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    2021年 第40卷 第7期    刊出日期:2021-07-10
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    2021, 40(7):  0. 
    摘要 ( 2 )   PDF (498KB) ( 8 )  
    研究报告
    月尺度视角下荒漠草原植物群落特征对降水变化的响应
    郭亚飞, 张丽华, 赵锐锋, 谢忠奎, 王军锋, 蒿廉伊, 高江平, 王梦梦, 高晗
    2021, 40(7):  1895-1906.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.002
    摘要 ( 0 )   PDF (3584KB) ( 16 )  
    降水是半干旱荒漠草原生态系统最主要的水分来源之一,生长季降雨量的变化直接影响植物生长,改变物种间关系,进而影响植物群落的结构和功能。本研究以黄土高原西部荒漠草原为对象,开展了3年的生长季降雨控制试验(-40%,-20%,CK,+20%和+40%),通过月尺度视角来探究降水变化对植物群落密度、高度、盖度、功能型组成、优势物种重要值及物种多样性的影响。结果表明:相比于增水处理,极端减水处理(-40%)对半干旱荒漠草原植物群落密度、高度和盖度的影响显著(P<0.05),且降水处理的效应在植物生长季中后期(7月、8月和9月)明显强于前期(5月和6月),7月和8月的降水对半干旱区荒漠草原植被的生长最为关键;极端减水处理导致植物群落结构发生改变,群落中短花针矛重要值增加,而灌木亚菊重要值降低,极端减水处理导致禾本科植物的优势度增加;3年极端减水处理导致群落的物种丰富度和多样性水平有降低趋势,不利于植物群落的稳定发展;连续的极端增水处理(+40%)导致物种丰富度高于其他处理,并与减水处理组形成显著差异(P<0.05)。基于未来降水格局变化不断加剧的背景,在生长季内不同时期对荒漠草原进行更实时的管理控制,对于生态环境敏感区的植被保护和稳定性维持具有重要的意义。
    基于高分和哨兵卫星影像研究氮沉降对杨树人工林的影响
    王浩斌, 濮毅涵, 徐丹丹
    2021, 40(7):  1907-1915.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.018
    摘要 ( 1 )   PDF (5735KB) ( 7 )  
    氮沉降会对生态系统产生多方面的影响,而现有的森林生态系统对氮沉降的响应研究主要集中在短期的即时性影响上,因此迫切需要关注氮沉降对森林生态系统的长期影响。为了解不同氮沉降水平对杨树人工林在长时间序列上的影响,从2012年开始,在起始林龄为8年的杨树(Populus deltoides)人工林开展连续7年的模拟氮沉降试验,氮添加水平分别为空白对照(0 kg·hm-2·a-1)、低氮处理(N1,50 kg·hm-2·a-1)、中氮处理(N2,100 kg·hm-2·a-1)、高氮处理(N3,150 kg·hm-2·a-1)和超高氮处理(N4,300 kg·hm-2·a-1),通过高分(GF1、GF2)和哨兵(Sentinel-2)高空间分辨率卫星遥感手段提取杨树NDVI值并分析其动态变化,研究不同氮沉降水平在长时间序列上对杨树人工林生长的影响。结果表明:经过2年的模拟氮沉降,4个氮添加样地杨树NDVI值分别增加2.0%、4.8%、4.3%和4.5%,均达到了最大增长率;经过4年的模拟氮沉降,各氮添加处理的杨树NDVI值均大于对照,表现为对杨树生长具有促进作用,但这种促进作用在第3年后是整体减弱的;经过6年的模拟氮沉降,中低氮处理仍然对杨树表现为促进作用,而高氮和超高氮处理则对杨树表现为抑制作用,且随着氮添加水平的增高,这种促进作用逐渐减弱而抑制作用逐渐增强。
    土壤和大气增温对杉木幼树细根生物量和叶片性状的影响
    时应贵, 熊德成, 叶旺敏, 张楠, 唐玉祥, 陈娟, 吴帆
    2021, 40(7):  1916-1923.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.014
    摘要 ( 0 )   PDF (1057KB) ( 13 )  
    为揭示不同增温方式对杉木幼树细根生物量和叶片性状的影响,设置土壤增温(电缆增温4 ℃,不增温)×大气增温(开顶箱被动式增温,不增温)双因子实验,对杉木幼树细根生物量和叶片性状进行研究。结果表明:大气增温、土壤和大气同时增温使杉木细根总生物量显著减少,土壤增温后细根总生物量无显著变化;大气增温、土壤增温、土壤和大气同时增温显著降低了0~10 cm土层细根生物量,大气增温、土壤和大气同时增温显著降低了10~20 cm土层细根生物量;而各处理20~40 cm土层细根生物量与对照无显著差异;大气增温、土壤增温显著减少1年生叶片组织密度及比叶质量;土壤增温、土壤和大气同时增温显著减少2年生叶片面积,显著增加了叶组织密度及比叶质量;大气增温显著减少了2年生叶片面积;未来气候变暖下杉木幼树可能会通过改变细根生物量的土层分布以及不同年龄叶片的性状来适应增加的温度。因此,为更真实、准确揭示增温对植物的影响,应考虑不同增温方式对植物性状的影响,尤其是应加强地上和地下同时增温的控制实验。
    广西地区西番莲产量和品质形成特征及其对气象因子的响应
    田青兰, 吴艳艳, 刘洁云, 黄伟华, 牟海飞, 张英俊, 韦绍龙, 韦弟
    2021, 40(7):  1924-1936.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.020
    摘要 ( 0 )   PDF (4473KB) ( 10 )  
    为探明广西地区西番莲的产量和品质形成特征及对气象因子的响应,以国内主栽西番莲品种‘台农1号’为试验材料,调查测定其产量和产量构成以及同期成熟的各级枝蔓果实品质和同级枝蔓在不同时段成熟的果实品质,采用相关分析和回归分析统计方法研究果实品质性状与开花到成熟期气象因子的关系。结果表明:‘台农1号’西番莲的单位面积产量为11.65 t·hm-2,二级蔓和一级蔓占单株产量的比例分别为58.2%和24.2%,是产量构成的主要枝蔓;果实的收获时段为移栽后91~186 d,果实成熟时间范围较大,为43~165 d,但果实形态和单果重受成熟时间的影响不大;同时期收获的各级枝蔓间品质差异主要在果浆重、可滴定酸含量和果皮厚度;同级枝蔓不同生长季收获的果实品质中,果浆重、出汁率随生长季延后和成熟时间的增加而增加,但当成熟时间大于125.6和141.6 d后,果浆重和出汁率分别开始下降;而可溶性固形物含量和果皮厚度则从次年1月开始呈下降趋势;除最大相对湿度外,果实发育到成熟期的温度和光照强度均与果浆重和出汁率呈极显著负相关,而相对湿度与其呈极显著正相关。当果实开花到成熟期的日平均温度为16.1~18.7 ℃、日平均光照强度为2.8×103~3.2×103 lx、日平均相对湿度为88.0%~89.4%时,‘台农1号’的果浆重(>35 g)和出汁率(>45%)均较易获得高值。
    广州市3种典型绿化树冠层降水再分配对重金属元素沉降的影响
    陈晓滢, 植秋滢, 杨肖, 蒋志云, 谢如琛, 古苑湄, 曾艺虹, 曾达, 孙升升, 黄锐斌, 肖以华
    2021, 40(7):  1937-1946.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.006
    摘要 ( 0 )   PDF (3212KB) ( 9 )  
    植物冠层降水再分配对化学物质迁移过程具有重要影响。以广州市3种典型绿化树王棕(Roystonea regia)、榕树(Ficus microcarpa)和大花紫薇(Lagerstroemia speciosa)为研究对象,通过实验观测、样品收集和分析测试,研究2018年10月—2019年9月3种绿化树冠层降水再分配过程及其对重金属元素(Zn、Fe、Cu、Ni、Pb、As、Cd、Hg)沉降的影响。结果表明:王棕、榕树和大花紫薇的穿透水分别占降水量比例62.68%、58.79%和67.95%;树干茎流率分别为6.34%、2.08%和1.02%,说明3种树木降水再分配组分存在一定差异。在对重金属元素沉降影响方面,除榕树树干茎流Cd淋溶系数小于1外,3种绿化树的穿透水和树干茎流重金属元素淋溶系数均大于1,表现出正淋溶,且王棕、榕树和大花紫薇的重金属输入总量分别是大气降水的1.11、1.80和1.99倍,说明降水淋洗了植物冠层干沉降重金属物质,使得重金属含量增加。3种绿化树树干茎流重金属富集率变化范围为2.06~118.22,说明绿化树树干茎流重金属元素具有明显的富集效应,研究结果对于城市绿化树树种遴选和区域污染防治具有重要科学意义。
    川西高原4种典型针叶树径向生长对气候因子的响应  
    张萌, 石松林, 石春明, 白海, 李宗善, 彭培好
    2021, 40(7):  1947-1957.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.015
    摘要 ( 1 )   PDF (4182KB) ( 8 )  
    为揭示青藏高原东南缘不同针叶树种树木生长对气候因子的响应特征,用树木年轮学方法对川西道孚县高山针叶林优势树种鳞皮冷杉(Abies squamata)、川西云杉(Picea likiangensisvar. rubescens)、方枝柏(Juniperus saltuaria)和红杉(Larix potaninii)进行树芯采样,建立4个树种树轮宽度年表,探讨不同树种生长与气候因子间的关系。结果表明:4种针叶树径向生长对气候因子的响应存在明显差异,上一年及当年多数月份的平均最低温度对鳞皮冷杉和红杉径向生长具有显著促进作用,对川西云杉和方枝柏径向生长影响较小;上一年10月至当年3月的相对湿度对川西云杉径向生长具有显著抑制作用,对其他3种树木生长的限制较弱;自1958年以来,鳞皮冷杉与生长季(6—8月)平均最低温度保持着较为稳定的显著正相关关系,红杉和川西云杉与生长季平均最低温度的关系表现为先下降后上升的趋势,而方枝柏对平均最低温度响应敏感性呈现出逐渐下降的趋势,暗示着在未来气候变化背景下温度升高可能会促进鳞皮冷杉、红杉和川西云杉树木生长,而对方枝柏生长的影响不大,这可能会进一步改变该地区森林结构和组成。
    千家寨野生古茶树叶片解剖结构和化学组分计量特征对海拔梯度的适应
    王菲, 程小毛, 肖云龙, 黄晓霞
    2021, 40(7):  1958-1968.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.034
    摘要 ( 1 )   PDF (3040KB) ( 8 )  
    以哀牢山千家寨自然保护区内4个海拔(2050、2200、2350、2500 m)的野生古茶树(大理茶种)为研究对象,对其叶片解剖结构和碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其计量比进行测定,进而探究植物对环境变化的响应与适应。结果表明:随着海拔的升高,野生古茶树叶片厚度、表皮厚度、角质层厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、主脉厚度以及叶片C含量等指标呈现出增降增的变化趋势,在海拔2200 m达到最大值,表明该海拔环境有利于野生古茶树的光合碳同化,其生长代谢较为旺盛;随着海拔的增高,野生古树茶的叶片结构更为紧凑,且叶片C、N、P的累积增加,以适应高海拔的生长环境;各解剖学指标在海拔梯度上具有较大的可塑性,在不同海拔之间变异程度属于中等;该区域野生古茶树的生长并不受N、P元素的限制;千家寨野生古茶树叶片解剖结构和化学计量特征在不同海拔表现出的这种差异,对垂直梯度小生境变化的适应具有重要作用。
    杨树幼苗自然干旱过程中非结构性碳水化合物变化
    王凯, 逄迎迎, 吕林有, 张大鹏, 焦向丽
    2021, 40(7):  1969-1978.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.038
    摘要 ( 0 )   PDF (2160KB) ( 3 )  
    为了解杨树幼苗非结构性碳水化合物(NSC)在干旱胁迫过程中的变化规律及响应机制,通过自然干旱处理,分析随着干旱胁迫加剧叶片水势及不同器官(叶、茎和根)中NSC、可溶性糖和淀粉含量。结果表明:当土壤含水量从田间持水量的100%下降到84%时,叶片和根NSC和可溶性糖含量增加,叶片淀粉含量和水势及茎可溶性糖含量下降;当土壤含水量从田间持水量的84%下降到41%时,叶片和茎NSC含量减少,茎和根可溶性糖/淀粉上升,叶片凌晨水势升高,正午水势降低;当土壤含水量从田间持水量的41%下降到31%时,叶片NSC含量和水势、茎NSC含量及根可溶性糖含量增加,叶片和根淀粉含量降低;当土壤含水量从田间持水量的31%下降到20%时,叶片和茎NSC及淀粉含量降低,叶片可溶性糖含量及水势下降,根NSC含量增加;当土壤含水量从田间持水量的20%下降到16%时,叶片和茎NSC、可溶性糖和淀粉含量升高,根NSC含量和可溶性糖/淀粉及叶片水势降低。可见,杨树幼苗在自然干旱过程中,叶片碳储存下降,根系的碳分配及碳消耗增加;当水力失衡限制了碳运输和代谢时,幼苗可能发生根系碳饥饿而死亡。
    外来入侵植物假苍耳种子的萌发特性
    王丽娟, 李爱雨, 冯旭, 武佳文, 王雪, 刘丹, 李翠婷, 徐永清
    2021, 40(7):  1979-1987.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.024
    摘要 ( 0 )   PDF (1209KB) ( 4 )  
    假苍耳(Iva xanthiifolia)是一种外来入侵植物,目前对我国东北地区的生物多样性已造成严重的威胁。本研究采用纸皿试验对不同年份种子的千粒重、含水率、萌发指标及内源赤霉素总含量进行了测定。同时,为阐明假苍耳种子的萌发特性及其在入侵过程中的作用,以2019年的种子为材料探讨了光照时长、低温层积时间和冷冻胁迫对种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:不同年份种子的千粒重为1.172~1.311 g,含水率在0.93%~1.26%,萌发率及内源赤霉素总含量均随贮藏时间的增长显著下降。假苍耳种子的萌发需光,发芽率随光照时间的延长呈显著升高趋势,但光照处理显著抑制了幼苗下胚轴的伸长;随4 ℃层积时间的延长,种子萌发相关指标呈先上升后下降趋势,在处理15 d后发芽率最高,为68.3%;在-20和-40 ℃冷冻处理下,种子的萌发率、内源GA总含量、鲜重均显著降低,但对幼苗的下胚轴长度无显著影响。根据假苍耳种子的萌发特征,播种前深耕是田间防控的有效措施。
    武夷山不同海拔杜鹃和黄山松叶片功能性状的变化
    赖媛, 张玲玲, 郭英荣, 雷平, 任文丹, 刘占锋, 旷远文
    2021, 40(7):  1988-1996.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.023
    摘要 ( 0 )   PDF (1405KB) ( 20 )  
    研究不同海拔生境下同种植物叶片功能性状的变化,有望揭示植物对环境变化的潜在适应策略,为预测气候变化下植物物种分布、群落动态和森林生态系统结构功能的变化提供依据。本研究以江西武夷山3个海拔(>1900, 1500~1700, 1000~1300 m)生长的2个共有树种杜鹃(Rhododendron simsii)和黄山松(Pinus taiwanensis)为对象,分析了与防御(脂质、木质素、水溶性酚、有机酸、非结构性碳水化合物、结构性碳水化合物含量)和生长(比叶面积、蛋白质、矿物质、碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和N/P)相关的功能性状、叶片构建成本及其之间的相关性。结果表明:2个树种叶片构建成本在不同海拔生境间差异不显著;2个树种叶片水溶性酚含量均随海拔升高显著降低,蛋白质、N和P含量则显著增加;随海拔升高,杜鹃叶片木质素含量显著降低,结构性碳水化合物和矿物质含量显著增加,而黄山松针叶的非结构性碳水化合物含量则显著增加;杜鹃叶片构建成本与有机酸、矿物质含量和比叶面积呈显著负相关,与非结构性碳水化合物呈显著正相关;黄山松叶片构建成本仅与水溶性酚含量呈显著正相关;杜鹃叶片蛋白质与结构性碳水化合物、黄山松针叶蛋白质与非结构性碳水化合物呈显著正相关。杜鹃和黄山松都能通过调节与生长和防御相关的叶片功能性状来响应生境的变化,对环境变化具有一定的适应能力。
    胡杨和灰胡杨克隆生长及光合生理的差异
    李秀, 陈向向, 翟军团, 李志军
    2021, 40(7):  1997-2004.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.019
    摘要 ( 0 )   PDF (1212KB) ( 7 )  
    以新疆阿拉尔市人工胡杨、灰胡杨混交林为研究区,比较不同地下水位生境条件下胡杨和灰胡杨种间及种内克隆生长和光合生理的差异。结果表明:同一生境条件下种间相比较,胡杨和灰胡杨克隆分株生长指标仅在叶面积、叶干重之间存在显著差异,灰胡杨的叶面积、叶干重均显著高于胡杨;灰胡杨克隆分株净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及CO2利用效率均显著高于胡杨;不同生境条件下种内相比较,胡杨、灰胡杨克隆分株的每丛分株基径、株高、叶片数、叶面积、茎干重及叶干重在地下水位1.5 m的生境显著高于地下水位2.6 m生境,而每丛分株数、比叶面积与之相反;低地下水位生境中的胡杨克隆分株气孔导度、胞间CO2浓度和灰胡杨克隆分株净光合速率、水分利用效率显著高于高地下水位生境。综合分析,同一生境下,灰胡杨克隆分株对光资源的获取能力较胡杨克隆分株更强;不同生境下,胡杨、灰胡杨克隆分株生长、光合生理特性的差异与地下水埋深度有关。
    外源脱落酸对NaCl盐胁迫下玉米幼苗生长、气孔特征及光合性能的影响  
    张浩, 吴子龙, 付伟, 叶嘉, 马杰, 郝立华, 常志杰, 郑云普
    2021, 40(7):  2005-2015.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.028
    摘要 ( 0 )   PDF (1714KB) ( 4 )  
    为探究脱落酸对盐胁迫下玉米气孔特征和光合性能的影响,以玉米品种“京科665”为试材,利用100 mmol·L-1的NaCl溶液模拟盐胁迫环境,以不施加NaCl溶液和ABA的处理为对照,研究了外源脱落酸(0、1、2.5、5和10 μmol·L-1)对NaCl盐胁迫下玉米幼苗生长、气孔特征和光合性能的影响。结果表明:外施脱落酸能够显著提高盐胁迫下玉米的株高、叶长、根冠比、地上生物量和总生物量(P<0.01);外施脱落酸能够减小叶片近轴面的气孔宽度(P=0.001)和气孔面积(P<0.001),但远轴面的气孔宽度(P=0.001)和气孔面积(P=0.012)却随着脱落酸浓度的提高而增加,且均在脱落酸浓度为5 μmol·L-1时达到最大值;不同浓度外施脱落酸均导致叶片远轴面气孔空间分布的L(d)值低于盐胁迫处理,表明外施脱落酸使远轴面气孔空间分布比盐胁迫处理下更加规则;外施脱落酸不但可以减缓盐胁迫下玉米叶片PnTrGsCiWUE的下降趋势,而且能够提高叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量(P<0.01);外施脱落酸还明显降低了盐胁迫下玉米叶片的相对电导率(P=0.002),提高了叶片Fv/Fm值(P<0.001);外源脱落酸可以通过调整气孔形态特征和空间分布格局,进一步优化叶片的气体交换过程,最终缓解NaCl盐对玉米生长和发育过程造成的生理胁迫。
    玉米镉转运基因ZmNramp1的鉴定及对镉胁迫的响应
    李亚敏, 巩宗强, 贾春云, 李晓军, 刘宛
    2021, 40(7):  2016-2023.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.011
    摘要 ( 0 )   PDF (2447KB) ( 1 )  
    NRAMP(natural resistanceassociated macrophage)转运蛋白家族在调控植物吸收、转运重金属镉(Cd)等方面具有重要功能。基于拟南芥、水稻、番茄和山荆子的Nramp1基因的保守序列,设计玉米该基因的兼并引物,克隆测序得到该基因,片段全长314 bp,包含10个外显子,编码104个氨基酸,将其命名为ZmNramp1;对比上述已知植物的Nramp1基因及氨基酸序列后发现,它们具有相同的保守结构域,碱基序列高度相似。生物信息学预测ZmNRAMP1蛋白分子量为11.5 kD,理论等电点为6.92,拥有典型的跨膜螺旋区,属跨膜蛋白。RT-PCR (reversal transcript polymerase chain reaction)结果表明:与对照组相比,玉米幼苗在Cd (50、100 μmol·L-1 CdCl2)胁迫24 h后,ZmNramp1基因在根部的表达显著增加,分别增加了57%、83%,在叶片中的表达亦明显上调;玉米幼苗根中ZmNramp1基因表达与Cd含量呈显著正相关;叶片中二者之间亦为显著的正相关关系。ZmNramp1基因可能参与玉米对Cd的吸收、转运过程,为玉米抗重金属育种提供理论依据和基因资源。
    鲜食玉米干物质积累、氮素利用及产量对新型缓释肥料的响应
    谢婷婷, 赵欢, 肖厚军, 陈云梅, 秦松, 胡岗
    2021, 40(7):  2024-2032.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.027
    摘要 ( 0 )   PDF (1117KB) ( 2 )  
    为明确新型缓释肥对鲜食玉米干物质积累、氮素利用、光合特性以及产量的影响,筛选出适合贵州黄壤区鲜食玉米种植的新型缓释肥料,采用盆栽试验,设不施N(T1)、习惯施肥(T2)、包膜缓释肥(T3)、稳定性缓释肥(T4)4个处理,研究了不同新型缓释肥料对玉米干物质积累量、生物性状、玉米全氮积累量、光合特性、氮素利用效率及产量和产量构成要素的影响。结果表明:两种缓释肥均能提高玉米产量,以包膜缓释肥最高,达65.31 g·株-1;在玉米收获期,施用包膜缓释肥的玉米干物质积累量最高,为127.89 g·株-1显著高于另一种新型缓释肥料;玉米株高和茎粗表现出稳定性缓释肥>包膜缓释肥,穗位高和叶绿素均表现出包膜缓释肥>稳定性缓释肥,但两种缓释肥料之间差异未达到显著水平;各产量构成要素指标除百粒重外,均以施用包膜缓释肥处理最优;玉米全氮积累量随着生育期的增加,逐渐由叶、茎转向籽粒,在收获期以包膜缓释肥处理最高,占整株的58.2%;氮素农学效率、偏生产力和表观利用率以包膜缓释肥处理最高,分别为13.73 g·g-1、17.42 g·g-1和68.49%,但两种新型缓释肥料之间无显著差异;施用新型缓释肥料能够显著提高玉米光合特性,其中PnTrGs在拔节期达到峰值。综上,包膜缓释肥对干物质积累量、生物性状、产量构成要素、光合特性、全氮积累量及肥料利用率产生积极影响,并显著提高玉米产量,可见,包膜缓释肥更适合于贵州黄壤区鲜食玉米的高产栽培。
    荒漠草原生物结皮演替对结皮层及层下土壤细菌群落结构的影响
    樊瑾, 李诗瑶, 王融融, 余海龙, 黄菊莹
    2021, 40(7):  2033-2044.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.012
    摘要 ( 0 )   PDF (1478KB) ( 4 )  
    为探明生物结皮演替对结皮层及层下土壤细菌群落结构的影响,采用空间代替时间序列的研究方法,以位于宁东能源化工基地的荒漠草原的不同演替阶段(藻结皮(ZB)、混生结皮(HB)和藓结皮(TB))的生物结皮和其下0~5 cm土壤为研究对象,通过Illumina NovaSeq PE250平台对细菌16S rRNA的V3-V4高变区进行高通量测序,分析了生物结皮演替过程中结皮层及层下土壤细菌α多样性和β多样性、群落结构及其与土壤理化因子的关系。结果表明:细菌α多样性指数表现出了基本一致的趋势,生物结皮下层0~5 cm土壤细菌群落的Chao1指数、ACE指数和香农指数均明显高于结皮层,但不同类型生物结皮细菌α多样性差异不显著(P>0.05);主坐标分析结果表明,不同类型生物结皮下层0~5 cm土壤中细菌OTUs相近,细菌群落物种组成结构相似;藻结皮和混生结皮细菌群落结构有一定的相似性,而藓结皮与藻结皮、混生结皮差异较大。在门水平上相对丰度最高的5个菌群分别为:放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和芽单胞菌门和浮霉菌门,且均表现为下层0~5 cm土壤的优势菌群相对丰度高于结皮层,下层0~5 cm土壤的特有属和共有属数量多于结皮层。冗余分析结果表明,土壤有效钾、全氮和有效磷是影响生物结皮层细菌群落结构的主要因素,分别解释了21.4%、18.9%和17.4%的群落结构变化(P<0.05),而EC是影响结皮层下土壤细菌群落结构的主导因子,解释度为20.5%(P<0.05)。这些结果证实了在生物结皮演替进程中,土壤微生物的发育过程与土壤理化性质的改善相互依存,细菌群落结构组成及多样性的变化可能会促进结皮层理化性质的改善。
    不同定植年限核桃园土壤细菌群落多样性及碳代谢功能特征
    顾美英, 徐万里, 马凯, 冯雷, 张志东, 欧提库尔·玛合木提, 朱静, 唐光木, 唐琦勇, 楚敏
    2021, 40(7):  2045-2056.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.030
    摘要 ( 0 )   PDF (2899KB) ( 11 )  
    为了解核桃园土壤细菌群落随定植年限的变化规律,采用高通量测序技术与Biolog- ECO微平板相结合的方法,测定定植1~3、5、8~10、15和20~25年核桃园表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土壤细菌群落多样性和碳代谢功能多样性,并与土壤理化性质进行相关性分析。高通量测序表明,核桃园土壤细菌群落存在明显表聚现象,定植5年以后,表层土壤OTUs数量和多样性指数高于亚表层土壤。变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和绿弯菌门是优势菌门,随着定植时间延长,不同土层其丰度总体呈先升高后降低趋势。对已明确分类的优势属而言,不同土层总体均表现出定植10年左右相对丰度最高。Biolog碳代谢功能分析表明,核桃园表层土壤细菌活性显著低于亚表层土壤。随着定植年限延长土壤细菌活性和Shannon指数先升高后降低,10~15年左右细菌代谢活性和多样性最高。表层土壤细菌对氨基酸类和多聚物类碳源的利用呈逐渐升高趋势,其余先升高后降低;亚表层除酚酸类碳源的利用程度升高外,其余碳源的利用均下降。相关性分析表明,表层土壤细菌群落Shannon多样性指数与理化性质呈负相关,Simpson多样性指数与理化性质呈正相关,pH、总盐和养分是影响表层土壤细菌多样性的主要因素。核桃定植1~3年和20~25年左右不同土层细菌群落多样性和对碳源利用均明显较低,加剧了土壤微生态失衡,应合理添加微生物菌肥和有机肥,以改善核桃园土壤微生态环境。
    大兴安岭4个树种根围土壤细菌群落结构
    李敏, 郝伟
    2021, 40(7):  2057-2066.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.008
    摘要 ( 0 )   PDF (2641KB) ( 6 )  
    为探明寒温带森林生态系统中土壤细菌多样性和群落结构以及对土壤理化性质变化的响应,利用高通量测序技术对大兴安岭根河地区白桦(Betula platyphylla)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、兴安落叶松(Larix gmelinii)和偃松(Pinus pumila)的根围土壤细菌多样性及群落结构进行了研究,同时解析了影响细菌群落结构的关键土壤因子。结果表明:4个树种的根围土壤细菌包括20个门,63个纲,127个目,225个科,371个属;相对丰度大于1.0%的细菌门有10个,其中变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)为主要优势菌门,在4个树种根围土壤中相对丰度之和均高于75.0%;樟子松根围土壤细菌群落的丰富度和均匀度显著高于其他3个树种;对细菌群落α多样性指数与土壤理化性质的Pearson相关性分析表明,细菌多样性和丰富度受土壤理化性质的显著影响;进一步采用RDA分析了土壤理化因子对形成细菌群落的贡献程度,所有因子共解释了群落变异的94.0%,其中pH值对细菌的分布有极显著影响,解释度为70.1%(P<0.01);其次为硝态氮,解释度为6.9%(P<0.05)。研究结果为认识寒温带森林生态系统土壤微生物结构与功能提供了依据。
    大气CO2浓度升高和Cd污染耦合对刺槐幼苗根微域土壤酚酸积累的影响
    王子威, 贾夏, 闫占宽, 曹柯萌, 张春燕, 王璐, 张宁静, 高云峰
    2021, 40(7):  2067-2075.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.037
    摘要 ( 0 )   PDF (1385KB) ( 6 )  
    根微域土壤酚酸类化合物主要来源于植物根系的分泌和枯枝落叶及土壤腐殖质分解等,对土壤有机及有机无机复合胶体的形成和稳定、重金属的活化和运移、微生物生长代谢等具有重要作用。本研究以刺槐幼苗为材料,探讨了连续135天大气CO2浓度升高\[(750±31)umol·L-1\]与Cd污染(0、0.45和4.5 mg·kg-1干土)耦合下根微域土壤酚酸积累特征。结果表明:CO2、Cd和幼苗生长时间及其交互作用对根微域土壤酚酸积累影响显著;CO2浓度升高提高了Cd污染下根微域土壤对羟基苯甲酸、咖啡酸及对香豆酸含量(P<0.05);没食子酸含量表现出不同特征,45天时耦合条件下较Cd处 理增加(P<0.05),90天时降低(P<0.05),而135天时未检测到积累;尽管耦合条件下对羟基苯甲酸、咖啡酸及对香豆酸含量表现出较Cd污染下显著增加现象,但总酚酸只在90天时增加(P<0.05);皮尔逊和冗余分析表明,根系生物量、根系C、根系Cd积累和土壤Cd含量是酚酸积累变化的显著影响因子。

     

    模拟氮沉降与外源养分和碳源耦合对杉木林土壤碳氮转化的后期影响
    郑琪, 王小东, 卜文圣, 刘斌, 袁平成, 幸娇萍, 陈伏生
    2021, 40(7):  2076-2084.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.021
    摘要 ( 0 )   PDF (1374KB) ( 5 )  
    氮沉降、磷等养分供应和碳输入影响森林土壤有机碳的稳定性。本研究以丘陵山区杉木人工林表层土壤为对象,研究氮沉降与外源养分和碳源耦合对其有机碳矿化和矿质氮释放的后期影响,分别对土壤做以下条件处理:未做处理(CK)、单独添加外源氮\[N\]、添加外源氮和碳源\[N+C\]、外源氮和非氮养分添加\[N+nutrient\]、外源氮、非氮养分和碳源等混合添加\[N+both\]。结果表明:在土壤培养720 d期间,不同处理土壤有机碳矿化积累量随着培养时间的增加呈上升趋势,而矿化速率则逐渐下降;施加360 d后,各组土壤中NH4+-N、NO3--N和矿质氮含量均高于CK,且彼此之间无差异;施加720 d后,各组土壤中NH4+-N含量均高于CK,但无明显差异;土壤中NO3--N和矿质氮含量均高于CK,且\[N\]处理最高,\[N+nutrient\]、\[N+both\]处理次之,最低是\[N+C\]处理;720 d时土壤中β葡萄糖苷酶活性依次为\[N+both\]、\[N+C\]、CK和\[N\]处理;土壤中N-乙酰-葡萄胺糖苷酶活性为\[N+both\]处理显著高于其他处理;土壤中酸性磷酸酶活性为\[N+both\]、\[N+C\]处理显著高于\[N\]处理和CK。在氮沉降背景下,碳和非氮养分的长时间输入将影响土壤有机碳分解,从而减弱森林土壤碳汇功能。
    不同改良措施提高沙地初级生产力的机制:土壤微环境
    王杰, 张运龙, 贾晓彤, 赵晋灵, 景明慧, 曹娟, 卞建林, 庾强, 曹远博, 吴红慧
    2021, 40(7):  2085-2093.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.010
    摘要 ( 0 )   PDF (2144KB) ( 2 )  
    土壤微环境恢复是实现沙地和沙化草地恢复的基础。然而,改良措施如何作用于土壤微环境从而提高沙地初级生产力的机制并不清楚。本研究在内蒙古锡林郭勒半固定沙地开展改良措施修复试验,设置对照、立体措施(结皮+保水剂)和综合措施(撒种+结皮+保水剂)处理,测定土壤物理性状(土壤容重、团聚体、温度和水分)和植物生物量,研究不同改良措施对沙地土壤微环境的影响。结果表明:立体措施和综合措施均改善了土壤结构(土壤容重降低、水稳性大团聚体增加),降低了水分蒸发,提高了土壤入渗,从而提高了土壤含水量;两种改良措施均降低了夏季日均温,这有利于减少水分蒸发,立体措施提高了早春日均温,可能会促进植物的萌发,从而提高雪水的利用率;两种改良措施均降低了温度日变化,白天较低的温度有利于降低水分的蒸发;综合措施较立体措施增加了撒种处理,提高了植物生物量,反过来又改善了土壤微环境,改良效果更佳。本研究揭示了立体措施和综合改良措施改善沙地土壤微环境,从而提高初级生产力的机制,为沙地和退化草原改良提供了理论支持,同时也具有重要的实践意义。
    春季降雨分配变化对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸的影响
    马澍, 陶宝先, 韩广轩, 王晓杰, 李培广, 初小静
    2021, 40(7):  2094-2103.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.007
    摘要 ( 0 )   PDF (2723KB) ( 2 )  
    降雨季节分配通过影响土壤水盐运移,可能对滨海湿地碳循环产生影响。春季是滨海湿地植物对降雨分配最为敏感的阶段,但春季降雨分配变化对滨海湿地土壤呼吸的影响机制尚不明确。基于黄河三角洲滨海湿地春季降雨分配控制试验平台,设置+73%、+56%、对照、-56%和-73%五个处理(年总降雨量保持一致),探讨春季降雨分配对土壤呼吸的影响。结果表明:春土壤含水量随春季降雨分配增大而显著增大,秋季土壤含水量则随春季降雨分配增大而显著降低,土壤盐度季节动态变化趋势与土壤含水量相反,其中春季盐度相对其他季节波动最大;地下总生物量及深层地下生物量贡献率均随春季降雨分配增多而增大,而浅层地下生物量贡献率则相反;年均土壤呼吸速率随春季降雨分配减少而降低,其中+73%与-73%处理差异显著(P<0.05);季节尺度上,春、夏季土壤呼吸速率表现为随春季降雨分配增加而升高的趋势,秋、冬季土壤呼吸速率则表现为随春季降雨分配增加而降低的趋势,但春季降雨分配增加对春夏季土壤呼吸的促进效应远大于对秋冬季的抑制效应;土壤呼吸年均值不仅与春季土壤含水量和土壤盐度呈显著相关,而且与地下不同层生物量贡献率及地下总生物量呈显著相关。
    西双版纳典型林型凋落物及其水文特征
    陆恩富, 朱习爱, 曾欢欢, 刘文杰
    2021, 40(7):  2104-2112.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.017
    摘要 ( 0 )   PDF (1348KB) ( 5 )  
    凋落物是森林生态系统发挥水文功能的重要作用层。本研究以西双版纳地区热带季节雨林、单层橡胶林、橡胶/可可和橡胶/大叶千斤拔农林复合系统4种典型林型为对象,收集它们的地表凋落物并用室内浸泡法探究其水文特征,旨在为热带地区土地利用变化下的水资源管理提供参考。结果表明:热带季节雨林总凋落物储量显著大于其余林型(P<0.05),而单层橡胶林和农林复合系统间差异不显著(P>0.05);各个林型凋落物中,储量最大的组分为叶,占比均大于60%;除热带季节雨林外,其他林型凋落物组分最大、最小蓄水率均表现为叶>混合体>枝条+树皮>繁殖体;热带季节雨林各个组分的最大、最小蓄水率显著高于单层橡胶林(P<0.05);各林型不同凋落物组分持水量随时间的变化特点相似,在开始阶段持水量迅速增大,之后持水量增加缓慢,浸泡20 h左右基本达到饱和;在各个时刻,热带季节雨林和橡胶/大叶千斤拔的凋落物持水量比橡胶/可可和单层橡胶林大;单层橡胶林有效拦蓄量最低,为4.69 t·hm-2,热带季节雨林为其1.7倍,橡胶/大叶千斤拔为其2.1倍;说明从热带季节雨林转变为单层橡胶林,凋落物的水文功能退化明显;构建诸如橡胶/大叶千斤拔、橡胶/可可等凋落物持水、拦蓄能力较好的农林复合系统能带来生态环境效益。
    沈阳蔬菜地土壤中典型抗生素抗性基因与可移动元件分布特征
    王百羽, 张珣, 王宝玉, 蔺新, 武轶, 安婧
    2021, 40(7):  2113-2119.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.009
    摘要 ( 0 )   PDF (1279KB) ( 2 )  
    为揭示沈阳地区蔬菜土壤中典型抗生素抗性基因(ARGs)与可移动元件(MGEs)的分布特征,利用高通量荧光定量PCR技术,对沈阳市十里河、东陵路和新民屯蔬菜种植土壤中四环素类(tet)、磺胺类(sul)、氯霉素类(cml)、氨基糖苷类(aac)等ARGs以及转座子(tnp)和整合子(int)等MGEs的残留种类、数量和丰度进行分析。结果表明:3个采样区土壤中共检测出21个ARGs和6个MGEs;其中,cml检出率为100%,tet检出种类最多,共检出14种;在3个采样区土壤中均检出的ARGs和MGEs,为tetG-01、tetG-02、tetL-02、tetXcmx(A),以及tnpA-04、tnpA-05、intI-1(clinic);新民屯设施菜田土壤中ARGs的种类和丰度最高,其次是东陵路设施菜田土壤,十里河普通菜田土壤中ARGs的种类和丰度最低;根际土壤中ARGs的残留量显著高于非根际土壤;此外,菜田土壤中sulcml与MGEs呈显著正相关,表明MGEs可以促进这些ARGs在土壤中迁移和扩散。本研究结果为评估沈阳地区农田土壤ARGs的污染水平和有效防控ARGs传播风险提供了数据支撑。
    城市污泥农用对灌漠土作物产量及土壤质量的影响
    姚佳璇, 俄胜哲, 袁金华, 车宗贤, 王钰轩, 赵天鑫
    2021, 40(7):  2120-2132.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.026
    摘要 ( 0 )   PDF (987KB) ( 6 )  
    城市污泥农用是解决污泥处理处置问题的主要措施,但也存在重金属污染等潜在风险。为探索污泥合理利用,本研究以河西绿洲灌漠土为对象,采用田间定位试验,设置了常规施肥(NP)、常规施肥+城市污泥堆肥9000 kg·hm-2(NPS9000)、常规施肥+城市污泥堆肥18000 kg·hm-2(NPS18000)、常规施肥+城市污泥堆肥18000 kg·hm-2+复种绿肥还田(NPGrS18000)和常规施肥+城市污泥堆肥18000 kg·hm-2+复种绿肥移除(NPGtS18000)5个处理,探讨不同处理对小麦玉米轮作作物产量、土壤理化性状、有机碳和全氮的固存率、氮磷钾活化系数、作物产量及重金属含量的影响。结果表明:4个污泥处理的玉米产量较常规施肥差异不显著,但小麦产量较常规施肥显著增产,其中2015—2019年4个污泥处理间的小麦产量随污泥施肥年限的增加由差异显著逐渐到差异不显著。污泥施用增加了土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量,活化土壤氮磷钾,提高有机碳和全氮固存率,降低土壤pH值和容重,并随施用量的增加培肥效果更佳。污泥施用、污泥+绿肥还田土壤重金属虽略有增加,但均低于国家安全标准。NPS18000处理的玉米籽粒锌和铅含量及NPGtS18000处理的玉米籽粒锌含量显著高于常规施肥。施肥土壤重金属携入量远大于作物地上部分携出量。综上所述,施用污泥可显著提升土壤肥力和小麦产量,高量施用污泥与绿肥移除相结合,可抑制玉米籽粒对重金属锌和铅的吸收,增加重金属携出。为保证玉米籽粒锌和铅含量在安全范围内,污泥年携入锌和铅的量应在348 g·hm-2和9.5 g·hm-2以内。
    南海典型岛礁的鹦嘴鱼群落结构组成
    全秋梅, 王腾, 刘永, 郭家彤, 谢雨芳, 李纯然, 李纯厚
    2021, 40(7):  2133-2145.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.029
    摘要 ( 0 )   PDF (2785KB) ( 2 )  
    明确人类活动对鹦嘴鱼群落结构的扰动作用,可为鹦嘴鱼的保护和开发提供科学依据。根据2020年7月在南海典型岛礁的调查数据显示,共发现鹦嘴鱼4属20种,其中,美济礁和晋卿岛均为14种,海南陵水9种。生物多样性指数(物种多样性指数H、均匀度指数J和丰富度指数D)均呈现美济礁(3.09、0.81、2.50) > 晋卿岛(2.32、0.61、2.27) > 海南陵水(1.66、0.52、1.44)的变化趋势。远海岛礁到近岸人口密度增加和生物多样性指数降低,表明美济礁、晋卿岛和海南陵水受到捕捞强度依次增强。另外,摄食功能群中易受到人类干扰的生物侵蚀类(excavators)鹦嘴鱼的数量和重量百分比依次为美济礁(28.96%、26.27%)> 晋卿岛(15.86%、10.60%) > 海南陵水(1.15%、0.51%);同样,对过度捕捞敏感的牧食类(browsers)也表现为美济礁(1.64%、0.82%)> 晋卿岛(1.29%、0.76%) > 海南陵水(0、0),摄食功能群结构组成的空间变化也反映了各区域捕捞压力的差异。进一步将各摄食功能群的鹦嘴鱼体长进行标准化处理后(即体长与Fishbase数据库中对应物种的最大体长的比值),发现晋卿岛> 美济礁> 海南陵水 (P<0.05),该结果符合中度干扰假说,中度捕捞能降低物种的种内竞争,有利于晋卿岛的鹦嘴鱼获取更多的空间和食物资源,但长期的过度捕捞容易导致鹦嘴鱼个体减小。
    长江下游鳊种群生长及繁殖特性
    刘思磊, 王银平, 李佩杰, 曹过, 汪雷, 代培, 胡敏琦, 刘凯
    2021, 40(7):  2146-2154.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.025
    摘要 ( 0 )   PDF (3523KB) ( 4 )  
    为了解长江下游鳊种群生长特征和繁殖特性,于2017—2018年连续4个季度在长江下游铜陵、芜湖、当涂、镇江、靖江、南通江段共采集鳊样本1040尾。采样群体体长为84.79~305.00 mm,体质量为8.50~673.39 g,雌雄比例为1∶0.97。样本年龄为1~6龄,其中2~3龄为优势年龄组,占比为87.79%。Von Bertalanffy生长方程Lt=331.09×[1-e-0.22(t+0.27)]、Wt=589.05×[1-e-0.22(t+0.27)]2.964,生长拐点年龄ti=4.67 a,拐点体质量为174.00 g,对应体长为219.42 mm。对其中24尾样本进行了解剖,绝对繁殖力为1630~154247粒,均值为35792±39381粒;相对单位体重繁殖力(FW)10.99~383.70粒·g-1,平均值120.06±89.68粒·g-1,相对单位体长繁殖力(FL)7.89~598.44粒·mm-1,平均值为142.23±135.78粒·mm-1,绝对繁殖力与体长、体质量分别呈线性、指数关系。结果表明,长江下游鳊年龄结构简单,低龄个体占优势,繁殖潜力较弱,但生长参数处于较高水平,应采取相应的保护措施,保护其种群资源可持续利用。
    基于齐口裂腹鱼趋光特性的涵洞式鱼道光环境优化
    黄婕, 林晨宇, 石小涛, 张宁, 石尚上, 成必新, 莫伟均
    2021, 40(7):  2155-2163.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.035
    摘要 ( 0 )   PDF (1663KB) ( 2 )  
    涵洞在维持地表水流动的同时也保证了当地水域生境的完整性,为洄游鱼类提供了基因交流通道。作为影响涵洞式鱼道运行效果的重要因素,洞内阴暗的光照条件可能在一定程度上迟滞了鱼类的上溯,制约了涵洞的过鱼能力。本研究在涵洞物理模型中构建涵洞典型光环境,针对我国重要冷水性经济鱼种齐口裂腹鱼(Schizothorax prenanti)展开调查。实验设置2个光色水平(白光、绿光),3个照度水平(10~100 lx、100~1000 lx、1000 lx以上)与黑暗对照组,以实验鱼进入涵洞的尝试次数、尝试成功率及在涵洞内外的分布率为指标,分析了不同光照下齐口裂腹鱼通过涵洞式鱼道过程中的行为变化及其上溯规律。结果表明:在100~1000 lx的绿光条件下,齐口裂腹鱼的尝试次数显著高于10~100 lx绿光(P=0.009)和同照度下白光的尝试次数(P=0.044);实验设置照度和光色的改变不会引起齐口裂腹鱼尝试成功率的显著改变(P=0.819);白光在照度为0~1000 lx时能吸引齐口裂腹鱼尝试进入涵洞,并在一定概率下成功上溯,但当照度达到1000 lx以上时会引起鱼的逃逸行为;绿光在100~1000 lx的照度下能够大幅提高齐口裂腹鱼到达涵洞上游的比例至(22.50±8.74)%,但1000 lx以上的绿光则会造成鱼在涵洞内的滞留,使该比例下降至(16.44±4.01)%。本研究提出了相应的涵洞式鱼道光环境优化策略,先使用100~1000 lx的绿光将鱼类吸引进涵洞,再使用1000 lx白光刺激其快速通过涵洞。
    摇蚊幼虫及霍普水丝蚓的生物扰动缓解福寿螺对梨形环棱螺生理胁迫
    刘洺源, 张叶军, 衡洋, 陈乃菲, 徐维胤, 邹伟
    2021, 40(7):  2164-2174.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.036
    摘要 ( 0 )   PDF (3588KB) ( 3 )  
    福寿螺为16种首批入侵我国的恶性入侵种之一,其直接的取食与竞争作用以及间接的生态干扰均对本土物种的生存与延续造成了严重的不利影响。为了探究本土生物扰动者霍普水丝蚓与摇蚊幼虫是否可缓解福寿螺入侵后对本土近生态位物种梨形环棱螺的生态挤压作用,设置了3组实验,观察福寿螺与梨形环棱螺分隔共养体系中加入霍普水丝蚓与摇蚊幼虫后二者15 d生存率、体质量相对变化率及单螺体质量相对变化率,并观察水体中不同密度、不同分布方式的霍普水丝蚓与摇蚊幼虫对福寿螺入侵后对梨形环棱螺产生胁迫的影响。结果表明:在未加入生物扰动者时,福寿螺的生存率显著高于梨形环棱螺(P<0.05),加入生物扰动者后,福寿螺的生存率显著下降(P<0.05),而梨形环棱螺的生存率显著提高(P<0.05),体质量损失得到显著的改善(P<0.05);霍普水丝蚓不论何种密度都可使福寿螺的生存率显著降低(P<0.05),而使梨形环棱螺生存率明显提高(P<0.05),在高密度时这种效应最大,使福寿螺生存率显著降低(P<0.01);从放置方式模拟底栖动物在水体中的分布来看,当霍普水丝蚓均匀分布时,对梨形环棱螺的生存最有利;虽然加入霍普水丝蚓或摇蚊幼虫都有利于梨形环棱螺的生存,并弱化福寿螺的入侵作用,但综合考虑,霍普水丝蚓的效果优于摇蚊幼虫。
    白洋淀大型底栖动物群落结构及其与环境因子关系
    陈泽豪, 杨文, 王颖, 付军, 裴元生
    2021, 40(7):  2175-2185.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.001
    摘要 ( 0 )   PDF (3007KB) ( 8 )  
    调查了2018年白洋淀大型底栖动物、水质和沉积物特征,分析了大型底栖动物群落结构与环境因子的关系。结果表明:白洋淀大型底栖动物6纲21种,以腹足纲和昆虫纲为主;平均生物量和平均生物密度具有时空差异,夏季平均生物量最高,南刘庄最大;春季平均生物密度最高,东田庄最大;利用多样性指数进行水质评价,发现白洋淀水环境质量处于较低水平,水体中的氮、磷和沉积物中的碳、氮含量相对较高;影响底栖动物的主要水质环境因子和沉积物环境因子分别为NO3--N、TN、温度、TOC和NO3--N、pH、NH4+-N。本研究结果可为白洋淀大型底栖动物的修复与管理提供依据。
    南黄海两个水产种质资源保护区底拖网大型底栖动物群落组成及多样性
    袁健美, 张虎, 胡海生, 贲成恺, 肖悦悦, 祖凯伟, 祝超文
    2021, 40(7):  2186-2193.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.033
    摘要 ( 0 )   PDF (1011KB) ( 3 )  
    利用2019年8月—2020年4月的3个航次底拖网调查资料,对南黄海2个水产种质资源保护区大型底栖动物的种类组成、优势种组成、物种多样性及其季节变化进行研究,并分析了2个保护区大型底栖动物的群落结构现状。结果表明:2个保护区3个季节调查共获得大型底栖动物78种,其中甲壳动物最多(30种),其次是鱼类25种,软体动物12种,棘皮动物10种,多毛类1种;保护区的优势种较为丰富,对虾保护区优势种季节更替率较小,银鲳保护区优势种以甲壳类为主,经济种类较多;夏季2个保护区之间物种多样性指数差异显著(P<0.05),大型底栖动物群落总体上相对稳定。本研究为近岸水产种质资源保护区生物多样性研究提供了基础数据,为渔业资源保护及可持续利用提供技术支撑。
    温度对不同发育时期落叶松尺蠖(Erannis ankeraria)的影响
    周卓, 段景攀, 韩丽, 王青华, 张永安, 段立清
    2021, 40(7):  2194-2200.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.016
    摘要 ( 0 )   PDF (724KB) ( 3 )  
    落叶松尺蠖(Erannis ankeraria)是落叶松重要害虫之一。为探明温度变化对落叶松尺蠖的影响,本研究以华北落叶松(Larix principisrupprechtii)为寄主植物,采用水培枝条饲养法,分别设置15、19、23、25、27、29和31 ℃ 7个温度,饲养观察不同温度下落叶松尺蠖卵、幼虫、蛹发育历期及存活情况。结果表明,温度对落叶松尺蠖各虫态发育历期、存活率、蛹重、产卵量和产卵节律有显著影响。落叶松尺蠖只有在15~19 ℃范围内可完成从卵到成虫的个体发育史,23 ℃以上成虫不能羽化,25 ℃以上幼虫化蛹率降低,29 ℃时卵的孵化率和幼虫存活率下降。落叶松尺蠖越冬卵及幼虫的发育起点温度分别为9.7和4.3 ℃,有效积温分别为104.2和459.8日·度。落叶松尺蠖属于喜低温型昆虫,高温抑制其生长发育,高温降低幼虫化蛹率及成虫羽化率,蛹期对温度的升高最敏感。温度升高导致雄虫比雌虫更早羽化,降低雌雄成虫相遇的机会,从而影响到后代繁衍。由此可推测,全球气温变暖,落叶松尺蠖为了生存会向北转移,因而温暖地区的落叶松受其危害程度会降低。
    安徽安庆菜子湖国家湿地公园景观格局变化对鸟类多样性的影响
    刘大钊, 周立志
    2021, 40(7):  2201-2212.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.004
    摘要 ( 0 )   PDF (3055KB) ( 8 )  
    浅水通江湖泊的湿地景观格局由于受到自然水文节律规律的影响,呈现明显的季节动态。为了阐明景观格局变化对鸟类产生的影响,本研究于丰水期(2019年8—10月)和枯水期(2019年11月—2020年1月)对安徽安庆菜子湖国家湿地公园鸟类种类和数量分布进行调查,基于同期卫星遥感影像数据,利用景观格局指数法对景观要素特征进行分析,并进一步研究鸟类多样性与景观要素的关系。结果表明:研究期间共调查到鸟类11目31科61种,其中,国家Ⅰ级重点保护鸟类3种,国家Ⅱ级重点保护鸟类6种,安徽省重点保护鸟类15种;丰水期菜子湖国家湿地公园鸟类主要分布于合理利用区内,以森林鸟类为主;枯水期鸟类集中分布于生态保育区,主要为雁鸭类,数量最多达10947只;丰水期物种丰富度和鸟类多样性指数均高于枯水期,枯水期的水鸟类数量高于丰水期;鸟类多样性分布特征表现为合理利用区的鸟类多样性指数显著高于其他功能区,并且多样性指数逐月降低;典范对应分析表明,景观多样性指数、均匀度指数、破碎度指数、泥滩面积和草滩面积是影响该湿地公园鸟类多样性的主要因素。
    复垦对煤矸石山地表节肢动物群落特征的影响
    辛未冬, 刘华煜, 杨轶萌, 赵浩志
    2021, 40(7):  2213-2222.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.003
    摘要 ( 0 )   PDF (644KB) ( 3 )  
    为了解复垦方式对煤矸石山地表节肢动物群落特征影响的差异性,以霍州煤矸石山桃树地、花椒地、荒草地为研究对象,以附近未受煤矸石山影响的玉米地为对照,采用陷阱诱捕法,对地表节肢动物群落进行了调查,并运用物种多样性指数、相似性指数和CCA排序法对地表节肢动物群落结构、多样性以及与环境因子的关系进行分析。结果表明:调查共捕获节肢动物46类3585只,其中桃树地优势类群为疣跳科(Neanuridae)和圆跳科(Sminthuridae),花椒地优势类群为长角跳科(Entomobryidae)和蚁科(Formicidae),玉米地优势类群为蚁科和步甲科(Carabidae),荒草地优势类群为蝗科(Acrididae)、蚜科(Aphidoidea)和蚁科,桃树地常见类群4类,花椒地8类,而荒草地和玉米地的常见类群均为13类,但荒草地个体总数在4种样地中最少;复垦对地表节肢动物类群的活动密度、均匀度、优势度和丰富度均产生显著影响,而对多样性无显著影响。活动密度、均匀度和优势度均表现为荒草地与其他样地存在显著差异,丰富度则表现为玉米地与其他样地存在显著差异;CCA分析表明,土壤速效钾和有机质含量是影响地表节肢动物群落特征的主要环境因子。复垦桃树地有助于更多个体数量的地表节肢动物生存,而复垦花椒地能够显著提升地表节肢动物类群的数目。该结果将为煤矸石山复垦和建设绿色矿山提供理论指导。
    中华绒螯蟹养殖池塘菌群结构和功能特征
    许郑超, 邓燕飞, 周军, 李旭光, 陆全平, 陈风蔚, 周刚
    2021, 40(7):  2223-2233.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.031
    摘要 ( 0 )   PDF (2826KB) ( 3 )  
    通过Hiseq高通量测序方法分析了中华绒螯蟹(Eriocheir sisensis L.)养殖池塘和外源河水体的微生物群落结构、功能特征以及与环境因子的关系。结果表明:养殖池水体的6个样本,共得到有效序列541349条,可归纳为2938个OTU;外源河水体的6个样本,共得到有效序列551891条,可归纳为2779个OTU;池塘沉积物的6个样本,共得到有效序列557736条,可归纳为8920个OTU。α-多样性分析表明,养殖池沉积物的Sobs指数、Shannon指数、Simpson指数、Chao指数均显著高于水体样本;β-多样性分析表明,各样本菌群按照菌群结构可以分为两大类,既沉积物组和水体组;在养殖池和外源河水体中,门水平的优势菌群主要有变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes);在养殖池沉积物中,门水平的优势菌群主要有变形菌门(Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)。冗余分析表明,温度(r2=0.915, P<0.01)、pH (r2=0.8, P<0.01)、溶氧量(r2=0.65, P<0.01)、水质总硬度(r2=0.756, P<0.01)与菌群结构呈极显著相关,NH3-N、NO2--N、COD、NO3--N、TP、TN与菌群结构无显著相关性。方差分解分析表明,在门水平对水体菌群分布贡献度较大的环境因子为pH、温度和溶氧量,贡献度分别为44.14%、41.20%和33.2%。Tax4Fun对各样本的菌群进行基因功能预测表明,在level 2水平下共得到37个预测功能,水体和沉积物中主要优势功能均为碳水化合物代谢、氨基酸代谢。沉积物菌群中氨基酸代谢、脂类代谢、膜转运、外源性生物降解和代谢的功能基因丰度显著低于养殖水体,能量代谢、多糖生物合成和代谢的功能基因丰度显著高于养殖水体。研究结果为河蟹养殖环境调控和生态环境保护提供了科学基础。
    综合评述
    种子更新和萌蘖更新的权衡及更新早期过程的影响因素研究进展  
    李蓉, 张婷, 谢锦, 王静, 闫巧玲
    2021, 40(7):  2234-2242.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.022
    摘要 ( 0 )   PDF (572KB) ( 10 )  
    天然更新是森林生态系统中重要的生态学过程,是森林恢复的根本途径。种子更新和萌蘖更新是森林天然更新的两种方式,各有优劣、相互补充。森林天然更新的早期过程被视为树木建植的瓶颈期,因此,研究木本植物种子和萌蘖更新的早期过程对于理解森林天然更新机制、预测种群/群落发展方向和明确森林恢复途径具有重要意义。本文总结了木本植物两种天然更新方式权衡的生态学意义及影响因素,对比了两种天然更新起源幼苗特性的差异,总结了生物因子、非生物因子、干扰等对种子更新和萌蘖更新早期过程的影响。在此基础上提出了现有研究中存在的主要问题,并指出今后应加强对森林萌蘖更新早期过程的研究,开展森林天然更新影响因子及干扰机制的综合研究,重视森林天然更新理论对森林管理实践的指导作用,为促进森林天然更新、实现森林可持续发展提供科学支持。
    我国餐厨废油制取生物柴油的开发应用进展与展望
    刘雨霞, 徐加霸, 张强斌, 陈春茂, 周庆祥, 周启星
    2021, 40(7):  2243-2250.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.005
    摘要 ( 0 )   PDF (553KB) ( 2 )  
    用餐厨废油制取生物柴油,一方面可实现柴油的“清洁”和“减量”,另一方面也是餐厨废油资源化合理利用的有效途径。本文概述了我国现阶段餐厨垃圾的产生状况和处理处置措施,以及国际上利用餐厨废油制取生物柴油的现状和进展;介绍了餐厨废油制取生物柴油的主要生产工艺和技术方法,分析并揭示了我国餐厨废油制取生物柴油存在的主要问题;最后,对餐厨废油制取生物柴油研究进行了展望,并就其快速健康发展提出了一些相关建议。
    技术与方法
    长白山国家级自然保护区森林生态系统完整性动态评估
    张鹏翼, 马天啸, 刘波, 梁宇, 黄超, 吴苗苗, 姜思慧
    2021, 40(7):  2251-2262.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.013
    摘要 ( 0 )   PDF (2708KB) ( 9 )  
    森林生态系统完整性动态评估能反映森林生态系统结构和功能的变化,对于制定长期有效的生态系统管理措施有着重要意义。本文以长白山国家级自然保护区及周边8 km外围缓冲带为研究区域,将生态系统完整性评估框架与森林景观模型LANDIS PRO相结合,使用空间主成分分析法构建模型计算生态完整性指数,评估长白山2005、2030、2070和2100年的森林生态系统完整性状况。结果表明:从时间来看,长白山森林生态完整性呈现前期略微下降,后期持续增长的趋势。随着森林演替,长白山森林各等级生态完整性之间的转移面积不断减少,生态完整性结构逐渐趋于稳定。从空间来看,长白山森林整体的生态完整性较高,而局部地区由于历史上受到风灾或人类干扰,出现了低生态完整性的斑块。保护区内的生态完整性高于保护区外的生态完整性,北坡和西坡的生态完整性高于东坡的生态完整性,未来需要对低生态完整性的区域加强管理,促进森林恢复。
    城市公园绿地对周边环境空气PM10和PM2.5的影响及效应场特征——以武汉市中山公园为例
    陈羽阳, 王婧, 赵聆言, 朱春阳
    2021, 40(7):  2263-2276.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202107.032
    摘要 ( 0 )   PDF (9694KB) ( 3 )  
    选取武汉市中山公园及其周边建成环境作为研究对象,采用LUR模型、小尺度指标测试与空间插值相结合的技术方法,分析春、夏、秋、冬公园绿地周边建成环境空气PM10、PM2.5浓度时空效应场特征,旨在为公园绿地周边建成环境的规划与建设提供科学依据。结果表明:城市公园绿地周边建成环境500 m缓冲区范围对空气PM10、PM2.5浓度关键影响因子(交通道路、水体面积、非硬质下垫面面积、距城市中心距离、距公园绿地边界距离地理变量和气温、相对湿度、风速气象变量)构建的LUR模型具有一定的可行性,调整后的R2值分别为0.203~0.873(PM10)、0.306~0.837(PM2.5),经留一交叉验证调整后R2分别为0.302~0.999(PM10)、0.344~0.991(PM2.5)(P<0.05);构建的不同季节LUR模型中交通道路、空气温度、距城市中心距离变量对空气PM10、PM2.5浓度空间分布相关性显著;冬、春季节公园绿地显著降低空气PM10、PM2.5,对周边250 m(冬季)、400 m(春季)范围建成环境影响更为显著;空气PM10日均消减量(公园内部与周边500 m缓冲区建成环境空气PM10平均浓度差值)最大值为47.2 μg·m-3,PM2.5日均消减量最大值为15.5 μg·m-3;空气PM10、PM2.5浓度在春、夏、秋三季的8:00—9:00时段最高,在冬季的15:00—16:00时段最高。