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    2016年 第35卷 第12期    刊出日期:2016-12-10
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    2016, 35(12):  0. 
    摘要 ( 187 )   PDF (482KB) ( 37 )  
    研究报告
    长白山森林景观历史重构的种源区划分及验证
    周胜男1,2,梁宇1*,贺红士3,4,吴志伟1
    2016, 35(12):  3137-3147. 
    摘要 ( 407 )   PDF (2090KB) ( 138 )  
    为了研究当前长白山森林植被分布和演替进程坡向差异形成的机理,重构了800年前长白山火山大喷发后的森林植被演替动态,强调种子传播在火山灰裸地上森林植被演替中的作用。火山喷发后,种源区是没有受到破坏的原始森林生态系统,在不考虑外界干扰的理想情况下,其森林结构和功能长期保持相对稳定状态,并为火山灰裸地上的植被恢复提供种子。本文综合前人研究结果,划分了长白山火山大喷发后的火山灰裸地的范围,并把火山灰裸地外围宽15 km的区域定义为种源区。为了论证种源区是一个稳定的森林生态系统,同时为火山灰裸地上的森林景观重构奠定基础,本文应用空间直观森林景观模型LANDIS PRO 7.0模拟种源区800年的森林地上生物量和树种分布面积的动态变化,用森林调查数据和文献数据对模型结果进行校验和验证。结果表明,种源区的森林地上生物量在阔叶红松林带和云冷杉林带以及整个景观水平上保持稳定波动状态。阔叶红松林带和云冷杉林带主要树种的模型初始化生物量以及景观水平上长期模拟的生物量在野外调查和文献研究的结果范围内。拟合优度检验值〖AKe-〗(%)、MAE(%)、RMSE(%)和ME均小于10,模型初始化生物量和长期模拟结果与野外调查和文献研究的结果差异较小。合理划分种源区并对其模拟结果进行校验和验证,对种源区的森林生态系统进行有效的稳定性分析,有助于提高火山灰裸地上森林植被演替模拟的准确性,对正确解释当前长白山各坡向森林植被分布规律和演替进程的差异、预测未来长白山森林植被演替动态具有重要意义。
     
    珠江流域中上游防护林冠层结构对林下植被的影响
    谭一波1,2,3,何琴飞1,2,3,郑威1,2,3,彭玉华1,2,3,侯远瑞1,2,3,何峰1,2,3,申文辉1,2,3*
    2016, 35(12):  3148-3156. 
    摘要 ( 291 )   PDF (1178KB) ( 47 )  
    防护林林下植被对水源涵养、土壤保育和提升生态服务功能具有重要意义。以珠江流域中上游广西都安县5种典型珠江防护林(桉树、任豆、马尾松人工纯林,马尾松+荷木人工混交林和青冈栎天然林)为研究对象,应用半球影像技术获取林分冠层结构(林冠开阔度CO和叶面积指数LAI)和林下光环境指标(林下直射光、林下散射光和林下总光照),并分析两组指标之间的关系及其对林下植被特征的影响。结果表明:1)马尾松+荷木混交林较人工纯林更有利于林下灌木层植被多样性的维持。2)各林分冠层结构与林下光照指标极显著相关(P<0.001),冠层结构对林下散射光的影响比对林下直射光大。3)CO和林下光环境指标与灌木层物种丰富度(S)和多样性指数(H)呈极显著负相关(P<0.001),较高的林下光照不利于林下灌木层植被多样性的维持。冠层结构是影响林下灌木层植物多样性和更新的关键因素,而灌木层和草本层种间竞争可能是影响物种多样性的另外一个重要因素。人工纯林改造和结构调整中,对乔木层可通过适当补植伴生树种,增加林下郁闭度,促进灌木层物种发育;对草本层可适度降低单优草本优势度,为灌木和幼苗更新提供空间。
     
    科尔沁沙丘-草甸相间地区黄柳和小叶锦鸡儿光合速率对光照强度和CO2浓度的响应
    吕扬,刘廷玺*,闫雪,段利民,张圣微,韩春雪
    2016, 35(12):  3157-3164. 
    摘要 ( 337 )   PDF (1783KB) ( 76 )  
    本文采用Li-6400光合作用仪对科尔沁沙丘-草甸相间地区固定沙丘低洼部位的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)群落和半流动沙丘阴坡上部的黄柳(Salix gordejevii Chang et Skv.)群落进行光响应曲线和CO2响应曲线的测定,然后通过直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型3种拟合模型对两种植物光合-光/CO2响应曲线进行拟合分析。结果表明:直角双曲线修正模型能更好地拟合植物光合速率随光强和CO2浓度变化的真实情况,并且计算出的最大净光合速率、光饱和点、CO2饱和点等光合参数都与实测值最接近;受不同生境的影响,两种植物的光合特性参数存在差异,小叶锦鸡儿存在较高的光饱和点(LSP)和较低的光补偿点(LCP),表现出对环境较强的适应能力,而黄柳的表观量子效率大于小叶锦鸡儿,所以对光能的转化效率高,低的暗呼吸速率使小叶锦鸡儿消耗更少的光合产物;在CO2饱和情况下,小叶锦鸡儿和黄柳的最大净光合速率(Pn max)分别达到了44.5、29.7 μmol·m-2·s-1,为光饱和下的3.98和1.87倍。CO2浓度高的生境更能促进黄柳生长,而小叶锦鸡儿在较低的CO2浓度下能进行光合作用形成有机物的积累,同时小叶锦鸡儿有较高的羧化效率,表现出较强的CO2同化能力。
    毛竹林扩展过程中主要群落结构指标的变化特征
    刘希珍,范少辉*,刘广路*,彭超
    2016, 35(12):  3165-3171. 
    摘要 ( 304 )   PDF (635KB) ( 47 )  
    以竹-阔、竹-杉、竹-荒界面为研究对象,采用样带调查的方法对毛竹(Phyllostachys edulis)扩展过程中主要群落结构指标进行了研究,结果表明:随着毛竹向阔叶林扩展,毛竹胸径、生物量、叶面积指数、凋落叶现存量、C、N、P含量及C∶P、N∶P降低;毛竹向杉木林扩展,扩展前沿的毛竹胸径和生物量较低,扩展中段毛竹的胸径和生物量较高,叶面积指数、凋落叶现存量和C、N含量随着毛竹比例的增加而降低,凋落物P含量和凋落物C∶P和N∶P随着毛竹比例的增加而增加;毛竹向撂荒地扩展,胸径、生物量、叶面积指数和凋落物量随着毛竹立竹度的增加而增加,凋落物C、N、P含量降低,C∶P、N∶P增加。综上所述,毛竹在向阔叶林、杉木林和荒地扩展时,胸径和生物量、叶面积指数和凋落物数量和质量都发生了适应性改变。其中,毛竹向阔叶林扩展时,通过增大个体胸径和叶面积指数来适应竞争环境,扩展前沿较多的凋落物量和较高的C、N、P含量,增加了养分归还潜力,会进一步促进毛竹的生长;毛竹向杉木林扩展时,通过增加叶面积指数来适应竞争环境,随着毛竹林的扩展毛竹胸径增加、凋落物C∶P、N∶P增加,毛竹生长受到P的制约减弱;毛竹向撂荒地扩展,通过减小个体大小、降低叶面积指数来适应撂荒地相对极端的环境条件,随着毛竹的扩展个体胸径增加,凋落物量增多,P含量和N∶P增加。
    土壤动物对四川盆地四种树种凋落叶在不同物候时期可溶性碳和氮动态的影响
    廖姝1,2,杨万勤1,2,彭艳1,2,李俊1,2,谭羽1,2,谭波1,2,吴福忠1,2*
    2016, 35(12):  3172-3182. 
    摘要 ( 332 )   PDF (1421KB) ( 79 )  
    采用凋落物分解袋法,研究了土壤动物对四川盆地4种典型树种\[油樟(Cinnamomum longepaniculatum)、马尾松(Pinus massoniana)、麻栎(Quercus acutissima)和柳杉(Cryptomeria fortune)\]凋落叶在分解第一年(2013年11月—2014年10月)不同物候时期可溶性有机碳(DOC)和总可溶性氮(TDN)浓度动态的影响。结果表明,4种凋落叶均表现出DOC浓度降低、TDN浓度升高的趋势。土壤动物显著降低了凋落叶DOC含量而增加了TDN含量,且此现象分别在马尾松和柳杉凋落叶中最为明显。土壤动物对凋落叶中DOC含量的影响在叶衰期更明显,而对TDN含量的影响在秋末落叶期更明显。这些结果说明,土壤动物显著影响凋落叶分解过程中可溶性碳、氮动态,这为认识凋落物分解过程中氮固持现象提供了一定的理论依据。同时,土壤动物在生长季节降低凋落叶可溶性氮浓度,可能有利于满足植物在生长季节对养分的需求。
    山西太岳山不同林龄华北落叶松林土壤微生物特性
    吴然,康峰峰,韩海荣*,程小琴,周文嵩,王泺鑫,陈晶,田平
    2016, 35(12):  3183-3190. 
    摘要 ( 251 )   PDF (549KB) ( 81 )  
    本文以山西太岳山3个林龄(18、35和51年生)华北落叶松林为对象,研究其土壤微生物生物量、土壤真菌群落结构多样性特征,并利用通径分析,探讨土壤和凋落物养分含量对土壤微生物的影响。结果表明:随着华北落叶松林年龄的增加,土壤微生物生物量碳逐渐增加,微生物生物量碳占其与可溶性有机碳之和的比例也逐渐增加;土壤微生物生物量碳/氮比在51年生华北落叶松林中最大(13),约为其他两个林龄华北落叶松林的1.6倍;土壤微生物碳熵在35年生华北落叶松林中最低(1.5%),在18年生华北落叶松林中最高(2.8%)。土壤微生物生物量氮、真菌Shannon指数、土壤和凋落物碳/氮比在不同林龄华北落叶松林中的变化趋势均为35年生>18年生>51年生。通径分析结果表明,真菌群落结构多样性对土壤微生物生物量碳有较大的直接作用,凋落物自身化学组成对土壤微生物生物量氮有显著影响,土壤碳/氮比和微生物生物量碳/氮比是调控真菌群落结构多样性的直接因素。总的来说,35年生华北落叶松林的土壤有机碳活性最小,土壤碳库稳定性较好,养分状况优于另外两个林龄华北落叶松林。
    城市不同森林土壤溶解性有机碳和微生物生物量碳特征
    陶晓,樊伟,杨春,王泽夫,徐小牛*
    2016, 35(12):  3191-3196. 
    摘要 ( 358 )   PDF (567KB) ( 50 )  
    土壤溶解性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)在生态系统碳循环中发挥重要作用。为了解城市森林土壤DOC含量和MBC特征及影响因素,本研究以合肥市城市森林为对象,分析不同植被类型(水杉、香樟、雪松)土壤DOC、MBC年动态特征及影响因素。结果表明:植被类型对土壤DOC含量影响显著(P<0.05),0~30 cm土壤DOC含量年均值为水杉林(80.35 mg·kg-1)>雪松林(60.13 mg·kg-1)>香樟林(43.36 mg·kg-1),且总体上随土层深度的增加而递减;水杉林、雪松林土壤DOC含量夏秋季高于冬季,而香樟林则6月含量最低;0~30 cm土壤MBC年均值大小依次为水杉林(412.84 mg·kg-1)>雪松林(358.85 mg·kg-1)>香樟林(283.40 mg·kg-1);不同植被类型土壤MBC总体上随土层深度增加而递减,且夏、秋季较高,冬季较低。相关分析表明:水杉林、香樟林土壤DOC、MBC与有机碳显著正相关(P<0.01),而雪松林土壤DOC、MBC与根量呈显著正相关(P<0.01),表明雪松林根系分泌及分解转化是其土壤活性碳的重要来源。
    黄土高原灌丛对人工油松幼树生长的影响
    韩兵兵,王孝安*,李静,王丽娟,原志坚
    2016, 35(12):  3197-3204. 
    摘要 ( 242 )   PDF (658KB) ( 117 )  
    为探讨灌丛对人工油松幼树生长的影响,以黄土高原灌丛边缘、灌丛中和砍伐释放区3种生境中的9年生同龄油松(Pinus tabuliformis)幼树种群为研究对象,分析了人工油松幼树的冠形特征以及当年主干、枝条和针叶的生长状况。结果表明:(1)人工油松幼树的株高在灌丛边缘、灌丛中和砍伐释放区间差异不显著,冠幅、树冠率、着生绿叶年限、基径表现为灌丛边缘>砍伐释放区>灌丛中,而枝下高与其相反。幼树的冠形特征在砍伐释放区与灌丛中差异不显著。(2)高出灌丛的油松幼树当年生长量与灌丛边缘个体差异不显著;当人工油松幼树低于灌丛时,灌丛不利于油松幼树当年主干及枝叶的生长;砍伐释放(人工抚育措施)减小了灌丛对油松幼树生长的不利影响。(3)灌丛中的油松幼树通过对树冠下层枝叶的自然整枝来减少不必要的营养消耗,进而改变植株的冠形特征。(4)当灌丛对人工油松幼树产生遮阴效应时,幼树将大部分干物质用于主干和枝条长度的生长,在枝条水平上增大叶的生物量比例,增大比叶面积,以适应弱光环境。
    松嫩草地草本植物生物多样性:物种多样性和功能群多样性
    范高华1,2,神祥金1,李强1,宋彦涛3,周道玮1,黄迎新1*
    2016, 35(12):  3205-3214. 
    摘要 ( 318 )   PDF (920KB) ( 100 )  
    生物多样性对生态系统功能有重要的影响。作为生物多样性研究的重要方面,物种多样性和功能群多样性引起了生态学者的广泛关注。目前,有关松嫩草地的生物多样性一直缺乏全面而系统的研究。本研究通过对松嫩草地42种植物群落(涉及427个物种)的调查,全面探究了松嫩草地草本植物的生物多样性。从整体上看,松嫩草地主要以禾本科、菊科、豆科植物为主。松嫩草地优势种地上生物量在群落中占绝对优势,其地上生物量与群落地上生物量之间呈极显著正相关(R2=0.904)。不同群落之间物种多样性指数差异很大,其中最主要群落——羊草群落物种丰富度指数(2.6)最小。同时,松嫩草地不同功能群多样性指数之间差异明显,C4禾草为优势种的群落功能群多样性指数明显高于C3禾草为优势种的群落。松嫩草地功能群多样性与物种多样性之间呈极显著正相关(P<0.01),功能群多样性在一定程度上能够指示松嫩草地生态系统的生物多样性。
    安太堡露天煤矿不同复垦模式下草本植物优势种生态位
    原野1,赵中秋1,2*,白中科1,2,王怀泉1,徐志果1,牛姝烨1
    2016, 35(12):  3215-3222. 
    摘要 ( 349 )   PDF (564KB) ( 65 )  
    土地复垦是露天煤矿生态系统恢复和重建的重要措施,不同土地复垦模式下草本植被群落特征不同。采用样方法对安太堡露天煤矿不同复垦模式下永久性固定样地进行草本植被调查,在群落组成和多样性分析的基础上运用生态位宽度和生态位重叠分析了不同复垦模式样地\[WⅠ(白杆+青杆+沙棘)、SⅠ(刺槐+油松)、SⅢ(刺槐+榆树+臭椿)\]草本优势种生态位特征。结果表明:研究区草本植物以菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceae)和豆科(Leguminosae)为主,从群落多样性角度来看,WⅠ样地物种组成最丰富。从群落演替角度来看,研究区草本植物呈现出一年生向多年生、旱生向中旱生演替的趋势。鹅观草(Roegneria kamoji)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)、剪股颖(Agrostis matsumurae)是研究区最重要的优势种。优势种生态位宽度与重要值呈显著正相关,但各优势种在3个样地的生态位宽度和重要值差异显著。这可能与复垦模式、立地条件及种的生理、生态学特性有关。此外,研究区生态位宽度大的种间生态位重叠值较大,生态位宽度较小的种间生态位重叠值较小。
    安太堡露天煤矿植被恢复区物种天然更新时空动态
    张青1,毕润成1,吴兆飞2,赵冰清2,白中科3,4,郭东罡2*
    2016, 35(12):  3223-3232. 
    摘要 ( 263 )   PDF (3085KB) ( 48 )  
    以安太堡露天煤矿植被恢复区1 hm2“刺槐+榆树+臭椿混交模式”长期固定监测样地为研究平台,基于2010年和2015年两次样地调查数据,对植被恢复过程中主要更新物种的数量特征进行分析,以期为揭示人工重建植被天然更新的发生发展规律及可持续经营提供科学依据。研究表明:2010—2015年,样地内幼苗个体数由4216株增加为11177株,幼树个体数由687株增加为727株,幼苗幼树增加的数量主要是榆树和臭椿的贡献。幼苗存活率榆树>臭椿>刺槐,幼树存活率榆树>刺槐>臭椿;样地内幼苗在0~20 m尺度上均呈聚集分布,且聚集程度随研究尺度的增加而降低;幼树在小尺度(0~5 m)上表现为聚集分布,在其他研究尺度上则为随机分布;无论在群落水平还是物种水平,幼苗幼树高度和生物因子共同影响幼苗幼树的存活;在安太堡露天煤矿植被恢复区物种天然更新过程中,存在一定的密度制约效应。
     
    黄土区露天煤矿排土场植被恢复的水肥响应
    谷裕1,王金满1,2*,王洪丹1,刘鹏1,曹振环1,李博1
    2016, 35(12):  3233-3241. 
    摘要 ( 246 )   PDF (1517KB) ( 50 )  
    矿区复垦植被与排土场土壤环境之间存在着复杂的交互关系,两者相互依存且制约;特别是土壤肥力和水分与植被恢复关系密切。因此,如何实现复垦植被与土壤水肥协调发展以促进生态系统的改善是矿区生态恢复的核心问题。为此,本文选择山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场,通过典型样地调查方法来分析露天煤矿排土场土壤水肥特性与复垦植被因子之间的关系,同时构建耦合协调度模型来定量分析土壤水肥因素对植被生长的影响,并判断土壤水肥与复垦植被的协调程度。结果表明:在0~40 cm的土层中,土壤含水量随着深度的增加而增大,土壤有机质和全氮的变化趋势与之相反;土壤肥力特性相对于土壤含水量对复垦植被生长的影响更大;土壤水肥环境与复垦植被之间的耦合协调关系皆为基本协调。在土壤养分贫瘠且生态环境恶劣的黄土高原矿区,改善土壤肥力状况、筛选适宜的植被复垦模式及控制植被密度是生态重建的关键。本研究可为黄土区露天煤矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据和参考。
    树皮对空气颗粒物的吸附能力
    徐晓梧1,宝乐1,莫莉2,徐彦森3,余新晓1*
    2016, 35(12):  3242-3249. 
    摘要 ( 376 )   PDF (1138KB) ( 30 )  
    植物树叶对去除空气颗粒物有重要作用,树皮也能吸附颗粒物,但植物的生物调节功能对树皮表面颗粒物的敏感性相对较低。本文对北京市常见的10种不同植物树皮的吸附能力进行了研究,测定了不同季节树皮对0.2~2.5、2.5~10和10~100 μm 3种粒径悬浮颗粒物的单位面积吸附量,并对不同树皮的吸附能力进行分类。结果表明:树皮整体吸附颗粒物量较大,平均达2182.07 μg·cm-2,其中10~100 μm大颗粒物起到主要作用,占到88%左右;0.2~2.5 μm和2.5~10 μm的小颗粒物吸附量各占6%。对于不同气象和污染条件,大颗粒物吸附量变化较大,小颗粒物则较小。主要表现为多雾霾、少风雨的季节吸附量较大,多降雨、多大风的季节吸附量较小。树皮表面吸附的颗粒物会有部分二次悬浮,部分被降雨去除,部分继续在树皮表面积累。不同树皮表面颗粒物吸附能力具有显著差异,其受树皮表面的结构和性质影响,主要分为4类:(1)强吸附能力、低水分、少脂质的较粗糙树皮;(2)弱吸附能力、高水分、多脂质的光滑树皮;(3)中等吸附能力、有裂纹或浅纵裂树皮;(4)对不同粒径颗粒物差异性吸附的开裂树皮。本研究证明了树皮可减少空气颗粒物,为今后通过城市绿地规划、减少空气颗粒物对人体的危害提供了相关的理论基础。
     
    喀斯特山地石灰土施用生物炭对刺槐幼苗生长和土壤特性的影响
    孙嘉曼1,2,卜晓莉1,2,吴永波1,2,薛建辉1,2*
    2016, 35(12):  3250-3257. 
    摘要 ( 293 )   PDF (569KB) ( 71 )  
    生物炭是生物质在缺氧或低氧环境中经热裂解后产生的富炭固体产物,近年来作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂等备受关注。本研究采用盆栽试验方法,在喀斯特山地石灰土中施用4种不同比例(生物炭/土壤质量比:1%、2.5%、5%和10%)的3种生物炭(稻壳炭RHB、棉花秸秆炭CSB和木炭WCB),研究了生物炭对喀斯特山地石灰土pH值、毛管持水量、有机质和有效养分含量以及刺槐(Robinia pseudoacacia L.)出苗期(45 d)生长性状和根系参数的影响。结果表明:生物炭处理可促进刺槐苗期根系发育和生长。与对照(CK)相比,RHB2.5处理刺槐幼苗总根长、总表面积、0~0.6、0.6~1.2、1.2~1.8 mm直径范围内的根长分别显著增加了198%、125%、287%、209%、146%;RHB5和WCB2.5处理刺槐幼苗根系活力分别显著提高了36%和32%;CSB10处理刺槐幼苗株高、地径、地上生物量、总生物量分别显著增加了30%、6%、147%、118%;CSB5处理刺槐幼苗根冠比显著降低了57%。同时,生物炭处理有利于改善石灰土水分与养分供应状况,且随着施用量增加,改良效果不断加强。与CK相比,RHB10、CSB10和WCB10能分别使土壤有机质含量增加25%、195%和68%;碱解氮含量增加49%、105%和45%;有效磷含量增加114%、766%和115%;速效钾含量增加170%、27%和89%;RHB1和WCB10分别使土壤pH值提高1.22%和1.48%。因此,施用生物炭可改善喀斯特山地石灰土土壤质量,促进刺槐苗期根系发育和生长,对改良喀斯特石灰土和恢复植被具有重要意义。
    元宝枫幼苗生长和光合特性对硬化地表的响应
    陈媛媛1,2,江波3,王效科1*,李丽1,2
    2016, 35(12):  3258-3265. 
    摘要 ( 250 )   PDF (617KB) ( 51 )  
    以北京典型绿化树种元宝枫(Acer truncatum)幼苗为试验对象,设置透水硬化地表、不透水硬化地表和对照(自然地表)3种地表类型,分析了元宝枫幼苗主要生理生态指标和生长指标对硬化地表的响应特征。结果表明:相比于对照,2种硬化地表引起地表温度显著升高,元宝枫幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tr)、光合色素含量、光系统II光化学有效量子产量(Fv′/Fm′)、PSII实际光量子效率(ФPSII)、光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qp)及最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(AQY)和光饱和点(LSP)均下降,叶片丙二醛(MDA)含量增加,株高和基径降低。硬化地表引起地表温度升高,对元宝枫幼苗生长造成了热胁迫,严重伤害了植物光系统II,光合电子传递被限制,减少了植物叶片的光合作用,抑制了植物生长。与不透水地表相比,透水地表粗糙度和孔隙度较高,增加了透水地表的热储存和热传导能力,地表温度显著升高形成的热胁迫对植物的生理伤害和生长影响更大。因此,在城市建设中,应考虑降低硬化地表的温度,以缓解城市绿化树种可能受到的热胁迫。
    持续干旱胁迫下外源精胺对红椿幼苗的形态与生理调节效应的影响
    刘球1,2*,李志辉1,吴际友2,杨硕知2,吴志华3,李艳1
    2016, 35(12):  3266-3272. 
    摘要 ( 262 )   PDF (705KB) ( 54 )  
    为了掌握持续干旱胁迫下外源精胺(Spm)对红椿幼苗的形态和生理调节效应,本研究以2年生红椿盆栽幼苗为试验对象,在人工遮雨棚中开展干旱胁迫及外源精胺调节试验,试验设置4个持续干旱胁迫处理:(1)对照(土壤相对含水量45%~50%,每天浇水至饱和状态,CK);(2)轻度干旱胁迫(土壤相对含水量30%~38%,持续干旱7 d);(3)中度干旱胁迫(土壤相对含水量25%~30%,持续干旱14 d);(4)重度干旱胁迫(土壤相对含水量20%~25%,持续干旱21 d)。然后,连续3天对轻度、中度和重度干旱胁迫处理喷施外源Spm(浓度为1 mmol·L-1)进行修复调节,并正常管护5天。结果表明:喷施Spm对重度干旱胁迫下植株形态损伤的修复速度远低于轻度和中度干旱胁迫植株;在对照、轻度干旱胁迫(或中度、重度)以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片相对含水量和叶绿素含量均差异极显著(P<0.01);在对照、中度干旱胁迫(或重度)以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片相对电导率均差异极显著(P<0.01);在对照、轻度干旱胁迫以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片MDA含量和POD含量差异显著(P<0.05);在对照、重度干旱胁迫以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片MDA含量和POD含量差异极显著(P<0.01);在对照、重度干旱胁迫以及喷施外源Spm调节三者之间,红椿幼苗叶片游离脯氨酸含量差异极显著(P<0.01);喷施1 mmol·L-1 Spm可修复红椿在遭受干旱胁迫时造成的形态和生理损伤并提高植株的持续抗旱能力,其修复作用对轻度和中度干旱胁迫更为显著。
    淹水对灰化苔草幼苗生长及抗氧化物酶活性的影响
    曹昀1*,郑祥2,杨阳3,陈冰祥1,国志昌1,吴海英1
    2016, 35(12):  3273-3278. 
    摘要 ( 300 )   PDF (559KB) ( 31 )  
    淹水是影响湿地植物生长繁殖及种群分布的重要因素。为明确淹水对植物生长及生理特性的影响,本研究以灰化苔草(Carex cinerascens)幼苗为研究对象,设对照(常规浇水)、全淹水、1/2淹水和1/4淹水4种处理,测定其在不同淹水条件的形态指标(株高、萌发数)和生理指标(SPAD、MDA、SOD、POD和CAT)的变化。结果表明:淹水胁迫会抑制灰化苔草幼苗生长,表现为株高降低,叶缘发黄;淹水对灰化苔草根茎的萌发也有影响,适度的淹水有利于其萌发;淹水导致灰化苔草幼苗叶片的相对叶绿素含量降低,抑制其光合作用;淹水胁迫加剧灰化苔草叶片的膜脂过氧化程度,促使丙二醛含量增高,对应的抗氧化物酶POD、CAT和SOD含量升高,说明淹水胁迫会破坏植物体内活性氧的产生与清除系统之间的动态平衡;淹水胁迫将加剧膜脂过氧化作用,抑制灰化苔草的正常生长,同时又会加速产生抗氧化物酶来抵抗淹水胁迫带来的不利影响。
    水氮互作对菘蓝光合生理及药材质量的影响
    张珂,王艺蓉,赵宇隆,唐晓清*,王雨
    2016, 35(12):  3279-3285. 
    摘要 ( 368 )   PDF (671KB) ( 69 )  
    通过避雨盆栽方式,采用二因素裂区试验设计,以菘蓝的叶绿素含量、光合参数、叶内靛蓝与靛玉红含量、根内蛋白、多糖以及(R,S)告依春含量等为指标,研究水氮互作对菘蓝光合生理及药材质量的影响,为菘蓝的优质栽培提供理论参考。结果表明:水氮互作能显著影响菘蓝的光合生理与药材质量,其中中度淹水与高氮水平(W2N3)的叶绿素含量、正常供水中氮水平(W0N2)的净光合速率(Pn)与气孔导度(Gs)、正常供水低氮水平(W0N1)的胞间二氧化碳浓度(Ci)与轻度淹水中氮水平(W1N2)的蒸腾速率(Tr)为各处理中的最大值,可见中氮N2水平下菘蓝叶片的光合作用和蒸腾作用得到加强;根内的(R,S)告依春含量在中度淹水高氮水平(W2N3)处理时、多糖含量在轻度淹水中氮水平(W1N2)处理时均最高;中度淹水不施氮(W2N0)处理时根内蛋白含量、根与叶的总氮含量、叶内靛蓝和靛玉红含量均为各处理中的最大值,说明短期的中度淹水使菘蓝体内的次生代谢被激活,使其叶内与根内的活性成分含量增加。
    生理成熟期高温高湿胁迫对春大豆种子生理特性及种子劣变相关基因GmSbh1表达的影响
    舒英杰1,2,周玉丽1,陶源2,胡能兵1,黄守程1,何庆元1,时侠清1*
    2016, 35(12):  3286-3292. 
    摘要 ( 229 )   PDF (732KB) ( 57 )  
    以种子田间劣变抗性品种“湘豆3号”和不抗品种“宁镇1号”春大豆为试材,研究了生理成熟期高温高湿胁迫\[T:40±2 ℃/30±2 ℃、RH 95±5%/70±5%、10 h/14 h(昼/夜),CK:30±2 ℃/20±2 ℃、RH 75±5%/70±5%、10 h/14 h(昼/夜)\] 1、5、10、16、24、48、96和168 h对种子萌发、膜脂过氧化、渗透调节物质(脯氨酸和可溶性糖)含量、细胞膜保护酶系(SOD、POD、CAT)活性以及种子劣变相关基因GmSbh1表达的影响。结果表明:高温高湿胁迫后,发芽势和发芽率呈下降趋势,短时间胁迫(<10 h)下降不明显,胁迫24 h后下降显著,各胁迫时间点,不抗品种下降的幅度大于抗性品种;种子细胞膜透性增加,发生膜脂过氧化作用,胁迫5 h后膜脂过氧化作用加剧;相同胁迫时间下,“湘豆3号”的膜脂过氧化程度显著小于“宁镇1号”;种子中的脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量明显增加,处理显著高于对照;各胁迫时间点,与对照相比,“湘豆3号”的Pro含量上升的幅度显著高于“宁镇1号”,可溶性糖含量上升的幅度两品种间差异不明显;随胁迫时间的延长,处理组细胞膜保护酶系活性先升高后降低,对照组酶活性变化不大,各胁迫时间点处理显著高于对照;与对照相比,胁迫后“湘豆3号”种子的酶活性升高幅度大于“宁镇1号”,且“湘豆3号”在胁迫后维持高水平酶活性的时间长于“宁镇1号”;“宁镇1号”种子劣变相关基因GmSbh1呈上调表达趋势,“湘豆3号”呈下调表达趋势。由此认为,春大豆种子田间劣变抗性的生理与分子机制可能与细胞膜透性增加、膜脂过氧化作用加剧、渗透调节物质含量增加、抗氧化酶活性降低及种子田间劣变抗性相关基因GmSbh1的差异表达有关。
     
    大豆镉运输相关GmNramp1基因的克隆与表达
    李楠1,2,高振蕊1,2,张晓娜1,2,崔敏龙1*
    2016, 35(12):  3293-3298. 
    摘要 ( 222 )   PDF (5729KB) ( 43 )  
    土壤主要污染物中的重金属镉(Cd)已被列为优先关注污染物以及人类致癌物之一,会影响农作物的生长发育,并且可以通过食物链进入人体,影响人类健康。已有研究表明,在模式植物拟南芥和水稻中,Nramp蛋白家族在重金属镉吸收转运和调控过程中起到了关键作用,但在大豆中尚未有该基因参与重金属镉吸收和转运的报道。通过大豆数据库的分析,发现了一个Nramp家族基因,命名为GmNramp1(Glyma07g02680)。RT-PCR分析结果表明,在不同时间75 μmol·L-1 CdCl2处理的大豆根、子叶、胚轴和叶中GmNramp1基因均下调表达,而且在Cd处理的根系转录组测序分析中也得到了相似的结果。这些结果说明,GmNramp1基因可能在大豆中参与Cd吸收或转运过程。该研究为大豆抗重金属育种提供理论基础和基因资源。
    不同密度下拟南芥的亲缘选择
    李洁1,2,王静3,徐兴良1,梁涛1,2*
    2016, 35(12):  3299-3305. 
    摘要 ( 240 )   PDF (856KB) ( 162 )  
    亲缘选择理论认为亲缘个体之间通过亲缘认知而相互合作以增加其适合度。前期的相关研究证实了一些植物物种之间具有亲缘选择作用,而且不同物种对亲缘选择的响应方式各有差异。但是,现有的试验物种较少,且未考虑其他环境因子的影响。为了验证拟南芥(Arabidopsis thaliana)不同生态型对亲缘选择的响应方式,本试验选取3个拟南芥生态型\[Columbia (Col)、Landsbergerecta (Ler)和Wassileskijia (Ws)\]作为研究对象,在3种密度条件下,通过测度植物表型特征(株高、莲座面积、叶面积和种子数等)和各构件生物量特征(根、茎、叶和种子生物量)在亲缘处理组和非亲缘组的差异,来探索密度对亲缘选择结果的影响。结果表明,拟南芥各生态型亲缘组与非亲缘组差异主要表现在地上部分,而地下部分在亲缘和非亲缘组并没有显著差异;3种生态型拟南芥对亲缘选择的响应方式不同,Col主要表现在种子生物量上,Ler主要表现在叶和茎生物量上,Ws主要表现在种子和茎生物量上;拟南芥不同生态型对亲缘选择的响应方式依赖于种植密度,密度是影响拟南芥亲缘选择表现的重要因素。
     
    不同种植环境夏玉米田节肢动物群落特征及稳定性
    柴正群1,2,可胜杰1,黄吉1,黄钰淼1,贾永超1,3,陶玫1,李强1,陈国华1*
    2016, 35(12):  3306-3314. 
    摘要 ( 231 )   PDF (633KB) ( 56 )  
    对云南普洱不同种植环境夏玉米田节肢动物群落进行调查,应用群落特征指数、群落稳定性和主成分分析法,对不同种植环境夏玉米田节肢动物群落特征、稳定性和主成分进行对比分析。结果表明,调查区夏玉米田共采集到节肢动物10174头,隶属2纲15目100科261种,其中单作地夏玉米田采集到节肢动物共计5604头,隶属2纲13目84科168种,混交地夏玉米田采集到节肢动物共计4570头,隶属2纲15目90科209种。与单作地夏玉米田相比,混交地夏玉米田节肢动物群落物种数、多样性指数、均匀性指数、丰富度指数、天敌物种数及个体数均较高;植食性昆虫个体数及其所占比例、优势集中性指数和优势度指数较低;群落较稳定;群落多样性、均匀性、丰富度等指数随时间变化波动较小;单作地夏玉米田中,刺吸昆虫个体数量和食叶昆虫物种数量是主导节肢动物群落变化的最主要因子;混交地夏玉米田中,寄生昆虫个体数量、捕食昆虫物种数量和刺吸昆虫个体数量主导了节肢动物群落的变化。
    PRDM16和BMP7基因表达量在中缅树鼩体重调节中的作用
    高文荣1,2,王政昆1,侯东敏1,朱万龙1*
    2016, 35(12):  3315-3322. 
    摘要 ( 375 )   PDF (705KB) ( 66 )  
    为探讨季节性环境变化下中缅树鼩PRDM16 (PR domaincontaining 16)和BMP7 (bone morphogenetic proteins 7)基因表达量对其生理适应性调节的作用,本研究测定了野外不同季节和实验室冷驯化条件下中缅树鼩的体重、静止代谢率(resting metabolic rate, RMR)、非颤抖性产热(nonshivering thermogenesis, NST)、摄食量、PRDM16和BMP7基因表达量的变化。结果表明:季节性变化过程中中缅树鼩的体重、RMR、NST、褐色脂肪组织(brown adipose tissue, BAT)重、白色脂肪组织(white adipose tissue, WAT)重和摄食量均是冬季显著高于夏季;中缅树鼩不同季节的PRDM16和BMP7基因表达量差异极显著,PRDM16表达量的季节变化趋势为:冬季>秋季>春季>夏季;BMP7表达量的季节变化趋势为:冬季>秋季>夏季>春季。冷驯化条件下,中缅树鼩的体重、RMR、NST、摄食量、BAT含量、大网膜WAT含量显著增加,PRDM16和BMP7基因表达量也显著增加。以上结果表明,中缅树鼩褐色脂肪细胞存在PRDM16和BMP7肌源性起源,即冬季或者低温条件下中缅树鼩PRDM16和BMP7表达量上调,促进褐色脂肪细胞形成,增加NST来弥补产热的不足,以适应冬季寒冷的环境。PRDM16和BMP7在中缅树鼩季节性产热调节和能量代谢中起着重要的作用。
    内蒙古大青山土庄绣线菊根围丛枝菌根真菌多样性
    赵敏1,峥嵘2,白淑兰1*,朱艳育1
    2016, 35(12):  3323-3328. 
    摘要 ( 289 )   PDF (573KB) ( 33 )  
    为探明内蒙古大青山不同生境中土庄绣线菊(Spiraea pubescens)根围丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)多样性特征,选择水磨村、小井沟、白石头沟3个地点采集土庄绣线菊根围土壤,采用湿筛倾析蔗糖离心法分离AMF孢子,根据形态学方法进行鉴定。结果表明:3个地点共分离鉴定出AMF 11属48种,其中2个未知种,Glomus属在3个地点中均占有绝对优势;水磨村孢子密度显著高于小井沟和白石头沟,水磨村和小井沟的Simpson指数和均匀度指数高于白石头沟。采用冗余分析(redundancy analysis,RDA)研究了土壤理化性质与AMF群落多样性的关系,表明土壤pH、有机C、速效K与AMF丰富度呈显著正相关,其中,pH对AMF丰富度影响最大,而碱解N和速效P与AMF丰富度呈显著负相关,速效P、碱解N与Simpson指数呈显著负相关。
    蚓粪对设施番茄连作土壤真菌群落结构的影响
    赵凤艳1,吴盼盼1,李天来2,熊孝楠1,杨丽娟1*
    2016, 35(12):  3329-3334. 
    摘要 ( 319 )   PDF (641KB) ( 71 )  
    采用设施内盆栽试验,探索蚓粪对番茄连作土壤真菌群落结构的调节效果。试验设计4个处理:蚓粪+化肥(EM)、鸡粪+化肥(CM)、化肥(CF)、不施肥(CK)。结果表明:(1)施加有机肥可显著升高连作土壤pH值,CM处理和EM处理分别升高至6.80和6.84,比CK升高了0.34和0.38,比CF降低了0.37和0.41;与其他3个处理相比,EM处理显著增加了土壤有机质、全碳和全氮,有机质比CM、CF和CK分别提高了2.41%、7.86%、9.60%,全碳分别提高了5.09%、7.67%、7.13%,全氮分别提高了7.14%、21.43%、18.57%。(2)施入蚯蚓粪后显著降低了真菌门级优势菌相对丰度,如担子菌门(Basidiomycota)比对照降低约18%,比化肥处理降低约14%,比鸡粪处理略有降低。(3)冗余分析结果表明,pH值对不同处理真菌群落结构影响最大,其次是全氮、有机质、碳氮比、碱解氮、速效钾、全碳和电导率,而含水量与速效磷对真菌群落结构无显著影响。因此,通过蚓粪处理番茄连作土壤可提高养分含量,显著降低优势真菌相对丰度,从而缓解了番茄连作障碍。
    宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄成熟采收期气候资源变化及其对葡萄品质的影响
    郑广芬1,2,王素艳1,2*,杨建玲1,李剑萍1,张晓煜1,马力文1,李欣1,2
    2016, 35(12):  3335-3343. 
    摘要 ( 402 )   PDF (967KB) ( 26 )  
    利用1981年以来宁夏贺兰山东麓气象资料,结合前人研究得出的优质酿酒葡萄气候资源阈值,重点研究了酿酒葡萄成熟采收期降水、气温日较差、水热系数、日照时数等气候资源变化的特点;在此基础上,分析了气候资源变化对酿酒葡萄品质的影响。结果表明:近35年来宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄成熟采收期主要气候资源发生显著变化,在20世纪90年代末期发生突变,突变后降水增多88%,各地9月降水量≥30 mm的出现几率达44%~71%,为突变前的2.8~4.2倍;9月上旬降水量≥10 mm出现几率为47%~65%,是突变前的1.4~1.7倍;各地降水日数增多55%~76%,持续3天以上的阴雨过程增多,持续时间增长;气温日较差减小1.4 ℃,各地气温日较差≤7.6 ℃的天气出现几率为17%~22%,是突变前的1.6~2.2倍;水热系数增加了0.26~0.37,增幅达60%~100%,水热系数≥0.57和≥0.63的出现几率分别是突变前的2.1~4.2倍、2.7~4.2倍;日照时数减少16%,日照时数<6.5 h的日数增加了3.9~5.3 d,增幅达53%~78%。贺兰山东麓酿酒葡萄成熟采收期阴雨寡照日数增多,气温日较差减少,水热配置不佳,可能导致酿酒葡萄糖分减少,含酸量增加,糖酸比下降,丹宁含量降低,也为葡萄霜霉病、白腐病的发生创造了有利条件。
     
    扎兰屯成吉思汗机场鸟类多样性与鸟击防范
    赵焕乐,王彤,杨帆,杨贵生*
    2016, 35(12):  3344-3352. 
    摘要 ( 179 )   PDF (549KB) ( 59 )  
    机场及其周边鸟类种类调查及其多样性研究对于新建机场开展鸟击防范工作具有重要意义。2015年1—12月,采用样线法和固定半径样点法对内蒙古扎兰屯成吉思汗机场及其周边8 km范围内的区域进行鸟类多样性调查。调查期间记录到鸟类82种,隶属于15目31科。根据对鸟类的群落结构分析:机场围界内春季的鸟类多样性指数(0.740)和均匀度指数(0.819)最高;冬季的优势度(0.683)最高;夏季的平均密度(2.83 ind·hm-2)最高。机场围界外:夏季湿地的多样性指数最高,为1.576;冬季的草地均匀度指数最高,为0.902;冬季的居民区优势度最高,为2.113;春季的湿地平均密度最高,为28.60 ind·hm-2。本文综合鸟类的体积、数量、出现次数、飞行高度、与机场的距离、出现的样带数以及是否集群7个因子对鸟类的危险值重新赋值并计算得出危险值,严重危险鸟类有普通鸬鹚(Phalacrocorax carbo)、麻雀(Passer montanus)、赤麻鸭(Tadorna ferruginea)等14种。根据调查结果提出不同季节、不同区域以及不同鸟种的针对性防范意见以及机场管理对策,为今后扎兰屯机场鸟击防范工作提供科学依据。
    祥云坝区冬季访花昆虫调查及生态位分析
    胡宗文,张学文*,杨娟,王艳辉,黄新球,荀利杰,苗春辉
    2016, 35(12):  3353-3359. 
    摘要 ( 286 )   PDF (694KB) ( 66 )  
    为了揭示祥云坝区冬季的访花昆虫种类及生态位,于2015年12月—2016年1月进行野外观察访问显花植物油菜、芥蓝、蚕豆的昆虫。每隔一周记录一天中间隔30 min内的访花昆虫种类、头数、访问次数以及停留时间,利用生态位宽度、生态位重叠方法对该坝区访花昆虫的组成及生态位特征进行了研究。结果表明:在冬季该坝区访花昆虫分为膜翅目和双翅目两大类,中蜂、意蜂、家蝇、长尾管蚜蝇是优势授粉者;一天中昆虫的访问高峰期存在差异,在11:00—15:30内访花昆虫种类繁多;不同昆虫的停留时间存在差异(F2,862=13.43,P<0.01),家蝇最长(32.81±2.56 s),意蜂最短(9.91±0.40 s),昆虫停留在油菜上最长(16.50±0.82 s),蚕豆最短(10.31±1.14 s);冬季访花昆虫的生态位宽度也不一样,意蜂最高(Bi=0.8345,Ba=0.3074);种内的生态位重叠值大而种间较小,即中蜂与意蜂重叠值为0.8451,中蜂与家蝇为0.0928。上述结果表明,访花昆虫高峰期出现时间段不同能够减少对冬季有限食物资源取食的竞争。蜂类因在授粉上有较高的生态位宽度而成为当地植物授粉的优势昆虫,但在生态位上有较高的重叠表明蜂类之间又存在较大的竞争压力,这在一定程度上也解释了近年来在引入外来西方蜜蜂后中国蜜蜂土著种逐渐减少的现象。
    三亚市蝴蝶多样性调查
    李麒麟*,林炽贤,符芳义
    2016, 35(12):  3360-3363. 
    摘要 ( 455 )   PDF (350KB) ( 12 )  
    于2013—2014年对三亚市内4个行政区(崖州区、天涯区、吉阳区、海棠区)的蝴蝶进行了调查,统计了不同环境的蝴蝶种类及数量。结果表明:共记述蝴蝶9科、49属、78种;物种多样性,粉蝶科>蛱蝶科>眼蝶科>眼蝶科>灰蝶科=凤蝶科>斑蝶科>环蝶科=珍蝶科=弄碟科,粉蝶科最高,占总数的23.07%;在4种生境中,崖州区的林地具有最高的多样性指数H和优势度指数D;居民区和农田的相似性系数最大,为0.200,林地和水域次之,为0.172。这说明三亚市蝴蝶物种多样性与生境类型密切相关。
    南腊河底栖动物多样性与环境因子的关系
    李正飞1,2,王军1,2,谢志才1,丁城志3,蒋小明1*
    2016, 35(12):  3364-3373. 
    摘要 ( 282 )   PDF (1004KB) ( 75 )  
    亚洲热带河流维系着高水平的生物多样性以及众多的特有物种。南腊河是澜沧江的一条重要支流,位于西双版纳州勐腊县境内,处于热带和亚热带交错区。为了了解南腊河大型底栖动物的群落特征、空间分布格局及关键驱动力,于2015年7月对其全流域进行了调查。共采集底栖动物96种,隶属于5门7纲50科,包含水生昆虫74种,软体动物8种,寡毛类9种,蛭类3种,涡虫、线虫各一种;全流域优势物种是霍甫水丝蚓(16.76%)、短脉纹石蛾(10.60%)、梯形多足摇蚊(10.27%)、河蚬(5.01%)、铜锈环棱螺(4.74%)和似宽基蜉(4.26%);从上游到下游,物种丰富度、密度、Margalef指数和Shannon指数均明显降低;群落组成则呈现蜉蝣目、毛翅目等类群逐渐减少,寡毛类、摇蚊幼虫、软体动物逐渐增加的趋势。典范对应分析(CCA)表明,南腊河大型底栖动物的分布主要受水深和底质类型等环境因子以及PCNM14、PCNM10和PCNM14等不同尺度空间因子的驱动。变差分解分析显示,空间因子对南腊河底栖动物群落结构的解释率高于环境因子。本研究可为亚洲热带河流底栖动物的分布特征及生物多样性的保护提供一定的参考。
    一株芽孢杆菌对含砷矿物中砷的还原作用
    邓博環1,2,许丽英1*,王玉龙1,2,王新1,贾永峰1
    2016, 35(12):  3374-3381. 
    摘要 ( 215 )   PDF (735KB) ( 50 )  
    在自然环境中,砷通常吸附于铁氧化物、铝氧化物等金属氧化物矿物上,或与这些氧化物矿物形成共沉淀。厌氧条件下,微生物可能通过直接还原砷或者还原铁氧化物等载砷矿物从而影响砷的迁移转化。本研究筛选得到芽孢杆菌属的一株细菌DX-04,并研究了该菌株对不同形态砷酸盐的还原作用和还原途径。厌氧条件下,在12~24 h内菌株DX-04对溶解态砷的还原能力最强,溶解态砷对提高细菌生物量具有明显的促进作用。接种菌株DX-04的铁砷共沉淀培养基中液相As(III)浓度呈先升高后降低的趋势,砷发生还原与释放,进而发生二次沉淀再次被固持。当以载砷氧化铝矿物为载砷的模型矿物时,在DX-04菌株的还原作用下,吸附的As(V)首先从氢氧化铝矿物上释放到液相,进一步被还原为As(III)。微生物的这一作用能够引起含砷矿物中的砷向水体、沉积物环境中释放,成为人类健康的潜在威胁。
    基于遥感的饮用水源地农业面源污染负荷估算
    李嘉薇1,管旭2,王国强1,姜宏3*
    2016, 35(12):  3382-3392. 
    摘要 ( 425 )   PDF (2484KB) ( 56 )  
    近年来,农业面源污染(NPS)造成的水环境污染越来越严重、影响饮用水的安全,引起业内广泛关注。本文选取柴河饮用水源地二级保护区为研究对象,通过对当地居民进行问卷调查,提出一个新的机制性的方法来评估NPS的污染源(农业种植、畜禽养殖和农村生活)。利用动态平衡方程N污染=N流失+(1-α)N+(1-β)N畜禽来分析TN、TP的动态变化和估算NPS总负荷。畜禽养殖和农村生活污染负荷评估采用排污系数法。此外,农业种植污染中施用化肥是一个重要的来源。利用遥感数据结合物候学理论,采用分类决策树法对作物进行分类并提取作物信息,确定作物类型。再建立归一化植被指数NDVI和不同作物产量之间的估产模型,施用肥料量可由此核算出来。结果表明,作物类型对遥感数据敏感,作物遥感估产模型的决定系数(R2)为0.91和0.64。由农业种植产生的TN和TP是最大的污染负荷,分别为205.9和61.61 t·a-1,这表明,农业种植是NPS的主要来源。研究成果有助于指导柴河饮用水源保护区的管理和降低下游水体受到污染的风险,达到恢复生态环境的成效。
    基于粒度反推法和MCR模型的海南省东方市景观格局优化
    唐丽1*,罗亦殷2,罗改改3,李军1,刘沁楚1,李金钊1
    2016, 35(12):  3393-3403. 
    摘要 ( 312 )   PDF (3719KB) ( 51 )  
    景观格局优化是生态系统健康和生态安全的重要保障措施。以海南省东方市为研究区,采用粒度反推法和MCR模型,从增强生态系统整体连通性的角度,对东方市景观格局进行了优化,并提出了具体的优化措施。结果表明:1800 m粒度景观组分为东方市的最优景观组分结构,东方市有生态源地12个,需新增生态景观斑块32块;生态源地的分布趋势为西北部数量多但规模小、东南部数量少但规模大,主要受人为干扰的影响;结合景观类型、生态阻力相互影响和坡度构建了生态阻力面,以更好地表达生态阻力的实际情况;显、隐性生态阻力面存在明显差异,反映出生态薄弱区域;东方市有生态廊道23条、生态节点30个,根据景观基面和功能对廊道和节点进行了分类,并提出相应的建设措施;从生态安全的角度对生态廊道进行了风险评估、对生态节点进行了热点分析,确定了生态建设的重点和顺序;景观格局优化将显著提高东方市生态系统的整体连通性,优化结果可为东方市生态环境建设提供科学依据。
    基于景观格局的常熟市地表热环境季节变化特征
    王方1,2,牛振国1*,许盼盼1
    2016, 35(12):  3404-3412. 
    摘要 ( 368 )   PDF (3517KB) ( 8 )  
    随着城市化进程的加快,城市热岛越来越受到人们的关注,但多数研究集中在超大和大型城市,而对中小城市的研究较少。随着城镇化发展,中小城市的生态环境问题也逐渐成为关注的焦点。本文以长江三角洲地区常熟市为研究对象,利用Landsat8数据分析了城市热岛的季节变化特征,并结合同年份的土地利用类型数据,从景观格局角度分析不同用地类型对城市热岛的影响。结果表明:水体、湿地、林地等用地对城市热岛的影响存在阈值,超过该阈值后影响不再显著。城市热岛的季节变化分析表明,常熟市冬季热岛强度最大,水田、旱地的暖岛效果明显;而夏季热岛强度最小,水体的冷岛效果明显,表明常熟地表热环境较佳。利用地理探测器方法对建设用地温度的影响因子分析表明,不同土地利用类型交互作用影响建设用地的地表温度,其中夏季水体的影响最大,而冬季旱地的影响最大。研究结果可为常熟市生态环境建设提供重要的参考依据。
    综述与专论
    水稻根系泌氧对土壤微生物区系及氮素矿化影响的研究进展
    孙凯,胡丽燕,张伟,孟美瑶,戴传超*
    2016, 35(12):  3413-3420. 
    摘要 ( 336 )   PDF (516KB) ( 51 )  
    根系泌氧(radial oxygen loss, ROL)是水稻在长期淹水状况下从土壤中有效获得养分的重要机制之一,对水稻的生长发育具有重要意义。近年来,研究人员发现并阐明了水稻根系泌氧对于包括厌氧菌、好氧菌及兼性厌氧菌在内的土壤微生物种群数量和种群多样性的影响;大量研究也报道了根系泌氧能促进水稻根际土壤中有机氮的矿化。土壤有机氮矿化与土壤中的微生物区系密切相关,二者之间的相互作用进一步促进水稻对氮素营养的吸收与代谢。本文就水稻根系泌氧对土壤微生物区系和有机质矿化作用的影响进行综述,系统介绍了水稻根系泌氧可能的机理、对微生物区系的影响以及对有机氮矿化的促进作用,提出了目前水稻根系泌氧研究所面临的问题,并展望了水稻根系泌氧的研究前景。
    农田土壤重金属污染的陆地生物配体模型研究进展
    李晓敏1,黄益宗2*,胡莹1,李季1
    2016, 35(12):  3421-3427. 
    摘要 ( 203 )   PDF (491KB) ( 101 )  
    矿产开采和冶炼、工业“三废”排放等原因导致我国农田土壤重金属污染比较严重。如何科学准确地预测和评价土壤重金属的生物有效性及其生物毒性,是近年来人们关注的热点问题之一。陆地生物配体模型(Terrestrial Biotic Ligand Model,t-BLM)是一种能够预测土壤中重金属生物有效性的机理性模型,模型假设环境中的金属进入到生物体内与一些生物位点结合形成金属生物配体络合物(BL),当BL达到一定浓度时才会对生物产生毒性,由此判断重金属的生物有效性。本文在综述我国农田土壤重金属污染来源及现状的基础上,讨论了土壤重金属的生物有效性及其生物毒性的研究方法,重点介绍了t-BLM的基本原理,基于植物、土壤动物和微生物为受试生物的t-BLM预测和评价土壤重金属生物有效性及生物毒性的研究进展,提出了t-BLM理论和应用上存在的一些不足。
    方法与技术
    基于CROPWAT模型的阜新地区春玉米灌溉制度的确定
    郭金路1,2,尹光华1*,谷健1,2,刘作新1
    2016, 35(12):  3428-3434. 
    摘要 ( 298 )   PDF (654KB) ( 46 )  
    基于辽宁省阜新蒙古族自治县气象站近30年来的气象资料,应用CROPWAT模型对该地区不同降水年型(湿润年、平水年、枯水年和极枯水年)春玉米生长需水规律及灌溉制度进行了研究。结果表明:玉米生长季需水服从生育初期少、中期多、后期偏多的变化规律,需水量为479.5~593.7 mm,阶段需水量在抽穗至灌浆期达到峰值;湿润年玉米生长需水与有效降雨的耦合度最大、平水年次之、枯水年较小和极枯水年最小,对应所需补灌量分别为127.6、175.8、296.5和411.6 mm,灌溉频率依次为3、4、6和8次。研究结果为该区农业水资源的合理利用及春玉米灌溉管理提供了理论依据,可以有效地指导当地农户针对不同降水年份实施适当的灌溉。
    西藏高原金露梅灌丛草甸物种丰富度和生物量取样方法探讨
    孟凡栋1,3,王常顺1,朱小雪2,3,崔树娟1,3,王奇1,3,周阳1,3,汪诗平1,4*
    2016, 35(12):  3435-3442. 
    摘要 ( 309 )   PDF (691KB) ( 54 )  
    高寒灌丛草甸地上生物量以及物种丰富度监测方法的研究,是了解高寒灌丛草甸生态系统结构和功能对气候变化以及人类活动干扰响应与适应的前提。本文采用标准木法、样方法、样线法和巢式样方法分别对高寒灌丛草甸的灌丛及丛间草甸的地上生物量和物种丰富度监测进行了比较。结果表明,金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛间高寒草甸的最小取样面积为1 m2,最少取样样方数应不少于10个。建议:如果同时监测地上生物量和物种丰富度则可采用12个1 m2样方。为了提高工作效率和减少对金露梅灌丛的破坏,本研究采用标准木法对金露梅灌丛地上生物量进行监测,随机测量17株灌丛的冠幅和高度作为灌丛生物量模型的自变量,然后通过模型y=740.46x1.08R2=0.89,P<0.001,y为地上生物量,x为冠幅和高度之积)来计算灌丛的生物量,结果表明该方法可以较好地预测该灌丛地上生物量,也能够提高野外调查的效率。
    基于MODIS的地表温度空间降尺度方法
    李小军1,2,3,江涛3*,辛晓洲1,张海龙1,柳钦火1
    2016, 35(12):  3443-3450. 
    摘要 ( 607 )   PDF (2517KB) ( 65 )  
    针对卫星遥感技术监测地表温度(land surface temperature,LST)存在时空分辨率矛盾这一难题,以TsHARP温度降尺度方法中的3种不同转换关系为基础,提出引入地表比辐射率ε和修正的土壤调节植被指数MSAVI的新转换关系,并用4种转换关系直接将原始1 km MODIS LST产品降尺度到250 m。为了验证4种降尺度转换关系的效果,以Landsat 8 TIRS反演的LST作为当日地表温度的参考值,从定性和定量两个角度评价了4种降尺度转换关系的精度。结果表明:4种转换关系在提高LST空间分辨率的同时又能较好地保持原始LST影像热特征的空间分布格局,消除了原始1 km影像中的“马赛克”效应;4种转换关系降尺度的250 m MODIS LST均值均接近于TIRS升尺度的LST均值,平均偏差的绝对值都小于1 ℃,降尺度结果非常接近真实地表温度,表明4种转换关系均能够达到较好的降尺度效果;原始转换关系1的降尺度结果虽然具有较高的空间变异性(SD较大),但与TIRS LST之间的RMSE是4种转换关系中最大的(2.375 ℃),而改进的转换关系4仅为1.252 ℃,并且转换关系4在描绘城市高温区和水体低温区方面具有明显的优势。