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    2023年 第42卷 第3期    刊出日期:2023-03-10
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    2023, 42(3):  0. 
    摘要 ( 22 )   PDF (13274KB) ( 24 )  
    研究报告
    海南中部山区天然林群落结构与多样性变化
    李晨笛, 杨小波, 李东海, 史建康, 赵俊福, 李龙, 陈琳, 张培春, 田璐嘉
    2023, 42(3):  513-523.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.013
    摘要 ( 48 )  
    为了解海南中部山区天然林群落结构与多样性变化规律,对五指山山地雨林原始林、尖峰岭低地雨林、吊罗山山地雨林、霸王岭云雾林次生林内建成的各1600 m2样地进行常年监测,基于2012—2020年监测数据,从群落结构、树木生长、树木死亡、物种多样性等方面分析群落近8年动态特征。结果表明:2012—2020年,(1)五指山山地雨林、尖峰岭低地雨林的径级结构与树高结构均呈倒“J”型,吊罗山山地雨林、霸王岭云雾林的径级结构呈倒“J”型,树高结构呈近“L”型;随着时间的推移,群落结构更加复杂。(2)小径级个体树高生长速率较快,随胸径增加树高生长速率降低,胸径生长速率升高;死亡个体数量随胸径的增加而减少,表现出小径级个体对阳光等资源的强烈竞争。(3)翻白叶(Pterospermum heterophyllum)、岭南山竹子(Garcinia oblongifolia)、四蕊三角瓣花(Prismatomeris tetrandra)、海南山矾(Symplocos hainanensis)种群变化率分别为-6.07%、+7.10%、+12.52%、+14.29%,种群变化率均大于5%,属于快速变动种群,表现出喜阳先锋种逐渐被耐阴演替过渡种取代。(4)五指山山地雨林α物种多样性的平均变化率为+1.48%,尖峰岭低地雨林为+1.59%,吊罗山山地雨林为+4.19%,霸王岭云雾林为+12.26%;进入和退出树种多为偶见种,是引起物种多样性变化的主要原因。对于海南中部山区受破坏的生态系统,通过有效的封山育林,群落演替均能得到较好的恢复,结构复杂性、物种多样性和群落稳定性得到有效提高。

    南盘江流域松栎混交林的分层多样性特征
    李杰, 李远发, 陆道调, 叶绍明, 田佳
    2023, 42(3):  524-533.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.010
    摘要 ( 28 )   PDF (1009KB) ( 62 )  
    亚热带天然林通常呈混交、复层和异龄的特征,也有少数林分在垂直方向上呈分层现象,但有关分层林分各层次上的多样性特征研究很少。分析垂直层次上的物种和结构多样性特征,有助于认知分层形成的原因及其在维系物种共存中的作用。本文采用11个传统的物种多样性指标和3个结构多样性指标分析中国西南地区南盘江流域松栎混交林的分层多样性。结果表明:(1)下木层的物种丰富度(R)、Shannon指数(H)、Simpson(D)、Brillouin指数(HB)和Fisher’s alpha多样性指数(α)均明显高于上木层(P<0.01)。整体上,下木层的多度(N)和4个均匀度指数\[Heip (Eh)、Pielou (EH)、Alatalo (Ea)、Sheldon (Es)\]亦大于上木层。层间物种Jaccard相似性为0.29~0.52;(2) 在下木层和上木层中,各有56.4%~60.1%、56.7%~58.9%的树木个体处于随机分布状态(W=0.50),19.1%~23.9%、17.3%~21%处于聚集分布状态(W=0.75, 1.00),19.6%~20.8%、21.5%~26.0%处于均匀分布状态(W=0.00, 0.25);(3)下木层的平均混交度(M=0.50~0.72)大于上木层(M=0.31~0.61)。每块样地下木层混交度随混交等级增加而增加,以强度和极强度混交状态 (M=0.75, 1.00)为主(44.4%~64.4%)。上木层整体则以低度混交(M=0.00, 0.25)为主(22.6%~64.5%);(4)各上下层的大小比数均值约为0.5,每个大小比数等级轴上的频率值接近20%。这些结果暗示,垂直分层决定了林分及各层次上的多样性特征,可能是物种共存和物理结构维持的重要机制,应在生物多样性保护和森林经营中予以重视。

    不同干扰方式下热带雨林土壤微生物群落自然恢复特征和构建机制
    于晶晶, 丛微, 丁易, 靳利晓, 张于光
    2023, 42(3):  534-543.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.007
    摘要 ( 46 )   PDF (3359KB) ( 114 )  
    为探明植被自然恢复过程中的森林土壤微生物群落恢复特征和构建机制,本研究利用Illumina高通量测序技术,选择热带雨林经刀耕火种、皆伐和择伐3种干扰方式后自然恢复40~60年的森林类型以及老龄林为对象,研究森林土壤微生物的群落结构及其相互关系,并利用Null模型定量分析确定性过程和随机性过程在微生物群落构建过程中的相对贡献。结果表明,刀耕火种干扰后,全氮、水解性氮和速效钾等土壤理化性质与老龄林无显著差异,但植物多样性仍显著低于老龄林(P<0.05);土壤细菌的多样性指数与老龄林无显著差异,而土壤真菌的丰富度指数显著低于老龄林(P<0.05)。皆伐和择伐干扰后全氮、有效磷和速效钾等大多数土壤理化性质以及植物多样性显著高于老龄林(P<0.05),但土壤微生物多样性无显著差异。3种不同干扰方式后的土壤微生物群落结构与老龄林存在显著差异(P<0.05)。分子生态网络分析表明,刀耕火种和皆伐降低了土壤微生物网络复杂性,且土壤细菌的网络结构(总节点数、总连接数和模块性)大于真菌;而择伐增加了土壤微生物网络复杂性。Null模型分析表明,不同干扰类型的土壤微生物群落随机性过程相对贡献(细菌为54.76%~66.58%,真菌为87.62%~93.57%)高于确定性过程(细菌为33.42%~45.24%,真菌为6.73%~12.38%)。刀耕火种干扰方式对土壤微生物多样性和群落结构的影响最大,经过较长时间的自然恢复,土壤微生物的多样性得到了较好的恢复,土壤细菌的恢复程度高于真菌,但土壤微生物的群落结构和相互关系仍然存在较大的差异。本研究探讨了不同干扰影响下的森林土壤微生物群落结构及其构建机制,对预测土壤微生物的生态系统功能及其对环境变化的响应具有重要意义。

    黄土高原退耕还林生态服务权衡协同分析——以安塞县为例
    于航, 金磊, 谭炳香, 戚曌, 沈明潭, 牟少华
    2023, 42(3):  544-551.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.015
    摘要 ( 45 )   PDF (1728KB) ( 84 )  
    黄土高原是我国水土流失和土地退化程度最为严重的区域之一,亦是退耕还林还草工程(以下简称:工程)的核心区。科学评估工程在黄土高原地区的实施成效及生态环境恢复效率可为区域生态系统管理提供决策支持。本文以陕西省延安市安塞县为例,采用InVEST模型评价工程对安塞县生态系统服务(土壤保持、洪水调节、碳储量、产水量)的影响,分析生态系统服务之间的权衡协同关系,模拟不同工程实施情景下安塞县的生态系统服务。2000—2015年,工程改变了安塞县的土地覆盖类型,与退耕还林相关的土地利用变化(耕地转为林地、灌木、草地等)面积为464.93 km2(占研究区面积15.8%),其中退耕还草所占比例最高(71.8%)。工程实施后,各项生态系统服务都有所变化,其中洪水调节功能提高了33.4%,碳储量提高了39.6%,土壤保持提高了5.3%,产水量减少了22.4%。退耕情景分析表明(保持退耕还林还草面积与比例不变):在陡坡和河岸农田优先退耕还林(草)将显著提高土壤保持功能,且其他生态系统服务保持不变或略有下降。在距离河岸带约100 m以及陡坡耕地优先实施工程会减弱生态系统服务之间的权衡效应。本研究为工程规划提供更加合理的实施方案,提高生态治理的效果。

    长期施肥对农牧交错带栗钙土土壤理化性质及生物学特性的影响
    高日平, 赵沛义, 刘小月, 张君, 李焕春, 黄洁, 景宇鹏, 段玉
    2023, 42(3):  552-560.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.019
    摘要 ( 32 )   PDF (2128KB) ( 65 )  
    探究干旱栗钙土土壤长期施肥的施肥效应,揭示不同施肥模式下土壤理化性质及微生物特性的演变特征,为内蒙古农牧交错地区农田合理培肥和科学评估施肥效果提供依据。依托内蒙古武川旱作试验站的长期轮作定位施肥试验(2004—2019年),分析了不同施肥处理对农牧交错带栗钙土耕层土壤理化性质和生物学特性的影响。结果表明:长期有机肥配施化肥和单施有机肥可显著降低土壤容重,增大土壤孔隙度,而不平衡施肥(如NP、NK、PK、N处理)和不施肥处理土壤容重有增加趋势;与不施肥处理相比,不同施肥方式土壤有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均有所提高,土壤养分均表现为有机肥配施化肥>有机肥施用>化肥平衡施用>化肥不平衡施用>不施肥;在土壤微生物方面,有机肥配施化肥土壤细菌数量显著提高108.36%~118.92%,真菌数量提高27.68%~50.46%,放线菌数量提高35.43%~40.25%;长期施用有机肥和平衡施用化肥能改善土壤结构,提高土壤养分和微生物数量,尤以有机肥与化肥两者配施联用效果最好。以合理氮、磷、钾多元素配比施用对农牧交错带干旱栗钙土土壤质量有明显改善,不平衡施肥土壤性状也有所改善,而长期不施肥土壤性状明显退化。

    近10年典型区红壤性水稻土有机碳库平均驻留时间变化特征
    王玺洋, 李晓晖, 辛在军, 何石福, 孙小艳, 李亮
    2023, 42(3):  561-568.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.032
    摘要 ( 25 )   PDF (1369KB) ( 32 )  
    弄清土壤有机碳库平均驻留时间的时空变化特征对采取有效措施增强农业生态系统碳“汇”尤为关键。本研究基于历史采样信息开展新一轮土壤样品采集,进行100 d土壤呼吸培养实验,借助三库一级动力学模型拟合获得土壤活性碳库(MRTa)和缓效性碳库平均驻留时间(MRTs),揭示了2009—2019年江西东乡红壤性水稻土表层土壤MRTa和MRTs的时空变化特征及其影响因子。结果表明,东乡2019年红壤性水稻土表层土壤MRTa与MRTs均值分别为26.5 d和14.1 a,与2009年相比,未发生显著性变化。整体上,东乡南部地区活性碳库和缓效性碳库更为稳定,且东乡地区红壤性水稻土MRTa与MRTs存在明显的时空分异,不同地理位置的MRTa与MRTs变化幅度分别达-1.3%~544.5%和-6.7%~1375.5%。这种时空变异,部分源于土壤活性碳和缓效性碳组分构成的空间分异。尽管存在较大空间变异,与南方其他稻作区相比,东乡地区红壤性水稻土有机碳库近10年变得更为稳定。

    水稻秸秆秋季湿耙还田对土壤酶活性和养分的影响
    宋鹏, 杨振中, 万祖梁, 王鑫彤, 张文忠, 王国骄
    2023, 42(3):  569-576.  doi:10.13292/j.1000-4890.202302.024
    摘要 ( 34 )   PDF (2105KB) ( 45 )  
    秸秆还田是维持和改善土壤质量的有效途径。为探究秸秆秋季湿耙还田对辽南稻区土壤酶活性、土壤养分含量和水稻产量的影响,在辽宁省盘锦市采用随机区组设计,设置秸秆不还田(S0)、秸秆全量还田(S1)和穗肥减量16 kg·hm-2(N1)、常规穗肥用量32 kg·hm-2(N2)两因素试验。结果表明:与秸秆不还田相比,秸秆秋季湿耙还田处理的土壤β葡萄糖苷酶、脲酶、FDA水解酶活性显著提高,蔗糖酶活性显著降低;碱性磷酸酶活性在分蘖期和抽穗期显著降低,成熟期较S0N2显著提高6.2%~13.5%;多酚氧化酶活性在分蘖期显著降低,抽穗期和成熟期较S0N2显著增加20.8%~26.7%和22.3%~28.7%。秸秆秋季湿耙还田显著提高水稻各生育时期土壤速效钾、有机碳和全氮含量,显著降低分蘖期和成熟期硝态氮含量以及分蘖期pH值,水稻分蘖期土壤铵态氮含量较S0N2显著提高42.2%~41.0%,硝态氮、速效磷、速效钾、有机碳含量S1N1和S1N2处理间均无显著差异。相关性分析表明,土壤多酚氧化酶活性与有机碳含量呈显著正相关,碱性磷酸酶活性与土壤速效磷含量呈显著正相关;土壤脲酶、FDA水解酶、β葡萄糖苷酶活性均与土壤速效钾和全氮含量呈显著正相关;土壤蔗糖酶活性与土壤铵态氮、硝态氮、速效钾、有机碳和全氮含量显著负相关。各处理间水稻产量均无显著差异。综上所述,秸秆秋季湿耙还田结合减量施用穗肥在稳定产量同时维持了土壤营养物质均衡,促进了土壤养分供应和转化,对辽南稻区秸秆处理有指导意义。

    再生稻种植对土壤肥力和有机碳化学结构的影响
    熊丽, 邵彩虹, 张文学, Marios Drosos, 周小华, 刘圣孝, 刘增兵, 孙刚, 王少先
    2023, 42(3):  577-583.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.028
    摘要 ( 30 )   PDF (842KB) ( 75 )  
    “双改单”背景下,再生稻种植对稳定全国粮食产量具有重要意义。为研究再生稻种植对土壤有机碳及其肥力水平的影响,选取了单季稻、双季稻、再生稻3种稻作模式,并分析了三者土壤化学性质和有机碳化学结构的差异。结果表明:与单季稻相比,再生稻种植显著降低了土壤pH值,但其与双季稻无明显差异;土壤主要养分的含量均呈双季稻田>再生稻田>单季稻田的趋势,相对应地,三者的土壤肥力指数分别为0.66、0.47、0.40,且其差异达到了显著水平。不同稻作模式显著影响了土壤有机碳的化学结构,再生稻田中土壤烷基碳的相对含量显著高于单季稻但低于双季稻,而其烷氧碳的相对含量却显著高于双季稻但低于单季稻。再生稻田土壤的烷基碳/烷氧碳比值较单季稻显著提高了23.81%,但较双季稻则显著降低了30.67%;且该比值与土壤有机碳含量(R2=0.95,P<0.001)和肥力指数(R2=0.96,P<0.001)呈显著正相关。综上,再生稻的土壤肥力水平高于单季稻,却显著低于同为两稻模式的双季稻,这与不同稻作模式下的肥料投入、淹水周期和作物养分吸收利用密切相关。

    牦牛排泄物输入对滇西北高寒泥炭沼泽湿地土壤氮转化的影响
    范峰华, 王雪, 张昆, 郑荣波, 郭雪莲
    2023, 42(3):  584-590.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.005
    摘要 ( 26 )   PDF (1217KB) ( 22 )  
    牦牛放牧对滇西北高寒湿地土壤环境产生严重影响,改变土壤氮的迁移转化过程,影响湿地生态系统初级生产。然而,关于牦牛排泄物输入对滇西北高寒泥炭沼泽湿地土壤氮转化过程的影响尚不清楚。本研究以滇西北高原典型泥炭沼泽湿地为对象,采用原位土芯室内控制实验方法,研究牦牛排泄物输入对泥炭沼泽湿地土壤氮转化的影响。结果表明,粪便和尿液输入初期促进土壤铵态氮(NH4+-N)积累,但整个培养期则表现为消耗NH4+-N,积累硝态氮(NO3--N),表明该过程以硝化作用为主。粪便和尿液输入提高土壤脲酶活性(P<0.05),降低反硝化酶活性(P<0.05)。粪便输入提高过氧化氢酶活性(P<0.05)和N乙酰氨基葡萄糖苷酶活性(P<0.05),尿液输入降低N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性(P<0.05)。粪便输入对土壤的矿化和硝化作用无显著性影响,尿液输入对土壤硝化作用影响显著。粪便输入抑制土壤反硝化作用,而尿液输入促进反硝化作用。牦牛排泄物输入通过影响泥炭沼泽湿地土壤理化性质和酶活性,改变土壤反硝化过程。

    闽江河口湿地土壤羟胺和亚硝态氮非生物过程N2O产生潜力及其影响因素
    漆梦婷, 罗柳, 王宛珍, 钱伟, 仝川, 李小飞
    2023, 42(3):  591-598.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.008
    摘要 ( 24 )   PDF (1583KB) ( 29 )  

    河口湿地氮转化的非生物过程可产生氧化亚氮(N2O)。羟胺(NH2OH)和亚硝态氮(NO2-)可通过非生物过程产生N2O,但其产生潜力及其影响因素不甚清楚。本研究以亚热带典型河口——闽江河口湿地为对象,通过不加氮(CK)、加NH2OH和NO2- 3种处理,研究其非生物过程N2O产生潜力及其影响因素。结果表明,不同处理N2O产生速率具有显著差异(P<0.05)。添加NH2OH、NO2-和不加氮土壤非生物过程N2O产生速率分别为16.88~307.99、-0.50~27.51和-1.20~2.97 ng·g-1·h-1。土壤添加NH2OH非生物过程产生N2O的贡献为20.74%~98.73%,而添加NO2-贡献为1.27%~79.26%。5种植被土壤在3种处理下非生物过程N2O平均产生速率差异显著(P<0.05)。NO2-非生物过程N2O平均产生速率为秋茄>互花米草>芦苇>海三棱藨草>短叶茳芏土壤,而NH2OH非生物过程N2O平均产生速率为海三棱藨草>互花米草>芦苇>短叶茳芏>秋茄土壤。土壤中羟胺具有较高的非生物产生N2O潜力,不同植被土壤NH2OH和NO2-非生物过程产生N2O存在明显的差异。土壤pH、NO2-、NO3-、Fe2+、Fe3+和C/N是影响NH2OH和NO2-非生物过程产生N2O的主要影响因素。


    适于冻融过程的砷镉复合污染土壤稳定化材料筛选
    王松, 王一, 施柳, 李晓军, 陈忠林, 侯伟, 巩宗强, 贾春云
    2023, 42(3):  599-606.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.004
    摘要 ( 32 )   PDF (1758KB) ( 36 )  
    冻融交替是影响北方地区污染土壤重金属稳定化修复效果的重要因素,但目前相关研究并不多见。本研究针对常见的19种重金属稳定化材料,通过模拟15周期冻融过程,探究冻融交替作用对不同材料修复土壤的理化性质及As、Cd稳定效果的影响。结果表明:(1)稳定化修复材料提高了复合污染土壤pH和电导率(EC),施加黏土矿物(SL)、调理剂(MCA、SA2)及生物炭(MBC、FBC1、FBC2)6种材料能够同步降低土壤有效态As和Cd的含量,分别降低15.0%~32.0%和14.0%~33.0%,其中MCA对土壤Cd和As的稳定效果最佳,生物炭MBC次之;(2)冻融交替显著影响稳定化修复效果,15周期冻融后,稳定化修复土壤pH值呈上升趋势,生物炭类材料(MBC、FBC1、FBC2)进一步降低了修复土壤中重金属的有效性,其中MBC对As、Cd稳定化效果分别提高14.2%和12.5%。总体上,芭蕉生物炭(MBC)适用于北方寒冷地区As、Cd复合污染土壤的稳定化修复。

    旱区排水沟植被空间分布格局与土壤因子的关系
    李山, 王倩, 樊倩雯, 仵苗, 张磊, 费良军, 薛人铭, 李岚
    2023, 42(3):  607-616.  doi:10.13292/j.1000-4890.202302.023
    摘要 ( 25 )   PDF (2113KB) ( 34 )  
    揭示旱区排水沟植被空间分布格局与土壤因子间的关系,可为旱区农田排水沟渠湿地的生态环境修复与生态灌区构建提供理论依据和技术指导。以陕西富平卤泊滩盐碱地的排水干沟和斗沟为例,采用野外调查、方差分析、相关性分析、典型相关分析和RDA分析方法,研究了排水沟边坡植被和土壤因子(含水率、电导率和pH)的时空分布特征以及植被和土壤因子间的相关关系。结果表明:(1)排水沟边坡植被分区明显(芦苇区、过渡区和共生区),干沟物种多样性高于斗沟、物种优势度低于斗沟;干沟和斗沟不同分区的植被Simpson优势度指数均随距排水沟距离的增大而减小,物种丰富度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数随着距排水沟距离的增大而增大;(2)3月土壤含水率(均值23.7%)最高,9月土壤电导率(均值576.97 μS·cm-1)和pH(均值8.95)最高,但不同时期间差异不显著;干沟芦苇区的土壤含水率、电导率和pH最大,斗沟芦苇区的土壤含水率最高、过渡区的土壤电导率和pH最大,且不同分区间差异显著;(3)决定旱区排水沟植被空间分布和物种丰富度的关键土壤因子是含水率与电导率。根据研究结果,本文提出了控制排水和铺设预制植被毯来调控旱区生态排水沟植被演替和植被构建的人工干预方法和措施,研究结果可为生态灌区建设提供科学依据。

    土壤含水量对樟子松幼苗非结构性碳水化合物及生长的影响
    王凯, 芦珊, 刘畅, 康宏樟, 吕林有, 焦向丽
    2023, 42(3):  617-625.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.011
    摘要 ( 39 )   PDF (3139KB) ( 36 )  
    为明确樟子松幼苗在不同土壤含水量下的生长适应策略,设置不同土壤含水量(80%、60%、40%和20%田间持水量(SFC))和持续时间(15、30、45和60 d),研究不同器官中可溶性糖、淀粉、非结构性碳水化合物及生物量的变化规律。结果表明:随着土壤含水量减少,樟子松幼苗株高和基径及一年生叶、细根和总生物量呈下降趋势。80% SFC条件下,可溶性糖含量在枝干中较高,在当年生叶和细根中较低;淀粉在枝干和粗根中较高。60%和40% SFC条件下,可溶性糖含量在叶片和细根中较高,淀粉含量分别在枝干和一年生叶中较高。20% SFC条件下,可溶性糖含量在当年生叶较高,在一年生叶较低;淀粉含量在细根中较高,在枝干和粗根中较低。因而,樟子松幼苗在80% SFC下具有更高的生长速率及抗逆性,在60%和40% SFC下具有更高的资源利用效率和较优的碳储存策略,在20% SFC下生长停滞。为促进科尔沁沙地樟子松林天然更新,土壤含水量应维持在7%以上。

    四种藜科植物不同器官主要营养元素化学计量特征比较
    苏宇航, 宋晓倩, 郑晶文, 张衷华, 唐中华
    2023, 42(3):  626-634.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.012
    摘要 ( 30 )   PDF (1050KB) ( 65 )  
    土壤营养匮乏是盐碱地植物生物量的主要限制因子之一,藜科植物是盐碱地的优势类群。为了明晰盐环境中不同藜科植物主要营养元素计量特征及其与矿质土壤环境间的关系差异,本研究以呼伦贝尔4种典型藜科植物——碱蓬(Suaeda glauca)、尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)、刺沙蓬(Salsola tragus)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)为对象,比较4种藜科植物生境土壤因子和不同器官7种元素计量特征。结果显示:(1)碱蓬种群土壤Na含量和土壤电导率显著高于其他3种藜科植物种群,刺沙蓬种群土壤N含量最低,雾冰藜种群土壤P含量最低。(2)叶片C/N依次为碱蓬种群>刺沙蓬种群>尖头叶藜种群>雾冰藜种群,尖头叶藜种群根C/P显著高于其他3种植物。雾冰藜种群、碱蓬种群和刺沙蓬种群叶N/P>16,除尖头叶藜种群外,3种植物种群根N/P<14。(3)雾冰藜种群具有显著高的叶、茎和根K含量,刺沙蓬种群具有显著高的叶、根Ca含量,碱蓬种群具有显著高的叶、茎和根Na含量,雾冰藜种群具有显著高的叶、根Mg含量。(4)刺沙蓬种群各器官具有显著高的N富集系数和Ca富集系数,雾冰藜种群各器官具有显著高的P富集系数和K富集系数,碱蓬种群各器官具有显著高的Na富集系数。结果表明,碱蓬具有最高的N利用效率,尖头叶藜根具有最高的P利用效率,碱蓬从土壤中吸收Na能力最强,雾冰藜从土壤中吸收P和K能力最强,刺沙蓬从土壤中吸收N和Ca能力最强。

    基于15N示踪的南汇边滩海三棱藨草氮素分配策略及修复建议
    何宁, 胡阳, 吴铭轩, 张伯伦, 张生乐, 武鹏玲, 汪茂秋, 王沁怡, 何培民, 方淑波
    2023, 42(3):  635-642. 
    摘要 ( 43 )   PDF (2959KB) ( 40 )  
    当前,海三棱藨草湿地生态修复相关的研究多集中于外在表观数据的统计并据此进行适宜模式的试验探究,而缺少高程差异下海三棱藨草内在物质调节机制的相关研究。本文通过15N标记实验,探究了海三棱藨草在生长季中期、末期不同高程区域植物新吸收15N地上、地下及种子球茎繁殖体中的N分配特征,并基于示踪结果提出了生态修复建议。结果表明:生长季中期,沿高程降低新吸收15N地上分配率增大,表明随高程降低,海三棱藨草倾向于向地上分配更多N素以适应环境胁迫;生长季末期,强干扰区海三棱藨草新吸收15N显著向地下部汇集,表明在潮汐水淹强烈的干扰区,海三棱藨草会分配更多N素到地下以保持来年定居的潜力;新吸收15N分配率球茎远大于种子,表明繁殖体N素分配以球茎为主,种子为辅。基于15N示踪结果,我们建议:通过斑块移栽进行生态修复时,应在相同干扰程度的区域进行斑块挖取并就近移栽;通过繁殖体进行生态修复时,应优先选择球茎来设计修复方案,同时构建种子库以备未来萌发的可能,而种子球茎应选取生长于环境较优的高程相对较高的区域。

    聚天门冬氨酸和壳聚糖复配剂对谷子光合特性、氮素利用率及产量的影响
    王琦, 许艳丽, 闫鹏, 董好胜, 张薇, 卢霖, 董志强
    2023, 42(3):  643-652.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.024
    摘要 ( 31 )   PDF (3537KB) ( 59 )  
    为探究全基施背景下聚天门冬氨酸和壳聚糖复配剂(polyaspartic acid-chitosan, PAC)对东北春谷光合特性、氮肥利用效率及产量的调控效应,本研究以“张杂谷13号”和“华优谷9号”为材料,于2020年和2021年在中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站开展裂区试验,以PAC为主区处理,不同氮肥施用量为副区处理,共设置0、75、112.5、150、225和337.5 kg·hm-2 6个氮肥水平。结果表明:相同施氮量下,与常规氮肥处理相比,PAC配施氮肥处理显著提高了2个谷子品种氮肥表观利用率,增大了叶面积指数和花后旗叶SPAD值,显著提高花期及灌浆中期旗叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,降低旗叶胞间CO2浓度,促进干物质积累,提高产量;张杂谷13号在2020年和2021年的产量增幅分别为11.24%~21.55%和8.65%~14.22%,华优谷9号两年的产量增幅分别为5.53%~15.75%和10.43%~16.17%;PAC有效缓解了全基施施肥方式造成的谷子生育后期脱氮早衰,减少了由于氮肥利用效率低下造成的氮素流失;PAC配合氮肥全基施可作为一项绿色、增产、增效的栽培技术应用于我国谷子生产。

    大气CO2浓度上升与增温对双季稻田溶解性有机碳变化特征的影响
    李敏, 贾羽旋, 孙娟, 王斌, 武雨欣, 王顺利, 石生伟
    2023, 42(3):  653-661. 
    摘要 ( 39 )   PDF (2767KB) ( 43 )  
    以大气CO2浓度上升和温度增加为主要特征的全球气候变化是影响全人类可持续发展的热点问题。本研究采用开顶式气室(open top chamber,OTC)系统模拟大气CO2浓度上升(EC处理,+100 ppm)和增温(ET处理,+1.5 ℃)的气候变化情景,对江汉平原双季稻主要生长期地表水和土壤孔隙水溶解性有机碳(DOC)浓度、芳香性指数、生物量和产量及相关因素进行观测。结果表明:与CK相比,EC处理显著增加早稻灌浆期土壤20 cm孔隙水DOC浓度,增幅为284.2%(P<0.05);EC处理显著降低早稻孕穗期和抽穗期的DOC芳香性指数,降幅分别为36.9%和31.6%(P<0.05)。EC处理显著降低早稻拔节期土壤20 cm DOC芳香性指数(-35.5%)(P<0.05)。与EC和ET处理相比,大气CO2浓度上升与增温的叠加处理(ETEC)显著增加稻田整个生长期土壤20 cm孔隙水DOC芳香性指数,增幅为23.6%~51.4%(P<0.05)。EC和ET处理均显著增加了双季稻的地上生物量和籽粒产量(P<0.05)。本研究为探索江汉平原双季稻对未来气候变化的响应以及稻田生态系统的碳循环关键过程提供科学参考依据。

    施硒形态对水稻不同叶位叶片吸收积累特征的影响
    施柳, 郑冬梅, 李晓军, 蔺昕, 孙静静, 曹丽霞
    2023, 42(3):  662-667.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.001
    摘要 ( 39 )   PDF (996KB) ( 34 )  
    为明确叶面施用的硒进入作物体内后的再分配特征,更好地服务于硒肥配方和喷施制度的优化,并筛选出适宜的叶施硒形态,本研究采用水培法探讨了叶面喷施4种形态硒对“稻花香2号”水稻苗期不同叶片、茎和根中硒吸收、积累特征的影响。结果表明:(1)叶施外源硒在水稻不同叶位叶片的分配规律为施硒叶(第4叶)硒含量最高,沿上位和下位叶逐步降低,且有机硒更倾向于向嫩叶运输;(2)叶施亚硒酸钠可使苗期水稻硒积累显著高于硒酸钠、亚硒酸锌和硒代蛋氨酸处理。相比对照,亚硒酸钠处理使水稻施硒叶硒含量上升131.4倍,达129.21 mg·kg-1,茎和根系中硒含量分别为对照的18.6倍和2.2倍。因此,苗期水稻施硒叶片中的硒向上位叶和下位叶均有转运,且大量积累在施硒叶下位第一叶,亚硒酸钠在目标水稻体内积累效果最好。

    14-羟芸·噻苯隆对盐胁迫下水稻光合特性、抗氧化系统及产量的影响
    黄露, 余明龙, 冯乃杰, 郑殿峰, 马国辉
    2023, 42(3):  668-676.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.029
    摘要 ( 42 )   PDF (2618KB) ( 47 )  
    为探讨不同生育时期喷施能百旺2.0(0.16% 14-羟芸·噻苯隆+聚谷氨酸)对盐胁迫下水稻生长及产量的缓解效应,以杂交稻湘两优900和常规稻黄华占为试材,研究连续喷施2次(分蘖期和抽穗期)或3次(分蘖期、抽穗期和灌浆期)能百旺对0.3%盐胁迫下水稻光合特性、抗氧化代谢、渗透调节和产量的影响。结果表明:盐胁迫抑制两品种水稻生长,显著降低净光合速率(Pn),使湘两优900和黄华占的产量分别降低33.7%和43.2%。叶面喷施能百旺可缓解盐胁迫对水稻生长的抑制,喷施2次显著增加湘两优900和黄华占的有效分蘖,喷施3次显著增加黄华占的株高、茎粗、总叶片数、剑叶长和倒二叶长;喷施2或3次能百旺均能显著提高两品种水稻叶片的Pn、气孔导度(Gs)和叶绿素含量,增强抗氧化酶(SOD、CAT、POD和APX)活性,上调非抗氧化剂(AsA和GSH)水平,促进脯氨酸积累,降低过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,湘两优900和黄华占的产量在喷施2次能百旺后分别止损20.0%和14.3%,在喷施3次能百旺后分别止损14.5%和28.6%。综上所述,叶面喷施能百旺通过增强光合活性、抗氧化系统和渗透调节潜力,减轻了盐胁迫对水稻的伤害,从而在一定程度上缓解了盐胁迫下的产量损失。

    粤港澳大湾区潮间带大型海藻多样性与生物量分布格局
    柳林青, 刘之威, 何泉, 杨宇峰, 邹定辉
    2023, 42(3):  677-684.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.023
    摘要 ( 47 )   PDF (1575KB) ( 83 )  
    为了解粤港澳大湾区潮间带大型海藻生物资源分布和生物多样性情况,于2020年9月—2021年8月,对大湾区8个位点潮间带大型海藻资源进行4个季节的调查,分析了潮间带大型海藻四季的生物多样性和群落结构变化。结果表明:大湾区共发现大型海藻3门53属91种,其中绿藻9属19种,红藻36属59种,褐藻8属13种;大型海藻种类特征为春季>冬季>夏季>秋季,季节分布极不均匀,温度性质以暖温带海藻为主;优势种群一共14种,季节性变化显著;大型海藻年平均生物量为2800.65 g·m-2,各季节生物量呈现春季(7914.89 g·m-2)>冬季(2266.44 g·m-2)>夏季(653.12 g·m-2)>秋季(368.13 g·m-2)的季节特征,垂直分布上呈现低潮带(7075.98 g·m-2)>中潮带(1112.60 g·m-2)>高潮带(213.37 g·m-2)的特征,每个季节不同位点之间的垂直分布存在不同的差异;多样性指数表现出显著的季节性差异。粤港澳大湾区大型海藻种类丰富,生物量巨大,种类和生物量呈现显著的季节特征,大型海藻空间分布上有显著的区域性特征。

    黄海南部和东海太平洋褶柔鱼适宜栖息地的季节变化及环境驱动因素
    杨林林, 姜亚洲, 张辉, 袁兴伟, 刘尊雷
    2023, 42(3):  685-693.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.027
    摘要 ( 38 )   PDF (2977KB) ( 49 )  
    为了解黄海南部和东海太平洋褶柔鱼(Todarodes pacificus)的适宜栖息地和环境特征,阐明适宜栖息地的季节变化及环境驱动因素,促进太平洋褶柔鱼资源的合理利用和科学管理,根据2018—2019年连续四季开展的渔业资源和生态环境定点调查数据,利用适宜性指数模型阐述了各季节太平洋褶柔鱼在黄海南部和东海适宜栖息地的时空变化,采用提升回归树模型分析了各环境因子对适宜栖息地的贡献率,结合适宜栖息地的季节变化推断了太平洋褶柔鱼的洄游路径。结果表明:太平洋褶柔鱼的最适表温为9.8~27.5 ℃,最适表盐为23.2~34.3,最适底温为8.9~20.2 ℃,最适底盐为31.6~34.7,最适水深为56~133 m,最适环境条件呈现一定的季节差异;不同季节最适栖息地的分布重心主要集中在东海中北部和黄海南部外侧,呈现南北循环过程;温度对各季节太平洋褶柔鱼适宜栖息地的贡献率最高,盐度其次,水深最低。研究表明,黄海南部和东海太平洋褶柔鱼的适宜栖息地随着季节变化发生明显转移,太平洋褶柔鱼在一年的生命周期内做南北向的索饵和产卵洄游,温度是适宜栖息地最主要的环境驱动因素。

    珠江口康氏侧带小公鱼鱼卵的空间分布特征
    田丰歌, 何薇, 黄彬彬, 娄全胜, 胡慧娜, 邓伟
    2023, 42(3):  694-701.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.018
    摘要 ( 33 )   PDF (1634KB) ( 99 )  
    根据2013年8月、2017年8月、2019年8月、2020年8月在珠江口海域的生态调查数据,分析了珠江口康氏侧带小公鱼(Stolephorus commersonnii)鱼卵的空间分布特征及其与水团的关系,并利用高斯模型研究了鱼卵分布对盐度的适应性。结果表明:根据对温、盐度数据的K-means聚类分析,将调查海域分为径流水、咸淡混合水和南海高盐水3种水团;康氏侧带小公鱼鱼卵在咸淡混合水和南海高盐水区域均有一定数量分布,而在径流水中基本无分布;曲线拟合结果显示,2020年8月调查的鱼卵丰度和海水表层盐度(sea surface salinity,SSS)的关系符合高斯模型,康氏侧带小公鱼鱼卵分布的SSS最适值为16.28,最适范围为11.76~20.80,耐受范围为7.24~25.32;康氏侧带小公鱼鱼卵主要分布在珠江口中部的内伶仃岛以南,青洲、桂山岛周边,以及大屿山岛附近水域;在珠江口北部,其分布范围随着径流水势力的消长而发生变化;在东南部30 m以深的陆架区,基本无康氏侧带小公鱼鱼卵分布。

    景观因素对秦岭羚牛集群的影响
    齐宏运, 龚明昊
    2023, 42(3):  702-707.  doi:10.13292/j.1000-4890.202302.019
    摘要 ( 28 )   PDF (672KB) ( 46 )  
    集群是有蹄类动物的社会行为和对环境变化的响应,是增加种群适合度的重要生存对策。有蹄动物集群机制的研究集中在食物资源和捕食者风险等因素,就栖息地景观特征对集群影响的研究开展较少。本研究以陕西桑园国家级自然保护区的秦岭羚牛(Budorcas taxicolor bedfordi)种群为对象,通过布设红外相机采集羚牛群的空间位置、年龄结构等信息并统计羚牛群个体数量,开展羚牛集群与坡度、海拔等地形因子之间的相关性分析,探讨影响羚牛集群机制的主要地形因子及其特征。结果表明:(1)坡度因子与集群大小显著相关(r=0.336,P=0.006),而羚牛集群大小与海拔、坡向因子之间均不相关。(2)坡度对7只及以下和7只以上的羚牛群的影响差异显著(P=0.015)。(3)7只及以下的羚牛群为以成体羚牛为主的混合群,雄性个体占比较高,喜选择坡度较小的环境(12.42°±0.21°),该区域物种间竞争大、植被组成相对丰富。7只以上的羚牛群为幼体比例较大的家群,雌性个体占比较高,喜选择坡度值较大的环境(22.02°±0.95°),所在区域种间竞争相对较小、植被组成相对简单。研究表明,坡度是影响秦岭羚牛集群规模、类型和结构的主要景观因子,不同规模集群所选择的空间环境和种间竞争压力也差异明显。

    凉山山系大熊猫局域种群栖息地连通性动态特征
    毛泽恩, 洪洋, 王玉君, 付励强, 罗欢, 黄耀华, 刘婷婷, 白文科, 张晋东, 周材权
    2023, 42(3):  708-715.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.016
    摘要 ( 42 )   PDF (1899KB) ( 56 )  
    栖息地丧失和破碎化是濒危物种的主要威胁,建立生态廊道可以有效减轻栖息地破碎化给野生动物带来的负面影响。为了解大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)局域种群栖息地连通性动态变化特征,本研究以凉山山系马边大风顶、美姑大风顶和麻咪泽3个毗邻自然保护区为对象,分析了从全国大熊猫第三次调查(3调,2000年)到第四次调查(4调,2010年)研究区域内大熊猫栖息地适宜性与连通性变化及其影响因素。结果显示:在研究区域内,从3调到4调高适宜栖息地面积增加73 km2,主要分布于马边大风顶保护区和美姑大风顶保护区内,而在两个保护区交界处大熊猫高适宜栖息地面积减少4 km2;从3调到4调研究区域内整体连通性呈下降趋势,下降区域主要集中分布于美姑大风顶保护区和马边大风顶保护区北部,面积为625 km2;而马边大风顶保护区南部和麻咪泽保护区内的连通性增加,面积为617 km2。利用最小成本路径方法模拟区域内大熊猫潜在廊道分布,3调潜在廊道总长度5130 km,4调为4003 km,3调到4调潜在廊道长度减少了1127 km。结合保护政策与周边社区经济发展特征分析大熊猫适宜栖息地分布和栖息地连通性的变化原因,发现,相关政策的实施(如“天然林保护工程”、“退耕还林”),有效保护了森林生态系统和大熊猫栖息地;但当地居民生计模式的调整(从依赖传统农业转向经济价值较高的畜牧业),增加了部分区域的人类活动,致使某些区域大熊猫栖息地的连通性受到了阻碍。因此,建议严格控制研究区域内的人类干扰以保证良好的大熊猫种群连通性,以利于大熊猫局域种群的稳定和壮大。

    1961—2020年中国不同区域0 cm地温时空变化特征
    张蕾, 郭安红, 曹云, 赵晓凤
    2023, 42(3):  716-724.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.022
    摘要 ( 42 )   PDF (2655KB) ( 58 )  
    地温是地气系统的一个重要参数,了解地温变化特征对加深认识气候变化和生态系统适应气候变化有重要意义。基于全国640个气象站1961—2020年逐日0 cm地温观测资料,本文采用线性趋势、突变性检验等方法分析了10个不同区域地温的时空变化特征,揭示了新的气候基准时段1991—2020年的地温特点。结果表明:1961—2020年,全国年、春、夏、秋、冬季平均0 cm地温增加速率分别达0.41、0.42、0.16、0.34、0.70 ℃·(10 a)-1,且1991—2020年的均值较1961—1990年增加了0.52~2.12 ℃;年和季节平均地温均呈从南往北减小的分布形式;1961—1990年内仅少部分地区地温呈明显增加趋势,1991—2020年大部地区呈明显增加趋势,且北方地区增加速率大于南方地区。不同区域年、春、夏、秋、冬季地温1991—2020年较1961—1990年的增幅分别达0.23~2.16、0.24~2.18、-0.21~1.69、0.18~1.52、0.20~4.35 ℃,其中东北、内蒙古和新疆最为明显,且冬季增幅大、夏季增幅小;不同区域地温在1961—1990年增加趋势不明显,但1991—2020年呈显著增加趋势,且以冬季增加速率最大,其次是春季、秋季、夏季;年和季节地温显著性差异的突变年份普遍在1991年之后。

    综合评述
    小型哺乳动物个性的生态适应、生理和遗传响应机制研究进展
    甘霖, 刘伟, 王德华
    2023, 42(3):  725-735. 
    摘要 ( 68 )   PDF (636KB) ( 82 )  
    近年来,大量的研究表明,动物的个性与其行为、生理、遗传以及生态适应有关。然而,动物的个性研究大多集中于非哺乳动物当中,而哺乳动物尤其是小型哺乳动物的研究尚未得到很好的开展。在此,我们回顾了动物个性概念的起源和研究方法的形成与确立,从生态适应角度归纳了动物个性在小型哺乳动物觅食、繁殖、扩散和集群生活以及生理和遗传响应等方面的研究进展;并概述了当前动物个性进化适应机制的“生活节奏综合征假说”和“状态-行为反馈假说”的研究现状;最后展望了小型哺乳动物个性研究未来的发展趋势。

    长江流域水环境碳循环研究进展
    王威, 郭庆军, 杜陈军, 邓义楠
    2023, 42(3):  736-747.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.002
    摘要 ( 50 )   PDF (1138KB) ( 85 )  
    碳循环是地球系统中最重要的物质循环之一,对全球气候变化和人类生存发展具有根本性的意义。河流中的碳物质常常反映了流域气候与环境的变化,是全球碳循环的关键组成部分。长江流域是我国最大的流域,广泛分布碳酸盐岩,具有巨大的生态系统固碳潜力。由于长江流域的自然环境变化的复杂性,我们对全球变化背景下长江流域水环境碳循环的认识还十分有限。本文对长江流域水环境碳物质的时空分布与来源以及流域岩石风化碳汇等资料进行了回顾和梳理,发现有机碳的来源和分布主要受人类活动的影响,而无机碳主要来源于长江流域岩石的化学风化,同时岩石风化具有巨大的碳汇潜力。在全球变化影响下,这些碳物质发生迁移转化,可能引发新的生态环境问题,这对预测未来的环境变化具有重要意义,也为长江流域碳循环研究提供了基础。

    技术与方法
    荒漠草原生态系统景观格局变化及其对气候的响应
    朱小华, 杨倩, 丁子筱, 李传荣, 唐伶俐, 陈宾宾
    2023, 42(3):  748-758.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.020
    摘要 ( 51 )   PDF (2890KB) ( 50 )  
    荒漠草原是荒漠与草原间的过渡带,生态系统非常脆弱,一旦被破坏,难以恢复。四子王旗荒漠草原作为内蒙古温带草原中最干旱的一个类型,其生态系统景观格局演变不仅关系到自身草原生态系统多样性,而且对邻近草原的生态功能恢复具有重要意义。本研究利用卫星遥感技术结合景观生态学理论和InVEST模型,评估了2003—2017年四子王旗生态系统景观格局和生境质量演变,并进一步选取草地生产力NPP作为关键生态系统参数,分析了四子王旗草原生态系统对气候因子的响应。结果表明:2003—2017年,四子王旗生态系统景观格局破碎化程度提升,优势斑块景观连接性进一步减弱,总体生境质量下降了约2%,表现出明显的区域差异;四子王旗NPP总体趋势是逐年降低,并呈现北少南多的空间分布特征;相较于气温,四子王旗草地NPP与累积降水的相关性更大,并且存在明显的滞后效应,滞后时间2.96个月。

    基于Google Earth Engine云平台的成渝城市群生态环境质量时空变化
    吴小波, 范晓雨, 刘晓敬, 肖林, 马启民, 贺宁, 郜思卓, 乔雨亭
    2023, 42(3):  759-768.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.009
    摘要 ( 75 )   PDF (4237KB) ( 112 )  
    高速城市化进程对地区生态环境产生胁迫影响,及时评估生态质量变化对城市生态管理和规划具有重要意义。遥感生态指数(RSEI)是一种客观、快速和简便的生态质量评价技术,已被广泛应用于生态学领域,但在进行大范围、长时间评估时往往面临云遮挡的问题。本文基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用其海量的MODIS遥感图像,采用中值合成法逐年计算了成渝城市群的绿度、湿度、干度和热度遥感指标,并利用主成分分析法构建RSEI,评价了该区近20年生态质量的时空变化。结果表明:(1)近20年成渝城市群RSEI呈缓慢上升趋势,于2012年后RSEI开始呈现稳定态势,川中丘陵区和成都平原的生态环境质量降低明显,而渝东北地区的生态环境质量改善明显;(2)成渝城市群生态环境变化存在明显的空间自相关,Moran’s I指数达0.825,RSEI能够较好地表征研究区的生态质量,且绿度和湿度与其呈正相关,热度和干度与其呈负相关,绿度是生态环境变化的主导因素;(3)基于GEE云计算的图像处理可以较好地改善因多云多雨导致的遥感数据缺失问题,同时能极大提高影像处理效率,扩展了RSEI在大范围、长时间序列生态评估中的应用。研究结果可以为快速城市化背景下生态保护和土地管理提供理论依据。