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

当期目录

    2022年 第41卷 第3期    刊出日期:2022-03-10
    目录
    目录
    2022, 41(3):  0. 
    摘要 ( 7 )   PDF (12019KB) ( 13 )  
    研究报告
    红松天然更新幼苗、幼树年龄校正及生长阶段划分
    葛晓雯, 朱教君, 卢德亮, 朱春雨, 高平珍, 杨晓燕
    2022, 41(3):  417-426.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.016
    摘要 ( 10 )   PDF (1858KB) ( 37 )  
    准确获知更新个体年龄是了解更新个体状态、量化更新年龄结构、划分更新阶段的前提,对制定合理森林经营方案有重要参考价值。然而,常用于确定更新个体年龄的两种方法存在很大不足——查年轮数(Nr)法破坏性强;查轮枝数(Nw)法对很多树种(如红松Pinus koraiensis)准确性差。同时,针对更新生长阶段划分国内外缺少统一标准。为准确、高效、无损地获知红松天然更新个体年龄并合理划分生长阶段,本研究于小兴安岭长白山地区的原始阔叶红松林内,调查红松天然更新个体(共计6831株)的基径、株高,利用传统方法(查芽鳞痕或轮生枝)估计更新年龄;同时,对153株红松更新个体取样基部木段,并查数底面Nr,构建NwNr之间校正模型(6种)。基于红松生物学特性,结合文献分析(53篇相关论文)划分红松更新生长阶段。结果表明,直接以Nw作为更新个体年龄低估真实年龄;通过回归模型“Nr=1.199Nw+2.962”对Nw进行校正,可获得近似真实年龄。根据年龄、株高、胸径等指标,将红松更新层划分为4个阶段:小苗(年龄≤3 a)、大苗(年龄>3 a且株高<30 cm),小幼树(30 cm≤株高<150 cm)和大幼树(株高≥150 cm且胸径<5 cm)。
    油松与榆树人工林植物-凋落叶-土壤碳、氮、磷化学计量特征
    王凯, 齐悦彤, 刘建华, 焦向丽, 刘焕彬
    2022, 41(3):  427-434.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.020
    摘要 ( 5 )   PDF (1561KB) ( 37 )  
    以科尔沁沙地油松与榆树人工林为对象,比较植物器官(叶、枝和细根)、凋落叶和土壤(0~10、10~20、20~40 cm土层)的C、N、P含量及其计量比,分析2树种叶片N、P重吸收效率,探讨油松与榆树人工林养分循环特征。结果表明:油松各器官C、N、P含量为493~577、6.34~17.22、0.66~1.91 g·kg-1,叶和枝C和P含量高于细根,N含量为叶>枝>细根;随着叶片和枝条年龄增加,N和P含量逐渐降低,C∶N和C∶P逐渐升高。榆树各器官C、N、P含量为404~472、3.22~17.45、1.73~3.48 g·kg-1,叶和枝C含量高于细根,N和P含量为叶>枝>细根。油松叶、枝和细根C含量、C∶P和N∶P、细根N含量及叶和枝C∶N高于榆树,而叶、枝和细根P含量、叶N含量及细根C∶N低于榆树。油松凋落叶C含量、C∶N、C∶P和N∶P高于榆树,而N和P含量低于
    榆树。油松P重吸收效率大于榆树。油松林土壤C、N、P含量(2.47~5.52、0.21~0.53、0.015~0.063 g·kg-1)低于榆树林(4.82~12.22、0.41~1.10、0.075~0.081 g·kg-1)。因此,油松分配到枝叶的养分较多,P重吸收效率更高,从而减少对土壤P的依赖;而榆树养分分配到叶片更多,通过凋落叶将N、P归还土壤,促进植物-凋落叶-土壤间的养分循环。
    湖北九宫山珍稀植物鹅掌楸群落结构与物种组成
    吕林玉, 王建, 吴浩, 王世彤, 周天阳, 徐耀粘, 魏新增, 江明喜
    2022, 41(3):  435-443.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.011
    摘要 ( 6 )   PDF (4568KB) ( 14 )  
    为了解珍稀植物鹅掌楸(Liriodendron chinense)种群结构特征,加强其就地保护,基于湖北九宫山国家级自然保护区建立的1 hm2长期监测样地,分析了鹅掌楸所在群落的物种组成、优势种的径级结构和空间分布格局、鹅掌楸的种内关联及其与群落优势种的种间关联。样地共有胸径≥1 cm的木本植物7159株,隶属于40科76属113种。群落优势种为交让木(Daphniphyllum macropodum)、黄山松(Pinus taiwanensis)、格药柃(Eurya muricata)、枹栎(Quercus serrata)、黄丹木姜子(Litsea elongate)、白木乌桕(Neoshirakia japonica)和鹅掌楸。整体径级结构呈倒“J”型,表明该群落更新良好。鹅掌楸的径级结构为波动型,表明有较大潜力发展成稳定的种群。鹅掌楸主要分布在样地的东南角,表现出明显的生境偏好。其空间分布格局在0~32 m和34~35 m尺度上表现为聚集分布,在50 m尺度上表现为均匀分布。鹅掌楸的幼树与中龄树、幼树与成年树以及中龄树与成年树在大部分尺度上无关联,仅在个别尺度上呈现正关联或负关联。鹅掌楸与该群落的其他优势种在小尺度上均表现为负关联。总体来说,该群落类型为过渡性的针阔混交林,物种组成和群落结构处于不稳定阶段,应加强保护和管理以促进鹅掌楸天然种群的更新与生存。
    茂兰喀斯特森林林窗下木本植物多样性及其驱动力
    李羽翎, 张广奇, 杨婷婷, 戚玉娇
    2022, 41(3):  444-453.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.017
    摘要 ( 4 )   PDF (2326KB) ( 15 )  
    喀斯特森林中的林窗多为中小尺度干扰形成的,是木本植物更新的重要场所,探索林窗下木本植物多样性维持及其驱动力对喀斯特退化森林更新及恢复有重要意义。本研究以茂兰国家级自然保护区内常绿落叶阔叶混交林林窗为对象,监测林窗特征,分析林窗下木本植物重要值、α多样性指数,明确林窗特征与植物多样性之间的关系,并分析生境因子对林窗下木本植物多样性的影响及其解释程度。结果表明:对林窗有正向更新反应的树种——香叶树(Lindera communis)与南天竹(Nandina domestica)为优势种;面积较大、处于中年期的林窗有更高的植物多样性;RDA分析结果显示,林窗特征、地形因子、喀斯特小生境对林窗下木本植物多样性影响的总解释率为66.6%,其中,林窗特征的解释率为36%(林窗大小单独解释率达28.2%),地形因子的解释率为23.3%,喀斯特小生境的解释率为1.9%,说明林窗特征是林窗下木本植物多样性维持的主要驱动力。因此,可以通过在喀斯特森林人为形成不同大小的林窗促进喀斯特森林的更新。研究结果一定程度上揭示了喀斯特退化森林天然更新机制。
    N沉降下川中丘陵地区柏树人工林根系分泌物特征及其介导的根际C、N转化过程
    白志勇, 任可心, 陈梦雨, 苟永祥, 许航, 陈兰英, 肖娟
    2022, 41(3):  454-464.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.018
    摘要 ( 3 )   PDF (2850KB) ( 35 )  
    尽管根系分泌物在调控森林土壤功能和土壤生物地球化学循环过程中具有重要作用,但目前关于N沉降下森林根系分泌物输入特征及其介导的根际土壤C、N过程认识还甚为有限。本研究以川中丘陵地区典型柏树人工林为试验对象,通过不同N添加水平模拟N沉降强度,于2020年不同季节对根系分泌物进行原位收集和分析,并同步分析了根际与非根际土壤的微生物生物量和土壤C、N矿化速率的变化,以揭示不同N添加处理对根系分泌物C输入季节动态变化规律及其介导的土壤C、N微生物过程差异。结果表明:(1)N添加显著降低了柏树人工林根系分泌物C输入速率与年通量,且高N处理对分泌物C输入的抑制作用更强烈。(2)N添加显著抑制了柏树人工林土壤C、N矿化速率以及土壤微生物C、微生物N的根际效应,且高N处理对土壤C、N微生物过程根际效应的抑制幅度更大。(3)根系C、N过程根际效应大小呈现春、夏季逐渐升高,秋、冬季逐渐降低的季节动态变化,且夏季根际效应值最高。N沉降显著降低了柏树人工林的根系分泌速率与通量,并明显抑制了根际土壤C、N转化微生物过程,且抑制效应强度与N添加水平有关,证实了森林根系分泌物微生物特征土壤养分转化过程之间存在密切的偶联效应。本研究结果丰富了全球变化下森林根际生态过程的科学认识,为川中丘陵区大面积的人工林适应性管理与生态恢复实践提供一定的科学依据。
    降水变化和养分添加对呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸的影响
    陶冬雪, 李文瑾, 杨恬, 柯玉广, 徐翀, 赵晋灵, 吴红慧, 庾强
    2022, 41(3):  465-472.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.031
    摘要 ( 7 )   PDF (1999KB) ( 34 )  
    土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,研究土壤呼吸对降水变化和养分沉降的响应有助于评估全球变化对生态系统碳循环的影响。然而,目前降水变化和养分沉降对土壤呼吸的交互影响研究相对较少。本研究以呼伦贝尔草甸草原为对象,通过增减雨和养分添加,模拟研究降水变化和养分沉降及其交互对草甸草原土壤呼吸的影响及其机制。结果表明:增雨对土壤呼吸没有显著影响,干旱显著降低了土壤呼吸;养分添加对土壤呼吸有一定的抑制作用,但其与降水变化的交互作用不显著。增雨显著增加了土壤湿度,但对土壤温度没有显著影响;相反,干旱显著降低了土壤湿度,增加了土壤温度;养分添加显著增加了可溶性无机碳、无机氮和地上净初级生产力,降低了土壤湿度。土壤呼吸与土壤湿度、微生物生物量碳、微生物生物量氮呈显著正相关,而与土壤温度呈显著负相关;土壤湿度、土壤温度、微生物生物量碳和微生物生物量氮可以分别解释土壤呼吸56.3%、26%、16.6%和19.6%的变异,表明土壤水分是调控土壤呼吸的关键因子。本研究有助于增强对全球变化背景下草甸草原土壤呼吸的理解和认识。
    长枝木霉菌肥优化及其对闽楠幼苗生长、生理及土壤养分的影响
    雷娇娇, 于存, 田力, 袁伟, 祝静, 姚英
    2022, 41(3):  473-478.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.012
    摘要 ( 4 )   PDF (618KB) ( 7 )  
    以菜籽油饼和麦麸为主要基质进行长枝木霉菌肥的发酵,通过检测不同生长条件下长枝木霉孢子萌发量,优化长枝木霉菌肥固态发酵的条件;以长枝木霉菌肥处理2年生闽楠苗,将等量灭菌菌肥发酵基质处理闽楠苗作为对照,于温室内常规管理60 d后,检测闽楠苗生长、生理和土壤养分等指标。结果表明:菜籽油饼和麦麸比例为7∶3、pH为6、25 ℃、固液比为1∶3、初始接菌量为0.5×108 cfu·g-1和全光照为菌肥较优的发酵条件,该条件下发酵4 d后,菌肥中长枝木霉孢子浓度达到1.38×109 cfu·g-1。长枝木霉菌肥可以有效促进闽楠苗的生长指标,包括苗高、湿重、干重、叶面积、根长和根系活力;菌肥处理可提高闽楠苗生理指标,包括SOD活性、CAT活性、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量;此外,长枝木霉菌肥可以有效提高闽楠苗根际土壤肥力,包括全氮、全磷、有效磷、速效钾、水解氮、有机质含量、土壤酶活性等。长枝木霉菌肥对闽楠苗具有明显的促生效果,同时可以提高闽楠苗生理活性和改善根际土肥力。
    秸秆还田方式对不同土壤条件下玉米苗期生长发育的影响  
    王帅, 朱涵宇, 杨占惠, 姜籽竹, 陶雨朝, 刘昌壮, Jan M FAHEEM, 李明
    2022, 41(3):  479-486.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.036
    摘要 ( 3 )   PDF (1853KB) ( 10 )  
    为探究不同秸秆还田方式对玉米苗期生长影响的生态生理机制,本试验选择3种土壤类型(黑土、黄土、酸土),设置2个还田方式(秸秆覆盖还田、秸秆混拌还田),以及黑土条件下2种石子处理方式(石子覆盖处理、石子混拌处理),比较处理间苗期地上部、地下部形态以及抗逆性生理指标的变化。结果表明:秸秆还田显著增加了玉米苗期株高、叶面积、干物质重、叶绿素荧光参数、根系长度、根系表面积、根尖数以及根系活跃吸收面积,其中秸秆混拌处理优于秸秆覆盖处理;秸秆还田降低了超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和丙二醛含量,其中覆盖处理好于混拌处理;尽管黄土与黑土、酸土间肥力具有差异,但秸秆还田效果相同;两种石子处理均抑制根系的生长,在覆盖处理或混拌处理方式下秸秆还田处理均显著好于石子处理,因此,秸秆还田主要通过改变土壤生物化学性质促进根系生长和养分吸收,进而促进地上部的生长。
    低温复配菌系对玉米秸秆的降解特性及稳定性
    张必周, 青格尔, 高聚林, 于晓芳, 胡树平, 张鑫, 王富贵, 韩升才
    2022, 41(3):  487-494.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.030
    摘要 ( 2 )   PDF (2474KB) ( 6 )  
    针对我国北方地区冬季还田秸秆腐解慢导致的出苗率降低及病虫害加重等问题,探究外源促腐微生物在低温条件下对玉米秸秆的降解特性,为低温秸秆降解复配菌系的大田应用提供数据支持。本研究利用单菌株Achromobacter deleyi(A3)、Pseudomonas plecoglossicida(A4)、Aspergillus terreus(A)和Phanerochaete chrysosporium(P)构建复配复合菌系GF-Z,测定其秸秆降解特性及在不同初始pH值、NaCl浓度和温度条件下的降解率、酶活性等。结果表明:复配菌玉米秸秆降解能力随滤纸酶、木聚糖酶及漆酶活性的增加而增加,复配菌GFZ在15 ℃条件下培养30 d玉米秸秆降解率为38.79%,滤纸酶、木聚糖酶和漆酶活性分别为14.59 U·mL-1、5.86 U·mL-1和54.49 U·L-1;在NaCl浓度0.02%~2.5%、初始pH 4.0~9.0条件下,GF-Z酶活性均保持了81%以上,玉米秸秆降解率36.2%~37.5%;当温度范围为13~25 ℃时,酶活性保持了85%以上,玉米秸秆降解率达38.79%。
    灌溉水净化耦合稻田土壤阻控措施对稻米Cd的累积减低效果
    曾昭霞, 刘孝利, 曾馥平, 张浩, 邹志刚
    2022, 41(3):  495-502.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.034
    摘要 ( 3 )   PDF (2388KB) ( 6 )  
    减低农田重金属输入是保障农业安全生产的关键措施之一。基于广西大环江流域重金属污染来源及灌溉水超标现状调研,选定典型Cd超标的大环江流域环江段,构建沉砂池+3级人工湿地系统对灌溉水进行净化,同时设置稻田土壤添加熟石灰、生物炭等阻控措施处理,旨在探明灌溉水净化耦合土壤阻控措施对典型污染区水稻Cd积累的联合减低效果。结果表明:研究区灌溉水中Cd浓度波动较大,监测期间(2020年4—11月)湿地系统入水总Cd最高浓度为8.38 μg·L-1,最低为2.15 μg·L-1,经系统净化后,总Cd浓度由入口的5.88±3.27 μg·L-1下降至0.69±0.35 μg·L-1,其中沉砂池降Cd效果不明显,第一级人工湿地降Cd效率最高,系统对Cd的总去除率达88.3%,出水符合农业灌溉用水标准;稻米Cd含量分析结果显示,相比单一灌溉水净化对照灌区,添加熟石灰、生物炭以及熟石灰+生物炭3种钝化处理分别可降稻米Cd含量9.2%、1.5%和20.0%,单一石灰处理优于生物炭处理;灌溉水净化耦合钝化材料处理与当地常规水稻生产相比,稻米Cd的降低率最高达45.8%。可见,污染区灌溉水经人工湿地系统净化后,结合土壤Cd钝化阻控措施,减少了稻田土壤系统Cd输入量,有效降低了稻米中Cd的累积,提升了典型污染区稻米生产安全系数。研究结果可为南方Cd污染稻田的安全生产提供数据支撑与实践参考。
    变态幼蛙对蝌蚪时期农药胁迫的毒性响应
    杨淑玉, 张蕊, 赵文阁, 于东
    2022, 41(3):  503-511.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.032
    摘要 ( 8 )   PDF (1974KB) ( 4 )  
    本研究探讨阿特拉津和毒死蜱染毒东北林蛙蝌蚪对变态幼蛙肝脏组织抗氧化酶、解毒酶、细胞色素P450 3A(CYP3A)mRNA的影响。实验通过二者梯度剂量,单独、共同胁迫蝌蚪,变态完成后分析了肝脏组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、乙酰胆碱酯酶(AChE)、羧酸酯酶(CbE)及CYP3A mRNA表达的响应。结果表明:东北林蛙肝脏组织中的抗氧化酶(SOD,CAT)活性随农药剂量的上升而显著下降,解毒酶(AChE,CbE)随农药剂量的上升而明显下降,CYP3A mRNA相对表达显著下降。结果证实,该两种农药单独或共同染毒蝌蚪会对变态后东北林蛙产生毒性作用,使东北林蛙抗氧化酶、解毒酶活性和CYP3A mRNA相对表达发生显著变化,CYP3A mRNA相对表达与抗氧化酶水平和解毒酶水平的变化相同。
    农业景观异质性对地表节肢动物多样性影响的最优尺度分析
    边振兴, 杨玉静, 果晓玉, 关明昊, 于淼
    2022, 41(3):  512-519.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.033
    摘要 ( 5 )   PDF (2124KB) ( 4 )  
    农业景观均质化与破碎化是近代农田生物多样丧失的重要原因之一。为明确景观异质性对地表节肢动物多样性的影响,对下辽河平原典型农区——昌图县地表节肢动物多样性与不同尺度景观异质性进行相关性分析。结果表明:1000 m为研究景观指数对农田地表节肢动物多样性影响的最优尺度;地表节肢动物Simpson多样性指数与景观香农多样性指数呈极显著相关(P<0.01),与蔓延度指数、香农均匀度指数呈显著相关(P<0.05)。表明农业景观异质性强、斑块类型复杂且存在优势斑块时,农田中地表节肢动物多样性较高且分布均匀;地表节肢动物Shannon多样性指数与景观香农多样性指数呈极显著相关(P<0.01),地表节肢动物Margalef丰富度指数与景观香农多样性指数呈显著相关(P<0.05)。表明农业景观中景观破碎化程度低、斑块类型数较少、各斑块类型复杂性及变异性低时,农田地表节肢动物的物种数较高,群落较复杂。
    鼠李糖脂粗提物对植物病原真菌的抑菌作用
    陈瑶, 史荣久, 郑良灿, 韩斯琴, 王颜红, 张颖
    2022, 41(3):  520-527.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.035
    摘要 ( 13 )   PDF (1754KB) ( 4 )  
    生物表面活性剂对植物真菌病害的防控效应受到广泛关注。鼠李糖脂是由铜绿假单胞菌合成的一种阴离子生物表面活性剂,作为植物病原真菌抑制剂的开发潜力较大,但目前对其抑菌谱和抑菌能力还缺乏全面的评价。本研究收集了29种常见的植物病原真菌,依据真菌Ainsworth系统分类法评价不同分类地位的病原真菌对鼠李糖脂抑制作用的敏感性。结果显示:鼠李糖脂对分类地位较低的鞭毛菌亚门(Oomycota)抑菌效果最好,鼠李糖脂粗提产物浓度为0.3 g·L-1时,卵囊腐霉(Pythium attrantheridium)、畸雌腐霉(Pythium irregulare)和棘腐霉(Pythium acanthicum)的菌丝抑制率达80%,对半知菌亚门(Deuteromycota)抑菌效果次之;浓度为0.5 g·L-1时,大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)、立枯丝核病菌(Rhizoctonia solani)的菌丝抑制率可达80%以上,对子囊菌亚门(Ascomycota)及接合菌亚门(Zygomycota)的致病菌抑菌效果较差,甚至没有抑制作用。对真菌菌丝形态结构的观察发现,鼠李糖脂可破坏真菌菌丝细胞壁,改变细胞膜通透性,进而抑制菌丝的生长。本研究首次发现,鼠李糖脂对半知菌亚门的层出镰孢菌(Fusarium proliferatum)、芬芳镰孢菌(Fusarium redolens)具有抑制作用,1.0 g·L-1的鼠李糖脂粗提产物对菌丝抑制率分别为63%、74%。本研究从病原真菌分类地位角度,全面评价了鼠李糖脂的抑菌谱及抑菌能力,为植物病原真菌生物防治技术的开发提供技术支持。
    乌鲁木齐市公园常见乔木对空气颗粒物的滞纳量
    凯丽比努尔·努尔麦麦提, 玉米提·哈力克, 娜斯曼·那斯尔丁, 阿丽亚·拜都热拉, 玛依努尔·热合曼
    2022, 41(3):  528-535.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.030
    摘要 ( 8 )   PDF (941KB) ( 7 )  
    为了探究公园绿化乔木叶片对大气颗粒物的滞纳量在冠层垂直和水平方向上的变化,选择乌鲁木齐市人民公园内分布广且冠层结构有差异的3种阔叶乔木夏橡(Quercus robur)、火炬树(Rhus typhina)、大叶白蜡(Fraxinus rhynchophylla),在7月叶片成熟期对其树冠不同高度(2、4、6 m)和方向(东、南、西、北)的12个位置分别进行叶片采集,分析不同乔木叶片对大气颗粒物(PM0.2~3、PM3~10、PM>10及PMtotal)的单位叶面积滞纳量在冠层不同位置上的差异。结果表明:(1)不同乔木叶片对不同粒径颗粒物的单位叶面积滞纳量存在显著差异(P<0.05);对PM3~10的单位叶面积滞纳量大小排序为夏橡>火炬树>大叶白蜡;对PM0.2~3、PM>10及PMtotal的单位叶面积滞纳量均呈现为夏橡>大叶白蜡>火炬树。夏橡对于不同粒径颗粒物的滞纳量最高且稳定,火炬树对PM3~10的滞纳量较高,而大叶白蜡叶片对除了PM3~10以外的颗粒物滞纳量较高。(2)3种乔木叶片对PM0.2~3、PM3~10、PM>10及PMtotal的滞纳量在冠层不同高度上具有一定的差异,且差异性均遵守同一规律,即:2 m>4 m>6 m;树冠高度对于叶片滞纳PM0.2~3、PM>10及PMtotal的影响显著(P<0.05),对于PM3~10的滞纳量极显著(P<0.01);叶片对不同粒径颗粒物滞纳量在冠层方向上未呈现显著性(P>0.05);树冠高度和方向的交互作用也未呈现显著性(P>0.05)。(3)所选树种冠层各点位叶片表面滞纳的颗粒物以PM>10为主,PM3~10次之,PM0.2~3量则最小;PM0.2~3主要集中在树冠西北方向4 m处,PM3~10集中在西北方向而树冠高度上无明显规律,PM>10在树冠底层2 m处分布较多而方向上并无明显规律。本研究结果可为城市园林管理部门合理选配绿化树种提供科学依据。
    季风边缘区极端降水变化及其影响因素——以石羊河流域为例
    黄菊梅, 周俊菊, 窦娇, 马东峰, 赵熙, 魏伟, 胡科
    2022, 41(3):  536-545.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.021
    摘要 ( 11 )   PDF (3571KB) ( 33 )  
    全球变暖导致大气湿度和降水强度总体增加,也加剧了极端降水事件的发生。科学认识区域极端降水变化规律及其影响对水资源的管理与合理利用、生态保护与治理、农业的可持续发展等具有重要的现实意义。本文基于1960—2018年石羊河流域4个气象站逐日降水量数据,采用一元线性回归分析以及相关分析法,对石羊河流域极端降水变化特征及其影响因素进行分析。结果表明:就全流域而言,1960—2018年石羊河流域极端降水指数除持续干旱日数和持续湿润日数呈下降趋势外,其他指数均呈上升趋势,其中,年总降水量、异常降水量和极端降水量上升趋势显著。在空间上,除连续湿润日数外,其余极端降水指数变化倾向率基本表现出明显的海拔梯度效应,即海拔越高增速越大;石羊河流域极端降水的变化是北极区极涡、西太平洋副高、东亚大槽以及青藏高原局部环流等不同的大气环流系统共同作用的结果。同时,区域气温的上升也加剧了极端降水事件的发生。
    乌梁素海长时序水质变化及其驱动因子
    朱鹏航, 于瑞宏, 葛铮, 孙贺阳, 曹正旭
    2022, 41(3):  546-553. 
    摘要 ( 17 )   PDF (2127KB) ( 11 )  
    为了解乌梁素海长时间的水质变化规律,本文基于1999—2019年乌梁素海水质数据,采用幂函数加和型普适指数EI进行富营养化评价,并利用MannKendal与STARS突变检验法,研究乌梁素海水质突变。结果表明:乌梁素海富营养化程度总体呈波动下降趋势,入口、湖中、出口区域水质突变年份分别为2012年、2014年和2016年,突变时间相继后推;3个区域中,入口区总体处于中度和重度富营养化水平,水质突变前后营养盐浓度显著下降,EI下降20.56%,但仍为藻型浊水状态,外源输入与内源富集是造成入口区严重污染的主要原因;湖中及出口区处于轻度富营养化水平,总体呈下降趋势,在草藻共存与藻草共存状态之间波动,湖中区主要受沉积物的内源营养物释放影响,而出口区主要受植物数量减少与鱼类消化代谢影响;乌梁素海3个区域中氮磷比>16的采样占比分别为44.2%、65.7%、72.8%,为典型的磷限制湖泊。本研究为乌梁素海治理及水质突变预警提供科学依据,为干旱区浅水富营养化湖泊水质变化研究提供参考。
    基于VPM模型的甘肃省植被总初级生产力动态变化
    李亮, 刘旻霞, 宋佳颖, 张国娟, 王思远
    2022, 41(3):  554-561.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.028
    摘要 ( 11 )   PDF (3091KB) ( 8 )  
    基于光能利用率模型(vegetation photosynthesis model, VPM)对2005—2017年甘肃省植被总初级生产力(gross primary productivity, GPP)进行估算,并对植被GPP的时空变化特征、不同植被区划的GPP变化趋势以及影响因素等进行探究。结果表明:(1)2005—2017年甘肃植被GPP呈显著增加态势,平均变化率为6.53 g C·m-2·a-1;不同植被区划GPP存在显著差异,亚热带常绿阔叶林最高,为1056.03 g C·m-2·a-1,温带荒漠最低,为164.4 g C·m-2·a-1。(2)空间分布上,GPP呈东南向西北递减的趋势,祁连山地、庆阳和甘肃南部为高值区域,GPP大于500 g C·m-2·a-1的区域占总面积的40.15%,GPP持续增长区域占比83.65%;GPP稳定性较差和差的区域占总面积的30.41%,主要分布在酒泉、武威、兰州和白银;GPP高高聚集类型占比由29.53%升至30.14%,陇南和庆阳高值增多且更加集中。(3)祁连山地、白银和陇南等地林地面积显著增加,酒泉和张掖的草地面积明显增加而裸地面积显著减少,草地和林地的增加以及裸地的减少是甘肃植被GPP增长的主要原因。(4) 甘肃中部地区GPP随气温和降水的增加而增长;降雨对甘肃北部GPP的增长起积极作用,而气温对甘肃北部GPP增长起消极作用,甘肃南部与之相反。
    基于地面高光谱和GF-1卫星的区域花生LAI估算
    李军玲, 李梦夏, 陈争
    2022, 41(3):  562-568.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.029
    摘要 ( 15 )   PDF (2584KB) ( 7 )  
    掌握作物叶面积指数(LAI)及其动态变化对于作物生长监测和估产等有重要意义。利用地面高光谱数据进行作物生长参数的反演是农业遥感研究的热点,但其中大多是利用地面高光谱数据建立作物LAI的估算模型研究,难以进行区域化应用。为把地面高光谱研究结果应用到卫星尺度,实现区域花生LAI的反演,从而对大面积花生长势进行监测,本文利用GF1卫星传感器的光谱响应函数和地面高光谱数据,在试验站小区试验和大田试验基础上,基于地面观测光谱数据构建多种宽波段光谱指数,建立基于高光谱指数的花生LAI遥感估算模型。通过比较估算模型的决定系数和验证精度,认为基于RVI指数建立的模型(LAI=0.481RVI0.830)是LAI估算的最佳模型。基于最优模型进行花生LAI遥感制图,获得花生LAI分布情况。利用野外试验观测数据验证遥感反演LAI精度,结果表明,利用宽波段指数和GF-1适用于花生LAI估算,对今后进行大面积花生长势监测有重要意义。
    基于景观破碎化的西南自然保护区生境保护成效分析
    冷仙, 曾源, 周键, 杨飞龄, 叶锦, 张纪, 武瑞东
    2022, 41(3):  569-579.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.019
    摘要 ( 13 )   PDF (1962KB) ( 10 )  
    人类活动导致的景观破碎化是加速全球生物多样性丧失的主要驱动因子,亦是保护区面临的主要威胁,但从区域尺度上开展的有关自然保护区在阻止景观破碎化方面的有效性研究还很有限。本文基于1990、2000、2010和2015年4期土地覆被数据,通过计算景观破碎度指数,量化分析我国西南102个自然保护区在阻止景观破碎化方面的有效性,并对比不同管理级别、建成时间和类型的自然保护区组间的成效差异;同时,计算各自然保护区内人类干扰指数,以揭示人类干扰对景观破碎化的影响程度。结果表明:(1)近25年间,景观破碎化减小的保护区数量多于加剧的数量,体现了一定的生境保护有效性,但总体平均景观破碎度呈上升趋势,说明部分保护区保护生境完整性的能力较差;(2)4种类型保护区的生境保护成效无显著差异;但管理级别和建成时间对其有一定影响,2000年以前,表现为省级优于国家级、1981—1990年优于1958—1980年所建保护区(P<0.01),2000年以后,国家级与省级、1981—1990年与1958—1980年所建保护区保护成效逐渐趋同(P>0.05);(3)人类干扰与景观破碎度的关系具有时段差异性,1990—2000年,两者没有显著相关性,保护区表现出较强的抵消人类干扰的作用;2000—2010年,两者极显著相关,人类干扰很可能是景观破碎化加剧的主导因素;2010—2015年,两者相关性不再显著。而对于人类干扰减小但景观破碎化加剧的保护区,还需考虑自然干扰因素的影响。
    黑河流域生态系统服务空间协同与权衡变化
    胡秀芳, 赵军, 王蓓, 高超
    2022, 41(3):  580-588.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202201.001
    摘要 ( 8 )   PDF (3828KB) ( 21 )  
    黑河流域是西北地区重要的生态功能区,流域内生态系统服务变化对当地社会经济发展和流域生态安全具有重要影响,其社会生态环境问题一直受到高度关注,因此开展黑河流域生态系统服务评估及协同/权衡关系研究对该区域的可持续发展具有重要意义。本文采用基于时间序列的双变量逐像元相关分析,对黑河流域1990—2015年的各项关键生态系统服务进行定量评估,并对服务之间的空间协同/权衡关系进行分析。结果表明:(1)全流域整体以协同关系为主。两两服务之间协同与权衡地区的面积比,协同>权衡的有19对:在产水、水源涵养、土壤保持、水质净化(N保持和P保持)、碳储存之间;协同=权衡的有6对:食物供给-产水/水源涵养/土壤保持、生物多样性-产水/水源涵养/P保持;权衡>协同有2对:生物多样性-土壤保持/N保持。(2)黑河流域生态系统服务的协同/权衡关系分布存在明显的区域差异性。30%的区域不存在协同与权衡关系;空间分布南北差异很大,南部协同/权衡明显,协同或权衡区呈东南-西北的长条状分布;北部没有明显的协同/权衡关系,协同或权衡区域呈多点零星分散分布;协同与权衡区域絮状交错分布,集聚性低。
    综合评述
    边坡植被重建效果评价:研究进展与展望
    徐慧, 吕庆, 杨雨荷, 麻坚, 唐雪峰, 徐礼根
    2022, 41(3):  589-596.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.009
    摘要 ( 9 )   PDF (659KB) ( 18 )  
    边坡植被重建是开展生态修复的重要工作,对边坡植被重建效果进行评价具有重要意义。本文从评价指标体系构建、评价指标数据获取和相关标准规范等方面总结边坡植被重建效果评价的研究进展;重点对防护性能、土壤状况、植被状况、景观效果、综合效益五个方面的评价指标进行了梳理,将边坡植被调查方式总结为人工实地调查、卫星遥感解译、无人机航拍三个发展阶段。针对目前边坡植被重建效果评价中存在的缺少定量评价数据、缺少信息技术支撑、缺少持续追踪监测、缺少工程实践互馈等问题,提出未来相关工作与研究应朝着数据定量化、技术现代化、监测长效化、工程应用化的方向发展。
    农田秸秆覆盖技术及其应用研究进展
    马建涛, 柴守玺, 程宏波, 常磊
    2022, 41(3):  597-602.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.023
    摘要 ( 11 )   PDF (485KB) ( 16 )  
    秸秆覆盖是旱地农业中抗旱保墒和高效用水的栽培措施之一,也是农业绿色增产、符合可持续发展需求的生产技术。秸秆覆盖是秸秆资源循环再利用的重要方式,不仅缓解了秸秆违规焚烧引起的雾霾污染,还可削弱长期地膜覆盖对土壤造成的残膜污染。秸秆覆盖的技术效应因气候条件和农作物种类的不同而异。本文从秸秆覆盖的蓄水调温、保墒、改变农田蒸散等角度,阐述了秸秆覆盖促进作物增产和水分高效利用的有效机制,同时提出了秸秆覆盖栽培中应加强对秸秆覆盖模式、作物病虫害防控、农机农艺配套及温室气体减排等方面的研究,完善相关技术与方法,为改进和推广秸秆覆盖技术提供参考。
    技术与方法
    基于高光谱遥感的排土场植被覆盖与植物多样性分析
    许木桑, 雷少刚, 杨星晨, 宫传刚, 赵义博, 卢晓光
    2022, 41(3):  603-609.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.008
    摘要 ( 3 )   PDF (2621KB) ( 6 )  
    排土场作为矿区的典型扰动斑块,属于矿区生态修复的重点对象。研究人为重建的排土场生态系统物种多样性情况,分析不同坡度下植被覆盖度和植物配置,可为排土场的植被重建工程提供植物物种筛选依据和配置方案。本文以宝日希勒煤矿外排土场北坡为研究区,运用无人机高光谱遥感技术获取研究区影像,结合野外实测手段建立矿区典型植物光谱库,采用光谱角法实现研究区植物类型分布制图及多样性分析。结果表明:(1)研究区由单一科植物演替成15科28属32种植物,多年生草本植物取代一、二年生草本先锋植物地位。(2)菊科、豆科、蔷薇科和禾本科在重建排土场生态系统中占主要地位,与周边自然草原主要植物科一致,植物演替朝着正向进行。(3)研究区以中、良植被覆盖类型为主,优植被覆盖类型在III坡度等级(5°~15°)分布优势显著,地形面积差异修正系数k为1.11。(4)14°~15°坡度范围适宜植物生长且植物配置为糙隐子草(29%)+灰绿藜(28%)+多头麻花头(20%)+斜茎黄芪(15%)+苦苣菜(6%)时,植被覆盖度最优,可达到较好的生态恢复效果。本研究为矿区排土场地形塑造、重建植物的筛选和配置提供了一定的科学依据。
    二倍体马铃薯耐盐性评价及其指标筛选
    赵明辉, 白雅梅, 孟令波, 孙婷婷, 王德权, 景重阳, 吕文河
    2022, 41(3):  610-617.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.027
    摘要 ( 3 )   PDF (658KB) ( 4 )  
    为了快速鉴定二倍体马铃薯种质资源的耐盐性,本研究以17份二倍体马铃薯无性系试管苗为供试材料,测定5个形态指标和8个生理生化指标,并通过主成分分析、隶属函数分析、聚类分析及逐步回归分析对17个无性系进行耐盐性综合评价。结果表明:主成分分析将5个形态指标简化为1个独立的综合指标,将8个生理生化指标简化为4个独立的综合指标;17个无性系被聚类分析为3种耐盐类型,其中耐盐无性系包括A038、A002和A024;利用形态指标建立了耐盐性评价的回归方程;可用于离体快速鉴定二倍体马铃薯耐盐性的指标为芽长、芽干重、根鲜重、根干重、相对含水量、丙二醛含量和脯氨酸含量。本研究可为马铃薯离体耐盐性评价提供参考依据,并为马铃薯耐盐新品种选育提供种质资源。
    苹果花期预报中的生物学机理及应用
    冯建设, 薛晓萍, 李曼华, 李楠
    2022, 41(3):  618-624.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.024
    摘要 ( 2 )   PDF (785KB) ( 7 )  
    通过相关性分析,确定苹果开花进程中的“花芽萌动”、“高温加速”、“低温迟滞”和春季回暖气候趋势背景等生物学指标,以山东为例,采用逐步回归方法,建立具有生物学意义的预报模型。结果表明:综合考虑相关系数和苹果开花需要的大致时间,日平均气温稳定通过5 ℃初日更适合作为苹果“花芽萌动”的指标;通过相关性分析,确定“高温加速”和“低温迟滞”的气温临界值分别为“日最高气温≥20 ℃”和“日最低气温≤1 ℃”;以不同的积温累计起点和终点,建立动态预报模型,经检验,以3月1日和5 ℃初日为起点的模型预报效果较好,但预报时效并无明显优势;借助于数值预报产品,可以突破实况数据的制约,提高预报服务的主动性和灵活性。