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    2021年 第32卷 第8期    刊出日期:2021-08-15
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    2021, 32(8):  2652-2652. 
    摘要 ( 89 )   PDF (9589KB) ( 31 )  
    主编观点
    大尺度陆地生态系统动态变化与空间变异的过程模型及模拟系统
    于贵瑞, 张黎, 何洪林, 杨萌
    2021, 32(8):  2653-2665.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.040
    摘要 ( 519 )   PDF (5038KB) ( 154 )  
    当代生态系统科学研究更加关注区域生态环境及生态系统状态变化的监测、评估、预测、预警及生态环境可持续管理。在深入理解陆地生态系统的要素、过程、功能、格局及其相互作用机理基础上,发展生态系统定量化描述方法和数值模拟技术,集成构建大陆尺度的“多过程耦合-多技术集成-多目标应用”的陆地生态系统数值模拟器已成为生态系统与全球变化及其资源、环境和灾害效应科学研究的重要科技任务。本研究围绕宏观生态系统模拟分析方法问题,在回顾陆地生态系统模型研究现状和发展趋势的基础上,深入讨论开发大尺度陆地生态系统动态变化和空间变异及其资源环境效应模拟系统的理念,以及模拟系统的功能定位、结构设计等基本问题,为构造中国陆地生态系统数值模拟器提供参考。
    保护性耕作专栏
    覆盖作物的种植现状及其对下茬作物生长和土壤环境影响的研究进展
    隋鑫, 霍海南, 鲍雪莲, 何红波, 张旭东, 梁超, 解宏图
    2021, 32(8):  2666-2674.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.027
    摘要 ( 286 )   PDF (891KB) ( 83 )  
    覆盖作物指的是在农业生产间隙种植,使土壤在时间或空间上减少或避免裸露的一种作物。其能使农田土壤免受风蚀、水蚀和人为扰动的影响,被认为是一种新型的保护性耕作方式。本文简要介绍了农田覆盖作物的种植管理情况,包括种植品种、耕作模式和绿肥作物的灭生还田方式等,可为推广覆盖作物在农田休闲期的高效大面积种植提供参考。基于国内外研究综述了绿肥种植对经济作物、土壤质量、杂草抑制、温室气体排放和土壤微生物等的影响及研究进展,阐明了覆盖作物对农田生态系统的诸多益处。尽管覆盖作物存在局限性,例如短期收益不明显、管理措施不当会造成作物减产等,但其在改善土壤质量、实现农业可持续发展方面仍然具有重要的应用价值。
    保护性耕作对土壤微生物群落及其介导的碳循环功能的影响
    杨雅丽, 马雪松, 解宏图, 鲍雪莲, 梁超, 朱雪峰, 何红波, 张旭东
    2021, 32(8):  2675-2684.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.028
    摘要 ( 407 )   PDF (986KB) ( 123 )  
    农田生态系统耕作方式显著影响土壤微生物群落结构和功能,进而影响土壤微生物介导的土壤碳循环过程。以免耕结合作物秸秆还田为核心的保护性耕作是提升土壤碳汇功能和肥力的重要措施,其中土壤微生物发挥了关键作用。尽管有较多关于保护性耕作下微生物群落结构与功能的研究,但由于土壤系统的复杂性、环境因素以及微生物群落评价方法的差异性,尚未形成对保护性耕作下土壤微生物群落响应规律的系统认知。此外,研究多关注土壤微生物作为分解者的作用以及植物源碳对土壤碳库形成的贡献,而忽略了微生物源碳对土壤碳库形成和稳定的贡献。本文在归纳土壤有机质形成和稳定理论体系演变的基础上,梳理了土壤微生物研究方法的进展,重点阐述了保护性耕作对土壤微生物生物量、群落多样性和组成、碳代谢活性以及微生物源有机碳截获的影响,并对未来该领域的研究方向进行展望,以期为探索农田生态系统土壤微生物群落响应规律及其介导的土壤碳循环功能提供参考。
    玉米秸秆覆盖还田量对免耕土壤有机碳中红外光谱特征的影响
    朱雪峰, 张春雨, 郝艳杰, 鲍雪莲, 霍海南, 何红波, 梁超, 解宏图
    2021, 32(8):  2685-2692.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.022
    摘要 ( 222 )   PDF (1536KB) ( 95 )  
    依托位于中国东北黑土地区长期免耕玉米秸秆还田试验平台,分析了不同秸秆还田量(0、33%、67%和100%)连续归还8年后表层(0~5 cm)、中层(20~40 cm)和深层(60~100 cm)土壤有机碳中红外光谱特征,评价了玉米秸秆还田量对免耕土壤碳化学组成和稳定性的影响。结果表明: 与免耕无秸秆覆盖还田相比,33%与100%秸秆还田均有利于表层和中层多糖组分的积累,但前者降低了表层土壤碳组成多样性,而后者有利于各层次土壤碳化学稳定性的维持;67%秸秆还田提高了深层土壤碳化学稳定性。综上,当秸秆资源充足时,免耕结合100%全量秸秆还田可在提高0~40 cm土层微生物可利用碳底物的基础上,维持土壤碳的化学稳定性。秸秆还田量与土壤中红外光谱特征间无线性关联,表明亟需挖掘不同秸秆还田量处理下土壤碳周转的微生物参与机制。
    生物炭施用方式对黑土和潮棕壤养分及氮磷转化相关酶活性的影响
    刘兴, 武国慧, 张玉兰, 解宏图, 陈振华, 陈利军
    2021, 32(8):  2693-2702.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.041
    摘要 ( 197 )   PDF (1032KB) ( 44 )  
    为探明不同生物炭施用方式对农田土壤养分含量及元素转化的影响,通过设置在黑土和潮棕壤的两个为期5年的田间定位试验,研究每年低量施用(AL,22.5 t·hm-2·a-1)和间隔性高量施用(IH,112.5 t·hm-2·5 a-1)玉米秸秆生物炭对土壤碳、氮、磷含量,土壤生物学性质及氮磷转化相关酶活性的影响,以期为秸秆的资源化利用和农田土壤地力提升提供科学依据。结果表明: 两种施用方式间比较,黑土AL处理的全碳和有机氮含量(31.55和1.89 g·kg-1)显著高于IH处理(25.77和1.71 g·kg-1);与对照相比,黑土AL处理脱氢酶活性降幅(26.75 mg·kg-1·24 h-1)大于IH处理(17.69 mg·kg-1·24 h-1),而潮棕壤AL处理蛋白酶活性增幅(11.77 mg·kg-1·h-1)却低于IH处理(29.95 mg·kg-1·h-1)。与潮棕壤相比,生物炭施用对黑土全碳和有机氮含量的提升较大。生物炭的施用显著提高了潮棕壤脱氢酶和蛋白酶的活性,却显著降低了黑土脱氢酶活性。土壤类型和生物炭施用方式对土壤碳氮含量、微生物代谢活性及氮磷转化相关酶活性存在显著的交互作用。总体来说,土壤类型和生物炭添加对土壤理化性质和微生物学特性产生了显著的影响,这为秸秆资源化利用和土地管理提供了重要的参考价值。
    关中平原麦玉轮作体系作物秸秆不同还田模式下土壤有机碳和无机碳库变化特征
    李雨诺, 樊媛媛, 曹彬彬, 田霄鸿, 师江澜
    2021, 32(8):  2703-2712.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.030
    摘要 ( 250 )   PDF (1949KB) ( 54 )  
    为探究不同秸秆还田模式对土壤碳库的影响,以陕西关中平原连续11年麦玉秸秆还田定位试验为基础,选择5种还田模式,即秸秆均不还田(CK)、小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC)、小麦高留茬-玉米秸秆不还田(WH-MN)和小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆不还田(WC-MN),测定不同模式土壤有机碳(SOC)、活性碳组分和无机碳(SIC)在0~40 cm土层的分布。结果表明: 与CK相比,WH-MC和WC-MC的SOC储量分别增加28.1%和22.2%,SIC储量分别增加20.4%和17.3%;与试验初始土壤碳储量相比,各还田模式SOC固持量变化为-0.84~6.55 t·hm-2,SIC固持量为-0.26~8.61 t·hm-2;土壤总固碳效率为7.5%,维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.65 t·hm-2·a-1;与CK相比,WH-MC和WC-MC显著提升0~20 cm土层活性碳组分含量。主成分分析表明,不同还田模式下土壤碳库变化主要受秸秆投入量的影响。来源于灌溉水和植物残体的Ca2+、Mg2+与SOC矿化产生的CO2可共沉淀形成CaCO3,可能是本研究SIC增加的主要机制。从提高土壤碳固持角度来看,小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田模式为最佳还田模式。
    耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响
    沈晓琳, 王丽丽, 赵建宁, 李刚, 修伟明, 杨其琛, 张贵龙
    2021, 32(8):  2713-2721.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.023
    摘要 ( 221 )   PDF (1559KB) ( 57 )  
    为探究不同耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构和多样性的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了土壤团聚体中微生物群落。试验设置4个耕作处理,分别为旋耕+秸秆还田(RT)、深耕+秸秆还田(DP)、深松+秸秆还田(SS)和免耕+秸秆还田(NT)。结果表明:与RT相比,DP处理显著提高了原状土壤和>5 mm粒级土壤团聚体中真菌PLFAs量和真菌/细菌,为真菌的繁殖提供了有利条件,有助于土壤有机质的贮存,提高了土壤生态系统的缓冲能力;提高了5~2 mm粒级土壤团聚体中细菌PLFAs量,降低了土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,改善了土壤营养状况;提高了<0.25 mm粒级土壤团聚体中微生物丰富度指数。总的来说,深耕+秸秆还田(DP)对土壤团聚体细菌和真菌生物量有一定的提高作用,并且在一定程度上改善了土壤团聚体微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和保持土壤微生物多样性。冗余分析结果表明,土壤团聚体总PLFAs量、细菌、革兰氏阴性菌和放线菌PLFAs量与土壤有机碳相关性较强,革兰氏阳性菌PLFAs量与总氮相关性较强。各处理较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、pH值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮的影响。
    研究论文
    树种相互作用、林分密度和树木大小对华北落叶松生产力的影响
    董雪婷, 张静, 张志东, 黄选瑞
    2021, 32(8):  2722-2728.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.006
    摘要 ( 219 )   PDF (598KB) ( 32 )  
    本研究以塞罕坝地区华北落叶松纯林、白桦纯林和华北落叶松与白桦混交林为对象,每种林分类型设置2个林分密度(200~340和880~1100株·hm-2)。基于树木大小分层取样,采集树芯样本668条。运用线性混合模型,分析了树种相互作用、林分密度和树木大小对华北落叶松生产力的影响。结果表明: 华北落叶松断面积生长量不同程度地受竞争、胸径、年龄和邻体密度的影响;在林分密度较高的混交林中,由于白桦对华北落叶松生长的促进作用,落叶松生产力发生明显的增益效应;在林分密度较低的混交林中,落叶松和白桦之间不发生相互作用,2个树种的生产力均低于相应的纯林;种内竞争是影响华北落叶松生产力的主要因素;树木大小对华北落叶松生产力产生积极的影响,但影响程度因林分密度和树种组成而异。适当增加林分密度和选择白桦作为混交树种可以提高华北落叶松生产力。
    人工长白落叶松幼龄林树冠比叶重
    张泽文, 武莉琴, 孙赫, 温烁, 李凤日, 刘强
    2021, 32(8):  2729-2736.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.002
    摘要 ( 194 )   PDF (1423KB) ( 56 )  
    比叶重(LMA)是构建生态系统过程模型的重要参数之一,准确预测树冠比叶重的动态变化对提高模型精度有重要意义。本研究以黑龙江省尚志市帽儿山林场人工长白山落叶松为对象,分别在生长季针叶不同发育时期对树冠内不同垂直位置的针叶比叶重进行测量,分析针叶比叶重在树冠垂直方向及针叶不同发育时期的变化规律,探讨导致其时间和空间差异的主要因子,建立长白落叶松幼龄林比叶重动态预估模型。结果表明: 比叶重在树冠垂直方向表现为随着相对着枝深度(RDINC)的增加而减小,完全展叶后比叶重在垂直方向的变化幅度明显高于展叶初期。比叶重在不同发育时期表现为随发育进程先增大后趋于稳定,该趋势随着树冠深度的增加而逐渐减弱。分别以RDINC和年度积日(DOY)为单一变量预测比叶重时,模型的调整后决定系数(Ra2)低于0.6,当同时以RDINC和DOY为自变量构建比叶重预估模型时,Ra2提高0.19,且模型检验效果良好(ME=0.54 g·m-2, MAE=5.74 g·m-2)。研究表明长白落叶松比叶重在树冠不同轮层和不同针叶发育期间均存在显著差异,以RDINC和DOY为自变量构建的比叶重预测模型可以很好描述长白落叶松比叶重的空间及生长季针叶发育期变化,为阐明树冠发育机理提供理论依据,为提高生态过程模型精度奠定基础。
    秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林物种组成与群落结构
    何春梅, 刘润清, 杨治春, 尹秋龙, 贾仕宏, 罗颖, 郝占庆
    2021, 32(8):  2737-2744.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.001
    摘要 ( 413 )   PDF (2834KB) ( 148 )  
    秦岭是典型的暖温带-亚热带过渡区。中国森林生物多样性监测网络(CForBio)现有的样地已经基本覆盖了中国大多数气候区,但位于气候过渡带的样地较少。本研究参照CForBio和CTFS(Center for Tropical Forest Science)的技术规范,于2019年在陕西皇冠山省级自然保护区内建立25 hm2(500 m×500 m)森林动态监测样地。本研究以样地内胸径(DBH)≥1 cm的所有木本植物为对象,分析了物种组成、区系特征、径级结构以及优势树种的空间分布格局。结果表明: 样地内DBH≥1 cm的木本植物独立个体有75137株(包括分枝的个体数为95679株),隶属于44科83属121种。群落属的区系类型主要为温带成分,占总属数的71.1%,同时混有一些热带成分。群落优势种明显,前5个物种的个体数超过总个体数的40%,前50个物种的个体数占总个体数的95%,其余61个物种个体数不到样地总个体数的5%。样地所有木本植物个体总径级分布呈倒“J”型。重要值>5的4个主要物种的空间分布呈现不同的分布格局。随着尺度增大,种内的聚集程度降低,且不同物种的空间分布都受到环境异质性的影响。秦岭暖温性落叶阔叶林物种组成丰富,群落结构稳定,更新良好,反映了暖温带向亚热带过渡的典型特征,且环境异质性可能是影响该样地树种空间分布的重要因素。
    云冷杉天然次生林死木分布格局及空间关联性
    陈科屹, 张会儒, 张博, 何友均
    2021, 32(8):  2745-2754.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.003
    摘要 ( 205 )   PDF (2964KB) ( 31 )  
    为揭示天然次生林群落演替规律,以吉林省汪清林业局金沟岭林场的云冷杉天然次生林为对象,采用相邻网格法调查样地(100 m×100 m)内每株林木(DBH≥1 cm)的基本特征及坐标位置,研究死木的分布格局及空间关联性。结果表明: 死木的径级分布呈左偏单峰山状分布,其中枯倒木呈多峰山状分布;各树种的死木株数与该树种的总株数没有必然联系;树种死木株数与树种混交度之间存在显著负指数关系;死木主要在0~8 m尺度上呈聚集分布,随着尺度的增大,逐渐转变为随机分布或均匀分布,以随机分布为主;中(10 cm≤DBH<20 cm)、小径级(1 cm≤DBH<10 cm)死木在8 m以下的小尺度上的聚集分布是造成死木总体在小尺度上呈聚集分布的主要原因。不同径级死木与不同径级活立木的空间关联性差异较大,死木与幼树(1 cm≤DBH<5 cm)的关系较为明显,尤其是大径级死木与幼树在2~25 m尺度上呈显著正关联性;死木与小树(5 cm≤DBH<15 cm)没有明显的关联性;中、小径级死木与中树(15 cm≤DBH<25 cm)在0~3 m尺度上呈正关联性,与大树(DBH≥25 cm)分别在9、11~14 m以及15、42~45 m尺度上呈负关联性。树种在生物学特性、径级分布和空间布局上的差异影响着死木的株数和径级分布;混交程度低的树种可能出现较多的死木;死木空间分布格局随林木径级和研究尺度的大小产生变化;死木与活立木的空间关联性在不同径级和不同尺度上呈现出明显差异。
    亚热带-温带气候过渡区落叶阔叶林物种-生境关联分析
    朱文婷, 谢峰淋, 李涛, 何念军, 张克荣, 张全发, 党海山
    2021, 32(8):  2755-2762.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.009
    摘要 ( 208 )   PDF (606KB) ( 79 )  
    物种-生境关联分析有利于更好地理解物种共存理论和群落构建机制。根据秦岭落叶阔叶林25 hm2固定监测样地的调查数据,将树种分为幼苗、幼树和成树3个生活阶段,利用Torus-translation检验方法分析物种与不同生境类型之间的关联性。结果表明: 生境对各物种的影响不同。与高坡显著关联的物种数最多,其中95.7%为负关联;与低坡呈负相关的物种占89.5%;与山脊呈显著负关联的物种占90.9%;物种与高谷生境多存在显著正关联,呈负相关的只有1种,占0.03%。物种在幼苗、幼树和成树阶段与生境分别存在80、44和23个关联,表明幼苗阶段对生境的依赖程度更大。幼苗阶段的物种中有38个(占总物种数的90.5%)至少与一类生境存在显著的关联性;幼树阶段有25个(占总物种数的58.1%)至少与一类生境存在显著关联;成树阶段只有17个(占总物种数的39.5%)至少与一类生境存在显著关联。同一生境对不同生活史阶段物种的影响存在差异,到生活史阶段后期,生境的影响逐渐减弱。由于特定的环境需求,多数物种在不同生活史阶段表现出不同的生境偏好。
    基于结构方程模型的兴安落叶松天然林更新影响因素
    董灵波, 田栋元, 陈莹, 刘兆刚
    2021, 32(8):  2763-2772.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.010
    摘要 ( 253 )   PDF (1528KB) ( 174 )  
    以大兴安岭新林林业局翠岗林场49块兴安落叶松不同蓄积占比的固定样地调查数据为基础,分别从林分非空间结构、林分空间结构、林木多样性、土壤条件和立地条件5个方面37项观测指标,在相关性分析的基础上,构建林分尺度更新密度和更新多样性(包括树高和地径)的结构方程模型,并计算各路径的直接、间接和总影响系数,量化和提取影响大兴安岭地区兴安落叶松天然林更新密度和更新多样性的关键可控因素,为该地区森林的可持续经营提供理论基础和技术依据。结果表明: 对林分更新密度影响最大的潜变量依次为:林分非空间结构(-0.410)>林木多样性(0.380)>土壤条件(0.250)>立地条件(0.249)>林分空间结构(0.197);对林分更新多样性影响最大的潜变量依次为:土壤条件(0.778)>立地条件(0.748)>林分空间结构(0.684)>林分非空间结构(0.287)>林木多样性(0.105)。综合来看,影响更新密度和多样性的共性观测变量主要为:pH值、全钾、树种多样性、树高多样性、角尺度和单位蓄积。在后续经营中,可通过采伐或补植阔叶树种的方式来优化和调整林分的树种组成、多样性、土壤pH值和养分等特征,最终达到促进天然更新的目的。
    中国陆域生物多样性综合评估指标体系构建
    王琦, 史娜娜, 韩煜, 肖能文
    2021, 32(8):  2773-2782.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.004
    摘要 ( 303 )   PDF (1581KB) ( 142 )  
    陆域生物多样性综合评估是保护生物多样性的重要基础工作,评估生物多样性现状和变化趋势、分析其损失的影响因素,是制定生物多样性保护政策与措施的前提和必要条件。目前,我国在陆域生物多样性综合评估方面尚未形成统一的评估指标体系。本研究围绕《生物多样性公约》爱知生物多样性目标、联合国可持续发展目标,借鉴国际上生物多样性评估新趋势,基于压力-状态-响应(PSR)概念框架,构建了我国陆域生物多样性综合评估指标体系,确定了22项评估指标,其中状态指标8项,压力指标7项,响应指标7项,并对指标相关性和可获得性进行分析。指标体系不仅可以对陆域生物多样性基本状况、受威胁程度、保护成效进行单独定量评价,还可以用于陆域生物多样性综合定量评估,以优化调整生物多样性优先保护区和保护措施。本研究可以为管理部门核算绿色国内生产总值(GDP)、制定区域生态补偿政策等提供技术支撑。
    长期氮添加对草甸草原生态系统氮库的影响
    耿倩倩, 王银柳, 牛国祥, 王楠楠, 哈斯木其尔, 李昂, 黄建辉
    2021, 32(8):  2783-2790.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.005
    摘要 ( 241 )   PDF (2180KB) ( 108 )  
    大气氮沉降增加深刻影响生态系统物种多样性、生产力及其稳定性,研究草原生态系统N库如何响应不断增加的大气氮沉降至关重要。本研究在内蒙古额尔古纳草甸草原开展刈割和不同水平外源氮添加试验,设置6个氮添加水平: 0、2、5、10、20和50 g·m-2·a-1,同时设置刈割处理,分为刈割和不刈割2个水平。在连续处理的第7年,采集群落中优势植物地上部分、群落根、地表凋落物和0~100 cm分层土壤样品,测定N含量并计算N库储量。结果表明: 氮添加显著增加植物地上部分和凋落物N含量,以及羊草、植物群落和凋落物的N库及生态系统N库总量。刈割处理显著增加羊草叶片和凋落物N含量,降低羊草、植物群落和凋落物N库,但并不改变它们对氮添加的响应格局。此外,刈割和氮添加对植物群落N库存在显著的交互作用。在不刈割处理下,高水平氮添加使更多的氮储存在凋落物中等待分解,植物群落N库的饱和阈值出现在10 g·m-2·a-1;在刈割处理下,植物群落N库表现为随氮添加量增加而不断增加,并且在相同水平氮添加条件下刈割后进入到植物群落N库中的氮更多。刈割可以缓解氮沉降不断增加对生物多样性和生态系统稳定性造成的不利影响,并可以在一定程度上推迟氮沉降增加引起的生态系统氮饱和的发生。
    不同种源麻栎生长性状的地理变异
    苑海静, 成向荣, 虞木奎, 汪阳东, 邰建武, 张春祥
    2021, 32(8):  2791-2799.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.007
    摘要 ( 195 )   PDF (2155KB) ( 53 )  
    本研究在江西永丰、浙江开化和安徽滁州3个试验点,以32个种源的麻栎试验林为对象,分析了不同种源间林木生长变异、主要经济性状(地上单株生物量)随林龄的动态变化,并基于AMMI模型进行生长性状稳定性分析和优良种源选择。结果表明: 3个试验点麻栎不同种源间的树高、胸(地)径和地上单株生物量均具有显著差异。麻栎地上单株生物量受地点、种源、种源×地点交互作用的显著影响,其中地点对生长变异影响最大,其次为种源和种源×地点。不同地点麻栎苗期(1~3年生)和幼林期(4~11年生)优良种源的选择结果具有较大差异。根据第11年地上单株生物量分别筛选了在当地表现较好的种源,江西永丰试验点7个优良种源,高出试验点均值15.6%~57.8%;浙江开化试验点7个优良种源,高出试验点均值19.2%~45.2%;安徽滁州试验点8个优良种源,高出试验点均值24.9%~63.3%。综合生长量和稳定性表现,筛选出4个适于3个地理区域短轮伐期炭用林培育的优良种源,这些种源地上单株生物量均值为36.55 kg,稳定性参数均值为0.97。
    化肥减量配施有机肥对药用菊花产量、品质和药理活性的影响
    徐扬, 刘引, 彭政, 郭兰萍, 刘大会
    2021, 32(8):  2800-2808.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.024
    摘要 ( 241 )   PDF (1517KB) ( 37 )  
    采用田间小区试验,设置5个有机肥无机肥配施处理(100%化肥和14%、28%、56%、84%有机肥替代化肥处理),测定各处理对药用菊花农艺性状、产量、矿质元素吸收、有效成分含量的影响。并采用酶标仪和MTT试剂盒测定不同处理菊花水提物体外抗氧化活性及对H2O2致损的LO2肝细胞的保护作用。结果表明: 与100%化肥处理相比,化肥配施有机肥可以保证药用菊花产量,甚至低比例配施处理(14%有机肥替代化肥)还可以增产达8.3%。随着化肥减量配施有机肥比例的提高,菊花花中N、Mg含量呈上升趋势,而Ca和P含量分别在56%和28%有机肥替代处理有最大值。化肥减量配施有机肥可以显著增加药用菊花中绿原酸、木犀草苷和3,5-O-二咖啡酰基奎宁酸的含量,各成分含量随着有机肥比例的升高呈逐渐上升的趋势,上升幅度分别为3.3%~12.8%、15.7%~30.1%和9.5%~29.7%。各处理菊花水提液均有一定的体外抗氧化活性,且随着有机肥比例的升高呈先上升后下降的趋势;菊花水提液能显著提高H2O2致损的LO2肝细胞存活率,28%有机肥替代化肥处理细胞存活率最高,为91.2%,与模型组相比呈现极显著差异。综合产量、养分吸收、有效成分含量、体外抗氧化活性、对H2O2致损的LO2肝细胞的保护作用等指标,以及有机肥生态友好的特点,确定药用菊花栽培上以28%有机肥替代化肥的效果最佳。
    草莓种苗壮苗指数模型的构建与质量评价
    宫彬彬, 吴晓蕾, 张斌, 陈一卓, 边鑫宇, 纪日翟, 高洪波
    2021, 32(8):  2809-2817.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.025
    摘要 ( 298 )   PDF (605KB) ( 85 )  
    随着我国草莓栽培面积逐年增加,草莓种苗需求量越来越大,为了确保种苗育苗质量,亟需开展壮苗评价的研究。本研究以生长40 d的‘红颜’穴盘苗为对象,在测定地上部和地下部生长、鲜重、干重等16项指标的基础上,分别构建单项指标隶属函数,使用加权模糊评判法计算种苗综合评价指数;利用主成分分析筛选的关键指标组成多个壮苗指数模型,与种苗综合评价指数进行相关性分析后,确定最佳草莓壮苗指数模型并进行验证。结果表明: 随机选取的320株草莓种苗16项指标存在显著差异,综合评价指数为0.165~0.817,可作为壮苗指数模型构建和种苗质量评价的依据。主成分分析将16项指标划分为地上部相关指标、地下部相关指标和色素指标3个主成分,累计贡献率达到79.7%;从每个主成分中选择贡献值最大的3个指标随机组成27种壮苗指数模型,通过相关性分析筛选出与综合评价指数相关性最大的5个壮苗指数模型,其中“地上干重×根系表面积×叶绿素a”的相关性最高,用‘红颜’、‘香野’和‘甜查理’种苗验证相关系数均最大,分别为0.879、0.924和0.975,确定可作为草莓壮苗指数计算模型。以综合评价指数为种苗质量分级依据,可将种苗健壮程度分为3个等级:等级Ⅰ(综合评价指数≥0.5,壮苗指数≥4.0)为优质苗,等级Ⅱ(综合评价指数0.3~0.5,壮苗指数0.5~4.0)为合格苗,等级Ⅲ(综合评价指数≤0.3,壮苗指数≤0.5)为弱苗。研究结果可为草莓或其他种苗壮苗指数计算和种苗健壮程度评价提供理论依据与科学方法。
    华北平原山药主产区土壤肥力和养分平衡现状及环境风险评价
    王东, 牛劭斌, 许华森, 赵伟鹏, 杨雪贞, 李文超, 马文奇, 孙志梅
    2021, 32(8):  2818-2828.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.026
    摘要 ( 210 )   PDF (1507KB) ( 31 )  
    以华北平原山药主产区为研究区域,通过实地调研、跟踪监测的方法,对山药田肥力现状和施肥现状进行分析,并利用农田养分输入输出模型解析山药田土壤养分平衡状况,同时对山药种植体系的环境风险进行综合评价。结果表明: 1)山药田土壤有机质、全氮含量等级为极低水平,有效磷和有效锌含量为偏低水平,硝态氮、有效铜含量为中等水平,缓效钾、交换性钙、交换性镁、有效硫含量均达极高水平,速效钾、有效铁、有效锰含量则为高水平;2)山药全生育期氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)养分投入量分别为575~943、341~981、655~1219 kg·hm-2,其中化肥氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)投入占比分别高达83.0%、88.6%、91.3%,重无机轻有机以及养分投入过量和失衡问题突出;3)山药种植体系土壤氮、磷、钾盈余量分别达271.14、466.34、739.97 kg·hm-2,盈余率分别达48.7%、258.1%、324.5%,氮、磷、钾盈余量均超出环境安全阈值,分别属于中度风险、严重风险和严重风险等级。山药生产中化肥的投入对环境造成的风险总体上达到了重度风险等级。
    太行山南麓坡面土壤碳氮空间变异性及其影响因素
    张志华, 张锦豪, 桑玉强, 杨喜田, 王德彩, 郭加伟, 毕会涛
    2021, 32(8):  2829-2838.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.029
    摘要 ( 273 )   PDF (1227KB) ( 41 )  
    太行山南麓是我国华北平原的重要生态屏障,研究该区域土壤养分的空间变异性对土石山区林业生态建设具有重要意义。本研究以太行山南麓典型坡面(人工林坡地和自然荒坡地)为对象,采用网格法布设采样点,运用经典统计学、地统计学和约束性排序相结合的方法对土壤养分的空间变异性进行分析。结果表明: 1)太行山南麓的土壤全碳(TC)含量为6.80~57.05 g·kg-1,全氮(TN)含量为0.74~3.93 g·kg-1;土壤TC、TN变异系数为25.0%~52.8%,均属于中等程度变异,该变异由随机性因素和结构性因素共同引起;养分的空间聚集性均随着滞后距的增加而下降。2)土壤养分含量从坡上到坡下均有增加的趋势,养分的高值区出现在坡下部分。3)土壤总容重、砾石含量、植被覆盖度、土壤含水量是影响太行山南麓土壤TC、TN空间变异的主要因素。4)土壤含水量是影响自然荒坡地土壤养分的主控因素,但不是影响人工林坡地的主控因素。
    基于Sentinel-1和Sentinel-2A的西小山林场平均树高估测
    陈园园, 张晓丽, 高显连, 高金萍
    2021, 32(8):  2839-2846.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.013
    摘要 ( 276 )   PDF (1910KB) ( 53 )  
    森林资源调查对于我国森林生态系统可持续发展具有重要意义,森林平均高度是森林资源调查的主要结构参数,也是获取难度最大的关键参数之一。为探究联合主被动遥感技术在估测森林平均高度方面的潜力,本研究以吉林省临江市西小山林场为研究区,利用Sentinel-1 SAR和Sentinel-2A数据,通过提取Sentinel-1的2个后向散射系数、8个纹理信息,以及Sentinel-2A的10个光谱波段及其纹理信息和11个植被指数,采用多元线性回归方法分别建立基于上述变量以及融合4类变量的5组平均树高估算模型,并评估各变量对反演精度的影响。结果表明: 单一数据源变量中,基于Sentinel-2A光谱波段提取的纹理信息建模效果较好,能够作为估算森林平均高度的有效数据;融合4类变量的森林平均高度估算模型最优,R2达0.56、留一交叉验证均方根误差为2.92 m、相对留一交叉验证均方根误差为21.5%。基于Sentinel-1与Sentinel-2A特征变量的平均树高模型能够提高森林高度的估算精度,可用于区域森林平均高度估测和制图。
    葡萄生长季内需水特征
    程雪, 孙爽, 张镇涛, 刘志娟, 杨晓光
    2021, 32(8):  2847-2856.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.014
    摘要 ( 232 )   PDF (5075KB) ( 33 )  
    为了定量评估我国鲜食葡萄主产区降水量对葡萄生长发育过程需水量的满足程度,本研究基于研究区域内(东北地区的吉林和辽宁,华北地区的山西和河北,西北地区的甘肃、宁夏和陕西,西南地区的四川、贵州和云南以及东南地区的江苏、山东、浙江、安徽、福建、河南、湖北、湖南和广西)1981—2016年429个气象站逐日气象数据,分析葡萄不同生育阶段降水量、需水量和水分亏缺量时空分布特征。结果表明: 研究期间,葡萄各生育阶段降水量整体由北向南、由西向东增加;萌芽-开花阶段的降水量最少且呈下降趋势,成熟-落叶阶段也呈下降趋势,开花-着色和着色-成熟阶段呈上升趋势。研究区各生育阶段的葡萄需水量均呈上升趋势,新疆和甘肃省北部的葡萄需水量最高。新疆、甘肃省北部、宁夏、陕西省北部、山西省北部、河北省、辽宁省西部和吉林省西部各生育阶段以及云南省北部、四川省南部萌芽-开花生育阶段的降水量无法满足葡萄需水量,其他地区,特别是我国东南和西南部部分地区水分盈余明显;萌芽-开花和成熟-落叶阶段的葡萄水分亏缺量呈上升趋势,开花-着色和着色-成熟阶段呈下降趋势。
    太行山南麓不同径级栓皮栎生长对气候要素及干旱事件的响应
    贾汉森, 高峻, 张劲松, 孟平, 孙守家
    2021, 32(8):  2857-2865.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.012
    摘要 ( 210 )   PDF (2586KB) ( 85 )  
    为评估径级对树木的气候-生长关系的影响,建立太行山南麓低海拔地区栓皮栎全轮、早材、晚材宽度年表,对比两个径级栓皮栎人工林径向生长对气候响应的敏感性差异,使用叠加时代分析揭示干旱事件对不同径级栓皮栎的影响,为气候变化背景下研究区栓皮栎人工林可持续经营提供参考数据。结果表明: 大径级栓皮栎全轮、晚材年表的平均敏感度高于小径级栓皮栎年表,但小径级栓皮栎早材年表的平均敏感度高于大径级栓皮栎早材年表。晚材是树轮气候响应最敏感的组分。两径级栓皮栎标准年表指数对当年气候因子的响应模式相似。小径级栓皮栎全轮、晚材生长对当年6—8月的气候因子更敏感,其早材对生长季之前(1—2月)气候因子更敏感;而大径级栓皮栎早材对去年的气候因子更敏感,有更强的滞后效应。研究区栓皮栎对干旱非常敏感,干旱年份两径级栓皮栎全轮、晚材的径向生长量显著低于上一年,且大径级栓皮栎的减少幅度更高,但干旱后大径级栓皮栎生长恢复程度更高。
    祁连山国家公园青海片区山水林田湖草的时空分异
    付建新, 曹广超, 郭文炯
    2021, 32(8):  2866-2874.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.015
    摘要 ( 231 )   PDF (2733KB) ( 75 )  
    祁连山国家公园被确定为我国国家公园体制试点之后,对其生态环境保护、管制、修复提出了更高、更精准的要求。基于1980—2018年遥感影像数据,构建山水林田湖草空间信息格局图谱,分析祁连山国家公园青海片区一般控制区和核心保护区山水林田湖草的时空分异特征。结果表明: 研究期间,草地是公园主体景观,面积为8174.93 km2,其中,核心保护区草地面积是一般控制区的1.2倍;裸岩石质地是未利用土地的主要类型,分别占核心保护区和一般控制区未利用土地面积的86.7%和79.4%;一般控制区的林地面积大于核心保护区;核心保护区的水域面积是一般控制区的4.9倍,核心保护区90.4%的水域面积为永久性冰川雪地;旱地主要集中在一般控制区。1980—2018年间,水域面积呈降低趋势,减少186.75 km2,其中,永久性冰川雪地下降最明显,一般控制区和核心保护区分别下降12.05和175.88 km2;林地、草地整体呈增加趋势,核心保护区高、中、低覆盖度草地的变化趋势均大于一般控制区,1990—2000年变化最明显,1980—2018年一般控制区高、中覆盖度草地和核心保护区高、低覆盖度草地存在退化现象;裸岩石质地呈上升趋势,而永久性冰川雪地呈下降趋势。永久性冰川雪地和裸岩石质地是公园内变化最明显的地类,核心保护区冰川退缩速度比一般控制区退缩速度明显,其转为裸岩石质地主要发生在1980—1990和2000—2010年。
    喀斯特坡面生物结皮发育特征及其对土壤水分入渗的影响
    张思琪, 张科利, 曹梓豪, 朱彤, 魏梦瑶
    2021, 32(8):  2875-2885.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.011
    摘要 ( 187 )   PDF (2653KB) ( 68 )  
    作为地表植被恢复的先锋种群和景观的重要组成部分,生物土壤结皮(BSCs)对地表过程具有重要影响。为探明喀斯特地区BSCs发育特征及其对土壤水分入渗的影响,本研究选取喀斯特代表性坡面开展了BSCs实地调查和人工模拟降雨试验,探究了BSCs覆盖土壤的水分入渗过程,试验设计了5个BSCs盖度水平(0、28%、40%、70%、97%)和2个雨强(42和132 mm·h-1)。结果表明: 在不同土地利用条件下,BSCs发育水平存在显著差异,但在同一土地利用条件下,BSCs发育水平沿坡面的空间变化规律不明显。与裸地相比,地表发育BSCs可使地表粗糙度增大,显著延长初始产流时间,促进土壤水分入渗。在小雨(42 mm·h-1)和强降雨(132 mm·h-1)下,BSCs覆盖小区初渗速率分别为裸地小区的1.7~1.9和1.2~1.9倍,平均入渗速率分别为裸地小区的2.5~3.0和1.4~3.3倍。在试验雨强下,BSCs盖度与初始产流时间均呈显著正相关,BSCs促进水分入渗的临界盖度为65%~70%,在强降雨条件下,BSCs对地表径流的阻滞作用有所削弱。Horton模型对喀斯特坡面BSCs覆盖下土壤水分入渗过程模拟结果最优,其次为Kostiakov模型和Philip模型。综上,喀斯特坡面BSCs发育的空间变异程度高,对水分入渗过程影响显著。
    黄土丘陵沟壑区黄土坡面侵蚀过程及其影响因素
    刘冉, 余新晓, 蔡强国, 孙莉英, 方海燕, 贾国栋, 和继军
    2021, 32(8):  2886-2894.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.016
    摘要 ( 259 )   PDF (1537KB) ( 34 )  
    降雨强度、坡长、坡度是影响坡面产流产沙的重要因素。为定量分析降雨强度、坡长、坡度对黄土丘陵沟壑区安塞黄土坡面侵蚀过程的影响,本研究基于室内人工模拟降雨试验,分析2个坡长(5、10 m)、3个坡度(5°、10°、15°)、2个降雨强度(60、90 mm·h-1)下安塞黄土坡面产流产沙规律。结果表明: 初始产流时间随坡长增加呈减小趋势,但总体变化不大;初始产流时间随降雨强度增加而减小,与60 mm·h-1相比,90 mm·h-1下缩短5.7~18 min;10°坡度上的径流起始时间最快。随降雨历时延长,产流率先快速增加,最终逐渐稳定在某一产流率值上下波动;产沙率在产流初期短时间内突然升高,达到最大值后减小,再逐渐达到稳定。产流率和产沙率随坡长和降雨强度的增加而增加,但随坡度变化规律不明显。随着降雨强度、坡长和坡度的增加,总产沙量相应增加。在降雨强度90 mm·h-1时,坡长和坡度分别为10 m和15°的坡面产生了细沟,导致总侵蚀量最大(11885.66 g)。降雨强度为60 mm·h-1时,随着坡长增加单位面积侵蚀量减小,在5~10 m坡段存在临界侵蚀坡长。坡长、坡度和降雨强度对坡面径流过程均有促进作用,降雨强度、坡长和两者之间交互作用对产流率和总侵蚀量的贡献率较大,其中,对产流率贡献最大的影响因素是降雨强度,贡献率为49.8%;坡长对总侵蚀的贡献率最大,为37.8%。
    京津风沙源区不同分区植被覆盖度变化及归因分析
    孟琪, 武志涛, 杜自强, 张红
    2021, 32(8):  2895-2905.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.018
    摘要 ( 304 )   PDF (1501KB) ( 71 )  
    以2000—2018年MODIS NDVI影像为数据源,基于像元二分模型估算京津风沙源区植被覆盖度(FVC),分析京津风沙源区FVC的时空变化特征,并结合自然因素和人类活动,运用地理探测器模型探究自然、人类活动对区域尺度FVC空间分布的影响。结果表明:2000—2018年,京津风沙源区FVC呈增加趋势,增长速率为0.013·(10 a)-1,植被增加率为8.2%,FVC较高的区域在燕山丘陵山地水源保护区,其次是农牧交错带沙化土地治理区和浑善达克沙地治理区,FVC较低的区域为北部干旱草原沙地治理区。不同分区各驱动因子对FVC空间分布的解释力不同。自然因素中,年降水量是控制北部干旱草原治理区、浑善达克沙地治理区和燕山丘陵山地水源保护区FVC空间分布的主要驱动因子,坡度是控制农牧交错带沙化土地治理区的主要驱动因子;人类活动中,年末大牲畜头数是控制北部干旱草原治理区和农牧交错带沙化土地治理区FVC空间分布的主要驱动因子,人口密度是控制浑善达克沙地治理区和燕山丘陵山地水源保护区FVC空间分布的主要驱动因子;其他因子对FVC空间分布的影响则存在区域差异。交互探测器结果显示,双因子交互作用以双协同作用和非线性协同作用为主。人类活动与年降水量、坡度等自然因素的共同作用能够更充分地解释FVC空间分布。风险探测器识别的适宜植被生长的范围为年降水量316.4~486.0 mm、平均相对湿度48.4%~57.6%、年均温2.5~7.9 ℃的区域,其他驱动因子则在不同分区之间存在差异。
    可鲁克湖流域生态环境质量诊断
    文广超, 孙世奎, 李兴, 谢洪波
    2021, 32(8):  2906-2914.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.019
    摘要 ( 179 )   PDF (1657KB) ( 29 )  
    为查清可鲁克湖流域生态环境质量及其演化特征,依据环境生态学相关理论,运用综合调查、遥感解译与反演、统计分析等技术手段,选取自然地理、气象、土地利用/覆盖和社会经济4个方面的15个因子,采用因子分析和熵值法计算指标权重,建立流域土壤质量模型和生态环境质量诊断模型,分析2000、2005、2010和2015年可鲁克湖流域土壤与生态环境质量的变化特征。结果表明: 2000、2005、2010和2015年,可鲁克湖流域生态环境质量均值依次为21、47、54和72,呈稳定上升趋势,生态环境质量等级由较差转为良好,土壤质量整体处于中等水平;空间上,北部山区和流域下游湿地及河流周边区域的生态环境质量明显转好。流域生态环境质量变化是人类活动与自然因素共同作用的结果,土壤质量与湖泊面积是指示流域生态环境的关键因子,可鲁克湖最小生态需水量是维持流域生态环境良性发展的基本保障。
    云贵高原湿地景区人类活动强度的空间分布——以云南省拉市海流域为例
    李海萍, 王娜萍, 代宇庭
    2021, 32(8):  2915-2922.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.017
    摘要 ( 213 )   PDF (2654KB) ( 33 )  
    人类活动强度多用于衡量人类对自然生态的影响程度,具有明显的空间差异性。本研究以云南省拉市海流域为例,采用SPOT遥感影像对土地利用数据进行更新,通过对不同土地类型赋权得到格网化的土地利用强度综合指数,并将其作为基础人类活动强度。同时,又纳入了当地的骑马和划船两项主要旅游活动,基于马场位置和马匹数量以及船只数量,采用地理信息系统的核密度分析方法进行空间定量化,并在100 m×100 m空间尺度上与基础人类活动强度进行叠加,得到更为精确的综合人类活动强度,并对其空间差异进行分析。结果表明: 格网化和核密度分析在提高空间分析精度的同时,将空间上的叠加和扩散效应体现出来;在拉市海流域综合人类活动强度图中,水域的入海口处强度值最高,海中心强度值最低,整体强度呈现从四周向中间逐渐减弱的趋势,陆域的居民点为强度最高区域,农业用地聚集区强度值处于中间水平,海拔较高的林区人类活动强度较低;拉市海水域综合人类活动强度值变化最明显,与基础人类活动强度差异较大。云贵高原湿地景区当地特色旅游活动较多,但并未改变其土地利用类型,因而对其进行人类活动强度量化时,需将其另外考虑在内。
    盐雾危害是南方滨海地区园林绿化的主要困难
    曹舰艇, 范志阳, 黄建明, 陈洋芳, 陈自亮, 王文卿
    2021, 32(8):  2923-2930.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.035
    摘要 ( 229 )   PDF (1545KB) ( 29 )  
    南方滨海地区自然条件恶劣,植物长势差、存活困难,相当一部分绿化植物表现出一定程度的盐害症状。但这些植物的盐害症状不同于常规的土壤盐害,表现出幼芽幼叶首先受害、迎风面受害症状重于背风面等,推测植物受害原因并非土壤含盐量过高。本研究在植物长势评估的基础上结合土壤及气候分析,对中国南方滨海地区一线海岸24个县市开展了调研。结果表明: 一线海岸植物表现出较强的盐害症状,尤其是台湾海峡区域,但85.4%属脱盐土,且植物盐害等级与风速呈极显著相关,因此提出南方滨海地区绿化植物盐害主要原因是盐雾危害。绘制了首张南方滨海地区一线海岸植物盐害等级分布图,提出了一套植物盐雾危害的诊断方法,并就耐盐雾植物的筛选与配置、绿化工程措施及后期养护等提供了一系列建议,以期切实提高南方滨海地区园林绿化的整体景观效果和水平。
    促生小菇属菌株M23对黑果腺肋花楸光合作用的影响
    单婷婷, 周丽思, 李兵, 陈晓梅, 郭顺星, 李菲, 卢玮
    2021, 32(8):  2931-2938.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.032
    摘要 ( 164 )   PDF (1427KB) ( 24 )  
    以黑果腺肋花楸为试验材料,设置5个处理组,分别为阴性对照(CK)、阳性对照(PCK)、大田条件下根施低剂量T1(每株50 g)、中剂量T2(每株100 g)和高剂量T3(每株200 g)3个水平的小菇属菌株M23,分析各处理组黑果腺肋花楸的农艺性状、叶绿素含量和生理指标,并利用Li-6400便携式光合仪测定光合特性日变化。结果表明: 黑果腺肋花楸净光合速率(Pn)呈双峰曲线,在13:00时叶片的气孔导度(gs)和蒸腾速率(Tr)均明显下降,而胞间CO2浓度(Ci)却显著升高,出现由非气孔限制因素引起的光合“午休”现象。加菌处理可成功避免光合“午休”现象,与13:00时对照组黑果腺肋花楸的平均值相比,加菌组的平均PngsTr、水分利用率(WUE)和光能利用率(LUE)提高了113%、91%、50%、48%和117%,且日均PngsTr和LUE显著高于对照组,分别约是对照组平均值的1.5、1.9、1.4和1.5倍。在加菌处理组中,高剂量的作用效果显著优于中、低剂量,株高是中、低剂量组的1.2倍。高剂量组黑果腺肋花楸的所有生长指标、光合参数和抗性指标均优于其他组。表明菌株M23可以通过提高黑果腺肋花楸的光合特性、增强对外界环境的适应能力等促进植株生长,且以每株200 g作用效果最佳。
    外源微生物对木麻黄幼苗生长和土壤微生物群落的影响
    白莹, 周柳婷, 张晨, 罗扬, 赵艳琳, 林文雄, 吴则焰
    2021, 32(8):  2939-2948.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.037
    摘要 ( 199 )   PDF (1246KB) ( 40 )  
    将解淀粉芽孢杆菌(YB706)和伯克氏菌(BK8)外源添加至木麻黄盆栽苗中,运用Biolog生态板和磷脂脂肪酸(PLFA)技术,探究外施细菌能否改善连栽木麻黄土壤养分和微生物群落及植株生长。结果表明:与空白处理(CK)相比,YB706和BK8处理的木麻黄盆栽苗土壤碱解氮、速效磷显著增加,土壤全氮、全磷、全钾和速效钾无明显变化,幼苗株高分别增加59.1%和63.9%,BK8处理叶绿素含量提高81.9%。各处理平均颜色变化率(AWCD)呈现YB706>CK>BK8;除氨基酸类外,土壤微生物对不同碳源的利用率也表现为YB706>CK>BK8;经YB706和BK8处理的土壤微生物种类和数量均显著增加,除放线菌外,各类微生物PLFA总含量均为BK8>YB706>CK,与CK相比,土壤真菌/细菌有所提高。YB706和BK8处理的土壤微生物群落Simpson、Shannon、Brillouin和McIntosh指数均显著提高。表明外施YB706和BK8可促进木麻黄幼苗生长,且显著增加土壤速效养分含量,提高土壤微生物群落结构多样性,改善土壤微生物环境。
    生物炭与炭基肥对采煤塌陷复垦区土壤硝化和反硝化微生物群落的影响
    高科, 郭宗昊, 薛晨, 高文慧, 刘远, 姜黎
    2021, 32(8):  2949-2957.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.033
    摘要 ( 204 )   PDF (855KB) ( 42 )  
    作为一种新型土壤改良剂,生物炭对土壤微生物群落的影响已有报道,但在采煤塌陷复垦区土壤氮循环微生物群落对生物炭添加的响应鲜有报道。以生物炭和炭基肥为添加材料,以淮北地区塌陷复垦土为供试土壤,通过室外盆栽试验,采用荧光定量PCR(qPCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,研究不同生物炭处理的土壤硝化和反硝化微生物的菌群变化。试验共设5个处理:对照(CK)、常规化肥(CF)、炭基肥(BF)、2%生物炭配施化肥(LB)和4%生物炭配施化肥(HB)。结果表明: 与CK处理相比,各施肥处理均显著提高了土壤氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)、反硝化细菌nirKnirS基因丰度。与CF处理相比,生物炭和炭基肥处理显著提高了AOB和nirK基因丰度,增幅分别达到42.9%~82.1%和33.5%~62.7%。冗余分析表明,土壤有机碳、pH、NH4+-N和速效钾是显著影响AOB群落结构的主要因子,而土壤有机碳、pH和NO3--N含量是影响nirK型反硝化细菌群落结构的关键因子。因此,施用生物炭与炭基肥能改良采煤塌陷复垦区土壤质量,提高硝化和反硝化微生物丰度,并改变AOB和nirK型反硝化细菌群落结构。
    不同水位时期东洞庭湖湿地土壤微生物生物量碳氮和酶活性变化
    肖烨, 黄志刚, 肖菡曦, 李友凤, 彭晚霞
    2021, 32(8):  2958-2966.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.036
    摘要 ( 341 )   PDF (1149KB) ( 76 )  
    为从土壤微生物的角度分析东洞庭湖不同植被类型湿地土壤质量状况,本研究选取了苔草、芦苇和柳树3种典型植被类型为对象,在平水期、丰水期和枯水期对其土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和酶活性进行监测,并分析其主要影响因子。结果表明: 1)3个水位时期,各植被类型湿地土壤MBC、MBN、蔗糖酶和纤维素酶活性(枯水期纤维素酶除外)均表现为0~10 cm高于10~20 cm,而土壤过氧化氢酶活性则相反。2)各植被类型湿地0~20 cm土层土壤MBC、MBN和MBC/TOC(总有机碳)、MBN/TN(总氮)皆以丰水期最低。3)各植被类型湿地0~20 cm土层土壤蔗糖酶活性峰值均出现在枯水期,而纤维素酶活性峰值出现在平水期,过氧化氢酶活性季节性波动较小,以丰水期稍高。4)不同植被类型间比较:平水期和丰水期,芦苇湿地土壤蔗糖酶活性显著高于其他植被类型,而其土壤纤维素酶活性最低,枯水期不同湿地间两种酶活性差异不显著。土壤过氧化氢酶活性在平水期以苔草湿地最高,枯水期以柳树湿地最高,丰水期以芦苇湿地最低。5)相关性分析表明,土壤MBC、MBN和蔗糖酶与TOC、TN、总磷(TP)呈显著正相关,而与pH值呈显著负相关。土壤纤维素酶和过氧化氢酶与TOC、TN、TP呈显著负相关,与pH值呈显著正相关。表明季节性水位波动影响土壤C、N、P和pH值,并对土壤微生物生物量碳、氮和酶活性产生显著影响,使其呈现明显的季节性变化特征。
    低温茬口空闲期土壤强还原消毒对西瓜枯萎病的影响
    刘亮亮, 周开胜, 黄新琦, 谢祎, 张艺, 刘小林
    2021, 32(8):  2967-2974.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.034
    摘要 ( 189 )   PDF (1156KB) ( 26 )  
    为探明低温茬口空闲期土壤强还原消毒(RSD)对西瓜枯萎病的防控效果,设置对照(CK)、淹水对照(FCK)、淹水添加2%(w/w)苜蓿粉(AL)、0.25%(w/w)乙酸(AC)以及AL+AC的RSD处理进行西瓜盆栽试验,采用定量PCR和Illumina Miseq等测定真菌、尖孢镰刀菌数量及真菌群落组成,并统计发病率和产量。结果表明: 与CK相比,FCK和各RSD处理均能显著降低尖孢镰刀菌数量及其在真菌中的比例,杀菌效果达86.1%~94.6%;AL、AC以及AL+AC处理显著增加了西瓜产量,降低了枯萎病发病率,且枯萎病防控效果分别为63.2%、73.7%和94.7%,而FCK与CK无显著差异。与CK相比,AL和AC处理显著改变了土壤真菌群落组成,FCK处理对真菌群落无显著影响;RSD处理均显著增加了柄孢壳属、假散囊菌、地丝菌、粪盘菌、韦斯特壳属以及久浩酵母菌等优势属的相对丰度,且其中大部分与尖孢镰刀菌数量及其在真菌中的比例以及发病率呈显著负相关关系。综上,低温茬口空闲期的RSD处理可以通过重塑真菌群落组成有效防控西瓜枯萎病的发生。
    地上-地下植食性天敌对入侵植物空心莲子草与本地种莲子草种间关系的影响
    申思, 郭文锋, 王伟, 李晓琼
    2021, 32(8):  2975-2981.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.038
    摘要 ( 203 )   PDF (877KB) ( 36 )  
    生物入侵是全球生物多样性的主要威胁,外来种与本地种的种间竞争能力会影响其能否成功入侵。本研究选用入侵植物空心莲子草和其本地同属种莲子草为对象,探究其专食性天敌莲草直胸跳甲与南方根结线虫对空心莲子草与莲子草的生长及种间关系的影响。结果表明: 与无天敌胁迫相比,线虫处理显著降低了莲子草的株高(28.1%),但显著增加了空心莲子草的株高(52.8%)和莲子草的地上生物量(63.7%);跳甲处理显著降低了莲子草的株高(40.7%),对空心莲子草无显著影响;而跳甲与线虫的共同胁迫显著降低了莲子草的株高(35.3%)和空心莲子草的地下生物量(62.2%),显著增加了莲子草的地上生物量(69.1%);天敌胁迫对两种植物的茎粗、分枝数和根长均无显著影响。无天敌作用下,两种植物的相对邻体效应指数(RNE)均为正值,且空心莲子草的RNE比莲子草高21.3%;天敌胁迫下,空心莲子草的RNE均为负值,而莲子草的RNE在线虫或跳甲单独胁迫下为正值,在线虫和跳甲共同胁迫下为负值。表明地上-地下天敌互作可以使两种植物的种间关系发生改变,并可能促进空心莲子草的入侵。
    植物-固定化菌剂联合修复多环芳烃污染土壤
    李娜, 刘睿, 台培东, 周星星, 肖瑶, 李玲美, 侯力群, 郑廷雨
    2021, 32(8):  2982-2988.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.031
    摘要 ( 184 )   PDF (1871KB) ( 27 )  
    以火凤凰根际土壤中发现的3种优势菌[分枝杆菌(Ⅰ)、产黄纤维单胞菌(Ⅱ)、少动鞘氨醇单胞菌(Ⅲ)]构建的多菌剂体系为供试菌剂,针对大港油田原油污染土壤,将固定化供试菌剂接种于修复植物火凤凰根际,探讨供试菌剂强化火凤凰修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的效果。结果表明: 处理ⅠⅢ(有效活菌数为109 cfu·mL-1)和ⅠⅡⅢ(有效活菌数为107 cfu·mL-1)对PAHs的降解有促进作用,PAHs降解率分别为32.2%和41.4%,均显著高于相应对照处理。此外,处理ⅠⅡⅢ对火凤凰的地下生物量有明显促进作用,比对照处理增加了31.2%。表明由3种优势菌构建的多菌剂ⅠⅡⅢ可以作为火凤凰修复PAHs污染土壤的强化手段,为微生物强化植物修复技术提供了新的修复思路及方法。
    综合评述
    林木蒸腾耗水量测算方法的比较与应用
    姚远, 刘瑞轩, 张胜, 韩清泉
    2021, 32(8):  2989-2998.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.008
    摘要 ( 245 )   PDF (534KB) ( 34 )  
    本文简述了林木蒸腾耗水的概念、研究价值和研究进展,从实测法和估测法的角度,综述了林木蒸腾耗水量的主要测算方法,对比了各方法的优缺点、适用性、局限性、应用现状以及适用尺度。本研究认为: 实测法可应用于多种空间尺度耗水量的测定,估测法常应用于大空间尺度蒸散量的测算。实测法是估测法的基础,因此应对实测法的测定结果进行合理的质量控制与评价,为校正估测法的估算结果提供数据基础。不管是同一大空间尺度还是不同空间尺度,实测法和估测法的结合能够提高蒸散量测算结果的准确性。提升复杂下垫面和恶劣气候环境下大空间尺度林木蒸散量的测算精度将成为未来的研究热点与难点。随着科学技术的不断进步,现有的测定装置和测算方法将被改进,精确测定林木蒸腾耗水量的新方法也将随之诞生。
    小麦倒春寒研究现状与进展
    陈翔, 于敏, 蔡洪梅, 吴宇, 张乐乐, 柯媛媛, 许辉, 李金才
    2021, 32(8):  2999-3009.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.021
    摘要 ( 327 )   PDF (1285KB) ( 95 )  
    由于全球气候变暖,近年来小麦低温灾害事件频发,尤其是拔节-孕穗期的倒春寒灾害已成为制约小麦产量和品质的重要因素之一。本文综述了小麦倒春寒灾害的发生特点(鉴定与分级、时空特征),倒春寒对小麦生理特性(叶片、茎秆、穗部、根系)和产量、质量的影响,总结了抗倒春寒小麦育种、倒春寒危害的分子生物学机制及灾害的监测预警与风险评估等方面的研究进展,并从小麦抗倒春寒遗传基础、倒春寒危害小麦评价体系和防控技术体系等方面进行了展望,以期为抗倒春寒小麦品种的遗传改良和栽培调控新措施的建立提供理论依据。
    基于鸟类视角的城市生态廊道构建方法研究综述
    田北辰, 李沛权, 黄千杜
    2021, 32(8):  3010-3022.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.020
    摘要 ( 394 )   PDF (1836KB) ( 179 )  
    基于鸟类移动特征与栖息地需求的生态廊道不仅有利于减少由生境丧失与生境破碎化导致的物种灭绝,进而促进物种的基因扩散与交流,而且可以改善城市居民的身心健康,推动城市不动产增值。然而,迄今为止,由国外学者研发的主要生态廊道构建方法没有内在地考虑鸟类的移动与生境特征,国内学者的鸟类生态廊道研究则侧重于对技术方法的探索而缺乏对研究鸟种特征的认知。因此,基于鸟类视角的城市生态廊道构建研究尚有较大的改进空间。本文通过对1975—2020年的国内外相关研究进行分析,识别出了可结合鸟类生态的7种廊道构建方法及3种廊道优化方法,并总结了相关方法的优缺点及其适用情况。最后,本文认为将典型鸟类物种的观测数据、真实运动能力与景观结构相融合,研发出计算高效便捷而且能够模拟廊道生态效益的计算机模型,将会是鸟类生态廊道构建方法的发展趋势。
    石质建筑的生物风化防治研究现状
    林佳育, 李榜江, 程才, 张远东, 高敏, 龙明忠
    2021, 32(8):  3023-3030.  doi:10.13287/j.1001-9332.202108.039
    摘要 ( 202 )   PDF (528KB) ( 24 )  
    石质建筑暴露在自然环境中不可避免地遭到各种因素的影响,其中由细菌、真菌、藻类、地衣和苔藓等引起的生物风化问题普遍存在,生物风化的长期累积效应会导致石质建筑在物理结构、化学性质和美学特征等方面发生不可逆的变化和损坏。因此,运用不同方法来减少生物对石质建筑的侵蚀是非常必要的。本文根据典型案例整理归纳了目前研究中生物风化治理的传统方法(包括热处理、激光和紫外线辐照、施用杀菌剂等)和几种新兴技术(包括物理方法和化学方法协同作用、植物提取物和纳米材料作为杀菌剂等),并对其优缺点及适用性进行了评述。本文还论述了石质建筑生物风化的防护对策和防治效果的检测方法,并对未来研究方向进行了展望,旨在为石质建筑的生物风化防治研究提供方法借鉴和参考。