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    2019年 第38卷 第1期    刊出日期:2019-01-10
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    2019, 38(1):  0. 
    摘要 ( 235 )   PDF (485KB) ( 111 )  
    研究报告
    间伐对油松人工林优势种群结构与分布格局的影响
    段梦成,王国梁,史君怡,周昊翔
    2019, 38(1):  1-10. 
    摘要 ( 464 )   PDF (1015KB) ( 122 )  
    以陕西省黄龙山林区经中度和强度间伐(30%和45%)12年后的油松人工林为研究对象,以未伐林地为对照,对不同间伐强度下群落中建群种油松(Pinus tabuliformis)和辽东栎(Quercus liaotungensis)的结构、空间分布格局及辽东栎更新进行了分析。结果表明:间伐促使油松径阶曲线由正偏向负偏转变,中度间伐和强度间伐下大径级(DBH≥20 cm)林木所占比例要高于对照,同时,中度和强度间伐显著增加了林下结构多样性,分别是对照的1.34和1.52倍;中度和强度间伐下油松种群分别在小尺度上(0~4.5 m,0.5~4 m)呈均匀分布,但对照林地在2~4 m呈聚集分布,所有处理在稍大尺度上均呈随机分布;在0~10 m尺度上,间伐累积生物量与对照之间并无差异,中度间伐在15~25 m尺度上显著提高累积生物量,其累积生物量在25 m尺度上较对照增加了29.55%,而强度间伐在25 m尺度上累积生物量较对照增加了8.35%;强度间伐下的油松和辽东栎成年树在整个空间尺度上无关联,且强度间伐下辽东栎幼苗幼树龄级呈现倒“J”增长型,表明强度间伐有加速针叶人工林向针阔混交林过渡的趋势。总之,间伐能优化人工林结构,改变生物量分布格局,影响群落的演替方向,为人工生态林的定向培育提供了方法和理论支持。
    神农架天然针阔混交林的物种组成和群落结构
    周秋静,韩文斌,赵常明,王杨,陈芳清,谢宗强
    2019, 38(1):  11-18. 
    摘要 ( 574 )   PDF (1295KB) ( 215 )  
    天然针阔混交林是神农架山地的垂直地带性植被,具有重要的生态和经济功能。为深入了解天然针阔混交林群落的结构和动态、物种多样性维持机制,在湖北省神农架国家级自然保护区内建立了1 hm2的森林动态监测样地,分析了其物种组成、径级结构和主要优势种的空间分布特征。结果表明:样地内记录到存活个体5321株,隶属于14科26属44种,其中针叶树种相对单一,只有巴山冷杉(Abies fargesii)和华山松(Pinus armandii);巴山冷杉、华中山楂(Crataegus wilsonii)和山杨(Populus davidiana)的重要值之和为50.28%,其他阔叶树种的重要值之和为46.06%;群落的径级结构近似倒“J”型,幼树储备丰富,重要值排名前3的优势种中巴山冷杉和华中山楂的径级结构均近似倒“J”型,更新良好,但山杨的径级结构近正态分布,更新不良,种群有衰退的趋势;巴山冷杉、华中山楂和山杨表现出明显的生境偏好,随着尺度的增加,华中山楂和山杨均为聚集分布,而巴山冷杉则依次呈现聚集分布、随机分布和均匀分布;神农架针阔混交林阔叶树种丰富度远比针叶树种高,但从重要值排名前3的优势种来看,针、阔叶树种重要值基本相当,群落结构总体稳定。
    内蒙古西鄂尔多斯沙冬青退化种群的空间格局及其与发育阶段的关联性
    申景昕,原伟杰,虞毅,高永,王计,宋晓敏
    2019, 38(1):  19-26. 
    摘要 ( 330 )   PDF (835KB) ( 111 )  
    以内蒙古西鄂尔多斯国家级自然保护区内沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)种群为对象,采用O-ring统计分析方法对不同衰退程度沙冬青种群的空间格局与发育阶段的关联性进行研究。结果表明:西鄂尔多斯不同衰退程度的沙冬青种群空间格局表现各异,与尺度大小有关;重度和中度衰退的沙冬青种群在0~50 m尺度下均表现为随机分布;轻度衰退沙冬青种群在小尺度表现为聚集分布,随尺度增加转变为随机分布;健康沙冬青种群在小尺度下表现为聚集分布,在中等尺度下表现为均匀分布,而在大尺度下表现为随机分布;不同发育阶段的沙冬青种群空间格局在不同尺度下表现不同;幼、老龄植株在0~50 m尺度下均表现为随机分布,中幼龄植株在中等尺度下表现为聚集分布,在其余尺度表现为随机分布,中龄、中老龄植株在小尺度下表现为聚集分布,随尺度增加表现为均匀分布,在大尺度下表现为随机分布;不同发育阶段沙冬青植株的关联性表现差异;在0~50 m尺度下幼龄植株与其余各发育阶段植株均无显著关联;从中幼龄级开始,随龄级增大,不同发育阶段植株之间开始表现出关联性,在大部分尺度上均呈正关联;但在小尺度(5 m)中龄与中老龄植株却呈负关联。
    南京市不同结构植物群落在冬夏两季的微气候调节作用
    张明娟,卫笑,苏晓蕾,李晨,刘佩凡
    2019, 38(1):  27-34. 
    摘要 ( 405 )   PDF (665KB) ( 61 )  
    植物的微气候调节能力,对于改善城市公共空间人居环境舒适度具有重要意义。本研究以南京市公园和广场绿地为对象,通过实地测量,分析了5种群落结构(草地、常绿乔木单层林、常绿乔-草复合林、落叶乔木单层林、落叶乔-草复合林)在冬夏两季温度、湿度及热舒适度(温湿指数)调节能力方面的差异。结果表明:夏季,各种群落均有显著或极显著(P<0.05或P<0.01)的降温增湿效果,但各林地之间降温和微气候舒适度调节能力无显著区别;林地降温增湿及热舒适度调节能力效果显著或极显著地高于草地(P<0.05或P<0.01);冬季,常绿乔木单层林或常绿乔-草复合林通过显著降温作用恶化了场地热舒适度,草地及落叶林对微气候无显著影响;除了夏季落叶乔木与草本层在降温效应方面具有显著的交互作用外(P<0.05),草本层与乔木层在其他微气候调节指标方面均无显著的交互作用。从热舒适度角度,建议在冬冷夏热地区,城市绿化应适当增加落叶林比例。
    四川省珙桐天然种群叶表型多样性
    张腾驹,陈小红,康喜坤,刘静
    2019, 38(1):  35-43. 
    摘要 ( 477 )   PDF (567KB) ( 35 )  
    为探讨不同生境下珙桐(Davidia involucrata)种群的叶表型性状变异及其适应机制,以四川省珙桐分布区内15个天然种群的11个叶表型性状为研究对象,运用巢氏方差分析、相关性分析、聚类分析等方法,对11个叶表型性状的变异规律进行分析。结果表明:11个表型性状在种群间和种群内都存在显著变异,变异较为丰富;种群间平均表型分化系数为37%,低于种群内(63%),种群内变异是珙桐变异的主要来源;种群间11个叶表型性状的变异系数(CV)的均值为16.22%,变异幅度为4.32%~29.10%,种群间离散系数(R′)均值为53.21%,变化范围为39.3%~87.14%;对15个珙桐种群的11个叶表型指标进行相关分析发现,叶长、叶宽、脉左宽和叶柄长相互间存在极显著相关性(P<0.01),表明部分叶表型性状之间存在相互协调作用;叶片大小、叶柄大小与纬度、海拔呈显著负相关(P<0.05),说明随着纬度和海拔升高,珙桐叶片有变小、变薄的趋势;不同性状与不同种群间Shannon信息指数的均值分别为2.360和2.331,且分布较为均匀;利用欧氏距离对珙桐种群进行聚类分析,四川省珙桐种群可划分为3大类,其地理变异规律表现为不连续性。这些结果表明,珙桐种群间存在较为丰富的表型变异,与其自身遗传特点和生境条件相关,研究为今后野生珙桐资源的保护和利用提供了参考。
    模拟氮沉降与蚯蚓添加对油松和辽东栎幼苗生态系统呼吸的影响
    杨璐,赵博,陈平,赵秀海
    2019, 38(1):  44-50. 
    摘要 ( 349 )   PDF (550KB) ( 130 )  
    为探讨氮沉降及蚯蚓添加对幼苗生态系统呼吸速率的影响,本研究于2017年6—9月在山西省灵空山自然保护区的苗圃地开展实验,利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定了模拟氮沉降(0、50、100 kg N·hm-2·a-1,分别表示为CK、LN、HN)与蚯蚓添加处理(未添加蚯蚓处理(A)和添加蚯蚓处理(B))下,油松(Pinus tabuliformis)和辽东栎(Quercus liaotungensis)幼苗生态系统的呼吸速率。结果表明:不同幼苗生态系统呼吸速率对氮沉降处理响应不同,氮沉降对油松幼苗生态系统呼吸速率影响不显著(P>0.05),而对辽东栎幼苗生态系统呼吸速率影响显著(P<0.01);无蚯蚓添加时在低氮和高氮条件下辽东栎幼苗生态系统呼吸速率分别增加了0.61%和3.65%,蚯蚓添加时在低氮和高氮条件下分别增加了6.67%和31.82%;蚯蚓对不同幼苗生态系统呼吸速率均表现为明显的促进作用,添加蚯蚓使油松幼苗(P<0.01)和辽东栎幼苗(P<0.05)生态系统呼吸速率在CK、LN、HN处理下分别增加了16.04%、40.86%、1.15%和0.31%、6.34%、27.57%;氮沉降与蚯蚓的交互作用(P<0.05),可促进幼苗生态系统呼吸速率;蚯蚓添加下,油松各N处理下的呼吸温度敏感系数Q10值有所升高,而辽东栎的Q10值均有降低;随着施氮量的增加,油松的Q10值呈现出先下降后上升的趋势,而辽东栎的Q10值呈现出先增大后减小的趋势。
    不同土壤基质下水分胁迫对蒙古栎幼苗表型可塑性的影响
    王君,及利,张忠辉,王芳,李焱龙,陆志民,杨雨春
    2019, 38(1):  51-59. 
    摘要 ( 382 )   PDF (1092KB) ( 111 )  
    土壤水分是影响植物生长发育的重要因子之一,探究不同土壤基质条件下幼苗生长和生物量分配对干旱胁迫的响应可为培育优质造林苗木提供理论支撑。以2年生蒙古栎(Quercus mongolica)幼苗为对象,设置土壤基质和水分两个因素的随机区组试验,采用盆栽控水法,选取腐殖土和黏土作为基质,设置4个水分胁迫水平,即正常供水CK、轻度胁迫T1、中度胁迫T2和重度胁迫T3(分别为田间持水量的80%、60%、40%和20%),测定在20、40和60 d持续干旱条件下幼苗苗高、地径、冠面积、叶面积、比叶面积、各器官生物量分配等指标。结果表明:幼苗苗高和地径随着水分胁迫强度的加深而降低,且在土壤基质间存在显著差异;幼苗比叶面积在水分胁迫间存在显著差异,腐殖土的幼苗叶面积指数和叶片生物量则显著高于黏土;持续胁迫60 d后,随着胁迫程度的加深,腐殖土的幼苗总生物量和各器官生物量均呈下降趋势,而黏土T1处理下幼苗总生物量、根系生物量和叶生物量最大,分别为39.98、22.32和6.16 g·株-1。冗余分析结果表明:土壤全氮、全磷、速效磷、蒸发速率、渗透速率和通气孔隙度与幼苗形态呈显著正相关,而土壤容重、总孔隙度和吸水倍数与幼苗形态呈负相关;总体上,幼苗各器官干重的可塑性指数要高于各器官生物量比的可塑性指数;干旱条件下,丰富的养分和良好的土壤结构能够弥补和缓解水分亏缺造成的蒙古栎幼苗生长受到的抑制,在实际育苗生产中需合理配置土壤和进行水分管理,以提高苗木对环境的耐受性和造林表现。
    重齿风毛菊繁殖分配及花部特征与海拔的相关性
    毛婉嫕,王一峰,杨励龙,宋卫东,马文梅
    2019, 38(1):  60-66. 
    摘要 ( 383 )   PDF (637KB) ( 154 )  
    为了解高山植物繁殖分配及花部特征对海拔梯度的响应机制,探讨高海拔环境下风毛菊属植物的繁殖对策,通过采样调查法,对分布在青藏高原不同海拔重齿风毛菊(Saussurea katochaete)盛花期的繁殖分配和花部特征进行研究。结果表明:重齿风毛菊个体大小、营养器官生物量、管状小花数目及头状花序重量与海拔呈显著负相关(P<0.01);花丝长、花粉数目与海拔呈显著负相关(P<0.01),而花药长、花柱长及花柱分支长与海拔呈显著正相关(P<0.01);繁殖器官生物量和繁殖分配是依赖个体大小的,前者与个体大小呈显著正相关(P=0.024),而后者表现出显著的负相关关系(P<0.01);重齿风毛菊管状小花数目-头状花序重量、管状小花数目-单花重量和雌蕊重量-雄蕊重量有着显著的负相关(P值分别为P<0.01和P=0.024);海拔对重齿风毛菊各生物量有着显著影响,同时个体大小也与植物的繁殖分配策略密切相关;随着海拔的升高,重齿风毛菊通过花数目-重量和雌蕊重量-雄蕊重量“此消彼长”的权衡关系,来适应环境,提高自身适合度。
     
    遮荫对绿竹容器苗光合作用及生长的影响
    杜澜,谢锦忠,赖秋香,陈亮,张玮,陈胜,夏捷,吴炜
    2019, 38(1):  67-73. 
    摘要 ( 442 )   PDF (564KB) ( 183 )  
    绿竹是中国南亚热带地区重要的造林竹种,在竹材加工及笋用具有广阔的应用前景。以自然光(100%光照,L0)为对照、一层遮阳网(70%光照,L1)、两层遮阳网(30%光照,L2)为处理,探究3种光环境下绿竹的光合能力、叶绿素荧光及生长特性的差异。结果表明:L1遮荫处理导致了绿竹叶片表观量子效率和净光合速率的升高,而L2处理最低,且L0、L1均与L2达到差异显著(P<0.05);随着生长光强的降低,暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)均有所降低;荧光参数方面,遮荫导致了PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和电子传递速率(ETR)显著增加;而PSⅡ有效光量子产量(Fv′/Fm′)、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)有所降低;遮荫同时导致了光合色素含量(Chla+Chlb)和叶绿素(Chla/Chlb)值的显著增加,其中L0与L2达到差异显著(P<0.05);在生长形态方面,70%光照环境下基径最大,叶面积有所增加,而对株高则无显著影响(P>0.05);绿竹对轻度遮荫环境具有较好的适应性,具有可适应的内在调节机制,而低光环境则会成为绿竹容器苗幼苗生长的决定性限制性因子。
    长春南湖公园油松林物种组成与结构
    李茗蕊,崔爽,郑海峰,何兴元,唐泽,张斯屿,沈国强
    2019, 38(1):  74-82. 
    摘要 ( 468 )   PDF (2641KB) ( 51 )  
    采用样方调查法,对长春南湖公园油松林的乔木物种组成和区系特征进行分析;基于一阶格局检验判别理论,并选用径级作为龄级代用指标,研究了油松林的物种结构格局。结果表明:南湖公园油松林乔木共7科9属10种,组成较为单一,科、属、种配置不合理;区系特征明显,科级类别以泛热带居多,混有世界广布科和北温带分布科,属级类别以北温带为主;研究样方中,油松的个体数量、重要值均占绝对优势,但在胸径、高度上优势不明显;径级分布总体呈现正态分布,种群以中龄乔木为主,近熟、成熟乔木次之,幼苗、幼树稀少,属稳定型种群,更新能力较差;油松种群整体为聚集分布,样方尺度上以均匀分布为主,而不同龄级的油松聚集程度判别结果不一致,随空间尺度的缩小,油松格局呈现从聚集向均匀分布的趋势。
    沙县苦竹笋外观、营养和食味品质变异的海拔效应
    郭子武,杨丽婷,林华,陈双林,杨清平
    2019, 38(1):  83-88. 
    摘要 ( 432 )   PDF (468KB) ( 165 )  
    为了探究不同海拔生境苦竹笋品质的差异,为苦竹高品质竹笋高效培育提供理论依据,测定了3个海拔(190±20、380±20、600±20 m)苦竹笋的外观品质、营养品质和食味品质指标。结果表明:随海拔的升高,苦竹笋个体重量、基径、长度和可食率总体上呈下降趋势,中、低海拔显著高于高海拔;竹笋蛋白质、纤维素、木质素含量随海拔的升高先下降后升高,而脂肪和淀粉含量先升高后下降,其中,蛋白质含量低海拔显著高于中、高海拔,纤维素、木质素含量低、中海拔显著低于高海拔,淀粉含量则相反,脂肪含量不同海拔间差异显著;竹笋可溶性糖含量和糖酸比随海拔的升高先升高后下降,单宁、草酸和总酸含量先下降后升高,其中,可溶性糖含量和糖酸比中、低海拔显著高于高海拔,草酸和总酸含量则显著低于高海拔,海拔对竹笋单宁含量影响不显著;总氨基酸、氨基酸组分含量与比例均随海拔的升高先下降后升高,总氨基酸、氨基酸组分含量中海拔显著低于低、高海拔,但芳香类氨基酸比例显著高于低、高海拔,其他氨基酸比例不同海拔间无显著差异。研究表明,海拔对苦竹笋外观、营养和食味品质有较明显的影响,试验区中、低海拔苦竹笋品质较佳。
    鄂尔多斯高原草地灌丛化不同阶段主要植物水分利用特征
    李巧燕,来利明,周继华,姜联合,杨柳,易三桂,孙清琳,郑元润
    2019, 38(1):  89-96. 
    摘要 ( 655 )   PDF (807KB) ( 154 )  
    草地灌丛化是全球草地退化的普遍现象,理解草地灌丛化的过程和机制对灌丛化草地的恢复十分必要。目前有多种假说解释草地灌丛化现象,尽管大部分假说认为灌木和草本植物对土壤水分的不同利用方式在草地灌丛化过程中发挥着重要作用,但有关直接实验证据仍十分缺少。本文通过对鄂尔多斯高原流动沙地沙米群落、半固定沙地油蒿群落、固定沙地油蒿群落和固定沙地本氏针茅群落4个演替阶段植物群落的调查,采用稳定同位素分析的方法,分析不同阶段主要物种对不同水源的利用比例。结果表明:在不同演替阶段,草本植物对土壤水分的利用主要集中在土壤表层(0~20 cm),而灌木植物对中深层(50~200 cm)土壤水分的利用较多;灌木植物水分利用的可塑性强,在遭受水分胁迫时,灌木植物能够根据土壤水分的可利用性而改变对不同土层水分的利用。以上结果对于认识鄂尔多斯高原不同演替阶段主要植物水分利用策略具有一定意义,同时表明降低放牧等人为因素对表层土壤的干扰,改善表层土壤结构,提高表层土壤含水量是鄂尔多斯高原油蒿灌丛化草地恢复为地带性本氏针茅草原的关键。
    高灵敏度热电偶在托里阿魏叶片的蒸腾流和蒸腾降温测定中的应用
    张萍,郝秀英,于瑞凤,周红梅,朱建军
    2019, 38(1):  97-103. 
    摘要 ( 316 )   PDF (875KB) ( 42 )  
    研究尝试将高灵敏度热电偶用于植物径流测定,特别是用于常规茎流计难以测定的托里阿魏(Ferula krylovii)叶片的蒸腾流和蒸腾降温的测定。采用高灵敏度热电偶记录并分析比较了茎流热信号和叶片及大气温度的温度信号。结果表明:托里阿魏的茎流可以用热信号峰值或热信号峰下面积的积分表示,且后者所表示的茎流速度变化灵敏度更高;以茎流代表的托里阿魏叶片的蒸腾作用随着光强和气温的升高一直在快速增加,直到光强和温度下降时才开始下降,没有表现出对蒸腾作用的调节现象,说明托里阿魏是一种高耗水植物;托里阿魏叶片通过高蒸腾作用降温使叶片的温度始终低于(最低低于大气温度6 ℃)或等于大气温度,有效防止了叶片大量吸收太阳辐射可能导致的高温伤害,但也伴随着水分的大量消耗;用高灵敏度热电偶能够测定植物茎流,而且能够测定用普通茎流计难以测定的植物,且费用很低。
    施氮对沙质草地生态系统碳交换特征的影响
    孙学凯,林力涛,于占源,黄月,曾德慧
    2019, 38(1):  104-112. 
    摘要 ( 326 )   PDF (1156KB) ( 45 )  
    生态系统碳交换是陆地生态系统碳循环的关键环节,氮沉降是草地生态系统常见扰动因素之一。本研究应用静态箱法对科尔沁沙质草地碳交换通量进行测定,探讨施氮对生态系统碳交换特征及其与温度、水分响应关系的影响。结果表明:施氮对不同生长时期净生态系统交换(NEE)、生态系统呼吸(ER)和总生态系统生产力(GEP)日动态的影响表现出一致的趋势,但其影响幅度存在差异,仅在植被生长最旺盛时期的影响达到显著水平(P<0.05);NEE与日照时长、温度无显著相关关系(P>0.05),而与生物量和水分存在显著线性正相关关系(P<0.05),施氮提高了NEE对土壤含水量变化响应敏感度,由0.18增至0.37;ER和GEP与日照时长、温度间存在极显著指数相关关系(P<0.01),施氮提高了ER和GEP对日照时长、温度变化的响应敏感度;生长季初期ER和GEP与生物量间呈较好的线性相关关系,施氮导致生物量变化可能是施氮对草地生态系统碳交换特征产生影响的重要因素。
    科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落土壤氨氧化细菌多样性
    高婷婷,张颖,杨盛,崔振波,曹成有
    2019, 38(1):  113-120. 
    摘要 ( 262 )   PDF (1254KB) ( 27 )  
    土壤氮素形态的转换主要由相关微生物驱动完成,其中由氨氧化细菌(AOB)主导的氨氧化过程是硝化作用的限速步骤。在土地沙漠化正逆过程中,植被和土壤条件的变化也会对土壤微生物群落产生显著影响。本研究在科尔沁沙地典型地区选择小叶锦鸡儿天然群落、30年生小叶锦鸡儿人工固沙群落和流动沙丘为对象,以amoA基因为标记,采用克隆文库和Q-PCR技术,研究了沙地小叶锦鸡儿群落土壤氨氧化细菌多样性和菌群结构及其变化特征。结果表明:小叶锦鸡儿群落土壤氨氧化细菌多样性较低,均为亚硝化螺菌属(Nitrosospira);在土地沙化正逆过程中,土壤氨氧化菌群结构的变化主要体现在数量上,而基本组分变化不大;流动沙丘上重建小叶锦鸡儿植被可恢复土壤氨氧化菌群结构;土壤全氮和全磷是影响AOB群落结构的主要环境因子。
    不同恢复年限对高寒露天煤矿区渣山植被和土壤特性的影响
    金立群,李希来,孙华方,杨鑫光,张静
    2019, 38(1):  121-128. 
    摘要 ( 401 )   PDF (641KB) ( 112 )  
    针对高寒煤矿区植被恢复问题,选取木里煤田江仓矿区渣山不同年限(1、3、5年)覆土人工植被建植样地为对象,分析了不同恢复年限高寒露天煤矿区渣山植被与土壤特征。结果表明:与恢复1年相比,恢复3年的植被地上生物量显著增加(P<0.05),恢复5年的植被高度、盖度、地上生物量、种子数量及幼苗高度与盖度均显著增加(P<0.05);除土壤全钾外,土壤理化性质随恢复时间增长而改善(P<0.05),土壤细菌数量下降19%(P<0.05),土壤真菌与放线菌数量均显著增长(P<0.05)。相关性分析表明,除pH值外,土壤理化性质与植被特征之间相关性显著,土壤真菌、放线菌与土壤氮素、有机质及含水量显著相关(P<0.05)。高寒地区矿区植被恢复过程中土壤物理性质的恢复滞后于化学性质。因此,为加快高寒露天煤矿区渣山植被恢复,在植被建植初期应施加足量有机肥并适时追施化肥。
     
    紫云英还田配施氮肥对稻田土壤碳库的影响
    马艳芹,黄国勤
    2019, 38(1):  129-135. 
    摘要 ( 393 )   PDF (533KB) ( 41 )  
    紫云英是南方稻田重要的绿肥作物,研究紫云英还田配施氮肥对土壤有机碳及其活性的影响,有助于优化稻田施肥管理和培肥土壤,为南方稻田农业可持续发展提供理论依据。本研究采用紫云英水稻周年轮作田间试验,设置冬闲+不施氮(CK)、单种紫云英返田、紫云英+减量施氮、紫云英+常规施氮、紫云英+高量施氮等5个处理,分析紫云英还田配施不等量氮肥对土壤有机碳、土壤微生物量碳、土壤活性有机碳、碳库管理指数等指标的影响。结果表明:与冬闲+不施氮相比,单种紫云英处理的土壤总有机碳含量增加了14%,活性有机碳含量22%;紫云英还田各处理下土壤微生物量碳平均增加了70%,土壤微生物熵平均增幅为58%,土壤碳库管理指数平均增幅为8%;紫云英配施氮肥各处理下土壤总有机碳平均增加了8%,活性有机碳含量平均增加了15%,土壤微生物熵平均增幅为72%。综上所述,与冬闲+不施氮处理相比,单种紫云英能够显著增加土壤总有机碳和活性有机碳含量;紫云英还田后配施氮肥可以显著增加土壤微生物量碳,提高微生物熵值和土壤碳库管理指数,以紫云英还田条件下减施氮和常规施氮两个处理的提升效果较好。
     
    电动-微生物修复胶质污染土壤微生物活性分析
    王冰,贾广民,李凤梅,王卅,吴波,郭书海
    2019, 38(1):  136-144. 
    摘要 ( 274 )   PDF (895KB) ( 35 )  
    胶质在自然环境中难以降解,长期累积,是石油污染土壤修复中急需解决的难点。胶质结构中含有大量芳香环、杂环和羧基等难降解的官能团,其降解率并不足以说明对污染土壤的修复效果。土壤微生物群落是土壤中重要的活体成分,通过MicroRespTM方法可测定其活性,并作为评价污染修复效果的重要指标。本文从辽河油田原油中提取胶质配制污染土,并加入构建的混合菌群,设计微生物修复(Bio)、电动-微生物修复(EK+Bio1)、电动-微生物补充营养修复(EK+Bio2)以及间断电动-微生物修复(EK+Bio3)共4种处理。修复后,胶质平均降解率EK+Bio2>EK+Bio3>EK+Bio1>Bio,降解率最高为9.82%,为Bio处理的3.06倍(3.21%)。修复后土壤微生物数量增加,其趋势与胶质降解率保持一致。MicroRespTM法实验结果表明,修复后土壤中微生物代谢能力增强、活性提高。不同处理下微生物对碳源有不同的选择性,修复后微生物对糖类的代谢能力得到较大提升。电动-微生物联合修复可提高胶质降解率,并使土壤中微生物数量增加,代谢能力提升,活性增强。
    鸭稻系统中水稻地上部对土壤振动的响应
    赵本良,温婷,章家恩,汤薇,刘金苓
    2019, 38(1):  145-152. 
    摘要 ( 213 )   PDF (767KB) ( 32 )  
    鸭稻共作中存在多种影响水稻生长和稻田微生境的生物行为。为阐明鸭子振动土壤对水稻地上部的影响,采用定量振动装置,设计了9 s(SV9)、39 s(SV39)、90 s(SV90)和0 s(对照)4个强度对水稻施加机械振动刺激。结果表明:振动21天后,高强度振动处理SV90显著降低了叶表面积和叶绿素含量,中等强度振动处理SV39显著提高水稻叶片的可溶性蛋白含量;SV9、SV39和SV90的植株N含量比对照增加了20%、16%和12%;Mg含量上升了25%、20%和11%,Ca含量上升了24%、15%和8%;低强度处理SV9显著增加了叶片SOD活性;低强度处理SV9和中等强度处理SV39显著均提高了叶片POD活性和CAT活性;高强度处理SV90导致叶片丙二醛含量显著升高;低强度处理SV9提高了速效氮和速效磷含量;土壤振动改变了水稻地上部形态和生理特征,研究结果可为设计调控水稻生长的机械刺激装置提供技术参数。
    氮肥减量深施对双季稻产量和氧化亚氮排放的影响
    彭术,张文钊,侯海军,王华,陈安磊,魏文学
    2019, 38(1):  153-160. 
    摘要 ( 401 )   PDF (717KB) ( 75 )  
    稻田生态系统是重要的N2O排放源,氮肥施用是促进稻田N2O排放的主要影响因素之一。研究合理的氮肥管理措施对减少稻田N2O排放和维持水稻高产具有重要意义。本研究以湖南典型红壤双季稻田系统为对象,以常规施氮(CF,早、晚稻施氮量均为150 kg N·hm-2)为对照,在氮肥深施条件下,设置3个减氮水平(分别减氮30%、23%和16%),研究氮肥减量深施对双季稻产量及N2O排放的影响,连续2年的田间试验。结果表明:通过化肥点状深施到土表下约7 cm,减少30%氮肥用量可以显著提高双季稻有效穗数和实粒数,使双季稻平均增产5%;氮肥减量深施可显著降低双季稻田的N2O排放;减氮30%处理的早、晚稻季N2O累积排放量较CF处理降低了57%和72%;氮肥减量深施还影响双季稻田N2O排放模式;CF处理的N2O排放峰值出现在分蘖期,而氮肥减量深施处理除在双季稻返青期和成熟期略有N2O排放,其余生育期间几乎无N2O排放。通过氮肥深施,适当减少氮肥施用量可以维持双季稻产量稳定和降低双季稻田N2O排放。
    不同种类盐胁迫对高梁幼苗生长及叶片光合机构功能的影响
    张会慧,龙静泓,王均睿,吴绪叶,马松良,宁强,许楠
    2019, 38(1):  161-172. 
    摘要 ( 422 )   PDF (1632KB) ( 43 )  
    为明确不同种类盐胁迫对高粱植株生长及叶片光合机构功能的影响,以高粱品种“龙杂17”为试验材料,利用溶液培养、人工模拟盐胁迫的方法,研究了不同Na+浓度下2种中性盐(NaCl和Na2SO4)及2种碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)胁迫对高粱幼苗生长及PSⅡ和PSⅠ功能的影响。结果表明:不同浓度的4种盐胁迫均抑制了高粱幼苗的生长,2种碱性盐胁迫下的抑制程度明显大于2种中性盐,特别是碱性盐Na2CO3的抑制作用更显著,中性盐NaCl对高粱幼苗生长的影响最小;4种盐胁迫下均抑制了高粱幼苗叶片的PSⅡ活性,PSⅠ最大氧化还原能力△I/Io降低;PSⅡ活性的降低主要表现为PSⅡ电子供体侧OEC的活性降低及PSⅡ电子受体侧电子由QAQB的传递过程受阻,特别是PSⅡ电子供体侧对盐胁迫的敏感程度明显大于受体侧;4种盐胁迫下高粱幼苗PSⅡ反应中心对光能的捕获及利用能力降低,单位面积有活性反应中心的数量和吸收光能用于电子传递的能量比例均有不同程度的下降,PSⅡ反应中心吸收光能多以热能形式进行耗散;4种盐对高粱生长及光合机构功能的影响顺序为Na2CO3>NaHCO3>Na2SO4>NaCl。在盐碱地进行高粱种植和推广时,除了要考虑盐害的影响外,还应该考虑总碱度和碱化度等因素的影响。
    不同处理下油菜RbohARbohD基因的表达特性分析
    张腾国,赖晶,李萍,孙万仓,刁志宏,王娟,郑晟
    2019, 38(1):  173-180. 
    摘要 ( 409 )   PDF (858KB) ( 57 )  
    以白菜型冬油菜“陇油6号”和“天油2号”为供试材料,利用实时荧光定量PCR技术研究RbohA、RbohD基因在不同组织及不同处理下的相对表达。结果表明:RbohA、RbohD基因在这两个冬油菜品种的根、茎、叶以及下胚轴中均有表达,没有组织特异性;低温(2 ℃)、盐(200 mmol·L-1)及PEG-6000模拟干旱胁迫可以诱导RbohA、RbohD基因的表达,且“陇油6号”油菜中RbohA、RbohD基因的表达水平高于“天油2号”油菜;外源ABA和H2O2处理油菜幼苗后,RbohA、RbohD基因的表达均有不同程度升高;用DPI(NADPH氧化酶抑制剂)、U0126(MPKK专一性抑制剂)及DMTU(H2O2清除剂)预处理后再分别进行低温或盐胁迫,与单独低温或盐胁迫结果相比,“陇油6号”和“天油2号”油菜中RbohA、RbohD基因的表达量明显降低;油菜RbohA、RbohD基因在响应低温、盐、PEG-6000模拟干旱胁迫过程中发挥作用;RbohA、RbohD基因的表达受ABA和H2O2的诱导,H2O2和MAP激酶参与了低温及盐胁迫对RbohA、RbohD基因表达的诱导过程。
    嫁接诱导植物镉富集性状的改变
    高鑫,原红红,孙梨宗,高天晗,翁莉萍,台培东
    2019, 38(1):  181-187. 
    摘要 ( 311 )   PDF (743KB) ( 45 )  
    以野生茄(Solanum torvum,托鲁巴姆)为砧木,茄(Solanum melongena)和番茄(Solanum lycopersicum)为接穗植物,通过田间小区实验,研究了嫁接对重金属Cd在接穗植物地上部分积累的影响,同时探究了元素S对植物Cd积累过程的影响。结果表明:与自根植株相比,对照小区与2 mg·kg-1 Cd处理小区内,嫁接茄植株的茎、叶及果实Cd含量分别减少78.0%、86.3%、93.2%和89.1%、89.5%、92.3%;嫁接番茄植株的茎、叶及果实Cd含量分别减少20.6%、15.5%、10%和79.3%、48.3%、4.2%;同时,嫁接植株(茄、番茄)叶片中的总硫(TS)含量显著减少,其变化趋势与Cd积累变化趋势呈正相关关系。研究证明,特异性砧木可以改变嫁接植株重金属Cd富集性状,不同作物对同一砧木的响应存在种间差异,这种改变与嫁接植株S含量变化密切相关。
    淮北采煤塌陷区两个小型湖泊浮游甲壳动物群落结构及其与环境因子的关系
    杨威,张婷婷,孙雨琛,刘琪,葛茜,邓道贵
    2019, 38(1):  188-196. 
    摘要 ( 299 )   PDF (699KB) ( 56 )  
    2017年4月、7月、10月和2018年1月对淮北采煤塌陷湖泊东湖和刘桥湖浮游甲壳动物群落结构的季节变化进行研究。结果表明:2个湖泊共记录浮游甲壳动物12种,其中枝角类7属8种,桡足类4属4种;东湖浮游甲壳动物的年平均密度和生物量(12.8 ind·L-1和0.26 mg·L-1)明显高于刘桥湖(4.4 ind·L-1和0.1 mg·L-1);东湖夏秋季的主要优势种为短尾秀体溞(Diaphanosoma brachyurum)和广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti),冬春季为方形尖额溞(Alona quadranyularis)、盔形溞(Daphnia galeata)、卵形盘肠溞(Chydorus ovalis)和近邻剑水蚤(Cyclops vicinus);刘桥湖夏秋季的主要优势种为象鼻溞(Bosmina sp.)、短尾秀体溞和广布中剑水蚤,冬春季为方形尖额溞和近邻剑水蚤;东湖和刘桥湖Shannon多样性指数分别为0.64±0.270.93±0.29;冗余分析结果表明,水温、营养盐(TN、TP)和浮游植物生物量是影响2个湖泊浮游甲壳动物群落结构变化的重要因素;鲢、鳙鱼的捕食压力对浮游甲壳动物群落结构具有重要的影响。
    鱼类调控后毛里湖的浮游生物群落多样性与排序
    刘飞,杨超,张家瑜,赵聪,邝玮琦,陈克忠,李梦军,罗云生,刘良国
    2019, 38(1):  197-204. 
    摘要 ( 378 )   PDF (696KB) ( 57 )  
    采用年初投放不同鱼类组成的方法修复和维护常德毛里湖生态环境,通过监测两年夏季的湖泊浮游生物和环境因子特征,运用群落多样性和排序方法分析了鱼类调控后的实施效果,探讨了该技术对湖泊生态修复和维护的可行性。结果表明:当鱼类投放组成从2016年的鲢∶鳙∶青鱼∶鲫的重量占比15∶60∶15∶10调整为2017年的鲢∶鳙∶青鱼∶鲫∶鲌∶黄颡鱼∶鳜的重量占比为25∶50∶10∶5∶5∶3∶2后,两年夏季全湖地表水环境质量均达Ⅲ类标准要求;透明度、pH、溶氧、叶绿素、总氮、总磷两年间夏季全湖平均值没有显著性差异(P>0.05),但化学需氧量(COD)从2016年的4.12 mg·L-1降为2017年的3.47 mg·L-1P<0.05),降低了16%;2016年、2017年夏季浮游植物平均密度为518 ×104 ind·L-1、493×104 ind·L-1,下降了4.8%;浮游动物的平均密度为3283 ind·L-1、3597ind·L-1,增加了9.6%;种类组成上,两年夏季均有绿藻门种类为优势种、浮游动物小型化和大型浮游动物丰度低的特点;2017年浮游植物、浮游动物和浮游生物的丰富度指数比2016年分别增长了6.2%、15.5%、13.6%,浮游动物群落多样性指数提高了8.3%;两年中,决定夏季浮游生物群落结构特征的环境因子主要为水深、叶绿素、总氮,COD对群落排序的效应从2016年的变量得分0.68降低为2017年的0.20,成为最小影响因子;与2016年相比,2017年站点间群落相似性和浮游生物种群间相关性、群落多样性与环境因子的相关性均下降。提高功能组和营养级多样性的鱼类种群调控措施能保持湖泊水质在地表水质量标准Ⅲ类,使群落多样性达到更好的状态,浮游生物群落结构与环境因子相关性下降,种类分布趋向均匀分散。
    鲤鱼对外来入侵物种鳄龟及巴西龟的视觉识别
    梁碧霞,徐艳萍,武正军,黄锦龙
    2019, 38(1):  205-209. 
    摘要 ( 523 )   PDF (515KB) ( 84 )  
    鳄龟(Macroclemys temmincki)和巴西龟(Trachemys scripta elegans)是危害严重的外来物种,在中国多地的水生生态系统中已经发现鳄龟和巴西龟分布。本研究探讨了本地物种鲤鱼(Cyprinus carpio)对这两种入侵生物的反捕食能力。通过观察鳄龟和巴西龟出现时,鲤鱼是否远离它们,来了解鲤鱼对鳄龟和巴西龟的视觉识别能力和反捕食行为。结果表明:当只有鳄龟时,鲤鱼能在短时间内(10 min)有效识别并远离鳄龟;当鳄龟和巴西龟同时出现时,在所有时间段内(0~10 min)鲤鱼远离鳄龟的数量显著高于远离巴西龟的数量,这可能是鳄龟活动幅度较大、危险系数高、动作凶猛所致。本研究说明,鲤鱼可通过视觉辨别捕食者威胁大小并采取合适的生存策略。水生生态系统的外来入侵物种对水生生物的危害较大,应加强对外来入侵物种的防控,限制外来物种放生,减轻其生态危害。
    刺参肠道及养殖环境菌群结构与功能
    丁斯予,王荦,徐瀚晨,鲍学宇,王姮,常亚青,丁君
    2019, 38(1):  210-220. 
    摘要 ( 576 )   PDF (9866KB) ( 89 )  
    基于MiSeq高通量测序技术,分析了黄、渤海秋季池塘养殖刺参(Apostichopus japonicus)肠道及养殖环境菌落结构、α-多样性指数和菌群功能。结果表明:黄海和渤海养殖池塘底泥菌群Chao1指数、ACE的指数均较高,表明养殖池塘底泥菌群较为丰富;黄海和渤海养殖刺参肠道及养殖环境中优势菌门均为变形菌门(比例>43.25%);两个海域中刺参肠道中优势菌属相同,均为Halioglobus(比例>12.67%);养殖环境中的优势菌属则存在差异,黄海养殖水体的优势菌属为Roseibacillus(13.59%);渤海养殖水体优势菌属为海命菌属(Marivita)(21.33%);黄海养殖底泥样品DN1和DN2中优势菌属为Desulfopila(>9.26%),DN3中优势菌属为Halioglobus(3.67%);渤海养殖底泥中优势菌属为硫深海菌属(Thioprofundum)(3.79%);在渤海海域中还发现了特有菌属海命菌属(Marivita)、Ascidiaceihabitans、别弧菌属(Aliivibrio),且所占比例较大;黄海和渤海各样品中菌群经COG及KEGG数据库分析,共注释到24组COG功能分类,主要集中在氨基酸转运与代谢;41条KEGG信号通路,主要集中在氨基酸转运与代谢、碳水化合物代谢、膜转运。研究结果为合理进行刺参养殖、疾病防控提供了理论依据。
    水深对黑藻叶绿素含量和抗氧化酶活性的影响
    罗姗姗,曹昀,纪欣圣,许令明,王佳艺,王文林
    2019, 38(1):  221-228. 
    摘要 ( 469 )   PDF (845KB) ( 65 )  
    采用控制试验方法,将黑藻种植在水下0.5~1.4 m的花盆内,研究不同水深对沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)叶绿素含量、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)、根系活力的影响,探讨黑藻在该区间的最适生长水位,为黑藻成功定植提供理论依据。结果表明:随着水深增加,水下光强显著衰减,黑藻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量呈不断上升趋势,叶绿素a/b无明显变化,类胡萝卜素(Car)含量不断增加;水深对黑藻抗氧化酶活性影响差异显著(P<0.05),黑藻超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性总体呈先上升后下降趋势;水深0.5~0.8 m处黑藻膜脂过氧化程度加剧,促使MDA含量增加,抗氧化物酶(SOD、POD)活性升高;水深由0.5 m增加至1.4 m,黑藻可溶性蛋白含量无显著变化,根系活力由0.12增加至0.51 mg·g-1·h-1,各水深组之间差异显著(P<0.05);水深对黑藻生理产生一定的影响,水深较浅处(0.5~0.8 m)黑藻植株生长及生理均遭受强光抑制作用,表现为植株发黄,产生断枝、残叶、叶绿素含量降低、膜脂过氧化程度加剧等;在水域生态恢复中应考虑0.9~1.4 m的水深范围恢复黑藻种群以利于其种群生长以及水生生态系统的恢复。
    基于适宜性评价和最小累积阻力模型的生态安全格局构建——以营口市为例
    张蕾,危小建,周鹏
    2019, 38(1):  229-236. 
    摘要 ( 527 )   PDF (9003KB) ( 78 )  
    采用“源地廊道”的组合方式构建生态安全格局,能维护区域生态安全和提升人类福祉。本文以营口市为例,从生态敏感性和生态系统服务功能重要性方面选取生态源地;运用生态廊道适宜评价法和最小累积阻力模型判定潜在生态廊道;并采用中心度指标识别出区域生态关键区和重要生态廊道,从而构建出营口市生态安全格局。结果表明:营口市选取的生态源地共有134个,面积共2203.88 hm2;构建的生态廊道总长度为221.06 km。东南部的生态源地、廊道的适宜性和重要性均高于北部区域,南北之间存在较大的断层,应在中北部构建踏脚石斑块和廊道,促进南北之间的物质和能量的交流。通过提出营口市“一带三区三轴多点”的生态网络框架,构建出营口市生态安全格局,为区域生态保护与城市可持续发展提供决策建议。
    华南地区低温雨雪事件的时空变化特征
    陆虹,周秀华,黄卓,秦川,农孟松
    2019, 38(1):  237-246. 
    摘要 ( 327 )   PDF (2061KB) ( 64 )  
    利用华南地区的广西壮族自治区和广东省的178个气象站1951—2012年的观测资料,对华南地区单站和区域持续性低温雨雪事件进行了定义和检测,并对其时空变化特征进行了分析,目的是为华南冬季低温雨雪事件预测及低温雨雪灾害对生态环境影响预估提供参考。结果表明:华南地区单站低温雨雪事件主要发生在23°N以北地区,事件高频区主要集中在广西的东北部和广东的西北部,而区域持续性低温雨雪事件则主要发生在24°N以北,事件影响区域与单站事件高频区基本相同;单站和区域持续性低温雨雪事件发生频次最多的月份都是1月,2月次之,且都是在20世纪七八十年代发生次数较多,这与华南区域冬季气温的气候变化特征较为相符;低温雨雪事件的发生与海拔有密切关系,海拔在100~200 m的站点较容易发生低温雨雪事件;利用冷湿指数分析区域持续性低温雨雪事件的强度发现,严重的事件多发生在70年代,进入90年代后,呈现减少的趋势,但事件的严重性及造成的灾害趋于极端。
    综述与专论
    种子形态生理休眠研究进展
    姚林君,张克亮,熊作明,陶俊
    2019, 38(1):  247-255. 
    摘要 ( 795 )   PDF (549KB) ( 183 )  
    种子形态生理休眠(MPD)是形态休眠和生理休眠的组合,其种胚一般为线形、匙形或球形,未分化或发育不完全。根据种子萌发对冷(或暖)层积的需求,种胚生长所需要的温度以及对赤霉素的响应,MPD分为非深度简单、中度简单、深度简单、深度简单上胚轴、非深度简单上胚轴、深度简单双重、非深度复杂、中度复杂和深度复杂9种类型。一些物种需要相同的环境条件促进种胚的生长和休眠的打破,而另一些物种需要不同的环境条件来完成这一过程。目前已报道的具有MPD的物种有34目72科植物。本文系统总结了MPD种子的形态结构、休眠打破的环境需求、MPD的起源与进化以及MPD的植物类群。最后,针对国内外的研究不足进行了探讨,并对未来需要进一步开展的研究工作进行了展望。
    植物共生放线菌研究进展
    宁楚涵,李文彬,刘润进
    2019, 38(1):  256-266. 
    摘要 ( 557 )   PDF (660KB) ( 120 )  
    植物不仅与真菌、细菌而且还与放线菌关系密切,协同进化,建立互惠共生体系。目前全球已报道的植物共生放线菌(plant symbiotic actinomyces,PSA)有25个优势属,种质资源丰富,分布广泛。这些PSA可定殖植物根系或和茎、叶构建各种各样的共生体系。PSA能通过直接或间接增加养分、水分吸收利用和分泌植物生长激素,促进植物生长发育;产生抗生素和次生代谢物质来提高植物抗逆性,如耐盐性、耐重金属毒性和拮抗病原物;调节土壤理化特性、活化土壤养分从而改善土壤健康状况等。生态系统中,植物与放线菌共生体系的发育和生理生态功能受到诸如土壤条件、气候因子、地理因素和农艺措施等的影响和调控。本文分析了PSA应用现状及当前研究存在的问题,以期为促进植物与放线菌共生领域的研究和PSA的应用提供理论依据和思路。PSA是一类相对未开发的新微生物资源,具有广阔的应用前景。
    京津冀防风固沙植被生态修复研究进展与对策
    刘硕,李品,冯兆忠
    2019, 38(1):  267-274. 
    摘要 ( 516 )   PDF (2469KB) ( 76 )  
    京津冀城市群周边生态环境破坏严重,风沙灾害频发。京津冀风沙源治理工程是我国为减轻京津冀及周边地区风沙危害的重大生态修复工程。虽然陆续开展的系列生态工程取得一定效果,但修复过程中暴露的问题也日益突出。系统分析京津冀地区具体生态环境问题和生态修复的制约因素,对该地区的生态重建与服务功能提升具有重要意义。本文从沙地生态环境、防护林状况、植被动态、物种选择和生态功能评价等方面总结京津冀沙地植被生态修复研究进展,分析存在的问题,并据此提出今后修复的改进模式和对策建议,以期为京津冀沙地植被生态修复功能提升提供科学参考。
    方法与技术
    基于多特征和改进BPNN的降香黄檀冠层叶片全氮含量无损诊断
    陈珠琳,王雪峰,陈毅青,薛杨,刘嘉政
    2019, 38(1):  275-282. 
    摘要 ( 362 )   PDF (2011KB) ( 31 )  
    氮素是植物生命活动不可或缺的营养成分之一,合理的施肥不仅有利于植物健康成长,还可以减少对土壤及地下水污染等生态问题。本研究以降香黄檀为对象,提出了一种基于多特征和改进BPNN(Back Propagation Neural Network)的冠层叶片全氮含量无损诊断方法。通过数字图像处理技术对冠层图像进行分割,计算得到27种图像特征(颜色、纹理、形状),通过计算Pearson系数筛选出与全氮含量显著相关的因子,做主成分分析并提取前四主成分,将其作为改进BPNN(即PSO-BPNN-Adaboost)的输入向量。结果表明:使用多特征能更全面准确地反映降香黄檀冠层叶片的全氮含量;另一方面,BPNN、PSO-BPNN、BPNN-Adaboost与PSO-BPNN-Adaboost算法的比较结果表明,PSO-BPNN-Adaboost算法更可靠;同时,PSO处理对结果的优化程度更大,因此对于BP神经网络来说,需要先找一个合适的初始值和阈值,再对其进行增强处理。本研究考虑了氮胁迫对植株多方面的影响,突破了仅限于从颜色角度实现全氮含量预测的方法,也为珍贵树种经营中“精准施肥”提供了参考,可有效减小使用过量肥料造成的生态污染等问题。
    不同土地利用/覆盖数据在中国北方草地的精度评价
    高艳妮,郭艳芳,王维,李付杰,黄盼盼
    2019, 38(1):  283-293. 
    摘要 ( 489 )   PDF (3264KB) ( 195 )  
    草地是全球分布最广的植被类型之一,精确界定草地边界对于开展草地资源研究和管理具有重要意义。本研究以中国草地分布最集中的北方地区为研究区域,以野外调查获取的草地样点数据为主要评价依据,对来源于7种土地利用/覆盖数据的中国北方草地边界精度进行评价,包括全球30 m地表覆盖数据(GlobeLand30)、1∶1000000中国草地资源图(GLT80s)、中国土地利用现状遥感监测数据(LUCC2010)、中国土地覆盖数据(MICLCover)、全球陆地覆盖数据(Globcover2009)、全球土地覆盖数据(GLC2000)和MODIS土地覆盖数据(MCD12Q1)。结果表明:GLT80s划定的北方草地面积最大,与其他土地利用/覆盖数据划定的草地分布一致区域最多,基于采样点验证的精度也最高,数值为88.32%,而Globcover2009的精度最低,仅为29.31%,MCD12Q1和GLC2000的采样点验证精度分别为83.74%和83.45%,其他草地图的采样点验证精度则介于73.42%~78.97%;分省统计分析显示,在青海省MCD12Q1的精度最高,数值高达94.23%,GLC2000和GlobeLand30的精度在90%以上,而在新疆、西藏、内蒙古、甘肃则均为GLT80s的精度最高;与GLT80s对比分析显示,其他数据源与其分布不一致的主要原因是将GLT80s中的温性荒漠类草地部分划为裸地,面积占分布不一致区域总面积的22.59%~42.87%。建议在开展有关北方草地资源及功能评价时,除青海省优先选用MCD12Q1数据外,其他省份优先选用GLT80s数据,但要特别注意其在温性荒漠类草地区域划分的准确性。
    基于高光谱的矿区复垦农田土壤全氮含量反演
    王世东,石朴杰,张合兵,王新闯
    2019, 38(1):  294-301. 
    摘要 ( 383 )   PDF (1272KB) ( 62 )  
    准确快速估测矿区复垦农田土壤全氮含量是科学评价土地复垦质量的保障。以永城矿区复垦农田为例,对采集的土样进行化学处理和室内高光谱数据测量,对土壤高光谱数据进行3种数学变换,然后与全氮含量进行相关性分析并确定敏感波段。在此基础上,将偏最小二乘法回归(PLSR)模型分别与BP神经网络(BPNN)和随机森林(RF)相结合,建立了PLSR-BPNN和PLSR-RF两种土壤全氮含量高光谱反演模型,并将新建立的模型与传统的PLSR、BPNN和RF进行对比分析。结果表明:与利用单一模型相比,建立的PLSR-BPNN和PLSR-RF两种土壤全氮含量高光谱反演模型精度显著提高,特别是光谱数据经过一阶微分处理并利用PLSR-BPNN模型反演精度最高,验证组决定系数R2达到0.92,相对分析误差RPD为4.01。基于一阶微分光谱建立的PLS-BPNN模型是土壤全氮含量估测模型中的最优方法。研究成果为矿区复垦农田土壤全氮含量反演提供一定的参考价值。
    基于GM(1,1)和因子分解模型的区域能源消费情景分析——以辽宁省为例
    姜璐,陈兴鹏,孔云霄,张子龙,薛冰
    2019, 38(1):  302-308. 
    摘要 ( 314 )   PDF (636KB) ( 79 )  
    作为人类社会赖以生存的物质基础之一,能源是支撑经济发展和社会进步的重要资源。同时,能源消费也是影响气候变化和区域环境质量的重要因素。因此,开展区域能源消费的情景分析,对于合理控制能源消费总量和制定区域能源政策,具有重要现实意义。以东北老工业基地的典型代表辽宁省为案例,运用灰色关联方法定量分析了2000—2014年区域能源消耗与经济增长间的相关性。结果表明:辽宁省能源消耗总量与经济发展之间的关联度为0.93,属于能源驱动型发展方式;基于灰色模型GM(1,1)开展了2015—2029年的能源消费情景分析,发现第二产业的能源消耗量最大且呈指数上升趋势;基于因子分解法和节能指数方法开展区域节能效率潜力判断,认为区域节能方向主要是结构节能和技术节能;最后提出了促进能源可持续转型的若干建议。