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    2020年 第39卷 第2期    刊出日期:2020-02-10
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    2020, 39(2):  0. 
    摘要 ( 96 )   PDF (471KB) ( 47 )  
    研究报告
    中国草地净初级生产力时空格局及其影响因素
    刘洋洋,章钊颖,同琳静,王倩,周伟,王振乾,李建龙
    2020, 39(2):  349-363. 
    摘要 ( 412 )   PDF (5648KB) ( 159 )  
    基于光能利用效率模型(Carnegie Ames Stanford Approach,CASA),结合MODIS系列遥感数据、植被数据和气象数据等,对2000—2015年中国草地的NPP进行估算,运用趋势分析法、变异系数及Hurst指数法对中国草地NPP时空动态、稳定性及持续性进行分析,并对中国草地NPP变化的主影响因素进行探讨。结果表明:(1)2000—2015年中国草地NPP呈现显著增加的变化趋势,平均变化率为1.53 g C·m-2·a-1,NPP变化趋势在2011年之后发生了突变,增加趋势更为明显。(2)空间上,草地NPP呈现西北低而东南高的分布格局,NPP低值区集中分布在青藏高原的大部分地区和内蒙古中部。草地NPP增加的区域占草地总面积的81.21%,主要分布在青藏高原中部地区和黄土高原大部分地区。草地NPP变化稳定的区域主要集中在甘肃省甘南地区和青海省东部的大部分地区,而不稳定区域则主要分布在青藏高原的大部分地区以及内蒙古的中部地区和呼伦贝尔等地。Hurst指数分析表明,新疆北部、黄土高原的大部分地区草地NPP将持续增加或减少,而青海省南部、内蒙古中部和黑龙江省等地的草地NPP未来变化具有反持续性。(3)不同草地类型的NPP均值有很大差异,其中高山亚高山草甸及草甸的平均NPP值较高,分别为578.8和565.31 g C·m-2·a-1,而荒漠草地的NPP平均值最低,仅为122.61 g C·m-2·a-1。(4)中国大多数地区草地NPP的增加主要受降水控制,而气温的升高对草地NPP具有一定的抑制。人类活动如过度放牧状况的改善以及退耕还草的实施对于近年来草地NPP的增加具有重要作用。
    半干旱草原型流域植被地上生物量时空分布特征及其影响因子
    张俊怡,刘廷玺,罗艳云,段利民,李玮,杨璐,Buren Scharaw
    2020, 39(2):  364-375. 
    摘要 ( 187 )   PDF (3705KB) ( 86 )  
    锡林河流域作为内蒙古典型草原最具代表性的区域,研究其草地生物量的动态变化特征及其与环境因子的关系,可以为草地生态系统碳循环研究提供基础数据,同时为草地的合理利用和管理提供理论支撑。本研究以半干旱草原型流域——锡林河流域为对象,基于野外实测数据,运用相关分析、分类回归树、非线性回归分析方法,定量分析了流域上游和下游不同时间(2016年6月20日、7月5日、7月20日、8月6日左右)地上生物量与其关键驱动因子的关系。结果表明:(1)随着生长季的推进,地上生物量在7月变化最为显著,并在8月6日达到极值,上、中、下游的地上生物量分别为79.64、74.87、69.34 g·m-2;空间上呈现从东南向西北减小的趋势。(2)影响流域上游不同时间地上生物量的关键因子分别是4月的降水量、7月5日的土壤含水量、7月20日的土壤含水量、8月6日的Simpson指数,除Simpson指数对地上生物量为负效应外,其余因子对地上生物量均有显著的正效应;对应关键因子分别可解释地上生物量变异的77%、72%、79%、65%。(3)经度、6月的降水量、7月的降水量、7月的降水量分别与下游6月20日、7月5日、7月20日、8月6日左右的地上生物量呈显著二次正相关关系;对应关键因子分别可解释地上生物量变异的88%、75%、85%、82%。该研究结果可为今后分析较大尺度上生物量的时空变异特征提供案例参考,同时也可为草地生态系统的深入研究及长期监测提供数据累积。
    荒漠-绿洲过渡带不同生境植被生产力格局对降雨的响应
    季树新,乔荣荣,白雪莲,王理想,常学礼
    2020, 39(2):  376-383. 
    摘要 ( 173 )   PDF (1428KB) ( 81 )  
    景观格局分析是理解生态过程发生、发展的重要方法。为了探讨干旱区不同生境植被生产力格局对偶发降雨事件的响应,本研究以荒漠绿洲过渡带砾质荒漠和沙质荒漠生境为对象(样区面积分别为1650 hm2),利用2017年6月22日—6月29日MODIS系列日数据,对一次降雨事件后不同生境生产力格局变化过程进行了分析。结果表明:两种生境景观变化不同,砾质荒漠生境植被生产力(NDVI)未增加面积大于沙质荒漠生境,砾质荒漠生境的植被生产力变化主要集中在0~0.01,景观面积波动范围为612.5~1200 hm2;沙质荒漠生境植被生产力增加范围集中在大于0.01,景观面积波动范围为150~1587.5 hm2;在干旱区降雨事件发生后,随时间推移砾质荒漠生境景观趋于破碎化,沙质荒漠生境景观中简单斑块成为景观格局主体。
    江西大岗山低海拔常绿阔叶林物种组成与群落结构特征
    宋庆丰,王兵,牛香,罗志伟
    2020, 39(2):  384-393. 
    摘要 ( 222 )   PDF (1902KB) ( 50 )  
    以江西大岗山生态站低海拔常绿阔叶林乔木层为研究对象,在样地调查的基础上,开展了物种组成、空间分布、生物多样性和群落结构的研究。结果表明:1)样地植株密度为1667株·hm-2,来自于22科34属41种,个体数最多的为樟科、壳斗科和山茶科,其个体占样地内总个体数的52.49%,各物种在环境因素、干扰因素与生物学特性相互影响下,在空间上呈现规律性分布;2)Simpson指数、Shannon指数、Pielou均匀度指数和Menhinick丰富度指数分别为0.896、2.674、0.725和0.978,生物多样性指数低于亚热带其他地区常绿阔叶林;3)整个样地植株树高阶和径阶均呈现近似倒“J”型分布,表现为典型的异龄林结构,说明群落结构较为稳定,但就每个物种而言,树高阶和径阶具有多种分布形式,如在径阶分布方面,刨花楠(Machilus pauhoi)为类似泊松分布,而丝栗栲(Castanopsis fargesii)则为多峰分布;4)群落处于近顶极群落阶段,建群种为丝栗栲、刨花楠和山矾(Symplocos sumuntia),从树高阶分布和径阶分布上看,三者具有稳定的种群结构,有利于整个群落的稳定发展。本研究有助于认识多物种组成在演替过程中资源竞争变化规律,为探讨森林群落演替过程及其维持机制和生态系统服务功能提升提供了科学依据。
    海南岛霸王岭陆均松天然群落物种多样性及地形因子的解释
    刘浩栋,陈巧,徐志扬,刘洋,姜怡,陈永富
    2020, 39(2):  394-403. 
    摘要 ( 257 )   PDF (1090KB) ( 198 )  
    环境因素的筛选对物种多样性格局的形成具有重要影响,分析物种多样性环境关系对于森林的可持续经营具有重要意义。本研究以海南岛霸王岭陆均松(Dacrydium pectinatum)天然群落为对象,通过样方取样方法获取物种多度数据,从物种丰富度、α多样性指数、优势种群空间格局及种间关联性等方面分析了群落特征,并通过物种多度矩阵与地形因子矩阵建立RDA模型,旨在分析该群落物种多样性现状,探讨影响物种分布的可能因素,并提出保护对策。结果表明:群落内乔木有187种,灌木39种,草本36种;α多样性指数表现为乔木层>灌木层>草本层的趋势,且远高于中高纬度的森林群落,但均匀度较低,群落内多为小密度种群,各种群的重要值均较低,少有占绝对优势地位的树种。10种优势种群均表现为集群分布,且聚集强度和种间关联性关系密切。Spearman分析表明,霸王岭陆均松天然群落的结构及多样性不稳定,未来的演替过程中可能会出现激烈的种间竞争和频繁的物种更替现象。RDA模型结果显示,冠层郁闭度、海拔和坡向是解释该研究区物种分布的主要驱动因素,冠层郁闭度的影响作用最显著。鉴于此,针对该研究区域的物种多样性现状及物种环境关系,采取人工辅助措施如开辟林窗增加光的利用率,合理疏伐提高幼苗幼树成活率,以达到多样性保护的目的。
    不同海拔矮嵩草与火绒草种群分布格局及空间关联性
    张娅娅,刘旻霞,李博文,夏素娟,孙瑞弟,宋佳颖,李全弟
    2020, 39(2):  404-411. 
    摘要 ( 214 )   PDF (1095KB) ( 157 )  
    研究植物种群的分布格局及空间关联性是揭示植物种群与环境间关系、自身特性以及种间相互作用的一种重要手段。本研究以甘南高寒草甸为对象,沿海拔梯度(2900、3500、3800 m)设置3个样地,采用Ripley K函数对不同海拔矮嵩草(Kobresia humilis)与火绒草(Leontopodium nanum)种群的空间分布格局及种间关联性进行了分析。结果表明:(1)随着海拔的上升,矮嵩草种群的重要值、盖度、株数等呈递增趋势,火绒草种群的重要值、盖度、株数等则呈递减趋势。(2)矮嵩草种群在不同海拔的研究尺度内均表现为聚集分布,但其聚集的程度有所不同;火绒草种群在海拔2900 m处呈聚集分布状态;海拔3500 m处,火绒草种群在0~2.8 m尺度上呈聚集分布,但其聚集强度随着研究尺度的增加而逐渐减弱,最终转变为随机分布;3800 m处,火绒草种群在0~2 m尺度内呈聚集分布,在较大尺度(2~5 m)上呈随机分布。(3)海拔2900 m处,矮嵩草与火绒草种群在小尺度(0~1.1 m)内表现为正相关,较大尺度上表现为无相关;海拔3500 m处,在整个研究尺度内表现为负相关;海拔3800 m处,在小尺度范围(0~1.4 m)内表现为无相关,较大尺度上表现为负相关,且随研究尺度的增大,其关联性增强。
    东北地区植被NDVI对不同时间尺度SPEI的响应
    罗新兰,李英歌,殷红,隋明
    2020, 39(2):  412-421. 
    摘要 ( 310 )   PDF (5365KB) ( 191 )  
    植被在陆地生态系统中起至关重要的作用。近年来干旱频率逐渐增加,对植被的生长发育产生严重的影响。本研究基于1982—2015年的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)的相关性来评估东北地区植被生长状况对干旱的响应。结果表明:年尺度和季尺度内NDVI和SPEI的最大相关系数值在研究区内西部内蒙古草原地区最大,东部长白山脉地区次之,中东部东北平原地区最小,且NDVI与SPEI的相关系数在12个月以上的时间尺度较大;生长季(4—10月)和夏季(6—8月)的NDVI对SPEI响应最为敏感,春季(4—5月)、秋季(9—10月)响应依次减弱;其中,5—7月的NDVI与SPEI24的显著相关像元比例较高,而8—10月的NDVI则与SPEI06的显著相关像元比例较高;不同的植被类型对干旱响应不同,森林NDVI在不同月份与不同尺度的SPEI大体上呈负相关,草原和农作物则主要以正相关为主。
    桂北喀斯特山区不同植被类型土壤碳库管理指数的变化特征
    滕秋梅,沈育伊,徐广平,张中峰,张德楠,周龙武,黄科朝,孙英杰,何文
    2020, 39(2):  422-433. 
    摘要 ( 235 )   PDF (2918KB) ( 162 )  
    以广西北部喀斯特石山地区不同植被类型(青冈栎次生林、灌丛、马尾松林、竹林、草地、农田、裸地)土壤为研究对象,探讨植被类型对活性有机碳库以及土壤碳库管理指数的影响,为喀斯特山区生态环境建设提供依据。结果表明:1)青冈栎次生林土壤碳储量、全氮含量、速效氮含量显著高于其他植被,土壤容重小于除农田以外的其他植被类型;2)不同植被类型下土壤有机碳(SOC)、活性有机碳(LOC)含量均随土层深度的增加而降低,0~40 cm土层SOC含量为1.07~29.76 g·kg-1,大小关系表现为青冈栎次生林>灌丛>马尾松林>竹林>草地>农田>裸地;LOC含量为0.58~13.77 g·kg-1,表现为青冈栎次生林>灌丛>马尾松林>竹林>农田>草地>裸地;LOC/SOC表现为青冈栎次生林最小,农田最大;3)土壤碳库管理指数随土层深度的变化为先减小后增加再减小的趋势,0~40 cm土层CPMI平均值表现为青岗栎次生林>灌丛>马尾松林>农田>竹林>草地>裸地;4)土壤植被类型、土层深度以及二者的交互作用对土壤碳库管理指数及碳库特征具有显著影响。本研究表明,增加植被覆盖以及减少人为活动的干扰,能提高土壤有机碳含量,有利于维持桂北喀斯特山区土壤碳库的稳定性。
    哀牢山和玉龙雪山不同海拔林内外温湿特征比较
    张鹏,张一平,宋清海,许琨,黄华,刘维暐,罗奇
    2020, 39(2):  434-443. 
    摘要 ( 232 )   PDF (2097KB) ( 94 )  
    以哀牢山和玉龙雪山不同海拔森林生态系统为研究对象,利用各海拔的林内、外气温、相对湿度观测数据,比较分析了两地不同海拔林内、外小气候特征及其变化规律。结果表明,哀牢山、玉龙雪山各海拔的林内、外气温年变化趋势均呈倒U型,雨季(5—10月)高于干季(11—4月),林外气温高于林内。哀牢山各海拔森林对气温影响(林内外气温差)强于玉龙雪山。林内外气温差绝对值一般随海拔增加而增大。年尺度上,哀牢山林内气温低于林外,玉龙雪山除3540 m也低于林外,显示出两种山地森林具有一定的降温调节作用。哀牢山年林内气温随海拔高度递减比率(0.52 ℃·100 m-1)略大于林外(0.50 ℃·100 m-1),均小于玉龙雪山(林内为0.55 ℃·100 m-1、林外为0.56 ℃·100 m-1)。哀牢山、玉龙雪山各海拔林内、外相对湿度年变化趋势也呈倒U型,雨季大于干季,林外低于林内。年尺度上,高海拔的相对湿度较大。总体上,哀牢山、玉龙雪山森林兼有调节气温和相对湿度的作用,哀牢山森林对降低气温的调节能力更强,玉龙雪山森林增湿调节能力更强。
    亚高山林区河岸带康定柳木质残体持水能力随径级的变化特征
    蒋雨芮,谭波,杨万勤,常晨晖,王壮,汪沁,黎静妤,余鳞
    2020, 39(2):  444-450. 
    摘要 ( 151 )   PDF (870KB) ( 29 )  
    为了解亚高山林区河岸带木质残体的持水能力,以王朗国家级自然保护区亚高山林区河岸带康定柳(Salix paraplesia)直径>30、30~20、20~10、10~5、5~2和2~1 cm六个径级的木质残体为研究对象,运用浸泡模拟法研究了其吸水过程和持水能力随径级的变化特征。结果表明:不同径级木质残体的最大持水量为1024.78~2674.67 g·kg-1,不同径级木质残体的持水量大小顺序为10~5、20~10、30~20、>30、2~1、5~2 cm;不同径级的木质残体在吸水过程中随着浸泡时间的增加,其饱和含水量不断升高,吸水速率不断降低。同时,30~5 cm径级的木质残体具有良好的持水能力与吸水能力。川西亚高山林区不同径级的康定柳木质残体持水能力差异明显,建议在河岸带保留较大径级的木质残体,有利于提高河岸带水源涵养功能。
    马尾松林分结构对冠层水文效应的影响
    袁秀锦,肖文发,雷静品,王晓荣,胡文杰,崔鸿侠,庞宏东,潘磊
    2020, 39(2):  451-459. 
    摘要 ( 146 )   PDF (871KB) ( 23 )  
    了解不同林分结构森林的水文效应及其主要影响因素,可为林分抚育经营管理提供科学依据。本研究在三峡库区九领头林场设置14块20 m×30 m马尾松林样地,观测其林冠截留量、树干茎流量和穿透雨量,调查马尾松林分结构因子,利用Pearson相关分析、主成分分析、冗余分析等方法分析林分结构(叶面积指数、混交度、大小比数、竞争指数等)对水文效应(冠层截留率、穿透雨率、树干茎流率)的影响。研究期间(6—10月)林外降雨总量1008.4 mm,林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量分别占总降雨的16.3%、82.3%和1.4%。Pearson相关分析结果表明:叶面积指数、胸高断面积、冠幅面积与冠层截留率呈显著正相关(P<0.05),与穿透雨率呈显著负相关(P<0.05),树干茎流率与树高、冠层厚度呈显著负相关(P<0.05),与叶面积指数、林分密度呈显著正相关(P<0.05);冗余分析结果表明:水文效应的再分配特征能被结构变量组合解释59.6%,蒙特卡罗置换检验结果表明:冠层截留率和穿透雨率主要受蓄积量这类结构组合变量的影响,蓄积量越大,冠层截留率越高,穿透雨率越低,树干茎流率主要受林分竞争状况及水平结构(R2=0.46,P<0.05)和蓄积量(R2=0.51,P<0.05)的影响。林分结构与冠层水文效应密切相关,林分生长状况越好,蓄积量越大,马尾松林涵养水源效果越好。
    降雨特征对红锥人工林降水分配格局的影响
    雷丽群,郑路,农友,刘士玲,李华,黄德卫
    2020, 39(2):  460-468. 
    摘要 ( 168 )   PDF (1963KB) ( 147 )  
    明析红锥人工林降雨特征对降水分配格局的影响,为南亚热带人工林可持续经营提供基础支撑。以34年生红锥人工林为研究对象,测定了2017年1—12月的大气降水、穿透雨和树干茎流。结果表明:年降雨总量945.9 mm,穿透雨、树干茎流、林冠截留分别占大气降水的43.9%、0.5%、55.6%。产生穿透雨和树干茎流的最小降雨量分别为0.6和3.8 mm。降水分配格局具有季节波动性,穿透雨率夏季最小,冬季最高,树干茎流率和林冠截留率则反之。小而短的降雨事件导致低的净雨量输入和高的林冠截留量。4个降雨因子中(降雨量、降雨强度、降雨历时和雨前干燥期),降雨量是对降水分配格局最具影响力的变量,降雨强度对树干茎流率有显著影响,降雨历时对穿透雨率和林冠截留率有显著影响,而雨前干燥期对降水分配格局中的3个分量均没有显著性影响。多元线性回归分析表明,降水分配格局中的3个分量对降雨特征的响应并不是同步的,树干茎流受降雨特征的影响小于穿透雨和林冠截留。
    外来入侵植物肿柄菊群落动态变化特征
    陈剑,王四海,杨卫,吴超
    2020, 39(2):  469-477. 
    摘要 ( 159 )   PDF (1814KB) ( 135 )  
    外来入侵植物群落动态变化特征能反映当前入侵状态和发展态势,预示着入侵的后果和趋势,可为入侵植物的影响评估和防治提供依据。为了查明我国热带和亚热带地区普遍生长的外来入侵植物肿柄菊\[Tithonia diversifolia (Hemsl.) A. Gray\]群落建立和变化特征,通过对肿柄菊群落分布典型地段的随机样方取样,分析不同茎级分枝在群落中的组成和相互影响关系,以及每丛枝数、枝长、丛密度、枝密度、每枝花序量、果序密度、地上生物量和土壤养分随群落平均基茎增粗的变化规律。结果表明:(1)群落中肿柄菊基茎较粗分枝增多对较细分枝的产生有抑制作用,群落发展到一定阶段后群落中较粗茎级的分枝控制着群落发展。(2)群落平均基茎粗与丛密度和枝密度呈显著负相关(P<0.01),与群落地上生物量呈显著正相关(P<0.01),与群落的果序密度没有相关性(P>0.1)。(3)随着肿柄菊群落平均基茎的增粗,土壤中全钾和有效磷含量显著增加(P<0.05),土壤有机质、全氮和水解性氮含量有减少趋势,但表现不显著(P>0.1)。随着群落定居时间增长,丛密度和枝密度降低,群落地上生物量持续增加,单位面积群落果序量不变,肿柄菊形成稳定的入侵群落,并且土壤养分含量会持续发生着改变。
    干旱胁迫及复水对4种鸭跖草科植物叶色生理生化的影响
    邓磊,温敏,郭微,刘萍,徐玉芬,洪岚,韩瑞宏,王刚,孙延军
    2020, 39(2):  478-486. 
    摘要 ( 206 )   PDF (1587KB) ( 99 )  
    以假紫万年青(Belosynapsis ciliata)、细竹篙草(Murdannia simplex)、牛轭草(Murdannia loriformis)、铺地锦竹草(Callisia repens)4种植物为试验材料,探究干旱胁迫及复水对鸭跖草科植物叶色生理生化的影响,为植物栽培及育种提供依据。结果表明:假紫万年青、细竹篙草花色素苷含量在干旱胁迫下显著增加,复水后有一定程度的减少,牛轭草、铺地锦竹草均无显著性变化;4种植物叶绿素含量均先上升后下降,复水后上升,但仍比CK组含量低;假紫万年青、细竹篙草类胡萝卜素含量先增加后减少,其他则先上升后下降再上升;假紫万年青、细竹篙草总抗氧化性随干旱胁迫的加重不断升高,牛轭草、铺地锦竹草先上升后下降;4种植物查尔酮异构酶活性均先增加后降低,与花色素苷含量呈非线性关系,而假紫万年青、细竹篙草苯丙氨酸解氨酶活性不断升高,牛轭草、铺地锦竹草不断下降;假紫万年青、细竹篙草可溶性糖在干旱胁迫下先降低后升高,牛轭草、铺地锦竹草则不断升高,且其丙二醛含量上升幅度大于假紫万年青、细竹篙草。
    番茄高温高湿胁迫后的补偿生长
    袁昌洪,杨再强,赵和丽
    2020, 39(2):  487-496. 
    摘要 ( 252 )   PDF (1306KB) ( 156 )  
    为了解高温高湿复合胁迫对番茄的影响,以番茄品种“金冠五号”(Jinguan 5)为对象,设计温度、相对湿度和处理天数三因素正交试验,温度设置4个水平(昼温/夜温),即32 ℃/22 ℃、35 ℃/25 ℃、38 ℃/28 ℃、41 ℃/31 ℃,相对湿度设置3个水平,为50%±5%、70%±5%、90%±5%,持续时间设为4个水平,为3、6、9、12 d。以28/18 ℃、50%~55%环境下处理的番茄幼苗为对照组(CK)。分别在高温高湿胁迫后及恢复生长的7、14、21、28 d进行取样,测定生长指标、抗氧化酶活性及叶绿素含量。结果表明:高温胁迫后,35、38、41 ℃处理下番茄干重显著降低,叶面积显著增加,41 ℃番茄干重较CK降低12.89%,高温处理后叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量低于CK,SOD、POD、CAT酶活性均高于CK,且随温度升高,酶活性呈先上升后下降的趋势,38 ℃处理SOD、POD、CAT酶活性最高,分别较CK增加121.14%、35.41%、55.13%;从湿度来看,相同高温条件下,RH70%处理番茄的生长最好,RH70%处理番茄SOD、POD、CAT酶活性、叶绿素含量显著高于RH50%和RH90%湿度处理;适当的高温能够促进番茄的生长,增加抗氧化酶活性,32 ℃以下番茄生长呈超补偿;38 ℃及其以上番茄生长严重受阻;高温条件下,增加湿度能够一定程度上缓解高温对植株的胁迫,但这种作用也是有限的,并不能够完全抵消高温胁迫的伤害。
    地下水埋深对辽宁中部地区玉米根系和干物质积累的影响
    孙仕军,隋文华,陈伟,苏通宇,邰恩博,张岐,孟维忠
    2020, 39(2):  497-506. 
    摘要 ( 204 )   PDF (1490KB) ( 58 )  
    为探明地下水埋深对玉米干物质积累和根系生长的影响,在辽宁省灌溉试验中心站利用地下水模拟系统设置了1.0 m(D1.0)、1.5 m(D1.5)、2.0 m(D2.0)、2.5 m(D2.5)、3.0 m(D3.0)、3.5 m(D3.5)和4.0 m(D4.0)7个地下水埋深处理,分析了地下水埋深对春玉米干物质积累、根系和产量性状等的影响。结果表明:(1)在不同地下水埋深条件下根长、根表面积、根体积随着生育期推进呈增大趋势,且在各处理之间差异显著(P<0.05),而根粗在灌浆成熟期先增大后减小。(2)在拔节期和灌浆成熟期,茎叶干物质积累量随地下水埋深增加先减小后增大,D2.0处理最低,较其他处理减少7.2%~19.5%;在灌浆成熟期,D2.5处理下穗部干物质积累量最低,较其他处理减少9.8%~24.8%;在抽雄吐丝期,D2.0处理下根部干物质最高,比其他处理高出7.2%~54.2%。(3)产量随地下水埋深增加而先减小后增大,D1.0处理产量最大,D3.0处理产量最低,D1.0处理比其他处理高出365~1790 kg·hm-2。(4)将不同处理下干物质和根系各指标与产量进行多元回归和通径分析,结果表明,地下水埋深通过影响根系生长和干物质积累来影响产量,玉米产量与抽雄吐丝期的根长和根粗呈显著正相关,与根表面积、抽雄吐丝期茎叶干物质积累量和灌浆成熟期的根表面积呈显著负相关。研究成果可为辽宁平原及类似地区不同地下水埋深条件下玉米稳产高产提供依据。
    秸秆还田结合氮肥减施对玉米产量和土壤性质的影响
    王学敏, 刘兴, 郝丽英, 解宏图, 张广娜, 陈振华, 张玉兰
    2020, 39(2):  507-516. 
    摘要 ( 387 )   PDF (1025KB) ( 228 )  
    农业生物质还田同时结合减少化肥施用量的措施能有效改善土壤质量。基于东北黑土的特殊性和重要性,本研究在中国科学院保护性耕作研发基地(吉林省)设置秸秆还田方式与氮肥水平相结合的裂区试验,综合分析作物产量、土壤((0~20 cm))理化性质与生物学性质,探讨秸秆还田基础上减少氮肥施用量的可行性。主区包括6个处理:秸秆移除(CK)、全量秸秆覆盖免耕(NT)、全量秸秆粉碎直接还田(SD)、全量秸秆腐解还田(SC)、全量秸秆炭化还田(BC)和9/10秸秆+1/10腐熟物组合还田(SDC)。副区包括3个氮肥水平处理:当地常规氮磷钾化学肥料(N100)、氮肥减量20%(N80,还田秸秆氮含量接近氮肥20%)和氮肥减量40%(N60)。试验处理1年后的结果表明,秸秆还田方式与氮水平处理对玉米生物量、玉米产量、耕层土壤(0~20 cm)理化性质(pH值、有机碳SOC、全氮TN、全磷TP)和酶活性(脱氢酶、α-葡糖苷酶、β-葡糖苷酶、N-乙酰氨基葡糖苷酶、酸性磷酸单酯酶和碱性磷酸单酯酶)均表现出明显的交互作用,秸秆处理具有显著的主效应(P<0.05),氮肥水平对所测指标均没有显著影响。化肥单独施用时,氮肥减量处理降低玉米生物量和产量,对土壤pH值、SOC、TN和N乙酰氨基葡糖苷酶和碱性磷酸酶活性影响不显著,提高TP含量,增强脱氢酶、β-葡糖苷酶和酸性磷酸酶活性。秸秆还田配合常规化肥施用(N100)对土壤pH值、SOC、TN和TP(P<0.05)均有一定幅度提升趋势,对脱氢酶、α-葡糖苷酶、β-葡糖苷酶和酸性磷酸单酯酶活性有一定增强作用,仅有少数处理未达到差异显著。相同秸秆还田条件下,氮肥减量施用(N80,N60)对玉米生物量和产量没有负影响,对土壤pH值、SOC、TN和TP(P<0.05)均有一定幅度提升趋势,NT结合氮肥减量处理均提升β-葡糖苷酶和酸性磷酸酶活性,SC结合氮肥减量处理显著提升β-葡糖苷酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性,SDC结合氮肥减量处理显著增强β-葡糖苷酶和碱性磷酸酶活性。因此,短期秸秆还田结合减氮处理在稳产同时减弱土壤酸化程度,且保持SOC、TN和TP含量不降低,对土壤养分库容、元素供应及其转化都有一定的改良效应。
    贵州红枫湖水体理化特征及其对浮游植物群落的影响
    金祖雪,王敬富,李秋华,张瑞雪,刘勇,余萍萍,陈权,陈敬安
    2020, 39(2):  517-526. 
    摘要 ( 223 )   PDF (1611KB) ( 52 )  
    为了解红枫湖水体理化特征与浮游植物结构群落变化关系,于2014年1—12月对红枫湖大坝、花鱼洞、后午等采样点进行了月度野外采样监测与室内分析。应用综合营养状态指数(TLI)、藻类丰度与湖泊营养类型的评价标准对红枫湖水体营养状态进行评价,对主要水体理化特征与浮游藻类丰度的关系进行分析。结果表明:1)共鉴定出浮游植物7门,105种(属),主要为蓝藻、绿藻和硅藻。2)全年藻类丰度呈现出春季、秋季两个峰值,多数月份以蓝藻门的假鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)为主,以绿藻门的双对珊藻(Scenedesmus bijugatus)、小球藻(Chlorella vulgaris)及硅藻门中的小环藻(Cyclotellasp.)为辅。3)红枫湖水体处于中营养中度富营养化状态。4)相关性分析表明,水温、溶解氧、总氮、透明度是红枫湖藻类丰度的主要影响因素。本研究为红枫湖水环境保护和富营养化治理提供了重要的科学基础。
    新安江流域(屯溪段)浮游植物群落结构及其与环境因子的关系
    张国庆,杨雨玲,唐爱国,王〓丽,丁涛,王恒星,孟杨,陆沙龙,董丽丽,段双全,李伟
    2020, 39(2):  527-540. 
    摘要 ( 190 )   PDF (2352KB) ( 83 )  
    于2017—2018年对新安江流域(屯溪段)浮游植物群落结构进行季度调查,并分析群落结构组成与环境因子间的关系。结果表明:共鉴定浮游植物7门96属160种(含变种),以绿藻门(42属72种)、硅藻门(26属49种)和蓝藻门(15属19种)为主要优势门类;可见光(PAR)、紫外线A(UVA)和紫外线B(UVB)强度以夏季最强,春季次之,秋、冬季较弱;水体pH、溶解氧和温度具有季度差异性;整体上冬季氨氮(NH3-N)浓度和浊度显著高于其他季度,总磷(TP)浓度和氧化还原电位无明显季度差异;叶绿素a和类胡萝卜素受时空变化影响明显,夏、冬季较春、秋季高,不同站点间差异显著;Shannon指数、Simpson指数、Margalef指数以及Pielou指数不受季度更替和站点变化影响;水化学参数指示水质整体介于Ⅰ类与III类之间(I、II类居多),Shannon指数和Margalef指数反映水质为轻污或清洁,污染指示种评估水体处于乙型中污水生物带,综合水化学及生物学指标,表征流域水质总体较好;冗余分析表明,新安江流域(屯溪段)浮游植物各门属种数均与NH3-N和TP呈正相关,UVB与硅藻门有较强的负相关性;PAR、UVA、UVB和温度是调控浮游植物丰度的主要环境因子,与硅藻门、甲藻门和裸藻门丰度呈负相关,而与绿藻门、蓝藻门、金藻门和隐藻门丰度呈正相关。
    水分含量对紫色土自养微生物丰度与活性的影响
    魏万玲,程永毅,周志峰,王明霞
    2020, 39(2):  541-548. 
    摘要 ( 178 )   PDF (1390KB) ( 49 )  
    通过室内培养试验,研究土壤水分对紫色土自养微生物丰度与活性的影响。土壤含水量(质量百分比)设置为4个处理,分别为10%(W10)、15%(W15)、25%(W25)及淹水(WL),于室温下培养28天。分别于培养的第3、7、14、28天取样,测定土壤有机碳含量、cbbL基因(1,5-二磷酸核酮糖羧化酶大亚基基因)丰度、RubisCO(1,5-二磷酸核酮糖羧化酶)酶活性,并分析它们之间的相关性。结果表明:土壤cbbL基因丰度于培养的前14天呈现随含水量增加而升高的趋势,且淹水处理(WL)在整个培养期间其cbbL丰度均处于最高水平。各处理土壤的RubisCO酶活性在培养初期(第3天)无显著差异,培养后期(第28天)低含水量(W10和W15)处理中RubisCO酶活性显著低于高含水量的W25及WL处理(P<0.05)。单因素重复检测方差分析结果表明,含水量显著影响土壤有机碳含量(F=11.91,P=0.03)、cbbL丰度(F=42.33,P<0.01)和RubisCO酶活性(F=51.55,P<0.01)。相关性分析表明,土壤cbbL丰度与RubisCO酶活性呈显著正相关(R2=0.23,P<0.01),而它们均与土壤有机碳含量呈显著负相关。综上,土壤水分含量是影响紫色土自养微生物丰度和活性的关键因子,它们均随含水量升高而增加,此结果可为揭示土壤碳转化对土壤湿度变化的响应机制提供重要的基础信息。
    离子强度与水分饱和度对大肠杆菌在多孔介质中迁移和分布的耦合影响
    康佳,杨立琼,石亚楠,庄杰
    2020, 39(2):  549-558. 
    摘要 ( 132 )   PDF (1925KB) ( 147 )  
    离子强度和水分饱和度对微生物在多孔介质中的迁移、滞留等环境行为有重要影响。本试验以自发光大肠杆菌T7为目标微生物,通过柱迁移实验和实时成像技术探究了离子强度(2、50、100 mM)和土壤水分饱和度(85%、100%)对大肠杆菌T7在石英砂中迁移和分布特征的影响。同离子强度下,大肠杆菌T7在饱和(水分饱和度100%)条件下的迁移能力强于非饱和(水分饱和度85%)条件。离子强度100 mM时,大肠杆菌T7在饱和柱中出流百分比Meff为34%,非饱和柱中为8%。一维对流扩散模型拟合结果与迁移实验结果相符,100 mM时非饱和条件下的一级吸附速率katt是饱和条件下的8.7倍。DLVO作用能和毛管力作用能计算结果分析表明,大肠杆菌T7在非饱和条件下迁移能力下降的主要原因是毛管力作用下的气液界面附着。饱和条件下,提高离子强度会促进大肠杆菌T7的滞留。离子强度从2 mM提高至100 mM时,大肠杆菌T7在饱和柱内的滞留百分比Mres从47%增加至58%,其主要原因是双电层静电斥力减小以及大肠杆菌T7平均半径增加。非饱和条件下,提高离子强度也会促进大肠杆菌T7的滞留,且促进程度强于饱和条件。离子强度从2 mM提高至100 mM时,大肠杆菌T7在非饱和柱内的Mres从46%增加至84%,增幅是饱和柱的3.5倍,其主要原因是静电斥力减弱以及毛管力增强。实时成像结果显示,饱和柱中大肠杆菌T7在入口处滞留量较高,提高离子强度会促进入口处滞留。随着时间延长,滞留曲线随深度呈指数递减分布。非饱和条件下,大肠杆菌滞留曲线出现非单调分布,减小离子强度使滞留最大值向出口处移动。
    鄱阳湖稻田生境中越冬灰鹤行为模式及其影响因素
    龚浩林,邵明勤,卢萍,朱光琛,戴年华,曾健辉
    2020, 39(2):  559-566. 
    摘要 ( 167 )   PDF (959KB) ( 54 )  
    2018年10月—2019年3月,采用焦点动物法研究了鄱阳湖区稻田生境中灰鹤(Grus grus)越冬期的行为模式及其影响因素。结果表明:越冬期灰鹤的主要行为是觅食(77.45%)、警戒(11.17%)和修整(7.82%);行为模式以取食警戒取食或取食修整取食为主;幼鹤取食行为的时间分配和持续时间均极显著高于成鹤(P<0.01),推测幼鹤取食效率低,单次取食持续时间和总时间较长;成鹤警戒行为(P<0.01)极显著高于幼鹤,成、幼鹤警戒行为的持续时间无显著差异,取食间隔的警戒频次和时间分配均显著高于幼鹤(P<0.05),说明成鹤是通过增加警戒次数来确保幼鹤的安全;取食行为的持续时间和时间分配在整个越冬期均显著升高,取食间隔期间的行走行为也逐渐上升,这与食物资源的可获得性有关;建议适当降低家鸭放牧等人类活动,减少灰鹤越冬期的取食难度;灰鹤不同家庭群的行走行为和取食间隔的行走行为均有显著性差异,推测与各家庭群占有的食物资源质量相关;行为节律上,灰鹤各时段取食行为占总行为的比例均较高,在10:00—10:59、12:00—12:59和16:00—16:59出现取食小高峰;警戒行为保持在一个稳定水平,修整行为高峰出现在取食行为高峰之后,这是因为灰鹤保持取食行为积累疲劳后进行修整;成鹤的取食行为节律性较幼鹤明显,幼鹤的取食行为曲线随机性强,这与幼鹤取食经验不足有关;幼鹤警戒行为的高峰出现在成鹤警戒的低谷,推测与保持整个家庭群较高的总体警戒水平有关。
    外来鱼类革胡子鲶与本地鲶的功能反应及生物学特性的比较
    朱冰涛,徐猛,刘超,顾党恩,余梵冬,杨叶欣,胡隐昌,牟希东
    2020, 39(2):  567-575. 
    摘要 ( 172 )   PDF (1300KB) ( 70 )  
    珠江水系是中国遭受外来水生动物入侵最严重的水域之一,分布有许多种外来鱼类,然而这些外来鱼类对本地鱼类资源的影响尚缺乏有效的评估。比较功能反应被认为是量化外来物种生态影响的有效方法之一。本研究采用控制实验对外来鱼类革胡子鲶(Clarias gariepinus)和本地鲶(Silurus asotus)的功能反应进行了比较。实验以鲮(Cirrhinus molitorella)、广东鲂(Megalobrama hoffmanni)和草鱼(Ctenopharyngodon idellus)的幼鱼为饵料,按照1、2、4、8、16和32条的饵料密度进行投喂,设置3个重复组,研究了革胡子鲶和鲶的功能反应类型,建立了功能反应的曲线,并拟合了功能反应的参数;同时分析了革胡子鲶和鲶的食物转化效率并比较了二者的生物学特性。结果表明:革胡子鲶和鲶的功能反应类型均为Type II型。与鲶相比,革胡子鲶具有更高的单位资源消耗率即更强的袭击率(P<0.05),而两种鱼对猎物的处理时间则无显著区别(P=0.272);革胡子鲶的食物转化效率显著低于鲶(P<0.05),为鲶的0.57倍,两种鱼的相对生长率则无显著差异(P=0.762)。本研究为系统评估革胡子鲶的生态影响提供基础,同时为量化其他外来鱼类的资源消耗率及潜在的生态影响提供借鉴。
    温度对中华鲟(Acipenser sinensis)幼鱼麻醉效果的影响
    管敏,张德志,饶军,唐大明
    2020, 39(2):  576-585. 
    摘要 ( 179 )   PDF (1760KB) ( 174 )  
    以MS-222为麻醉剂,研究了水温(15、20和25 ℃)对中华鲟幼鱼有效麻醉剂浓度、入麻和复苏时间、最长麻醉保活时间、最终麻醉状态的影响,以及气温(4、12和20 ℃)对中华鲟幼鱼最长空气暴露保活时间和复苏时间的影响。结果表明:当水温为15、20和25 ℃时,MS-222麻醉中华鲟幼鱼的有效质量浓度分别为100~240、80~140和60~130 mg·L-1,最长麻醉保活时间分别为11 min、7 min和70 s;随着水温的升高,中华鲟幼鱼的入麻时间和最长麻醉保活时间均显著下降;而复苏时间呈先降后升的趋势,二者之间不存在显著的相关性;实验鱼的最终麻醉程度随MS222浓度的升高而增大;随着气温的升高,中华鲟幼鱼的最长空气暴露保活时间显著下降,而复苏时间显著增加;当气温为4、12和20 ℃时,最长空气暴露保活时间分别为60、28和14 min;水温对中华鲟幼鱼的麻醉效果产生了显著影响,气温对中华鲟的空气暴露保活时间和复苏时间也产生了显著影响,在中华鲟的麻醉过程中应充分考虑水温对麻醉效果的影响,在对入麻中华鲟进行离水操作时,应充分考虑气温对中华鲟空气暴露保活时间的影响,避免鱼体出现意外损伤或死亡。
    贡嘎山东坡森林小型土壤节肢动物群落多样性与时空分布
    周育臻,吴鹏飞
    2020, 39(2):  586-599. 
    摘要 ( 203 )   PDF (1617KB) ( 123 )  
    为了掌握不同垂直植被类型下小型土壤节肢动物群落组成及多样性的变化规律,2012年3、5、7、10和12月对贡嘎山东坡的常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和暗针叶林下的小型土壤节肢动物群落进行了调查。共分离到小型土壤节肢动物8581只,隶属于8纲28目114科145类或属,优势类群为近缺虫兆属(Paranurophorus)。与我国温带及亚热带森林土壤节肢动物群落相比,贡嘎山东坡小型土壤节肢动物群落组成类群不仅丰富,且具有独特性。主成分分析及相似性指数计算结果表明,不同植被类型间的小型土壤节肢动物群落组成结构相似性较高,但群落相似性随着海拔相对高度的增加而降低。小型土壤节肢动物的群落密度、丰富度和Shannon指数均随海拔上升逐渐减小,其中暗针叶林下小型土壤节肢动物群落的丰富度和Shannon指数显著低于其他植被类型。3月和12月小型土壤节肢动物的群落密度、丰富度、Shannon指数和Simpson指数在总体上大于5月、7月和10月,且不同月份间差异显著。影响小型土壤节肢动物群落密度及多样性空间分布的主要环境因子为土壤有机质、有效磷、pH、土壤温度和湿度。研究结果表明,贡嘎山东坡小型土壤节肢动物群落组成类群丰富且具独特性;群落结构、密度及多样性指数对季节变化的响应比对植被类型变化更敏感。
    采用生态位模拟预测濒危植物白豆杉5个时期的适宜分布区
    张文秀,寇一翾,张丽,曾卫东,张志勇
    2020, 39(2):  600-613. 
    摘要 ( 229 )   PDF (4818KB) ( 131 )  
    采用生态位模拟研究不同时期植物分布区变迁模式,有利于了解植物对气候变化的响应,从而更好地在全球气候背景下保护生物多样性。本研究以中国特有濒危裸子植物白豆杉(Pseudotaxus chienii)为对象,根据野外调查及标本记录确定34个野生分布点,结合5个时期(末次间冰期、末次盛冰期、中全新世、现在和未来)19个生物气候因子,运用生态位模型对5个时期白豆杉的潜在分布区进行重建。结果表明:白豆杉在5个时期的地理分布均与降水有密切关系,其中最干月份雨量是影响该物种分布最重要的气候因子,说明白豆杉适应潮湿气候和较短的旱季;在末次间冰期,白豆杉在中国东南呈大面积分布;在末次盛冰期,白豆杉分布区往浙江、福建和贵州东部扩张,江西、湖南等中部地区最适分布区面积减小;中全新世其适宜分布区面积比末次盛冰期有所减少,相比于末次间冰期其生境片段化更为严重;在未来气候变暖条件下,白豆杉适宜分布区减少,该物种往高海拔山地收缩,低海拔(约600 m以下)的适宜区基本消失。本文通过生态位模拟对白豆杉5个时期分布区进行重建,探究气候变化对其分布区变迁的影响,可以为保护濒危植物白豆杉提供有效依据。
    基于GIS的苏南地区城市生态空间划定——以苏州市为例
    徐华连,高伟龙,陈思,陈德超
    2020, 39(2):  614-624. 
    摘要 ( 411 )   PDF (4867KB) ( 144 )  
    城市生态空间是指能够维持城市生态系统平衡、为城市提供生态系统服务和提升城市居民生活质量所不可或缺的城市空间。合理划定城市生态空间是构建可持续发展的国土空间格局的重要基础,是维持城市经济发展和生态建设之间平衡的关键所在。本文以苏州市为案例,基于生态系统服务功能和生态敏感性评价,选取针对性的评价指标和评价模型,利用遥感数据和GIS技术,划定苏州市生态空间。结果表明:苏州市生态空间总面积为4543.64 km2,占苏州市国土面积的52.48%;缓冲区域面积为2465.11 km2,占国土面积的28.47%。利用Fragstats 4.2统计分析可知,苏州市生态空间总计有2877个斑块,生态空间破碎化较为明显。对生态空间土地利用类型统计发现,13%左右的城市建设用地侵占了生态空间。
    海绵城市建设缓解热岛的效应与机理——以浙江省嘉兴市为例
    黄初冬,李丹君,陈前虎,王贤萍
    2020, 39(2):  625-634. 
    摘要 ( 491 )   PDF (2520KB) ( 114 )  
    海绵城市建设缓解热岛效应已成为全球气候变化的重要议题之一。以国家首批海绵城市试点嘉兴市为例,利用2013、2015、2017和2018年的Landsat 8遥感影像反演三环内的地表温度,通过空间和时间两个维度评估海绵城市建设对嘉兴城市热岛的缓解作用,利用Pearson相关性分析、灰色综合关联分析和回归分析等方法研究海绵城市建设的结构性指标与相对热岛强度在中小尺度层面的关系。结果表明:海绵城市建设对嘉兴热岛效应有较为明显的缓解作用,且缓解作用随着建设的不断完善而增强;海绵城市建设的结构性指标对相对热岛强度的影响程度从大到小依次为:有效不透水面积比例、下沉式绿地比例、绿地面积比例和透水路面比例;综合考虑城市热岛缓解的有效性及工程的经济性,不同指标的阈值存在差异:有效不透水面积比例应低于0.45,绿地面积比例应高于0.35,透水路面比例控制在0.4左右,下沉式绿地的应用比例则越大越好。在此基础上,提出有效缓解城市热岛效应的策略建议。
    高位虾池底泥碳氮富集特征
    王子爱,唐少霞,陈珂珂,傅雨萱,郑苗,杨春燕
    2020, 39(2):  635-644. 
    摘要 ( 153 )   PDF (943KB) ( 64 )  
    为了解高位虾池养殖导致的环境影响,对海口市东营镇3种类型养殖虾池底泥0~5 cm(t1)、5~10 cm(t2)、10~15 cm(t3)和15~20 cm(t4)中总氮(TN)、总碳(TC)和有机碳(TOC)的含量进行分析。结果表明:高位虾池废水的渗透,最终导致虾池围堤外侧土壤中TC、TOC、TN含量分别比虾池所在地的背景值高出5.66、6.95和2.49倍;养殖水体中饵料及对虾排泄物在虾池底泥中的富积,导致底泥中的TC、TOC和TN含量高于背景值7.36、8.68和4.41倍;底部铺沙的虾池底泥中TN、TC和TOC的含量基本上是表层含量最高,且高于深层土2~27倍;底部铺水泥的虾池,裂缝处的TN、TC和TOC的含量则是第三层土的最高,呈现t3>t1>t2>t4;虾池围堤外侧TN、TC和TOC的含量从表层向深层呈明显递减规律;排废水后未清洗的虾池表层底泥及养殖期间饵料及虾粪残留物中的TOC和TN超标较严重,其中排废水后未清洗的虾池表层底泥有机氮和有机指数评级为Ⅲ中度污染和Ⅱ轻度污染,而养殖期间的饵料及虾粪残留物的有机氮和有机指数评级均为Ⅳ重度污染;虾池围堤外侧土的有机指数评级为Ⅲ中度污染,而有机氮评级则为Ⅳ重度污染;虾池底泥中的C∶N偏低,有利于残余在底泥的饵料和生物排泄物形成腐殖质,而腐殖质如不能及时清理,则会导致养殖水体水质恶化。
    闽江河口短叶茳芏湿地及围垦养虾塘的沉积物CH4和N2O产生潜力
    李玲,杨平,谭立山,仝川
    2020, 39(2):  645-654. 
    摘要 ( 153 )   PDF (1266KB) ( 63 )  
    河口湿地围垦转化为水产养殖塘已成沿海地区一个重要的生态环境问题,深刻影响着河口地区的碳、氮生物地球化学循环。为探讨河口湿地围垦成养虾塘后对温室气体产生的影响,本研究以福建省闽江河口鳝鱼滩中部的短叶茳芏(Cyperus malaccensis)沼泽湿地及围垦养虾塘为对象,于2016年5月—2017年3月,通过室内厌氧培养实验测定了2个生态系统表层沉积物的甲烷(CH4)与氧化亚氮(N2O)产生潜力。结果表明:①短叶茳芏湿地和养虾塘的表层沉积物CH4产生潜力分别为0.33~215.2和0.13~9.41 ng·g-1·d-1,均值分别为40.07±23.00和2.16±0.98 ng·g-1·d-1,呈现出秋季>夏季>春季>冬季的时间变化特征;②短叶茳芏湿地和养虾塘表层沉积物N2O产生潜力分别为0.43~0.80和0.45~0.84 ng·g-1·d-1,均值分别为0.58±0.01和0.61±0.01 ng·g-1·d-1;③短叶茳芏湿地沉积物CH4产生潜力显著高于养虾塘沉积物(P<0.01),2个生态系统表层沉积物N2O产生潜力差异不显著(P>0.05)。
    综述与专论
    气候变暖对土壤动物群落结构的影响机制
    张慧,武海涛
    2020, 39(2):  655-664. 
    摘要 ( 393 )   PDF (1343KB) ( 161 )  
    目前全球处在平均气温变暖状况中,并且已经对全球范围内的生态系统带来了深远影响。土壤动物是陆地生态系统中最为丰富的生物组分之一,在环境指征和生物地球化学循环等方面起着重要的作用。研究表明,气候变暖对土壤动物群落结构具有影响,但对其影响机制缺乏系统总结。基于此,本文总结了近年来国内外的相关研究,指出气候变暖主要通过影响土壤动物的生长发育和生殖状况、生境环境条件、食源和食物网结构等方面,进而对土壤动物的群落结构产生影响。未来在研究区域上应更加关注气候变暖敏感区,研究方法上应进行长期的野外观测,探索新型获取土壤动物的方法并综合应用同位素和高通量测序等研究手段,在机理研究中应更加关注功能性状分析,研究内容上加强气候变暖对土壤动物生态功能影响的研究并综合考虑全球变化中其他因素的影响。
     
    河岸缓冲带对氮污染物削减作用研究进展
    王琼,范康飞,范志平,李法云,王珺,王善祥,唐雅妮
    2020, 39(2):  665-677. 
    摘要 ( 228 )   PDF (1526KB) ( 112 )  
    氮(N)是水体的重要污染物之一。河岸缓冲带作为连接陆域和水域的生态纽带对N素去除效果显著,是有效控制N素向水体输出的重要途径。本文介绍了河岸带N素的迁移过程,从物理、化学及生物角度阐述了河岸带对N素的去除机理,归纳总结了河岸带对N素的去除效率、影响因素和研究手段。指出不同N素去除途径下N素去除效率的主要影响因素不同,植被结构、土壤渗透和持水特征、河岸宽度和坡度是通过影响物理作用去除N素的主导因素,植被类型、季节动态、植物生长发育是通过影响植物吸收去除N素的主导因素,土壤温度、有机碳含量、pH、硝态氮含量、氧含量是通过影响反硝化作用去除N素的主导因素。最后分析了当前研究中存在的问题,并提出了研究展望及今后研究重点。
    驯化有益假说研究进展
    彭敏锐,黄艳,夏继刚
    2020, 39(2):  678-683. 
    摘要 ( 167 )   PDF (460KB) ( 60 )  
    驯化有益假说(beneficial acclimation hypothesis, BAH)认为,生物表型的适应性变化会增强其在诱导这些变化产生的环境中的生理机能或适合度。该假说自提出以来,其合理性与普适性一直存在较大争议。本文解析了BAH的理论内涵,综述了BAH的主要正向支持性证据以及反向否定性证据,并对BAH验证存在的问题进行总结和展望。
    方法与技术
    渗透引发对紫花苜蓿种子抗旱性的影响——基于水势模型分析
    田雨,赵晓晨,张红香
    2020, 39(2):  684-689. 
    摘要 ( 170 )   PDF (995KB) ( 85 )  
    渗透引发常用于提高种子活力,增强抗性。为了量化渗透引发对种子抗旱性的作用,本研究以紫花苜蓿(公农一号)为对象,聚乙二醇(PEG 6000)为引发剂,设置4个恒定温度(10、15、20和25 ℃)、6个干旱水平(0、-0.2、-0.4、-0.6、-0.8和-1.0 bar),开展常规发芽试验。采用聚乙二醇(PEG 6000)对紫花苜蓿种子进行引发并回干处理,利用水势模型计算相关参数。结果显示:渗透引发加快了紫花苜蓿种子的发芽速度。引发后的种子在较低水势条件下也具有较快的发芽速度。从水势模型参数来看,与未引发的紫花苜蓿相比,引发后的紫花苜蓿种子发芽的积势常数更低,引发后紫花苜蓿种子发芽的最低水势降低。这表明渗透引发降低了种子发芽所需的水势需求,可以使引发种子在更低的水势环境下发芽,提高抗旱性。
    基于FY-3C和TRMM数据的西北干旱区干旱监测与评估
    张静,魏伟,庞素菲,郭泽呈,李振亚,张学渊,王晶
    2020, 39(2):  690-702. 
    摘要 ( 170 )   PDF (3373KB) ( 119 )  
    基于2015—2017年生长季(4—10月)FY-3C/MWRI(微波成像仪)的土壤水分(VSM)、陆表温度(LST)数据及TRMM3B43的降水数据,通过降尺度和归一化得到降雨量指数(PCI)、陆表温度指数(TCI)和土壤水分指数(SMCI)三指数,并将三指数融合,建立了微波综合干旱指数(MIDI),以此对西北干旱区的干旱状况进行了监测。结果表明:1)从时间变化看,2015—2017年西北干旱区每年均有干旱发生,其中特旱和重旱所占面积最大;从空间格局上看,干旱事件具有明显的地域分异规律,从东到西干旱程度逐渐加重,且变化趋势为先轻微加重后有所缓解。2)从时空演变来看,西北干旱区2015—2017年10.57%区域变湿,12.87%区域变旱,且旱情年内变化表现4—8月持续减轻,8—10月持续加重。3)MIDI指数对研究区短期干旱的检测效果较好,优于单一的干旱指数,与湿润指数存在的相关性最优且在空间上存在较高的实际一致率,为未来利用其他微波遥感数据进行干旱监测和相关研究奠定了基础。
    基于功能特征的城市植物群落生态功能评价
    宋晨晨,刘时彦,赵娟娟,李明娟,江南,陈静
    2020, 39(2):  703-714. 
    摘要 ( 219 )   PDF (630KB) ( 91 )  
    功能特征是植物实现生态功能的重要基础,基于功能特征的功能多样性是评价生物多样性和植物功能的重要指标。本文基于深圳市建成区587个乔灌植物样地和1779个草本植物样地的调查数据,分析主要植物群落类型及其功能特征,比较不同绿地类型乔灌草植物在滞尘、降噪、降温增湿、生物多样性保护等四个生态功能方面的功能多样性。TWINSPAN分类结果表明,41个乔灌群落类型和54个草本群落类型中,涉及乔灌样地数量≥10个的群落类型有9个,涉及草本样方数量≥30个的群落类型共15个。对群落标志植物及优势植物功能特征的分析显示,乔灌植物常见为阔叶(100%)、常绿(79.47%)、小树冠(93.04%)、不固氮(90.54%)、叶片无毛或近无毛(76.95%),草本植物则多为小型果(97.07%)、干果(91.33%)、不固氮(93.9%)。各绿地类型功能多样性的排序在乔灌植物与草本植物之间大致相反。乔木植物的滞尘、降噪、降温及生物多样性功能的多样性均以公园绿地最高,灌木植物则分别以居住区、公园、道路及公园绿地最高,草本植物以上前3种功能以荒地最高,最后一种以居住区绿地最高。荒地与其他绿地群落结构差异较大。建议深圳市建成区绿地建设进一步重视居住区及单位绿地各项功能的多样性。本研究可为城市植物功能评价及城市植物规划与物种配置、生物多样性保护和提高生态系统服务提供借鉴。