应用生态学报

2019, 30(6): 1796-1796.

摘要 ( 321 )

PDF (462KB) ( 223 )

降水与土壤水混合过程的生态水文分离现象及其研究进展

吕斯丹, 宋贤威, 温学发

2019, 30(6): 1797-1806. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.010

摘要 ( 679 )

PDF (1002KB) ( 399 )

以往通常假设降水与土壤水完全混合后形成径流,而基于δD-δ¹⁸O关系研究表明,降水与土壤水混合存在生态水文分离现象,即土壤水可分为由土壤无效水和可供植物吸收的有效水构成的束缚水及自由移动形成径流的自由水,且两个水库间存在着部分混合即连接性.本研究系统阐述了“生态水文分离”的概念及其内涵,描述了降水与土壤水的混合过程以及两个水库δD和δ¹⁸O的特征与关系,总结了土壤水、束缚水及自由水δD和δ¹⁸O直接观测及替代观测方法的优缺点,并阐明了径流小区及流域尺度上基于直接及替代观测方法的土壤束缚水与自由水完全分离及连接性的定性研究进展,同时阐明了基于模型和控制试验的土壤束缚水与自由水完全分离及连接性的定量研究进展,并指出应加强生态水文分离过程的定性及定量方法以及对传统生态水文模型的影响和改进研究.

浮游动物稳定碳、氮同位素特征及其在水生态系统研究中的应用

侯伟, 孙韶华, 古滨河, 孙莉 ,胡芳, 王明泉, 赵清华, 贾瑞宝

2019, 30(6): 1807-1814. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.016

摘要 ( 590 )

PDF (495KB) ( 331 )

浮游动物在水域生态系统食物网中起着承上启下的作用,其稳定碳、氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)被广泛用于研究对食物资源的利用,揭示物质循环路径及与其他生物之间的营养关系等.浮游动物的稳定同位素也常用于解释初级生产力,判断水体污染物和环境变化过程.明确浮游动物稳定同位素组成的时空变化及影响因子,对于以其稳定同位素组成作为研究水生态系统生态过程和环境变化的指示物尤为重要.本综述基于国内外学者对水生态系统中浮游动物δ¹³C、δ¹⁵N特征及其应用的研究成果,梳理了浮游动物δ¹³C 和δ¹⁵N在不同类型水体、不同类群及时空变化的差异:浮游动物δ¹³C和δ¹⁵N时空变化则主要受食物来源及其同位素组成的影响,后者又受到初级生产力和氮源及水体物理化学性质等因素的影响.未来,浮游动物稳定同位素技术通过与新兴污染物、新兴技术及统计分析方法结合,将在地学、生物学等领域形成多手段、多学科、多尺度的研究方向.

马尾松稳定碳同位素(δ¹³C)的地理变异及其对水热因子的响应

张振, 金国庆, 周志春, 丰忠平, 孙林山

2019, 30(6): 1815-1822. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.007

摘要 ( 498 )

PDF (1042KB) ( 301 )

利用设置在浙江省淳安县姥山林场和湖北省太子山石龙林场2个试验点的33年生马尾松种源试验林,选取不同纬度的10个代表性种源,研究其在种源间的差异、地理变异模式及对水热因子的响应.结果表明: 马尾松平均年轮δ¹³C在种源间的差异极显著,高纬度种源的平均年轮δ¹³C高于低纬度种源.马尾松年轮δ¹³C呈纬向的地理变异模式,形成了对种源原地环境的适应性.年轮δ¹³C与种源地年均温(MAT)、1月均温(T₁)、年降水量(MAP)、5—9月降水量(P_5-9)及≥10 ℃年积温(CT)均呈显著或极显著负相关,与干燥度指数(AI)呈显著正相关.淳安和太子山点马尾松年轮δ¹³C对种源地干燥度指数的响应函数可分别解释年轮δ¹³C变化的37.5%和42.5%,种源地AI是年轮δ¹³C适应性的重要环境限制因子.马尾松稳定碳同位素δ¹³C的年际变化与生长环境关系密切,湖北太子山试验点处于相对干旱的中西部地区,干燥度指数高,平均年轮δ¹³C比淳安试验点高1.8%.太子山点和淳安点的马尾松年轮δ¹³C分别对7月和8月的气温响应敏感,夏季降水量是年轮稳定碳同位素分馏的主要限制因子,而不同种源对未来气候变化的响应敏感性不同.

江苏高邮大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

隋明浈, 高德强, 徐庆, 何冬梅, 王磊, 王婷

2019, 30(6): 1823-1832. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.009

摘要 ( 590 )

PDF (1674KB) ( 337 )

为了研究江苏高邮局地水循环特征,应对气候变化和减缓洪涝灾害.本研究采集江苏高邮自2015年7月—2017年10月的121个大气降水样品及环境因子数据,分析该区大气降水氢氧同位素特征,揭示不同季节水汽来源及影响因素.结果表明: 大气降水δD(δ¹⁸O)季节变化明显,冬半年偏正,夏半年偏负;过量氘值亦呈现冬高夏低;年尺度上,大气降水中δD(δ¹⁸O)与温度和降水量皆为负相关关系,呈现“反温度效应”和“降水量效应”;季节尺度上,均未呈现出“温度效应”,秋冬两季呈现出“降水量效应”;HYSPLIT气团轨迹模型结果进一步表明,江苏高邮夏季水汽主要来源于我国南海、印度洋及太平洋,而春、秋、冬季水汽主要来源于亚欧大陆、大西洋、北冰洋水汽混合及局地蒸发.大气降水δD(δ¹⁸O)值的季节变化主要受到季风活动以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响,降水中氢氧同位素值清晰地记录了厄尔尼诺向拉尼拉之间的过渡.

喀斯特季节性雨林植物叶片碳同位素组成及水分利用效率

黄甫昭, 李冬兴, 王斌, 向悟生, 郭屹立, 文淑均, 陈婷, 李先琨

2019, 30(6): 1833-1839. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.008

摘要 ( 607 )

PDF (1707KB) ( 443 )

研究喀斯特季节性雨林不同生境代表性树种及同一树种不同生境下叶片δ¹³C值及水分利用效率(WUE),丰富喀斯特季节性雨林物种生态位分化及物种共存理论,可为喀斯特地区石漠化治理树种选择及配置提供参考.结果表明: 喀斯特季节性雨林树种叶片δ¹³C值的范围为-34.13‰～-29.69‰,平均值为(-31.40±1.19)‰,WUE的范围为9.08～58.76 μmol·mol^-1,均值为41.79 μmol·mol^-1,低于更高纬度的亚热带和暖温带森林,但高于更低纬度的热带雨林和同一纬度的非喀斯特季节性雨林;从洼地到山顶,随着干旱指数的增加,不同生境代表性树种的水分利用效率逐渐增大;同一树种δ¹³C值和WUE也是从洼地到山顶逐渐增高.树种水分利用效率除了与气候等因子相关外,还与植物所处生境的地质背景、水分可利用性相关.同一气候条件下,喀斯特区植物的水分利用效率要高于非喀斯特区、干旱生境植物的水分利用效率高于湿润生境,说明不同的水分利用效率是喀斯特地区植物适应不同生境、实现多物种共存的策略之一.

提取方法对土壤水同位素和植物水源分割的影响

马小军, 靳静静, 司炳成, 向伟, 王洪秀

2019, 30(6): 1840-1846. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.013

摘要 ( 457 )

PDF (574KB) ( 155 )

选取理化性质不同的两种土壤(壤土与砂土),通过烘干后加入已知同位素值的矿泉水作为参考水进行标记,组成不同质量含水量(壤土: 0.15、0.20、0.30 g·g^-1;砂土:0.10 g·g^-1)的土-水混合物,随后设置不同的平衡时间(壤土: 3、6、12、24、48、72、96 h;砂土:96 h),确保干燥的土壤颗粒与加入的水分达到很好的混合;采用机械离心和真空冷凝抽提法对平衡后的土壤进行水分提取,并分析其同位素组成.结果表明: 同一含水量、不同平衡时间,机械离心法提取的土壤水同位素组成没有显著差异,但均比参考水的同位素值富集,氢、氧同位素最大差异分别可达7.38‰和1.24‰;然而,真空冷凝抽提的土壤水同位素比参考水偏贫化,氢、氧同位素最大差异分别可达6.27‰和1.03‰,且在低含水量下,其同位素组成随平衡时间(24 h以内)的增加贫化程度不断增大,24 h以后趋于稳定.随土壤含水量增大,两种提取方式对土壤水同位素的影响程度减弱;黏粒含量高的壤土水同位素值比黏粒含量低的砂土更容易受提取方式的影响.通过举例分析发现,提取方式引起的同位素组成差异并不显著影响植物水源分割.

利用次溴酸盐氧化结合盐酸羟胺还原法测定大气气溶胶样品铵态氮同位素

项妍琨, 曹芳, 杨笑影, 翟晓瑶, 章炎麟

2019, 30(6): 1847-1853. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.011

摘要 ( 698 )

PDF (806KB) ( 159 )

硝酸铵、硫酸铵和硫酸氢铵等铵盐作为PM_2.5中主要的二次无机气溶胶污染物,在灰霾形成过程中发挥了重要作用.关于其来源及转化过程的研究备受关注.本文在前人研究基础上,基于稳定同位素分析技术改进了样品进样量,增加了调节浸提液pH的步骤,给出了一种能够快速、准确测量大气样品中铵态氮同位素的化学转化方法.即向含有0.25 μg·mL^-1铵态氮的4 mL大气气溶胶滤膜样品浸提液中加入碱性次溴酸盐溶液,使铵盐(NH₄⁺)氧化为亚硝酸盐(NO₂^-);然后通过调节pH值,在 pH<0.3 的条件下,使用盐酸羟胺将亚硝酸盐(NO₂^-)还原为氧化亚氮气体(N₂O),最终通过Precon-GasBench-IRMS系统的连用实现大气气溶胶样品中的铵态氮同位素的测定.该方法所需进样含量低,避免了剧毒易制爆试剂的使用,重复测试精确度可达到0.2‰(n=10).通过调节大气气溶胶滤膜样品浸提液的pH可提高还原效率(约100%).测量精确度和准确度满足了大气气溶胶中颗粒态铵的测定,有助于进一步开展大气铵盐的来源、化学转化过程、传输沉降等研究.

外源脱落酸对富士苹果果实膨大后期光合产物向果实运输的影响

沙建川, 贾志航, 张鑫, 吴晓娴, 葛顺峰, 姜远茂

2019, 30(6): 1854-1860. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.017

摘要 ( 539 )

PDF (667KB) ( 149 )

为了明确脱落酸(ABA)对苹果果实糖分积累的影响机理,本试验以5年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶为试材,采用¹³C同位素标记技术,研究在果实膨大后期用不同浓度(0、50、100和150 mg·L^-1)脱落酸溶液及氟啶酮(ABA生物合成抑制剂)处理果实对光合产物向果实运输及糖代谢的影响.结果表明: 随着ABA浓度的增加,糖代谢相关酶活性、蔗糖转运蛋白基因MdSUT1、MdSUT2.2和山梨醇转运蛋白基因MdSUT3相对表达量呈先升高后降低趋势,均以100 mg·L^-1ABA处理时最高.氟啶酮处理显著抑制了糖代谢酶活性和糖转运蛋白基因相对表达量.与其他处理相比,100 mg·L^-1ABA处理显著减少了叶片¹³C含量,增加了果实¹³C含量,提升了光合产物由叶片向果实的运输速率.表明外源ABA通过增强果实库强,促进更多的光合产物向果实运输,提高了成熟期果实可溶性糖含量.

供钾水平对苹果砧木M9T337幼苗生长、光合特性与¹⁵N、¹³C吸收利用的影响

徐新翔, 侯昕, 贾志航, 于天武, 葛顺峰, 姜远茂

2019, 30(6): 1861-1868. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.012

摘要 ( 523 )

PDF (682KB) ( 380 )

以苹果M9T337幼苗为试材进行水培试验,采用¹⁵N和¹³C同位素示踪技术,研究不同供钾水平(0、3、6、9、12 mmol·L^-1,分别以K₀、K₁、K₂、K₃、K₄表示)对M9T337幼苗生长、光合特性与¹⁵N、¹³C吸收利用的影响.结果表明: K₂处理M9T337幼苗各器官干质量、根系长度、根系表面积、根尖数和根系活力均显著高于其他处理.叶片净光合速率(P_n)随着供钾水平的升高先上升后下降,在K₂处理时达到最高值,为15.5 μmol CO₂·m^-2·s^-1.处理30 d后,硝酸还原酶(NR)和碳代谢酶活性均以K₂处理最高,K₀处理最低.随着供钾水平的提高,各处理幼苗的¹³C积累量呈先升高后降低的趋势,且在K₂处理时各器官¹³C分配率最均衡.各处理间¹⁵N吸收量和利用率差异显著,K₂处理下幼苗的¹⁵N吸收量和利用率最高,分别为16.11 mg和17.9％,是K₀处理的3.0倍.因此,钾素供应过低或过高均抑制幼苗根系生长和叶片光合作用,不利于植株碳氮吸收,而适宜的钾素供应水平可以提高根系活力和净光合速率,增强硝酸还原酶(NR)和碳代谢酶活性,从而促进碳氮代谢.

增施有机肥对冬小麦同化物积累与分配的影响

张黛静, 陈倩青, 宗洁静, 杨雪倩, 胡晓, 马建辉

2019, 30(6): 1869-1876. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.014

摘要 ( 539 )

PDF (591KB) ( 206 )

基于¹³CO₂脉冲标记法,设置单施化肥(CF)和有机肥+化肥(OF)两个处理,通过分析不同施肥模式对麦田土壤和小麦植株中的有机碳含量、光合特性和同化物转化的影响,探讨增施有机肥对冬小麦同化物积累与分配的影响.结果表明: OF处理有利于提高麦田土壤有机碳含量和小麦光合特性,从而提高了小麦植株有机碳含量和干物质积累总量.同一时期标记至成熟与标记后第7天相比,两个施肥处理下叶和茎鞘中的¹³C含量与¹³C分配率均减少;穗部¹³C含量在拔节期和灌浆期均增加,开花期均减少,¹³C分配率各时期均增加.两个施肥处理相比,OF处理有利于灌浆期光合碳向穗部转运与积累,提高小麦穗部的¹³C分配率.相关分析结果表明,干物质积累量与净输入¹³C含量、净输入¹³C分配率呈极显著正相关关系,与植株中有机碳含量呈负相关关系;净输入¹³C含量与净输入¹³C分配率呈极显著正相关关系,与光系统II的最大光能转化效率(F_v/F_m)和净光合速率(P_n)呈负相关关系.综上,增施有机肥能增加麦田土壤有机碳含量,提高小麦的光合能力和光合产物向穗部的转运,最终有利于小麦穗部的同化物积累.

表层和下层免耕黑土有机碳矿化速率及激发效应

黄双双, 霍常富, 解宏图, 王朋, 程维信

2019, 30(6): 1877-1884. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.015

摘要 ( 528 )

PDF (842KB) ( 310 )

激发效应是调控土壤有机质分解的重要机制之一,而土层与激发效应的关系还不清晰.本研究通过室内培养试验,采用¹³C葡萄糖标记和动态碱液吸收的方法,探究免耕农田黑土表层土壤(0～10 cm)和下层土壤(30～40 cm)有机碳矿化速率及其激发效应.结果表明: 表层与下层土壤以单位有机碳表示的矿化速率并未发现显著差异.添加葡萄糖使表层土壤原有机质分解加快36.7%(正激发),但使下层土壤原有机质分解减慢12.4%(负激发).在整个培养期间(30 d),表层和下层土壤的累积激发碳量分别为3.14和-1.24 mg C·g^-1 SOC,但由于新碳(葡萄糖)的补偿作用,即使在产生显著正激发的表层土壤中,仍表现为有机碳净积累.说明外源碳输入使不同土层土壤有机质分解的幅度甚至方向产生明显差别.这为今后免耕和秸秆还田等保护性耕作措施的实践提供了重要的理论基础.

江西省马尾松林生态系统碳密度空间变异特征

潘萍, 孙玉军, 欧阳勋志, 饶金凤, 冯瑞琦, 杨子云

2019, 30(6): 1885-1892. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.040

摘要 ( 471 )

PDF (952KB) ( 287 )

森林碳密度是反映森林生态系统固碳能力的重要指标之一,分析其碳密度的空间变异可为碳汇林业的经营与管理提供科学依据.以江西省马尾松林生态系统为对象,基于样地调查及样品碳含量测定数据,利用全局和局域Moran I,分析其碳密度的空间自相关性,并采用地统计学方法,探讨其空间分布规律.全局Moran I表明,马尾松林生态系统碳密度的空间自相关性呈正相关,且其自相关性随着距离的增大而逐渐减弱,当距离超过400 km后不存在空间自相关性,其空间分布随距离的增大逐渐由聚类分布趋向于随机分布;局部Moran I值表明,马尾松林生态系统碳密度的局部空间分布不均匀,且随距离的增大,其局部空间分布的差异逐渐增大.半方差函数模型的拟合结果表明,球状模型对马尾松林生态系统碳密度的拟合效果最优,其块金值与基台值的比值为0.36,其在空间上存在中等程度的相关性.通过克里格空间插值,马尾松林生态系统碳密度主要集中在85.14～153.52 t·hm^-2,空间分布规律总体上均呈中间低、周边高的趋势,与研究区的周边高中间低的地势特征较为吻合.

增温对高寒灌丛根际和非根际土壤微生物生物量碳氮的影响

马志良, 赵文强, 刘美, 刘庆

2019, 30(6): 1893-1900. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.024

摘要 ( 633 )

PDF (600KB) ( 283 )

本文对青藏高原东缘窄叶鲜卑花高寒灌丛生长季根际和非根际土壤微生物生物量碳和氮对增温的响应进行研究.结果表明: 窄叶鲜卑花灌丛生长季初期根际和非根际土壤微生物生物量碳和氮均显著高于生长季中期和末期.在多数时期,增温对根际土壤微生物生物量碳和氮的影响不显著.在非根际土壤中,增温对土壤微生物生物量碳和氮的影响因不同生长季节而不同: 增温使生长季初期土壤微生物生物量碳显著降低,而使土壤微生物生物量氮显著提高;生长季中期增温使土壤微生物生物量碳和氮显著提高;而在生长季末期增温对土壤微生物生物量碳和氮的影响不显著.土壤微生物生物量碳和氮的根际效应也因不同生长季节而不同: 土壤微生物生物量碳和氮在生长季初期表现为负根际效应,而在生长季中期表现为正根际效应;在生长季末期,土壤微生物生物量碳表现为负根际效应,土壤微生物生物量氮则表现为正根际效应.增温在生长季初期使土壤微生物生物量碳和氮的根际效应显著提高,而在生长季中期和末期使土壤微生物生物量碳和氮的根际效应降低.本研究初步阐明了气候变暖背景下高寒灌丛根际和非根际土壤生物学过程变化机理.

中亚热带4种林分类型土壤微生物生物量碳氮特征及季节变化

刘宝, 吴文峰, 林思祖, 林开敏

2019, 30(6): 1901-1910. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.028

摘要 ( 700 )

PDF (739KB) ( 467 )

以中亚热带常绿阔叶林及由其改造而来的闽楠、毛竹及杉木人工林为研究对象,采用氯仿熏蒸浸提法测定了4种林分类型表层(0～10 cm)和深层(40～60 cm)土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN),并分析了其季节变化及与土壤理化性质之间的关系.结果表明: 4种林分类型表层土壤MBC和MBN均以常绿阔叶林最高,其次为闽楠人工林、毛竹人工林和杉木人工林,且前三者显著高于后者;各林分深层土壤MBC和MBN无显著差异.4种林分类型的表层土壤MBC和MBN均显著高于深层土壤,且各土层MBC和MBN均具有明显的季节变化,总体呈现出“夏高冬低”单峰曲线变化模式.相关分析表明,4种林分类型土壤MBC和MBN与土壤有机碳、全氮及土壤温度呈显著正相关关系,与土壤容重呈显著负相关关系.表明常绿阔叶林改造成人工林30多年后,表层土壤MBC和MBN呈下降趋势,其中杉木人工林下降幅度最大(分别下降39.0%和49.8%),而对深层土壤MBC和MBN的影响较小.凋落物数量和质量、土壤有机碳和总氮含量及土壤温度是导致各林分类型土壤微生物生物量碳氮差异和季节变化的主要因素.

东北5种温带人工林表层土壤碳氮含量的分异

王薪琪, 王传宽

2019, 30(6): 1911-1918. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.003

摘要 ( 544 )

PDF (1221KB) ( 327 )

造林是固碳(C)的有效方法之一,也深刻地影响土壤氮(N)动态,然而不同造林树种对土壤C和N收支的影响及其机制尚不明确.本研究采用同质园试验方法,测定了东北温带水曲柳、胡桃楸、白桦、落叶松和樟子松5个主要造林树种造林后第3年和第11年表层(0～10 cm)土壤有机C(C_soil)、全N含量(N_soil)的变化,以及植被特性和土壤微生物等相关因子,探究了不同树种造林对土壤C、N的影响及驱动因子.结果表明: 试验期间,5个树种纯林的C_soil、N_soil均显著降低,C_soil与N_soil变化量呈显著正相关,并且C_soil减少速率(2.6%·a^-1～4.8%·a^-1)显著高于N_soil减少速率(0.8%·a^-1～2.8%·a^-1).阔叶树种纯林C_soil、N_soil减少量显著小于针叶树种纯林.树种特征、微生物特性共同解释了C_soil变化率的68.5%、N_soil变化率的90.9%,C_soil、N_soil变化率随凋落叶C/N及微生物生物量C/N的增大而减小,但随着细根生物量、微生物生物量C及微生物获取C酶与获取N酶之比的增加而增大;N_soil变化率还随凋落叶产量及微生物代谢熵的增大而减小.这些温带人工林在造林11年后表层土壤C、N含量显著减少,而树种间的不同变化强度主要是由树种特征和土壤微生物特性的差异引起的.

适度放牧增加内蒙古典型草原甲烷氧化菌丰度和甲烷吸收

张俊珍, 周迪, 郭旭东, 郭颖, 王昊, 程建伟, 包智华, 宝音陶, 格涛, 李永宏

2019, 30(6): 1919-1926. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.035

摘要 ( 501 )

PDF (820KB) ( 241 )

微生物氧化是大气甲烷唯一的生物汇.认识草原甲烷(CH₄)通量对不同利用方式的响应是制定低碳高效草原管理体系的基础.本研究通过测定内蒙古中部典型草原在放牧、割草和围封管理下生态系统的CH₄通量和土壤甲烷氧化菌丰度,旨在确定不同利用方式对内蒙古典型草原生态系统CH₄吸收的影响,验证甲烷氧化菌功能基因(pmoA)丰度调控CH₄通量.测定草原是连续5年实施4种不同利用处理的试验草原,4个处理为全植物生长季(5—9月)放牧(T₁)、春夏5月和7月放牧(T₂)、秋季割草(T₃)和围封禁牧(T₀).在测定植物生物量和土壤理化特征的基础上,采用静态箱置法测定草原植物生长季CH₄通量,采用分子技术测定草原表层土壤甲烷氧化菌pmoA功能基因的丰度.结果表明: 放牧显著促进CH₄吸收,增加甲烷氧化菌丰度(即每克干土pmoA功能基因拷贝数),其在生长季的变化范围是6.9×10⁴~3.9×10⁵.T₁处理下植物生长季的CH₄平均吸收量为(68.21±3.01) μg·m^-2·h^-1,显著高于T₂、T₃和T₀处理22.1%、37.5%和30.9%.草原CH₄吸收与甲烷氧化菌丰度呈极显著正相关,与土壤砂粒占比呈显著正相关,而与土壤粉粒占比、土壤水分含量、土壤铵态氮和硝态氮含量,以及植物地上生物量呈显著负相关.表明不同利用方式下内蒙古典型草原都是CH₄的汇,而适度放牧可增加草原土壤砂粒占比,降低土壤无机氮含量和植被生物量,提高土壤甲烷氧化菌丰度和CH₄吸收.本结果对制定低排放草原管理体系具有重要意义.

宁夏东部荒漠草原灌丛引入过程中土壤有机碳变化及其空间格局预测

赵亚楠, 杜艳艳, 马彦平, 赵延兵, 周玉蓉, 王红梅

2019, 30(6): 1927-1935. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.001

摘要 ( 477 )

PDF (1166KB) ( 267 )

以宁夏荒漠草原封育草地、放牧地为对照,对不同年限(3、12、22年)和间距(2、8、40 m)柠条地开展灌丛引入对土壤有机碳(SOC)的影响研究,并模拟预测该地区人工灌丛引入过程中0～40 cm土层SOC空间特征及格局.结果表明: SOC含量随着柠条灌丛引入年限增加和间距的减小而呈增加趋势,各年限和间距柠条灌丛地SOC均值分别比放牧地高42.7%和32.8%,且均与封育草地无显著差异,但SOC的增加趋势在灌丛引入22年出现降低,降幅为27.0%.SOC空间异质性表明,研究区内人工灌丛引入后0～40 cm土层SOC含量为0.21～26.04 g·kg^-1,均值为3.75 g·kg^-1,变异系数为90.9%～114.7%;0～5、15～40 cm土层符合高斯模型,5～15 cm土层符合球状模型;0～5、5～15 cm土层变程均小于15～40 cm土层,三者分别为3.11、3.00和10.10 km.0～5、5～15 cm土层SOC的块金系数C₀/(C₀+C)为0.2%～16.3%,具有强烈的空间相关性;15～40 cm土层的块金系数为36.9%,为中等程度相关.人工灌丛引入过程中加速了退化荒漠草地0～40 cm土层SOC的累积与固定,同时加剧了土壤表层SOC空间异质性、破碎化,且与封育14年荒漠草地SOC含量无显著差异,其空间异质性、破碎化程度随土层深度增加均呈减弱趋势.

科尔沁沙丘-草甸梯级生态系统土壤温室气体通量特征及其影响因素

程功, 刘廷玺, 王冠丽, 段利民, 马立群

2019, 30(6): 1936-1944. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.023

摘要 ( 449 )

PDF (1138KB) ( 220 )

采用静态箱-气相色谱法,对科尔沁半干旱地区典型的沙丘-草甸梯级生态系统中半流动沙丘和草甸湿地的温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)通量进行了观测,分析了生长季温室气体的动态变化及其与环境影响因子的关系.结果表明: 生长季半流动沙丘和草甸湿地CH₄通量均整体表现为吸收,平均值分别为-52.7和-34.7 μg·m^-2·h^-1,介于-176.1～49.8 μg·m^-2·h^-1之间变化,8月22日半流动沙丘CH₄吸收值达到生长季最大值;8、9月降雨集中时段内草甸湿地CH₄通量表现为持续排放,与半流动沙丘呈明显差异.N₂O通量在7月21日达到生长季最大值,半流动沙丘N₂O通量的月均值表现为7月>8月>9月>6月>5月.土壤温湿度是影响CO₂和CH₄通量的关键因子,N₂O通量主要受土壤温度的影响.样地土壤温度敏感性(Q₁₀)表现为半流动沙丘(1.009)<草甸湿地(1.474),半流动沙丘土壤受到水分胁迫,导致其温室气体通量对土壤温度变化的敏感性明显低于草甸湿地.

帽儿山天然次生林内主要木本植物空间格局及更新特点

舒兰, 刘兆刚, 董灵波

2019, 30(6): 1945-1955. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.026

摘要 ( 530 )

PDF (1076KB) ( 194 )

基于帽儿山次生林1 hm²样地的调查数据,将林分分为幼苗(树高H<30 cm)、幼树(H在30～130 cm或H>130 cm同时胸径DBH<5 cm)、中树(DBH 5～10 cm)、大树(DBH≥10 cm)4个大小级,运用O-ring点格局分析方法,分析帽儿山地区次生林内主要木本植物整体及树种人工补植红松、三大硬阔(水曲柳、胡桃楸、黄菠萝),以及榆树的各大小级空间格局及其关联性,探讨该地区次生林更新演替动向,为该地区森林的可持续经营提供依据.结果表明: 样地内更新幼苗2894株·hm^-2,幼树3337株·hm^-2,林分整体更新情况一般.对林分整体而言,幼苗分别与大树、中树和幼树在0～25 m、0～15 m、0～40 m的空间尺度上呈显著正相关,而在其余尺度上均呈显著负相关;幼树与大树、中树分别在0～15 m、0～25 m空间尺度上呈显著正相关,而在其余尺度上无显著关联;大树与中树则在所有尺度上均无相关性.对林分内优势树种而言,红松大树与幼树在所有尺度上主要呈负相关,而三大硬阔、榆树大树与幼树均以不相关为主.人工补植红松幼树与三大硬阔及榆树的各大小级在研究尺度上表现为以负相关为主,三大硬阔和榆树幼树与其他优势种各大小级只在20 m尺度内呈现负相关;三者两两之间在中树及大树阶段在20 m以上的尺度均不相关.帽儿山天然次生林还处于演替的进程当中,在今后的森林资源管理过程中,应当采取积极的人工干预措施促进林分更新,并适时对不合理的空间格局进行调整.

间伐对杨桦次生林冠层结构及林下光照的影响

石君杰, 陈忠震, 王广海, 金春生, 李永宁

2019, 30(6): 1956-1964. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.002

摘要 ( 504 )

PDF (892KB) ( 374 )

自然或人为干扰产生的森林冠层结构和林下光照差异是造成林下环境异质性、物种多样性的主要原因,对森林生态系统的结构、过程与格局具有重要作用.以桃山林场2块50 m×50 m的杨桦次生林固定样地为研究对象,分别作为间伐和对照样地,于2012—2016年、2018年获取样地冠层影像,通过方差分析、马尔科夫模型等方法分析其冠层结构、林下光照动态及间伐后林冠的恢复规律.结果表明: 间伐措施能显著调整冠层结构和林下光照,并能持续较长的作用时间,但调整效果随时间逐渐降低;间伐后冠层结构及林下光照的变化速度随时间推移而降低,间伐后前3年林冠恢复速度较快,3年后恢复速度降低并趋于平缓;林下光照与林冠开度呈显著正相关,与叶面积指数呈显著负相关,其中林下散射辐射与冠层结构参数的相关性最大,且间伐样地冠层结构与林下光照的相关性大于对照样地;间伐后冠层的恢复速度与林冠开度大小有关,林冠开度越大,林冠恢复越快,向更小林冠开度转移的时间越早.马尔科夫模型能够模拟冠层结构分布的变化,可用来预测冠层结构动态.

秦岭中段不同坡向锐齿栎种子雨、土壤种子库与幼苗更新

卢彦磊, 张文辉, 杨斌, 王亚楠

2019, 30(6): 1965-1973. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.004

摘要 ( 518 )

PDF (706KB) ( 319 )

以秦岭中段不同坡向(阳坡、半阳坡、半阴坡及阴坡)锐齿栎天然林为对象,对锐齿栎种子雨、种子库的数量、质量动态以及幼苗发育过程进行研究.结果表明: 锐齿栎种子雨一般从8月中旬开始,9月中下旬到10月上旬达到高峰期,11月中上旬结束;不同坡向的种子雨降落历程、发生时间和组成不同;半阳坡种子雨强度最大,为134.13粒·m^-2,其余大小依次为阳坡、半阴坡、阴坡;阳坡种子雨降落时间最早、持续时间最长,高峰期持续时间也最长,阴坡种子雨降落时间最晚、持续时间最短,高峰期持续时间也最短;种子活力及成熟种子占其种子雨的比例大小顺序为半阳坡>阳坡>半阴坡>阴坡.从种子雨降落结束到翌年8月,各坡向土壤种子库总储量大小顺序均为半阳坡>阳坡>半阴坡>阴坡;各坡向的土壤种子库中成熟、未成熟、被啃食种子数量和种子活力均随时间变化呈递减趋势,而霉烂种子数量增加;各坡向土壤种子库中的种子均主要集中在枯落物层,其次为0~2 cm土层,而在2~5 cm土层中只有极少量种子存在.4种坡向中锐齿栎幼苗的密度差异显著,半阳坡幼苗最多,其余依次是阳坡、半阴坡和阴坡.半阳坡更适合锐齿栎种子的萌发和幼苗生长.

内蒙古珍稀濒危植物濒危现状及优先保护评估

刘哲荣, 刘果厚, 高润宏

2019, 30(6): 1974-1982. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.005

摘要 ( 551 )

PDF (530KB) ( 284 )

以《中国珍稀濒危保护植物名录》、《中国植物红皮书》、《国家重点保护野生植物名录(第一批)》、《中国物种红色名录》、《中国生物多样性红色名录(高等植物卷)》、《内蒙古珍稀濒危保护植物名录》和《内蒙古珍稀濒危植物图谱》中127种内蒙古珍稀濒危植物为研究对象,通过资料收集及专家咨询,构建了内蒙古珍稀濒危植物受威胁等级、优先保护评估体系.建立了濒危系数、遗传价值系数、利用价值系数、生境系数、繁殖系数5项准则,准则下共设17个指标;运用层次分析法确定指标体系权重,计算出珍稀濒危植物濒危等级及优先保护级别.结果表明: 极危种2种、濒危种13种、易危种37种、近危种44种、无危种31种,分别占总数的1.6%、10.2%、29.1%、34.7%、24.4%.其中,受威胁种(极危、濒危和易危种)共52种,占总种数的40.9%.一级保护植物35种、二级保护植物72种、三级保护植物20种,分别占总数的27.6%、56.7%、15.8%.本评估结果与《中国生物多样性红色名录(高等植物卷)》、《内蒙古珍稀濒危保护植物名录》相比,有75种植物的濒危等级和62种植物的保护级别发生了变化.其中新增了9种植物的濒危等级评估和32种植物的保护级别.

桑树根际土壤微生物对间作和施氮的响应

许振羽, 李学鹏, 杜宇, 许博涛, 张秀丽

2019, 30(6): 1983-1992. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.037

摘要 ( 546 )

PDF (1131KB) ( 312 )

利用Biolog-Ecoplate^TM结合主成分与冗余分析法,研究与苜蓿间作和施氮对桑树根际土壤微生物功能多样性及其与环境因子的影响.结果表明: 与单作无氮相比,单作施氮和间作(无氮和施氮)明显降低桑树根际土壤pH值,显著提高有机质含量、有效氮、含水量和过氧化物酶、脲酶的活性.同时,单作施氮和间作(无氮和施氮)提高了桑树根际土壤微生物的AWCD值、多样性指数和利用碳源比例,且间作施氮增加其提高的程度.主成分分析表明,施氮和间作改变了根际土壤微生物利用碳源强度和种类,其中单作施氮和与间作无氮处理的碳源利用情况相似,但后者对衣康酸和D-葡糖胺酸的利用率(>4%)显著高于前者.冗余分析表明,单作无氮桑树根际土壤微生物多样性与土壤多酚氧化酶活性呈正相关,与土壤含水量呈负相关.单作施氮与间作无氮处理的桑树根际微生物多样性与土壤pH值和含水量呈显著正相关,与土壤氮素营养呈负相关.间作施氮处理的桑树根际微生物多样性与土壤氮素营养呈正相关,而与土壤pH值呈显著负相关.

林下植物根系对森林凋落物分解过程中微生物及酶活性的影响

胡凯, 陶建平, 何丹妮, 黄科, 王微

2019, 30(6): 1993-2001. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.022

摘要 ( 598 )

PDF (1013KB) ( 105 )

为深入理解进入凋落物层生长的林下植物根系对森林凋落物分解的影响,本研究通过分解袋模拟试验探讨不同生物量多花黑麦草根系对中亚热带常绿阔叶林优势树种四川山矾凋落叶分解中微生物及酶活性的影响.结果表明: 在分解的240 d进程中,无根(N)、少根(L)、多根(M)3种处理下凋落叶表面细菌和真菌群落多样性指数均表现为多根＞少根＞无根处理,并且不同根生物量处理对真菌群落组成和数量的影响较细菌更为显著.随着多花黑麦草生长季结束,生长进入分解袋中的活根生物量逐渐减少,根系对真菌群落组成的影响减小.同一分解阶段,凋落叶表面酸性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶活性在有根条件下均高于无根条件.表明根系的生长能够改变微生物群落组成与数量,并提高微生物胞外酶活性,从而对分解产生促进作用.

紫茎泽兰入侵下喀斯特退化天坑的土壤微生物群落特征

江聪, 税伟, 简小枚, 郭平平, 陈毅萍

2019, 30(6): 2002-2010. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.032

摘要 ( 499 )

PDF (1171KB) ( 390 )

紫茎泽兰入侵到宏大地表负地形的喀斯特退化天坑后,会通过改变其立地环境的土壤微生物群落来影响退化天坑的植物多样性、群落演替与自然生态恢复.以云南沾益天坑群的典型退化天坑巴家陷塘为研究区,选择不同生境的紫茎泽兰根系土壤,采用Biolog微平板法探究紫茎泽兰根系土壤微生物群落特征.结果表明: 受退化天坑内生境异质性影响,紫茎泽兰的入侵程度表现为坑坡灌草地>坑底草地>坑坡林地>坑口灌草地,并且不同生境的紫茎泽兰性状特征存在差异;紫茎泽兰根系土壤微生物代谢活性、优势度指数、丰富度指数、均匀度指数与其入侵程度具有一致的变化趋势,且坑内外差异显著;糖类和氨基酸类为土壤微生物利用的主要碳源;不同生境的草本层植物α多样性与土壤微生物群落多样性存在相关性.紫茎泽兰根系土壤微生物群落多样性会随入侵程度的增加而显著提高,形成有利于入侵定植的微环境.未来退化天坑经过植物群落演替和自然生态恢复,最终形成地下森林顶极群落,可能使紫茎泽兰在退化天坑中消失.

逐步失水过程中绿竹光响应进程及其拟合

杜澜, 夏捷, 李海花, 吴炜, 陈亮, 张玮, 陈胜, 谢锦忠

2019, 30(6): 2011-2020. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.006

摘要 ( 469 )

PDF (785KB) ( 219 )

利用便携式光合测定系统Li-6400,在人为浇水至土壤水分饱和后的自然耗水过程中,分析2年生绿竹盆栽苗叶片在连续多级土壤水分下的光合作用光响应过程.结果表明: 在土壤相对含水量53.5%～95.6%条件下,绿竹光合作用光响应过程不会受到明显的强光抑制,且在相对水分亏缺条件下(53.5%～69.6%)达到更高的光合作用水平,而在严重水分亏缺后(土壤相对含水量≤33.6%)产生明显光抑制.在对绿竹叶片逐步失水过程的光响应拟合中,直角双曲线模型对净光合速率(P_{n max})的拟合值远高于实测值;直角双曲线模型、非直角双曲线模型和指数模型3种模型拟合的光饱和点(LSP)远低于实测值.在严重水分亏缺阶段,3种模型对光响应曲线拟合存在较大误差.气孔限制值(L_s)及瞬时水分利用效率(WUE_inst)具有相似的阈值响应过程,表现为随着土壤相对含水量减少而先增大后减小,且最大值出现在53.5%～69.6%条件下,这一结果与光合作用光响应过程取得P_{n max}的土壤相对含水量范围相同,具有一定的表征意义.绿竹旱涝管理最佳的土壤相对含水量为53.5%～69.6%,较高土壤含水量下(69.6%～95.6%)绿竹也有良好的光合表现.直角双曲线修正模型对绿竹在相对含水量为23.1%～95.6%条件下的光合作用光响应过程拟合较好,而其余3种模型均有局限性.

不同干旱条件下夏玉米全生育期冠层吸收光合有效辐射比的高光谱遥感反演

刘二华, 周广胜, 周莉

2019, 30(6): 2021-2029. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.041

摘要 ( 654 )

PDF (1286KB) ( 337 )

冠层吸收光合有效辐射比(fAPAR)是植被生产力遥感模型的重要参数.但关于不同干旱条件下作物全生育期的fAPAR遥感反演研究仍未见报道.本研究利用2015年夏玉米5个灌水处理模拟试验的高光谱反射率和fAPAR观测资料,分析了不同干旱条件下夏玉米关键生育期fAPAR和高光谱反射率变化特征,探讨了fAPAR与反射率、一阶导数光谱反射率和植被指数的关系.结果表明: 轻度水分胁迫和充分供水条件下,fAPAR较高;重度水分胁迫和重度持续干旱条件下,fAPAR较低.冠层可见光、近红外光和短波红外光区的反射率与fAPAR分别呈负相关、正相关和负相关关系.fAPAR与可见光和短波红外光区的383、680和1980 nm附近的反射率的相关性最强,相关系数均达-0.87.一阶导数光谱反射率与fAPAR相关性强且稳定的波段为580、720和1546 nm,相关系数分别为-0.91、0.89和0.88. 9个常用植被指数与fAPAR呈线性或对数关系,其中,增强型植被指数、复归一化植被指数、土壤调节植被指数和修正的土壤调节植被指数与fAPAR的关系模型最好,决定系数(R²)均在0.88以上,平均相对误差分别为16.6%、16.6%、16.7%和16.2%;基于一阶导数光谱反射率与fAPAR的对数关系在(720±5) nm波段处的模拟效果较好,R²达0.86;直接选择反射率数据估算fAPAR的效果较差,R²最高为0.81.研究结果可为fAPAR的准确反演及评估作物干旱状况提供支撑.

芒草种植对土壤细菌群落结构和功能的影响

段鹏飞, 陈彦, 张菲, 韩辉, 庞发虎, 陈兆进, 田伟

2019, 30(6): 2030-2038. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.038

摘要 ( 579 )

PDF (2371KB) ( 117 )

芒草作为第二代能源植物的代表,其生长过程中根际土壤细菌群落的结构与功能尚不清楚.本研究以种植5年的芒草(湘杂芒1号)为研究对象,选取裸地作为对照,采用16S rRNA基因Miseq测序技术研究其细菌群落组成,同时采用PICRUSt功能预测分析其功能.结果表明: 芒草根际细菌由变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门等23个门、231个属的细菌组成,表现出群落组成的丰富性.细菌群落分析表明,种植湘杂芒1号改变了根际细菌群落结构,其细菌群落多样性低于裸地对照.PICRUSt功能预测分析表明,湘杂芒1号根际细菌主要涉及氨基酸运输和代谢、细胞壁/细胞膜/膜结构的生物合成、信号转导机制等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性,并有22个基因功能家族预测基因相对丰度高于裸地,表明种植湘杂芒1号提高了根际细菌功能.对氮、磷循环相关基因进行分析表明,种植湘杂芒1号改变了土壤氮、磷代谢能力.

云南省农耕区小型兽类群落结构及分布格局

陈星, 刘正祥, 杜春红, 洪梅, 龚正达, 邵宗体, 段兴德, 高子厚

2019, 30(6): 2039-2048. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.036

摘要 ( 515 )

PDF (695KB) ( 284 )

为了解云南省农耕区小型兽类群落结构及空间分布特征,根据云南不同经纬度、海拔等自然环境条件,于2010年8月—2018年4月,选取云南省25个调查样区中104块农耕地,采用铗夜法开展小型兽类调查,运用群落生态学指标对农耕区小型兽类的群落特征和沿环境梯度的空间分布进行研究.结果表明: 共捕获小型兽类3240头,隶属4目9科21属42种,其中啮齿目最多,以齐氏姬鼠和黄胸鼠为代表.25个样区聚类为三大类.小兽在纬度和垂直分布上类似,低纬度和低海拔范围的种类相对较少,以家鼠属和小鼠属为主,而高纬度和高海拔地区以姬鼠属、白腹鼠属和绒鼠属为主.小兽物种多样性指数随着海拔的增加呈现先增后降的单峰分布格局,峰值出现在中海拔地区;经度水平分布上,小兽多样性指数呈V型分布格局,在98°—99° E最高;而纬度水平上,小兽多样性指数由南到北总体呈上升趋势.广义可加模型(GAM)分析表明,各因子对农耕区小型兽类多样性指数分布格局的影响程度为经度>海拔>纬度.相似性分析表明,相邻梯度带之间小兽群落结构为中等相似,相似性最高出现在中海拔带、中纬度带、低经度带之间,不同梯度带距离越远,小兽相似性越低.云南省农耕区小兽群落结构在不同维度上存在较高的空间异质性,物种多样性的地理分布随环境梯度变化呈现出不同的分布格局.

恩诺沙星和铜复合污染对蚯蚓消化酶活性的影响

张薇, 张萌, 陈凯, 金玉贺, 阎卉依, 胡艳美, 金兰淑

2019, 30(6): 2049-2055. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.034

摘要 ( 457 )

PDF (958KB) ( 278 )

从农田土壤畜禽粪源污染的实际出发,以典型兽药抗生素恩诺沙星(ENR)和饲料添加剂铜(Cu)为污染物,研究了两污染物单一/复合暴露对蚯蚓的毒性效应.结果表明: 单一污染暴露下,恩诺沙星(0.1～4 mg·kg^-1,28 d)对蚯蚓蛋白酶未产生显著影响,对纤维素酶和碱性磷酸酶产生了抑制作用,而对酸性磷酸酶产生了诱导效应;铜(20～200 mg·kg^-1,28 d)对蚯蚓的蛋白酶、纤维素酶和磷酸酶活性总体均表现为抑制效应.复合污染暴露下,两污染物对蚯蚓消化酶的影响以抑制效应为主,且对纤维素酶和酸性磷酸酶的抑制表现出毒性增加的协同效应.消化酶随暴露时间的响应动态规律为: 调整性反应(3 d)-激烈反应(7 d)-反应平复(14 d)-慢性暴露(28 d).慢性暴露结果显示,含高剂量(200 mg·kg^-1 Cu或4 mg·kg^-1 ENR)污染物的复合组更具生态风险性.

焦化厂地肤根内解芘细菌的筛选及促生潜力

曹阳, 宋立超, 钮旭光, 张薇, 刘新政, 吴珊, 李思楠, 李海燕

2019, 30(6): 2056-2062. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.031

摘要 ( 507 )

PDF (594KB) ( 221 )

从多环芳烃耐受植物根内分离具多环芳烃降解功能的内生细菌并研究其促生特性,为内生菌协同宿主植物修复多环芳烃污染土壤提供基础.以长期受多环芳烃污染的焦化厂区生长的地肤为材料,从其根内分离出以芘和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一碳源和氮源的内生细菌8株.通过芘降解试验,筛选得到3株高效芘降解内生细菌KSE4、KSE7和KSE8,经鉴定分别为芽孢杆菌属、假单胞菌属和鞘氨醇菌属.通过液体培养试验,研究了3株菌在芘胁迫下产ACC脱氨酶的能力和对地肤种子萌发的影响.结果表明: 随着芘浓度(0~15 mg·L^-1)的升高,ACC脱氨酶活性降低,其中KSE7的效果最好,在芘浓度为15 mg·L^-1时,地肤发芽率和芽长分别比对照提高了44.8%和61.1%,在地肤-微生物修复焦化厂污染土壤的修复中具有一定的应用潜力.

丛枝菌根真菌促进湿地植物对污染水体中镉的吸收

宁楚涵, 李文彬, 徐启凯, 李敏, 郭绍霞

2019, 30(6): 2063-2071. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.019

摘要 ( 564 )

PDF (662KB) ( 91 )

丛枝菌根真菌(AMF)具有促进植物生长、增强植物耐重金属毒害及修复重金属污染生境的作用.本试验于模拟湿地系统中设0、5、10和20 mg·L^-1镉浓度,对芦苇和狼尾草分别进行接种和不接种摩西斗管囊霉(Fm)、根内根孢囊霉(Ri)处理.结果表明: 镉污染降低了AMF侵染;接种AMF提高了芦苇和狼尾草的株高、干质量、叶绿素含量、地上部与根内的氮和镉含量,增强了根系对镉的富集能力,降低了镉转移系数.在5 mg·L^-1镉处理下,接种Fm的芦苇处理的各项指标均高于其他处理,其AMF侵染率为60.6%,每毫米根长的侵入点和泡囊数分别为2.3和3.7;与不接种对照相比,接种Fm的芦苇地上部与根系干质量分别提高69.1%和75.0%,地上部与根系氮含量分别提高38.7%和27.8%,叶绿素含量和株高分别增加3.8%和11.1%.湿地系统镉浓度与植株地上部和根内的镉含量呈显著正相关.在20 mg·L^-1镉处理下,接种Fm的芦苇地上部和根内镉含量达到最大值182.4和663.3 mg·kg^-1,镉转移系数最低,为0.27,而富集系数最高,为0.55.Fm+芦苇是本试验条件下吸收富集污染水体中镉的最佳组合.

光照强度对虎斑乌贼生长、存活、代谢及相关酶活性的影响

周爽男, 陈奇成, 江茂旺, 蒋霞敏, 彭瑞冰, 韩庆喜, 黄晨, 赵晨曦, 李建平

2019, 30(6): 2072-2078. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.033

摘要 ( 410 )

PDF (627KB) ( 73 )

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)下虎斑乌贼特定生长率、存活率、耗氧率、排氨率、肌肉中乳酸含量,以及呼吸代谢酶(己糖激酶、丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶)、肝脏中超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量变化.结果表明: 随着光照强度的增强,虎斑乌贼的特定生长率和存活率均呈现先稳定后逐渐下降的趋势,10和30 μmol·m^-2·s^-1组之间差异不明显,但显著高于其他组,10和30 μmol·m^-2·s^-1光照条件下的特定生长率分别为(8.43±0.22)和(8.47±0.17)%·d^-1,存活率分别为(79.2±5.9)%和(80.0±4.9)%;耗氧率和排氨率随着光照强度的增强呈现先缓后急的上升趋势,在光照强度为90 μmol·m^-2·s^-1条件下达到最大值,且显著高于其他组,肌肉中乳酸含量则呈现先降低后上升的趋势,10 μmol·m^-2·s^-1组的乳酸含量与30和50 μmol·m^-2·s^-1组无显著性差异,但显著低于其他两组;随着光照强度的增强,鳃中己糖激酶和丙酮酸激酶活性先稳定后逐渐降低,在光照强度为10和30 μmol·m^-2·s^-1条件下活性最高,且显著高于其他组,肌肉中乳酸脱氢酶活性则在这两种光照强度下活性最低,且显著低于其他组;超氧化物歧化酶活性随着光照强度的增强呈现先升高后下降的趋势,在70 μmol·m^-2·s^-1光照强度下活性最高,且显著高于其他组,为(104.93±4.17) U·mg^-1pro,丙二醛含量随光照强度的增强先稳定后逐渐增加,在光照强度为90 μmol·m^-2·s^-1时含量最高,且显著高于其他组,为(5.06±0.35) nmol·mg^-1 pro.表明10和30 μmol·m^-2·s^-1条件下虎斑乌贼生长、存活和代谢水平处于最佳状态,适用于规模化养殖,一旦超过此范围,光照越强,受到的胁迫越大,越不适合于乌贼生长与存活.在实际养殖过程中要避免太阳光直射,做好遮光措施.

亚热带水库浮游植物群落的季节变化及其与环境的关系: 两种功能群分类法的比较

朱忆秋, 吕俊, 李乔臻, 张晓莉, 胡韧, 肖利娟

2019, 30(6): 2079-2086. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.030

摘要 ( 575 )

PDF (1372KB) ( 107 )

浮游植物是水库生态系统最重要的生物组成,因其对水体环境的变化敏感而常被用于指示水体生态系统状态.为了解功能群(FG)和形态功能群(MBFG)两种浮游植物功能群分类方法在指示水库环境变化中的适用性和差异性,本研究以青狮潭水库为例,于2016年3月—2017年2月对该水库浮游植物和环境因子进行逐月采样调查.应用两种浮游植物功能群分类方法分析了青狮潭水库浮游植物群落结构、季节演替及其影响因子,并比较了两种功能群分类方法在指示水库环境状态中的应用及差异.结果表明: 青狮潭水库共检出浮游植物7门109种,可划分为17个FG功能群和5个MBFG功能群.两种功能群分类法的结果都表明青狮潭水库为中-富营养水体;在一年周期的浮游植物群落季节演替中,FG优势功能类群指示大坝和库中群落分别经过8、9个演替阶段,而MBFG优势功能类群指示大坝和库中群落均经过8个演替阶段.冗余分析表明,在相同环境梯度上,FG功能类群的响应比MBFG功能类群更灵敏,尤其是对pH值和硝态氮浓度的响应.在探究亚热带水库浮游植物群落演替过程及其与环境的关系上,采用FG功能群分类方法更为合适.

盐度对不同温度下海月水母螅状体存活和无性繁殖的影响

邢永泽, 张梅, 甄毓, 米铁柱

2019, 30(6): 2087-2092. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.021

摘要 ( 612 )

PDF (1129KB) ( 255 )

海月水母是全球近岸海域的主要致灾水母种类之一,其螅状体的繁殖情况与种群数量是影响水母暴发的重要因素.采用实验生态学的方法分别研究了高温(21 ℃)和低温(12 ℃)条件下,不同盐度梯度对螅状体存活与无性繁殖的影响.结果表明: 高温条件下,盐度15～40时螅状体存活率均大于90%,适合出芽生殖盐度范围为20～32,其中28为最适盐度;在低盐(≤15)或高盐(≥36)环境下,螅状体会进行足囊生殖以度过不良环境条件. 低温条件下,20～40盐度组螅状体存活率均大于90%,20～32盐度组适于螅状体出芽生殖,其中28盐度组出芽生殖效率最高;20～40盐度适于横裂生殖,其中28～32盐度组最利于螅状体横裂生殖. 说明海月水母螅状体有较强的盐度耐受性,一定范围内盐度对螅状体无性生殖影响不显著.

鲤稚鱼耳石锶标记效果

邱晨, 姜涛, 陈修报, 刘洪波, 杨健

2019, 30(6): 2093-2100. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.027

摘要 ( 455 )

PDF (2325KB) ( 63 )

对鲤稚鱼开展了不同浸泡浓度和不同标记时间梯度的SrCl₂·6H₂O暴露标记试验,以确认其耳石Sr标记的可行性及基本条件.首先,基于4个浓度(0、4、8、12 mg·L^-1)水平的SrCl₂·6H₂O溶液,浸泡标记2 d来筛选基本浸泡标记浓度.然后,在SrCl₂·6H₂O为8 mg·L^-1浓度下,基于5个浸泡时间(1、2、3、4、5 d)来筛选基本浸泡标记时间.电子探针分布分析结果显示:对照组(0 mg·L^-1)耳石Sr/Ca比值低且稳定,标记组均出现了高Sr/Ca比值区.对照组耳石剖面为均一的低Sr蓝色图谱,而标记组耳石上均有高Sr红色标记环带,且标记成功率为100%.试验期间,标记组和对照组的死亡率、平均全长和平均体质量无显著差异,表明Sr标记对供试鱼无不良影响.由于耳石上清晰、完整的高Sr红色标记环带出现在标记浓度为8 mg·L^-1及以上,标记时间为2 d及以上,故建议分别选择8 mg·L^-1和2 d为基本浸泡标记浓度和基本浸泡标记时间.本研究证实耳石Sr标记技术对鲤稚鱼具有很好的可行性.

旅游干扰对张家界大鲵生境及水质的影响

罗庆华, 童芳, 陶水秀, 曹威, 付磊, 朱深海

2019, 30(6): 2101-2108. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.039

摘要 ( 463 )

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为探明旅游干扰对中国大鲵生境及水质的影响,本研究实地调查了湖南省张家界市2014—2016年间不同旅游强度下的干扰情况,测定了大鲵栖息生境特点、水体理化及微生物指标.结果表明: 重度旅游干扰(每年>50万人次)显著增加了噪音、减少了大鲵洞穴数,降低了水中溶解氧含量,增加了总氮、总磷含量及微生物数量,尤其是大肠杆菌数量,导致大鲵栖息生境质量下降.但重度干扰区的水质仍然能够达到大鲵生长要求.根据国家地表Ⅱ类水大肠杆菌标准最高值(2000个·L^-1),计算得出游客数量理论临界值为每年2604.71万人次.通过控制游客数量与旅游设施面积,可降低旅游干扰强度,保护大鲵栖息生境,促进旅游开发与大鲵保护的协调发展.

基于鳗鱼道诱鱼技术研究花鳗鲡幼鱼光色趋向性

莫伟均, 何贞俊, 杨聿, 刘超, 王斌, 王建平

2019, 30(6): 2109-2115. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.025

摘要 ( 548 )

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为保护我国花鳗鲡资源,提高鳗鱼道入口吸引力,本研究以3 W水下景观灯为光源,利用自制多功能圆池设计了3种试验工况,探索花鳗鲡幼鱼的光色趋向性.结果表明: 3种试验工况下,鱼类在光区与暗区单位面积出现比例分别为(8.7±0.3)%和(3.6±1.7)%、(8.4±0.2)%和(5.0±1.4)%、(9.0±0.2)%和(1.9±1.3)%,且分布在光区的幼鱼多处于玻璃鳗发育阶段,而暗区的幼鱼多处于线鳗阶段(或向线鳗发育).光色区中鱼类出现次数百分比排在前3的分别为黄光区[(29.4±4.9)%]、红光区[(24.1±3.9)%]和紫光区[(17.2±4.0)%];黄光区[(29.4±3.3)%]、紫光区[(25.2±3.7)%]和红光区[(18.2±2.9)%];红光区[(33.3±2.3)%]、紫光区[(25.6±3.8)%]和黄光区[(20.7±5.7)%].首先进入光区次数排在前3的分别为红、黄、紫光区;红、紫、黄光区;红、紫、黄光区.鱼类在上述3种光区中的总进出次数处于蓝绿光和五彩光之间,且红光和黄光下鱼类会出现视觉疲劳.花鳗鲡幼鱼对光的趋向性由其发育阶段决定,玻璃鳗对光色具有趋向性,尤喜爱红、黄和紫光,在鳗鱼道入口采用灯光诱鱼可帮助玻璃鳗找到生长洄游通道.

最大熵模型在物种分布预测中的优化

孔维尧, 李欣海, 邹红菲

2019, 30(6): 2116-2128. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.029

摘要 ( 1006 )

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最大熵模型在物种分布的预测研究中得到广泛应用,但未经优化的模型的预测结果可能存在严重的拟合偏差.本文汇总了最大熵模型在取样偏差修正、模型复杂性调整、物种分布判定阈值选择以及模型检验过程中的若干优化方法.在取样偏差的修正中,空间筛除法的修正效果最好,而背景限制法表现不佳.模型复杂性受建模变量的数量、函数模式和调控系数的影响.在样本量小于建模变量的数量时需进行变量筛选,筛选标准应侧重其生态学意义,而非变量间的相关性;函数模式对模型表现影响不大,在预测结果相近情况下应选择简单模型;建模时需要调整调控系数以控制过度拟合,一般最优模型调控系数高于默认值.判定物种出现阈值应遵从客观性、等效性和判别力3个原则,敏感度和特异性加和最大是良好的阈值判定标准.模型检验可分为不依赖阈值的检验和依赖阈值的检验,在不依赖阈值的模型评估方法中,基于信息标准选择的模型表现优于基于AUC或相关系数(COR)选择的模型;在基于阈值的模型评估方法中,真实技能统计能够兼顾模型遗漏误差和错判误差,不受假设缺失影响,且受物种流行度的影响较小.

线虫内寄生真菌资源及生防应用研究进展

刘子卿, 万宜乐, 郝玉娥

2019, 30(6): 2129-2136. doi:10.13287/j.1001-9332.201906.020

摘要 ( 684 )

PDF (501KB) ( 303 )

线虫内寄生真菌是一类能通过产生各种特殊孢子寄生游离线虫的食线虫真菌,对维持自然界线虫种群及其数量起到了关键作用,是线虫的重要天敌,也是研究物种多样性的重要材料,因此具有特殊的研究意义和经济价值.目前许多学者主要研究捕食线虫真菌对线虫的侵染力.这种食线虫真菌的侵染力主要针对二龄幼虫,而线虫内寄生真菌对线虫的各个时期都有侵染力.本文综述了线虫内寄生真菌物种资源现状,孢子形态多样性、侵染方式多样性、生活史多样性和寄主多样性,以及具有生防潜力和已商品化的生防菌的生防应用,探讨了在物种资源的发掘、物种分类鉴定和生防制剂商品化存在的问题及其对策,并展望了研究前景.

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