖化红除干旱15 d外的其他处理时间均低于对照.干旱提高了两种幼苗的PSII最大光合效率,但抑制了三湖化红的PSII实际光合效率.干旱到一定程度后,两种幼苗的PSII电子传递速率和光化学淬灭均下降,干旱和复水后非光化学淬灭在三湖红橘中下降,但在三湖化红中上升.根系构型分析表明,干旱导致两种幼苗的根表面积和根体积下降,同时抑制了三湖化红的总根长,但能够提高三湖红橘的总根长和总根尖数.进一步分析不同直径的侧根长度发现,三湖红橘的一类侧根长度在干旱胁迫10 d后开始增加,而三湖化红的一类侧根长度在干旱前期没有变化,干旱20 d时显著下降;除三湖红橘的三类侧根外,两种幼苗其余直径等级侧根的生长均受干旱抑制.除总根尖数外,复水后根系生长各参数均没有恢复.干旱对三湖红橘光合性能的影响小于三湖化红,并且前者能够维持更高的水分和光能利用率.干旱后三湖红橘根尖数和细根长度增加,可能有助于提高其对水分的吸收能力.

氮肥对不同无机碳含量土壤二氧化碳释放的影响

于伟家, 李雪松, 陈竹君, 周建斌

2018, 29(8):  2493-2500.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.009

摘要 ( 624 )   PDF (651KB) ( 61 )  

施用氮肥会导致土壤pH值降低,其对不同无机碳含量的土壤二氧化碳(CO₂)释放的影响如何,尚不清楚.采用室内密闭培养试验研究了氮肥及其配施硝化抑制剂(DCD)对不同无机碳含量土壤pH、矿质态氮和CO₂释放的影响.结果表明:与不施氮肥相比,施用氮肥不同程度地降低了水稻土、砂姜黑土、塿土3类供试土壤的pH,提高了土壤碳累积释放量,49 d培养结束时,土壤碳累积释放量分别提高了39.4%、23.4%和71.8%;氮肥配施DCD后显著抑制了土壤硝化作用的进行,至培养结束时,3类供试土壤pH值均显著高于仅施氮肥处理,水稻土、砂姜黑土CO₂平均释放量与仅施氮肥相比无显著性差异,塿土CO₂平均释放量比纯施氮肥平均降低了12.5%.土壤无机碳能有效缓冲由氮肥施入而导致的土壤酸化,氮肥施入后石灰性土壤CO₂释放不仅来源于土壤有机碳的矿化,可能还有一部分来源于无机碳的溶解释放.我国不同地区间土壤无机碳含量各有差异,长期大量氮肥投入下土壤酸化和无机碳库消耗问题应引起足够的重视.

保护性耕作对农田土壤水分和冬小麦产量的影响

丁晋利, 魏红义, 杨永辉, 张洁梅, 武继承

2018, 29(8):  2501-2508.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.005

摘要 ( 506 )   PDF (617KB) ( 22 )  

保护性耕作是提高土壤蓄水保墒能力并增加作物产量的重要农艺措施之一.基于河南省长期定位试验2011—2016年数据,分析不同耕作措施(传统耕作、免耕和深松处理)对土壤水分、作物产量和水分利用效率的影响.结果表明: 2011—2016年免耕和深松耕作处理下冬小麦拔节期平均相对保墒率分别为7.3%和-0.68%,且免耕较传统耕作显著提高了冬小麦拔节期0～60 cm土壤贮水量.与传统耕作相比,免耕提高了冬小麦拔节期、扬花期、灌浆期和成熟期0～100 cm土壤平均含水量,而深松耕作并未明显提高冬小麦拔节期土壤平均含水量.此外,免耕较传统耕作能够显著提高冬小麦产量和水分利用效率,尤其在较干旱年份其增产效果更优.因此,免耕的蓄水保墒及增产效果在较干旱年份明显优于深松耕作.

渭北旱塬兼顾冬小麦产量和环境效益的农田适宜氮肥用量

刘艳妮, 马臣, 于昕阳, 翟丙年, 李紫燕, 王朝辉

2018, 29(8):  2509-2516.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.024

摘要 ( 416 )   PDF (666KB) ( 21 )  

为了明确渭北旱区兼顾冬小麦产量和环境效益的农田系统适宜氮肥用量,通过连续3年的田间试验,研究了冬小麦产量、氮肥利用效率、氮素表观损失和土壤氮素平衡对施氮量的响应.结果表明: 随着氮肥用量的增加,不同年份冬小麦产量均呈现先增加后降低的趋势,而累计氮肥表观利用率表现为显著降低趋势,3季冬小麦均在施氮150 kg·hm^-2时达到相对较高的产量和氮肥表观利用率;随着施氮量的增加,氮肥残留显著增加,当施氮量在75～150 kg·hm^-2时,表观损失量和损失率变化不明显,而施氮超过150 kg·hm^-2,表观损失量和损失率显著增加.综合考虑保证冬小麦既可获得相对较高的产量和氮肥利用率,又能保持收获前后土壤硝态氮库的基本稳定,同时也可将氮肥表观损失降至较低水平,150 kg·hm^-2是渭北旱区冬小麦较为合理的施氮量.

宽幅播种对冬小麦‘泰农18’产量和氮素利用率的影响

初金鹏, 朱文美, 尹立俊, 石玉华, 邓淑珍, 张良, 贺明荣, 代兴龙

2018, 29(8):  2517-2524.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.027

摘要 ( 452 )   PDF (739KB) ( 33 )  

为阐明小麦宽幅播种的增产增效效应,于2015—2016年小麦生育季在泰安、兖州试验点分别采用宽幅播种和常规条播两种播种方式,研究了播种方式对冬小麦‘泰农18’产量和氮素吸收利用的影响.结果表明: 播种方式、试验点及两者的互作效应显著影响冬小麦产量、氮素利用率及其相关指标.在两试验点,相对于常规条播,宽幅播种均可通过提高单株与群体分蘖数和单株成穗数来提高单位面积穗数,实现增产,在泰安、兖州点分别增产22.5%和15.4%;宽幅播种均可通过促进小麦氮素吸收积累、提高氮素吸收效率来提高氮素利用率,在泰安、兖州点氮素吸收效率分别提高27.7%和17.5%,氮素利用率分别提高22.5%和15.4%.泰安点宽幅播种的增效效应尤为显著.生产上采用宽幅播种方式可有效提高冬小麦产量和氮素利用率,实现小麦高产高效栽培.

黑暗诱导衰老对不同年代冬小麦品种旗叶光系统Ⅱ功能的影响

杨程, 张德奇, 杜思梦, 邵运辉, 方保停, 李向东, 岳俊芹, 张素瑜

2018, 29(8):  2525-2531.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.021

摘要 ( 434 )   PDF (875KB) ( 22 )  

小麦品种的更新换代是小麦产量不断提高的重要因素,阐明小麦品种演替过程中不同生理特性的变化对新品种选育具有重要参考价值.旗叶衰老速率快慢是影响小麦产量水平的关键因素,目前对于不同小麦品种衰老过程中旗叶光系统Ⅱ功能的变化规律尚不清楚.本试验选用1941—2014年间河南地区不同时期种植的31个品种,通过黑暗诱导离体叶片衰老,测定旗叶叶绿素荧光诱导动力学参数、叶绿素相对含量的变化,分析了光系统Ⅱ功能的变化规律.结果表明:品种演替过程中旗叶的叶绿素含量逐渐提高,衰老过程中近代品种叶绿素的降解速率低于较早年代品种;旗叶衰老过程中,近代品种荧光诱导动力学曲线的J点上升幅度小于I点;品种更替过程中光系统Ⅱ最大光化学效率和单位面积有活性反应中心数目逐渐增加,但是近代品种降低速率低于较早年代品种.叶绿素含量的变化与未衰老叶片中F_v/F_m没有显著相关性,但是随着衰老程度增加,相关性逐渐增大,且趋势线斜率逐渐提高;光系统Ⅱ单位面积有活性反应中心数目与品种育成时间呈显著正相关,且随着衰老程度增加,相关程度和趋势线斜率均显著提高.综上,小麦品种演替过程中,旗叶叶绿素含量逐渐升高,降解速率逐渐减缓,光合电子传递过程中Q_A到Q_B电子传递的抗衰老能力得到改善,从而减缓了衰老过程中光系统Ⅱ最大光化学效率和有活性反应中心的衰减速率,同时,叶绿素含量的提高和旗叶光系统Ⅱ抗衰老能力的增强也是品种更替过程中产量逐渐提高的重要因素.

微生物肥料对猕猴桃高龄果园土壤改良和果实品质的影响

库永丽, 徐国益, 赵骅, 董天旺, 曹翠玲

2018, 29(8):  2532-2540.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.025

摘要 ( 534 )   PDF (772KB) ( 71 )  

猕猴桃种植年限增加导致的连作障碍使土壤微生物结构失调、土壤酶活性及理化指标降低,进而严重降低了猕猴桃品质和产量.在大田试验条件下,本研究以果农传统施肥为对照,探究两种对猕猴桃幼苗有促生作用的微生物肥料JF和KF(通过无菌苗试验验证促生效果)对猕猴桃不同生育时期(发芽期、开花期、果实膨大期、果实成熟期、次年发芽期)土壤微生物结构、土壤酶活性、理化指标以及果实品质的影响.结果表明:两种微生物肥料均能显著提高猕猴桃果园土壤细菌、放线菌与真菌的比值,改善和平衡土壤微生物群落结构;同时显著提高猕猴桃果园土壤酶活性,其中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶较对照分别高17.9%～83.5%、7.9%～83.0%、7.3%～45.4%和8.1%～140.3%;增强土壤肥力(速效氮、磷、钾、全氮、全磷、全钾、有机质含量显著提高),降低土壤pH(较对照下降0.29～0.34个单位).施用微生物肥料后猕猴桃果实维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白等含量升高,可滴定酸含量下降.因此施用两种微生物肥料均能平衡土壤微生物群落结构,增强土壤肥力,提高猕猴桃果实品质.该研究结果可为微生物肥料在高龄猕猴桃果园的应用提供有力的理论依据.

有机物沟埋还田模式与花后灌水量对玉米光合特性和产量的影响

孟艳, 孙晓涵, 郑宾, 王良, 李增嘉, 李耕, 宁堂原

2018, 29(8):  2541-2550.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.007

摘要 ( 382 )   PDF (792KB) ( 19 )  

有机物沟埋还田与花后灌水配合对增加玉米田保水供水能力,提高玉米花后光合性能、实现节水增产有重要意义.本试验以郑单958为供试材料,设置有机物沟埋还田和花后灌水量两个因素,有机物沟埋还田包括不还田(M₀)、秸秆单还田(M₁)和牛粪秸秆混合还田(M₂)3个还田类型,花后灌水量包括450 mm(W₁)和325 mm(W₂)2个水平,研究了其对玉米穗位叶光合性能、光系统Ⅱ(PSⅡ)效率和产量等的影响.结果表明:与秸秆单还田比较,牛粪秸秆混合还田有效提高了玉米花后光合能力和各器官的干物质积累量;与节水灌溉相比,正常灌溉加强了有机物还田对玉米光合能力的促进作用.牛粪秸秆混合还田与正常灌溉结合可显著提高玉米花后叶片的光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r),降低胞间CO₂浓度(C_i);提高玉米花后叶片PSⅡ的最大光化学效率(φ_po)和捕获的激子将电子传递到电子传递链中Q_A下游的电子受体的概率(Ψ_o);改善花后叶片光能利用率,维持花后叶片较高的光合性能;同时增加花后玉米各器官干物质的量,提高干物质总积累量和转运能力,有利于花后同化物对籽粒的分配,最终获得高产.节水灌溉降低了叶片的光合性能,造成产量的下降;但配合牛粪秸秆混合还田与不还田处理相比,水分利用效率、籽粒增长速率和增产效果均优于正常灌水.这表明牛粪秸秆混合还田与正常灌溉结合可有效提高玉米花后光合性能,增加干物质积累量,促进玉米增产;牛粪秸秆混合还田与节水灌溉结合一定程度上降低了因减少灌溉量造成的减产.

长期不同施氮量下冬小麦-夏玉米复种系统土壤硝态氮累积和淋洗特征

翁玲云, 杨晓卡, 吕敏娟, 辛思颖, 陈帅, 马文奇, 魏静

2018, 29(8):  2551-2558.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.026

摘要 ( 491 )   PDF (777KB) ( 30 )  

冬小麦夏玉米是华北平原主要的粮食作物,其集约化的农业种植体系虽然普遍实现了粮食的高产,但氮肥常年大量施用会造成土壤深层硝态氮累积、淋洗等问题.本文以河北清苑冬小麦-夏玉米复种体系为研究对象,设置不同施氮量(N₀、N₁₀₀、N₁₈₀、N₂₅₅、N₃₃₀,分别表示施氮0、100、180、255、330 kg·hm^-2),于2010—2016年开展6个周期定位试验,研究不同施氮量对土壤硝态氮累积和淋洗的影响.结果表明: 在12季冬小麦和夏玉米收获期各处理产量存在显著差异,土壤硝态氮含量表现为冬小麦季累积、夏玉米季淋洗的特点,且90和180 cm土层硝态氮累积量均表现为 N₃₃₀>N₂₅₅>N₁₈₀>N₁₀₀>N₀.从土壤剖面分布看,硝态氮可淋洗至990 cm的深层土壤中,且出现6个累积峰,同时土壤硝态氮累积峰随施氮量增加而下移,N₃₃₀处理累积峰最深在840 cm处.从各土层累积量的分配看,5个处理0～90 cm硝态氮累积量占比在10%左右,大部分都在90 cm以下,不能被植物利用.可见,夏玉米季硝态氮淋洗严重,施氮量越高,土壤硝态氮残留量越大,向土壤深层淋洗量也越多,由此带来的对地下水的污染风险应该引起重视.从产量与硝态氮累积情况来看,N₁₈₀为最优处理.

大气CO₂浓度升高对不同层次水稻土有机碳稳定性的影响

陈栋, 郁红艳, 邹路易, 滕跃, 朱春梧

2018, 29(8):  2559-2565.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.008

摘要 ( 421 )   PDF (585KB) ( 31 )  

研究大气CO₂浓度升高对不同层次土壤有机碳(SOC)稳定性的影响对深入理解高浓度CO₂下SOC转化具有重要意义.以FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)平台长期定位试验水稻土为研究对象,通过SOC物理分级及矿化培养试验,研究大气CO₂浓度升高对稻田SOC含量、颗粒有机质(POM)含量、SOC矿化强度和酶活性变化的影响,探讨CO₂浓度升高对不同层次稻田SOC稳定性的影响.结果表明:大气CO₂浓度升高对表层SOC含量无显著影响,但使表层土壤POM-C显著增加了93.7%,同时使表层土壤蔗糖酶和多酚氧化酶活性分别提高了61.1%和83.7%,从而降低了表层SOC稳定性;大气CO₂浓度升高对深层SOC含量及其稳定性均无显著影响.研究结果将有助于评估土壤固定和储备碳的能力,为今后温室效应下农田管理提供科学依据.

不同施氮量对晚稻抵御抽穗扬花期低温的影响

曹娜, 熊强强, 陈小荣, 贺浩华, 朱昌兰, 傅军如, 才硕, 徐涛

2018, 29(8):  2566-2574.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.022

摘要 ( 538 )   PDF (776KB) ( 37 )  

以超级杂交晚稻品种五丰优T025为材料,设置4种施氮水平,低氮(N₁,90 kg N·hm^-2)、正常氮(N₂,180 kg N·hm^-2)、高氮(N₃,250 kg N·hm^-2)和超高氮(N₄,330 kg N·hm^-2),研究了抽穗扬花期低温条件下不同施氮量对晚稻生长发育、产量形成和相关生理特性的影响. 结果表明:遇低温条件下,各处理产量均有不同程度的下降,以N₂产量最高, N₁最低, N₃和N₄居中, N₃、N₄单株有效穗数、每穗总粒数均较高,但结实率和收获指数均显著下降;随施氮量增加,包穗率、总干物质量和叶绿素含量有不同程度的升高,而穗部干物质量则以N₂最多;低温来临后,各处理叶绿素含量、净光合速率(P_n)和蒸腾速率(T_r)均有不同程度的下降, N₃、N₄的P_n、T_r较N₂降幅更大;各处理游离脯氨酸、丙二醛含量和过氧化物酶活性均一定程度上升高,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和可溶性蛋白含量下降,以N₃、N₄的变化幅度最为显著.表明高氮量不利于晚稻抵御抽穗扬花期低温,生产上应避免氮肥施用失当,双季晚稻施氮量以不超过180 kg·hm^-2为宜.

纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长和氮代谢的影响

谷端银, 王秀峰, 高俊杰, 焦娟, 刘中良, 张艳艳

2018, 29(8):  2575-2582.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.029

摘要 ( 563 )   PDF (810KB) ( 41 )  

为研究纯化腐植酸(PHA)在不同水平氮胁迫下对黄瓜植株生长和氮代谢的影响,探明PHA对逆境胁迫的缓解作用机制,采用水培方式,选用新泰密刺为供试品种,以正常氮水平(11 mmol·L^-1 NO₃^-)为对照,进行低氮(1.0 mmol·L^-1 NO₃^-)和高氮(101 mmol·L^-1 NO₃^-)胁迫处理,研究纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长和氮代谢的影响.结果表明: 低氮和高氮胁迫均抑制了黄瓜幼苗生长,株高、茎粗、叶面积、干物质积累量均低于正常氮水平处理.施用纯化腐植酸促进了正常氮水平及低氮胁迫下黄瓜干物质积累,在高氮胁迫下差异不显著.PHA影响了黄瓜幼苗NO₃^-的吸收,呈低氮下促进、高氮下抑制吸收的趋势;PHA显著降低了低氮、高氮胁迫下根系和叶片中的铵态氮含量;与正常氮水平相比,低氮、高氮胁迫下根系和叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性及根系中亚硝酸还原酶(NiR)活性均显著降低,PHA不同程度地提高了NR、NiR、GS、GOGAT、GDH活性,还提高了根系和叶片中游离氨基酸、可溶性蛋白的含量.综上,添加PHA缓解了氮胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制作用.

土壤盐分对Bt棉铃壳中Bt蛋白含量和氮代谢生理的影响

王永慧, 陈建平, 孙艳茹, 张祥, 陈德华

2018, 29(8):  2583-2589.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.030

摘要 ( 415 )   PDF (707KB) ( 18 )  

为探讨土壤盐分对转Bt基因抗虫棉棉铃抗虫性的影响,以2个Bt棉品种‘新棉33B’(盐敏感)和‘中07’(耐盐)为试验材料,设置5个土壤盐分水平(0、0.15%、0.30%、0.45%和0.60%),采用盆栽法研究了不同土壤盐分下Bt棉盛铃期铃壳Bt蛋白含量变化及氮代谢生理特征.结果表明: 铃壳中Bt蛋白含量随土壤盐分的升高而降低,与对照相比(0%),盐敏感型品种在土壤盐分0.15%、耐盐型品种在0.30%以上时,铃壳中Bt蛋白含量显著下降.相同土壤盐分水平下,花后30 d(DPA)铃壳Bt蛋白含量下降幅度明显大于10 DPA.在铃壳Bt杀虫蛋白含量下降显著时,其可溶性蛋白含量明显下降,硝酸还原酶(NR)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性显著下降;游离氨基酸含量、蛋白酶和肽酶活性在土壤盐分0.30%以上时显著增加.以上结果说明,土壤盐分影响铃壳的氮代谢,从而引起Bt蛋白合成减弱,中度以上土壤盐分水平会引起Bt蛋白分解加强,从而导致杀虫蛋白表达水平进一步下降.

基于蛋白质组学的高温干旱下Bt棉杀虫蛋白表达下降机制

张祥, 梁潘潘, 韦陈华, 邓国强, 王剑, 彭盛, 陈媛, 陈德华

2018, 29(8):  2590-2600.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.006

摘要 ( 454 )   PDF (4213KB) ( 29 )  

研究高温干旱对Bt棉杀虫蛋白含量的影响及其蛋白质表达差异,可为Bt棉抗虫性安全表达提供理论参考.本研究以转基因抗虫棉泗抗3号为材料,设计38 ℃、土壤含水量为最大持水量40%处理(HD)和32 ℃、最大持水量60%处理(CK).使用非标定量(label-free)蛋白质组学技术分析HD处理后Bt棉棉铃中蛋白表达差异.结果表明:与CK相比,HD处理后Bt棉棉铃中杀虫蛋白下降了38.2 ng·g^-1 FM,且差异达到显著水平.HD处理有83种蛋白质比CK显著或极显著上调,104种蛋白质显著或极显著下调;新出现蛋白质122种,不表达167种.京都基因和基因组百科全书通路分析表明,两者的差异蛋白富集通路有14条受到显著影响,其中与Bt棉杀虫蛋白合成有关的通路可能有3条,分别为碳水化合物消化吸收、蛋白外运、内质网的蛋白质加工等.碳水化合物消化吸收途径中,HD处理后泗抗3号水解淀粉能力上升,但催化已糖、葡萄糖、果糖磷酸化能力下降;蛋白质外运通路中,HD处理后肽链合成未受明显影响,但合成的肽链向内质网内转移加工过程受到限制;内质网蛋白质加工通路中,HD处理棉铃中泛素介导的蛋白酶体降解能力加强.

帽儿山地区1983—2016年森林景观空间点格局及其关联动态性

孙云霞, 刘兆刚, 董灵波

2018, 29(8):  2601-2614.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.012

摘要 ( 404 )   PDF (2372KB) ( 36 )  

研究森林景观空间格局及其动态,对于维持森林生态系统的稳定性以及森林经营方案的制定具有重要意义.基于帽儿山实验林场1983、1993、2004和2016年共4期二类调查数据,利用Programita软件(2010版)中的O-ring统计方法对该林场的森林景观空间格局及其关联性动态进行定量分析.结果表明: 1983—2016年间,区域内软阔混交林所占面积比例均呈下降趋势,天然蒙古栎林景观所占面积比例先增加后降低,而硬阔混交林、落叶松人工林、樟子松人工林所占面积比例呈增加趋势.研究期间,软阔混交林、硬阔混交林、天然蒙古栎林的空间聚集尺度均呈减小趋势,聚集分布的范围由0～7 km缩小到0～3 km,之后随着尺度范围的增大逐渐转变为随机分布或均匀分布;落叶松人工林在较小尺度范围均表现为聚集分布,而随着尺度范围增大表现为随机分布或均匀分布,且均匀分布的尺度范围逐渐增大、随机分布的尺度范围逐渐变小;樟子松人工林聚集分布的尺度虽然也集中在小尺度范围内(0～4 km),但分布范围呈显著增大趋势.总体上,大部分景观类型之间的空间关联性在小尺度范围内呈现负关联性,随着尺度增大逐渐变为无关联性或正关联性;仅少数景观类型间(如1983年落叶松人工林与樟子松人工林)的关联性在小尺度范围内为正关联性,随着尺度范围增大逐渐变为无关联性.1983—2016年间,各景观类型之间的空间关联性动态呈现不同的变化规律,是帽儿山地区各项经营管理措施的综合体现.

喀斯特典型集水区土壤水解酶活性空间异质性及其影响因素

刘烁, 王秋兵, 史文娇, 张心昱

2018, 29(8):  2615-2623.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.023

摘要 ( 507 )   PDF (2366KB) ( 31 )  

土壤酶是指示土壤质量的敏感指标,目前土壤酶活性的空间异质性及其影响因素还不清楚.本研究运用地统计学、普通克里格插值、单因素方差分析和相关分析,分析了贵州喀斯特小流域0～10 cm土壤β-1,4-葡糖苷酶(βG)、β-1,4-木糖苷酶(βX)、纤维素二糖水解酶 (CBH)、β-1,4-乙酰基-葡糖胺糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP)活性的空间异质性及其影响因素. 结果表明: 6种土壤水解酶活性分别具有不同的空间异质性,其中βX、CBH和AP最优理论模型为球状模型,βG和NAG最优理论模型为高斯模型,LAP最优理论模型为指数模型. βG、βX、CBH、NAG和LAP的结构方差比C/(C₀+C)分别为99.9%、99.9%、99.9%、76.3%和96.6%,具有强空间自相关性,受地形因素的影响较小.AP的C/(C₀+C)为50.0%,具有中等空间自相关性,较易受到随机因素的影响.各水解酶活性的变程均大于采样距离,表明本研究采样方法能够反映土壤酶活性在小集水区尺度的空间变异特征. 土地利用类型对NAG和AP影响显著,坡位对AP影响显著. AP与pH呈显著负相关,除NAG外,其他水解酶活性均与pH呈显著正相关.本研究为了解喀斯特典型集水区土壤水解酶的空间分布机理提供了依据.

5种干旱指数在吉林省农业干旱评估中的适用性

穆佳, 邱美娟, 谷雨, 任景全, 刘洋

2018, 29(8):  2624-2632.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.014

摘要 ( 620 )   PDF (4877KB) ( 43 )  

干旱是对吉林省农业生产影响最大的气象灾害,干旱指数能够表征农业旱情,但不存在普遍适用的干旱指数,开展干旱指数在吉林省农业干旱评估中的适用性研究具有重要的现实意义.基于1961—2014年吉林省的逐日气象数据、土壤水分资料和历史旱情统计信息,选取典型干旱年和典型干旱区,评估了降水量距平百分率(PA)、相对湿润度指数(MI)、作物水分亏缺距平指数(CWDIa)、帕默尔干旱指数(PDSI)和气象干旱综合指数(MCI)共5种干旱指数在吉林省农业干旱评估中的适用性.结果表明:对于1997和2007年两个典型旱年,MI对农业旱情的评价结果与旱情记录较一致,PA和MCI次之.对于吉林省典型旱区(西部通榆、中部梨树、东部和龙),MI和PDSI对农业旱情的评估较好.在农作物生长季,PA较适用于评价4、7和8月的旱情,MI较适用于评价4、5和9月的旱情,CWDIa只适用于评价5月的旱情,PDSI对6—9月的旱情均有一定的指示作用,MCI适用于5—8月的农业干旱过程评估.从农业干旱发生范围来看,MI、PDSI和MCI较适用于评估吉林省西部旱情,PDSI较适用于评价吉林省中部旱情,PA、PDSI和MCI较适用于评估吉林省东部旱情.

高集约化农业景观中不同利益相关者的景观偏好

汤茜, 冯舒, 梁国付, 丁圣彦

2018, 29(8):  2633-2640.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.015

摘要 ( 434 )   PDF (1950KB) ( 21 )  

集约化农业是现代农业的生产经营方式,在提高农田单位面积产量的同时却带来了一系列环境和生态问题,限制了农业的可持续发展.景观偏好是景观生态学中探讨不同利益相关者对景观产生不同喜好的研究,能够反映人类的主观感受及其产生的行为对景观造成的影响.本文以河南省封丘县农业景观为例,通过问卷调查和其他相关方法综合分析了不同利益相关者所偏好的景观特征以及产生差异的原因,并为将来研究区农业景观的发展提出建议.结果表明: 封丘县的当地利益相关者更偏好简单规则且容易管理的景观要素,强调农业景观的生产及经济功能;专家和当地环保人士更偏好多功能兼具的景观要素,以及高异质性的复杂景观构型,倾向于发展多功能农业景观;文化程度、专业背景、受访者类别等因素均对研究区利益相关者的景观偏好存在明显影响.政府的决策行为、经济补偿程度、生态农业技术支持是影响并决定研究区景观结构和功能发生演变的重要因素.

云南断陷盆地喀斯特4种典型种植模式的能值分析

邹志刚, 张浩, 曾昭霞, 张建云, 赵杰军, 包松莲, 曾馥平

2018, 29(8):  2641-2650.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.020

摘要 ( 589 )   PDF (1015KB) ( 31 )  

准确评价断陷盆地的典型种植模式,可为当地提供科学的种植指导.本研究运用能值分析的方法,对云南省蒙自市万寿菊种植模式、石榴种植模式、石榴+草+羊模式与传统的玉米种植模式进行对比,分析了这些石漠化治理模式的生态效益和经济效益.结果表明:石榴种植模式[环境负载率(ELR)为13.80,能值恢复率(ERR)为0.41]和万寿菊种植模式(ELR为0.30,ERR为-2.87)的生态效益低于传统的玉米种植模式(ELR为1.30,ERR为4.64),但是它们的单位净经济效益(EPBU)分别为玉米种植模式的3.05和59.98倍,说明前两者的经济效益都超过玉米模式;石榴+草+羊种植模式的生态经济效益最高.添加牧草+牲畜子系统到石榴种植模式能够使石榴+牧草+牲畜的种植模式同时拥有较高的生态效益(ELR为4.95,ERR为0.63)和经济效益(EPBU为玉米模式的71.38倍).建议当地政府增加对万寿菊模式和石榴+草+羊模式的技术支持,包括优化肥料投入结构、作物种植和牲畜养殖工艺;同时,政府可为果品和鲜花的采摘建立短期的劳务市场.

未来气候变化对重庆榨菜种植适宜区的影响

李宏群, 刘晓莉, 汪建华, 符勇耀, 丁世敏, 谢汪洋, 张静

2018, 29(8):  2651-2657.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.018

摘要 ( 452 )   PDF (1122KB) ( 30 )  

榨菜为十字花科植物,是我国特有的经济作物,气候因子是影响榨菜种植分布的重要因素.通过收集榨菜分布的279个坐标点和22个高分辨率环境因子图层,利用MaxEnt模型进行重庆榨菜种植区预测,并基于该模型预测政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5气候情景下21世纪50和70年代榨菜种植区分布范围.结果表明: MaxEnt模型的预测效果为优秀,其中,最湿月份降水量(贡献率为30.2%).年均温变化范围(17.2%)、最冷月份最低温(9.6%)、等温性(9.1%)、昼夜温差月均值(8.1%)和平均最高温度(7.5%)6个因子为主导因子,累积贡献率高达81.7％,且其各主导因子阈值分别为173～183 mm、27.2～28.3 ℃、1.8～3.8 ℃、22.5～24 ℃、6.2～6.8 ℃和14.8～18.0 ℃.在当前气候条件下,榨菜的适宜种植区比例为4.2%,主要集中在重庆涪陵的东北、西部和东部、长寿的东部和南部、垫江的南部和东南部、丰都的西北部和北部、忠县的东南部区域,以及武隆和南川的少部分区域等,中度适宜种植区面积比例为6.3%.在RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5气候情景下,预测21世纪50年代榨菜适宜生境的比例下降,分别为2.7%、3.8％、3.1％和3.2％;21世纪70年代比例也下降,分别为3.1%、3.7％、3.5％和2.9％,而中度适宜种植区的比例有所上升.

丹江口水库动库容估算及其变化

刘海, 武靖, 殷杰, 王敏, 陈晓玲

2018, 29(8):  2658-2666.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.013

摘要 ( 505 )   PDF (2423KB) ( 67 )  

丹江口水库库容的动态变化研究,对保障中线工程调水有重要意义.针对丹江口水库库容实测复杂、短期波动明显的问题,选用Landsat和HJ卫星数据,结合库区数字高程模型(DEM)数据,构建了动库容提取的新方法,提取了水库2000—2016年逐月库容动态信息,分析了引起库容动态变化的影响因素及其对调水的影响.结果表明: 在研究期间,丹江口水库最大库容为192.16亿m³,最小库容为79.74亿m³,平均库容为112.04亿m³;南水北调中线一期工程通水后,丹江口水库库容呈逐步增加趋势;从月际平均库容来看,5—10月逐渐增大,10—12月呈波动变化,12月至次年5月逐渐减小.周期性的人为调蓄和气候变化是库容变化的驱动力;在合理调度水库水量下,丹江口水库可满足一期调水需要.

极值分布理论在广东寒害重现期预测中的应用

唐力生, 王华, 刘蔚琴, 柳晔

2018, 29(8):  2667-2674.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.019

摘要 ( 399 )   PDF (992KB) ( 32 )  

寒害是广东省继洪涝、台风之后的第三大灾害性天气,预测寒害重现期对科学防寒减灾具有实际意义.本研究基于广东省86个县(市)气象站1961—2015年冬季(12月—翌年2月)逐日气象资料,以积寒指数为寒害指标,采用Gumble分布、Weibull分布、对数正态分布和Pearson-Ⅲ型分布4个模型对各站寒害极值进行概率分布拟合,并检验筛选最优模型,计算不同重现期的寒害极值.结果表明: 广东省86个县(市)气象站中,有77个站适用Pearson-Ⅲ型分布,8个站适用对数正态分布,1个站用Gumble分布拟合最佳,Weibull分布函数不适用于广东寒害极值分布的拟合.根据各站最优拟合分布函数,预测广东86个站点10、25、50和100年寒害重现期,其相对误差均较小(≤6%);其多年一遇的积寒极值呈明显的纬向分布特征,表现为北多南少,与寒害发生过程中最低气温、平均气温、降温幅度等分布特征一致.研究成果可为广东相关行业科学防寒提供依据.

基于生态敏感性和生态系统服务价值的昌黎县生态廊道构建

汤峰, 张蓬涛, 张贵军, 赵丽, 郑宇, 魏明欢, 简卿

2018, 29(8):  2675-2684.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.017

摘要 ( 563 )   PDF (2934KB) ( 110 )  

生态廊道的作用在于提供生物迁徙的路径、促进不同栖息地之间的物种交流.廊道的构建能够减轻因城市化速度加快导致景观破碎化带来的危害,对生物多样性的保护具有十分重要的意义.本文以昌黎县为研究区,以2015年土地利用现状为基础,采用生态敏感性评价和生态系统服务价值分析的综合结果确定生态源地,然后基于最小累积阻力模型(MCR)和最小成本路径方法生成潜在廊道,根据重力模型对关键廊道进行识别,最终得到研究区包括4条重要廊道和2条一般廊道在内的生态廊道体系,旨在促进昌黎县生态廊道建设工程的科学实施和保护生物多样性.结果表明:研究区生态敏感性总体一般,生态系统服务价值总体较差,两者均呈现出四周高于中间的特点.生态源地主要分布在北部碣石山风景区、东部滨海国有林场和西部水源保护地这3个区域,与研究区生态环境建设与保护规划(2011—2030年)确定的自然保护区高度吻合.研究区生态廊道总长112.66 km,其中,重要廊道47.61 km,一般廊道65.05 km,廊道的最佳宽度范围为30～60 m,生态廊道与生态源地大致构成了一个环形闭合区域,能够有效促进生物物种的迁徙和物质能量的交流.

河流山区段水生态安全评估——以太子河为例

李梦娣, 范俊韬, 孔维静, 张远, 迟明慧

2018, 29(8):  2685-2694.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.033

摘要 ( 436 )   PDF (6113KB) ( 40 )  

河流山区段上游地区的水生态状况直接影响着流域整个水系生态系统的安全.本研究以生态安全评估模型PSFR(压力-状态-功能-响应,Pressure-State-Function-Response)框架为基础,选取辽宁太子河上游山区段为研究区域,结合太子河流域山区段河流的特征,构建了包括4个方案层、11个要素层和23个指标层的评估指标体系,从水生态压力、水生态状态、生态功能和社会响应4个方面,对太子河流域山区段进行河流生态安全评估.评估结果显示,在5种安全等级标准下,研究区内35个子流域的水生态安全状态有3种:不安全状态、基本安全状态和较安全状态,未出现极不安全和非常安全状态.其中,处于不安全状态的子流域有9个,比例为25.7%;处于基本安全状态的子流域有22个,占总流域的62.9%;处于较安全状态的子流域有4个,只占11.4%.表明太子河流域山区段水生态安全的主要压力来自于农业活动.流域栖息地环境质量下降、水质恶化及生境面积的衰退,导致河流生态系统的生态功能受损,河流水体内珍稀和特有物种减少、生物多样性降低,从而威胁河流生态系统的完整性,影响整体水生态安全.本研究结果能诊断流域内影响河流水生态安全的主要因子,为河流生态修复提供科学决策依据.

子午岭人工林土壤微生物生物量及酶活性

白雪娟, 曾全超, 安韶山, 张海鑫, 王宝荣

2018, 29(8):  2695-2704.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.001

摘要 ( 530 )   PDF (783KB) ( 36 )  

数十年来,黄土高原的生态恢复取得了显著的效益,不仅遏制了当地的土壤流失,改善了土壤质量,同时也减少了向黄河的输沙量.但是,区域森林物种和群落演替还远未得到充分发展.子午岭林区及其高度发达的森林群落,作为先进的生态区,可以将实践经验和知识借鉴到中国黄土高原的其他地区,有助于确定最有效的人工林树种,以便今后更好地进行生态恢复.为了系统地了解典型的当地树种对土壤性质的潜在影响,本研究以黄土高原子午岭天然次生林区生长状况较好的人工林(刺槐、油松和侧柏)为研究对象,并以子午岭林区顶极群落辽东栎天然林为对照,这4种林型具有较一致的树龄(25年)、立地条件等.采用传统方法测定4种乔木林0～20 cm土壤理化性质、土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)和土壤微生物生物量碳、氮.结果表明: 1)土壤蔗糖酶活性为16.94～64.49 mg·g^-1·24 h^-1,脲酶活性为0.15～0.26 mg·g^-1·24 h^-1,碱性磷酸酶为0.65～1.23 mg·g^-1·24 h^-1,且侧柏土壤的3种酶活性均显著高于刺槐和油松土壤.从3种酶活性几何平均值来看,侧柏土壤酶活性甚至高于辽东栎;2)土壤微生物生物量碳、氮变化范围分别为247.37～529.84 mg·kg^-1、41.48～77.91 mg·kg^-1,均为侧柏>油松>刺槐,且侧柏显著高于油松和刺槐.辽东栎土壤微生物生物量碳高于侧柏,而微生物生物量氮低于侧柏,但差异均不显著;3)油松土壤溶解性碳、氮含量较高,甚至高于土壤微生物生物量碳、氮,说明油松土壤中溶解性有机物是较微生物生物量更主要的活性养分;4)土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关性,刺槐和油松土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别与土壤有机碳、全氮和全磷含量呈显著正相关;5)主成分分析结果表明,植被类型对土壤微生物生物量碳和氮、有机碳、全氮、碳磷比、氮磷比、脲酶影响较大,土壤微生物生物量碳、氮、碳磷比、氮磷比和氮与磷呈负相关,土壤溶解性碳、氮与碳氮比呈负相关.表明侧柏是较油松和刺槐更适用于南部森林带的造林树种.

长期围封和自由放牧对高寒草甸土壤微生物群落结构及碳源代谢多样性的影响

薛亚芳, 宗宁, 何念鹏, 田静, 张永清

2018, 29(8):  2705-2712.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.004

摘要 ( 456 )   PDF (590KB) ( 33 )  

土壤微生物群落结构和代谢多样性对于维持草地生态系统的功能和稳定性具有重要意义.本研究运用磷脂脂肪酸法(PLFA法)和Biolog微平板技术,研究了青藏高原长期围封和自由放牧2种草地利用方式下的土壤微生物群落结构和群落碳代谢多样性的差异以及影响机制.结果表明: 1)长期围封和自由放牧草地上的土壤微生物群落结构和碳代谢多样性存在显著差异;2)长期围封显著增加了土壤中总PLFA、细菌、真菌和放线菌生物量;3)长期围封草地土壤微生物的碳代谢活性、多样性和丰富度高于自由放牧草地,而均匀度低于放牧草地;4)与自由放牧相比,长期围封显著增加了土壤微生物对聚合物类、糖类、羧酸类、胺类碳源的利用;5)冗余分析表明,植被盖度显著影响了微生物的群落结构和碳代谢多样性.长期围封草地的土壤微生物量、碳代谢多样性指数和丰富度均高于自由放牧土壤,表明长期围封有利于提高草地生态系统中土壤微生物群落及其对碳源代谢的多样性.

膜下滴灌不同灌水控制下限对设施土壤团聚体养分、酶活性和球囊霉素含量的影响

马建辉, 叶旭红, 韩昌东, 王丹蕾, 张玉玲, 虞娜, 邹洪涛, 张玉龙

2018, 29(8):  2713-2720.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.039

摘要 ( 528 )   PDF (886KB) ( 24 )  

灌溉是设施土壤水分的主要来源,但膜下滴灌条件下设施土壤团聚体养分、酶活性和球囊霉素的分布特征等缺乏系统的研究.本文以连续6年不同灌水下限20 kPa(D₂₀)、30 kPa(D₃₀)和40 kPa(D₄₀)下的膜下滴灌设施土壤为研究对象,分析了灌水下限对土壤团聚体稳定性及其脲酶、蔗糖酶、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和球囊霉素(GRSP)含量的差异.结果表明:不同灌水下限显著影响各粒级团聚体的分布,其中与D₂₀和D₄₀相比,D₃₀显著减少了微团聚体(<0.25 mm)含量,促进了大团聚体(>0.25 mm)的形成;且在D₃₀处理下土壤团聚体的稳定性也显著提高,表现为水稳性团聚体平均质量直径(MWD)分别比D₂₀和D₄₀提高了26.4%和13.4%.不同团聚体中的碳、氮、磷及GRSP含量也显著不同,SOC、TN、TP、GRSP含量在2～1 mm、1～0.25 mm、< 0.053 mm粒径中含量较高.总体来说,1～0.25 mm粒径团聚体SOC、TN、TP对全土的贡献率最高,分别达46.5%、53.3%、37.7%.不同团聚体中脲酶和蔗糖酶活性随粒径减少而逐渐增加,其中D₃₀和D₄₀处理显著增加了土壤团聚体酶活性,且1～0.25 mm粒径团聚体对全土酶活性的贡献率最高,分别达38.7%、41.2%.相关分析结果表明,土壤团聚体MWD与GRSP、SOC和脲酶活性之间呈显著正相关,且GRSP含量与SOC和脲酶活性也呈极显著正相关.综上,将土壤水吸力30 kPa设为灌水下限,有利于提高设施土壤团聚体稳定性,并增强团聚体对其中养分、酶活性和球囊霉素的保护作用.

黄泥田土壤真菌群落结构和功能类群组成对施肥的响应

聂三安, 王祎, 雷秀美, 赵丽霞, 林瑞余, 王飞, 邢世和

2018, 29(8):  2721-2729.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.003

摘要 ( 556 )   PDF (547KB) ( 59 )  

研究长期不同施肥黄泥田土壤真菌群落组成和功能特性,深入认识真菌对不同施肥的响应机理,可以为合理施肥和保证农田土壤健康发展提供科学依据.设置不施肥(CK)、单施无机肥(NPK)、无机肥配施农家肥(NPKM)、无机肥加秸秆还田(NPKS)4个处理,采用Illumina高通量测序和FUNGuild对不同施肥处理下黄泥田土壤真菌群落结构和功能群进行分析.结果表明:从门水平上看,土壤真菌群落主要由子囊菌、担子菌和接合菌构成,且以子囊菌为主(47%~74%).NPKM和NPKS处理中子囊菌的相对丰度分别为49%和47%,显著低于CK(71%)和NPK(74%)处理,从目水平上看,减少的主要为肉座菌、格孢腔菌和散囊菌.NPKM和NPKS处理担子菌相对丰度分别为18%和28%,高于CK(14%)和NPK(10%)处理,从目水平上看,增加的主要为银耳菌、糙孢伏革菌和伞菌.与CK相比,单施无机肥降低了担子菌含量.不同施肥处理均在一定程度上增加了接合菌门的丰度,从目水平看,以内囊霉菌和粪蛙霉菌为主.NPK处理真菌α多样性指数显著低于其他处理,NPKM和NPKS处理的丰富度指数(Chao1和ACE)高于CK和NPK处理.不同处理之间真菌的营养类型以腐生营养型为主(48%~57%),NPKM和NPKS处理的共生营养型真菌相对丰度为17%,显著高于CK和NPK处理,增加的以丛枝菌根真菌、外生菌根真菌为主.NPK处理动物病原菌含量(10%)显著高于其他处理.冗余分析(RDA)结果表明,土壤含水量、孔隙度和盐度是影响真菌群落结构和功能类群组成的主要因子,其次为有机质和总氮.长期单施无机肥降低真菌种群多样性,增加致病菌含量,不利于土壤健康,而有机无机肥配施可在一定程度上提高真菌种群丰富度指数和共生真菌比例,有利于保持黄泥田稻田土壤健康的生态环境和真菌群落的多样性.

养猪场空气中抗性基因和条件致病菌污染特征

刘长利, 郑国砥, 王磊, 陈同斌, 邵珠泽, 陈琳

2018, 29(8):  2730-2738.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.037

摘要 ( 570 )   PDF (598KB) ( 33 )  

养殖场空气中含有较高浓度的抗生素抗性基因和条件致病菌,对人畜健康具有潜在威胁.采用中流量TSP采样器在某养猪场的生活区、猪舍内和猪舍外3个地点分别采样24 h和48 h,并采集猪舍内的饲料、粪便和饮水添加剂样品.采用普通PCR检测样品中的3类抗生素抗性基因(大环内酯类、β-内酰胺类、四环素类各3个基因)和7种致病菌/条件致病菌基因(弯曲杆菌属、产气荚膜梭菌、肠球菌属、大肠杆菌、小肠结肠炎耶尔森菌、葡萄球菌属和猪链球菌);选取检出率较高的6种基因,采用荧光定量PCR对其浓度进行测定.结果表明: 空气中大环内酯类抗性基因检出了3个,四环素类检出了2个,肠球菌、大肠杆菌、小肠结肠炎耶尔森菌、葡萄球菌等4种条件致病菌在空气样品中和饮水添加剂中都被检测到.绝大部分目的基因的浓度均在10⁴ copies·m^-3以上,并且猪舍附近浓度远高于生活区;猪场内主要的抗生素抗性基因和条件致病菌的可能来源是猪粪便和饮水添加剂.在养猪场内采样24 h即可满足PCR检测要求;在生活区采样48 h的采样效率高于采样24 h,而在猪舍外和猪舍内采样24 h的效率高于采样48 h.

生活污水尾水灌溉对麦秸还田水稻幼苗及土壤环境的影响

刘雅文, 薛利红, 杨林章, 王悦满

2018, 29(8):  2739-2745.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.034

摘要 ( 484 )   PDF (784KB) ( 32 )  

通过盆栽试验研究了麦秸还田下生活污水尾水灌溉对水稻幼苗和土壤环境的影响.测定了不同处理水稻幼苗根系形态、根系活力、分蘖、株高、干物质累积量、土壤亚铁、有机酸、酶活性.结果表明: 与自来水灌溉相比,不施化肥氮时,生活污水尾水灌溉显著提高了水稻移栽后41 d的分蘖数和根系活力;正常施氮肥时,生活污水尾水灌溉显著促进了水稻根系和植株生长,根长、根表面积、根体积、根系活力、水稻分蘖数和干物质累积量均显著高于自来水灌溉处理.生活污水尾水灌溉处理显著降低了土壤Fe²⁺和有机酸含量,土壤脲酶、过氧化氢酶活性等显著提高.生活污水尾水灌溉和施氮耦合能有效缓解秸秆还田初期对水稻幼苗生长的不利影响,改善水稻生长状况,提升土壤肥力和质量.

铜陵新桥矿区周边农田土壤汞含量分布特征及其污染评价

匡盈, 方凤满, 李养兵, 林跃胜, 姚有如, 吴明宏, 武慧君, 王月

2018, 29(8):  2746-2752.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.038

摘要 ( 429 )   PDF (730KB) ( 31 )  

为了解矿业活动对农田土壤Hg富集的影响,采集铜陵市新桥矿区周边村庄(新建村、叶湖村、新湖村、湖城村)农田土壤样品.应用原子荧光光度计测定土壤总汞(THg)及各形态汞含量,采用地累积指数法评价污染水平.结果表明:新桥矿区周边农田土壤中总汞的平均浓度为(0.137±0.078) mg·kg^-1,超过铜陵市土壤背景值.4个村庄的土壤总汞平均浓度为新建村(0.221 mg·kg^-1)>新湖村(0.118 mg·kg^-1)>叶湖村(0.115 mg·kg^-1)>湖城村(0.096 mg·kg^-1).其中新建村不同形态汞的平均含量顺序为残渣态(0.036 mg·kg^-1) >碱溶态(0.031 mg·kg^-1) >过氧化氢溶态(0.022 mg·kg^-1)>酸溶态(0.020 mg·kg^-1)>水溶态(0.012 mg·kg^-1).分析表明,距矿区远近是影响农田土壤汞含量分布的主要因素,受污染的新桥河流加大了该地区农田土壤汞污染程度,而有机质影响总汞及过氧化氢溶态汞在土壤中的积累和转化.土壤汞污染地累积指数为新建村(1.559)>新湖村(0.654)>叶湖村(0.616)>湖城村(0.356),其中新建村农田土壤汞污染达到中度污染水平,需加以重视.

碳源补充方式对潮汐流人工湿地生物蓄磷/磷移除的影响

乔子涵, 齐冉, 王振, 丁亚男, 姚杰, 张云

2018, 29(8):  2753-2762.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.032

摘要 ( 448 )   PDF (5897KB) ( 29 )  

采用生物蓄磷/磷移除型潮汐流人工湿地(TFCW)试验装置,探究了周期性磷移除操作过程中3种不同的有机碳源补充方式对系统运行性能的影响.结果表明: 碳源补充方式可显著影响TFCW的生物蓄磷/磷移除性能.碳源补充方式的优化有利于系统中聚磷菌群(PAOs)丰度及其活性的维持,可最大限度地提高PAOs在磷移除操作过程中的磷素释放量、胞内聚β-羟基丁酸(PHB)合成量及其对碳源的利用率,并可保障系统在生物蓄磷阶段高效且稳定的除磷效果.当生物蓄磷/磷移除(PB-PH)周期为30 d,且采用连续循环投加方式补充碳源时,TFCW在试验阶段的磷素截留量与磷素移除率分别为26994.88 mg和70.8%.典型PB-PH周期内系统在生物蓄磷过程中的磷素去除率为(91.4±2.1)%,系统中的PAOs在磷移除过程中的磷素释放量、胞内PHB合成量及其对碳源的利用率分别为(1563.72±127.84) mg、(4.52±0.39) mmol C·g^-1 VSS和(97.3±1.6)%.

2016年南极斯科舍海南极大磷虾种群结构的时空变化

丁博, 朱国平, 张海亭,

2018, 29(8):  2763-2770.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.040

摘要 ( 600 )   PDF (1008KB) ( 19 )  

斯科舍海是南极大磷虾资源分布最为密集的海域,也是磷虾的传统渔场,但该海域磷虾种群结构存在较为显著的年际、季节性与区域性差异.为了解该海域磷虾种群动态,本研究利用2016年1—9月由渔业调查随机收集的样本,对该海域磷虾种群结构的时空变动进行了分析.结果表明: 各月磷虾性比存在显著的差异,1—5月雌性明显占优,而6—9月则呈现相反的趋势.1—9月期间,仅1月出现幼体,且雌性成体的比例与2月相当,占比超过了40%;3—5月,雌性未成体的比例均超过了50%,而雌性成体的比例开始逐月下降;6—8月,雄性未成体的比例达到峰值;9月,雌性未成体的比例显著增加,而雄性成体的比例呈下降趋势.在布兰斯菲尔德海峡内,2—5月,雌性未成体的比例超过一半;1月,乔治王岛东北水域已排卵个体的比例(25.6%)显著高于其他个体,雌性临产个体的比例也较高;6—9月,南乔治亚岛东北水域雄性成体的比例约占一半,雌性成体的比例极低.性成熟度组成显示,1—2月为磷虾产卵盛期,而产卵场出现在乔治王岛东北水域以及布兰斯菲尔德海峡.

两栖类栖息地的构建技术及效果评估

谢汉宾, 张伟, 李贲, 李必成, 张云飞, 王天厚

2018, 29(8):  2771-2777.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.002

摘要 ( 520 )   PDF (854KB) ( 19 )  

全球范围内两栖类的种类和数量急剧下降,栖息地面积减少和质量下降为重要原因之一.修复和重建两栖类栖息地是恢复两栖类种类和数量的重要手段.在城市化进程中,构建适宜的两栖类栖息地对两栖类的保护尤为关键.本研究选取上海市闵行区浦江镇的鲁汇苗木基地,于2014年5月—2016年9月开展两栖类栖息地的构建技术及效果评估研究.针对上海市常见的5种两栖类的生境需求,经过地形地貌改造、水系沟通调整和植被恢复等生态工程措施,构建了19 hm²两栖类栖息地.为评估两栖类栖息地的保护效果,采取样线法,选取5条100 m×5 m的调查样线,于多数两栖类的繁殖期(5—6月)和非繁殖期(8—9月)各调查1次,对比分析改造前(2014年)和改造后(2016年)两栖类的种类和数量.调查发现,改造前的繁殖期记录到两栖类4种,密度为(164.0±63.7) ind·hm^-2;非繁殖期4种,密度为(160.0±29.7) ind·hm^-2;改造后的繁殖期5种,密度为(560.0±159.3) ind·hm^-2;非繁殖期5种,密度为(628.0±186.2) ind·hm^-2.结果表明,通过构建适宜的两栖类栖息地,能够显著增加两栖类的种类和数量,具有较好的两栖类保护效果.本研究提出的两栖类栖息地的构建技术,为受损的两栖类栖息地的生态修复和重建以及城市林绿地的优化改造提供了参考案例.

综合评述

海洋甲壳类生物资源评估方法研究进展

王芮, 朱国平

2018, 29(8):  2778-2786.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.035

摘要 ( 428 )   PDF (486KB) ( 19 )  

目前甲壳类生物资源,如蟹、龙虾、对虾及南极磷虾等组成了全球庞大且极具商业价值的渔业.虽然这些渔业的重要性逐步提升,规模也在扩大,但相对于其他渔业,适合且有效的海洋甲壳类资源评估与管理方法仍需进一步发展.本文回顾和评价了各种用于甲壳类生物资源评估的方法与模型,对剩余产量模型、时滞差分模型、损耗模型及体长结构模型等应用到甲壳类生物资源评估的4种主要模型进行了归纳和分析,简要地总结了这几种模型在应用时所需要的假设前提以及对所需数据的要求等,并对比分析了几种模型的优、缺点.此外,本文还列举了关于资源评估方法中模型的假设要求.参数的估算方法、不确定性来源及一般性解决办法等.最后,本文对甲壳类资源评估方法的发展方向和前景进行了展望.

河口三角洲湿地健康生态圈构建:理论与方法

韩广轩, 牛振国, 栾兆擎, 王光美, 张俪文, 管博

2018, 29(8):  2787-2796.  doi:10.13287/j.1001-9332.201808.036

摘要 ( 533 )   PDF (1579KB) ( 43 )  

河口三角洲湿地生态环境保护和区域开发的矛盾突出,对湿地生态圈健康和栖息地生态功能产生直接而强烈的影响.健康的河口三角洲湿地生态圈是由自然过程的连续性、生态系统的连通性、生境的异质性以及食物网的多样性等多种因素共同决定的.本文讨论了健康湿地生态圈构建的基础理论,综述了景观生态网络构建、水文连通性网络构建、食物网构建以及生境异质性栖息地营建的理论与方法.在区域和景观尺度上,以土地利用-生态系统完整性为主线,阐明了湿地破碎化对湿地生态功能的影响,特别强调景观完整性、水文连通性对湿地栖息地的影响;在生态系统和群落尺度上,以食物网-生态系统稳定性为主线,强调食物网多样性、生境异质性对湿地生物圈构建的支撑作用.基于景观完整性、水文连通性、生境异质性和食物网多样性构建健康湿地生态圈,可为湿地生态环境保护和建设提供科学依据和技术支撑.