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    2019年 第38卷 第11期    刊出日期:2019-11-10
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    2019, 38(11):  0. 
    摘要 ( 156 )   PDF (477KB) ( 93 )  
    研究报告
    科尔沁沙地人工固沙林对土壤氨氧化细菌群落的影响
    张颖,于丽,梁彩萍,冯淑伟,曹成有
    2019, 38(11):  3235-3244. 
    摘要 ( 214 )   PDF (1373KB) ( 69 )  
    为了解科尔沁沙地土壤氨氧化细菌群落对人工固沙林群落类型的响应,选取科尔沁沙地差巴嗄蒿、山竹岩黄蓍、小黄柳、杨树、樟子松和小叶锦鸡儿6种典型人工固沙林群落作为对象,采用amoA基因克隆文库、荧光定量PCR(Q-PCR)、末端限制性长度多态性分析(T-RFLP)等技术和液体震荡培养的方法分析了土壤氨氧化细菌(AOB)的组成、丰度、群落结构和硝化潜力。结果表明,Nitrosospira cluster 3a是固沙林土壤AOB群落的绝对优势菌群,其次为cluster 6。Nitrosospira cluster 3a和cluster 6的平均相对丰度在不同固沙林群落间存在显著差异,其中,Nitrosospira cluster 3a在小叶锦鸡儿最高。小叶锦鸡儿土壤AOB丰度最高。全氮、有机质和有效钾是决定AOB群落结构的主要因素。不同固沙林土壤硝化潜力具有显著差异,小叶锦鸡儿群落土壤显著高于其他固沙林土壤。硝化潜力与AOB丰度和土壤全氮含量呈显著正相关。本研究表明,人工固沙林群落类型不影响AOB群落组成和结构,但影响优势菌群的相对丰度、AOB丰度和硝化潜力。AOB丰度和Nitrosospira cluster 3a的相对丰度可作为科尔沁沙地AOB菌群恢复的指标。与其他群落相比,小叶锦鸡儿固沙林群落恢复土壤AOB种群的效果最好。
    塔克拉玛干沙漠南缘人工防护林和自然群落多枝柽柳叶片养分特征与水分利用策略
    孟德坤,闵孝君,臧永新,马剑英
    2019, 38(11):  3245-3253. 
    摘要 ( 319 )   PDF (772KB) ( 43 )  
    干旱区人工防护林植物采用滴灌的方式补给水分以促进人工生态屏障的建成和稳定性维持,然而持续滴灌导致表层土壤盐分累积,最终威胁人工防护林的生长和生态功能。本研究通过测定塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落多枝柽柳(Tamarix ramosissima)的茎水、各潜在水源(土壤水和地下水)的稳定氢(δD)氧(δ18O)同位素值,以及叶片氮(N)、磷(P)含量和稳定碳同位素(δ13C)值,探究滴灌补水对多枝柽柳叶片养分特征和水分利用策略的影响。结果表明:滴灌群落多枝柽柳对中层土壤水(40~100 cm)的利用率高于自然群落,但其主要水分来源仍然是地下水,说明其根系已经深达地下水层;滴灌群落多枝柽柳叶片N、P含量显著高于自然群落,表明水分的补给影响了植物对养分元素的吸收和转移;滴灌群落多枝柽柳长期水分利用效率显著高于自然群落,可能与灌溉造成的盐分胁迫或其叶片N、P含量较高有关,但盐分胁迫尚未对多枝柽柳造成毒害。防护林建成后可以减少灌溉用水量或停止滴灌,从而节约防护林长期建设的用水量和维护防护林生态屏障的稳定性。
    干旱条件下北方典型人工林生态系统水量平衡及其影响因素
    赵家辰,贾剑波,贾国栋,陈立欣
    2019, 38(11):  3254-3263. 
    摘要 ( 317 )   PDF (1018KB) ( 123 )  
    为探究北方典型人工林生态系统在干旱条件下的水量平衡及其影响因素,本研究分析了干旱年份(2014年)北京山区油松(Pinus tabuliformis)和侧柏(Platycladus orientalis)林分的水量平衡组分及其影响因素。结果表明:2014年降水仅为多年(1958—2011年)平均的47%。蒸腾为两种林分最大水分输出项,油松为247.16 mm,侧柏为259.89 mm。其余水分输出项依次为土壤蒸发(油松87.26 mm,侧柏60.02 mm)>林冠截留(油松56.63 mm,侧柏50.23 mm)>枯落物蒸发(油松9.99 mm,侧柏8.30 mm)。两种林分土壤水补给整体为亏缺状况,仅在生长季中、后期出现水分补给。油松林生态系统年水分亏缺量为81.24 mm,侧柏林生态系统为67.45 mm。环境因子对水分输出各项影响显著。此外,蒸腾还与胸径有显著相关,林冠截留则受到郁闭度及风速的共同影响。根据本研究观测,侧柏和油松林分在干旱年份无法仅依靠自然降水维持水量平衡。因此,未来气候变化导致降水减少情境会对这些林分的自然存活带来较大挑战。
    辽宁章古台地区不同年龄樟子松固沙林对土壤pH值的影响
    雷泽勇,白津宁,周凤艳,于东伟,李尧
    2019, 38(11):  3264-3272. 
    摘要 ( 287 )   PDF (678KB) ( 218 )  
    营造樟子松人工林是沙地治理的一项重要措施,而造林后林分的生长一般会引起土壤pH值的变化,但营造樟子松固沙林后引起的土壤pH变化却并没有引起关注。以辽宁省章古台不同林龄樟子松固沙林(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)为对象,研究了营造樟子松林后不同发育阶段0~100 cm土层土壤pH值的变化及其影响因子。结果表明:(1)沙地营造樟子松人工林后,pH值的变化范围由对照草地的两个层次(0~10或0~20、20~100 cm)扩大为3个层次(0~10或0~20、20~40、40~100 cm)。(2)随人工林林龄的增加,0~20 cm层pH值显著降低,20~40 cm层保持不变,40~100 cm层幼龄林、成熟林显著高于过熟林,而过熟林与草地无显著差异。(3)樟子松人工林中,0~10 cm层,pH值与土壤全钾(TK)呈显著正相关,与土壤有效磷(AP)呈显著负相关,10~20 cm层,与土壤有效钾(AK)和土壤有机碳(SOC)呈显著负相关,而与土壤含水率(SW)呈显著正相关,20~40、40~60、60~80 cm层,分别与土壤碱解氮(AN)、土壤全氮(TN)、土壤全磷(TP)呈显著正相关。樟子松林处于幼龄林时,pH值在20~40和60~80 cm层分别与C/P和AN、土壤容重(BD)呈显著正相关,而在80~100 cm层与N/P呈负相关;中龄林时,pH值在10~20 cm层与C/P呈显著负相关,20~40和40~60 cm层分别与粒径<0.05 mm的黏粉粒含量(FS)和TN呈显著正相关;成熟林时,pH值在0~10 cm层与BD、AP呈极显著正相关,与SW、AK、FS呈显著正相关,20~40 cm层与TN呈正相关,在60~100 cm层与C/N呈负相关;过熟林时,pH值在0~10 cm层与AN呈显著正相关,与TK呈显著负相关,10~20 cm层与TN呈显著正相关。
    塔里木河沿岸不同生境下胡杨(Populus euphratica)群落的空间分布格局及关联性
    曾勇,赵成义,李传金,郑金强,吕光辉,李彦
    2019, 38(11):  3273-3282. 
    摘要 ( 320 )   PDF (1232KB) ( 99 )  
    以塔里木河河岸边、过渡带、沙漠边缘样地调查数据为基础,采用成对相关函数g(r)分析了3个生境胡杨群落的空间分布格局及关联性。结果表明:不同生境下胡杨种群的结构特征存在差异。胡杨种群年龄结构在河岸边样地呈反“J”型,属于增长型种群;过渡带样地呈偏正态分布,属于稳定型种群;沙漠边缘样地呈典型的反“L”,属于衰退型种群。不同生境下胡杨群落的空间分布格局表现也不同。河岸边样地,花花柴(Karelinia caspia)、假苇拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)、芦苇(Phragmites australis)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)分布均呈聚集分布,而罗布麻(Apocynum venetum)主要呈随机分布;过渡带样地,罗布麻和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)表现为聚集分布,而黑果枸杞(Lycium ruthenicum)和胡杨小尺度上呈聚集分布,随着尺度增加,表现为随机分布;沙漠边缘样地,白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)呈聚集分布。不同生境下胡杨群落的空间关联表现也不同。河岸边样地,胡杨与假苇拂子茅、胡杨与大叶白麻(Poacynum hendersonii)、假苇拂子茅与芦苇、芦苇与多枝柽柳的关联性均为正相关;过渡带样地,铃铛刺(Halimodendron halodendron)与黑果枸杞、黑果枸杞与花花柴、黑果枸杞与铃铛刺、铃铛刺与骆驼刺、花花柴与骆驼刺、骆驼刺与花花柴、蓼子朴(Inula salsoloides)与花花柴均呈正相关,而罗布麻与多枝柽柳呈负相关;沙漠边缘样地,刺沙蓬(Salsola ruthenica)与白茎盐生草呈负关联。
    水分胁迫对杨树幼苗非结构性碳水化合物分配的影响
    王凯,林婷婷,吕林有,刘建华,黄舒漫
    2019, 38(11):  3283-3290. 
    摘要 ( 338 )   PDF (778KB) ( 80 )  
    以1年生杨树幼苗为对象,采用盆栽控水法,设置适宜水分、轻度、中度和重度干旱胁迫处理,研究杨树幼苗叶、茎和根在处理15、30、45和60 d时非结构性碳水化合物(NSC)的变化。结果表明:与适宜水分处理相比,随着水分处理时间延长,水分胁迫导致杨树幼苗叶和茎的可溶性糖及NSC含量先增加后减少;根可溶性糖及NSC含量在轻度和中度胁迫处理呈下降趋势,在重度胁迫处理先增加后减少;叶淀粉含量在轻度胁迫处理先增加后降低,在中度和重度胁迫处理先减少后升高。水分处理45 d后,水分胁迫导致茎和根的淀粉及NSC含量显著下降。水分处理60 d时,NSC含量在各器官的下降率表现为根>茎>叶,淀粉含量下降率大于NSC含量。可溶性糖含量主要在叶中下降,在枝和根中保持稳定。水分胁迫导致杨树幼苗NSC储量降低,易遭受环境胁迫而导致死亡。
    平茬对小叶锦鸡儿灌丛化草原土壤微生物群落的影响
    郝广,王小平,丁新峰,董轲,杨楠,高韶勃,王金龙,陈磊,何兴东,赵念席,高玉葆
    2019, 38(11):  3291-3297. 
    摘要 ( 290 )   PDF (605KB) ( 73 )  
    为了明确土壤微生物群落组成和结构对草原灌丛平茬处理的响应,并分析土壤微生物群落组成、结构与土壤理化性质及地上部植物群落的关系,本研究以小叶锦鸡儿灌丛化的退化草原为对象,对小叶锦鸡儿灌丛实施平茬处理并设置未平茬对照,处理3个月后,对两种处理条件下灌丛间植物群落的组成和结构及土壤理化性质进行测定,并运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid, PLFA)生物标记法分析两种处理下0~5和15~20 cm土层土壤微生物群落组成和结构。结果显示:(1)与对照相比,平茬样方植物群落地上总生物量有下降趋势,主要表现在褐沙蒿生物量的下降,物种数及Shannon指数显著增加,0~5 cm土壤pH显著降低,而15~20 cm土壤全碳、全氮及碳氮比显著提高;0~5 cm土壤总PLFAs、格兰氏阳性菌(G+)、格兰氏阴性菌(G-)、细菌(B)、真菌(F)以及放线菌(Act)PLFAs含量显著增加,G+/G-显著降低。(2)冗余分析结果表明,土壤pH与G+ PLFAs含量呈正相关,与G-、F及Act PLFAs含量呈负相关;土壤全氮与G+、G-、F及Act PLFAs含量均呈正相关;Shannon指数与G+ PLFAs含量呈负相关,与G-、F及Act PLFAs含量呈正相关;地上总生物量与G-、F及Act PLFAs含量呈负相关。这些结果表明了土壤微生物群落组成和结构能够对草原灌丛平茬处理引起的地上部植物群落及土壤环境条件的变化快速响应,对土壤健康状况具有指示作用,可为内蒙古灌丛化草原的恢复提供科学指导。
    城市化背景下珠江三角洲常绿阔叶林群落结构及植物多样性
    李楚均,陈小梅,温小浩,林敏丹,许展颖
    2019, 38(11):  3298-3305. 
    摘要 ( 402 )   PDF (751KB) ( 82 )  
    随着城市化进程的加快,城市中存留森林的演替过程也发生明显变化。选取高度城市化的珠江三角洲为研究区域,以地带性群落常绿阔叶林为研究对象,选择城区(帽峰山、西樵山和大岭山)和郊区(鼎湖山、象头山和南昆山)6个样地,分析城郊梯度上的植物群落结构和植物多样性指数。结果表明:城区森林包括31科42属46种,郊区森林包括44科75属96种,郊区样地的物种数高于城区样地的物种数;城区优势种明显,多为耐旱耐贫瘠种类,郊区无明显优势种,多为喜湿耐荫种类;城市森林中的Margalef指数、Shannon指数和Pielou指数显著低于郊区森林,城郊森林植物多样性的差异主要反映在乔木层。城市化降低了常绿阔叶林的植物多样性,促进了物种的均质化。
    城市森林土壤微生物群落结构的季节变化
    谭雪莲,阚蕾,张璐,郑嘉仪
    2019, 38(11):  3306-3312. 
    摘要 ( 487 )   PDF (846KB) ( 144 )  
    土壤微生物在森林生态系统中扮演重要的角色,是森林生态系统中物质循环的驱动因素,但目前对于城市森林土壤微生物群落的季节变化及其影响因素研究较少。因此,本研究以东莞城市森林为对象,采用高通量测序方法研究城市森林土壤微生物的季节变化规律及其影响因素。结果表明:土壤微生物群落结构和多样性有显著的季节变化,湿季土壤微生物总数量显著低于干季,但湿季土壤微生物Chao1指数和Shannon指数显著高于干季,湿季细菌和真菌的多样性和菌群结构更为丰富,其中细菌主要通过数量改变适应季节的变化,真菌主要通过数量以及物种组成的改变适应季节变化。土壤有效硼是细菌群落结构的主要影响因子,pH是真菌群落结构的主要影响因子,土壤中交换性钙和交换性镁亦是影响细菌和真菌群落的重要因子。
    海南岛低地雨林恢复对棕榈藤分布及生长的影响
    徐瑞晶,胡璇,漆良华,刘广路,彭超,舒琪
    2019, 38(11):  3313-3319. 
    摘要 ( 268 )   PDF (509KB) ( 81 )  
    棕榈藤是一种重要的非木质森林资源,在全球生物多样性保护和经济发展方面起着重要的作用。为了解热带雨林恢复过程及林分结构对棕榈藤分布生长的影响,应用样方调查和排序分析法,对海南岛甘什岭3种不同恢复阶段的次生雨林进行调查。结果表明:(1)棕榈藤多度在恢复中前期最高(74±43),中期次之(32±37),前期最低(0±0),棕榈藤频度分布整体表现为中前期>中期>前期。中期的杖藤(13.62±8.39 mm)、小钩叶藤(8.01±3.05 mm)、多果省藤(6.54±7.52 mm)和黄藤(3.62±2.52 mm)地径生长大于中前期(7.52±3.75,6.72±3.33,4.73±5.20,3.51±2.4 mm),白藤(1.32±0.53 mm)小于中前期(7.87±6.45 mm);中期林分的杖藤(131.35±62.72 cm)和黄藤(23.93±15.23 cm)高生长大于中前期(90.02±92.13,23.72±17.93 cm),但白藤(8.31±0.85 cm)、多果省藤(32.43±30.91 cm)和小钩叶藤(31.62±8.74 cm)小于中前期(54.30±50.77,48.46±78.11,34.35±7.10 cm)。(2)棕榈藤多分布在恢复中前期和中期林分中,灌丛群落不利于棕榈藤分布,黄藤、杖藤、多果省藤和白藤倾向于分布在恢复中前期的群落中,小钩叶藤多分布在恢复中期的群落中。(3)平均树高与棕榈藤多度均呈正相关,立木密度与棕榈藤多度呈正相关,最大胸径、平均胸径与小钩叶藤多度呈正相关。建议资源保护要加强对热带雨林的保护,资源培育利用要根据不同藤种进行林分结构调整或者选择适宜林分结构进行近自然培育。
     
    光强对马尾松幼苗出土和早期生长的影响
    郭思,刘青青,王大洋,王昌辉,刘博,王正宁
    2019, 38(11):  3320-3326. 
    摘要 ( 293 )   PDF (701KB) ( 87 )  
    先锋树种马尾松(Pinus massoniana)在南方红壤丘陵区退化生态系统恢复和水土流失治理中发挥重要作用。但绝大多数马尾松人工林质量不高,存在大量的“稀疏小老头林”,林下幼苗更新困难。本研究设置5个光强处理(透光率分别为自然光的5%、15%、40%、60%、100%),探讨马尾松幼苗出土、存活、生长、形态可塑性对不同光强的响应策略,揭示光是否是限制马尾松幼苗出土和生长的限制因子。结果表明,马尾松出苗率、出苗指数、活力指数在不同光强处理间差异显著(P<0.05),最大值均出现在40%光强处理。随光强增大,苗高逐渐降低,地径逐渐增粗,根长逐渐增长。幼苗总生物量,根、茎、叶生物量,粗壮度均在全光照下达到最大值。随光强增大,根冠比、根生物量比呈递增趋势,茎生物量比、叶生物量比呈降低趋势。研究证明,光照过强和过弱均不利于马尾松幼苗出土,弱光环境不利于幼苗生长,验证了林下弱光环境可能是马尾松人工林林下更新能力差的一个主要因素。
    干旱胁迫对白花鬼针草异型瘦果萌发与幼苗生长的影响
    闫小红,曾建军,周兵,王宁,岳冬梅
    2019, 38(11):  3327-3334. 
    摘要 ( 239 )   PDF (627KB) ( 118 )  
    白花鬼针草(Bidens alba)为菊科鬼针草属一年生草本入侵植物,具有瘦果异型性现象,而关于其生态学意义还不清楚。以白花鬼针草异型瘦果为研究对象,采用室内观测和生物测定的方法比较了其两种异型瘦果(中央瘦果和边缘瘦果)的形态特征差异及不同PEG-6000溶液模拟干旱胁迫下的萌发和幼苗生长差异,探讨了白花鬼针草异型瘦果的萌发策略及干旱适应性差异。结果表明:(1)白花鬼针草果序中中央瘦果和边缘瘦果在形态和萌发特性上存在较大差异。中央瘦果的总长、主体长及千粒重显著大于边缘瘦果,而其宽度显著小于后者。中央瘦果萌发相对缓慢,边缘瘦果萌发相对快速整齐。(2)与对照相比,5%~25%浓度的PEG-6000溶液对中央瘦果的最终萌发率、发芽势、发芽指数和活力指数表现为低促高抑的作用规律,而对边缘瘦果的4个指标基本上均表现为随着浓度升高而增强的抑制作用,且15%~25%浓度的溶液对两种瘦果4个指标的抑制作用均达到显著水平(P<0.05)。(3)与对照相比,PEG-6000溶液在5%浓度时对中央瘦果幼苗根长产生显著促进作用,而在20%~25%浓度时产生显著抑制作用(P<0.05);PEG-6000溶液分别在10%~25%和15%~25%浓度时对中央瘦果幼苗的苗高和鲜质量产生显著抑制作用,其在15%~25%浓度时对边缘瘦果幼苗的根长,5%~25%浓度时对边缘瘦果幼苗的苗高和鲜质量产生显著抑制作用(P<0.05)。可见,白花鬼针草中央瘦果和边缘瘦果形态上存在较大差异,具有不同的萌发策略,中央瘦果表现出更强的干旱适应性。这些特性有助于中央瘦果在扩散到新生境中的定殖及边缘瘦果在原生境中种群的延续。
    盐胁迫对高丛越橘幼苗生长及离子平衡的影响
    乌凤章,王贺新
    2019, 38(11):  3335-3341. 
    摘要 ( 324 )   PDF (603KB) ( 236 )  
    以高丛越橘“双迪”2年生扦插苗为材料,在盆栽条件下经0、100、200和300 mmol·L-1 NaCl溶液处理40天后,研究了幼苗干物质积累量、叶片受害情况以及矿质离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Cl-)含量变化及其在根、茎、叶中积累、运输与分布特征,以揭示其盐适应生理机制,为耐盐越橘品种选育及合理栽培提供依据。结果表明:在低盐 (100 mmol·L-1)处理下总干物质量没有明显降低,在中高盐 (200~300 mmol·L-1) 处理下总干物质量明显降低,盐害指数随盐胁迫的加重而明显增大;在低盐处理下,茎和叶对K+、茎对Mg2+以及根对Ca2+的吸收保持稳定;在中高盐胁迫下,Na+和Cl-在叶中大量积聚,显著降低了根对K+、Ca2+和Mg2+以及茎和叶对K+的吸收能力,显著降低了植株从根到叶K+、Ca2+和Mg2+的整体运输能力,从而破坏了叶的离子平衡,导致离子毒害和生长受阻。
    黑暗、温度对锥状斯氏藻暂时性孢囊形成、存活与萌发的影响
    张建能,王朝晖,郭鑫
    2019, 38(11):  3342-3348. 
    摘要 ( 252 )   PDF (912KB) ( 231 )  
    锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)是一种世界性的赤潮甲藻,暂时性孢囊是甲藻为了抵御瞬时不良环境条件而形成的不动细胞,暂时性孢囊在锥状斯氏藻生活史及其赤潮发生过程中充当着重要的角色。本文研究了黑暗和温度(8、20和25 ℃)对锥状斯氏藻暂时性孢囊形成、存活与萌发的影响。结果表明:暂时性孢囊在黑暗处理的第1天就开始形成,在第3~5天孢囊形成率达到最高,且常温下孢囊形成高峰延迟,8、20和25 ℃下孢囊的最终累积形成率分别为15.9%、20.1%和9.9%;同时,暂时性孢囊不耐保存,在形成后第1天即出现死亡,第8~16天后全部死亡;暂时性孢囊在低温下存活时间较长,8、20和25 ℃下半存活时间分别为5.9、2.9和2.7 d;暂时性孢囊不存在强制性休眠期,全部处理组的暂时性孢囊均在培养后的24 h内开始萌发,3~6 d内达到最大累积萌发率,为43.3%~65.6%,低温下形成的孢囊萌发率较高;锥状斯氏藻极易形成暂时性孢囊,当环境条件合适时能迅速萌发,说明暂时性孢囊在锥状斯氏藻种群动态以及赤潮形成和消亡过程中具有重要作用。
    松嫩平原活动积温变化及其对作物产量的影响
    吕金莹,闫超,贾天宇,王芳媛,孙洪超,董守坤,龚振平
    2019, 38(11):  3349-3356. 
    摘要 ( 396 )   PDF (788KB) ( 301 )  
    选取松嫩平原长春、哈尔滨、白城、齐齐哈尔、海伦和嫩江6个气象台站1951—2017年逐日气温资料,统计各地区历年≥10 ℃积温,构建各气象台站的年活动积温时间序列,分析其变化特征,并利用自回归综合移动平均模型(ARIMA模型)预测各气象台站未来10年的活动积温变化,同时利用国家统计局网站提供的2012—2016年黑河市、绥化市、哈尔滨市、四平市和沈阳市的大豆、玉米和水稻的产量数据,建立活动积温与作物产量的回归关系。结果表明:近67年松嫩平原6个气象台站的活动积温年际间波动较大,1981—2010年是积温升高的主要年份,1993年以来,活动积温增加较显著,2001—2017年的平均活动积温较1951—2000年增加243.6~420.3 ℃·d;松嫩平原北部活动积温上升幅度大于南部;构建ARIMA模型预测2018—2027年松嫩平原的活动积温较2001—2017年有所升高,6个气象台站间升高幅度在25.7~96.9 ℃·d;活动积温预测值均在置信区间内;活动积温与作物产量呈二次曲线变化,活动积温在3300 ℃·d以下时,玉米产量随活动积温增加而增加,活动积温在3800 ℃·d以下时,大豆和水稻产量随活动积温增加而增加。
    江淮地区不同水旱轮作模式的资源利用效率与经济效益比较
    孟宇辉,金文俊,董召荣,温永康,梁飞,丁凤磊,吴小文,宋贺
    2019, 38(11):  3357-3365. 
    摘要 ( 310 )   PDF (588KB) ( 77 )  
    江淮地区是中国主要的二熟制耕作区,水旱轮作是该区典型种植模式。本研究依托安徽庐江国家现代农业示范区试验基地,设置小麦-水稻、油菜-水稻和休闲-水稻3种种植模式,比较了2016—2018年不同模式作物周年产量、积温利用率、氮磷钾养分利用率和经济效益。结果表明:麦稻模式周年平均产量比油稻模式和休闲-水稻模式分别高4018和5767 kg·hm-2;三种模式水稻季产量差异不显著,差异主要来自冬季作物,小麦平均产量是油菜的3倍以上;在经济效益上,麦稻模式的净收益最高,平均净收益比油稻模式和休闲-水稻模式分别高6246和5182元·hm-2,增幅分别为59.69%和44.95%;受气候、病害影响,油稻模式年季间收益相差较大;在积温利用上,油稻模式的积温利用效率最高,比麦稻模式和休闲-水稻模式分别高9.98%和39.33%;在养分利用方面,麦稻模式的养分利用效率最低,其氮磷钾的两年平均养分平衡指数均显著高于其他两种模式,休闲-水稻模式的氮素利用率最高,油稻模式的磷钾利用率最高。综上,在经济效益方面,油稻模式显著低于麦稻模式,但油稻模式的有效积温利用率高,环境风险小。提高油菜机械化生产水平是促进油稻模式发展的关键所在。此外,冬季闲田光热浪费严重,亟待筛选出适应力强、环境友好的冬季填闲作物。
    浙江省水蜜桃物候、品质和产量对气候变化的响应
    杨栋,朱佳敏,丁烨毅,金志凤
    2019, 38(11):  3366-3375. 
    摘要 ( 385 )   PDF (1324KB) ( 262 )  
    基于2003—2017年奉化地区中、晚熟水蜜桃的生物学和气象资料,利用GA-BP神经网络构建水蜜桃物候、品质和产量模型,结合浙江省67个基本气象站1971—2017年观测资料,反演和建立浙江省各地物候、品质和产量序列,分析水蜜桃物候、品质和产量对气候变化的响应。结果表明:集合模型对物候期模拟的绝对误差基本≤1.5 d,对品质及产量模拟的相对误差分别为5%和5%~7%;近47年,浙江中、晚熟水蜜桃始花期、成熟期和落叶期呈提前趋势,中熟水蜜桃营养生长历期显著缩短,晚熟水蜜桃生殖生长的历期显著延长;20世纪80年代起,中、晚熟水蜜桃物候期年际波动增大;中熟品种生殖生长历期呈北涨南降,营养生长历期呈下降趋势;晚熟品种生殖生长历期呈增长趋势,其中,显著增长区主要集中于宁波—金华—衢州一带,营养生长历期整体波动相对较小;中熟水蜜桃品质整体呈下降趋势,气候倾向率为-0.01·10 a-1;晚熟品种品质增长趋势极显著,气候倾向率为0.032·10 a-1;中熟水蜜桃气候品质显著下降区集中于宁波—绍兴—金华—衢州一带,气候倾向率小于-0.015·10 a-1;晚熟水蜜桃品质中北部增幅大于南部,其中,宁波和嘉兴地区气候倾向率大于0.04·10 a-1;中、晚熟水蜜桃产量的气候倾向率分别为0.17 t·hm-2·10 a-1和-0.093 t·hm-2·10 a-1。东部沿海及杭州、绍兴、金华交界地区单产增长趋势显著,气候倾向率大于0.18 t·hm-2·10 a-1;浙江东北部地区晚熟水蜜桃单产降低显著,其中,嘉兴中部及宁波北部地区气候倾向率小于-0.2 t·hm-2·10 a-1,增长区主要集中于浙江南部地区和西北部分地区。
    目录
    虫龄对蠋蝽捕食斜纹夜蛾幼虫行为参数的影响
    杨志浩,孟玲,李保平
    2019, 38(11):  3376-3381. 
    摘要 ( 312 )   PDF (546KB) ( 188 )  
    捕食行为是评价捕食性天敌控制害虫作用的重要依据,常用的数学模型估计捕食行为参数或者在没有植物存在的微生境中直接观测捕食行为的方法,往往会高估或低估捕食性天敌的控害作用。为评价龄期如何影响蠋蝽(Arma chinensis)对斜纹夜蛾(Spodoptera litura)幼虫的捕食作用,本研究将蠋蝽不同龄期若虫(2、3、4和5龄)和斜纹夜蛾不同龄期幼虫(1、2、3和4龄)交叉组合为16个处理,接至盆栽大豆(Glycine max)苗上,连续观测蠋蝽若虫的捕食行为,分析在遭遇不同龄期猎物时蠋蝽若虫的捕食行为随自身龄期增大的变化趋势。结果表明:在遭遇1、2或4龄斜纹夜蛾幼虫时,蠋蝽若虫的处理猎物时间随自身龄期增大表现出二次方曲线下降的趋势;在遭遇3龄幼虫时,处理时间表现出三次方曲线性下降的趋势。在遭遇2、3或4龄斜纹夜蛾幼虫时,蠋蝽若虫的捕食量随自身龄期增长表现出直线增大的趋势;在遭遇1龄幼虫时捕食量表现出“中间高两端低”的变化趋势。蠋蝽若虫的刺扎次数不受自身龄期的影响,仅受斜纹夜蛾幼虫龄期的影响。在遭遇2龄斜纹夜蛾幼虫时,蠋蝽若虫的捕食成功率仅随自身龄期增大呈直线上升趋势;在遭遇1、3、4龄幼虫时,捕食成功率与自身龄期无关。研究结果说明,在利用捕食行为参数评价蠋蝽对斜纹夜蛾幼虫的捕食作用时,需同时考虑蠋蝽和猎物的虫龄大小。
    研究报告
    异齿裂腹鱼上溯过程中的折返行为及其与水力条件的关系
    吴震,杨忠勇,石小涛,蒋永强,陈里,金志军
    2019, 38(11):  3382-3393. 
    摘要 ( 297 )   PDF (2274KB) ( 59 )  
    解析鱼类上溯过程中的游泳行为及其对鱼道水力学条件的响应是优化鱼道设计、提高鱼类上溯效率和成功率的关键。本文以异齿裂腹鱼为研究对象,通过将流场、紊动能场、应变率场与鱼类上溯及折返轨迹相叠加,分析各水力学因子对折返行为及重新上溯的影响,并结合鱼类上溯过程中的能量消耗率进一步探讨折返行为的内在原因。结果表明:鱼类在上溯过程中普遍存在折返行为,其折返行为大多是为了搜寻合适的上溯路径。鱼道流速是引发折返行为的主导因素,鱼类折返行为集中发生在高流速区域,折返后倾向于选取低流速区域重新上溯;紊动能在折返运动导向方面有显著贡献,鱼类趋向于从低紊动能区域折返,并选择较高紊动能区域重新上溯;水流应变率对鱼类折返行为的影响相对较小。鱼类上溯轨迹点处的水力因子与能量消耗率相关性分析表明,高能量消耗和生理压力是引发折返行为的内在原因。
    不同基质对旱地沙蜥运动表现的影响
    郑鹏,梁涛,王新辉,郭成涛,苗佳帅,时磊
    2019, 38(11):  3394-3399. 
    摘要 ( 235 )   PDF (492KB) ( 188 )  
    基质类型是影响蜥蜴运动表现的重要因素之一,然而关于基质特性如何影响蜥蜴运动表现的研究较少。我们研究了旱地沙蜥在不同类型的基质表面(如砾石、黏土和沙粒)上的冲刺速度和形态指标及其与基质特性之间的关系。结果表明:旱地沙蜥在大多数类型基质上的最大冲刺速度及速度敏感性没有显著差异。然而,旱地沙蜥的形态指标和运动表现的相关性受到基质特性的影响,在基质缝隙长度、宽度和面积较大的基质上(大砾石基质),旱地沙蜥的部分趾长(前肢第1趾和后肢第3趾)与其最大冲刺速度呈显著负相关(P<0.05)。在可支撑面积比例最小的基质上(中砾石基质),旱地沙蜥的后肢长与其最大冲刺速度呈显著负相关(P<0.05)。而在基质缝隙长度、宽度、面积较小,可支撑面积比例较大的基质上(小砾石),旱地沙蜥的前肢第4趾长与最大冲刺速度呈显著正相关,而左侧后肢第5趾长与其呈显著负相关(P<0.05)。上述结果表明旱地沙蜥遵循“万金油”策略。
    北京市奥林匹克公园PM2.5中多环芳烃在采暖季和非采暖季的特征、来源及健康风险评估
    宋光卫,胡健,崔猛,刘海红,陈鑫,董鑫媛,赵长秋
    2019, 38(11):  3400-3407. 
    摘要 ( 267 )   PDF (1253KB) ( 124 )  
    采集了北京市奥林匹克公园2017年12月至2018年6月的67个PM2.5样品,对PM2.5中多环芳烃(PAHs)在采暖季和非采暖季的污染情况、浓度分布特征、来源和健康风险等进行研究。利用GC-MS对16种PAHs进行了检测分析。采暖季和非采暖季的PAHs均值分别为213.6和52.5 ng·m-3。利用比值法和主成分分析对PAHs进行源解析的结果显示,北京市城区采暖季16种PAHs主要来源于煤和石油等化石高温燃烧排放,非采暖季主要来源是机动车尾气排放;ILCR暴露风险评估模型评估表明,人群呼吸暴露在北京大气中具有潜在致癌风险。
    某大型化工场地土壤中多环芳烃(PAHs)污染现状与风险评价
    张玉,宋光卫,刘海红,田垚,王静,代子俊
    2019, 38(11):  3408-3415. 
    摘要 ( 369 )   PDF (843KB) ( 146 )  
    以东北某大型化工场地为研究区域,采集了18个剖面点,4个土层,共计95个土壤样品;使用GC/MS检测了16种PAHs。本研究主要分析PAHs在该场地浅层(0~3 m)土壤的分布特征及在土壤剖面中的垂直分布特征,采用终生致癌风险进行了健康风险评价。结果表明:浅层土壤∑PAHs范围为0.13~553.5 mg·kg-1,均值67.0 mg·kg-1,化学品公司和热电厂周围土壤样点中PAHs含量相对较高;0~3、4~7 m土壤层中PAHs以中环4环为主,8~11 m土壤层PAHs以低环2~3环为主。场地中未受扰动的土壤样品PAHs浓度随土壤深度增加而减小,受扰动的样点在深度大于16 m仍有较高浓度的PAHs。根据我国《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》,BaP浓度超出一类建设用地筛选值60.6倍。健康风险评估显示,场地ILCRs值为9.6×10-11~7.2×10-5,具有潜在致癌风险。
    不同改良措施对苏打盐渍土物理性质的影响
    杨洪涛,安丰华,张璐,赵丹丹,朱文东,杨帆,王志春
    2019, 38(11):  3416-3424. 
    摘要 ( 230 )   PDF (630KB) ( 80 )  
    苏打盐渍土因其交换性钠含量较高而具有极差的物理性质,而恶劣的土壤物理性质是苏打盐渍土逆境胁迫的重要因素。苏打盐渍土在所有盐渍土类型中属于改良与利用难度最大的土壤类型。目前,对于松嫩平原苏打盐渍土不同改良措施处理后的土壤水盐动态已有较清晰的认知,而苏打盐渍土经过多年改良后的土壤物理性质变化规律尚鲜见报道。因此,本研究将脱硫石膏、砂土、有机肥与大安站研制的改良剂脱碱一号等不同改良措施与种稻改良相结合,对改良多年后土壤物理性质的变化进行了研究。结果表明,不同理化改良措施均可显著影响苏打盐渍土的物理性质(P<0.05),如不同改良措施均可使土壤容重降低(0~40 cm)、土壤水分入渗速率显著增加(P<0.05)、土壤砂粒含量相对增加,而黏粒含量则相对减少。综合考虑各试验处理对土壤物理性质的影响,本研究认为脱碱一号对土壤物理性质的改善效果最好,其次为有机肥,而砂土对苏打盐渍土物理性质的改善效果最差。本研究结果可为松嫩平原苏打盐渍土的改良与利用提供基础数据支持。
    草原区露天煤矿开采对土壤性质和植物群落的影响
    韩煜,王琦,赵伟,史娜娜,肖能文,张周爱,全占军
    2019, 38(11):  3425-3433. 
    摘要 ( 262 )   PDF (1480KB) ( 136 )  
    通过对胜利煤田3个露天矿植物群落特征和土壤理化性质的调查,分析了露天矿区土壤性质、物种组成和群落多样性的变化,同时采用冗余分析和聚类分析研究土壤因子与群落特征的关系,利用灰色关联法对研究区土壤肥力质量进行评价。结果表明:①露天煤矿开采对土壤含水量的影响较复杂,西二矿和东二矿土壤含水量分别下降了1.9%和14.0%,西三矿增加了63.6%。与对照区相比,露天矿区土壤养分发生损失,全钾和碱解氮含量分别显著降低了6.3%和47.2%;②露天矿区物种数量比对照区减少了26.3%~57.9%,建群种重要值下降,丰富度指数和多样性指数显著降低,草原干旱化、退化趋势明显;③土壤因子与群落多样性指数具有较高的相关性,全钾和速效钾是影响群落结构的关键因子;④远离露天采场的土壤肥力要好于采场附近,露天煤矿开采对一定范围内的土壤肥力产生影响。
    温度与矿浆浓度对硫铁矿生物氧化污染物释放的影响
    董燕,毕文龙,周立祥,秦俊梅,张健,刘奋武
    2019, 38(11):  3434-3440. 
    摘要 ( 213 )   PDF (2580KB) ( 102 )  
    伴随着采矿业而产生的酸性矿山废水具有污染面广、污染持续时间长、危害程度严重等特点。硫铁矿生物氧化是产生酸性矿山废水的主要原因。探究硫铁矿生物氧化细节对揭示自然状态下酸性矿山废水的产生规律具有重要意义。本研究采用摇瓶实验,探究了环境温度10~30 ℃与硫铁矿矿浆浓度0.67%~2%对硫铁矿生物氧化的影响。结果表明,当环境温度为30 ℃,矿浆浓度为2%时,1 g硫铁矿生物氧化18 d释放的H+、总Fe、SO42-量分别为0.6 mmol、64.53 mg与151.0 mg。与矿浆浓度2%相比较,当矿浆浓度降低至0.67%时,硫铁矿生物氧化释放H+与总Fe的量降低了13.3%与18.2%。与环境温度30 ℃相比较,当温度降低至10 ℃,硫铁矿生物氧化释放H+与总Fe的量降低了80.0%与82.6%。高矿浆浓度(1%~2%)与高温(20~30 ℃)条件下,硫铁矿生物体系SO42-呈现明显的增加趋势,低矿浆浓度(0.67%)与低温(10 ℃)条件下,体系SO42-增加量并不明显。不同处理硫铁矿生物氧化后,根据氧化程度,硫铁矿表面呈现出疏密不同的侵蚀坑,在环境温度30 ℃的处理体系,生物氧化后,硫铁矿表面观察到次生铁矿物。本研究结果为进一步揭示自然界酸性矿山废水的形成机理提供必要的数据支撑。
    铝胁迫下两种外生菌根真菌的有机酸分泌与吸收动力学特征
    江亚男,辜夕容,周倩,贾豪
    2019, 38(11):  3441-3449. 
    摘要 ( 260 )   PDF (655KB) ( 81 )  
    为探索菌丝体吸附及有机酸分泌在外生菌根真菌(ECMF)抗铝性中的作用,将抗铝能力不同的两种ECMF\[彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius 715,Pt 715)和松乳菇(Lactarius deliciosus 2,Ld 2)\]在酸性含Al3+溶液中培养,检测它们的有机酸分泌和吸收动力学特征。结果发现:(1)两种ECMF分泌的有机酸种类和多寡因菌种而异,且不因铝胁迫发生改变:Ld 2为甲酸>草酸,Pt 715为酒石酸>甲酸>草酸>丁二酸。铝胁迫下Ld 2分泌的两种有机酸均显著增加,而Pt 715分泌的酒石酸和甲酸显著增加,丁二酸显著降低,草酸未显著改变;(2)两种ECMF对Al3+的吸收符合离子的吸收动力学模型,为主动吸收。Ld 2的CEC、CminImax以及吸附性Al3+都高于Pt 715,而Km和吸收性Al3+的值低于Pt 715。即抗铝性较强的Ld 2比抗铝性较弱的Pt 715有更多的阳离子吸附位点和更强的Al3+吸附能力。因此,有机酸分泌和菌丝体对Al3+的吸附都能提高ECMF的抗铝性;有机酸的分泌有利于养分的活化与利用,而菌丝体吸附能阻止Al3+进入共质体而防止铝毒害。
    广西综合环境质量的典型相关分析
    黄良美,陈蓓,陆晓艳,阮姗姗,林卉,李嘉力,兰波涛
    2019, 38(11):  3450-3459. 
    摘要 ( 222 )   PDF (548KB) ( 257 )  
    用典型相关分析方法按5年(2011—2015年)、10年(2006—2015年)和15年(2001—2015年)3个时间尺度分析广西要素环境质量监测指标与自然、经济、人口、能源和污染物排放等年鉴统计指标之间的典型相关性。结果表明:(1)广西自然、经济、人口、能源和要素环境质量间的典型相关性随时间尺度增长呈上升趋势。10年和15年时间尺度有显著典型相关性;5年时间尺度需通过在季度样本的时间密切增长才能建立起典型相关性。(2)广西大气环境质量以综合污染指数、二氧化硫、细颗粒物和二氧化氮为主要载荷,水质以综合污染指数、化学需氧量、氨氮、溶解氧、镉为主要载荷,生态环境以生态环境状况指数、植被覆盖指数、水网密度指数为主要载荷,污染源以废水企业数、废气企业数以及污水处理厂数和污水处理达标排放率为主要载荷。(3)广西大气综合污染指数、二氧化硫、细颗粒物、二氧化氮、酸雨频率与水质综合污染指数、镉、溶解氧、氨氮、石油类和总磷呈正相关,而pH值则与这些指标呈负相关。污染源企业数量与大气、水质主要载荷指标的浓度呈正相关。(4)自然、经济、人口、能源、污染物排放是广西综合环境质量变化的驱动因子,环境质量监测评价指标的调整变化深刻影响环境质量的动态变化。研究可为经济发展、国土空间优化、能源利用、生态环境保护和环境质量评价等提供参考。
     
    厦门典型树种的HJ-1A/B NDVI时序数据滤波算法及物候特性
    李晖,彭韧超,李万凯,朱晓铃,黄于同,聂芹
    2019, 38(11):  3460-3471. 
    摘要 ( 376 )   PDF (1490KB) ( 76 )  
    植被指数具有明显的季节节律,归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)时间序列可以获取地表植被物候信息,HJ-1 A/B兼具高空间分辨率和高时间分辨率的特点,为中小尺度范围树种物候特性应用与分析提供了丰富的时间序列数据。本文针对厦门市8个典型树种,选择Savizky-Glolay(S-G)滤波法和时间序列谐波分析法(Hants)对58景HJ-1 A/B NDVI曲线进行滤波重构,选用平均值、平均绝对误差和相关系数等指标对滤波结果进行定量评价,结合NDVI比率对8个树种的物候特性进行分析,最后探讨了气温和降水等气象因子对树种NDVI时序波动的影响。结果表明:S-G和Hants滤波方法均能很好地还原物候特征变化明显的植被,Hants谐波的平滑程度最好;7个树种(尾叶桉除外)的NDVI值均处于较高的水平,NDVI时序年内波动并不剧烈,双峰形态表现明显,NDVI值在5、6月达到顶峰,7、8月下降,10月达到第二个峰值,第二个峰值比第一个峰值低;8个树种的生长期持续时间较长,持续7~8个月,除尾叶桉的生长起始时间为2月底外,其他树种均在4月底进入生长期,11月生长期结束,在7月达到生长顶峰;生长期内出现生长期减缓的情况,8月出现生长谷值,生长曲线表现为双峰形态;树种的生长对7月降水量骤减有很明显的响应,不同树种的滞后期不同,生长降低的速度存在一定的差异,但大多表现为8月NDVI比率谷值。研究成果为亚热带地区HJ-1 A/B NDVI时间序列数据的滤波方法选择、典型树种物候特性及树种精细分类研究提供了一定的参考。
    基于城市扩展的呼和浩特市综合生态风险评价
    马晨阳,甄江红,冯琰玮,峰一,陶云,韩帅
    2019, 38(11):  3472-3479. 
    摘要 ( 313 )   PDF (2011KB) ( 74 )  
    城市化过程中建设用地的扩展势必会侵占耕地、草地等生态用地,破坏生态系统的结构和功能,因此明确城市扩展中的生态风险变化对城市用地规划和风险防控具有重要意义。本研究以呼和浩特市区为对象,基于城市扩展建立“因子—暴露—影响—响应”的生态风险综合评价体系,对研究区1990、2001、2010和2016年生态风险进行时空评价和风险分级。结果表明:呼和浩特市城市用地规模不断扩大,扩展速率和强度呈上升趋势;各辖区建设用地扩展强度大小及变化趋势有明显差异;时间上,呼和浩特市及其四辖区的综合生态风险值呈上升趋势;呼和浩特市风险等级由较低演变为中,风险值与建设用地扩展强度间有较强的关联性;空间上,综合生态风险等级以建成区为中心由内向外逐渐降低,风险值的空间变化受建设用地扩展强度影响显著;呼和浩特市面积占比最大的风险等级由较低演变为中;四辖区的各风险等级占比情况差异明显,风险值大小总体表现为玉泉区>回民区>赛罕区>新城区,与建设用地扩展强度表现一致。
    基于多种类型保护地的红松林生态系统综合保护空缺分析
    付励强,程鲲,宗诚,马建章
    2019, 38(11):  3480-3486. 
    摘要 ( 318 )   PDF (1226KB) ( 296 )  
    我国自然保护地管理体制面临重大变革,正逐步建立以国家公园为主体的自然保护地体系,并着重解决保护地空间布局方面存在的问题。以往的保护空缺研究主要与自然保护区分布相叠加,本研究基于多种自然保护地形式对红松林生态系统的保护情况进行综合保护空缺分析,将有助于自然保护地的统一规划和管理,提高保护效力。结果显示:有红松分布的县级行政区域内,自然保护区、森林公园、湿地公园、地质公园、风景名胜区都呈集中分布,其他类型保护地对自然保护区起到平衡和补充的作用;所有类型保护地的综合空缺分析表明,仍然有52.83%的红松林生态系统存在保护空缺,未来需要在现有保护地基础上增加适宜类型的保护形式。本文针对红松林生态系统综合保护空缺问题,在自然保护地体制改革和统筹规划建设等方面提出了具体的参考建议。
    津秦高速铁路沿线风况特征
    孙玫玲,张赛,马京津
    2019, 38(11):  3487-3495. 
    摘要 ( 295 )   PDF (7256KB) ( 151 )  
    大风是影响铁路运输安全的主要气象灾害,强风导致的铁路灾害是影响铁路安全运行的重要因子之一。本文基于2009—2018年的津秦铁路沿线气象站资料和历史典型大风天气过程的中尺度模式模拟两种方式,分析津秦高铁沿线大风特征,识别沿线受风灾威胁严重的路段。结果表明:津秦高铁沿线大风频率和强度具有明显的季节差异,春季相比于其他季节大风频率和强度均最高;气象站历史资料分析表明,位于天津滨海的西南—东北走向铁路段、位于唐山市东部的自西向东铁路段属于受风灾威胁较大的段路,典型大风天气的风场模拟结果与历史资料分析所识别的危险段路基本一致;津秦高铁沿线区域春冬季的主风向为西北风,夏季的主风向为东南风,均与津秦高铁西南—东北走向铁路段呈直角,因此列车受横风影响会加剧该段线路的运行风险。
    北京市第一道绿化隔离带区域热环境特征及绿地降温作用
    孙喆
    2019, 38(11):  3496-3505. 
    摘要 ( 472 )   PDF (2907KB) ( 99 )  
    以北京市第一道绿化隔离带及其相交的街道、乡镇行政边界为研究范围,通过遥感反演及解译、移动窗口景观格局指数、空间分析及统计等方法,研究了该区域的热环境特征,并结合网格采样法对绿地的降温作用进行了探索。结果表明:研究区热岛强度呈现南高北低、东高西低的特征,且隔离带内的强热岛比例高于隔离带外,反映了隔离带在局部地区管控不足,热环境调节功能退化;乡镇级尺度下,强热岛净贡献的街道乡镇占总数的55.74%,街道乡镇绿地面积比例与热岛面积比例呈显著负相关,与冷岛面积比例呈显著正相关,表明街道乡镇高绿地率可有效缓解热岛效应;网格采样点尺度下,属于强热岛净贡献的样点比例为51.69%;对样点500 m绿地组分建立的回归模型结果显示,绿地对周边热环境的影响半径在150~200 m;距离采样点50~100 m、100~150 m圈层内,绿地率提高1%分别导致采样点地表温度下降0.023和0.013 ℃。绿地空间格局在一定尺度下可充分表现出降温作用差异;斑块面积越大、整体形状越简单、空间分布越聚集,降温作用越强,而斑块密度越高、形状越复杂、空间分布越离散,降温作用越弱。
    综述与专论
    青藏高原土壤碳储量及其影响因素研究进展
    王荔,曾辉,张扬建,赵广,陈宁,李军祥
    2019, 38(11):  3506-3515. 
    摘要 ( 705 )   PDF (798KB) ( 452 )  
    青藏高原是全球变化的敏感区,也是泛第三极地区气候变化的启动区。青藏高原土壤碳作为生态系统碳库的重要组成部分,对生态系统碳循环过程具有非常重要的作用。目前,对青藏高原土壤碳储量的估算仍存在很大的不确定性。为此,本文综述了近30年来关于青藏高原土壤碳储量研究,比较不同研究的土壤碳储量估算结果,以固有因子和变化因子两类影响因素作为切入点,分析了土壤碳储量时空分异规律。从估算模型和方法看,CENTURY和TEM模型综合考虑了影响土壤碳储量的多种机理过程,结果可信度高于EVI、NDVI模型以及插值估算法。青藏高原草地土壤表层(0~20 cm)有机碳储量约10 Pg C(1 Pg=1015 g)。高原冻土区土壤有机碳储量(0~200 cm)约16.5 Pg C,土壤无机碳储量(0~100 cm)约14 Pg C。青藏高原土壤碳储量沿东南向西北方向逐渐降低,而关于变化因子对青藏高原土壤碳储量的作用规律还没有一致的认识。此外,采样点选择、数据源选择、估算深度以及估算方法等影响了青藏高原土壤碳储量估算结果的精确性。未来青藏高原土壤碳储量研究应建立土壤碳储量估算标准来提高结果的可比性;同时增大采样区、采样量以及采样深度并保障采样周期的时间连贯性等,有效减少土壤碳储量估算不确定性。以期更好地理解和预测未来青藏高原生态系统对气候变化的响应。
    宏基因组方法揭示草地土壤微生物群落响应全球变化
    杜雄峰,于皓,王尚,邓晔
    2019, 38(11):  3516-3526. 
    摘要 ( 512 )   PDF (599KB) ( 303 )  
    草地在生物圈中发挥着重要的生态服务功能,而草地土壤微生物又是维持生态系统功能和稳定的关键要素之一。过去十几年间,宏基因组方法的进步为微生物群落分析提供了有力的工具。本文综述了宏基因组方法应用于草地土壤微生物群落响应全球变化的最新研究进展,特别是针对气候变化、大气组成变化、土地利用方式改变和外来物种入侵等条件下微生物群落的响应规律和反馈机制的研究。这些研究对于我们认识和了解微生物群落的生态功能十分重要,同时也对维持地球生态系统平衡具有积极的意义。最后,我们对未来应用宏基因组方法研究草地微生物群落进行了展望。
    沙枣改善盐碱土壤养分的研究进展
    武海雯,杨秀艳,王计平,刘正祥,朱建峰,张华新
    2019, 38(11):  3527-3534. 
    摘要 ( 432 )   PDF (556KB) ( 311 )  
    种植多用途耐盐碱树种是盐碱地生态修复的有效手段之一,具有显著的生态效益和经济效益。沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)是其中的代表性植物,是我国干旱半干旱地区盐碱地改良的先锋树种。沙枣能显著提高盐碱土养分,但其养分输送机制尚不清晰。本文在分析沙枣地理分布及气候适应性的基础上,从沙枣林土壤养分变化、生物固氮、凋落物和细根分解等方面综述了沙枣改善盐碱土壤养分的程度及途径,从数量角度阐述沙枣的养分输送关键过程及土壤盐碱程度的影响,进一步认识沙枣对盐碱地的改良作用。沙枣在我国绝大部分盐碱地区均有分布,具有极强的地理和气候适应性;沙枣耐盐碱性强,能显著提高中、重度盐碱土壤的养分含量,尤其是氮素含量,有显著的培肥作用;沙枣的培肥作用主要是通过高效的生物固氮以及凋落物和细根的快速分解实现,能在短期内向土壤释放大量氮素,从而快速提高土壤肥力;沙枣的生物固氮和养分释放过程受土壤盐度的影响。未来,沙枣盐碱土系统中养分输送机制的研究应重点加强以氮素循环为核心的长期定位监测及针对不同盐碱类型、不同沙枣种源的定性和定量相结合的研究。对沙枣改良盐碱地养分的机制、途径、作用的精细研究有助于从养分管理角度建立以沙枣为代表的树种改良盐碱地土壤的机制模型,为盐碱地精准生态修复和植被构建提供科学依据。
    林线更新关键影响因子研究进展
    位姗姗,王洋,于飞
    2019, 38(11):  3535-3541. 
    摘要 ( 352 )   PDF (520KB) ( 153 )  
    林线作为森林上限连接树种线的特殊生态过渡带,能够迅速地对气候变化做出反应,是理想的气候变化生态监测器。在全球变暖影响下,全球林线位置表现为一半上升,其余则保持相对稳定的趋势。林线能否上升取决于种子生产、向上扩散的能力及幼苗建成。大多学者从温度、降水、光照与干扰等方面分析林线更新及动态机制,主要认为低温限制林线上升,然而单一因素很难解释全球林线变化。国内外研究多关注于非生物因子对林线分布的作用机制,缺乏林线群落交错区基于种子扩散者等生物因子与幼苗定居,特别是林线交错带中种子扩散者对林线变化的作用。未来的研究可关注全球气候变暖下的林线幼苗幼树分布,如林线群落区分散贮食动物种子贮藏行为对林线幼苗更新的影响,为从种子扩散者与林线动态互作角度探究生物对气候变暖的响应提供科学依据。
    RNA-Seq在AM真菌研究中的应用
    邓杰,李芳,张伟珍,段廷玉
    2019, 38(11):  3542-3550. 
    摘要 ( 303 )   PDF (555KB) ( 102 )  
    丛枝菌根(arbuscular mycorrhizas, AM)真菌是农业生态系统中重要的微生物成员之一,可与约80%的维管束植物建立共生关系,这种共生关系一直伴随植物的进化过程,是影响植物生长及多样性的关键因素。转录组测序技术已广泛用于植物-AM真菌共生互作中信号传导、代谢、蛋白合成等生物过程的分子机理的研究。本文归纳了AM真菌与植物共生过程中参与植物胁迫防御、蛋白合成、蛋白折叠和降解、能量代谢、信号转导、转录等相关功能基因研究进展,如磷酸盐转运蛋白、凝集素前体、谷胱甘肽硫-转移酶、Mtha1质膜ATP酶、核糖体蛋白等相关基因,总结了相关研究中基因功能特征。为进一步深入研究AM真菌与植物共生机制提供理论依据。
    方法与技术
    蒸渗仪法和涡度相关法测定蒸散的比较
    王韦娜,张翔,张立锋,刘晓琴,赵亮,李奇,古松
    2019, 38(11):  3551-3559. 
    摘要 ( 436 )   PDF (1119KB) ( 121 )  
    为准确揭示三江源区退化高寒草甸生态系统的水分收支状况,本文利用涡度相关系统(EC)和蒸渗仪对退化高寒草甸的蒸散进行了连续观测,结果表明:两种方法测定的蒸散量年变化趋势一致,涡度相关法测定的年蒸散量为481 mm(约占降水量的86%),低于蒸渗仪法的558 mm。涡度相关法的湍流能量与有效能的闭合度(EBR)年均值约为0.78,生长季的EBR要高于非生长季;当摩擦风速(u*)<0.25 m·s-1时,EBRu*的增大而增加,当u*>0.25 m·s-1时,EBRu*的增大无明显变化。此外,土壤热通量相对于太阳净辐射的滞后可能也是导致能量不闭合的原因之一。随着净辐射、温度和风速的升高,涡度相关法测定的蒸散逐渐接近于蒸渗仪法的测定值,而土壤含水量对两种方法观测蒸散的影响不明显。本研究结果说明,涡度相关和蒸渗仪法测定的蒸散具有较好的相关性,但涡度相关法可能会低估该生态系统的蒸散量。
    采用RAPD-PCR技术评估果蝇肠道噬菌体多样性
    杜蓓蓓,孙浩,杨伟超,董玉玲,徐慧
    2019, 38(11):  3560-3566. 
    摘要 ( 259 )   PDF (748KB) ( 90 )  
    噬菌体作为微生物群落结构和功能的主要驱动力之一,研究其在动物肠道中的生态进化过程具有重要意义。本研究以黑腹果蝇为模型,探究以随机多态性DNA聚合酶链式反应(RAPD-PCR)病毒指纹技术评估肠道噬菌体的多样性。结果表明,野生型黑腹果蝇肠道噬菌体的多样性高于InR突变体黑腹果蝇。InR突变体果蝇在孵化为成虫后,可能经历一段短期的肠道噬菌体扰动,与第3天相比,第15天的肠道噬菌体多样性显著降低,而健康的野生型果蝇则没有明显变化。进一步利用落射荧光显微镜测量噬菌体和细菌的丰度,在第3天和15天,野生型果蝇游离噬菌体和细菌均处于稳定状态。第3天InR突变体果蝇肠道细菌的丰度显著降低,病毒与细菌丰度的比值(VBR)明显高于其他组;第15天InR突变型果蝇噬菌体的多样性降低,VBR明显低于各处理组。本文证实了InR突变体果蝇肠道噬菌体生态学特征与野生型存在一定的差异,也表明RAPD-PCR病毒指纹技术可以实现对肠道病毒多样性的快速评估。