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    2021年 第40卷 第8期    刊出日期:2021-08-10
    上一期   
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    2021, 40(8):  0. 
    摘要 ( 1 )   PDF (493KB) ( 6 )  
    农田地质高背景重金属污染专栏
    重金属污染土壤修复研究进展:原理与技术
    王泓博, 苟文贤, 吴玉清, 李伟
    2021, 40(8):  2277-2288.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.037
    摘要 ( 0 )   PDF (670KB) ( 5 )  
    土壤重金属污染已经成为全球主要的环境污染类型之一,极大危害环境质量、人类健康和国家粮食安全。为了降低重金属污染的影响,过去数十年来,基于物理、化学和生物科学的基本知识,开发了各种土壤修复技术,旨在降低重金属浓度或生物利用度。本文对十种土壤修复技术进行了评述,包括封装、填埋、土壤置换、电动修复、热处理、玻璃化、土壤冲洗、稳定/固化、植物修复和生物修复。重点讨论了这些修复技术的原理、适用条件、优缺点、技术可行性。此外,还论述了“自然衰减”这一基于地球科学的重金属污染土壤修复策略。最后,本文就选择合适的修复技术、弥补关键知识差距以及克服实际挑战提出了一些建议。
    地质高背景地区土壤中不同粒径铁锰结核地球化学特征
    季文兵, 杨忠芳, 尹爱经, 芦园园, 应蓉蓉, 杨琼, 刘旭, 李博, 段轶仁, 王珏, 王懿铮, 余涛, 吴天生, 张起钻
    2021, 40(8):  2289-2301.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.007
    摘要 ( 0 )   PDF (2830KB) ( 8 )  
    研究地质高背景地区土壤中不同粒径铁锰结核地球化学特征,有助于厘清岩溶地区土壤中铁锰结核对重金属异常富集的影响及对重金属吸附固定的主控因素。本研究以广西南宁市和崇左市大新县表层土壤大样(0~20 cm)为对象,筛分出不同粒径的铁锰结核(0.3~0.5、0.5~1、1~2、2~4、4~6、6~8、>8 mm)和对应土壤(<2 mm)样品进行化学分析,研究不同粒径铁结核和锰结核重金属元素变化和主控因素以及重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)在铁锰结核和对应土壤中的分布分配规律。结果显示:铁结核和锰结核中,随着粒径变化,Fe2O3与Cr元素显示同步变化趋势,而MnO2与Cd、Cu、Ni、Pb、Zn等重金属变化趋势同步,重金属元素随粒径变化特点反映了铁锰结核形成及生长过程中铁元素控制着Cr元素的地球化学行为,而锰元素控制着Cd、Cu、Ni、Pb、Zn元素的地球化学行为。通过计算土壤中铁锰结核重金属元素含量的贡献比例,在铁结核中平均贡献比例为Cr(47.76%)>Cd(24.91%)>Pb(18.44%)>Cu(16.26%)>Zn(14.77%)>Ni(10.41%),而在锰结核中平均贡献比例为Cr(45.25%)>Cd(37.94%)>Pb(25.86%)>Cu(15.59%)>Zn(13.79%)>Ni(12.15%),说明岩溶区土壤中大部分重金属实际是被固定在铁锰结核中,且生物活性很低。因此,对高地质背景区土壤进行生态风险评价时,应扣除固定在铁锰结核中的重金属,这样才更科学更精确。
    地质高背景地区土壤中铁锰结核形成机理——以广西桂中地区为例
    李博, 段轶仁, 王珏, 王懿铮, 余涛, 吴天生, 张起钻
    2021, 40(8):  2302-2314.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.006
    摘要 ( 0 )   PDF (10810KB) ( 5 )  
    地质高背景的岩溶区土壤中普遍发育铁锰结核,且含量远高于非岩溶地区。为了解岩溶区土壤中铁锰结核的成因,选择广西桂中地区土壤(0~20 cm)中的铁锰结核为研究对象,通过光学显微镜(OP)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及能谱分析(EDS),结合岩溶区复杂的成土过程,对地质高背景地区土壤中铁锰结核的形成过程进行分析。结果表明:岩溶区土壤中普遍发育两种结核,分别是铁结核和锰结核,宏观上结核呈现次圆状至椭圆状,粒径范围主要为0.5~4.0 mm,且均发育有环带结构和无环带结构结核。锰结核主要是以铁氧化物和锰氧化物为主,而铁结核内部是以铁氧化物为主。据上述结果和岩溶成土过程,提出地质高背景土壤中铁锰结核发育的过程:1)岩溶地区土壤在成土过程中,铁锰等元素发生不同程度的“浓集”作用,为结核的形成提供了丰富的物质来源;2)特殊的季节性干湿交替气候条件导致铁元素和锰元素的交替性沉淀,促进典型环带结构的形成,而无环带结构则可能代表结核形成的早期阶段;3)结核内部的微孔隙结构可以为微生物活动提供空间和物质流动提供通道,特殊气候环境条件富含有机质和微生物可能会促进铁锰结核的形成,最终形成岩溶区土壤中普遍发育的铁锰结核。

     

    典型黑色岩系地质高背景区农田土壤玉米系统重金属富集特征
    陈梓杰, 肖唐付, 刘意章, 邢丹, 杨军, 朱正杰, 宁增平
    2021, 40(8):  2315-2323.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.009
    摘要 ( 0 )   PDF (1347KB) ( 8 )  
    黑色岩系风化是我国西南地区土壤重金属元素环境背景值高的重要原因之一,目前关于黑色岩系高地质背景区农田土壤农作物系统重金属的富集特征及影响因素的认识仍存在不足。本研究选择重庆市城口县典型黑色岩系高地质背景区为研究区,研究了土壤玉米系统中的重金属元素总量、生物有效性与迁移富集过程及影响因素。结果表明,研究区土壤中重金属元素的富集程度为Cd>Zn>Cu>Ni>Cr>Pb,Cd、Zn、Cu和Ni含量均高于我国土壤背景值,Cd的平均含量达5.11 mg·kg-1。研究区土壤Cd的污染程度最高(Igeo为1.35~7.04),82%的土壤样品达到了重度污染水平,潜在生态风险最高(Er平均值为1534),为该区域的特征污染元素。土壤样品有效态Cd含量为0.001~1.51 mg·kg-1,平均提取率为6.14%,且在酸性条件下随土壤pH增加显著降低,在近中性条件下对pH变化的响应不明显。玉米籽粒对重金属的富集程度低,其中Cd的干重含量为0.001~1.36 mg·kg-1,超标率为14%,基本处于安全水平。玉米籽粒中重金属含量与土壤重金属总量无明显关系,与有效态的关系在不同pH条件下存在差异。
    桂西北地质高背景区有色金属冶炼对周边土壤重金属污染与生态风险评价
    秦旭芝, 罗志祥, 季文兵, 梁鹏, 苏荣, 李方, 刘旭, 尹娟
    2021, 40(8):  2324-2333.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.012
    摘要 ( 0 )   PDF (2915KB) ( 8 )  
    广西碳酸盐岩分布区是典型的土壤重金属地质高背景区,有色金属冶炼活动进一步增强了土壤重金属累积程度,准确区分冶炼活动与地质背景对区域土壤重金属污染的贡献是源解析研究的难点。本文选定广西典型地质背景区某有色金属冶炼区为研究区域,研究了土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni等重金属的分布特征和潜在生态风险,采用溯源方法分析了土壤中重金属的来源及贡献率。结果表明,研究区土壤主要污染物为Cd、Zn、As和Pb,表层土壤Cd超标程度较重的区域呈强烈生态风险状态。土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cu、Zn主要来源为冶炼活动,Cr、Ni主要来源为地质高背景。Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni地质背景因素贡献率分别为:4.8%、71.7%、33.6%、31.0%、92.4%、76.5%、27.3%、99.3%;人为影响因素贡献率分别为:95.2%、28.3%、66.4%、69.0%、7.6%、23.5%、72.7%、0.7%。本研究为准确评价碳酸盐岩矿区土壤重金属污染风险,科学制定土壤重金属污染防控对策具有重要的支持作用。
    运积型地质高背景稻田土壤重金属污染和人体健康风险评价
    陈家乐, 相满城, 唐林茜, 张春华, 葛滢
    2021, 40(8):  2334-2340.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.010
    摘要 ( 0 )   PDF (804KB) ( 2 )  
    为明确运积型地质高背景稻田土壤重金属污染的风险,在广东斗门新会研究区31个点位成对采集根际土壤和水稻样品,测定Cd、Cu、Pb和Zn的含量,采用综合质量影响指数(influence index of comprehensive quality,IICQ)和健康风险评价模型对该研究区农田土壤重金属污染及其人体健康风险进行评价。结果表明,该研究区土壤处于清洁、亚健康、中度污染和重度污染的比例分别为22.6%、41.9%、3.2%和32.3%。稻米Cd、Cu、Pb和Zn对人体的非致癌风险较小,4种重金属的危险商(hazard quotient,HQ)均值都小于1,相较于其他3种重金属,Cd的非致癌风险最高,但复合重金属危险指数(hazard index,HI)均值在1左右。稻米Cd的致癌风险(carcinogenic risk, CR)指数高于10-4,存在较大致癌风险;稻米Pb致癌风险系数在10-6~10-4,致癌风险在可接受范围内,儿童的非致癌风险和致癌风险均高于成人。上述结果可为运积型地质高背景研究区的水稻安全生产和土壤污染风险控制提供数据支撑。
    区域土壤-水稻籽粒镉耦合关系模型的构建和验证
    陈家乐, 唐林茜, 相满城, 张春华, 葛滢, 陈效民
    2021, 40(8):  2341-2347.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.011
    摘要 ( 0 )   PDF (1431KB) ( 5 )  
    为构建区域土壤-水稻籽粒镉(Cd)耦合关系模型,通过文献调研获取369组数据,采用广义线性回归(GLM)、梯度提升机器(GBM)、随机森林(RF)和Cubist等方法,以文献共有的土壤pH和总Cd含量(Soil_Cd)为自变量、水稻籽粒Cd含量(Grain_Cd)为因变量构建模型,并以实测土壤pH、Soil_Cd和Grain_Cd数据验证,分析比较不同模型的预测能力。结果表明:GLM、GBM、RF和Cubist模型的性能接近,其决定系数R2都在0.5左右,但RF模型对实测数据的拟合效果最好(R2=0.534)。因此,基于机器学习的RF模型能在区域尺度合理预测稻米Cd含量。
    研究报告
    田间水分管理和硅肥施用阻控水稻对镉和砷的积累
    姚保民, 王树卿, 李刚, 孙国新
    2021, 40(8):  2348-2356.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.008
    摘要 ( 0 )   PDF (1303KB) ( 1 )  
    广西壮族自治区是我国水稻的主要产区之一。由于碳酸盐岩广泛出露,土壤Cd和As的高含量往往由地质高背景引起。有机Si肥料是一种新型的Si肥,可有效降低植物中重金属积累,但以前的研究主要集中在盆栽实验,对田间小区实验和大田实验效果了解甚少。本研究通过为期1年(2个生长季节)的田间小区水分管理和有机Si施用实验以及大田Si肥施用实验,探究不同农艺措施对Cd、As共污染阻控能力。结果表明,早稻大米中的Cd浓度(0.33±0.04~0.43±0.11 mg·kg-1)明显低于晚稻(0.77±0.02~1.27±0.13 mg·kg-1),而籽粒中As浓度(0.44±0.01~0.49±0.06 mg·kg-1)明显高于晚稻(0.10±0.01~0.10±0.02 mg·kg-1)。Si肥施用能有效降低水稻Cd积累,但对As的阻控效果不显著。另外,晒田会导致晚稻籽粒中Cd浓度升高22%。大田实验进一步证实了Si肥的施用可以使早稻中Cd浓度降低56%,晚稻降低53%。因而,稻田全生育期淹水,同时施加Si肥,可以有效阻控水稻对Cd的积累。
    不同演替阶段马尾松林林分空间结构对物种多样性的影响
    张亚昊, 佃袁勇, 黄光体, 刘晓阳, 韩泽民, 菅永峰, 李源, 王熊
    2021, 40(8):  2357-2365.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.015
    摘要 ( 0 )   PDF (1729KB) ( 10 )  
    为了探究马尾松人工林在不同演替阶段下林分空间结构和物种多样性的变化规律以及林分空间结构与物种多样性的关系,根据典型抽样方法,依据演替序列设置18块样地,其中马尾松纯林阶段、马尾松针阔混交林阶段和落叶阔叶林阶段各6块样地。使用指标量化方法分别对空间结构和乔灌草不同生活型的物种多样性进行分析,并采用Pearson相关系数法分析二者之间的相关性。结果表明:(1)演替主要影响林分的树种隔离程度,且随着演替的进行,群落内树种隔离程度增大;(2)演替对物种多样性影响较大,物种多样性符合演替顶极假说,落叶阔叶林物种多样性最为丰富;(3)不同演替阶段混交度是林分物种多样性的主要影响因子,林分物种多样性随着混交度的提高而提高。研究表明:不同演替阶段导致林分树种隔离程度不同,从而影响群落物种多样性的变化;以落叶阔叶林作为该研究区的模板,通过对马尾松人工林进行抚育间伐、补植等措施,提高林分树种隔离程度,有助于提升林分物种多样性,改善生态服务功能。
    不同密度杉木林乔木层垂直空间及生态系统能量积累与分配
    伍丽华, 代林利, 叶义全, 刘丽, 蔡世锋, 费裕翀, 林开敏, 曹光球
    2021, 40(8):  2366-2377.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.021
    摘要 ( 0 )   PDF (2095KB) ( 3 )  
    为了探究不同林分密度对杉木各个组分热值和群落能量现存量的影响,以福建省三明市福建农林大学莘口教学林场3种造林密度(1800、3000和4500株·hm-2)杉木林为对象,对杉木林生态系统各个组分热值进行测定,并结合生物量数据,研究不同造林密度杉木林生态系统各个组分热值和能量分配情况。结果表明:在垂直空间上,杉木林树干和树皮能量现存量随高度增加而减小;宿留枯枝和宿留枯叶热值随高度增加而增加,其能量现存量随高度增加表现先增后减趋势;其他组分热值和能量现存量则在不同高度上无明显一致变化规律。不同径级根上,根桩的热值和能量现存量最大,细根热值和能量现存量为最小。杉木林生态系统各个组分热值和能量现存量分配与造林密度关系密切,宿留枯枝、宿留枯叶、凋落物和树根热值随密度的增加而增大,林下植被、鲜枝和鲜叶表现为随密度的增加而减小,树干、树皮则随密度增大呈现先增后减的趋势。随着密度增加,其生态系统能量现存量呈增加趋势;3种造林密度均表现出树干能量现存量占比最大,其次是树根和树皮,其他组分能量现存量占比均低于10%。相关性分析表明:鲜叶、鲜枝、林下植被与林分密度呈显著负相关,其他各组分热值与林分密度无显著相关性。林下植被能量现存量与林分密度呈显著负相关,而宿留枯枝和凋落物与林分密度呈显著正相关,其余组分与林分密度无显著相关性。综合生态、经济和长远考虑,本试验中3000株·hm-2的密度更加有利于充分利用生物资源促进林分生长。
    吐鲁番盆地杏树树干液流变化特征及其对环境因子的响应
    麦合木提·图如普, 周伟权, 丁想, 白克力·肉孜, 祖丽胡码尔·吐尔逊, 廖康
    2021, 40(8):  2378-2387.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.014
    摘要 ( 0 )   PDF (3205KB) ( 4 )  
    利用PSTDP8插针式热扩散探针技术,在不同生长季节对吐鲁番盆地杏树树干液流变化进行监测,并同步记录果园气象因子,分析杏树树干液流变化规律,建立树干液流与环境因子之间的关系模型,为干旱地区杏高效、节水栽培提供依据。结果表明:吐鲁番盆地杏树树干液流速率日变化具有明显的昼夜变化规律,6、7月液流速率日变化峰值为最大,分别达到0.71、0.78 g·s-1;杏液流速率表现为晴天高于阴天,且晴天液流产生时间比阴天早1 h;夏季液流启动时间于07:30—08:00左右,比春季和秋季早1 h,并持续时间长,单位时间内的液流量大,这导致夏天杏树液流速率峰值最大,平均单位时间液流量、日平均液流量及月液流量均高于其他季节,分别为0.461 L·h-1、11.062 L·d-1、331.68 L·month-1。气温、光照辐射和水汽压亏缺的变化规律与液流速率的变化规律基本上一致,呈现出极显著正相关关系(P<0.01);相对湿度的变化规律与杏树树干液流速率日变化规律相反,呈现出极显著负相关关系(P<0.01)。构建了杏树树干液流速率与环境因子的逐步回归模型,各方程均达到极显著水平,各月份决定系数R2均大于0.85以上,拟合良好。总之,吐鲁番盆地夏日光照辐射强,气温较高,夏季杏树液流量加快,蒸腾耗水量增加,因此夏季要及时灌溉,且灌溉时间宜选日出前或日落后,避免蒸发造成灌溉水损失。
    青藏高原色林错流域高寒草原坡面产流特征及其影响因素
    刘志伟, 李胜男, 郭燕红, 马宁, 张寅生
    2021, 40(8):  2388-2399.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.029
    摘要 ( 0 )   PDF (4140KB) ( 11 )  
    研究坡面产流与降雨之间的关系是揭示降雨径流产生机制以及土壤水分时空变化的关键。受特殊的地理条件限制,在青藏高原的典型高寒草原缺乏坡面产流的相关实测数据,限制了学术界对该区坡面产流特征及机制的理解。本研究选取色林错流域的典型高寒草原坡面为对象,通过开展坡面降雨、土壤水分和产流过程观测,探讨高寒草原坡面产流特征,诠释坡面降水-下渗-储存-产流机制;并结合土壤含水量、下垫面性质以及降雨强度、降雨量等特征的观测,分析影响坡面径流的主要因素。结果表明:6—10月色林错流域坡面产流的模式主要为超渗产流;在小雨时,降雨量为7.6 mm,径流深为0.23 mm,水分入渗量为2.63 mm;在中雨时,降雨量为18.8 mm,径流深为0.68 mm,水分入渗量为14.65 mm;在大雨时,降雨量为32.4 mm,径流深为0.78 mm,水分入渗量为30.49 mm;在暴雨时,降雨量为55.4 mm,径流深为0.89 mm,水分入渗量为47.59 mm,小雨、中雨、大雨和暴雨水分入渗分别发生于土壤0~5 cm、0~80 cm、0~10 cm和0~80 cm;厘清了研究区产流形成的最小降雨量和径流系数,率定了径流系数的主要影响因子,在低含水量(5%左右)时,产流形成的最低降雨量为5 mm;而在高含水量(8%左右)时,产流形成的最低降雨量为1.8 mm,径流系数大约为0.016,最大10 min降雨强度和土壤初始含水量是影响径流系数的主要因子。
    短期氮添加对荒漠草原植物群落组成及稳定性的影响
    张馨文, 安慧, 刘小平, 文志林, 王波, 杜忠毓
    2021, 40(8):  2400-2409.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.028
    摘要 ( 0 )   PDF (1665KB) ( 1 )  
    在宁夏荒漠草原开展短期氮添加实验,探究不同氮添加水平(0、5、10、20和40 g·m-2·a-1,分别表示为CK、N5、N10、N20和N40)对荒漠草原植物物种多样性、生物量及群落稳定性的影响。结果表明:短期氮添加处理显著影响了植物群落Shannon多样性指数、Patrick丰富度指数及群落盖度,而对Pielou均匀度指数无显著影响;N10处理下Shannon多样性指数、Patrick丰富度指数及群落盖度达最大值,分别为2.05、10及70.75%;N20处理下Pielou均匀度指数达最大值(0.92);短期氮添加显著增加了荒漠草原植物地上生物量、根系生物量及总生物量,显著降低了植物群落的根冠比;短期氮添加提高了植物群落稳定性,而当中量氮添加(N10)时,植物群落稳定性最强。荒漠草原植物群落组成及稳定性受到短期氮添加的影响,适量的氮添加可以增加植物物种多样性、生物量以及群落稳定性。
    内蒙古地区极端气候变化及其对植被净初级生产力的影响
    任晋媛, 佟斯琴, 包玉海, 郭晓萌
    2021, 40(8):  2410-2420.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.030
    摘要 ( 0 )   PDF (7398KB) ( 4 )  
    内蒙古是我国北方重要生态安全屏障,探讨极端气候的变化及其对植被净初级生产力的影响,对气候灾害预防和生态保护有重要意义。基于内蒙古地区的气温、降水资料和MODIS NPP数据,利用线性趋势分析法、GIS应用分析以及相关分析等方法对内蒙古地区极端气温和极端降水事件时空变化特征及其对NPP的影响进行分析。结果表明:极端高温指数和极端降水指数均表现为上升趋势,而极端低温指数呈下降趋势;2000—2017年内蒙古地区年NPP呈显著增加趋势,且东部地区增加幅度最大;内蒙古地区的NPP受极端降水的影响比极端气温明显,且极端降水对不同植被类型的影响大小依次为荒漠草原、典型草原、灌丛、戈壁荒漠、沙地植被和农作物。
    不同水深和基质下苦草(Vallisneria natans)的生理生态适应策略
    王磊, 胡效卿, 张卓伦, 高雨轩, 张新厚, 王国祥
    2021, 40(8):  2421-2430. 
    摘要 ( 0 )   PDF (2162KB) ( 2 )  
    沉水植物是浅水湖泊重要的初级生产者,水深和基质是影响其生长的关键因素。苦草(Vallisneria natans)是我国长江中下游浅水湖泊中常见的沉水植物,水深变化与基质类型对苦草生长的影响已有部分研究,但结合苦草叶片生理性状的研究则相对缺乏。本研究使用沙土和泥土,在3个水深(40, 120, 200 cm)下种植苦草,探讨不同水深和基质下苦草的形态响应和生态生理适应策略。研究发现,浅水(40 cm)和深水(200 cm)区苦草通过改变株高、分株数和叶片数增加抗氧化酶活性,降低叶绿素浓度来适应胁迫环境。中等水深(120 cm)的苦草抗氧化酶活性较低,叶绿素含量显著高于其他水深。不同基质使苦草产生生长差异,泥土中苦草的株高、叶片数和分株数普遍高于沙土。在40 cm水深泥土中苦草的叶绿素高于沙土,而在120~200 cm水深沙土中苦草的叶绿素更高。此外,基质类型并未使苦草抗氧化酶活性产生差异。研究表明,苦草在不同水深和基质下表现出不同的适应策略,40~120 cm水深泥土基质利于苦草生长。
    研究报告
    越冬期低温胁迫对黄淮地区不同品种小麦的影响
    余卫东, 伍露, 冯利平, 胡程达
    2021, 40(8):  2431-2440.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.033
    摘要 ( 0 )   PDF (2673KB) ( 2 )  
    冻害是冬小麦生产中主要农业气象灾害之一,气候变暖和冬季气温升高并没有明显减轻冬小麦越冬期冻害风险。本研究通过大田盆栽和室内低温箱处理相结合的方式,选取冬性(农大211,ND)、半冬性(郑麦366,ZM)和弱春性(偃展4110,YZ)品种进行1 d的低温处理试验,其中ND和ZM的处理温度分别为-8、-9、-10、-12和-15 ℃,YZ的处理温度为-6、-9、-10、-12和-15 ℃。结果表明:当处理温度≥-15 ℃时,ND没有植株死亡,ZM和YZ在-12 ℃和-15 ℃时出现植株死亡,死株率分别为58.3%~66.7%和100%;ND和YZ茎相对死亡率在-10 ℃时显著增加,ZM则是在-9 ℃时显著增加,当茎相对死亡率达50%时,3个品种对应的临界温度值分别为-14.6 ℃(ND)、-11.3 ℃(ZM)和-10.0 ℃(YZ),茎相对死亡率可以作为黄淮麦区冬小麦抗寒性评价参考指标;-12 ℃及以下低温条件下,乳熟期单株干物质质量均显著降低,而叶片净光合速率在开花期没有显著差异;不同处理温度下3个品种均表现出减产趋势,且产量损失率随处理温度降低而增加;相同处理温度条件下,产量损失率和茎相对死亡率都表现为ND<ZM<YZ;对产量损失率的分析表明,单位面积穗数减少是造成减产的主导原因。
    旱作区谷子苗期生长、产量与土壤水分对不同施用年限腐殖酸的响应
    米俊珍, 张兰英, 田露, 赵宝平, 李立军, 王莹, 刘景辉
    2021, 40(8):  2441-2449.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.035
    摘要 ( 0 )   PDF (1155KB) ( 8 )  
    内蒙古长城沿线丘陵地区干旱少雨严重制约作物出苗,导致作物产量低而不稳。腐殖酸作为土壤改良剂具有抗旱保苗效应。基于田间定位试验,本研究分析了施用腐殖酸1~5年对谷子出苗率、干物质积累量、根长和抗氧化酶活性及苗期土壤水分的影响。结果表明:施用腐殖酸处理均提高了苗期0~60 cm土层土壤含水量和土壤贮水量;施用腐殖酸处理显著提高了谷子出苗率、地上部干重、地下部干重、根冠比和根长,增加幅度分别为2.62%~16.53%、3.70%~111.11%、8.21%~181.33%、4.22%~33.25%和2.00%~23.87%;施用腐殖酸处理显著提高了苗期叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性;施用腐殖酸处理显著增加了谷子生物产量和籽粒产量,增加幅度分别为4.06%~20.65%和0.67%~16.25%。不同年限腐殖酸处理以连续施用5年腐殖酸效果最佳,但连续4年施用腐殖酸和连续5年施用腐殖酸之间差异不显著;考虑实际生产成本投入,推荐选用连续施用4年腐殖酸。研究结果可为长城沿线黄土丘陵旱作农田抗旱保苗提供技术支撑。
    海南热带雨林土壤真菌时空分布格局
    杜昊楠, 陈伟, 兰国玉, 吴志祥, 杨川
    2021, 40(8):  2450-2459.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.002
    摘要 ( 0 )   PDF (3036KB) ( 4 )  
    土壤中微生物通过分解土壤中的有机残体为植物提供养分,在生态系统中起着重要的作用。为了明确海南岛热带雨林土壤真菌的组成及多样性时空分布特征,本研究以海南省五大热带雨林区——吊罗山、五指山、鹦哥岭、霸王岭和尖峰岭雨林旱季和雨季土壤真菌为对象,基于高通量基因测序技术分析土壤真菌群落组成与多样性时空分布格局。结果表明:热带雨林不同地点的真菌组成差异显著,不同季节的真菌多样性差异较大,全氮和全磷是影响旱雨季土壤真菌多样性的重要环境因子,解释率分别为13.07%和17.86%。热带雨林土壤真菌群落具有明显的时空分布特征,土壤养分是主要的驱动因子。
    高黎贡山天行长臂猿的果实性食物组成及种子传播潜力
    李宁, 乔璐, 王倩倩, 阮桢媛, 白冰
    2021, 40(8):  2460-2466.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.016
    摘要 ( 0 )   PDF (564KB) ( 1 )  
    灵长类动物是森林植物种子的重要传播媒介,它们的取食行为和栖息地利用影响着森林植物的种群更新。天行长臂猿是云南高黎贡山的明星物种之一。研究天行长臂猿的果实性食物和种子传播潜力有助于认清濒危动物的种子传播功能并评估它们对森林植物更新的贡献。于2017年10月—2018年12月,对云南高黎贡山赧亢的天行长臂猿家群的果实性食物和种子传播进行跟踪观察。结果表明:天行长臂猿取食21科26属的33种果实。长臂猿取食果实的频次在季节间存在差异,以秋季(9—11月)最高。果实性状影响长臂猿的食物利用。小型肉质果、绿色和红色的果实颜色是长臂猿主要选择的果实特征。但在果实丰富的季节,长臂猿也会取食其他颜色的果实。天行长臂猿具有一定的种子传播潜力,在104份长臂猿粪便中共检出种子5099颗,其中飞龙掌血(Toddalia asiatica)、乌敛莓(Cayratia japonica)和江南越桔(Vaccinium mandarinorum)的完整种子较多。研究表明:天行长臂猿对10种果实类植物具有重要的种子传播潜力,但它们的种子传播有效性及其对森林更新的影响还需进一步研究。
    粤港澳大湾区珍稀濒危动物适宜分布区
    牛沛航, 冯艳芬, 王芳
    2021, 40(8):  2467-2477.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.019
    摘要 ( 0 )   PDF (5475KB) ( 3 )  
    经济高速发展往往会导致生态环境破坏与生物多样性降低等问题。以粤港澳大湾区为研究区域,依据自然资源部印发的“双评价”指南,基于粤港澳大湾区范围内的24种珍稀濒危动物的分布数据以及多种环境因子变量,结合MaxEnt模型和GIS空间分析,对研究区内珍稀濒危动物适宜分布区域进行模拟。结果表明:(1)研究区内3类珍稀濒危动物类别的MaxEnt模型试验的受试者工作特征曲线的AUC值均达到0.89以上,模拟的可信度高;(2)刀切法检验结果表明,对于不同类别动物而言,不同环境变量因子的重要程度各不相同,最干季降水、土地覆被类型及昼夜温差月均值分别是鸟类、哺乳类、爬行和两栖类动物潜在地理分布的最重要影响因素;(3)研究区内可划定为珍稀濒危动物适宜分布区的面积为2998.84 km2,占研究区总面积的5.27%,主要分布于广东省肇庆市七星岩与鼎湖山、惠州市象头山、深圳市内伶仃福田自然保护区以及香港特别行政区米浦自然保护区内。研究结果可为粤港澳大湾区生物多样性及野生动物的保护和管理提供科学依据。
    日本海舍氏贝乌贼渔业生物学特性
    王洪浩, 何涛, 陆化杰, 陈子越, 宁欣, 刘凯, 陈新军
    2021, 40(8):  2478-2484.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.026
    摘要 ( 0 )   PDF (1614KB) ( 1 )  
    根据2018年12月在日本海采集的舍氏贝乌贼(Berryteuthis magister shevtsovi)样本,对其形态特征、胴长与体质量、性腺成熟度、摄食强度与肥满度等生物学特征进行了研究。结果表明:舍氏贝乌贼的优势组胴长和体质量分别为100~120 mm和30~70 g,鳍长与鳍宽的平均值为(58.36±5.81) mm和(90.44±6.89) mm;在体质量与胴长的关系中,条件因子a为0.0007,异速生长因子b为2.3934,胴长的增长速度快于其体质量的增加;性腺成熟度以I和II期个体为主;胴长小于110 mm时,摄食强度多以1~2级为主,胴长大于110 mm时,摄食强度为3~4级的个体占比上升;随着胴长的增加,个体肥满度呈现下降的趋势。研究结果可为后续研究其种群鉴定、生活史、资源开发和利用等提供参考。
    安庆七里湖湿地鱼类群落多样性特征及其影响因子
    胡敏琦, 王银平, 刘思磊, 朱庆, 李连星, 李佩杰, 刘凯
    2021, 40(8):  2485-2495.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.032
    摘要 ( 0 )   PDF (1368KB) ( 11 )  
    为探究水位、水温等因子对七里湖鱼类群落结构及多样性的影响,本研究于2019—2020年分别在高水位(丰水期)、平水位(平水期Ⅰ、Ⅱ)和低水位(枯水期)对七里湖展开4次鱼类调查,同步进行水域生态环境采样。本次调查共采集鱼类47种,隶属4目10科36属,鲤科鱼类占65.96%,60%以上为淡水定居性鱼类,主要栖息在中上层水域,以浮游生物食性鱼类为主,其中似鳊(Pseudobrama simoni)为第一优势种。丰水期和平水期鱼类平均物种数分别为35和33种,均显著多于枯水期的22种(P<0.05);丰水期平均渔获数量为1008尾,显著高于平水期、枯水期的662尾、594尾(P<0.05),平均渔获重量不同水期间无显著差异(P>0.05)。丰水期鱼类多样性和丰富度指数均显著高于枯水期(P<0.05),但优势度指数仅0.14,显著低于枯水期(P<0.05)。聚类分析结果显示,枯水期鱼类物种组成为类群Ⅰ,丰水期与平水期为类群Ⅱ,且类群Ⅰ与类群Ⅱ存在极显著性差异(P<0.01)。总体上,丰水期鱼类群落多样性高于平水期和枯水期,水位、水温、总磷和透明度是影响鱼类群落结构重要环境因子(P<0.05)。
    中国翘角姬兜成虫的两性异形及雄性角异形
    柏天琦, 解德宏, 陈于福, 张翠仙, 王永芬, 魏朝军, 王美存, 易怀锋, 章勇, 尼章光
    2021, 40(8):  2496-2505.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.020
    摘要 ( 0 )   PDF (1669KB) ( 1 )  
    为了阐明中国翘角姬兜成虫的两性异形及雄性角异形,采用多元统计分析方法比较雌雄成虫形态性状大小差异,并通过雄性头角和胸角的异速生长类型判断分析其是否存在大小异形。在室内观察了大型雄性及小型雄性个体对雌性的雄雄竞争行为。结果表明:所测量的雌雄8个共有性状大小在两性中存在较大程度重叠,但总体上雄性性状大小皆显著大于雌性(P<0.05);雄性头角长及胸角长变异系数分别为25.0%和30.8%,显著大于其他测量性状的变异系数,且它们的分布皆为正态分布(P>0.05);头角及胸角长的异速生长方程分别为y=1.796x-2.8(R2=0.765, P<0.05)和y=2.059x-2.628(R2=0.951, P<0.05),皆为简单线性正(斜率大于1)异速生长;在狭小空间内,通过概率分级划分的小型雄性(头角长<6.56 mm)和大型雄性(头角长>11.92 mm)都会使用角进行雄雄竞争来试图获得配偶。因此,该虫总体上存在雄性偏大的两性异形。雄性的头角和胸角长具有较大的变异,但通过异速生长分析未发现其存在明显异形性的证据。是否不同体型雄性存在不同繁殖行为策略需在野外进一步评估。
    基于生产-生态-生活空间多情景模拟下的流域土地利用转型及生态环境效应
    邓楚雄, 彭勇, 李科, 李忠武
    2021, 40(8):  2506-2516.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.031
    摘要 ( 0 )   PDF (3568KB) ( 4 )  
    模拟流域未来土地利用转型及其生态环境效应变化对制定流域国土空间规划和开展生态环境保护具有重要意义。以2000—2015年四期湘江流域土地利用数据为基础,综合运用FLUS模型、生态环境质量指数和生态贡献率等,对湘江流域过去和未来的土地利用转型特征和生态环境效应变化进行定量分析。结果表明:2000—2015年,湘江流域土地利用转型特征主要表现为生产和生活用地增加,而生态用地不断减少;湘江流域生态环境整体质量从2000年的0.641下降到2015年的0.637,工矿生产用地和城镇、农村生活用地对林业生态用地和农业生产用地的侵占是导致此期间生态环境恶化的主要原因;2030年基准情景和快速发展情景下,低质量区、较低质量区和中等质量区面积扩张速度加快,生态环境质量分别下降到0.6334和0.6327,生态环境恶化趋势越发严峻;仅生态保护情景下,生态环境恶化趋势开始减缓,生态环境质量上升到0.639,高质量区面积增加明显。总体来看,过去15年湘江流域生态环境恶化趋势大于生态环境改善趋势,且这种趋势可能在未来15年间不断加剧。因此,模拟流域多种情景下未来土地利用转型及定量研究其生态环境效应变化可以为湘江流域国土空间规划和生态空间管控提供政策决策参考。
    1982—2019年长江经济带植被覆盖变化的时空特征
    崔浩楠, 罗海江, 张学珍
    2021, 40(8):  2517-2529.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.036
    摘要 ( 0 )   PDF (5927KB) ( 5 )  
    以长江经济带为研究区,利用两套NDVI数据集(GIMMS3g NDVI和MODIS-NDVI)和中国气象基本要素月值数据集,基于1982—2019年暖季(4—10月)平均NDVI及变化,解析了植被覆盖变化的时空特征,借助气温、降水和辐射气象数据与NDVI进行多元回归及残差分析,量化了气候要素和非气候要素对植被覆盖时空变化的贡献。结果表明:1982—2019年长江经济带多数区域暖季平均NDVI>0.5,植被覆盖较好;1982—2019年长江经济带暖季平均NDVI呈显著增加趋势,但伴随鲜明的阶段性特征;1982—1990年植被覆盖明显增加,主导因素是非气候因素,典型地区是四川、云南中南部和西北部、湖南东部及江西地区;1990—2003年植被覆盖总体平稳,局部降低,气候因素主导的增加与非气候因素主导的降低趋势强度相当,基本相互抵消,气候驱动NDVI增加的典型区域为江西南部、重庆和贵州等地,非气候要素驱动NDVI降低的典型区域为长三角、黄淮平原、长江中下游平原和四川盆地等区域;2003—2019年植被覆盖又显著上升,气候和非气候因素共同驱动植被覆盖增加,二者贡献相当。总体来说,1982—2019年,非气候要素对植被覆盖变化的影响大于气候因素的影响。
    基于地理探测器的祁连山国家公园植被NDVI变化驱动因素分析
    张华, 李明, 宋金岳, 韩武宏
    2021, 40(8):  2530-2540.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.022
    摘要 ( 0 )   PDF (2123KB) ( 6 )  
    植被是联结大气圈、土壤圈、水圈和生物圈的重要纽带,植被的时空变化特征与其驱动因素之间的关系在区域生态环境变化研究中具有重要意义。基于祁连山国家公园植被NDVI、气候、植被类型、地貌、土壤类型和DEM数据,运用地理探测器模型分析了2000—2019年祁连山国家公园植被NDVI时空变化特征及其驱动因素。结果表明:(1)祁连山国家公园植被在2000—2019年处于逐渐变好的态势;(2)祁连山国家公园植被NDVI低和中低等级面积占比超过55%,中和中高等级占比在35%左右,高等级面积占比极低,植被NDVI等级由东向西呈下降趋势;(3)降水、海拔、土壤类型和气温是影响祁连山国家公园植被NDVI的主要因素;(4)各评价指标之间对植被NDVI变化存在交互作用,分别为双因子增强和非线性增强效应;(5)祁连山国家公园植被最适宜生长范围或类别为:年均降水量320.7~385.8 mm,湿润指数2.9~21.3,年均温0.2~5.2 ℃,植被类型为针叶林和阔叶林,土壤类型为黑土和灰色森林土,DEM为2875~3365 m,≥10 ℃积温为346.2~720.5 ℃,地貌类型为中起伏山地,坡度为17.1°~22.8°,坡向为0°~31.55°。
    近40年青海省草地植被时空变化及其与人类活动的关系
    魏晓旭, 魏伟, 刘春芳
    2021, 40(8):  2541-2552.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.004
    摘要 ( 0 )   PDF (10851KB) ( 8 )  
    基于Landsat 8 OLI、GIMMS NDVI 3G数据、MODIS数据及相关统计数据,采用趋势分析法、相关分析法以及地理加权回归法,分析了1982—2018年青海省草地植被时空变化及其对人类活动的响应。结果表明:(1)1982—2018年青海省草地NDVImax总体呈减少趋势,年均减少速率为1.2×10-4。(2)从空间分布特征看,西南部和中部草地NDVImax对放牧强度响应程度明显,而东北部草地NDVImax对放牧强度的响应不明显,这可能与农业和牧业互补优势明显及生态工程实施有关。(3)从扰动要素看,人均GDP、交通、居民点以及总人口与草地NDVImax的局部回归系数分别为0.20、0.11、0.04和0.03。其中,人均GDP与草地NDVImax的局部回归系数呈西部高、东部低的分布格局,其他呈现东西部高、中部低的空间格局,主要是由于西部拥有丰富的矿产资源,东部是交通枢纽和人口聚集区。
    基于GEE的亚马逊生态区火灾变化特征及与降水关系
    盛艳玲, 张荫, 乔纪纲
    2021, 40(8):  2553-2562.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.024
    摘要 ( 0 )   PDF (4352KB) ( 2 )  
    2019年亚马逊生态区内的火灾引起全世界关注,围绕这次火灾,仍有若干问题亟待解决:燃烧范围到底集中在哪些区域,持续时间以及受灾程度有待探究,是否出现降水异常偏少的严重气象干旱问题。本研究使用MOD14A2火产品、MCD64A1火烧迹地、降水、地表覆盖类型等多源数据,借助地理信息系统、遥感技术,对亚马逊生态区内火灾的时空变化特征进行分析。利用Spearman相关系数,分析火灾与降水的时空相关关系,对起火原因进行合理推定。结果表明:亚马逊生态区内火灾的时空分布有较为明显的特征,在时间上体现为集中发生于7月末至9月末,在空间上体现为多数火点分布于研究区域南部的巴西和玻利维亚,并且主要发生在常绿阔叶林生态系统和稀树草原生态系统;降水量与滞后1~2个月的火灾数目呈显著负相关,在一定程度上影响火灾的时序分布,但空间相关系数接近0,说明降水与火灾在空间上不存在直接相关性,加之部分火灾分布在人类活动频繁的区域,与人为因素存在一定的关联。
    薄片青冈潜在适生区及气候变化对其分布的影响
    郭恺琦, 姜小龙, 徐刚标
    2021, 40(8):  2563-2574.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.023
    摘要 ( 0 )   PDF (3560KB) ( 2 )  
    气候快速变化会影响森林的分布和群落组成。了解森林优势种的适宜分布范围及气候变化对其分布的影响,是进行森林资源保护和利用的基础。本研究基于物种分布模型,分析特有分布于东喜马拉雅的半常绿阔叶林重要组成树种——薄片青冈(Quercus lamellosa Sm.)的分布动态。收集了54个薄片青冈现实分布点及8个与温度和降水有关的环境变量。采用5种物种分布模型(最大熵模型、人工神经网络、广义线性模型、广义加性模型和随机森林)构建组合模型模拟薄片青冈过去(末次盛冰期)、当前及未来(2041—2060、2081—2100)的潜在适宜分布区。使用R语言和ArcGIS计算物种分布面积和质心随时间的变化。结果表明:5种模型中,随机森林模拟效果最好,广义加性模型评分最低;组合模型的真实技巧统计值(TSS)和受试者工作特征曲线下面积(AUC)分别为0.987和0.999,说明模拟结果较好;年均温和温度季节性为影响薄片青冈潜在分布的主导环境因子;当前薄片青冈主要分布于东喜马拉雅横断山脉区域;薄片青冈当前时期分布面积比末次盛冰期时少了约1/3;随着未来气候变化,薄片青冈适生区面积进一步减少;薄片青冈适生区的质心随着气候变暖而向北迁移,迁移速度与变暖程度呈正相关。本研究整合多模型的分析结果,获得了可靠的薄片青冈潜在分布范围;同时,通过阐述薄片青冈适生区的分布动态,为气候变化背景下半常绿阔叶林生态稳定的维护以及生物多样性保护提供参考资料。
    不同气候变化情景下入侵植物大狼把草在中国的潜在分布
    杜志喧, 苏启陶, 周兵, 闫小红, 李晓红, 肖宜安
    2021, 40(8):  2575-2582.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.023
    摘要 ( 0 )   PDF (1664KB) ( 1 )  
    运用最大熵模型(MaxEnt),以大狼把草(Bidens frondosa)为对象,基于全国范围内大狼把草237个分布点和19个气候因子变量,预测了当前及未来(2050s、2070s)3种气候情景RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5(RCP:representative concentration pathways, 代表性浓度路径情景)下大狼把草在我国的潜在分布区域。结果表明:(1)影响大狼把草分布的主要环境因子为最暖季度降水量和温度季节性变化;(2)当前气候模式下大狼把草的适生面积为350.12万km2,占我国国土的36.32%,除新疆、青海和海南3省以外,其余省市均有覆盖;(3)未来气候模式下,大狼把草适生面积在3种情景中增加10.72~98.15万km2,其中在RCP8.5情景下2070s达到最大值(448.27万km2),并且适生区域整体向内蒙古东北部扩散。综上,在全球气候变化背景下,大狼把草在我国的适生区域增加并向北扩张。
    风化矸石山不同侵蚀微生境的水热特征
    王东丽, 李佳, 张子倩, 刘阳, 徐源, 郭莹莹, 吕刚
    2021, 40(8):  2583-2592.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.025
    摘要 ( 0 )   PDF (2718KB) ( 1 )  
    为探讨风化矸石山坡面侵蚀微生境对植被定居的驱动机制,选取典型矸石山裸坡、细沟、浅沟与堆积体为对象,研究其地表气温、湿度与基质温度、水分等特征及其关系。结果表明:浅沟侵蚀微生境地表气温日变化较大,不同侵蚀微生境垂直剖面温度日变化规律各有不同,早上温度均表现为由表层至下逐渐升高,中午除浅沟的温度随土层深度增加先下降后升高外,裸坡、细沟与堆积体均由表层至下逐渐降低;堆积体的地表湿度最大;基质含水率与毛管持水量均表现为堆积体>裸坡>浅沟>细沟;水热特征中温、湿度与基质水分特性之间存在一定的相关关系,其中,裸坡基质含水率与裸坡地表湿度之间呈极显著负相关(P≤0.01)。浅沟独特的水热分布特征可能是其植被定居困难的原因之一。因此,基于不同类型侵蚀微生境的水热变化规律研究结果,对风化矸石山上进行高效的植被恢复具有实际指导意义。
    综合评述
    少花蒺藜草生物生态学特征与综合防除策略
    周全来, 王正文, 齐凤林, 杨达志, 门红艳, 孙彪, 齐楠, 崔雪, 王永翠
    2021, 40(8):  2593-2600.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.013
    摘要 ( 0 )   PDF (563KB) ( 4 )  
    少花蒺藜草(Cenchrus pauciflorus)分布于辽宁省西北部、内蒙古自治区东部和吉林省南部三省交汇区,是恶性外来入侵物种之一,具有高抗逆性、高繁殖力、传播途径多样和高侵染力等特点,对草地产量、质量和生物多样性、畜牧业生产和人民生产生活造成严重影响,然而尚缺乏有效的防治手段。本文综述了少花蒺藜草生物学特性、生态学特性、传播途径、危害性和现有防除措施的最新研究进展,分析了现有防除措施存在的问题,提出了少花蒺藜草综合防除策略,并展望了未来理论研究与技术研发方向,旨在为我国北方少花蒺藜草防除提供科学依据。
    禾本科-豆科间作模式中作物产量和氮素利用的研究进展
    俞霞, 肖世豪, 李淑娟, 杨文亭, 黄国勤
    2021, 40(8):  2601-2609.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.027
    摘要 ( 0 )   PDF (560KB) ( 2 )  
    禾本科-豆科间作是传统农业中主要间作模式之一。近年来随着科学技术的迅猛发展和粮食生产的巨大需求,科学家们进一步挖掘了禾本科-豆科间作模式作物产量优势和氮素吸收利用的机制。本文对近十年来禾本科-豆科间作模式对作物产量和氮素利用的影响进行了归纳总结。从间作的时空生态位、种间竞争、根系互作、作物种类等角度,阐述了间作促进作物产量和氮素高效利用的有效机制;同时提出了禾本科-豆科间作模式中应加强根际土壤微生物群落与全程机械化、智能化研究。以期为进一步研究和应用禾本科-豆科间作种植模式提供一定的参考依据。
    生境对挺水植物生长的影响及其反馈作用机制综述
    方源, 谢培, 谭林, 孙妍晗, 朱书景, 乔飞
    2021, 40(8):  2610-2619.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.005
    摘要 ( 0 )   PDF (606KB) ( 4 )  
    湿地水生植物生态恢复是国内外广泛关注的热点。本文将影响挺水植物生长的生境条件分为三类:主要限制因子、重要约束因子以及一般影响因子。其中,水深对挺水植物不同生长阶段起着最主要的限制作用,不同生长阶段其需水量也不同,为主要限制因子;光照、温度、pH、营养盐、有机污染物、底质等对挺水植物生长影响也较明显,各生境因子存在一定的取值范围满足挺水植物最佳生长的需要,为重要约束因子;水流、水体盐度、水体重金属、生物因素适宜取值范围相对较大且作用程度较低,影响较小,属一般影响因子。同时,挺水植物生长对生境也起到净化水质、调节区域小气候、改良土壤、抑制藻类生长等作用。因此,在挺水植物管理方面应重视控制水深和外源污染输入,修复和改善挺水植物生境条件,合理构建挺水植物群落等。
    濒危鸟类中华秋沙鸭的研究进展
    鲁庆斌, 王伟波, 陈彦汲, 徐卫南, 杨淑贞
    2021, 40(8):  2620-2634.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.017
    摘要 ( 0 )   PDF (821KB) ( 2 )  
    中华秋沙鸭(Mergus squamatus)是全球范围内的濒危物种,起源悠久。本文分析了中华秋沙鸭的研究现状。结果表明:(1)数量分布:俄罗斯远东地区承载了中华秋沙鸭繁殖群体的主体,而我国承载了中华秋沙鸭越冬群体的主体。(2)生境选择:森林要素、水域特征、隐蔽性是中华秋沙鸭生境选择的3个核心要素。(3)行为学:行为习性主要受温度、性比、集群特征等因素影响。(4)繁殖生态:营巢条件是限制中华秋沙鸭种群繁殖的重要因子之一。(5)濒危机制:致危因素有遗传多样性、自身习性等,也受种间胁迫,但人类活动是主要威胁因素。(6)保护策略:宜结合物种习性对其生境进行优化,构建保护网络。总体来说,目前的研究主要集中于生态学及相关领域,形成了对中华秋沙鸭的基础认知,但不少结论相互矛盾或处于猜测阶段。建议从越冬地忠实度、水域特征、求偶交配时间等几方面开展研究;同时,应用新的技术和思路,多学科结合,以加深对中华秋沙鸭的全面理解,最终促进对这一珍稀物种的有效保护。
    技术与方法
    基于结构方程模型的森林健康评价
    曹小玉, 委霞, 赵文菲, 李际平
    2021, 40(8):  2635-2647.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.018
    摘要 ( 0 )   PDF (1986KB) ( 12 )  
    指标权重是影响森林健康评价结果的关键因素。探索更科学的指标权重确定方法,为森林健康评价提供全新的思路,也为提升森林评价结果的公认性提供理论依据和方法基础。将林分作为研究尺度,以研究区杉木纯林、杉木混交林和天然次生林3种典型森林为研究案例,依据复杂系统思想构建森林健康评价指标体系,将森林组织结构、生产力、土壤状况和稳定性4个准则层因子作为一阶因子,森林健康作为4个要素的二阶因子,依据传导机制建立森林健康评价结构方程模型进行指标权重确定,并对其健康进行评价。结果表明:1)构建的森林健康评价结构方程模型平均绝对适配度指数χ2/df为1.793,介于1~3,RMSEA为0.079,增值适配度指数CFI、NFI和TLI的数值分别为0.943、0.908和0.929,假设模型与观测数据适配,综合来看模型整体拟合效果良好,可满足研究需要。2)森林健康评价体系中4个准则层因子——生产力、组织结构、稳定性和土壤状况的权重分别为0.2515、0.2263、0.2277和0.2944,说明土壤状况是决定森林健康的关键要素。3)研究区3种森林健康评价的综合分值处于2.1772~4.1708,健康等级集中在健康、亚健康和中健康3种状态,总体上,3种森林的健康等级为天然次生林>杉木混交林>杉木纯林。结构方程模型具有充分提取原始数据信息和克服多重共线性影响等方面的优势,采用结构方程模型进行森林健康评价指标的赋值思路是科学合理的,可为森林健康评价提供一个全新的思路,研究区3种森林的健康评价结果较客观地反映了3种森林的健康现状。
    一株富硒菌的鉴定及富硒条件优化
    万鹰昕, 张静, 张子轩, 郭子真, 彭田
    2021, 40(8):  2648-2655.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.001
    摘要 ( 0 )   PDF (1975KB) ( 1 )  
    微生物在硒的生物和环境循环中扮演着重要角色,许多微生物能将Se(IV)和Se(VI)还原为低毒的Se(0)并形成纳米硒微粒,这些生物源的纳米硒微粒在环境修复、生物传感器和医学等领域有着广泛的应用前景。研究天然富硒菌的富硒条件对于富硒微生物的应用具有重要意义。本研究利用16S rDNA测序、生理和形态特征对实验室保存的富硒菌WNJ40进行菌种鉴定,并通过扫描电镜(SEM)观察亚硒酸钠对菌株的影响,同时在单因素实验的基础上,应用响应面法对富硒菌株的富硒条件进行方法设计、优化并验证富硒方案。结果表明:富硒菌株WNJ40经鉴定为变形菌门γ变形菌纲肠杆菌目肠杆菌科的Serratia marcescens。SEM分析表明,菌株WNJ40在含亚硒酸钠的培养基中生长能产出直径在100~800 nm的球形微粒聚集体。响应面法优化后的最佳富硒发酵条件为:接种量8%,转速120 r·min-1,培养时间为58 h,在此优化条件下,菌株富硒量为248.70 mg·L-1,较优化前提高了22.74%,为菌株的应用提供了理论和实践基础。
    智能手机图像参数与玉米氮素营养状况关联解析
    魏雪, 贾彪, 兰宇, 马胜利, 马健祯, 蒋鹏, 孙权
    2021, 40(8):  2656-2664.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.034
    摘要 ( 0 )   PDF (2622KB) ( 1 )  
    发展便携的作物氮素营养诊断方法,可以有效监测玉米营养状况,精准实现氮肥施用量推荐,快速完成水肥一体化条件下滴灌玉米各生育时期氮肥追施。本研究利用智能手机照相技术获取2年不同施氮量下玉米四叶期至乳熟期冠层RGB图像,计算得到7种通用的色彩参数,分析色彩参数与植株氮浓度(NP)的相关关系,构建植株氮浓度与手机图像色彩参数模型,利用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均相对误差(nRMSE)进行模型精度评价。结果表明:玉米植株氮浓度随施氮量增加而增加;六叶期植株氮浓度与图像蓝光标准化值(NBI)呈显著正相关,与归一化差异黄度指数(NDYI)呈显著负相关;抽雄期植株氮浓度与图像绿光标准化值(NGI)、红绿蓝植被指数(RGBVI)、归一化差异黄度指数(NDYI)均呈极显著负相关,与蓝光标准化值(NBI)呈极显著正相关;六叶期植株氮浓度与色彩参数NDYI拟合效果最优,决定系数为0.796和0.821(2年),变异系数为2.14%和2.32%;抽雄期植株氮浓度与色彩参数NBI拟合最优,决定系数为0.836和0.773,变异系数为2.49%和2.21%;六叶期植株氮素营养诊断模型为NP=5.38×NDYI-1.09R2=0.736);抽雄期植株氮素营养诊断模型为NP=2.07×103×NBI3.31R2=0.791);模型检验结果R2分别为0.734、0.790,RMSE为0.363、0.746,nRMSE为1.52%、4.01%,均方根误差和标准均方根误差较小,预测模型精度较高,因此,利用智能手机图像参数可定量估测宁夏滴灌玉米植株氮浓度,为作物氮素营养诊断提供理论参考。