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    2021年 第40卷 第12期    刊出日期:2021-12-10
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    2021, 40(12):  0. 
    摘要 ( 9 )   PDF (498KB) ( 15 )  
    研究报告
    西北旱区典型灌草叶片性状沿气候梯度的变化
    杨永, 黄玥, 卫伟
    2021, 40(12):  3769-3777.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.002
    摘要 ( 3 )   PDF (916KB) ( 58 )  
    旱区植物叶片性状与环境因子关系的研究,对于准确揭示水资源匮乏地区的植物生存策略、调整与优化实践管理措施有重要参考价值。本研究基于样带调查和冗余分析等方法,定量刻画了西北旱区典型灌草植物叶片性状的变异程度,分析叶片性状对气候梯度的响应与适应机制。结果表明:(1)灌木植物平均叶面积、叶厚、比叶面积分别为136.77 mm2、0.41 mm、55.36 cm2·g-1,草本植物平均叶面积、叶厚、比叶面积分别为351.45 mm2、0.31 mm、111.45 cm·g-1,二者差异显著,且叶片大小和比叶面积是灌木和草本植物叶片性状变异的敏感因子。(2)灌木和草本植物的叶片性状对气候的响应规律具有相似性,整体表现为随干旱程度加剧,叶长、叶宽、叶面积和比叶面积变小,叶片厚度增大。(3)旱区灌木的气候敏感性显著高于草本。气候因子对灌木和草本植物叶片性状变异的解释分别为52%和12%,气候因子对叶片性状变异的影响能力排序为年平均降雨量>年平均潜在蒸散量>年平均温度。研究结果为揭示旱区植物对环境胁迫的响应机理提供依据。
    杨树人工林林下植被对非生长季土壤磷素形态与转化的影响
    翟政, 田野, 秦广震, 张贾宇, 周诗朝
    2021, 40(12):  3778-3787.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202111.024
    摘要 ( 3 )   PDF (1068KB) ( 116 )  
    非生长季林地土壤的磷素形态和转化直接影响次年林木萌发阶段的磷素供应,而林下植物的种类和多样性则可通过改变林地微环境以及凋落物的组成和质量,影响非生长季林地土壤的磷素转化过程。本研究通过在杨树(Populus deltoides ‘Nanlin3804’)人工林中设置清除林下植被、保留物种多样的自然林下植被、保留1种主要林下植物和林下种植固氮植物等4种处理,于处理1年后采样分析非生长季林地表层(0~5 cm)土壤的磷素形态,并采用原位埋袋培养法研究土壤磷素的转化过程,探讨林下植物种类与多样性对非生长季土壤磷库形态特征及有效性的影响。结果表明,保留自然植被处理的土壤总活性磷含量显著高于清除林下植被和保留1种植物处理,有效提高了非生长季土壤磷素有效性。林下种植固氮植物处理土壤的中等活性磷含量显著低于保留1种植物处理,但其活性磷和活性有机磷的生成速率显著高于保留1种植物处理。清除林下植被处理的土壤稳定态磷含量显著高于3种有林下植物的处理,土壤磷素的有效性最低。4种处理的土壤全磷中,总无机磷所占比例(43.4%~48.1%)都高于总有机磷所占比例(26.9%~34.5%),其中种植固氮植物处理的总无机磷含量显著高于保留1种植物处理。总体而言,杨树人工林林下植被的存在显著减少了非生长季土壤中稳定态磷的含量,促进了磷的有效性;多样性的林下植物显著增加了土壤活性磷含量;此外,林下种植固氮植物也可以有效促进活性磷的生成,提升土壤磷素有效性。
    长江经济带林业生态工程区生境质量时空变化
    李宸宇, 朱建华, 郭学媛, 李奇, 张倩如, 刘华妍, 肖文发
    2021, 40(12):  3788-3799.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.012
    摘要 ( 1 )   PDF (4157KB) ( 20 )  
    近些年经济快速发展使长江经济带出现了一系列的生态环境问题,而生境质量是区域生态环境恢复的关键。林业生态工程的开展使长江经济带植被覆盖度得到有效提升,生态系统质量得到一定程度的改善,遏制了生境质量的下降速度。本研究采用InVEST生境质量模块,设置林业生态工程单一驱动力情景,评估了2000—2015年长江经济带生境质量的时空变化,以及长江流域防护林工程和天然林保护工程对长江经济带生境质量的影响。结果显示:长江经济带生境质量在空间上呈现出东低西高的分布特征,低值区主要分布在长三角北部、江汉平原与四川盆地,云南、江西和浙江平均生境质量指数较高,而林业生态工程的实施对长江经济带生境质量的空间分布没有起到决定性改变。2000—2015年长江经济带生境质量向两极化发展,生境质量中等水平地区逐渐向低水平和高水平转化,整体平均生境质量指数变化不明显。林业生态工程对生境质量产生一定的提升作用,具体表现为进一步提升中高生境质量水平地区的生境质量,但对生境质量水平较低的地区作用不明显。
    陕西省外来植物组成与分布现状
    宋兴江, 张文刚, 陈晓艳, 刘芮伶, 姚鑫, 马婧昊, 王佳宁, 史岩, 冉俊杰, 安玉霞, 刘刚
    2021, 40(12):  3800-3809.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.014
    摘要 ( 2 )   PDF (1727KB) ( 14 )  
    通过整合陕西省外来植物数据,分析了陕西省外来植物组成、来源和分布等,并分析了入侵植物种数与GDP等潜在影响因素之间的相关关系。结果表明,陕西省共有广义外来植物415种,隶属于68科268属,其中外来入侵植物132种,外来非入侵植物283种;外来植物占据的生境类型以农田和荒地为主(占所有生境类型的70%);从原产地来看,境外外来植物主要来源于欧亚大陆与美洲大陆,分别占全部外来植物的29.23%与28.83%;全省外来植物整体呈现南多北少的趋势;第三产业占比与外来入侵植物种数呈显著正相关(R2=0.42,P=0.04);单位面积人均GDP与外来入侵植物占比呈显著正相关(R2=0.60,P=0.01);单位面积人均GDP与单位面积外来入侵植物种数呈显著正相关(R2=0.41,P=0.04)。结果预示,外来入侵植物的传播与社会生产活动之间存在着密切联系。陕西省当前遭受的外来植物引入和外来植物入侵压力较大,及时构筑针对外来入侵物种的有害生物防控体系显得尤为重要。
    气候变化对中国林火干扰空间格局的影响
    苏佳佳, 刘志华, 焦珂伟, 于跃, 李凯莉, 吕秋爽, 房磊, 王文娟
    2021, 40(12):  3810-3821.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.019
    摘要 ( 2 )   PDF (2376KB) ( 20 )  
    林火是森林生态系统中广泛存在的自然干扰,深刻地影响森林生态系统的结构和功能,研究林火干扰时空格局的驱动因子并揭示气候变化对林火空间分布的影响,对于理解气候变化-火干扰-森林生态系统之间的多过程相互反馈关系有重要意义。本研究基于Global Fire Atlas数据集,提取2003—2016年中国林火发生密度、燃烧率和平均火烧斑块面积3个林火干扰参数,综合应用3个模型(增强回归树、随机森林、支持向量机)系统分析气候、人类活动、植被和地形因子对中国林火干扰的影响,并预测气候变化对未来林火干扰的影响。结果表明,中国林火干扰呈空间聚集性分布,东北地区的林火发生密度和燃烧率较高,平均火烧斑块面积较大。不同林火干扰参数的驱动因子存在差异,全国尺度上,气候是控制林火动态的主导因子。气候变暖将会增加林火干扰,在SSP126和SSP585气候变化情景下,林火发生密度、燃烧率和平均火烧斑块面积增加幅度分别为39.4%~95.8%、85.2%~143.0%、220.4%~206.6%。未来研究应充分考虑气候因子对中国林火不同干扰参数的控制作用,以更加全面了解未来林火动态的变化趋势。

     

    气候变化情景下长序榆在中国的潜在适生区预测
    张明珠, 叶兴状, 李佳慧, 刘益鹏, 陈世品, 刘宝
    2021, 40(12):  3822-3835.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.018
    摘要 ( 2 )   PDF (9139KB) ( 23 )  
    长序榆(Ulmus elongata)是我国重点保护珍稀濒危植物,具有重要的科研与经济价值,但受自然及人为等因素影响,现有野生植株少且分布零星。植物地理分布受到气候变化的深刻影响。本研究旨在准确理解并揭示气候变化对长序榆分布的影响,为长序榆天然资源的保护与引种栽培提供理论依据。以长序榆在国内的42个天然分布点和16个环境因子数据为基础,利用MaxEnt优化模型和地理信息系统共同构建其适生区分布模型,探讨影响长序榆潜在适生区分布的重要环境因子,同时预测长序榆在末次间冰期、末次盛冰期、全新世中期、当代以及2041—2060年(2050s)和2061—2080年(2070s)里RCP2.6、RCP8.5气候情景下的适生区分布范围与面积。结果显示:当特征组合FC=HPT(H: 二次型Hinge; P: 乘积型Product; T: 阈值型Threshold),调控倍频RM=2时,模型预测准确,预测分布范围与现实分布相符。综合评估显示,最干月降水量、年降水量、海拔、表层土壤pH、最冷月最低气温、最热月最高气温对长序榆潜在地理分布变迁起着重要作用。在RCP2.6气候情景下,增温控制在2 ℃内可能为长序榆提供一个更适宜的生长环境;在RCP8.5气候情景下,长序榆质心从当代到2070s有从低纬向高纬迁移的趋势。
    基于地理探测器的云南省净初级生产力时空演变及因子探测
    孙治娟, 谢世友
    2021, 40(12):  3836-3848.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202111.033
    摘要 ( 2 )   PDF (4892KB) ( 24 )  
    为探明云南省植被净初级生产力(NPP)时空演变特征及其驱动因子,基于2000—2015年NPP数据和相应时间序列的气象、DEM、土地利用、NDVI、人口密度数据,采用趋势分析法、相关分析法及地理探测器方法,对2000—2015年云南省植被NPP的时空变化及其驱动因子进行了定量研究。结果表明:云南省植被NPP年际变化总体呈波动增加趋势,年均增加速率为2.13 g C·m-2·a-1;植被NPP年均值空间差异性较大,总体上从东北向西南递增,2000—2015年88.5%的地区NPP保持不变或呈增加趋势;单因子影响力上,以2010年为界,NPP的主导因子由植被覆盖度因子转变为降水因子,而人为干扰因素的影响力在上升;就双因子交互作用而言,两因子的交互作用更能增强对云南省NPP空间分异的解释力,因此在未来生态环境规划中应重视多因子对植被NPP的协同作用,进而深入认识云南省生态系统健康状况。
    毛竹扩展对鹿角杜鹃叶内生真菌群落多样性的影响
    白浩楠, 牛香, 王兵, 宋庆丰, 陶玉柱
    2021, 40(12):  3849-3859.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.011
    摘要 ( 2 )   PDF (2362KB) ( 17 )  
    为探讨毛竹(Phyllostachys edulis)扩展对鹿角杜鹃(Rhododendron latoucheae)叶内生真菌群落多样性的影响,本研究在江西大岗山森林生态站选取受不同扩展程度(未扩展、轻度扩展和重度扩展)影响的鹿角杜鹃叶片为对象,使用高通量测序技术对叶内生真菌进行表征。结果显示:1)毛竹扩展显著增加鹿角杜鹃叶片纤维素含量、木质素含量和叶组织密度,显著降低类黄酮含量;2)不同扩展程度影响下鹿角杜鹃叶内生真菌的类群和相对丰度存在差别,高通量测序共获得5个门、18个纲以及81个属,Ascomycota和Basidiomycota为鹿角杜鹃叶内生真菌优势门菌群,属水平上,g_Hyphoderma、f_Hyphodermataceae、c_Leotiomycetes、o_Helotiales、g_Roussoella、o_Thelephorales、f_Thelephorceae、f_Thyridariaceae、g_Tomentella、f_Diaporthaceae和g_Diaporthe相对丰度变化显著,可作为毛竹扩展影响下的鹿角杜鹃叶内生真菌差异指示种;3)毛竹扩展未影响内生真菌α多样性,主坐标分析显示,毛竹入侵改变了鹿角杜鹃叶内生真菌群落结构;4)冗余分析和Spearman分析表明,纤维素、木质素和叶片韧度对内生真菌群落构建有显著影响。纤维素是毛竹扩展间接影响鹿角杜鹃叶内生真菌群落多样性的重要因子。
    香格里拉普达措国家公园长苞冷杉种群空间分布格局及关联性
    顾荣, 张彩彩, 和正华, 杨荣, 陈瑶, 冯萍, 斯那取宗
    2021, 40(12):  3860-3869.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.015
    摘要 ( 2 )   PDF (1376KB) ( 14 )  
    植物种群不同发育阶段的空间分布格局及关联性能够反映植物种群的现状和发展趋势,并揭示其背后潜在的生态过程。本研究以云南省香格里拉普达措国家公园亚高山寒温性针叶林1 hm2永久固定监测样地内的优势种长苞冷杉(Abies georgei)为对象,分析其种群径级结构,并采用Ripley L函数探究其不同发育阶段空间分布格局及相互关联性。结果表明:(1)长苞冷杉的径级结构呈“金字塔”型分布,幼树(1 cm≤DBH<5 cm)、中树(5 cm≤DBH<15 cm)和成树(DBH≥15 cm)个体数量分别占整个种群数量的47.42%、31.55%和21.03%,种群结构为增长型,更新状态良好;(2)不同发育阶段长苞冷杉的空间分布格局存在差异。以完全空间随机为零模型,幼树和中树分别在0~45、0~35 m的尺度上呈显著的聚集分布;成树在所有尺度上呈随机分布;以异质泊松点过程为零模型去除生境异质性的效应后,幼树、中树和成树基本在所有尺度上呈随机分布,说明生境异质性是导致长苞冷杉种群不同径级空间聚集分布的主要原因;(3)幼树与中树在邻体尺度上呈显著正相关空间关联,幼树与成树、中树与成树均在邻体尺度上呈显著的负相关空间关联,并随着尺度的增大而逐渐减弱,最后呈不相关空间关联。潜在的负密度制约机制驱动长苞冷杉从幼树和中树的聚集分布转为成树的随机分布;长苞冷杉幼树和中树可能受同样的生境过滤影响而呈聚集分布,并导致二者呈现正相关空间关联,而潜在的成树对中树的不对称竞争以及潜在的专一性病原菌和害虫对幼树的攻击可能导致成树与中树、成树与幼树的负相关空间关联。
    施氮与增水对杨树幼苗不同器官碳氮磷化学计量的影响
    王凯, 高爽, 刘焕彬, 吕林有, 焦向丽
    2021, 40(12):  3870-3880.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.020
    摘要 ( 2 )   PDF (3434KB) ( 111 )  
    为明确杨树对氮沉降和增水的响应机制,采用2因素(氮和水添加)随机区组设计,设置4个施氮水平(0、5、10和15 g N·m-2·a-1)以及3个水分水平(自然降水、自然降水增加50%和增加100%),测定杨树幼苗不同器官(叶、枝、茎、粗根和细根)中C、N、P含量,分析各器官元素间的关系。结果表明:随施氮量增加,粗根和细根N含量和N∶P及细根P含量增加,粗根和细根C∶N及细根C∶P下降。随降水增加,叶和细根C含量下降,茎和粗根C含量保持稳定,粗根N∶P上升。施氮与增水对杨树幼苗化学计量具有交互作用。自然降水下,随施氮量增加,枝、茎、粗根和细根C含量、叶、枝和茎N含量和P含量变化不显著;增水50%处理下,随施氮量增加,叶、枝和细根C含量、各器官N含量及叶、茎和粗根P含量增加;增水100%处理下,随施氮量增加,叶、茎和粗根C和P含量变化不显著。相同元素(C、N、P)在杨树幼苗不同器官中具有较高的正相关关系,N与P含量在叶和细根中呈显著正相关。因此,自然降水下,施氮只影响杨树幼苗地下部分N、P分配;降水增加50%下,施氮促进了各器官C、N、P分配;而降水增加100%减弱了氮添加的影响。
    春季增温对亚热带木本植物物候和生长的影响
    代奎, 曾秀, 王鑫洋, 薛乾怀, 杜彦君
    2021, 40(12):  3881-3889.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.030
    摘要 ( 2 )   PDF (1246KB) ( 12 )  
    气候变暖导致温带地区物种的春季物候期提前。在亚热带和热带地区只有少量的物候事件记录和研究,其气候驱动因素不清楚,阻碍了未来气候变化对这些独特生态区植物物候影响的准确预测。为了确定亚热带地区植物春季物候对温度变化的响应,设计了气候箱控制试验和野外自然试验,研究2个春季增温处理(T1:白天20 ℃/晚上15 ℃;T2:白天25 ℃/晚上20 ℃,昼夜长均为12 h)对10种亚热带木本植物(4个落叶树种和6个常绿树种)幼苗出芽、展叶时间和幼苗生长高度的影响。结果表明:春季变暖主要对落叶树种出芽和展叶有显著的提前作用,出芽时间变化范围是-0.006~-1.8 d·℃-1,展叶时间变化范围是-0.7~-1.6 d·℃-1;春季增温显著促进了3个落叶树种幼苗生长;相比于亚热带常绿树种,温度变化对落叶树种春季物候和生长的影响更为重要,这些结果对未来气候变化情景下热带和亚热带植物种群的保护和管理具有重要意义。
    吕梁关帝山不同植被坡面土壤优先流特征及其影响因素
    程竞锋, 闫加亮, 徐满厚, 张宝贵
    2021, 40(12):  3890-3900.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.009
    摘要 ( 2 )   PDF (3541KB) ( 9 )  
    土壤优先流对坡面产流和流域水循环具有重要影响,研究坡面优先流的特征及其影响因素对理解坡面优先流的产生机理有重要意义。本研究以关帝山针阔混交林、针叶林和灌丛3种植被为对象,采用野外亮蓝示踪实验和室内图像解析技术,揭示不同植被类型、不同坡位点处土壤优先流在垂直和水平方向的空间异质性,并分析土壤理化性质对其影响。结果表明:1)针阔混交林和灌丛覆盖下土壤优先流垂直发育程度坡上>坡下>坡中,而针叶林优先流垂直发育程度则随坡位上升而减小。2)针叶林和灌丛水平染色路径以>10 mm为主,且针叶林总染色路径数量随坡位的上升先增大后减小,而灌丛则随坡位的上升而下降。3)电导率、有机质、坡度、黏粒含量是影响垂直剖面优先流特征的主要因素,而有机质、砂粒和粉砂含量、坡度则是影响水平剖面染色特征的主要因素。本研究揭示了坡位和植被类型是如何通过影响土壤理化性质,进而对坡面土壤优先流发生和发育产生重要影响,丰富了对坡面土壤优先流特征及机理的认识。
    我国东部主要类型土壤酸缓冲能力的影响因素
    李博, 赵琼, 毛兵, 孙庆业
    2021, 40(12):  3901-3910.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.001
    摘要 ( 2 )   PDF (1850KB) ( 7 )  
    为了解不同类型土壤的酸缓冲能力及其主要影响因子,测定了我国东部地区不同纬度8种代表性土壤(黑土、风沙土、棕壤、黑钙土、紫色土、红壤、黄壤和砖红壤)表层(0~20 cm)的酸缓冲容量和相关理化性质。对于有农业耕种的地区,选取相邻的自然植被(林地或草地)和农田土壤进行对比分析。结果表明:北方土壤酸缓冲容量(44.8 mmol·kg-1)显著高于南方土壤(15.8 mmol·kg-1),其原因可能是土壤矿物、温度和降水量的差异导致北方土壤的碳酸盐、交换性盐基总量和有机质含量均高于南方土壤。农田土壤酸缓冲容量(36.6 mmol·kg-1)显著高于相邻的林地土壤(25.0 mmol·kg-1),其原因可能是农田土壤施肥导致碳酸盐和盐基饱和度高于林地土壤。我国土壤酸缓冲容量与碳酸盐、交换性钙和有机质含量呈极显著正相关(P<0.01),与盐基饱和度、交换性镁含量和阳离子交换量呈显著正相关(P<0.05),与交换性酸含量呈显著负相关(P<0.05)。可见,土壤碳酸盐、交换性钙和有机质含量是影响我国土壤酸缓冲容量的主要因素。
    西藏年楚河流域大型土壤动物群落特征与生态位
    王壮壮, 刘洋, 贺凯, 樊海德, 普布
    2021, 40(12):  3911-3921.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.026
    摘要 ( 2 )   PDF (1637KB) ( 8 )  
    为了解西藏年楚河流域大型土壤动物群落特征及主要类群的生态位宽度和生态位重叠值,根据其地理环境特征及植被类型选取草地、湿地、农田及沙棘林4种生境类型,于2020年5月(春季)和8月(夏季)采用手捡法采集大型土壤动物,并将动物标本保存在75%的酒精溶液里备用。共捕获2048只土壤动物,隶属3门5纲25目37科52类,优势类群占总捕获量的60.89%。春季和夏季大型土壤动物的个体总数和类群数均以湿地最多,草地最少。春夏两季沙棘生境的多样性指数最大;春季优势度指数以草地和沙棘生境最大,夏季湿地生境的优势度最大;春季草地生境的均匀度指数最大,夏季农田和沙棘生境均匀度指数最大。4种生境大型动物群落春季相似性位于极不相似与中等不相似之间,夏季相似性位于中等不相似与中等相似之间,春夏两季相似性位于中等不相似与中等相似之间。春夏两季生态位宽度最大的是双翅目幼虫(Diptera larva),而生态位宽度最小的是蝽科(Pentatomidae)、长奇盲蛛科(Phalangiidae)和椎实螺科(Lymnaeidae)。主要大型土壤动物群落生态位重叠值分布范围为\[0,1\],生态位高度重叠占总对数的23.07%,中度重叠占总对数的16.67%,低度重叠占总对数的73.07%。年楚河流域优势类群为蚁科(Formicidae)、步甲科(Carabidae)、狼蛛科(Lycosidae)和椎实螺科(Lymnaeidae);土壤动物群落特征在空间分布上具有一定差异性,但动物群落多样性指数在季节间均没有显著差异;主要土壤动物群落双翅目幼虫和狼蛛科对土壤环境适应能力较强,具有广泛的生态适应幅度;土壤动物群落的生态位重叠程度较低,动物类群间利用资源的相似性程度较低,类群间竞争比较弱,群落结构相对稳定。
    粉垄耕作对赤红壤团聚体粒级分布和稳定性的影响
    张宇, 蒋代华, 黄金兰, 王明释, 邓华为
    2021, 40(12):  3922-3932.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.028
    摘要 ( 2 )   PDF (581KB) ( 5 )  
    耕作对土壤质量和作物产量具有重要影响。为探明粉垄耕作对土壤理化性质、团聚体粒级分布和稳定性的影响,以甘蔗为供试作物,对常规旋耕(XG)、深翻旋耕(SF)、粉垄20 cm (FL20)和粉垄40 cm (FL40)4种耕作方式下土壤团聚体稳定性各指标进行分析。结果表明:甘蔗周年种植后,各耕作处理土壤肥力有所下降,其中FL40处理与XG相比,土壤pH值显著增加了0.27~0.31个单位,而各耕作处理土壤有机质含量无显著差异;FL20处理0~40 cm土层0.25~0.5 mm粒级水稳定性团聚体分别比XG和SF高22.38%~27.33%和23.78%~31.59%,FL40处理则提高了20~40 cm土层0.25~0.5 mm粒级水稳性团聚体;另外,与XG和SF相比,FL20和FL40明显增加了机械稳定性和水稳定性团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),且这两个处理还提高了水稳定性团聚体稳定率(WSAR),但降低了团聚体破坏率(PAD);土壤水稳性团聚体各参数之间的相关分析结果显示,PAD与WSAR、CS、WMWD、WGMD和>0.25 mm粒级团聚体含量间均呈极显著负相关(P<0.01),而与CE和<0.25 mm粒级团聚体含量呈极显著正相关(P<0.01)。总的来说,粉垄耕作能提高中、小粒径的团聚体含量与稳定性,同时增加了土壤通透性,从而促使土壤结构得到改善,进而促进土壤养分矿化,提高作物对土壤养分的利用效率,可作为赤红壤地区一种较为高效、适合推广的耕作方式。
    种植密度和灌溉定额对机采棉田土壤盐分特征的影响
    程少雨, 林涛, 吴凤全, 侯培珂, 汤秋香
    2021, 40(12):  3933-3943.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.029
    摘要 ( 2 )   PDF (1838KB) ( 8 )  
    非充分或欠灌条件下增加植物密度被认为是一种新的棉花节水生产技术,特别是在干旱且生育期很短的中国新疆棉区。增加种植密度能够增加冠层覆盖度,增加总耗水量,改变根区的盐分分布。本研究开展了种植密度(低密度M1,13.5万株·hm-2;中密度M2,18万株·hm-2;高密度M3,22.5万株·hm-2)和灌溉定额\[重度亏缺W1(50% ETC,作物需水量),3150 m3·hm-2;轻度亏缺W2(75% ETC),4050 m3·hm-2;充分灌溉W3(100% ETC),4980 m3·hm-2\]互作的大田试验,分析了其对0~60 cm土壤盐分含量、均匀系数、表聚系数、变化量和脱盐率的影响。结果表明:随种植密度的增加,土壤盐分的含量和表聚系数均显著降低,而盐分分布均匀性增加;增加灌溉定额能降低不同种植密度的土壤含盐量,但盐分分布由“膜内底聚型”逐渐向“膜内表聚性”转变,且盐分分布均匀性则明显降低;不同处理下盐分变化和脱盐率均具有显著差异,随种植密度的增加,盐分变化和脱盐率逐渐降低;而随灌溉定额的增加,则完全相反;以低密与轻度亏缺灌溉、中密与充分灌溉、高密与充分灌溉组合的盐分变化量和脱盐率最高,分别是0.041 g·kg-1和18.2%、0.041 g·kg-1和25.6%、0.055 g·kg-1和30.50%。在不同种植密度下,土壤盐分的变化对不同灌溉定额的反应敏感程度不一致;在灌溉定额为3150~4050 m3·hm-2(50%~75%ETC)时,推荐种植密度为13.5万株·hm-2;灌溉定额为4980 m3·hm-2(100% ETC)时,种植密度为18~22.5万株·hm-2,可在节约用水的同时,有效降低土壤盐渍化水平,且保持较高的产量水平。
    施用猪粪堆肥和秸秆还田对稻麦轮作小麦田菵草生长的影响
    洪爱梅, 段云辉, 张海艳, 韩敏, 李勇, 沈鑫, 孙国俊, 沈家禾
    2021, 40(12):  3944-3951.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.033
    摘要 ( 1 )   PDF (521KB) ( 6 )  
    为揭示长期不同施肥方式对稻(Oryza sativa)麦(Triticum aestivum)轮作制麦田杂草菵草(Beckmannia syzigachne)生长的影响,以始于2010年10月的连续10年固定施肥田(不施肥、仅施用化肥、猪粪堆肥部分替代化肥和秸秆还田配施化肥)为对象,通过2019年和2020年小麦季的调查,分析了2019年和2020年菵草出苗、分蘖和成穗密度以及开花结实期菵草的株高、茎基粗、上部三张功能叶的长度及宽度、地上部生物量、种子产量。结果表明:仅施用化肥处理的菵草平均出苗、分蘖和成穗密度最高,2019年和2020年分别达84.00和115.50、172.75和181.00、83.00和24.25株·m-2,显著高于秸秆还田配施化肥处理和猪粪堆肥部分替代化肥处理;仅施用化肥处理的菵草平均株高、上部三张功能叶的长度和宽度大于猪粪堆肥部分替代化肥处理和秸秆还田配施化肥处理;仅施用化肥处理的菵草平均单株干重最高,2019年和2020年分别达0.64和0.89 g·株-1,显著高于猪粪堆肥部分替代化肥处理和秸秆还田配施化肥处理;仅施用化肥处理的菵草平均单株种子产量最高,2019年和2020年分别达698.10和681.30粒·株-1,显著高于猪粪堆肥部分替代化肥处理和秸秆还田配施化肥处理。长期仅施用化肥更有利于菵草的生长繁殖,而配施猪粪堆肥和秸秆施肥方式抑制了菵草的生长繁殖。
    移栽密度及氮肥投入量对水稻氮素利用效率的协同效应
    刘红江, 郭智, 张岳芳, 周炜, 盛婧, 陈留根
    2021, 40(12):  3952-3960.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.025
    摘要 ( 0 )   PDF (1112KB) ( 4 )  
    采用大田小区试验,以“南粳9108”为供试水稻品种,在D1 (90×104 株·hm-2)、D2 (120×104 株·hm-2)、D3 (150×104 株·hm-2)等3个移栽密度下,分别设置N1(0 kg·hm-2)、N2(240 kg·hm-2)、N3(270 kg·hm-2)、N4 (300 kg·hm-2)等4个施氮量水平,研究水稻氮素利用效率对移栽密度和氮肥投入量的协同响应。结果表明:在N2D3处理下,水稻每穗粒数较少,结实率也较低,但N2D3处理有效穗数比N2D1和N2D2平均提高29.3%,较高的水稻有效穗数保证了其产量不减。N2D3处理生物产量比N2D1和N2D2平均提高17.0%,明显提高的生物产量为水稻获得高产提供了基础条件。密植减氮的N2D3处理水稻N素累积量提高13.8%,N素干物质生产效率提高7.1%,N素籽粒生产效率变化不大,N素收获指数则降幅显著;与N2D1和N2D2处理相比较,N2D3处理使水稻N肥吸收利用率、偏生产力、农学利用率和生理利用率分别平均提高了32.4%、13.8%、54.6%和17.1%。当氮肥投入量较高时,稻田土壤速效氮含量在不同移栽密度下均较高;当氮肥投入量较低时,稻田土壤速效氮含量在较高移栽密度下能保持较高水平。在常规施氮水平300 kg·hm-2的基础上,通过增加水稻移栽密度至150×104 株·hm-2,降低20%的氮肥投入量,在保证水稻产量的同时,使水稻的氮肥吸收量和氮素利用效率均得到明显提高,并能保持稻田土壤肥力不减。
    垄厢栽培对水稻根系特性与土壤物理性质的影响
    唐志伟, 周文涛, 王勃然, 钟康裕, 熊瑞, 龙攀, 徐莹, 傅志强
    2021, 40(12):  3961-3969.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.004
    摘要 ( 0 )   PDF (897KB) ( 6 )  
    为探究不同栽培方式对水稻根系特性与土壤物理性质的影响,为水稻垄作栽培技术提供依据,在湖南浏阳市开展了双季水稻大田小区试验。结果表明:相比平作栽培,垄作栽培显著提高了早稻孕穗期根总长、根体积和早稻各时期、晚稻分蘖盛期的根系伤流强度,晚稻齐穗期根总长、根表面积、根体积分别显著增加36.9%、41.1%、44.9%;厢沟栽培显著降低了早稻分蘖盛期与齐穗期的根总长、根体积,早稻各时期根表面积显著降低40.6%~44.5%,根系伤流强度在早稻齐穗期显著提高,晚稻孕穗期显著降低。相比平作栽培,垄作和厢沟栽培早稻土壤容重显著降低6.8%~10.6%,土壤总孔隙度、毛管孔隙度分别提高7.2%~10.6%、6.5%~10.4%;垄作和厢沟栽培提高了早稻土壤团聚体平均质量直径;垄作栽培、厢沟栽培分别提高了早稻、晚稻土壤中0.25~2 mm水稳性团聚体含量,分别降低了早稻、晚稻土壤中<0.053 mm水稳性团聚体含量。垄作和厢沟栽培改善了土壤物理性质,有利于提高晚稻产量;垄作栽培促进了水稻根系的生长发育,厢沟栽培阻碍了水稻根系的生长发育。
    化肥减量配施有机物料对油菜地土壤线虫群落结构的影响
    李其胜, 张顺涛, 赵贺, 高飞, 焦加国, 胡锋, 李辉信, 鲁剑巍
    2021, 40(12):  3970-3981.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.003
    摘要 ( 0 )   PDF (1720KB) ( 15 )  
    长期施肥可改变土壤肥力及微生物特性,间接改变土壤线虫群落组成。本研究旨在分析化肥减量配施有机物料对油菜地土壤线虫群落结构的影响及土壤线虫群落与土壤基本性质、胞外酶活性的相关性,探讨土壤线虫群落组成对农田土壤肥力响应的敏感性。试验共设置CK(不施肥)、CF(常量化肥)、RF(减施化肥)、RFS(减施化肥+秸秆全量还田)和RFMS(减施化肥+有机肥+秸秆全量还田)5个处理。结果表明,在5个施肥处理中共鉴定出33属土壤线虫,食细菌线虫和植食性线虫在各处理中均为优势营养类群。不同处理的土壤线虫数量为RFMS>RFS>RF>CF>CK,其中RFMS和RFS处理显著高于其他处理(P<0.05)。与不施肥处理相比,单施化肥和配施有机物料可以增加食细菌线虫和杂食/捕食性线虫丰度,抑制植食性线虫的繁殖。从土壤线虫生态指数来看,RFMS处理的线虫瓦斯乐斯卡指数(WI)、自由生活线虫成熟度指数(MI)、结构指数(SI)、富集指数(EI)分别为1.42、1.35、67.3和70.94,均高于其他处理。相比CK处理,RFS和RFMS处理显著降低PPI/MI。相关性分析显示,土壤线虫数量、食细菌线虫与土壤有机质、全氮等土壤性质以及土壤胞外酶活性呈显著或极显著正相关;冗余分析表明,土壤全磷、有机质和全氮对线虫群落种属组成影响较大。因此,化肥减量配施有机物料在一定程度上有助于食微线虫的繁殖,提高线虫种类多样性,并能丰富土壤线虫食物网结构以降低其受干扰程度,是维持土壤生物健康的重要措施。
    核桃凋落叶分解对滇重楼生理特性及药用品质的影响
    赵晶晶, 李卓蔚, 许凌峰, 丁博, 郭冬琴, 周浓
    2021, 40(12):  3982-3989.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.013
    摘要 ( 0 )   PDF (2717KB) ( 5 )  
    核桃林下产业发展迅速。为了解核桃凋落叶分解的化感作用机制,为林-药复合种植模式提供理论依据,采用盆栽试验,研究核桃(Juglans regia L.)凋落叶在土壤中分解对滇重楼生理特性及药用品质的影响。试验设置30(H1)、60(H2)、120(H3)、180 g·盆-1(H4)4个凋落叶添加水平,对照(CK)不添加凋落叶。结果表明,核桃凋落叶对滇重楼叶片光合色素含量、根茎鲜重、干重和折干率的调控效果呈“低促高抑”的规律。与CK相比,H1对滇重楼生长具有一定的促进作用,而凋落叶施用量超过滇重楼的耐受阈值时,会对其生长产生不利的影响。随着核桃凋落叶施用量的增加,滇重楼叶片内丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量以及超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性呈逐渐升高的趋势,核桃凋落叶分解产生的正效应或负效应均会随着施用量的增加而增强。总体来说,低剂量的核桃凋落叶可以促进滇重楼的生长,而高剂量的核桃凋落叶通过促进氧化损伤和抑制叶绿素合成对滇重楼生长产生了强烈的化感作用,若“核桃+滇重楼”进行复合种植,需要严格控制好核桃的种植密度。
    筛胸梳爪叩甲(Melanotus cribricollis)幼虫共生细菌对绿僵菌的抑菌活性
    方林鑫, 李志红, 张亚波, 张威, 舒金平, 王浩杰
    2021, 40(12):  3990-3997.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.007
    摘要 ( 0 )   PDF (1073KB) ( 6 )  
    绿僵菌是重要的害虫生防资源,其防治效果常受到环境中其他微生物的影响,而其内在机制尚不明晰。本研究测定了筛胸梳爪叩甲(Melanotus cribricollis)幼虫体内次生内共生菌——吉伯伦不动杆菌(Acinetobacter gyllenbergii)对平沙绿僵菌(Metarhizium pingshaense)活性的抑制作用。结果表明,不动杆菌发酵液与挥发物对平沙绿僵菌孢子萌发及产孢量均有极显著的抑制效果;发酵液对菌丝生长存在抑制作用,但作用时间较短,至处理后第7天,这种抑制效果即不明显,挥发物则对菌丝生长无影响;利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析筛选不动杆菌9种挥发性物质,其中α-蒎烯、苯胺、壬醛、2,4二叔丁基苯酚、柠檬烯、1-十二烯和二甲基三硫对绿僵菌活性具有显著的抑制作用。金针虫内共生菌吉伯伦不动杆菌对绿僵菌活性具有强烈的抑制作用。
    筑坝渠化河流氮磷迁移特征及其对富营养化的响应
    鲍林林, 钱骏, 佟洪金, 陈杰, 纪昱彤, 辜昊
    2021, 40(12):  3998-4007.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.005
    摘要 ( 0 )   PDF (2954KB) ( 5 )  
    闸坝建设显著提高了河流的水资源利用效率,但筑坝致使河流渠道化,是影响氮磷迁移和水体富营养化关键因素之一。本研究以平水期釜溪河流域内威远河、旭水河筑坝渠化河流的4个筑坝河段和1个无闸坝的普通河段为对象,通过河流氮磷通量估算和水体营养状态评估,探讨了筑坝渠化河流的氮磷滞留特征及其与水体富营养化的响应关系。结果表明,河流水体存在总磷、铵氮和有机质等污染,特别是支流小流域的污染较为突出。各河段总氮、总磷滞留效率(RL)平均为101.5和4.7 mg·s-1·km-1,其中,旭水河筑坝河段的氮磷滞留效率最高(分别为310.0、12.9 mg·s-1·km-1),为氮磷净滞留(RL>0),其次为威远河筑坝河段(-55.1、-0.2 mg·s-1·km-1)和普通河段(-2.3、-1.9 mg·s-1·km-1),为氮磷净输出(RL<0);由于流速和氮磷外源输入、内源释放等影响,釜溪河流域筑坝渠化河流的氮磷滞留效率较水库等拦蓄水体低。筑坝渠化河流的综合营养指数(TLI)平均为54.1,处于轻度富营养化状态,而无闸坝的普通河段水体为中营养(TLI为42.9);浮游植物叶绿素a浓度与流速呈负相关、与营养物质浓度呈正相关,氮磷污染较重的筑坝渠化河流富营养化风险较高。因此,应加强釜溪河流域内外污染源控制,优化河流水动力条件,以减轻富营养化风险。
    同域分布的白腹锦鸡和红腹角雉的活动节律及种间联结关系
    赵晨光, 陈飞, 颜再奎, 刘兴元, 刘鲁明, 李维薇, 段玉宝
    2021, 40(12):  4008-4014.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.016
    摘要 ( 0 )   PDF (726KB) ( 23 )  
    物种间采用何种方式分割资源,达到同域共存的目的,一直是生物多样性研究领域的热点问题。为了解云南药山国家级自然保护区白腹锦鸡(Chrysolophus amherstiae)和红腹角雉(Tragopan temminckii)的时间和空间关系,于2017年3月至2018年12月,在保护区内布设45台红外相机,共获得白腹锦鸡独立有效照片116张,红腹角雉独立有效照片147张。日活动节律分析显示:白腹锦鸡的活动时间为06:00—20:00,活动高峰期出现在08:00—10:00和17:00—19:00两个时间段,最高峰值分别为09:00和18:00两个时间点;红腹角雉的活动时间为05:00—21:00,活动高峰期出现在07:00—09:00和17:00—19:00两个时间段,最高峰值分别为08:00和18:00两个时间点。两种雉类均为营昼行性活动,白腹锦鸡和红腹角雉日活动节律不存在显著性差异(P>0.05)。白腹锦鸡和红腹角雉在不同季节的活动频率并不相同,白腹锦鸡在5月和10月活动最为频繁,其次是3月和4月。红腹角雉在5月、8月和10月活动最为频繁。种间联结性分析显示二者种间关联性不强,两种雉类通过减少空间重叠活动,避免了种间竞争,这种空间上的分化方式有利于二者的共存。
    长白山中华秋沙鸭的窝雏合并现象
    刘冬平, 姚文志, 李国栋, 徐立军
    2021, 40(12):  4015-4019.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202111.015
    摘要 ( 0 )   PDF (460KB) ( 9 )  
    本文报道了长白山中华秋沙鸭(Mergus squamatus)的窝雏合并行为,即亲鸟将不相关的其他雏鸟并入自己的窝雏之中进行混群抚育的现象。2017—2020年的4个繁殖季节,中华秋沙鸭在长白山漫江河道的平均营巢密度为(0.65±0.17)巢·km-1n=4),出雏后的家庭群密度为(0.39±0.05)群·km-1(n=4)。4年中共统计到37个家庭群,平均窝雏数为(8.5±2.8)(n=37)。发生窝雏合并的家庭群比例平均为26.5%±6.8%(n=4),在不同年份间差异不显著。发生窝雏合并的家庭群与未发生窝雏合并的家庭群的窝雏数无显著差异(8.3±2.3 vs 8.5±3.0),但合并群雏鸭的数量(18.3±8.3)显著大于家庭群的窝雏数。大部分(83.3%)窝雏合并发生在雏鸭30日龄以前,发生的地点在觅食场所或休息场所,其原因可能是亲鸟之间的争斗抢占或雏鸭的意外走失和混群。中华秋沙鸭窝雏合并现象的发生,可能与长白山地区营巢密度较高、亲鸟竞争育雏领域有关,也可能与该物种单亲抚育后代、缺少对窝雏的有效保护相关。建议今后使用彩环标记和分子生物学手段,进一步探明这一濒危物种窝雏合并现象的内在机制,评估亲鸟因窝雏合并导致的适合度变化。
    安宁河流域夏季底栖动物多样性及其空间分布格局
    马宝珊, 魏开金, 徐进, 徐滨, 朱祥云
    2021, 40(12):  4020-4028.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.022
    摘要 ( 0 )   PDF (1111KB) ( 9 )  
    为了解安宁河底栖动物空间分布格局及其关键驱动因子,于2018年6—7月对安宁河干支流的底栖动物进行了调查,并分析了河流纵向梯度下的底栖动物空间格局。结果表明:共检出底栖动物5门34科57种,其中水生昆虫最多(44种);安宁河干流物种丰富度低于支流;干流优势种为霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、四节蜉(Baetis sp.)、纹石蛾(Aethalopsychesp.)和尖膀胱螺(Physa acuta),支流优势种为短脉纹石蛾(Cheumatopsyche sp.)、弯握蜉未定种1(Drunella sp1)、扁蜉(Heptagenia sp.)和角石蛾(Stenopsyche sp.);安宁河干支流底栖动物的密度较为接近;沿“上游-下游”纵向梯度,安宁河干流底栖动物密度呈下降趋势。典型对应分析(CCA)结果显示,安宁河底栖动物优势种的密度与水温、pH和底质类型密切相关。
    温度对黑斑侧褶蛙变态时长及PHA-P反应的影响
    张志强, 王佳慧, 金冰艳, 陈利, 杨雨晴, 刁迎珠, 伍亮
    2021, 40(12):  4029-4033.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.032
    摘要 ( 0 )   PDF (440KB) ( 6 )  
    为探究温度对蝌蚪变态时长和免疫功能的影响,在21、23、25和27 ℃水温条件下,测定了黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculatus)37期蝌蚪的变态时长,以及变态后对植物血凝素(phytohemagglutinin, PHA-P)反应的变化。结果表明:体重、体长及体重与体长的比值均无组间差异,21、23 ℃组的变态时长显著高于25和27 ℃组;对PHA-P的反应的峰值均出现于注射后3 h,随温度升高呈递增趋势,但组间差异不显著;21 ℃组注射后3 h显著高于0、9和12 h,23 ℃组注射后3 h显著高于0和12 h,25和27 ℃组注射后3和6 h都显著高于0 h;升温使黑斑侧褶蛙的变态时长明显缩短,对PHA-P的反应峰值趋于增加但未前移或延迟,说明发育过程中适当升温并不以降低细胞介导的免疫能力作为代价。
    生物炭与表面活性剂联合强化淋洗去除污染土壤中PAHs的效果及其机制
    于金龙, 孙梨宗, 薛晨阳, 贾春云, 台培东, 李英华
    2021, 40(12):  4034-4043.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.008
    摘要 ( 0 )   PDF (1871KB) ( 5 )  
    采用生物炭吸附与表面活性剂淋洗联合修复PAHs污染场地土壤,通过外源添加700 ℃制备的稻壳生物炭,研究了添加生物炭对非离子型表面活性剂TX-100淋洗PAHs效果的影响;通过老化后的含芘高岭土模拟污染土壤,研究了生物炭吸附与TX-100淋洗联合修复的驱动机制。强化淋洗修复结果显示:TX-100浓度为10 g·L-1,淋洗时间为16 h,固液比为1∶10,转速为150 r·min-1,对本研究选取的PAHs浓度为94.97 mg·kg-1的污染土壤的淋洗效果最好,解吸率达66.2%;添加1%土壤质量的稻壳生物炭,稳定14 d后,TX-100对PAHs解吸率从对照的66.2%提高到了80.6%(P<0.05),其中四环PAHs的解吸量占比最高(42.1%)。高岭土模拟结果显示:添加1%土壤质量的生物炭14 d后,高岭土中芘含量从50 mg·kg-1降低至27.77 mg·kg-1,同时TX-100可以有效洗脱生物炭上吸附的芘,解吸率达80.2%。扫描电镜和光谱学分析显示:生物炭可以吸附TX-100,而被吸附的TX-100又会占据部分生物炭孔道,后者在1600 cm-1处的C=O和C=C吸收振动峰和1103~1025 cm-1处的C-O-C吸收振动峰明显减弱,进一步导致PAHs从固相向液相的迁移。因此,在表面活性剂淋洗修复前,添加生物炭可以显著提高土壤PAHs的解吸率。
    城市街谷行道树对PM2.5浓度影响的数值模拟研究  
    李苹苹, 苗纯萍, 陈玮, 胡远满, 何兴元
    2021, 40(12):  4044-4052.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202111.036
    摘要 ( 0 )   PDF (2686KB) ( 6 )  
    城市人居环境中的大气颗粒物污染已经成为人类面临的主要环境问题之一。街谷是现代城市的重要空间形式与特征之一,是城市各种公共空间中使用频率最高、汽车尾气污染最严重、日常人口密度最大的公共空间类型之一。城市街谷的几何形态对大气颗粒物的扩散起着关键作用。本研究运用ENVI-met模拟软件,以沈阳的气象条件为研究背景,理想状态下的行道树为研究对象,分析了3种街谷高宽比(H/W=0.5、1和2)、3种街谷走向(NE-SW、NW-SE、E-W)和2种行道树(杨树、松树)对街谷内大气颗粒物PM2.5分布特征的影响。结果表明:PM2.5日变化呈现出“双峰双谷”的趋势。街谷高宽比对PM2.5浓度具有显著影响,其中高宽比为1的街谷中PM2.5浓度最高。同方向、同高宽比街谷下,不同种类的行道树的PM2.5浓度具有显著性差异,行道树的种植对街谷中行人高度的大气细颗粒物的减缓起着一定的负面作用。
    基于RSEI指数的东北矿区生态质量变化评价:以辽宁弓长岭区为例
    胡思汉, 姚玉增, 付建飞, 赵金桐, 郝大海
    2021, 40(12):  4053-4060.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.006
    摘要 ( 0 )   PDF (4859KB) ( 5 )  
    作为人类扰动活动的重要方式之一,矿业开发对区域生态质量具有巨大的影响。本文以辽宁省辽阳市弓长岭地区为例,基于1999、2003、2010、2015和2020年的Landsat遥感影像,采用遥感生态指数(RSEI)对弓长岭地区生态环境质量进行评价。结果表明:1999—2020年总体的生态质量以优为主,所占面积比例均达到80%以上;5个时期的RSEI均值分别为0.927、0.931、0.891、0.883、0.894,其整体呈先略微上升,接着持续下降,最后上升的变化趋势;生态质量变化明显的主要区域为矿区以及城镇。弓长岭地区生态质量的变化与该地的矿业开发活动密切相关。
    综合评述
    菌根与植被生长:多变环境下的相互作用
    王甜甜, 田育红, 吴秀臣, 张好强
    2021, 40(12):  4061-4068.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.031
    摘要 ( 0 )   PDF (545KB) ( 8 )  
    菌根作为由菌根真菌与植物根系组成的共生体,影响植物土壤系统水分吸收、养分运输等过程,进而影响植被生长。伴随着全球环境变化,植被生长面临着多重胁迫。在此背景下,系统理解变化环境下菌根对植被生长的调控过程和机理具有重要意义。本文梳理了多变环境下菌根和植被相互作用的相关研究进展,重点阐述了养分亏缺、干旱胁迫、盐胁迫及重金属胁迫等条件下菌根与植被生长的关系,并对变化环境下菌根作用于植物生长的机制和模式进行了简要概括,最后总结了当前研究中存在的主要问题,指出在全球环境变化的背景下,系统深入研究菌根生态学,揭示菌根在植物生长和植被恢复中的作用及机理,对我国可持续生态恢复和建设具有重要意义。
    水相及沉积物固相污染物作用下摇蚊幼虫口器畸形研究进展
    田文龙, 侯桂林, 张瑗玲, 杨佳, 潘钰琛, 曹艳敏
    2021, 40(12):  4069-4080.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.024
    摘要 ( 0 )   PDF (1150KB) ( 5 )  
    水体及底泥污染物对底栖动物具有致畸作用。双翅目摇蚊科(Diptera: Chironomidae)幼虫对水体环境变化高度敏感,其口器形态畸变被视为水体底泥质量监测及环境压力评估研究中最具潜力的生物标志物之一。文章综述了摇蚊口器畸形的发现和畸变形态、致畸污染物及可能的致畸机理,并指出目前畸形研究中存在的困难及尚待解决的问题。本领域研究进展大致可归纳为三个方面:(1)广布性:污染水体中摇蚊口器畸变普遍存在,目前不同属种幼虫畸变形态的描述已较为详尽;(2)区域差异性:不同研究报道的畸形率差异较大,识别及标准的不统一可能是导致畸形率高估或低估的主要原因;(3)因果效应非线性:重金属和有机污染物对摇蚊幼虫的致畸作用明显,其致畸效应的生物测试实验已在全球范围开展,但单一污染物与幼虫畸形间的剂量效应关系仍不明确,污染物致畸过程及机理尚不明晰。未来,基于摇蚊畸形的水环境监测及污染物毒性评估分析应重点关注以下四个方面:(1)明确单一污染物与摇蚊畸形间剂量效果关系;(2)统一畸形表征参数;(3)制定规范的生物测试实验室控制规程;(4)国内污染水体摇蚊畸形现象鲜见报道,迫切需要野外调查及室内生物测试研究联合开展,以找到适合本土水体质量评估的有效生物指标及污染物生态效应的早期预警信号。
    城市化对磷循环的影响
    王铭齐, 李枝坚, 曾辉
    2021, 40(12):  4081-4087.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.021
    摘要 ( 0 )   PDF (519KB) ( 6 )  
    城市化过程对于磷循环的影响及其负面生态环境效应是当前资源环境领域的热点研究话题。本文在总结国内外相关研究报道的基础上,重点围绕城市化过程中的各种人为活动对磷循环的影响进行总结,并对未来的发展方向进行展望。从相关的文献报道看,磷循环受到城市化过程中的工业化、社会经济发展和城市空间演化等因素的显著影响,磷矿资源的开采与利用、城市化地区人类生活方式的改变和城市景观格局特征的空间拓展与演化,是城市化地区影响磷循环的重要因子。城市化地区磷循环的各种影响因素还可以通过直接或间接组合作用,改变地表覆盖特征和局部水土过程,共同控制和影响城市化地区的磷循环过程。城市磷问题涉及众多因素,开展综合性的基础研究和探讨问题解决路径,为城市化过程中磷资源开发利用和磷污染问题管控提供指导。

     

    我国城市通风廊道研究与实践进展
    房小怡, 李磊, 刘宛, 任超, 王佳文, 程宸, 于瀛, 张硕, 杜吴鹏, 刘勇洪
    2021, 40(12):  4088-4098.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.010
    摘要 ( 0 )   PDF (1342KB) ( 9 )  
    城市通风廊道作为协同解决城市气候问题的一种有效手段被纳入国土空间规划中。本文回顾了城市通风廊道规划的由来,总结了其功能与机理,重点梳理了我国通风廊道规划研究与实践进展,旨在为国土空间规划中科学、合理地开展廊道划定工作提供参考。通风廊道的主要功能是为气流进入城市建成区内部提供通道,引导城市空间形态优化以减少风的损耗,结合科学保护城市开敞空间,促进局地空气流通,对缓解城市热岛效应、减轻空气污染、降低建筑物能耗和提高城市宜居性也有积极作用;而城市内部的功能布局、用地类型、空间形态、建筑高度和密度等因素会很大程度上对这种功能的发挥造成影响。我国通风廊道规划研究与实践经历了4个发展阶段,分别为古代风水与营城、新中国成立至90年代末的恢复阶段、21世纪初期的发展阶段和2012年至今生态优先的新阶段。全国超过2/3的省开展了相关工作,在技术方法、应用策略和政策法规3个方面取得了重要进展。通风廊道规划体现了快速城镇化进程背景下中国城市对发展质量的追求,但在规划过程中的介入时间、跨领域融合、与城市设计衔接及廊道绩效评估机制等工作途径层面仍存在问题,在气象观测分析、仿真模拟、效果评估等技术层面也有诸多提升空间。
    技术与方法
    基于无人机视频流的草原放牧家畜在线检测和体重估算
    王东亮, 廖小罕, 张扬建, 丛楠, 叶虎平, 邵全琴, 辛晓平
    2021, 40(12):  4099-4108.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202111.008
    摘要 ( 0 )   PDF (4736KB) ( 6 )  
    精确实时的家畜数据对发展现代畜牧业、保障畜产品有效供给和草原生态系统平衡,促进草原可持续发展至关重要。目前这些数据主要通过地面调查和基层上报方式获取,成本高、实时性差。本文在构建家畜深度学习识别模型和体重估算模型基础上,建立了基于浏览器/服务器(B/S)架构的家畜实时监控系统(http://218.202.104.82:5806/vid),利用无人机视频流,实现了家畜的在线识别、计数和体重估算。家畜识别模型训练使用了13803张无人机影像块和视频图像帧,牛的检出率为90.51%,错检率为11.64%,漏检率为9.49%,羊的检出率为91.47%,错检率为7.04%,漏检率为8.53%。体重估算模型构建采用了在青海和内蒙等地实测的头体长和牛体重数据,对牛和羊体重的估算精度分别为90.28%和90.00%。该系统将无人机和深度学习等技术应用于家畜监控领域,对禁牧、休牧等草原放牧家畜监管,以及帮助牧民远程监控家畜有重要意义。
    国家公园生态环境保护成效评估指标体系构建与应用
    付梦娣, 刘伟玮, 李博炎, 任月恒, 李爽, 白雪, 李俊生, 朱彦鹏
    2021, 40(12):  4109-4118.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.023
    摘要 ( 0 )   PDF (2000KB) ( 6 )  
    开展国家公园生态环境保护成效评估对促进国家公园的有效管理和宏观决策具有重要意义。围绕国家公园建设的目标和定位,以自然生态系统原真性、完整性保护为基础,以定量方法为主、定性方法为辅,构建了包括生态系统状况、物种多样性状况、环境质量状况、生物安全状况和生态环境破坏状况5个类别、16个评估指标的国家公园生态环境保护成效评估指标体系,明确了指标计算方法和评估过程。以中国第一个国家公园体制试点——三江源国家公园为例,评估试点以来的生态环境保护成效,探讨评估指标体系的适用性。结果表明:天然生态系统面积总体持平,天然生态系统完整性基本不变,2016年和2019年生态系统水源涵养能力指数分别为0.56和0.59,土壤保持能力指数均为0.11;2016年主要生物类群多样性指数为0.32;选取藏羚作为园区重点物种,种群数量显著增加;2016年和2019年保护成效指数(protection effectiveness index, PEI)分别为7.61和7.64,ΔPEI为0.03,未发生生态环境破坏事件,不存在生物安全风险,综合判定国家公园生态环境保护成效等级为一般。评估体系能够反映三江源国家公园生态环境动态变化,可为国家公园生态环境保护成效评估标准体系的建立提供借鉴。
    猕猴桃主栽品种气候品质评价模型构建
    陈曦, 岳伟, 徐建鹏, 陈金华, 贾兵, 叶振风, 刘洪民
    2021, 40(12):  4119-4127.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.027
    摘要 ( 0 )   PDF (600KB) ( 13 )  
    为定量化评估气象条件对猕猴桃品质的影响,本研究基于贵州、陕西、浙江、湖南和安徽等地猕猴桃可溶性固形物、总酸含量等品质数据,以及日照、气温、降水等逐日气象观测资料,采用相关性分析、通径分析和回归分析等方法,筛选出影响猕猴桃品质的关键气候因子,构建了中华猕猴桃和美味猕猴桃气候品质评价模型。结果表明:糖分转化期和果实迅速膨大期是猕猴桃品质形成的关键期,该时段的温度、光照是影响猕猴桃品质的主要气候因子;影响中华猕猴桃品质的气候指标主要有成熟前13—15旬的气温日较差(TD13-15)、成熟前1—6旬的日照时数(SSH1-6)、年气温日较差(TDy)及果实生育期气温日较差(TDp);影响美味猕猴桃品质的气候指标主要有成熟前13—18旬最高温度(Tmax13-18)、成熟前1—3旬最高温度(Tmax1-3)、成熟前7—9旬气温日较差(TD7-9)、成熟前16—18旬最低温度(Tmin16-18)、成熟前1—6旬平均温度(T1-6)、生育期降水量(Pp)及成熟前1—3旬日照时数(SSH1-3);对建立的美味猕猴桃和中华猕猴桃气候品质评价模型进行回代检验和预测检验,检验等级与实际等级偏差不超过1个等级的比例均达90%以上,评价模型可客观反映气候条件对猕猴桃品质影响。
    基于PCA敏感波段筛选与SVM建模的银川平原土壤有机质高光谱估算
    尚天浩, 毛鸿欣, 张俊华, 陈睿华, 王芳, 贾科利
    2021, 40(12):  4128-4136.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202112.017
    摘要 ( 0 )   PDF (1046KB) ( 5 )  
    为确定银川平原土壤有机质(SOM)含量的最佳估算模型,实现SOM的快速、准确监测,本研究以银川平原5 km×5 km网格法采集的171个表层土壤样品为对象,测定SOM含量及其野外350~2500 nm高光谱反射率。对光谱经重采样和预处理后得到标准正态变量(SNV)、峰值归一化(MAN)、一阶微分(FDR)、对数的倒数(LR)和倒数的对数(RL)5种光谱指标。基于相关系数法确定SOM的敏感光谱波段,进而采用逐步回归(SR)、灰色关联度(GCD)和主成分分析(PCA)对敏感波段进行最优建模变量提取,最后结合岭回归(RR)、偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)和反向神经网络(BPNN)建立SOM的估算模型。结果表明:与REF相比,经常规变换后5种光谱指标与SOM间的相关性并未发生显著变化。基于SR、GCD和PCA提取最优建模变量,光谱指标SNV为共有输入变量;与SR和GCD相比,PCA筛选方式所建模型估算精度最优。基于光谱指标RL建立的PCA-SVM模型精度最高,RC2RP2和RPD分别为0.74、0.78和2.08。本研究通过对比分析不同光谱变换、变量筛选方式和建模方法下的模型精度,确定RL-PCA-SVM为最优估算模型,可以为银川平原及同类地区SOM含量的快速监测提供科学依据。