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    2020年 第39卷 第3期    刊出日期:2020-03-10
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    2020, 39(3):  0. 
    摘要 ( 106 )   PDF (488KB) ( 112 )  
    研究报告
    附生榕树和非附生榕树的细根性状
    牛山,夏尚文,王刚,杨效东
    2020, 39(3):  715-722. 
    摘要 ( 161 )   PDF (1448KB) ( 57 )  
    榕树作为热带雨林生态系统中的一个关键类群,在维持生物多样性方面发挥着重要作用。本研究以中国科学院西双版纳热带植物园内的榕树专类园区的10种榕属树种(5种半附生,5种非附生)为对象,采用根序法对其细根直径、根长、比根长、比表面积、分枝密度、组织密度、氮含量、碳含量和碳氮比等9个细根功能性状进行了研究,分析了半附生榕树和非附生榕树的细根性状差异;同时结合其原始分布生境,从植物的细根形态功能性状角度阐释其生存策略。结果表明:半附生榕的细根根长、细根直径显著高于非附生榕树(P<0.01),而其比根长和分枝密度显著低于非附生榕树,其余性状之间无显著差异(P>0.05);10种榕树的细根形态特征与养分特征呈微弱或无相关关系,细根的直径与分枝密度、比根长和比表面积呈显著的负相关。研究认为,不同生活型榕树的根系结构和性状特征差异是对环境的适应表现,分布于山脊干旱环境的半附生榕树细根具有直径较粗、根系长、分枝密度和比根长低的特性,使其具有较好的水分吸收能力,并可能与菌根真菌有更紧密的互利共生关系,从而能适应相对干旱的山脊环境。
    增温与氮添加对杉木幼苗细根化学计量学的影响
    姜琦,陈光水,郭润泉,宋涛涛,陈廷廷,陈宇辉,贾林巧,熊德成
    2020, 39(3):  723-732. 
    摘要 ( 280 )   PDF (1357KB) ( 244 )  
    全球气候变暖与氮沉降是两个同时存在的全球变化主要因素,但目前关于二者的研究多以单因子为主。细根碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度影响着森林生态系统生产力与碳汇,然而目前关于气候变暖与N沉降对细根化学组成元素的影响尚不清楚。本研究在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展增温(W,+4 ℃)与N添加(N,+40 kg N·hm-2·a-1)双因子试验,探讨增温与N添加对杉木细根C、N、P化学计量学的影响。结果表明:(1)增温提高了春季细根N浓度,对细根C与P浓度则无显著影响;增温降低了春季细根C∶N,对细根N∶P无显著影响。(2)N添加提高了细根C浓度与春季细根N浓度,对细根P浓度则无显著影响;N添加降低了春季细根C∶N,提高了春季细根N∶P。(3)增温与N添加的交互作用对春季1~2 mm径级细根C浓度有显著影响,但对0~1 mm径级细根C浓度无显著影响,并且增温与N添加的交互作用对细根N与P浓度均无显著影响。本研究表明,增温与N添加会促进亚热带森林生态系统养分循环,N添加并未改变亚热带杉木人工林N限制现状;增温与N添加的交互作用对细根C、N、P元素的影响并不一致,受苗木C投资权衡与生长稀释效应所调节。
    不同生境下骆驼刺与花花柴生态化学计量学特征的比较
    荆瑞雪,张波,郭平林,张志浩,黄彩变,曾凡江
    2020, 39(3):  733-740. 
    摘要 ( 178 )   PDF (835KB) ( 51 )  
    以塔克拉玛干沙漠南缘典型荒漠豆科植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和菊科植物花花柴(Karelinia caspia)为对象,研究单一骆驼刺种群(LTC)、单一花花柴种群(HHC)及骆驼刺花花柴群落(GSQL)中植物及土壤中碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分的生态化学计量学特征。结果表明:骆驼刺花花柴群落中土壤有效N(AN)、有效K(AK)含量及N∶P、N∶K显著高于单一花花柴种群;骆驼刺花花柴群落中花花柴叶片的全N含量显著高于单一花花柴种群,骆驼刺花花柴群落中骆驼刺叶片的全P含量显著高于单一骆驼刺种群。相关性分析显示:不同生境土壤的AK含量与N∶P及AN含量呈显著正相关,而与SOC呈负相关;不同生境下叶片中的全K含量与SOC、全N、全P含量呈显著正相关,叶片中的全N含量与SOC、全P亦呈显著正相关,而N∶P与SOC、全P含量呈显著负相关;土壤中SOC含量与叶片中全P、全K含量呈正相关,而与N∶K呈负相关;土壤有效N含量与叶片N∶K呈正相关,而与叶片4种元素含量均呈显著负相关;土壤有效K含量与叶片中4种元素含量均呈显著负相关,而与叶片N∶K呈正相关;土壤N∶P、N∶K则分别与叶中全C、全P、全K呈显著负相关。综合分析认为:相较于单一种群,骆驼刺与花花柴的群落能够在一定程度上提高土壤养分,改善植物的营养状况,显示出豆科植物骆驼刺在群落演替中重要作用。
    不同密度樟子松人工林土壤碳氮磷化学计量特征
    王凯,赵成姣,张日升,那恩航,刘建华,王东丽
    2020, 39(3):  741-748. 
    摘要 ( 281 )   PDF (801KB) ( 183 )  
    以科尔沁沙地不同密度(490、750、1550、1930、2560株·hm-2)樟子松人工林(栽植于1980年)为研究对象,分析林分密度对土壤碳、氮、磷浓度及其计量比的影响,研究林分密度与土壤养分状况的关系。结果表明:随着樟子松林密度增加,各土层(0~10、10~20和20~40 cm)土壤有机碳、全氮、全磷浓度和C∶N呈先增加后降低趋势,而土壤有效磷浓度呈先降低后增加趋势。土壤有机碳浓度在490株·hm-2密度小于其他密度,而有效磷浓度大于其他密度;土壤C∶P和N∶P在2560株·hm-2密度显著大于其他密度。各密度樟子松林土壤有机碳、全氮、全磷和有效磷浓度在0~10 cm土层显著大于10~20和20~40 cm土层,樟子松人工林土壤养分具有表聚性。通过典范对应分析发现,密度对樟子松林土壤养分影响的主要因子是土壤有机碳、全氮和全磷,且密度为1550株·hm-2时土壤有机碳、全氮、全磷和碱解氮浓度较高,而C∶P和N∶P较低。因此,当樟子松人工林密度为1550株·hm-2时,土壤养分浓度较高,林木生长较好,为最佳经营密度。
    秦岭不同海拔森林土壤-植物-凋落物化学计量特征对土壤氮组分的影响
    马寰菲,解梦怡,胡汗,郭垚鑫,任成杰,赵发珠
    2020, 39(3):  749-757. 
    摘要 ( 231 )   PDF (1140KB) ( 161 )  
    为探究不同海拔森林土壤氮组分对土壤植物凋落物化学计量特征的响应规律,选取太白山1300~2600 m海拔范围内4种典型森林——锐齿栎林(Quercus alienavar. acuteserrata)、辽东栎林(Quercus liaotungensis)、红桦林(Betula albosinensis)、牛皮桦林(Betula albosinensisvar. septentrionalis)为研究对象,测定土壤、叶片、凋落物、根的碳(C)、氮(N)、磷(P)及土壤铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮,分析不同森林土壤、植物、凋落物的化学计量比值的变化特征及其对氮组分的影响。结果表明:1)4种森林土壤C、N、P含量的变化范围分别为36.77~59.80、2.91~4.76、0.13~0.80 g·kg-1。C、N含量在不同森林间变化趋势基本一致,均表现为牛皮桦林>红桦林>辽东栎林>锐齿栎林;P含量的变化趋势表现为辽东栎林>牛皮桦林>红桦林>锐齿栎林;2)锐齿栎林叶片N∶P<14,表明锐齿栎林生长较大程度受N限制;辽东栎林、红桦林、牛皮桦林叶片N∶P>16,表明辽东栎林、红桦林、牛皮桦林生长较大程度受P限制;3)不同森林间微生物量氮差异显著(P<0.05),铵态氮含量无显著差异,硝态氮含量表现为锐齿栎林(0.33 mg·kg-1)>牛皮桦林(0.28 mg·kg-1)>辽东栎林(0.27 mg·kg-1)>红桦林(0.17 mg·kg-1);4)冗余分析结果表明,土壤-植物-凋落物N∶P值是影响土壤微生物量氮的重要因子,土壤C∶N是影响铵态氮、硝态氮含量的重要因子。本研究结果为太白山森林生态系统的保护和氮循环研究奠定基础。
    马衔山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征
    李新星,刘桂民,吴小丽,纪庚好,李莉莎,毛楠,徐海燕,吴晓东
    2020, 39(3):  758-765. 
    摘要 ( 257 )   PDF (1987KB) ( 158 )  
    研究半干旱地区土壤碳、氮、磷化学计量特征,了解其空间变化规律,有助于揭示半干旱地区C、N、P循环对全球气候变化的响应。本研究以半干旱区的马衔山为对象,选择5个海拔的7个样地,采集0~15、15~30 cm层的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、pH、含水率等理化性质,分析其SOC、TN、TP化学计量与土壤理化因子之间的关系。结果表明:(1)0~15 cm土壤SOC、TN、TP含量高于15~30 cm土壤。表层土壤SOC、TN含量随海拔升高呈增加趋势,TP含量随海拔升高变化较小。(2)C∶N随海拔增加呈先增加后降低趋势,C∶P、N∶P随海拔升高均呈增加趋势。(3)在0~15 cm土壤中,pH与SOC、TN含量及C∶P呈显著负相关,在15~30 cm土层中,pH与SOC、TN、TP含量及化学计量特征关系不显著;土壤含水率与0~15、15~30 cm层土壤中SOC、TN含量均呈极显著正相关。本研究显示,在半干旱区的马衔山地区,土壤含水率随海拔增加而增加,而SOC、TN含量及C∶P、N∶P也呈增加趋势,土壤养分含量及化学计量均受土壤含水率影响。
    黄土丘陵区小流域土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性
    孙骞,王兵,周怀平,王晓军,解文艳,杨振兴
    2020, 39(3):  766-774. 
    摘要 ( 185 )   PDF (2157KB) ( 52 )  
    土壤碳、氮、磷是植物重要的营养来源和保障生态系统健康的重要生态因子,其含量及化学计量比的动态平衡对生态系统的生产力具有重要影响,分析土壤碳、氮、磷养分含量及化学计量比的空间变异性和影响机制,对区域土壤养分管理以及土地可持续利用具有重要意义。本研究选取位于黄土高原东缘的三眼井小流域,利用经典统计与地统计相结合的方法,分析了研究区表层土壤(0~20 cm)有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)以及土壤碳氮磷的化学计量比的空间变异性和影响机制。结果表明:(1)研究区表层土壤SOC、TN和TP的平均值分别为3.97、0.83和0.6 g·kg-1,C∶N、C∶P、N∶P的平均值分别为4.73、6.02、1.26,均属于中等变异水平。(2)土地利用类型和地貌类型对研究区土壤SOC、TN具有显著影响,林地和荒草地高于梯田和退耕地,梁上高于沟谷;TP主要受土地利用类型的显著影响,梯田显著高于其他三种土地利用类型;土地利用类型对土壤C∶N、C∶P和N∶P的影响较为一致,表现为梯田显著低于其他土地利用类型;C∶N还受到坡度和地貌类型的显著影响,C∶P和N∶P还分别受到坡度和海拔的显著影响。(3)采用回归克里格法得到的预测图更能体现环境要素的作用,空间预测精度较高,土壤碳、氮、磷生态计量特征的空间分布格局具有明显差异。因此,针对土壤碳、氮、磷生态计量特征的空间分布格局,采取不同的有机旱作、平衡施肥及水土保持措施等,并进行合理的空间配置,有助于改善研究区土壤碳、氮、磷的平衡状况。
    土壤节肢动物对箭竹凋落叶分解过程中酶活性的影响
    冯瑞芳,刘育伟,郭可馨,蓝丽英,谌亚,刘静如,谭波
    2020, 39(3):  775-785. 
    摘要 ( 170 )   PDF (1516KB) ( 65 )  
    为了解凋落物分解过程中土壤节肢动物与土壤酶活性的相互联系,以川西亚高山森林箭竹(Fargesia spathacea)凋落叶为对象,通过原位控制实验,于2016年4月至2018年4月研究了土壤节肢动物对凋落叶分解过程中碳、氮和磷转化相关酶活性的影响。结果表明:生物抑制剂施用降低了分解袋中土壤节肢动物49.7%~66.8%的个体密度和19.2%~46.3%的类群数量;对照和处理分解袋中凋落叶碳、氮和磷转化相关酶活性随分解过程呈现相似的动态;与处理相比,土壤节肢动物参与(对照)显著提高了凋落叶分解过程中蔗糖酶、β-葡聚糖苷酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性;土壤节肢动物对凋落叶分解过程中酶活性的贡献率在达到一个明显的峰值后快速降低;土壤温度和土壤节肢动物类群数量与蔗糖酶活性呈显著正相关,与β-葡聚糖苷酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性呈显著负相关。土壤节肢动物对凋落叶分解过程中酶活性促进效应随酶类型和分解时间变化存在差异,与土壤节肢动物群落结构和分解环境密切相关。
    雪灾干扰后林冠开阔度对黄心树幼苗更新的影响
    冯力,陈斯,夏尚文,王博
    2020, 39(3):  786-793. 
    摘要 ( 129 )   PDF (729KB) ( 74 )  
    幼苗更新是森林更新的关键过程,而林窗对于植物幼苗更新、生长及最终存活具有重要影响。极端气候事件会使森林在短时间内形成大量林窗,从而显著影响林内幼苗更新和存活。本研究以2015年雪灾后云南省哀牢山中山湿性常绿阔叶林优势种黄心树(Machilus bombycina)幼苗为对象,对194个1 m×1 m样方中的幼苗生长和死亡动态进行为期4年的监测,利用线性混合模型(LMM)和广义线性混合模型(GLMM),分析林冠开阔度对幼苗高度相对生长率、叶片相对增长率、新增率和死亡率的影响,研究了雪灾干扰后的林冠开阔度对植物幼苗更新的影响。结果表明:(1)林冠开阔度随时间推移逐渐变小(20.07%~9.97%),且速度由快到慢;(2)2015—2016年,已有幼苗高度相对生长率与林冠开阔度呈显著正相关(P<0.05),其余年份两者间无显著相关性;2016—2017年已有幼苗叶片相对增长率与林冠开阔度呈显著正相关(P<0.05),其余年份两者间无显著相关性;(3)林冠开阔度与幼苗新增率和死亡率均无显著相关性。本研究表明,雪灾后造成的林冠开阔度增加有利于黄心树幼苗生长。
    珙桐(Davidia involucrataBaill.)苞片功能性状及性状间关系对海拔的响应
    刘婷婷,刘沁松,徐文娟,徐治兵,李中阳,杨宝臻,胥晓
    2020, 39(3):  794-802. 
    摘要 ( 183 )   PDF (1519KB) ( 73 )  
    珙桐(Davidia involucrataBaill.)的苞片被认为是对传粉者和非生物因素等驱动力的适应,往往受到环境因子的影响。为揭示其功能性状及其性状间关系对海拔的响应,本研究采用独立样本t检验和标准化主轴分析方法对比了四川龙苍沟1400和1800 m不同海拔珙桐种群中花苞片的功能性状和性状间关系。结果显示:1)低海拔(1400 m)珙桐种群大、小苞片的长、宽和面积,以及单花苞片总面积均显著大于高海拔(1800 m)种群(P<0.05),且高、低海拔种群的大、小苞片面积及重量呈等比例生长;2)低海拔珙桐种群大、小苞片干重及单花苞片总干重均显著高于高海拔种群(P<0.05);3)高、低海拔种群的花序轴长与干重均无显著差异(P=0.446; P=0.791),高海拔花序轴干重与长间呈异速生长关系,而低海拔呈等速生长关系;4)珙桐大、小苞片的长宽间、面积间以及重量间关系在高、低海拔上均表现出等速生长,单花苞片的总面积和总干重分别与花序轴干重在高、低海拔上均表现出等速生长关系,而与花序轴长表现出异速生长关系。上述结果表明,珙桐苞片的功能性状及其性状间关系在不同海拔存在显著差异,这种现象可能是其在长期进化过程中抵抗环境干扰、保护繁育器官和提高授粉几率而形成的一种适应策略。
    氮添加与降雨变化对红砂幼苗非结构性碳水化合物的影响
    张婉婷,单立山,李毅*,白亚梅,马静
    2020, 39(3):  803-811. 
    摘要 ( 132 )   PDF (824KB) ( 34 )  
    非结构性碳水化合物(NSC)在植物体内的含量及分配对植物生长和存活至关重要。开展氮沉降和降雨变化对幼苗NSC影响的研究,为揭示干旱导致幼苗死亡机理及预测气候变化背景下幼苗自然更新及培育提供依据。本研究以1年生红砂幼苗为对象,测定了不同降雨(降雨减少(W-)、自然降水(W)和降雨增多(W+))和氮添加(N0(0 g N·m-2·a-1)、N1(4.6 g N·m-2·a-1)、N2(9.2 g N·m-2·a-1)、N3(13.8 g N·m-2·a-1))条件下红砂幼苗各器官NSC及其组分含量。结果表明:红砂幼苗各器官NSC含量为28.8~71.8 mg·g-1,叶片含量最高,茎含量最低。氮添加和降雨变化对红砂幼苗叶片和根系淀粉及总NSC含量有显著影响,而对茎无显著影响。各降雨条件下,氮添加均促进了红砂幼苗叶片淀粉和总NSC累积,在降雨增加30%的条件下氮的促进效应更显著,中高氮(N2和N3)叶片淀粉与总NSC含量显著高于低氮水平(N1和N0);在低氮降雨减少30%(N1W-)处理下,红砂叶片淀粉和NSC含量最小,而根系淀粉和NSC含量最大,即低氮干旱胁迫下红砂可通过NSC在不同器官的重新分配来适应胁迫环境。在自然降雨和降雨增加30%情况下,根系淀粉和NSC的含量随氮添加的增加而减小,且中高氮处理(N2和N3)显著低于对照(N0)。可见,叶片是红砂NSC的源,氮添加会促进红砂幼苗叶片NSC的累积,且这种促进效应与水分紧密相关,在降水增加情况下其效应更显著;而过量的氮添加会抑制根系NSC含量的积累,在低氮干旱胁迫下红砂也可通过叶片NSC向根系转移来适应逆境胁迫。
    不同耕作措施对伊犁河谷夏大豆农田土壤碳排放、碳平衡及经济效益的影响
    安崇霄,张永杰,杜孝敬,符小文,徐文修,厍润祥,房彦飞
    2020, 39(3):  812-821. 
    摘要 ( 202 )   PDF (655KB) ( 84 )  
    为探明北疆伊犁河谷滴灌条件下促进夏大豆增产增效且实现农田生态系统固碳增汇的适宜耕作措施,于2017年在滴灌条件下,设置翻耕(T)、深松(ST)、翻耕覆膜(TP)与免耕(NT)4种土壤耕作措施,研究4种耕作措施对北疆夏大豆农田土壤呼吸、碳排放量、植株固碳量、经济效益及产量的影响。结果表明:不同耕作措施土壤呼吸速率峰值均出现在花期至结荚期,各处理间夏大豆土壤呼吸速率、呼吸总量、植株固碳总量和产量均以翻耕覆膜最高,深松次之,并均显著高于翻耕与免耕,免耕最低;不同耕作措施夏大豆农田生态系统碳平衡均表现为正碳平衡,在农业生产资料的各项投入中,均以灌溉用电的投入排碳量最高,占各处理的生产资料总排碳量的54.33%~65.24%,其中翻耕覆膜又因增加了地膜的投入,致使其农业生产资料排碳量和成本投入与其余3种处理呈显著性差异(P<0.05),表现为深松处理的经济效益与净碳吸收量最高,翻耕覆膜次之,使得碳的生产力、碳的经济效益、碳的生态效益均以深松最好,总体表现为ST>TP>T>NT;深松与翻耕覆膜均能够显著提升农田生态系统固碳与增产增效。综合考虑经济效益、生产投入以及地膜的回收率,深松具有最大净碳吸收量、最优经济效益与碳效益值,可以优先作为该地区农田实现增产增效以及固碳增汇的耕作措施。
    有机稻鸭共作对土壤理化性状和细菌群落空间分布的影响
    张军,刘菁,陈长青
    2020, 39(3):  822-829. 
    摘要 ( 136 )   PDF (1149KB) ( 35 )  
    为探明有机稻鸭共作对不同深度耕层土壤理化性状和细菌群落的影响,采用田间实验,研究了有机稻鸭共作(12年)和转型期稻鸭共作(3年)田在0~6、6~13和13~20 cm土层的理化性状和细菌群落结构变化规律。结果表明:有机稻鸭共作12年后,0~6和6~13 cm土壤理化性状得到较大程度改善,但13~20 cm层改变较小;与转型期稻鸭共作相比,有机稻鸭共作显著改变了细菌群落组成,使不同耕层土壤具有了更高比例的共同细菌门;同时还提高了各耕层土壤细菌群落的丰富度和多样性,减小了各耕层土壤细菌群落结构分布差异性,这在0~6 cm层土壤中表现尤为明显,使细菌群落结构整体朝着更加稳定方向发展;相关分析表明,pH值、土壤容重、全氮和硝态氮是影响有机稻鸭共作后土壤细菌群落空间分布的重要因子。综合来看,有机稻鸭共作主要通过改变土壤理化性状来影响细菌群落的空间分布,是促进农业可持续发展的一种重要模式。
    臭氧和增温对醉蝶花(Cleome spinosa)氧化伤害及抗氧化酶活的影响
    秦子晴,徐胜,齐淑艳,陈玮,何兴元,王义婧
    2020, 39(3):  830-837. 
    摘要 ( 259 )   PDF (1236KB) ( 48 )  
    采用开顶箱气室(OTCs)研究不同臭氧浓度(80和160 nmol·mol-1)及增温(比对照的大气温度增加2 ℃)对园林观赏植物醉蝶花(Cleome spinosa)氧化及抗氧化特性的影响。结果表明:(1)经过160 nmol·mol-1高浓度臭氧急性熏蒸7 d后,醉蝶花叶片出现了明显的伤害症状,叶片表面呈现较大面积的漂白褪绿斑块,其他处理下无明显可见伤害症状;(2)与对照相比,高浓度臭氧(160 nmol·mol-1)处理下醉蝶花叶片丙二醛(MDA)含量、相对电导率、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性均分别显著升高175.7%、259.9%、111.4%、54.3%(P<0.05),而超氧自由基(O2-·)产生速率显著降低67%(P<0.05);臭氧浓度80 nmol·mol-1处理下,MDA含量显著升高65.5%(P<0.05),CAT活性显著下降65.9%(P<0.05),说明醉蝶花在臭氧浓度80 nmol·mol-1左右时具有较高的臭氧耐受性,而臭氧浓度160 nmol·mol-1左右时植物叶片遭受臭氧胁迫,主要通过增强POD和SOD等抗氧化酶活性来抵御氧化伤害;(3)单独增温导致醉蝶花叶片的MDA含量和相对电导率显著升高62.1%和58.1%(P<0.05),但O2-·产生速率和CAT活性显著低于对照(P<0.05),分别降低了28.8%和71.1%,POD和SOD活性与对照相比差别不大,可能是增温使植物自身代谢增强产生这种现象;(4)与单独臭氧处理相比(80 nmol·mol-1),臭氧(80 nmol·mol-1)增温复合处理下植物叶片CAT、POD、SOD均分别显著升高141.7%、72.1%、107.9%(P<0.05);O2-·产生速率显著下降51%(P<0.05),说明臭氧和增温复合处理使醉蝶花遭受的臭氧胁迫加剧。该研究结果可为我国应对高浓度臭氧污染的突发急性事件下的园林及城市绿化植物选择和栽培提供科学依据。
    人工模拟降水格局变化对醉马草种子萌发和幼苗生长的影响
    岳永寰,靳瑰丽,宫珂,董乙强,韩万强,刘文昊,吴雪儿
    2020, 39(3):  838-846. 
    摘要 ( 130 )   PDF (1185KB) ( 63 )  
    降水格局的变化会影响到植物种子萌发出苗过程及幼苗的更新。本研究以呈扩张趋势的草原毒害草醉马草(Achnatherum inebrians)种子为材料,利用环境控制培养箱进行降水量(W60%,W30%,W,W+30%,W+60%)和降水间隔(T5,T10)的双因素控制实验,探讨醉马草种子萌发和幼苗生长对降水格局变化的响应规律,以期为探索醉马草的发生规律及预测其潜在分布范围提供科学依据。结果表明:(1)在相同降水间隔条件下,醉马草的出苗速度和出苗率随着总降水量的增加而提高;延长降水间隔促进W和W+30%条件下醉马草出苗,加快出苗进程。(2)无论降水间隔是否变化,总降水量增加60%(W+60%)使出苗势和出苗指数显著提高(P<0.05);在W和W+30%条件下,延长降水间隔使出苗率、出苗势和出苗指数显著提高(P<0.05)。(3)无论降水间隔是否变化,总降水量减少30%(W30%)显著抑制幼根和幼苗的生长,总降水量增加60%(W+60%)显著促进幼苗的生长(P<0.05);但总降水量增加30%(W+30%)和60%(W+60%)均显著降低根苗比(P<0.05)。降水量增加或减少不同程度地影响醉马草的出苗和生长,但在一定降水范围内,延长降水间隔则促进醉马草的出苗和幼苗生长。
    GA3处理对低温胁迫条件下玉米种子呼吸代谢的影响
    任晓松,王子沐,焦健,田礼欣,刘赵月,李晶
    2020, 39(3):  847-854. 
    摘要 ( 156 )   PDF (835KB) ( 73 )  
    以低温敏感型的“丰禾1号”和耐低温型的“郑单958”两个玉米品种为实验材料,采用GA3浸种的处理方式(“丰禾1号”为20 mg·L-1、“郑单958”为5 mg·L-1),探究了GA3对低温胁迫条件下玉米种子萌发过程中种胚中可溶性糖和可溶性蛋白含量及淀粉酶活性和呼吸途径关键酶活性的影响。结果表明:低温胁迫条件下,GA3浸种处理显著提升了玉米种胚中可溶性糖含量及可溶性蛋白的积累,增强了低温胁迫下细胞的渗透势;α-淀粉酶、β-淀粉酶和总淀粉酶活性显著提高;提高了苹果酸脱氢酶(MDH)、丙酮酸激酶(PK)、联合酶(G-6-PDH和6-PGDH)的活性,提高了糖酵解(EMP)、三羧酸循环(TCA)、磷酸戊糖途径(PPP)途径的运转效率,保证了细胞的物质代谢和能量供应;GA3浸种处理可以显著提高种子对低温的抵抗能力,从而在低温胁迫条件下促进其萌发。
    外源EBR对NaCl胁迫下燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响
    寇江涛
    2020, 39(3):  855-864. 
    摘要 ( 143 )   PDF (1092KB) ( 38 )  
    为了探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导燕麦(Avena sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其生理调节机制,以“青引2号”和“加燕2号”燕麦为材料,研究NaCl胁迫下施用外源EBR对燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响。结果表明:100 mmol·L-1 NaCl胁迫下,“青引2号”和“加燕2号”燕麦幼苗叶片和根系中的Na+、Cl-含量均显著升高,对阳离子的吸收产生了拮抗作用,导致燕麦幼苗叶片和根系中的K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+含量显著降低,离子稳态平衡被打破;100 mmol·L-1 NaCl胁迫下,施用0.01 μmol·L-1外源EBR后,“青引2号”和“加燕2号”燕麦幼苗叶片和根系中的Na+和Cl-含量显著降低,促进了燕麦幼苗根系对K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸收,叶片和根系中K+/Na+、Cl-/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+和Zn2+/Na+显著升高,并且有效调控燕麦幼苗体内无机离子的运输比和阳离子的运输选择性比率,离子稳态重新达到平衡状态;说明外源EBR能够缓解NaCl胁迫下Na+和Cl-对燕麦幼苗所造成的离子毒害作用,有效调控燕麦幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,对维持燕麦幼苗体内的离子稳态平衡具有正向调控作用。
    大气二氧化碳浓度增加对木本植物BVOCs释放的影响
    赖金美,潘若琪,刘燕飞,黄幸然,方熊,靳少非,易志刚
    2020, 39(3):  865-871. 
    摘要 ( 155 )   PDF (716KB) ( 108 )  
    植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds, BVOCs)在近地表臭氧和二次有机气溶胶生成中有重要作用,而大气CO2浓度上升对植物BVOCs释放有显著影响。利用Meta-analysis方法对已发表的数据进行整合分析发现:(1)总体而言,大气CO2浓度增加会导致不同木本植物(常绿与落叶)BVOCs释放降低;(2)就不同木本植物BVOCs释放而言,大气CO2浓度增加主要导致落叶植物BVOCs释放速率降低,而常绿植物则以增加为主;(3)就植物释放BVOCs种类而言,大气CO2浓度增加显著降低异戊二烯的释放速率,对单萜烯释放速率则无显著影响。结果可为阐明陆地生态系统BVOCs释放对全球CO2浓度增加的响应提供依据。
    溶解氧对线纹海马幼鱼氨氮耐受性的影响及氨氮胁迫下鳃、肝脏组织结构的变化
    罗辉玉,吴水清,郑乐云,林金波,王全阳
    2020, 39(3):  872-879. 
    摘要 ( 120 )   PDF (3594KB) ( 30 )  
    为了解氨氮对线纹海马(Hippocampus erectus)幼鱼的毒理影响,本实验探讨了在正常溶解氧(4.32~5.12 mg·L-1)和高溶解氧(8.22~9.46 mg·L-1)条件下,线纹海马幼鱼的氨氮半致死浓度,以及6、9、12 mg·L-1的氨氮溶液胁迫下线纹海马幼鱼的鳃、肝脏组织结构的变化。结果表明:正常溶解氧条件下,氨氮对线纹海马幼鱼96 h半致死浓度(96 h LC50)为10.22 mg·L-1,安全浓度(SC)为1.02 mg·L-1;非离子氨的半致死浓度(96 h LC50)为0.16 mg·L-1,安全浓度(SC)为0.016 mg·L-1;高溶解氧条件下,氨氮对幼鱼的96 h LC50为12.68 mg·L-1,SC为1.27 mg·L-1;非离子氨96 h LC50为0.2 mg·L-1,SC为0.02mg·L-1。氨氮胁迫造成线纹海马幼鱼鳃组织在不同时间出现鳃丝血管扩张、泌氯细胞增生,鳃小片基部毛细血管破裂、红细胞溢出、鳃组织充血变性、卷曲变短、呼吸上皮细胞变性脱落等现象,并使肝脏肝细胞出现肿胀、细胞核肿大,肝血窦扩张、细胞轮廓模糊等组织变化;随着胁迫物浓度和胁迫时间增加,肝组织出现水样变性、空泡化、溶解,导致肝组织变得松散无序。综上,适当提高溶解氧能有效减轻氨氮对线纹海马幼鱼的毒性,超过阈值的氨氮胁迫会损害线纹海马幼鱼的鳃和肝脏组织结构。
    崇明东滩盐沼湿地大型底栖动物功能群分布特征及其影响因子
    王琰,童春富,汤琳,吴阿娜,吴逢润
    2020, 39(3):  880-892. 
    摘要 ( 252 )   PDF (1903KB) ( 87 )  
    以长江口崇明东滩典型盐沼分布区为研究区域,在不同站位固定样地月际取样调查基础上,分析了大型底栖动物食性功能群沿高程梯度的分布特征及其主要影响因子,特别是外来入侵植物的影响。结果表明,不同高程区域,大型底栖动物优势种不同,除中潮带分布区以杂食性和植食性功能群为主外,其余各区域均以杂食性功能群为主。沿高程梯度,大型底栖动物各功能群的多度和生物量均发生极显著的变化(P<0.01),而不同功能群在不同植被带间的差异情况有所不同。其中,高程最低的光滩区域,肉食性功能群多度和生物量均显著高于高程相对较高的植被带(P<0.05);中潮带海三棱藨草分布区植食性功能群多度和生物量均显著高于其他高程区域(P<0.05)。主要生境因子,包括沉积物总磷、总氮、有机质、速效磷、硝态氮、铵态氮、中值粒径,以及植物的植株高度和地上部分生物量干重等指标,均随高程梯度变化显著(P<0.05),但不同因子变化特征有所不同。外来种互花米草的入侵并未造成相应区域大型底栖动物优势功能群的改变,但区域内杂食性功能群的多度和生物量均显著增加(P<0.05);环境因子中的部分因子,包括沉积物速效磷、硝态氮、铵态氮和有机质含量,表现出与同高程的本地种芦苇分布区间的显著差异(P<0.05)。导致大型底栖动物食性功能群组成及分布发生变化是多种生境因子综合作用的结果,而对不同食性功能群起作用的主要影响因子存在差异。沉积物营养盐含量差异是造成大型底栖动物食性功能群多度变化的最主要因素;沉积物盐度是影响大型底栖动物食性功能群生物量的最主要因素。要完整揭示底栖动物功能群分布特征及其影响因子的作用机理,需要综合考虑水文、植被、沉积物等多种生境因子。
    雅砻江河口区产漂流性卵鱼类早期资源现状
    王导群,田辉伍,唐锡良,徐火清,段辛斌,刘绍平,向朋,陈大庆
    2020, 39(3):  893-899. 
    摘要 ( 129 )   PDF (1851KB) ( 77 )  
    为了解雅砻江河口区产漂流性卵鱼类的早期资源现状,2016—2018年6—7月在攀枝花市盐边县雅砻江河口开展了鱼类早期资源调查工作。共采集产漂流性卵鱼类5种,分属1目2科,其中长江上游特有鱼类3种,分别为长薄鳅(Leptobotia elongata)、中华金沙鳅(Jinshaia sinensis)和短身金沙鳅(Jinshaia abbreviata);2016—2018年流经雅砻江河口断面的鱼卵径流量分别为3.5×106、13.78×106和3.87×106 ind;调查期间累计出现8次产卵高峰(2016和2018年各2次,2017年4次),鱼类的繁殖盛期在6月中下旬;通过推算,攀枝花盐边县和攀枝花米易县得石镇是河口区产漂流性卵鱼类的主要产卵场。
    表层水体中典型小分子有机氮的光铵化反应
    张雨童,张若纯,李彩,孙佩哲,杨艳文,冀豪栋,刘文,李思亮
    2020, 39(3):  900-908. 
    摘要 ( 156 )   PDF (1330KB) ( 38 )  
    地表水体中溶解性有机氮(DON)向无机氮的光化学转化是氮循环的重要过程之一。本文以自然水体中典型小分子DON(如氨基酸、核苷酸、尿素等)为对象,通过检测不同条件下的光铵化速率,探究小分子DON的结构、光源及水质条件对其光铵化过程的影响。结果表明:模拟自然光下,含有芳香环结构的氨基酸可以发生不同程度光铵化反应,酪氨酸和色氨酸的光铵化速率最大,6 h转化率可达约50%,而尿素和核苷酸则无明显光铵化反应发生;自然光下,酪氨酸和色氨酸在缓冲液中发生明显光铵化反应,而自然水样中组氨酸和苯丙氨酸也可生成NH4+;可见光波段对DON的光铵化几乎没有贡献,说明DON的光铵化速率受光源与水质组分影响。分子结构也影响DON的光铵化反应,如组氨酸分子中的氮可以完全转化为NH4+,而一个色氨酸分子中则仅有一个氮原子可以发生转化。基于密度泛函理论计算发现,氨基酸光铵化速率与其分子轨道能隙值有较好的负相关性。系列实验表明了水体中DON光化学转化的复杂性,应当在氮循环、水质变化和生态环境的评估中得到重视。
    水动力扰动方式对富营养化湖泊藻毒素的影响
    张宏亮,解孟平,田伟,汤祥明
    2020, 39(3):  909-919. 
    摘要 ( 138 )   PDF (2603KB) ( 32 )  
    太湖是一个典型的大型浅水湖泊,在季风影响下,常年受风浪扰动影响。为了解风浪扰动对太湖水体中微囊藻释放藻毒素(MC)的影响,于2018年7月采集含有微囊藻水华的太湖原水,在中国科学院太湖湖泊生态系统研究站设置了对照、间歇扰动和持续扰动3种处理方式来进行模拟实验,研究水体中藻毒素的变化,实验共持续19 d。结果表明:3种处理方式下,MC浓度的变化趋势一致,1~13 d呈升高趋势,其后均有不同幅度的下降;对照组MC浓度最低,平均值为1.69 μg·L-1,显著低于间歇扰动组和持续扰动组(P<0.05);间歇扰动组和持续扰动组MC均值分别为1.81和1.86 μg·L-1,两者差异不显著;3种处理方式下,单位藻细胞MC含量1~7 d持续减小,且各组间差异不显著(P>0.05);10~19 d各组均有一个先增加后减小的过程,且组间差异均显著(P<0.05),对照组、间歇扰动组和持续扰动组单位藻细胞MC含量均值分别为0.55、1.20和1.98 μg·108 cells-1;本实验条件下MC与氮磷等因子显著负相关,与水温、SS、Chla等之间显著正相关。本研究表明,扰动可促进水体中藻毒素浓度及单位藻细胞藻毒素含量的升高。
    赣江上游沉积物重金属空间分布及污染特征
    李凤果,陈明,师艳丽,郑小俊,刘燕,刘友存,陶美霞,胡兰文
    2020, 39(3):  920-927. 
    摘要 ( 206 )   PDF (1653KB) ( 58 )  
    为了解赣江上游表层沉积物重金属污染特征,采集赣江上游38个样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS, Agilent 8800)分析沉积物中重金属含量,结合内梅罗综合污染指数法、地累积指数法、主成分分析及沉积物质量基准等研究赣江上游沉积物中重金属污染程度,分析污染物可能的来源及评价其存在的生态风险。结果表明:赣江上游沉积物中W、Cr、Mn、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb等9种重金属的平均含量分别为12.30、4.40、999.84、9.72、293.81、47.66、2.85、1.34、63.68 mg·kg-1;除Cr和Cu外,其余7种重金属的平均值均超过江西省土壤背景值。内梅罗综合污染评价表明,赣江上游表层沉积物中47.37%的采样点呈严重污染,28.95%采样点污染明显,其中污染程度章水段>桃江段>贡江段;地积累指数法显示,Mn、As、W、Pb呈轻度污染,Cd和Hg呈中度或偏重度污染;主成分分析显示,As、W、Hg、Pb具有相似的污染源,Cr和Mn具有相似的污染源;沉积物质量基准分析表明,对底栖生物可能产生毒性效应的重金属主要是Cd和Hg,主要分布在章水段和桃江段。
    贵州省丹寨县某铅锌矿区土壤重金属污染生态风险评价
    高月,孙荣国,叶彩,刘朝淑,代光倩,范丽
    2020, 39(3):  928-936. 
    摘要 ( 255 )   PDF (2894KB) ( 99 )  
    对贵州省丹寨县某铅锌矿及周边土壤重金属污染进行调查,分析了铅锌矿区土壤中6种重金属的总量和形态,用潜在生态指数法、次生相与原生相比值法对重金属的生态风险进行评价。结果表明,0~10 cm土壤中Pb、Zn、Mn、Cu、Hg和Cd含量是贵州土壤背景值的5.69、3.91、0.80、0.58、9.64和1.50倍。与《土壤环境质量农田用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15168—2018)相比,尾矿堆积区土壤中Pb、Zn和Cd含量均高于风险筛选值;10~20 cm土壤中Pb、Zn、Hg和Cd含量高于贵州省土壤重金属背景值,尾矿堆积区、尾矿堆积区的农田和尾矿附近河流区下游土壤中Zn和Cd含量超过风险筛选值。形态分布主要以残渣态为主,可交换态以ExcPb占比最高(20.9%);碳酸盐结合态以CARBZn占比最高(26.2%);铁锰氧化物结合态以REDMn占比最高(31.8%);有机结合态以OMMn占比最高(48.7%)。生物可利用态表现为Zn>Pb>Hg>Cd>Cu>Mn,潜在生物可利用态表现为Mn>Pb>Cd>Hg>Zn>Cu。潜在生态指数评价表明,尾矿堆积区的农田、尾矿堆积区下游村寨和尾矿附近河流区下游的单项潜在生态风险处于高生态风险等级,Hg对潜在生态危害指数的贡献率达60.9%;次生相与原生相比值法评价显示,土壤中Mn和Cd的生态风险最大。
    道路交通对鹅喉羚昼间集群特征和警戒行为的影响
    汪沐阳,吉晟男,陈晨,徐文轩,韩雷,杨维康
    2020, 39(3):  937-943. 
    摘要 ( 128 )   PDF (828KB) ( 47 )  
    分析道路交通对濒危有蹄类动物行为模式的影响,阐明其行为反馈与适应机制,对制定道路工程干扰下濒危物种的保护方案具有重要意义。2015年和2016年6—8月,调查了国道216线白昼运营对新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区鹅喉羚(Gazella subgutturosa)集群特征和警戒行为的影响。研究发现,国道216线的扰动导致鹅喉羚集群规模显著增加;随着距国道216线距离越近,鹅喉羚警戒行为投入时间越多,距离道路500 m可能是国道216线对鹅喉羚集群和警戒行为影响的阈值。本研究结果表明,道路带来的人为干扰与捕食风险相似,迫使鹅喉羚调节其集群规模和警戒水平。未来应加强道路等交通工程影响下保护区内野生动物的行为反馈和适应机制研究,据此提出减缓措施,降低道路对野生动物的负面影响。
    色林错-普若岗日国家公园潜在建设区生态环境脆弱性格局评估
    刘晓娜,刘春兰,张丛林,陈龙,黄宝荣
    2020, 39(3):  944-955. 
    摘要 ( 143 )   PDF (5816KB) ( 41 )  
    西藏色林错及周边区域是高原高寒草原生态系统中珍稀濒危生物物种最多的地区,也是高品质自然景观和文化遗产集中分布区,建立色林错-普若岗日国家公园(以下简称“色-普国家公园”)首要考虑当地脆弱的生态环境问题。本研究遵循“因素识别-指标构建-单因子评估-综合评估”的基本思路,识别色-普国家公园潜在建设区的生态环境脆弱性因素,开展冻融侵蚀、水土流失、土地沙化、土壤风蚀、生境环境敏感性单因子评估,结合海拔、坡度、重要生态系统等限定因子,实现对国家公园潜在建设区生态环境脆弱性综合评估,以期为未来国家公园空间范围的确定、功能分区以及适度开展生态旅游等空间布局提供基础支撑。研究表明:(1)潜在建设区存在较严重的冻融侵蚀、水土流失、草地退化、生物多样性减少等生态环境问题。(2)单因子评估显示,潜在建设区主要属于生态环境的中度和高度敏感区、水土流失的中度敏感区、冻融侵蚀的轻度和中度敏感区,土壤风蚀的不敏感和轻度敏感区、土壤沙化的不敏感区。(3)综合评估显示,潜在建设区生态环境脆弱性高,高度脆弱区面积比例达57.60%,主要分布在色林错的西部和北部;低度脆弱区仅占7.38%,主要分布在色林错东部;尼玛县低度脆弱区分布面积最小,安多县分布最多;双湖县高度脆弱区面积分布最广。(4)建议未来国家公园建设把以生态旅游为主的人类活动范围集中在低度脆弱区,并重点加强对高度脆弱区的生态系统完整性与原真性保护。
    长江三角洲核心区绿地系统时空演变特征及生态服务价值评估
    高扬,李加林,刘瑞清,王中义,汪海峰,刘永强
    2020, 39(3):  956-968. 
    摘要 ( 147 )   PDF (3445KB) ( 55 )  
    在经济建设与环境保护矛盾突出的背景下,研究区域绿地系统时空演化特征,探讨人为因素对绿地系统生态服务的影响,对于改善绿地资源管理、促进区域永续协调发展具有重要意义。本研究基于景观生态学研究方法和生态服务价值当量因子评估法,运用ArcGIS 10.2软件的空间分析功能,对1990—2015年长江三角洲核心区绿地系统时空演化特征及生态服务价值进行了分析。结果表明:(1)长三角核心区绿地景观规模随时间的变化具有阶段性特征,呈现先扩大后缩减的态势;绿地景观与其他土地利用类型的转移存在阶段性与指向性特征;绿地景观格局总体上表现为初期集聚同质化、后期破碎异质化。(2)长三角核心区绿地系统生态服务价值随时间变化明显,不同绿地景观类型有不同的阶段性特征;长三角核心区绿地系统生态服务类型中,调节服务对于绿地系统整体生态服务价值贡献最大。(3)长三角核心区绿地系统生态服务价值在空间上呈现南北不均衡的特征,总体上呈南高北低态势,其中杭州市绿地系统生态服务价值在不同阶段均最高。区域地形地貌是影响区域生态服务价值的一个重要因素。
    四川省九寨沟县地震前后区域生态环境质量评价
    胡翔,白文科,董鑫
    2020, 39(3):  969-978. 
    摘要 ( 231 )   PDF (3000KB) ( 125 )  
    基于地理信息系统和遥感数据处理软件平台,对四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县在2017年8·8地震前后的生态环境质量进行了监测和分析。利用Landsat 8 OLI卫星传感器所获得的2016年(震前)和2017年(震后)的遥感影像数据,提取归一化植被指数、湿度分量、地表温度、归一化土壤指数分别作为绿度、湿度、热度、干度等4个指标,进行主成分分析得到遥感生态指数。根据该指数,可将九寨沟县生态环境质量状况分为优、良、中等、较差和差级。2016年九寨沟县有24.8%处于生态环境质量状况优,2017年震后则下降到19.84%,2017年生态环境质量状况较差和中等的面积占比呈增加趋势,分别占17.99%和33.93%;震中15.5 km缓冲区内生态环境质量状况优的面积占比下降最多,为5.01%;2017年8·8九寨沟地震对震中15.5 km缓冲区的生态环境质量状况有较明显的影响,县界内的三个自然保护区中九寨沟国家级自然保护区受到冲击最大。本研究可为九寨沟地区生态环境监测、灾害评价和恢复重建提供科学依据。
    珊瑚礁生态脆弱性评价——以泰国思仓岛为例
    胡文佳,陈彬,Arnupap Panichpol,张典,刘昕明,顾海峰,Ajcharaporn Piumsomboon,晁碧霄,郑新庆
    2020, 39(3):  979-989. 
    摘要 ( 221 )   PDF (2349KB) ( 89 )  
    珊瑚礁生态系统受到环境变化、人类活动等各种因素的严重威胁,保护珊瑚礁生态系统是目前全球海洋生态保护的热点,对珊瑚礁开展定量的生态脆弱性评估能够为保护管理对策的制定提供重要科学依据。本研究选取泰国思仓岛作为研究区域,结合空间分析技术建立了具有通用性的珊瑚礁生态脆弱性评估方法。基于ESA模型构建了珊瑚礁生态脆弱性综合指数和评价指标体系,系统分析了思仓岛珊瑚礁脆弱性的来源、构成,并直观展现了脆弱性的区域空间分布。结果表明:思仓岛研究区东北侧的珊瑚礁生态脆弱性大于西南侧,当地珊瑚礁的关键影响因子分别为驳船排污、港口码头、水体透明度等。根据脆弱性评价的结果,提出了当地珊瑚礁保护与修复的空间分区管理对策。本研究为印度太平洋区系珊瑚礁生态脆弱性评价提供了可行的示例,也为中国的珊瑚礁可持续管理研究提供了借鉴和参照。
    新疆生态系统服务时空变化及权衡协同关系
    王晓峰,程昌武,尹礼唱,冯晓明,卫新东
    2020, 39(3):  990-1000. 
    摘要 ( 269 )   PDF (4380KB) ( 104 )  
    基于CASA模型、RUSLE模型和InVEST模型定量测算了新疆1982—2015年的净初级生产力(NPP)、土壤保持和产水三种生态系统服务物质量。使用空间分析和热点分析方法对生态系统服务的分区差异进行了刻画,并使用Sen趋势度方法分析了生态系统服务的时空变化趋势,进一步基于逐像元偏相关分析,对三种生态系统服务之间的权衡与协同关系及时空变化进行了分析。结果表明:1982—2015年,新疆NPP年际变化较为稳定,呈现逐渐增加的趋势,土壤保持和产水量的年际变化波动较大;NPP与土壤保持、产水之间为协同关系;土壤保持与产水之间呈现明显的协同关系,且主要是强协同关系;NPP与土壤保持的协同关系在全省范围内有弱化趋势,NPP与产水之间由权衡关系过度到协同关系,土壤保持和产水协同关系先强化后弱化。
    中国潜在植被NPP的空间分布模拟
    潘竟虎,徐柏翠
    2020, 39(3):  1001-1012. 
    摘要 ( 259 )   PDF (5281KB) ( 414 )  
    在对1980年以来气候要素进行空间化的基础上,利用分类回归树模型CART计算中国的潜在归一化植被指数(NDVI),采用改进的光能利用率模型(CASA)和潜在NDVI数据对中国的潜在植被净初级生产力(NPP)进行模拟。结果表明:中国潜在NDVI和潜在NPP均呈现出南高北低、东高西低的格局,低值多分布在沙漠、戈壁等干旱地带,高值多出现在低、中山平原区;400 mm等降水量线是潜在NDVI和潜在NPP高值与低值的分界线;全国潜在NDVI和潜在NPP的平均值分别为0.396和319.31 g C·m-2;夏季潜在NPP的平均值最大,其次是春季,冬季最小;依据潜在NPP与2015年现实NPP的差异,可将中国植被恢复区划分为西部高潜力区、北部低潜力区和南部非潜力区3部分;潜在NDVI和潜在NPP的空间模拟可以将人类活动对自然生态系统的直接影响与气候变化的影响分离,量化了外界压力下真实的生态状况和潜在生态状况的差异,为制定差别化的生态恢复对策提供了科学依据。
    综述与专论
    鸟类的父本行为及其内分泌调控机制研究进展
    龚大洁,曹瑞东,陈卓,张明宇,缪菲,杨敏娜,于鹏
    2020, 39(3):  1013-1021. 
    摘要 ( 94 )   PDF (561KB) ( 82 )  
    飞翔能力帮助鸟类极大地扩展了生存空间,使其能够迅速移动来应对各种局部环境的变化。然而,个体发育早期,不具备这样的能力,使其极不适应环境,需要大量的亲本照顾。不同于哺乳类动物主要依赖母本行为,雄性鸟类表现出了大量的父本行为,诸如筑巢行为、孵卵行为和育雏行为等。针对这一系列行为及其调控机制,本文进行了归纳:1)筑巢行为常常伴随着雄性的求偶行为,睾酮对两种行为均有促进作用,加压素也促进筑巢行为。2)孵卵行为可以传递热量,保护和帮助子代发育;同时会刺激泌乳素释放,而泌乳素又会进一步促进孵卵行为;此时的睾酮水平下降。3)育雏行为与雏鸟的发育速度有关,晚成鸟需要更多的父本照顾;与孵卵行为的调控相似,泌乳素升高,睾酮降低;孕酮也参与调控父本行为。4)环境压力通过影响皮质酮和泌乳素水平的变化,调节鸟类的父本行为。综上,在鸟类父本行为形成和表现过程中,睾酮和泌乳素先后发挥着主要的调控作用,并且受到环境压力的影响。然而,在神经内分泌水平上,研究非常缺乏,需要加强。
    大气硝酸盐氧同位素异常及应用进展
    董鑫媛,郭庆军,魏荣菲,陶正华,田丽艳
    2020, 39(3):  1022-1032. 
    摘要 ( 214 )   PDF (767KB) ( 106 )  
    近年来人为活动导致的大气硝酸盐不断增加,危害人体健康和生态环境。厘清大气硝酸盐的来源及形成机理至关重要。多氧稳定同位素技术是一种强有力的示踪手段,能够有效指示大气硝酸盐生成的氧化路径,在气溶胶、水体、土壤、森林、古气候研究中得到了广泛应用。本文总结了大气硝酸盐氧同位素异常(Δ17O)的测定方法(热裂解法、反硝化细菌法、化学法),探讨了Δ17O的产生原因,并围绕硝酸盐的形成过程阐明硝酸盐Δ17O的示踪机制,综述了Δ17O在大气化学反应机制研究中的应用。在此基础上,本文提出目前Δ17O研究的不足并对未来需要开展的研究进行了展望。
    微生物介导的甲烷厌氧氧化过程及其影响因子研究进展
    刘俊霞,陈槐,薛丹,高永恒,刘建亮,杨军
    2020, 39(3):  1033-1044. 
    摘要 ( 237 )   PDF (1210KB) ( 54 )  
    温室气体甲烷减排是全球变化领域的研究热点,甲烷厌氧氧化(anaerobic methane oxidation, AOM)过程是一个以前被忽视的甲烷汇,在调控全球甲烷收支平衡及减缓温室效应等方面扮演着十分重要的角色。AOM微生物以甲烷为唯一电子供体,与硫酸盐(SO42-)、亚硝酸盐(NO2-)/硝酸盐(NO3-)、金属离子(Fe3+、Mn4+、Cr6+)等结合完成氧化还原过程,该过程是耦合碳、氮、硫循环的关键环节。本文系统整理分析了不同AOM类型、发生机理、相关功能微生物类群(ANME-1、ANME-2、ANME-3、NC10、MBG-D)及影响AOM过程的关键调控因子的最新研究进展。结果发现,目前80%以上研究都集中在对最常见电子受体类型(SO42-/NO3-/NO2-/Fe3+/Mn4+)的AOM相关过程,而忽视了潜在的新型电子受体(AQDS/HAsO42-/Cr6+/ClO4-等)的耦合作用过程和相对应的微生物类型及作用机理。对未来AOM研究方向提出展望,以期为研究甲烷厌氧氧化菌在不同生态系统中的生态分布及减缓全球温室气体排放提供新的思路。
    方法与技术
    乡村生态用地综合识别与分类
    费建波,夏建国,欧定华,舒向阳,胡佳
    2020, 39(3):  1045-1055. 
    摘要 ( 185 )   PDF (4063KB) ( 67 )  
    以川中丘陵区为例,从乡村生态用地的资源特征、形态特征、功能特征3个方面选取生态敏感性、生境质量等10个指标构建乡村生态用地辨识指标体系,开展乡村生态用地综合识别与分类研究。结果表明:辨识指标体系较全面反映了乡村生态用地特征,可以将生态功能强、生境质量高的生态用地和不适宜纳入生态用地范畴的非生态用地同时辨识出来,方法具有可行性;研究区核心、辅助和底线3种生态用地面积分别占土地总面积的20.48%、34.41%和41.16%,核心生态用地以林地、草地和水域为主,辅助和底线生态用地均以耕地为主;研究区生态用地空间分布均衡性表现为辅助生态用地>底线生态用地>核心生态用地>非生态用地,空间分布差异性则与地势(东北高、西南低)走向基本一致;土地利用/覆被类型与乡村生态用地类型之间呈现出一对多的相互关系,主要是由人类活动程度、地质灾害空间分布和地形地貌的差异等原因造成。本研究可以为构建区域生态安全格局、优化土地利用方式、协调区域生产发展和生态保护之间的矛盾提供参考和借鉴,丰富和发展空间规划学、乡村地理学的内容。
    基于Sentinel-2的丛生竹林信息提取方法比较及分布特征
    严欣荣,张美曼,郑亚雄,尹子旭,黄兰鹰,姜小雨,官凤英
    2020, 39(3):  1056-1066. 
    摘要 ( 201 )   PDF (6555KB) ( 111 )  
    滇西南地区拥有丰富的丛生竹林景观和珍稀特有竹种资源,但竹资源分布储量不清、监测技术缺乏等问题很大程度限制了竹资源开发与利用。基于Sentinel2A影像数据,采用反向传播神经网络、支持向量机、随机森林三种机器学习分类方法进行沧源县丛生竹林信息提取及精度评价,利用Google Earth影像和DEM数据对竹资源分布的空间和地形特征进行了分析。结果表明,随机森林分类精度优于支持向量机和反向传播神经网络,分类总体精度达90%,Kappa系数达0.87,竹林用户精度达81%。沧源县共有竹林138.07 km2,主要分布于城镇村庄、道路、水系和耕地周边,以四旁竹和防护竹林为主,采用Sentinel-2A 10 m的分辨率很好地提取了空间上分布分散的丛生竹林。沧源县竹林主要分布在海拔900~2000 m,坡度范围大都位于缓坡和斜坡。研究结果可为沧源县竹资源开发利用提供数据支持,研究方法可作为大型丛生竹遥感监测的参考。