Please wait a minute...
欢迎访问《生态学杂志》官方网站,今天是 分享到:

当期目录

    2021年 第40卷 第4期    刊出日期:2021-04-10
    目录
    目录
    2021, 40(4):  0. 
    摘要 ( 18 )   PDF (455KB) ( 17 )  
    研究报告
    氮磷添加对内蒙古温带典型草原地下生物量的影响
    郭旋, 胡中民, 李胜功, 郭群
    2021, 40(4):  929-939.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.003
    摘要 ( 42 )   PDF (3165KB) ( 49 )  
    氮添加促进地上生物量具有饱和效应以及氮饱和后的磷限制是当前生态学研究的热点问题,但地下生物量是否具有类似现象,以及氮磷同时添加是否能够缓解饱和状态时地下生物量的养分限制研究相对缺乏。本研究基于内蒙古温带典型草原4年控制试验分析了氮(10和40 g N·m-2·a-1)、磷(5和10 g P·m-2·a-1)添加对地下生物量的影响。结果表明:总地下生物量和表层土壤(0~5 cm)地下生物量有随着氮添加剂量增加而增加的趋势,但仅部分年份较高剂量氮添加处理(40 g N·m-2·a-1)的地下生物量较对照显著提高;磷添加对地下生物量没有显著影响;仅个别年份氮添加显著增加或降低了磷添加引起的地下生物量变化,其他年份氮添加不改变磷添加对地下生物量的影响,磷添加也不改变氮添加对地下生物量的影响。本研究为预测草原生态系统如何响应未来氮磷沉降增加以及草原生态系统管理提供科学依据。
    扎龙湿地不同生长期芦苇分株构件生物量分配及生长分析
    焦德志, 刘润泽, 潘林, 王素玲, 杨允菲
    2021, 40(4):  940-949.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.001
    摘要 ( 31 )   PDF (3157KB) ( 29 )  
    生物量及其分配规律直接影响着植物的生长和繁殖,也反映了植物的生态适应策略。采用大样本抽样方法,比较扎龙湿地不同生境2个生长期芦苇分株生物量的分配规律。结果表明:2个生长期中,不同生境芦苇的株高、叶重、叶鞘重、茎重和株重等数量特征均表现出一定的差异,芦苇分株和构件的生长均具有较大的可塑性;芦苇分株和构件生物量的平均分配比例在31.72%~35.29%和12.77%~67.51%,其中,6月各构件间差异均不显著(P<0.05),8月各构件间差异均显著(P<0.05),且均以茎为最大,其次为叶片,叶鞘最小;芦苇分株重和不同构件重与株高之间以及不同构件重与株重之间均表现为幂函数形式的异速生长关系,在芦苇分株增重的过程中,2个生长期叶片、叶鞘和茎的贡献率为29.8%~46.6%、14.9%~31.5%和20.6%~55.2%;不同生长期和不同生境芦苇分株生物量分配策略存在差异,但光合构件和支持构件间具有稳定的协同生长关系,分株及构件间的相对生长受遗传因素和环境因子的双重控制。
    宁武老师傅海湿地植物物种多样性及其与环境因子的关系
    李静, 王恒, 胡杰, 翟毕娇, 任香凝, 王春玲
    2021, 40(4):  950-958.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.020
    摘要 ( 37 )   PDF (3007KB) ( 34 )  
    老师傅海湿地是山西省现存的高山湖泊之一,了解其植物物种组成、多样性及其与环境因子的关系是深入研究湿地群落的基础和前提。本研究以老师傅海湿地28块1 m×1 m的样地数据为依据,分析了该地区植被的物种组成。运用聚类分析、排序分析及多样性指数,探讨该湿地群丛的分类、特征、物种多样性以及植物群落与环境的生态关系。结果表明:老师傅海植物群落可划分为葇茎蓼+荸荠群丛、杉叶藻+荇菜群丛、杉叶藻+水蓼群丛、杉叶藻+水葱群丛和水蓼+荇菜群丛5个群丛,其中葇茎蓼+荸荠群丛的Simpson多样性指数最高,均匀度指数最低,而水蓼+荇菜群丛与之相反。DCA排序结果与聚类结果吻合且第一轴解释量最大(53.29%),反映出群丛水位由低到高的变化趋势。PCA排序结果显示,化学需氧量和水位是影响植物群落分布的关键环境因子。研究结果可为老师傅海天然湿地生态系统的保护和修复提供科学依据。
    巴丹吉林沙漠东缘主要植物种群空间分布关系
    刘红梅, 吕世杰, 刘青泉, 刘丽英, 王玉芝, 任倩楠, 周瑶, 高启
    2021, 40(4):  959-967.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.016
    摘要 ( 31 )   PDF (3486KB) ( 24 )  
    梭梭(Haloxylon ammodendron)、红砂(Reaumuria songarica)和白刺(Nitraria tangutorum)是巴丹吉林沙漠防风固沙的主要植物,对改善生态环境具有重要意义。为探讨其空间分布及其相互作用关系,本研究以阿拉善右旗塔木素苏木地区“塔木素野生肉苁蓉及梭梭产籽基地”为试验区,从空间分布角度对3个植物种群空间分布的一致性程度、斑块分布特征、植被发展方向和密度效应进行了分析。结果表明:梭梭、红砂和白刺空间分布的一致性依次降低。各植物种群之间空间分布的斑块镶嵌性明显,入侵沙地过程从西南向东北方向延伸,受各物种生物学特性和资源限制影响,平均冠幅直径的集水径流曲线流出坐标为(700,0),且与梭梭种群的主导作用密不可分;3个植物种群在200 m尺度范围内呈现竞争关系,在整个研究尺度内呈协同作用,其权衡的基础是土壤资源的限制作用强度和自然环境恶劣程度。总之,3个植物种群具有自己的生物学特性和生态学适应特征,形成在小尺度竞争、大尺度协同的空间镶嵌分布形式,且整体呈现以梭梭种群为主导的植被扩散格局和发展趋势。
    气候变化背景下孑遗植物桫椤在中国的潜在地理分布
    张华, 赵浩翔, 徐存刚
    2021, 40(4):  968-979.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.022
    摘要 ( 54 )   PDF (3532KB) ( 30 )  
    桫椤(Alsophila spinulosa)是第三纪早期冰川的孑遗植物和世界上最古老的活化石之一,对研究古气候和物种变迁以及地理区系变化等具有重要的参考价值。基于桫椤在中国地区的111个有效分布点和10个环境因子,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件对气候变化背景下桫椤在中国的潜在地理分布进行了预测,同时综合环境因子贡献率和刀切法检验评估了制约现代气候条件下桫椤潜在地理分布的重要因子。本研究还采用了响应曲线来确定环境因子的适宜值,进一步预测了气候变化背景下桫椤的潜在地理分布区和面积。结果表明:MaxEnt模型的预测准确度高,受试者工作曲线面积(AUC值)达0.959;现代气候条件下桫椤的潜在适宜生境面积为160.15×104 km2,主要位于中国的南部和东南部地区;影响桫椤潜在地理分布的主要环境因子为气温因子(平均气温日较差和最干季平均温度)、降水因子(最干季降水量)和地形因子(坡度),其中最干季降水量是影响桫椤潜在地理分布的关键因子;在未来气候变化情景下,桫椤的总适宜生境面积增加,高适宜生境和中适宜生境面积减少,低适宜生境面积增加,桫椤的高适宜生境重心向西北方向和高纬度地区转移。研究结果将为桫椤的科学管理和资源保护提供理论依据。
    光照强度对濒危植物长序榆光合特性的影响
    罗光宇, 陈超, 李月灵, 金则新
    2021, 40(4):  980-988.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.013
    摘要 ( 30 )   PDF (1481KB) ( 21 )  
    为探讨濒危植物长序榆(Ulmus elongata)对不同光环境的光合适应机制,以2年生幼苗为对象,调查了自然光照的100%(I100)、40%(I40)和10%(I10)3种光照强度对植株光合特性的影响。结果表明:(1)3种光强下长序榆的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的日变化均呈“单峰型”曲线;胞间CO2浓度(Ci)的变化则呈“V型”曲线;3种光强下植株的PnGs、水分利用率(WUE)日均值均为I100>I40>I10。日均Ci大小为I10>I100>I40。I10的日均Tr显著低于I100、I40。(2)长序榆幼苗的最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)均以I100最大;最大羧化速率(Vcmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)均为I100>I40>I10;I10的最大电子传递速率(Jmax)显著低于I100、I40。(3)遮荫处理导致长序榆叶片PSII最大光量子产量(Fv/Fm)和PSII实际光量子产量(Fv′/Fm′)增加;I100的非光化学淬灭系数(NPQ)、光化学淬灭系数(qp)显著高于I40、I10。分析表明,长序榆幼苗在全光照环境下叶片所吸收的光能主要通过天线热耗散以散发过剩的光能;遮荫处理叶片光能较多地分配于光化学反应和非光化学反应耗散部分;长序榆在强光照高温下未发生明显的光抑制,也未出现光合“午休”现象,碳同化效率高,表现出阳性植物的特点;光照不足可能是长序榆幼苗林下自然更新的限制因子。

     

    克里雅河尾闾河岸不同生长阶段胡杨的水分利用
    李涛, 罗光明, 董克鹏, 彭丽萍, 戴岳, 麦尔哈巴·尼加提
    2021, 40(4):  989-997.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.014
    摘要 ( 20 )   PDF (1370KB) ( 12 )  
    胡杨(Populus euphratica)是荒漠河岸林的重要组成树种,在调节气候、防风固沙、稳定河道、维持绿洲群落稳定性等方面具有重要生态作用。本研究以生长在塔克拉玛干沙漠腹地克里雅河尾闾河岸旁的主要建群种胡杨为对象,依据胸径(DBH)变化,将胡杨划分为幼苗(地径≤4 cm)、幼树(4 cm<DBH≤10 cm)、成熟木(10 cm<DBH≤40 cm)和过熟木(DBH>40 cm)4个生长阶段。利用氧稳定同位素技术,测定了不同生长阶段胡杨小枝木质部水、0~300 cm土层的土壤水、地下水和河水的δ18O值。水源依据深度划分为浅层土壤水(0~140 cm)、深层土壤水(140~300 cm)、地下水和河水。应用IsoSource模型计算了胡杨对潜在水源的利用比例,利用碳稳定同位素技术分析了不同生长阶段胡杨叶片的水分利用效率。结果表明:胡杨木质部水的δ18O值随径级的增加而减小,变化范围在-6.10‰~-5.67‰;胡杨幼苗、幼树、成熟木和过熟木的主要水源为河水,利用比例分别为0~74%、0~77%、7%~80%和17%~82%。胡杨叶片的δ13C值随径级的增加波动较小,变化范围为-29.96‰~-29.02‰。研究表明,克里雅河尾闾生长在河岸旁不同生长阶段的胡杨水分状况良好,没有受到显著的干旱胁迫。
    氮磷钾施肥对闽楠幼苗营养元素吸收与利用的影响
    杨志坚, 冯金玲, 吴小慧, 陈来贺, 余新晓, 陈丽华
    2021, 40(4):  998-1011.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.017
    摘要 ( 37 )   PDF (3465KB) ( 12 )  
    闽楠是濒临灭绝的珍贵树种,为了解N、P、K肥对闽楠幼苗营养吸收与利用的影响,探讨施肥对营养元素互作及生长的影响,以1年生闽楠祼根苗为试验材料,采用“3414”不完全正交回归设计进行田间盆栽试验,分析14种N、P、K施肥处理对闽楠幼苗干物质增长和营养元素吸收与利用的影响。结果表明:适当的N、P、K施肥促进了闽楠幼苗生物量增长,N、P、K吸收和C固定随施肥量的增加表现为先增后减的变化趋势,在T6,即N肥为0.532 g·plant-1,P肥为0.133 g·plant-1,K肥为0.356 g·plant-1(N∶P2O5∶K2O=1∶0.250∶0.669)时生物量达到最大;N肥对闽楠幼苗生长影响最大,其次为K肥,最小为P肥;增施N肥,通过提高闽楠幼苗N吸收,促进C固定和干物质增长,并进一步提高P和K吸收;增施P肥可以促进闽楠幼苗生物量增加和元素吸收,但对P素利用没有显著作用;增施K肥主要通过影响P吸收利用,促进苗木生长;N、P、K三因子互作施肥对闽楠幼苗生长促进作用最强,其次为双因子互作施肥,接着为单因子施肥,其中NK肥利于闽楠的营养元素的吸收,NP肥利于闽楠的营养元素的利用,以T6处理的施肥量和比例最佳;主成分和通径分析表明,提高N和K肥表观利用率与C固定量可以促进闽楠苗木生物量增长,但三者受P吸收与利用的制衡。因此,N和K肥表观利用率是闽楠幼苗施肥的关键指标,闽楠幼苗喜N肥,对P肥不敏感;但NPK配合施肥有利于闽楠幼苗营养吸收和利用,以T6处理为佳。
    补施氮肥对秸秆覆盖条件下旱作冬小麦光合特性及产量形成的影响  
    杨超, 付鑫, 刘文清, 王俊
    2021, 40(4):  1012-1020.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.032
    摘要 ( 23 )   PDF (2344KB) ( 17 )  
    基于旱作冬小麦秸秆覆盖定位试验,采用微区施肥方式研究了作物生育后期补施氮肥对作物光合特性及产量形成的影响。覆盖定位试验包括全年无覆盖(CK)、生育期秸秆覆盖9000 kg·hm-2(HSM)、生育期秸秆覆盖4500 kg·hm-2(LSM)和休闲期秸秆覆盖9000 kg·hm-2(FSM)4个处理;微区施肥在小麦孕穗期进行,包括施氮和不施氮2个水平。结果表明:在未补施氮肥情况下,与CK处理相比,HSM和LSM处理显著降低了土壤硝态氮和铵态氮含量,HSM、LSM和FSM处理均显著降低了花后冬小麦旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和旗叶瞬时水分利用效率,同时HSM和LSM处理籽粒产量分别降低了28.43%和21.74%(P<0.05);与未补施氮肥处理相比,补施氮肥后HSM、LSM和FSM处理土壤硝态氮和铵态氮含量及冬小麦旗叶光合特性均有显著提高,且冬小麦千粒重、地上生物量、籽粒产量及收获指数在各处理间均无显著性差异。冬小麦生育后期补施氮肥有利于解决秸秆覆盖导致的氮亏缺问题,促进花后冬小麦旗叶光合作用,降低生育期秸秆覆盖的潜在减产风险。
    酚酸介导下连栽木麻黄根际微生物变化
    周柳婷, 罗扬, 李建鹃, 赵艳琳, 白莹, 张晨, 陈军, 林文雄, 吴则焰
    2021, 40(4):  1021-1028.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.004
    摘要 ( 26 )   PDF (1472KB) ( 18 )  
    以福建省惠安赤湖国有防护林场3个不同连栽代数(第一代first rotation plantation,FCP;第二代second rotation plantation,SCP;第三代third rotation plantation,TCP)木麻黄根际土壤为研究对象,运用高效液相色谱技术(HPLC)研究连栽木麻黄根系分泌物酚酸种类及含量变化特征,并模拟根际土壤中各酚酸配比,探究酚酸类物质对木麻黄根际土壤关键微生物生长的影响。结果显示:连栽木麻黄土壤中检测到香草酸、阿魏酸、没食子酸、对香豆酸和水杨酸5种酚酸类物质,平均配比为32∶6∶19∶5∶8,其总含量随着连栽代数增加而上升;其中,香草酸、没食子酸、对香豆酸和水杨酸在连栽土壤SCP、TCP中有所累积,但阿魏酸含量随着连栽代数增加而下降,差异不显著(P>0.05);模拟木麻黄根际土壤中平均配比的混合酚酸显著促进了病原菌尖孢镰刀菌生长,其中水杨酸的促进作用最强;相反,该混合酚酸能抑制有益拮抗菌解淀粉芽孢杆菌的生长,其中水杨酸的抑制作用最强。由此可知,木麻黄根系分泌物酚酸对根际土壤微生物群落具有特异选择性,引起根际微生物群落结构失衡,进而导致连栽障碍问题。研究结果为缓解木麻黄人工林生产经营中存在的连栽障碍问题提供理论参考。
    氮沉降对北亚热带麻栎林土壤呼吸及其温湿度敏感性的影响
    余景松, 付若仙, 俞元春, 李春涛
    2021, 40(4):  1029-1037.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.019
    摘要 ( 31 )   PDF (931KB) ( 19 )  
    近年来,含氮化合物排放量迅速增加,并随着人口增长及城市化程度的提高而持续增加,这些氮元素以沉降的形式降落到森林生态系统中,对森林土壤碳通量产生深远影响,使氮沉降成为影响森林土壤呼吸的一个重要因素。本研究以安徽省万佛山麻栎天然林为对象,通过模拟氮沉降试验,采用LI-8100土壤呼吸仪测定土壤呼吸速率及土壤温湿度,探讨短期氮添加对森林生态系统土壤呼吸及其温湿度敏感性的影响。结果表明:N0(对照)、N1(低氮)、N2(高氮)3种处理下土壤呼吸及其各组分均有明显季节变化特征,N1和N2处理均轻微提高了麻栎天然林土壤总呼吸及各组分呼吸速率,但差异均不显著(P>0.05),N1、N2处理年平均土壤总呼吸速率分别为2.17和2.13 μmol·m-2·s-1,较N0处理分别提高了6.90%和4.93%;麻栎林土壤呼吸与土壤温度呈显著的指数关系(P<0.001),N0、N1、N2处理下土壤总呼吸Q10分别为2.04、1.99和2.10,低氮(N1)在一定程度上提高了自养呼吸Q10,而降低了异养呼吸Q10;高氮(N2)提高了土壤呼吸各组分Q10;土壤含水率与土壤呼吸呈显著相关关系(P<0.05),但其相关性小于土壤温度与土壤呼吸,土壤呼吸与土壤温度和土壤含水率的复合模型优于单因子模型。研究结果为预测土壤呼吸及其组分在氮沉降增加下的变化提供了新的思路。
    模拟增温对高寒灌丛生长季土壤呼吸的影响
    刘美, 陈亚梅, 崔宁洁, 马志良
    2021, 40(4):  1038-1048.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.026
    摘要 ( 40 )   PDF (907KB) ( 25 )  
    以青藏高原东部窄叶鲜卑花高寒灌丛为对象,研究了高寒灌丛生长季土壤呼吸不同组分对开顶式生长室(OTC)模拟增温的响应。结果表明:模拟增温使窄叶鲜卑花高寒灌丛空气温度和土壤温度平均增加了0.6 ℃和1.2 ℃,使土壤水分含量显著降低了2.7个百分点;模拟增温在灌丛生长季分别使土壤总呼吸、异养呼吸、根源呼吸、细根呼吸和根际微生物呼吸速率显著增加了54.3%~99.2%、60.8%~80.3%、30.0%~165.0%、37.6%~110.1%和96.7%~215.3%;土壤酶活性、土壤温度和土壤pH是影响土壤呼吸各组分速率的主要因子,这些因子可以解释土壤呼吸速率49.2%以上的变异;土壤微生物生物量、土壤无机氮含量和土壤水分对土壤呼吸速率的影响不显著;根源呼吸和细根呼吸速率与细根生物量呈显著相关。全球气候变暖将通过改变植物、土壤生物与非生物环境因子显著促进青藏高原东部高寒灌丛生态系统土壤呼吸过程,从而加速土壤碳循环。
    抚育间伐对马尾松林土壤活性有机碳的短期影响
    王晓荣, 雷蕾, 曾立雄, 唐万鹏, 崔鸿侠, 肖文发
    2021, 40(4):  1049-1061.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.008
    摘要 ( 30 )   PDF (2454KB) ( 15 )  
    准确把握不同营林措施下马尾松林土壤活性有机碳变化,对于深入理解森林经营管理对土壤碳库的影响机制具有重要意义。以三峡库区马尾松林为研究对象,采用未择伐(NC)、除灌(SC)、伐除非马尾松(NPMC)、伐除优势马尾松(DPMC)等营林措施,利用固定样地等距离网格布点法研究不同营林措施下表层土壤(0~10 cm)活性有机碳组分、空间异质性,并利用多元线性回归模型确定主控因子。结果表明:与未择伐相比,除灌、伐除非马尾松和伐除优势马尾松均显著降低了土壤总有机碳(TOC)和微生物生物量碳(MBC),且一定程度降低土壤轻组有机碳(LFOC),但LFOC在各处理间差异性不显著。伐除非马尾松和伐除优势马尾松导致土壤可溶性有机碳(DOC)分别增加了21.68%和19.90%,而除灌则降低了7.06%。未择伐和伐除优势马尾松样地中土壤有机碳组分变异呈现较微弱的空间自相关,而除灌样地中TOC、DOC、MBC由结构因素引起的变异为69.5%~98.5%,伐除非马尾松样地中TOC、DOC、LFOC由结构因素引起的变异为94.5%~99.7%。抚育间伐提高了土壤活性有机碳的空间异质性,土壤总有机碳、总氮、碳氮比、胸径、叶面积、土壤水分等因素是调控土壤活性碳组分空间变异的主控因子。除灌和择伐通过改变林分结构、土壤理化性质以及微环境等因素共同影响土壤有机碳空间变异,并增加了土壤有机碳的不稳定性。
    免耕及秸秆覆盖对春小麦-土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响
    彭亚敏, 武均, 蔡立群, 齐鹏, 张仁陟, 罗珠珠
    2021, 40(4):  1062-1072.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.028
    摘要 ( 46 )   PDF (2044KB) ( 19 )  
    探究免耕及秸秆覆盖模式对春小麦土壤C、N、P生态化学计量特征的影响,为陇中黄土高原旱作农业区制定合理的农田管理措施提供参考依据。于2019年基于设置在安定区李家堡镇麻子川村的长期保护性耕作(传统耕作T、免耕+不覆盖NT、传统耕作+秸秆覆盖TS、免耕+秸秆覆盖NTS)定位实验,测定春小麦不同器官(籽粒、叶片、秸秆)和土壤的C、N、P元素含量。结果表明:相较于传统耕作处理(T),保护性耕作处理(NT、TS、NTS)显著提高了土壤C∶N、C∶P(P<0.01),土壤N∶P未显著提高(P>0.05),不同处理C∶N、C∶P变化顺序均为NTS>TS>NT>T;春小麦不同器官C∶N的顺序为秸秆>叶片>籽粒,C∶P的顺序为籽粒>叶片>秸秆;较T处理,保护性耕作处理显著降低了叶片C∶N、秸秆C∶N、秸秆C∶P;不同处理各器官N∶P的变化不显著(P>0.05);该区春小麦的生长受N限制。春小麦与土壤的C、N、P元素内稳性整体表现为P>N>C,比值内稳性表现为C∶N>C∶P>N∶P,比值内稳性强于各元素内稳性。综合而言,NTS处理为最适合陇中黄土高原旱农区春小麦生长发育的耕作措施,研究区春小麦的生长容易受到N限制,应在NTS处理基础上适当增施氮肥,确保春小麦稳产增产。
    化肥减施条件下配施有机肥对旱地紫色土有机碳活性组分的影响
    孔德宁, 康国栋, 李鹏, 沈学善, 刘满强, 李辉信, 胡锋, 焦加国
    2021, 40(4):  1073-1080.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.002
    摘要 ( 35 )   PDF (5319KB) ( 16 )  
    选取四川紫色土作为实验土壤,采用紫马铃薯与紫薯轮作制度,探究减肥条件下配施不同有机物对土壤有机碳活性组分的影响。共设置不施肥(CK)、常规化肥(CF)、常规化肥配施秸秆(CFS)、减量50%化肥配施微生物有机肥(RFM)、减量50%化肥配施蚯蚓生物复合有机肥(RFV)、减量50%化肥配施秸秆和微生物有机肥(RFSM)、减量50%化肥配施秸秆和蚯蚓生物复合有机肥(RFSV)7个施肥处理。结果表明:有机物料的施用对土壤总有机碳的影响并不显著,但显著增加微生物量有机碳(MBC)和轻组分有机碳(LOC)含量,增幅为10.6%~42.6%,对土壤可溶性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)含量影响不显著,但对DOC组分结构产生了影响;DOC的三维荧光分析结果表明:类胡敏酸和类富里酸物质是紫色土DOC的主要组成部分,且RFSM和RFSV处理中类胡敏酸和类富里酸物质增多,类色氨酸、类酪氨酸和类溶解性微生物代谢物下降,同时三维荧光指数上升,说明DOC主要来源于微生物的代谢活动。总之,化肥减施下配施有机肥可以增加MBC和LOC含量,改变DOC的组分结构。
    氯甲基吡啶对不同施肥下红壤氮素转化的影响
    李君, 赵曦冉, 王鑫龙, 吴晓亮, 郭嘉鑫, 胡钟月, 褚贵新, 陶瑞
    2021, 40(4):  1081-1090.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.030
    摘要 ( 27 )   PDF (3194KB) ( 6 )  
    采用室内模拟试验方法,设置不施肥(对照)、单施尿素、尿素+CP(氯甲基吡啶,nitrapyrin)、60%尿素+牛粪和60%尿素+牛粪+CP等5个处理,探讨减量化肥配施有机肥及硝化抑制剂对红壤氮素转化、氧化亚氮(N2O)和氨气(NH3)排放以及氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)数量的影响。结果表明:施用CP处理在培养36天内显著增加了土壤铵态氮(NH4+-N)含量,降低了硝态氮(NO3--N)含量(P<0.05);与不施肥相比,单施尿素或尿素配施牛粪显著增加了培养后第7天的土壤潜在硝化势和土壤微生物量碳和氮含量,添加CP处理较未添加CP处理明显降低(P<0.05);荧光定量PCR结果显示,单施尿素或尿素配施牛粪显著增加了AOA和AOB的基因丰度,施用CP显著抑制了培养第7天AOA基因丰度,而对AOB没有明显影响(P>0.05),CP对AOA数量抑制效应在培养第36天消失;相关性分析显示,土壤潜在硝化势与AOA和AOB均呈极显著正相关(P<0.001);尿素减量40%配施牛粪相比单施尿素显著降低了N2O和NH3排放(P<0.05),添加CP比未添加CP的施肥处理进一步显著降低N2O的排放,但明显增加NH3排放(P<0.05);自动线性模型显示,NH4+-N和pH是影响AOA和AOB基因数量变化的关键因子,AOA比AOB对不同施肥红壤N2O排放贡献更大。综上,CP可实现单施尿素或尿素配施牛粪下红壤N2O减排,但会增加NH3挥发风险。
    青藏公路和铁路对青藏高原四种典型有蹄类动物的叠加阻隔和回避影响
    王云, 关磊, 杜丽侠, 曲家鹏, 王明月, 韩用顺, 杨艳刚, 周红萍, 孔亚平
    2021, 40(4):  1091-1097.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.015
    摘要 ( 24 )   PDF (2931KB) ( 16 )  
    青藏公路或铁路对藏羚羊(Pantholops hodgsonii)等青藏高原特有种造成了阻隔影响。通过2014—2019年连续的现场调查结合收集的2006—2008年和2010年道路影响域数据,分析发现青藏公路和铁路仅对藏羚羊产生显著的叠加阻隔影响,且随着两条线路间距的增大,影响有减小的趋势,两条线路叠加对藏野驴(Equus kiang)、藏原羚(Procapra picticaudata)和野牦牛(Bos mutus) 3种有蹄类动物无显著叠加影响;藏羚羊对青藏公路交通干扰的适应周期约为4年,而藏野驴和藏原羚的适应周期仅为2年;交通量与4种有蹄类动物的回避距离关系不大。未来青藏高速公路很可能与现有青藏公路和铁路平行建设,根据现有经验,在藏羚羊迁徙通道处,高速公路线位与现有两条线路间距至少在1.5 km以上为佳。由于藏羚羊对交通干扰适应能力较差,应配合营造起伏地形、遮光降噪的工程措施等减少交通干扰对藏羚羊迁徙的影响,帮助其尽快适应高速公路动物通道。目前4种有蹄类动物基本适应了青藏公路的交通干扰,但人为干扰仍需减少;有必要针对青藏高速公路开展建设前、中、后不同阶段的野生动物干扰的持续观测。
    极昼环境下阿德利企鹅育雏期鸣声的日节律
    张剑, 夏灿玮, 张雁云
    2021, 40(4):  1098-1106.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.018
    摘要 ( 38 )   PDF (1698KB) ( 14 )  
    以24 h为周期的生物活动的日节律,主要受到昼夜交替的影响。在缺乏昼夜波动的环境中,生物活动是否维持24 h的日节律,尚存在争议。本研究以恩克斯堡岛(74°54′S, 163°39′E)繁殖的阿德利企鹅(Pygoscelis adeliae)种群为对象,探讨极昼环境下鸣声的日节律。阿德利企鹅主要在育雏时发出鸣叫,用于亲子联络。在企鹅繁殖聚居地布设5台自动录音机,于2018年1月24日—2月1日进行连续的录音监测。通过鸣声自动识别技术,提取了录音中阿德利企鹅的鸣声,并对鸣声的日节律以及鸣声强度与环境因素的关联进行了研究。结果表明:阿德利企鹅的鸣声不具有24 h为周期的日节律,鸣声强度主要受环境湿度和温度的影响。本研究结果为探讨极昼环境下动物行为的日节律提供了基础资料。
    绢蒿荒漠粪甲虫物种多样性特征及亲缘关系
    曹佳敏, 鲁为华, 郭亚亚, 车昭碧, 杨寒珺, 黄星宇
    2021, 40(4):  1107-1115.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.009
    摘要 ( 25 )   PDF (1691KB) ( 8 )  
    广泛分布在北疆的绢蒿荒漠作为重要的春秋牧场,承担着两季的放牧压力。由于该区域气候干燥,放牧家畜的粪便分解强烈依赖于各类粪甲虫。为确定绢蒿荒漠中粪甲虫数量的季节性变化及物种多样性特征,进行了野外调查和取样。结果表明:在石河子紫泥泉种羊场典型绢蒿荒漠放牧地家畜粪便中采集到粪甲虫14797头;其中,捕获的金龟子分属3科19种,蜉金龟科10种,金龟科8种,粪金龟科1种;4—6月物种丰富度逐渐上升,6月物种丰富度最高,优势种为黄缘蜉金龟(Aphodius sublimbatus);春秋放牧季(4—5、9—10月)个体数量多于夏季(7—8月);其中,10月物种丰富度最低,但优势种直蜉金龟(Aphodius rectus)个体数量显著多于其他时间所有物种个体数量;对捕获到的19种金龟子进行DNA的提取及目的基因的扩增和测序结果表明,基于16S rRNA的分类结果与形态学分类结果一致;构建的进化树呈现2个明显分支:第一分支包含蜉金龟科10个物种,均属D型生态功能类群,物种的粪便处理方式在种间具有明显趋同性;第二分支包含了金龟亚科和粪金龟科的9个物种,从生态功能类群上看,存在7个T型物种和2个R型物种,Onthophagus gibbulusOnthophagus nuchicornisGymnopleurus mopsusGymnopleurus flayellates虽然亲缘关系接近,但分属两个生态功能类群,在粪便处理方式上表现出种间趋异。
    黑河中上游大型底栖动物栖息地适宜度评估
    王昱, 左一锋, 冯起, 李宝龙, 孔德星, 张昕雨, 卢晗, 汪双
    2021, 40(4):  1116-1127.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.010
    摘要 ( 27 )   PDF (2268KB) ( 7 )  
    为评估黑河中上游大型底栖动物栖息地的适宜度,选取黑河中上游优势种水蜘蛛(Argyroneta aquatica)为指示物种,从栖息地环境因子中筛选出溶解氧(DO)、水温(WT)和底质(SD)3个环境因子作为栖息地指示因子,建立栖息地适合曲线,并计算了栖息地适宜度指数(HSI)。结果表明:水蜘蛛偏好卵石质河床,其最适溶解氧(DO)浓度范围为7.21~9.17 mg·L-1,最适水温(WT)范围为17.25~22.10 ℃;黑河中上游HSI均值为上游支流0.66、上游干流0.63、中游0.81;黑河上游支流和干流对于大型底栖动物来说处于适宜状态,中游处于最适宜状态;空间差异性分析表明,人类活动对黑河上游支流和中游大型底栖动物的栖息地几乎没有影响,但水温是制约上游支流栖息地适宜度的主要因素,而梯级水库建设对上游干流的大型底栖动物栖息地影响较大。
    一株低温纤维素降解菌的筛选与产酶条件优化
    单建荣, 全鑫, 朱用哲, 邢宇, 张旭, 王宏燕, 范金霞
    2021, 40(4):  1128-1136.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.005
    摘要 ( 55 )   PDF (3059KB) ( 18 )  
    针对牛粪冬季堆肥存在启动慢、发酵周期长的问题,解决的有效办法是向堆体中添加低温纤维素降解菌剂,而目前可利用的低温纤维素降解微生物的种类较少。本研究在低温条件下从冻牛粪中分离得到1株低温高效纤维素降解菌,菌株命名为YSX-3,经鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas)。为获得YSX-3菌株最佳的产酶条件,在单因素优化基础上以培养时间、培养温度、初始pH值和接种量为自变量,纤维素酶活性为响应变量,采用响应面分析法(RSM)分析响应变量与自变量之间的关系。结果表明:YSX-3菌株最佳产酶条件为接种量4%、培养温度9 ℃、培养时间71 h、初始pH值6.5,此培养条件下纤维素酶活为130.21 U·mL-1,与优化前相比提高了1.3倍。将优化后YSX-3菌株接种于牛粪堆体中,第5天进入高温期(>50 ℃),温度最高可达62.5 ℃,高温期持续时间为9 d;至堆肥结束时,堆体纤维素降解率达45.2%,而对照组堆体纤维素降解率仅为15.4%。
    三沙湾海水养殖区时空动态变化及其影响因素
    陈思明
    2021, 40(4):  1137-1145.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.033
    摘要 ( 19 )   PDF (3704KB) ( 9 )  
    以Landsat多时相遥感影像为数据源,利用特征指数和面向对象检测法提取三沙湾海水养殖区的空间信息,采用景观格局指数和随机森林算法,分析海水养殖区的时空扩展和形态特征,量化自然、社会和经济因子对海水养殖区时空演变的影响。结果表明:面向对象检测法的提取效果较为良好,其总体精度、Kappa系数分别达81%和0.72以上;2009—2018年三沙湾海水养殖区的斑块面积、斑块密度和形状指数呈现出先增加后减缓的变化趋势,但空间聚集程度却不断增强,表现出由西向东北部呈连续块状分布的聚集特点;海水养殖区的时空演变主要受到渔业生产总值、农林牧副渔从业人员的年均收入、渔用机动船数和年平均风速的影响,其中渔业生产总值、从业人员的年均收入的贡献度最大,其决定系数(R2)达0.77。研究结果可为福建沿海的养殖区规划和生态环境保护提供理论依据。
    基于灾害指数的奉化水蜜桃气象产量模拟
    丁烨毅, 杨栋, 朱佳敏, 陈妙金, 李从初, 魏莎莎, 徐红霞
    2021, 40(4):  1146-1153.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.031
    摘要 ( 36 )   PDF (1396KB) ( 11 )  
    气象产量模拟是保险产品设计及气象为农服务效益评估的重要环节。基于1995—2018年奉化水蜜桃单产数据,采用傅里叶变换、滑动平均、Logistic、HP滤波和指数法对水蜜桃趋势产量和气象产量进行分离;建立水蜜桃常见气象灾害指数,并利用气象灾害指数对5种产量分离结果进行验证和筛选;以灾害指数为输入因子,利用基于遗传算法的BP神经网络(BP neural network based on genetic algorithm,GA-BP)方法建立水蜜桃气象产量模型。结果表明:受气候变化影响,1995—2018年奉化水蜜桃开花—成熟期连阴雨和硬核—成熟期强降水呈先降后升,近年来极端性降水概率增强,大风出现频率增大;气候变暖一定程度缓解开花坐果期低温,但成熟期高温风险加大;3阶傅里叶分离的趋势产量模拟效果佳,对典型灾害年和低灾害年模拟准确率为88%,相关系数为-0.8,综合指数为0.85;基于灾害指数建立的GABP模型对3阶傅里叶方法分离的相对气象产量模拟效果最佳;回代检验的绝对误差和均方根误差分别为0.02和0.03,相关系数为0.95;预报检验的绝对误差和均方根误差分别为0.03和0.04,相关系数为0.92。综上可见,3阶傅里叶方法适用于奉化地区水蜜桃产量分离,基于灾害指数构建的特色作物产量模拟精度和稳定性较高,且模型物理意义明确。
    基于RSEI模型的贺兰山长时序生态质量评价及影响因素分析
    李婷婷, 马超, 郭增长
    2021, 40(4):  1154-1165.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.027
    摘要 ( 46 )   PDF (4329KB) ( 33 )  
    为揭示贺兰山1989-2017年的生态质量变化与气候和地形的关系,利用Landsat数据,基于遥感生态指数(RSEI),结合SRTM DEM数据、中国气象数据和植被类型空间分布数据,对贺兰山山地生态系统进行研究。结果表明:将WET、NDVI、SI、LST耦合得到的RSEI可综合反映生态质量,其中NDVI荷载值最大;1989—2017年RSEI均值总体呈上升趋势,增长速率为0.0058,变化范围为0.2849~0.3671,RSEI改善面积是退化面积的14.6倍;RSEI的优、良等级主要分布在林区,且生态环境变异系数小;RSEI中、下和差等级主要分布在荒漠和草原覆盖区,且为生态环境改善的主要区域;RSEI与气温有9.29%的相关关系区域通过了显著性检验(P<0.05),与降水有12.51%的相关关系区域通过了显著性检验(P<0.05),RSEI对降水的响应大于气温;在海拔2500~3000 m、坡度35°~40°时,贺兰山生态质量最好;贺兰山生态环境虽存在缓慢变好趋势,但整体生态质量仍极端脆弱,生态保护工作任重道远。
    青土湖干涸湖底风沙流结构及输沙粒径特征
    郭树江, 杨自辉, 王强强, 王多泽, 王飞, 安富博, 张逸君
    2021, 40(4):  1166-1176.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.025
    摘要 ( 25 )   PDF (4019KB) ( 6 )  
    以青土湖干涸湖底为研究对象,选择9种立地类型,利用积沙仪开展风沙流结构的观测,分析不同立地0~30 cm高度风沙流输沙率、粒径组成、粒度参数的变化特征。结果表明:0~30 cm高度范围内,7种立地类型输沙率和输沙通量与高度呈负幂数函数关系;湖底不同立地输沙通量主要集中在近地表0~20 cm,除固定沙丘白刺灌丛,其他类型输沙通量均占0~30 cm高度输沙总量的80%以上,其中湖底滩地、湖底盐爪爪群落、流动白刺灌丛0~30 cm高度范围内风沙流输沙率均较大;输沙率较大的3种立地风沙流颗粒物主要为细砂,次之为粗砂,粉粒含量较低,随着高度增加,3种立地输沙通量中粗砂粒含量均为先轻度增加后递减的趋势,而细砂粒含量则呈先轻度下降后增加的趋势,粉粒含量随高度的增加呈小幅递增趋势;3种立地0~30 cm高度风沙流输沙颗粒的粒径分选属较好中等,偏度值随着高度增加表现为从近对称趋于正偏,峰度值属于中等峰态分布。
    基于改进的遥感生态指数的北京市门头沟区生态环境质量评价
    程琳琳, 王振威, 田素锋, 柳亚彤, 孙梦尧, 杨玉曼
    2021, 40(4):  1177-1185.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.021
    摘要 ( 43 )   PDF (2957KB) ( 19 )  
    以2001、2006、2010、2014和2018年的Landsat影像为数据源,采用熵权法计算权重并用指数和法计算遥感生态指数(RSEI),结合GM(1,1)模型,研究北京市门头沟区的生态环境质量变化及其原因,预测未来变化趋势。结果表明:2001、2006、2010、2014和2018年门头沟的RSEI分别为0.5993、0.5451、0.5592、0.6113和0.716,呈现“先下降,后上升”的趋势;生态环境质量“优”、“良”地区的土地利用多以林地和灌木林地为主,“差”和“较差”地区的土地利用以裸地、城市和道路为主;2001—2006年,采矿活动是导致RSEI下降的主要原因。2006年以来,城镇化对门头沟区生态环境质量产生一定的负面影响,但重点工程使生态环境质量得以改善;京津风沙源治理工程对改善门头沟生态环境质量的效果较为显著。对生态环境质量的可视化表达,可以较好地反映生态环境质量的变化情况,为维护生态平衡提供更好的支撑。
    综合评述
    河口区域古菌的研究进展
    唐旖, 岳一鸿, 蔡灵, 陈学萍, 杨明, 汪福顺
    2021, 40(4):  1186-1197.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.007
    摘要 ( 27 )   PDF (883KB) ( 12 )  
    古菌作为生态系统的重要组成部分,在地球元素循环中发挥着不可或缺的作用。河口位于河流和海洋交汇处,其独特的环境特点为开展古菌研究提供了理想试验场。本文概括了古菌研究的发展历史和技术手段,如脂类结构分析、荧光原位杂交、荧光定量PCR、高通量测序等;总结了近年来国内外河口区域古菌的研究进展,并分析了影响古菌在河口群落结构和多样性分布的主要因素,如纬度、盐度和水深等;此外,介绍了氨氧化古菌、深古菌门和产甲烷古菌等在河口环境中的生态学功能。在此基础上,分析并展望了古菌在河口区域未来的研究方向,全面解析古菌群落在河口生态系统中的功能将有利于河口生态系统的保护,为河口生态功能的可持续发展奠定基础。
    鱼道进口诱鱼技术研究进展
    谭红林, 谭均军, 石小涛, 李振, 柯森繁, 刘志雄
    2021, 40(4):  1198-1209.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.029
    摘要 ( 32 )   PDF (678KB) ( 19 )  
    鱼道进口设置是否合理是鱼道设计和建设的关键。不同的环境条件会使鱼类产生不同的行为特征,合理利用影响鱼类游泳行为特征的水流、声、光、气泡幕等环境因子对提高鱼道进口诱鱼效果具有重要作用。本文聚焦水流、声、光、气泡幕诱鱼技术,归纳了影响各诱鱼技术的主要因素,从鱼类行为学方面总结了相关研究成果。目前诱鱼研究多以理论基础研究为主,在实际工程中应用较少,因此迫切需要加强各诱鱼技术的野外应用,构建集水流、声、光、气泡幕等诱鱼方法为一体化的集诱鱼技术,以达到更加高效的鱼道进口集诱鱼效果。
    生物炭对外源抗生素及其抗性基因的吸附行为与去除机制
    安婧, 高程程, 王宝玉, 闫秀秀, 魏树和
    2021, 40(4):  1210-1221.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.006
    摘要 ( 26 )   PDF (983KB) ( 13 )  
    随着抗生素在医疗卫生和畜牧养殖等领域的大量使用,目前在很多国家和地区的畜禽粪便、土壤和水体等样品中检测出多种抗生素及其抗性基因残留,这类新型污染物给环境和人类健康带来的危害不容忽视。在当前还无法做到抗生素“零排放”的情况下,如何有效控制抗生素及其抗性基因在环境中的污染水平,是降低其生态风险的有效途径之一。生物炭因具有比表面积大、孔隙结构明显、官能团丰富、成本低等优点,被认为是去除这类新型污染物的理想材料。本文系统总结了生物炭对不同介质中抗生素及其抗性基因的去除效果,以及生物炭改性工艺对去除效果的强化作用;探讨了生物炭对抗生素及其抗性基因的吸附行为和去除机制。同时,基于目前生物炭在去除抗生素及其抗性基因时存在的不足,提出了优化生物炭制备工艺、强化其吸附效果的可行性建议。
    技术与方法
    基于AHP的中新天津生态城生态交通系统规划建设评价
    董晓峰, 张亚娟, 张启, 史培艺
    2021, 40(4):  1222-1232.  doi:10.13292/j.1000-4890.202104.035
    摘要 ( 24 )   PDF (2191KB) ( 15 )  
    中新天津生态城是我国生态城规划建设开启的标志。自2007年完成规划以来,通过十多年的建设,以低碳生态化职住综合功能区为核心的生态城基本建成,对其建设成效进行评估对于后续建设及生态城发展模式优化均具有重要意义。生态交通作为生态城市重要方面,是生态城市建设评估的重要内容。本文以中新天津生态城为例,进行城市生态交通系统建设评价研究。从生态交通的内涵出发,应用AHP与Delphi方法,构建了包括出行方式、出行便捷、出行环境、社会环境与空间布局五个方面的城市生态交通的评价指标体系。在2017年和2020年,收集了典型研究对象的客观建设进程统计数据,同时对相应指标的居民主观满意度进行问卷调查。结果表明:两期数据的评价结果相近,总得分分别为6.74和6.81,说明生态城建成后生态交通系统品质相对稳定;分项中,出行便捷、出行环境得分较高,是因为其建设进程与居民使用感受均良好;出行方式、空间布局建设两方面得分较低,原因在于生态城内部开发建设进程差异较大,建设存在薄弱环节。文章指出了建设中存在的问题,并提出了相应的提升策略,期望对中新天津生态城后续建设与其他城市生态交通建设具有启发意义。