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    2024年 第35卷 第8期    刊出日期:2024-08-18
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    第35卷第8期目录
    2024, 35(8):  0-0. 
    摘要 ( 56 )   PDF (16570KB) ( 0 )  
    第一届青年生态学论坛专栏
    碳氮有效性对亚热带人工林土壤微生物呼吸及其代谢响应的影响
    高红, 王小红, 吴东梅, 范爱连, 贾林巧, 姚晓东, 陈光水
    2024, 35(8):  2025-2034.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.008
    摘要 ( 130 )   PDF (1276KB) ( 0 )  
    本研究以福建三明森林生态系统国家野外观测研究站的青冈、格氏栲、马尾松、闽楠、香樟林5种人工林为研究对象,分析了0~10 cm表层土壤微生物呼吸对葡萄糖添加的代谢响应。结果表明:与对照相比,葡萄糖添加使土壤微生物呼吸提高了82.4%~349.5%,不同树种间差异显著。对照中,土壤微生物呼吸与微生物生物量、土壤有机碳及真菌/细菌有显著的相关关系,表明在没有活性碳供应时,微生物代谢受土壤有机碳含量的调控,且与土壤微生物生物量和群落结构有关。在葡萄糖添加处理中,土壤微生物呼吸与土壤总氮、溶解性有机氮和矿质氮呈显著正相关,表明当活性碳供应充足时,微生物代谢主要受土壤氮含量及其有效性制约。微生物呼吸的代谢响应,即葡萄糖添加处理与对照土壤微生物呼吸的比值,主要受土壤碳氮比的影响,呈现出微生物代谢响应随土壤碳氮比的下降而升高。此外,土壤pH也是影响微生物代谢响应的重要因素。土壤碳、氮含量及有效性对微生物呼吸的影响依赖于微生物是否受碳限制,土壤碳含量调控了碳限制时的微生物呼吸,而土壤氮含量及有效性调控了碳限制解除后的微生物呼吸。
    地震扰动下四川省九寨沟县生态质量的时空变化及影响因素
    万荣山, 于慧, 王瀚婕, 金秋雨, 马艳霞, 刘梦君
    2024, 35(8):  2035-2043.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.027
    摘要 ( 126 )   PDF (6824KB) ( 0 )  
    准确监测和评估地震扰动下生态环境质量变化,对区域生态环境恢复和保护具有重要意义。本研究针对九寨沟县2017年“8·8”地震,利用高精度遥感影像分析地震对区域植被破坏情况,基于GEE平台测算地震前、后及3年恢复期的遥感生态指数(RSEI),分析地震扰动下四川省九寨沟县生态环境时空变化特征,并采用地理探测器揭示生态质量恢复时空差异的影响因素。结果表明: 九寨沟县植被覆盖度由震前的0.71减少到震后的0.69,高覆盖区面积减少310.78 km2,其余区域面积增加。RESI均值由震前0.50下降为震后0.42,3年恢复期后上升到0.45;震前、震后、恢复期的生态环境质量均以良和中等为主,主要分布在中部南部山脉和东部河谷地区。年降雨量、高程、湿度、绿度是九寨沟县生态质量恢复分异的主控因子,各因子间交互增强会影响区域生态环境质量恢复的空间分异。
    基于PLUS-InVEST模型的渭河流域生态系统碳储量评估及多情景预测
    赵双红, 周冬梅, 王得梅, 陈建坤, 高雅娟, 张军, 江晶
    2024, 35(8):  2044-2054.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.023
    摘要 ( 119 )   PDF (6039KB) ( 0 )  
    土地利用变化是导致碳储量变化的主要原因,对未来土地利用变化进行多情景预测并探究其对碳储量的影响,对于维持区域碳平衡具有重要意义。近年来,在自然和人为政策的共同作用下,渭河流域土地利用变化显著,碳储量也相应发生变化。本研究基于PLUS-InVEST模型,评估并预测了渭河流域生态系统碳储量时空变化,探究土地利用变化对碳储量的影响。结果表明: 2000—2020年,渭河流域土地利用分布格局变化不大,土地利用变化呈现“耕地面积减少而其余土地利用类型面积增加”的特点,耕地向建设用地转换以及耕地、林地、草地的相互转换是渭河流域土地利用类型转换的主要方式。渭河流域碳储量呈上升趋势,共增加15.31×106 t,碳储量高值区分布呈“东北片状-西部散点状-中南部带状”,低值区分布在下游关中平原城市群。2030年4种情景下渭河流域碳储量较2020年均有所增加,经济发展情景增加最少,生态保护情景增加最多,不同情景的碳储量空间差异主要体现在上游耕地、林地和草地的分布交错地带。研究结果可为渭河流域土地利用管理决策以及碳储量的提升提供数据支撑。
    三江源地区藏原羚冬、夏季生境适宜性差异与影响变量
    鄢玲艳, 张力, 张小标, 孔令桥, 寇晓军, 欧阳志云, 胡金明
    2024, 35(8):  2055-2062.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.026
    摘要 ( 94 )   PDF (1452KB) ( 0 )  
    藏原羚是青藏高原特有的珍稀有蹄类动物,广泛分布于三江源地区。预测三江源地区藏原羚的生境适宜性季节变化,了解环境变量的改变对藏原羚栖息地利用的影响,有利于制定对应的保护对策,也有助于了解藏原羚的生态位特征。本研究基于同一年冬季(2019年1月)和夏季(2019年8月)两次相同调查路线下藏原羚野外出现点,结合选取的8个环境变量,采用最大熵模型预测三江源地区藏原羚冬、夏季的生境适宜性和分布格局的差异,并通过环境响应曲线探讨环境变量对分布格局的影响。结果表明: 冬、夏季,研究区藏原羚的适宜生境的接收者操作特征曲线下的面积平均值分别为0.901±0.023和0.882±0.024,拟合精度良好;三江源地区藏原羚冬、夏季适宜生境总面积分别为6.83×104、9.78×104 km2,夏季适宜生境面积比冬季明显增加,有向长江源园区以南及黄河源园区方向扩散的趋势。冬、夏季的生境适宜性都呈现出以三江源国家公园为中心、分布概率由中心的高值向周边逐渐递减的模式。季均温、海拔、人口密度和坡度是影响冬、夏季藏原羚分布的主导环境变量。与冬季相比,在气温明显升高的夏季,藏原羚适宜生境向海拔5000 m以上的地区和坡度小于25°的地区扩散,同时,夏季人类活动范围扩大侵占了藏原羚的适宜栖息地。
    不同天气下华北落叶松树干液流对环境的响应
    林雪雯, 郭建斌, 韩炎穆, 付高冉, 于澎涛
    2024, 35(8):  2063-2072.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.004
    摘要 ( 90 )   PDF (947KB) ( 0 )  
    本研究依托国家林草局六盘山森林生态定位站,于2019年生长季(5月17日—10月12日)对香水河小流域华北落叶松人工林树干液流进行连续观测,并同步监测气象条件与土壤环境(土壤温度和土壤水分),分析不同天气下华北落叶松树干液流的综合环境响应。结果表明: 在日尺度上,华北落叶松树干液流速率呈先升后降的变化趋势,液流速率大小表现为:晴天>阴天>雨天;树干液流速率在晴天呈单峰变化趋势,在阴、雨天均呈多峰变化趋势。晴天的液流启动时间和峰值时间早于阴、雨天,持续时间多于阴、雨天。不同天气树干液流的主导因子存在明显差异,饱和水汽压差是晴天和阴天树干液流的主导因子,其贡献率分别为31.1%和27.4%,而雨天液流的主导因子为太阳辐射,贡献率为40.1%。主成分分析表明,晴天树干液流的综合影响因子为水热复合因子(大气温度、土壤温度、土壤体积含水量)、水汽蒸腾因子(相对湿度、饱和水汽压差)和辐射因子(太阳辐射);阴、雨天树干液流的综合影响因子为蒸腾驱动因子(相对湿度、太阳辐射、饱和水汽压差)、综合热量因子(大气温度、土壤温度)和土壤水分因子(土壤体积含水量)。晴天液流分别滞后于水热复合因子、水汽蒸腾因子和辐射因子110、80和70 min到达峰值;阴天和雨天液流分别提前于蒸腾驱动因子、综合热量因子和土壤水分因子10、20、30 min和140、60、150 min到达峰值。
    兴安落叶松叶片解剖结构对气候暖化的响应及种源差异
    张海宁, 张俊, 张栋甲, 李璐瑶, 田瑞萍, 王传宽, 全先奎
    2024, 35(8):  2073-2081.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.002
    摘要 ( 95 )   PDF (1229KB) ( 0 )  
    研究树木叶片解剖结构对气候暖化的响应有助于深入认识树木对气候变化的适应机制。本文采用同质园互置试验模拟气候暖化,研究了兴安落叶松11个种源叶解剖结构对气候暖化的响应。结果表明: 暖化处理后,兴安落叶松叶片厚度、上表皮叶肉厚度、下表皮叶肉厚度、内皮层厚度、维管束直径、转输组织厚度和叶肉厚度比例均显著增大,上表皮厚度和表皮厚度比例均显著减小。叶肉厚度与叶绿素含量和最大净光合速率均存在显著正相关关系。叶片厚度、上表皮叶肉厚度、下表皮叶肉厚度、内皮层厚度、维管束直径、转输组织厚度、上表皮厚度、叶肉厚度比例和表皮厚度比例对暖化处理的响应存在明显的种源差异,叶片厚度、上表皮叶肉厚度、下表皮叶肉厚度、转输组织厚度和叶肉厚度比例的暖化效应随种子来源地干旱指数的增大而减小,而上表皮厚度和表皮厚度比例的暖化效应随种子来源地干旱指数的增大而增大。暖化处理增大了收益型组织(叶肉)的厚度及其比例,减小了防御型组织(表皮)的厚度及比例,并且这种改变因种源的不同而存在差异。兴安落叶松可以通过调整叶片解剖结构适应气候暖化,来自于干旱指数较大地点的种源调整能力较弱。
    研究论文
    辽东山区日本落叶松一级枝条数量及密度预估模型
    倪铭岐, 高慧淋, 刘家腾, 佟艺玟, 邱瑜, 邢晖
    2024, 35(8):  2082-2090.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.006
    摘要 ( 68 )   PDF (1169KB) ( 0 )  
    枝条数量作为重要的枝条特征因子,对树冠结构特征、树木生长及木材质量具有重要的影响。本研究以辽宁省清原县大孤家林场日本落叶松人工林为研究对象,基于负二项分布模型构建包含水枝的日本落叶松一级枝条数量混合效应预估模型,又基于负指数模型构建包含水枝的日本落叶松一级枝条密度混合效应预估模型。结果表明: 对于一级枝条数量模型来说,考虑样木水平的混合效应模型可以有效地降低异方差性和自相关性,拟合效果优于传统模型。模拟结果表明,树木的冠长率越大,枝条的数量越多。将最优一级枝条数量基础模型的截距作为随机效应参数的混合效应模型被确定为最优模型,其Ra2=0.552,均方根误差为7.242。对于一级枝条密度来说,考虑样木水平的混合模型同样降低了模型的异方差性和自相关性,枝条的密度随着冠长率的增大而增大。将最优的一级枝条密度基础模型的截距与着枝深度作为随机效应参数的混合效应模型被确定为最优模型,其Ra2=0.792,均方根误差为4.447。本研究构建的日本落叶松枝条数量及密度模型为制定科学的森林经营方案以提高木材质量奠定了重要基础。
    恢复年限对亚热带次生林土壤化学计量比的影响
    冯莉绚, 黄志群, 王振宇, 王涛, 卢安琪, 邹秉章, 王思荣, 陈志杰
    2024, 35(8):  2091-2098.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.007
    摘要 ( 105 )   PDF (1007KB) ( 0 )  
    土壤化学计量比是衡量土壤有机质组成及质量的有效指标。多数研究关注土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)及化学计量比,而较少关注森林恢复过程中土壤钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg)及化学计量比的变化。本研究以亚热带自然恢复的5、8、21、27、40年林分为研究对象,以自然恢复的天然林为对照,分析土壤K、Ca、Mg及化学计量比随林分恢复年限的变化。结果表明: 随着土层的加深,土壤C和N含量显著降低,土壤元素化学计量比除K∶P、Mg∶P和P∶Ca外均显著降低。随森林恢复年限的增加,0~10 cm土层C和N含量显著增加,10~20 cm土层Ca含量显著增加,20~40 cm土层全磷含量显著降低,各土层K和Mg含量均无显著变化。随森林恢复年限的增加,0~10 cm土层C∶Ca、N∶Ca、P∶Ca显著增加,20~40 cm土层C∶P、N∶P和K∶P显著增加,而P∶Ca显著降低。所有土层K∶P和Mg∶P与总磷含量呈显著负相关,C∶Ca和N∶Ca与矿质氮、有效磷、速效钾含量呈显著正相关。随着次生林恢复年限的增加,研究区土壤普遍受到P限制,恢复后期Ca的限制逐渐增强,进而导致了多种养分元素的限制。
    油松与辽东栎混交对外生菌根形态的影响
    肖杨, 陈璐璐, 吴传敬, 张雨雪, 孙建新
    2024, 35(8):  2099-2107.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.001
    摘要 ( 80 )   PDF (1158KB) ( 0 )  
    菌根多样性和形态可塑性决定了寄主植物适应生境变化的能力。为了解针阔叶树种混交对外生菌根形态特征的影响及其潜在机制,本研究调查了山西太岳山油松和辽东栎纯林及混交林(油松与辽东栎3∶1混交、1∶1混交、1∶3混交)外生菌根形态特征,分析了环境因子对外生菌根形态变异的影响。结果表明:所有林型中油松和辽东栎外生菌根均以无外延菌丝或极少外延菌丝的密接型为主;油松在混交林中根部密接型和中程型外生菌根的根尖数量分别比纯林显著升高3%~10%和10%~16%,辽东栎在混交林中根部密接型外生菌根养分获取类型的根尖数量比纯林显著升高5%~10%;油松和辽东栎在混交林中外生菌根Simpson形态多样性指数显著高于纯林。冗余分析表明,油松中土壤氮磷比对其外生菌根形态变异的影响最大(解释率为7.5%),其次为土壤含水率(5.2%),而土壤碳含量对辽东栎外生菌根形态变异的影响最大(3.5%)。油松和辽东栎在混交时均可以通过外生菌根的形态变异以适应对土壤养分的竞争和共享。
    不同放牧强度下荒漠草原土壤化学计量失衡与微生物碳利用效率的联系
    吴佳芯, 李邵宇, 韩国栋
    2024, 35(8):  2108-2118.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.003
    摘要 ( 107 )   PDF (1330KB) ( 0 )  
    长期放牧改变了草地生态系统的土壤资源可利用性和微生物生物量化学计量。研究放牧荒漠草原土壤化学计量不平衡与微生物碳利用效率(CUE)的关系,有助于从微生物视角理解土壤碳动态。本研究依托2004年建立的内蒙古短花针茅荒漠草原长期放牧实验平台,以围封禁牧为对照,设置重度、中度和轻度放牧处理,测定了土壤有效养分、微生物生物量及其获取的相关酶活性,并利用生态化学计量法对土壤微生物CUE进行计算。结果表明: 与对照相比,放牧抑制了土壤微生物CUE,降幅为1.0%~10.3%;土壤C∶N不平衡在中度放牧处理下显著增加20.6%,C∶P不平衡和N∶P不平衡在重度放牧处理分别显著增加20.7%和25.2%,这表明土壤微生物群落更容易受N、P限制。土壤微生物群落通过调节元素阈值计量比和胞外酶的产生来维持自身化学计量平衡。结构方程模型结果表明,化学计量不平衡通过改变元素阈值计量比、微生物生物量化学计量和酶化学计量间接影响微生物CUE。
    荒漠草原不同功能群优势植物的水分利用特征
    陈晓莹, 陈林, 杨新国, 李敏岚, 余殿, 宋乃平, 陈应龙
    2024, 35(8):  2119-2130.  doi:10.13287/j.1001-9332.202407.017
    摘要 ( 108 )   PDF (4180KB) ( 0 )  
    掌握植物的水分利用特征及植物间的水源关系对实现荒漠草原地区可持续的植被恢复至关重要。本研究以荒漠草原灰钙土生境(胡杨、中间锦鸡儿和短花针茅)和风沙土生境(胡杨、北沙柳和赖草)中的5种优势植物为对象,测定植物木质部水、土壤水、地下水和降雨中稳定同位素(δ2H和δ18O),并结合不同深度的土壤含水量和根系数据,使用MixSIAR模型对植物的水分利用特征进行定量分析。结果表明:生长季内5种植物主要利用土壤水,且在不同生长阶段会利用不同层次的土壤水。灰钙土生境中,胡杨的水源在整个生长季变化最大,生长季初期(5—6月)主要利用60~100 cm土壤水,生长旺盛期(7—8月)水源下移至100~200 cm土壤水,而在生长季末期(9月)水源又上移至0~20 cm土壤水;中间锦鸡儿在生长季初期主要利用60~100 cm土壤水,但在生长旺盛期和末期上移至0~20 cm土壤水;短花针茅在生长季初期和末期主要利用20~60 cm土壤水,而在生长旺盛期上移至0~20 cm土壤水。在风沙土生境中,胡杨在生长季初期主要利用60~100 cm土壤水,但在生长旺盛期和末期上移至0~20 cm土壤水;北沙柳在生长季初期和生长旺盛期主要利用60~100 cm土壤水,但在生长季末期下移至100~200 cm土壤水;赖草整个生长季都主要利用20~60 cm土壤水。土壤含水量、降雨的季节变化及植物的根系分布都会影响植物的水分利用特征。在整个生长季中,灰钙土生境中的乔木、灌木和草本3种优势植物间存在水文生态位分离,促进了其对水分的分配和利用;风沙土生境中对应的3种优势植物间存在水文生态位重叠,导致其对水分的激烈竞争(特别是乔木和灌木间)。因此,在进行植被恢复时必须同时考虑物种特征和土壤特性,引入具有互补性水分利用特征的物种组合,才能实现荒漠草原地区的物种多样性和植被恢复的可持续性。
    苏北滨海土壤无机碳组成和储量及其控制因子
    卢伟伟, 杨佳
    2024, 35(8):  2131-2140.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.010
    摘要 ( 71 )   PDF (1334KB) ( 0 )  
    土壤无机碳特别是成土碳酸盐的固定是滨海地区降低大气二氧化碳浓度,缓解气候变化的重要途径之一。本研究选取江苏省北部滨海地区的互花米草湿地(SA)、碱蓬湿地(SS)、幼龄杨树人工林(YP)和成熟杨树人工林(MP),分层采集不同深度的土壤样品(0~10、11~20、21~40、41~60、61~80和81~100 cm),利用13C稳定同位素技术,分析了不同土壤的无机碳组成和储量的差异,并探究了影响成土碳酸盐储量的关键土壤理化性质。结果表明: 除MP表层土壤(0~10 cm)外,其余土壤的无机碳含量均高于有机碳含量。整体而言,SA和SS土壤成土碳酸盐占无机碳的比例和无机碳储量的差异均不显著。与湿地土壤相比(0~40 cm),YP和MP土壤的成土碳酸盐占无机碳的比例分别降低了32.7%和54.1%,成土碳酸盐储量分别降低了40.5%和59.2%,成岩碳酸盐储量没有显著变化,无机碳储量分别降低了21.0%和17.9%。与YP土壤相比(0~100 cm),MP土壤的成土碳酸盐占无机碳的比例和成土碳酸盐储量均显著降低而成岩碳酸盐储量显著升高,尤其是41~100 cm土层,而无机碳储量没有显著变化。结构方程模型表明,土壤成土碳酸盐占无机碳的比例是影响成土碳酸盐储量的最重要因子,其次是有机碳含量和容重,并且土壤有机碳抑制了成土碳酸盐的形成。综上,滨海湿地土壤比杨树人工林土壤具有更大的无机碳储量和固定潜力,通过改变成土碳酸盐占无机碳的比例和有机碳含量能够调控该地区土壤成土碳酸盐的固定。
    喷施矮壮素与延缓施氮对冬小麦抗倒伏能力及产量形成的影响
    孙培杰, 王媛媛, 陈涛, 母俊毅, 黄潇, 任爱霞, 孙敏, 高志强
    2024, 35(8):  2141-2149.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.011
    摘要 ( 99 )   PDF (891KB) ( 0 )  
    为明确小麦增产的春季追氮措施及矮壮素的优化调控效应,于2017—2020年在晋中农高区小麦基地开展大田试验,在起身期喷施矮壮素和对照(CK)条件下设置4个追氮时间: 返青后10 d(D10)、返青后20 d(D20)、返青后30 d(D30)和返青后40 d(D40),研究不同追氮时间对冬小麦产量的影响及矮壮素对茎秆特性、木质素含量及相关合成酶活性的调控效应。结果表明: D30较其他追氮时间穗数提高1.4%~5.2%、穗粒数提高0.4%~12.0%、千粒重提高1.7%~9.4%、产量提高8.8%~22.1%。与D10和D20相比,D30显著增强了基部第2节间形成后0~21、35~42 d苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性和0~42 d酪氨酸解氨酶(TAL)活性,提高了茎秆木质素含量,增加了节间质量,提高了茎秆抗折力,且降低了株高,提高了抗倒性;而D40较D10和D20穗粒数增加4.5%~10.1%、产量增加0.04%~11.3%,但降低了基部第2节间形成后0~42 d PAL和TAL活性,减少了木质素含量,茎秆强度减弱,增加了倒伏风险。喷施矮壮素后,小麦株高显著降低,PAL和TAL活性增强,节间木质素含量提高,增加了茎秆强度,且在D30达显著水平。春季追氮与喷施矮壮素条件下,PAL和TAL活性与木质素含量呈显著正相关,木质素含量与茎秆抗折力呈显著正相关,茎秆抗折力与抗倒伏指数呈显著正相关;产量及其构成因素与节间直径、质量和抗折力呈显著正相关,与株高和节间长度呈负相关。综上,返青后30 d追氮结合喷施矮壮素,可促进木质素的合成与积累,提高茎秆充实度,提高植株抗倒性和产量。
    钢渣混合基质对大花绣球扦插生根的影响
    毛俊丹, 陈慧杰, 齐香玉, 陈双双, 冯景, 金玉妍, 邓衍明, 张浩
    2024, 35(8):  2150-2158.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.015
    摘要 ( 60 )   PDF (1330KB) ( 0 )  
    为研究钢渣混合基质对大花绣球扦插生根的影响,创制可部分替代常规扦插基质、实现固体废弃物高效利用的新型基质,本试验以常规扦插基质(泥炭+珍珠岩)为对照(CK),研究在其中添加体积分数为10%(T1)、20%(T2)、30%(T3)和40%(T4)钢渣的条件下,混合基质的理化性质及其对大花绣球‘红粉佳人’生根的影响。结果表明: 钢渣混合基质的pH值、电导率和容重均显著高于CK,T2处理通气孔隙度高于其他处理,但总孔隙度和持水孔隙度无显著差异;扦插苗地上部分生长表现为:各处理鲜重和干重均大于CK,茎粗除T4处理外均大于CK,株高除T4处理外与CK相比无显著差异,叶片叶绿素含量均显著低于CK;扦插苗根系生长表现为:根长为T2>CK>T1>T3>T4,根表面积和根体积均为T2>T1>CK>T4>T3,根尖数为T2>CK>T1>T4>T3,各处理平均根直径和根系活力均显著高于CK,且以T2处理最高;扦插苗叶片可溶性糖含量为T2>T4>T3>CK>T1。根系生长发育指标权重排序为:根系活力>平均根直径>根体积>根表面积>根尖数>根长;冗余分析发现,基质pH值、电导率、通气孔隙度和持水孔隙度是影响插穗根系生长发育的关键因子。综上,添加体积分数为10%~40%钢渣的混合基质均能够用于大花绣球扦插育苗,其中以20%(T2)的效果最好,可显著改善插穗成活率、生长状况和根系发育。本研究证实了钢渣作为花卉新型育苗基质部分替代泥炭、珍珠岩等常规不可再生基质的可行性,既可降低农业生产成本,又能实现工业固废的高值化利用。
    木麻黄根际促生菌的筛选及对种子萌发和幼苗生长的影响
    储薇, 王炎炎, 郭玥, 彭艳晖, 吴则焰, 林文雄
    2024, 35(8):  2159-2166.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.030
    摘要 ( 121 )   PDF (1974KB) ( 0 )  
    为促进木麻黄生长并解决根际土壤微生物群落结构和功能异常问题,本研究从木麻黄根瘤中筛选出具备固氮(N)、产细胞壁降解酶(蛋白酶和纤维素酶)、产生长素(IAA)、产铁载体、产氨气(NH3)、溶解磷酸盐等多种功能的8株菌株,其中 LB08、LB18、LB19、LB42、LB46、LB63和LB69为类芽孢杆菌,LQ10为布鲁氏菌。菌液浸种试验显示: 8株菌株均对木麻黄幼苗生长具有促进效果,其中菌株LB69显著提高了木麻黄种子萌发率和幼苗活力,增幅分别达19.7%和28.3%;菌株LQ10显著提升了根长和根系活力,增幅分别为48.2%和334.4%;菌株LB18和LB42分别对初期芽长和生物量积累具有最显著的促进效果,增长率分别为22.4%和32.8%。此外,浸种后幼苗多酚氧化酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶等的同工酶谱条带数增多,个别条带增强,酶亚型多样性增加,抗逆能力增强。综上,本文所述8株菌株的添加对植物生长及抗氧化酶活性具有促进效果,有成为生物肥料的潜力。
    长期耕作对黑土有机碳储量及其组分的影响
    田圣陶, 罗洋, 隋鹏祥, 王浩, 任英, 周思琪, 刘海峰, 郑金玉
    2024, 35(8):  2167-2175.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.012
    摘要 ( 104 )   PDF (1058KB) ( 0 )  
    土壤有机碳(SOC)对维持土壤肥力和农业可持续发展具有重要作用。为探究长期耕作对黑土区旱作农田土壤有机碳储量(SOCS)及其组分的影响,本研究基于39年的耕作试验,比较了不同耕作方式(旋耕起垄、免耕、深松、翻耕)对0~40 cm土层SOCS、活性有机碳组分和微生物残体碳(MNC)含量的影响。结果表明:与旋耕起垄相比,免耕处理显著增加了0~20 cm土层SOCS、SOC、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)和MNC含量;深松和翻耕处理在0~20和20~40 cm土层中显著增加了SOCS、SOC和EOC含量,并在20~40 cm土层增加了MBC含量。此外,翻耕处理20~40 cm土层中DOC、颗粒有机碳和MNC含量显著高于其他处理。深松和翻耕处理相较于旋耕起垄和免耕处理,显著降低了0~20和20~40 cm土层中MNC对SOC的贡献率。结构方程模型表明,通过提升土壤团聚体平均重量直径、田间持水量和全磷含量,增强β-葡萄糖苷酶、淀粉酶和木质素过氧化物酶活性,能促进MNC的积累。深翻促进了0~40 cm土层SOC、活性有机碳和MNC的均匀分布,更有利于黑土区农田SOC的固定。
    蚯蚓与丛枝菌根真菌接种对石漠化土壤碳组分积累与分配的影响
    夏佳慧, 王邵军, 罗双, 李瑞, 杨胜秋, 兰梦杰, 郭晓飞
    2024, 35(8):  2176-2186.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.013
    摘要 ( 81 )   PDF (1718KB) ( 0 )  
    探明石漠化土壤碳组分积累和分配对丛枝菌根真菌(AM)与蚯蚓接种的响应,可为提升石漠化土壤固碳潜力及生物修复效率提供数据参考。本研究选择白枪杆为寄主植物,设置接种摩西斗管囊霉(FM)、蚯蚓(E)、蚯蚓+摩西斗管囊霉(E+FM)和不接种(CK)4个处理,研究不同处理土壤碳组分(总有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳、惰性有机碳)及其分配(微生物生物量碳/总有机碳、易氧化有机碳/总有机碳、惰性有机碳/总有机碳)的时空变化。结果表明: 1)蚯蚓、丛枝菌根真菌单独与共同接种处理均显著促进了土壤碳库各组分积累。与CK相比,接种处理土壤碳组分含量均值的增幅表现为:E+FM>E>FM,接种处理显著促进了土壤微生物生物量碳/总有机碳(30.5%~68.5%)和易氧化有机碳/总有机碳(31.2%~39.2%),但降低惰性有机碳/总有机碳(2.9%~16.2%)。2)不同处理土壤碳组分积累和分配的时空变化存在差异。各碳组分含量最大值均出现在6月,其中E+FM处理各碳组分含量较CK的增幅(33.0%~122.1%)显著高于E(31.2%~95.4%)和FM处理(9.2%~41.3%);微生物生物量碳/总有机碳、易氧化有机碳/总有机碳最大值出现在6月,惰性有机碳/总有机碳最大值则出现在12月,此时3个接种处理各碳组分占有机碳的比例较CK的变幅表现为:E+FM>E>FM;各碳组分含量及其分配均沿土层加深递减(9.7%~146.2%),其中E处理碳组分含量降幅最小,而E+FM处理微生物生物量碳/总有机碳和易氧化有机碳/总有机碳降幅最小、惰性有机碳/总有机碳降幅最大。3) 3个接种处理土壤理化性质变化显著影响各有机碳组分积累及分配,其中碳库组分含量及分配与土壤pH呈极显著负相关,与其他土壤指标呈显著正相关。4)主成分分析显示,土壤含水量、全氮、全磷是影响碳组分积累的主要驱动因子,而土壤含水量、全磷、pH是影响土壤碳组分分配的主控因子。因此,蚯蚓、AM真菌及其交互作用均显著影响石漠化土壤碳组分积累与分配,其影响程度主要取决于土壤含水量、pH及氮磷养分状况。
    2000—2022年江西省生态系统调节服务功能演变特征及气象影响
    周媛, 曹云, 钱悦, 陈燕玲, 戴芳筠, 孙应龙
    2024, 35(8):  2187-2196.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.022
    摘要 ( 103 )   PDF (5865KB) ( 0 )  
    江西省是全国首批生态文明示范省之一,探明气象条件对生态系统调节服务功能的影响,有利于因地制宜开展生态环境保护和修复工作。本研究基于2000—2022年MODIS数据、净初级生产力数据和逐月气象数据,采用水量平衡方程、土壤流失方程等模型,对江西省生态系统固碳、释氧、水源涵养、土壤保持4种调节服务功能进行测算,并利用趋势分析、偏相关分析方法分析4种调节服务功能的时空格局及其气象影响因素。结果表明: 2000—2022年,江西省生态系统固碳量和释氧量年均值分别为178.8和130.0 g·m-2,年均增加值分别为0.4和 0.3 g·m-2,两者在空间分布上一致,全省有77.3%区域的固碳释氧年均值呈上升趋势。江西省水源涵养和土壤保持均值分别为591.8 mm和723.8 t·hm-2,两者在空间分布上较为一致,两者年均增加值分别为5.6 mm和3.7 t·hm-2,全省分别有73.3%、69.3%区域的土壤保持和水源涵养功能稳步提升。植被的固碳释氧功能在月尺度、季节尺度与气温呈显著相关,两者的偏相关系数也高于其他因子,是影响生态系统固碳释氧功能的重要气象因子。无论在月尺度、季尺度还是年尺度上,降水量与水源涵养量和土壤保持量均呈显著正相关关系,是其最重要的气象影响因素。本研究揭示了2000—2022年间气候变化对江西省生态系统调节服务功能的影响,可为切实保障江西省生态系统保护修复、提高生态文明建设的质量和效益提供科技支撑。
    森林资源优势地区的生态系统生产总值变化及其对土地利用变化的响应: 以江西省资溪县为例
    朱美青, 岳天祥, 黄宏胜, 李鸣, 张瑛, 史文娇, 张永寿
    2024, 35(8):  2197-2205.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.020
    摘要 ( 102 )   PDF (2223KB) ( 0 )  
    森林是最重要的陆地生态系统类型之一,在生态文明建设中具有举足轻重的地位,研究独具森林资源优势地区的生态系统生产总值(GEP)变化及其对土地利用变化的响应对促进该类区域可持续发展具有重要意义。本研究以江西省资溪县为研究区,基于生态系统价值核算理论和方法,在调节服务通用指标体系(水源涵养、土壤保持、氧气提供、碳固定、气候调节、洪水调蓄、水质净化、空气净化、物种保育)及文化服务通用指标体系(景观游憩、教育)基础上,增加负氧离子、康养等指标,并引入森林生态系统服务修正系数,构建独具森林资源优势的GEP指标体系和方法,评估了研究区2010、2017和2020年GEP的时空变化特征,采用弹性指数及价值损益分析方法量化了土地利用/土地覆盖变化对GEP的影响。结果表明: 2010、2017和2020年资溪县GEP分别为167.88、268.17和384.07亿元。各生态系统GEP占总GEP比例依次为森林>湿地>农田>草地>城镇。研究期间,GEP增加值主要来源于森林生态系统。土地利用变化对GEP产生了重要影响。2010—2020年,研究区土地利用变化总面积为8501.88 hm2。各土地利用变化幅度依次为草地(-2811.17 hm2)>城镇(1428.06 hm2)>森林(1357.67 hm2)>湿地(1031.05 hm2)>农田(-1005.01 hm2)。各类用地的绝对变化主要发生在2017—2020年。各测算指标对森林生态系统的弹性指数明显高于其他生态系统,说明GEP对林地面积变化的敏感性最高。价值损益分析表明,城市开发在一定程度上降低了GEP,林地、湿地的保护促进了GEP增加。2010—2020年,资溪县土地利用类型之间的转化导致GEP增加18.65亿元,说明资溪县土地利用变化整体上对生态的影响是正向的。研究结果一定程度上体现了资溪县成为国家生态文明建设示范县之后的绿色发展成效,也为研究区今后高质量发展、高水平保护和土地资源可持续开发利用提供了决策支持,并可为其他类似地区的GEP核算提供借鉴。
    西北干旱区绿洲时空变化及驱动力
    焦岩, 闫峰, 卢琦, 王艳姣
    2024, 35(8):  2206-2216.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.025
    摘要 ( 120 )   PDF (3356KB) ( 0 )  
    基于2000—2020年Landsat影像和数字高程模型等数据,采用面向对象的方法进行绿洲分类,使用趋势分析、重心迁移及地理探测器等方法对西北干旱区绿洲时空特征及其驱动力进行研究。结果表明:2000—2020年,西北干旱区绿洲面积呈线性增加趋势,绿洲面积年均增速为1079.66 km2·a-1。绿洲面积增长率由高到低依次为阿拉善、南疆、河西走廊和北疆地区。西北干旱区绿洲主要呈带状或点状分布在天山南北麓、昆仑山、祁连山北麓和阿拉善高原,北疆绿洲面积变化表现为北部增加、南部减少;南疆绿洲主要沿河流扩张,但部分绿洲边缘出现退缩;河西走廊绿洲的扩张与退缩均发生在西北部河流沿岸;阿拉善绿洲呈散点状扩张,无明显退缩区域。北疆和南疆绿洲的重心大体上向东北方向移动,河西走廊绿洲重心沿西北方向迁移,阿拉善绿洲重心呈南北向波动迁移。农田生产潜力对北疆绿洲和河西走廊绿洲空间分异的解释能力最强,分别为43.6%和45.3%;影响阿拉善绿洲分布变化最敏感的因子是降水(解释能力为27.6%);南疆绿洲分布响应最敏感的环境因子是土壤类型(解释能力为44.9%)。西北干旱区绿洲中,人类活动因子之间的交互作用以双因子增强为主,自然因子之间的交互作用为双因子增强和非线性增强。
    基于生态安全格局分析的国土空间生态修复关键区域识别: 以环太湖城市群为例
    阚恒, 丁冠乔, 郭杰, 刘疆, 欧名豪
    2024, 35(8):  2217-2227.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.019
    摘要 ( 126 )   PDF (5101KB) ( 0 )  
    基于生态安全格局进行国土空间生态修复关键区识别是新时期平衡环境保护与社会发展的重要手段。本研究以环太湖城市群为研究区,从结构和功能两方面综合确定生态源地,在构建阻力面的基础上利用最小累积阻力模型识别生态廊道并耦合景观生态风险评价来确定研究区每条生态廊道的适宜宽度,通过电路理论识别重点修复区,最终构建“六区四带”的生态安全格局并进行分区管控。结果表明: 环太湖城市群的32处生态源地呈现“东多西少、山湖相连”的空间格局,70条生态廊道集中分布于西部和中部,绝大部分生态廊道的适宜宽度在1500~2000 m;国土空间生态修复区集中存在于太湖东部、长兴县和溧阳市内;根据研究区特点和修复区实际情况,本研究提出保护核心生态源地、优化并修复重要廊道、合理规划生态夹点和障碍点用地等具体保护修复措施。
    公园城市理念下建成区复合生态廊道识别与空间规划引导: 以沈阳市中心城区为例
    战明松, 王梦媛, 何祥, 王凡
    2024, 35(8):  2228-2236.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.021
    摘要 ( 79 )   PDF (1925KB) ( 0 )  
    公园城市理念为建成区多元要素的复合利用提供了新模式,其中,生态廊道作为城市生态系统的关键组成部分,承担着建成区各生态空间之间信息流动和物质交流的主要职能。本研究以兴趣点数据为数据源,在ArcGIS 10.2平台上识别沈阳市的生态(混合)空间并将其作为源地,再利用最小阻力模型和引力模型在阻力面上识别高阻力、中阻力和低阻力潜在生态廊道,最后根据潜在廊道分布特征提出空间规划引导策略。结果表明: 2017—2022年间,研究区生态(混合)空间数量显著增加,生态阻力面呈向外扩张趋势且核心区阻力持续累积,高阻力和中阻力潜在廊道各增加1条,低阻力潜在廊道增加9条,但存在廊道网络结构单一、生态孤岛现象加剧以及阻力不断累积的问题。从公园城市理念出发,针对潜在廊道空间分布特征,提出了强化复合空间廊道支撑体系的空间规划引导策略。
    基于Biomod2组合模型的福寿螺在中国的潜在分布预测
    范月圆, 高煌杰, 陶少敏, 尹传林, 俞晓平
    2024, 35(8):  2237-2246.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.024
    摘要 ( 119 )   PDF (2257KB) ( 0 )  
    福寿螺是世界范围内的外来入侵物种,严重危害了我国的农业生产、生态和人体健康。为了评价福寿螺在国内的生境适应性,本研究通过数据库查询、文献检索和新闻报道等方式收集了741个福寿螺在中国区县级的地理分布数据,使用方差膨胀因子和Pearson检验对19 个生物气候因子筛选,获得5个最主要的气候因子,结合全国海拔数据,基于Biomod2组合模型研究福寿螺现在和未来气候条件下可能的适宜分布区域,以及其主要环境影响因素。结果表明: 在当前时期,福寿螺在中国的适生区集中在浙江、上海、福建、江西、广东、广西、海南、云南等南方地区。在未来不同气候情景下,福寿螺在我国南方地区的适生区将大范围扩大,并向北方地区扩散。影响福寿螺适生区分布最主要的环境因子为最湿月降水量和最湿季平均气温。利用组合模型预测福寿螺当前和未来气候条件下的潜在分布,将有助于管理其入侵和传播的风险,为相关地区及部门预防福寿螺扩散提前采取措施、监测和减缓该物种的入侵提供参考。
    沉积硅藻记录的近40年来神农架大九湖湿地生态水文变化
    何军, 彭佳, 黄咸雨, 赵若贤, 杨婷, 曾令晗, 陈旭
    2024, 35(8):  2247-2255.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.014
    摘要 ( 74 )   PDF (1817KB) ( 0 )  
    人为水文调控正深刻改变湿地生态系统的结构与功能。由于缺乏长期监测记录,目前针对湿地生态系统如何响应人为水文调控的报道较少。本研究基于神农架大九湖五号湖的一根长44 cm的沉积岩芯多指标记录,重建了近40年来大九湖生态水文变化过程,并探讨其驱动因子。结果表明: 五号湖的硅藻群落经历了3个主要演化阶段: 1980—2008年以底栖硅藻为主,2008—2016年浮游硅藻迅速增加,2016年以来小型脆杆藻占主导。冗余分析表明,硅藻组合变化与总有机碳、总氮和Mn/Fe值显著相关。2008年以来硅藻组合变化反映了五号湖由早期富含有机质的泥炭地向浅水湖泊转变,主要响应筑坝提升水位;2016年以来底栖和附生硅藻增多,响应大九湖移民搬迁后水生植物扩张、水体透明度增加的过程。沉积硅藻记录揭示了大九湖的环境变化过程,为湿地保护提供了科学依据。
    综合评述
    Vaganov-Shashkin (VS)和VS-Lite树木年轮宽度生理过程模型研究进展
    闫绘月, 曾小敏, 薛钰, 刘晓宏
    2024, 35(8):  2256-2266.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.005
    摘要 ( 150 )   PDF (3766KB) ( 0 )  
    Vaganov-Shashkin (VS)和VS-Lite模型是当前国际上应用最广泛的树木年轮宽度生理过程模型,它们能够揭示树轮宽度变化与外界气候要素之间的内在响应机制。VS模型主要用于气候重建、木质部物候预测和形成层细胞活动的模拟,VS-Lite模型则主要用于预测生长趋势。本文收集2005—2023年发表的VS和VS-Lite模型的相关文献,综述了两个模型的基本原理、参数设置和发展历史,及其在树木年轮气候学、木质部物候学和森林生态学等领域的研究进展。最后,总结了目前模型存在的问题,提出未来研究需要进一步优化模型参数调整方法,关注多种环境因素对树木生理过程的影响,并加强与其他植被生态模型的对比研究,以提高模拟结果的可信度。
    大气CO2浓度升高对稻田CH4排放及相关微生物过程影响研究进展
    田茂辉, 沈李东, 苏维词
    2024, 35(8):  2267-2281.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.029
    摘要 ( 100 )   PDF (1419KB) ( 0 )  
    稻田是甲烷(CH4)的重要排放源之一,其对全球气候变化有着重要影响。大气CO2浓度升高(e[CO2])对稻田生态系统碳循环具有重要作用,阐明e[CO2]对稻田CH4排放及相关微生物过程的影响对稻田生态系统的固碳和减排具有重要意义。本文综述了e[CO2]对稻田CH4排放及碳循环相关功能微生物活性、丰度、群落组成和多样性的影响,梳理了e[CO2]背景下不同微生物过程在稻田CH4减排中的作用及其主要环境影响因素。总体而言,不同e[CO2]平台类型、熏蒸年限、浓度梯度以及增加方式均对稻田CH4排放有着一定影响。e[CO2]促进了稻田CH4排放,但会随着CO2熏蒸年限的增加而逐渐降低,这说明稻田CH4排放相关微生物对e[CO2]具有一定适应性;e[CO2]对稻田CH4排放的促进作用呈先减弱后增强的趋势;骤增处理可能会高估稻田CH4排放。e[CO2]对相关微生物过程的影响主要表现为: e[CO2]提高了产甲烷菌、甲烷好氧氧化菌和厌氧氧化菌活性及主要功能微生物丰度;e[CO2]使甲烷氧化菌群落组成和多样性发生显著改变,但对产甲烷菌和甲烷厌氧氧化菌群落组成和多样性影响不大。最后,本文对未来相关的研究方向进行了展望: 1) 可综合探究e[CO2]对稻田CH4排放及产甲烷过程、甲烷好氧和厌氧氧化过程的影响,以更好地揭示气候变化对稻田CH4排放的机理;2) 应在长期条件下探究e[CO2]对稻田CH4排放及相关微生物过程的影响机制,结果将更为真实、准确;3) 需进行多尺度(时间和空间)、多要素(CO2浓度、温度、大气氮沉降和水分管理措施)以及多方法(观测、数据与模型相结合)等综合研究,以有效降低未来气候变化情景下稻田CH4排放及相关微生物过程对e[CO2]响应评估的不确定性。
    我国土壤线虫生态研究新进展
    梁思维, 刘笑彤, 李英滨, 梁文举
    2024, 35(8):  2282-2290.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.031
    摘要 ( 194 )   PDF (743KB) ( 0 )  
    土壤线虫是地下生态系统的重要组成部分,关注其群落分布、组成结构、生态功能及其与周围环境互作机制的线虫生态学研究,一直是土壤生物学研究的热点。本文系统介绍了土壤线虫多样性高和食性多样的特点,阐述了土壤线虫作为指示生物和模式生物的优点,及其在生物防治、生态系统功能和土壤健康表征上的作用。回顾了近年来国内在土壤线虫生态学方面的研究进展,包括分子生物学鉴定方法、对全球变化的响应、食物网结构功能、地上地下多样性关系和大尺度多样性格局等。探讨了土壤线虫生态学的发展趋势,重点评述了采用高通量测序技术进行线虫分类和定量研究的前景,建立通用分析平台推广土壤线虫研究的必要性,以及加强大尺度土壤线虫调查的重要性。
    不同钝化剂对土壤有机碳转化的影响及作用机制研究进展
    高闻哲, 李廷强
    2024, 35(8):  2291-2300.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.032
    摘要 ( 88 )   PDF (870KB) ( 0 )  
    钝化剂可以使土壤重金属由活性态向稳定态转化,降低重金属的迁移和生物可利用性,实现重金属污染土壤的修复。有机碳是反映土壤质量和健康的重要指标,其转化过程对大气化学、全球碳循环起到决定性作用,受到利用方式、农艺措施和治理修复活动的影响。钝化剂的施用一方面会改变土壤结构、团聚体组成和pH、阳离子交换率(CEC)等理化性质,影响土壤有机碳的动态变化;另一方面可以调控土壤微生物群落结构、多样性,改变有机碳转化酶的活性,从而影响土壤有机碳的转化。上述影响受到钝化剂种类、施用量及施用时间等多方面因素的调控。本文论述了不同钝化剂施用条件下,土壤有机碳组分及其变化情况,并探讨了钝化剂对土壤有机碳转化影响的作用机制。未来应基于作用机制,开发兼具固碳增汇与重金属钝化功能的新型钝化剂,并揭示钝化剂施用后土壤有机碳周转及稳定性有机碳的时空分布规律。
    微塑料来源、分布及其对植物、动物和人体危害研究进展
    孙梦瑶, 郭家阳, 王欣奕, 常潇
    2024, 35(8):  2301-2312.  doi:10.13287/j.1001-9332.202408.028
    摘要 ( 205 )   PDF (1878KB) ( 0 )  
    塑料产量的增加和塑料废物管理不善极大地增加了环境中微塑料(MPs)的数量。MPs指粒径小于5 mm的塑料碎片和颗粒。已有许多研究探讨了MPs对环境和生物的影响及其潜在机制。人类和其他生物可以通过多种途径摄入或携带MPs,这些MPs可能对新陈代谢、功能和健康产生一系列负面影响。此外,由于它们具有较大的表面积,MPs能够吸附各种污染物,包括重金属和持久性有机污染物,并严重影响动物和人类的健康。基于近年来对MPs进行的研究,本文综述了当前MPs来源与分布情况,并探讨了植物、动物和人体暴露途径、毒性作用与毒理机制,展望了未来MPs研究方向,为进一步评估MPs健康风险提供参考。