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2024年 第35卷 第6期    刊出日期：2024-06-18

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第35卷第6期目录

2024, 35(6):  0-0. 

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青藏高原东缘亚高山森林群落的多维度生物多样性

李非凡, 陈淼, 刘顺, 许格希, 陈健, 邢红爽, 史作民

2024, 35(6):  1447-1454.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.005

摘要 ( 55 )   PDF (761KB) ( 0 )  

本研究以青藏高原东缘亚高山地区岷江冷杉-桦木针阔混交林和岷江冷杉针叶林为对象,测定叶面积、叶厚度、叶干物质含量、比叶面积4种叶片功能性状,分析森林群落的物种多样性、功能多样性和系统发育多样性等多维度生物多样性特征及其相互关系。结果表明: 针阔混交林的叶厚度(0.28 mm)和叶片干物质含量(319.86 mg·g^-1)显著低于针叶林(分别为0.39 mm和371.33 mg·g^-1),比叶面积(192.74 cm²·g^-1)显著高于针叶林(100.91 cm²·g^-1),而叶面积在2种森林群落中无显著差异(分别为27.88和26.63 cm²)。除叶厚度外,其余3种叶片功能性状的系统发育信号均显著。针阔混交林和针叶林森林群落系统发育结构均趋于发散。针阔混交林的Shannon多样性指数、Simpson多样性指数、物种丰富度、功能丰富度、功能离散度、Rao二次熵、谱系多样性均显著高于针叶林,且这些指数之间均呈显著正相关。亚高山森林群落构建主要是竞争排斥起主导作用,且物种多样性、功能多样性和系统发育多样性具有同步性。

亚热带21个树种人工林功能性状与凋落物养分归还特征的关系

林晓瑜, 万晓华, 贾辉, 黄志群, 邹秉章, 王思荣

2024, 35(6):  1455-1462.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.006

摘要 ( 46 )   PDF (1990KB) ( 0 )  

森林凋落物的养分归还对于维持土壤碳库和养分循环起至关重要的作用。本研究以亚热带人工幼林的21个树种为对象,分析各树种的叶片和根系功能性状与凋落物养分归还特征的关系。结果表明: 不同树种的凋落物量、现存量与养分归还量差异显著,其中米老排的年凋落物量(689.2 g·m^-2·a^-1)和现存量(605.1 g·m^-2)最高,柳杉的年凋落物量(36.0 g·m^-2·a^-1)和现存量(10.0 g·m^-2)最低。21个树种的氮归还量为3.0～48.3 kg·hm^-2,其中最高为闽粤栲;21个树种的磷归还量为0.1～2.0 kg·hm^-2,最高为枫香。氮、磷归还量最低的树种均为柳杉。逐步回归分析显示,叶片氮含量和叶片干物质含量对凋落物量有显著的负影响,细根组织密度对凋落物量有显著的正影响;叶片氮含量、叶片干物质含量和比根长对现存量有显著的负影响。结构方程模型显示,具有较高叶片干物质含量的树种直接或间接地通过降低凋落物产量来减少氮归还量,而具有较高细根组织密度的树种通过显著增加凋落叶氮含量从而增加氮归还量;具有较高叶片氮含量和叶片干物质含量的树种直接或间接地通过降低凋落物产量从而减少磷归还量。在亚热带营造人工林时,要考虑叶干物质含量低、细根组织密度大的树种,以提高林地凋落物产量和氮、磷养分归还量,进而提高土壤肥力和林地生产力。

基于双哑变量模型预测透光抚育强度对次生林内红松生长的影响

郝鑫海, 牟长城, 崔雅如, 姬文慧, 许文, 赵海明

2024, 35(6):  1463-1473.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.004

摘要 ( 38 )   PDF (1685KB) ( 0 )  

“栽针保阔”是恢复我国东北阔叶红松林的有效途径,透光抚育能促进冠下红松生长并加快演替进程,但目前有关透光抚育如何影响次生林内红松生长过程仍不清楚。以长白山“栽针保阔”红松林为对象,构建含双哑变量(透光抚育强度和林木分级)的红松胸径和树高生长模型来预测不同透光抚育强度[即对照(未透光)、轻度透光抚育(保留上层郁闭度0.6)、中度透光抚育(0.4)、强度透光抚育(0.2)和全透光(伐除全部上层阔叶树)]林分中红松三级木的生长过程,揭示透光抚育强度对林内红松胸径和树高及高径比的影响规律。结果表明: 6个基础模型中,Gompertz为红松胸径(R²=0.46)和树高(R²=0.81)最优基础模型,在基础模型中引入透光抚育强度单哑变量、双哑变量后胸径模型的R²分别提高至0.65和0.89,树高模型的R²分别提高至0.84和0.94;双哑变量模型为预测红松生长的最适模型。被压木胸径生长在整个模拟预测期间(树龄0～80年)均随透光抚育强度增大而递增(增幅为145.8%～933.3%),而平均木和优势木在中期(42年)、中后期(60年)呈此规律。在初期(20年)和中期,全透光与强度透光抚育对红松优势木(64.8%～68.5%)、平均木(100.0%～144.2%)和被压木(138.5%～183.9%)树高生长的影响程度相近,中度透光抚育和轻度透光抚育对其影响相近(24.3%～35.1%、56.0%～92.3%和84.6%～103.2%);在中后期(62年)和后期(80年),红松三级木树高生长均随透光抚育强度增大而递增。各透光抚育强度下红松优势木、平均木和被压木的高径比变化幅度依次增大,分别为0.50～0.95、0.64～1.23和0.73～4.33;仅被压木在树龄0～80年随透光抚育强度增大而递减。因此,透光抚育约40年后,其对红松的胸径生长的促进作用减弱而对树高的促进作用却增强,而且高径比提高,故此时为缓解林木竞争,对轻度透光抚育、中度透光抚育的林分应进行二次透光抚育以进一步促进红松生长,而对全透光和强度透光抚育林分应进行间伐。

竞争对兴安落叶松天然林单木生物量模型预估精度的影响

王意, 董灵波, 史景宁

2024, 35(6):  1474-1482.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.002

摘要 ( 33 )   PDF (2329KB) ( 0 )  

量化竞争对单木生物量及其分配格局的影响,可以为提高林木生物量模型预估精度提供基础。本研究以大兴安岭地区盘古林场18块固定样地中50株兴安落叶松的生物量调查数据为基础,采用非线性联立方程组构建含不同竞争因子(与距离有关的简单竞争指标CI和与距离无关的林木相对直径R_d)的对数尺度单木聚合型二元可加性生物量模型M-2和M-3,并与传统一元可加性生物量模型M-1进行比较,量化竞争因子对兴安落叶松天然林单木生物量模型预估精度及其分配格局的影响。结果表明: 3种可加性模型的调整后确定系数为0.694～0.974,平均预测误差为-0.017～0.021,平均绝对误差为0.152～0.357。引入R_d可以提高绝大多数生物量模型的拟合效果和预测能力,而引入CI对绝大多数生物量模型拟合效果和预测能力的影响不显著。3种模型中,M-3对各部分生物量具有较好的拟合效果和预测能力,可以对兴安落叶松单木生物量进行较好的估计。模拟结果显示,生物量随胸径的变化受CI、R_d等级的影响,其中R_d较CI影响更大;CI对树根和树干生物量影响较大,对树枝、树叶生物量影响较小;R_d对树枝、树叶生物量的影响较树根、树干生物量更大。

尖峰岭杉木人工林群落主要木本植物的生态位和种间联结

王如, 彭文成, 杨佳, 吴彪, 张碧嘉, 廖立国

2024, 35(6):  1483-1491.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.003

摘要 ( 34 )   PDF (1244KB) ( 0 )  

生态位与种间联结研究可揭示目标群落植物种间关系,为促进人工林向天然林转型发展提供理论支持。本研究基于海南热带雨林国家公园尖峰岭片区杉木人工林固定样地调查数据,分析群落重要值排名前20的主要木本植物的生态位与种间联结特征。结果表明: 杉木人工林群落包含木本植物55科101属163种,群落物种组成复杂。作为建群种的杉木,其重要值及生态位宽度均为最高,占据群落绝对优势地位,与大多数木本植物都存在较大的生态位重叠与生态相似性,其中重叠程度最高的植物为海南杨桐。群落的生态位重叠与生态相似性均值分别为0.54和0.49,2种生态位指标的变化趋势基本一致,部分物种对资源的需求较为相似。主要木本植物的总体联结性表现为显著正联结,χ²检验、联结系数、Pearson相关系数和Spearman秩相关系数显示,正关联种对的数量多于负关联种对的数量,但显著关联种对占比较低,反映出群落稳定性较强,物种能够稳定共存,多数物种间未形成紧密联系。综合来看,杉木抑制了热带天然树种的更新,可利用海南杨桐、岭南山竹子及鹅掌柴等对国家公园内的杉木人工林进行自然化改造修复。

南亚热带人工林树种配置对根际土壤生物有效磷的影响

李金凤, 王晖, 尤业明, 王健, 童秀丽, 胡佳佳, 明安刚, 陈琳, 刘世荣

2024, 35(6):  1492-1500.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.018

摘要 ( 37 )   PDF (1581KB) ( 0 )  

通过树种选择与配置优化提高土壤磷有效性进而促进树木生长是值得关注的问题。本研究在南亚热带人工林树种多样性平台开展研究,采用随机区组的试验设计方法,选取马尾松、米老排、格木、红椎、火力楠、灰木莲、土沉香、降香黄檀8个乡土树种,建立了1、2、4和6个树种丰富度梯度的混交造林试验,测定了根际土壤生物有效磷组分(氯化钙磷、柠檬酸磷、酶磷和盐酸磷),探究不同树种配置对根际土壤生物有效磷组分的影响。结果表明: 对比非固氮树种,固氮树种(格木和降香黄檀)的混交有效增加了土壤含水率、全氮含量、全磷含量和微生物生物量磷,树种合理配置有利于土壤生物有效磷的生成积累。固氮树种混交条件下,土壤氯化钙磷含量显著增加了46.2%～160.3%,微生物矿化产生的酶磷提高了69.3%～688.2%,盐酸磷增加了31.5%～81.3%;土壤微生物生物量磷提高了81.8%～149.4%,土壤微生物量氮增加了88.1%～160.6%。冗余和相关分析显示,土壤微生物生物量磷、速效磷、全磷、蛋白酶、纤维二糖水解酶、酸性磷酸酶、微生物生物量氮和有机碳是驱动根际土壤生物磷组分差异的关键因子;固氮树种混交提高了酶磷和柠檬酸磷含量,这两种生物有效磷组分含量与林分树木胸高断面积呈显著正相关。固氮树种(格木)混交有效提升了根际土壤生物有效磷含量,有利于促进林分树木生长。

亚热带三种林分土壤酶活性和酶化学计量比特征

韩子琛, 郭强, 夏允, 杨柳明, 范跃新, 杨玉盛

2024, 35(6):  1501-1508.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.008

摘要 ( 47 )   PDF (1569KB) ( 0 )  

本研究依托同质园观测样地,选择次生林(主要树种为米槠)、10年生的米槠人工林和杉木人工林为研究对象,分析亚热带不同林分土壤酶活性和计量比特征的差异及其影响因素。结果表明: 与次生林相比,米槠人工林土壤有机碳、总氮和可溶性有机碳含量分别显著降低42.6%、47.4%和60.9%,杉木人工林显著降低了42.9%、36.7%和61.1%。相比于次生林,米槠人工林土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮(MBN)以及微生物生物量磷分别显著降低40.6%、35.5%和45.9%,杉木人工林显著降低了53.7%、56.4%和61.7%。与次生林相比,米槠人工林土壤酶活性变化不显著,但杉木人工林的碳获取酶(β-1,4-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶)活性显著降低51.2%和59.8%,氮和磷获取酶活性分别显著降低41.0%和29.8%,碳获取酶/氮获取酶以及碳获取酶/磷获取酶分别显著降低11.3%和7.7%。冗余分析表明,MBN和硝态氮是驱动土壤酶活性及酶化学计量比变化的主要因素。不同林分的土壤酶活性和微生物养分需求存在显著差异,与次生林相比,营造杉木人工林会刺激植物与微生物的养分竞争,加剧微生物的氮、磷养分限制。

日本落叶松枝条属性特征对气候变量的响应

贾炜玮, 范敏, 陈东升, 孙丽娟, 王鹤智, 晁碧霄

2024, 35(6):  1509-1517.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.009

摘要 ( 32 )   PDF (1415KB) ( 0 )  

基于甘肃小陇山、湖北建始县长岭岗林场和辽宁清原县大孤家林场40块标准地的120株日本落叶松解析木及样地的气候数据,运用逐步回归法建立含气候因子的日本落叶松一级枝基径、长度的混合效应模型,绘制最优混合模型固定效应预测图,判断气候因子与基径、枝长的关系,分析日本落叶松枝条对气候变量的响应差异。结果表明: 含有年平均温度和水汽亏损值的单木随机效应基径混合模型和含有年平均温度的单木随机效应枝长混合模型的拟合效果最好,R²分别为0.6152、0.6823。基于混合模型固定效应预测图,基径整体呈现随着相对着枝深度增大而增大的规律,平均基径大小顺序为:幼龄林＜中龄林＜近熟林＜成熟林;年平均温度越低,枝条基径和长度越大;水汽亏损值越大,枝条基径越小。与基径相比,枝长对温度的响应更强;在不同发育阶段中,成熟林的基径和枝长对温度的响应最强,幼龄林最弱;在等级木中,优势木的基径和枝长对温度的响应最强,劣势木最弱。混合效应模型在林木建模中更具实用性;温度和降水可以影响日本落叶松的生长,日本落叶松在气温低、湿度大的环境下生长优良。

黑龙江流域植被覆盖度时空动态及其对气候变化的响应

胡蓉, 董灵波

2024, 35(6):  1518-1524.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.027

摘要 ( 34 )   PDF (2531KB) ( 0 )  

探究黑龙江流域植被覆盖度时空动态特征及其对气候变化的响应,可为该地区3个国家(蒙古国、中国和俄罗斯)开展流域综合治理提供理论依据和数据支撑。本研究以黑龙江流域为对象,基于Google Earth Engine(GEE)平台提供的2000—2020年的MOD13Q1遥感数据,按最大值法合成归一化植被指数(NDVI),并利用像元二分模型计算植被覆盖度(FVC),采用Sen+MK趋势法分析植被覆盖度动态变化,利用皮尔逊相关系数量化植被覆盖度对气候变化的响应。结果表明: 2000—2020年间,黑龙江流域FVC整体呈轻微减少趋势,年际变化率为0.1%,其中,蒙古国FVC呈波动上升趋势(0.13%),而俄罗斯(0.15%)和中国(0.08%)则呈轻微减少趋势;区域内FVC以轻微退化和严重退化为主,面积占比分别为34%和17%,而显著改善区域仅占9%;降水对研究区FVC的影响显著大于气温,降水和气温对FVC影响显著的面积占比分别为8.2%和2.2%,其中,降水与蒙古国区FVC的相关系数最高(r=0.446,P<0.05),而与俄罗斯区FVC的相关系数最低(r=-0.442,P<0.05)。

内蒙古灌丛化草原小叶锦鸡儿的种群特征及其土壤影响因子

文艺瑶, 朱江, 王欢, 张梦迪, 鲁顺保, 郑淑霞

2024, 35(6):  1525-1533.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.001

摘要 ( 54 )   PDF (2411KB) ( 0 )  

本文对内蒙古锡林郭勒草原不同灌丛化阶段(轻度、中度、重度)下小叶锦鸡儿的种群特征及其土壤影响因子进行研究。结果表明: 在草原轻度-中度-重度灌丛化的发展过程中,小叶锦鸡儿的密度和高度逐渐增加,两阶段密度和高度分别增长196.0%、34.5%和25.4%、 17.6%。小叶锦鸡儿的冠幅、基径、每丛分蘖数和地上生产力均呈先减少后增加的趋势,地上生物量向叶片的分配比例减少。小叶锦鸡儿在中度灌丛化阶段与草本植物之间的竞争最为强烈,其通过减少横向生长如冠幅、基径和每丛分蘖数,增加密度和高度以获取竞争优势。在不同灌丛化阶段小叶锦鸡儿所受到的土壤限制因子明显不同。在轻度灌丛化阶段,土壤因子对小叶锦鸡儿生长的限制作用较小;在中度灌丛化阶段,深层(20～50 cm)土壤水分和土壤pH是限制小叶锦鸡儿密度的关键因素;在重度灌丛化阶段,深层土壤水分和pH限制小叶锦鸡儿纵向生长的主要因素,浅层(0～20 cm)土壤水分和养分是限制灌从横向扩张的主要因素。

单叶蔷薇种群结构与结实能力

张晓龙, 李娜, 钟浚锋, 张晨洁, 于超, 张启翔, 罗乐

2024, 35(6):  1534-1542.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.007

摘要 ( 28 )   PDF (984KB) ( 0 )  

以4个单叶蔷薇种群为研究对象,对年龄结构与动态、空间分布类型、结实能力3个方面进行分析,评价生存状况,探讨单叶蔷薇致危机理。结果表明: 单叶蔷薇种群第Ⅰ、Ⅵ～Ⅷ龄级个体数量较少,中间龄级个体数量较多,总体呈“中间高、两侧低”的不规则金字塔型分布。虽然4个单叶蔷薇种群整体上为增长型,但易受外部环境干扰(V_pi′＞0,P_max＞0),死亡率(q_x)和消失率(K_x)均在第Ⅴ龄级时达到最大值,植株数量锐减;期望寿命(e_x)随龄级增加呈递减趋势,且均在第Ⅷ龄级时出现最小值,说明在此阶段植株活力最低。时间序列分析表明,未来4个单叶蔷薇种群的第Ⅰ～Ⅳ龄级个体数量缺乏,第Ⅴ～Ⅷ龄级将占主导地位,单叶蔷薇种群在未来会趋于老龄化。种群空间分布主要为聚集类型,4个种群的聚集强度大小排布为P₄＞P₃＞P₁＞P₂。P₃、P₄种群植株结实能力优于P₁、P₂种群。百果重与株高、冠幅,种子总数量与冠幅、百果重之间呈显著正相关。

林冠穿透雨空间异质性及其时间稳定性特征的全球量化

王倩, 袁川, 张亚峰, 胡彦婷, 王一, 郭立, 刘琴, 蔡忠银

2024, 35(6):  1543-1552.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.020

摘要 ( 29 )   PDF (2170KB) ( 0 )  

林冠穿透雨空间异质性(即不同冠层位置穿透雨量的非均一性)及其在一定时间段内的持续性(即时间稳定性)关系着土壤水分补给数量和效率,通过影响资源有效性作用于植物个体竞争和群落演替。本研究基于关键词检索并分析整理了Web of Science和中国知网数据库2000—2022年发表的554篇相关主题论文数据,量化并对比了全球不同气候带和植物功能型的穿透雨数量、空间异质性及其时间稳定性特征。结果表明: 全球范围内旱区穿透雨比例(72.0%±13.6%)小于湿润(75.1%±9.3%)和半湿润区(79.9%±10.4%),热带(80.9%±14.6%)高于暖温带(74.2%±7.5%)和冷温带(74.1%±14.6%),灌木(68.9%±14.9%)小于乔木(76.7%±9.1%),但阔叶植物(75.2%±11.1%)和针叶植物(75.1%±9.9%)、常绿植物(76.7%±10.0%)和落叶植物(74.7%±11.9%)的林冠穿透雨比例接近,其空间变异系数在上述不同干湿区、温度带和植物功能型之间差异均不显著。穿透雨空间分布格局易保持相对稳定,冠层结构是影响其时间稳定性的主导因子,但缺乏不同时间尺度上典型地理单元(即地理环境条件基本一致的空间单元)之间的对比。建议未来研究通过向上延展至基于全球的空间尺度规律汇总,向下延展至基于过程的时间尺度机制分析,刻画穿透雨空间分布动态变化,并统一观测规范来增进不同研究之间的可参比性,以高效推进林冠穿透雨研究,为保护自然、管理人工、恢复受损生态系统提供生态水文依据。

晋西黄土区8种典型林分降雨再分配特征与影响因素

胡旭, 付照琦, 王彪, 田沁瑞, 葛艳灵, 林峰, 高雅洁, 张志强, 陈立欣

2024, 35(6):  1553-1563.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.019

摘要 ( 27 )   PDF (2443KB) ( 0 )  

为揭示黄土区冠层降雨再分配的潜在分配特征,本研究以晋西黄土区8种典型林分(油松林、刺槐林、侧柏林、油松-刺槐混交林、侧柏-刺槐混交林、辽东栎林、山杨林和辽东栎-山杨混交林)为研究对象,探究降雨再分配过程并利用增强回归树(BRT)模型量化林分结构和气象环境因子的相对贡献,并根据BRT模型提取的最具影响力的因素进行多元回归,同时利用挖掘数据进行模拟验证预测模型。结果表明: 研究区8种典型林分的穿透雨、树干茎流和冠层截留占降雨量的比例分别为24.5%～95.1%、0～13.6%和0.7%～55.7%;产生穿透雨的单次降雨阈值中,针叶林(3.06±1.21 mm)显著高于阔叶林(1.97±0.52 mm),但与针阔混交林无显著差异(3.01±0.98 mm);产生树干茎流的单次降雨阈值中,不同组成林分中无显著差异。BRT模型中,对于穿透雨和树干茎流,林分结构因子的影响占比较小,而对于冠层截留,林分结构因子则占主导地位;降雨量是决定穿透雨和树干茎流最重要的因素;树高是决定冠层截留最重要的因素,降雨量、冠幅面积、胸径和林分密度分列其后。对比一般线性函数和幂函数,本研究建立的BRT预测模型对穿透雨和树干茎流的预测效果有所提升,对冠层截留的预测仍需探究。综上,BRT模型可较好定量化评估林分结构和气象环境因子对降雨再分配各组分的影响,且所建预测模型模拟效果良好,可为制定林木配置优化策略提供科学依据。

水氮运筹对小麦光合物质生产和产量的影响

崔振坤, 于振文, 石玉, 张永丽, 张振

2024, 35(6):  1564-1572.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.017

摘要 ( 36 )   PDF (3118KB) ( 0 )  

黄淮海地区水资源紧缺以及氮肥不合理施用制约着小麦产量和水肥利用效率的协同提高。本研究采用两因素裂区设计,主区为3个灌溉水平:在小麦拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量均分别补灌至65%(W₁)、75%(W₂)和85%(W₃);副区为4个施氮量:施纯氮0(N₀)、150(N₁)、180(N₂)和210(N₃)kg·hm^-2,分析不同水氮运筹方式对小麦花后光合物质生产能力、籽粒产量和水氮利用效率的影响。结果表明: 小麦产量随灌溉水平和施氮量的提高呈增加趋势,W₂N₂处理具有较高的籽粒产量,为9103.53 kg·hm^-2;继续增加水氮投入对小麦产量无显著影响。在相同施氮量条件下,与W₁相比,W₂条件下小麦花后冠层光截获率、叶绿素相对含量和实际光化学效率分别平均提高了4.5%～6.0%、19.7%～28.2%和7.5%～9.8%,与W₃相比均无显著差异。同一灌溉水平下,N₂处理花后干物质积累量较N₀和N₁处理分别平均增加80.1%～88.9%和16.7%～22.2%,与N₃处理间无显著差异。小麦灌溉水利用效率和氮肥偏生产力均表现为随灌溉水平和施氮量的增加而降低,W₁、W₂和W₃处理下小麦灌溉水利用效率分别为16.23、11.01和7.91 kg·hm^-2·m^-3,N₁、N₂和N₃处理下氮肥偏生产力分别为50.8%、48.4%和42.5%。综上,在测墒补灌条件下,综合考虑小麦产量和水氮利用效率,小麦拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量均补灌至75%协同施氮180 kg·hm^-2(W₂N₂)是该地区小麦节水节肥、高产高效的最优水氮运筹方式。

外源6-BA对孕穗期低温胁迫后小麦旗叶生理、产量及品质的影响

周琦锐, 赵梦停, 杨丽, 栾佳萌, 高源, 黄正来, 马尚宇, 樊永惠, 张文静

2024, 35(6):  1573-1582.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.010

摘要 ( 30 )   PDF (3329KB) ( 0 )  

春季低温通常发生在冬小麦孕穗期,导致小麦大幅减产。本研究选用低温反应敏感型小麦品种‘皖麦52’和低温反应迟钝型小麦品种‘烟农19’作为试验材料,在孕穗期将小麦盆栽置于人工气候室内进行低温处理(-2和0 ℃),低温处理结束后分别喷施浓度为10、20、30 mg·L^-1的6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)溶液,以喷施等量蒸馏水作为对照,探讨孕穗期低温胁迫后喷施6-BA对小麦旗叶部分生理特性、产量和品质的影响。结果表明: 与对照相比,外源喷施6-BA处理的小麦幼穗形态较为饱满,小花形态得到改善,穗下节间维管束数目增加;6-BA促进了小麦旗叶可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的积累;过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性提高,丙二醛含量降低。外源喷施6-BA后小麦退化穗数减少,穗粒数和千粒重提高,籽粒蛋白质、湿面筋含量和沉降值增加。综上,外源喷施6-BA可以有效缓解低温胁迫对小麦旗叶和产量造成的影响。在本试验条件下,喷施6-BA溶液对烟农19的缓解效果要高于皖麦52,其中以喷施20 mg·L^-1的6-BA溶液对低温胁迫的缓解效果最好。

不同基因型大豆与玉米间作对土壤磷组分与作物磷吸收的影响

祝晓慧, 谭婧琳, 周慧颖, 王天琪, 张兵兵, 陆星, 田纪辉, 梁翠月, 田江

2024, 35(6):  1583-1589.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.013

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合理的大豆-玉米间作模式可有效促进土壤磷周转与作物磷吸收,减少磷肥投入。为优化大豆与玉米间作系统对磷素的利用效率,本研究选用两种不同基因型大豆与玉米间作,探究其影响土壤磷组分及作物磷吸收的关键根际过程及机制。结果表明: 间作显著消耗了大豆‘粤春03-3’根际可溶性无机磷(CaCl₂-P),而对大豆‘Essex’根际磷组分无显著影响。间作显著增加了大豆‘粤春03-3’的生物量和磷吸收量,比单作分别显著增加42.2%和46.9%,而对大豆‘Essex’和玉米磷吸收量和生物量无显著影响。间作显著增加了‘粤春03-3’总根长和根系分泌物总量,比单作分别增加了19.7%和138.1%,且粤春‘03-3’磷吸收量与总根长呈显著正相关,与可溶性无机磷含量呈显著负相关。综上,大豆-玉米间作对土壤磷组分与作物磷吸收的影响存在基因型差异,间作通过增加磷高效大豆根长与根系分泌物等促进磷吸收及根际土壤磷周转,从而提高其磷利用效率。本研究明确了大豆-玉米间作体系磷素利用的基因型差异及潜在机制,为优化大豆-玉米间作体系品种搭配、实现磷素高效利用与化肥减施增效提供了科学依据。

白浆土肥沃耕层构建效应Ⅰ.不同有机物料深混对白浆土有机质在表层土壤中再分布的影响

高瑞敏, 严君, 韩晓增, 陈旭, 邹文秀, 陆欣春, 朴永杰, 蒋锐

2024, 35(6):  1590-1598.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.016

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土壤有机质是表征土壤质量的重要指标,白浆土作为具有典型障碍层的土壤,其低有机质含量易对作物生长发育产生不良影响,明确不同有机物料深混对白浆土表层土壤有机质再分布的影响,可为东北农田白浆土构建适宜的耕层提供理论和技术参考。本研究在黑龙江省双鸭山市白浆土上进行了为期2年的定位试验,设置5种处理:深翻35 cm(T₃₅)、秸秆深混35 cm(T₃₅+S)、有机肥深混35 cm(T₃₅+M)、秸秆搭配有机肥深混35 cm(T₃₅+S+M),以农民常规措施(浅翻15 cm,CK)为对照。结果表明: 有机物料深混35 cm还田处理(T₃₅+S、T₃₅+M和T₃₅+S+M)可显著提升玉米产量,其中以T₃₅+S+M处理对玉米产量的提升效果最显著,2年平均增产2934.76 kg·hm^-2。与CK相比,T₃₅处理耕层(0～15 cm)土壤有机质含量降低8.4%,而亚耕层(15～35 cm)土壤有机质含量增加7.6%,亚耕层土壤有机质丰富度指数增加17.5%。在深翻基础上有机物料还田可显著提升全耕层(0～35 cm)土壤有机质含量,全耕层土壤有机质转化率为16.3%～31.0%。与T₃₅处理相比,T₃₅+S处理耕层和亚耕层土壤有机质含量无显著增加,T₃₅+M和T₃₅+S+M处理耕层土壤有机质含量分别显著增加4.6%和6.9%,亚耕层土壤有机质含量分别显著增加11.2%和15.4%,亚耕层土壤有机质丰富度指数分别增加2.5%和5.1%。相关性分析表明,全耕层土壤有机质含量与玉米产量呈显著正相关,贡献率达17.5%。综上,有机肥或有机肥配合秸秆深混还田是培肥白浆土的有效措施,且主要是通过提升全耕层(0～35 cm)与亚耕层(15～35 cm)土壤有机质含量实现。

复合菌剂对新疆辣椒的促生效果和根际真核生物群落结构的影响

刘聪, 万翠翠, 宋旭, 夏光富, 傲耐, 桑加拉, 王奎明, 王军

2024, 35(6):  1599-1607.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.015

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有效微生物(EM)复合菌剂可缓解新疆连年重茬种植与偏施化肥导致的辣椒土壤环境质量恶化、产量下降等问题。本研究以不施EM复合菌剂为对照(CK),研究施用EM复合菌剂对辣椒植株生长、产量、土壤养分含量、土壤酶活性和根际真核生物群落结构的影响。结果表明: 与CK相比,施用EM复合菌剂的辣椒株高、茎粗、叶长、叶宽和根长分别增加22.6%、35.3%、33.3%、29.7%和15.1%,果宽、单个果重和产量分别提升5.3%、42.9%和74.7%。施用EM复合菌剂的土壤碱解氮在花期和成熟期分别提高10.2%和5.8%,速效磷分别提高10.4%和13.4%。施用EM复合菌剂的土壤蔗糖酶活性在苗期、花期和成熟期分别提高40.7%、14.6%和9.3%,脲酶活性分别提高7.9%、10.2%和11.5%,过氧化物酶活性在花期和成熟期分别提高16.8%和44.6%。施用EM复合菌剂还显著改变了辣椒根际真核生物群落的β多样性,其中,具有改良土壤、促进土壤养分循环功能的线蚓属和Sminthurides属种群的相对丰度较高,而致病微生物油壶菌属和不动壶菌属种群的相对丰度分别较CK降低了98.0%和89.3%,轮枝孢属种群的相对丰度降为0。表明EM复合菌剂能够提高新疆地区辣椒土壤养分含量和酶活性,减少土壤致病真菌,从而达到促进辣椒生长、提高果实产量的效果。

密旋链霉菌Act12对党参根系形态及药材品质的影响

毛仁俊, 张国壮, 徐阳, 邓醒, 阎岩, 何志贵, 武文忠

2024, 35(6):  1608-1614.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.014

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党参作为一种药食同源的滋补中药,市场需求量很大。本研究以1年生党参种苗为材料开展田间试验,研究复合肥(750 kg·hm^-2)、有机肥(15 t·hm^-2)以及密旋链霉菌Act12菌剂处理(9 t·hm^-2 Act12菌剂+10 t·hm^-2有机肥)对党参根系形态、次生代谢物含量以及党参炔苷代谢途径基因表达的影响,旨在明确3种肥料对党参根系形态及药材品质的影响。结果表明: 与对照组(10 t·hm^-2有机肥,传统施肥模式)相比,3种施肥处理均促进了党参根系生长,形成了不同的根系形态;3种施肥处理均提升了党参多糖和次生代谢物含量,其中,Act12菌剂处理显著增加了党参炔苷、苍术内酯Ⅲ和5-羟甲基糠醛的含量。qRT-PCR分析显示,3种施肥处理提升了党参炔苷代谢途径基因的表达水平,其中Act12菌剂处理效果最显著;皮尔逊相关性分析表明,CpHCT和CpFAD基因的表达量与苍术内酯Ⅲ含量呈显著正相关。综上,3种施肥处理均能提升党参的产量与品质,其中施用Act12菌剂处理的效果优于施用复合肥和有机肥处理,是提升党参产量和品质的有效措施。

寒地大豆气候生产潜力特征及其对气候变化的响应

李秀芬, 吴双, 赵放, 朱海霞, 宫丽娟, 姜丽霞, 王萍, 赵慧颖

2024, 35(6):  1615-1624.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.024

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全面掌握黑龙江省大豆气候生产潜力演变及其对气候变化的响应特征,可为进一步挖掘高寒地区大豆生产潜力、实现大豆稳产高产提供参考和依据。基于黑龙江省80个气象站1961—2020年的气象资料,采用逐步订正法估算大豆光合、光温和气候生产潜力,利用空间插值、统计分析方法研究其时空特征,分析辐射、气温、降水等气候要素变化对气候生产潜力的影响。结果表明: 研究期间,黑龙江省大豆光合、光温和气候生产潜力平均值分别为7533、6444和3515 kg·hm^-2,时间变化上均表现为显著增加趋势,其增幅分别为125.9、182.9和116.1 kg·hm^-2·(10 a)^-1;在空间分布上均表现为平原高山地低、由西南向东北逐渐减少。与1961—1990年相比,1991—2020年大豆气候生产潜力高值区扩大7.1%,低值区缩小5.1%。大豆气候生产潜力对气候变化响应明显,气候变暖致使黑龙江省大豆的潜在温度生长期延长。热量资源持续增加,配合相对充足的降水,有效减缓了光能资源下降对黑龙江省大豆生产的负面影响。未来“暖湿型”气候有利于全方位提高黑龙江省大豆气候生产潜力。

气候变化背景下汾渭平原参考作物蒸散量的时空变化与归因分析

郭大辛, 李傲翔, 刘恩科, 王娟玲

2024, 35(6):  1625-1634.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.022

摘要 ( 27 )   PDF (4483KB) ( 0 )  

参考作物蒸散量(ET₀)是估算植被生态需水量的关键数据。气候变化背景下,不同区域的ET₀变化趋势各有不同,从区域尺度研究ET₀的时空变化与归因分析更有利于变化环境下区域的农业用水管理和生态需水量估算。本研究基于第六次国际耦合模式比较项目(CMIP6)发布的最新气候数据和高精度栅格数据,分析了汾渭平原年均ET₀在历史时期(1985—2015年)和未来时期(2030—2060年)的变化趋势、空间分布以及气象要素对ET₀变化的贡献。结果表明: CMIP6的气象数据经偏差校正后可用于预测ET₀,且多模式集合方法的预测精度(R²为82.9%,均方根误差为14.9 mm)高于单个气候模式的精度。汾渭平原ET₀在历史时期呈显著下降趋势;在未来时期的SSP245和SSP585情景下分别呈不显著上升和显著上升趋势。饱和水汽压差在历史和未来时期对ET₀变化的贡献率均最大,是气候变化条件下影响汾渭平原ET₀变化的首要气象要素,太阳净辐射和风速是历史时期影响ET₀变化的重要气象要素,温度和风速是未来时期影响ET₀变化的重要气象要素。这些气象要素的较大贡献是由于其具有较大的多年相对变化率,而不是对ET₀有高度的敏感性。未来时期SSP245和SSP585情景下的汾渭平原ET₀相比历史时期分别增加4.2%和3.1%。汾渭平原ET₀的变化趋势、相对变化的空间分布差异主要表现在平原的东部与西部地区之间。本研究的高精度ET₀时空分布结果可为汾渭平原地区制定应对气候变化的适应性措施提供数据参考。

黄河故道区夏玉米农田水热传输特征及对环境因子的响应

任晓娟, 李国栋, 张曼, 丁圣彦, 王靖钰, 孙雪健, 李鹏飞

2024, 35(6):  1635-1644.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.021

摘要 ( 23 )   PDF (4471KB) ( 0 )  

精确评估地-气之间物质和能量交换对于有效管理水资源和促进农业可持续发展至关重要。为揭示黄河故道区玉米农田生态系统的能量分配特征和水热分量动态变化过程及其对气象因子的变化响应,本研究基于涡度相关系统和全要素自动气象站,对2019—2020年黄河故道区典型夏玉米农田生态系统的能量通量以及常规气象要素进行不间断观测,分析夏玉米农田各能量通量的变化特征以及与气温、降水、风速等环境因子的相关关系,并计算夏玉米生育时期的能量闭合率和能量分配比率。结果表明: 研究区夏玉米净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在 11:00—14:00,土壤热通量的峰值发生在 14:00—15:00。在能量分配上,夏玉米农田全生育期的能量分配以潜热通量和显热通量为主,播种-出苗期能量主要被显热通量消耗,占净辐射的37.1%,其余生育周期的能量均以潜热通量消耗为主。全生育期能量闭合率较好,决定系数为0.83,其中,白天闭合率较高,晚上较低。降水对潜热通量和显热通量都有明显影响,潜热通量对降水的反应更敏感,生育后期潜热通量在降雨后与降雨前的增幅比生育前期低。在夏玉米全生育期内,太阳辐射是水热通量最主要的气象因子,其次为饱和水汽压差。温度和饱和水汽压差对潜热通量的贡献度明显高于显热通量,风速、相对湿度和太阳辐射对潜热通量的解释率低于显热通量,叶面积指数和植被覆盖度与潜热通量呈显著正相关、与显热通量呈显著负相关。本研究的定量化结果可以深化对黄河故道区夏玉米农田水热传输规律的认识,为作物高效用水提供理论依据。

黄土丘陵区生物结皮集雨面的集雨效果及其关键影响因子

陈钧儒, 江子昊, 肖波, 杨宇航, 窦韦强, 曹尤淞

2024, 35(6):  1645-1652.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.012

摘要 ( 28 )   PDF (1780KB) ( 0 )  

雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确。本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土为对照,分别开展了40、60、80和100 mm·h^-1降雨强度下的野外模拟试验,比较了不同降雨强度条件下裸土与生物结皮集雨面的初始产流时间、累积集雨量和集雨效率的差异,并进一步揭示了影响生物结皮集雨效果的关键因子。结果表明: 生物结皮集雨面显著降低了初始产流时间,且藓结皮效果显著优于藻结皮。当雨强为40～100 mm·h^-1、坡度为40°时,藓结皮的初始产流时间比藻结皮和裸土分别降低了49.7%～77.5%和89.7%～110.0%。生物结皮集雨面显著增加了累积集雨量和集雨效率。当雨强为100 mm·h^-1、坡度为40°时,与裸土相比,藓结皮和藻结皮的累积集雨量分别增加了29.6%和7.8%,集雨效率分别提高了25.7%和6.8%。方差分析表明,坡度、雨强和地表覆盖类型均能显著影响集雨效率,且除坡度与雨强外其他因素间交互作用显著。此外,集雨面坡长、坡度及生物结皮培育方式等是布设集雨小区时需统筹考虑的关键影响因子。综上,黄土丘陵区生物结皮集雨面具有良好的集雨效率且藓结皮集雨效果更佳,随着坡度和雨强增加其集雨效率更优。

粤港澳大湾区道路基础设施对生态网络的影响

杨文越, 徐子豪, 叶泓妤, 李涛

2024, 35(6):  1653-1660.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.025

摘要 ( 28 )   PDF (2400KB) ( 0 )  

道路基础设施的建设导致野生动物栖息地生境退化,以及生态网络连通性和稳定性降低等问题。研究道路基础设施对野生动物生活和迁徙的影响,对区域野生动物保护和生态网络优化具有重要意义。本研究基于野生动物的出现点位数据,利用MaxEnt模型评估粤港澳大湾区道路基础设施对生境适宜性的影响,采用最小累计阻力模型构建生态网络并识别生态断裂点,同时,使用景观连通性指数与图论指数对比不同情景的生态网络连通性。结果表明: 研究区内部的铁路和高速公路对生境适宜性产生显著影响,造成野生动物栖息地适宜性降低;受道路基础设施的影响,生态源地破碎化加剧,生态廊道的通行阻力增加,生态网络的连通性和稳定性明显下降;共识别生态断裂点536处,集中分布于生态源地附近。研究结果可为粤港澳大湾区野生动物栖息地保护和生态网络连通性修复提供重要的科学参考。

多维视角下水生态修复分区划定——以典型喀斯特地区河池市为例

高梦雯, 胡业翠, 刘新卫, 梁梦茵, 孔凡婕, 白羽萍

2024, 35(6):  1661-1670.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.023

摘要 ( 31 )   PDF (4161KB) ( 0 )  

水生态修复分区向上衔接水生态系统修复目标,向下引导修复工程的空间布局,是实现水资源要素系统修复的关键。当前,水生态修复分区面临层级体系不一、指标不全面、边界模糊等问题,因此,本研究以喀斯特生态脆弱区广西河池市为例,构建“流域自然单元-主导生态功能-生态胁迫风险”的多维分区体系框架。一级分区选取河流水系和地貌类型作为划分指标,识别子流域单元作为一级分区边界;二级分区采取“自上而下”的划分方法,在承接流域自然地理特征的基础上,明确水生态修复的目标,选取水源涵养、生物多样性和景观文化服务3项指标进行评价,利用K-means聚类方法对空间单元内的主导生态功能进行识别,以子流域单元作为二级分区边界;三级分区是生态修复工程的具体实施单元,选取水土流失、洪涝风险和人类干扰3项指标表征水生态系统面临的外部胁迫风险,进行三级分区划定。共划定11个水生态一级分区、4个二级分区和3个三级分区,综合流域自然地理格局、主导生态功能、生态胁迫风险的空间分异特征的三级分区结果,并结合子流域单元和乡镇行政单元确定分区边界,最终将水生态修复分区综合划分为5类、32个子生态分区,并分区、分类提出相应的生态修复策略。

邯郸市矿业废弃地的生态修复关键区识别: 基于生态功能与空间的重要性

丁康, 王嘉, 于淼, 李帅, 孟宇飞, 李运远

2024, 35(6):  1671-1680.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.026

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国土空间生态修复关键区的识别是锚固城市生态安全底线的关键,矿业废弃地作为众多资源型城市生态修复的核心内容,分区建设具有重要现实意义。本研究基于生态功能与空间的重要性对邯郸市的矿业废弃地进行评级分区,以此为城市生态修复工作的有序开展提供一定的理论支撑。研究框架方面,提出在城市尺度下基于功能层面的生态保护重要性与空间层面的生态安全格局叠加,以得到更准确的生态修复关键区识别结果。研究过程中,选择契合地域特征的水源涵养、土壤保持、生物多样性维护和水土流失敏感性4项指标进行生态保护重要性评价,选择MSPA-Conefor-SPCA-MCR-电路理论进行生态安全格局构建。结果表明: 邯郸市剩余的204处矿业废弃地中,有73处属于生态修复关键区,总面积为1500.9 hm²,主要集中于鼓山、凤凰山及符山区域。这些区域虽存在严重的生态环境问题,但同样赋存着巨大的潜力价值。在简单覆绿的基础上积极寻求场地转型、延长矿山生态修复治理的价值链和产业链或许将成为这些区域的更重要目标。

亚热带典型杉木人工林根际土壤固氮菌丰度和群落结构

韩风毅, 张贻荣, 王思荣, 杨智杰, 郑勇, 邓米林, 贺纪正, 林永新

2024, 35(6):  1681-1688.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.011

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根际是植物根系和土壤微生物进行物质交换和能量流动的重要场所,根际固氮微生物对植物获取氮素具有重要作用。本研究以闽西三明市森林生态系统与全球变化研究站(SM)、龙岩市上杭白砂国有林场(BS)和南平市武夷山国家森林公园(WYS)3个典型林场的杉木人工林根际土壤为对象,利用荧光定量PCR和高通量测序,以nifH基因为标靶,研究杉木人工林根际土壤固氮菌丰度和群落特征及其环境驱动因子。结果表明: SM的土壤pH值及C∶N和C∶(N∶P)均显著低于BS和WYS。SM的nifH基因丰度为6.38×10⁸ copies·g^-1,显著低于BS的1.35×10⁹ copies·g^-1和WYS的1.10×10⁹ copies·g^-1;SM的根际土壤固氮菌群落的α多样性指数也低于BS和WYS。BS和WYS根际土壤固氮菌群落结构具有较大的相似性,但与SM显著不同。3个采样点获得的固氮菌序列分属5门8纲15目23科33属,且均以变形菌门、α-变形菌纲、慢生根瘤菌属为优势类群。土壤pH值、有效磷、硝态氮和C∶(N∶P)是影响nifH基因丰度和群落特征的重要因素,其中土壤pH值是主控因素。综上,杉木人工林根际土壤的固氮菌丰度和群落结构在空间上存在较大差异,土壤pH值是最重要的调控因子。

长白山苔原植物深色有隔内生真菌物种多样性

苏丹, 孙蕊, 许榕凡, 张文浩, 吕国忠

2024, 35(6):  1689-1694.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.029

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从长白山自然保护区苔原带典型植物牛皮杜鹃、毛毡杜鹃、笃斯越橘、仙女木的根系分离获得深色有隔内生真菌(DSE)菌株,研究其侵染定殖情况。采用形态特征与rDNA ITS序列分析相结合进行分类鉴定,研究了4种苔原植物的DSE真菌群落组成和物种多样性。结果表明: 4种苔原植物的根系内均形成DSE的典型结构“微菌核”。共分离出69株DSE菌株,分属于10个属12个种,分别是福廷瓶头霉、链格孢、细极链格孢、黑附球菌、小孢金丝酵母、白蜡树炭疽菌、茶树炭疽菌、小球腔菌属、枝状枝孢霉、茎点霉属、淡领瓶霉属、 Discosia italica,具有丰富的物种多样性,且所有种均为我国高山苔原带首次报道的DSE真菌,其中福廷瓶头霉为各苔原植物的共有种和优势种。4种苔原植物DSE真菌的Simpson、Pielou和 Shannon多样性指数均差异显著。表明苔原植物具有丰富的DSE真菌多样性,且二者能够形成良好的共生关系,增强苔原植物对环境的适应性。

蚂蚁筑巢对热带橡胶人工林土壤甲烷排放季节动态的影响

王郑钧, 王邵军, 肖博, 解玲玲, 郭志鹏, 郭晓飞, 李瑞, 罗双, 夏佳慧, 杨胜秋, 兰梦杰

2024, 35(6):  1695-1704.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.032

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蚂蚁筑巢能够通过改变土壤甲烷氧化/还原微生物及理化环境,调控森林土壤甲烷排放过程及季节动态。以西双版纳热带橡胶人工林群落为研究样地,采用静态箱-气相色谱法测定蚁巢和非巢土壤甲烷排放通量的季节变化,分析蚂蚁筑巢引起热带人工林土壤功能微生物、微生境及土壤养分改变对甲烷排放通量的影响规律。结果表明: 1)与非巢地相比,蚂蚁筑巢显著降低了橡胶人工林土壤甲烷排放,年均通量减少59.9%。干季蚁巢土壤是甲烷汇(-1.770 μg·m^-2·h^-1),相较非巢地减少了87.2%;湿季蚁巢土壤则为源(0.703 μg·m^-2·h^-1),其甲烷排放量增加了152.7%。2)蚂蚁筑巢改变了土壤温湿度及碳氮养分含量。相较于非巢地,蚁巢土壤温度、湿度及碳氮组分含量年均增幅达4.9%～138.5%,其对甲烷排放通量的解释率分别为90.1%、97.3%、27.3%～90.0%。3)蚂蚁筑巢改变功能微生物多样性及群落结构。相较非巢地,蚁巢年均甲烷产生菌群落多样性指数(Ace、Chao1、Shannon和Simpson)变幅为-9.9%～61.2%,且高于甲烷氧化菌群落(-8.7%～31.1%),产甲烷菌和甲烷氧化菌优势属相对丰度变幅分别为46.8%和-6.3%。甲烷产生菌对排放通量的解释率(78.4%)高于氧化菌(54.5%),甲烷产生菌与甲烷氧化菌优势属对排放通量的解释率共为68.9%。4)结构方程表明,甲烷产生菌、氧化菌、土壤含水率为甲烷排放通量的主控因子,其对土壤甲烷排放的贡献率分别为95.6%、95.0%和91.2%,而土壤温度、碳氮组分的贡献(73.1%～87.7%)次之。因此,蚂蚁筑巢主要通过改变甲烷功能微生物多样性及土壤水分状况而影响甲烷排放季节动态。

若尔盖高原泥炭沼泽土壤微生物空间分布

王燚, 李文珊, 展鹏飞, 王行

2024, 35(6):  1705-1715.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.031

摘要 ( 25 )   PDF (5948KB) ( 0 )  

研究高原泥炭沼泽土壤微生物群落组成特征及空间分布格局对于维护高原湿地生态系统结构及功能稳定性具有重要意义。本研究采集若尔盖核心保护区内沿土壤水平与垂直方向分布的50个土壤样本,利用高通量测序技术,并结合Mantel检验和多元回归模型(MRM)多元回归统计方法,对土壤细菌和真菌群落多样性、局域尺度上的群落结构相似性空间分布特征及驱动因子进行分析。结果表明: 若尔盖高原泥炭沼泽土壤中的优势细菌和真菌类群分别为绿弯菌门(在水平和垂直方向上分别占总细菌群落的33.2%和25.1%)和子囊菌门(54.7%和76.4%);水平和垂直方向的微生物群落结构相似性均随采样点空间距离增加而逐渐降低,垂直方向上细菌和真菌群落的周转速率分别为水平方向的8.8和8.6倍。依据群落相对丰度将微生物划分为6个分类群,随着群落中稀有种数量的增加,群落距离衰减斜率降低,且条件性稀有或优势物种(CRAT)与总微生物群落的空间分布特征最相似。Mantel分析表明,土壤有机碳、总氮和活性磷是影响水平方向上细菌和真菌群落分布的关键驱动因子,而土壤有机碳、活性碳、pH值和土壤容重则是决定微生物垂直方向分布的主要因子。MRM分析进一步表明,土壤理化指标和空间距离均对微生物群落构建具有极显著影响,其中土壤因子对微生物群落垂直方向分布的解释度高于水平方向,且土壤因子对微生物群落分布的影响远大于空间因子通过扩散限制产生的影响。综上,高原泥炭沼泽土壤微生物群落具有更明显的垂直方向分布差异及环境响应特征。

拉尼娜发生期东海太平洋褶柔鱼耳石生长特征

郭瑞玉, 陆化杰, 孙天姿, 赵懋林, 张弼强, 杨思哲

2024, 35(6):  1716-1724.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.028

摘要 ( 31 )   PDF (2617KB) ( 0 )  

为研究拉尼娜与正常年东海太平洋褶柔鱼的耳石外形生长特征差异,对2020年间(正常年)和2021年间(拉尼娜年)2—4月我国灯光围网船在东海海域生产调查期间采集的太平洋褶柔鱼样本进行了分析。结果表明: 耳石总长(TSL)、侧区长(LDL)、翼区长(WL)和最大宽度(MW)可作为描述东海太平洋褶柔鱼耳石外形生长特征的表征参数。不同气候年间、不同性别耳石的形态表征参数均具有显著性差异:正常年样本的耳石表征参数值均大于拉尼娜年;除拉尼娜年的TSL,其余表征参数均表现为雌性大于雄性。生长方程表明,不同气候年间雄性均较雌性耳石增长更快,正常年TSL、LDL和WL增长更快,拉尼娜年MW增长更快。太平洋褶柔鱼耳石的相对尺寸随个体生长均呈现逐渐减缓的趋势。

综合评述

泥炭地土壤氮排放对气候暖干化响应研究进展

周易, 程淑兰, 方华军, 杨艳, 郭一帆, 李玉娜, 史方颖, 王慧, 陈龙

2024, 35(6):  1725-1734.  doi:10.13287/j.1001-9332.202406.030

摘要 ( 23 )   PDF (1347KB) ( 0 )  

气候暖干化导致高寒地区泥炭地土壤氮排放急剧增加,但是潜在的微生物调节机制尚不清楚。本文综述了高寒泥炭地土壤氮转化与排放过程对温度升高、水位变化的响应,土壤厌氧氨氧化(Anammox)与NO₃^-异化还原过程的相互作用,土壤N₂O产生路径及其贡献。当前研究的不足体现在:1)只关注土壤N₂O排放,忽视了N₂的释放,导致高寒地区泥炭地氮的损失量被严重低估;2)Anammox过程对泥炭地N₂排放的贡献未被量化;3)Anammox、细菌反硝化和真菌协同反硝化过程对N₂损失的相对贡献缺乏定量评估;4)气候暖干化情景下Anammox和NO₃^-还原过程的解耦机制尚不清楚。未来研究重点应着力于:构建野外增温、水位控制暖干化模拟试验平台,结合稳定性同位素、分子生物学和宏基因组学技术,围绕格局-过程-机理这条主线,系统评估高寒地区泥炭湿地氮排放(N₂O、NO、N₂)的量级、组成比例与主控因素,探讨土壤主要脱氮过程的相互作用规律,量化硝化、厌氧氨氧化和反硝化对N₂O、N₂产生的相对贡献,甄别对暖干化响应敏感的微生物类群,明晰土壤脱氮转变与微生物群落演替之间的耦联关系,揭示土壤脱氮过程对气候暖干化响应的微生物学机理。