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    2022年 第41卷 第4期    刊出日期:2022-04-10
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    2022, 41(4):  0. 
    摘要 ( 30 )   PDF (11633KB) ( 40 )  
    研究报告
    不同草原类型下气候和土壤对植物叶片碳水资源获取和利用性状的影响
    樊宝丽, 卢晶, 钱婷, 高鹏斐, 孙坤
    2022, 41(4):  625-632.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.034
    摘要 ( 36 )   PDF (1936KB) ( 69 )  
    “最小成本理论”(least-cost theory, LCT)反映了植物叶功能中光合作用所需水资源和碳资源的共同优化投资方式,已在全球和许多区域尺度得到了有力的支持。目前,有关干旱、半干旱区不同草原类型的区域尺度下植物光合作用水碳资源获取和利用策略的研究少且缺乏相应的理论指导。本研究以我国甘肃省从东到西沿降水梯度下的森林草原、典型草原和荒漠草原共3种草原类型中的71个物种为对象,运用LCT理论模型来分析该区灌木、草本植物叶片的水碳资源获取和利用功能性状间的关系及其随气候和土壤梯度的变化规律,并在此基础上构建与单位面积氮含量(Narea)变化相关的多元线性模型。结果显示:比叶重(LMA)和Narea均随光合有效辐射的增强而增大,随年均降水量、年均最低温以及土壤黏粉粒含量、土壤水分含量和土壤有机质含量的增加而降低,但胞间CO2与空气CO2浓度比(cica)随气候和土壤变化的趋势与LMA和Narea相反;3种不同草原类型下,Narea随LMA的增大而增加,同时,Nareacica的增加呈下降趋势,且3种草原类型下的两组性状间的线性拟合斜率间差异均不显著;对叶片Narea与环境梯度和结构因子的多元线性拟合发现,影响Narea变化的因素中,LMA和cica的影响最大,其次是降水量和土壤水分;另外,大气光合有效辐射和年均最低温对Narea的影响显著。我们的研究不仅弥补了叶片光合作用所需水碳资源在该区域尺度研究的不足,还将重要土壤因子与叶关键功能性状相结合进行拟合,研究结果可为未来气候条件下该区域的生态安全管理提供科学指导。
    辽东山区不同树种幼苗根际土微生物性质及其对氮磷添加的响应
    张亚坤, 杨凯, 苗晨, 徐爽, 张金鑫
    2022, 41(4):  633-640.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.019
    摘要 ( 31 )   PDF (529KB) ( 43 )  
    辽东山区是东北重要的生态屏障区,主要分布经干扰形成的次生林和人工林。与原始林相比,该区森林土壤有效氮、磷低。本研究比较了辽东山区主要树种幼苗的根际土微生物学性质及其对氮、磷添加的响应,以期为辽东山区树种优化提供依据。以该区6个主要树种幼苗(2年生):水曲柳(Fraxinus mandshurica)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、色木槭(Acer mono)、蒙古栎(Quercus mongolica)、落叶松(Larix gmelinii)、红松(Pinus koraiensis)为对象,采用盆栽试验,比较不同树种幼苗根际土的微生物生物量碳、氮和酶活性。结果发现,不同树种幼苗根际土微生物生物量碳、氮差异显著,表现为:水曲柳>落叶松、胡桃楸、色木槭>蒙古栎、红松,水曲柳幼苗根际土微生物生物量碳、氮分别比其他树种高27.2%~482.9%、15.7%~333.1%;根际土酶活性因树种和酶类型而异,其中胡桃楸β-葡萄糖甘酶和落叶松N-乙酰-β-葡萄糖甘酶活性分别比其他树种高25.0%~72.4%、50.0%~200.0%。与不同树种对土壤微生物生物量碳、氮的影响不同,氮、磷添加主要影响蛋白酶和酸性磷酸酶活性,氮添加抑制了色木槭和红松幼苗根际土的酸性磷酸酶活性,而磷添加促进了不同树种根际土的蛋白酶活性。上述结果表明,相对于其他树种,水曲柳幼苗根际土微生物生物量碳、氮和酶活性较高,有利于自身生长过程中的养分获取;此外,氮添加抑制酸性磷酸酶活性,降低了有效磷供应;而磷添加促进了蛋白酶活性,提高了有效氮供应,说明氮、磷添加对有效养分供应的影响不同,氮添加限制了土壤有效磷的供应。
    辽东栎林次生演替过程中土壤酶化学计量特征变化
    闫本帅, 孙利鹏, 李晶晶, 高利强, 乔占国, 高小峰, 吴春晓, 王国梁
    2022, 41(4):  641-647.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.035
    摘要 ( 46 )   PDF (617KB) ( 32 )  
    土壤胞外酶驱动地下生态系统的养分循环等过程,而目前土壤酶活性随着植被次生演替的变化机制尚不明确。本文采用空间代替时间的方法,选取陕西富县的农田为对照,研究了30、60和120年生辽东栎林土壤酶活性及其化学计量的变化以及驱动因子(植被特征、土壤物理化学特征、微生物生物量)。结果表明:随着演替的进行,β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)及亮氨酸氨肽酶(LAP)活性显著增加,而碱性磷酸酶(AP)活性先增加后减小然后再增加,在120年生林地达到最大值,BG、LAP+NAG及AP酶活性分别为25.96~40.96、57.10~128.05、65.41~126.60 nmol·g-1·h-1。农田土壤的BG/(LAP+NAG)和BG/AP大于30年生林地,而(LAP+NAG)/AP呈相反的趋势。农田土壤微生物代谢主要受C和P养分的限制;而随着演替的进行,BG/(LAP+NAG)逐渐增加,(LAP+NAG)/AP和BG/AP先增加而后减小,从而缓解C和P养分对微生物代谢的限制,但造成N养分限制。冗余分析表明,土壤微生物量P、铵态氮及根系生物量是植被次生演替过程中土壤酶活性及其化学计量比变化的主要驱动因子。总之,植被演替通过影响土壤养分含量改变微生物代谢,并对土壤养分循环过程产生影响。
    四川眉山6种主要丛生竹制浆化学特性评估
    景雄, 范少辉, 苏文会, 储昊煜, 郑亚雄, 罗慧莹, 申景昕
    2022, 41(4):  648-653.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.018
    摘要 ( 44 )   PDF (634KB) ( 17 )  
    定量评估四川眉山地区6种丛生竹种纤维原料化学组分的造纸应用潜力,提出其原料化学组分利用潜能排序。选取慈竹(Neosinocalamus affinis)、绵竹(Bambusa intermedia)、撑绿竹(Bambusa pervariabilis)、粉单竹(Bambusa chungii)、甜龙竹(Dendrocalamus hamiltonii)和梁山慈竹(Dendrocalamus farinosus)6种当地主要丛生竹种,对其竹秆含水率、1% NaOH抽提物、苯醇抽提物、综纤维素、木质素、戊聚糖及灰分等化学组分进行分析,并运用Matlab对化学组分指标进行主成分分析,评估各竹种化学组分的造纸应用潜力综合得分值,进行排序。结果表明:6种丛生竹造纸纤维原料化学组分的主成分分析中前4个主成分方差贡献率分别为43.7%、23.8%、13.8%和12.0%,其中综纤维素、木质素和1% NaOH提取物是第一主成分的主要载荷贡献因子,戊聚糖和含水率是第二主成分中的关键载荷因子。绵竹为6种丛生竹种综纤维素含量最高的竹种,慈竹、梁山慈竹和甜龙竹三者综纤维素含量差异不显著,较绵竹和粉单竹含量低;慈竹的木质素含量显著高于其他竹种,其次为甜龙竹和梁山慈竹,粉单竹的木质素含量最低。四川眉山地区6种主要丛生竹造纸原料化学组分应用潜力排序为慈竹>撑绿竹>绵竹>粉单竹>梁山慈竹>甜龙竹。
    7种木本植物萌芽前后枝干光合特征变化
    冯晓龙, 黄新焕, 李民青, 马杰, 刘冉
    2022, 41(4):  654-660.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.014
    摘要 ( 41 )   PDF (1767KB) ( 20 )  
    植物体碳收支中,茎秆木质组织内的CO2同化——枝干光合是一个十分重要但经常被忽视的部分。本研究利用LI-6400XT便携式光合作用测量系统与特制光合叶室(P-Chamber)相结合的方法,原位监测了同一生境下7种木本植物萌芽前后枝干的光合特征,并比较了其与叶片水分利用效率的差异。结果显示:枝干光合能够抵消枝干呼吸释放CO2的67.8%~122.5%,可有效减少植物体的碳损失;枝干光合为叶片总光合速率的2.9%~23.5%,并且枝干水分利用效率可高达叶片水分利用效率的12.5倍,研究表明,枝干光合维持植株个体碳平衡的作用不容忽视,预测未来气候变化背景下碳循环动态变化需要考虑枝干光合的贡献。
    基于Meta-analysis的新疆主要作物地膜覆盖产量及水分利用效率分析
    陈利军, 宝哲, 林涛, 严昌荣, 汤秋香
    2022, 41(4):  661-667.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.032
    摘要 ( 37 )   PDF (794KB) ( 15 )  
    为综合量化评价新疆地膜覆盖对主要作物产量和水分利用效率的影响,应用Meta-analysis方法,定量分析地膜覆盖后作物产量和水分利用效率的变化,并探讨其影响因素。通过文献检索(1982—2019年),共获得347篇有关新疆主要作物地膜覆盖试验文献。经严格筛选,从52篇文献中获得208组数据,分布于新疆18个市、县,涵盖南疆和北疆2个主要区域。结果表明:地膜覆盖可显著提高作物产量(24.1%)和水分利用效率(26.0%),甜菜、向日葵、玉米、棉花、小麦和大豆分别增产38.1%、29.5%、29.4%、26.4%、17.6%和15.8%;玉米、棉花和小麦水分利用效率分别增加32.0%、27.3%和13.7%;在地域上,南疆增产幅度大于北疆地区;在相对较差的土壤基础肥力中表现出较好的增产效应和水分利用效率增加效应;年均降水量<200 mm与年均降水量≥200 mm区域相比,有较高的增产效应,年均气温≥10 ℃的区域较年均气温<10 ℃的区域增产幅度大,相对未覆盖地分别增产31.8%和27.6%;低海拔地区<500 m与高海拔地区≥500 m相比,增产效果更显著;水分利用效率在年均气温<10 ℃、年均降水量<200 mm和高海拔地区增加效应最明显。该研究可为新疆覆膜技术应用提供参考。
    藏东南冬小麦生育期变化及其对气候变化的响应
    杜军, 厉爱丽, 次旺顿珠, 次旺
    2022, 41(4):  668-675.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202202.025
    摘要 ( 24 )   PDF (2135KB) ( 26 )  
    基于1991—2020年林芝冬小麦生育期及气温、降水量、日照时数等资料,采用线性倾向估计法、Pettitt法、相关分析法和优势分析方法等,在分析全球气候变暖背景下藏东南冬小麦生育期变化的基础上,探讨了影响藏东南冬小麦关键生育期的主导气象因子。结果表明:1991—2020年藏东南冬小麦营养生长期(VGP)、生殖生长期(RGP)和全生育期(WGP)的热量资源表现为升高趋势,降水量、相对湿度和日照时数均趋于下降;藏东南冬小麦三叶、分蘖和孕穗日期推迟0.16~4.12 d·10 a-1,其他生育期日期提前0.41~4.42 d·10 a-1,以开花期提前的最多;在生育期长度上,分蘖-返青、孕穗-抽穗、抽穗-开花、乳熟-成熟4个生育期长度缩短0.71~6.12 d·10 a-1,其余生育期长度延长0.34~4.02 d·10 a-1;VGP和WGP长度均呈缩短趋势,RGP长度对气候变化的响应不明显;冬小麦67%的生育期日期和70%的生育期长度出现了显著的气候突变,突变时间主要发生在21世纪初;≥0 ℃积温显著增加,是藏东南冬小麦VGP和WGP长度明显缩短的主因,贡献率分别为24.2%和24.7%;乳熟-成熟期是决定WGP长度的关键期,贡献率为19.8%。
    辽西风沙半干旱区氮肥减施对花生干物质积累和产量的影响
    孙天然, 王若楠, 孙占祥, 杜桂娟, 张悦, 聂嘉谊, 王俊浩, 张立祯
    2022, 41(4):  676-682.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.033
    摘要 ( 12 )   PDF (946KB) ( 12 )  
    为评估辽西风沙半干旱区花生减施氮肥的可行性及对花生产量的影响,以‘白沙1016’花生为研究材料,开展为期两年的试验(2018—2019年),设置不施氮(N0)、低氮(N1)、中氮(N2)和高氮(N3)4个处理,施氮量分别为0、40、80和120 kg·hm-2,研究雨养条件下施氮对单作花生产量和干物质积累的影响。结果表明:辽西降水时空变异大,2018和2019年分别为干旱年和丰水年。在两种年型下,增加施氮量均未显著提高花生产量和干物质。由于2018年前期水分条件限制,每平米荚数极显著低于2019年(P<0.01)。高氮水平下,单荚粒数减小,2018年显著高于2019年(P<0.01)。两年各施氮处理百粒重无显著差异。缺水的2018年氮肥效应发挥受限,影响叶片生长;2019年生长季水氮协调不佳,各处理下干物质无显著差异;但施氮缩短了花生达最大干物质量及最大生长率的时间;相较2018年,丰水的2019年施氮更有利于茎、叶干物质形成,但差异不显著。因此,在该干旱区可选择少施氮(40 kg·hm-2)的施肥方案,既不会因氮胁迫影响花生生长,还能减少农田和地下水污染,利于土地可持续发展。本研究可为风沙半干旱区氮肥减施、花生增产及保证粮食安全提供一定参考作用。

     

    外源调环酸钙对盐碱胁迫下大豆幼苗生长及生理特性的影响
    余明龙, 黄露, 郑殿峰, 冯乃杰, 牟保民, 刘美玲
    2022, 41(4):  683-692.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.022
    摘要 ( 18 )   PDF (3294KB) ( 23 )  
    为明确外源调环酸钙(Pro-Ca)缓解大豆幼苗盐碱胁迫的机理,以大豆‘合丰50’为试验材料,研究在110 mmol·L-1复合盐碱胁迫下,叶面喷施100 mg·L-1  Pro-Ca对大豆幼苗生长、光合特性、抗氧化代谢、AsA-GSH循环以及渗透调节的影响。结果表明:盐碱胁迫显著抑制大豆幼苗生长,降低了净光合速率(Pn)、叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖、蔗糖和淀粉含量;增加了过氧化氢酶(CAT)活性以及脯氨酸、活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和电解质渗漏率积累;与盐碱处理相比,喷施Pro-Ca能够改善大豆幼苗地上部和根系生长,提高叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量,维持较高的Pn,促进蔗糖、果糖和淀粉的积累;显著上调叶片6种抗氧化酶(SOD、POD、CAT、GR、MDHAR和DHAR)活性、2种非酶抗氧化剂(AsA和GSH)水平和脯氨酸含量;而电解质渗漏率、O2-·产生速率以及MDA和H2O2含量显著降低。综上所述,调环酸钙通过调节抗氧化酶活性和AsA-GSH循环系统、增加渗透溶质积累、降低ROS损伤来提高大豆幼苗对盐碱胁迫的耐性。
    马来西亚部分豆科植物的花粉形态及其研究意义
    张庆云, 戴璐, Foong Swee Yeok, Richard Chung Cheng Kong
    2022, 41(4):  693-702.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.029
    摘要 ( 14 )   PDF (2590KB) ( 13 )  
    豆科(Leguminosae)植物是东南亚热带雨林中重要的乔木成分之一,其花粉形态分类对于精确重建植物群落具有重要的古生态学意义。本研究使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对广布于马来西亚26种豆科植物花粉(隶属21属)进行了形态观察与描述。结果表明:花粉形态包括三孔、三孔合沟、三孔沟、九孔沟和多合体(16合)花粉等类型,其中,三孔沟型最为常见,占比65%;花粉形状以近球形居多,还有长球形和扁球形;花粉最大的为Albizzia(89.8 μm×98.7 μm),最小的为Ormosia bancana(18.1 μm×19.2 μm),花粉极轴长度在25~50 μm占比77%;外壁纹饰以网状为主(53.8%),另外也有瘤状和光滑类型;根据SEM观察结果和已发表的豆科花粉形态资料,通过三孔沟型花粉不同体积、纹饰、孔的形状等特征可以比较好地将豆科花粉鉴定到属一级水平;各亚科〔云实亚科(Caesalpinioideae)、含羞草亚科(Mimosoideae)、蝶形花亚科(Papilionoideae)〕花粉有明显的形态差异。通过对花粉类型的母体植物生长环境的归纳,讨论了其对于不同植被群落的指示意义,为利用花粉化石记录重建古植被、古环境及气候演化提供依据。
    中国旱区水循环变化特征及其对植被净初级生产力的影响  
    王琳, 卫伟
    2022, 41(4):  703-713.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.026
    摘要 ( 16 )   PDF (6394KB) ( 32 )  
    了解全球气候变化背景下旱区植被净初级生产力(NPP)的变化特征及对水循环变化的响应机制,对于旱区水资源优化配置和生态系统管理具有重要意义。本研究基于2003—2017年的水文、气候数据和CASA模型模拟的NPP数据,分析了中国旱区水循环变化特征及其对NPP的影响,并采用气候枢轴点方法量化了不同干旱梯度下NPP对水循环变化的响应系数和阈值。结果表明:中国旱区整体呈暖湿化趋势,降水、蒸散和土壤水年均增加2.94 mm·a-1、1.79 mm·a-1和0.0005 m3·m-3·a-1,水循环过程加速;中国旱区平均NPP为146.82 g C·m-2·a-1,年均增加0.93 g C·m-2·a-1;NPP增加区域主要分布在陕北、山西、内蒙东南部和新疆塔里木盆地边缘;降水、蒸散、土壤水与NPP显著正相关(相关系数分别为0.593、0.781和0.702,P<0.05),其中NPP对蒸散的响应最敏感;当降水、蒸散和土壤水分别达到349.05 mm、391.34 mm和0.081 m3·m-3阈值时,NPP将从低于平均值向高于平均值转变;不同干旱梯度下,半干旱区NPP对水循环变化的响应最敏感。研究结果有助于更好地理解水限制地区植物与水的相互作用关系,为旱区可持续发展和生态环境保护提供理论参考。
    甘肃河东地区植被物候及其对气候变化的响应
    姚荣鹏, 张勃, 张耀文, 王立兵
    2022, 41(4):  714-723.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.023
    摘要 ( 15 )   PDF (3596KB) ( 24 )  
    探究中纬度地区的植被物候及其对气候变化的响应,对理解生态系统对气候变化的响应以及预测区域生态系统的碳循环至关重要。本文基于2000—2018年MODIS EVI数据,利用非对称高斯函数(A-G)与动态阈值法提取森林与草地物候参数,结合气象数据探究河东地区植被物候与气候变化的响应关系。结果表明:森林与草地物候参数存在显著差异,两者生长季始期(start of growing season, SOS)的趋势均提前,生长季末期(end of growing season,EOS)的趋势分别提前和推迟,其中整体SOS呈提前趋势的面积占比61%,EOS呈推迟趋势的面积占比41%,生长季长度(length of growing season,LOS)呈延长趋势的面积占比53%;随着海拔和纬度的上升,植被SOS、EOS和LOS分别呈推迟、提前和缩短的趋势发展,但这种趋势正在减弱;季前气候对SOS和EOS存在不同程度、方向的影响,秋冬季高温推迟SOS,春季高温则提前SOS,春夏季降水增加提前EOS,秋季高温推迟EOS,且对于河东地区而言,最低气温影响更为显著;森林与草地之间对于气候变化的响应程度存在差异,森林SOS与最低气温的关系在3月由正相关转为负相关,草地SOS仅2月的关系为正相关,其他月份均为负相关,而降水仅在个别月份有明显的影响,森林(草地)的EOS与降水和最低气温均在9月(7月)由负相关转为正相关。
    基于稳定同位素技术的南海北部蓝圆鲹的营养生态位
    王开立, 龚玉艳, 陈作志, 许友伟, 孙铭帅, 蔡研聪, 李佳俊, 徐姗楠
    2022, 41(4):  724-731.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.021
    摘要 ( 16 )   PDF (3163KB) ( 10 )  
    蓝圆鲹(Decapterus maruadsi)是南海北部重要的经济鱼类之一。根据2019年9—10月在南海北部陆架区采集的样品,利用稳定同位素分析蓝圆鲹的营养生态位变化。结果表明:以长肋日月贝作为营养级计算的基线,蓝圆鲹营养级范围2.77~4.19,平均值为3.81;δ15N值范围7.29‰~12.10‰,平均值为10.83‰;δ13C值范围-19.32‰~-16.10‰,平均值为-17.94‰;δ15N与δ13C值呈正相关;δ15N和δ13C值随体长增大而升高,在约100 mm体长附近达到峰值,后趋于稳定并略有下降;C/N值随体长增大而降低,至约100 mm体长达到最低值,后略有升高;不同水深样品的C/N值无显著性差别(P>0.05);在对大体长样品(≥140 mm)分析发现,雌性蓝圆鲹的δ15N值显著高于雄性(P<0.05),但δ13C值和C/N值无显著差别(P>0.05)。
    河北衡水湖国家级自然保护区水鸟群落特征及其季节性变化
    郭子良, 张余广, 刘魏魏, 蔡乐涵, 张曼胤, 刘振杰, 郭华兵
    2022, 41(4):  732-740.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.008
    摘要 ( 8 )   PDF (1503KB) ( 31 )  
    2020年5月—2021年4月,对河北衡水湖国家级自然保护区进行了水鸟调查,共记录水鸟82种,隶属于7目14科。其中,鹬科、鹭科和鸭科鸟类共同组成了该区域水鸟群落的优势类群,涉禽种类多、种群规模小,游禽种类少、种群规模大。豆雁、苍鹭、灰翅浮鸥等为自然保护区内水鸟群落的优势种。不同月份水鸟群落的物种丰富度、种群数量、物种多样性指数差异较大,其最大值分别出现在3—4、1和5月。总体上,衡水湖自然保护区水鸟物种丰富度维持较高水平,迁徙期水鸟物种丰富度和Shannon多样性指数更高,越冬期水鸟种群数量更大,7月水鸟物种丰富度最低、Pielou均匀度指数最高。迁徙期的水鸟群落相似度普遍较高,春季迁徙期鸻鹬类种数占比高,秋季迁徙期和越冬期雁鸭类种数占比高、种群数量大。此外,本次调查共记录国家重点保护水鸟18种,集中出现在越冬期及早春和晚秋。
    贺兰山冲积扇荒漠草地地表甲虫种间关联和群落稳定性
    袁鹏, 王敏, 王源, 杨贵军
    2022, 41(4):  741-749.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.007
    摘要 ( 14 )   PDF (1758KB) ( 15 )  
    理解生物群落结构和种间关系,对研究群落演替以及群落稳定性具有重要意义。于2019年5—10月在贺兰山冲积扇荒漠草地采用陷阱法调查200 m×200 m空间尺度的地表甲虫群落组成,基于2×2联列表,采用方差比率法、χ2检验、联结系数、Spearman秩相关系数、贡献定律法和主成分分析,研究了贺兰山冲积扇荒漠草地小尺度空间地表甲虫的种间关联性以及群落稳定性。结果表明:6次共捕获地表甲虫2324只,隶属于11科36属52种,直角通缘步甲个体数量占总数量的44.28%,是贺兰山冲积扇荒漠草地地表甲虫群落调查期内的优势种,不同月份优势种存在差异。5月个体数和物种数为中等变异,7和8月物种数为中等变异,其他月个体数和物种数为强变异,9月个体数变异系数最大,10月物种数变异系数最大。方差比率和W检验显示,所有月份地表甲虫群落方差总体表现为显著正联结。χ2检验、种间关联性和Spearman秩相关分析表明,5—8月正负关联种对比大于1,9和10月正负关联种对比小于1。不同月份优势种与其他主要物种间关系基本一致。亲缘关系较近的物种间并未表现较多显著的负关联性。稳定性分析显示,所有月份地表甲虫群落均处于不稳定状态;主成分分析表明,地表甲虫群落组成随季节演替时序分明,表现了较强的恢复力。研究结果为冲积扇荒漠草地生境地表甲虫群落构建机制研究提供参考。
    基于生态安全格局的国土空间生态保护修复优先区确定——以河北省遵化市为例
    袁媛, 白中科, 师学义, 赵雪娇, 张嘉楠, 杨博宇
    2022, 41(4):  750-759.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.031
    摘要 ( 2 )   PDF (5067KB) ( 55 )  
    国土空间生态保护修复是落实生态文明建设的重大举措。准确识别优先修复地域,是有序推进生态保护修复工作的基本前提。本文以河北省遵化市为例,通过斑块连通性、生境质量分析和生态系统服务价值测算确定生态源地。利用电路理论判别生态廊道,构建市域生态安全格局,识别生态“夹点”、生态障碍点、生态断裂点等国土空间生态保护修复的优先区。结果表明:遵化市生态源地面积为113.16 km2,占研究区总面积的7.5%,以林地和草地为主,集中分布在市域南部;生态廊道共计56条,总面积208.85 km2。共识别16处生态“夹点”、26处障碍点、76处断裂点,区域生境连通性仍有较大的提升空间。基于已构建的生态安全格局,将遵化市分为生态保育区、生态改善区和生态提升区,提出不同分区下生态保护修复策略,以期为生态系统整体保护修复工作提供参考。
    浙江省沿海县域生态效率评价
    陈慧霖, 李加林, 田鹏, 王中义, 杨凯杰, 辛欣, 王彩依
    2022, 41(4):  760-768.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.015
    摘要 ( 14 )   PDF (2623KB) ( 19 )  
    基于浙江省沿海27个县域2005—2018年投入-产出面板数据,结合超效率SBM模型、投影寻踪模型对浙江沿海生态效率时空演化特征、投入-产出要素与生态效率的叠加特征进行研究,并提出优化浙江沿海县域生态效率的措施。结果表明:(1)沿海县域生态效率可划分为较平稳增长期、颠簸下降期两个阶段。(2)浙北沿海县域生态效率大于浙南沿海县域生态效率,浙北与浙南沿海县域生态效率具有不对等性与空间差异性。(3)沿海县域各等级生态效率具有相互转化的特征。高生态效率由“大聚集”向“小分散”演化;较低、低生态效率由“大分散”向“小聚集”演化,具有“弱者恒弱”的特征。(4)沿海县域资源投入与经济效益的高低变化具有同高同低的特征,环境污染状况与资源投入和经济效益具有反向性特征。(5)投入-产出要素与生态效率等级叠加类型具有多样性、复杂性,高投入、高经济效益的县域基本稳定,中投入县域近似圈层性分布于高投入外围,低投入县域主要集中于浙南沿海。
    关中地区生态系统服务价值变化及其与经济发展耦合关系
    朱相君, 薛亮
    2022, 41(4):  769-776.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.024
    摘要 ( 7 )   PDF (2491KB) ( 57 )  
    探究区域生态系统服务价值变化及其与经济发展的耦合关系,对实现区域生态与经济可持续发展具有重要意义。关中地区人类活动剧烈,生态与经济可持续发展仍是该区域研究的热点问题之一。本文以2000—2018年为研究时段,基于改进的当量因子定量研究关中地区生态系统服务价值,并采用熵值法构建指标体系探讨区域经济发展水平变化特征,在此基础上,利用耦合协调度模型分析关中地区生态与经济的耦合关系。结果表明:关中地区生态系统服务价值呈现明显上升趋势,各土地利用类型中林地生态系统服务价值所占比重最大且增速最快;经济发展水平呈现上升趋势,空间上呈现以西安市为中心、咸阳市为副中心的双核分异特征;生态与经济发展协调度整体趋于好转,大多数县区由基本不协调趋于低度协调状态,但与良好协调状态仍有差距。

     

    综合评述
    昼夜不对称变暖对陆地生态系统的影响
    朱军涛, 郑家禾
    2022, 41(4):  777-783.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.001
    摘要 ( 2 )   PDF (479KB) ( 10 )  
    昼夜不对称变暖指的是白天和夜间的增温幅度不同,夜间温度升高的比白天快,全球大部分地区存在昼夜不对称变暖的现象。以往关于气候变暖对生态系统影响的研究大多建立在全天对等增温的基础上,缺乏对白天和夜间增温不对称性影响的深入研究。一些研究表明,白天增温和夜间增温对生态系统的作用机制不同,进而产生不同的影响。本文梳理了近期的研究进展,综述了昼夜不对称变暖对植物物候、生态系统碳循环、生物群落以及植被生产力等方面的特异性影响及其机理机制,并引述了不对称变暖对高寒生态系统碳循环可能产生的影响。在总结研究基础上,提出未来关于不对称变暖的影响研究应重视一些生态学规律的普适性验证,例如夜间增温下“光合补偿作用”,关注高寒冻土区土壤的碳积累和释放过程,深入剖析生物多样性与生态系统生产力稳定性间的关系等,提升我们对全球气候变暖影响的理解和认知。

     

    森林生态系统水源涵养功能研究进展与展望
    刘效东, 张卫强, 冯英杰, 赵新宇, 甘先华, 周庆
    2022, 41(4):  784-791.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.013
    摘要 ( 13 )   PDF (528KB) ( 41 )  
    森林的水源涵养功能是森林生态系统服务功能的重要方面,一直受到社会广泛关注。经过半个多世纪的发展,我国在认知森林的水源涵养功能及其机制、开展水源涵养功能的价值评估、服务水源涵养林的建设与管理等方面取得了一定进展。然而,在森林生态系统水源涵养功能的内涵边界、过程机制等关键层面上尚未形成统一的认知,严重限制了该领域有关研究成果的实践应用。为此,本文在综述森林生态系统水源涵养功能研究现状的基础上,审视与解析森林水源涵养功能的概念内涵、形成过程与综合特征,并基于该领域研究进展提出未来应加强的研究方面,以期服务于森林生态系统服务功能评估以及生态公益林管理等。

    滨海盐沼净碳汇能力研究方法综述

    申霞, 王鹏, 王为攀, 王胜艳, 谢瑞, 王永平, 姬昌辉
    2022, 41(4):  792-803.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.009
    摘要 ( 15 )   PDF (679KB) ( 49 )  
    滨海盐沼较高的初级生产力以及缓慢的有机质降解速率使其具有显著的碳汇功能,对其净固碳能力开展定量化研究对于制定我国增汇减排政策、实现碳中和目标具有重要的技术支撑作用。目前,国内外有关湿地净碳汇量的观测手段、计算思路及预测方法众多,导致各种研究成果的可比性不高。从碳通量原位观测、碳收支过程测定、土壤碳储量变化、碳循环过程模拟等角度出发,对滨海盐沼净碳汇能力研究方法进行系统梳理,在总结各类方法优缺点、剖析已有研究存在问题的基础上,提出未来滨海盐沼净固碳能力确定的主要研究方向:基于湿地生态系统碳的生物地球化学循环机理,结合卫星遥感技术,构建碳源/汇过程模型,将碳通量观测及碳收支测量数据用于模型参数率定和校验,实现不同时空尺度盐沼生态系统碳收支模拟,是定量评估滨海盐沼净碳汇能力的发展趋势和有效途径。
    长江流域沉积物和土壤重金属分布规律研究进展
    姜宇, 郭庆军, 邓义楠
    2022, 41(4):  804-812.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.006
    摘要 ( 17 )   PDF (561KB) ( 11 )  
    长江流域是一个贯通串联起我国西部、中部、东部的辽阔地域。在全球变化的大背景下,该地区工业化、城市化进程不断加快,由此引发的重金属污染问题愈来愈被人们所重视。本文分析了目前长江流域沉积物和土壤重金属污染的现状,以及长江流域沉积物和土壤重金属整体分布规律、分布特征以及污染来源,讨论了重金属的迁移规律、存在形态以及全球变化可能会对长江流域重金属分布造成的影响。在此基础上,提出目前长江流域沉积物和土壤重金属研究的不足,并对未来需要开展的研究工作进行展望。
    技术与方法
    土壤细菌多样性空间预测方法对比
    徐爱爱, 刘杰, 王昌昆, 郭志英, 潘恺, 张芳芳, 潘贤章
    2022, 41(4):  813-821.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.003
    摘要 ( 16 )   PDF (2914KB) ( 9 )  
    为探索适合土壤微生物多样性的空间预测方法,本文以内蒙古中部赤峰市周边为研究区域,采集35个草地土壤样品,利用高通量测序技术,结合从相关网站获取的气候、植被和高程相关数据集,采用多元线性回归(MLR)、普通克里格(OK)、回归克里格(RK)和经验贝叶斯克里格回归预测(EBKR)4种方法,对土壤细菌多样性进行空间预测,并比较其预测精度。结果表明:干旱指数、年平均降水和净光合作用是解释土壤细菌多样性变化的最佳环境变量组合;4种方法预测的细菌多样性空间分布总体趋势相似,均表现为东南高西北低,但涉及回归的3种方法可以更好地反映细菌多样性的局部变异特征;MLR、OK、RK和EBKR的留一交叉验证决定系数(R2)分别为0.408、0.439、0.476和0.638,ME分别为-0.065、0.033、0.017和-0.009,RMSE分别为5.23、5.04、4.95和4.05,表明OK的预测精度稍高于MLR,而整合了辅助环境变量的RK和EBKR的预测精度得到进一步提升,且由于EBKR克服了RK用单一半方差函数概括所有位置数据空间结构的局限性,其预测精度最高。综上可知,结合辅助环境变量并同时考虑空间结构局部差异的地统计学方法在土壤微生物多样性空间预测中展现出较大潜力。
    基于改进层次分析法、CRITIC法与复合模糊物元VIKOR模型的河流健康评价
    李银久, 李秋华, 焦树林
    2022, 41(4):  822-832.  doi:DOI: 10.13292/j.1000-4890.202203.025
    摘要 ( 8 )   PDF (2565KB) ( 17 )  
    河流健康评价对河流水环境状况的诊断及农村地区的供水安全具有重要意义,其研究可为河流功能性治理与修复提供依据。构建河流健康评价体系,采用改进层次分析法、CRITIC法组合赋权,建立模糊物元VIKOR模型,对光洞河河流健康状态进行综合评估。结果表明:物理结构完整性、生物结构完整性、化学结构完整性的权重分别为0.25、0.30、0.45,水质指标是影响河流健康水平的主要因素;光洞河4个采样断面的健康水平具有明显的时空差异,枯水期闵家寨断面河流健康水平为病态,其余断面为亚健康,丰水期闵家寨、白马村断面河流健康水平显著提升,分别为中等、健康,其余断面变化相对较小;障碍度分析表明,枯水期河流污染物主要来源为土壤离子交换,丰水期水体污染物主要来源为农业生产活动,林地、草地对于污染物具有明显的阻碍作用,光洞河生态健康重要驱动力因素为Hg、As和Pd。