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    2021年 第40卷 第6期    刊出日期:2021-06-10
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    2021, 40(6):  0. 
    摘要 ( 52 )   PDF (12996KB) ( 19 )  
    研究报告
    杨树人工林类型对土壤磷组分的影响
    王亚茹, 林鑫宇, 惠昊, 孙晓丹, 陈斌, 潘昱阳, 陈建伟, 关庆伟
    2021, 40(6):  1549-1556.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.015
    摘要 ( 14 )   PDF (1906KB) ( 200 )  
    磷是亚热带森林生态系统中重要的限制元素,明晰不同杨树人工林类型对土壤磷组分的影响,对亚热带地区杨树人工林的科学经营具有重要意义。本文以杨树纯林、杨树-女贞混交林和杨树-石楠混交林为对象,采用Sui修正后的Hedley磷素分级方法,研究不同杨树人工林类型对0~20、20~40、40~60 cm土层土壤磷组分的影响。结果表明:与杨树纯林相比,两种混交林增加了土壤全磷、总有机磷、速效磷、活性磷(H2O-Pi、NaHCO3-Po、NaHCO3-Pi)和中等活性磷(NaOH-Po、NaOH-Pi)含量,其中,杨树石楠混交林对其影响更大。杨树-女贞和杨树-石楠混交林0~60 cm土层的速效磷含量较杨树纯林分别增加了52.4%、55.3%,而杨树-女贞混交林显著降低了0~20 cm土层中的总无机磷。混交林中,NaOH-Pi含量在0~20 cm土层显著高于杨树纯林,H2O-Pi、NaHCO3-Pi含量在20~40 cm土层显著增加,全磷、总有机磷、NaHCO3-Po含量在0~40 cm土层显著增加。土壤磷组分总体上随土层加深而降低。冗余分析表明,酸性磷酸酶活性、微生物生物量磷和有机碳是影响土壤磷组分变化的主要因子。与杨树纯林相比,乔灌复层混交林有利于提高土壤磷素有效性,缓解亚热带地区人工林生态系统的磷限制。
    马尾松林生物量估算系数及其影响因子
    袁锋, 陈灿, 夏心慧, 刘贺娜, 李茂瑾, 吴承祯
    2021, 40(6):  1557-1566.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.019
    摘要 ( 18 )   PDF (1535KB) ( 29 )  
    收集整理1982—2019年马尾松林生物量文献数据,分析了包括生物量换算系数(BCEF)、生物量扩展系数(BEF)和根茎比(R)在内的马尾松林生物量估算系数及其影响因子,以期为准确估算马尾松林生物量提供科学依据。结果表明:BCEF、BEF和R的平均值分别为0.723±0.138 t·m-3、1.390±0.184和0.167±0.024,地域之间存在差异;BCEF、BEF和R均随着林龄(r2=0.329, 0.430, 0.315)和林分蓄积量(r2=0.513, 0.528, 0.337)的增加而逐渐减小,并逐渐趋于稳定;BCEF、BEF和R均随着平均树高的增大先降低后增加,拟合精度分别为0.370、0.506和0.239;BCEF随着平均胸径的增大逐渐减小(r2=0.306);BEF随着平均胸径增大先降低后增加(r2=0.531);生物量估算系数与气候因子均无明显关系;R随着坡度(r2=0.298),BCEF随着海拔(r2=0.365)的增加先降后增。R随着海拔(r2=0.277)的增加逐渐增大。马尾松生长过程中自然整枝使林分结构产生差异,坡度和海拔对光照、热量和水分产生影响,进而影响植物生长,从而林分结构和地形因子与生物量估算系数拟合度较高,在应用生物量估算系数估算马尾松生物量时应综合考虑林分结构和地形因素的影响。
    丹江口库区马尾松人工林地表径流氮磷截留效应
    程昌锦, 张建, 宋涵晴, 雷刚, 刘学全, 漆良华
    2021, 40(6):  1567-1573.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.021
    摘要 ( 8 )   PDF (793KB) ( 11 )  
    滨水植被缓冲带能有效去除地表径流中的面源污染物。本文采用模拟地表径流的方式,探讨了丹江口库区坡度分别为11°、15°、17°和21°的4种马尾松人工林滨水植被缓冲带不同宽度条件下对径流污染物的截留效果及其影响因素。采用双环入渗试验测定土壤渗透性能,环刀法测土壤密度及最大持水量,同时测定了不同坡度下林下枯落物的厚度和生物量。结果表明:坡度、宽度、枯落物厚度和枯落物生物量是影响截留率的主要因素。4种坡度下,截留率均随宽度的增加而增加,随着坡度的增加而减小。当滨水植被缓冲带的坡度为11°时,4种面源污染物的截留率要达到80%,其宽度应为34 m左右;坡度为15°时,宽度为40 m左右;当坡度为17°时,宽度为45 m左右;当坡度为21°时,宽度为48 m左右。这些研究结果对库区马尾松人工林滨水植被缓冲带的营造和管理具有一定的参考价值。
    不同生境下圆柏径向生长的气候响应
    苟晓霞, 张同文, 喻树龙, 张瑞波, 姜盛夏, 郭玉琳
    2021, 40(6):  1574-1588.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.025
    摘要 ( 15 )   PDF (4153KB) ( 17 )  
    利用苦盏山区3个采样点的泽拉夫尚圆柏(Juniperus seravschanica)树轮样本建立树轮宽度年表,运用树木年轮学方法分析不同生境下圆柏径向生长对气候变化的响应。结果表明:不同坡向和海拔的圆柏径向生长对气温和降水响应差异较大;北坡海拔2000 m处圆柏径向生长主要受当年生长季降水的控制,同海拔南坡的圆柏径向生长主要受到上年和当年生长季气温的制约,而南坡低海拔处圆柏生长主要受当年生长季末期气温影响;u检验和滑动相关分析结果显示,生长在不同区域的圆柏径向生长对气候要素的响应关系和响应时段存在差异;其中高海拔北坡的树轮宽度年表与当年5—6月的降水正相关逐渐增强,高海拔南坡的圆柏径向生长对上年5月气温的正响应和上年12月气温的负响应有所加强,而低海拔南坡和高海拔北坡的圆柏径向生长对生长季末期降水负响应呈现增强的趋势。
    杉木人工林自然衰老叶和绿色叶凋落物分解对间伐强度和施肥的响应
    余坦蔚, 葛志强, 严强, 李梦娇, 洪小敏, 陈甜, 胡亚林
    2021, 40(6):  1589-1598.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.018
    摘要 ( 4 )   PDF (1975KB) ( 12 )  
    凋落物分解是森林生态系统能量流动与养分循环的重要过程。叶凋落物包括自然衰老叶凋落物(SL)和绿色叶凋落物(GL),但针对自然衰老和绿色叶凋落物分解速率和养分释放对人工林间伐强度和施肥措施的响应是否存在差异性尚不清楚。因此,本研究以亚热带13年生杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook)人工林为对象,分析自然衰老和间伐剩余的绿色叶凋落物的分解速率、C、N和P释放对间伐强度(弱度间伐、中度间伐和强度间伐)和施肥(不施肥、施肥)的响应。研究发现,自然衰老和绿色叶凋落物分解和养分释放动态特征相似,但绿色叶凋落物的分解速率和养分释放均显著快于自然衰老叶凋落物。凋落物分解1年后SL和GL干物质残留率分别为58.4%和40.5%。杉木人工林间伐强度对2种类型叶凋落物的分解速率及C、N和P残留率的影响均不显著。施肥能够降低中度间伐条件下SL干物质残留率,提高叶凋落物N、P含量和叶凋落物P残留率。本研究结果表明,不同凋落物化学质量性状的差异是调控凋落物分解速率和养分释放的关键因素,保留杉木人工林间伐剩余绿色叶凋落物对维持林地土壤养分具有重要意义。
    亚热带典型人工林凋落物地表和空中分解过程中溶解性有机质数量和光谱特征
    丁翊东, 徐江琪, 郑娇, 吴盼盼, 毛瑢
    2021, 40(6):  1599-1608.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.004
    摘要 ( 9 )   PDF (4550KB) ( 20 )  
    以江西亚热带地区主要造林树种枫香(Liquidambar formosana)、木荷(Schima superba)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii)作为研究对象,分别选取空中和地表分解150和360 d的叶片凋落物,通过模拟淋溶试验探究分解位置对凋落物来源的溶解性有机质(DOM)数量、C∶N∶P化学计量比和紫外可见吸收光谱特征的影响。结果表明:(1)分解150 d后,除木荷外,地表分解的枫香、马尾松和湿地松凋落物溶解性有机碳(DOC)产量显著高于空中分解的凋落物,但分解360 d后,分解位置对凋落物源DOC产量的影响因树种而异;(2)所有树种空中分解150 d的凋落物浸提液中C∶N、C∶P和N∶P比均高于地表分解的凋落物,但在分解360 d后,分解位置对C∶N∶P化学计量比的影响随着凋落物类型的变化而变化;(3)分解150 d后,与地表分解的凋落物相比,空中分解的凋落物淋溶液中的SUVA254、SUVA280和SUVA350值较低,而S275-295S350-400值较高,即DOM芳香化程度和分子质量较低;分解360 d后,阔叶树种(枫香和木荷)维持这种空间变化趋势,而针叶树种(马尾松和湿地松)则呈现相反的格局。综上,分解位置是影响亚热带人工林植物凋落物来源DOM数量和质量的重要因素,但其调控格局受凋落物类型和分解阶段的影响。

     

    不同化学结构外源碳添加对红壤和沙土有机碳矿化动态的影响
    李梦娇, 陈甜, 洪小敏, 余坦蔚, 胡亚林
    2021, 40(6):  1609-1617.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.002
    摘要 ( 4 )   PDF (1436KB) ( 13 )  
    外源有机碳输入是土壤有机碳(SOC)输入和输出动态平衡的重要因素。然而,当前针对不同质地土壤添加不同化学结构外源碳对有机碳矿化释放CO2动态影响仍不清楚。本研究以红壤和沙土为对象,在室内培养条件下,分别添加蔗糖、淀粉、纤维素和木质素4种不同化学结构的外源有机碳,研究不同化学结构外源碳添加对有机碳释放CO2速率、累积量及CO2-C损失比例的影响,为深入认识土壤质地和外源碳化学结构如何驱动土壤有机碳周转提供依据。结果表明:外源碳添加能够显著提高有机碳矿化释放CO2速率、累积量及CO2-C损失比例,且不同化学结构外源碳添加处理存在显著差异。同时,土壤质地显著影响有机碳矿化释放CO2速率、累积量及CO2-C损失比例,且存在显著的外源碳×土壤质地交互效应。在不同外源碳添加条件下,沙土有机碳矿化释放CO2速率、累积量及CO2-C损失比例均显著高于红壤。此外,不同化学结构外源碳添加处理有机碳矿化速率的时间动态存在差异,与蔗糖相比,复杂化学结构外源碳添加下有机碳矿化释放CO2速率的峰值具有滞后性。研究表明,外源碳添加对有机碳矿化的影响与外源有机碳的化学结构和土壤质地密切相关。
    兴安落叶松林龄对土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响
    王冰, 周扬, 张秋良
    2021, 40(6):  1618-1628.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.017
    摘要 ( 13 )   PDF (1912KB) ( 12 )  
    为探讨兴安落叶松林龄对土壤团聚体的分布、稳定性及有机碳含量的影响,在兴安落叶松林内,依据不同林龄(幼、中、近、成过)设置28块样地,测定不同深度土壤理化指标、不同粒径土壤团聚体及其有机碳含量。结果显示:(1)各林龄兴安落叶松林土壤团聚体均以0.053~0.25 mm微团聚体占比最低;除近熟林外,其他林龄兴安落叶松林土壤团聚体均以大团聚体(0.25~2 mm)为主,占整个团聚体含量的44.13%~50.34%;随林龄的增加,大团聚体(0.25~2 mm)含量、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)呈先减后增趋势。(2)各林龄兴安落叶松林土壤团聚体有机碳含量均以大团聚体(0.25~2 mm)贡献率最高,0.053~0.25 mm团聚体贡献率最小;各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土层深度增加而减少。(3)土壤大团聚体含量、MWD、GMD、各粒径团聚体有机碳含量均与总有机碳、土壤含水量、速效钾、总磷呈显著正相关,与pH和金属氧化物含量呈显著负相关;土壤微团聚体含量与土壤理化指标的关系与大团聚体恰好相反。研究结果表明,林龄对兴安落叶松林土壤团聚体的粒径分配、稳定性及有机碳含量均具有一定影响,有机碳和金属氧化物分别促进了兴安落叶松林土壤大团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(<0.25 mm)的形成和稳定。
    巴丹吉林沙漠典型植物水势与导水率的时空变化
    秦洁, 司建华, 贾冰, 赵春彦
    2021, 40(6):  1629-1638.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.016
    摘要 ( 12 )   PDF (2713KB) ( 8 )  
    通过对巴丹吉林沙漠高大沙山不同部位以及距湖泊不同距离的土壤水势、植物水势、植物根、茎及叶的导水率进行测定,分析不同立地条件下4种典型植物霸王(Zygophyllum xanthoxylon)、油蒿(Artemisia ordosica)、沙茴香(Ferula bungeana)及白刺(Nitraria tangutorum)的水势日变化、导水率日变化差异,进而研究水分在沙漠典型植物体内的运移传输机理。结果表明:(1)所有植物水势值均表现为根>茎>叶,就植物种类而言,灌木白刺各器官平均水势最低,多年生草本沙茴香最高;就空间位置而言,同种植物在沙山上部各器官水势最低,在沙山下部最高;距湖泊100 m的白刺各器官水势最低,距湖泊20 m的白刺各器官水势最高;就日变化而言,所有植物均表现为黎明前水势最高。(2)各样地土壤水势随深度增加均呈现波动升高的趋势。(3)就植物种类而言,霸王导水率最高,沙茴香导水率最低;就空间位置而言,所有植物导水率均表现为沙山上部>沙山中部>沙山下部,白刺表现为距湖距离20 m<距湖距离50 m<距湖100 m;就日变化而言,所有植物均表现为正午导水率最小。植物水势与导水率之间存在一定的正相关关系,植物体能够在特殊生境中为保持自身水分动态平衡、维持自身生命活动形成一种适应性水分运输策略。
    菌肥与腐熟秸秆对盐碱地土壤盐分及燕麦品质的影响
    卢培娜, 刘景辉, 赵宝平, 杨彦明, 米俊珍, 马斌, 刘敏
    2021, 40(6):  1639-1649.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.003
    摘要 ( 15 )   PDF (1167KB) ( 7 )  
    为探究有机改良措施对盐碱土壤盐分及燕麦品质的影响,于2016—2018年在内蒙古农业大学海流图盐碱试验地连续种植燕麦,调查了对照(CK)、菌肥(F)、腐熟秸秆(S)及菌肥与腐熟秸秆配施(FS)4个处理下土壤pH、水溶性盐基离子浓度及燕麦品质的变化。结果表明,通过种植燕麦,各处理0~40 cm土壤pH、含盐量和土壤盐离子Ca2+、Mg2+、Na+、HCO3-+CO32-和SO42-浓度逐渐降低,但土壤K+和Cl-含量增加;较2016年改良前相比,2018年CK、F、S、FS处理土壤阳离子(Ca2+、Mg2+、Na+)总量分别降低80.22%、82.78%、78.24%、80.87%,SO42-分别降低63.91%、77.87%、56.27%、80.88%,土壤K+含量分别增加142.00%、171.88%、49.65%、93.28%;连续改良3年后,2018年FS处理较对照显著提高燕麦籽粒粗蛋白含量4.04%、粗脂肪含量9.09%、K+含量6.30%及Na+含量40.00%,显著提高燕麦植株粗蛋白21.26%、中性洗涤纤维含量2.09%、酸性洗涤纤维含量4.25%及K+含量71.24%,降低燕麦植株粗脂肪含量6.34%;改良过程中,与对照相比,FS处理土壤特性与燕麦品质的相关性减弱。因此,腐熟秸秆配施菌肥可有效缓减盐碱地土壤盐害,提高燕麦籽粒和饲草品质。
    氮磷钾配施对银杏果实和外种皮产量及品质的影响
    冯嘉仪, 谢姗宴, 吴道铭, 欧阳健辉, 曾曙才
    2021, 40(6):  1650-1659.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.022
    摘要 ( 9 )   PDF (1220KB) ( 7 )  
    探讨不同氮(N)、磷(P)、钾(K)配比的施肥措施对银杏果实和外种皮产量、品质的影响,以期为果用银杏林的定向培育和银杏外种皮资源化利用提供理论依据。施肥处理包括N肥+P肥(T1)、N肥+K肥(T2)、P肥+K肥(T3)、N肥+P肥+1/2 K肥(T4)、N肥+1/2 P肥+K肥(T5)、1/2 N肥+P肥+K肥(T6)、N肥+P肥+K肥(T7),并以不施肥为对照(CK),分析不同处理对银杏果实和外种皮的性状、产量以及外种皮黄酮类化合物的影响,并对果实和外种皮指标进行相关分析,采用隶属度函数和主成分分析对不同处理施肥效果进行综合评价。结果表明:不同施肥处理均显著提高银杏单果体积、单果鲜重、挂果量、果实产量、外种皮干重,T6处理的挂果量(2096颗·株-1)显著大于其他处理,T2和T6的外种皮产量(2.59和2.43 kg·株-1)显著大于其他处理。各处理均显著增加外种皮槲皮素和总黄酮含量,T2处理的外种皮总黄酮产量(658.32 mg·株-1)显著大于其他处理。外种皮产量与挂果量、果实产量均呈极显著相关(P<0.01),外种皮总黄酮产量与除了外种皮厚度以外的其他果和外种皮指标均呈极显著相关(P<0.01)。不同处理的综合效果从大到小排序为T2>T6>T4>T3>T5>T1>T7>CK。N肥(0.20 kg N·株-1)+K肥(0.24 kg K2O·株-1)配施(T2)对果实和外种皮产量品质的施肥效果最为理想,施肥效果次之的是1/2 N肥(0.10 kg N·株-1)+P肥(0.32 kg P2O5·株-1)+K肥(0.24 kg K2O·株-1)配施(T6)。减少肥料施用量并不会引起减产,反而具有更好的施肥效果和产量效应,在实际生产中应优化施肥方案以提高肥料利用率。
    玛曲高寒草甸植物黄帚橐吾与莓叶委陵菜种群点格局分析
    张国娟, 刘旻霞, 李博文, 穆若兰, 于瑞新, 徐璐, 李亮
    2021, 40(6):  1660-1668.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.001
    摘要 ( 7 )   PDF (2043KB) ( 10 )  
    研究植物种群空间分布规律是揭示植物种群、群落、生态系统随外界环境变化的一种重要手段。本研究以甘南高寒草甸区的两个优势物种黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)和莓叶委陵菜(Potentilla fragarioides)为对象,进行野外群落学调查,并基于Ripley K函数分析了不同地下水埋深度(0.1、0.5、1.0 m)下两种群的点格局特征。结果表明:(1)随地下水埋深度的加深,土壤含水量、土壤养分(SOC、STN、STP)呈逐渐降低趋势;黄帚橐吾种群的株数、株高、生物量与盖度呈现先减少后增加的变化趋势,而莓叶委陵菜则呈现逐渐降低的变化趋势。(2)地下水埋深度为0.1 m时,黄帚橐吾种群在整个研究尺度内呈聚集分布,而莓叶委陵菜种群呈随机分布;地下水埋深为0.5 m时,在较大尺度内黄帚橐吾呈聚集分布,随着尺度的增加,聚集程度逐渐变弱最后趋于随机分布,而在0~2.9 m范围内莓叶委陵菜种群呈聚集分布,在2.9~3.6、3.6~5 m尺度上分别呈随机分布、均匀分布;地下水埋深为1.0 m时,在0~2.3、2.3~5 m范围内黄帚橐吾依次呈聚集、随机分布;在0~4.4 m范围内莓叶委陵菜呈聚集分布,在4.4~5 m尺度上趋向于随机分布。(3)地下水埋深度为0.1 m时,两种群在整个尺度范围内呈负相关;地下水埋深度为0.5 m时,两种群呈现出无相关;地下水埋深度为1.0 m时,两种群在小尺度上呈正相关,随着尺度的增加,逐渐转化为无相关。
    氮、磷添加对鄱阳湖典型苔草湿地土壤养分和植物生物量的影响
    文旻, 胡启武, 阳文静, 吴琴, 尧波
    2021, 40(6):  1669-1676.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.035
    摘要 ( 11 )   PDF (1177KB) ( 21 )  
    在人为活动不断干预的背景下,开展湿地对氮、磷添加响应的研究对于合理保护和维持湿地生态系统功能至关重要。为评估氮、磷添加对湿地土壤养分及植物生物量的影响,在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区选取典型苔草湿地分别进行对照、3种氮添加水平(5、10和30 g N·m-2·a-1)和3种磷添加水平(0.6、1.2和3.0 g P·m-2·a-1)处理。结果表明:1)氮、磷添加显著增加土壤氮、磷的全量和有效氮、磷的含量;2)苔草群落地上和地下生物量虽均随氮、磷添加量的增加而显著增加,但氮、磷对苔草根冠比的影响各异,其中,氮添加降低苔草群落的根冠比,而磷添加增加苔草群落的根冠比;3)外源氮、磷添加后,相应营养元素全量及有效态含量与植物生物量关系密切。总体上,鄱阳湖湿地土壤和植物对外源氮和磷添加均表现敏感。
    土壤类型与施氮水平耦合对水稻产量及氮素利用率的影响
    马军, 徐田, 叶迎, 赵考诚, 林奕呈, 沙琳贤, 朱涛, 庄恒扬
    2021, 40(6):  1677-1686.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.032
    摘要 ( 8 )   PDF (558KB) ( 9 )  
    以‘南粳9108’、‘扬粳4227’、‘镇稻18号’和‘南粳46’为试验材料,研究了黄黏土、砂壤土两种土壤下不同施氮量处理(0、180、270、360 kg N·hm-2,分别以N0、N1、N2、N3表示)对水稻产量与氮素利用率的影响。结果表明:黄黏土下除‘镇稻18号’的N2处理,其余各品种各施氮处理的产量均显著大于砂壤土,其中黄黏土下‘南粳9108’各施氮处理比砂壤土增产23.1%~87.4%,‘扬粳4227’各施氮处理比砂壤土增产12.2%~39.8%,‘镇稻18号’各施氮处理比砂壤土增产-1%~34.7%,‘南粳46’各施氮处理比砂壤土增产2.2%~20.9%;黄黏土下各品种水稻的穗数、结实率较高,而砂壤土每穗粒数较高;土壤类型以及土壤类型与施氮量的互作效应对不同品种水稻产量及产量构成因素有显著或极显著影响;砂壤土下各品种施氮后的增产效果均显著高于黄黏土;两种土壤下各品种氮素利用效率随施氮量的增加而下降,其中各品种在砂壤土下的氮素农学利用率均高于黄黏土;土壤类型对氮素农学利用率有极显著影响,土壤类型与氮素水平的互作效应对氮素表观利用率有显著影响。
    关键发育期干旱对春玉米产量及籽粒品质的影响
    陈妮娜, 纪瑞鹏, 贾庆宇, 冯锐, 米娜, 张淑杰, 张玉书, 于文颖
    2021, 40(6):  1687-1694.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.033
    摘要 ( 7 )   PDF (1648KB) ( 12 )  
    为探明不同发育期不同干旱条件对春玉米产量及籽粒品质的影响,以“丹玉405”为试验材料,利用大型农田水分控制试验场,在春玉米拔节、抽雄、乳熟三个关键发育期分别开展中度和重度干旱胁迫对比试验,分析干旱对玉米产量及结构性状、籽粒含水量和品质组成的影响。结果表明:与水分适宜对照相比,其他处理下,干旱导致玉米秃尖比、籽粒氨基酸和粗蛋白含量明显增加,分别平均增加85.3%、10.6%和14.9%;导致百粒重、理论产量、籽粒含水量、淀粉含量明显降低,分别平均降低14.2%、30.5%、29.7%、45.2%,对果穗长、果穗粗以及籽粒脂肪含量总体影响不大;籽粒淀粉含量对拔节期干旱最为敏感;果穗粗、秃尖比、籽粒含水量、脂肪含量及氨基酸含量则受抽雄期干旱影响最大;而果穗长、百粒重、产量及籽粒粗蛋白含量对乳熟期干旱最为敏感。随着干旱程度的增加,玉米产量及籽粒品质受影响程度普遍呈增加趋势,对籽粒品质的影响比对产量的影响更为显著。研究结果为今后高产和优质玉米生产奠定基础,为分析农业生产对气候变化的响应机制提供重要的理论依据。
    顶坛花椒叶片功能性状对早衰的响应
    李红, 喻阳华, 龙健, 李娟
    2021, 40(6):  1695-1704.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.028
    摘要 ( 2 )   PDF (626KB) ( 3 )  
    为了解衰退对顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var. dintanensis)叶片功能性状的影响及其衰退响应策略,本研究以顶坛花椒为对象,测定了正常和早衰花椒人工林叶片功能性状及土壤理化性质。结果表明:在同一物候期,早衰造成顶坛花椒比叶面积、叶片磷、稳定碳同位素丰度和叶干物质含量升高,叶片有机碳、叶片氮、叶片钾和稳定氮同位素丰度减小,但仅比叶面积、稳定碳同位素丰度存在显著差异;相关性分析表明,早衰人工林叶片因子间的相关性较正常人工林弱;通过相对重要性和冗余分析,发现土壤水分对顶坛花椒比叶面积和稳定碳同位素丰度等叶片功能性状影响最大,其次是氮、钾和钙元素。正常和早衰花椒植株的生长限制元素随物候期而变化,早衰造成顶坛花椒对氮、磷养分利用效率降低,且使花椒形成了在保持原叶干物质含量基础上进一步降低比叶面积的策略,以提高其水分利用效率。研究结果可为顶坛花椒人工林生态系统稳定性的维持、顶坛花椒产量和品质的提升提供科学依据。
    辣椒上西花蓟马的比例及其与南方小花蝽的种群活动规律
    胡昌雄, 段盼, 李宜儒, 吕布典, 张晓明, 陈国华
    2021, 40(6):  1705-1715.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.027
    摘要 ( 13 )   PDF (2245KB) ( 6 )  
    为探明不同种植环境辣椒上的蓟马种类、优势种西花蓟马及其天敌南方小花蝽在辣椒上的种群动态和日活动规律,本试验采用五点取样,使用盘拍法对大棚(螺丝辣)和露地种植(螺丝辣、太空椒和云南皱皮辣)的3种辣椒上蓟马和南方小花蝽进行了调查,分析两种种植环境下蓟马的种类组成差异及两种昆虫的动态差异,并采用蓝色诱虫板监测西花蓟马的日活动规律。结果表明:露地辣椒田共有10种蓟马,大棚辣椒田共有6种蓟马,两种环境下西花蓟马均是优势种;西花蓟马的发生高峰期在6月末至7月中旬,2019年在大棚和露地的种群数量最高分别达33.4和18.0头·株-1,2020年最高分别为32.2和17.9头·株-1;南方小花蝽种群数量高峰期在7月中旬,高峰期晚于西花蓟马10~20 d;不同辣椒上,西花蓟马数量均为主要发生期显著高于发生早期和晚期(P<0.05),而南方小花蝽数量在主要发生期和发生晚期最高(P>0.05);在两种昆虫的主要发生期,西花蓟马在大棚螺丝辣上数量最高(P<0.05),南方小花蝽则是露地螺丝辣上最高(P<0.05);西花蓟马的昼夜活动规律显示其在夜间的活动较少,日间活动较多,主要活动时间段集中在露地12:00—16:00、大棚10:00—18:00。辣椒种植环境能显著影响蓟马种类组成、西花蓟马和天敌南方小花蝽的种群发生,大棚种植环境能促进西花蓟马种群数量的增长,但会抑制南方小花蝽数量。大棚辣椒种植地周围可以适当增加露地辣椒种植数量,以增加南方小花蝽自然种群数量,进而提高天敌对西花蓟马的自然控制能力。
    盐胁迫下棉花幼苗叶片K+、Na+含量与光合参数的关系
    付媛媛, 江晓慧, 申孝军, 孙文君, 张俊鹏, Abubakar Sunusi Amin, 高阳
    2021, 40(6):  1716-1722.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.013
    摘要 ( 15 )   PDF (1801KB) ( 6 )  
    为了解盐分胁迫下棉花叶片的K+、Na+含量与光合参数(净光合速率、最大羧化速率、最大电子传递速率、叶肉导度)之间的关系,设置4个盐分水平(50、100、150和200 mmol·L-1)和对照处理,测定叶片的K+、Na+含量及光合参数。结果表明:棉花幼苗叶片的Na+含量与盐分水平呈显著正相关,决定系数R2为0.958,叶片K+含量随盐分水平增加而降低,决定系数R2为0.871。此外,Na+/K+与盐分水平呈显著正相关。棉花叶片的K+与Na+含量表现为极显著负相关。叶片的Na+含量与净光合速率、叶肉导度、最大羧化速率、暗呼吸速率、最大电子传递速率呈极显著负相关,相关系数分别为-0.878、-0.861、-0.835、-0.837和-0.813;叶片的K+含量与净光合速率、叶肉导度、最大羧化速率、暗呼吸速率、最大电子传递速率呈极显著正相关,相关系数分别为0.718、0.735、0.645、0.856和0.603。当盐分水平为150 mmol·L-1时,棉花叶片的K+和Na+含量分别为11.54和3.32 mg·g-1,是K+、Na+含量影响光合参数的临界值。研究结果为缓解盐分胁迫对植物造成的离子伤害提供重要参考。
    深色有隔内生真菌对镉胁迫下芦竹生长、光合和矿质营养的影响
    滕秋梅, 张中峰, 徐广平, 周龙武, 黄玉清, 曹彦强
    2021, 40(6):  1723-1733.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.007
    摘要 ( 15 )   PDF (3810KB) ( 9 )  
    土壤镉污染已成为全球问题,菌根-植物共生体能够有效修复镉污染土壤。为了解芦竹接种深色有隔内生真菌(dark septate endophyte,DSE)后的耐镉机制,采用盆栽法,研究了镉胁迫下接种DSE对芦竹生长、光合作用和矿质营养的影响。结果表明:与对照相比,接种后显著增加芦竹的株高(12.97%~20.08%)、分蘖数(7.69%~45.45%)、地上生物量(18.97%~28.35%)等,并显著提高了表观量子效率(17.50%~46.77%)、暗呼吸速率(7.81%~52.42%)、根系全N(12.99%~40.60%)、全P(18.07%~38.18%)、全K(23.00%~48.67%)含量以及地上部(62.11%~91.87%)和根系(8.13%~71.01%)镉含量。镉胁迫下DSE对芦竹的影响因菌种不同而异,其中LZ01~LZ03处理的镉转移系数均大于1,LZ01-芦竹共生体是最佳组合。镉胁迫和DSE对芦竹的生长、光合、矿质养分含量具有显著的交互作用,且三者间存在显著的相关性。试验表明,镉胁迫下接种DSE能促进芦竹生长,增强其光合作用,提高矿质营养含量,同时增强了芦竹对镉的吸收和转运能力。DSE-芦竹共生体具有较强的抗镉胁迫能力,在镉污染土壤修复中具有潜在应用前景。
    不同地理种群紫萍对水体氮和磷的生理响应和吸收能力的差异
    刘艳红, 吴磊, 林熠斌, 廖露, 赵义, 叶茂, 曾任森, 孙仲享
    2021, 40(6):  1734-1744.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.010
    摘要 ( 10 )   PDF (4278KB) ( 4 )  
    养殖场高浓度氮磷废水的排放对环境造成巨大污染。紫萍具有很强的净化水体污染物的能力,然而,不同地理种群紫萍对水体氮和磷吸收净化的研究还比较缺乏。本研究从中国南方不同地区采集15个紫萍种群,分析在高浓度氮和磷的水体中不同地理种群紫萍的生理响应和对氮磷吸收能力的差异性。结果表明:不同地理种群紫萍之间的生长表型和生理指标(叶状体个数、鲜重、干重、根长和蛋白质含量)均达到极显著差异(P<0.001)。进一步研究发现,不同地理种群紫萍对水体中氮和磷的生理响应和吸收能力也存在较大差异。不同地理种群紫萍对高氮的耐受性不同,氮耐受指数范围为64.47%~119.42%,其中昆明和乐山两地紫萍的氮吸收能力最高,分别为0.12和0.11 mg·pot-1·d-1。不同地理种群紫萍对高磷的耐受性差异较大,磷耐受指数范围为81.22%~157.73%,磷吸收能力以大理和武汉种群最高,分别为0.06和0.05 mg·pot-1·d-1。为了鉴定与紫萍净化氮磷能力相关的生理指标,通过关联分析,发现不同地理种群紫萍的叶状体个数、生物量、耐受性与其对氮和磷的净化能力均呈显著正相关,说明叶状体个数、生物量、耐受性对于紫萍净化氮磷能力具有重要的作用。本研究从生长表型和生理层面揭示了不同地理种群紫萍对高浓度氮磷的生理响应以及对水体氮磷净化能力的差异,获得了对水体氮磷污染具有较理想净化效果的紫萍种群,研究结果可为合理利用紫萍资源进行水体净化提供科学依据。
    祁连山多年冻土区甲烷排放通量及其影响因素
    毛楠, 刘桂民, 李莉莎, 李小明, 张博, 徐海燕, 吴晓东
    2021, 40(6):  1745-1752.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.005
    摘要 ( 13 )   PDF (1013KB) ( 9 )  
    全球变暖可能导致多年冻土中的有机碳分解向大气排放甲烷(CH4),但多年冻土区甲烷释放通量与环境因子的关系还不清楚。本研究于2019年6月—2020年1月,选择青藏高原北部祁连山多年冻土区,利用静态箱-气相色谱法对高寒沼泽草甸、高寒草原、高寒草甸进行CH4释放速率测定,并分析其与土壤理化性质的关系。结果表明:(1)CH4月平均释放速率分别为:高寒沼泽草甸0.080 mg·m-2·h-1、高寒草原-1.132 mg·m-2·h-1、高寒草甸-0.541 mg·m-2·h-1。CH4排放通量有明显的季节变化,夏季7、8月CH4排放通量明显高于其他月份。(2)土壤温度与CH4排放通量呈显著正相关。(3)甲烷释放速率与高寒沼泽草甸0~15 cm层土壤含水率和总碳呈正相关,与15~30 cm层土壤有机碳、总碳和总氮呈正相关。甲烷释放速率与高寒草原15~30 cm层土壤电导率呈极显著负相关。本研究表明,草甸和草原是CH4的汇,植被类型是影响多年冻土区甲烷释放的主要因素,甲烷释放速率与土壤碳、氮含量、电导率和温度相关。
    贵州阿哈水库不同季节水体和沉积物重金属分布特征及污染评价
    张伟, 张丽丽
    2021, 40(6):  1753-1765.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.006
    摘要 ( 26 )   PDF (2569KB) ( 12 )  
    探讨湖库不同季节水体和沉积物中重金属的分布特征并对其进行污染评价,有助于深入理解湖库环境重金属污染的时空动态演化及其环境效应。对贵州阿哈水库不同季节水体和沉积物中8种重金属的深度分布特征及其污染评价进行了分析。阿哈水库水体重金属含量排序为Ni>As>Zn>Cu>Cr>Co>Pb>Cd。夏秋季节缺氧的底层水体重金属含量增高与表层沉积物铁锰还原导致的重金属释放有关。冬春季节湖水混合期水体重金属的垂向变化较小。沉积物重金属含量排序为Zn>Ni>Cr>Co>Cu>As>Pb>Cd。沉积物活跃层(12 cm以上)重金属含量峰值的季节变化与沉积物水界面氧化还原状况及与之对应的铁锰还原和硫酸盐异化还原的季节性变化的共同作用有关。阿哈水库夏秋季节沉积物活跃层重金属(主要是Co、Ni、As和Cd)的含量、污染程度和潜在生态风险高于冬春季节同深度的沉积物,但通过孔隙水向上覆水体扩散的影响非常有限。阿哈水库4个季节水体重金属含量均未超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ类标准与《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)规定的标准限值,表明水体没有重金属污染。
    砷在新疆奎屯河沉积物上的吸附及有机酸对吸附的影响
    王喆, 赵志西, 刘杨秋凡, 孙美玲
    2021, 40(6):  1766-1774.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.008
    摘要 ( 11 )   PDF (1406KB) ( 7 )  
    有机酸作为沉积物中常见有机质,对地下水砷迁移行为具有重要影响。本研究考察了砷在新疆奎屯河流域沉积物主要成分上的吸附,并分析了有机酸对砷在针铁矿上吸附的影响。通过XRD表征及沉积物元素含量测定,发现该地区沉积物主要成分为碳酸钙、石英砂、磷酸铝和针铁矿,其中针铁矿对砷吸附的贡献最大。进一步考察常见有机酸(冰乙酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸和柠檬酸)对砷在针铁矿上吸附的影响,结果显示,有机酸会抑制砷的吸附,且抑制作用与有机酸的结构具有相关性——随羧基数量增加和碳链长度减小,有机酸对砷吸附的抑制作用更为显著,其中,柠檬酸对砷吸附的抑制作用最显著。砷吸附过程符合准二级动力学及Freundlich吸附模型。红外光谱表征结果表明,柠檬酸和砷在针铁矿表面存在竞争吸附;Zeta电位测定结果表明,柠檬酸在针铁矿表面形成了带负电的络合物。
    合肥环城高速公路防护林带土壤重金属污染及主要树种富集能力
    张前进, 陈永生, 刘华, 王嘉楠
    2021, 40(6):  1775-1782.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.024
    摘要 ( 8 )   PDF (1127KB) ( 6 )  
    为了解合肥环城高速公路防护林带土壤重金属污染状况和防护林主要树种加杨(Populus canadensis)、栾树(Koelreuteria paniculata)、女贞(Ligustrum lucidum)、夹竹桃(Nerium oleander)和垂柳(Salix babylonica)富集重金属能力,在环城高速防护林带中设置12条采样带,共60个取样点,分别收集土壤和树木枝干木质部样品,用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定样品中Pb、Cd、Hg、Cr、As 5种重金属元素含量,探讨了土壤重金属含量变化特征以及5种树木重金属富集能力。结果表明:防护林带内土壤5种重金属元素含量均高于土壤背景值,Cd的平均含量为背景值的15.3倍。随着距公路距离增加,土壤重金属含量呈现减少趋势,在距离公路35 m以内土壤综合潜在生态风险随距离的增加显著下降,35 m以外,综合潜在生态风险指数趋于平稳,并降低到轻微潜在生态风险水平。5种树木对土壤重金属元素综合富集能力大小顺序为:夹竹桃>女贞>栾树>垂柳>加杨。
    气候变化对我国特有种红腹锦鸡潜在地理分布的影响
    叶维佳, 杨楠, 杨彪, 李云, 张晋东, 陈冬梅, 周材权, 钟雪, 张君
    2021, 40(6):  1783-1792.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.023
    摘要 ( 10 )   PDF (5604KB) ( 168 )  
    气候变化引起的物种地理分布改变,是生物多样性下降甚至物种灭绝的主要原因之一。研究特有物种的地理分布对于气候变化的响应,对物种的长期保护和管理具有重要意义。本研究以我国特有的山地雉类红腹锦鸡(Chrysolophus pictus)为对象,利用最大熵模型(MaxEnt)对其当前和未来不同气候情景下的地理分布范围进行建模,预测气候变化对其分布和生境质量的影响。结果表明:1)红腹锦鸡当前地理分布较广,在我国中西部多省均有广泛分布,总面积达306191 km2;2)红腹锦鸡的适宜地理分布在未来气候情景下将出现不同程度的缩减,并且呈现向西北方向和高海拔迁移的趋势;3)在气候变化下,红腹锦鸡的生境适宜性将逐渐降低,而破碎化程度将逐渐加剧。虽然红腹锦鸡当前的分布范围面积较大且连通性较好,但在未来的气候变化背景下,该物种将同时面临分布范围缩减和生境质量下降的威胁。为了更好地对红腹锦鸡进行长期的保护,我们建议:参照模型结果进一步调查核实其实际分布;重点关注对其核心分布区和气候庇护所的保护;建立生态廊道以提高生境连通性;随着物种分布变化适应性调整自然保护区范围。
    大鸨东方亚种在中国的分布
    李超, 周景英, 龚明昊, 田秀华, 孟德荣, 刘春光, 党大朋, 刘刚
    2021, 40(6):  1793-1801.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.009
    摘要 ( 26 )   PDF (2376KB) ( 7 )  
    大鸨东方亚种(Otis tarda dybowskii)曾广泛分布在我国19个省及直辖市,但由于人为干扰导致的栖息地丧失和破碎化,其生存空间不断缩小,生存环境日益恶劣。有关大鸨东方亚种分布范围还缺乏全面的认识,这不利于关键保护地的确定和保护对策的科学制定。本研究基于野外调查,结合近20年大鸨东方亚种的文献资料和网络报道,统计分布点数据,并根据大鸨的活动范围,分析了其繁殖地、越冬地和迁徙停歇地的分布。结果表明,大鸨东方亚种现今仅在内蒙古、河南、河北、陕西、山西等14个省市有分布,其中,70.91%的分布点在陕西省、河南省和内蒙古自治区。内蒙古图牧吉国家级自然保护区、辉河国家级自然保护区、高格斯台罕乌拉国家级自然保护区是东方亚种重要的繁殖地,但有14.72%繁殖点在保护区外围;陕西、山西及河南三省交界处的黄河湿地、河南新乡鸟类黄河湿地国家级自然保护区、河北沧州及白洋淀地区是其主要的越冬地,黄河中下游沿岸是越冬区的最南缘。在图牧吉国家级自然保护区及明水国家级自然保护区也有较为稳定的大鸨越冬记录,表现出部分迁徙行为。大鸨中途停歇地分布较为分散,内蒙古乌梁素海保护区、内蒙古高格斯台罕乌拉国家级自然保护区、内蒙古辉河国家级自然保护区、吉林莫莫格国家级自然保护区、河北闪电河国家湿地公园、河北沧州地区、北京延庆区野鸭湖、天津蓟县青甸洼湿地及其周边地区是其迁徙的重要中途停歇地。应当加强当前大鸨栖息地的保护及对潜在风险进行管控,提升公众保护意识,以减少人为干扰,提高大鸨的存活率。本研究通过整合近20年的分布数据,较为全面地认识了大鸨东方亚种的分布,并探讨了目前大鸨面临的威胁,为保护对策的制定提供了科学依据。
    老顶山国家级森林公园蛾类多样性
    索海英, 铁军, 侯沁文, 梁景璇, 白海艳
    2021, 40(6):  1802-1810.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.014
    摘要 ( 18 )   PDF (839KB) ( 12 )  
    在山西省老顶山国家级森林公园内,选取针叶林、阔叶落叶林、杂木林和灌木林(火烧迹地)4种植被类型生境,分析了蛾类的群落结构及多样性。共采集蛾类标本5515头,隶属13科136属172种,其中个体数最多的是草螟科,物种数最多的是夜蛾科。在4种生境中,蛾类种数最多的是杂木林,有139种,隶属13科108属,最少的是灌木林,有87种,隶属11科77属;夜蛾科、螟蛾科、草螟科和尺蛾科为优势科,黄绒野螟、玫歧角螟和果梢斑螟为优势种。另外,蛾类的Simpson指数、Shannon指数和Pielou均匀度指数最高的均是阔叶落叶林,最低的均是针叶林;Margalef丰富度指数最高的是杂木林,最低的是灌木林。整体来看,蛾类的Simpson指数、Shannon指数与Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数呈正相关。Jaccard相似系数和欧氏距离聚类的结果表明,灌木林内蛾类群落与其他3种生境内的蛾类群落的相似性较低。4种生境内,蛾类的种多度曲线总的趋势趋向于对数级数分布模型,特征符合生态位优先占领假说,说明老顶山国家级森林公园蛾类群落结构不稳定,所处的生境质量较差。
    长江安庆段皖河口汇流区鱼类群落特征  
    叶昆, 严燕, 朱孝彦, 姜敏, 蔺丹清, 刘凯
    2021, 40(6):  1811-1819.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.026
    摘要 ( 17 )   PDF (1263KB) ( 18 )  
    为了解江河汇流区鱼类群落结构及其时空特征,对安庆皖河口水域鱼类群落进行了周年调查。共采集13651尾,鉴定鱼类65种,隶属于8目16科54属,主要优势种为贝氏餐。(Hemiculter bleekeri)、刀鲚(Coilia nasus)、似鳊(Pseudobrama simoni);群落多样性特征值依次为Margalef指数6.92,Shannon指数2.56,Simpson指数0.88,Pielou指数1.64;鱼类群落聚类分析将8个采样点分成北岸和南岸2个群组,群组间差异显著(R=0.583, P=0.029);方差分析结果表明,时间及空间上鱼类群落多样性特征值差异均不显著;空间上,位于皖河口口门上游的2号点和下游的3号点总渔获尾数及小型鱼类渔获尾数、重量均显著高于其他采样点;时间上,春夏季鱼类总渔获量及小型鱼类渔获量均显著高于秋冬季。总体上,皖河口水域鱼类群落多样性水平较高,北岸鱼类多样性低于南岸,鱼类小型化特征明显。
    生态恢复背景下非辐射效应主导的黄土高原生长季地表温度变化
    孙舒轻, 严建武, 梁伟, 张为彬, 王凤娇, 符淑宜, 苟芬
    2021, 40(6):  1820-1829.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.029
    摘要 ( 3 )   PDF (3385KB) ( 9 )  
    作为人类活动影响气候变化的重要因素之一,土地利用主要通过改变地表生物地球物理过程和生物地球化学过程来影响气候系统。土地利用通过生物地球化学过程对气候系统的影响已得到广泛和深入研究,但对生物地球物理过程认识仍不足,这不利于区域气候的准确评估。本研究针对经历过大规模高强度人类活动的黄土高原地区,利用地表辐射能量数据,在明确2000—2015年耕地转移情况的基础上,量化了耕地和林草地的生物地球物理差异,然后结合能量再分配因子估算了退耕还林还草的辐射和非辐射效应,最后利用非辐射效应指数(NRFI)量化了地表温度变化中非辐射效应的贡献率。结果表明:土地利用变化对地表温度变化影响的辐射效应表现为增温效应(0.05 ℃),非辐射效应表现为降温效应(0.21 ℃),非辐射效应占主导;在研究期间,生长季地表温度下降了0.17 ℃,非辐射效应贡献率为69.7%;地表温度变化对能量再分配因子、地表反照率和土壤热通量等敏感性不同,其中,能量再分配因子对地表温度的变化起决定性作用,使得生长季地表温度下降了0.21 ℃。本研究不仅为准确评估土地利用变化对区域气候影响提供理论依据,也对黄土高原地区应对或减缓气候变化的影响具有重要意义。
    黄土高原典型县域植被覆盖度时空变化及地形分异特征
    杨灿, 魏天兴, 李亦然, 刘晓华, 陈宇轩
    2021, 40(6):  1830-1838.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.020
    摘要 ( 21 )   PDF (3468KB) ( 21 )  
    探讨黄土高原植被时空格局变化及地形分异效应,对于掌握退耕还林还草工程可持续性发展模式以及区域生态演变规律具有重要意义。本研究以位于典型黄土高原区的山西省吉县为研究区域,基于1997—2018年植被生长期的Landsat影像,结合数字高程模型(DEM)数据,分析退耕还林工程实施前后研究区域内植被覆盖度(FVC)时空格局变化及植被恢复地形分异特征。结果表明:(1)总体而言,1997—2018年吉县生态环境得到改善,FVC整体提高,年均FVC从工程实施前(1997年)的47.87%增长到2018年的58.24%,但县城及其周边地区FVC呈下降趋势。(2)低和中低等级FVC面积呈收缩趋势,中等、中高和高等级FVC面积呈扩张趋势。低(FVC<20%)和中低等级(20%≤FVC<40%)的FVC面积以转出为主,中等(40%≤FVC<60%)及中高等级(60%≤FVC<80%)的FVC面积以转入为主,FVC等级结构趋于稳定。(3)不同海拔、坡度和坡向条件下植被恢复存在明显差异,海拔1000~1200 m、坡度15°~25°及半阳坡地区的FVC面积增加显著。研究成果可为评估区域生态修复效果和优化区域植被恢复措施提供科学依据。
    山西省植被物候时空变化以及地形对物候的影响
    王贝贝, 周淑琴, 荆耀栋, 宋晓静, 王荣宇
    2021, 40(6):  1839-1848.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.030
    摘要 ( 47 )   PDF (5230KB) ( 40 )  
    为了解山西省植被物候特征,基于MODIS NDVI数据,采用Double Logistic拟合法重建2000—2015年的MODIS NDVI时间序列,利用动态阈值法提取研究区植被物候,并分析植被物候的时空变化和地形差异对物候的影响。结果表明:山西省2000—2015年物候变化显著,植被生长季开始日期(the start of the growing season,SOS)每年提前约0.7 d(R2=0.665,P<0.01),生长季结束日期(the end of the growing season,EOS)每年推迟约1.5 d(R2=0.601,P<0.001),生长季长度(the length of the growing season,LOS)每年延长约2.2 d(R2=0.772,P<0.001);不同植被物候变化速率不同,植被SOS按提前速率依次为草地>农作物>林地;EOS按推迟速率依次为林地>农作物>草地;LOS按延长速率依次为林地>草地>农作物;区内植被物候空间差异显著,植被SOS、EOS、LOS由低纬度到高纬度,从西经到东经依次表现为推迟、提前、缩短;研究区植被物候在海拔、坡向、坡度3种地形因子上差异显著;海拔1200 m以下,植被物候随海拔变化显著,海拔升高植被SOS显著推迟、EOS显著提前、LOS显著缩短;阳坡SOS比阴坡提前约1 d,EOS推迟约0.8 d,LOS延长约1.8 d;坡度小于16°的区域,坡度增大,SOS显著提前,EOS显著推迟,LOS显著延长;植被物候在长时间尺度上变化显著,而在同一个时间段内,地形是物候存在空间差异的重要影响因子。
    综合评述
    多尺度碳利用效率研究进展
    底阳平, 曾辉, 张扬建, 陈宁, 丛楠
    2021, 40(6):  1849-1860.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.012
    摘要 ( 127 )   PDF (1302KB) ( 26 )  
    碳利用效率(carbon use efficiency,CUE)是指机体用于生长的碳量占其吸收总碳量的比例,是研究生态系统碳循环和碳分配模式的重要参数。对CUE的研究可利用多种方法从多尺度开展,然而CUE的高尺度敏感性导致不同方法之间的结果变异性较大,难以整合并且扩展外推,成为制约CUE研究方法及应用的重要因素。本文将CUE常见的测定方法按照研究对象的应用尺度差异分为样地尺度、生态系统尺度、景观和区域尺度以及大陆和全球尺度,概述各方法的特点、优势及局限性。随后,分尺度综述CUE的研究进展,发现CUE受到包括生物和非生物等多种因素的影响,各影响因素及其交互作用在不同时空尺度上控制着CUE,CUE数值也随尺度和测定方法的不同而发生变异。建议今后对CUE的研究应该综合考量生物和环境等多要素交互影响效果,通过机理和技术研究提升数据测定的准确性,以及整合多尺度结果为模型优化提供新思路。
    长江流域汞的生物地球化学研究进展
    张琦, 郭庆军, 陶正华
    2021, 40(6):  1861-1873.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.011
    摘要 ( 16 )   PDF (848KB) ( 11 )  
    自工业革命以来,人为活动加剧了全球范围内的汞污染,汞的致癌性、致畸性和诱变性严重危害人体健康。长江经济带高度集聚的工业发展和人口密度,使得长江流域接纳了大量的化工、钢铁、炼油等工矿废气、废水和生活污水等,流域内的汞污染严重,亟需关注。为了解目前长江流域的汞污染及研究现状,本文归纳总结了近年来有关长江流域重金属汞的生物地球化学行为的相关成果,分别从大气、水、沉积物、水生生物、土壤以及植物各个环境介质展开了论述,包括各区域介质中汞的浓度、形态、分布、污染来源等方面。在此基础上,介绍了非传统汞同位素在长江流域的地球化学行为和来源分析,并对未来需要开展的研究方向进行了展望,希冀能为长江流域汞污染的研究和控制提供基础数据和资料参考。
    技术与方法
    北京市平原区中小河流生态综合评价
    桂玉茹, 白洁, 高婷, 常国梁, 叶芝菡, 赵彦伟, 曾勇
    2021, 40(6):  1874-1882.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.031
    摘要 ( 10 )   PDF (1711KB) ( 99 )  
    在我国城市平原区中小河流管理中,多以强化河流防洪功能为主,对中小河流的生态状况研究并不充分,导致中小河流生态问题的识别不够全面,难以为中小河流修复提供决策支持。以北京市平原区11条典型中小河流为例,构建包括河流水文水量、水质、水生生物、河流形态和河岸带5个要素、11项指标和4个评语等级的多指标综合评价体系,并运用层次分析法确定指标权重,建立物元综合评判模型,对11条河流生态状况进行综合评价。结果表明:永定河引水渠、运潮减河等6条河流生态状况差(IV级),凉水河、南沙河等5条河流生态状况一般(Ⅱ级);诊断分析表明,河流水文水量、水质和水生生物状况整体较差,各河流存在不同程度的水量短缺,流态单一、水质差等问题;河流形态与河岸带状况整体一般,局部河段人工化程度较高,影响河流生态状况。根据评价结果识别出的各条河流存在的具体问题,对北京市平原区中小河流生态修复提出了建议。
    基于GEE的祁连山国家公园生态环境质量评价及成因分析
    张华, 宋金岳, 李明, 韩武宏
    2021, 40(6):  1883-1894.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202106.034
    摘要 ( 94 )   PDF (2948KB) ( 44 )  
    生态环境与人类生活密切相关。利用遥感技术能够客观、定量地评价生态环境质量的时空变化,为区域治理生态环境提供科学参考。本研究基于Google Earth Engine (GEE)平台,以Landsat TM/OLI遥感影像为基础数据源,计算得到可以反映生态环境质量的遥感生态指数(RSEI),并对祁连山国家公园1989—2019年的生态环境质量进行了评价及成因分析。结果表明:利用RSEI评价祁连山国家公园生态环境质量得到较好的结果,其中对生态环境质量有正向作用的指标为绿度和湿度指标,而干度和热度指标对生态环境质量有负面影响;祁连山国家公园时空变化分析表明,1989—2019年生态环境质量呈“缓慢下降快速下降上升”的趋势。时空差异分析表明,1989—1999年生态环境质量变化以不变为主;1999—2009年生态环境质量变化以轻度恶化为主;而2009—2019年生态环境质量变化以轻度改善为主;从生态环境质量的成因分析来看,4个指标影响均为显著。生态环境质量主导自然影响因子在1989年依次为绿度>干度>湿度>热度;1999年为热度>绿度>湿度>干度;2009年为干度>热度>湿度>绿度;而2019年依次为绿度>湿度>干度>热度。畜牧业是影响祁连山国家公园生态环境质量的重要人为因素。结果显示,GEE可以作为计算平台评价生态环境质量,扩展了在大范围长时间序列遥感生态指数评价生态环境质量中的应用。祁连山国家公园生态环境质量近年来向好的方向发展,但综合治理工作仍需提升。