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    2019年 第38卷 第7期    刊出日期:2019-07-10
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    2019, 38(7):  0. 
    摘要 ( 195 )   PDF (472KB) ( 152 )  
    研究报告
    中国东部森林最大总初级生产力的时空分布特征及其影响因子
    石旭霞,宋沼鹏,侯继华,张雷明,牛书丽,王安志,项文化,王辉民
    2019, 38(7):  1949-1961. 
    摘要 ( 571 )   PDF (1443KB) ( 220 )  
    生态系统碳循环对温度的响应是全球变化生态学的重要研究内容之一。总初级生产力(GPP)随着温度的升高而升高,在最适温下达到最大值(GPPmax),之后随温度的升高而保持不变甚至下降,因此GPPmax代表着最适温度下的植被光合潜力。然而,关于森林生态系统GPPmax的时空分布和影响因子仍不清楚。本文以中国东部南北森林样带(NSTEC)上的长白山温带针阔混交林、会同亚热带杉木人工林、千烟洲亚热带常绿针叶人工林、鼎湖山亚热带常绿针阔混交林和西双版纳热带季雨林等5种典型生态系统为对象,利用涡度相关技术分析森林GPPmax的时空规律及其主要影响因素。结果表明:在所有森林生态系统中,GPP对温度的响应模式均为单峰曲线,最适温下的GPPmax表现为长白山温带针阔混交林>千烟洲亚热带常绿针叶人工林>西双版纳热带季雨林>会同亚热带杉木人工林>鼎湖山亚热带常绿针阔混交林。在所有的站点中,温度是引起GPPmax空间变异的最主要因素,GPPmax随温度的增加而减少。此外,太阳辐射、降水和饱和蒸汽压差也显著影响GPPmax。在时间尺度上,对每个森林生态系统GPPmax年际变异的对比分析发现,温度是长白山温带针阔混交林GPPmax年际变化的主要控制因子,5 cm土壤含水量是影响会同、千烟洲和鼎湖山通量观测系统GPPmax年际变异的主要因子,未发现影响西双版纳热季雨林年际变异的主要因子。本研究有助于理解未来气候变暖背景下GPP的变化趋势,并为中国碳循环的准确模拟提供实验证据和参数依据。
    不同竞争强度下的沙地樟子松天然林树木径向生长及其气候响应
    SeMyung Kwon,潘磊磊,时忠杰,杨晓晖,张晓,刘艳书,张克斌
    2019, 38(7):  1962-1972. 
    摘要 ( 398 )   PDF (794KB) ( 196 )  
    以呼伦贝尔沙地樟子松天然林为研究对象,采用竞争指数与树木年代学等分析方法,研究了竞争对樟子松树木径向生长及其气候响应的影响。结果表明:竞争显著影响了沙地樟子松树木的生长;竞争能力强的树木主要对当年生长季的月均最高温度、降水和相对湿度响应更加敏感,而竞争能力弱的树木则对前一年冬季月均最低温度、前一年生长季的降水和相对湿度的响应更加敏感;低竞争指数和高竞争指数组的树木,特别是竞争力较强的树木对干旱的响应非常敏感,而中等竞争能力的树木干旱响应较不敏感。综合来看,林木之间的竞争关系对沙地樟子松树木生长及其气候响应具有较显著的影响,本研究可为气候变化背景下樟子松天然林的经营与管理提供一定的科学依据。
    内蒙古外来植物入侵风险评价
    张璞进,赵利清,梁晨霞,张国龙,张迁迁,岳丽,徐步云,杨劼,张培青,清华
    2019, 38(7):  1973-1981. 
    摘要 ( 497 )   PDF (618KB) ( 405 )  
    基于内蒙古生物入侵防控及外来物种管理的需求,对内蒙古外来植物的种类组成和入侵现状进行了调查。结果表明:目前内蒙古外来植物共55种,隶属于17个科;构建了适应于内蒙古地区生态环境特点和经济社会发展特征的外来植物入侵风险评估指标体系,通过对内蒙古53种主要的外来植物进行入侵风险评价,确定其风险等级,提出相应的管理策略,从而为内蒙古地区外来植物入侵的防范和生态安全提供有利保障。
    江苏外来入侵植物区系、生活型及繁殖特性
    侯新星,辛建攀,陆梦婷,田如男
    2019, 38(7):  1982-1990. 
    摘要 ( 478 )   PDF (633KB) ( 249 )  
    在全球经济一体化和国际贸易日益发展的背景下,外来植物入侵引发的生物安全问题可能对现有的生态系统可持续性造成威胁。通过实地调查与查阅文献资料,对江苏外来入侵植物的区系组成、科属组成、地理成分、原产地、生活型及繁殖特性进行了统计和分析。结果表明:江苏省外来入侵植物共有229种,隶属于51科140属,其中被子植物共有49科138属227种,并以单子叶植物占有主导地位;从科属组成来看,大型科、单种属与寡种属占植物区系的主体,但较大属在种的层次上丰富度更高,表明江苏入侵植物区系内部结构较为复杂;江苏入侵植物区系具有较强的热带亲缘性,并在一定程度上受到温带植物区系的影响;美洲起源的植物居多,并以草本植物占绝对优势;入侵植物繁殖特性分析结果表明,49.56%的入侵植物以小型花、短花期来实现入侵;果实主要类型为蒴果,有利于种子传播;多数入侵植物以种子繁殖为主,28.82%的入侵植物兼有种子与克隆繁殖两种方式,其中克隆繁殖以分蘖为主,以利于提高其入侵能力。
    模拟降雨对常绿植物叶表面滞留颗粒物的影响
    郭若妍,王会霞,石辉
    2019, 38(7):  1991-1999. 
    摘要 ( 354 )   PDF (693KB) ( 182 )  
    降雨能够冲洗植物表面滞留的颗粒物并将其带入土壤中,使植物表面恢复滞尘能力。本文采用人工模拟降雨,以木犀(Osmanthus fragrans)、海桐(Pittosporum tobira)、女贞(Ligustrum lucidum)、石楠(Photinia serrulata)、荷花玉兰(Magnolia grandiflora)和白皮松(Pinus bungeana)6种常绿植物为研究对象,选取60和90 mm·h-1两个雨强,历时60 min,从不同粒径颗粒物(被孔径10  μm滤膜截留的颗粒物,标记为PM>10;通过孔径10  μm滤膜而被2.5  μm截留的颗粒物标记为PM2.5~10;通过孔径2.5  μm滤膜的颗粒物标记为PM2.5)的洗脱率、滞留颗粒物阈值、建立拟合关系3个方面阐述了降雨和颗粒物之间的动态关系。结果表明:降雨对叶面各粒径颗粒物均有明显的洗脱作用,PM、PM>10、PM2.5~10和PM2.5的洗脱率分别为54.55%~95.07%、49.83%~96.00%、63.15%~93.63%和75.80%~91.84%;且90 mm·h-1雨强对PM和PM>10的洗脱率较60 mm·h-1高(P<0.05);降雨强度对PM>10的洗脱率影响显著,对于PM2.5~10和PM2.5的影响不明显;6种植物滞留PM和PM>10的阈值由大到小为白皮松>女贞>荷花玉兰>石楠>海桐>木犀;降雨初期,叶表面颗粒物洗脱率随降雨历时先急剧上升,随后趋于平稳;降雨量与颗粒物洗脱率有良好的拟合关系,随着降雨量的增大,颗粒物的洗脱率呈对数升高,并且在降雨初期30 min内颗粒物洗脱率上升较快,随后上升趋势趋于平缓。
    长白山区白江河泥炭地植被短期恢复实验
    刘宇,杨盼盼,卜兆君,王升忠,刘超,鹿凡,陈永达
    2019, 38(7):  2000-2006. 
    摘要 ( 406 )   PDF (627KB) ( 213 )  
    泥炭地是重要陆地碳库,在全球范围内大多面临退化问题。选择长白山区排水改造后的白江河泥炭地为研究地,采用水文恢复、小灌木去除和泥炭藓移植结合的技术,通过筑坝堵截排水沟、剪除金露梅和移植泥炭藓繁殖体以实现各3个水平的水位埋深、小灌木盖度和移植密度的手段,进行了短期恢复实验研究。结果表明:随着水位提升,泥炭藓定植盖度增大;移植密度不超过1∶10(采集∶移植面积比)的条件下,定植盖度随移植密度增大而增大;在浅水位埋深(5~30 cm)条件下,定植盖度随小灌木盖度增加而增加。研究表明,排水泥炭地的恢复项目中,在抬升水位的基础上,移植足量的泥炭藓繁殖体,适当移除小灌木,可提高泥炭地生态恢复的效率。
    祁连山东部不同树种径向生长对气候因子的响应
    詹思敏,王可逸,张凌楠,冉依林,刘晓宏
    2019, 38(7):  2007-2014. 
    摘要 ( 341 )   PDF (1879KB) ( 211 )  
    为研究祁连山东部不同树种树木径向生长对气候因子响应的差异,采集青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)两个树种的树木年轮样芯,建立树轮宽度年表,并分析不同类型年表与24个时间尺度气候因子的相关性。分析年表参数发现,青海云杉的差值年表质量优于标准年表,祁连圆柏则相反。青海云杉树轮宽度年表包含的气候信息丰富度多于祁连圆柏。祁连圆柏对温度的响应要强于青海云杉,主要与前一年6—7月、前一年9月以及当年5—8月均温呈显著负相关,青海云杉对降水的响应要强于祁连圆柏,主要与前一年9月、当年7—8月累积降水呈显著正相关。两树种的径向生长均受到干旱胁迫,全球变暖背景下,这种胁迫会加剧,因此需要加强对祁连山森林的保护和管理。
    草地利用方式对草甸草原植被空间异质性的影响
    杨阳,贾丽欣,张峰,乔荠瑢,赵天启,陈大岭,赵萌莉
    2019, 38(7):  2015-2022. 
    摘要 ( 367 )   PDF (840KB) ( 193 )  
    研究不同利用方式下植物群落中物种的分布特征,有助于解释植物在不同利用方式干扰下的演替规律。本研究以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为研究对象,通过野外调查,基于幂函数法则,探讨围封、放牧和刈割利用方式下草地植被物种分布状况和群落整体空间分布的变化。结果表明:在放牧和刈割利用及围封下,草甸草原植被物种分布规律符合幂函数法则;与围封相比,放牧增加了群落整体的空间分布异质性,而刈割则降低了这种变化,刈割和放牧草地物种异质性指数高于群落整体异质性指数的物种增多;物种出现频率发生变化,如对糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)种群而言,围封地中糙隐子草的出现频率为0.010,刈割和放牧增加了糙隐子草的出现频率(0.151和0.521),刈割和放牧降低了狭叶青蒿(Artemisia dacunculus)的出现频率(0.132和0.028)。
    节水减氮对再生稻和双季稻周年产量及氮肥利用效率的影响
    郑华斌,陈其敏,陈元伟,李波,张炎胜,唐启源
    2019, 38(7):  2023-2029. 
    摘要 ( 360 )   PDF (450KB) ( 232 )  
    简易可行的节水减氮栽培措施有利于推动资源节约型和环境友好型水稻栽培技术的发展。本文以两熟制水稻生产模式为对象,研究节水减氮措施对其周年产量、群体质量特征和氮肥利用效率的影响。结果表明:节水灌溉不降低再生稻模式和双季稻模式的周年产量,节水灌溉2(W3)处理的周年产量分别为8.42和12.71 t·hm-2;与不施氮处理(N0)相比,减氮处理(N2)与当地施氮水平(N1)的周年产量显著增加,但N1和N2处理间的周年产量差异不显著;N2处理的氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥吸收利用率均高于N1处理;采用简易的自制PVC指示筒观测稻田土壤耕作层的水层变化,以此确定是否需要人工灌溉,同时再生稻模式和双季稻模式分别减氮24%和20%,能达到水稻生产中减少用水和氮肥用量目的,是一种水稻生产中可行的、简易的节水减氮栽培技术。
    冬小麦田臭氧干沉降观测及降水影响机制
    魏莉,郑有飞,赵辉
    2019, 38(7):  2030-2040. 
    摘要 ( 391 )   PDF (1998KB) ( 247 )  
    利用涡度相关系统配合快速、慢速O3浓度分析仪,对郑州冬小麦田的O3干沉降过程进行连续观测,探讨了冬小麦田O3干沉降特征,分析了降水对O3干沉降的影响机制。结果表明:观测期间,O3浓度日均值为42.7 nL·L-1,主要受太阳辐射和湿度影响,具有明显的逐日变化和昼夜变化特征;O3通量的日均值为-0.0073 μmol·m-2·s-1(负号表示方向向下),受O3浓度影响较大,日变化规律呈单谷型;O3沉降速率受大气湍流、植被的生育特征和气象条件等因素影响,日均值为0.38 cm·s-1,日变化为明显的单峰型;沉降速率的大小主要受大气动力过程控制,而冠层阻力在上午9:30达到了日最低值,是导致O3沉降速率日最大值出现在上午的主要因素;降水主要通过增加非气孔沉降和降低大气湍流交换来影响冬小麦田的O3沉降速率,因此在不同背景条件下,降水对O3干沉降的影响结果也不尽相同。
    施氮量对不同茬口冬小麦产量及氮肥利用率的影响
    史校艳,王志强,谷庆昊,常明娟,胡俊杰,任永哲,辛泽毓,林同保
    2019, 38(7):  2041-2048. 
    摘要 ( 502 )   PDF (642KB) ( 218 )  
    为探明不同茬口及施氮量对冬小麦产量及氮肥利用率的影响,以“豫农211”为材料,采用二因素裂区设计。主因素为玉米单作(SM)、玉米大豆间作(MS)、大豆单作(SS)3个茬口,副因素为N0(0 kg·hm-2)、N180(180 kg·hm-2)、N240(240 kg·hm-2)、N300(300 kg·hm-2) 4个施氮量。结果表明:不同施氮水平下,与玉米单作相比,玉米大豆间作和大豆单作茬口冬小麦产量增幅分别为4.74%~10.01%、5.12%~17.05%,且均显著增加;茬口对小麦穗数及穗粒数均有显著影响,对千粒重影响不显著,与玉米单作相比,大豆单作和玉米大豆间作茬口穗数增幅分别为10%~15%、4%~19%,穗粒数增幅分别为2%~21%、4%~20%;施氮量对小麦穗数及千粒重有显著影响,对穗粒数影响不显著;不同茬口与施氮量的交互作用对穗粒数和千粒重差异均达显著水平;同一施氮处理下,茬口处理间氮肥农学利用效率和偏生产力均表现为大豆单作>玉米大豆间作>玉米单作,且在N180和N240水平下均达显著水平;结合施氮量与产量拟合曲线,相比玉米单作茬口,大豆单作及玉米大豆间作在保证冬小麦产量的同时降低了氮肥的投入,在生产实践中对不同茬口下小麦施氮量具有指导意义;玉米单作茬口,冬小麦最佳经济产量施氮量和最高产量施氮量分别为243和262 kg·hm-2;大豆单作和玉米大豆间作茬口,最佳经济产量施氮量分别为196和210 kg·hm-2,最高产量施氮量分别为205和222 kg·hm-2
    宁夏灌区春小麦形态结构及干物质分配对不同时期干旱胁迫的响应
    王琛,王连喜,马国飞,张晓煜,李琪
    2019, 38(7):  2049-2056. 
    摘要 ( 394 )   PDF (604KB) ( 185 )  
    于2018年,以宁夏主推春小麦品种“永春4号”为试验材料,设置了6种不同灌水处理来研究春小麦形态结构及干物质分配对不同时期干旱胁迫的响应过程及机制。结果表明:全发育期不灌水处理使发育期缩短达11 d;分蘖期及拔节期干旱会导致春小麦穂下茎节缩短、叶面积和株高显著下降、叶片提前变黄衰退;分蘖期缺水对叶面积影响最大,拔节期缺水对株高影响最大;干旱影响春小麦干物质的积累和分配,分蘖期干旱使叶片占干物质总量的比重下降,叶鞘占干物质总量的比重上升;与CK组相比,全发育期干旱处理的穗长、穗数、穗粒数和千粒重分别显著下降5.9%、43.4%、9.6%和7.6%;分蘖期轻微干旱显著降低小麦穗数,但显著提高小麦穗粒数和千粒重;开花灌浆期干旱对小麦千粒重影响最大,与CK组相比千粒重下降17.4%。
    喀斯特石漠化地区不同退化程度花椒光合日动态及其与环境因子的关系
    谭代军,熊康宁,张俞,杭红涛,全明英,季传泽,马学威,张仕豪
    2019, 38(7):  2057-2064. 
    摘要 ( 364 )   PDF (784KB) ( 450 )  
    花椒是中国喀斯特石漠化地区重要的生态经济树种。为分析花椒在石漠化脆弱生境中光合生产能力,以轻度退化(LD)、中度退化(MD)、重度退化(SD)花椒为对象,研究花椒日光合特征变化及其与环境因子的关系,并采用通径分析法分析各环境因子对花椒净光合速率的直接或间接作用。结果表明:不同退化花椒的净光合速率日均值分别为3.53(LD)、2.85(MD)、2.32(SD) μmol·m-2·s-1;LD、MD、SD日光合同化量分别为141.21、113.44和94.97 mmol·m-2,SD光合同化能力显著低于LD、MD;LD表现出较高水分利用效率和叶片羧化效率,其值均高于MD、SD;各退化花椒气孔限制值日均值没有明显变化;LD净光合速率主要受空气CO2浓度和光合有效辐射的影响,同时空气温度与空气相对湿度之间的相互作用共同制约着净光合速率大小;光合有效辐射、空气相对湿度分别是MD、SD净光合速率的主导因子,而空气温度为其主要限制因子。因此,不同退化花椒光合作用对生理状况和自然环境条件的变化敏感性较强,光合生产力总体偏低。
    不同光环境下辣椒光合特性和瞬时水分利用效率
    钟平安,邵东,黄英金,王强,杨小龙,叶子飘
    2019, 38(7):  2065-2071. 
    摘要 ( 630 )   PDF (578KB) ( 232 )  
    以遮阴和大棚处理下的辣椒(Capsicum annuum L.)为研究对象,用LI6400光合仪测定了这两种光环境下辣椒的气体交换数据,然后利用光响应模型拟合它们的光合作用和瞬时水分利用效率对光的响应曲线,研究叶片的净光合速率和瞬时水分利用效率在不同光照环境下的变化规律。结果表明:大棚辣椒较遮阴辣椒的最大净光合速率(Pnmax)和蒸腾速率(Tr)均有所下降;而大棚辣椒的最大瞬时水分利用效率(WUEinstmax)大于遮阴辣椒,其对应的饱和光强(Iinstsat)要小于遮阴辣椒,但不存在显著差异(P>0.05)。此外,研究结果还揭示,两种光环境下辣椒净光合速率达到最大时的饱和光强(Isat)与瞬时水分利用效率达到最大时的饱和光强(Iinstsat)之间存在显著差异(P<0.05),且前者的饱和光强大于后者的饱和光强,表明这种光照条件下辣椒的光合作用和瞬时水分利用效率对光的响应发生过程并不同步。
    施肥制度对水稻土壤nosZ型反硝化细菌群落的影响
    王培欣,杨亚东,王占海,曾昭海
    2019, 38(7):  2072-2079. 
    摘要 ( 492 )   PDF (582KB) ( 210 )  
    由含氧化亚氮还原酶(NOS)的反硝化细菌驱动的氧化亚氮(N2O)还原成氮气(N2)的过程是N2O排放的重要调控途径。为探明施肥对稻田土壤nosZ型反硝化细菌群落的影响,采用荧光定量PCR和高通量测序等方法,研究了湖南省宁乡县长达30年的定位试验条件下4种施肥制度\[不施肥(CK)、化肥(CF)、70%化肥+30%有机肥(CFM1)和40%化肥+60%有机肥(CFM2)\]对水稻土壤nosZ型反硝化细菌数量和群落结构的影响。结果表明:不同施肥处理nosZ基因丰度为2.14×108~6.09×108 copies·g-1干土,施肥处理nosZ基因拷贝数比对照低47.3%~64.8%(P<0.05),但不同有机肥配施比例处理间nosZ基因拷贝数差异不显著;变形菌门是优势门水平类群,占总序列的60.2%~77.5%;Bacteria_unclassified、Proteobacteria_unclassified、Betaproteobacteria_unclassified和根瘤菌目为优势目水平类群,占总序列的93.6%~95.9%。施肥显著降低了Proteobacteria_unclassified的相对丰度(P<0.01),但显著提高了根瘤菌目、environmental_samples和红环菌目的相对丰度(P<0.05);施肥显著改变nosZ型反硝化细菌的群落结构,但有机肥配施比例对其影响较弱;除碳氮比外,其他土壤理化性质均显著影响nosZ型反硝化细菌的数量和群落结构,其中,硝态氮和土壤pH是驱动nosZ型反硝化细菌群落变化的主要因子;施肥显著影响nosZ型反硝化细菌数量和群落结构,有机肥配施比例对nosZ型反硝化细菌群落的影响较弱,研究结果为进一步阐述施肥制度对土壤反硝化微生物的影响提供依据。
    柏木根系分泌物对盆栽香椿土壤养分和酶活性的影响
    易艳灵,吴丽英,杨倩,任永胜,刘海,李贤伟,范川
    2019, 38(7):  2080-2086. 
    摘要 ( 436 )   PDF (647KB) ( 211 )  
    为了研究柏木与香椿混交时柏木根系分泌物对土壤养分和酶活性的影响,试验采用盆栽法进行,将土培法收集的柏木根系分泌物按月施加到香椿苗盆栽土壤中,设4个处理:G1、G2、G3和G4,分别为1株、2株、4株和8株柏木根际土提取液,同时设置空白处理CK。处理1年后测定种植香椿的土壤(简称:香椿土壤)养分含量和酶活性。结果表明:柏木根系分泌物对香椿土壤全N、全P、全K含量影响不显著(P>0.05);但显著增加了土壤碱解N、有效P和速效K含量(P<0.05),且随施加浓度的增加,碱解N含量、有效P和速效K含量也增加,而G3与G4处理差异不显著(P>0.05);添加根系分泌物后,香椿土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性增强,且随根系分泌物施加浓度的增加,土壤酶活性递增;相关分析显示,4种酶的活性与土壤碱解N、有效P和速效K及土壤pH值均呈极显著相关(P<0.01),但与全N、全P、全K不相关(P>0.05);4种酶相互之间存在极显著正相关(P<0.01);不同施加浓度的柏木根系分泌物均能提高碱解N、有效P、速效K含量,增强土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,从而直接或间接影响土壤养分的有效性。综合分析得出,以4株柏木根系分泌物的促进效果较好,柏木与香椿的混交比例为4∶1能较好地改善土壤环境。
    伊犁河谷不同类型湿地土壤活性有机碳组分及其含量差异
    崔东,闫俊杰,刘海军,陈晨
    2019, 38(7):  2087-2093. 
    摘要 ( 630 )   PDF (963KB) ( 250 )  
    土壤活性有机碳对环境变化反应敏感,为探讨伊犁河谷不同类型湿地土壤活性有机碳组分含量及其影响因素,本研究以伊犁河谷常年水淹的芦苇湿地、极少水淹的雀稗湿地以及季节性水淹的拂子茅湿地为对象,测定0~40 cm土层内土壤易氧化有机碳(EOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)的含量,分析不同类型湿地EOC、DOC和MBC之间的相关性及其与土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶)、土壤养分(铵态氮、全磷)和土壤有机碳(SOC)之间的关系。结果表明:3种不同类型湿地土壤活性有机碳组分在0~40 cm土层内的垂直分异规律一致,均随土壤剖面的加深而递减,而土壤MBC、EOC和DOC含量差异性显著(P<0.05),其中芦苇湿地的土壤MBC、EOC和DOC含量均最低;3种类型湿地中,MBC、EOC和DOC所占SOC的比例分别在4.33%~18.02%、28.85%~66.06%、0.73%~1.36%;除DOC所占SOC比例在0~40 cm土层内呈现先增大后减小规律外,MBC和EOC占SOC比例未呈现一致的变化规律;3种土壤活性有机碳组分所占土壤有机碳的比例以EOC所占比例最大,DOC所占比例最小;MBC、EOC占SOC的比例均以雀稗湿地最高,DOC所占比例以拂子茅湿地最高,而芦苇湿地MBC、EOC和DOC比例均较低;3种类型湿地MBC、EOC和DOC彼此之间相关性均达到显著水平,DOC与土壤全磷相关性不显著,而3种土壤活性有机碳组分与土壤养分、土壤酶活性相关性均达到显著水平。本研究表明,土壤酶活性和土壤养分是影响土壤活性有机碳含量的重要因子。
    木麻黄对土壤重金属的生长响应及积累特征
    李晓刚,康希睿,蔡泽宇,张涵丹,张建锋,何贵平,陈光才
    2019, 38(7):  2094-2101. 
    摘要 ( 454 )   PDF (910KB) ( 342 )  
    为了考察沿海防护林重要树种木麻黄对土壤重金属的耐性及修复潜力,比较了5个较耐寒木麻黄无性系(S13、S44、S48、S60和S80)1年生扦插苗在重金属Cu、Cd、Pb和Mn复合污染土壤中的生长表现、重金属积累和分配特征。土壤重金属设置为对照组(CK)、低浓度组(T1)、中浓度组(T2)和高浓度组(T3)等4个水平。结果表明:5个木麻黄无性系在不同处理组均维持了正常生长,不同无性系的表现有差异,与CK相比,T1、T2和T3显著促进了木麻黄无性系S13、S44的生长,但对S48、S60和S80的生长无显著影响;T3显著抑制了S13和S44根瘤数,而对S80则无显著影响,说明5个木麻黄无性系对重金属复合污染表现出较高耐性;木麻黄对重金属的吸收量随着土壤重金属浓度升高而增大;木麻黄对重金属的分配因重金属种类而不同,如Mn的含量为叶状小枝(小枝)>茎>根,各处理的转运系数均大于1,表明木麻黄具有较强的Mn转运能力,能把较多Mn从根部转运到地上部,地上部的Mn超过总积累量86%;Cu、Cd和Pb的含量为根>茎>小枝,表明木麻黄能把较多的Cu、Cd和Pb固定在根部,但地上部的重金属积累量超过了总积累量的50%;T3处理下,5个木麻黄无性系的重金属综合生物富集指数(CBCI)无明显差异,表明5个木麻黄无性系对重金属积累能力接近;综合生物量和CBCI表现,木麻黄无性系S13和S44对污染土壤具有较强的重金属修复能力;木麻黄对重金属Cu、Cd、Pb和Mn具有较强的耐性和较为突出的积累能力,对于重金属污染土壤尤其是Mn污染土壤的植物修复具有较大应用潜力。
    天津市武清区农田土壤和蔬菜中重金属污染特征及来源解析
    彭皓,马杰,马玉玲,陈雅丽
    2019, 38(7):  2102-2112. 
    摘要 ( 498 )   PDF (1147KB) ( 167 )  
    为评价中国北方典型农田土壤和蔬菜重金属污染特征,从天津市武清区分别采集45个农田表层土壤及对应的叶类蔬菜、32个农用畜禽粪便样品和4组土壤剖面,测定了Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn共6种重金属的含量和形态,〖JP2〗并利用相关性分析和主成分分析判断土壤中重金属污染的可能来源。结果表明:表层土壤6种重金属的累积程度依次为Cd>Cr>〖JP〗Cu>Zn>Pb>Ni,其中26.7%的Cd超过了土壤环境质量二级标准(GB 15618—2018);叶类蔬菜根部存在重金属累积(尤其是Cd),但蔬菜叶片中并不存在重金属超标;研究区所施用的畜禽粪便中Cd的超标率为16%(参照NY 525—2012),其长期施用会造成表层土壤中重金属的累积;同时,表层土壤中高的可交换态Cd、Cu和Zn会增加作物吸收土壤中重金属的风险,是造成当地叶类蔬菜根部和叶片中重金属累积的原因之一。结合主成分分析结果:Cr和Ni主要来自于成土母质;Zn主要受农业活动影响,如畜禽粪便的施用;Cd和Pb主要受工业活动影响;Cu为复合污染,受工业和农业活动共同影响。综上所述,研究区土壤和畜禽粪便中存在Cd超标现象,虽然目前蔬菜叶片中重金属未超标,但应该注意控制或减少农业和工业污染对蔬菜地重金属的影响,以确保农田土壤和蔬菜的安全。
    同域分布的两种有尾类的产卵生境
    王恒,韩雷,赵文阁,刘鹏
    2019, 38(7):  2113-2119. 
    摘要 ( 393 )   PDF (2990KB) ( 199 )  
    2018年4—5月,采用直接观察方法,对长白山地区同域分布的极北鲵(Salamandrella keyserlingii)和东北小鲵(Hynobius leechii)的产卵时间、卵袋附着物、产卵场和产卵位点的生境因子进行调查。结果表明:两种有尾类在产卵时间和产卵场空间分布上存在重叠,海拔可能是导致这两种有尾类单独或共存分布的重要因素;极北鲵卵袋的附着物主要为水草,占66.15%,而东北小鲵卵袋的附着物主要为枯枝,占71.60%;两种有尾类的产卵场生境无显著差异,但在产卵位点的产卵深度、水温和水面杂物盖度等微生境方面存在显著差异,极北鲵选择在产卵深度较浅、水温较高、水面杂物盖度较大的地方产卵,东北小鲵选择在产卵深度较深、水温较低、水面杂物盖度较小的地方产卵。由此可知,产卵位点的生境分离是这两种同域分布的有尾类共存的主要原因。
    海陆蛙繁殖期鸣声特征和鸣叫节律
    王同亮,贾乐乐,翟晓飞,汪继超
    2019, 38(7):  2120-2125. 
    摘要 ( 469 )   PDF (1199KB) ( 658 )  
    声音是动物信息传递的重要媒介之一,分析鸣声特征有利于理解蛙类的信息传递。受环境选择压力的影响,蛙类鸣叫行为节律具有物种差异性。为研究栖息在咸水-半咸水生境中的海陆蛙(Fejervarya cancrivora)的鸣声特征及鸣叫节律,2017年6—10月,采用录音机和指向性话筒在野外录制了24只海陆蛙的鸣声;通过悬挂录音笔和自动温湿度记录仪分析了鸣叫节律及其与环境温度和相对湿度的关系。结果表明:海陆蛙的鸣声由基本音、基本音的组合音和多音节鸣声组成,且具有调频现象;鸣叫行为开始于每天20:00—21:00,翌日5:00—6:00结束,鸣叫高峰期为2:00—4:00;鸣声数量与环境温度及相对湿度均无显著相关性(P>0.05),每天当温度升高时(5:00—6:00),鸣叫行为结束;海陆蛙可能通过改变鸣声类型和调频的策略增加鸣声的复杂性,提高信息传递效率;该物种的鸣叫行为具有一定的日节律性,属于整晚鸣叫型;海陆蛙鸣叫行为开始和结束的时间可能受环境温度的影响,较高的相对湿度有利于声音的传播。
    浙南近海虾类优势种及其生态位
    陈伟峰,叶深,余玥,彭欣,陈少波
    2019, 38(7):  2126-2132. 
    摘要 ( 381 )   PDF (646KB) ( 175 )  
    根据2015年11月(秋季)、2016年2月(冬季)、2016年5月(春季)和2016年8月(夏季)对浙南近海进行4个航次的底拖网调查资料,运用相对重要性指数、生态位宽度、生态位重叠等指标,结合典范对应分析(CCA)对该海域虾类优势种及其生态位进行分析。结果表明:研究海域共有虾类优势种12种,隶属于5科,9属;优势种空间、时间和时空等生态位宽度范围分别为0.98~6.16、0.16~1.34和0.45~7.64;中华管鞭虾利用生境资源的能力最强,鲜明鼓虾最弱;日本鼓虾与鲜明鼓虾的生态位重叠值最大,表明两者对资源的利用具有相似性;作为中上层浮游性种类的中国毛虾和河口洄游性的周氏新对虾,两者分别在空间和时间维度上与其他种类产生生态位分化;影响该海区优势种虾类分布的主要环境因子是水体中的有机物、叶绿素a和悬浮物,这与虾类的摄食习性有关;温度对群落的影响较小,因为广温广盐种在优势种组成中占优势;中国毛虾和鲜明鼓虾作为广温低盐生态类群,受盐度的影响较大。
    恒温与变温对不同生活史阶段斑马鱼热耐受性的影响
    王国强,夏继刚
    2019, 38(7):  2133-2137. 
    摘要 ( 396 )   PDF (458KB) ( 148 )  
    为了探究恒温与变温以及生活史阶段对斑马鱼(Danio rerio)热耐受性的影响,将新孵出的斑马鱼仔鱼、幼鱼以及性成熟雌鱼与雄鱼分别于恒温(28 ℃)和变温(26~30 ℃)条件下驯养2周,之后,采用临界温度法测定不同温度驯化下仔鱼、幼鱼以及雌鱼和雄鱼的临界高温CTmax、致死高温LTmax、临界低温CTmin、致死低温LTmin等热耐受性参数。结果表明:驯化温度、生活史阶段以及二者交互作用对CTmaxLTmaxCTminLTmin均影响显著(P<0.05),驯化温度和性别对斑马鱼成鱼的热忍耐参数无显著性影响(P> 0.05);仔鱼的热耐受性较差,低于幼鱼和成鱼,表现为CTmaxLTmax低而CTminLTmin高,这可能主要与不同生活史阶段实验鱼的生活习性及其栖息环境有关;变温对幼鱼和成鱼热耐受性无显著影响,但导致仔鱼体长增加、热忍耐范围变窄,提示仔鱼生长和热耐受性可能存在权衡。
    “两屏三带”生态系统格局变化及其影响因素
    王晓峰,勒斯木初,张明明
    2019, 38(7):  2138-2148. 
    摘要 ( 775 )   PDF (3975KB) ( 398 )  
    “两屏三带”生态屏障区是国家生态安全战略格局的重要组成部分,深入认识和探讨屏障区生态系统类型时空分布和转化机理对屏障区可持续发展,建设生态文明具有深远意义。基于2000年、2005年、2010年和2015年土地利用数据,运用生态系统格局变化分析方法、土地转移矩阵、PNTIL模型、地理探测器等模型,综合分析2000—2015年屏障区生态系统类型时空演变特征,探讨生态系统正向/逆向转化的影响因素。结果表明:2000—2015年生态系统变化过程中城市扩张、农用地变化现象最为显著;屏障区生态系统逆向转化率略高于正向转化率;屏障区生态系统逆向转化具有明显的人口发展、经济发展和工业发展指向,自然环境因素对生态系统正向转化的影响力明显大于社会经济要素;社会经济要素与生态系统逆向转化呈显著正相关,但与正向转化率之间不存在明显的相关关系。自然环境要素作为生态系统变化的“天然约束力”,对生态系统正向/逆向转化有显著的相关性。
    福州主城区绿色空间演化的热环境效应差异
    陈燕红,蔡芫镔
    2019, 38(7):  2149-2158. 
    摘要 ( 288 )   PDF (5382KB) ( 209 )  
    以福州主城区为研究对象,从时间和空间尺度两方面,基于Landsat遥感数据提取了土地利用类型,并在此基础上反演了地表温度,分析了城市化进程中城市绿色空间演化所引起的地表热环境效应特征。结果表明:1993—2013年,福州市的土地利用/覆盖发生显著变化,城市绿色空间(林/草地、水体和湿地)面积减少,建设用地面积大幅度增加;不同土地利用类型的地表温度具有显著差异,建设用地和裸地对研究区的地表增温有正贡献,绿色空间表现为负贡献;不同绿色空间类型的降温差异明显,表现为水体>湿地>林/草地;不同绿色空间的演化过程产生了多样化的温度效应格局,绿色空间损失区引起的温差最为显著,交换区和扩张区引起的温差略高于不变区域;通过温度植被指数的模型构建,定量评估了不同绿色空间类型的演化方向与演化效应的关系。研究结果可加深对不同绿色空间类型对城市热岛效应缓解作用的认识,为河流沿岸城市不同的绿色空间保育提供有益借鉴。
    祁连山张掖段水电开发对区域生态环境的影响
    桂娟,高海宁,李宗省,邹海明,袁瑞丰
    2019, 38(7):  2159-2166. 
    摘要 ( 409 )   PDF (1445KB) ( 181 )  
    2017年7月26日—8月13日,通过实地调研、样方调查、河水和土壤样品分析等方法,评估了祁连山张掖段水电站建设时间、占地面积、水电开发对水质、土壤及生态流量的影响。结果表明:祁连山自然保护区张掖段内水电站建设主要集中在2000—2008年;依据2017年统计数据计算26座水电站总占地面积为798.35 hm2,占祁连山张掖段面积(188×104 hm2)的0.042%,水电工程占地面积较小;祁连山张掖段水电站建设区域内植被盖度、生物量比原生植被分别低27.14%和236.8 g·m-2;水电站建设区域内水质、土壤状况良好,水电开发对水质、土壤的影响较小;2017年前祁连山张掖段水电开发导致生态水量下降并形成了156.76 km的减水河段。
    秦岭地区土壤侵蚀时空变化及景观格局
    郭思琪,韩磊,赵永华,员学锋,王达,李蕴琪
    2019, 38(7):  2167-2176. 
    摘要 ( 471 )   PDF (3995KB) ( 190 )  
    土壤侵蚀是制约秦岭地区可持续发展的重要因素,为了解秦岭地区的土壤侵蚀状况及景观格局的变化,基于2005年、2010年和2015年遥感解译结果,采用通用土壤侵蚀方程RUSLE计算各年的土壤侵蚀量,分析研究区土壤侵蚀的时空变化特征,量化秦岭地区5个流域的土壤侵蚀状况,探讨土壤侵蚀与土地利用及地形因子之间的关系,并对研究区土壤侵蚀景观格局变化进行分析。结果表明:2005—2015年秦岭地区土壤侵蚀强度及面积均有明显改善,2005年和2015年总侵蚀量分别为0.90×108和0.33×108 t,减少了63.33%;研究区内土壤侵蚀在空间上呈现由西向东、由南至北减弱的特征;位于研究区西部的嘉陵江流域土壤侵蚀最为严重,其2005年、2010年和2015年土壤侵蚀模数分别为3872.80、1454.31和1461.91 t·km-2·a-1;土壤侵蚀模数与坡度、高程等地形因子呈正相关,具有明显的时空变化特征;区内不同土地利用类型的土壤侵蚀均有减弱的趋势,其中未利用土地土壤侵蚀的降低最为明显;秦岭地区的整体侵蚀景观破碎化程度有所降低,斑块总数减少,破碎度指数变小,景观异质性降低,人类活动对秦岭地区景观的干扰随时间而减弱,生态环境向良性方向发展。
    基于三维生态足迹扩展模型的浙江省自然资本动态评估
    晋雪茹,李晓贤,张洪铭,张楠郁,冯喆
    2019, 38(7):  2177-2183. 
    摘要 ( 294 )   PDF (680KB) ( 275 )  
    自然资本是人类生存的基本条件,也是可持续发展的基础,受到社会各界广泛关注。本文采用三维生态足迹扩展模型对浙江省2000年、2004年、2008年、2012年和2016年的生态足迹广度、深度及生态承载力进行估算,反映自然资本的动态变化。结果表明:2000—2016年,浙江省的人均生态足迹广度呈先增后减的趋势,2012年达到峰值2.7950 hm2·cap-1,浙江省处于严重的生态赤字状态;在区域自然资源供需矛盾日益突出的趋势下,2012—2016年,浙江省的足迹深度由8.2144下降至8.1696,这提供了通过开发节能技术,寻求新型替代能源来减缓生态压力的发展思路;浙江省自然资本透支主要在耕地和草地两种生态生产性土地上,且二者存量的消耗总体上呈持续增大的趋势。本研究结果可以丰富自然资本评价方法,为加快生态文明体制改革、建设美丽中国提供参考。
    陇中黄土丘陵区乡镇尺度林地转型时空分异:生态建设工程的效用
    巩杰,李红瑛,曹二佳,张金茜,柳冬青,马学成
    2019, 38(7):  2184-2190. 
    摘要 ( 332 )   PDF (1918KB) ( 184 )  
    基于GIS技术及定西市安定区1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期Landsat遥感影像解译数据,开展乡镇尺度的林地转型来源、幅度、速度和转型时空分异特征研究,并探讨林地变化形式。结果表明:1995—2015年,林地转型数量处于增加态势,草地和耕地是主要来源;1995—2015年林地转型幅度和转型速度均呈先减后增趋势;整个研究时段内,林地转型空间分布有所差异,乡镇林地面积转型各不相同;林地转型变化随着坡度增加而不同,林地净转换量和转型幅度均先升后降,而转型速度与其相反,林地转型主要发生在坡度15°以上区域。
    综述与专论
    森林生态系统水文调节功能及机制研究进展
    韩春,陈宁,孙杉,赵长明
    2019, 38(7):  2191-2199. 
    摘要 ( 588 )   PDF (579KB) ( 350 )  
    本研究从森林生态系统的水文过程出发,介绍了其相关概念及发展史,总结了目前森林生态水文学的研究成果,对森林生态系统不同界面层(林冠层、枯落物层及土壤层)的水文过程、影响因素及生态水文模型等方面的国内外研究进展进行了系统的阐述,同时也对森林生态系统的水土保持、水质净化和物质循环过程进行了归纳和总结。目前的研究还需要从以下几方面加以深入:(1)森林生态系统不同界面层(林冠层、枯落物层及土壤层)功能性状与环境因子对流域水分储蓄、循环、入渗与产流过程的影响及其机理;(2)森林生态系统水土保持、水质净化、元素循环三者之间耦合机制方面的研究;(3)森林生态系统的水文过程与能量流动、物质循环之间的相互关系;(4)在时间尺度和流域尺度上研究森林生态系统生态水文过程的变化情况。因此,今后的研究应加强对森林生态系统多学科、多尺度的综合研究,同时要结合现代高新技术方法来研究不同植被类型的功能性状对水文过程的影响及其机制,为森林生态系统的管理提供科学依据。
    现代分子生物技术在湖泊沉积物古DNA研究中的应用
    严东娜,徐海,侯卫国
    2019, 38(7):  2200-2209. 
    摘要 ( 612 )   PDF (975KB) ( 288 )  
    分子生物学技术的发展,为从分子生物学角度探讨湖泊生态系统演化提供了一个新窗口。依据湖泊沉积物中古DNA研究,从古微生物、动植物群落结构组成及数量变化等方面开展研究,可进一步反演湖泊及周边的气候环境变化,探讨生物与气候、人类活动之间的关系。本文首先介绍了湖泊沉积物中古DNA来源、保存特点以及提取方法,其次比较分析了现代分子生物技术在湖泊沉积物古DNA中的应用特点,并阐述了湖泊沉积物古DNA在重建古气候、古生态以及人类活动对古环境影响方面的应用,最后对目前湖泊沉积物古DNA研究方法存在的一些问题进行了总结。
    岩溶区植物生态适应性研究进展
    倪隆康,顾大形,何文,黄玉清,陈中义
    2019, 38(7):  2210-2217. 
    摘要 ( 640 )   PDF (566KB) ( 407 )  
    对岩溶植物在强光高温、干旱、土壤养分和生境异质性等岩溶典型环境下适应性的相关研究进行了综述。结果发现:强光高温和地质性干旱迫使植物改变自身生理结构和形态结构来应对岩溶环境所带来的损伤;特殊的土壤性质也使岩溶植物进化出较强的生化调节功能;空间异质性与植物功能性状的关系是近些年来国内研究的热点。目前在岩溶植物适应特殊生境方面研究有较大进展,但在研究广度上存在不足,应加强群落演替与不同功能性状间关系等方面的研究,为岩溶区生态恢复治理提供依据。
    秦岭北麓生态问题及土壤修复研究进展
    周煜杰,赵永华,李宛莹
    2019, 38(7):  2218-2227. 
    摘要 ( 704 )   PDF (652KB) ( 320 )  
    秦岭是中国生态保护的重点区域之一,其生物种类繁多,环境意义重大。秦岭北麓(西安段)作为秦岭重要组成部分,关乎着西安市生态环境状况和经济发展质量,但就实际情况来看,其生态环境相对脆弱,治理难度较大。特殊的地理位置、过度的矿物开发、不合理的景区规划、违规建设私人别墅、生活垃圾排放随意等导致的一系列土壤污染问题,造成秦岭北麓生态环境严重破坏。针对秦岭北麓污染类型多样、污染程度不一等生态问题,应当运用遥感监测等技术手段深入调研,来推进污损土地修复与评价工作,从而实现秦岭北麓的土地资源合理利用、土壤质量进一步提升;根据不同的土壤性状及污染状况,利用物理化学、生物、新兴土壤修复技术,集中在污染来源、污染程度等方面不断实践并建立有效的修复体系,并进行长期动态监测。此外,通过土地科技创新、微生物与微量元素标准研究、土地科学与工程理论研究,建立生态保护标准体系和制定秦岭北麓生态红线,配合政府自我规范和完善,从而实现土地资源分类治理、土壤质量修复完善、环境优化管理,多方面多维度多层次地指导秦岭北麓生态环境恢复工作,为秦岭北麓的生态建设提供符合实际的具有可操作性的对策。
    陕北榆林毛乌素沙地大规模土地整治开发的生态环境问题及其对策
    石辉,刘秀花,陈占飞,苏泓宇
    2019, 38(7):  2228-2235. 
    摘要 ( 633 )   PDF (649KB) ( 314 )  
    土地整治开发是中国实现耕地占补平衡的重要举措,陕北榆林毛乌素沙地的土地整治开发为陕西全省耕地总量动态平衡做出了贡献。但毛乌素沙地地处生态脆弱区,大规模的土地整治开发有可能导致严重的环境问题。通过对毛乌素沙地土地整治开发项目的调查,发现陕北榆林毛乌素沙地中土地开发面积近10000 hm2,这种大规模的土地整治开发导致了部分地区地下水位下降,地下水铵态氮、硝态氮和亚硝态氮超标;整治开发的土地缺乏防护林的保护和有效覆盖,有重新沙化的风险。针对陕北榆林毛乌素沙地的自然特点和土地整治开发现状,建议降低土地开发强度、加大土地整理力度。强化土地整治规划的环境影响评价,从规划层面了解该区域土地开发整理的潜力,从宏观上解决其存在的环境问题;对已开发的土地进行环境影响后评价,总结经验教训。在土地整治开发过程中,需要优化土地整治开发模式,提升区域生态系统整体服务功能;合理开采地下水,维护水文生态安全。
    方法与技术
    多源数据融合的实景三维建模在土地整治中的应用
    田鸽,韩磊,赵永华
    2019, 38(7):  2236-2242. 
    摘要 ( 552 )   PDF (1958KB) ( 347 )  
    进入21世纪以来,在生态文明建设背景下,中国的土地整治项目迅速发展。同时,随着近几年无人机的高速发展,倾斜摄影测量技术逐渐走进人们视野,并被广泛应用在土地整治项目中。基于多源数据融合的方法,利用无人机搭载多镜头相机,从各个角度拍摄建筑物,能快速高效地还原出建筑物顶部以及立面形态,模型效果更为精细,可为土地整治工程提供基础地理数据,并应用在土地整治项目的规划、设计、施工等全过程。本文将多源数据融合的实景三维建模技术引入土地整治中,提出了相关解决方案和技术流程,并对实景三维模型在土地整治方面的应用做了介绍。
    竖管灌水器技术参数对土壤水分入渗特性的影响
    何靖,白丹
    2019, 38(7):  2243-2248. 
    摘要 ( 294 )   PDF (663KB) ( 272 )  
    地下灌溉竖管灌水技术是一种新型的灌水技术。研究压力水头和竖管直径对砂质壤土地下灌溉竖管入渗特性的影响,对研究竖管地下灌溉管网系统水力特性具有重要意义。采用竖管灌水器入渗试验装置,分别测定了不同时刻粉质壤土在0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 m压力水头,以及竖管直径为4、8、12和16 mm条件下累积入渗量的变化过程。结果表明:压力水头对累积入渗量影响较大,随入渗时间延长,其影响程度减弱;竖管直径与累积入渗量呈显著的正相关关系,但随着管径的增大,对累积入渗量的影响程度减小;对构建的经验公式进行T检验、F检验和相关性系数R检验,表明压力水头和竖管管径对累积入渗量有显著性影响;压力水头、竖管直径作用下累积入渗量的试验值与经验公式计算值的相关系数分别为0.997和0.998,表明其能够较好地反映累积入渗量和影响因素之间的关系。研究结果对地下灌溉竖管入渗的进一步研究有一定的借鉴意义。
    基于改进后相对湿润度指数的山西省气象干旱时空特征
    李娜,霍治国,钱锦霞,肖晶晶,周晓宇
    2019, 38(7):  2249-2257. 
    摘要 ( 420 )   PDF (1781KB) ( 248 )  
    基于山西省境内较为均匀分布的70个地面气象观测站57 a(1960-2016年)的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料,选用国家标准中相对湿润度指数(M),在其基础上构建了改进的相对湿润度指数(M10i)作为干旱指标,以年、季为时间尺度,研究山西省干旱频率和强度的空间分布特征,并分析干旱频率和强度的年际变化规律。结果表明:改进的相对湿润度指数可很好地表征出典型干旱年;从57 a的资料来看,山西干旱程度总体呈现加重的趋势;对比各年代干旱程度,以20世纪60年代干旱最轻,80年代和90年代干旱最为严重,90年代之后又呈现逐年代减轻的趋势;山西省干旱强度呈北高南低的分布,北部大部、太原中部干旱强度最强;冬季、春季干旱强度明显高于夏季和秋季;山西省历年特旱的频率明显高于其他等级的干旱,重旱频率略高于轻旱和中旱的频率;大多数年份,山西省冬季总干旱频率最高,春季次高,秋季较低,夏季最低。
    同化遥感信息与WheatSM模型的冬小麦估产
    李颖,陈怀亮,田宏伟,余卫东
    2019, 38(7):  2258-2264. 
    摘要 ( 477 )   PDF (2295KB) ( 240 )  
    小麦生长模型WheatSM是针对中国不同冬小麦品种类型研发的,已在科研和业务中得到应用。将遥感信息与作物生长模型耦合,进行区域大范围作物长势监测与估产具有重要的应用价值。以位于中国冬小麦主产区的河南省鹤壁市为研究区,分别利用SCE-UA优化同化法和EnKF同化法,将经优化重建的2013—2017年MODIS LAI时间序列数据和小麦生长模型WheatSM进行耦合,在站点和区域两种尺度开展冬小麦估产研究。结果表明:单站点运行时,在小麦模型参数严格标定的前提下,引入本身带有不确定性的遥感数据,并不能提高模型模拟结果的精度;遥感观测数据的质量对EnKF算法同化结果的影响大于对SCE-UA优化算法同化结果的影响;在区域尺度运行时,SCE-UA优化同化和EnKF同化模拟单产精度较同化前均有明显提高,分县模拟单产与统计单产相比,RMSE由2036.0 kg·hm-2分别降低到1641.6 kg·hm-2和1587.7 kg·hm-2,分别降低19.4%和22.0%,且EnKF同化法的运行效率显著优于SCE-UA优化同化法。研究结果可为WheatSM小麦生长模型与遥感信息同化策略的选择提供依据。
    基于气象因子的赣南脐橙气候品质指标评价模型
    谢远玉,王培娟,朱凌金,陈星,黄莹
    2019, 38(7):  2265-2274. 
    摘要 ( 524 )   PDF (1162KB) ( 222 )  
    基于江西省赣州市11个脐橙主产县2008—2011年脐橙品质和气象数据,采用相关普查、逐步回归和主成分回归分析等方法筛选影响脐橙品质的关键气象因子,建立脐橙气候品质指标评价模型。结果表明:6—11月的温度、日照、降水是影响脐橙品质形成的关键气象因子;可溶性固形物与9—10月平均气温、10月气温日较差和日照呈极显著正相关,与10月降水量呈极显著负相关;VC含量与10月最高气温、日照、气温日较差呈显著正相关;可食率与10月气温日较差、7—10月最高气温和8—10月日照呈显著负相关;总酸含量与10—11月平均气温、10月最低气温、7—10月降水量呈显著负相关;单果重与6—11月平均气温、6—7月最高气温和10月降水量呈显著正相关;分别建立了基于气象因子的可溶性固形物、总酸、固酸比、VC、可食率、单果重等6个脐橙品质指标的评价模型,模型验证结果表明,各品质指标模拟的平均相对误差均小于12%,其中可溶性固形物和可食率的平均相对误差小于5%。
    浙江省稻曲病发生气象等级预报技术
    王治海,孟仲,金志凤,谢子正,黄世文,杨波,季丹丹
    2019, 38(7):  2275-2282. 
    摘要 ( 334 )   PDF (1152KB) ( 253 )  
    开展稻曲病气象等级预报技术研究对提高水稻病害防控能力具有重要意义。基于浙江省稻曲病大田调查资料、71个常规自动气象站和2259个区域自动气象站的观测数据,以及最优化集成释用(OCF)精细化数值预报产品,应用加权指数求和法和GIS唯一值渲染技术,建立了稻曲病促病气象指数模型和气象等级动态预报方法。结果表明:促病气象指数模型回代检验准确率达87.5%,模拟效果较好;稻曲病气象等级逐日动态预报时效8 d,空间分辨率为乡镇单元;2018年8月21日稻曲病预报结果在全省11个地区的检验准确率达90.9%,气象等级与实际病情基本一致。研究成果可为农作物病害精细化定量化的监测预报服务提供气象科技支撑。