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    2020年 第39卷 第9期    刊出日期:2020-09-10
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    2020, 39(9):  0. 
    摘要 ( 35 )   PDF (481KB) ( 39 )  
    研究报告
    隆宝滩保护区不同生态系统CH4和CO2通量差异及其影响因素
    何方杰, 韩辉邦, 马学谦, 张劲松, 孙守家
    2020, 39(9):  2821-2831.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.004
    摘要 ( 107 )   PDF (1972KB) ( 92 )  
    以位于青藏高原中部的隆宝滩自然保护区为对象,在2017—2018年生长季节使用便携式温室气体分析仪对高寒草地、沼泽化草甸和高寒沼泽的CH4和CO2通量进行原位观测,结合环境因子确定不同生态系统的CH4和CO2通量差异及其影响因素。结果表明,2个生长季节中沼泽化草甸和高寒沼泽排放CH4,峰值出现在7—9月,高寒草地吸收CH4,峰值出现在8月,沼泽化草甸和高寒沼泽CH4通量与高寒草地差异显著(P<0.05)。3种生态系统的CO2通量均为正值,峰值出现在6—8月,高寒草地CO2通量年均值最大,高寒沼泽最小,二者差异显著(P<0.05)。统计显示,高寒草地和高寒沼泽CO2与CH4通量之间呈极显著负相关(P<0.01),而在沼泽化草甸中二者呈显著正相关(P=0.02)。CH4、CO2与环境因子关系的主成分分析结果显示,第1主成分是土壤因子,第2主成分是生物因子,第3主成分是温度因子。逐步回归结果显示,土壤温度是影响月尺度CH4通量的关键因子,土壤温度和湿度是影响月尺度CO2通量的关键因子。Pearson相关分析表明,3种生态系统的CO2通量均与土温呈极显著正相关(P<0.01),与土壤水分呈显著负相关(P<0.05),CH4通量则与土壤水分呈极显著正相关(P<0.01)。受温度、土壤水分以及土壤有机质和氮等因素影响,高寒草地、沼泽化草甸和高寒沼泽CH4和CO2通量存在明显的异质性。因此,在估算青藏高原CH4和CO2排放时,需考虑不同生态系统碳排放的差异。
    东北地区落叶松新鲜针叶凋落物碳氮磷化学计量特征对环境变化的响应
    李汶倬, 高扬, 杨柳, 蒋治岩, 王秀伟
    2020, 39(9):  2832-2841.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.021
    摘要 ( 80 )   PDF (794KB) ( 78 )  
    为了解新鲜叶凋落物碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征对生长季环境因子变化的响应规律,揭示落叶松人工林生态系统养分循环过程,本研究以东北地区4个不同纬度地点的落叶松人工林新鲜针叶凋落物为对象,分析了针叶凋落物C、N和P含量与生长季累积温度、累积降水量和土壤养分累计变化量的关系。结果表明:4个地点间落叶松针叶凋落物C、N和P含量变化范围分别为429~497、7.94~16.27和1.04~2.49 mg·g-1。随生长季累积温度升高,落叶松针叶凋落物C、N含量升高,P含量降低,C∶P和N∶P升高;随生长季累积降水量增加,落叶松针叶凋落物C、N含量降低,C∶N升高,C∶P和N∶P降低。凉水、帽儿山、露水河和草河口生长季土壤全氮变化量分别为(-0.84±0.27)、(-0.42±0.07)、(0.04±0.01)和(1.44±0.01) g·kg-1,土壤全磷变化量分别为(0.98±0.04)、(-0.24±0.05)、(-0.30±0.06)和(-0.95±0.05) g·kg-1。4个地点的人工林中,落叶松普遍受到N限制,生长季累积温度较高的地点落叶松受到N限制的程度较低,累积降水量越多落叶松越容易受到N限制。在N限制得到缓解或程度较低的地点,落叶松针叶凋落物的C含量更高,P的利用效率也相应提高。因此,在东北地区落叶松人工林的经营过程中,应考虑生长季温度和降水量的变化,并关注土壤与落叶松N含量的动态变化,及时调整养分管理措施,保证落叶松正常生长。
    氮添加和升温对杉木林凋落物分解及碳氮磷化学计量特征的影响
    王书丽, 黄立君, 袁希, 王建伟, 刘少敏, 方向民, 胡小飞, 郭晓敏, 张令
    2020, 39(9):  2842-2850.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.016
    摘要 ( 84 )   PDF (1579KB) ( 94 )  
    通过研究氮(N)添加和升温对杉木林凋落物分解过程中碳(C)、N、磷(P)化学计量特征的影响,探索杉木林养分周转规律。利用江西千烟洲亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林长期野外N添加(CK(0)、N1(50 kg N·hm-2·a-1)、N2(100 kg N·hm-2·a-1))控制试验平台,采集不同年龄杉木凋落物(一年生叶和二年生叶),在不同温度(20、30 ℃)条件下进行凋落物分解培养试验。结果表明:凋落物分解过程中,N添加对杉木凋落物C含量没有影响;N添加显著提高了分解过程中不同年龄凋落物的N含量,降低了凋落物P含量。相同N添加水平下,凋落物N、P含量表现为一年生叶>二年生叶。N添加对分解前期不同年龄凋落物的P含量表现为N2>N1>CK,分解后期凋落物P含量则与分解前期相反。N添加显著降低了凋落物C∶N,提高了凋落物C∶P、N∶P。在分解过程中,相同N水平下杉木凋落物C∶N、C∶P表现为二年生叶>一年生叶,N∶P趋势相反。分解过程中,温度升高显著提高C∶N、C∶P。相同温度下,不同年龄凋落物的C∶N表现为一年生叶>二年生叶。N∶P随温度升高而增大,不同年龄叶片的N∶P表现为一年生叶>二年生叶。在杉木林经营管理中,应考虑不同年龄凋落物分解、N添加和温度作用对土壤碳氮循环的影响。
    生物炭和氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳分解与平衡的影响
    朱依凡, 孙兆林, 王清奎
    2020, 39(9):  2851-2859.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.009
    摘要 ( 90 )   PDF (1186KB) ( 89 )  
    生物炭由于其稳定的化学性质及对陆地生态系统土壤碳平衡的潜在用途被广泛关注。森林火灾的发生导致大量的生物炭向森林土壤输入。但生物炭输入对森林土壤有机碳(SOC)激发效应的影响及氮有效性如何调控这一过程尚不明确。本研究通过向亚热带常绿阔叶林土壤中同时添加生物炭(相当于添加SOC含量的5%)和氮(相当于添加土壤全氮含量的0、5%、10%的硝酸铵),探讨生物炭引起的激发效应对氮添加的响应。结果表明:氮添加对生物炭分解没有影响,0、5%、10%氮处理的生物炭分解量分别为添加量的1.0%、1.0%、1.1%;激发释放的CO2量分别为9.0±2.1、8.3±2.4、5.9±0.8 g C·kg-1 SOC。生物炭显著加速SOC分解,造成强烈的正激发效应(47.2%)。氮添加在整个培养期间对SOC分解没有显著影响,但在不同培养阶段其效应有所不同,前期激发效应强度由40.3%增长至63.1%,而后期使激发效应强度由51.1%下降至17.4%。不论有无氮添加,生物炭输入造成土壤净碳增加。研究表明,生物炭在亚热带森林土壤碳固持中扮演重要角色,并可能缓解未来气候变暖。
    短期封育对科尔沁沙地榆树疏林土壤微生物群落结构的影响
    张胜男, 闫德仁, 黄海广, 胡小龙
    2020, 39(9):  2860-2867.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.003
    摘要 ( 99 )   PDF (2304KB) ( 69 )  
    土壤微生物群落结构变化及其与土壤养分和酶活性相互作用的研究能够客观认识短期封育对沙地退化榆树疏林生态系统功能恢复的影响。本研究以短期封育和自由放牧的榆树疏林为对象,采用16S rRNA基因和ITS基因高通量测序技术研究了短期封育和自由放牧对科尔沁沙地榆树疏林土壤微生物群落组成变化特征及其与土壤养分和酶活性的相互关系。结果表明,沙地榆树疏林土壤中最优势细菌和真菌类群分别为放线菌门和子囊菌门,其在封育区和放牧区占有比例分别为40.63%和43.02%,76.19%和66.42%;封育后的沙地榆树疏林土壤细菌由缓慢生长型细菌主导转变为快速生长型细菌主导;封育不仅明显增加了土壤细菌和真菌的特有OTU数量,而且降低了土壤细菌/真菌比值,同时封育使土壤真菌的α多样性和丰度分别比放牧区提高77.89%和70.78%,说明封育改善了土壤真菌栖息环境,有利于真菌的生长;土壤养分和酶活性与土壤细菌和真菌的相互作用在封育区更显著,表明短期封育能够显著影响沙地榆树疏林土壤微生物的群落组成。
    山东刺槐林对林下植物物种多样性及谱系多样性的影响
    张文馨, 王蕙, 范小莉, 囤兴建, 房用, 梁玉
    2020, 39(9):  2868-2877.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.038
    摘要 ( 108 )   PDF (2169KB) ( 65 )  
    刺槐(Robinia pseudoacacia)是一种广泛分布的外来植物,通常认为外来物种会对自然生态系统造成一定影响。然而,刺槐对当地植物多样性的影响仍存在争议。本研究的主要目的是比较刺槐群落和以麻栎(Quercus acutissima)或栓皮栎(Q. variabilis)为优势种的本地落叶栎群落林下植物物种组成、物种多样性、谱系多样性及群落谱系结构的差异,探究刺槐林对当地森林生态系统可能造成的影响。在山东丘陵区设置17个刺槐群落和17个相应的落叶栎群落样方(样方大小为20 m×30 m),调查每个样方内林下植物物种组成和多样性情况。研究发现,刺槐群落与落叶栎群落林下植物物种和谱系α多样性并无显著差异,而刺槐群落林下物种和谱系β多样性显著低于落叶栎群落,且刺槐群落植物谱系距离随环境距离的变化速率低于落叶栎群落,刺槐各样方间共有物种比例较大,物种的生态位较为相似,表明刺槐导致了植物群落的均质化。另外,刺槐群落较落叶栎群落具有较高的外来物种丰富度。可见,山东刺槐林虽然对植物物种数量没有显著影响,但却改变了群落的组成和结构。应对刺槐林进行长期监测,有效防控外来植物对当地生态系统造成的威胁。
    2000—2017年东北森林NDVI时空动态及其驱动因子
    王小霞, 刘志华, 焦珂伟
    2020, 39(9):  2878-2886.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.023
    摘要 ( 131 )   PDF (1980KB) ( 102 )  
    森林是陆地生态系统的重要组成部分,调节着地表大气间碳、水、能量交换,在减缓气候变化方面具有重要的作用。因此,理解森林生态系统动态及其驱动因子,对于预测气候变化下影响森林生态系统结构、功能的动态变化具有重要意义。本研究基于2000—2017年中分辨率光谱成像仪(MODIS)数据集,通过归一化植被指数(NDVI)逐像元计算分析东北森林植被动态变化趋势,并结合气象数据,分析气候因子对东北森林NDVI变化的影响。结果表明:东北森林NDVI在春季、夏季、秋季以及生长季均呈现了增长的趋势,其中秋季的增长速率最高,夏季的增长速率最低,整个生长季增长速率为0.0025 a-1R2=0.77)。3种森林类型中,阔叶林NDVI增长速率最快,混交林次之,针叶林最慢。通过NDVI与气候因素的多因素相关性计算结果表明,干旱指数(Palmer drought severity index, PDSI)是驱动东北森林NDVI变化的主要因素。NDVI与PDSI呈显著的正相关关系,说明气候越湿润植被活动越强烈。气候变暖的背景下,气温升高可增加地表蒸发散,由此带来的干旱频率增加可能会成为影响东北森林植被活动和碳汇功能的主要因子。
    东北地区胡桃楸次生混交林乔木物种组成和多样性
    罗也, 及利, 杨雨春, 王君, 何怀江, 张丽杰, 祁永会
    2020, 39(9):  2887-2895.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.017
    摘要 ( 91 )   PDF (1142KB) ( 60 )  
    为了解东北地区胡桃楸次生混交林乔木树种组成和多样性,在黑龙江、吉林和辽宁三省中东部23个胡桃楸典型分布区内,设置123块面积0.1 hm2圆形样地,对样地内DBH≥5 cm乔木树种的物种组成、区系特征、重要值、丰富度和多样性等进行调查与分析。结果表明:东北地区胡桃楸次生混交林内共调查到乔木物种48种,隶属于17科,31属,其中黑龙江省30种,隶属于14科,21属;吉林省37种,隶属于14科,25属;辽宁省35种,隶属于16科,25属。物种主要以北温带分布区类型为主,不同区域物种数量随纬度升高呈先增加后减少趋势,随海拔升高呈先增加后减少趋势,在海拔300~700 m物种数量最为丰富。3个地区调查样地内重要值排在前6的共有树种是胡桃楸(Juglans mandshurica)、春榆(Ulmus pumila)、色木槭(Acer mono)、蒙古栎(Quercus mongolica)和水曲柳(Fraxinus mandshurica),非共有树种为红松(Pinus koraiensis)(黑龙江)、紫椴(Tilia amurensis)(吉林)和花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)(辽宁)。调查样地内多样性表现均较高,除Shannon多样性指数在吉林省显著高于黑龙江省和辽宁省外(P<0.05),Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数三省之间均无显著性差异,且三省群落之间均表现为中等相似。本研究可为深入了解东北中东部地区胡桃楸次生混交林物种多样性和森林经营提供基础。
    美丽箬竹容器育苗鞭段侧芽萌发生长的位置偏向性
    谷瑞, 徐森, 陈双林, 郭子武, 章超
    2020, 39(9):  2896-2903.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.019
    摘要 ( 82 )   PDF (823KB) ( 57 )  
    地被竹广泛应用于园林绿化,鞭段容器育苗是地被竹生产可全年造林、一次成景竹苗的重要手段,鞭段侧芽萌发生长状况与竹苗质量密切相关。以美丽箬竹(Indocalamus decorus)一年生鞭段为试材,选取细鞭(鞭径2.90±0.32 mm)、粗鞭(鞭径5.42±0.63 mm)2种径级的竹鞭开展3种鞭长(3、6、9 cm)6种处理的鞭段侧芽萌发试验,调查各处理下不同鞭段部位的侧芽萌发生长情况。结果表明:美丽箬竹容器育苗的每个鞭段总体上至少有一个侧芽萌发生长为新竹苗,侧芽萌发生长具有明显的向顶或向基的位置偏向性,即鞭段两端(远端、近端)侧芽萌发生长比例显著高于鞭段中端,而远端、近端间差异不明显;鞭长对鞭段两端侧芽萌发生长比例有明显的正效应,而鞭径效应不明显。鞭长和鞭径对整个鞭段侧芽萌发生长的新竹数量、地径和高度有明显的正效应,对不同鞭段部位的新竹数量也有显著影响,但对不同鞭段部位的新竹地径和高度没有明显影响。相同鞭长和鞭径条件下,鞭段部位对新竹生长特征没有影响。针对鞭段侧芽萌发生长的位置偏向性,建议地被竹鞭段育苗时根据容器大小采取适当的短鞭多段的埋鞭方法,以提高一年出圃容器竹苗的新竹分布均匀度和景观质量。
    黑龙江省表层冻土真菌群落结构特征
    关健飞, 李旭龙, 曹阳, 刘宇
    2020, 39(9):  2904-2911.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.010
    摘要 ( 94 )   PDF (1858KB) ( 34 )  
    冻土是气候变化的敏感区,冻土中真菌对于预测冻土和气候之间的潜在反馈机制至关重要。本研究采用高通量测序技术对黑龙江省多年冻土和季节性冻土中真菌群落结构进行分析,结果表明:得到的454833条序列分属于6个门,40个纲,86个目,122个科。门水平上,真菌群落主要包括子囊菌门、担子菌门、毛霉亚门、芽枝霉菌门、捕虫霉亚门、壶菌门,以及分类未定或未明确菌门,其中子囊菌门优势作用明显,在多年冻土和季节性冻土中所占比例分别为81.23%和76.56%。属水平上,相对丰度前20位菌属中,只比对出CladosporiumMrakiaFusariumMortierellaSolicoccozyma五个菌属。LEfSe分析发现,多年冻土中检测出特征种属20种,而季节性冻土中则未有特征性种属检出。Alpha多样性分析表明,多年冻土中真菌丰富度和均匀度平均值与季节性冻土无显著差异,多年冻土中真菌的Observed OTU指数比、Faith’s Phylogenetic Diversity指数比均显著高于季节性冻土(P<0.05)。
    不同混交措施下杉木人工林群落稳定性特征
    康希睿, 李晓刚, 张涵丹, 刘学全, 陈光才
    2020, 39(9):  2912-2920.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.018
    摘要 ( 65 )   PDF (744KB) ( 44 )  
    混交是人工林近自然经营的重要措施,探究混交度和树种配置对杉木人工林群落稳定性的影响可以为构建可持续经营的杉木混交林提供依据。本研究以3种不同混交度(纯林/低度0.051、中度0.297、高度0.598)的杉木人工林为研究对象,以林内优势种的更新潜力、林地生产力、土壤肥力和物种多样性等4类指标12个因子为评价标准,对不同人工林的群落稳定性特征进行分析。结果表明:与杉木纯林相比,混交林的林下更新潜力分别提高了32%(中混交度)和100%(高混交度),更新幼苗的种类也更为丰富。其次,混交林的草本生物量和物种丰富度均高于纯林,但乔木树种的生物量却分别仅有纯林的58%(中混交度)和66%(高混交度)。此外,混交林较高的物种丰富度和林下更新能力,增加了对土壤养分的需求,其土壤肥力较纯林略低。应用模糊数学中隶属函数方法对各林地群落稳定性进行综合评价,结果表明,中度混交林地的群落稳定性最高(0.909),其次为高混交度林地(0.882),而纯林的稳定性最低,仅为0.856。因此,构建密度适宜的杉木-檫木-栎属树种中度混交林可以使杉木人工林朝着健康的森林演替方向发展,使森林群落的经济和生态效益得到持续发挥。
    连栽杉木根际土壤镰刀菌属真菌群落变化规律
    罗扬, 刘书影, 周柳婷, 白莹, 陈军, 林文雄, 吴则焰
    2020, 39(9):  2921-2929.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.012
    摘要 ( 87 )   PDF (837KB) ( 29 )  
    为探讨连栽对杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.)根际土壤镰刀菌属真菌多样性的影响,本研究应用DGGE技术研究连栽杉木根际土壤镰刀菌属(Fusarium)真菌在一代杉木人工林(first rotation Chinese fir plantation, FCP)、二代杉木人工林(second rotation Chinese fir plantation, SCP)与三代杉木人工林(third rotation  Chinese fir plantation, TCP)的组成及含量变化,并结合qRT-PCR技术测定杉木根际土壤病原菌尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的绝对含量变化,从而揭示杉木连栽障碍土壤微生态失衡现象。DGGE结果表明,多代连栽后杉木根际土壤镰刀菌属真菌组成及含量均发生显著变化,优势菌尖孢镰刀菌含量随着栽植代数的增加显著上升。主成分分析能较好区分FCP、SCP与TCP根际土壤镰刀菌群落特征。聚类分析结果表明,TCP土壤镰刀属结构组成及百分含量与FCP、SCP差异显著。多样性分析结果显示,连栽杉木土壤镰刀菌多样性与丰富度均呈现FCP<SCP<TCP。qRT-PCR分析表明,FCP、SCP与TCP根际土壤尖孢镰刀菌的绝对含量随栽植代数增加不断上升,进一步验证了DGGE结果。由此推测,杉木连栽障碍与根际土壤微生态失衡密切相关,其中尖孢镰刀菌含量的上升是重要因素之一。

     

    温度对干旱、盐胁迫下两种黄芪属种子萌发和幼苗生长的影响
    徐蓉蓉, 高静, 任炳浩, 关思静, 葛甜甜, 王楠
    2020, 39(9):  2930-2943.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.034
    摘要 ( 85 )   PDF (3877KB) ( 36 )  
    为探讨温度对干旱、盐胁迫下黄芪属种子萌发和幼苗生长特性的影响,以黄芪属蒙古黄芪和扁茎黄芪2种种子为研究对象,纯净水处理为对照组,NaCl、PEG处理为实验组,设置4个渗透势水平(0、-0.1、-0.3、-0.5 MPa),置于5种不同的温度(10、15、20、25、30 ℃)下,每日观察并记录两种种子萌发和幼苗生长情况。结果表明:旱盐胁迫下蒙古黄芪和扁茎黄芪种子萌发最适宜的温度分别为25和20 ℃左右;蒙古黄芪耐高温不耐低温,而扁茎黄芪恰恰相反;但25和20 ℃均适宜两种幼苗生长,包括胚根、胚轴和子叶的生长。蒙古黄芪各处理组(除未发芽的种子)的平均发芽时间都比扁茎黄芪长;NaCl胁迫程度的增加使得两种种子的最终发芽率降低,但蒙古黄芪的耐盐性高于扁茎黄芪;随着PEG胁迫程度的增加,二者的发芽均受到抑制,甚至会出现完全不萌发,但扁茎黄芪的耐旱性高于蒙古黄芪;在相同的渗透势时,尤其是-0.5 MPa,PEG比NaCl对两种种子的影响大;交互胁迫作用下,随着渗透势的增加两种幼苗的鲜重、干重以及胚根、胚轴、子叶的长和宽变化较大;利用Design Expert软件预测发现:温度25 ℃、NaCl渗透势为-0.1 MPa,温度24 ℃、PEG渗透势为-0.04 MPa的处理是蒙古黄芪种子萌发和幼苗生长达到最优化的组合;而扁茎黄芪最优化的组合则为23 ℃下NaCl渗透势为-0.07 MPa的处理,20 ℃下PEG渗透势为-0.13 MPa的处理。
    内生菌复合接种对茅苍术生长和倍半萜积累的影响
    陈飘雪, 陈飞, 袁洁, 阳湖荣, 王翟, 郝爱月, 戴传超
    2020, 39(9):  2944-2952.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.005
    摘要 ( 88 )   PDF (1467KB) ( 15 )  
    组织培养和人工栽培是拯救濒危野生茅苍术、获取药材或其活性成分的主要途径。为了解决人工培育茅苍术活性成分倍半萜不足的问题,本课题组在前期研究中采取内生菌接种的方式模拟道地产区原生境,发现单一接菌在一定程度上能促进倍半萜积累,但效果有限,主要表现为不同内生菌对不同倍半萜合成的促进作用不一。为了更好模拟茅苍术的原生微生态环境,本研究采用1株优势内生细菌Pseudomonas fluorescens ALEB7B与几株效果较好的内生真菌以不同组合方式接种,以期优化出对倍半萜含量具有促进效果的复合菌。结果如下:(1)内生细菌ALEB7B和内生真菌Cunninghamellasp. AL4、Gilmaniellasp. AL12、Acremonium strictum AL16的组合效果最优;(2)复合菌对组培、田间时期的植物生长和倍半萜含量促进效果均明显,其中在田间越冬后的第二年孕蕾期,总倍半萜含量增加了136%;(3)从内源激素水杨酸、生长素的变化和倍半萜合成关键基因HMGRDXS的表达方面,分析了复合菌如何从组培到田间的整个生长周期内影响茅苍术倍半萜产生。
    晋东南潞党参生态气候适生种植区划
    栾青, 郭建平, 马雅丽, 孙英杰, 陈虎胜, 牛玲莉
    2020, 39(9):  2953-2962.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.032
    摘要 ( 81 )   PDF (2013KB) ( 38 )  
    基于晋东南地区16个国家气象观测站1981—2018年的气候资料,分析了气候因子与潞党参产量的相关性。选取全生育期≥10 ℃积温和降水量、根生长期平均气温以及苗期降水量等主要影响因子作为生态气候区划指标,选取DEM和土壤质地作为地理环境影响指标,分别建立各指标的空间分析模型,按照90 m×90 m的细网格进行推算,采用隶属函数计算得到的各指标评判值以及熵权法确定的权重系数,构建了潞党参生态气候适生综合评判指标,对晋东南地区潞党参生态气候适生种植区进行了区划。结果表明:晋东南地区潞党参生态气候适宜区主要分布在东部太行山区、西部太岳山区以及晋城西南部的太岳山和中条山的交界处,区域内光温水资源匹配较好,适宜潞党参生长发育;较适宜区主要分布在太行山和太岳山向中部上党盆地和晋城盆地过渡的浅山丘陵区,该区域热量条件较好,降水资源相对短缺;不适宜区主要分布在上党盆地和晋城盆地的中心区域,区域海拔较低,夏季高温,不适宜潞党参种植。本研究结果可为晋东南地区潞党参优化生态布局,科学、合理利用气候资源提供参考。
    光照强度对紫斑牡丹生理及生长特性的影响
    尚三娟, 王义婧, 王楠, 杨吉兰, 徐胜, 何兴元, 陈玮
    2020, 39(9):  2963-2973.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.013
    摘要 ( 86 )   PDF (1246KB) ( 32 )  
    紫斑牡丹(Paeonia suffruticosavar.papaveracea)是集观赏、油用及药用价值为一体的经济作物,与牡丹(Paeonia suffruticosa)相比具有较强的耐寒、耐旱性,对光照条件的要求较为苛刻。为了解紫斑牡丹对光照的需求及适应规律,本研究以3年生紫斑牡丹幼苗为材料,模拟东北地区林下光强,研究了紫斑牡丹在4种光照强度(全光照、透光率55%、25%和15%)处理下的生理及生长特性。结果表明:与全光照相比,遮阴条件下紫斑牡丹通过提高叶片色素含量、表观量子效率(AQE)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光补偿点(LCP)来提高对光能的吸收利用效率,以适应弱光环境,其中25%透光率处理的紫斑牡丹具有最高的光合性能和净光合速率(Pn),为全光照的1.58倍;在全光照处理下,紫斑牡丹叶片受到强光抑制,丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量显著增加(P<0.05),光合作用系统受到严重损害,光合速率较低。遮阴处理时紫斑牡丹通过增大叶片比叶面积(SLA)、降低根冠比(R/S)并促进植株株高生长来获取更多的光照,其中,25%透光率处理的紫斑牡丹株高生长量显著高于全光照和15%透光率处理,分别为二者的4.57和3.87倍。本研究表明,25%透光率是最有利于紫斑牡丹生长的理想光照条件,该结果为紫斑牡丹在东北林下的引种栽培提供了科学依据。
    气象因子对寒地玉米籽粒灌浆进程的影响
    李超, 张加慧, 郭栋, 林琦琪, 张时语, 朱涵宇, 王帅, 胡帅, 李晓超, 朴琳, 李明
    2020, 39(9):  2974-2983.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.025
    摘要 ( 70 )   PDF (1405KB) ( 29 )  
    为探讨粒重和籽粒灌浆参数与气象因子之间的关系,选择早熟品种“德美亚1号”、中熟品种“吉单27”和晚熟品种“郑单958”3个品种,于2017—2018年在哈尔滨进行播期试验,对籽粒发育动态及灌浆特性进行了分析。结果表明:产量与粒重呈极显著正相关,与穗粒数相关不显著;粒重与灌浆速率呈显著正相关,与达到最大速率的时间和灌浆活跃期无显著相关性;积温、辐射、饱和水气压差与灌浆速率呈极显著正相关;前期温度升高,辐射增大有利于早熟品种灌浆速率的提高,而后期温度降低、辐射减少显著缩短晚熟品种灌浆时间,降低其灌浆速率;粒重与花后的降水量呈负相关,与辐射量呈正相关,与积温的关系因品种而不同;积温是影响粒重最主要的气象因子,当早、中、晚熟品种在灌浆期积温分别达到920、1020、1100 ℃时,可获得最大粒重。
    农田杂草还田对土壤磷素形态的影响
    吴双, 袁联国, 李利君, 金铭, 闫泳材, 邓泓
    2020, 39(9):  2984-2995.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.001
    摘要 ( 83 )   PDF (2134KB) ( 46 )  
    提高农田土壤磷素的可利用性,减少磷肥施用,对促进农业的可持续发展及缓解全球磷素危机具有重要意义。通过盆栽试验模拟夏季田间植物还田,比较红薯(Ipomoea batatas)、绿豆(Vigna radiata)以及杂草(千金子(Leptochloa chinensis)+水苋菜(Ammannia baccifera)混合)3种夏季经营模式在还田期间土壤磷形态的变化,探索农田杂草还田提高土壤磷素可利用性的潜力。结果表明:绿豆还田主要通过增加碱性磷酸酶和土壤微生物活性促进有机磷矿化;红薯还田在腐解前期增加土壤速效磷,而后期磷素易流失或被固定成有效性较低的磷形态;杂草还田可以显著提升土壤速效磷,使有效性较低的闭蓄态磷(O-P)、磷灰石(Ca10-P)及磷酸铁盐(Fe-P)持续性地向有效性较高的磷酸二钙(Ca2-P)、磷酸八钙(Ca8-P)及磷酸铝盐(Al-P)转化,并整体保持在有效性较高的水平。杂草还田使以Ca8-P形式保留在土壤中的磷素显著增加,提升土壤磷素可利用性的同时减小磷素流失的风险;杂草还田也显著增加土壤磷酸酶活性,有助于有机磷的矿化。研究表明,对休耕农田杂草的管理利用是改善低磷素可利用性土壤的一种经济有效的生态手段,可为缓解全球磷素危机提供新的解决思路。
    保水剂和微生物菌肥配施对旱作燕麦干物质积累、分配、转运和产量的影响
    田露, 刘景辉, 赵宝平, 米俊珍, 李英浩, 费楠
    2020, 39(9):  2996-3003.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.035
    摘要 ( 59 )   PDF (1025KB) ( 23 )  
    针对旱作燕麦产量低而不稳的现状,选取旱作农业栽培中应用较广泛的保水剂和微生物菌肥,通过田间试验,设置单施保水剂(A)、单施微生物菌肥(B)、保水剂和微生物菌肥配施(AB)和不施用保水剂和微生物菌肥(CK)4个处理,探讨配施后对旱作燕麦不同生育阶段干物质积累、分配、转运和水分利用的影响,以期为提高旱作燕麦产量提供有效措施。结果表明:保水剂和微生物菌肥单施和配施均能影响旱作燕麦不同生育阶段不同器官干物质积累量及其分配比例,促进干物质量生育前期由叶向茎转运,生育后期由茎叶向穗、籽粒转运,且在对分配比例影响中仅有配施(AB)在全生育时期与CK达到显著性差异,其中拔节期茎分配比例、开花期和灌浆期穗分配比例、成熟期籽粒分配比例较其余3个处理分别提高13.13%~28.61%、21.46%~36.45%、0.26%~3.94%,同时配施各生育阶段干物质积累量和水分利用效率均保持较高水平,且在播种拔节和灌浆成熟2个阶段与CK达到显著差异,干物质积累量提高41.98%~55.14%和2.64%~90.92%,对应水分利用效率提高40.92%~71.04%和4.96%~96.35%;保水剂和微生物菌肥单施和配施均能提高燕麦花后干物质积累量及其对籽粒产量贡献率,最终提高旱作燕麦产量,其中保水剂和微生物菌肥配施后效果显著优于两种单施处理,配施后花后干物质积累量提高8.38%~22.92%,花后干物质对籽粒产量贡献率提高0.18%~2.26%,籽粒产量提高8.40%~20.12%。
    河南省冬小麦农田蒸散和作物系数
    胡程达, 方文松, 王红振, 段居琦
    2020, 39(9):  3004-3010.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.030
    摘要 ( 72 )   PDF (981KB) ( 28 )  
    农田蒸散是农田水分消耗的主要方式,是农田管理和规划必须考虑的重要因素之一。本试验在郑州农业气象试验站开展,用Penman-Monteith公式计算了2017和2018年两年冬小麦越冬期成熟期的参考作物蒸散量,利用大型称重式蒸渗仪观测了充分灌水(T2)和自然降水(T1)两种状况下冬小麦农田的实际蒸散量,进而计算充分灌溉下冬小麦的作物系数和自然降水条件下的冬小麦实际作物系数,并分析它们的变化规律及其与气象要素的相关关系。结果表明:不同水分条件下冬小麦农田蒸散量均呈现先升高后降低的单峰变化趋势,其中T2处理的蒸散量和波动幅度明显高于T1处理;冬小麦试验观测时期内,T2、T1处理两年总蒸散量均值分别为535.8和256.4 mm,日均蒸散量分别为3.7和1.7 mm;不同发育期日均蒸散量均是孕穗、抽穗期最高,越冬期最低;冬小麦作物系数明显高于自然降水条件下的实际作物系数,总体上均呈现降低-升高-降低的变化趋势;T1处理实际作物系数与空气湿度相关性最好,与平均气温相关性最差;T2处理作物系数与平均气温、总辐射和风速均有较好相关性,而与空气湿度相关性较差。
    研究报告
    辽河口不同类型湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征
    刘玥, 杨继松, 于洋, 李晓, 赵心怡, 于君宝, 吕振波
    2020, 39(9):  3011-3020.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.007
    摘要 ( 89 )   PDF (1889KB) ( 27 )  
    为阐明不同类型湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征,以辽河口湿地为研究对象,对自然芦苇湿地、油田区芦苇湿地、退化芦苇湿地、碱蓬湿地、滩涂和稻田等六类湿地的土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其生态化学计量学特征进行测定和分析。结果表明,辽河口湿地土壤TOC、TN、TP含量分别为1.612~167.832、0.159~4.452和0.021~0.093 g·kg-1,其含量因湿地类型和土壤深度而异。自然芦苇湿地和油田区芦苇湿地土壤TOC含量较高,自然芦苇湿地和稻田土壤TN含量较高,而碱蓬湿地、滩涂TOC和TN含量较低;不同类型湿地表层土壤(0~10 cm)TOC和TN含量显著高于下层土壤(10~40 cm)。TP含量在不同类型湿地和不同深度土壤间均无明显差异(P>0.05)。C/N、C/P、N/P值分别为28、364和13,在不同类型湿地中差异显著(P<0.05)。相关分析表明,TOC、TN与C/P、N/P呈正相关,电导率(EC)与土壤TOC、TN、TP、C/N、C/P和N/P呈弱的负相关。研究表明,盐度增加可能会削弱土壤中氮磷等营养元素对碳累积过程的控制,引起湿地土壤的碳损失。
    若尔盖湿地黑颈鹤生境适宜性
    方宇, 张学霞, 郭长庆
    2020, 39(9):  3021-3031.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.020
    摘要 ( 71 )   PDF (2588KB) ( 42 )  
    明确稀有或濒危物种的地理分布是生物多样性保护的重要环节。黑颈鹤(Grus nigricollis)是高寒湿地的旗舰物种,属国家Ⅰ级重点保护野生动物。基于黑颈鹤分布点数据和生态环境数据,利用分类与回归树(classification and regression tree, CART)、树网梯度(treenet gradient boosting, TG)、随机森林(random forest, RF)、最大熵(maximum entropy,ME)模型预测黑颈鹤适宜分布区。结果表明:(1)限制黑颈鹤地理分布的主要环境因子是海拔和秋季迁离期降水、气温,贡献率分别为9.7%、8.9%、7.3%;黑颈鹤适宜生境为海拔3000~3950 m、秋季迁离期月均温-1.2~0.2 ℃、月降水量28~32 mm的地区。(2)综合AUC (area under curve)、TSS (true skill statistics)、Kappa系数3个检验模型精度的评价指标,随机森林模型预测结果与区域已知黑颈鹤存在点匹配程度最高(AUC=0.889、TSS=0.897、Kappa=0.613)。(3)黑颈鹤适宜分布区主要集中于若尔盖县西南部的嫩哇、达扎寺、唐克、辖曼以及玛曲县东部的阿万仓和曼日玛,分布中心位于若尔盖县辖曼镇塔哇村,聚集度指数为99.6,分离度指数为4.6,景观破碎化程度较小。研究区内黑颈鹤高适宜区占10.8%,低适宜区占20.7%,不适宜区占60.5%。
    校园绿地植被结构、生境特征与鸟类多样性关系
    彭子嘉, 高天, 师超众, 陈颖媛, 毕骄, 邱玲
    2020, 39(9):  3032-3042.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.014
    摘要 ( 137 )   PDF (5046KB) ( 90 )  
    为提高城市绿地的生态系统服务功能,进一步探索影响城市鸟类多样性的生境因素,本研究以西北农林科技大学校园绿地为对象,基于城市生态单元制图分类系统选取9种不同植被结构共23个绿地,于2018年11月至2019年4月利用样点法和样线法开展每周一轮次的鸟类多样性调查。通过差异性和相关性分析,探讨了植被结构、生境特征对鸟类多样性水平的影响。结果表明,鸟类多样性受绿地水平结构、垂直结构、树种组成等因素的影响;鸟类多度、丰富度、多样性指数均与绿地面积、植物丰富度、植物多样性指数呈显著正相关,鸟类密度与绿地周长、绿地面积呈显著负相关。提出了以提高鸟类多样性为导向的植物群落营建策略,以期为今后的城市绿地规划设计提供理论指导和实践方法。
    长江口近岸水域鮻耳石的元素组成
    赵峰, 纪严, 杨刚, 王妤, 张涛, 庄平
    2020, 39(9):  3043-3047.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.033
    摘要 ( 43 )   PDF (593KB) ( 23 )  
    为了解长江口近岸水域鮻耳石的元素组成特征,采用激光剥蚀电感等离子质谱法对长江口近岸水域1~6年龄的13个鮻样本的耳石进行了检测。结果表明:鮻耳石中共检测到47种元素,含量前10位的元素依次为钙(Ca)、钠(Na)、锶(Sr)、铁(Fe)、钡(Ba)、镁(Mg)、锰(Mn)、铬(Cr)、锌(Zn)和锂(Li)。其中,Ca是含量最高且最稳定的元素,占检出元素总量的98.9%。鮻耳石含量前10位的元素在雌雄间不存在显著性差异(P>0.05),表明雌雄间存在相同的生活履历。基于耳石核心区Sr和Ca的含量比值,推测长江口近岸水域鮻的产卵孵化场位于潮间带淡水和半咸水水域。研究结果为长江口鮻的生境履历重建提供了基础数据和参考。
    高温胁迫对厚壳贻贝摄食、代谢和相关酶活性的影响
    江天棋, 张扬, 姜亚洲, 孙鹏, 黄琳, 唐保军
    2020, 39(9):  3048-3056.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.027
    摘要 ( 61 )   PDF (1113KB) ( 36 )  
    为了探讨高温胁迫对厚壳贻贝生理代谢和免疫功能的影响,测定了不同温度胁迫水平(20 → 25  ℃;20 → 30  ℃)下厚壳贻贝的滤水率、耗氧率、排氨率以及不同组织己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性。结果表明:25  ℃胁迫3 h后厚壳贻贝滤水率升高至0.56 L·g-1·h-1,但与对照组相比无显著变化,30  ℃处理后滤水率则显著降低;高温胁迫处理后,厚壳贻贝的耗氧率与排氨率均显著升高,25  ℃与30  ℃处理组间耗氧率无显著差异,但30  ℃处理组排氨率显著低于25  ℃;与对照组相比,外套膜和鳃HK活性无显著变化,但肝胰腺HK活性显著降低,鳃部HK活性显著高于外套膜和肝胰腺;外套膜PK活性显著升高,在30  ℃达到最大值,而25  ℃胁迫处理组鳃PK活性却显著降低;高温胁迫后外套膜ACP活性显著降低,25  ℃处理组肝胰腺ACP活性显著降低,但各处理组间鳃ACP活性无显著差异;25  ℃下外套膜AKP活性显著升高,30  ℃时鳃和肝胰腺AKP活性显著低于对照组;30  ℃胁迫下外套膜SOD活性显著升高,鳃和肝胰腺SOD活性无显著变化,肝胰腺SOD活性显著低于鳃和外套膜。实验表明,一定温度变化范围内,厚壳贻贝可通过调节自身代谢水平应对温度升高带来的胁迫,但短时间内大幅升温显著影响厚壳贻贝的摄食、代谢和免疫反应。厚壳贻贝代谢酶和免疫酶活性具有组织特异性。
    对虾生长不同阶段虾塘水体细菌和古菌的动态特征
    董俊, 曲立平, 刘红霞, 杨顶珑, 张晓黎, 王光玉
    2020, 39(9):  3057-3067.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.029
    摘要 ( 80 )   PDF (1590KB) ( 47 )  
    微生物是对虾养殖生态系统中的重要角色,与对虾的健康和品质息息相关。本研究利用荧光定量PCR和Miseq高通量测序手段对南美白对虾生长不同阶段
    (初期/5月、中期/6—7月、末期/8月)虾塘水体细菌和古菌的丰度、多样性及群落结构进行了调查,并分析了其对水质变化的响应。结果表明:随着投喂量的增加,水体碳和营养盐(氮、磷、硅)逐渐累积,铵氮含量在7、8月达到8.17 mg·L-1,水体溶氧2.92 mg·L-1,pH下降到6.66,氧化还原电位ORP低至29.10 mV;细菌丰度(1.67×108~3.91×109 copies·mL-1)较古菌(3.08×105~2.77×107 copies·mL-1)高出两个数量级,二者在5—7月相对平稳,8月显著增加(ANOVA test, P<0.05);Pearson相关分析显示,细菌和古菌丰度与营养盐水平呈显著正相关(P<0.05);养殖过程中微生物群落结构发生了明显演替,红杆菌科(Rhodobacteraceae)始终占优势(平均占比为27.93%),黄杆菌科(Flavobacteriaceae)、微杆菌科(Microbacteriaceae)和放线菌未定科(Actinomycetales)在养殖中期比例较高,腐败螺旋菌科(Saprospiraceae)比例先降低后升高,而肠球菌科(Enterococcaceae)比例在7、8月明显降低,从初期的5.61%降低到约1%;DHVEG6是最优势的古菌类群(总体平均67.17%),其比例在养殖后期甚至达到90%,氨氧化古菌Candidatus Nitrosopumilus比例在养殖后期迅速下降,从5月的29%下降到8月的4.5%;水体细菌和古菌协同作用,共同维持虾塘微生态平衡。研究结果可为虾塘高密度养殖的举措优化、疾病防控及产量保障提供理论依据。
    基于遥感指数的干旱内陆河流域土地生态敏感性时空演变特征——以石羊河流域武威市为例
    魏伟, 周陶, 郭泽呈, 李振亚, 张学渊
    2020, 39(9):  3068-3079.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.022
    摘要 ( 80 )   PDF (6311KB) ( 35 )  
    为评价石羊河流域治理工程实施的成效,本文选用流域重点区域——武威市作为研究区,在综合考虑武威市土地实际状况的基础上,利用遥感数据,借助GIS和RS技术,选取土壤侵蚀、土壤荒漠化、土壤含水量和土壤盐渍化4个指数,构建武威市土地生态敏感性评价体系,运用主成分分析法综合各指数,得到1995、2000、2005、2010、2015和2018年的土地生态敏感性空间分布数据,并对其时空演变规律进行了探讨。结果表明:(1)武威市土地生态敏感性整体呈现西南低、东北高、渐进式的分布格局,随时间推移,部分中、强度敏感性土地转变为轻、微度敏感性土地,总体上敏感性有所降低;(2)武威市50%以上的土地其敏感性变化频次处于较低水平,未发生大规模的高频转化现象,不同地物类型之间频次差异明显,而内部分布相对集中;(3)武威市90%以上的土地变化趋势为稳定不变或波动变化模式,局部地区为波动下降或波动上升模式,整体而言土地恢复面积大于退化面积,土地生态环境趋于良好;(4)武威市土地生态敏感性波动范围在0~1.8,处于不稳定状态,经历了1995—2005年先恶化、2005—2018年逐步恢复的过程,表明石羊河流域治理工程实施后,生态环境得到改善,生态治理效果较显著。
    秦岭水源涵养功能时空变化及其影响因素
    宁亚洲, 张福平, 冯起, 魏永芬, 丁家宝, 张元
    2020, 39(9):  3080-3091.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.031
    摘要 ( 92 )   PDF (4984KB) ( 50 )  
    秦岭是中国重要的南北分界线,也是中国重要的水源涵养功能区,探究秦岭地区水源涵养功能的时空变化,对于实现该区自然资源的合理利用与可持续发展具有重要现实意义。本文利用InVEST模型产水模块,分析了秦岭地区2000—2015年产水功能和水源涵养功能的时空变化,并采用逐步回归分析法对水源涵养功能的影响因素进行定量化分析。结果表明:秦岭多年平均产水量和水源涵养量分别为156.96×108和61.51×108 m3,各市域的水源涵养能力依次为商洛>安康>汉中>西安>宝鸡>渭南;2000—2015年水源涵养功能时空变化显著,空间上呈现南高北低的分布特征,水源涵养量以每年0.26 mm逐年增加,产水量和水源涵养量与年降水量的空间分布基本一致,与实际蒸散发分布相反;2000—2015年的土地利用变化以未变化类型为主,土地利用变化导致水源涵养能力变化-65.2~14.4 mm,其中林地和草地的水源涵养能力分别呈不同程度的增加和下降;子流域尺度上与水源涵养功能相关性强的主要因子为干燥指数、降水和土壤饱和导水率,对产水功能影响较大的因子有干燥指数、降水和实际蒸散发。
    东江源区陆域生态网络构建与评价
    汪金梅, 雷军成, 王莎, 吴婕, 梁屹, 陈永林, 熊星, 王军围
    2020, 39(9):  3092-3098.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.037
    摘要 ( 55 )   PDF (1445KB) ( 29 )  
    构建生态网络,加强破碎生境间的连接是生物多样性保护的重要措施之一。本研究以江西东江源区为研究区,利用最小累积阻力模型构建生态网络,并利用整体连通性指数、可能连通性指数以及形态学空间格局分析方法对生态网络的连通性和景观功能进行评价。结果表明:东江源区生态网络由15个生态源地、14条重要生态廊道和9个踏脚石组成;本研究所构建的生态网络能够提升东江源区生态源地间的连接度,提高绿色景观的完整性。研究结果可为东江源区生态网络的构建提供指导。
    研究报告
    沈阳东陵公园不同功能分区空气颗粒物与负离子变化
    韩静波, 张智, 张维康, 刘双芳, 彭泽群
    2020, 39(9):  3099-3107.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.036
    摘要 ( 56 )   PDF (1982KB) ( 15 )  
    随着城市化进程的加快,城市规模逐渐扩大并产生了一系列的生态环境问题,公园绿地作为城市绿化重要的拓展途径,能够有效缓解和改善城市及其周边的空气质量。本研究以东陵公园为对象,分析了公园内不同功能分区空气颗粒物和空气负离子浓度变化,探究了颗粒物与负离子的关系。结果表明:东陵公园不同功能分区内颗粒物浓度(TSP、PM10、PM2.5和PM1.0)日变化中最低值出现在山林生态区13:00—16:00,最高值出现在文化景观区07:00—10:00;月变化中最低值出现在湖畔游憩区,时间为9月,最高值出现在文化景观区,时间为7月;不同功能分区内颗粒物浓度存在显著差异,文化景观区内颗粒物浓度显著高于其他功能分区,不同功能区内负离子浓度无显著性差异,负离子日变化中最低值出现在文化景观区07:00—10:00,最高值出现在山林生态区13:00—16:00;月变化中最低值出现在文化景观区,时间为7月,最高值出现在湖畔游憩区,时间为9月,不同功能分区内空气颗粒物与负离子浓度呈显著负相关(P<0.05),TSP、PM10与负离子相关性较高;山林生态区内颗粒物与负离子浓度相关性最强,相关系数分别为-0.698、-0.647、-0.525和-0.485。
    综合评述
    蚯蚓在有机污染土壤生物修复中的作用机理与应用
    潘政, 郝月崎, 赵丽霞, 孙扬, 李晓晶, 杨思德, 翁莉萍, 李永涛
    2020, 39(9):  3108-3117.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.002
    摘要 ( 100 )   PDF (590KB) ( 41 )  
    蚯蚓的各类活动能够改善土壤理化性质,提高土壤微生物活性,引入高效降解菌等,直接或间接地促进有机污染物在土壤中的降解和转化。其中蚓触圈是有机污染物降解的热点区域。此外,生物富集也是蚯蚓修复土壤有机污染的重要机理之一。研究表明,蚯蚓能够促进土壤中多种有机污染物的降解,在土壤有机污染生物修复方面具有广阔的应用前景。本文综述了蚯蚓在土壤有机污染生物修复中的作用机理及在修复多环芳烃、多氯联苯、农药等污染土壤方面的应用,指出当前研究存在的不足,并对未来研究进行展望,以期为土壤有机污染生物修复提供参考和依据。
    纳米银对污水生物处理系统的影响
    施丽婷, 张雯雯, 杨新萍
    2020, 39(9):  3118-3126.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.006
    摘要 ( 61 )   PDF (1389KB) ( 28 )  
    纳米银(silver nanoparticles, Ag-NPs)是目前商业化应用最多的纳米材料,因其优越的抗菌性能,广泛使用于纳米技术强化的消费品。释放到环境中的Ag-NPs随污水收集系统进入市政污水处理厂。市场上Ag-NPs产品日益增多,Ag-NPs与污水处理系统中微生物相互作用,可能影响污水处理厂的运行,引起人们广泛关注。污水中Ag-NPs去向和形态变化具有很大的不确定性。本文总结了Ag-NPs抗菌机制以及污水中Ag-NPs暴露对污水生物处理系统去除有机物、氮、磷等微生物的影响。为了降低Ag-NPs在水环境中的风险,今后需要关注的研究方向,包括:研究不同暴露时长下,Ag-NPs在污水中的形态转变,确定各种形态银的数量,寻求控制或消除Ag-NPs对污水处理系统微生物毒性作用的有效措施,为全面评估水体中Ag-NPs的环境风险提供依据。
    砷与天然溶解性有机质相互作用研究进展
    王亦尧, 丁士元, 杨梦迪, 吕红, 崔高仰, 李晓东
    2020, 39(9):  3127-3137.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.011
    摘要 ( 87 )   PDF (1085KB) ( 36 )  
    砷(As)是一种来源广泛的重金属元素,其在天然水体中的主要存在形式为无机态的砷酸盐和亚砷酸盐。天然水体中的溶解性有机质(DOM)会与砷发生复杂的络合作用,探究两者间的络合作用对了解砷在水体中的迁移转化规律有着重要意义。现有研究缺乏对As-DOM络合物关系的深入讨论,为厘清水体As与DOM的络合机制及影响因素,本文重点综述了:(1)水体中不同形态、价态砷的来源及转化过程;(2)As与DOM的直接络合及金属离子参与下的间接络合机理;(3)pH、温度和盐度等环境因子对AsDOM络合作用的影响;(4)对AsDOM络合物的分离、分析技术进行归纳对比,如色谱法、光谱法及多种分析手段联用的方法;(5)总结现有研究的不足之处及展望后续研究发展方向。本文为后续水体砷迁移转化及砷溶解性有机质络合物相关研究提供参考及理论支撑。
    地衣生态功能研究进展
    柯善文, 席亚丽, 牟佳美, 李成霞, 魏生龙
    2020, 39(9):  3138-3146.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.026
    摘要 ( 107 )   PDF (577KB) ( 52 )  
    地衣是陆地上一个数量庞大的生物类群,生存能力极强,是自然生态系统的重要组成部分,具有重要的生态功能。本文在对地衣生态习性特征进行归纳总结的基础上,阐述了地衣在土壤理化性质改良、固碳及固氮作用与环境监测等方面的生态功能及研究进展,旨在为充分发挥地衣在生态环境监测与保护方面的作用提供科学依据。最后分析了当前研究中存在的问题,并展望了今后的研究重点。
    羊草草原退化演替中的状态转变和可持续性
    康萨如拉, 牛建明, 张庆, 韩国栋, 宝海风
    2020, 39(9):  3147-3154.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.008
    摘要 ( 64 )   PDF (930KB) ( 33 )  
    生态系统稳定性已经成为研究的热点,对于认识生态系统功能,科学进行生态系统管理提供了重要的理论基础。本文结合内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原放牧退化演替特征,建立了适用于该区的结构功能状态转变模型,综述了羊草草原放牧退化演替过程中出现的几种草地生态系统状态及其相互之间的转变条件及特征,并阐述了该区草地生态系统的不稳定性和利用方式的不合理性。由状态转变模型可知,内蒙古羊草草原退化演替过程中出现了4种不同退化状态,其中,不退化的羊草+杂类草、轻度退化的羊草+针茅和中度退化的羊草+糙隐子草3种群落具有相似的环境特征,且这3种状态之间既可正向也可负向相互转化。但是,当草地进一步退化到冷蒿群落时,群落结构和功能将会发生较大的变化,且环境条件也严重恶化。因此,冷蒿群落的恢复,可能无法完成向前一个状态糙隐子草群落的演替,而是出现一种新的功能较低的群落类型。
    技术与方法
    零膨胀模型在珍稀鱼类资源时空分布预测中的应用——以长江口刀鲚为例
    赵静, 柳晓雪, 吴建辉, 韩东燕, 田思泉, 马金
    2020, 39(9):  3155-3163.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.028
    摘要 ( 80 )   PDF (1322KB) ( 25 )  
    物种分布模型在估计渔业资源栖息分布中已有广泛应用,但在珍稀鱼类资源的时空分布预测方面,数据零值过多的情况是模型选择时应考虑的重要问题,零膨胀模型是解决此类问题的有效手段。根据2009—2016年每个季度在长江口采集的刀鲚资源量与环境调查数据,运用零膨胀泊松(zero-inflated Poisson, ZIP)模型和零膨胀负二项(zero-inflated negative binomial, ZINB)模型建立了长江口刀鲚资源密度与水温等环境因子之间的关系,并运用最优模型对2017年各季节长江口刀鲚资源密度分布进行预测。结果表明:在零膨胀模型结果的第一部分,水温对刀鲚资源密度非零值的发生有显著正向影响;零膨胀模型结果的第二部分显示,经度与刀鲚资源密度的大小呈显著负相关,水温对刀鲚资源密度的大小有显著正向影响;相比最优ZIP模型,最优ZINB模型对数据拟合较好,并具有较好的预测能力;最优模型显示,刀鲚资源密度的预测值在空间上呈现自西向东逐渐减小的趋势,预测结果与实际观测值存在空间分布的一致性;在时间上呈现夏季>春季>秋季>冬季的分布格局,这与水温的季节变化趋势一致。本研究将两种零膨胀模型应用于珍稀鱼类的时空分布预测,可为珍稀鱼类资源与环境之间的关系及其时空分布的研究提供参考。
    利用红外相机数据分析藏东南地区物种对人为干扰的耐受性
    徐婉芸, 刘琰冉, 梦梦, 于晶晶, 宗诚
    2020, 39(9):  3164-3173.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.024
    摘要 ( 76 )   PDF (2244KB) ( 26 )  
    红外相机技术的准确性、隐蔽性及非损伤性等优势使其在野生动物监测中应用越来越广泛,而利用红外相机数据探究人为干扰对野生动物的影响是一个新的方向。本文提取藏东南地区红外相机监测数据,将人为干扰强度划定为干扰源类型、干扰行为、数量、持续时间4个指标,依据不同干扰强度下物种对生境的选择性,将物种对人为干扰的耐受性量化为综合耐受指数,并进行耐受等级划分。根据Bailey置信区间,主要研究物种——藏猕猴(Macaca mulatta vestita)、赤麂(Muntiacus muntjak)、地栖鸟类(Epigaeic birds)、黄喉貂(Martes flavigula)、橙腹长尾松鼠(Dremom yslokriah)、藏鼠兔(Ochtona thibetana)、非地栖鸟类(Non-epigaeic birds)、鬣羚(Capricornis sumatraensis)、豹猫(Prionailurus bengalensis)对低度人为干扰的选择性更高,对中度人为干扰多为随机利用,而对高度人为干扰皆为回避。综合耐受指数的结果表明:藏猕猴、赤麂、地栖鸟类的耐受等级为中耐受性;黄喉貂、橙腹长尾松鼠、藏鼠兔、非地栖鸟类、鬣羚、豹猫的耐受等级为低耐受性。本研究所建立的物种对人为干扰耐受等级分级方法可以在不同地理区域、不同物种中应用,为探讨野生动物与人为干扰之间的关系提供了科学依据。
    基于多时相无人机遥感影像优化河口湿地景观分类
    张舒昱, 李兆富, 徐锋, 潘剑君, 姜小三, 张文敏
    2020, 39(9):  3174-3184.  doi:10.13292/j.1000-4890.202009.015
    摘要 ( 66 )   PDF (5668KB) ( 26 )  
    河口湿地具有丰富的生物多样性和高度异质化的景观格局。针对河口湿地景观的复杂性,采用传统的基于单幅遥感影像的分类方法并不能得到较好的分类结果。本研究采用多时相无人机遥感影像参与分类,以优化河口湿地景观自动分类结果。选择天目湖上游平桥河河口湿地为研究区,选取4个季节的无人机影像为基础数据源,采用面向对象与决策树相结合的分类方法,针对不同季节组合的影像进行分类。结果表明:采用多时相无人机影像能显著提升分类效果,且参与分类的时相越多,效果越好;单季影像中,春季是最适合进行景观分类的季节,分类总体精度为62.7%,Kappa系数为0.59;当4个季节获取的影像同时参与分类时,分类总体精度为91.7%,Kappa系数为0.90;参与分类的时相光谱特征差异越大,分类效果提升越明显。本研究可为河口湿地景观分类提供技术支持,并提出了一种利用可见光无人机遥感影像进行湿地景观分类的新思路。