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    2017年 第36卷 第12期    刊出日期:2017-12-10
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    2017, 36(12):  0. 
    摘要 ( 154 )   PDF (442KB) ( 50 )  
    方法与技术
    土壤墒情诊断理论和方法
    侯彦林,李敬亚,米长虹,黄治平,刘书田,郑宏艳,丁健,王铄今
    2017, 36(12):  3329-3335. 
    摘要 ( 526 )   PDF (781KB) ( 60 )  
    本文对土壤墒情诊断理论和方法进行了简述,并介绍了国内墒情监测、诊断和预报现状。重点介绍了所建立的平衡法、统计法、差减统计法、比值统计法、间隔天数统计法、移动统计法6个独立的墒情诊断模型及其联合应用的综合诊断模型。应用2012—2014年7省23个县87个监测点的数据建模,并应用2015年的数据进行了验证。结果表明:所有模型构建简单,参数获得容易;综合模型优于6个独立模型。所建立的6个独立模型和综合模型适用于基于降水量的土壤墒情诊断和预测。
    平衡法土壤墒情诊断模型
    李兆,黄治平,刘书田,侯彦林,郑宏艳,丁健,米长虹,王铄今
    2017, 36(12):  3336-3344. 
    摘要 ( 249 )   PDF (556KB) ( 109 )  
    本文首先介绍传统水量平衡法利弊,重点介绍了所建立的基于土壤初始含水量、时段降水量和时段“蒸渗流项”的平衡法土壤墒情诊断模型的原理和建模方法,并应用7个省23个县87个监测点2012—2014年的数据建模,应用2015年的数据进行了验证。结果表明:平衡法模型诊断和预测合格率只有50%左右;模型合格率不高的主要原因是基于降水量和土壤含水量之和的分段预测时数据量少,导致参数确定依据不足。所建立的平衡法模型作为墒情诊断模型使用还需进一步研究。
    统计法土壤墒情诊断模型
    黄治平,王铄今,侯彦林,刘书田,郑宏艳,丁健,米长虹,侯显达
    2017, 36(12):  3345-3351. 
    摘要 ( 248 )   PDF (448KB) ( 64 )  
    本文介绍了统计法土壤墒情诊断模型的原理和建模方法,该模型是基于时段降水量和土壤初始含水量以及二者的交互作用项建立的,并应用7个省23个县87个监测点2012—2014年的数据建模,以及2015年的数据进行验证。结果表明:统计法模型诊断和预测合格率较高,合格率达到85%以上;相邻墒情监测日的时间间隔有时不固定将导致异常值的出现,这是影响模型预测合格率的主要原因;逐日模型法可以实现逐日土壤墒情的预测。本研究表明,统计法模型可以单独作为墒情诊断模型使用。
    差减统计法土壤墒情诊断模型
    刘书田,郑宏艳,王铄今,侯彦林,丁健,米长虹,黄治平,侯显达
    2017, 36(12):  3352-3358. 
    摘要 ( 298 )   PDF (448KB) ( 70 )  
    迄今为止,墒情诊断与预测模型由于缺乏通用性难以应用。本文介绍专栏6个独立模型中的差减统计法模型。差减统计法模型中2次监测的土壤含水量变化量为因变量,土壤初始含水量和时段降水量(含灌溉量)为自变量。应用7个省23个县87个监测点2012—2014年的数据建模,应用2015年的数据进行验证。结果表明:差减统计法模型诊断和预测合格率达90%左右,表明该模型适用性好;合格率高的主要原因是该模型遵循质量守恒定律和统计学规律;差减统计法预测误差主要来源于异地降水量数据和缺少灌溉记录数据。与传统模型相比,差减统计法具有以下特点:参数少、参数容易获得,参数具有统计意义、模型覆盖全部降水量范围、模型按点建模不受下垫面因素影响等。因此,差减统计法模型作为墒情诊断和预报模型是科学和实用的,可以单独使用。
    比值统计法土壤墒情诊断模型
    郑宏艳,丁健,侯显达,侯彦林,米长虹,黄治平,刘书田,王铄今
    2017, 36(12):  3359-3364. 
    摘要 ( 213 )   PDF (428KB) ( 75 )  
    本文介绍了研发的基于时段降水量和土壤初始含水量的比值统计法土壤墒情诊断模型的原理和建模方法,并应用7个省23个县87个监测点2012—2014年的数据建模,应用2015年的数据进行了验证。结果表明:比值统计法诊断模型的预测精度较高,达到80%以上;比值统计法诊断和预测合格率较高的主要原因是模型参数都是数据挖掘的结果而非人为确定;逐日模型法可以实现逐日土壤墒情的预测。研究表明,比值统计法模型可以单独作为墒情诊断模型使用。
    间隔天数统计法土壤墒情诊断模型
    李敬亚,侯显达,侯彦林,刘书田,郑宏艳,米长虹,黄治平,丁健
    2017, 36(12):  3365-3371. 
    摘要 ( 247 )   PDF (447KB) ( 83 )  
    本文介绍所建立的基于时段降水量、土壤初始含水量和两次监测时段天数的间隔天数统计法土壤墒情诊断模型的原理和建模方法,并应用7个省23个县87个监测点2012—2014年的数据建模,应用2015年的数据进行了验证。结果表明:间隔天数统计法模型诊断和预测精度高达到90%以上;间隔天数统计法模型诊断和预测合格率高,其原因是增加了间隔天数变量,有效地解决了测定间隔天数不固定的问题;逐日模型法可以实现逐日土壤墒情的预测。初步结论是:间隔天数统计法模型可以单独作为墒情诊断模型使用。
    移动统计法土壤墒情诊断模型
    丁健,米长虹,侯显达,侯彦林,黄治平,刘书田,郑宏艳,王铄今
    2017, 36(12):  3372-3380. 
    摘要 ( 271 )   PDF (474KB) ( 41 )  
    本文介绍了基于土壤初始含水量和时段每日平均降水量所建立的移动统计法土壤墒情诊断模型的原理和建模方法,并应用7个省23个县87个监测点2012—2014年的数据建模,应用2015年的数据进行了验证。移动统计法墒情诊断模型分为时段模型和逐日模型。结果表明:时段模型预测的合格率为90%左右,逐日模型预测的合格率为70%左右;时段模型优于逐日模型。移动统计法模型单独作为墒情诊断模型,使用时需要进一步完善,可以在土壤初始含水量分段的基础上应用其他5个独立模型进行尝试。
    综合模型法土壤墒情诊断模型
    米长虹,郑宏艳,侯显达,侯彦林,刘书田,黄治平,丁健,王铄今
    2017, 36(12):  3381-3391. 
    摘要 ( 227 )   PDF (728KB) ( 49 )  
    本文介绍了将平衡法、统计法、差减统计法、比值统计法、间隔天数统计法、移动统计法6个独立模型综合应用的墒情综合模型法的原理和方法,并应用7个省23个县87个监测点2012—2014年的数据建模,应用2015年的数据进行了验证。结果表明:综合模型诊断和预测合格率高,为97%以上。综合模型的优点:6个独立模型的参数在不同气候、下垫面和管理措施下的取值不同,因此,6个独立模型即使按点统计也不通用;而在同一次预测时,6个模型预测结果中总有一个预测精度较高的结果,这个结果与时段降水量和初始土壤含水量之和高度相关;通过对6个模型的适应性优选后,从概率上选择水分来源数量对应的预测结果。
    基于东北区吉林省监测数据的土壤墒情综合诊断模型验证
    米长虹,王铄今,侯显达,侯彦林,刘书田,郑宏艳,黄治平,丁健
    2017, 36(12):  3392-3398. 
    摘要 ( 215 )   PDF (460KB) ( 112 )  
    综合诊断模型是土壤墒情监测、诊断与预报的新方法,它包括6个独立模型和基于水分来源数量对土壤含水量判断的一些逻辑关系,6个独立模型分别基于墒情监测数据与邻近气象站降水量之间的定量关系诊断或预报土壤含水量。本文应用吉林省4个县/市的6个墒情监测点的数据验证综合诊断模型在东北半干旱和半湿润地区的应用精度和适应性,建模使用2013—2014年的数据,模型验证使用2015年的数据。为了模型更好地应用于实际,本文对每个监测点的模型参数均进行了校正。结果表明:按监测点建模情况下,不同气候和下垫面条件下的模型和参数不同;模型在东北区吉林省半干旱和半湿润地区具有较好的适应性,验证合格率为88%以上;降水量少的监测点的模型预测合格率高。墒情综合诊断模型在吉林省半干旱和半湿润地区应用精度较高,为模型在该地区应用提供了研究案例。
    基于内蒙古自治区监测数据的土壤墒情综合诊断模型验证
    李敬亚,王铄今,侯彦林,刘书田,郑宏艳,米长虹,黄治平,丁健
    2017, 36(12):  3399-3406. 
    摘要 ( 209 )   PDF (449KB) ( 109 )  
    本文应用内蒙古自治区5个旗/县的19个墒情监测点的数据验证土壤墒情综合诊断模型在内蒙古区半干旱地区的适用性,建模使用2012—2014年的数据,模型验证使用2015年的数据。结果表明:模型在内蒙古自治区半干旱地区具有较好的适应性,验证合格率为94%以上;模型预测合格率与纬度、经度之间没有显著的相关关系,这是因为所有监测点都位于半干旱地区,降水量差异较小。墒情综合诊断模型可以应用于内蒙古境内半干旱地区。
     
    基于西北区甘肃省监测数据的土壤墒情综合诊断模型验证
    米长虹,黄治平,刘书田,侯彦林,郑宏艳,丁健,王铄今,侯显达
    2017, 36(12):  3407-3413. 
    摘要 ( 203 )   PDF (426KB) ( 60 )  
    本文应用甘肃省2个市区的13个墒情监测点的数据验证土壤墒情综合诊断模型在西北区半湿润和半干旱地区的适应性,建模使用2012—2014年的数据,模型验证使用2015年的数据。结果表明:模型在西北区甘肃省半湿润和半干旱地区具有较好的适应性,验证合格率分别为半湿润地区80%以上和半干旱地区90%以上;不同降水量区域模型参数不同;降水越少的地区模型预测合格率越高。本研究表明,墒情综合诊断模型可以应用于西北半湿润和半干旱地区。
    基于华北区山西省监测数据的土壤墒情综合诊断模型验证
    郑宏艳,丁健,王铄今,侯彦林,米长虹,黄治平,刘书田,侯显达
    2017, 36(12):  3414-3420. 
    摘要 ( 247 )   PDF (436KB) ( 81 )  
    本文应用山西省2个市县的16个墒情监测点的数据验证土壤墒情综合诊断模型在华北区半湿润地区的适应性,建模使用2012—2014年的数据,模型验证使用2015年的数据。结果表明:模型在山西省半湿润地区具有较好的适应性,验证合格率为90%以上;由于2个监测县降水量接近,模型预测合格率与纬度、经度之间没有明显的规律。本研究表明,墒情综合诊断模型建模数据量大,数据范围涵盖了作物整个生长季的数据,相对于其他模型有一定的优势,可以应用于华北半湿润地区。
    基于华北区河北省监测数据的土壤墒情综合诊断模型验证
    刘书田,郑宏艳,侯显达,侯彦林,丁健,米长虹,黄治平,王铄今
    2017, 36(12):  3421-3428. 
    摘要 ( 241 )   PDF (461KB) ( 62 )  
    本文应用河北省3个市县的14个墒情监测点的数据验证土壤墒情综合诊断模型在华北半湿润地区的适应性,建模使用2011—2014年的数据,模型验证使用2015年的数据。结果表明:模型在河北省半湿润地区具有较好的适应性,验证合格率为76.92%~100%;不同降水量区域模型参数不同;降水越少的地区模型预测合格率越高;唐山市滦南县和唐山市乐亭县属于沿海地区,降水分布与另外2个内陆县不同,因此合格率偏低;墒情综合诊断模型可以应用于华北半湿润地区。
    基于华中区河南省监测数据的土壤墒情综合诊断模型验证
    丁健,米长虹,侯显达,侯彦林,黄治平,刘书田,郑宏艳,王铄今
    2017, 36(12):  3429-3435. 
    摘要 ( 218 )   PDF (412KB) ( 60 )  
    本文应用河南省3个市县的7个墒情监测点的数据验证土壤墒情综合诊断模型在华中区半湿润地区的适应性,建模使用2012—2014年的数据,模型验证使用2015年的数据。结果表明:模型在华中区河南省半湿润地区具有较好的适应性,验证合格率为80%以上;同一气候区,季节降水量的不同对模型预测合格率的影响可能更大,这为今后提高模型预测合格率指明了新的研究内容;墒情综合诊断模型可以应用于华中半湿润地区。
    基于华中区湖南省监测数据的土壤墒情综合诊断模型验证
    黄治平,侯显达,王铄今,侯彦林,刘书田,郑宏艳,丁健,米长虹
    2017, 36(12):  3436-3442. 
    摘要 ( 201 )   PDF (431KB) ( 112 )  
    本文应用湖南省4个市县的12个墒情监测点的数据验证土壤墒情综合诊断模型在华中湿润地区的适应性,建模使用2012—2014年的数据,模型验证使用2015年的数据。结果表明:模型在湖南省湿润地区具有较好的适应性,验证合格率平均为85%以上,模型合格率呈现随多年平均降水量减少而提高的趋势。
    墒情诊断模型的评价
    米长虹,丁健,刘书田,侯彦林,郑宏艳,黄治平,侯显达,王铄今
    2017, 36(12):  3443-3447. 
    摘要 ( 304 )   PDF (422KB) ( 73 )  
    对6个模型进行系统评价的目的是为模型优选提供理论、方法和参数依据。采用优选模型比例、验证方法指标、验证方式指标和异常值指标4项指标对6个独立墒情诊断模型进行了综合评价。结果是:模型优先顺序为差减统计模型、间隔天数统计模型>移动统计模型>比值统计模型>统计模型>平衡模型;逐日模型好于时段模型。合格率高的模型包括4个特征,即自变量数量不超过3个、自变量相对独立、模型能处理不固定监测天数、人为不决定参数。按监测点建模的6个独立模型都可以单独使用,解决了模型不通用的问题;可以实现逐日诊断和预测,方便与遥感信息、作物长势信息等实时匹配;差减统计模型和间隔天数统计模型精度最高,前者是基于质量守恒定律的统计模型,后者有效地解决了间隔天数不固定所带来的预测误差。
    墒情诊断模型的应用条件
    李敬亚,黄治平,刘书田,侯彦林,郑宏艳,米长虹,丁健,王铄今
    2017, 36(12):  3448-3455. 
    摘要 ( 220 )   PDF (715KB) ( 78 )  
    对墒情诊断模型应用的下垫面条件进行了综合分析,这些条件包括气候区、监测点距气象站距离、土壤质地、监测时间、熟制、作物种类和模型参数。结果表明:平衡法、统计法、差减统计法、比值统计法、间隔天数统计法、移动统计法6个独立诊断模型和综合模型具有普遍适应性;模型普遍适应性的外在原因是建模时只考虑3个独立的具有普遍性的变量(土壤含水量、时段降水量、2次土壤含水量测定的间隔天数),模型普遍适应性的内在原因是按监测点建模和确定参数;多年平均降水量是影响模型预测合格率的主要因素之一,其值越小模型预测合格率越高。6个独立诊断模型和综合模型的应用不受下垫面因素影响,模型通用变量为3个独立变量。
    墒情诊断模型的理论分析、综合评价和展望
    郑宏艳,米长虹,刘书田,侯彦林,黄治平,丁健,王铄今,侯显达
    2017, 36(12):  3456-3461. 
    摘要 ( 248 )   PDF (453KB) ( 39 )  
    本文基于专栏论文的全部研究结果,对墒情诊断模型进行了理论分析、综合评价和展望,目的是建立更实用的墒情诊断模型。研究结果如下:(1)87个墒情监测点的降水量数据可以用就近气象站的降水量代替;(2)分别就87个墒情监测点所建立的6个独立模型和1个综合模型(分时段诊断和逐日诊断2类)的诊断合格率都达到75%以上;(3)综合模型优于6个独立模型的单独使用;(4)所有模型和参数都是按监测点建立和确定的,不存在下垫面因素的影响;(5)所有模型简单、使用3个独立变量(前期土壤含水量、时段降水量之和和2次监测之间的天数)、参数容易获得,只要有系列性的土壤含水量监测数据和对应的降水量(监测点降水量或就近气象站降水量)数据就可建模。
    研究报告
    模拟氮沉降对鼎湖山典型森林地表烷烃、烯烃通量的影响
    张丽丽,印亮,郑丽丽,黄幸然,易志刚
    2017, 36(12):  3462-3469. 
    摘要 ( 286 )   PDF (670KB) ( 94 )  
    烷烃和烯烃类挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs)参与大气光化学反应并且影响全球碳循环,在大气化学中扮演重要角色。氮沉降持续增加会改变森林土壤生态过程,从而影响森林地表VOCs通量。本研究使用静态箱采样,大气预浓缩GC-MS联用仪分析了鼎湖山两种典型森林——马尾松林(pine forest, PF)和季风常绿阔叶林(monsoon evergreen broadleaf forest, BF)地表烷烃和烯烃通量对模拟氮沉降的响应。结果表明,自然氮沉降下,PF地表是烷烃的“汇”,烯烃的“源”;其中正十一烷吸收量最大(-117.616±73.048 pmol·m-2·s-1),α-蒎烯释放量最大(220.301±159.543 pmol·m-2·s-1)。BF地表是烷烃和烯烃的“源”。施氮使森林地表VOCs源汇功能发生转变,PF地表变为烷烃的“源”,氮处理促进烷烃的释放,且随着氮水平的升高,促进效果显著增强。施氮后PF地表变为烯烃的“汇”,氮处理抑制烯烃的释放,且低氮处理的抑制效果更为显著。BF地表变为二者的“汇”。两林型间烷烃通量差异显著,烯烃通量在同林型中因化合物不同而差异显著。
    贵州茂兰喀斯特森林四药门花群落优势种群生态位特征
    俞筱押,余瑞,黄娟,陈菊,袁子勇,杨芳
    2017, 36(12):  3470-3478. 
    摘要 ( 375 )   PDF (609KB) ( 101 )  
    生态位特征是保护珍稀濒危植物的重要基础。为了解珍稀濒危植物四药门花(Loropetalum subcordatum)的生态位特征,采用记名计数样方法对集中分布于贵州茂兰的四药门花群落进行调查;以物种的重要值作为生态位计算的资源状态指标,应用Levins生态位宽度(Bi)、Shannon生态位宽度(Bs)公式和Pianka生态位重叠公式,对贵州茂兰四药门花群落乔木层、灌木层、草本层主要物种的生态位特征进行了研究,同时使用物种生态位矩阵进行Bray-Curtis聚类分析。结果表明:1)四药门花的生态位宽度BiBs乔木层为4.32和1.53、灌木层为3.95和1.49、草本层为4.55和1.56,表明其具有较强的资源利用能力;Bray-Curtis聚类显示其与灯台树(Cornus controversa)、粗糠柴(Mallotus philippensis)、五节芒(Miscanthus floridulus)、九里香(Murraya exotica)生态位宽度最相似;2)四药门花与乔木层、灌木层、草本层的物种生态位重叠值分别为0.66~0.97、0.55~0.99、0.51~0.96,其中与乔木层、灌木层和草本层中的落叶物种的重叠值分别为0.75~0.88、0.82、0.51~0.80,说明四药门花与落叶物种之间可能存在对资源需求的互补性;3)与常绿物种(尤其是灌木层)的潜在竞争关系可能是四药门花濒危的重要原因之一。
    毛竹地下竹鞭的分支系统及其数量特征
    江国华,余立华,李占东,牛汉伟,石雷
    2017, 36(12):  3479-3484. 
    摘要 ( 430 )   PDF (576KB) ( 157 )  
    毛竹是一种克隆植物,具有复杂的地下鞭根系统。由于研究手段的缺乏和鞭根系统较强的克隆生长特性,关于毛竹地下竹鞭空间分支系统及其功能属性的研究较少。本文对地下竹鞭及其立竹进行分级,进而结合实测的数据,分析毛竹同一竹鞭的长度和直径沿着鞭级的变化规律,以及同级竹鞭与鞭根、不同级别地上立竹的数量特征。结果发现,与母竹相连的竹鞭直径和长度沿着去鞭的方向不断增加,同级鞭根与竹鞭的生物量具有很好的幂函数关系,鞭径与其对应的1~4级母株具有显著的相关关系,与第五级母株没有相关性,而且1~2级比3~4级母竹对地下竹鞭的支持作用更大。本文提出的竹鞭及其立竹分级框架,有助于深入研究毛竹地下竹鞭分支结构及其功能属性的关系。
    苹果专用肥对旱地果园土壤酶活性以及微生物多样性的影响
    张超,周旭,张海,郭富强,燕君芳,朱丽媛
    2017, 36(12):  3485-3492. 
    摘要 ( 297 )   PDF (615KB) ( 140 )  
    在10年生旱地红富士苹果园,研究了施用等养分(N、P2O5、K2O)量的无机肥(IF)、农家肥+无机肥(MIF)、苹果专用肥(ASF)后土壤养分、酶活性和微生物群落功能多样性的变化。结果表明,MIF和ASF处理显著提高了土壤有机质含量,分别较IF处理提高24.01%和21.07%,而土壤全氮含量在处理间无显著性差异;IF和ASF处理下土壤有效氮、速效磷和速效钾含量均高于MIF处理。MIF和ASF处理均显著提高了土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,且ASF处理下土壤脲酶和蔗糖酶活性亦显著高于MIF处理,分别增加18.97%和13.69%。ASF处理的土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)、碳源利用丰富度指数(S)、物种丰富度指数(H)、优势度指数(D)均为最高;土壤微生物利用的碳源主要是糖类、多聚物类、氨基酸类和羧酸类,ASF处理显著提高了土壤微生物对羧酸类、多酚类和胺类的利用。主成分分析结果表明,不同施肥处理改变了土壤微生物碳源利用特征出现分异,对第一主成分(PC1)影响较大的碳源主要是糖类。不同施肥对果园土壤酶活性和微生物群落功能产生了显著影响,ASF处理更有利于提高土壤酶活性以及微生物群落功能多样性。
     
     
    不同灌溉模式蔗田土壤呼吸动态
    谭娟
    2017, 36(12):  3493-3500. 
    摘要 ( 220 )   PDF (1104KB) ( 38 )  
    为研究不同灌溉模式对甘蔗农田土壤呼吸的影响,以柳城05-136号为试验甘蔗品种,于2015年3—12月在广西崇左市江州区试验基地开展5种灌溉模式甘蔗土壤呼吸速率及主要环境因子的田间观测。结果表明:不同灌溉模式土壤呼吸速率的季节变化规律基本一致,以管灌土壤呼吸速率最高,季节平均值为4.50 μmol·m-2·s-1;微喷最低,为2.59 μmol·m-2·s-1;管灌分别比微喷、地埋滴灌、地表滴灌和喷灌高61.59%、27.61%、15.97%和12.33%,管灌与其他4种灌溉模式土壤呼吸速率差异达到极显著水平(P<0.01),说明管灌显著促进了土壤呼吸作用。就单因素模型而言,土壤呼吸速率与土壤温度呈现指数回归关系,其中地埋滴灌、地表滴灌、管灌和喷灌模式下该关系达极显著水平(P<0.01),而微喷模式下该关系达显著水平(P<0.5);土壤呼吸速率与土壤含水率之间仅在管灌模式下呈显著的二次项回归关系(P<0.05),其他模式下回归关系均不显著;与单因素模型相比,土壤呼吸速率与土壤温度和土壤含水率存在极显著(P<0.01)的指数幂函数回归关系,拟合度R2在0.41~0.83之间,说明双因素复合模型能够更好地解释土壤呼吸变化。土壤呼吸温度敏感性系数在1.98~2.50之间,以管灌最为敏感,而喷灌最不敏感。研究结果为评估不同节水灌溉模式的生态环境效益及掌握甘蔗大田生态系统土壤呼吸特征提供科学依据。
    盐胁迫对沙枣幼苗不同部位矿质元素含量的影响
    刘正祥,魏琦,张华新
    2017, 36(12):  3501-3509. 
    摘要 ( 274 )   PDF (542KB) ( 62 )  
    沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)是我国北方生态脆弱地区造林绿化的一个先锋树种,为进一步揭示其耐盐生理机制,本文采用温室水培方法,研究了0(CK)、100和200 mmol·L-1 NaCl胁迫下沙枣实生幼苗不同部位(根、茎、叶和地上部分)Na、Cl、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、NO3--N、SO42-S、P等11种主要矿质元素含量、含量比值以及转移系数的变化。结果表明:(1)与对照相比,盐胁迫沙枣幼苗根、茎、叶以及地上部分Na和Cl含量急剧增加,转移能力显著降低。200 mmol·L-1盐胁迫植株根、茎、叶和地上部分离子含量分别为对照的16.2、7.2、9.6和8.7倍(Na)以及4.8、2.7、3.7和3.4倍(Cl),Na和Cl转移系数分别为对照的53.6%和69.6%。根系成为Na和Cl含量最高的器官,200 mmol·L-1盐胁迫幼苗根Na含量分别是茎、叶Na含量的4.3和2.9倍,根Cl含量分别是茎、叶Cl含量的3.7和1.5倍;(2)盐胁迫沙枣幼苗根、茎、叶和地上部分K、Ca、Mg、Fe、Cu、NO3--N、SO42-S、P含量均低于或显著低于对照,K/Na、Ca/Na、Mg/Na比值均大幅低于对照,而Mg、Fe、Cu、SO42-S、P的转移系数则不同程度的高于对照;(3)Ca和Mn的转移系数随着盐胁迫浓度的升高而依次显著升高,K和Ca的转移系数始终维持在较高水平(分别为1.07~1.14和1.03~1.42),且植株体内的K、Ca和Mn优先向叶片分配。综合分析推测,沙枣耐盐主要是通过根系对Na和Cl的聚积与限制作用以及茎有效地限制Na向功能叶片运输来实现的,同时也与沙枣具有较强的K、Ca和Mn转移能力有关。
    大气CO2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响
    袁蕊,聂磊云,郝兴宇,孙胜,宗毓铮,李萍
    2017, 36(12):  3510-3516. 
    摘要 ( 338 )   PDF (608KB) ( 99 )  
    研究大气CO2浓度升高对辣椒光合作用及相关生理特性的影响,揭示大气CO2浓度变化与辣椒光合作用及生理指标之间的关系,为辣椒的栽培管理及果实加工提供理论参考。利用OTC(open-top chamber) 系统,采用盆栽试验,研究CO2浓度增高200 μmol·mol-1对辣椒形态指标、叶片生理指标、光合参数、光合色素、维生素C(Vc)含量、糖类化合物和产量的影响。结果表明:大气CO2浓度升高促进了辣椒生长,增加株高、产量和植株总生物量。叶片净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)明显提高;开花坐果期气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)增加,结果期气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)下降;大气CO2浓度升高促进辣椒叶和辣椒果实中Vc含量的显著升高,叶片中叶绿素和糖类化合物含量也显著增加;CO2浓度升高能改善辣椒叶片光系统,增加光合作用,促进辣椒代谢物质的积累,有利于辣椒的生长发育。
     
    生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田水稻产量和经济效益的影响
    周旋,吴良欢,戴锋
    2017, 36(12):  3517-3525. 
    摘要 ( 250 )   PDF (576KB) ( 39 )  
    施用脲酶/硝化抑制剂可以有效调控土壤氮素转化,减少氮素损失,提高作物氮肥利用率。采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合(NBPT/NPPT+CP)与施肥模式(一次性和分次施肥)互作对黄泥田水稻产量、产量构成因素和经济效益的影响。结果表明:生化抑制剂组合和施肥模式分别对黄泥田水稻产量和经济效益的影响极显著 (P<0.001),其交互效应不显著(P>0.05);尿素分次施用(U3)处理水稻产量和经济效益较一次性施用(U)处理分别显著提高14.2%和14.6% (P<0.05);与U处理相比,U+NBPT、U+NPPT、U+CP、U+NBPT+CP、U+NPPT+CP处理产量分别显著提高22.8%、22.2%、20.1%、24.1%、25.8%(P<0.05),经济效益分别显著提高25.2%、24.6%、22.2%、26.2%、28.1%(P<0.05);与U3处理相比,U3+NBPT、U3+NPPT、U3+CP、U3+NBPT+CP、U3+NPPT+CP处理产量分别显著提高10.8%、13.5%、12.8%、12.0%、15.8%(P<0.05),经济效益分别显著提高11.7%、14.7%、14.0%、12.6%、16.8%(P<0.05);新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的田间水稻增产效果与NBPT相似。通径分析表明,一次性施肥对水稻产量的直接效应顺序为千粒重(0.460)>有效穗数(0.436)> 每穗粒数(0.385),分次施肥顺序为有效穗数(1.040)> 每穗粒数(0.304)> 千粒重(-0.059)。总之,黄泥田水稻施肥添加抑制剂可以有效扩充籽粒库容,提高产量,获得较高收益,结合不同施肥模式能进一步提高作物品种的增产潜力。
    噻苯隆-乙烯利复配对春玉米籽粒灌浆特性的影响及其激素调控机理
    刘晓双,顾万荣,朴琳,张立国,周颖,李彩凤,李晶,魏湜
    2017, 36(12):  3526-3534. 
    摘要 ( 337 )   PDF (703KB) ( 40 )  
    以“先玉335”和“鑫鑫2号”为试验材料,于花后25 d喷施噻苯隆和噻苯隆-乙烯利复配剂,清水为对照,探究噻苯隆-乙烯利复配对玉米籽粒灌浆后期灌浆特性的影响及其激素调控机理。结果表明:噻苯隆-乙烯利复配可以缩短籽粒灌浆快增期和缓增期的灌浆持续时间,提高灌浆平均速率和籽粒重量,显著增加春玉米灌浆后期籽粒中生长素(IAA)和赤霉素(GA)含量,降低脱落酸(ABA)和细胞分裂素(CTK)含量;同时显著提高灌浆期籽粒IAA与ABA、GA与ABA比例,降低CTK与IAA、CTK与GA比例,对CTK与ABA、GA与IAA比例影响较小。相关分析表明,噻苯隆-乙烯利复配处理后,春玉米籽粒中ABA和CTK含量与灌浆快增期速率呈显著负相关。本研究表明,噻苯隆-乙烯利复配主要通过影响籽粒中IAA、ABA、CTK和GA含量及其比例,从而调控春玉米籽粒灌浆进程,最终实现春玉米产量提高,熟期提前的功效。研究为噻苯隆-乙烯利复配应用到玉米生产上提供理论及试验依据。
     
    高粱不同连作年限对其根系分泌物组成和化感物质含量的影响
    李光,白文斌,任爱霞
    2017, 36(12):  3535-3544. 
    摘要 ( 299 )   PDF (739KB) ( 35 )  
    为探明高粱不同连作年限对其根系分泌物组分和化感物质含量的影响,本研究在高粱研究所东白基地开展,采用土培桶栽法种植,采用二氯甲烷和乙酸乙酯两种不同极性溶剂提取根系分泌物,气相色谱-质谱联用仪(GC-MS) 定性、定量鉴定,明确不同连作年限高粱根系分泌物组分和含量及其与产量的关系,为该区高粱连作障碍机理和高粱种植的可持续发展提供了理论参考依据。结果表明:两种不同极性溶剂提取的高粱根系分泌物均含有烷烃、醇、酯、苯、酮、醛类化合物,二氯甲烷提取物含21种共同根系分泌物;乙酸乙酯提取物与二氯甲烷提取物相比,检测出35种不同根系分泌物;随连作年限增加,根系分泌物种类和相对含量先增加后降低,连作4年达峰值,且连作4年与连作12年处理间差异不显著;随连作年限增加,烃类化合物相对含量先升高后降低,连作3年达峰值;酯类化合物相对含量逐渐增加,增加幅度为3.43%~40.13%;苯类、酮类和醛类化合物相对含量均先降低后升高;化感物质定量分析显示,随连作年限增加,正十八烷含量先升高后降低,而乙基苯和乙酸乙酯均逐渐增加;最终,连作2年对产量的影响不显著,连作3年、4年和12年时高粱生长明显受到抑制,穗长、枝梗数、千粒重、单株产量和单株干物质量降低,产量降低2%~41%。相关关系显示:乙基苯、乙酸丁酯与穗长、枝梗数、千粒重、单株产量和单株干物质量呈显著负相关,尤其是枝梗数;总之,连作高粱显著影响高粱根系分泌物种类和相对含量,显著增加抑制类化感物质乙基苯和乙酸乙酯含量,从而显著降低产量。
    贵州独山锑矿区土壤-头花蓼系统中重金属的分布特征
    王丽,杨爱江,邓秋静,胡霞,薛洪其,陈蔚洁,李聪
    2017, 36(12):  3545-3552. 
    摘要 ( 251 )   PDF (673KB) ( 53 )  
    通过野外调查采样,分析贵州独山锑矿区土壤6种重金属(Sb、As、Cd、Zn、Pb、Mn)含量及其在头花蓼不同部位的分布特征。结果表明:矿区土壤Sb、As、Cd、Zn、Pb和Mn的平均含量分别为1566.55、23.98、1.21、117.81、34.27和460.98 mg·kg-1,Sb、As、Cd、Zn含量分别为贵州省土壤背景值的699.35、1.20、4.88和1.18倍,且土壤中Sb与As呈显著正相关性(P<0.05),具有同源性。内梅罗综合污染指数法评价表明,矿区土壤重金属污染指数为112.75~1295.22(平均500.37),为重度污染水平。头花蓼在锑矿区污染土壤中具有较强的耐受性,且Sb、Mn在头花蓼各部位的含量分布分别为根>叶>茎>花、叶>花>根>茎,As、Cd、Zn、Pb无明显规律。矿区头花蓼各部位的As、Cd、Pb含量均未超过《中医药中草药重金属限量》国际标准值,但该矿区头花蓼中的Sb对人体的健康存在一定健康风险。
    中国城市儿童血铅含量变化趋势及其影响因素
    韩志轩,闭向阳,郭祥义,廖建国
    2017, 36(12):  3553-3557. 
    摘要 ( 379 )   PDF (549KB) ( 45 )  
    为了解中国城市儿童血铅含量变化趋势及其影响因素,收集了1997—2010年166组城镇儿童血铅数据、23个土壤铅含量与25个城市年均PM10数据。统计结果显示,1997—2000年,中国儿童血铅年平均值逐年升高,平均值为98.56 μg·L-1,自2000年禁用含铅汽油之后,血铅年平均值总体呈下降趋势,2001—2010年中国儿童血铅平均值为69.61 μg·L-1。从不同省份来看,血铅含量随时间总体呈下降趋势,北京等省市已降至较低水平。相关分析表明,城市儿童血铅含量与城市土壤铅含量和大气颗粒物浓度有显著的正相关关系,城市土壤和大气颗粒物仍是儿童铅暴露的重要途径。
    新疆额敏河干流鱼类群落结构及其与环境因子的关系
    刘鸿,牛建功,刘春池,张涛,米乃瓦尔·木依提,陈韩飞,蔡林钢
    2017, 36(12):  3558-3563. 
    摘要 ( 317 )   PDF (593KB) ( 90 )  
    2016年10月在额敏河干流设置4个监测断面,对该水域鱼类群落结构进行研究。结果表明:调查共采集鱼类3148尾,隶属于3目4科10属,共计11种;额敏河干流的鱼类优势种为鲫(Carassius auratus Linnaeus)、新疆高原鳅(Triplophysa strauchiiKessler)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva Temminck et Schlegel)、斯氏高原鳅(Triplophysa stoliczkae Steindachner)和棒花鱼(Abbottina rivularis Basilewsky)。对各个采样断面鱼类群落生物多样性的分析结果表明,第1断面与第4断面多样性指数较高。利用去趋势对应分析(DCA)与冗余分析(RDA),将鱼类群落在空间上分为3组:1、2断面为一组,其余两个断面各占一组。排序结果显示,pH与溶解氧是影响鱼类群落变异的主要环境因素,其次是温度与电阻率。本研究结果初步揭示了额敏河干流鱼类群落结构特征,为该流域鱼类资源的养护及利用提供参考。
    基于SolVES模型与游客偏好的生态系统服务社会价值评估——以太白山国家森林公园为例
    高艳,刘康,马桥,李影,范亚宁,李秀清,古超
    2017, 36(12):  3564-3573. 
    摘要 ( 392 )   PDF (4698KB) ( 95 )  
    生态系统服务社会价值在自然生态系统中占有举足轻重的地位,传统的生态系统服务价值评估多以经济价值评估为主,对社会价值评估较为罕见。本文以太白山国家森林公园为研究对象,基于SolVES模型对其美学、生物多样性、生命可持续、精神等10种社会价值进行空间异质性分析。结果表明:1)公园的热点区域集中于研究区内中、高山区,以大爷海和拔仙台最为密集;2)游客偏好程度较高的美学、生物多样性、生命可持续和精神价值较高点主要集聚在高山区,其社会价值指数与地理环境条件之间的关系与各社会价值类型较高点的空间分布相关联;3)男女游客对社会价值空间分布评估结果与社会价值总体评估结果相一致,但在研究区内海拔低于3500 m的区域有细微差异。SolVES模型在评估山地森林公园生态系统服务社会价值方面具有良好效果,其可信度较高,应用前景广阔。
    建成区扩张下的西安市热环境空间分异性
    祝新明,王旭红,周永芳,吴文恒,刘状
    2017, 36(12):  3574-3583. 
    摘要 ( 332 )   PDF (2077KB) ( 188 )  
    深入研究建成区扩张下的城市热环境的空间分异性,对于更好地认识城市热岛效应,改善城市生态环境具有重大意义。以西安市建成区为例,基于2005、2010及2016年3期Landsat遥感影像,采用线性光谱混合分析法提取建成区范围,利用热红外遥感影像反演地表温度来研究城市热环境的时空演变;在此基础上,基于城市热岛足迹与多维直方图的信息容量分析方法探究建成区扩张下城市热岛效应的影响范围变化及其空间分异性特征。结果表明:2005—2016年西安市建成区扩张强度剧烈,不透水性表面显著增加;城市建设加剧了西安市城市热岛强度和级别,致使高温区域增多并向外蔓延,逐渐呈现片状分布格局;西安市城市热岛足迹的空间分异性显著,从2005年至2016年城市热岛效应的影响足迹范围逐渐变小;信息容量能够反映城市扩张对城市热环境空间分异性的影响,研究期间西安市建成区内城市热岛空间分异性随着热岛强度增加变得更加复杂。
    广东省雷暴特征及其对城市热岛的响应
    张羽,朱学超
    2017, 36(12):  3584-3593. 
    摘要 ( 346 )   PDF (1964KB) ( 79 )  
    根据广东省26个气象站1960—2013年的雷暴和气温资料,采用气候趋势系数分析、Morlet小波分析、M-K检验、EOF分析和城郊气象站对比分析等方法,研究了广东省雷暴时空变化特征,初步探讨了珠三角城市热岛效应对雷暴活动的影响。结果表明:广东省雷暴活动呈西多东少分布,年平均雷暴日数74.3 d,主要集中在4—9月,1984年开始以0.43 d·a-1的速率减少,并且西部地区减少较快,珠三角及东部地区减少较慢;年代际周期性显著,存在9~12 a、21~22 a的长周期以及2~3 a和4~5 a的短周期;空间场呈整体一致型、东西差异型和南北差异型三种模态;1984年以来,广州、深圳的热岛强度呈增大趋势,与雷暴日的相关显著,气候趋势系数分别达0.4936和0.3937,城市化引起的热岛效应可能在一定程度上增大了珠三角城市的雷暴发生频次。
    甘肃省陇东地区近55年风速时空变化特征
    师玮*,周俊菊,胡子瑛,魏伟,曹建军,朱国锋
    2017, 36(12):  3594-3601. 
    摘要 ( 327 )   PDF (1468KB) ( 105 )  
    基于陇东地区3个国家气象站点(环县、崆峒、西峰)1960—2014年逐月平均风速、日最大风速、平均气温等数据,运用相关分析、Mann-Kendall突变检验以及小波分析等方法对陇东地区近55年风速时空变化特征及其影响因素进行分析。结果表明:1960—2014年陇东地区的年平均风速呈下降趋势,其变化倾向率为-0.09 m·s-1·10 a-1,其中1973—1984年平均风速在波动中呈快速减少趋势,而1995年之后进入平稳波动期,1960s的平均风速最大,1980s的平均风速最小;日最大风速和4级以上风速出现频次的快速减少对年平均风速的变化影响显著;四季平均风速均呈下降趋势,春冬两季的下降趋势最为显著,春季风速的波动趋势对其他3个季节风速的波动变化具有一定的预示性;平均风速最大的春季和平均风速最小的秋季与年平均风速波动变化的相关程度最为显著;3个站点年平均风速均呈减少趋势,其减少速度沿环县-西峰-崆峒的方向递减,各站点四季平均风速变化具有相同的规律;陇东地区年平均风速存在26年的第一主周期,并于1973年左右发生突变,其中,环县站发生突变的时间最早,崆峒站突变时间最晚;陇东地区年平均风速与年平均气温呈显著负相关,增温速度最快的春季和冬季,其风速的减小速度也是四季中最大的。
    综述与专论
    湿地生态系统中植硅体与植硅体碳的研究进展
    王丹,王奥博,龙高飞,李云,蒲玉琳,张世熔,贾永霞,叶春
    2017, 36(12):  3602-3609. 
    摘要 ( 425 )   PDF (525KB) ( 78 )  
    湿地作为地球表层物种丰富、功能独特的生态系统,在其发育和环境演变过程中储存了环境变化的大量信息,能反映湿地环境变迁。同时,湿地碳储量巨大,既是“碳源”也是“碳汇”。植硅体作为气候变化的指示剂、长期的陆地碳汇机制,近年来,在考古、古环境和全球碳汇研究中备受关注。研究湿地生态系统中的植硅体及植硅体碳,对探讨湿地中植被类型变化、重建区域古生态环境和碳“汇”具有重要意义。在查阅国内外关于研究湿地植硅体的文献的基础上,总结了植硅体在湿地古气候、古环境研究中的应用;湿地生态系统中植硅体的形态、含量与分布特征,以及植硅体碳的含量特征与在全球碳汇中的重要作用。
    水环境中抗性基因去除技术研究进展
    王玉童,展思辉,周启星
    2017, 36(12):  3610-3616. 
    摘要 ( 369 )   PDF (505KB) ( 130 )  
    抗生素的滥用导致了环境中抗性基因的产生,抗性基因一旦形成便难以控制和消除。目前,抗性基因在水环境中普遍检出,传播扩散迅速,污染形势严重,对生态系统和人体健康构成了巨大威胁。本文综述了国内外关于去除水环境中抗性基因的技术进展,重点讨论了消毒技术(含紫外消毒和加氯消毒)、高级氧化技术(包括Fenton氧化、光催化氧化和臭氧氧化)和人工湿地技术对水中抗性基因的去除效果,指出了各技术的应用优势和限制,分析了存在的问题与解决措施,为今后这一方向的深入研究和实践应用提供科学依据和参考。
    浅析深层生态学对生态文明建设的启示
    姜璐,陈兴鹏,逯承鹏,张子龙,薛冰
    2017, 36(12):  3617-3622. 
    摘要 ( 373 )   PDF (456KB) ( 30 )  
    深层生态学是20世纪出现的一种生态哲学分支,作为一种整体论哲学并反对个体主义,是西方生态哲学由浅层转向深层的标志。本文梳理了深层生态学发展脉络,将其划分为通俗、哲学及实践三个层面,在此基础上阐述了深层生态学的行动纲领、“生态智慧T”哲学体系及深层生态意识的培养,进而尝试将深层生态学的有关理论结合于生态文明建设中,为我国生态文明建设提供思路借鉴。
    鱼类“个性”行为及其研究进展
    张嫱,付世建,夏继刚
    2017, 36(12):  3623-3628. 
    摘要 ( 389 )   PDF (460KB) ( 62 )  
    种内个体差异是动物界普遍存在的现象。鱼类“个性”(personality)行为指不同时空条件下个体间行为的稳定差异,一般与“性格(temperament)”及“行为表达谱(behavioral syndromes)”同义。“个性”行为反映了动物的生活史策略,并与其种群动态、遗传变异以及物种形成等紧密关联。本文阐明了“个性”行为的定义及其内涵、综述了鱼类勇敢性、开拓性、活动性、攻击性、社会性等“个性”行为的研究进展及其潜在的神经生物学、生理学、遗传学和生态学机制,并对未来鱼类“个性”行为的理论研究及其应用进行了展望。