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7期    刊出日期:2022-07-10
    目录
    目录
    2022, 41(7):  0. 
    摘要 ( 36 )   PDF (450KB) ( 50 )  
    黄河流域生态保护与修复专栏
    不同修复年限对黄河三角洲湿地植物多样性和群落稳定性的影响
    张奇奇, 韩广轩, 路峰, 周英锋, 王晓杰, 李培广, 初小静, 贺文君, 于冬雪, 宋维民, 许景伟
    2022, 41(7):  1249-1257.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.034
    摘要 ( 59 )   PDF (2947KB) ( 135 )  
    生态修复是遏制滨海湿地退化的重要手段。修复年限对湿地土壤化学性质、植物群落特征具有重要影响。然而,目前关于滨海湿地生态修复效果及其潜在机制的长期监测相对较少。本研究以黄河三角洲不同修复年限(0、3、7、10、19年)湿地为对象,探究修复年限对土壤化学性质、植物物种多样性以及群落稳定性的影响。结果表明:随修复年限的增加,土壤电导率、速效磷和速效钾含量呈减小趋势,土壤速效氮含量呈增加趋势;植物群落Shannon指数、Pielou均匀度指数、物种丰富度指数随修复年限的增加呈增大趋势,土壤电导率是影响植物物种多样性的主控因子;随修复年限的增加植物群落稳定性指数也呈增大趋势,植物群落稳定性指数与电导率、速效磷含量、速效钾含量呈显著负相关,与速效氮含量呈显著正相关。因此,随修复年限的增加,土壤环境与植物群落结构不断改善,修复工程能够促进植物群落的正向演替并提高滨海湿地生态系统的稳定性。
    黄河三角洲湿地退化和恢复对柽柳土壤有机碳含量及红外碳组分的影响
    邵鹏帅, 韩红艳, 孙景宽
    2022, 41(7):  1258-1265.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.026
    摘要 ( 58 )   PDF (2335KB) ( 49 )  
    湿地生态系统在土壤有机碳(SOC)循环过程中起着至关重要的作用。大部分研究主要关注SOC含量的变化,然而SOC含量及其组分对湿地环境变化的响应尚需深入探究。本研究以黄河三角洲退化和恢复柽柳湿地为对象,结合中红外光谱技术,探讨湿地退化与恢复对0~100 cm的SOC含量及红外碳组分的影响,并阐释SOC含量与其组分之间的关系。相较于退化湿地,湿地恢复显著增加了SOC含量,特别是在上层土壤(0~40 cm),主要归因于恢复湿地高的土壤可利用水分和氮以及低的盐分促进了柽柳叶片光合CO2同化(低的叶片13C)和碳固定,进而导致SOC含量增加。湿地恢复显著影响了SOC组分,与退化湿地相比,恢复湿地土壤具有高的碳水化合物(1050 cm-1)和低的芳香族碳组分(1630 cm-1)相对含量。恢复湿地低的植物凋落物碳氮比和高的光合碳产物通过凋落物分解和根系分泌物向土壤中输入较多的小分子有机质,解释了恢复湿地土壤中高的碳水化合物与芳香族碳组分的比值。另外,SOC含量与碳水化合物呈显著正相关,与芳香族碳组分呈显著负相关,表明恢复湿地高的碳水化合物比例有利于SOC含量的提高。植物和土壤因子对SOC的调控及其对湿地变化的反馈,表明湿地恢复或保护等可持续湿地管理措施增加了地下SOC固定,对实现全球碳中和具有重要的意义。
    黄河三角洲水盐异质生境下芦苇水分利用来源的稳定同位素分析
    宋铁红, 葛敏佳, 杨锦媚, 张东, 栗云召, 刘京涛, 于君宝, 管博
    2022, 41(7):  1266-1275.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.025
    摘要 ( 41 )   PDF (2425KB) ( 31 )  
    为探究黄河改道对黄河口湿地植被水文利用来源的影响,本研究利用稳定同位素示踪技术,对生长季内黄河三角洲不同水盐生境(潮水区、新生区、故道区)的雨水、地表水、不同土层土壤水以及芦苇体内氢、氧同位素丰度进行了监测,并利用贝叶斯混合模型分析了不同生境芦苇的水分利用来源。结果表明:3种生境土壤的含盐量、水势存在显著性差异。含盐量大小为潮水区>故道区>新生区,故道区表层土壤(0~10 cm)含盐量显著高于下层土壤,其他生境不同土层间含盐量的差异不显著;水势大小为新生区>潮水区和故道区。对于芦苇的水分利用策略而言,不同生境的芦苇在不同季节的水分利用策略有所差异。雨季(7—9月),潮水区芦苇主要利用地下水(25%)、地表径流潮沟水(25%)以及0~20 cm层土壤水(23%),且利用比例相当;新生区芦苇主要利用地下水(26%)、黄河水(25%)以及表层土壤水(24%);故道区芦苇主要利用表层土壤水(50%)以及地下水(27%)。降雨增加引起土壤水及地表径流水量增加,土壤表层盐分被稀释,地下水位升高,芦苇易吸取。在旱季(5—6月),潮水区芦苇主要利用深层土壤水(50%以上);新生区芦苇对地下水(24%)、黄河水(23%)及各层土壤水的利用比例较为平均,故道区芦苇主要利用20~40 cm中层土壤水(86%),这与可用水源种类及土壤的保水能力有关。综上,在黄河改道形成的水盐异质性生境中,芦苇生长的水分利用策略有所差异,这也是芦苇适应多样化水盐环境的生理生态机制。

     

    黄河三角洲滨海湿地凋落物水溶性有机碳含量及质量
    王晶东, 陶宝先, 陈庆海, 马澍, 张保华, 陈永金, 王浩, 袁海燕
    2022, 41(7):  1276-1282.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.029
    摘要 ( 49 )   PDF (1408KB) ( 34 )  
    立枯是凋落物分解的重要阶段,也是湿地生态系统碳循环的重要组成部分。水溶性有机碳(DOC)是凋落物分解产物之一,对湿地生态系统碳循环起着至关重要的作用。目前研究多侧重叶凋落物在地表分解过程中DOC含量及质量变化,对立枯分解过程叶及非叶器官(如茎、鞘等)DOC含量及质量的研究鲜见报道。本研究以黄河三角洲典型植被——芦苇(Phragmites australis)为例,以凋落物地表分解为参照,研究不同器官(叶、茎、鞘)立枯凋落物DOC含量及质量的变化。结果表明:(1)立枯凋落物DOC含量高于或等于地表同类型凋落物,最高相当于地表凋落物的1.64倍。立枯凋落物DOC的E2/E3值高于地表凋落物,C∶C值低于地表凋落物;(2)叶凋落物DOC含量高于非叶器官,分别是茎、鞘凋落物DOC含量的1.28~2.49、1.02~1.57倍。叶凋落物DOC的SUVA254、C∶C值高于非叶器官,E2/E3值低于非叶器官。综上,从分解界面角度看,立枯凋落物DOC含量不低于地表,且其质量较高;从凋落物类型角度看,非叶器官凋落物DOC含量虽低于叶,但其质量高于叶。表明立枯及非叶器官DOC释放在芦苇凋落物分解过程中具有重要地位。因此,应注重立枯及非叶器官凋落物的分解研究,以期深入理解滨海湿地生态系统碳循环过程,对正确评价滨海湿地生态系统碳收支及其对全球气候变化的影响具有重要意义。
    黄河三角洲不同单倍型芦苇对稳定及波动水位的表型可塑性响应
    宋慧佳, 郭霄, 董乾, 刘海明, 郭卫华
    2022, 41(7):  1283-1289.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.032
    摘要 ( 40 )   PDF (968KB) ( 22 )  
    为了解黄河三角洲湿地优势物种芦苇在全球气候变化背景下对水位及其波动的响应,本研究以3种不同单倍型(单倍型O、单倍型P和单倍型M)的芦苇为研究对象,通过3个稳定水位(0、15和30 cm)和2种不同频率的波动水位(5天1次、15天1次)下的温室控制实验,研究了不同芦苇单倍型对稳定和波动水位的形态和生理性状的响应策略,探索不同单倍型芦苇之间的表型可塑性差异。结果表明:(1)高水位下(15、30 cm)芦苇的叶片生物量分别显著下降31.99%和33.54%(P<0.05),芦苇的总生物量、株高、基茎和分蘖数下降。(2)相比于稳定水位和低频率波动,高频率的水位波动显著降低芦苇叶生物量和分蘖数,对总生物量和表型性状都有负面影响,但低频率的水位波动对芦苇表型及生理性状并没有显著的影响。(3)不同单倍型芦苇之间均存在显著性差异(P<0.05),单倍型M的株高、生长率、基茎,光合速率,叶片氮磷等性状显著大于单倍型O和单倍型P,并且表型可塑性指数高于单倍型O和P。因此,未来水位升高及频繁淹水不利于芦苇湿地种群的生存和扩散,同时应警惕芦苇单倍型M的扩散。本研究可为湿地修复中植被的保护及入侵防护提供重要理论参考。
    冬季刈割对黄河三角洲芦苇群落多样性和功能性状可塑性的影响
    郝春岩, 张海波, 王安东, 石一鸣, 李可心, 王光美, 韩广轩
    2022, 41(7):  1290-1296.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.030
    摘要 ( 37 )   PDF (1486KB) ( 35 )  
    冬季刈割是常见的芦苇管理方式,但刈割对不同地区的群落结构和生长的影响各异。设置2种冬季刈割方式——刈割+移除凋落物(MN)、刈割+不移除凋落物(MY),探究冬季刈割对黄河三角洲芦苇群落多样性、芦苇群落性状、单株性状和功能性状可塑性的影响,以期为该区芦苇资源管理提供依据。结果表明:冬季刈割对芦苇群落多样性影响不显著,但导致株高、茎粗、叶长、叶宽、叶面积、单叶质量、总叶质量和总质量等单株性状显著降低。刈割处理下,芦苇呈现矮小化趋势,但密度有所提高而群体生物量未显著变化,说明群落性状的变化可能是个体性状与群体密度之间的权衡所致。MN处理下芦苇单株性状的可塑性指数高于MY处理,且密度、生物量均相对较低。兼顾火灾安全隐患消除和芦苇复壮的考虑,刈割后移除地上部是较好的管理方式。
    黄河故道安徽段浮游植物群落结构特征及其与环境因子关系
    赵秀侠, 卢文轩, 季索菲, 方婷, 杨坤, 高娜, 侯冠军
    2022, 41(7):  1297-1306.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.013
    摘要 ( 48 )   PDF (1832KB) ( 39 )  
    为明晰黄河故道水域生态完整性与生物多样性状况,于2018年对黄河故道安徽段浮游植物群落结构进行了调查。结果表明:共鉴定浮游植物7门46属94种,绿藻门种类最多,为20属51种,占总种类数的54.26%;其次为硅藻门,为11属17种,占总种数的18.09%;黄河故道浮游植物丰度为0.507×105~8.406×105 cell·L-1,平均为2.875×105 cell·L-1,浮游植物生物量为0.039~0.926 mg·L-1,平均为0.254 mg·L-1;蓝藻门与绿藻门是浮游植物丰度主体,绿藻门与甲藻门是生物量组成的主体;运用浮游植物多样性与均匀度指数评价黄河故道水质现状为β中污轻污染水平;单因素相似性分析和非度量多维尺度分析发现,不同季节样点间浮游植物群落结构差异达显著水平(r=0.625,P<0.05),季节分化明显;浮游植物群落结构与水环境因子的冗余分析结果显示,不同季节影响浮游植物群落组成及分布的环境因子不同,铵态氮、水温、水深、溶解氧是影响浮游植物群落组成的主要环境因素。研究结果可为黄河故道水资源保护与生态修复提供依据。
    黄河小浪底水库水沙调控与溶解性硝酸盐输出变化
    张东, 段慧真, 蒋浩, 郭文静, 葛文彪, 薛天, 李玉红, 陈昊, 高振朋, 黄兴宇, 麻冰涓
    2022, 41(7):  1307-1315.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.031
    摘要 ( 35 )   PDF (2183KB) ( 26 )  
    人为输入氮和磷通过河流体系输送到河流下游以及海洋,给河流以及滨海生态系统带来压力,但河流水沙调控过程带来的溶解性硝酸盐(NO3-)输出变化尚不清楚。本研究借助黄河小浪底水库水沙调控过程,通过对比分析水库下游300 km范围河水在泄水阶段和泄泥沙阶段水NO3-含量以及硝酸盐氮和氧同位素(δ15N-NO3和δ18O-NO3)组成,说明河水NO3-来源变化及其对水沙调控的响应。结果表明,2018年6月底泄清水阶段河水NO3-含量中间值为13.11 mg·L-1,均值为13.04±1.20 mg·L-1 (n=11),δ15N-NO3和δ18O-NO3中间值为1.8‰和8.8‰,均值分别为2.2‰±1.6‰ (n=11)和9.2‰±2.1‰ (n=11);2018年7月上旬泄泥沙阶段河水NO3-含量中间值为15.46 mg·L-1,均值为15.42±1.26 mg·L-1 (n=10),δ15N-NO3和δ18O-NO3中间值为1.3‰和9.4‰,均值分别为0.6‰±2.1‰ (n=10)和8.9‰±1.7‰ (n=9);单因素方差分析结果表明,泄水阶段和泄沙阶段NO3-含量以及δ15N-NO3组成均存在显著差异(P<0.05),但δ18O-NO3差异不明显(P>0.05);黄河干流河水NO3-主要来自于土壤NO3-和化肥NO3-,泄水阶段贡献比例为15.1%±11.2%和63.7%±10.8%,泄沙阶段贡献比例为11.2%±10.6%和70.4%±11.6%。泄泥沙阶段化肥NO3-对河水NO3-贡献比例增大,与泄沙阶段河道内农田淹没导致化肥NO3-释放有关。研究结果初步探究了黄河小浪底水库水沙调控过程对河水NO3-行为的影响机制,在泄泥沙阶段,河水流量增加导致化学肥料NO3-输出量增加,对黄河下游水体生态系统存在潜在影响。
    模拟降雨条件下典型草原坡面初始产流时间及产流产沙量
    陈泽勋, 刘廷玺, 王怡璇, 张俊怡, 段利民
    2022, 41(7):  1316-1323.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.028
    摘要 ( 35 )   PDF (1805KB) ( 14 )  
    典型草原坡面产流产沙方式独特,侵蚀过程复杂,量化影响该类坡面产流产沙变化因素的贡献,对揭示草原土壤侵蚀机理具有重要意义。本文设计3个降雨强度(30、60、90 mm·h-1)、3个坡度(4°、9°、14°)以及3种植被盖度(0、35%和66%)的27种组合,开展野外人工模拟降雨条件下典型草原坡面产流产沙试验,定量分析在不同降雨强度下,植被盖度和坡度对坡面初始产流时间及产流产沙总量的影响。结果表明:草地坡面产流、产沙总量与降雨强度和坡度均呈正相关,与植被盖度呈负相关,初始产流时间则与之相反。降雨强度、植被盖度、坡度对初始产流时间、产流总量和产沙总量影响显著(P<0.05),其中,降雨强度主要控制初始产流时间,贡献率在60%左右,植被盖度为影响产流总量的主要因素,贡献率在75%以上,产沙总量则与坡面坡度关系密切,贡献率值55%以上,基于雨强、坡度及植被盖度对典型草原坡面径流过程的影响,建立径流含沙量模型,径流含沙量模型可用三元指数函数方程来描述,决定系数为0.824,显著性水平<0.001,模拟精度较好。本研究可为典型草原坡面产流产沙总量的模拟和预测提供参考。
    近30年黄河三角洲吸附态氮污染量化分析
    陈默, 牟乃夏, 王有霄, 王赛, 刘高焕, 赵忠贺
    2022, 41(7):  1324-1333.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.033
    摘要 ( 27 )   PDF (2821KB) ( 35 )  
    为了解黄河三角洲非点源污染中吸附态氮的污染负荷,本研究以黄河三角洲为研究区,从1991—2020年每5年为一期,基于中国通用土壤侵蚀方程与污染负荷模型,结合降水、土地利用、土壤表层氮含量等数据,估算得到研究区各期的土壤侵蚀与吸附态氮污染负荷。结果表明:从1991—2020年,黄河三角洲的平均吸附态氮负荷模数从701.94 kg·km-2·a-1减少到361.51 kg·km-2·a-1,污染负荷整体呈现跌宕下降;1995年研究区内吸附态氮污染负荷计算结果大于0,即视为存在污染负荷的面积为1317.29 km2,占研究区总面积的45.1%,到2020年,存在污染负荷的面积降低至765.31 km2,占研究区的26.2%;降雨、耕地面积变化与吸附态氮污染负荷具有显著正相关关系,是污染负荷改变的重要驱动力,符合研究区内非点源污染高负荷所在区域的特征。
    黄河中下游滩区泥沙淤积对土壤化学计量比的影响
    陈志杰, 肖宇童, 董雄德, 王唯锦, 王建, 翟文芳, 田梦, 韩士杰
    2022, 41(7):  1334-1341.  doi:10.13292/j.1000-4890.202206.006
    摘要 ( 40 )   PDF (1181KB) ( 21 )  
    生态化学计量是生态系统元素循环的重要指标。然而,滩区洪水漫滩过程中的泥沙淤积差异对土壤理化性质和土壤化学计量特征的影响尚不明确。本研究在黄河中下游滩区选取季节性水淹区的3个不同位置的样地(与主河道距离由近及远分别为100、1000和1800 m),按0~10、10~20和20~30 cm三层采集土壤样品,每个样点3次重复,分析土壤有机碳(SOC)、全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量以及其他土壤性质。结果表明:SOC、TC、TN和TP含量的平均值分别为3.49±0.29、15.13±0.76、0.46±0.03和0.59±0.01 g·kg-1,C/N、C/P和N/P的平均值分别为37.14±2.40、25.38±1.17和0.78±0.06,表明研究区土壤属于严重的氮缺乏。另外,土壤C、N含量以及C/N、C/P和N/P均随着土壤深度的加深而显著降低(P<0.05),但土壤TP含量在深度上的变化较小。土壤C、N含量及C/N、C/P和N/P值均距河道距离越远而越高(P<0.05)。主成分分析结果表明,土壤C、N、P含量高低主要与土壤粒径组成相关,且离河道距离越远含量越高,而化学计量比则与TC、TN、TP含量相关。这些结果表明,黄河中下游滩区漫滩洪水在3个样地淤积程度不同,而距河道远近差异的位置引起的淤积程度是影响滩区土壤粒径组成的主要因素,进而影响滩区土壤养分含量,从而影响滩区植物的生长发育过程。黄河中下游滩区前沿植被的泥沙截留有助于促进远离河道区域的土壤发育和植被发展。
    黄河流域产业生态化时空格局及其影响因素
    逯承鹏, 刘志良, 刘祎平, 毛锦凰
    2022, 41(7):  1342-1350.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.027
    摘要 ( 30 )   PDF (1168KB) ( 44 )  
    产业生态化是生态文明建设与高质量发展的重要内容,科学认知产业生态化时空格局演变特征及其影响因素可为流域生态保护和高质量发展提供借鉴。本文从产业与生态两个系统维度构建产业生态化综合评价指标体系,采用熵值法、耦合协调模型、泰尔指数和Tobit回归模型对黄河流域9省区2005—2019年产业生态化水平进行定量测度,阐明其时空格局演化特征,并探究其影响因素。结果表明:(1)黄河流域9省区产业生态化水平总体呈上升趋势,空间分异特征显著,呈“东强西弱”的空间格局,具体表现为下游地区发展水平较高且增速较快,而上游地区尤其是青海省和甘肃省产业生态化进程较为落后,且差距不断扩大。(2)各省区产业系统与生态系统总体上由失调向协调方向发展,但速率有所减慢,耦合协调度仍有待提升。(3)各省区间产业生态化耦合协调度差异明显,但呈现不断减小的趋势,亟需建立以产业生态化和生态产业化为主体的生态经济体系,以促进流域生态保护和高质量发展。(4)经济发展与产业生态化水平呈显著的“U”型关系,清洁生产和市场化程度对产业生态化水平的提升起正向作用,末端治理和财政分权起负向作用,产业集聚效应尚不明显。
    多尺度生态系统服务权衡与协同关系——以延安市为例
    裴渊杰, 罗漫雅, 赵永华, 韩磊, 杨舒媛, 张磊
    2022, 41(7):  1351-1360.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.012
    摘要 ( 37 )   PDF (4268KB) ( 83 )  
    研究生态系统服务的权衡/协同关系,对指导生态系统管理和高效配置资源具有重要意义。基于土地利用、气象、土壤和归一化植被指数(NDVI)数据,分析了延安市2000、2010和2020年土壤保持、净初级生产力(NPP)、生境质量和产水量4种生态系统服务的时空变化,并对4种服务的热点区进行了识别,从全域、县域和流域3种尺度分析了生态系统服务之间的权衡/协同关系,并核算了不同地类的生态系统服务量。结果表明:2000—2020年延安市总体上土壤保持量增幅较大,固碳量先降后升,生境质量降幅较小,产水量先升后降,4种服务的空间格局基本保持不变;延安市非热点区、Ⅰ类热点区和IV类热点区面积明显减少,Ⅱ类热点区和Ⅲ类热点区面积明显增加;全域尺度下,延安市各生态系统服务之间主要表现为协同关系,县域尺度和流域尺度下各服务间关系与全域尺度差异明显。林地是延安市提供生态系统服务的主要地类,土地利用类型、土壤类型、气候和地形等因素共同作用导致生态系统服务权衡/协同关系产生尺度效应。
    基于Budyko理论和互补模型的浑河流域#br# 实际蒸散发时空变化特征及驱动力分析  
    蒋小满, 王国强, 薛宝林, 姚继平
    2022, 41(7):  1361-1368.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.035
    摘要 ( 44 )   PDF (1679KB) ( 49 )  
    为了弥补缺资料地区实际蒸散发模拟的不足,本研究以黄河流域内蒙古段典型植被恢复区——浑河流域为对象,建立基于Budyko理论与互补模型的耦合模型(BC2021),实现对缺少实测蒸散发资料地区1982—2020年实际蒸散发的模拟,并分析其时空变化特征与影响因子。结果表明:(1)建立的BC2021模型对浑河流域年际与年内不同时间尺度的实际蒸散发模拟具有良好的效果,其参数与降水呈显著正相关,与日照时数呈显著负相关;(2)浑河流域近40年平均实际蒸散发为413.24 mm,1982—1999年以0.44 mm·a-1的不显著下降,而自1999年大规模植树造林以来,该流域平均实际蒸散发则以2.53 mm·a-1的速率显著上升;年内实际蒸散发以春季变化最为显著,而年际变化呈现先下降后上升的趋势。此外,受地形、气候、植被覆盖的综合影响,浑河流域实际蒸散发呈现由西北部向东南部递增的地带性特征;(3)降水是影响浑河流域年际实际蒸散发变化的主要因素,而影响年内实际蒸散发变化的驱动因素存在一定差异,降水、NDVI与日照时数分别是影响夏季、秋季与冬季实际蒸散发变化的主要因素。研究结果为缺乏实测蒸散发资料地区实际蒸散发的长时间模拟提供了可靠的依据,且对于植被恢复显著的干旱半干旱区水资源合理利用与管理具有重要的科学价值。
    研究报告
    氮添加对蒙古栎叶片碳氮磷化学计量与非结构性碳水化合物的影响
    王睿照, 毛沂新, 云丽丽, 尤文忠, 张慧东
    2022, 41(7):  1369-1377.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.009
    摘要 ( 36 )   PDF (1792KB) ( 65 )  
    植物叶片碳氮磷化学计量和非结构性碳水化合物(NSCs)及其组分含量对于理解植物体的养分利用效率和生态策略具有重要作用。树木个体的生长发育状况和保护防御能力受资源可利用性的影响,与林分密度密切相关。林地施肥能够改变林分的养分状况,然而施肥对植物叶片化学计量和NSCs含量以及碳利用策略的影响仍不清楚。本研究选取3年氮添加的蒙古栎(Quercus mongolica)中龄林为对象,设置2种林分密度(D1: 1300株·hm-2和D2:1700株·hm-2)和3个氮添加水平\[0(CK)、100 g N·tree-1·a-1 (N1)和200 g N·tree-1·a-1 (N2)\],测定了叶片C、N、P和NSCs含量以及土壤养分含量的变化。结果表明:随着N添加水平增加,叶片N含量显著升高,C∶N降低。低密度林分(D1)随施N量增加叶片P含量缓慢升高,C∶P降低,N∶P先上升后下降;高密度林分(D2)随施N水平增加叶片P含量先降低后升高,C∶P和N∶P先上升后下降。N添加升高了D1林分叶片NSCs和可溶性糖(SS)含量,降低了淀粉(ST)含量,而D2林分叶片的NSCs、SS和ST含量均先上升后下降。叶片P含量与SS含量在D1林分具正相关关系,在D2林分具负相关关系。本研究表明,蒙古栎林生长受到林分密度和氮磷元素的多重限制,N添加加剧了高密度蒙古栎林分P限制,碳利用策略由生长转为防御保护。
    武夷山不同海拔青冈叶片功能性状差异
    邵静, 范强勇, 陈晓萍, 李锦隆, 胡丹丹, 王满堂, 钟全林, 程栋梁
    2022, 41(7):  1378-1384.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.011
    摘要 ( 49 )   PDF (607KB) ( 59 )  
    植物叶片功能性状反映了植物对环境的响应以及对资源的获取和利用策略。本研究以武夷山自然保护区青冈为对象,分析了青冈不同叶片功能性状在海拔上的差异。结果显示:(1)随着海拔的升高,叶片的氮含量(N)、磷含量(P)、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶质量(LM)均呈先上升后下降的变化趋势,在海拔1600 m处显著高于1400 m与1800 m;(2)海拔1400 m处的青冈叶片功能性状变异程度明显高于1600 m与1800 m,此外,除海拔1400 m叶面积与叶生物量变异系数高于25%外,各海拔其他功能性状指标(C、N、P含量、C/N、C/P、N/P、比叶面积)变异系数均在9%以下;(3)海拔1400 m与1800 m青冈采取的是资源保守策略,而海拔1600 m则采取资源获取策略。本研究结果表明,不同海拔青冈的叶片功能性状存在差异,且采取的资源获取与利用策略不同。
    流速对梅尼小环藻生长与光合活性的影响
    李波, 张羽珩, 邓睿, 朱宇轩, 宋高飞, 米武娟, 毕永红
    2022, 41(7):  1385-1390.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.014
    摘要 ( 29 )   PDF (1465KB) ( 30 )  
    为探究流速对硅藻生长增殖的影响,以南水北调中线干渠的常见硅藻优势种梅尼小环藻为对象,测定不同流速培养下该藻的比生长速率、营养摄取、光合色素、光系统II(PSII)活性以及碱性磷酸酶(APA)活性。结果表明:低流速(0.3 m·s-1)促进藻细胞的生长与营养摄取,提高光合色素含量、PSII活性以及APA活性;高流速(>0.5 m·s-1)抑制藻细胞的生长与营养盐摄取,降低光合色素含量、PSII活性以及APA活性,流速越高抑制效应越明显;与其他流速相比,1.0 m·s-1的流速对藻细胞生长的抑制效果极显著(P<0.01),光系统II活性最低,该流速可作为抑制硅藻细胞生长增殖的参考流速。本研究结果可为通过流速调控抑制中线干渠硅藻生长增殖提供依据。
    苏干湖盐沼湿地盐角草和海韭菜种群空间格局及其关联性
    柏旭倩, 赵成章, 张志伟, 康满萍, 李群
    2022, 41(7):  1391-1397.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.010
    摘要 ( 29 )   PDF (1104KB) ( 24 )  
    植物种群的空间格局及其关联性是其在群落中地位与生存能力的外在表现,反映了种群的生态调控能力及环境可塑性机制。在小苏干湖湿地,根据土壤含盐量大小选择轻度盐化区、中度盐化区和重度盐化区3个试验样地,应用点格局分析方法,研究了小尺度上盐角草(Salicornia europaea)和海韭菜(Triglochin  maritima)种群的分布格局及其空间关联性。结果表明:随土壤盐分增加,盐角草种群空间格局呈现出“随机分布—聚集、均匀分布—聚集分布”为主的转变;海韭菜种群由聚集分布为主转变为随机分布;二者空间关联性以负相关和不相关为主,种间关系由竞争转向无明确关系。苏干湖湿地土壤盐分的空间分布差异对植物种群的空间分布格局及其关联性影响显著,植物种群自身特性、种内种间关系以及环境条件等综合作用引起了湿地群落优势物种的更替。
    1961—2018年陕西葡萄连阴雨时空特征及对产量的影响
    杨晓娟, 刘园, 白薇, 胡伟, 姚宁, 房玉林, 刘晓迎, 刘布春
    2022, 41(7):  1398-1405.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.020
    摘要 ( 30 )   PDF (3928KB) ( 26 )  
    连阴雨是影响陕西葡萄产量和品质的主要因素,构建陕西葡萄连阴雨指标,摸清其时空分布特征以及对产量的影响,对葡萄防灾减灾具有重要意义。文章依据陕西1961—2018年气象数据以及1978—2018年葡萄产量数据,基于构建的陕西葡萄连阴雨指标,采用统计分析、Mann-Kendall(M-K)趋势检验、突变检测和双变量及多变量小波分析方法,分析陕西葡萄连阴雨时空特征及不同时间尺度葡萄连阴雨与气象产量关系。结果显示:1978—2018年,陕西葡萄单产从3166 kg·hm-2增加到15604 kg·hm-2,种植面积从600 hm2增加到46680 hm2,产量从0.19万t增加到72.84万t。2009、2011、2014和2015年是典型葡萄连阴雨灾害年。在空间上,葡萄连阴雨、轻度连阴雨和重度连阴雨的发生次数、累积时间和累积降雨量都呈现出由北向南增加的特征;在时间上,葡萄连阴雨和重度连阴雨的累积时间、累积降雨量和发生次数呈减少趋势,轻度连阴雨累积时间、累积降雨量和发生次数呈增加趋势。1978—2007年,葡萄气象产量以8~10 a为主要变化周期;2008年以后,以4~6 a为主要变化周期。葡萄气象产量与连阴雨显著相关。
    四川盆区油菜播期涝渍害时空特征及危险性
    郭翔, 赵金鹏, 王茹琳, 李旭毅
    2022, 41(7):  1406-1413.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.021
    摘要 ( 38 )   PDF (2118KB) ( 44 )  
    探究油菜播种期内的涝渍害时空变化特征及危险性,有利于增加油菜种植气候适应能力,从而为种植结构调整、农业政策制定、防灾减灾提供依据。基于四川盆区105个气象站点逐旬气象数据、油菜生育期观测数据、统计资料,利用显著性检验、地理信息技术,分析了1981—2020年4个年代际油菜播种期涝渍指数、轻/中度涝渍害发生频率、涝渍害危险性的时空变化特征。结果表明:1981—2020年,油菜播期涝渍害指数均值为0.12~0.56,且各年代际、各区域间差异明显。在各年代际,中度涝渍害发生频次均高于轻度涝渍害发生频次。危险性指数的平均值和最高值在1991—2000年均为最低水平,空间分布上盆南和盆周较高,盆西和盆东较低。研究结果与四川盆区气候变化趋势、气象灾害时空分布相吻合。在涝渍害较重且种植面积较大的区域,推广育苗移栽和耐湿品种,减轻涝渍害影响。
    综合评述
    中国垄作栽培模式的研究进展
    梁玉刚, 胡文彬, 刘烨, 李咏谊, 方宝华
    2022, 41(7):  1414-1422.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.024
    摘要 ( 20 )   PDF (1743KB) ( 16 )  
    垄作是我国重要的耕作方式之一,历史悠久,优势明显。垄作模式历经上千年的演变,形成了传统垄作栽培、垄作集雨增温保湿栽培、垄作梯式栽培和宽厢垄作栽培等4种主要模式。本文综述了垄作模式的发展历史、类型、特点及其应用,以及垄作模式下作物产量、生长特性、农田生态环境、水分利用和生物多样性等相关研究,并且从垄作研究的长期性与系统性、区域与品种适应性、农艺与农机结合、用地与养地、种植与养殖等方面进行了展望,以期充分挖掘垄作模式的生产潜力,为农业提质增效和可持续发展提供理论支撑。
    物种生境适宜性模型及验证的研究进展
    白君君, 侯鹏, 赵燕红, 徐海涛, 张兵
    2022, 41(7):  1423-1432.  doi:10.13292/j.1000-4890.202209.009
    摘要 ( 84 )   PDF (581KB) ( 191 )  
    物种生境适宜性模型是物种分布区域识别及其变化分析的重要手段,为生物多样性保护提供着科学依据。由于研究对象和区域的不同,开展物种生境适宜性评价时所采用的模型会有所不同,其适用性和有效性也需要进一步验证评估,模型的预测效果是需要关注的问题。本文系统梳理了生境适宜性模型研究及其应用的国内外文献资料,将生境适宜性模型概括为三大类:机理模型、统计模型、生态位模型,基于应用案例讨论了不同生境适宜性模型建立的基础、代表性方法、优点和不足。针对物种生境适宜性模型的评估和验证的研究进展,重点围绕物种分布样本数据的获取、环境变量的选择两个方面进行了分析。最后,展望了不同尺度下研究区域的物种生境适宜性模型的选择问题、不同研究对象的生活习性对模型环境变量选择的影响以及未来物种生境适宜性模型发展方向等。
    技术与方法
    基于高光谱植被指数的冬小麦估产模型
    肖璐洁, 杨武德, 冯美臣, 孙慧, 王超
    2022, 41(7):  1433-1440.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.019
    摘要 ( 51 )   PDF (1943KB) ( 102 )  
    粮食遥感估产是农情遥感业务中重要的组成部分。及时准确进行粮食产量早期预测预报,对于国家相关部门制定粮食供需政策、进行粮食安全宏观调控和粮食贸易决策具有重要意义。本研究以不同水分处理试验为基础,利用ASD FieldSpec 3野外光谱仪测定冬小麦关键生育时期冠层光谱反射率,计算29种高光谱植被指数,筛选出与产量相关性较高的植被指数,分别建立基于单植被指数与多植被指数组合的冬小麦估产模型。结果表明:利用冬小麦孕穗期和抽穗期光谱反射率计算植被指数,预测冬小麦产量最为可靠有效;对于单植被指数,以抽穗期DVI-3所建估产模型精度最高(R2=0.59,RMSE=977.60 kg·hm-2);基于多植被指数组合所构建的冬小麦产量预测模型明显优于单植被指数,有效提高了产量预测精度,以抽穗期VIs所建产量预测模型预测效果最好(R2=0.69, RMSE=889.55 kg·hm-2)。本研究结果可为黄土高原旱区冬小麦高光谱遥感估产提供科学依据。
    基于RAPD技术分析盐胁迫对大豆幼苗根系DNA的损伤  
    陈素玉, 赵强, 于高波, 任春元, 张玉先
    2022, 41(7):  1441-1447.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.023
    摘要 ( 37 )   PDF (1268KB) ( 30 )  
    盐胁迫是自然界中影响作物生长和产量形成的非生物胁迫因素之一。盐胁迫能够诱导作物产生DNA损伤,从而对作物产生细胞毒性和遗传毒害。本研究选取12对随机引物,使用随机扩增多态基因(RAPD)技术,分析0~150 mmol·L-1 NaCl处理5天对大豆幼苗根系造成的DNA损伤情况。结果表明:与对照组相比,NaCl处理能够显著减少大豆幼苗的根长、根鲜重、根干重、幼苗鲜重和幼苗干重。同时,对大豆幼苗根系造成显著的DNA损伤,并且损伤的程度随NaCl浓度的升高而加重。不同浓度NaCl胁迫下,12个随机引物共扩增出RAPD多态性片段数量为72~89个。其中,使用随机引物2和9扩增出的RAPD多态性片段条带清晰,且数量大于10个,可作为利用RAPD方法分析盐(NaCl)胁迫造成大豆DNA损伤的合适引物。
    基于根系生物量的宁夏滴灌玉米临界氮稀释曲线构建
    兰宇, 姬丽, 贾彪, 魏雪, 翟勇全, 运彬媛, 马健祯
    2022, 41(7):  1448-1456.  doi:10.13292/j.1000-4890.202207.018
    摘要 ( 23 )   PDF (2193KB) ( 15 )  
    为了探究利用玉米根系指标精准施氮的问题,借助于作物临界氮浓度模型思路,调查玉米根系生物量与植株氮浓度动态变化规律,明确宁夏引黄灌区滴灌玉米最佳施氮量。本研究开展6个不同施氮水平试验,采用统计分析与建模方法,建立基于根系生物量的滴灌玉米临界氮浓度模型,并计算根系氮素营养指数,分析不同处理下滴灌玉米产量效益。结果表明:滴灌玉米根系生物量、根氮累积量以及产量受施氮水平的影响差异明显;随着玉米生育进程的推进,各处理根系生物量呈逐渐上升趋势,根系氮浓度则呈下降趋势;整合前2年数据,构建基于根系干物质滴灌玉米临界氮浓度稀释曲线为Nc=1.97W-0.59R2=0.92;第3年数据验证结果R2为0.91,RMSE和n-RMSE分别为0.15 g·kg-1和7.49%,模型精度相对较高;通过氮营养指数NNI计算和产量效益分析,判断出宁夏引黄灌区滴灌玉米最佳施氮量推荐范围为270~311 kg·hm-2。此结果可为宁夏水肥一体化条件下玉米精准施氮提供理论指导。