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2020年 第31卷 第2期    刊出日期：2020-02-15

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2020, 31(2):  348-348. 

摘要 ( 227 )   PDF (465KB) ( 408 )  

林分结构对湖南栎类天然次生林林下植被生物量的影响

陈昊泓, 朱昕, 朱光玉, 刘飞虎

2020, 31(2):  349-356.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.008

摘要 ( 650 )   PDF (568KB) ( 369 )  

对湖南栎类天然次生林不同林分类型的林下植被生物量特征及其影响因素进行研究。结果表明: 将50块样地划分为甜槠-鹿角杜鹃混交林、亮叶水青冈-箭竹混交林、石栎-虎刺+山茶混交林、甜储+枹栎-鹿角杜鹃混交林、青冈栎-油茶+杜鹃混交林5种林分类型。5种林分的林下植被生物量均较低,不超过2.3 t·hm^-2。5种林分类型的林下灌木生物量没有显著差异,甜槠-鹿角杜鹃混交林草本层生物量显著低于其他4种林分类型。影响不同林分林下植被生物量的因素不同。在甜槠-鹿角杜鹃混交林,草本层生物量与郁闭度、角尺度呈显著负相关,林下植被总体生物量与开敞度呈显著正相关;在亮叶水青冈-箭竹混交林,灌木层生物量与林分的角尺度、郁闭度呈显著负相关,草本层生物量与林下植被总体生物量与混交度呈显著正相关;在石栎-虎刺+山茶混交林,草本层生物量与林分的聚集指数呈显著正相关;在甜储+枹栎-鹿角杜鹃混交林,灌木层生物量与林分的混交度呈显著负相关,草本层生物量与林分的株数密度呈显著正相关;而在青冈栎-油茶+杜鹃混交林,林分结构与林下生物量没有显著相关关系。对林下植被生物量进行调整,应该以调整林分水平分布格局为主,综合考虑林分遮盖程度与树种结构。

鄂西南不同区域亮叶桦种群结构与动态特征

王进, 姚兰, 艾训儒, 朱江, 刘松柏

2020, 31(2):  357-365.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.010

摘要 ( 452 )   PDF (1146KB) ( 355 )  

对鄂西南木林子、七姊妹山、金子山3个区域亮叶桦种群进行调查,划分种群龄级和高度级,绘制种群结构图。采用空间代替时间的方法,编制各区域亮叶桦种群的静态生命表,绘制存活曲线、死亡率曲线和消失率曲线,应用4个生存分析函数分析不同区域亮叶桦种群动态。结果表明: 3个区域的亮叶桦种群均属增长型,高度级结构较为完整,七姊妹山和金子山种群龄级结构有不同程度的缺失;数量变化动态指数V_pi＞0,但对外界干扰比较敏感。静态生命表表明,亮叶桦种群不同龄级的存活量差别较大,随龄级增加而逐渐减少;存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型;死亡率和消失率曲线变化趋势基本一致,但存在不同程度的波动。不同区域亮叶桦种群均具有前期锐减、中后期动态稳定的特征。

基于白刺个体大小的生态化学计量模型

邢磊, 刘成功, 李清河, 段娜, 李慧卿, 孙高洁

2020, 31(2):  366-372.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.019

摘要 ( 427 )   PDF (1702KB) ( 343 )  

生态化学计量的提出为认识C、N、P耦合循环特征、驱动力及机制等提供了新方法,但植物在生长过程中的生态化学计量变化尚缺乏相关报道。本研究以唐古特白刺为对象,通过对白刺分株2017年当年生枝、2年生枝、大于2年生枝、叶、根和压条生物量及营养元素的测定,拟合了基于构件大小的元素总量,并推导了白刺各构件及整株依赖于个体大小的生态化学计量模型。结果表明: 推导模型能够反映植物在生长过程中的生态化学计量动态,老枝和压条均具有较高的N∶P与C∶P,叶、当年生枝和根均具有较低的N∶P与C∶P,白刺整株3种元素含量在生长过程中的累积速率为P>N>C。本研究结果符合现有的生长速率假说和异速生长理论,同时也可从侧面印证养分重吸收现象,该方法可作为分析植物生长过程中元素计量动态特征的一种有效途径。

张广才岭西坡次生林不同生境胡桃楸幼树根系构型及细根特征

徐立清, 崔东海, 王庆成, 张勇, 马双娇, 朱凯月, 胡建文, 李红丽

2020, 31(2):  373-380.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.009

摘要 ( 465 )   PDF (745KB) ( 339 )  

采用全根挖掘法对张广才岭西坡次生林林缘、林隙、林冠3种生境下5～6年生胡桃楸幼树根系构型及细根功能进行研究,分析根系拓扑指数、平均连接长度、根系分支前后横截面积比,以及细根化学成分,探索胡桃楸幼树根系构型对生境变化的响应。结果表明: 林缘下胡桃楸根系趋向于叉状分支(拓扑指数TI=0.68),林冠下则偏向于鲱鱼骨形分支(TI=0.79),林隙居于两者之间(TI=0.72)。林缘、林隙和林冠下根系平均连接长度差异不显著,根系分支前后横截面积比分别为1.06、1.04、1.07,不受根系直径变化的影响,符合Leonardo da Vinci法则。从林缘、林隙到林冠下,不同生境下同一根序细根的比根长、比表面积逐渐增大,N含量先降低再升高,而C含量和C/N则先升高再降低。从林缘、林隙到林冠下,胡桃楸根系通过减少次级分支和根系间的重叠,使其由叉状分支趋向于鲱鱼骨形分支,并通过增大比根长、比表面积和改变C、N含量应对环境的变化,提高根系对养分的吸收效率。

基于油松树轮重建陕西省镇安县165年以来3—4月平均最高气温

华亚伟, 张红娟, 刘康

2020, 31(2):  381-387.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.026

摘要 ( 510 )   PDF (1081KB) ( 410 )  

采集木王国家森林公园的油松树轮样芯,建立树轮宽度标准化年表(STD),与镇安气象站的气候因子进行相关分析,利用线性回归分析重建了镇安县1853—2017年(165年)3—4月平均最高气温。结果表明: 树轮序列与3—4月平均最高气温相关性最大(r=0.596,n=60,P<0.01)。3—4月平均最高气温重建方程的方差解释量为33.2%,重建方程稳定可靠,结果可信。重建序列中偏暖年份出现25次,偏冷年份出现29次,偏暖年份较多地伴随着洪涝事件,偏冷年份较多地伴随着干旱事件。重建序列存在明显的冷暖变化,存在2个偏冷时期(1902—1917年、1953—2000年)、4个偏暖时期(1868—1892年、1917—1937年、1941—1953年、2001—2012年)。重建序列有明显的2～7、8～15、18～28、75～96、100～125年周期变化特征,其中准113、88、22年的周期变化分别为时段内的第一、第二及第三主周期,这些周期性变化可能与太阳活动、季风和厄尔尼诺-南方涛动的变化存在一定的关系。

大兴安岭重度火烧迹地恢复后土壤磷形态与解磷细菌分布特征

春雪, 赵雨森, 辛颖, 李金享, 梁东哲

2020, 31(2):  388-398.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.033

摘要 ( 409 )   PDF (1036KB) ( 431 )  

为了探讨大兴安岭重度火烧迹地恢复后土壤不同磷形态含量、解磷细菌群落结构的差异及两者之间的关系,以人工恢复(樟子松人工林、落叶松人工林)、人工促进天然恢复(次生林)以及天然恢复(天然次生林)的林地土壤为研究对象,采用Sui等修正的Hedley磷素分级法对根际土壤和0～10、10～20 cm非根际土壤进行磷素分级测定,并用高通量测序法得到土壤解磷细菌种群丰度。结果表明: 0～10 cm非根际土壤水溶性磷(H₂O-P_i)、碳酸氢钠无机磷(NaHCO₃-P_i)、碳酸氢钠有机磷(NaHCO₃-P_o)及根际土壤NaHCO₃-P_o含量表现为落叶松人工林>樟子松人工林>天然次生林>次生林。10～20 cm非根际土壤H₂O-P_i、NaHCO₃-P_i、NaHCO₃-P_o及根际土壤H₂O-P_i、NaHCO₃-P_i含量表现为落叶松人工林>樟子松人工林>次生林>天然次生林。不同林分根际与非根际土壤H₂O-P_i、NaHCO₃-P_i和NaHCO₃-P_o含量的比值(R/S)均大于1。中等活性氢氧化钠磷(NaOH-P)包括氢氧化钠无机磷(NaOH-P_i)和氢氧化钠有机磷(NaOH-P_o)。在0～10 cm非根际土壤及根际土壤中NaOH-P含量表现为落叶松人工林>天然次生林>次生林>樟子松人工林,在10～20 cm非根际土壤中表现为落叶松人工林>樟子松人工林>次生林>天然次生林。土壤NaOH-P存在明显的根际效应。酸溶性磷(HCl-P)包括酸溶性无机磷(HCl-P_i)和酸溶性有机磷(HCl-P_o)。在0～10 cm非根际土壤中HCl-P含量表现为落叶松人工林>天然次生林>樟子松人工林>次生林,在10～20 cm非根际及根际土壤中表现为落叶松人工林>樟子松人工林>天然次生林>次生林。土壤残留磷(residual-P)含量对林地恢复方式不敏感。各林分土壤主要解磷细菌均为慢生根瘤菌属、链霉菌属、伯克霍尔德菌属和芽孢杆菌属。樟子松人工林和落叶松人工林土壤解磷细菌丰度显著高于次生林和天然次生林。冗余分析表明,解磷细菌与不同磷形态之间相关性各异。在现阶段来看,人工恢复更有利于提高土壤磷的有效性和增加解磷细菌的丰度。

基于MODIS卫星火点的浙江省林火季节变化及驱动因子

曾爱聪, 蔡奇均, 苏漳文, 郭新彬, 靳全锋, 郭福涛

2020, 31(2):  399-406.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.015

摘要 ( 435 )   PDF (1325KB) ( 449 )  

研究林火变化趋势和驱动因子,可为林火预防和管理提供科学依据。本研究基于MODIS卫星火点数据,结合气象(日平均风速、日平均温度、日相对湿度、气温日较差、日累计降水)、人为(到公路距离、到铁路距离、到居民点距离、人口密度、人均GDP)、地形和植被因素(高程、坡度、植被覆盖度),运用趋势分析法、Logistic回归模型,对浙江省2001—2016年林火变化趋势和驱动因子进行研究。结果表明: 浙江省春、夏季林火呈显著上升趋势,秋、冬季林火呈先上升后下降趋势,秋季下降趋势显著。浙江省各季节林火预测模型拟合度均较高,模型预测准确率分别为75.8%(春季)、79.1%(夏季)、74.7%(秋季)和79.6%(冬季)。浙江省春、夏季林火发生与变化受气象、人为、地形和植被因素的显著影响;秋、冬季林火发生与变化主要受气象因素影响。在影响因素复杂、高火险区域分散的春、夏季,林火管理应重点加强人为活动管理和防火宣传教育;在秋、冬季,可通过在高火险区集中分布的西南地区增设瞭望塔和监控设备进行监测和管理。

林下植被管理措施对杉木大径材林土壤细菌群落结构的影响

费裕翀, 吴庆锥, 路锦, 季春杉, 郑宏, 曹世江, 林开敏, 曹光球

2020, 31(2):  407-416.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.035

摘要 ( 487 )   PDF (1710KB) ( 400 )  

林下植被是人工林生态系统的重要组成部分。本研究采用高通量测序技术,分析林下植被保留、林下植被去除和林下套种3种林下植被管理措施对杉木大径材人工林土壤细菌多样性、细菌群落结构组成以及相对丰度的影响,并分析土壤理化性质与细菌群落多样性的关系。结果表明: 林下植被保留处理的土壤细菌群落Chao1指数、Ace指数和Shannon指数高于林下植被去除和林下套种;放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门为本研究区杉木人工林土壤主要优势细菌;与林下植被去除和林下套种处理杉木人工林土壤细菌群落相比,林下植被保留处理土壤变形菌门、浮霉菌门、厚壁菌门和疣微菌门等相对丰度较高,而放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度较低;3种林下植被管理措施之间,土壤厚壁菌门、浮霉菌门、疣微菌门、Parcubacteria门和放线菌门等类群相对丰度差异显著;土壤含水率、全氮、全磷、水解氮和速效磷含量是影响细菌群落结构的重要因子,细菌多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、水解氮和速效钾含量呈显著正相关。

红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤种子库变化特征

王昌辉, 刘青青, 文竹梅, 王子睿, 陈艳芳, 刘博, 王正宁

2020, 31(2):  417-423.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.027

摘要 ( 439 )   PDF (828KB) ( 368 )  

土壤侵蚀作为一种自然营力和自然干扰形式对土壤种子库的次分布与物种组成具有一定的影响。本研究对典型红壤侵蚀区裸地(Ⅰ号)、马尾松林地(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号)和次生林(Ⅴ号)等5处不同植被恢复区的土壤种子库物种组成、储量及分布格局进行研究,探究在植被恢复过程中土壤侵蚀对土壤种子库的影响。结果表明: 研究区土壤种子库共统计到21种物种,物种丰富度低,以草本种类为主。各样地土壤种子库密度为56.7～793.3粒·m^-2,样地间差异显著,土壤种子库密度随着土壤侵蚀强度加重而明显下降。各样地浅层0～2 cm土壤种子库密度随着上坡-中坡-下坡的变化均呈增加趋势;剧烈侵蚀地和强烈侵蚀地土壤种子库主要分布在5～10 cm深层土壤内,且中上坡0～2 cm土层几乎没有种子。土壤侵蚀使得土壤种子库在土层中的分布呈现深层化,植被恢复后深层种子库积累仍需要较长的时间。

1999—2015年若尔盖草原湿地净初级生产力时空变化

郭斌, 王珊, 王明田

2020, 31(2):  424-432.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.018

摘要 ( 547 )   PDF (2527KB) ( 421 )  

植被净初级生产力(NPP)是草原湿地生态系统碳收支平衡和气候变化的核心内容之一。本研究基于植被指数、气象数据(降水和气温)、植被类型数据,利用CASA模型对若尔盖草原湿地1999—2015年NPP进行估算,分析了若尔盖草原湿地NPP时空格局特征及其与气候因子的关系。结果表明: NPP实测值与模拟值之间显著相关,R²为0.78,均方根误差为120.3 g C·m^-2·a^-1;研究区年均和生长季(4—9月)NPP分别为329.0、229.4 g C·m^-2·a^-1,年际间波动明显,以2.3、1.6 g C·m^-2·a^-1的微弱趋势下降,不同植被类型的年均及生长季NPP的年际波动与整个研究区的波动趋势基本一致;年均和生长季NPP的变化斜率分别为-21.3～18.7、-31.5～23.1 g C·m^-2·a^-1,显著增加的面积分别占研究区总面积的0.3%和0.7%,主要分布于森林覆盖区和湿地生态补偿区;显著下降的面积分别占研究区总面积的1.4%和6.4%,主要分布于人类活动集中的地区;研究区不同植被的固碳能力存在差异,其中,森林最强,草地次之,湿地最弱;降水是影响草原湿地植被NPP的主导气候因子。

江西双季稻氮素监测诊断模型的建立与应用

李艳大, 曹中盛, 孙滨峰, 叶春, 舒时富, 黄俊宝, 王康军, 田永超

2020, 31(2):  433-440.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.029

摘要 ( 496 )   PDF (685KB) ( 312 )  

建立基于光谱仪的江西双季稻氮素监测诊断模型,可指导氮肥精确施用,达到双季稻丰产、提质、增效的目的。本研究开展了不同早、晚稻品种与氮素水平的小区试验,采用GreenSeeker光谱仪和作物生长监测诊断仪(CGMD)于分蘖期和拔节期测定了早、晚稻冠层光谱植被指数和植株氮积累量,建立了双季稻植株氮积累量光谱监测模型,并采用独立的田间试验数据对模型进行检验。利用双季稻丰产栽培经验及建立的氮素光谱诊断模型,对双季稻分蘖肥和穗肥施氮量进行定量推荐。结果表明: 双季稻氮肥施用关键期(分蘖期和拔节期)基于两种光谱仪的光谱植被指数与植株氮积累量均呈显著正相关,分蘖期和拔节期的模型预测效果比生长前期模型好。基于GreenSeeker光谱仪的归一化差值植被指数(NDVI_(780,660))的指数方程可较好地预测植株氮积累量,模型决定系数(R²)为0.92～0.94,模型检验的均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RRMSE)和相关系数(r)分别为3.09～5.96 kg·hm^-2、5.8%～18.5%和0.92～0.98;基于CGMD光谱仪的差值植被指数(DVI_(810,720))的线性方程可较好地预测植株氮积累量,R²为0.90～0.93,模型检验的RMSE、RRMSE和r分别为3.71～6.33 kg·hm^-2、11.7%～14.3%和0.93～0.96。基于CGMD光谱仪的模型推荐的施氮量高于基于GreenSeeker光谱仪的模型推荐的施氮量;模型生成的精确施氮方案较传统农户方案减少施氮量5.5 kg·hm^-2,氮肥农学利用率提高0.8%,纯收益提高128元·hm^-2。用双季稻氮素光谱诊断方法指导施肥能在增产的同时,降低成本,增加纯收益,对科学指导双季稻生产具有重要意义。

江汉平原不同氮肥运筹模式下豆麦和稻/麦轮作系统小麦产量和经济效益差异

杨蕊, 耿石英, 王小燕

2020, 31(2):  441-448.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.022

摘要 ( 462 )   PDF (908KB) ( 381 )  

研究江汉平原豆麦(大豆/小麦)和稻麦(水稻/小麦)轮作系统中冬小麦生长规律对氮肥运筹模式的响应,可为缩小两种轮作模式下的小麦产量差异提供理论依据。试验设置传统施肥(70%底肥,30%越冬期追肥)和优化施肥(1/3底肥,1/3越冬期追肥,1/3拔节期追肥)2个处理,并以不施氮处理为对照,分析了豆麦和稻麦轮作系统中冬小麦的生长规律、产量及产量构成因素、肥料利用率和施肥效益等。结果表明: 施氮和轮作模式均对小麦产量有显著影响,优化施肥产量显著高于传统施肥,两者产量差异在豆麦轮作系统下为920 kg·hm^-2,在稻麦轮作系统下为2195 kg·hm^-2。相同轮作模式下,传统施肥冬季、春季群体茎蘖数高于优化施肥,而优化施肥在整个生育期干物质总积累量较传统施肥高5%~31%(豆麦)和14%~28%(稻麦)。传统施肥下豆茬小麦产量较高的原因是穗数、成穗率、群体干物质积累量等均高于稻茬小麦;优化施肥下稻茬小麦产量较豆茬小麦增加幅度更大,表明优化氮肥模式可缩小豆麦与稻麦轮作中小麦的产量差异。两种轮作模式中小麦花后粒重分别呈现“慢-快-中”(豆麦)和“中-快-慢”(稻麦)的增加趋势;氮肥农学效率、小麦季纯收益等指标均以稻麦轮作优化施肥处理最高。综上,在江汉平原地区,稻麦轮作优化施肥处理下小麦群体结构合理,干物质积累量较高,产量和施肥效益增加显著,是江汉平原地区兼顾产量与施肥效益的最佳模式。

半干旱区氮肥运筹对全膜双垄沟播玉米水肥利用和产量的影响

王红丽, 张绪成, 于显枫, 侯慧芝, 方彦杰, 马一凡

2020, 31(2):  449-458.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.028

摘要 ( 449 )   PDF (1464KB) ( 274 )  

施肥方式不当是半干旱区全膜双垄沟播玉米水肥利用率低的主要原因之一,研究氮肥减量后移和有机肥替代对玉米水肥利用效率和产量的影响,可为该区玉米水肥高效管理提供理论依据。依托4年大田定位试验,设置3个处理,即肥料全部基施(CK)、减氮15%且在抽雄期追施(RN)、30%的化肥以有机肥替代且在抽雄期追施(RNM),研究不同施肥模式对玉米耗水特性、生长发育和水肥利用效率的影响。结果表明: 施肥方式对玉米水肥利用效率和产量有显著调控作用,并与降雨年型密切相关。欠水年和平水年,RN花前耗水量较CK降低16.1%～18.8%,花后耗水量提高18.0%～22.2%;RNM花前、花后耗水量均与CK差异不显著。丰水年,RN和RNM花前耗水量分别较CK降低16.7%和6.3%,花后耗水量分别增加11.4%和29.7%。与CK相比,RN显著提高了追肥后玉米叶片叶绿素相对含量(SPAD值),花后生物量增加15.6%～44.9%,穗长、穗粒数、穗粒重和百粒重显著提高,产量增加9.8%～17.0%,水分利用效率(WUE)提高6.3%～21.4%,肥料偏生产力(PEP_T)、氮素偏生产力(PEP_TN)、磷素偏生产力(PEP_TP)和钾素偏生产力(PEP_TK)均显著提高。综上,RN能显著提高不同降水年型下玉米花后耗水量和SPAD值,增加花后生物量,优化穗部性状,使产量、水肥利用效率显著提高,为半干旱区全膜双垄沟播玉米水肥高效利用的有效肥料管理模式。

深松轮耕模式对黄土旱塬春玉米土壤理化性质和作物产量的影响

张琦, 王浩, 王淑兰, 张元红, 王瑞, 王小利, 李军

2020, 31(2):  459-466.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.024

摘要 ( 435 )   PDF (995KB) ( 301 )  

秸秆覆盖深松耕能保护土壤并调节土壤结构,但长期连续深松并不能获得持续增产与培肥土壤效果。为实现持续培肥增产的目的,于2007—2016年在黄土旱塬区连作春玉米田进行了深松轮耕长期定位试验,设置免耕/翻耕/深松(NT/CT/ST)与深松/翻耕(ST/CT)轮耕处理,并以连续深松(ST)为对照,对比分析不同耕作模式对土壤理化性质和玉米产量的影响。结果表明:与ST相比,NT/CT/ST处理机械稳定性团聚体(DR_0.25)和水稳定性团聚体(WR_0.25)较ST分别显著增加9.2%和21.9%,团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著增加;ST/CT处理WR_0.25显著增加了11.9%。在0～20 cm土层,NT/CT/ST和ST/CT处理土壤容重较ST分别显著降低7.0%和11.5%,土壤孔隙度分别增加8.4%和13.9%;在20～40 cm土层,ST/CT处理土壤容重增加了6.9%,土壤孔隙度降低了5.7%。NT/CT/ST比ST显著增加了土壤全氮和有机质含量,但降低了土壤全磷和全钾含量。NT/CT/ST处理玉米籽粒产量多年平均值较ST/CT和ST分别提高4.8%和10.2%。DR_0.25、WR_0.25、土壤全氮、有机碳含量均与产量呈显著正相关,说明深松轮耕模式提高了DR_0.25、WR_0.25、土壤全氮、有机碳含量,有利于玉米籽粒产量提高。综合考虑土壤肥力和玉米产量,NT/CT/ST处理有利于培肥土壤,提高土壤结构稳定性,并且可获得较高的玉米产量,为推荐轮耕模式。

不同覆盖方式下旱作玉米田土壤呼吸对温度变化的响应

解梦怡, 商雨晴, 赵发珠, 王俊

2020, 31(2):  467-473.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.021

摘要 ( 477 )   PDF (979KB) ( 384 )  

为探明不同农田管理措施下增温对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,基于9年田间定位试验,对秸秆覆盖(SM)、地膜覆盖(FM)和无覆盖对照(CK)3种管理方式下的土壤样品进行了为期60 d的室内恒温培养,培养温度分别为15、25和35 ℃,对土壤呼吸速率进行动态监测。结果表明: 在整个培养期间,土壤呼吸速率呈单峰型变化,土壤呼吸累积释放量则呈“S”型增长趋势,其中培养前30 d土壤呼吸累积释放量约占整个培养期的75%～85%。与CK相比,SM土壤呼吸累积释放量显著增加了19.4%,而FM差异不显著。与15 ℃相比,25和35 ℃条件下土壤平均呼吸速率分别增加了17.0%和36.8%,土壤呼吸累积释放量分别增加了13.1%和33.6%。覆盖方式与温度二者无交互作用。土壤呼吸变异的97.7%～99.9%可以由温度变化解释,且土壤呼吸与有机碳和全氮含量均呈显著正相关。与无覆盖对照和地膜覆盖相比,秸秆覆盖可通过增加土壤中有机质的输入促进土壤呼吸,但同时会降低土壤呼吸温度敏感性,表明在未来气候变暖背景下,黄土高原旱作农业区进行秸秆覆盖较地膜覆盖能更有效地减少土壤CO₂排放。

基于土壤异质背景的玉米秸秆覆盖度遥感反演

黄晋宇, 刘忠, 万炜, 刘之榆, 王佳莹, 王思

2020, 31(2):  474-482.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.012

摘要 ( 490 )   PDF (1970KB) ( 337 )  

玉米秸秆覆盖还田是东北平原当前大力推广的一种保护性耕作方式。区域作物秸秆覆盖度(CRC)的遥感估算可大范围快速获取耕地秸秆覆盖还田信息,对于政府监测和推广秸秆覆盖还田工作有重要作用。本研究以吉林省梨树县为研究区,基于Sentinel-2A卫星影像,选取归一化耕作指数(NDTI)、归一化秸秆指数(NDRI)、简单耕作指数(STI)和归一化差值指数(NDI7)4种光谱指数,建立光谱指数与玉米秸秆覆盖度的线性回归模型,进行秸秆覆盖度反演。结果表明: 研究区土壤背景空间异质性较强,对光谱指数回归模型影响显著,采用土壤质地分类(分区)分别建立回归模型的方法可提高反演精度。土壤背景空间异质性会增大模型估算误差;4种光谱指数与玉米秸秆覆盖度均有较强相关性,其中,NDTI和STI模型表现更好;基于NDTI和STI的分区线性回归模型验证R²为0.84、RMSE为13.3%,优于不分区的模型(R²为0.75,RMSE为16.5%),有效提升了反演精度。

基于AHC模型的辽西北花生膜下滴灌灌水量优化

黄振宇, 夏桂敏, 胡家齐, 陈涛涛, 郑俊林, 吴奇, 迟道才, 王锋

2020, 31(2):  483-492.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.013

摘要 ( 504 )   PDF (2020KB) ( 308 )  

为评价AHC模型在辽西北半干旱地区的适用性及寻求花生膜下滴灌条件下的最优灌水量,本研究以2016、2017年花生田间试验数据为基础,首先对模型参数进行全局敏感性分析,然后对土壤水分、作物生长模块参数进行率定及验证,最后应用AHC模型分析了试验年份花生产量和水分利用效率对不同灌水量的响应。结果表明: 模型的极敏感参数为土壤第1、2层的饱和导水率。校验过程中,土壤含水率模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)分别在0.02～0.03 cm³·cm^-3和1.5%～2.3%,叶面积指数、株高的RMSE和MRE分别在0.3～0.6、4.2～4.5 cm和5.0%～8.9%、5.2%～6.8%,花生产量和耗水量的MRE都在5%以内,模型适用于辽西北地区土壤水分与花生生长模拟研究。随着灌水量增加,花生产量增加,而水分利用效率却减小。综合考虑产量和水分利用效率,试验年份(平水年)辽西北半干旱地区膜下滴灌花生优化灌水量为80～97 mm。

灌水下限及秸秆还田对温室番茄产量、品质和水分利用效率的影响

李波, 包正荣, 姚名泽, 李长信, 孙翔龙

2020, 31(2):  493-500.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.030

摘要 ( 591 )   PDF (736KB) ( 259 )  

为了探究秸秆还田滴灌灌水下限和秸秆还田量对温室番茄产量、品质和水分利用效率的影响,在温室内进行裂区试验。秸秆还田时间分别为1年(2018年)、2年(2017年)和3年(2016年),设置4个秸秆还田量(0、1.5×10⁴、3×10⁴、4.5×10⁴ kg·hm^-2)和4个灌水下限(50%θ_f、60%θ_f、70%θ_f、80%θ_f,θ_f为田间持水量),对土壤含水率、番茄产量和品质进行监测。采用方差分析、熵权法和TOPSIS法对番茄产量、品质和水分利用效率进行分析。结果表明: 番茄产量随灌水下限增大而增大,在灌水下限为80%θ_f时产量最大,秸秆还田第1、2和3年,最大平均产量分别为93.55、87.23和99.34 t·hm^-2。水分利用效率和品质指标均随灌水下限的升高而降低。在秸秆还田第1年时,秸秆还田量为1.5×10⁴ kg·hm^-2时番茄平均产量达到最大值,为99.60 t·hm^-2;在秸秆还田第2、3年时,秸秆还田量为4.5×10⁴ kg·hm^-2时番茄平均产量最大,分别为92.50和107.75 t·hm^-2。番茄水分利用效率在秸秆还田第1、2年,秸秆还田量为1.5×10⁴ kg·hm^-2时达到最大;在秸秆还田第3年时,秸秆还田量为4.5×10⁴ kg·hm^-2达到最大。番茄的品质指标随秸秆还田年限和秸秆还田量增加表现出不同趋势。

环境条件对黄瓜硅吸收分配和果面蜡粉形成的影响

周鑫, 冯改利, 李治红, 刘淑侠, 赵升, 李岩, 魏珉

2020, 31(2):  501-507.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.023

摘要 ( 372 )   PDF (663KB) ( 317 )  

为探明环境条件影响黄瓜果面蜡粉形成的机制,以‘山农5号’黄瓜为接穗,‘黄诚根2号’南瓜(去蜡粉能力强)和‘云南黒籽南瓜’(去蜡粉能力弱)为砧木进行嫁接,在日光温室不同栽培茬口(冬春茬和秋冬茬)下研究了硅吸收分配和果面蜡粉量差异,并在人工气候室内模拟不同季节环境条件[T₁:温度28 ℃/18 ℃(昼/夜),相对湿度55%/65%,光照强度600 μmol·m^-2·s^-1;T₂:温度22 ℃/12 ℃(昼/夜),相对湿度85%/95%,光照强度300 μmol·m^-2·s^-1],研究其对硅吸收分配和硅转运蛋白基因表达的影响。结果表明:日光温室栽培条件下,与秋冬茬相比,冬春茬黄瓜商品成熟果实表面蜡粉量显著增加,其中以‘云南黑籽南瓜’嫁接黄瓜受影响较大,自根黄瓜和‘黄诚根2号’嫁接黄瓜受影响较小;相同栽培季节,均以‘云南黑籽南瓜’嫁接黄瓜果面蜡粉量和器官硅含量最多,自根黄瓜次之,‘黄诚根2号’嫁接黄瓜最少。人工气候室内,T₁环境下黄瓜各器官硅含量、叶片和根系硅转运蛋白基因表达量均高于T₂;相同环境条件下,黄瓜各器官硅含量和叶片硅转运蛋白基因表达量均为‘云南黑籽南瓜’嫁接黄瓜＞自根黄瓜＞‘黄诚根2号’嫁接黄瓜。综上,环境条件改变了黄瓜植株对硅的吸收分配,进而影响果面蜡粉形成,适宜的环境条件有利于减少果面蜡粉量;高温、强光、低湿环境导致黄瓜果面蜡粉量增多,砧木对嫁接黄瓜硅吸收和果面蜡粉形成有显著影响。

盐胁迫下菊芋根系脱落酸对钠离子转运和光系统Ⅱ的影响

边甜甜, 颜坤, 韩广轩, 安孟鑫, 杨润亚

2020, 31(2):  508-514.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.005

摘要 ( 394 )   PDF (892KB) ( 241 )  

通过根系施加脱落酸(ABA)合成抑制剂钨酸钠,研究盐胁迫(150 mmol·L^-1 NaCl)下菊芋根系ABA信号对根系Na⁺转运、叶片Na⁺积累和光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响。结果表明:钨酸钠抑制盐胁迫下根系ABA合成,降低根系Na⁺外排,提高根系Na⁺向叶片的转运系数。盐胁迫增加叶片Na⁺含量,没有影响叶片膜脂过氧化、PSⅡ反应中心蛋白合成和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)。根系ABA合成受抑制,显著增加盐胁迫下叶片Na⁺积累,加剧叶片膜脂过氧化,损伤PSⅡ反应中心蛋白,显著降低F_v/F_m,诱发PSⅡ光抑制。总之,盐胁迫下菊芋根系ABA信号诱导根系Na⁺外排,抑制Na⁺向地上部转运,有利于减少叶片Na⁺积累,防御PSⅡ氧化损伤。

不同遮荫条件下施肥量对西南干热区小粒咖啡产量和肥料利用的影响

章宇阳, 刘小刚, 余宁, 赵志浩, 杨启良, 高燕俐, 范诚, 董建华

2020, 31(2):  515-523.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.004

摘要 ( 371 )   PDF (1633KB) ( 322 )  

干热区小粒咖啡肥光管理粗放,产量和肥料利用率受到限制。为探明干热区小粒咖啡节肥高产的肥光耦合模式,通过大田试验,设置4个遮荫度(100%NR、75%NR、60%NR、45%NR,NR为自然光照)和4个施肥量(不施肥及666.67、1000、1333.33 kg·hm^-2),研究不同肥光处理对小粒咖啡冠层结构、产量、肥料利用率、土壤养分含量及微生物生物量碳的影响。结果表明: 遮荫和施肥对小粒咖啡冠层结构、产量及肥料利用率、土壤养分含量及微生物生物量碳影响显著。小粒咖啡土壤养分含量及微生物生物量碳随遮荫度的增加而减少。土壤养分含量随施肥量增加而增加,微生物生物量碳则先增后减,施肥量1000 kg·hm^-2时达最大(200.30 mg·kg^-1)。遮荫和施肥对小粒咖啡叶面积指数、开度等冠层结构影响显著。叶面积指数与开度、林隙分数、总定点因子、冠下总辐射呈显著负相关。通过响应面分析及空间分析可得,当肥料偏生产力、产量、肥料农学利用率及肥料增产率达到最大时,对应的遮荫和施肥组合分别为80%NR和666.67 kg·hm^-2、79%NR和1286.81 kg·hm^-2、79%NR和967.74 kg·hm^-2、82%NR和1075.27 kg·hm^-2。产量、肥料农学利用率和肥料增产率同时达到大于等于最大值的80%时,遮荫和施肥区间为68%～77%NR和946.24～1178.79 kg·hm^-2。在本试验条件下,最优遮荫度及施肥量组合为75%NR和1000 kg·hm^-2。

草甘膦和百草枯对毛桃幼苗根系形态及地上部生长的影响

郭磊, 张斌斌, 沈江海, 何鑫, 宋宏峰

2020, 31(2):  524-532.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.036

摘要 ( 640 )   PDF (1961KB) ( 343 )  

以砧木毛桃幼苗为研究对象,通过土施草甘膦和百草枯研究2种桃园常用除草剂对毛桃营养生长、根系结构、根尖细胞分裂、叶片光合特性等的影响,为除草剂在桃生产中的安全使用提供科学依据。结果表明: 草甘膦处理显著抑制毛桃地上部和根生长,与对照相比,株高降低31.5%,总根系长度、总根表面积、总根体积和总根尖数分别降低了39.5%、39.5%、49.8%和44.6%,而百草枯处理以上指标与对照差异均不显著;草甘膦和百草枯处理后毛桃根尖细胞有丝分裂指数分别降低38.0%和35.9%,且草甘膦处理分裂中期细胞数占分裂细胞总数的比例显著低于对照和百草枯处理;毛桃根尖细胞对2种除草剂响应迅速,从处理第2天开始根尖细胞电解质渗漏率始终显著高于对照。叶片细胞电解质渗漏率则从处理5 d后开始显著升高,且草甘膦处理出现幼叶基部变黄并向叶尖蔓延,同时部分叶尖逐渐焦枯的现象;2种除草剂处理导致毛桃叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率有不同程度的降低,其中草甘膦处理下降更明显。综上,使用草甘膦和百草枯均会降低毛桃幼苗根尖细胞分裂指数,提高根尖细胞电解质渗透率,总体降低叶片净光合速率。草甘膦对毛桃营养生长、叶片光合作用影响更大,而且会造成幼叶变黄、叶尖焦枯等现象。

基于遥感空间信息的武夷山国家级自然保护区植被覆盖度变化与生态质量评估

杨绘婷, 徐涵秋

2020, 31(2):  533-542.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.014

摘要 ( 590 )   PDF (2824KB) ( 460 )  

成立于1979年的武夷山国家级自然保护区,是中国东南部面积最大、保留最为完整的中亚热带森林生态系统,对其成立40年以来的植被及其生态质量的变化迄今并无研究涉及。本研究选取1979—2017年的5景Landsat系列影像,借助MODIS的归一化植被指数(NDVI)数据对Landsat影像的NDVI数据进行植被的时相纠正,通过计算植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)来评估武夷山国家级自然保护区植被覆盖度及其生态质量的变化。结果表明: 通过近40年的保护,保护区的植被覆盖度有明显提升,从1979年的73.6%上升到2017年的89.5%;生态质量也随之上升,从1988年的0.801上升到2017年的0.823。2017年,整个保护区生态质量为优、良等级的面积占总面积的98.7%。从空间分布来看,生态变好的区域主要分布在东北核心区和西南核心区中部;变差的区域主要分布于道路两侧和山顶。在垂直高程上,以高程1300~1900 m范围内的植被覆盖度和生态质量最好。除了局部年份可能受到气候的影响外,武夷山国家级自然保护区植被和生态质量的改善主要得益于当地政府的有效政策和群众的积极保护。

格网尺度下张掖生态系统服务价值时空演变及地形梯度分异特征

张学斌, 罗君, 石培基, 周亮

2020, 31(2):  543-553.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.007

摘要 ( 437 )   PDF (3037KB) ( 320 )  

张掖生态环境脆弱,在西北乃至全国的生态地位十分重要,是生态系统服务研究的典型区域。以张掖1987、2000、2016年的3期土地利用数据为基础,划分3 km×3 km格网,基于修正后的生态系统服务价值当量,估算张掖生态系统服务价值,并分析其时空变化和地形梯度分异特征。结果表明: 1987—2016年,张掖生态系统服务价值增加5.64亿元,在南部山区和北部荒漠区保持稳定,在人类活动密集的中部绿洲区变化显著;生态系统贡献上,林地生态系统的贡献最大,单项生态系统服务价值中,水文调节价值最大;生态系统服务价值具有很强的空间依赖性,在两极集聚的空间格局上,形成甘州区、焉支山和镜铁山3个“插花”集聚区;生态系统服务价值呈现出地形梯度分异规律,从祁连山区向平原绿洲区再向荒漠区递减;生态系统服务价值与地形起伏度呈线性负相关,随高程增加呈现出下降-上升-下降的变化规律,随坡度增加呈下降-稳定-下降的分异格局,说明山前区和绿洲荒漠过渡区亦是生态系统服务价值的梯度过渡区;单项生态系统服务价值在低坡度和小地形起伏地区最大,其中,低平地区绿洲的发展受水资源的严重制约。

重点生态功能区农户生计对环境资源的依赖性——以甘南高原为例

王蓉, 赵雪雁, 刘江华, 王晓琪, 兰海霞, 薛冰

2020, 31(2):  554-562.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.016

摘要 ( 499 )   PDF (774KB) ( 382 )  

重点生态功能区承担着重要的生态系统服务供给功能,农户作为该区主要的经济活动主体,其对环境资源过度依赖会严重影响该区的生态环境质量,从而使生态系统服务功能受损。当前亟需深入探索重点生态功能区农户生计对环境资源的依赖性及其影响因素,为制定环境友好型区域发展政策提供借鉴。本研究以甘南高原为例,基于581份农户调查数据,分析了农户生计对环境资源的依赖度,并利用有序多分类Logistic回归模型识别了影响农户环境资源依赖度的因素。结果表明: 甘南高原农户生计对环境资源的依赖度较高,其主要体现在食物自给、生活用能、收入来源3个方面,依赖度分别为57.3%、56.9%和37.4%;不同类型农户生计对环境资源的依赖性存在显著差异,劳动力受教育水平较高及非农化水平较高的农户,对环境资源的依赖度较低,而抚养比系数较高的农户对环境资源的依赖度较高;家庭抚养比、劳动力受教育水平、家庭成员领导能力、外出打工人数占劳动力比重、生态政策、海拔等因素均对农户的环境资源依赖度有显著影响。其中,家庭抚养比、海拔对其具有正向影响,而外出打工人数占劳动力比重、劳动力受教育水平、家庭成员领导能力、生态政策等因素对其表现为负向影响。

区域环境、家庭禀赋与秸秆处置行为——以甘肃省旱作农业区为例

陈强强, 杨清, 叶得明

2020, 31(2):  563-572.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.001

摘要 ( 368 )   PDF (896KB) ( 251 )  

研究农户秸秆利用方式及其影响因素对提高秸秆资源利用效率、缓解环境负外部效应具有重要意义。本研究基于生态理性构建了农户秸秆处置行为分析框架,以甘肃省旱作区424个农户的调查数据为基础,运用Logit模型对农户秸秆焚烧与饲料化利用意愿及其影响因素进行分析。结果表明: 农户秸秆处置行为是农户长期与周边客观环境长期适应、协同进化过程中所形成的决策认知下的行为结果。旱作区农户秸秆处置方式呈现出以饲料化利用和燃料为主的多元化特征,秸秆焚烧弃置依旧普遍。在影响农户秸秆焚烧处置行为的诸多因素中,户主年龄(P<0.1)、农户受教育程度(P<0.01)、牲畜饲养规模(P<0.05)、农业收入占比(P<0.1)和政府政策宣传(P<0.01)对农户秸秆焚烧行为具有显著的抑制作用。而户主性别(P<0.1)与农户秸秆焚烧认知(P<0.01)助推农户非亲环境行为选择,农户秸秆焚烧政策认知度低,环保意识淡薄。户主年龄(P<0.1)、农户受教育程度(P<0.05)、家庭成员是否担任村干部(P<0.05)、饲料加工技术指导(P<0.01)以及禁烧补助(P<0.1)等因素对农户秸秆的饲料化利用有正向影响,而地形(P<0.1)对农户秸秆饲料化利用有负向影响。最后,从构建“禁焚与补贴”结合机制、加强秸秆饲料化利用技术推广、加快完善秸秆收储运保障服务体系等方面提出促进秸秆资源化利用的政策建议。

泛珠江流域土地利用时空变化特征及驱动因子

张诗晓, 张浚茂, 张文康, 张丹妮, 傅家仪, 臧传富

2020, 31(2):  573-580.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.017

摘要 ( 468 )   PDF (2112KB) ( 380 )  

泛珠江流域是中国改革开放和海上一带一路的“桥头堡”,在国家经济建设中具有重要的战略地位。本研究基于泛珠江流域1990—2015年土地利用数据,结合气候和社会经济指标,利用ArcGIS空间分析和SPSS因子分析等方法,探索泛珠江流域土地利用时空变化特征及其驱动因子。结果表明: 1990—2015年,泛珠江流域土地利用变化明显。其中,水田和有林地面积明显减少,城镇用地和其他建设用地面积急剧增长。在空间上,草地的减少主要发生在流域西北部,耕地的减少集中在流域中部以及沿海地区,城乡、工矿、居民用地的增加主要集中在粤港澳大湾区。其中,变化最为集中的三大典型区域为粤港澳大湾区＞广西中-东南部＞海南岛北部。1990—2000年是流域内土地利用变化最为明显的时期。社会经济和工业的飞速发展,以及居民消费水平的提高是该流域土地利用变化的主要驱动力。

基于河段尺度的太湖流域城市河流生境评价

曾鹏, 汪昱昆, 刘垚燚, 王话翔, 陈氏权, 车越

2020, 31(2):  581-589.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.006

摘要 ( 445 )   PDF (979KB) ( 280 )  

快速城市化背景下,太湖流域城市河流水环境与生态功能退化问题日益突出,系统开展城市河流生境评价尤为重要。本研究参考和修正了英国城市河流调查评价体系,基于太湖流域城市河流特点,构建了太湖流域城市河段生境质量指数(SHQI)评价体系,分析太湖流域城市河流生境现状及空间差异。结果表明: 50 个河段的SHQI值介于8～21,3个河段的SHQI值为好,6个为较好,27个为一般,9个为较差,5个为差。太湖流域城市河流生境中植被指数情况较好,物理生境、材质指数情况较差。生境总体状况在空间上表现为镇江>湖州>杭州>嘉兴>苏州>无锡>常州,各城市的物理生境、材质指数与污染指数存在显著差异。干流河段与支流河段的SHQI值无显著差异,但干流河段与支流河段的材质指数和污染指数差异显著。本研究构建的评价体系较好地反映了太湖流域城市河流生境现状,可为城市河流生态修复工作提供参考。

泰国蒙河流域水沙变化趋势及影响因素

李朝月, 方海燕

2020, 31(2):  590-598.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.011

摘要 ( 607 )   PDF (2370KB) ( 323 )  

水沙变化是影响泰国社会经济发展的重要因素。基于湄公河支流蒙河流域下游乌汶水文站1980—2014年径流量和输沙量监测数据,运用线性回归、Mann-Kendall及小波变化等方法分析了水沙序列的演变规律,探讨了流域水沙变化的驱动力。结果表明: 研究期间,蒙河流域年径流量呈微弱增加趋势,输沙量呈减少趋势;2000年以前,输沙量与径流量保持同步变化,但2000年以来输沙量显著减少;汛期径流量和输沙量均呈下降趋势。水沙突变点的发生年份不完全一致,径流量的突变点分别发生在1999、2006和2011年,而输沙量的突变点为1986、1999和2011年。径流量变化的主周期依次为14、8和4年,输沙量的主周期依次为32、12、9及4年,除输沙量32年变化周期外,水沙变化周期基本一致,均与南方涛动、地极移动、太阳黑子活动等因素有关。月径流量与输沙量具有显著的相关关系。海-气作用和人类活动是流域水沙变化的重要影响因素。厄尔尼诺和拉尼娜与流域降雨关系密切,并直接影响流域水沙变化。2000年以来,流域内建设用地面积增加,林地面积减少,流域产流能力提高,而水库大坝的建设导致流域汛期径流量和输沙量减少,抵消了林地减少对输沙量增加的影响。

闽江河口湿地土壤盐分的空间分异与集聚特征

陈思明, 王宁, 张红月, 秦艳芳, 邹双全

2020, 31(2):  599-607.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.037

摘要 ( 491 )   PDF (1102KB) ( 291 )  

探究河口湿地土壤盐分的空间异质性,揭示分异格局下的空间集聚特征,对河口湿地的可持续发展具有重要意义。本文以福州市闽江河口湿地的Landsat 8遥感影像、数字高程模型和地面实测土壤盐分为数据源,利用相关性分析与主成分分析法选取显著性环境因子,去除变量间的共线性,分别采用支持向量机回归克里格法(SVROK)和回归克里格法(RK)分析了土壤盐分空间异质性,在基础上运用空间自相关法定量描述了土壤盐分空间集聚特征。结果表明: 通过主成分分析提取出3个主成分,可解释数据总方差的85%,反映植被覆盖、土壤属性和地形状况等综合变化信息,并保留原始变量的大部分信息;土壤盐分及其插值残差的空间变异受结构性因素和随机性因素的影响,采用主成分为自变量所建立的SVROK模型能更为精准地体现土壤盐分 “北高南低”的空间异质特征;土壤盐分的Moran I大于0.5,具有显著的空间正相关,空间集聚程度较高,呈现出“高值集聚、低值广布、低值包围高值”的空间集聚特征。

水生植物修复铁污染水体的效果及作用机制

褚淑祎, 景创新, 张夏颖, 黄志达, 肖继波

2020, 31(2):  608-614.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.025

摘要 ( 558 )   PDF (1070KB) ( 446 )  

为解决铁离子污染导致水体发黄问题,采用水培试验,分析了水禾、粉绿狐尾藻、圆币草、黄花水龙、大薸和圆叶节节菜等6种水生植物对铁离子污染水体的修复能力,研究了铁离子浓度、pH和植物生物量对水禾修复效果的影响,并探讨了曝气对水禾除铁的强化作用。结果表明: 6种水生植物均不同程度地促进了水中二价铁和全铁的去除,不同植物对铁的去除效果差异显著;试验24 h,水禾和圆币草处理二价铁浓度分别由5.0 mg·L^-1降至0.23和0.26 mg·L^-1,满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)限值要求(二价铁浓度≤0.3 mg·L^-1),全铁浓度降至0.84和1.21 mg·L^-1,去除率达83.2%和75.8%。pH在5、6、7、8时,各pH处理组二价铁和全铁浓度无显著差异,二价铁和全铁去除率分别为95.4%～98.4%和92.2%～94.6%。二价铁初始浓度≤5.0 mg·L^-1时,二价铁和全铁去除率随二价铁浓度增加而增大;高浓度二价铁(10.0 mg·L^-1)对水禾生长有一定的抑制作用,试验期间全铁去除不稳定,试验结束时全铁去除率较对照仅提高7.0%,远低于其他浓度处理。生物量≥300 g时,处理24 h,二价铁浓度从5.0 mg·L^-1降至0.3 mg·L^-1以下,且各生物量处理去除效果差异不显著。间歇曝气和连续曝气均强化水禾对铁的去除,连续曝气更利于稳定去除全铁。

外源砷胁迫对两种土壤中细菌和古菌群落的影响

王亚男, 赵婧, 杨小东, 曾希柏

2020, 31(2):  615-624.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.031

摘要 ( 406 )   PDF (1470KB) ( 348 )  

采矿和冶炼等活动会导致土壤中砷的累积,给农产品质量安全和土壤微生物带来不利影响。本文研究了外源砷进入黄壤(YS)和紫色砂页岩发育土壤(RS)后有效砷含量随时间的变化,并采用MiSeq高通量测序研究土壤中细菌和古菌在未加砷和外源砷胁迫1、30、360 d后的群落变化,探讨砷胁迫下土壤细菌和古菌的适应机制。结果表明: 外源砷进入土壤后,土壤有效砷含量随时间推移逐渐降低,并显著影响土壤细菌和古菌的群落组成。土壤细菌的优势菌群丰度变化显著;而古菌中仅丰度较低的菌群发生显著改变,优势菌群丰度变化较小,推测古菌群落具有高耐砷性和稳定性。与砷胁迫时间相比,土壤砷的有效性对细菌和古菌群落结构的影响更大。研究结果可为砷污染农田的安全利用及微生物修复等提供参考。

共生菌促进斜生栅藻生长和油脂合成

段露露, 程蔚兰, 张靖洁, 马浩天, 季春丽, 崔红利, 王计平, 李润植

2020, 31(2):  625-633.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.034

摘要 ( 371 )   PDF (1415KB) ( 306 )  

从斜生栅藻藻际分离共生菌群并进行16S rDNA序列鉴定,构建藻菌共培养体系,并检测斜生栅藻生长、生理生化及产油特性。共分离出7个菌群/株,包括微球菌(菌株1-1、1-2和1-3)、假单胞菌(菌株2-1和2-2)、微小杆菌(菌株-3)和葡萄球菌(菌株-4)。微球菌(菌株1-2)和假单胞菌(菌株2-1)为优势促生菌株,能显著促进微藻生长及色素和油脂积累。斜生栅藻与微球菌(菌株1-2)1∶10共培养体系培养8 d后,栅藻生物量高达4.27 g·L^-1,比对照增加了46.0%;叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素分别比对照提高12.1%、16.7%和25.0%;含油量为25.7%,比对照增加了14.0%,单不饱和油酸含量(16.4%)也显著高于对照。另一个优异共培养体系是斜生栅藻与假单胞菌(菌株2-1)1∶5共培养体系,在培养8 d后,微藻生物量、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素分别比对照提高47.9%、16.0%、17.5%和19.9%;总油脂(27.1%)和单不饱和油酸含量(18.2%)分别比对照增加了20.4%和64.0%。表明藻际共生菌假单胞菌和微球菌可分别与斜生栅藻互作,能够显著促进斜生栅藻生物量和优质油脂的富集,可应用于栅藻商业生产。

中国东北地区远东鼩鼱遗传多样性与遗传结构

刘铸, 汪青青, 白薇, 李博琦, 田新民, 李殿伟, 张隽晟

2020, 31(2):  634-642.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.038

摘要 ( 496 )   PDF (1088KB) ( 364 )  

对中国东北地区3个种群(大兴安岭、小兴安岭和长白山山脉)的远东鼩鼱(77个样本)Cyt b基因全序列进行分析,共获得64个单倍型。整体单倍型多态性为0.9920,核苷酸多态性为0.0105,表明该地区远东鼩鼱具有较高遗传多样性,且长白山山脉远东鼩鼱种群遗传多样性明显高于大兴安岭和小兴安岭种群。F-统计量、遗传相似系数和遗传距离分析结果均显示,种群间和采样地间的遗传距离与地理距离基本相符。方差分析显示,种群间的变异占总变异的33.4%,种群内的采样地间变异占总变异的10.2%,采样点内部变异占总变异的56.4%。种群历史分析显示,东北地区远东鼩鼱未经历过数量扩张。从GenBank下载了欧亚其他地区远东鼩鼱序列进行遗传结构研究。远东鼩鼱系统发生树分化为2大分支:一大支主要由大兴安岭和小兴安岭种群构成,两种群具有一定分化;另一大支又分为两个分支。中介网络图显示,远东鼩鼱具有3个谱系:一个谱系主要由大兴安岭和小兴安岭的单倍型样本构成,还包括长白山山脉的4个单倍型样本;另一谱系包括来自于中国东北地区3个种群的个别单倍型,还包括俄罗斯贝加尔湖单倍型和芬兰单倍型;最后一个谱系完全是由长白山山脉单倍型构成。遗传多样性、系统发生树和中介网络图结果均表明,长白山山脉为远东鼩鼱末次冰期避难所。

坝上地区农田及两种恢复生境中蜘蛛多样性与群落特征

胡文浩, 段美春, 那书豪, 张锋, 宇振荣

2020, 31(2):  643-650.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.020

摘要 ( 481 )   PDF (628KB) ( 363 )  

蜘蛛是农田生态系统中重要的自然天敌,其生物多样性及群落特征直接决定了农田的害虫控制等生态系统服务功能质量。农田及其周边的恢复生境是蜘蛛重要的栖息地。本研究采用陷阱法,对河北省张家口市崇礼区871、1360、1635 m 3个海拔农田、自然恢复草地及人工修复林地的蜘蛛群落的物种组成、物种多样性和功能特征进行研究,分析不同恢复生境中蜘蛛群落特征。结果表明: 不同生境蜘蛛的物种多样性指数差异明显,人工修复林地蜘蛛的多度为124.3只,显著高于自然恢复草地(70.1)及农田(38.6)的蜘蛛多度;人工修复林地(16.3)与自然恢复草地(21.4)的物种丰富度没有显著差别,但均显著高于农田(8.9);人工修复林地(2.04)及自然恢复草地(2.05)的Shannon多样性指数差异不显著,且均显著高于农田(1.55)。3种生境的蜘蛛群落组成均具有显著差异;蜘蛛体长与蜘蛛捕猎类型呈正相关,大型蜘蛛倾向于通过捕猎获取食物;自然恢复草地与农田蜘蛛以游猎型为主,而人工修复林地倾向于拥有更多的结网型蜘蛛,高海拔地区的蜘蛛体积通常较小。自然恢复草地与人工修复林地均可以提升蜘蛛群落多样性,在区域生物多样性保护中起重要作用;不同生境蜘蛛群落组成出现了显著分化,即蜘蛛群落总体的功能特征发生改变和保留了部分生境特有种。2种恢复生境蜘蛛多样性指标优于农田生境,且2种恢复生境物种组成存在差异,均具有保护特有种的功能,研究结果对农田及区域尺度蜘蛛生物多样性保护与恢复具有指导意义。

西藏马鹿与同域野生有蹄类、家畜草青期食性比较

吕忠海, 张玮琪, 刘浩, 张明海, 李依然

2020, 31(2):  651-658.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.002

摘要 ( 435 )   PDF (532KB) ( 285 )  

西藏马鹿为我国特有种,曾一度被认定为野外灭绝。在其生境中有多种食性相近的野生有蹄类及家畜同域分布,探究青藏高原特殊环境下西藏马鹿与这些有蹄类的食物资源种间竞争与共存关系十分必要。2013年和2014年8—9月,采用粪便显微分析法确定了桑日县西藏马鹿自然保护区西藏马鹿、白唇鹿、藏原羚、牦牛、山羊草青期食物组成,并比较分析了西藏马鹿与同域野生有蹄类、家畜之间的食物重叠和分化状况。结果表明: 西藏马鹿与其他有蹄类具有相似的可食植物种类组成,但所占食谱比例不同。西藏马鹿主要可食植物多为其他有蹄类次要可食植物,其中弱小火绒草为西藏马鹿(在动物食谱中的百分比为11.2%)与牦牛(10.2%)共同的主要食物,西藏柳为西藏马鹿(9.6%)和白唇鹿(11.4%)共同的主要食物。从科级水平来看,豆科植物为西藏马鹿(21.4%)与藏原羚(42.5%)的共同主要可食植物,莎草科植物为白唇鹿(49.2%)、牦牛(33.4%)、山羊(50.3%)的共同主要可食植物。菊科植物作为西藏马鹿(29.6%)的主要可食植物,也是白唇鹿(7.6%)、藏原羚(11.6%)、牦牛(17.3%)和山羊(14.1%)的次要可食植物。禾本科植物作为西藏马鹿(7.1%)次要可食植物,较其他4种有蹄类(白唇鹿13.6%、藏原羚12.3%、牦牛11.5%、山羊16.0%)所占比例低。西藏马鹿与其他有蹄类食物重叠度均高于0.5,与牦牛的重叠度最高(0.65)。西藏马鹿食物多样性指数(1.32)、均匀度指数(0.37)和生态位宽度指数(15.79)均较高。与2007—2008年相比,西藏马鹿食物组成变化较大,豆科植物比例增大,莎草科植物比例降低,食物质量总体有所提高。西藏马鹿与家畜之间存在较高的食物资源竞争,这将进一步影响西藏马鹿的分布范围和生存空间。

浙江中南部近岸海域春季主要鱼类空间生态位

张琳琳, 周永东, 蒋日进, 李哲, 樊紫薇, 印瑞, 朱玉丹, 芮银, 肖祎

2020, 31(2):  659-666.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.040

摘要 ( 464 )   PDF (778KB) ( 385 )  

基于2016年4、5月(春季)在浙江中南部近岸海域进行的2个航次渔业资源调查数据,计算浙江中南部近岸海域主要鱼类的相对重要性指数(IRI)、平均拥挤度、生态位宽度及生态位重叠值(Q_ik)。结果表明: 浙江中南部近岸海域主要鱼类(IRI>100)共24种,生态位宽度值差异较大,相对重要性指数与生态位宽度值呈极显著正相关。春季鱼类的生态位重叠值极低,4月Q_ik>0.6的种对有6对,占总对数的3.9%;5月Q_ik>0.6的种对有5对,占总对数的4.8%。冗余分析表明,温度、盐度、深度和溶解氧是影响浙江中南部近岸海域主要鱼类分布的重要因素,主要鱼类在这些环境因子上存在生态分化现象。

综合评述

植物多样性监测研究进展

刘德团, 马永鹏

2020, 31(2):  667-673.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.003

摘要 ( 669 )   PDF (537KB) ( 561 )  

监测是植物保护工作的重要基础,也是管理者决策的重要依据,对生物资源的可持续利用和保护至关重要。本研究综述了植物多样性监测的进展,就未来的热点和方向进行了探讨。植物多样性监测正以全新的局面飞速发展,已经进入了智能化、宏观与微观结合、联网监测、大数据、大尺度、多学科、全方位、立体化、由物种水平扩展到科属水平、群落或生态系统层面的监测时代;生物多样性监测网络的建设促进了联网监测与核心监测指标体系的统一,网络资源成为植物多样性监测的大数据源。数据的标准化与有效利用、大数据共享、遗传多样性和个体物种水平监测是监测植物多样性的机遇和挑战。未来的生态监测是大尺度、智能化、统一化的监测,完善监测网络体系,寻找新方法、构建新模型,开展热点区域和优先物种监测,并兼顾群落或更大尺度,重视植物基础本底数据的收集,是今后监测的重点。

半干旱半湿润地区流域非点源污染负荷模型研究进展

包鑫, 江燕

2020, 31(2):  674-684.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.039

摘要 ( 374 )   PDF (885KB) ( 306 )  

受特殊的地理环境和气候条件影响,半干旱半湿润地区具有较复杂的水文循环过程及非点源污染发生和迁移转化机制。流域非点源污染负荷模型是定量化描述流域系统复杂水文循环及污染物迁移转化过程的有效手段,也是流域生态系统管理的重要工具。本文从半干旱半湿润地区特殊的气候、水文特征及下垫面情况出发,详细阐述了非点源污染的发生机理,系统总结了流域非点源污染负荷模型在解决水环境重要问题中研究与应用的现状、进展与不足,提出了适用于半干旱半湿润地区的非点源污染负荷模型的构建思路,并展望了流域非点源污染负荷模型的发展趋势。

浮游植物孢囊的研究进展与生态意义

韦光领, 张士春, 蔡中华, 周进

2020, 31(2):  685-694.  doi:10.13287/j.1001-9332.202002.032

摘要 ( 564 )   PDF (889KB) ( 485 )  

浮游植物具有复杂的生活史。与陆生植物的休眠细胞类似,孢囊是浮游植物生命过程中重要的一环,它在抵抗外界压力、应对不良环境、维持生理稳态、维护物种繁衍等方面具有重要意义。在一些生态事件中,更有人提出孢囊是藻类周期性暴发的种子库。然而,相比于成熟细胞,孢囊的生态生理学研究还相对缺乏。为了加深对孢囊生命过程和生态意义的认识,我们以近20年的文献为重点梳理了浮游植物孢囊研究的最新进展。概述了典型浮游植物甲藻、硅藻孢囊(休眠孢囊、游动孢囊、成熟孢囊)的类型及形成因素,总结了孢囊的形成机制、生理特征和萌发要素,并阐释了孢囊在藻类进化和海洋碳循环中的意义。本文旨在总结孢囊的适应性和可塑性,加深对藻类生存策略的生态学机制的认识。