应用生态学报

2019, 30(2): 358-358.

摘要 ( 184 )

PDF (466KB) ( 23 )

黄土旱塬区土壤水分状况与作物生长、降水的关系

张瑞,李鹏展,王力

2019, 30(2): 359-369. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.015

摘要 ( 541 )

PDF (1629KB) ( 203 )

土壤水分研究是统筹农业生产和生态环境建设的关键环节.本研究结合4年田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬冬小麦和春玉米2012—2015年土壤水分状况的研究,分析农田土壤干层形成情况、土壤水分对作物生长的影响、降水对土壤水库的影响以及作物对土壤水分状况的影响.结果表明: 降水年型是冬小麦地土壤干层形成的主导因素,年内降水分布不均是春玉米地土壤干层形成的主导因素.长武旱塬区冬小麦和春玉米一年一季的种植制度不会导致永久性干层的产生;相较于春玉米,冬小麦根系生长习性更符合黄土旱塬区土壤水分循环特征,黄土旱塬区土壤水分有效性可保证作物产量稳定;降水作用下,冬小麦土壤水库充、放水过程呈现收获期、休闲期和苗期连续充水、缓慢消耗期和大量消耗期连续失水相互交替的特点.0～300和300～600 cm土层土壤水库不一致性现象明显,以最大根深作为野外监测试验中土壤含水量的取样深度时,由于深层土壤水库负反馈作用,不同降水年型下,休闲期和苗期的蒸散均会被高估,缓慢消耗期和大量消耗期的蒸散均会被低估.冬小麦田间过渡层存在的范围为140～360 cm;作物生长的时间跨度影响土壤水库效应的发挥,土壤水库对冬小麦供水表现为年际间的调节作用,土壤水库对春玉米供水表现为季节间的调节作用.

黄土高原不同生态治理小流域土壤有机质、容重及黏粒含量的对比

黄艳丽,李占斌,苏辉,王杉杉,李垚林,刘晨光

2019, 30(2): 370-378. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.013

摘要 ( 448 )

PDF (1040KB) ( 587 )

为探讨不同生态治理小流域土壤性质的差异,本研究分别从坡向、坡位、区段和土层4个方面分析了人工刺槐林流域杨家沟(YJG)与封禁荒草地流域董庄沟(DZG)土壤有机质(SOM)、土壤容重(BD)和黏粒含量(CC)的空间分异.结果表明: YJG与DZG的SOM、BD、CC分别为12.78 g·kg^-1、1.24 g·cm^-3、19.2%与11.13 g·kg^-1、1.21 g·cm^-3、18.2%,前者均略高,但差异不显著.各指标均为东坡大于西坡;SOM和CC顺坡向下有增加趋势,BD变异最小;SOM由上游至下游呈增大趋势,BD和CC不断减小;由土表向下至60 cm土深,BD和CC不断增大,SOM不断减小.各指标的空间敏感性依次为CC＞SOM＞BD,空间因素的影响效用依次为土层＞区段＞坡向＞坡位.上游CC、中游BD和CC在两流域间的差异显著,各指标对坡位、区段、土层的敏感性均为YJG＜DZG.

陕西不同区域苹果林土壤水分动态和水分生产力模拟

郭复兴,常天然,林瑒焱,王延平,穆艳

2019, 30(2): 379-390. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.017

摘要 ( 437 )

PDF (2113KB) ( 257 )

基于WinEPIC和偏最小二乘回归模型对1981—2016年陕西不同区域成龄苹果林的水分生产力影响因子和土壤水分动态进行比较.结果表明: 研究期间,陕北丘陵沟壑区、渭北残塬区和关中平原区成龄苹果林年均产量分别为16.94、22.62和25.70 t·hm^-2,年均蒸散量分别为511.2、614.9和889.88 mm,水分生产力分别为3.81、3.82和3.24 kg·m^-3.在陕北区和渭北区,林地水分胁迫最严重,年均胁迫天数分别为54.89、28.38 d,关中区的N素胁迫较为剧烈,年均胁迫天数为25.87 d.陕北区和渭北区影响苹果林产量的最大因子是降水量,其标准化回归系数分别为0.274和0.235,但施N量对产量也有较大影响,回归系数分别达0.224和0.232;关中区的最大影响因子为施N量,回归系数为0.335,其次是供水量和施P量,回归系数分别为0.154和0.147.陕北区和渭北区影响苹果林水分生产力的最大因子是降水量,其标准化回归系数分别0.238和0.194;关中区最主要的影响因子为施N量和供水量,回归系数分别为0.182和0.178.在模拟期间,陕北区、渭北区和关中区苹果林地的过耗水总量分别为1152.17、1342.95和1372.42 mm,2~15 m土层土壤有效含水量下降速率分别为63.44、57.08、51.41 mm·a^-1,深层土壤干层出现时间分别为8、13和17年后,干层稳定至11 m深的时间分别为18、21和26年,干燥化严重.不同区域苹果林的管理重心应参考水分生产力的主导因子确定.

模拟降雨条件下生物结皮坡面产流产沙对雨强的响应

谢申琦,高丽倩,赵允格,郭玥微

2019, 30(2): 391-397. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.012

摘要 ( 426 )

PDF (733KB) ( 173 )

生物结皮是黄土丘陵区退耕地广泛存在的地被物.本研究通过人工模拟降雨试验分析了雨强对生物结皮坡面产流产沙的影响.结果表明: 生物结皮坡面产流产沙随降雨历时的延长先增加、10~18 min趋于平稳.相对于裸土坡面,生物结皮显著延长了坡面初始产流时间,抑制了坡面产流产沙,可降低21%~78%的坡面径流量和77%~95%的产沙量.雨强主要通过影响生物结皮坡面径流而影响其产沙.随着雨强的增加,生物结皮坡面产流产沙与雨强的相关性出现了由不显著相关向显著相关的转折,雨强＞1.5 mm·min^-1时,生物结皮坡面的减流减沙作用随着雨强的增加而降低.本研究结果为降雨条件下生物结皮坡面产流产沙过程的模型模拟奠定了基础.

HYDRUS-1D模型模拟渭北旱塬深剖面土壤水分的适用性

李冰冰,王云强,李志

2019, 30(2): 398-404. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.009

摘要 ( 682 )

PDF (1138KB) ( 602 )

黄土高原生态恢复过程中,深剖面土壤水分平衡状况发生了重要变化,但传统观测方法难以量化深层渗漏等水文变量,需要借助模型进行分析.本研究利用HYDRUS-1D模型,模拟渭北旱塬长武塬农地和苹果园10 m深剖面土壤水分的垂直分布和时间变化,评价模型的适用性.基于2011年9月—2013年10月观测的土壤水分数据,通过优化土壤水力参数,模拟深剖面土壤水分空间和时间的离散化过程.结果表明: 校准期和验证期,HYDRUS-1D模型的决定系数在0.65～0.85、模型效率系数在0.55～0.83、土壤水分的均方根误差在0.01～0.02 cm³·cm^-3.实测与模拟土壤水分的剖面分布和时间变化状况具有很好的一致性,表明HYDRUS-1D可以用于模拟渭北旱塬深剖面的土壤水文状况.

耕作深度对蔗地土壤物理性状及甘蔗产量的影响

罗俊,林兆里,阙友雄,李诗燕,姚坤存,姜永,张华,陈建峰

2019, 30(2): 405-412. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.010

摘要 ( 420 )

PDF (461KB) ( 218 )

探讨蔗地机械化耕作深度对耕层土壤物理性状及甘蔗产量构成因子的影响,阐明深松作业的针对性土壤区位和障碍因子,可为甘蔗良好耕层的构建和土壤改良策略的制定提供科学依据.本研究设置3种深松作业深度(35、40和45 cm),以不深松为对照,对蔗地土壤物理性状(紧实度、容重、含水率、孔隙度、三相容积率)和甘蔗产量构成因素及蔗茎产量等指标进行研究.结果表明: 耕作作业深度与蔗地土壤结构特性及甘蔗产量的改善提升效应呈显著正相关.深松能够打破犁底层,显著降低土壤紧实度和容重,减小机械作业相应的贯入阻力和抗剪强度,尤其对20～30 cm土层的上述因子具有显著改善效应,对甘蔗高产意义重大.深松显著提高了30 cm以内土层的液相容积率,增大了土壤水分库容,使10～30 cm土层的水分指标显著改善.10～30 cm土层是深松对耕层土壤固相容积率改善效应最显著的区位.耕作深度的增加对甘蔗有效茎数、株高、蔗茎产量及蔗糖含量具有显著的促进效应.鉴于蔗区当前较普遍的机具装备水平,我国适宜蔗区实施机械化深松的作业深度标准应不小于40 cm.

蚂蚁筑巢对西双版纳热带森林土壤易氧化有机碳时空动态的影响

李少辉,王邵军,张哲,陈闽昆,曹润,曹乾斌,左倩倩,王平

2019, 30(2): 413-419. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.002

摘要 ( 473 )

PDF (566KB) ( 230 )

蚂蚁筑巢定居能够形成与巢穴周围显著不同的微生境和土壤养分环境,从而对土壤易氧化有机碳(EOC)产生重要影响.本研究以中国科学院西双版纳勐仑热带植物园白背桐群落为研究对象,比较蚂蚁巢地与非巢地土壤EOC时空分布特征,并分析蚂蚁筑巢引起土壤理化性质的改变对土壤EOC时空动态的影响.结果表明: 研究区蚁巢和非蚁巢地土壤EOC随月份均呈明显的单峰型变化规律,表现为6月>9月>3月>12月;土壤EOC沿土层呈逐渐降低的变化趋势,在0～5 cm土层,蚁巢土壤EOC显著大于非巢地,在5～10和10～15 cm土层的差异不显著.蚂蚁筑巢显著提高了土壤温度、土壤有机碳、土壤易氧化有机碳、土壤微生物生物量碳、全氮、硝态氮和水解氮含量,显著降低了土壤含水率和容重,但对铵态氮、pH值的影响不显著.土壤有机碳、土壤微生物生物量碳是调控蚁巢和非巢地土壤EOC时空变化的主要因子,土壤温度、含水率、全氮和硝态氮等土壤指标对土壤EOC的影响次之.蚂蚁筑巢主要通过改变微生境(土壤温度和水分)及土壤养分(主要是土壤有机碳和微生物生物量碳)的状况,进而调控热带森林土壤易氧化有机碳的时空动态.

不同季节杉木幼苗叶片养分和代谢组分对增温和减少降水的响应

张秋芳,吕春平,周嘉聪,李晓杰,郑永,熊德成,陈岳民,杨玉盛

2019, 30(2): 420-428. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.001

摘要 ( 430 )

PDF (850KB) ( 283 )

研究冬季和夏季亚热带杉木幼苗在增温5 ℃和减少50%自然降水处理下叶片养分和代谢组分的变化.结果表明: 由于不同季节温度和水分差异,杉木叶片的养分和生理代谢组分在不同季节有不同的表现.冬季杉木叶片碳、氮、磷和钾含量显著高于夏季.夏季减少降水、增温处理对杉木叶片各类抗氧化酶活性均无显著影响,冬季减少降水处理分别显著降低超氧化物歧化酶活性20.7%和过氧化物酶活性17.8%.冬季增温后杉木叶片非酶促的抗坏血酸含量显著增加132.5%.冬季增温+减少降水处理降低杉木碳含量,促进渗透物质脯氨酸和氮含量的累积.夏季增温+减少降水处理显著提高杉木叶片碳含量3.3%.无论是冬季还是夏季,增温+减少降水处理对杉木叶片抗氧化系统无显著影响.植物对夏季增温的适应机制与冬季增温不同,杉木叶片的养分变化对同时增温+减少降水更加敏感.为了更好地管理种植林,以提高植物的生产力,在未来气候变化下,应提高植物对养分供需和对季节响应的关注.

基于植被生产力的西南地区生态系统脆弱性特征

何敏,王鹤松,孙建新

2019, 30(2): 429-438. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.006

摘要 ( 621 )

PDF (5153KB) ( 238 )

中国西南地区是全球生物多样性保护的重要地区之一.在全球气候变化背景下,该地区生态系统呈现出脆弱性增加的趋势.本研究基于生态系统总初级生产力(GPP),根据IPCC有关脆弱性的概念,计算西南地区生态系统的脆弱性,并分析了该区脆弱等级的空间分布格局,以及生态系统脆弱性与降水、温度、海拔、坡度和植被类型等因子间的相关性.结果表明: 西南地区生态系统脆弱性呈现由东南向西北逐渐增强的趋势,区域内多数地区为轻度、中度脆弱区(二者共占69%).脆弱等级随着区域内年平均降水量、多年平均温度的增加而减少,随着区域内海拔、坡度的增加而增加.西南喀斯特山区和西北山地农牧交错区呈现较高的脆弱性,更容易受气候变化或其他外界扰动的影响.针叶林、灌丛和草地的脆弱性相对较高,未来可能更容易受到气候变化的影响.

基于参与式制图的城市保护地生态系统文化服务价值评价——以上海共青森林公园为例

彭婉婷,刘文倩,蔡文博,王鑫,黄智,吴承照

2019, 30(2): 439-448. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.011

摘要 ( 735 )

PDF (5121KB) ( 128 )

生态系统服务价值定量化评价及其空间制图可以为确定生态系统文化服务(CES)优先保护地域提供有效途径.本研究以上海共青森林公园为例,采用问卷和结构式访谈结合参与式制图(PPGIS)方法,将非货币CES价值和空间信息结合,把丰度、多样性和稀有度指数转化为空间生态综合指数,定量评价了CES价值及其空间分布,识别出优先保护地域.结果表明: 不同景观类型的CES价值分布不同,共青森林公园美学服务价值主要分布在相对开阔的草地、滨水和疏林区,滨水区具有较高的社会关系和灵感价值.多样性较高价值区主要沿湖滨水分布,而稀有度价值较高区域多分布在森林和草地区.通过对8个梯度阈值生态指数的最高值区域进行叠加,验证了25%为有效划分阈值,能够更准确划分公园CES优先保护范围.该方法引入公众参与,实现了使用者体验的空间化、定量化、类型化,建立了景观、空间、体验的地域关系,可为城市保护地优先保护地域划分及其规划管理提供重要依据.

协同分布式实验2.0 (CDE 2.0):生态学野外研究新方法

李际

2019, 30(2): 449-455. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.033

摘要 ( 453 )

PDF (469KB) ( 260 )

全球野外实验网络是近年来兴起的生态学实验方法,产生了“协同分布式实验”(CDE)、“分布式协作实验”(DCE)的野外实验网络和英国生物学记录中心(BRC)的野外观察网络等具体方法,但均存在尺度小、周期短或数据偏差问题.野外实验网络的协议设计应秉持实验优于观察测量、数据数量优于数据质量和尺度优于操作的原则.综合上述方法,本研究提出利用公众科学(citizen science)获得大范围、多尺度和长周期的数据,采用环境因子作为协变量对公众参与者的实验数据集进行验证后,将其作为后验概率与作为主观概率的生态学家实验数据集进行比对,以完成数据有效性验证,克服公众参与者数据质量瑕疵,并提出了相应的统计学模型.讨论了生态学实验数据中应用先验概率、先验与后验概率的逻辑关系以及后验概率发现演化过程新关系的可能性.这种方法更符合统计学采样规范,并增加了大尺度时空的样本量.该方法有望为生态学研究所寻找的一般性理论提供方法支持,新方法可称之为“协同分布式实验2.0”(CDE 2.0).

不同水旱复种轮作方式对稻田土壤有机碳及其组分的影响

杨滨娟,孙丹平,张颖睿,钟川,黄国勤

2019, 30(2): 456-462. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.021

摘要 ( 461 )

PDF (690KB) ( 305 )

通过连续2年的田间试验,研究不同水旱复种轮作方式对土壤有机碳及其组分的影响.结果表明: 稻田2年水旱复种轮作后的土壤总有机碳(TOC)呈现先升高后下降的趋势,易氧化有机碳(ROC)分蘖期最高、成熟期最低,土壤微生物生物量碳(SMBC)在分蘖期最高,可溶性有机碳(DOC)则在成熟期达到最高.土壤TOC的差异变化最大值和最小值分别出现在孕穗期和成熟期,ROC出现在返青期和孕穗期,DOC出现在成熟期和返青期,SMBC出现在分蘖期和返青期.“冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻”的土壤TOC、DOC变化幅度最大,“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”的土壤ROC变化幅度最大,“蔬菜-花生/玉米-晚稻→紫云英-早稻-晚稻”模式的SMBC变化幅度最大.“马铃薯-玉米/大豆-晚稻→蔬菜-花生/玉米-晚稻”在孕穗期的TOC含量较高;“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”能在晚稻生长的前期和中期积累较多的土壤ROC;“油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米/大豆-晚稻”在返青期和成熟期的土壤DOC含量较高,在孕穗期和抽穗期的SMBC较高.土壤各有机碳及其组分的大小关系为:TOC>ROC>SMBC>DOC.可见在当地土壤肥力条件下,水旱复种轮作方式能提高土壤有机碳及其组分的含量,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力.

基于通量分析方法的河川型水库生态屏障区位设计

单楠,张雯,唐夫凯,潘扬

2019, 30(2): 463-471. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.007

摘要 ( 409 )

PDF (3655KB) ( 138 )

区位选择是水生态屏障研究及建设过程中面临的重要科学问题.针对河川型水库入流方式多样、地形起伏大的特征,本研究从水生态屏障的非点源污染去除功能出发,提出一种基于通量分析的河川型水库生态屏障区位选择方法.以我国三峡库区为例,选择库区典型研究区运用该方法进行生态屏障区位研究.结果表明: 按照三峡库区沿岸100 m宽度的设计方案,研究区内水生态屏障作用不能得到有效发挥,其中,最佳功能区仅占设计面积的11%,无效区占设计面积的10%,流域内79%的总氮与93%的总磷集中在占生态屏障区总面积21%的区域进入水库.根据污染物通量及流量通量过程,可提取出高污染通量汇流区域及高污染物浓度区,根据保护目标,分别对应开展以污染物总量削减及污染物浓度达标的生态工程措施.采用该方法可充分考虑地形对污染物质通量的影响,划分出水生态屏障的重点保护区域,能有效解决河川型水体的水生态屏障区位设计问题.

太行山区水资源供需关系的垂直梯度特征

朱建佳,刘金铜,梁红柱,高会,刘鹏

2019, 30(2): 472-480. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.008

摘要 ( 404 )

PDF (2253KB) ( 203 )

太行山区具有水少土薄的生态劣势,却承担着华北平原水源供应的重要作用.开展太行山区水资源供需关系垂直特征研究,有助于指导山区生态系统的可持续管理.本研究基于遥感数据以及InVEST模型,定量评估太行山区产水量,并根据不同地区人均综合用水指标计算耗水量,通过不同海拔的水资源产耗比科学划定太行山区水资源的供给区和受益区.结果表明: 2005—2014年,太行山区年均产水总量为65.94亿m³,耗水总量为45.32亿m³,水资源盈余20.62亿m³;从县域和集水区尺度看,太行山区边缘低海拔地区存在一定程度的水资源短缺问题,整个太行山区的产耗比为1.53;根据产耗比随海拔的变化,可将太行山区划分为3个垂直带,0～300 m为水资源补给区,建议发展为农林复合型过渡带,300～950 m为水资源过渡平衡区,建议维持当前自产自耗的现状,950 m以上为水资源外溢区,建议划为水源涵养保护区,严禁一切开发破坏行为.

杉木凋落物覆盖对自身幼苗出土和早期生长的影响

赵冲蔡一冰黄晓刘青青朱晨曦于姣妲王正宁刘博

2019, 30(2): 481-488. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.023

摘要 ( 432 )

PDF (656KB) ( 184 )

凋落物可通过物理和化学作用显著影响幼苗出土和早期生长,进而影响天然更新.杉木是中国南方重要的造林树种,但存在着天然更新障碍,其原因可能是林下较厚的凋落物层阻碍了杉木幼苗出土和早期生长.本试验利用覆盖自然和塑料凋落物来研究凋落物对杉木幼苗出土和早期生长的影响,并检验其影响是物理作用还是化学作用.本试验设置2种凋落物类型(自然和塑料凋落物)和4个覆盖厚度(对照,0 g·m^-2;浅层,200 g·m^-2;中层,400 g·m^-2;深层,800 g·m^-2).结果表明: 与对照(0 g·m^-2)相比,浅层(200 g·m^-2)凋落物覆盖对出苗率有促进作用但不显著,深层(800 g·m^-2)凋落物覆盖对出苗率和存活率有显著抑制作用.随着凋落物覆盖厚度的增加,幼苗根长不断减小,而茎长逐渐增加.凋落物浅层覆盖下杉木幼苗的根生物量、叶生物量和总生物量均最大,深层覆盖下最小.幼苗的根冠比随着凋落物覆盖厚度的增加而不断减小.与对照相比,凋落物覆盖下幼苗光合与非光合组织生物量比均有所增加.相同覆盖厚度下,自然和塑料凋落物对杉木幼苗出土和早期生长的影响均无显著差异,表明短期内凋落物覆盖对幼苗出土和早期生长的影响主要是物理作用.随着凋落物覆盖厚度的增加,杉木幼苗出土和早期生长表现为先促进后抑制,且杉木幼苗为了穿过厚厚的凋落物层倾向于把资源分配给地上部分.本研究结果为凋落物是影响杉木幼苗建植和天然更新的一个重要生态因子提供了试验证据.

人工油松林中不同植物叶片非结构性碳水化合物含量对氮添加的响应

张豆,景航,王国梁

2019, 30(2): 489-495. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.022

摘要 ( 522 )

PDF (632KB) ( 196 )

全球氮沉降通过影响树木叶片的生理过程影响森林生态系统的结构与组成,但目前关于氮沉降对森林生态系统中不同植物叶片非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响还不十分清楚.本研究选取黄土丘陵区人工油松林中油松、辽东栎、忍冬、绣线菊、黄刺玫、茜草、披针苔草7种主要高等植物,比较了3年氮添加(0、3、6、9 g N·m^-2·a^-1,分别用N₀、N₃、N₆、N₉表示)对7种植物叶片中NSC的影响.结果表明: 不同植物叶片可溶性糖、淀粉含量变异很大,二者变异最高的均为黄刺玫,最低的分别为绣线菊和披针苔草;不同植物可溶性糖、淀粉对氮添加的响应存在明显差异.N₆处理下茜草的可溶性糖和淀粉的变异高于其他物种,N₃和N₉处理下绣线菊的变异高于其他物种,可溶性糖和淀粉含量变异最小的物种在不同氮添加水平下不同.随着氮添加水平的增加,油松和披针苔草的可溶性糖含量持续升高,绣线菊持续降低,辽东栎、忍冬和黄刺玫的可溶性糖含量先降低后增加,在N₆处理达到最小,而茜草的可溶性糖含量呈现较复杂的变化趋势.氮添加对植物叶片中淀粉含量的影响表现为油松、忍冬和披针苔草的淀粉含量持续增加,绣线菊先降低后增加,在N₃处理达到最小,而黄刺玫和茜草则呈现较复杂的变化趋势,辽东栎淀粉含量变化趋势平缓.在氮添加后,土壤pH、有机碳、全氮、全磷与植物叶片NSC含量无相关关系,仅N₀和N₃水平下上述土壤理化指标会显著影响可溶性糖/淀粉.表明林地不同植物叶片中NSC含量对氮添加的响应明显不同,研究全球氮沉降或氮添加对林地生态系统的影响需要考虑不同植物,尤其不同生活型植物的不同响应.

气候变化条件下山西翅果油树适宜分布区的空间迁移预测

张殷波,刘彦岚,秦浩,孟庆欣

2019, 30(2): 496-502. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.040

摘要 ( 556 )

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气候变化对生物多样性的影响及其适应性直接关系着生物多样性保护的成效,预测未来气候变化条件下受威胁物种适宜生境的空间变化趋势对生物多样性保护具有重要的理论和实践意义.本文选取我国特有濒危植物翅果油树为研究对象,在区域尺度上预测气候变化条件下的物种适宜分布区,进而通过空间分析模拟不同气候变化情景下其适宜分布区的空间变化和迁移趋势.最大熵(Maxent)物种分布模型预测结果显示: 翅果油树的两个适宜分布区在未来气候变化情景下呈现不同的迁移趋势,吕梁山适生区呈现出纬度方向上的轻微波动,而中条山适生区则呈现出向高海拔地区迁移的趋势.适生区空间格局变化分析表明,翅果油树当前适生区的边界存在明显变化区域,包括新增适生区(零星分布在两个适生区的边缘地带,新增率为9.1%～20.9%)和丧失适生区(集中分布在吕梁山适生区北缘和中条山适生区东南部,丧失率为16.4%～31.2%),且两者对气候变化的响应较为敏感.利用分类统计工具Zonal计算得出,在未来气候变化条件下吕梁山适生区的中心点呈现向南迁移的趋势,最大迁移距离为7.451 km;中条山适生区的中心点则呈现出向西北迁移的趋势,最大迁移距离为8.284 km.表明山西翅果油树的分布对气候变化的响应较为剧烈.

长沙市不同污染程度区域桂花和香樟叶表面PM_2.5吸附量及其影响因素

罗佳,周小玲,田育新,陈建华

2019, 30(2): 503-510. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.003

摘要 ( 433 )

PDF (1757KB) ( 152 )

为阐释不同污染程度下城市绿化植物吸滞PM_2.5机理、解析污染物来源,应用气溶胶再发生器定量测定长沙市常见的2种园林绿化树种(桂花和香樟)植物叶片PM_2.5吸附量,同时应用原子力显微镜(AFM)观察了不同污染区(交通区、文教区、清洁区)植被的叶表面微形态特征,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子含量.结果表明: 污染程度与植物叶表面PM_2.5吸附量呈正相关,不同植物单位叶面积PM_2.5吸附量全年均值表现为交通区(0.56±0.04 μg·cm^-2)＞文教区(0.48±0.06 μg·cm^-2)＞清洁区(0.33±0.02 μg·cm^-2),植物单位叶面积PM_2.5吸附量季节变化为冬季(0.70±0.10 μg·cm^-2)＞春季(0.43±0.14 μg·cm^-2)＞秋季(0.39±0.12 μg·cm^-2)＞夏季(0.31±0.09 μg·cm^-2),桂花的单位叶面积PM_2.5吸附量大于香樟;污染程度轻的区域的植物叶片比较光滑,污染程度重的区域的叶片较粗糙,植物粗糙度排序为交通区(195.45±16.09 nm)＞文教区(176.99±8.45 nm)＞清洁区(131.88±12.98 nm);不同污染程度地区PM_2.5离子含量均表现为冬季最大,其次是春季和秋季,夏季最低;3个污染区PM_2.5离子成分均以Na⁺、NH₄⁺、Cl^-和Br^-这4种离子为主,不同程度污染区PM_2.5污染均以移动源污染为主.

太行山低山丘陵区人工林表层土壤有机碳和全氮分布特征

冯雪瑾,张志华,杨喜田,毕会涛,桑玉强,武应霞,石岳峰

2019, 30(2): 511-517. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.027

摘要 ( 478 )

PDF (612KB) ( 211 )

为了探讨太行山低山丘陵区林型和坡位对表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量的影响,本试验研究了侧柏、栓皮栎人工林和撂荒地(对照)表层(0~20 cm)土壤SOC和TN含量的分布特征.结果表明: 同一林型或坡位条件下,土壤SOC和TN含量均呈现随着土层的加深逐渐下降的趋势.不同坡位条件下,表层土壤SOC和TN含量在有林地(栓皮栎、侧柏)均呈现坡上>坡中>坡下的趋势,在撂荒地则呈现坡下>坡上>坡中的趋势.不同林型条件下,坡上、坡中SOC和TN含量整体呈现栓皮栎人工林>侧柏人工林>撂荒地的趋势,坡下SOC和TN含量整体呈现出撂荒地最大的趋势.C/N值在上坡位和中坡位呈现出栓皮栎人工林>侧柏人工林>撂荒地的趋势,在下坡位呈现出栓皮栎人工林>撂荒地>侧柏人工林的趋势;同一林型条件下,不同坡位C/N存在差异,但不显著.表明太行山低山丘陵区栓皮栎人工林的适应性最强.

陕西渭北柿子园种植白三叶草对土壤养分和生物学性质的影响

左玉环,刘高远,杨莉莉,梁连友,同延安

2019, 30(2): 518-524. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.020

摘要 ( 441 )

PDF (692KB) ( 464 )

种植豆科绿肥可以有效增加氮肥来源,提高水土保持能力,改善生态环境与土壤质量,是促进农业生产可持续发展的重要措施之一.本试验研究了柿子园种植白三叶草对土壤养分和生物学性质的影响,以探明果园种植豆科绿肥在土壤肥力改良与经济效益提升方面的潜力.设柿子园清耕、种植白三叶草2个处理,于2017年9月14日分别采集0～10、10～20、20～30和30～40 cm土层样品,以分析两个处理对土壤有机质、速效氮、微生物生物量碳、氮和酶活性的影响.结果表明: 与清耕相比,生草后的整个被测土层的有机质、速效氮、微生物生物量碳、氮及脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性均增加,其中,0～10 cm土层生草处理的有机质、微生物生物量碳增加效果显著,10～20 cm土层速效氮含量增加效果显著,0～20 cm土层中脲酶活性显著增加,而过氧化氢酶活性、蔗糖酶及土壤酶活性的几何平均值(GME)则在整个被测土层都显著增加.表明果园生草能改善土壤肥力状况,在一定程度上可减少化肥氮投入量,提高果园经济效益,是一种优良的果园栽培模式.

腾格里沙漠草方格固沙林土壤颗粒组成、分形维数及其对土壤性质的影响

罗雅曦,刘任涛,张静,常海涛

2019, 30(2): 525-535. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.025

摘要 ( 594 )

PDF (900KB) ( 916 )

为了明确草方格人工固沙造林植被恢复过程中土壤颗粒组成、分形维数及对土壤理化性质的影响,以腾格里沙漠东南缘2016年(1 a)、2013年(4 a)和1987年(30 a)草方格固沙林为研究样地,以周围流动沙地为对照(CK),研究了草方格固沙造林后植被恢复过程中土壤颗粒组成、分形维数及与土壤理化性质的作用关系.结果表明: 100～250、250～500 μm土壤颗粒含量较高,分别为42.5%～80.1%、12.5%～42.2%;50～100 μm土壤颗粒含量居中,为0.2%～20.8%;<2和2～50 μm的土壤颗粒含量次之,分别在0～1.3%和0～22.7%;而500～1000 μm的土壤颗粒含量较低,在0.3%以下.<2和2～50 μm土壤颗粒仅在30 a固沙林有分布;50～100 μm土壤颗粒分布为30 a最高,4 a和1 a居中,而CK最低;100～250 μm土壤颗粒分布依次为4 a>1 a>CK>30 a;250～500 μm土壤颗粒分布为CK>1 a>4 a>30 a;但500～1000 μm土壤颗粒在各样地分布均较少,且不同样地之间无显著差异.研究区土壤颗粒分形维数为0.54～2.59,并且不同样地间存在显著差异,表现为30 a最高,4 a与1 a居中,而CK最低.土壤颗粒分形维数与土壤黏粒、粉粒、极细砂粒含量呈极显著正相关,而与土壤中砂粒呈极显著负相关.土壤颗粒分形维数与土壤电导率、有机碳、全氮和碳氮比均呈极显著正相关,而与土壤pH和含水量无相关性.土壤中<2、2～50、50～100 μm颗粒与土壤电导率、有机碳、全氮和碳氮比均呈极显著正相关,而250～500 μm土壤颗粒与上述4个土壤指标和土壤含水量呈显著负相关.500～1000 μm土壤颗粒与土壤含水量亦呈极显著负相关.在腾格里沙漠东南缘地区利用草方格进行人工固沙植被建设,可有效促进土壤颗粒细粒化,长期演变导致土壤黏粒和粉粒及土壤分形维数显著增加,促使土壤有机碳和全氮含量提高,有利于土壤理化性质改善和促进沙漠化治理.

基于MODIS NDVI、SPOT NDVI数据的GIMMS NDVI性能评价

朱艺旋张扬建俎佳星车彬唐泽丛楠李军祥陈宁

2019, 30(2): 536-544. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.016

摘要 ( 636 )

PDF (2170KB) ( 594 )

以MODIS NDVI和SPOT NDVI数据为基准对2000—2015年重叠时段的GIMMS NDVI数据进行评价.在全国尺度以及水田、旱地、林地、草地4种土地类型上对比分析3种数据的数值差异、动态一致性、变化趋势差异和两两间相关性.结果表明: GIMMS NDVI在数值上整体高于MODIS NDVI和SPOT NDVI,3种数据在反映植被月动态方面能力相当;研究期内3种NDVI数据在全国大部分区域均呈增加趋势,GIMMS的增加幅度最小,且在我国西北、东北、中南、青藏高原及云贵高原的部分地区与另两套数据差异较大,表明在研究该区域时应对GIMMS NDVI数据的使用有所保留;各数据间两两相关性较强,在全国尺度上MODIS NDVI与SPOT NDVI的相关性更好,旱地GIMMS NDVI与MODIS NDVI的相关性更好,水田、林地、草地MODIS NDVI与SPOT NDVI的相关性更好.

黔中喀斯特坡地浅层裂隙土壤机械组成对降雨的响应

杨宇琼,戴全厚,严友进,彭旭东

2019, 30(2): 545-552. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.005

摘要 ( 435 )

PDF (631KB) ( 170 )

运用野外取样调查结合室内吸管法,分析黔中喀斯特坡地不同土地利用类型浅层裂隙土壤机械组成随降雨的变化特征,以期为该区地下土壤漏失研究提供理论依据和技术支撑.结果表明: 黔中喀斯特坡地浅层裂隙土壤粒径含量总体以粉粒为主,约占57％.在不同降雨量的作用下,坡耕地裂隙土壤颗粒含量变化整体表现为细砂粒含量的减少和粉粒、黏粒含量的增大.草地裂隙土壤颗粒的变化主要是细砂粒含量的减少和黏粒含量的增加.乔木林地和灌木林地裂隙土壤颗粒的变化不规律.降雨量与土壤砂粒含量变化之间存在正相关关系.随着土层深度的增加,各土地利用类型的裂隙对粉粒和极粗砂粒含量的变化有一定影响,其中,粉粒含量随土层深度的增加而减少.

多年放牧对不同类型草原植被及土壤碳同位素的影响

姚鸿云,李小雁,郭娜,王莹,朱国栋,王晓楠,魏俊奇,王成杰

2019, 30(2): 553-562. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.031

摘要 ( 438 )

PDF (2519KB) ( 227 )

放牧是草原牧区常见的人类活动,多年放牧对草原植被及土壤的碳过程产生较大的影响.本研究采集不同类型草原多年放牧前后植被及土壤样品,对室内碳同位素进行分析,研究了不同草原生态系统Δ¹³C(碳同位素分馏值)差异及其影响因素.结果表明: 放牧强度对植被Δ¹³C值的影响显著,0～5 cm表层土壤Δ¹³C值在放牧前后变化显著,而对深层土壤(>5 cm)影响不显著.多年放牧后大部分植被Δ¹³C值显著升高,高海拔地区升高的幅度较大.可见,放牧行为对不同草地生态系统类型、不同土壤深度以及不同海拔生态系统碳过程产生的影响差异显著.针对不同类型的草原,放牧应采取多样化的管理方式.

胶州湾滨海湿地枯落物分解对土壤活性有机碳含量及其三维荧光特性的影响

孙小琳孔范龙李悦狄丽燕郗敏

2019, 30(2): 563-572. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.036

摘要 ( 565 )

PDF (1658KB) ( 294 )

通过室内试验模拟胶州湾滨海湿地碱蓬、芦苇、互花米草枯落物的分解过程,测定土壤活性有机碳(可溶性有机碳、微生物生物量碳)含量变化,并利用三维荧光技术对可溶性有机碳(DOC)进行光谱分析.结果表明: 土壤活性有机碳含量呈先增加后降低最终趋于稳定的变化趋势;不同枯落物类型和添加方式对土壤活性有机碳的影响不同,表现为碱蓬＞互花米草＞芦苇,且原状混合＞表面覆盖;光谱分析表明,分解过程各三维荧光光谱的荧光峰数量、荧光中心位置和荧光强度都存在一定差异,添加枯落物后土壤未发现类酪氨酸峰;芳香类蛋白物质占比最高,腐殖质类物质次之.枯落物分解是以微生物分解作用为主导、枯落物性质为本质要素、多重因子综合作用的结果,其对提高土壤活性有机碳含量、增强土壤碳库的稳定性具有促进作用;该过程通过改变DOC的结构和化学组分,提高其在土壤中的迁移转化能力,增强生物可降解性和可利用性,促进微生物内源DOC的产生,加快湿地土壤碳循环.

栽培模式对旱地小麦产量和土壤肥力的影响

何红霞,李小涵,包明,李超,马小龙,何刚,邱炜红,王朝辉

2019, 30(2): 573-582. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.019

摘要 ( 439 )

PDF (584KB) ( 302 )

通过田间试验,研究地膜覆盖、秸秆还田和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和土壤肥力的影响.结果表明: 与传统模式相比,地膜覆盖并不总能提高旱地小麦产量,3年平均产量无显著变化,但降低20～40 cm土壤全氮、有效磷、速效钾、有效硫、有效锌和有效锰含量,对土壤有机质、硝态氮、有效铁和有效铜含量无显著影响.秸秆还田的小麦产量3年平均降低12.1%,收获期0～20 cm土层全氮提高5.8%,20～40 cm土层有效铜含量提高6.2%,而有效磷和有效锰分别降低36.1%和10.2%,对开花期和收获期土壤有机质、硝态氮、速效钾、有效硫、有效锌和有效铁无显著影响.种植绿肥的籽粒产量降低12.1%,同时土壤pH、有效磷和有效硫含量降低,有机质、全氮、硝态氮、有效锌和有效锰均增加,对土壤速效钾、有效铁和有效铜均无显著影响.综上,在旱地土壤肥力较低的条件下,地膜覆盖和秸秆还田不利于土壤肥力的提升,使小麦增产受到限制;种植绿肥培肥效果最好,但应考虑区域降水情况,注意其带来的减产问题.

硅钙钾镁肥对南方稻田土壤酸性和盐基离子动态变化的影响

冀建华,李絮花,刘秀梅,侯红乾,刘益仁,吕真真,蓝贤瑾,陈剑秋

2019, 30(2): 583-592. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.024

摘要 ( 605 )

PDF (636KB) ( 188 )

南方稻田土壤大面积酸化是水稻生产的主要限制因子.尽管石灰作为酸化土壤调理剂已广泛应用,但大量或长期施用石灰不仅会引起土壤板结,而且会导致土壤钙、钾、镁等元素的平衡失调.硅钙钾镁肥由于溶解度更低、养分全面是良好的替代材料.为了明确硅钙钾镁肥阻控土壤酸化的效果和作用,本研究采用连续4年的硅钙钾镁肥田间定位试验,以农民习惯施肥为对照,分析在农民习惯施肥基础上增施750、1125、1500和1875 kg·hm^-2硅钙钾镁肥下稻田土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子和有效硅的动态变化.结果表明: 农民习惯施肥导致土壤pH、土壤交换性盐基和盐基饱和度逐年下降,土壤交换性酸逐年增加.与之相反,硅钙钾镁肥处理显著提高了土壤pH值,提高幅度随硅钙钾镁肥施用次数或用量的增加而增大.连续多次施用硅钙钾镁肥有效促进了盐基离子在土壤中的累积和土壤交换酸的消耗,特别是土壤交换性Ca²⁺、Mg²⁺的累积和土壤交换性Al³⁺的消耗,硅钙钾镁肥用量越大,积累或消耗的量越多,但速率相对越慢.土壤交换性酸消耗量中,硅钙钾镁肥释放的交换性盐基离子和相应碱贡献了108.8%,是交换性酸减少的主要途径.硅钙钾镁肥在改良稻田土壤酸性的同时,土壤有效硅含量逐年增加,增幅随硅钙钾镁肥施用量的增加而显著增大.总之,农民习惯施肥导致土壤持续酸化,酸化率为2.86 kmol H⁺·hm^-2·a^-1,硅钙钾镁肥能有效阻控酸化过程,产生了大量碱(9.69~18.44 kmol OH^-·hm^-2·a^-1),释放的Ca²⁺、Mg²⁺盐基离子和相应碱是土壤酸化阻控的主要作用因子.

广东省不同区域农田土壤酸化时空变化及其影响因素

郑超,郭治兴,袁宇志,郭颖,柴敏,梁雪映,毕如田

2019, 30(2): 593-601. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.030

摘要 ( 665 )

PDF (1656KB) ( 462 )

基于广东省1980s、2010年以及2015年3期土壤数据,对全省不同区域农田耕作层土壤pH值的时空变异特征进行分析,并初步探讨了可能导致土壤pH变化的因素.结果表明: 不同时期广东全省土壤pH值空间分布格局变化显著. 全省农田土壤在1980s—2010年间,pH整体下降了0.3,呈酸化趋势,2010—2015年,土壤pH上升了0.09,但不均匀势态有所增强,酸碱分化趋势较明显. 从各区域看,1980s—2010年,各区域土壤均呈现酸化趋势;2010—2015年,珠三角地区农田土壤pH均值上升了0.27,而东、西两翼土壤pH均值分别下降了0.05、0.15,山区土壤pH变化不明显. 分析表明:广东省各地区土壤酸化除受土壤自身及降水等自然因素影响外,酸雨、不合理施肥以及高产作物高复种的种植结构等人为因素也是导致土壤酸化的主要原因;工业化、城市化、矿山开发和测土配方施肥的推广导致局部地区土壤pH值有所上升. 研究结果可为不同区域控制缓解土壤酸化、提高耕地质量提供理论指导.

生物药剂滴施对棉花黄萎病及根际土壤微生物数量和多样性的影响

吕宁,石磊,刘海燕,司爱君,李全胜,张国丽,陈云

2019, 30(2): 602-614. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.032

摘要 ( 511 )

PDF (1054KB) ( 304 )

生物农药是当前棉花黄萎病绿色防治的重要途径.本研究设置田间小区试验,研究了4种生物药剂不同滴施用量(枯草芽孢杆菌粉剂15、30、45 kg·hm^-2,“施倍健”哈茨木霉菌剂15、18、24 kg·hm^-2,渝峰“99植保”15、22.5、30 kg·hm^-2,中农绿康30、45 和60 kg·hm^-2)对棉花黄萎病的防治效果及土壤微生物群落组成和多样性的影响.结果表明: 各施药处理均不同程度降低了棉花黄萎病发病率和发病指数,全生育期平均防病效果达到50.0%~77.4%;木霉菌剂施药量18 kg·hm^-2的防效显著高于15 和24 kg·hm^-2,其他3种药剂防病效果均与施药量呈正相关.施药后土壤中病原菌大丽轮枝菌的相对丰度显著降低,且与防病效果呈极显著负相关.土壤细菌的数量与物种丰度随着施药量的增加而显著增加.施药后土壤放线菌的数量与物种丰度也显著增加,但放线菌数量在不同施药量间相差较大.土壤真菌的数量与物种丰度除木霉菌剂随施药量增加而增加外,其他3种药剂随着施药量的增加而减少.Pearson相关性分析显示,施药组的防病效果与细菌和放线菌数量呈正相关关系,而与真菌数量呈显著负相关;与放线菌、硝化螺旋菌门细菌、子囊菌门真菌、壶菌门真菌丰度呈现显著正相关,而与半知菌门真菌丰度呈显著负相关.建议在滴施用量上渝峰“99植保”30 kg·hm^-2、中农绿康60 kg·hm^-2、枯草芽孢杆菌可湿粉剂45 kg·hm^-2、“施倍健”哈茨木霉菌剂18 kg·hm^-2.

基于“质量-风险-需求”框架的武汉市生态安全格局构建

黄隆杨,刘胜华,方莹,邹磊

2019, 30(2): 615-626. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.014

摘要 ( 533 )

PDF (6708KB) ( 247 )

生态安全格局旨在维护景观格局的整体性与生态过程的连续性,以保障城市生态安全.当前的生态源地识别方法缺乏对生态用地退化风险以及人类生态需求的考虑.本研究以武汉市为例,从生态用地质量、生态退化风险以及生态需求3方面计算生态用地的综合价值以识别生态源地,根据土地利用类型和夜间灯光数据构建基本生态阻力面,基于最小累积阻力模型识别潜在生态廊道,基于电路理论识别生态“夹点”,在此基础上构建了“四横三纵十组团”的武汉市生态安全格局.结果表明: 武汉市生态源地面积为2138.2 km²,占市域面积的24.9%,以水域和林地为主,呈组团形态集中分布在市域南北.生态廊道总长度为1222.42 km,其中,水生廊道566.75 km,陆生廊道为655.67 km,水生廊道贯穿市域呈十字型构架,陆生廊道呈环状分布在市域四周,整体上呈现出“四横三纵”的空间格局,生态廊道上共有生态“夹点”44处,以中心城区为核呈环状分布格局.现有保护空间基本落入生态源地范围,证明了识别框架的生态意义,能够为都市区域生态安全格局的构建提供一个量化框架,以指导相关的城市空间规划.

环鄱阳湖城市群城乡建设用地的承载能力评价及空间格局匹配

易丹,赵小敏,郭熙,江叶枫,王成量,赖夏华,黄心怡,陈蕾

2019, 30(2): 627-636. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.004

摘要 ( 508 )

PDF (3625KB) ( 89 )

土地承载力是土地管理和可持续利用的重要研究领域之一,城乡建设用地是土地利用类型的重要组成部分,其结构与布局是否合理对土地可持续利用至关重要.本研究以环鄱阳湖城市群为研究区,进行城乡建设用地开发适宜性评价,核算城乡建设用地可承载临界值,计算可承载城乡建设用地丰度,并与现状城乡建设用地进行空间格局匹配性分析,得到研究区各个县(市、区)的剩余开发强度和空间匹配度.结果表明: 研究区城乡建设用地开发适宜性评价结果等级中,最适宜区、较适宜区、较不适宜区和不适宜区面积分别为3130.62、2477.29、867.03和29509.14 km².研究区城乡建设用地可承载临界值(可开发强度)为16.6%,各个县(市、区)的值在7.7%～100%,各县(市、区)可承载城乡建设用地丰度在0.15～1.30.研究区剩余开发强度为12.3%,空间匹配度为0.76;各个县(市、区)剩余开发强度在4.9%～53.5%,空间匹配度在0.11～1.00,地区差异较大.此研究有助于明确现状开发状态与合理开发状态之间的关系,可为城乡建设用地的精细化管理、制定空间格局优化调控政策提供依据.

烟气对泥炭藓孢子萌发影响的模拟研究

康媛,白晓珊,卜兆君,冯璐,郭红梅,杨云荷,李亮

2019, 30(2): 637-643. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.035

摘要 ( 357 )

PDF (1130KB) ( 204 )

适量烟气能促进种子萌发,但对苔藓植物孢子的作用尚不清楚.选取采自长白山区泥炭地的粗叶泥炭藓和中位泥炭藓的孢蒴为试验材料,通过燃烧泥炭地植物产生烟气,制备烟溶液,分别与不同大小(大:直径为2.10～2.50 mm;小:直径为1.50～1.90 mm)以及不同保存时长(旧:4.3和6.3年;新:0.3年)的孢蒴进行两组双因素试验,经不同时长的烟溶液浸泡和萌发试验,模拟研究烟气、孢蒴大小和保存时长对苔藓植物孢子萌发的影响.结果表明: 烟溶液浸泡影响孢子萌发,培养10 d时,不同时长的烟溶液浸泡均可使孢子的萌发率提高5倍以上,小孢蒴孢子的萌发率高;培养21 d时,仅适度浸泡(3 d)表现出促进萌发的作用,孢蒴大小对孢子萌发率无影响;烟溶液浸泡对长时间保存(4.3和6.3年)的孢蒴孢子萌发无促进作用.研究表明,适量烟气可加速新泥炭藓孢子以及小孢蒴孢子的萌发.在存在不定期火烧干扰的泥炭地中,与对种子植物的作用类似,烟气可能在苔藓植物种群的有性更新和种群维持中发挥重要作用.

GAM模型和BRT模型在长江口鱼类群落多样性预测中的比较

吴建辉,戴黎斌,戴小杰,田思泉,刘健,陈锦辉,王学昉王家启

2019, 30(2): 644-652. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.037

摘要 ( 557 )

PDF (1857KB) ( 357 )

长江口为西太平洋最大的河口,评估其鱼类群落多样性分布能够为长江口生态系统的修复和管理提供科学依据.本研究基于2012—2014年长江口渔业监测数据,分别使用GAM模型和BRT模型建立各站点水域鱼类群落多样性指数与环境和时空因子之间的关系.结合线性回归方程,采用交叉验证的方式对模型的预测能力和拟合效果进行评价,并绘制了2014年长江口鱼类群落多样性指数和丰富度指数的空间分布图.结果表明: 盐度、pH和叶绿素a对多样性指数贡献最高,pH、溶解氧和叶绿素a是对丰富度指数贡献率最高的环境因子.BRT模型对于多样性指数和丰富度指数的拟合和预测结果均优于GAM模型.空间分布预测显示,相较于GAM模型,BRT模型能够对长江口小面积水域间的鱼类群落多样性作更好的区分,河口外侧水域的鱼类群落多样性明显高于河口内侧水域,而北支水域的多样性高于南支水域.

中国南海西沙群岛海域鸢乌贼耳石元素组成

陆化杰,陈子越,童玉和,张旭,刘维,程馨,陈新军

2019, 30(2): 653-660. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.029

摘要 ( 478 )

PDF (1046KB) ( 144 )

耳石是头足类重要的硬组织,其微化学被广泛用于头足类生活史的重建、群体划分等研究领域.本文根据中国灯光罩网渔船于2017年5—8月在中国南海西沙群岛海域采集的鸢乌贼样本,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱法(LA-ICP-MS)分析了20枚鸢乌贼耳石的元素组成及其分布特性.结果表明: 西沙群岛海域鸢乌贼耳石主要由55种元素组成,含量最多的前10种元素分别为钙(Ca)、锶(Sr)、钠(Na)、磷(P)、硅(Si)、镁(Mg)、钾(K)、硼(B)、铁(Fe)和钡(Ba).方差分析表明,不同性别间Ca、Sr、Na、P、Si、Mg、K、Fe、Ba和B的分布均不存在显著性差异;不同孵化群体间Ca、P、B、Fe和Ba的分布也不存在显著性差异,而Si、Sr、Mg、Na和K则差异显著;不同耳石部位间除了Ca和Fe的分布不存在群体间差异外,Sr、Na、P、K、Si、Mg、B、和Ba均存在显著性差异.表明Sr、Na、K 和 Mg可能比较适合用于鸢乌贼群体划分和生活史研究.

圈养马麝非繁殖季节胆量水平及与麝香分泌和繁殖成效的关系

刘晓冰,董霞,黎勇,周密,盛岩,郭凤鹏,周燕荣,孟秀祥

2019, 30(2): 661-667. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.038

摘要 ( 483 )

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2017年7月1日至8月31日,采用焦点取样和连续记录法,对甘肃兴隆山自然保护区马麝保育中心29头圈养马麝进行了行为取样,记录其行为发生持续时间及发生位点,根据动物在各位点对人为胁迫的应激程度定义其胆量水平,结合个体在各位点所占时间比例确定马麝个体的胆量值,分析性别、年龄等因素对其胆量的影响及胆量与麝香分泌和繁殖成效的关系.结果表明: 上等体况马麝胆量(1.731±0.347)显著大于下等体况(0.915±0.789);雄麝胆量(1.035±0.120)显著小于雌麝(1.901±0.391);亚成体马麝组的胆量(1.450±0.463)有高于成体组(1.093±0.321)和老龄组(1.430±0.189)的趋势,但差异未达显著水平.区分性别后,年龄组对马麝的胆量值仍无显著影响.独居马麝胆量(0.853±0.326)小于群居马麝(1.397±0.179),但差异不显著,群居个体胆量随密度增加而趋于降低.雄麝胆量与其麝香分泌呈负相关;雌麝胆量与年均产仔数略呈正相关,与空怀率呈显著负相关,即雌麝胆量越高,其空怀率越低.研究结果可为预测圈养马麝的麝香分泌及繁殖成效提供参考,也可为圈养动物个体胆量研究提供思路.

还田秸秆碳在土壤中的转化分配及对土壤有机碳库影响的研究进展

杨艳华,苏瑶,何振超,喻曼,陈喜靖,沈阿林

2019, 30(2): 668-676. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.026

摘要 ( 729 )

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农田土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分.随着秸秆还田技术的广泛应用,作物秸秆成为土壤外源碳的主要来源.秸秆碳在土壤中的转化与分配直接影响土壤有机碳组成与含量,进而改变土壤养分循环.基于近年来的相关研究,本文探讨了还田秸秆碳转化与分配过程的影响因子,详细介绍了参与秸秆碳同化过程的土壤微生物组成,归纳与阐述了秸秆碳对土壤有机碳组成、含量及其周转的影响.同时,就非生物因子对秸秆碳的生物转化效应的影响、秸秆碳转化过程中的生物和非生物因子的互作、秸秆碳氮和土壤碳氮循环的耦合作用、秸秆碳向土壤活性有机碳库或稳定性有机碳库转化的有效调控技术等主要研究方向进行了展望,以期为准确揭示秸秆还田条件下各类土壤有机碳的变化特征,进而为实现秸秆还田的高效培肥与固碳效应提供理论依据和技术支撑.

全球变化对森林土壤甲烷吸收的影响及其机制研究进展

何姗,刘娟,姜培坤,周国模,李永夫

2019, 30(2): 677-684. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.028

摘要 ( 580 )

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大气CO₂浓度升高、降水格局改变、全球氮沉降增加和土地覆盖变化等全球变化不仅改变了森林土壤理化性质,而且影响了植物的生长和微生物活性,导致森林土壤碳、氮循环发生改变,进而影响土壤CH₄的吸收.本研究综述了森林土壤CH₄吸收的重要性,森林土壤CH₄吸收对大气CO₂浓度升高、降水格局改变、全球氮沉降增加和土地覆盖变化等全球变化的响应差异及驱动机制.大气CO₂浓度升高抑制土壤CH₄吸收;降水减少倾向于促进土壤CH₄吸收;外源氮输入抑制富氮森林土壤CH₄吸收,而对贫氮森林土壤CH₄吸收则表现为促进或不影响;森林转化为草地、农田或人工林会减少土壤CH₄的吸收量,而植树造林则会增加土壤CH₄的吸收量.今后的研究重点是探讨全球变化对森林土壤CH₄吸收产生长期影响和综合效应,并借助分子生物学方法进一步探究土壤CH₄吸收的微生物学机制.

土地整治的生态环境效应:作用机制及应用路径

刘春芳,薛淑艳,乌亚汗

2019, 30(2): 685-693. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.018

摘要 ( 522 )

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随着生态文明理念的不断落实和土地多功能管理的转型,土地整治的生态化发展开始进入全面创新与实践探索的关键时期.系统梳理土地整治的生态环境效应理论研究与实践探索的发展过程,明确“新时代”下学科研究的服务方向和实施路径,对于实施“生态化”土地整治战略非常重要.本文以2000年以来国内外有关土地整治生态环境效应的文献为分析对象,采用Citespace 1.0软件的文献计量分析及文献归纳方法,对土地整治的生态环境效应研究热点进行识别,并从生态环境要素、生态景观、生态系统服务3个方面总结并提炼了土地整治生态环境影响的作用机制.在此基础上,从区域生态系统服务水平测度及障碍因子诊断、土地整治对区域生态系统服务的影响效应及其机制、基于生态系统服务提升的生态化土地整治模式构建等方面提出未来“生态化”土地整治的应用路径,旨在为我国“山水林田湖草”生命共同体的修复与建设提供科学依据.

细菌胞际电子转移及其生态生理学意义研究进展

陈文达,倪微琪,胡宝兰,郑平

2019, 30(2): 694-702. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.034

摘要 ( 487 )

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胞际电子转移是指细胞内电子以间接或直接的方式传递到细胞外,最终到达细胞周围电子受体的过程.胞际电子转移普遍存在于自然界,尤其存在于电子受体相对匮乏的环境中.胞际电子转移可分为间接和直接胞际电子转移.间接胞际电子转移(胞际基质转移)是主要借助氢、甲酸以及其他代谢产物的电子传递;而直接胞际电子转移则由胞内电子转移偶联胞外电子传递实现.胞际电子转移促进了细胞的基质代谢活性,拓展了细胞的作用空间,具有重要的生理意义.胞际电子转移产生了电流,实现了菌间能源共享,驱动了胞外物质(如重金属、腐殖质)转化,具体重大的生态意义.本文总结相关文献,对细菌胞际电子转移的过程、特点、机理及其生态生理学意义作了系统的分析和探讨.

东方蜜蜂入侵群体的建立机制

丁桂玲,安建东

2019, 30(2): 703-710. doi:10.13287/j.1001-9332.201902.039

摘要 ( 460 )

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蜜蜂、胡蜂及蚂蚁等是具有高度入侵性的社会性昆虫.理论上,在奠基者群体数量较少时,其单一位点互补性性别决定机制会限制入侵群体的发展.在人类活动影响下,东方蜜蜂已扩散至其自然分布区之外的很多地区,给当地饲养的西方蜜蜂带来很大影响.本文简要介绍了东方蜜蜂的分布、性别决定机制以及近几年来针对澳大利亚东方蜜蜂入侵群体的系列研究结果,从蜂王的交尾行为、工蜂的繁殖行为、平衡选择作用、产雌孤雌生殖等方面分析了东方蜜蜂群体如何在奠基者效应带来的遗传负荷压力下快速发展起来,为揭示相关社会性昆虫入侵群体的建立机制提供了很好的借鉴.

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