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    2019年 第38卷 第6期    刊出日期:2019-06-10
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    2019, 38(6):  0. 
    摘要 ( 172 )   PDF (487KB) ( 34 )  
    研究报告
    坡位对高寒灌丛群落谱系多样性和谱系结构的影响
    肖元明,杨路存,聂秀青,李长斌,熊丰,王玲玲,周国英
    2019, 38(6):  1611-1619. 
    摘要 ( 266 )   PDF (774KB) ( 69 )  
    群落谱系信息是生物多样性研究的主要内容之一,坡位是影响群落物种组成的重要地形因素,因此,研究坡位与群落谱系多样性和谱系结构的关系对于提高我们对群落谱系多样性分布规律及群落构建机制的理解具有重要意义。本研究以青藏高原东北部(青海省)高寒灌丛为对象,分析了高寒灌丛群落中草本植物群落、木本植物群落以及灌丛群落整体的谱系多样性及群落谱系结构随坡位变化的规律及其影响因素。结果表明:草本植物群落和灌丛群落整体谱系多样性随坡位的下降均表现出单峰变化规律,在中部坡位谱系多样性最高,而灌丛木本植物群落的谱系多样性、灌丛群落(草本群落、木本群落及灌丛群落整体)的谱系结构无显著变化规律。将土壤理化因子(土壤全氮、全磷、pH和土壤含水量)与群落谱系多样性和谱系结构进行多元回归分析,发现土壤理化因子对群落谱系多样性的解释能力显著高于群落谱系结构,土壤含水量对草本植物群落和灌丛群落整体的谱系多样性影响极为显著。综上所述,坡位主要通过改变草本植物群落而不是木本植物群落物种组成来影响灌丛群落谱系多样性,而群落谱系结构受坡位影响较小。
    纳帕海湖滨带优势植物杉叶藻(Hippuris vulgaris)茎解剖结构对模拟增温的响应
    管东旭,冯春慧,田昆,王志保,张依南,孙梅
    2019, 38(6):  1620-1628. 
    摘要 ( 169 )   PDF (1153KB) ( 54 )  
    温度是影响植物茎解剖结构的重要环境因子,但过去对温度如何影响植物茎解剖结构的研究较少涉及湿地植物。基于IPCC对未来大气增温的预测,本研究以滇西北典型高原湿地——纳帕海流域为研究区域,采用开顶式生长室(OTCs)模拟大气增温,研究了湖滨带优势植物杉叶藻(Hippuris vulgaris)茎解剖结构对大气增温的响应。结果显示,增温显著增加了地上茎的表皮细胞厚度及角质层厚度,且地上茎的薄壁细胞大小及表皮细胞大小也呈增大趋势,所有地上茎性状均表现出随温度升高逐步增大的趋势。同时,增温对地下茎角质层厚度也存在显著影响,所有地下茎性状均表现出随温度升高先减小后增大的趋势。在众多温度变量中,年平均温度和日间平均温度对杉叶藻地上茎解剖性状的影响最为显著,且上述两温度变量与地上茎解剖性状均为正相关;年最高温和年平均温度对杉叶藻地下茎解剖性状的影响最为显著,且上述两温度变量与地下茎解剖性状均为负相关。本研究结果表明,气候变暖显著影响杉叶藻的茎解剖结构,体现了杉叶藻对增温的有效适应,进而揭示了高原湿地植物形态结构对气候变暖的响应规律及其生理生态适应策略。
    气候变化对我国特有濒危物种水杉野生种群分布的影响
    朱莹莹,徐晓婷
    2019, 38(6):  1629-1636. 
    摘要 ( 325 )   PDF (1914KB) ( 110 )  
    孑遗植物水杉(Metasequoia glyptostroboides)为我国特有裸子植物,国家一级保护植物。水杉野生种群仅在湖南、湖北和重庆交界之处分布。目前,虽然水杉在全球广泛栽培,但栽培水杉不能自然更新,而野生种群也存在自然更新不良、种群衰退现象。在未来气候变化条件下,水杉种群可能面临更加严峻的灭绝风险。因此,本研究根据文献和标本记载的水杉野生分布记录评估了未来气候变化对野生水杉分布的影响。采用多种物种分布模型,估计了当前气候条件下野生水杉的潜在分布分区,同时采用3种大气环流模型(CCSM4、CNRMCM5、HadGEM2ES)模拟的气候数据,估计了两种典型温室气体浓度增加情景下未来(2070年)野生水杉的适宜分布区。结果表明,当前气候条件下,水杉野生种群的潜在分布区与实际分布区一致,集中在湖北、重庆、湖南和贵州的交界处。到2070年,在不同的温室气体浓度增加情景下,我国水杉的潜在分布区有向现分布区的西北部迁移的倾向,但生境适宜度非常低(<0.5),成功迁移可能性极低。而现有野生分布区的适宜度也明显下降,潜在分布区消失殆尽,水杉原始种群保护工作可能面临严峻考验。
    江苏龙池山自然保护区红楠(Machilus thunbergii)生存群落结构及其环境解释
    张志敏,杨国栋,谢梦梦,钟育谦,翟飞飞,王贤荣,伊贤贵
    2019, 38(6):  1637-1645. 
    摘要 ( 197 )   PDF (985KB) ( 97 )  
    为了解释环境因子对红楠生存群落的影响,根据64个样方数据,选用多元回归树(MRT)和典范对应分析(CCA)方法,对江苏龙池山自然保护区内红楠生存群落进行分类、排序以及物种多样性垂直分布格局研究。结果表明:(1)群落物种有72科129属153种,生存群落属中亚热带常绿阔叶林,红楠是重要优势种;乔木层占绝对优势,红楠幼苗生长处于劣势地位;(2)MRT将该地区群落划分为4个群丛:Ⅰ)麻栎+化香树-冬青+油茶-沿阶草+淡竹叶群丛,Ⅱ)红楠+蓝果树-山鸡椒+格药柃-金星蕨+淡竹叶群丛,Ⅲ)青冈+栓皮栎-窄基红褐柃+木莓-金星蕨+狗脊群丛,Ⅳ)米槠+檫木-光亮山矾+马银花-紫金牛+沿阶草群丛,分类结果在空间上反映了龙池山红楠生存群落演替变化趋势;(3)CCA排序结果验证了MRT的分类结果,并显示海拔和土壤含水量是影响龙池山自然保护区红楠生存群落分布与扩张的重要影响因子;(4)红楠生存群落物种多样性随海拔的升高呈现上升再下降的单峰格局,在海拔150 m达到最大值。
    红松雌球果发育对枝叶营养生长和生物量积累的影响
    张建瑛,殷东生
    2019, 38(6):  1646-1652. 
    摘要 ( 174 )   PDF (525KB) ( 62 )  
    通过对红松生殖枝和营养枝当年的枝叶生长及生物量积累差异的分析,研究2年生雌球果发育对枝叶营养生长和生物量积累的影响。结果表明:2年生雌球果抑制了1年生雌球果的发育,生殖枝当年的营养生长比营养枝当年的营养生长旺盛;生殖枝当年的生长量(顶枝芽除外)与母枝的枝长和基径呈显著正相关(P<0.05),生殖枝当年的顶枝和侧枝生物量与母枝的枝生物量呈显著正相关(P<0.05);2年生雌球果数量与生殖枝当年的顶枝基径、侧枝长、侧枝基径、侧枝芽数量和侧枝数量呈显著正相关(P<0.05),2年生雌球果生物量与当年的顶枝和侧枝生物量及总生物量呈显著正相关(P<0.05),说明2年生雌球果的发育促进了生殖枝当年的营养生长和生物量积累;生殖枝当年的总生物量中分配给顶枝、侧枝、顶枝针叶、侧枝针叶的生物量比营养枝多,生殖枝中超过87%的当年生物量分配给2年生雌球果,仅有0.22%的比例分配给1年生雌球果;通径分析表明,2年生雌球果的生物量积累直接影响生殖枝母枝的生物量积累,对生殖枝和营养枝当年生物量积累没有直接影响,而生殖枝母枝的生物量直接影响生殖枝和营养枝当年的生物量积累。
    珍珠菜属植物功能性状的趋异分化
    陈延松,李玲玲,周守标,欧祖兰
    2019, 38(6):  1653-1661. 
    摘要 ( 194 )   PDF (799KB) ( 85 )  
    明确珍珠菜属植物关键功能性状的种间差异性,有助于揭示珍珠菜属植物的生态适应机制。本研究采用植物功能生态学研究方法,利用同质园栽培实验,量化了同质环境条件下9种珍珠菜属植物根、茎、叶功能性状间的变异及协变关系。结果表明: 1) 在属级水平上,该属植物10个功能性状变异程度不同。变异幅度最大的为叶面积,其次是比根长,第三是比茎长,最小的是叶碳含量,变异系数分别为75.0%、60.7%、46.5%、3.6%,最大值与最小值相差近21倍。2) 黄连花亚属与珍珠菜亚属植物功能性状趋异分化(P<0.05),前者形成了比根长、比茎长与比叶面积占优势的功能性状组合,而后者则具有较高的比根密度与叶面积。3) 9种珍珠菜属植物功能性状具有物种特异性,它们的叶面积、比叶面积、叶干物质量、叶碳含量、叶氮含量、叶碳氮比、比根长、比根密度、比茎长和比茎密度均存在显著的种间差异(P<0.05)。4) 9种珍珠菜属植物的根、茎、叶功能性状之间存在植株整体协同性。叶面积与比茎长(R2=0.484, P<0.01)和比根长(R2=0.149, P<0.01)、比茎长与比根长(R2=0.348, P<0.01)相关关系最密切。9种珍珠菜属植物既存在叶经济谱又存在植株经济谱。
    海岸梯度上黑松针叶化学计量特征的变化规律
    孙阳,王晶媛,张慧,王建楠,吴统贵,张鹏
    2019, 38(6):  1662-1668. 
    摘要 ( 177 )   PDF (800KB) ( 100 )  
    风对树木形态、生理和生长的影响一直是生态学研究的热点和难点问题,目前主要采用模拟风速或机械刺激的方式来研究树木对风胁迫的响应与适应变化,无法准确反映出树木在风环境下的长期适应机制。揭示自然环境下树木对风胁迫的长期适应机制,测定了海岸梯度上迎风面和背风面60年生黑松林(Pinus thunbergii)针叶有机碳、氮、磷、钾、钙、钠、镁元素含量,并分析元素含量及其化学计量特征的变化规律。结果表明:黑松林迎风面针叶有机碳含量随离海岸距离的减小显著降低(P<0.05);而氮、磷、钾、钙、钠、镁含量则显著增加(P<0.05);氮磷比保持相对稳定。黑松林背风面针叶除钙和钠含量随离海岸距离的减小逐渐增加外,其他元素含量变化规律均不明显;距海岸500 m内黑松针叶化学计量特征差异显著(P<0.05),其后趋于相对稳定。黑松林迎风面针叶化学计量特征普遍存在相关关系,背风面仅针叶氮和磷、钙和钠间存在相关关系,且与迎风面存在共同的SMA斜率和截距。研究表明,海岸梯度上风胁迫会显著改变黑松针叶化学元素含量,但其比值相对稳定;随海岸距离减少,风胁迫增加,针叶碳同化能力受到明显影响,黑松通过针叶氮、磷、钾、钙、钠、镁含量的增加来提高耐风胁迫的能力,这可能是自然环境下黑松对长期风胁迫的一种适应策略。
    滇中亚高山森林乔木层各器官生态化学计量特征
    张雨鉴,宋娅丽,王克勤
    2019, 38(6):  1669-1678. 
    摘要 ( 223 )   PDF (745KB) ( 147 )  
    探究森林乔木层各器官碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,对掌握养分元素在森林群落优势层的分配格局及各器官养分受限状况等具有重要的作用。本文对滇中亚高山区域5种典型森林(云南松林、华山松林、常绿阔叶林、高山栎林、滇油杉林)乔木层各器官(叶、枝、干、皮、根)进行取样,分析其C、N、P含量及C/N、C/P和N/P化学计量特征,结果显示:不同林型乔木层除N含量差异不显著外,C、P含量及C/N、C/P和N/P均存在显著差异;5种林型乔木层叶、枝、干、皮和根的C含量分别为482.40~576.03、472.50~566.47、462.67~512.30、465.10~542.30、478.67~566.47 mg·g-1,N含量分别为11.30~25.42、4.20~7.47、3.49~8.30、6.18~9.71、6.08~10.64 mg·g-1,P含量分别为0.84~2.36、0.42~1.02、0.25~0.81、0.30~0.82、0.55~1.63 mg·g-1,在不同器官间,C含量差异不大,N、P含量均为叶和根最高,其他器官相对较低,其中常绿阔叶林和高山栎林的C含量、C/N、C/P均呈干>枝>皮>根>叶,N含量均呈叶>根>皮>枝>干,而其余3种林型的C/P则呈干>皮>枝>根>叶的规律,P含量在5种林型各器官间规律均为叶>根>枝>皮>干;N/P值除了常绿阔叶林小于10外,其余4种森林类型均在10~20,说明常绿阔叶林乔木的生长主要受N元素的限制,而其余林型乔木则受到N、P两种元素共同限制;双因素方差分析结果表明,C含量、N/P主要受林型因素的影响,而N、P含量、C/N、C/P主要受器官因素的影响。
    三江平原湿地不同利用方式对土壤理化性质及团聚体组成的影响
    张会慧,王世标,王均睿,吴绪叶,马松良,伍一宁,李金博,许楠
    2019, 38(6):  1679-1687. 
    摘要 ( 246 )   PDF (800KB) ( 95 )  
    选择三江平原湿地分别垦殖为旱田和水田以及人工林3种利用方式,调查土壤理化性质及团聚体组成的变化。结果表明:不同利用方式下土壤理化性质发生了明显变化。与湿地相比,不同利用方式下土壤水分含量显著降低,而土壤容重显著增加,并且除水田土壤速效磷含量较湿地土壤有所增加外,其他利用方式下全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均有不同程度的降低,特别是旱田和人工林利用方式下的降低幅度明显大于水田;不同利用方式下土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均明显低于湿地,水田利用方式下土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性降低幅度明显小于旱田和人工林;除水田利用方式下土壤酸性磷酸酶活性较湿地有所降低外,旱田和人工林利用方式下土壤酸性磷酸酶活性较湿地无显著变化;不同利用方式下土壤总有机碳、微生物量碳、水溶性碳和易氧化碳含量均较湿地有不同程度的降低,除易氧化碳含量外,旱田和人工林利用方式下土壤总有机碳、微生物量碳和水溶性碳含量的降低幅度均显著大于水田;不同利用方式下土壤机械稳定性团聚体组成也发生了明显的变化,水田和旱田利用方式下土壤平均重量直径(MWD)较湿地均有所降低,特别是旱田土壤MWD降低幅度更为明显,但人工林土壤MWD却较湿地有所增加;不同利用方式会显著影响土壤理化性质及土壤团聚体组成,其中水田利用方式对土壤理化性质、有机碳稳定性和土壤团聚体破坏程度明显低于旱田和人工林;而人工林由于受人为扰动较小,对土壤理化性质及结构的影响程度明显小于旱田。
    辽西北风沙区典型人工防护林土壤微生物群落功能特征
    张岩,邓娇娇,朱文旭,殷有,魏亚伟,周永斌
    2019, 38(6):  1688-1696. 
    摘要 ( 195 )   PDF (1886KB) ( 184 )  
    运用Biolog-Eco技术对辽西北风沙区樟子松人工林、油松人工林、杨树人工林的土壤微生物群落功能特征进行研究,同时测定土壤化学特性,探究该地区不同树种人工防护林土壤微生物群落的代谢活性和功能特征及其与土壤化学特性的相关性。结果表明,与樟子松和油松人工林相比,杨树人工林能显著提高土壤pH、土壤可溶性有机碳和速效磷含量,降低土壤C/N。该地区不同人工防护林的土壤微生物群落代谢活性差异显著,对碳源的利用能力(AWCD)依次为杨树人工林>樟子松人工林>油松人工林,杨树人工林土壤微生物的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数分别为3.27、0.96和8.13,均显著高于樟子松和油松人工林(P<0.05)。不同人工防护林土壤微生物对六大碳源的利用存在差异,其中杨树人工林对六大碳源的利用率均显著高于樟子松和油松人工林(P<0.05)。主成分分析和聚类分析表明,针叶树种(油松和樟子松)和阔叶树种(杨树)人工林下的土壤微生物分属两个不同的功能类群,起分异作用的碳源主要包括丙酮酸甲酯、i赤藓糖醇、2羟基苯甲酸。土壤pH、可溶性有机碳、C/N、速效磷是影响微生物群落AWCD值、Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数的主要因素。综上所述,该地区杨树人工林土壤微生物群落的代谢活性和功能多样性都优于油松人工林和樟子松人工林,应保持杨树人工林种植。
    甘肃省徽县不同退耕还林模式下土壤纤毛虫群落特征
    宁应之,万贯红,杨元罡,武维宁,周小燕,王一峰,刘娜,程晓,陈凌云
    2019, 38(6):  1697-1706. 
    摘要 ( 176 )   PDF (1303KB) ( 46 )  
    为了解土壤纤毛虫群落对退耕还林生态恢复的响应且将其作为评价生态恢复效果的重要参数,采用“非淹没培养皿法”、活体观察法和培养直接计数法对甘肃省陇南市徽县退耕还林区3个不同退还林型样点和1个撂荒地(对照)样点的土壤纤毛虫群落特征、植被群落特征和土壤理化指标进行了研究。结果显示:共鉴定土壤纤毛虫127种,隶属于9纲18目28科47属,恢复样点的土壤纤毛虫物种数、密度和物种多样性指数均显著高于对照样点;优势类群由对照样点的肾形目(Colpodida)演替为恢复样点的散毛目(Sporadotrichida),即随着退耕还林工程的进行,纤毛虫群落趋于复杂化。相关性分析显示,土壤纤毛虫群落与地上植被关系密切,且含水量、有机质、全氮和电导率为影响土壤纤毛虫群落组成的主导因子。该结果表明,退耕还林后,植被逐渐恢复,土壤理化因子发生变化,土壤纤毛虫群落对生态环境的恢复做出了积极的响应,因此土壤纤毛虫群落特征参数可以作为评价退耕还林效果的重要指标。
    长期退耕对红壤团聚体碳氮磷生态化学计量特征的影响
    宋莉群,王义东,李冬初,张会民,娄翼来,窦渤凯,尚云涛,王中良
    2019, 38(6):  1707-1715. 
    摘要 ( 184 )   PDF (688KB) ( 75 )  
    目前,长期退耕恢复如何影响红壤团聚体组成及其碳氮磷生态化学计量特征还不十分清楚。本研究基于湖南红壤试验站连续27年的长期定位试验,选取常规施肥耕作和退耕恢复两个处理,采集0~15 cm耕层土样,利用湿筛法探讨了土壤团聚体粒级组成及其碳氮磷含量与生态化学计量特征对长期退耕的响应规律。结果显示:相比于常规施肥耕作方式,退耕恢复处理下:①土壤水稳性大团聚体(>0.25 mm)总量显著增加,微团聚体(0.053~0.25 mm)和矿质颗粒(<0.053 mm)含量显著降低;②土壤有机碳和全氮含量显著增加,全磷含量显著降低,其中有机碳含量在各个粒级团聚体中均显著增加,全氮含量则在大团聚体(>2和0.25~2 mm)与微团聚体(0.053~0.25 mm)中显著增加,而全磷含量在各粒级团聚体中均显著降低。另外,0.25~2 mm粒级大团聚体对土壤碳氮磷养分贡献率最高;③土壤C∶N、C∶P和N∶P显著升高,但C∶N在各粒级团聚体中表现较为稳定,而C∶P和N∶P变异性较大,在各粒级土壤团聚体中均有显著升高。综上,退耕恢复增强了耕层土壤的团聚作用,使碳、氮、磷更集中赋存于大团聚体中,对土壤结构、团聚体质量有改善作用,但对于磷素限制作用的增强值得今后注意。
    延胡索根际土壤细菌多样性与结构对毛竹林隙面积的响应
    李伟成,盛海燕,杨慧敏,刘姚姚,张瑞
    2019, 38(6):  1716-1724. 
    摘要 ( 147 )   PDF (622KB) ( 89 )  
    林下经济已成为增加林地产出和提升林业效益的重要途径。为揭示毛竹林隙中早春药用植物——延胡索根际土壤细菌多样性和群落结构的变化趋势,采集大林隙400 m2、中林隙100 m2、小林隙25 m2和郁闭林分4类样地的延胡索根际土样,基于高通量测序结合生境参数,分析其细菌群落多样性和结构变化。结果表明,4类样地的细菌类群达35门104纲195目321科532属,大林隙和中林隙的优势土壤细菌类群OTU所占百分比的次序虽有所不同,但基本表现为酸杆菌门和变形菌门占优,绿弯菌门和放线菌门其次;小林隙和郁闭林分则以变形菌门占绝对优势,其次是放线菌门和拟杆菌门,酸杆菌门成呈弱势。同时,随着林隙面积减小,相对光照强度从全光照直至全光照的10.7%~22.5%,细菌群落在总体数量上处于下降趋势,菌种丰富度和特异性、谱系多样性、菌群多样性和菌群均匀度均下降,郁闭林分优于小林隙。菌群在门和属分类水平的OTU百分比特征与相对光照强度、空气温度的梯度分布有显著相关关系,而与土壤水分含量、空气湿度的梯度趋势相反,未发现与林隙面积、海拔及边界立竹参数的梯度关联性。因此,大中型林隙有利于延胡索根际土壤细菌群落发育,而小林隙并不合适;林隙和郁闭林分可为某些特殊条件下进行更新的菌群提供生长机会,可用土壤微生物相关指标如特征菌群来反映林隙发育过程的变化;相对光照强度和空气温度对人工开辟林隙栽培延胡索的根际土壤菌群影响显著,在调控土壤细菌群落结构和促进土壤生态系统稳定具有重要参考价值。
    秸秆还田量对植物寄生线虫群落的影响
    郑海睿,骆静梅,刘笑彤,刘亚军,赵晓霞,解宏图,张晓珂
    2019, 38(6):  1725-1731. 
    摘要 ( 191 )   PDF (689KB) ( 74 )  
    利用运行11年的中国科学院保护性耕作长期定位试验站,开展了4个不同秸秆还田量处理即秸秆不覆盖还田(NT0)、秸秆33%覆盖还田(NT33)、秸秆67%覆盖还田(NT67)和秸秆100%覆盖还田(NT100)对植物寄生线虫群落影响的研究。本研究共分离鉴定到植物寄生线虫16个属,优势属4个,即巴兹尓属(Basiria)、垫刃属(Tylenchus)、拟盘旋属(Pararotylenchus)和短体属(Pratylenchus)。植物寄生线虫总丰度在0~10 cm土层随着秸秆还田量的增加先增加后减少,在10~20 cm土层随着秸秆还田量的增加变化很小,但两个土层不同秸秆还田量处理间植物寄生线虫总丰度差异均不显著。秸秆还田各个处理中,植物寄生线虫c-p(colonizerspersisters)类群以c-p3类群占优势。秸秆还田导致了0~10 cm土层土壤总有机碳含量增加,植物寄生线虫优势属中巴兹尔属(Basiria)和垫刃属(Tylenchus)的丰度增加,植物寄生线虫c-p2类群的相对丰度增加,以及c-p2和c-p3类群的生物量增加。秸秆还田量的增加并没有增加植物寄生线虫危害的风险。秸秆还田主要是通过影响土壤总有机碳和pH的变化来影响植物寄生线虫c-p类群。
    有机物料对设施番茄长期连作土壤细菌群落结构的影响
    赵凤艳,张勇勇,张玥琦,张天实,张国显,张慧,杨丽娟
    2019, 38(6):  1732-1740. 
    摘要 ( 269 )   PDF (1070KB) ( 127 )  
    为研究稻草、鸡粪、牛粪和蚓粪对设施番茄长期连作(20年)土壤细菌群落结构的调节效果,应用高通量测序技术,对不同有机物料处理后的土壤细菌群落多样性和组成进行了研究,同时分析了土壤环境因子对微生物群落结构变化的贡献,为设施番茄生产的科学施肥提供理论依据。结果表明:(1)蚓粪和鸡粪对提高土壤细菌多样性和丰富度均有显著效果;牛粪显著降低了细菌多样性和丰富度;(2)与对照相比,稻草、鸡粪、蚓粪和牛粪使土壤优势菌群变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度增加了36.40%~44.27%和25.80%~29.35%,并显著降低了酸杆菌门(Acidobacteria)丰度;其中变形菌门和放线菌门丰度分别在稻草和蚓粪处理中最高,酸杆菌门在牛粪处理中最低。与化肥相比,施用有机物料不同程度地促进了土壤中有益菌属的生长,如鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)和紫杆菌属(Porphyrobacter),同时也抑制了酸杆菌门细菌的生长,如Gp6、Gp16和Gp4;(3)与化肥相比,有机物料处理显著提高了土壤pH,同时降低了电导率,其中蚓粪处理pH值最高,电导率最低。Pearson相关性分析表明,土壤pH、电导率、铵态氮、全碳和有机质含量是影响土壤细菌群落多样性和丰富度的主要环境因子。RDA分析表明,土壤铵态氮含量、电导率、pH和全碳含量对土壤细菌群落组成有重要作用。综上,蚓粪对番茄连作土壤细菌群落结构的调节效果优于其他有机物料,在设施番茄可持续生产中应引起更多关注。
    不同氮钾配比对玉米茎秆形态力学特性及籽粒产量的影响
    张翼飞,于崧,杨克军,徐晶宇,吴琼,王怀鹏,尹雪巍,杨丽
    2019, 38(6):  1741-1750. 
    摘要 ( 166 )   PDF (1006KB) ( 86 )  
    为探明不同氮钾配比和玉米茎秆抗倒伏性能及产量特性的内在联系,在松嫩平原西部采用田间裂区设计(主区为施氮量,副区为施钾量),研究了不同氮钾水平(N:195、210、225、240 kg·hm-2;K2O:70、85、100、115 kg·hm-2)配比对灌浆期玉米茎秆形态力学特征及籽粒产量的影响。结果表明:氮肥单因素对株高、钾肥单因素对重心高度的影响明显,而氮钾肥互作对于株高、穗位高和重心高度均未达显著水平;氮、钾肥单因素及其互作对节间长度、茎粗、截面面积、节间充实度、抗折力、穿刺强度、断面模数、秆型指数、弯曲力矩、抗断弯距、弯曲应力均表现出显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的影响,在不同组合处理中,以210 kg N·hm-2 + 85 kg K2O·hm-2处理的抗倒伏指数最大,其次为225 kg N·hm-2 + 100 kg K2O·hm-2和210 kg N·hm-2 +100 kg K2O·hm-2处理,显著高于其他处理组合31.59%~80.86%,同时氮、钾肥对玉米抗倒伏指数的互作效应显著(FN×K=19.577**);综合玉米茎秆形态力学特性与产量水平,松嫩平原西部玉米丰产抗倒伏的氮钾肥优化配施方案为:施210~225 kg N·hm-2 + 85~100 kg K2O·hm-2,氮钾配比为1.75~1.88∶0.71~0.83。本研究结果可为松嫩平原玉米密植丰产提质增抗的养分高效运筹模式提供科学依据和技术途径。
     
    夏大豆干物质积累参数及产量对膜下滴灌量的响应
    杜孝敬,符小文,安崇霄,张永杰,房彦飞,徐文修
    2019, 38(6):  1751-1759. 
    摘要 ( 208 )   PDF (657KB) ( 81 )  
    为缓解农业用水紧张,解决复播夏大豆与春播作物的用水矛盾,探究膜下滴灌量对北疆夏大豆干物质积累的影响,以期为当地夏大豆高产节水栽培技术提供理论依据。以大豆品种“黑河45号”为试验材料,分别于2016、2017年进行大田试验,设置4200 (W0)、3780 (W1)、3360 (W2)、2940 (W3)、2520 (W4)、2100 (W5) m3·hm-2 6个覆膜滴灌水平和未覆膜处理4200 m3·hm-2 (CK),研究膜下滴灌量对干物质积累与分配、干物质积累特性参数、产量及灌溉水利用效率的影响。结果表明:夏大豆单株干物质积累总量和各器官干物质积累量均随着滴灌量的增加呈现“先增后降”的变化趋势,表现为W2>W3>W1>W4>W0>W5≈CK;通过Logistic方程拟合,不同年份各处理的干物质积累特征参数均以W2或W3处理较优,且W2和W3处理之间无显著差异;适宜的滴灌量能显著增加各阶段干物质积累量和干物质积累平均速率,缩短干物质积累时间,加快生育进程;累积两年各处理产量的平均值以W2处理最大,为3099.49 kg·hm-2,较CK、W0、W1、W3、W4、W5处理分别提高了26.14%、14.27%、7.23%、7.20%、20.40%、34.17%;在大豆生长发育及产量相当的情况下,覆膜条件比未覆膜条件最大限度可节约额定灌溉量50%;综合考虑认为,覆膜条件下,灌水量在2940~3360 m3·hm-2为北疆夏大豆高产、节水的合理灌溉定额。
    羊粪-菇渣蚓粪与化肥配施对油麦菜产量及品质的影响
    刘鸣达,王秋凝,魏佳伦,张婧婷,刘文娥,王耀晶
    2019, 38(6):  1760-1766. 
    摘要 ( 159 )   PDF (591KB) ( 52 )  
    开展蚓粪与化肥配施对蔬菜产量与品质影响的研究,对于合理施肥促进蔬菜清洁生产具有指导意义。本研究采取盆栽试验,调查了以羊粪和菇渣为原料生产的蚓粪与化肥配施对油麦菜产量、硝酸盐含量、氨基酸含量与组成等的影响。结果表明,与单施化肥相比,适量蚓粪配施化肥可在一定程度上提高油麦菜产量,使油麦菜含水量降低1.02%~2.46%,硝酸盐含量降低20.78%~30.30%,显著提高了油麦菜氨基酸总量、必需氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸和药效氨基酸含量。综合来看,等氮量条件下,蚓粪氮占比30%~50%时效果最佳。因此,以适量蚓粪配施化肥提高油麦菜产量,改善油麦菜品质是可行的。
    不同灌水处理下冬小麦地上干生物量的高光谱监测
    杨晨波,冯美臣,孙慧,王超,杨武德,谢永凯,靖秉翰
    2019, 38(6):  1767-1773. 
    摘要 ( 183 )   PDF (1131KB) ( 85 )  
    地上干生物量是反映作物生长发育和产量的重要指标。本试验通过不同的灌溉处理,研究了冬小麦生育期地上干生物量的变化规律,分别利用多元线性回归(MLR)和连续投影算法MLR(SPA-MLR)构建了冬小麦地上干生物量光谱监测模型。结果表明:拔节期+孕穗期+开花期+灌浆期的灌溉方案有利于生物量积累;基于SPA-MLR构建的预测模型精度均高于MLR预测模型,其中,以开花期模型最优,R2达到了0.96,RMSE为0.092,验证集的R2为0.76,RMSE为0.18;综合冬小麦主要生育时期(拔节期至灌浆期)的预测模型的R2达到了0.64,RMSE为0.30,验证集的R2为0.54,RMSE为0.26,可以实现拔节期至灌浆期冬小麦地上干生物量的预测。本研究可为利用高光谱遥感技术预测冬小麦地上干生物量提供技术支持。
    江苏省小麦赤霉病综合影响指数构建及时空变化特征
    徐敏,高苹,徐经纬,吴洪颜,易红娟,吴定邦,徐东祥
    2019, 38(6):  1774-1782. 
    摘要 ( 174 )   PDF (1131KB) ( 82 )  
    基于2002—2017年江苏省13个市、南通市通州区、盐城市建湖县和阜宁县的小麦赤霉病病穗率资料与生育期观测资料及相应时段内的逐日气象数据,采用灰色关联、合成分析、相关普查、百分位法等统计方法,构建了小麦赤霉病综合影响指数和等级指标,并进行独立样本检验和历史回代检验,依据建立的赤霉病等级指标分析了江苏小麦赤霉病的时空变化特征。结果表明:累计雨日、平均相对湿度、平均气温是影响小麦赤霉病的关键气象因子,权重分别为0.348、0.340、0.312,由此构建的综合影响指数可以很好地反映江苏小麦赤霉病的发生情况;基于综合影响指数建立的等级指标能较好地反演出赤霉病不同发生程度的时空变化特征,近16年江苏小麦赤霉病维持着南重北轻的空间格局,但赤霉病发生最严重的区域有所变化,江淮之间东部沿海地区(主要集中在盐城)赤霉病大发生的次数明显高于其他地方,自2010年江苏各地小麦赤霉病发生严重的频次有所增加。本研究可用于赤霉病的预测和影响评估,对赤霉病的科学防控具有指导意义。
    基于GIS的四川盆区小麦条锈病风险评价与区划
    郭翔,马献菊,王明田,张国芝,王茹琳
    2019, 38(6):  1783-1791. 
    摘要 ( 218 )   PDF (1204KB) ( 79 )  
    利用四川盆区1961—2017年气象数据、1999—2016年小麦条锈病监测资料以及农业生产、地理信息等数据,基于自然灾害风险评估原理和四川盆区小麦条锈病发生机理,运用集优法、加权综合评价法、层次分析法等,构建了四川盆区小麦条锈病发生风险评价指标体系和评价模型。在GIS技术支持下,对条锈病孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承载体易损性和防灾减灾能力4要素分别进行了评价,对四川盆区小麦条锈病发生风险进行了评估和分区。结果表明:四川盆区整体气象环境对小麦条锈病越冬和春季流行适宜;危险性指数较高的区域主要分布在盆地的西部地区;盆西平原、盆中浅丘的易损性指数较高;盆西、盆南和盆中与盆东北相交的浅丘地区防灾减灾能力较强。研究将条锈病发生风险划分为轻、低、中、高4个不同等级,高风险区分布在盆地西部;中、低风险区分布面积相当广,前者呈零散状分布,后者主要集中在盆地西部和中部;轻风险区分布面积最广。
    基于TMT质谱分析技术筛选水稻根尖响应汞胁迫差异表达蛋白
    祁忠达,韦艳,龙水庭,代佑罡,仇广乐
    2019, 38(6):  1792-1799. 
    摘要 ( 223 )   PDF (1681KB) ( 88 )  
    稻米是人群汞暴露的最主要途径之一,为了从蛋白质水平上揭示水稻(Oryza sativa L.)适应重金属汞胁迫的分子机制,本研究以拔节期金优431水稻品种为材料,对比分析对照组和50、150、300 mg·kg-1氯化汞胁迫组,采用同位素相对标记与绝对定量TMT(Tandem Mass Tag)技术,结合定量蛋白质组平行反应监测(parallel reaction monitoring, PRM)技术,鉴定水稻根尖部位响应汞胁迫差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,从而筛选出汞胁迫响应显著的潜在靶标蛋白。同时,选择20个差异表达蛋白通过平行反应监测试验进行了蛋白验证。结果表明,在变化倍数≥1.3、P<0.05条件下,共鉴定5253种定量蛋白,包含364种差异蛋白,其中258种表达上调,106种表达下调。基因本体分子功能提示,这些差异性蛋白主要参与催化活性、绑定转运活性和抗氧化活性。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、苯丙烷类生物合成等,错误发现率(false discovery rate, FDR)<0.05。成功鉴定并验证到的差异蛋白分别涉及抗氧化还原蛋白、金属螯合肽合成蛋白、金属硫蛋白相关蛋白等。差异表达蛋白中,与抗氧化、重金属胁迫防御响应和信号通路等相关的蛋白总体上调,而与代谢和能量产生与转运相关蛋白表达量总体下调。
    湿地植物水葱叶围真菌群落动态特征
    展鹏飞,李晖,刘耘硕,闫鹏飞,肖德荣,张贇,王行
    2019, 38(6):  1800-1809. 
    摘要 ( 189 )   PDF (2115KB) ( 89 )  
    植物叶围存在大量真菌,它们伴随着植物从新生到死亡的整个过程,不同阶段下的植物生境调控着真菌群落结构、组成及多样性,受到人们的广泛关注。通过对滇西北地区典型湿地挺水植物水葱(Schoenoplectus tabernaemontani)在生长盛期阶段(A)、立枯阶段(B)、倒伏阶段(C)、沉水阶段(D)的植物叶片以及底泥(E)样品进行采集,使用超声水浴+剧烈震荡的方法收集叶围微生物,提取DNA,以Illumina HiSeq测序平台对ITS片段进行测序,获得叶围真菌物种组成及相对丰度信息。结果表明,随着植物的生长、衰落与死亡,叶围真菌群落的α和β多样性均显著升高,群落结构复杂性增加,不同样品之间的异质性增高,群落组成差异逐渐增大。在属水平上,处于生长盛期和立枯阶段的叶围优势真菌分别为链格孢菌属(Alternaria)和隐球菌属(Cryptococcus),随着植物倒伏并沉入水体,赤霉菌属(Gibberella)和瓶霉菌属(Phialophora)逐渐侵入叶围成为优势菌。生长盛期、立枯、倒伏、沉水阶段植物样品之间的共有OTU数目仅为22个,而沉水样品与底泥之间的共有OTU数目多达99个,表明伴随植物死亡过程,叶围真菌群落与底泥真菌群落逐渐趋于一致。本研究揭示了水葱生长至死亡分解过程中真菌群落的演替规律,为研究湿地植物叶围真菌群落结构变化的内在机制提供了理论支持。
    杭州湾湿地芦苇生境两种雀形目鸟类繁殖期食性
    张昕丽,焦盛武,赵锷,吴明,邵学新,叶小齐,闫雅楠
    2019, 38(6):  1810-1816. 
    摘要 ( 242 )   PDF (659KB) ( 94 )  
    研究鸟类的食性信息,对湿地围垦后利用方式的管理具有重要意义。于2017年7—8月采用稳定同位素分析方法对杭州湾南岸上虞港的震旦鸦雀(Paradoxornis heudei)和东方大苇莺(Acrocephalus orientalis)2种雀形目鸟类进行研究,结果表明:震旦鸦雀各食物来源的贡献为夜蛾科(Noctuidae)蛹>鳞翅目(Lepidoptera)>蜘蛛目(Arachnida)>膜翅目(Hymenoptera)>同翅目(Homoptera);东方大苇莺的各食物来源的贡献为膜翅目(Hymenoptera)>蜘蛛目(Arachnida)>蜻蜓目(Odonata)>鳞翅目(Lepidoptera)>鞘翅目(Coleoptera)>同翅目(Homoptera);震旦鸦雀和东方大苇莺取食生态位宽度分别为5.21和5.95,两者的δ13C值没有显著差异(P>0.05),说明两者之间取食生态位存在一定的重叠,重叠度为6.25,但δ15N值存在极显著差异(P<0.01),营养级存在一定的差别。鳞翅目、蜘蛛目、膜翅目和同翅目是两种雀形目鸟类食谱中重叠的食源动物,而震旦鸦雀的取食生态位宽度较小,处于劣势地位,芦苇生境的丧失对震旦鸦雀的影响较大。研究结果可为滨海围垦区雀形目鸟类的栖息地构建、保护与管理提供基础数据。
    共培养大型海藻对蒙古裸腹溞培养体系的生态效应
    谢玺,魏杰,张志鹏,赵文
    2019, 38(6):  1817-1823. 
    摘要 ( 159 )   PDF (699KB) ( 74 )  
    为了解大型海藻与盐水枝角类共培养的生态作用,通过大型海藻与蒙古裸腹溞共培养的方法,研究了孔石莼和肠浒苔对共培养水体水质的静态净化效果以及对该溞生殖与种群增长的影响。结果表明:孔石莼和肠浒苔对共培养水体氨氮(NH3N)、pH和溶解氧(DO)的影响显著(P<0.05)且变化规律基本一致,其中NH3N在第12 d降到最低(0.016 mg·L-1),随后维持在相对稳定范围内;pH和DO随孔石莼和肠浒苔生物量的增加而升高,pH变化范围8.2~9.0,DO变化范围4.2~6.4 mg·L-1;共培养条件下两种大型海藻对蒙古裸腹溞生殖和种群增长的影响表现出明显差异,在孔石莼共培养体系中,蒙古裸腹溞的平均生殖量、内禀增长率rm、周限增长率λ和世代周期T随孔石莼生物量的增加呈波动升高,当生物量为2.5 g·L-1时均达峰值,之后逐渐下降,平均寿命随孔石莼生物量的增加而减少;孔石莼共培养体系显著优于对照组单一蒙古裸腹溞培养效果(P<0.05),而肠浒苔共培养体系与对照组相差不显著(P>0.05)。研究结果证明了孔石莼对共培养体系水质和养殖动物的有利作用,即共培养一定生物量(2.5~3.5 g·L-1)的孔石莼不但有利于培养水体中NH3N、DO等水质净化,还可以促进蒙古裸腹溞的生长与繁殖,为蒙古裸腹溞规模化培养工艺优化与新模式构建提供了科学依据。
    黑龙江中游乌苏里白鲑资源现状评估
    王继隆,刘伟,鲁万桥,李培伦,唐富江
    2019, 38(6):  1824-1829. 
    摘要 ( 213 )   PDF (982KB) ( 125 )  
    为了解乌苏里白鲑资源状况,2013—2017年在黑龙江中游水域的7个调查点采集了953尾乌苏里白鲑(Coregonus ussuriensis Berg)样本。叉长范围为148~588 mm,体重范围为109.0~2854.9 g。根据体长股分析法(LCA)评估了乌苏里白鲑资源量,采用Berverton-Holt动态综合模型预测资源变化趋势。结果表明:乌苏里白鲑种群自然死亡系数、总死亡系数和捕捞死亡系数分别为0.284 a-1、0.476 a-1和0.192 a-1,当前的开发率为0.403;乌苏里白鲑的年均资源尾数为6.89×106尾,年均资源量为5463.89 t,初始资源量6867.07 t;从相对单位补充量渔获量和生物量来看,目前乌苏里白鲑渔业资源利用较为充分,尚未过度捕捞;人为因素导致栖息环境条件的恶化是乌苏里白鲑资源下降的主要原因;为了乌苏里白鲑资源的可持续利用,需采取必要措施减轻人类活动对鱼类的影响,如栖息地修复,增加开捕(体)叉长等。
    二氧化锰对氟喹诺酮类抗生素在多孔介质中吸附和迁移的影响
    李叶,石亚楠,陈希娟,庄杰
    2019, 38(6):  1830-1838. 
    摘要 ( 228 )   PDF (934KB) ( 51 )  
    土壤中的金属氧化物如二氧化锰等能够影响污染物(如氟喹诺酮类抗生素)的吸附、迁移和降解等环境行为。本实验以环丙沙星(CIP,一种广泛使用的氟喹诺酮抗生素)为目标污染物,用二氧化锰覆盖石英砂(MOCS)模拟土壤中金属氧化物,采用等温吸附实验和土柱迁移实验探究金属氧化物对CIP在多孔介质中吸附和迁移的影响规律及机制。其中,等温吸附实验的主要目的是使用Freundlich模型定量分析二氧化锰对CIP的吸附作用,土柱迁移实验的主要目的是探究不同含量的二氧化锰(0、55和109 μg Mn·g-1 sand)在多孔介质中对CIP迁移的影响。结果表明,较大比表面积的MOCS对CIP吸附的KF值是石英砂的1.63倍,导致随着锰含量从0增加至109 μg Mn·g-1 sand,最大出流比C/C0从0.96降低至0.72,说明随着二氧化锰含量的增加,其对CIP迁移产生的抑制作用逐渐增强。该结果与一维对流扩散模型拟合结果一致,109 μg Mn·g-1 sand土柱的katt1katt2Smax1值是55 μg Mn·g-1 sand土柱相应值的2.04~2.33倍,是0 μg Mn·g-1 sand土柱相应值的4.21~12.69倍。使用低表面张力溶液(20%乙醇背景溶液)淋洗土柱后,CIP总的质量回收率达到95%以上,表明本实验中二氧化锰对CIP的吸附是可逆的。由CIP迁移实验结果可知,二氧化锰对有机阳离子有较强的吸附作用,使机阳离子在土柱中的迁移受到抑制。
    还林还草工程后榆林市NDVI时空变化趋势
    杨波,王全九,许晓婷,周佩,雷景森,王艳,郭勇
    2019, 38(6):  1839-1848. 
    摘要 ( 193 )   PDF (5710KB) ( 76 )  
    还林还草工程实施以来,黄土高原植被得到了有效恢复。为了研究黄土高原地区的植被变化特征和未来发展趋势,利用趋势分析、标准差分析、Hurst指数等方法对榆林市2000—2017年MODIS NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)进行了分析。结果表明:18年来榆林市NDVI累计增长88.56%,年均增长率为4.92%;耕地、林地、草地和沙化土地上的NDVI均明显增加;随着时间的推移,不同高程和坡度下的NDVI增长迅速;NDVI和降水表现出显著正向相关;农产品在产量、牛羊存栏数、还林还草总面积与NDVI呈显著正相关,表明农业生产转型升级后,生态环境治理和农村经济达到了协调发展。Hurst指数预测结果表明,该地区目前还林还草工程已接近其承载潜力,但NDVI还有约10%的增长潜力,在未来极度干旱的年份,植被有干旱致死的威胁,NDVI存在减少的风险,主要集中在目前NDVI恢复较好的丘陵沟壑地区。在后退耕还林时代,水土资源的合理配置与植被建设相协调是实现该地区生态建设的重要任务。
    基于TVDI的甘肃省农业旱情特征及其影响因素
    庞素菲,魏伟,郭泽呈,张静,颉斌斌
    2019, 38(6):  1849-1860. 
    摘要 ( 200 )   PDF (5574KB) ( 74 )  
    为探讨甘肃省农业旱情状况及其影响因素,本文利用归一化植被指数和地表温度构建特征空间,计算温度植被干旱指数(TVDI),对2001—2016年旱情进行评估,并定量分析其影响因素。结果表明:从时间尺度上看,甘肃每年均有干旱发生,且轻旱和中旱面积占比最大;从空间分布上看,干旱分布具有明显的地域分异规律,自东南向西北呈逐渐加重趋势,河西走廊大部分地区旱情较重,祁连山地区和甘南高原区很少有干旱发生;干旱出现区和非干旱出现区的形成是海拔、气温、降水、下垫面、人为干扰等多种因素综合影响的结果,其中海拔低、气温高、降水少、植被类型以荒漠为主、土地利用以沙地和戈壁为主的地区干旱面积大;气温、降水、海拔、坡度、植被类型、土地覆盖类型是甘肃省农业干旱的主要影响因素,其他因素与主要因素共同叠加,造成了甘肃省农业干旱整体上呈“东南润西北旱”的格局;利用基于植被和温度相结合的TVDI指数表征甘肃省农业干旱旱情,其计算过程简单、明了,计算结果科学准确,是今后气象部门进行旱情监测时值得尝试和应用的方法,研究结果可为甘肃省抗旱防旱和农业生产政策的制定提供科学参考。
    中国西北地区NPP模拟及其时空格局
    朱莹莹,韩磊,赵永华,奥勇,李军军,许凯波,刘冰,葛媛媛
    2019, 38(6):  1861-1871. 
    摘要 ( 273 )   PDF (4852KB) ( 178 )  
    中国西北地区MOD17A3 NPP数据产品缺失严重,影响了该区域植被净初级生产力的进一步研究。本研究利用气象数据、高程数据、NDVI和质量好的MOD17A3 NPP,构建BP神经网络模型,模拟2000—2014年西北地区植被NPP,填补数据缺失区域。利用一元线性回归分析法、R/S分析法、偏相关分析法等,分析了植被NPP的时空变化特征及其与气象要素的关系。结果表明:(1)MODIS NPP产品值与BP神经网络模拟值的决定系数R2、平均绝对误差MAE、平均相对误差MRE、均方根误差RMSE分别在0.833~0.906、25.84~40.10、0.16~0.23和34.57~59.36,满足精度要求,BP神经网络模型适用于模拟西北地区植被NPP。(2)植被年均NPP具有较强的空间差异,呈现出由东南向西北递减,而新疆西北部地区出现“条块状”高值区特征。(3)2000—2014年西北地区植被年均NPP在106.64~156.17 g C·m-2·a-1,年际变化上呈现波动下降趋势。(4)2000—2014年西北地区植被NPP变化具有空间异质性,以减少为主,仅10.79%的区域通过了显著性检验。植被NPP变化具有较弱的持续性特征,未来发展方向以不确定为主,有利和不利为辅,其中有利区域面积大于不利区域。(5)植被NPP对气温和降水的响应具有空间差异,总体上与降水关系更密切。
    扬州城市建设用地扩张的时空演变特征及其驱动机制
    车通,罗云建,李成
    2019, 38(6):  1872-1880. 
    摘要 ( 193 )   PDF (2620KB) ( 70 )  
    建设用地扩张是城市土地利用变化中最剧烈、最直观的表现。探究其时空演变特征及其驱动力将有助于揭示城市空间扩张机理,促进城市用地调控的科学化。以快速城市化的中型城市——扬州市为例,基于多期Landsat遥感影像(1995、2000、2005、2010和2015年)、社会经济数据等资料,分析建设用地扩张的时空演变特征,进而利用增强回归树(boosted regression tree)方法,探讨城市化进程中地理空间、社会和经济因子对建设用地扩张的影响。研究发现,1995—2015年,建设用地面积从725.4 km2持续增加到1076.5 km2。随着城市化的推进,建设用地的空间形态趋于紧凑、形状变得规则,重心也随之转移,表现出市辖区的局部吸引和联动特征。在地理空间、社会和经济因子中,地理空间因子(如海拔、距县市核心区和建成区的距离)对建设用地扩张的影响最大,但其相对影响却从1995—2000年的73.9%逐渐下降到2010—2015年的60.2%;社会和经济因子的相对影响则呈增加的趋势,即1995—2000年的5.2%和20.9%分别增加到2010—2015年的7.9%和31.9%。地理空间因子(如距县市核心区和建成区的距离)对建设用地扩张的影响以抑制作用为主,但不同社会经济因子的作用呈现较大差异,例如,人口密度、人均GDP和财政收入能够促进建设用地的形成,人口数量表现为抑制作用,第二产业则为先抑制后促进的作用。
    基于突变级数法的广东省资源环境承载力动态
    孙端,陈颖彪,曹峥,胡应龙
    2019, 38(6):  1881-1889. 
    摘要 ( 239 )   PDF (5034KB) ( 61 )  
    资源环境承载力是可持续发展的重要基础,实现其有效评价对建设生态文明社会有着重要意义。本文从经济、社会、资源和环境4个方面选取14个评价指标,基于突变理论采用突变级数法,评估了广东省21个地级市2000—2015年城市综合资源环境承载力。结果表明:近15年广东省各市综合资源环境承载力指数整体上呈小幅度下降趋势;广东省从大部分地区处在高承载力范围逐渐变为珠三角地区城市综合承载力指数相对高而东莞、深圳城市综合承载力较弱;各子系统对城市综合承载力影响不同;资源环境复合系统为承载力支撑基础,经济社会复合系统为承载力的有力保障;其中,江门、汕头、惠州、佛山等市城市综合资源环境承载力指数最高,整体上表现为经济水平与资源环境越平衡的地区城市综合承载力越高;各子系统承载力指数变化呈现不同形态;经济子系统突显城市经济发展状况,经济水平越高则其承载力越高,整体呈现小幅增长模式,而流动人口加剧,导致社会子系统承载力指数出现小幅下降;资源子系统承载力基于资源保有量相对稳定的前提下状态较为稳定;环境子系统承载力则因环境污染而呈现下降趋势;广东省各市子系统承载力指数空间差异显著;经济社会复合系统承载力指数分布基本与各市的经济发展水平相当;资源环境复合系统承载力指数分布与广东省地形大致相符,呈现粤东粤西高,并逐渐向东莞、深圳珠三角地区降低。
    综述与专论
    塘生态系统结构与功能的研究进展
    卢虹宇,袁兴中,王晓锋,武帅楷
    2019, 38(6):  1890-1899. 
    摘要 ( 559 )   PDF (619KB) ( 99 )  
    塘是陆地上常见的一类极小型静水水体,具有面积小、水体浅、数量多、分布广等特点,是陆域淡水生态系统重要组成部分。由于空间上不易识别,其在生态系统中的功能往往被忽视。本研究对塘系统的国内外研究进展进行综述,明确了塘的基本概念,论述了塘系统的非生物要素、生物要素及环境关系,基于塘生态功能的探讨,提出:(1)塘系统物质循环率高,常利用氧化塘净化水体,在全球陆地系统碳、氮循环中具有潜在作用;(2)塘群系统是重要的生物生境,在维持区域生物多样性方面具有重要意义,种面积关系、生境异质性以及相邻生态系统特点被认为是塘生态系统中生物多样性的主要驱动因素;(3)作为地表洼地系统,塘具有水源涵养与水土保持功能,在雨水收集、泥沙拦截等方面发挥重要作用。基于此,本研究提出了未来研究需重视的3个方面:变化环境下的塘系统生物地球化学循环特征;生物多样性本底数据积累与维持机制;水源涵养与水土保持功能在生态修复工程中的应用。塘生态系统可作为应对未来环境变化的重要生态系统。
    土壤酸化及其生态效应
    张玲玉,赵学强,沈仁芳
    2019, 38(6):  1900-1908. 
    摘要 ( 350 )   PDF (540KB) ( 128 )  
    自然条件下的土壤酸化是一个非常缓慢的过程。近几十年来,在人类活动的影响下,原本缓慢的自然酸化过程不断加快。土壤酸化加速带来的一系列负面效应正迫使人们必须对土壤酸化加以重视。本文首先介绍了土壤酸化的自然过程和人为因素引起的土壤酸化,阐述了土壤盐基饱和度、土壤酸缓冲体系、酸沉降、化学肥料、植物、土地利用方式等对土壤酸化的影响;然后总结了土壤酸化带来的一系列生态效应,如植物生长受到抑制、土壤生物群落结构改变、土壤重金属有效性升高、水体质量下降等;最后从施用酸性土壤改良剂和种植耐逆高效优质植物两个方面,论述了酸性土壤的可持续利用策略,并对土壤酸化将来的研究方向进行了展望。
    降雨对土壤硒迁移转化的影响研究进展
    陈锦平,刘永贤,曾成城,潘丽萍,邢颖,廖青,梁潘霞,江泽普
    2019, 38(6):  1909-1915. 
    摘要 ( 260 )   PDF (504KB) ( 59 )  
    土壤作为硒的重要储库之一,是硒通过植物进入食物链的重要物质基础,因此土壤硒的丰缺是影响食用作物硒水平的关键。降雨在土壤硒输入和输出上扮演着重要角色,了解降雨对土壤硒的作用对于在全国尺度上认识硒的地域分布成因具有重要意义。结合国内外研究现状,通过比较我国东南富硒区和东北西南典型低硒带硒的降雨沉降量差别,阐明降雨是土壤硒输入的一种重要途径。通过综述降雨对土壤硒的淋溶输出和生物有效性的影响,揭示降雨在我国低硒区形成、地方病发生上所扮演的角色。最后总结了影响降雨对土壤硒作用的自然和人为因素,包括气候、土壤、植物和人类活动等,指出若要更好地预测未来土壤硒的变化趋势,必须综合研究影响土壤硒迁移的多种作用过程。
    方法与技术
    两种相容性生物量模型的比较——以广东省3个阔叶树种为例
    曹磊,李海奎
    2019, 38(6):  1916-1925. 
    摘要 ( 172 )   PDF (608KB) ( 66 )  
    基于广东省樟树、木荷和枫香3个阔叶树种共270株样木的生物量实测数据,采用多元非线性联合估计,按分量相加和总量控制两种方法,分别构建了一元(胸径)和二元(胸径、树高和胸径、冠幅)的相容性生物量模型,比较分析了这两种相容性生物量模型的拟合效果和预估精度。结果表明:(1) 分量相加和总量控制构建相容性模型对3个树种拟合效果均较好,预估精度均较高,二者之间差别不大,但总体上分量相加模型拟合效果较优。(2) 二元模型拟合效果和预估精度普遍优于一元模型,但加入第二个变量的异同,在各个分量中的表现不一。加入树高因子,显著改进树干和树皮的拟合效果;加入冠幅因子,显著改进树枝、树叶和地上部分的拟合效果。选择胸径和冠幅因子建立二元生物量模型可以获得较高的拟合精度。(3) 基于最优独立模型构建的相容性模型拟合和预估效果最优,地上部分总量甚至优于最优独立模型。因此,各分量相加构建的相容性模型略优于总量控制。对于阔叶树种自变量的选取,二元模型加入冠幅因子的精度高于加入树高因子。
    基于MRT的喀纳斯泰加林火成演替群落数量分类
    郭珂,潘存德,李贵华,余戈壁,张帆,刘博,邹卓颖,刘晓菊
    2019, 38(6):  1926-1936. 
    摘要 ( 183 )   PDF (821KB) ( 121 )  
    以喀纳斯国家自然保护区科学实验区未受人为干扰的可识别的火成演替泰加林群落为研究对象,采用典型样地调查法,运用地形因子、火干扰因子、土壤因子和物种重要值为变量的典范对应分析(CCA)方法和多元回归树(MRT)方法,分析物种分布格局的影响因子及群落类型和特征,以期加深对泰加林火成演替群落的科学认识。结果表明:喀纳斯泰加林植被共有维管束植物172种,隶属43科125属,其中乔木7种,灌木19种,草本植物146种。影响喀纳斯泰加林火成演替群落物种分布格局的主要因子是地形因子的海拔、土壤因子的全钾含量、火干扰因子的火烈度和火后时间。MRT方法将喀纳斯泰加林火成演替群落划分为6个群落类型,即:①疣枝桦(Betula pendula)+西伯利亚云杉(Picea obovata)-红果越橘(Vaccinium hirtum)-黑穗苔草(Carex atrata)+老芒麦(Elymus sibiricus)群落;②疣枝桦+西伯利亚云杉-红果越橘+大叶绣线菊(Spiraea chamaedryfolia)-黑穗苔草群落;③西伯利亚落叶松(Larix sibirica)+疣枝桦-红果越橘+密刺蔷薇(Rosa spinosissima)-黑穗苔草+寄奴花(Eremosyne pectinata)群落;④西伯利亚红松(Pinus sibirica)+西伯利亚落叶松-红果越橘+林奈木(Linnaes boealis)-老芒麦+寄奴花群落;⑤西伯利亚落叶松-红果越橘+阿尔泰忍冬(Lonicera caerulea)-细叶野豌豆(Vicia tenuifolia)+老芒麦群落;⑥西伯利亚落叶松+西伯利亚云杉-红果越橘-老芒麦+黑穗苔草群落。喀纳斯泰加林火成演替群落物种分布格局是地形因子、土壤因子和火干扰因子三者共同作用的结果,其中海拔、火烈度和火后时间是影响群落类型形成的关键因子。
    基于城市分类的绿色城市指标体系构建
    窦攀烽,左舒翟,任引,黄葳
    2019, 38(6):  1937-1948. 
    摘要 ( 243 )   PDF (1402KB) ( 144 )  
    绿色城市综合评估指标体系是绿色城市规划、建设、评价和管理的重要依据。制定区域差异化的绿色城市指标体系,是因地制宜推进绿色城市发展的基础,对于生产、生活和环境等方面具有显著差异的中国城市具有重要意义。本文首先从城市的生产发展、生活现状和环境背景3个方面,分别选取城市分类指标,构建SOFM神经网络,将中国288个城市划分为26种类型。其次利用SMART原则进行绿色城市指标体系构建,设置绿色生产、绿色生活、绿色环境3个一级指标、11个二级指标、70个三级指标,其中三级指标分为基础指标和特征指标。最后根据城市分类的结果,详细划分了每个城市的适用指标,最终构建了适用于全国不同类型城市的绿色城市指标体系。该指标体系充分考虑了不同类型城市的建设基础和发展需求,为绿色城市指标体系构建提供了新思路和新方法,兼具理论创新和实践价值。