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    2021年 第40卷 第9期    刊出日期:2021-09-10
    上一期   
    目录
    2021, 40(9):  0. 
    摘要 ( 28 )   PDF (496KB) ( 102 )  
    研究报告
    澜沧江中上游河谷植被的群落数量分类和谱系结构
    左艳洁, 戍国标, 王崇云, 彭明春, 谢映旭, 张秋媛, 李富利
    2021, 40(9):  2665-2677.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.020
    摘要 ( 17 )   PDF (2276KB) ( 438 )  
    澜沧江流域独特的地质演化历史与纵向河谷的生态环境梯度变化,为研究河谷植物群落分异和群落构建过程提供了理想场所。本文以澜沧江中上游河谷植被为研究对象,综合运用TWINSPAN数量分类、群落排序和谱系结构分析方法,探讨河谷植被的群落特征及其维持机制。结果表明:(1)TWINSPAN分类将澜沧江中上游河谷植物群落划分为28个类型。样方DCA排序结果与分类结果大致相同,CCA排序和DCCA排序显示海拔是影响植被分布的主要环境因子;(2)28个群落类型中,19个群落的净亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)均值>0,河谷生境过滤作用明显,植物群落的谱系结构普遍呈聚集格局;(3)狭域分布于河谷的干热或干暖灌丛,如皱叶醉鱼草群落(Ass. Buddleja crispa),凹叶雀梅藤、白刺花群落(Ass. Sageretia horrida+Sophora davidii),头花香薷、灰毛莸群落(Ass. Elsholtzia capituligera+Caryopteris forrestii),华西小石积、禾草群落(Ass. Osteomeles schwerinae-Gramineae sp.),鸡骨柴、吉塘蒿群落(Ass. Elsholtzia fruticose+Artemisia gyitangensis),疏序黄荆、清香木群落(Ass. Vitex negundo f.laxipaniculata+Pistacia weinmannifolia)等,群落谱系结构呈显著聚集格局(P<0.05)。广布的植被群落类型,如滇青冈林(Ass. Cyclobalanopsis glaucoides)、云南松林(Ass. Pinus yunnanensis)、川西云杉林(Ass.Picea likiangensis var. rubescens)、白桦林(Ass. Betula platyphylla)等,群落谱系结构呈显著发散格局(P<0.05);(4)高山栲、栓皮栎群落(Ass.Castanopsis delavayi+Quercus variabilis)的群落谱系多样性(PD)均值最高,物种丰度却并非最高;(5)气候和地形方面的10个环境因子分别能够解释物种丰富度、PD指数以及NRI指数变异的40.8%、38.59%和9.97%。数量分类和排序体现了澜沧江河谷植物群落的环境分异特征,结合谱系结构分析,进一步揭示了导致河谷植被生态分异的环境因子,反映出河谷生境的多样性与复杂性。
    黄河引水工程对库布齐沙漠北缘植被的影响
    顾锡羚, 郭恩亮, 银山, 王永芳, 万志强, 王军
    2021, 40(9):  2678-2688.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.037
    摘要 ( 16 )   PDF (4031KB) ( 156 )  
    引水工程是缓解沙漠化、减轻凌汛、促进植被生长的有效措施。为了探究引水工程对库布齐沙漠北缘植被的影响,本文基于Landsat7/8、GF1/2、工程引水量和气温、降水量数据,利用Sen斜率、残差分析和双样本T检验等方法对有、无引水工程措施下的库布齐沙漠北缘土地覆被类型、植被时空变化特征进行分析,并探讨气温、降水和引水工程对NDVI变化的贡献大小。结果表明:近10年NDVI年最大值呈增加趋势,2015年前55%像元的NDVI值呈上升趋势,2015年后呈上升趋势的像元增加至73%;引水工程后草地面积由25 km2上升到41.31 km2,沙地面积由65.95 km2,缩减到17.73 km2;残差方法得到人类活动对NDVI产生促进作用的区域占52.92%;双样本T检验法计算出人类活动后NDVI产生显著性变化的区域占78.00%;2015年前降水是NDVI变化的主要驱动力,2015年后人类活动,即引水工程为NDVI变化的主导因素。
    海南岛甘什岭青梅群落主要乔木树种生态位与种间联结
    舒琪, 徐瑞晶, 胡璇, 商泽安, 漆良华
    2021, 40(9):  2689-2697.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.040
    摘要 ( 20 )   PDF (1221KB) ( 150 )  
    青梅(Vatica mangachapoi)是海南岛热带雨林的关键种,对海南岛甘什岭低地雨林群落的恢复与发展具有重要作用。为阐明海南岛甘什岭低地雨林青梅群落结构特征,揭示其恢复现状,本研究以海南岛甘什岭青梅群落为对象,采用生态位与种间联结理论,分析了20个主要乔木树种(重要值前20)生态位特征与种间关联性。结果表明,青梅与无翼坡垒(Hopea reticulata)生态位宽度明显大于其他物种,是海南岛甘什岭低地雨林主要建群种;主要乔木树种190组种对中仅71.05%存在生态位重叠,主要乔木树种对环境资源利用不充分,环境资源存在富余,有利于其他物种生长发育及物种多样性恢复;所有种对间无显著关联,种间竞争趋于和缓,群落处于稳定且快速恢复期;青梅在群落中环境资源利用、生长发育最优。综上,在群落发展与演替过程中,青梅能够威胁到无翼坡垒生长发育,呈现出取代无翼坡垒在群落中重要地位的趋势。而无翼坡垒是海南岛甘什岭特有物种,是群落重要组成部分。在群落恢复过程中,应适当施加人为干扰,及时保存竞争劣势物种遗传资源,保证生物多样性良性恢复。研究结果明晰了海南岛甘什岭热带低地雨林群落结构及恢复状态,为科学保护与合理利用热带雨林资源提供了理论依据。
    庐山常绿阔叶林常见树种根际球囊霉素相关土壤蛋白分布特征及其影响因素
    金涛涛, 赵明, 吴佳海, 李金苗, 李慧, 符航, 刘玮, 王琼
    2021, 40(9):  2698-2708.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.009
    摘要 ( 20 )   PDF (899KB) ( 100 )  
    庐山森林具有明显的纬度地带性特征,常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林是庐山中部区域常见的森林类型,对于庐山生物多样性及生态服务功能有重要意义。球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)的动态变化是评价和指示森林土壤质量的重要指标之一,探明庐山森林GRSP分布特征及其影响因素,对于提高森林土壤质量具有指示意义。以庐山自然保护区常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林作为研究区域,选取该区域南北坡9种优势树种杜鹃(Rhododendron simsii)、蜡瓣花(Corylopsis sinensis)、山橿(Lindera reflexa)、女贞(Ligustrum lucidum)、榆树(Ulmus pumila)、老鼠矢(Symplocos stellaris)、檵木(Loropetalum chinense)、山胡椒(Lindera glauca)、连蕊茶(Camellia cuspidata)根际土壤为研究对象,检测根系丛枝菌根(AM)真菌侵染率、孢子密度、总GRSP(T-GRSP)和易提取GRSP(EE-GRSP)含量及其与土壤理化性质的关系。不同优势树种间GRSP含量存在一定差异,EE-GRSP和T-GRSP均以蜡瓣花最高,分别为1.5和5.45 mg·g-1;老鼠矢最小,分别为1.12和4.07 mg·g-1,但二者比值在各树种间无差异。同一树种北坡T-GRSP均显著高于南坡(P<0.05)。T-GRSP和EE-GRSP与土壤有机碳的比值分别为13.08%和3.62%,且南坡的蜡瓣花和山橿均显著高于北坡(P<0.05)。AM真菌平均侵染率达35.43%,平均孢子密度为117.2个·10 g-1干土。GRSP与全氮、有机碳、含水率及侵染率呈极显著正相关(P<0.01)。在庐山选取的9种优势树种均检测到AM真菌侵染及GRSP分布,且GRSP含量与多个土壤因子密切相关,可作为反映庐山森林土壤质量的有效指标,补充和完善了庐山森林土壤环境的评价指标体系。
    典型黑土区不同菌根类型树种根系分泌速率及根际效应差异
    蒋治岩, 邹青勤, 杨柳, 李汶倬, 张鹤东, 陈祥伟, 王秀伟
    2021, 40(9):  2709-2718.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.001
    摘要 ( 13 )   PDF (1655KB) ( 200 )  
    以生长在东北黑土区的红皮云杉、白桦、樟子松、山杏、糖槭、榆叶梅和鸡树条为研究材料,分析不同菌根类型树种间根系分泌速率和根际效应的差异,评价其对土壤的改良效果。结果表明:7个树种的根系分泌速率差异显著(P<0.05),且外生菌根树种(红皮云杉、白桦和樟子松)的根系分泌速率显著高于丛枝菌根树种(山杏、糖槭、榆叶梅和鸡树条)(P<0.05)。土壤化学性质受树种根际影响显著,相较于非根际土壤,pH在糖槭、山杏和鸡树条的根际增加了0.3%~5.9%,在榆叶梅、樟子松、红皮云杉和白桦根际降低了1.9%~5.1%;总有机碳、全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量在根际分别增加了22.1%~250.4%、9.9%~146.9%、5.5%~23.8%、3.8%~48.8%和23.6%~189.1%,外生菌根树种土壤总有机碳、全氮和碱解氮根际效应高于丛枝菌根树种,丛枝菌根树种土壤全磷和速效磷根际效应显著高于外生菌根树种。相较非根际土壤,根际土壤细菌数量和放线菌数量增加了42.9%~309.6%和13.3%~134.7%;真菌数量在山杏和榆叶梅根际分别降低21.6%和8.6%,在其余树种根际增加43.5%~215.4%。外生菌根树种细菌和真菌数量的根际效应显著高于丛枝菌根树种(P<0.05),放线菌根际效应在两种菌根类型树种间差异不显著(P>0.05)。丛枝菌根树种根系分泌速率、微生物数量和土壤化学性质三者之间相关性显著高于外生菌根树种。对土壤质量的改良效果从高到低分别为红皮云杉、樟子松、白桦、鸡树条、糖槭、榆叶梅和山杏,外生菌根树种对土壤的改良效果高于丛枝菌根树种。
    外生菌根真菌接种对干旱胁迫下构树幼苗生长及光合特性的影响
    彭思利, 王晓燕, 李剑, 夏大娟, 葛之葳, 薛建辉
    2021, 40(9):  2719-2726.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.005
    摘要 ( 31 )   PDF (2496KB) ( 200 )  
    为了解接种不同外生菌根真菌后构树幼苗在不同土壤水分条件下的生长及光合特征差异,为喀斯特山地森林植被恢复的人工促进措施提供参考依据,本试验以贵州喀斯特棕红壤和一年生构树(Broussonetia papyrifera)幼苗为材料,设置单接彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius, Pt)、单接多根硬皮马勃(Scleroderma polyrizum, Sp)、单接荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens, Pf)、混接Pt和Pf(Pt+Pf)、混接Sp和Pf(Sp+Pf)及对照(CK)6种接种处理和3种水分处理(正常水分、中度干旱和重度干旱),采用盆栽试验方法,测定了根系外生菌根真菌侵染率、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、地上和地下生物量等指标。结果表明:随着土壤水分供应量的减少,构树幼苗根系侵染率和根冠比显著增加,叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率和生物量则显著降低(P<0.05)。接种对根系外生菌根真菌侵染率、光合参数和地上、地下生物量均有显著影响,但不同接种方式间表现出明显差异。总体上,与对照相比,接种外生菌根真菌能显著促进构树与外生菌根真菌的共生关系,且混合接种效果优于单独接种,混合接种Pt+Pf和Sp+Pf处理的根系侵染率分别比对照提高9.7和5.9倍,菌根帮助型细菌Pf对Pt在构树根尖的定殖有明显的促进作用;接种Pt+Pf、Sp+Pf和Pt后,构树幼苗地上和地下部分生物量均显著增加;混合接种Pt+Pf和Sp+Pf的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均显著高于对照。因此,接种外生菌根真菌可以缓解干旱胁迫对构树幼苗生长和光合参数的影响,且混合接种外生菌根真菌+菌根帮助型细菌比单独接种外生菌根真菌的促进效果更明显。
    高浓度臭氧下银杏凋落叶的分解特征
    王楠, 王义婧, 平琴, 徐胜, 李岩, 何兴元, 陈玮
    2021, 40(9):  2727-2736.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.010
    摘要 ( 4 )   PDF (1369KB) ( 74 )  
    为探究高浓度臭氧对凋落叶分解的影响,采用开顶箱(OTCs)模拟和凋落物网袋分解法,以经一个生长季自然条件(约40 nmol·mol-1)和高浓度臭氧条件(160 nmol·mol-1)熏蒸形成的10年生银杏凋落叶为实验材料,开展了不同浓度臭氧(对照约40 nmol·mol-1和高浓度160 nmol·mol-1)对这两种银杏凋落叶分解速率和养分释放影响的研究。实验包括4个处理:经自然条件形成的银杏凋落叶在自然条件下分解(AA);经自然条件形成的银杏凋落叶在高浓度O3条件下分解(AE);经高浓度O3熏蒸形成的银杏凋落叶在自然条件下分解(EA);经高浓度O3熏蒸形成的银杏凋落叶在高浓度O3条件下分解(EE)。结果表明:相比于自然条件下形成的银杏凋落叶,经高浓度O3熏蒸形成的银杏凋落叶中K、Mg、P、Ca、Mn、缩合单宁、木质素及总酚含量均显著下降(P<0.05),而N含量则增加了15.87%(P<0.01)。分解第195天,与AA组相比,AE组减缓了凋落叶木质素的分解(P<0.05),促进了C、N元素的释放,特别是经高浓度O3熏蒸银杏的凋落叶(P<0.05)。AA组和AE组木质素剩余率分别为25.22%和29.89%,C元素剩余率分别为41.29%和36.61%,N元素剩余率分别为75.68%和70.17%。研究表明,高浓度臭氧通过改变凋落叶分解过程可间接影响城市森林生态系统主要树种的C、N循环。
    贡嘎山高低海拔上冬瓜杨雌雄植株径向生长特性
    夏红霞, 张跃, 樊艳欣, 杜流姗, 类延宝
    2021, 40(9):  2737-2744.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.019
    摘要 ( 10 )   PDF (2676KB) ( 137 )  
    冬瓜杨(Populus purdomii)为典型的雌雄异株植物,常作为植被演替和生态恢复的先锋物种。在全球气候变化不断加剧的背景下,针对雌雄异株植物对环境变化的响应和适应特性的研究具有重要意义。本研究以贡嘎山高(2600 m,性比偏雄)和低海拔(2000 m,性比平衡)雌雄冬瓜杨为对象,比较高低海拔雌雄冬瓜杨的径向生长的差异,探讨径向生长与气候因子的相关性。结果表明:(1)低海拔雌雄冬瓜杨的年均径向宽度生长速率和断面积指数(BAI)无显著差异,高海拔雄株年均径向宽度生长速率和BAI均显著高于雌株;(2)低海拔处雌雄冬瓜杨BAI与前一年10月和2月最高气温、当年2月平均温度呈显著正相关,与当年2月降水量呈显著负相关,且雄株与相对湿度呈显著负相关的月份多于雌株;(3)高海拔雌雄冬瓜杨BAI与前一年12月和生长季5—7月平均气温呈显著正相关,雌雄冬瓜杨BAI与生长季相对湿度呈显著负相关,与降水量和帕默尔干旱指数(PDSI)的相关性未达到显著水平。气候因子对冬瓜杨径向生长的影响存在明显的雌雄差异和海拔差异,一定程度上解释了高低海拔冬瓜杨不同性比格局的内在成因,为未来气候变化背景下预测冬瓜杨等雌雄异株植物种群数量和空间特征提供了参考依据。
    不同光环境下洮河护岸林沙棘叶干重与叶面积、叶厚度间的关系
    唐玉瑞, 赵成章, 赵辉, 候刚, 马敏, 赵婷婷, 王毓芳, 曾红霞
    2021, 40(9):  2745-2753.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.014
    摘要 ( 11 )   PDF (1380KB) ( 83 )  
    植物功能性状之间的关联性是其提高自身空间资源利用能力的一种生境适应策略,反映了植物对环境变化的响应途径和机制。本文采用标准化主轴估计(standardized major axis estimation,SMA)方法,对洮河护岸林全光、林隙、林冠下3种生境下沙棘(Hippophae rhamnoides L.)叶干重与叶厚度、叶面积关系进行了研究。结果表明:随着光照强度的减弱,植物群落的土壤含水量逐渐增加,光合有效辐射(PAR)逐渐降低,沙棘种群高度、郁闭度以及叶面积(LA)、叶厚度(LT)、叶干重(LDW)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)逐渐增加,比叶面积(SLA)逐渐减小;3种生境中沙棘的LDW与LA、LT呈现出不同的生长关系(P<0.05),全光环境沙棘LDW与LT、LA分别呈异速生长和等速生长关系,LDW的增加速度大于LT的生长速度,林隙中沙棘LDW与LA、LT均呈等速生长关系,林冠下沙棘LDW与LA、LT呈异速和等速生长关系,LA生长速率大于LDW的增加速率。生长在全光和林冠生境下的沙棘分别选择了小而薄和大而厚的叶片,体现了植物适应异质性光照环境的叶片功能性状投资权衡机制。
    ‘赤霞珠’酿酒葡萄根颈和不同根系部位抗寒性比较
    陈仁伟, 张晓煜, 杨豫, 李芳红, 冯蕊, 李红英, 王静
    2021, 40(9):  2754-2762.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.03
    摘要 ( 16 )   PDF (746KB) ( 33 )  
    冻害是中国北方地区的主要气象灾害之一,严重影响着西北内陆埋土防寒区酿酒葡萄生长、发育、产量和品质形成。根颈部位于地上部和地下部的交界处,处于土壤和大气交界处,是营养与水分交流必经的通道。根颈部分在生长发育期间所受环境温度变化剧烈,对环境条件的变化较为敏感。本研究以宁夏贺兰山东麓主栽的酿酒葡萄品种‘赤霞珠’的根颈、一级侧根、二级侧根和须根为试材,并按形态学将各供试部位均分为上、中、下部进行抗寒性测定。模拟自然低温冷冻过程,测定其过冷却点、结冰点、相对电导率和根系含水率,并应用模糊隶属函数法和聚类分析综合评价酿酒葡萄根颈部和不同根系部位的抗寒能力。结果表明:供试材料不同部位间的抗寒能力有显著差异,根颈整体抗寒性最强,一级侧根上部抗寒能力强于二级侧根上部,一级侧根中部和下部与二级侧根对应部位的抗寒性相近而须根整体抗寒性最弱;根颈、一级侧根、二级侧根和须根基本表现为上部的抗寒能力最强,中部次之,而下部最弱;对供试根系聚类分析结果可分为三类,分别为抗寒性强的一级侧根上部和一级侧根中部,抗寒性居中的一级侧根下部、二级侧根上部、二级侧根中部、须根上部和须根中部,以及抗寒性弱的须根下部。研究结果对于酿酒葡萄根颈和根系越冬冻害监测、预警和防御能力具有重要意义。
    高低纬度种源互花米草种子萌发特性及其对温度的响应
    汪秀岩, 周宇鹏, 薛雨霏, 成竞扬, 刘文文, 张宜辉
    2021, 40(9):  2763-2772.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.007
    摘要 ( 14 )   PDF (1422KB) ( 53 )  
    经过40多年的扩散,互花米草(Spartina alterniflora)已广泛分布到中国海岸潮间带滩涂,纵跨20个纬度,其入侵已对我国滨海湿地生态系统造成严重威胁。种子萌发是影响互花米草成功入侵不同纬度地理区域的关键阶段,而温度是影响种子萌发的主要因素之一,并可能使得位于分布区域内的高纬度和低纬度互花米草种子萌发特性产生差异。为了探究高低纬度的互花米草种子萌发特性对温度的响应,本研究以位于东营(38.0°N)和雷州(20.9°N)两地的互花米草为对象,采用纸上发芽法,测定了不同温度(5、15、25 ℃)处理下高低纬度种源互花米草种子的萌发率、萌发指数和平均萌发时间。结果表明:(1)种源对萌发率和萌发时间有显著影响(P<0.0001),高纬度种源种子萌发率高于低纬度种源种子,但比低纬度种源的种子需要更长的萌发时间。(2)在5~25 ℃内,温度升高显著促进了高低纬度种源种子的萌发率和萌发指数(P<0.0001),并缩短了萌发时间,提早了萌发高峰期。(3)温度和种源的交互作用对萌发率有显著影响(P<0.001),随着温度的升高,种源之间的萌发特性差异增大。温度对萌发特性的作用可能是因为升高温度提高了酶的活性,从而加快了萌发进程,并以萌发特性改变的形式表现出来。高低纬度种源种子萌发特性的差异表明,高低纬度的互花米草种群可能已对入侵地不同地理区域的气候产生局域适应。推测高纬度地区互花米草入侵扩散的风险高于低纬度地区。
    盐胁迫对燕麦根系呼吸代谢、抗氧化酶活性及产量的影响
    陈晓晶, 徐忠山, 赵宝平, 米俊珍, 严威凯, 刘景辉
    2021, 40(9):  2773-2782.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.036
    摘要 ( 14 )   PDF (2460KB) ( 77 )  
    以耐盐品种“白燕2号”(Bai 2)和盐敏感品种“白燕5号”(Bai 5)为试验材料,在典型盐碱地开展大田试验,研究盐胁迫对燕麦不同生育时期根系生长、呼吸代谢、抗氧化酶活性及产量的影响。结果表明:盐胁迫下,Bai 2和Bai 5根系总呼吸速率随生育时期的推进呈现先降低后升高趋势,EMP途径呼吸速率表现为Bai 5高于Bai 2,分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期分别提高83.3%、120.3%、3.3%和63.9%,Bai 2抽穗期TCA途径呼吸速率较Bai 5显著提高88.9%,Bai 2分蘖期PPP途径呼吸速率较Bai 5显著提高48.1%;SOD酶活性表现为分蘖期、拔节期和抽穗期Bai 2显著高于Bai 5,分别为2.2倍、1.5倍、1.6倍,灌浆期Bai 5较Bai 2显著提高1.8倍,POD酶活性与SOD变化趋势基本一致;不同生育时期Bai 2地上部及地下部干重、根总长度、表面积、体积及平均直径均高于Bai 5;盐胁迫下,Bai 2较Bai 5收获穗数显著提高96.6%,穗粒数显著提高21.6%,千粒重显著提高9.6%,籽粒产量提高24.7%(P<0.05)。综上所述,生育前期Bai 2 EMP-TCA途径向PPP途径转化,增强了其对盐胁迫的适应性。与Bai 2相比,盐胁迫下Bai 5根系呼吸速率及抗氧化能力较低,根系生长及干物质的积累受到限制,穗数和千粒重也受盐胁迫影响较大,因此其产量低于Bai 2。
    不同稻作模式下品种混作对稻纵卷叶螟发生和水稻生长的影响
    张海维, 姜硕琛, 孔盼, 杜斌, 朱建强
    2021, 40(9):  2783-2792.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.033
    摘要 ( 17 )   PDF (567KB) ( 32 )  
    水稻稻纵卷叶螟是我国水稻产区的主要害虫之一,生产中通常采取化学方法进行防治。然而,化学方法有残留,对环境有影响,特别是在稻虾共生模式下化学防治增加了小龙虾健康养殖的风险,因此探索利用生物多样性防治水稻病虫害十分必要。针对稻虾共生模式和传统的一季中稻模式,本研究开展了不同水稻品种混作田间试验,观察了4个品种单作(Y两优911、黄华占、美香占2号和象牙香占)和2组2个品种混作(Y两优911+美香占2号,美香占2号+象牙香占)下水稻稻纵卷叶螟发生情况,测定了水稻主要生长代谢指标。结果表明:与稻虾共生模式相比,在传统中稻模式下,水稻卷叶率增加了173.93%,水稻的株高、茎蘖数、叶面积指数(LAI)和地上部分干物重(DW)分别高5.82%、16.44%、19.51%和15.84%;叶片的蜡质含量、PAD和净光合速率(Pn)分别高11.09%、3.36%和6.50%;有效穗和产量分别高17.58%和20.69%。与水稻单作相比,品种混作整体上降低了卷叶率,增加了茎蘖数、LAI和DW;当叶片硅含量、蜡质含量和Pn差异较大的品种混作时,混作群体数值在两个混作品种单作的数值之间,而混作群体的SPAD通常低于两个混作品种单作的数值;混作后,有效穗数和每穗粒数处于两个混作品种单作的数值之间,而结实率和千粒重无显著差异;混作对产量的影响因品种自身和环境而异。因此,可将水稻品种混作作为稻纵卷叶螟绿色防控的有效手段。
    稻曲病菌毒素对不同抗病水稻品种生理生化特性的影响
    伏荣桃, 王剑, 陈诚, 赵黎宇, 陈雪娟, 卢代华
    2021, 40(9):  2793-2801.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.021
    摘要 ( 5 )   PDF (2032KB) ( 24 )  
    为了探究稻曲病菌毒素对不同抗病水稻品种生理生化特性的影响,本研究用稻曲病菌粗毒素处理水稻感病品种9311和抗病品种IR28,分析粗毒素对水稻胚根、胚芽和幼苗生长的影响,叶片对毒素的过敏性反应,粗毒素对幼苗的防御酶系活性、可溶性蛋白(SP)以及酯酶(EST)同工酶的影响。结果表明,稻曲病菌粗毒素对抗病和感病品种的胚根、胚芽、幼苗茎和叶生长均有抑制作用,且粗毒素对感病品种9311的抑制作用显著高于抗病品种IR28;粗毒素可引起叶片发生过敏性反应,出现病害症状。在稻曲病菌粗毒素胁迫下,抗病和感病品种幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性均较对照有不同程度的升高,其峰值比对照提高了8.79%~34.29%;POD、PAL酶活性先缓慢上升,随着粗毒素的处理时间延长时达到顶峰,后逐渐下降,而SOD、PPO酶活则是先急剧下降后又缓慢上升达到顶峰,后逐渐下降;抗病品种IR28的4种酶活性高于感病品种9311,其峰值高出了17.85%~58.30%,且酶活性峰值出现的时间晚,酶活性降低慢。在稻曲菌粗毒素胁迫下,水稻幼苗SP含量均较对照有不同程度降低,但抗病品种IR28的SP含量高于9311的SP含量,在第5天时达到最高,高出了51.37%,且IR28的SP谱带颜色比9311的SP谱带颜色深。此外,在粗毒素胁迫下,2个品种的EST同工酶谱带随着处理时间的延长而变浅,但IR28的EST同工酶谱带比对应9311谱带颜色深。本研究为促进稻曲病菌毒素在水稻品种抗病性鉴定与抗病育种中的应用提供了科学依据。
    水稻旱作对棉田土壤细菌群落多样性和黄萎病菌微菌核数量的影响
    刘海洋, 努尔孜亚·亚力买买提, 吴莉莉, 张仁福, 王伟, 姚举
    2021, 40(9):  2802-2811.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.003
    摘要 ( 6 )   PDF (2865KB) ( 61 )  
    明确水稻旱作对棉田土壤细菌群落多样性及黄萎病菌(Verticillium dahliae)微菌核数量的影响,对提高新疆棉花黄萎病的防控水平有积极意义。利用Illumina Miseq高通量测序平台对采自棉田的棉花、旱作水稻根际土壤进行测序分析,并结合选择性培养基检测土壤中黄萎病菌微菌核的数量。结果表明,在97%相似水平上,10月旱作水稻根际土壤细菌的ACE指数、Chao1指数、OTU数量与棉花根际土壤的差距较7月增大,但未达显著差异水平。在细菌属分类水平上,丰度前20种群的丰度和组成在7月与10月两时期之间变化明显,尤其根瘤菌属(Rhizobium)的丰度在旱作水稻(2.15%)根际土壤中是棉花(0.20%)的10.8倍。聚类分析显示,10月旱作水稻根际土壤细菌群落组成与棉花根际土壤差异变大。LEfSe(LDA Effect Size)分析表明,旱作水稻根际显著富集了有益细菌种群假诺卡氏菌科(Pseudonocardiaceae)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)和剑菌属(Ensifer);10月旱作水稻根际土壤中有益菌群假单胞菌属(Pseudomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、根瘤菌属的丰度分别较7月升高38.7%、96.8%、1433.0%,而棉花根际土壤中假单胞菌属、溶杆菌属、芽胞杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)的丰度分别较7月下降43.3%、26.3%、31.3%、32.0%,10月旱作水稻与棉花根际土壤中假单胞菌属、溶杆菌属和根瘤菌属的相对丰度比值分别较7月份升高了157.1%、177.8%和881.8%。从黄萎病菌微菌核数量来看,7月,旱作水稻、棉花根际土壤中微菌核分别为59.2和124.2个·g-1土,旱作水稻显著低于棉花(P<0.05);10月,上述两处理中微菌核分别为92.5和98.3个·g-1土,两处理之间已无显著差异(P>0.05)。本研究表明,随着作物生育期延长,旱作水稻对棉田土壤细菌群落组成有显著影响,能够明显富集有益细菌种群,但对棉花黄萎病菌微菌核的影响能力减弱。
    连作条件下施用竹炭对穿心莲品质及土壤细菌种群结构的影响
    洪彪, 李明, 徐友阳, 周界, 段书蕾, 郑扬波, 张慧晔, 邹江林
    2021, 40(9):  2812-2821.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.028
    摘要 ( 7 )   PDF (2058KB) ( 36 )  
    穿心莲(Andrographis paniculate (Burm. F.) Nees)具有抗菌、消炎和抗病毒等功能,但其种植和生产中的连作障碍对其药材的产量和质量产生不利影响。本研究通过田间试验,在连作5年的穿心莲连作地设置1.2 kg·m-2(C1)、2.4 kg·m-2(C2)添加量的竹炭处理,以不添加竹炭的穿心莲连作地为对照(C0),在采摘期测定植株农艺性状指标,利用Illumina Miseq高通量测序方法,研究其根际土壤细菌种群结构、丰度及多样性。结果表明:施加竹炭有利于连作土壤中穿心莲的生长,其株高、根长、茎粗、叶绿素含量、单株鲜重和穿心莲内酯以及脱水穿心莲内酯含量均显著高于对照,且高浓度竹炭施加量对连作穿心莲植株生长的促进作用高于低浓度竹炭施加量;施加竹炭能增加穿心莲连作根际土壤细菌多样性及改善细菌群落结构,增加一些有益于氮吸收的细菌丰度(NitrospiraBradyrhizobium)。UPGMA聚类和PCoA的β多样性分析表明,不同竹炭添加量下连作穿心莲土壤细菌群落有差异。RDA分析表明,穿心莲根际土壤中3个属(NitrospiraBradyrhizobium、Candidatus_Solibacter)丰度与各生长指标呈显著正相关。Tax4Fun功能预测结果显示,施加竹炭能促进土壤细菌与氨基酸代谢、核苷酸代谢、次生代谢产物等代谢相关基因的上调。穿心莲田间栽培施加竹炭,能够改善其农艺性状和促进有效成分的积累,并对土壤细菌种群结构及丰度产生影响,有利于积累有益细菌种群,可能对于缓解穿心莲连作障碍发挥重要作用。
    寒区高粱各组织及根际土壤真菌群落结构
    韩毅强, 李鑫, 李明阳, 孙冬梅, 肖翠红, 王彦杰, 王伟东, 高亚梅
    2021, 40(9):  2822-2831. 
    摘要 ( 36 )   PDF (3999KB) ( 31 )  
    为了解高粱有益真菌资源情况,本研究采用ITS高通量测序对寒区成熟期高粱不同组织及根际土的真菌群落结构进行了分析。结果显示,15个样品共得到238个OTU,其中88个共有OTU。高粱各组织及根际土的真菌优势群落均为子囊菌门和担子菌门。PCoA结果显示,高粱不同组织的真菌群落结构有差异,根与根际土的真菌群落结构相似性更高。另外,根际土的真菌群落丰富度和多样性明显高于高粱各组织的真菌。植物病原菌木腐生菌和粪腐生菌类群在各个高粱组织和根际土中均为优势功能类群。本研究为进一步分离高粱真菌和探索高粱真菌群落结构差异的内在机制提供了基础。

     

    通过宏基因组分箱方法揭示南极联合冰川土壤中ARG宿主
    李毅, 夏呈强, 冯焱, 李宏, 张锋, 关丽, 董凯诗, 申少斐
    2021, 40(9):  2832-2841.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.038
    摘要 ( 31 )   PDF (2809KB) ( 20 )  
    抗生素抗性基因(ARGs)引起的抗菌素耐药性(AMR)对人类健康构成日益严重的威胁。准确鉴定ARG宿主对于评估AMR从环境向人类病原菌传播的风险至关重要,但目前对原始环境中ARG宿主的研究鲜有报道。本研究基于从NCBI下载的南极土壤宏基因组测序数据,利用宏基因组学组装和分箱技术对联合冰川地区中ARG宿主的分布、抗性机制与迁移潜力进行探究。结果表明:在构建的80个MAGs中,有18个MAGs可携带86个ARGs(13种ARG类型),并以多抗耐药类、氨基香豆素、利福平、糖肽类和β-内酰胺类抗性基因为主,且不同的ARG类型呈现不同的宿主分布模式。在ARGs宿主中,共发现21个ACCs(ARG-carrying contigs)携带可移动遗传元件(MGEs),其中最常见MGEs的是移位酶,其次是转座酶、整合酶、接合转移蛋白和重组酶。这些MGEs可与ARGs形成特定的ARG-MGE共存模式,以多种方式促进抗生素耐药性的产生和传播。此外,埃希氏杆菌(Escherichia)、伯克氏菌(Burkholderiaceae)及类诺卡氏菌(Nocardioides)可携带多种ARGs,是联合冰川土壤中重要的ARGs储存库。研究结果为环境中抗生素耐药性的风险评估和控制提供依据。
    象山港海域不同生境细菌群落结构与多样性
    虞嘉玥, 姜亚洲, 孙鹏, 张辉, 凌建忠
    2021, 40(9):  2842-2849.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.031
    摘要 ( 5 )   PDF (1859KB) ( 54 )  
    海洋环境中微生物群落结构和多样性是海洋生态系统结构和功能评估的重要指标。为了解象山港海域浮游细菌的群落特征,比较不同生境类型中菌落组成和结构差异,进而分析不同生境水体中菌落差异的形成原因,本研究利用16S rRNA高通量测序技术评估了象山港海域的网箱养殖区、牡蛎养殖区、人工鱼礁区和天然对照区等4种生境类型中海水细菌的群落结构和多样性。结果表明:在海水样本中共检测到46个门类的细菌,其主要类群包括变形菌门(Proteobacteria,50.74%)、蓝细菌门(Cyanobacteria,13.80%)、放线菌门(Actinobacteria,13.51%)、厚壁菌门(Firmicutes,10.02%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,9.63%);4种生境类型中,人工鱼礁区、天然对照区和牡蛎养殖区生境海水样品中的优势细菌群落组成较接近,三者与网箱养殖区菌群存在较大的差异(P<0.05);人工鱼礁区域具有较高的细菌丰度和多样性水平,而牡蛎养殖区和网箱养殖区细菌丰度和多样性较低,其中网箱养殖区最低;牡蛎养殖区海洋环境相对较稳定,微生物群落结构和多样性未发生明显的变化;人工鱼礁的投放改善了海域生态环境,有利于该海区细菌结构的多样性和稳定性,而近海海区的网箱养殖活动使细菌群落结构向多样性降低的不稳定结构变化。
    大庆龙凤湿地浮游植物功能类群季节变化及其驱动因子
    李磊, 张莹, 陈宁, 齐青松, 陆欣鑫, 刘妍, 范亚文
    2021, 40(9):  2850-2859.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.027
    摘要 ( 7 )   PDF (2017KB) ( 57 )  
    为了解大庆龙凤湿地浮游植物功能类群及其时空分布特征,于2019年春、夏、秋三季对大庆龙凤湿地浮游植物进行采样分析。2019年春、夏、秋三季大庆龙凤湿地共鉴定出浮游植物200个分类单位,隶属于7门10纲18目35科75属。其中以绿藻门(41.5%)、硅藻门(30%)为主,其次为蓝藻门(12.5%)和裸藻门(12%),隐藻门、甲藻门、金藻门所占比例较低(4%)。大庆龙凤湿地浮游植物组成呈现出明显的季节变化规律,浮游植物丰度为夏季<春季<秋季;湿地浮游植物共划分为22个功能群,其中15个为代表性功能类群。双因素方差分析表明,代表性功能类群在季节间演替明显(P<0.05),群落构成差异显著(P<0.05)。SIMPER分析表明,5个代表性功能群是引起龙凤湿地各季节浮游植物群落结构差异的主要贡献类群。通过功能类群和9个水环境变量的冗余分析探索环境变量与功能类群季节变化的关系,结果表明,电导率和水温是驱动龙凤湿地浮游植物功能类群季节变化的主要环境因子。
    长江口潮间带沉积物微塑料分布特征及其影响因素
    龙籍艺, 童春富, 王涛, 吴逢润, 刘毛亚
    2021, 40(9):  2860-2871.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.006
    摘要 ( 30 )   PDF (2058KB) ( 71 )  
    河口潮间带作为陆地与海洋的过渡地带,已成为微塑料研究的热点区域。为了解我国典型河口潮间带沉积物微塑料组成和分布特征,本研究以长江口潮间带为研究区域,于2019年4月在崇明岛、长兴岛和横沙岛周边的潮间带植被分布区设置8个固定采样站点,对沉积物进行取样分析。结果表明:长江口潮间带植被分布区沉积物微塑料平均丰度为0.015±0.002 n·g-1;微塑料平均粒径分布范围为204.4~546.4 μm;形状以纤维状和碎片状为主,分别占总数的59.8%和29.9%;颜色以透明、蓝色和白色最为丰富;材质类型以聚丙烯(PP)、乙烯丙烯共聚物(EPM)、聚乙烯(PE)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为主。微塑料丰度和粒径在不同站点间存在显著差异,但垂向分布均无明显规律;部分站点微塑料丰度及粒径与沉积物中值粒径、TOC、含水率及容重存在显著相关关系。长江口潮间带沉积物微塑料的组成和分布在光滩和植被分布区之间有明显差异;潮间带微塑料的组成和分布受到陆海交互作用、人类活动以及潮间带植被和沉积物理化因子的影响。
    云南省陆栖脊椎动物保护优先区判识与保护状况评价
    周键, 杨飞龄, 王军军, 王一婷, 张晨, 封志雪, 武瑞东
    2021, 40(9):  2872-2882.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.012
    摘要 ( 7 )   PDF (3381KB) ( 46 )  
    保护优先区系统判识是实现生物多样性高效保护的关键途径之一。云南处于全球生物多样性热点地区,还未见陆栖脊椎动物保护优先区规划研究,且已有研究仅评估了自然保护区的保护状况,而对其他保护地类型的认识还非常有限。本文以保护物种为指示对象,首先应用物种分布与系统保护规划模型判识出陆栖脊椎动物保护优先区;然后,通过与3个已有保护优先区图层对比分析,研究陆栖脊椎动物保护优先区的空间分布格局;最后,评估了6种已建保护地类型对保护优先区的保护状况。结果表明:(1)按照17%和31%的面积保护目标,判识出的陆栖脊椎动物保护优先区主要分布于滇西北、滇西南、滇南和滇东北及沿国界边境地区;(2)31%目标下的陆栖脊椎动物保护优先区与3个已有保护优先区图层的重叠面积比均在44%以上,同时陆栖脊椎动物保护优先区也识别出大量不重叠的优先区域;(3)17%和31%目标下,保护优先区的自然保护区覆盖率分别为14.11%和11.39%,而全部6类保护地的覆盖率上升为24.01%和20.95%,说明其余5类可持续利用型保护地(风景名胜区、森林公园、湿地公园、地质公园与水源地保护区)能够极大地提升保护覆盖率,填补保护空缺。本研究能够为云南省正在实施的“以国家公园为主体的自然保护地体系建设”工作提供数据与方法支持。
    鸭绿江河口湿地近40年景观格局变化:中朝对比
    焉恒琦, 毛德华, 朱卫红, 王宗明, 李兰
    2021, 40(9):  2883-2894.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.016
    摘要 ( 28 )   PDF (6296KB) ( 73 )  
    鸭绿江河口是东北亚-澳大利西亚水鸟迁徙廊道的重要组成部分。本研究选取鸭绿江河口湿地为对象,以Landsat MSS/TM/OLI遥感影像为基础数据源,采用面向对象与随机森林的遥感分类方法获取了1980—2020年鸭绿江河口的6期土地覆被数据,通过分析湿地面积、景观指数、湿地质心迁移及中朝湿地对比等,定量解析人类活动对湿地景观变化的影响。结果表明:(1)40年间,研究区内湿地面积总体呈减少趋势,其中国一侧湿地损失率较高,为15%;朝鲜一侧湿地损失率为12%;(2)景观指数揭示了鸭绿江河口湿地趋于破碎化,景观间连通度降低;(3)耕地与人工表面的增加是造成湿地损失的主要因素,耕地、人工表面扩张等人为胁迫呈现上升趋势;(4)40年间,沼泽湿地斑块质心向海的方向移动1.4 km;对鸭绿江河口湿地的保护还需进一步的提升。本研究可为河口湿地生态系统的管理、开发以及生物多样性保护提供科学支撑。
    中国西南山区城市建设用地扩张特征及其驱动机制
    王旭熙, 彭立, 刘守江, 魏芸云
    2021, 40(9):  2895-2903.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.017
    摘要 ( 11 )   PDF (1807KB) ( 49 )  
    理清城市建设用地扩张的驱动机制有利于抑制当前城镇化进程中出现的城市建设用地无序扩张现象。本研究以西南山区的410个县(区)为对象,分析了其2000—2015年城市建设用地扩张特征,并通过多元线性回归探索西南山区城市建设用地扩张的驱动因子及驱动机制。结果表明:(1)2000—2015年西南山区各县(区)城市建设用地扩张明显,各区县之间存在差异,基尼系数为0.385;(2)西南山区城市建设用地扩张强度在空间分布上呈现出一定的聚集性规律,高高型与低高型主要分布在四川和云南,低低型多以“组团”形式零星分布于各省,高低型呈零星分布,散布于四川、贵州及重庆;(3)城市建设用地扩张强度与人口密度变化率、城镇化率变化、气温变化率呈正相关,而与降水变化率、植被归一化指数变化率、所管辖的城镇数量呈负相关。人口密度变化率、城镇化率变化、降水变化率、气温变化率、植被归一化指数变化率、所管辖的城镇数量是影响城市建设用地扩张强度的关键因素。研究结果为中国西南山区城市建设用地的合理利用与优化提供了一定的科学参考。
    党河源区土地利用变化及其生态环境效应
    李晓雅, 赵成章, 曾红霞, 色拥军, 李群, 马敏
    2021, 40(9):  2904-2913. 
    摘要 ( 40 )   PDF (4064KB) ( 60 )  
    土地利用变化影响着生态系统的结构和功能,评估土地利用变化引起的生态效应可为区域生态保护提供依据。以党河源区为研究对象,基于1987、1994、2000、2006、2011和2017年Landsat遥感影像,采用遥感生态指数(RSEI)和植物群落学调查方法,分析了土地利用变化及其生态环境效应的影响因素。结果表明:1987—2017年,党河源区天然牧草地、沼泽地和裸岩石砾地呈减少趋势,沼泽草地、河流水面、沙地和冰川及永久积雪呈增加趋势;生态等级为优和良等级面积增长了14.26%,差和较差等级面积减少了27.9%,RSEI从1987年的0.48上升为2017年的0.57;天然牧草地、沼泽草地和沼泽地RSEI的6年均值高于沙地和裸岩石砾地RSEI的6年均值;天然牧草地、沼泽草地和沙地RSEI值总体呈上升趋势,沼泽地RSEI值总体下降,裸岩石砾地RSEI值没有明显的变化;沼泽草地RSEI值与年降水量呈极显著正相关(P<0.01),天然牧草地、沼泽地RSEI值与年降水量呈显著相关(P<0.05),沙地和裸岩石砾地RSEI值与年降水量、年均温和牲畜存栏量相关关系不显著(P>0.05)。气候暖湿化和社会经济因素叠加作用促进了景观类型的演变,改善了党河源区的生态环境质量。
    典型生态屏障区生态安全格局构建——以承德市为例
    胡秋红, 丛楠, 殷国栋
    2021, 40(9):  2914-2926.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.018
    摘要 ( 26 )   PDF (4054KB) ( 65 )  
    科学优化城市扩张和生态空间布局是国土开发顶层设计的迫切需求。区域生态安全格局构建可有效协调发展与保护的关系,进一步提升国土空间整治效率。本研究以京津北部生态屏障区——河北省承德市为例,基于生态系统服务评价结果,分别对林地、草地和灌木地等极重要区域进行识别,并结合特殊保护区域划定生态源地范围,最后利用最小累积阻力模型构建区域生态安全格局。本研究识别承德市生态源地13200 km2,占区域面积的34.22%;生态廊道由组团廊道和景观廊道共同构成,廊道将生态源地有效贯通,呈一横(雾灵山-都山)三纵(辽河源-茅荆坝、白草洼-御道口、白草洼-滦河源)分布态势;识别核心保护类和踏脚石类生态战略节点22个;低水平和高水平生态安全缓冲区分别为12550和11352 km2。生态安全格局构建结果在空间上可对不同类型自然植被形成有效保护,也与承德市保护发展规划相一致。本研究从方法上降低了植被分布异质性、净初级生产力差异对结果造成的不确定性,研究结果可为生态屏障区安全格局构建、国土空间整治与修复提供科学指导和技术支持。
    基于AHP和MSE赋权法的龙南县生态敏感性评价
    何苏玲, 邹凤琼, 王金亮
    2021, 40(9):  2927-2935.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.022
    摘要 ( 11 )   PDF (2154KB) ( 42 )  
    生态敏感性是衡量区域生态脆弱的重要指标之一,其评价结果对于区域的生态保护和发展规划起着重要的导向作用。本文从土壤侵蚀与酸雨侵蚀两方面选取了7个敏感因子,在GIS支持下,将层次分析法和均方差决策法相结合分析江西省龙南县2003—2018年生态敏感性时空变化。结果表明:(1)2003—2018年,龙南县生态敏感性始终呈现出南高北低的空间格局,且随时间变化逐渐降低。(2)龙南县生态敏感性在空间上具有正相关性,且这种相关性随时间推移波动上升。(3)龙南县建设用地和耕地是生态敏感性程度较低的用地类型,林地是敏感性程度较高的土地用地类型;研究区的生态敏感性程度随坡度上升而增加。研究结果可为龙南县生态保护与国土规划提供科学参考。
    基于MaxEnt模型预测戴褐臂金龟在中国的潜在适生区
    施雯, 朱恩骄, 王宇宸, 马方舟, 和秋菊, 易传辉
    2021, 40(9):  2936-2944.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.024
    摘要 ( 15 )   PDF (2200KB) ( 29 )  
    为濒危物种戴褐臂金龟保护与种群恢复提供理论依据,基于地理分布记录和环境因子变量数据,采用MaxEnt模型,利用18个有效分布点和19个环境因子,模拟了戴褐臂金龟当代、未来(2050s、2070s)RCP2.6和RCP8.5两种气候情景下在中国的适生分布区,并筛选出影响分布的主导因子。结果显示,MaxEnt模型模拟预测精度较高,AUC值0.966以上;在当前气候条件下,戴褐臂金龟高适生分布区主要分布于江西东北部与浙江、福建交界地区,江西南部与广东交界地区,台湾西北部地区。中适生区主要分布于高适生区覆盖的边缘。未来气候条件下,戴褐臂金龟的中高适生区总体格局基本不变,但有向湖南等地扩散的趋势,适生面积有所增加。影响戴褐臂金龟潜在地理分布的主导因子为最冷季平均降雨量、最湿季降雨量、最干季度均温、最冷季度均温、最干月降雨量。戴褐臂金龟预测适生分布区未来有扩大趋势。
    基于Meta分析的路域植物物种丰富度变化及其影响因素
    王雷, 王海洋
    2021, 40(9):  2945-2953.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.026
    摘要 ( 16 )   PDF (826KB) ( 42 )  
    探究路域植物物种丰富度变化及其影响因素可以为自然保护地管理提供依据。本研究在文献检索的基础上,选取了道路宽度、物种属性、植被类型、植物生长型和道路所属纬度等5个研究最多的因素,通过Meta分析,探讨了它们对路域植物物种丰富度变化的影响。结果发现:在这5个因素中,物种属性(是否是本地植物)对路域植物物种丰富度变化影响最大。外来植物、本地植物和不区分类型植物(在研究中不区分外来植物与本地植物)物种丰富度显著升高(幅度分别为130.5%、14.9%和27.0%),且外来植物升高幅度显著大于本地植物。路域植物物种丰富度变化幅度未随道路宽度增加表现出规律变化,但4.5 m道路宽度上下其变化幅度显著不同,4.5~26 m道路的路域植物物种丰富度显著上升(幅度为42.1%)而4.5 m以下道路无显著变化。路域植物物种丰富度在草原中变化不显著但在森林中显著升高。在针叶林、落叶阔叶林和常绿阔叶林中,物种丰富度变化幅度依次下降(分别为76.7%、38.0%和20.3%)。在针叶林中,2.75 m道路宽度上下路域植物物种丰富度变化幅度显著不同,小于2.75 m道路的路域植物物种丰富度变化幅度显著低于2.75~26 m道路(分别为18.8%、74.0%)。在森林路域中,灌木层与草本层植物物种丰富度显著升高(分别为16.2%、37.6%),但乔木层无显著变化。道路所属纬度对路域植物物种丰富度变化幅度无显著影响。
    基于农户受偿意愿的农业面源污染治理生态补偿标准及影响因素
    栾若芳, 文高辉, 胡贤辉
    2021, 40(9):  2954-2966.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.039
    摘要 ( 22 )   PDF (768KB) ( 37 )  
    农业面源污染治理的关键是从源头有效激励农户主动减施或不施农药化肥,而农业面源污染治理的受偿标准及影响因素对于持续推行生态补偿政策具有重要意义。本文从洞庭湖流域农户调研数据出发,基于效用理论和补偿原理构建效用函数测度农户参与农业面源污染治理个人效用最大化时的生态补偿额度,并利用二元Logistic回归模型分析农户受偿意愿影响因素。结果表明:1)在给予一定生态补偿的情况下,调查区有77.3%的农户愿意参与农业面源污染治理、保护农业生态环境;2)若减少50%的化肥农药施用量,不考虑客观因素的非参数农业面源污染治理生态补偿标准非参数估计结果为2094.41元·hm-2,而参数估计模型结果为1640.21元·hm-2,可分别作为洞庭湖流域农业面源污染治理生态补偿标准的上、下限值;3)回归分析结果显示,农户对政策认知水平是农户接受农业面源污染治理生态补偿的直接关键因素,其中减施农药和化肥的受偿意愿金额是农户参与农业面源污染治理的根本动因。有关部门应从农户意愿视角出发,适当提高现行农业面源污染治理补偿标准,并探寻提升农户幸福感的途经。
    成渝经济圈2000—2018年植被NDVI的动态变化
    李茜荣, 杨东, 冯磊, 黄悦悦, 易唯
    2021, 40(9):  2967-2977.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.025
    摘要 ( 17 )   PDF (3714KB) ( 51 )  
    利用成渝经济圈2000—2018年的MODIS NDVI遥感数据对植被覆盖状况进行分析,并结合同期研究区内气象站点气温、降水等气候指标,分析该地区NDVI的时空变化特征及气候对其影响。结果表明,2000—2018年成渝经济圈植被NDVI呈现出显著增加的趋势,空间地域差异性明显:植被退化区域主要集中在成渝经济圈西北部及东南部,改善区主要分布在南部及东部;年NDVI与平均气温呈负相关性,与降水呈正相关性;人类活动对植被覆盖的影响同样不可忽视,人类活动促进植被改善,植被趋好状态的地区占总面积的95.33%,但在未来,61.66%的区域存在植被由改善变退化的趋势。

     

    综合评述
    植物根系水力再分配的研究进展
    林芙蓉, 顾大形, 黄玉清, 何成新, 韦启生
    2021, 40(9):  2978-2986.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.013
    摘要 ( 17 )   PDF (586KB) ( 60 )  
    植物根系水力再分配(hydraulic redistribution,HR)是一种普遍现象,其提升数量大小与研究方法和影响因素有关。常用的研究方法包括土壤水分法、同位素示踪法、液流法、Ryel模型,每种方法均有缺点,单独使用其中任一方法其结果都存在差异。HR发生具有两个条件,即土壤水势(ψs)小于叶片水势(ψl)且蒸腾作用停止以及根际区土壤水分存在明显空间异质性。HR可以缓解植物自身及其邻近植物的干旱胁迫,促进土壤养分流动,有利于植物对氮、磷等营养物质的吸收,对生态系统氮磷循环和养分平衡及植物水力安全具有重要意义。目前对植物HR的研究已有较大进展,但在HR研究方法以及定量测定的准确性评价上仍存在不足,特殊生境植物的HR研究也有待加强,未来研究应采用多种技术、结合多种方法全面认识HR发生机理及定量测定其大小。
    水深和氮添加对湿地植物功能性状的影响研究进展
    白江珊, 唐浩然, 娄彦景
    2021, 40(9):  2987-2995.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.002
    摘要 ( 9 )   PDF (556KB) ( 60 )  
    水深和氮营养是影响湿地植物生长的关键因素,植物功能性状反映植物对环境变化的适应策略,研究水深和氮营养添加对湿地植物功能性状的影响有助于预测未来环境变化下其生长与分布趋势的变化。特别是在全球变化和人类活动的影响下,水深和氮营养变化对湿地植物功能性状的影响会更加深刻而复杂。本文分别从水深、氮添加及两者交互对湿地植物的生长性状、克隆繁殖性状和生物量积累等方面的影响,总结了国内外的相关研究工作。提出未来应该加强对湿地植物地下及克隆繁殖性状的研究,重点关注多尺度长时间序列的系统性研究,深入探究水深和氮添加交互对湿地植物功能性状的影响。
    珊瑚礁鱼类多样性及保护研究进展
    代血娇, 张俊, 陈作志
    2021, 40(9):  2996-3006.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.034
    摘要 ( 14 )   PDF (1282KB) ( 121 )  
    珊瑚礁是生物多样性最高的海洋生态系统之一。近几十年来,全球珊瑚礁持续退化,引起广泛关注。珊瑚礁鱼类是珊瑚礁重要的生态类群,具有巨大的经济和生态价值。由于气候变化和人类活动的共同干扰,珊瑚礁鱼类多样性、营养级、生产力等大幅下降。如何保护珊瑚礁鱼类资源,促进其生态和经济功能的稳定性和可持续性成为关注的焦点。本文总结了导致珊瑚礁鱼类多样性丧失的自然和人为压力,提出实现珊瑚礁鱼类科学养护和管理的途径:过度捕捞和破坏性捕捞是当前珊瑚礁鱼类面临的最大威胁,海洋酸化和全球变暖则一定程度上决定着珊瑚礁鱼类的未来;降低和严格控制珊瑚礁鱼类资源的捕捞强度、加强珊瑚礁食草鱼类的保护、完善珊瑚礁动态监测、扩大珊瑚礁生态修复范围以及建立珊瑚礁保护区等是恢复珊瑚礁鱼类多样性的重要举措。
    技术与方法
    胜利矿区周边自然草原坡面植被分布模拟及复垦应用
    夏嘉南, 李恒, 雷少刚, 杨星晨, 刘峰, 王维忠, 李娟
    2021, 40(9):  3007-3016.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.011
    摘要 ( 12 )   PDF (4186KB) ( 25 )  
    我国北方草原区分布大量露天煤矿,其采损边坡土壤水蚀严重,生态修复阻力较大。为设计符合周边自然草原植被布局方式的矿山内排土场边坡,提出一种基于对象学习的植株近自然布设方法,并以内蒙古胜利矿区周边典型自然草原为例,结合CLiDE演化模型,评价不同植株布设方式下边坡样本的抗水蚀改良效果。结果表明:1)视觉效果上,基于对象学习的植株近自然模拟结果与自然草地相似,都具有中尺度上的条带性分布特征和小尺度上的随机性分布特征;2)统计结果显示,近自然布设模拟结果与自然草地在团簇中心点数量、分布形式以及植株条带特征参数上高度吻合;3)在植株密度相同条件下,自然草原边坡的土壤抗水蚀能力最强,且近自然植株布设方法可以在边坡抗水蚀上达到与自然草原边坡极为相似的模拟结果;相较于同等条件下的传统“均匀网格”式植株布局,植株近自然布设方式能减少46.3%的边坡土壤水蚀量;4)在草原采损区边坡植被修复中,可考虑模仿周边自然草原边坡的植株分布形态来替代传统规则布局,从而有效提高边坡的抗水蚀能力。
    基于数字图像技术的马铃薯氮素营养估测及验证
    魏全全, 李飞, 张萌, 陈龙, 芶久兰
    2021, 40(9):  3017-3024.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202109.030
    摘要 ( 8 )   PDF (1169KB) ( 21 )  
    于2018—2019年在贵州省毕节市威宁县,以马铃薯为试验材料,连续2年开展不同氮素水平(0、120、240、300和360 kg·hm-2)田间试验。2018年采用数码相机分别在块茎形成期和块茎膨大期获取冠层图像数据,并同步采集植株,测定其氮素营养指标,分析冠层数码参数与氮素营养指标的相关性,筛选氮素营养指标估测的最优冠层数码参数,构建氮素营养指标的估测模型。利用2019年相同独立氮素水平试验,对上述方程模型精度进行验证并绘制1∶1线性关系图。结果表明:块茎形成期,冠层数码参数R/B(红光和蓝光比值)较其他冠层数码参数能更好地表征马铃薯氮素营养状况;块茎膨大期,冠层数码参数R/B、G/B(绿光和蓝光比值)和NBI(红光标准化值)均可表征马铃薯氮素营养状况,其中以R/B较好;利用2019年独立试验验证方程模型的准确性,结果表明,生物量和氮素累积量预测值和实测值的R2分别为0.911和0.888,均方根误差RMSE分别为0.685和25.115,相对误差RE分别为12.92%和23.41%,模型预测精度较好。数字图像技术可以进行马铃薯氮素营养的评估预测,评估时期为块茎形成期和块茎膨大期均可,最佳的预测参数为R/B,参数预测的最佳方程模型为直线方程。
    声音监测技术在鄱阳湖典型湿地鸟类多样性监测中的应用
    游海林, 吴永明, 徐力刚, 程俊翔, 刘丽贞, 姚忠, 辛在军
    2021, 40(9):  3025-3032. 
    摘要 ( 71 )   PDF (2661KB) ( 87 )  
    声音是大自然的基本属性,利用声音监测技术开展鸟类多样性和丰富度的研究可以有效弥补传统鸟类调查方法的不足。本研究以鄱阳湖典型人控湖汊芳兰湖为区域,于2020年4—6月采用专业的声音仪器Song Meter SM4在研究区域布设的监测点采集每天00:00、06:00、12:00和18:00时刻的鸟类声音数据,借助统计软件R中声音处理程序包将鸟类声音数据转化为具有生物信息的声学指标——生物声学指数(BI指数),用以阐明这3个月每天凌晨、早上、中午和傍晚对应的鸟类多样性特征及活动习性强弱程度,揭示鄱阳湖典型湿地长时间序列的鸟类多样性特征,并采用Mann-Kendall检验法对鸟类多样性特征序列进行趋势和突变性分析,最后利用Morlet小波分析方法对其进行多时间尺度特征分析。结果表明:(1)3个月凌晨、早上、中午和傍晚时刻对应的BI指数值各有差异,分别为5.73~63.49、5.76~67.00、3.36~60.24和4.91~52.62,且这4个时刻BI指数值在整体上均呈现增加趋势。(2)Mann-Kendall突变性检验发现,这3个月份的BI指数序列在2020年4月27日06:00左右的时候发生突变,突变发生的主要原因是受人类活动的影响。(3)逐日平均BI指数序列在演变过程中存在着12~30、10~18、4~9天3类时间尺度的周期性变化规律,其小波方差存在3个较为明显的峰值,分别对应24、15和7天的时间尺度。本研究属于一种探索性研究,旨在为鸟类种群特征和行为特征及多样性研究提供一种较新的技术途径,也同时为其他动物(如两栖动物、昆虫等)多样性研究提供技术参考。