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    2022年 第41卷 第5期    刊出日期:2022-05-10
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    2022, 41(5):  0. 
    摘要 ( 114 )   PDF (454KB) ( 69 )  
    研究报告
    常绿阔叶林中壳斗科树种细根形态与养分含量的序级变化特征
    李石一宁, 熊德成, 姚晓东, 王小红, 陈廷廷, 姜琦, 贾林巧, 范爱莲, 陈光水
    2022, 41(5):  833-840.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.010
    摘要 ( 48 )   PDF (1536KB) ( 216 )  
    以福建省建瓯万木林自然保护区的天然常绿阔叶林内8种壳斗科树种为研究对象,对细根形态和化学计量性状的序级和种间变异规律进行定量研究。结果表明:8个壳斗科树种直径、组织密度、比根长、N含量以及C/N在1~5序级间呈现出规律的变化;直径、组织密度、C/N随序级的增大而增大,比根长和N含量随序级的增大而降低,C含量没有随序级呈现出明显变化趋势;影响树种间比根长变异的因素随序级而异,低级细根比根长变异主要由直径引起,较高级细根比根长变异主要由组织密度引起。此外,壳斗科树种细根并不符合单一轴的“根经济谱”,而与全球尺度上发现的两个变异维度类似,即“自己动手vs.菌根依赖”维度和“资源获取vs.保存”维度;不同壳斗科树种细根生态策略仍存在明显差异。
    中金杨幼苗叶功能性状与碳氮分配对氮添加的响应  
    高钿惠, 王卫锋, 尚佳州, 李涛, 王升级
    2022, 41(5):  841-848.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202204.011
    摘要 ( 38 )   PDF (1754KB) ( 108 )  
    氮沉降对森林生态系统产生了重要影响,但树木个体对氮沉降的生理生态响应过程和机制有待进一步明确。为探究杨树幼苗功能叶经济性状、植株生长以及生物量和碳氮分配对氮添加的响应,本文以欧美杂交杨中金杨2号(Populus ×euramericana ‘Zhongjin2’)幼苗为材料,研究了连续2年氮添加梯度处理(0、3、6和9 g NH4NO3·a-1·plant-1)对其叶片光合速率、叶经济性状、生长以及器官间碳氮分配的影响。结果表明:氮添加第一年,随氮添加浓度增加,中金杨叶片变大变薄,叶肉组织厚度显著降低,单位叶面积的净光合速率和气孔导度则随氮添加浓度增加而先升后降,而蒸腾速率、瞬时水分利用效率和光合氮利用效率不变;单株生物量和碳氮元素积累量显著增加,茎器官的碳投资显著增加而根的碳投资显著降低;氮添加第二年,功能叶光合固碳速率随氮添加量增加更快达到饱和,且高剂量氮添加处理表现出氮毒害现象;仅低量氮添加处理的单株生物量积累显著增加,并且进一步增加了对茎器官的碳投资,而中高剂量氮添加的根系生长明显受到抑制。氮添加下中金杨叶片耗水增加导致的茎输水需求增加可能是驱动向茎碳投资的原因之一,而持续降低的根冠比可能会降低其对干旱等逆境的抵抗力。
    平茬高度对云南松苗木碳氮磷化学计量特征的影响
    蔡年辉, 唐军荣, 车凤仙, 陈诗, 王军民, 许玉兰, 李根前
    2022, 41(5):  849-857.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.012
    摘要 ( 42 )   PDF (2182KB) ( 92 )  
    为了解平茬对云南松(Pinus yunnanensis)苗木各器官碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征的影响,探讨C、N、P含量间的相关关系及其异速生长关系,本研究对不同平茬高度(对照、5、10和15 cm)的云南松苗木采样测定,分析主根、侧根、茎、侧枝、母株针叶、萌条枝、萌条针叶共7个器官的C、N、P含量及其C∶N、C∶P、N∶P值。结果表明:除C含量在平茬高度间无显著差异外,N含量、P含量、C∶N、C∶P、N∶P在平茬高度、器官、平茬高度×器官间均存在极显著差异;随着平茬高度的增加,N含量、P含量和N∶P呈现先上升后下降趋势,而C∶N和C∶P呈现相反的趋势;不同平茬高度下各器官营养元素含量及比值的变异系数波动低,表明平茬对C、N、P含量及其化学计量稳定性的影响较小;平茬处理下C含量与N、P含量间的相关关系有一定的改变,随着平茬高度的增加,C含量与N、P含量间的相关关系减弱;平茬未改变它们之间的异速生长关系,表现为C的积累速率低于N和P,苗木生长以N调控为主;综合来看,平茬改变植株体内的营养元素含量,进而改变植物体内C、N和P含量的平衡关系,云南松苗木表现以N调控为主,随着平茬高度的增加,苗木对N和P的利用表现为先降低后增加,N受限程度也表现为先降低后增加。
    施氮对干旱胁迫下毛竹幼苗生物量和根系形态的影响
    高歌, 李正才, 葛晓改, 黄润霞, 李爱博
    2022, 41(5):  858-864.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.017
    摘要 ( 37 )   PDF (1192KB) ( 78 )  
    为探讨氮素添加对水分胁迫下毛竹幼苗地上生物量及地下根系形态的调控作用,选取1年生毛竹实生苗为材料,采用水分和施氮双因素完全随机区组设计,以田间持水量的80%~85%作为水分对照(CK)、50%~55%为中度干旱(MD)、30%~35%为重度干旱(HD)设置3个水分水平,氮处理分未施氮(N0,0 mg N·kg-1)和施氮(N1,100 mg N·kg-1)2个水平,通过盆栽试验,测定毛竹实生苗根系形态特征及各器官生物量。结果显示:施氮显著增加了同一水分下毛竹幼苗叶、根及整株生物量,其中,N1MD和N1HD分别较N0MD和N0HD地上生物量增加15.6%、11.9%,总生物量分别增加36.7%、25.0%(P<0.05);施氮降低了相同水分处理下毛竹的比根长、茎叶比,显著促进了中度和重度干旱下根冠比的增加(P<0.05);水分胁迫下,除根生物量比显著增加外,茎、叶生物量比均随氮素添加呈减小的趋势;施氮对毛竹幼苗根系形态特征(根长、根表面积、根体积)具有不同程度的促进作用;施氮对中度干旱下毛竹幼苗干物质积累的缓解作用比重度干旱大,但在毛竹根系形态中,施氮对于重度干旱的作用效果更强。研究表明,施氮促使干旱胁迫下毛竹调整自身物质分配以优化对有限资源的获取,也有助于干旱胁迫下毛竹根系形态的塑造,在一定程度上缓解了干旱胁迫对毛竹幼苗生长的抑制作用。
    CO2浓度升高对木荷幼苗光合特征的影响  
    潘鸿, 曹吉鑫, 陈展, 尚鹤
    2022, 41(5):  865-872.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.036
    摘要 ( 43 )   PDF (2461KB) ( 68 )  
    IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)报告预测,到2100年CO2浓度会出现430~480、580~720、720~1000和>1000 μmol·mol-1 4种不同情景,而目前同时探究所有CO2情景下植物响应情况的研究很少。本试验利用开顶式气室分别探究自然大气浓度(约400 μmol·mol-1)、550、750和1000 μmol·mol-1 4个CO2水平在生长季内对一年生木荷(Schima superba)幼苗气体交换参数、光合色素含量及生物量的影响。结果表明:熏气期间,550、750和1000 μmol·mol-1浓度下木荷幼苗净光合速率分别平均提升32.7%、66.7%、82.7%,胞间CO2浓度分别平均增加60.3%、126.2%、223.9%,而高浓度CO2对净光合速率的提升作用随着熏气时间延长,可能受叶片氮含量减少等非气孔因素的影响而降低;3个高浓度CO2处理下气孔导度和蒸腾速率在5—7月均增加,而1000 μmol·mol-1下气孔导度和蒸腾速率在8—10月逐渐下降到与自然大气无显著差别;5—10月1000和750 μmol·mol-1处理下叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和叶片N含量下降程度高于550 μmol·mol-1处理;熏气7个月后550和750 μmol·mol-1处理下木荷生物量分别提高79.2%和48.9%,而1000 μmol·mol-1处理下生物量减少。因此,高浓度CO2处理有助于木荷幼苗对大气中CO2进行固定及保存水分,从而增加木荷幼苗对干旱环境的适应性,同时550和750 μmol·mol-1浓度下有利于木荷生物量积累。
    山西省主推小麦品种芽期及苗期的抗旱性评价
    魏良迪, 李宁, 杨进文, 史雨刚, 孙黛珍, 王曙光
    2022, 41(5):  873-879.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.020
    摘要 ( 58 )   PDF (1710KB) ( 42 )  
    水分对小麦生长发育具有重要的作用。山西省水资源严重匮乏,鉴定山西省主推小麦品种的抗旱性,对于培育优异抗旱品种具有重要意义。本研究以40份山西省各麦区主推小麦品种为试材,分别在芽期和苗期对其进行模拟干旱(20% PEG-6000)处理,分析干旱胁迫对小麦芽期和苗期形态指标的影响,并利用隶属函数和抗旱综合评价值,对参试小麦品种的抗旱性进行评价。结果表明:小麦芽期和苗期的各项指标均不同程度受干旱胁迫的影响,芽期的芽长、根长、芽鲜重、根鲜重和苗期的叶鲜重、根鲜重受干旱胁迫的影响较大;芽期共筛选出抗旱型品种21个(52.5%),其中山农17综合评价值最高,达0.783;苗期共筛选出抗旱型品种5个(12.5%),分别为山农24、晋麦66、长麦6135、晋麦62、长麦3897;芽期和苗期皆为抗旱型的小麦品种是长麦3897;拟合芽期和苗期抗旱性综合评价值之间的关系表明,参试品种2个时期的抗旱性之间无显著相关性。本研究结果可为山西省选取旱地小麦生产用品种以及抗旱性的改良提供参考。
    播期对西南地区垄作直播高粱生长、干物质积累及产量的影响
    尹学伟, 李强, 王秋月, 鲁远源, 李清虎, 魏灵, 张晓春
    2022, 41(5):  880-886.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202204.031
    摘要 ( 27 )   PDF (1718KB) ( 25 )  
    针对西南地区直播高粱播期不定、苗情不稳、低产低效等问题,以高粱新品种‘川糯粱1号’为试验材料,通过2015—2016年的大田试验,研究不同播期处理下高粱生育进程、干物质积累、产量及其构成的变化规律。结果表明:随播期推迟,高粱生育期逐渐缩短,而高粱各时期干物质积累量、产量及其构成(穗粒数、千粒重、单穗粒重)均随播期的推迟先增加后降低,两年变化规律一致,D3播期(4月20日)干物质积累量、产量及其构成均高于其他播期;生育期与日均温呈显著负相关,干物质积累量、产量均与积温呈显著正相关,温度是引起高粱播期间产量差异的关键气象因子;温度影响生育进程和干物质积累,进而调控穗粒数与单穗重,最终影响高粱籽粒产量。因此,西南地区‘川糯粱1号’的适宜播期为4月20日。
    不同林龄樟子松人工林土壤-针叶-微生物生态化学计量及稳态性特征
    程昊天, 孔涛, 吕刚, 王东丽, 黄丽华, 张开, 王翼翔
    2022, 41(5):  887-894.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.019
    摘要 ( 31 )   PDF (1202KB) ( 54 )  
    为明确樟子松人工林生态系统的养分特征和稳定机制,在辽西北章古台地区选取幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林阶段的樟子松人工林为研究对象,探讨其土壤-针叶-微生物C、N、P含量及生态化学计量比特征,分析各组分的耦合关系和内稳态特性。结果表明:辽西北樟子松人工林土壤C、N、P养分贫瘠;与全球尺度相比,针叶具有较高C、P和较低N的特征;不同林龄相比,土壤C含量峰值12.93 g·kg-1出现在过熟林,土壤N、P含量峰值0.41、0.25 g·kg-1,针叶C、N、P含量峰值641.38、10.18、1.81 g·kg-1,微生物C含量峰值165.68 mg·kg-1,均出现在成熟林,微生物N、P峰值9.29、2.92 mg·kg-1出现在中龄林;各林龄樟子松人工林土壤C∶N均高于全国平均水平,表现为N限制;仅过熟林土壤C∶P高于全国平均水平,表现为P限制;樟子松土壤、针叶、微生物C∶N、C∶P均在过熟林达到峰值,此阶段N、P限制最为强烈。樟子松人工林土壤、植物、微生物3个组分间的生态化学计量特征存在显著的耦合关系,其中以微生物与土壤的耦合关系更为紧密。总体上看,针叶养分和计量学指标的内稳态性远高于微生物;建议该地区合理施用N肥以改善土壤养分供给,并通过引入固氮植物等方式保障该地区生态系统的可持续性和稳定性。同时,在樟子松人工林的经营管理中,应高度重视土壤微生物的变化状况,适时补充有机肥,促进土壤质量的改善。
    黄帚橐吾对高寒草甸凋落物分解及氮释放的影响
    梁德飞, 蒋宏宇, 李宏林
    2022, 41(5):  895-902.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.010
    摘要 ( 29 )   PDF (1362KB) ( 57 )  
    受过度放牧等干扰因素的影响,黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在高寒草甸逐渐扩张成为优势种而被称为“退化指示种”,从而威胁生态系统功能和养分循环。然而,黄帚橐吾扩张引起的凋落物比例增多,对分解及养分释放的影响尚不清晰。凋落物分解连结着生态系统碳、氮循环,对于系统功能维持具有重要意义。本试验在三江源区黄帚橐吾为优势种的高寒草甸中,设置黄帚橐吾和其他物种凋落物的多梯度混合分解试验,测定黄帚橐吾和其他物种凋落物的重量损失和氮释放,分析黄帚橐吾生物量增多对凋落物分解的影响。结果表明:(1)分解1年后,黄帚橐吾重量损失及氮素释放较其他物种更缓慢;(2)随着黄帚橐吾生物量比例的增加,凋落物整体重量损失及氮素释放显著降低;(3)混合凋落物中黄帚橐吾能限制其他物种的分解,这种拮抗效应进一步延缓了混合凋落物的分解。综上,高寒草甸黄帚橐吾扩张引起的凋落物生物量增多通过延缓凋落物分解及氮释放,阻碍土壤养分输入,进而对草地碳氮循环过程产生不利影响。
    黄河口湿地典型植物群落土壤水、盐入渗过程模拟
    曲芷程, 栗云召, 于君宝, 杨继松, 马元庆, 张健柏, 周迪, 王雪宏
    2022, 41(5):  903-911.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.006
    摘要 ( 26 )   PDF (3641KB) ( 32 )  
    为探究积水条件、盐分条件对黄河三角洲河口湿地土壤水盐运移规律的影响,本研究采用实验室原位土柱实验,对芦苇、柽柳和盐地碱蓬3种典型河口湿地植被土壤的入渗过程及水盐重分布过程进行观测,并采用Hydrus-1D模型模拟水分入渗及重分布后的土壤剖面含水率、含盐量分布状况。结果表明:积水深度对土壤水分运移影响明显,不同积水深度条件下3种类型土壤的入渗速率均表现为先升高后骤降的变化趋势,并随入渗时间延长而不断衰减并趋于稳定;入渗实验结束后,0~30 cm土层含盐量基本与入渗水含盐量一致,在水盐运移末端(深度100 cm)趋近于土壤原始含盐量;水盐重分布后,剖面各层土壤含水率的差异减小,各层含盐量同入渗实验结束时含盐量相比基本保持不变;Hydrus-1D能很好地模拟土壤水盐入渗速率及土壤剖面的整体变化趋势,研究结果可为河口湿地水盐调控、湿地水文连通修复提供理论依据。
    丛枝菌根真菌影响宿主植物蒺藜苜蓿根系酸性磷酸酶活性的跨世代效应
    竹嘉妮, 黄弘, 杜勇, 唐建军, 陈欣
    2022, 41(5):  912-918.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.004
    摘要 ( 33 )   PDF (1008KB) ( 33 )  
    丛枝菌根真菌(AMF)能够通过增强宿主植物根系分泌酸性磷酸酶帮助其适应低磷环境,但这种可塑性改变能否跨世代传递并影响后代适应低磷环境,仍不清楚。本研究通过亲代实验(实验1)和子代实验(实验2),研究AMF影响宿主植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)根系酸性磷酸酶分泌的跨世代效应。实验1表明,土壤低磷水平下接种AMF的亲代宿主植物根系酸性磷酸酶活性显著提高,且根际土中有更高的酸性磷酸酶活性和有效磷含量。而高磷水平下,接种AMF处理的宿主植物酸性磷酸酶活性与不接种AMF的处理无显著差异。实验2表明,在当代低磷环境下,来自亲代低磷接种AMF的后代,其根系和根系分泌的酸性磷酸酶活性显著高于来自亲代低磷不接种AMF的后代,而亲代高磷处理的后代(有AMF和无AMF)之间酸性磷酸酶活性无显著差异。在当代高磷环境下,来自亲代不同处理的后代根系和根系分泌的酸性磷酸酶活性均无显著差异。本研究表明,AMF对宿主植物根系分泌酸性磷酸酶的生理可塑性能够跨世代传递,且该跨世代效应受到亲代磷水平的影响。
    露天煤矿排土场不同植被恢复模式土壤养分和酶活性的差异性
    李晗, 吕刚, 李叶鑫, 程昊天, 刘禹鑫
    2022, 41(5):  919-924.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.021
    摘要 ( 26 )   PDF (1795KB) ( 35 )  
    为明晰露天矿排土场不同植被恢复模式下土壤改良效果,以阜新海州露天矿排土场刺槐林、榆树林、混交林、灌木林、荒草地土壤为研究对象,分析不同植被恢复模式下土壤养分含量及酶活性特征。结果表明:不同植被恢复模式土壤养分含量随土层的加深整体呈下降趋势,均存在明显的表聚性;5种植被恢复模式土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶活性峰值均出现在0~10 cm土层,与其他土层差异显著,土壤蛋白酶活性峰值分布在0~30 cm土层;土壤养分含量与土壤酶活性显著相关。主成分分析结果显示,刺槐林、榆树林、混交林、灌木林和荒草地的主成分综合得分依次为2.94、1.68、4.44、-2.66、-6.39,植被恢复效果表现为混交林>刺槐林>榆树林>灌木林>荒草地,表土层恢复效果最佳,随着土层加深效果逐渐下降。混交林地可作为该排土场的主要植被恢复模式。

     

    稻虾种养模式对土壤还原性物质及养分累积的影响
    徐荣, 杨婷, 韩光明, 吴雷明, 张家宏, 寇祥明, 王守红
    2022, 41(5):  925-932.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.014
    摘要 ( 34 )   PDF (499KB) ( 33 )  
    以水稻单作模式(MR)为对照,选取扬州稻虾种养模式(CR)的6个示范点,分析不同种植年限(1、2和3 a)、土层深度(0~20、20~40和40~60 cm)和生育期(分蘖期、拔节孕穗期和成熟期)条件下土壤还原性物质、全量养分和速效养分含量变化,旨在揭示稻虾种养模式下土壤理化性质随时间和空间的变化规律,为该模式的田间管理及可持续发展提供依据。结果表明:随着种植年限增加,相较于MR,CR在0~40 cm土层中的活性还原性物质、Mn2+和Fe2+含量逐年增加,且与MR间差异有逐年增大趋势;其中3 a时CR 0~20 cm土层中的活性还原性物质显著高于MR(P<0.05);CR运行2~3 a时,0~20 cm土层土壤速效磷占比较1 a时显著增加(P<0.05),连续运行1~3 a时铵态氮、速效氮、速效氮占比、速效磷占比在各处理间差异不显著,但CR较MR有一定的增加趋势(P>0.05)。综上,相较于MR,CR持续运行1~3 a,虽可能增加0~40 cm土层的次生潜育化风险,但一定程度上能提高耕层土壤(0~20 cm)氮、磷的有效性,改善土壤肥力。
    不同母质柑橘园土壤养分特征及肥力综合评价
    王珏, 周卫军, 商贵铎, 谭洁, 唐豆, 曹胜
    2022, 41(5):  933-940.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.027
    摘要 ( 24 )   PDF (802KB) ( 27 )  
    为探究不同母质柑橘园土壤养分特征,阐明土壤母质对肥力影响,为果园精准施肥提供参考依据,本研究采集了5种不同母质的柑橘土壤,共计217个样点,分析了土壤pH、有机质以及大、中、微量元素有效态含量。结果表明:柑橘园土壤平均pH<5.5,土壤呈酸性;除板页岩、石灰岩外,其他母质土壤有机质匮乏;第四纪红土交换性钙、镁含量丰富,其他母质较为匮乏;各母质土壤的碱解氮、有效锌、硼、钼含量适宜,速效钾、有效磷、硫、铁、锰、铜过量。方差分析表明,除有效铜、锌外,其他各养分含量在不同母质间均存在显著差异,板页岩发育的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾以及有效铁、铜、钼高于其他母质土壤,交换性钙、镁含量低于其他母质。通过主成分综合评分得出,5种母质土壤综合肥力大小为板页岩>砂岩>第四纪红土>河湖冲沉积物>石灰岩。随着柑橘种植年限延长,板页岩、河湖冲沉积物、石灰岩土壤肥力有极显著提升,第四纪红土肥力有显著提升。综合分析,板页岩发育的土壤养分最为丰富。土壤有机质、碱解氮、速效钾、有效硼、有效磷、有效硫是影响肥力的重要因子,针对不同母质土壤养分间的差异,可因地制宜地对果园土壤进行精准管理,以确保果园的良性发展。
    上海城市绿地土壤立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)和齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)空间分布特征
    雒淑红, 骆玉珍, 张维维, 刘文, 何山文, 安磊, 王永杰, 韩继刚
    2022, 41(5):  941-947.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.017
    摘要 ( 30 )   PDF (898KB) ( 14 )  
    为了明确严重危害上海园林绿化植物的立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)和齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)在绿地土壤中的分布特征,本研究采用实时荧光定量PCR方法对土壤中两种病原菌ITS基因丰度进行了定量测定,结合土壤理化性质,分析了两种病原菌在上海绿地土壤中的分布及主要影响因素。结果表明:绿地土壤pH偏碱性,含水率偏高,各理化指标变异系数较高;绿地土壤中立枯丝核菌和齐整小核菌的检出率分别为99.7%和11.6%,检出样品ITS基因的平均丰度分别为9.09×105和2.42×105 copies·g-1;立枯丝核菌ITS基因丰度在公园绿地和道路绿地土壤中存在显著性差异(P<0.05),在中心城区和郊区绿地土壤中的丰度差异不显著(P>0.05),表明其丰度受绿地类型影响显著;齐整小核菌ITS基因丰度在公园绿地和道路绿地以及中心城区和郊区绿地土壤中差异均不显著(P>0.05),其丰度与土壤全铬、全镍呈显著负相关,与土壤全砷呈极显著负相关。研究结果为防控上海绿地土壤中立枯丝核菌和齐整小核菌病害的发生提供了基础数据。
    水文管理措施对长白山区恢复泥炭地土壤酶活性的影响  
    赵婧, 段磊磊, 王铭, 王升忠, 陈聪, 李鸿凯, 李兴丽
    2022, 41(5):  948-954.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.005
    摘要 ( 38 )   PDF (1550KB) ( 19 )  
    以长白山区天然泥炭地、不同水文管理的恢复泥炭地(高水位、高-低水位循环和低水位)及退化泥炭地(弃耕地)为研究对象,分析水文管理措施对恢复泥炭地表层土壤(0~10 cm)酶活性的影响及其驱动因素。结果表明:泥炭地土壤β-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶活性表现为天然泥炭地>恢复泥炭地>退化泥炭地;退化泥炭地土壤酸性磷酸酶活性显著低于天然泥炭地和恢复泥炭地;多酚氧化酶活性在天然泥炭地最低。在恢复泥炭地,随着恢复区管理水位的下降,土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶和酸性磷酸酶活性均逐渐降低,土壤多酚氧化酶活性表现为高低水位循环恢复区最低。相关分析表明,土壤β-1,4-葡萄糖苷酶活性和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶活性均与土壤有机碳、含水量、水位和全氮含量呈显著正相关,与pH和全磷含量呈显著负相关;土壤酸性磷酸酶活性与水位呈显著正相关,与pH和全磷含量呈显著负相关;土壤多酚氧化酶活性与土壤有机碳、含水量和全氮含量呈显著负相关。RDA分析表明,环境因子共可解释研究区土壤酶活性变异的81.2%,水位和土壤有机碳是影响研究区土壤酶活性的主控因子。适宜的水文管理措施能有效提高退化泥炭地土壤有机碳、氮等养分元素含量及土壤微生物酶活性,提升土壤的生态功能,加速生态系统功能的恢复。
    水环境因子对镧系元素生物毒性效应的影响
    孙梨宗, 郭橙, 台培东
    2022, 41(5):  955-962.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.023
    摘要 ( 49 )   PDF (1016KB) ( 17 )  

    镧系元素(稀土)应用的不断拓展引起了人们对其生物安全性的关注。为探明环境因素对镧系元素生物毒性效应的影响,以斑马鱼(Danio rerio)为受试生物,研究水环境因子(pH、HCO3-、Ca2+ Mg2+、K+和Cl-等)对镧系元素生物毒性和生物蓄积性的影响,分析不同水环境条件下4种代表性镧系元素(La、Ce、Gd和Ho)的毒性大小及其趋势。结果表明:在标准水中,La对斑马鱼成鱼的96 h-LC50为165.6 μmol·L-1,毒性大小与水中pH、HCO3-和Ca2+ Mg2+浓度显著相关,其斜率分别为0.912、1.135和0.222,而与水中Cl-、Na+、K+和SO42-的浓度无显著性关系;4种镧系元素均可在测试开始阶段与HCO3-络合形成沉淀颗粒,pH的降低或HCO3-的减少可促进颗粒态镧系元素向可溶态转化,从而增强其生物毒性和生物蓄积性;在pH 5.0和HCO3- 0.2 mmol·L-1(排除沉淀影响)条件下,4种镧系元素呈现毒性一致的趋势(对斑马鱼的96 h-LC50为6.11~6.43 μmol·L-1);可见,在标准水中,4种镧系元素毒性的差异可能是由于单个元素的有效态差异而不是元素的不同毒性所致。因此,在生物毒性机制的差异被揭露之前,镧系元素可视为一组具有毒性相加模式的元素进行生物毒性评估,评估过程应注重pH和碳酸盐的影响。

    基于红外相机技术的秋冬季城市森林公园獐的活动节律分析和生境选择
    韩茜, 梁涛, 张曼玉, 刘萌萌, 王臻祺, 鲁长虎
    2022, 41(5):  963-972.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.011
    摘要 ( 46 )   PDF (2600KB) ( 21 )  
    獐(Hydropotes inermis)是东亚特有种,其自然分布范围仅限于中国与朝鲜半岛,过度的人为干扰造成獐种群数量锐减和分布空间破碎化,形成孤立的岛屿化分布。为了解獐在岛屿化城市森林公园中的生存状况,我们利用红外相机技术在南京老山森林公园及周边对秋冬季獐进行监测,分析了其活动节律和生境选择偏好。2020年10月—2021年3月,共设置了35个相机位点,期间共拍摄獐的有效照片233张,有效探测次数245次,相对丰富度指数为10.7。獐的日活动节律呈双峰模式,分别在04:00—06:00和18:00—20:00达到高峰;獐活动节律存在月间变化,月活动高峰为12月;不同的温度区间对獐的活动有显著影响,环境温度4~6 ℃时獐的活动强度最大;广义线性模型结果表明,獐对常绿落叶阔叶林、优势灌丛高度≥120 cm的生境有显著偏好,且相对丰富度指数与距最近路口距离呈正相关,与干扰指数呈负相关。与其他大面积的自然保护区和水网地域相比,城市森林公园中的獐虽呈现出典型的晨昏活动模式但无明显的夜行性活动特点,对距最近水源距离呈随机选择。老山地区獐受干扰强度较大。因此,合理管控老山森林公园及周边地区的人类活动有助于獐种群的保护。
    山口红树林保护区圆尾蝎鲎种群动态
    应紫薇, 林吴颖, 肖晓波, 赵心忆, 李银康, 颉晓勇
    2022, 41(5):  973-978.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.016
    摘要 ( 43 )   PDF (1471KB) ( 29 )  
    鲎是珍贵的海洋“活化石”生物。本研究于2014—2020年在广西北海山口红树林生态自然保护区开展圆尾蝎鲎(Carcinoscorpius rotundicauda)种群动态调查。总计观察到圆尾蝎鲎990只,种群数量呈现逐年下降趋势,其中第6个调查年相比第1个调查年下降94.60%,表明圆尾蝎鲎资源保护已势在必行;雄鲎占80.28%,雌鲎占17.50%。圆尾蝎鲎种群动态呈现显著季节规律性,种群数量与温度及北风和南风风向状态值(0和4)呈显著正相关,显示出滨海风向标生物特征。本研究揭示了圆尾蝎鲎种群动态及其影响因素,为保护区鲎资源保护提供参考依据。
    亲本繁殖和胚胎孵化温度对斑马鱼孵化表现的影响
    郑雪丽, 付世建, 夏继刚
    2022, 41(5):  979-984.  doi:v
    摘要 ( 60 )   PDF (1790KB) ( 12 )  
    亲本效应(parental effect)指亲代的表现型及其所经历的环境因素而非基因型对子代表现型差异和适应性的影响,对子代适合度的维持与提高具有重要生态学意义。为探究亲本效应对鱼类胚胎发育可塑性的影响,本研究选取卵生鱼类斑马鱼(Danio rerio)为实验对象,采用2×2双因素设计,测定了不同亲本繁殖温度(22、28 ℃)和不同胚胎孵化温度(22、28 ℃)及其交互作用对斑马鱼孵化表现(孵化率、胚胎死亡率、初孵仔鱼畸形率、孵化历时、初始孵化时间、结束孵化时间)的影响。结果表明:亲本繁殖和胚胎孵化温度交互作用对斑马鱼胚胎死亡率、初始孵化时间、结束孵化时间、孵化历时等均有显著影响(P<0.05),亲本繁殖与胚胎孵化温度相一致时胚胎的死亡率更低、孵化时间更短;斑马鱼孵化表现受亲本效应(代际发育可塑性)和子代发育环境(代内发育可塑性)的双重影响,亲本效应对早期生活史阶段鱼类表型特征的塑造有重要作用。
    舍氏贝乌贼耳石外部形态生长特性
    滕玉蓉, 陆化杰, 陈子越, 宁欣, 刘凯, 陈新军
    2022, 41(5):  985-991.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.028
    摘要 ( 38 )   PDF (2225KB) ( 13 )  
    耳石是头足类重要的硬组织之一,被广泛应用在头足类渔业生物学、生态学研究中。根据2018年12月中国鱿钓船在日本海采集的261尾舍氏贝乌贼(Berryteuthis magister shevtsovi)样本,对其耳石外部形态生长特性进行了研究。主成分分析表明,耳石总长(TSL)、翼区长(WL)、吻侧区长(RLL)和最大宽度(MW)可以作为舍氏贝乌贼耳石外形变化的表征参数。协方差分析表明,舍氏贝乌贼耳石的表征参数与胴长及体质量的生长关系均不存在性别间显著性差异。赤池信息准则分析表明:TSL和WL与胴长的生长关系最适合用线性生长方程表示,RLL与胴长的生长关系最适合用幂函数生长方程表示,MW与胴长的生长关系则最适合用对数生长方程表示;TSL和MW与体质量的生长关系最适合用线性生长方程表示,WL与体质量的生长关系最适合用幂函数生长方程表示,而RLL与体质量的生长关系则最适合用对数生长方程表示。舍氏贝乌贼耳石绝对尺寸随着胴长增加而逐渐增大,但耳石各外部形态参数的相对尺寸基本不变。
    综合评述
    草原与草地的概念辨析及规范使用刍议
    董世魁
    2022, 41(5):  992-1000.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.001
    摘要 ( 158 )   PDF (834KB) ( 60 )  
    草原与草地是多个学科和部门广泛使用的名词术语,但因不同领域的使用者对其内涵的界定不同,在使用过程中造成分歧、交叉、重叠等诸多问题。为了明确不同语境中草原与草地概念的内涵和外延,科学使用草原、草地及其相关名词术语,本文在全面、系统总结草原与草地名词术语相关文献资料的基础上,梳理不同国家(地区)、不同领域中草原与草地的内涵,阐明不同历史时期、不同学科发展阶段草原与草地名词术语的变化,提出不同语境中正确使用草原与草地名词术语的规范建议,以期消除学术界、管理界和大众使用草原与草地名词术语过程中产生的歧义,为草原资源和生态保护、利用、管理的科学技术和政策措施的合理实施提供科学参考。通过系统总结分析,得出如下结论:草原和草地的概念有广义和狭义之分,广义的定义主要为国际的农学和植被学定义以及国内的农学和法律定义,可以概括为草原和草地是同义词,主要指生长草本植物或兼有灌木和稀疏乔木,可以为家畜和野生动物提供食物和生产场所,并可为人类提供优良生活环境及许多生物产品,是多功能的土地生物资源和草业生产基地,该定义广泛应用于林草和农业行业的政府文件、中外科技文献、教材课程等领域,具体使用时泛称“草原”或“草地”;狭义的定义主要为国内植被学范畴的草原定义和土地类型学范畴的草地定义,植被学范畴内的草原主要用于植被分类,其定义为半干旱半湿润区的地带性植被,由旱生多年生草本植物为主(有时为旱生的小半灌木)组成的植物群落,该定义主要用于植物地理学或植被学等学术领域,具体使用时应称其为“草原植被”;狭义的土地类型学范畴的草地定义为一种土地利用类型,是生长草本植物为主的土地,该定义主要用于国土(自然资源)部门的土地利用分类,具体使用时应称为“草地地类”。从这些定义的使用规范来看,国土三调的草地地类范围之外,还有一大部分需要纳入草原(草地)范畴的土地生物资源,这正是国土三调公布的草地面积与农林草部门公认的草原(草地)面积存在较大差异的原因所在。
    源头溪流CO2排放特征及其影响因素研究进展
    王继龙, 王晓锋, 袁兴中, 吴胜男, 李航
    2022, 41(5):  1001-1014.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.002
    摘要 ( 26 )   PDF (1138KB) ( 38 )  
    源头溪流作为连接陆地与内陆河流的关键节点以及海陆碳库交互的先锋界面,其水气界面CO2排放对全球碳循环具有重要贡献。梳理源头溪流CO2的产排基本过程,明确其排放的时空特征及其主要影响因子有助于重新认识河流系统碳处理能力,是进一步明晰全球碳循环过程的重要内容。本研究探讨了源头溪流CO2的基本来源及过程(内源产生,外源输入);从年际、季节、昼夜的多维时间尺度,以及全球、区域、流域、生境的多维空间尺度对溪流CO2排放规律进行系统分析;进一步从气象因子、溪流结构特征、水文地貌因子、陆域环境因子和水体理化因子等方面总结了影响溪流CO2排放通量时空变异格局的关键因素;同时,分析了当前溪流CO2排放监测的主要方法及其适应条件,为溪流CO2监测的精确性提供参考。本文构建了溪流与陆地的碳耦合过程理论框架,呼吁溪流CO2排放在陆域碳平衡中具有不可忽视的贡献。最后,根据研究中存在的不足,提出未来的研究应着重关注以下几个方面:(1)不同地理环境下溪流CO2排放动力学过程解析;(2)全球不同地区溪流CO2排放高时空分辨率的监测和数据库完善;(3)源头溪流CO2排放与陆域景观格局的关联性及影响因素;(4)气候变化背景下溪流CO2排放的响应特征;(5)区域及全球尺度溪流CO2排放总量的精确估算;(6)寻求更加普适、有效的监测研究方法等。
    研究报告
    基于R的结构方程模型在生态学中的应用
    石亚飞, 石善恒, 黄晓敏
    2022, 41(5):  1015-1023.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.016
    摘要 ( 199 )   PDF (2621KB) ( 97 )  
    结构方程模型已经成为当前生态数据分析的主要方法之一。与其他多变量统计方法不同,结构方程模型的建模过程由理论假设驱动,且可以同时量化多个变量间的直接和间接因果关系。然而,由于结构方程模型引入国内生态学领域的时间相对较短,研究者经常在实际应用中遇到各种问题,各种使用错误也屡见不鲜。对此,本文系统阐述了结构方程模型的建模原理、建模流程、模型评价、模型修正等方面内容,并且结合具体研究案例介绍了结构方程模型分析的两个主流R包—lavaanpiecewiseSEM。其中,lavaan可以分析纳入了潜变量的结构方程模型,piecewiseSEM则可以解决各观测数据不独立以及响应变量残差不满足多元正态分布等问题。本文将有助于研究者准确理解结构方程模型并能扩大其在生态学中的应用。
    技术与方法
    基于无人机高光谱影像和深度学习算法的长白山针阔混交林优势树种分类
    郑迪, 沈国春, 王舶鉴, 戴冠华, 蔺菲, 胡家瑞, 叶吉, 房帅
    2022, 41(5):  1024-1032.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.004
    摘要 ( 36 )   PDF (2540KB) ( 35 )  
    快速、准确识别树种及其分布格局是森林资源经营管理和生物多样性保护的基础和前提。与传统实地调查的方法相比,近年来飞速发展的近地面遥感技术可以灵活、高效和便捷地获取高分辨率高光谱遥感影像,而如何从包含丰富信息的诸多特征中选择信息量大且冗余度低的特征进行树种自动识别,是当前研究亟待解决的问题。本研究以长白山25 hm2温带针阔混交样地为主要研究平台,于2019年8月使用无人机搭载的光谱传感器获取面积为6 hm2的高光谱影像,选择红松、春榆、蒙古栎、水曲柳、大青杨和紫椴6种林冠层树种作为实地标记树种,使用实时载波相位差分技术对所选目标树种进行精确定位,结合2019年样地复查结果对研究区的影像进行目视解译,分别使用卷积神经网络法、最大似然法和马氏距离3种分类方法进行冠层树种的自动分类研究。结果表明:(1)卷积神经网络的树种分类总体精度和Kappa系数(99.85%、0.998)优于最大似然法(89.11%、0.86)和马氏距离法(79.65%、0.75)。(2)在3种分类方法中,单个优势树种分类精度均在卷积神经网络中为最高精度,红松、春榆、蒙古栎、水曲柳、大青杨和紫椴的最高分类精度分别为100%、99.9%、99.9%、99.8%、99.8%和99.5%。(3)从分类效果看,卷积神经网络混分程度最低,马氏距离法混分程度最严重。研究表明,基于深度学习的卷积神经网络模型能够完成对温带天然林林冠树种的准确高效分类,在树种多样性监测和林业资源调查应用中具有较大潜力。
    基于Sentinel-2A影像的枸杞种植区域识别
    王朝阳, 师银芳, 侯诚
    2022, 41(5):  1033-1040.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202205.007
    摘要 ( 29 )   PDF (8812KB) ( 36 )  
    枸杞(Lycium barbarum L.)是西北地区重要的经济作物,靖远县作为甘肃省主要枸杞产区之一,快速准确地获取枸杞种植结构与空间分布对当地农业种植结构调整及区域经济可持续具有重要意义。基于Sentinel2A影像数据,采用面向对象的分类方法,利用光谱特征与纹理特征构建随机森林分类器,实现枸杞种植信息的提取。结果表明:将光谱特征和纹理特征相结合的随机森林分类方法精度最高,分类总体精度达到88.14%,Kappa系数为0.81,枸杞的用户精度为81.03%;靖远县枸杞种植面积为297.12 km2,分别呈现出集中连片、零星分布特征,主要集中分布在靖安乡、五合镇、东升镇和北滩镇的种植基地,采用Sentinel-2A可以很好地提取空间上分散种植的枸杞。研究结果可为靖远县特色农作物枸杞的种植结构调整和开发利用提供数据支撑,研究方法可为大面积的枸杞遥感监测提供参考。