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    2023年 第42卷 第5期    刊出日期:2023-05-10
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    2023, 42(5):  0. 
    摘要 ( 27 )   PDF (12931KB) ( 61 )  
    研究报告
    不同高寒生态系统甲烷通量时空差异及影响因素的量化
    管崇帆, 何方杰, 韩辉邦, 张蓝霄, 李雅婧, 郑京生, 张劲松, 孙守家
    2023, 42(5):  1025-1034.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.001
    摘要 ( 29 )   PDF (2693KB) ( 64 )  
    使用便携式温室气体分析仪对位于玉树藏族自治州和玛多县的高寒沼泽、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠生态系统的CH4通量进行原位观测,同时分析生物量、微生物、营养元素、土壤水分和温度等因子,旨在明确不同生态系统CH4通量时空差异及其主要影响因素。结果表明:在生长季节高寒沼泽和高寒草甸是CH4源,8月通量达到最大值,高寒草原和高寒荒漠是CH4的汇,8月达到最小值,4种生态系统之间的CH4通量差异显著(P<0.05);高寒沼泽的mcrA基因丰度最大,高寒草甸次之,而pmoA丰度则是高寒草甸最大高寒沼泽次之,高寒荒漠的mcrA和pmoA基因丰度均最小,4种生态系统之间差异显著(P<0.05);Pearson相关分析显示,生长季节高寒沼泽和高寒草甸的CH4通量与土壤温度和mcrA显著正相关(P<0.05),高寒草原和高寒荒漠的CH4通量与土壤温度和与pmoA显著负相关(P<0.05),不同生态系统之间CH4通量则与土壤水分、有机碳、总氮、生物量、mcrA和pmoA显著相关(P<0.05);路径分析显示,土壤有机碳、mcrA和pmoA丰度直接对CH4排放产生显著影响,土壤温度和水分则是通过影响土壤微生物菌群丰度间接影响CH4排放;在所有的关键影响因子中,mrcA丰度对CH4通量的相对贡献率最高,达到30.53%,其次是有机碳和生物量。总之,高寒生态系统间CH4通量差异是由于微生物、有机碳、生物量等因素的不同造成的,高寒地区的CH4排放模拟估算时需考虑不同生态系统CH4排放的异质性。

    西藏高寒草原苔藓植物群丛特征及其与生态因子的关系
    田悦, 刘艳
    2023, 42(5):  1035-1042.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.006
    摘要 ( 49 )   PDF (1056KB) ( 93 )  
    苔藓植物独特的形态结构和生理特征,使其能够生长在极端干旱和寒冷的严酷环境中,苔藓植物是青藏高原高寒草地的植被组成成分之一,发挥着重要的生态作用。为探讨高寒草原苔藓植物的群丛特征,明确影响苔藓植物群丛分布的主要生态因子,本研究在西藏高寒草原区域共设置40个样地,通过样方调查,采集、记录苔藓植物,基于物种和样地生态因子数据,应用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法对苔藓植物群丛进行数量分类与排序。共记录9科18属36种藓类植物。在科的水平,以丛藓科为主;在属的水平,以对齿藓属(Didymodon)和真藓属(Bryum)为主。优势种分别是短叶对齿藓(Didymodon tectorus)、细叶石灰藓(Barbula gracilenta)、北地对齿藓(Didymodon fallax)和密歇根对齿藓(Didymodon michiganensis)。生活型以丛集型为主,占83.33%。双向指示种分析将苔藓植物群丛分成8个类型,分别是垂蒴真藓(Bryum uliginosum)群丛、北地对齿藓+金黄银藓(Anomobryum auratum)群丛、短叶对齿藓+北地对齿藓群丛、短叶对齿藓+灰土对齿藓(Didymodon tophaceus)+北地对齿藓群丛、密歇根对齿藓+短叶对齿藓+细叶石灰藓群丛、细叶石灰藓+灰土对齿藓群丛、尖叶对齿藓(Didymodon constrictus)+长尖对齿藓(Didymodon ditrichoides)+溪边对齿藓(Didymodon rivicola)群丛和短柄对叶藓(Distichium brevisetum)群丛。群丛间的部分样地在CCA排序图上出现重叠,表明群丛具有连续性及植被与环境关系的复杂性。CCA分析结果表明,年均降水量、土壤pH、粉粒含量、NDVI、海拔、年均风速和年均温度是影响西藏高寒草原苔藓植物群丛分布的生态因子。

    关帝山云杉次生林冠层结构对天然更新的影响
    张志, 张梦弢, 申欢欢, 张煜苑
    2023, 42(5):  1043-1048.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.019
    摘要 ( 28 )   PDF (869KB) ( 80 )  
    冠层结构和林下光环境对天然更新苗的分布和生长具有重要的作用。本研究以关帝山云杉次生林天然更新苗为对象,利用单因素方差分析和泊松相关性检验,分析冠层结构对天然更新苗的影响。结果表明:在林冠开度(CO)为19.5%~24.5%、林下散射光指数为4~5时天然更新株数最多;最适的CO、林下直射光和林下总光照表现为幼苗大于幼树,而最适叶面积指数则幼苗小于幼树;冠层结构及林下光照对于幼苗的生长相关性不显著。幼苗和幼树对于林下光环境有着不同的适应区间,不同密度的更新苗样地间叶面积指数和林下光照存在显著差异,研究结果为理解该地区林分天然更新提供科学依据。

    海拔和林分密度对热带雨林林下植物多样性的影响
    姜祖扬, 覃业辉, 刘季, 文志, 郑华, 欧阳志云
    2023, 42(5):  1049-1055.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.023
    摘要 ( 34 )   PDF (1563KB) ( 108 )  
    海拔和林分密度是影响生物多样性的重要因子,但目前对热带雨林中海拔和林分密度复合影响林下植物多样性的效应及路径研究仍不足。本研究在海南热带雨林中基于海拔和林分密度设置了32个样地,调查了各样地植物特征,分析了海拔和林分密度对林下植物多样性(物种丰富度、Shannon多样性指数、Simpson优势度指数和物种均匀度)的影响,探索了两者直接或间接通过林分上层植物多样性和环境因子(郁闭度、凋落物、土壤C/N、土壤N/P和土壤pH)的影响路径。结果表明:海拔升高对林下物种丰富度、Simpson优势度和均匀度影响不大,但显著降低林下Shannon多样性,其主要通过改变林分上层Shannon多样性和郁闭度发挥间接调节效应;与之相比,林分密度增加显著降低林下物种丰富度,其既可通过增加郁闭度和土壤N/P产生间接影响,还可产生直接负效应。本研究证实了热带雨林中海拔和林分密度变化对林下植物多样性影响的不同,明确了郁闭度是两者复合调控林下植物多样性的重要因子,加深了林下植物多样性形成机制的认识。

    北京常见灌木燃烧特性及抗火性评价
    宋林姝, 王峥, 刘燕, 高健洲, 李秉玲
    2023, 42(5):  1056-1063.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.033
    摘要 ( 33 )   PDF (932KB) ( 29 )  
    研究园林群落中下层灌木的抗火性可以科学指导城市园林植物的配置,并有助于绿地防火功能的提升、建设与管理。本研究通过测定10种北京常用园林灌木在冬春防火季的燃烧性能与水分含量,对四维燃烧性进行了研究;采用主成分分析与基于熵权法的综合评价相结合的方法,结合其冠层结构的调查分析,对这10种灌木单体植株冠层在假定的热辐射条件下的抗火性进行了综合评价。结果表明:10种灌木冠层抗火性与小枝抗火性排序极显著相关,两者秩相关系数为0.867,都体现了四维燃烧性中的剧烈性;四维燃烧性中点燃性-抗火性与消耗性-抗火性排序极显著相关,两者秩相关系数为-0.794;综合评价10种灌木植株冠层的抗火能力从高到低排序为:平枝栒子(Cotoneaster horizontalis)>紫丁香(Syringa oblata)>金银忍冬(Lonicera maackii)>锦带花(Weigela florida)>棣棠(Kerria japonica)>木槿(Hibiscus syriacus)>连翘(Forsythia suspensa)>紫薇(Lagerstroemia indica)>猬实(Kolkwitzia amabilis)>迎春花(Jasminum nudiflorum)。综上,在绿地的防火建设与管理过程中,以上10种灌木优选平枝栒子和紫丁香,紫薇抗火性相对较差且容易被点燃,则需要投入更多关注。

    南京外秦淮河河岸带草本花卉群落分类与排序
    李雨晗, 丁彦芬, 张畅为, 张强
    2023, 42(5):  1064-1073.  doi:10.13292/j.1000-4890.202304.030
    摘要 ( 28 )   PDF (1846KB) ( 108 )  
    探索南京外秦淮河河岸带草本花卉群落类型及其分布情况,确定影响草本花卉及群落分布的主要环境因子,为秦淮河生态恢复及河流生态廊道的构建提供科学依据。基于对外秦淮河草本植物群落的实际调查数据,采用平均聚合聚类(UPGMA)进行聚类分析,运用α多样性指数分析不同类型群落的多样性特征,运用除趋势对应分析(DCA)对样点分布进行分析,利用典范对应分析(CCA)对物种和样点进行排序,研究外秦淮河河岸带草本花卉群落组成与分布及其与环境因子的关系。结果表明:(1)利用UPGMA将外秦淮河河岸带调查的草本花卉划分为4种不同类型的群落,与样点DCA排序结果较为一致;(2)群落Ⅳ、群落Ⅲ和群落Ⅱ的物种丰富度指数、Simpson指数、Shannon指数、Pielou均匀度指数表现较好,而群落Ⅰ最差;(3)通过CCA排序可知,第一排序轴与枯落物厚度相关性最强,第二排序轴与坡度显著相关;(4)外秦淮河草本花卉分布与群落分布均受环境因子影响。

    千家寨野生型茶树与栽培型茶树叶片解剖结构及生理特性
    侯孟月, 王菲, 陈铭, 程小毛, 罗雯, 黄晓霞
    2023, 42(5):  1074-1082.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.011
    摘要 ( 27 )   PDF (3153KB) ( 81 )  
    以云南省镇沅县千家寨野生型古茶树(大理茶种)、栽培型古茶树(阿萨姆种)和栽培型台地茶(阿萨姆种)为研究材料,对叶片的解剖结构、生理特性和营养元素含量及其计量比进行测定。结果表明:野生古茶树叶片厚度、叶肉厚度、表皮厚度、角质层厚度、海绵组织厚度以及光合色素含量、抗氧化酶活性和碳含量等指标的值较大;而栽培型古茶树叶片的氮、磷元素含量较高,与野生型古茶树相比,叶片厚度、叶肉厚度等指标无显著差异,且两种古茶树叶片解剖学指标和营养元素含量具有较大的可塑性和变异性;栽培型台地茶叶片水分状况和光合产物的运输能力较强,具体表现为栅栏组织厚度、主脉厚度和主脉突起度等指标相对较大;野生型和栽培型古茶树具有较强的环境适应能力,且叶片、叶肉以及海绵组织都较厚,推测二者叶片内含物更丰富,更有利于成品茶条索的完整度和耐泡度的提升,适合制作优质普洱茶;栽培型台地茶叶片薄且生长快,更有助于高产、旺产,适宜制作中高档或大宗茶类。研究结果可为解析古茶树和台地茶的成茶品质差异及野生古茶树的保护提供科学依据。

    外源植物激素对小白菜硒、镉富集及生理特性的影响
    陈锦平, 黄太庆, 邢颖, 曾成城, 廖青, 潘丽萍, 梁潘霞, 刘永贤
    2023, 42(5):  1083-1089.  doi:10.13292/j.1000-4890.202304.029
    摘要 ( 30 )   PDF (1186KB) ( 56 )  
    增强作物对土壤硒的富集能力对于提高土壤硒的利用效率,优化富硒作物的生产具有重要意义。采用盆栽方法,设置对照组(CK)、50 μmol·L-1茉莉酸(JA50)、100 μmol·L-1茉莉酸(JA100)、50 μmol·L-1水杨酸(SA50)、100 μmol·L-1水杨酸(SA100)等处理组,分析不同处理小白菜硒含量、镉含量、生物量、叶绿素荧光参数、丙二醛含量和抗氧化酶活性的变化,探究外源植物激素在增强小白菜硒富集能力上的应用潜力。结果表明:与CK相比,激素处理组小白菜地上部硒含量提高54.7%~229.1%,根部硒含量提高175.0%~276.8%,同时茉莉酸处理组地上部硒含量和硒积累量显著高于水杨酸处理组;与CK相比,植物激素处理显著降低小白菜地上部镉含量26.3%~63.2%、镉积累量38.5%~72.1%,且茉莉酸处理组地上部镉含量和镉积累量明显低于水杨酸处理组;此外,激素处理组的Fv′/Fm′、ΦPSⅡqP均显著下降,NPQ均显著升高,PSⅡ活性受到明显抑制;激素处理显著提高小白菜叶片MDA含量,引起严重的脂质过氧化;综上,叶面喷施50和100 μmol·L-1两种浓度的茉莉酸或水杨酸均能有效增强小白菜对土壤硒的富集能力,同时降低镉在地上部的积累,且茉莉酸的改善作用优于水杨酸。

    深翻-旋耕轮耕与有机肥配施对农田黑土团聚体内酶活性的影响
    何婉莹, 谷思玉, 谷邵臣, 车延静, 王紫颖, 袁望博, 杨佳宇
    2023, 42(5):  1090-1098.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.031
    摘要 ( 25 )   PDF (1518KB) ( 32 )  
    东北黑土区耕作方式单一、化肥施用偏重,导致耕层结构变差、犁底层加厚上移、土壤养分有效性下降。研究深翻旋耕轮耕模式对松嫩平原南部农田黑土区土壤结构和酶活性改善的效果,以期为区域耕作施肥等管理技术的创新提供理论依据。试验基于农田黑土全量秸秆还田条件,设置连年旋耕、深翻旋耕轮耕2个耕作处理和化肥、化肥+有机肥2个培肥处理,分析0~20 cm土层中2~5、1~2、0.5~1、0.25~0.5和<0.25 mm等各级团聚体特征及其过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。结果表明:轮耕的两个培肥处理土壤团聚体以2~5 mm粒级为主,其含量显著高于其他粒级团聚体,占总质量比的26.8%~31.3%;且轮耕处理的2~5、1~2、0.5~1 mm粒级团聚体比例显著高于连年旋耕处理,而其他粒级结果相反;过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均呈现深翻旋耕轮耕处理整体较高于连年旋耕处理,有机肥的施用对土壤大粒级团聚体酶活性具有积极促进作用;过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性随着粒级的增大而增强,脲酶和蔗糖酶活性以2~5 mm粒级团聚体最高;酸性磷酸酶活性随着粒级的减小而增强,<0.25 mm粒级团聚体为最高;深翻-旋耕轮耕处理土壤团聚体过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性贡献率显著高于连年旋耕处理;综上,在东北黑土区,深翻-旋耕轮耕处理配施有机肥有利于0~20 cm土层土壤大团聚体的凝聚与形成,并对各级团聚体酶活性具有显著的影响。

    石漠化地区根瘤菌的分离鉴定及盆栽抗旱效应
    何亚婷, 姚丽, 刘子畅, 杨自云, 王金华
    2023, 42(5):  1099-1106.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.002
    摘要 ( 34 )   PDF (1401KB) ( 41 )  
    从云南文山峰丛洼地型石漠化地区白刺花(Sopnora riciisolia)、木蓝(Indigofera tinttorial)和三叶草(Trofolium repens)的根瘤中分离到3株细菌,编号为SWFU-B1、SWFU-B2和SWFU-B3,经形态特征、生理生化指标以及16S rDNA序列测定,3株细菌与豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum)、安徽根瘤菌(Rhizobium anhuiense)和栖稻根瘤菌(Rhizobium oryzihabitans)的相似性分别是100%、99.93%和99.78%。采用盆栽实验,将3株根瘤菌接种在不同干旱胁迫(正常水分、轻度干旱和中度干旱)下的蚕豆植株上,设置未接种(T0)、接种SWFU-B1(T1)、接种SWFU-B2(T2)和接种SWFU-B3(T3)4种接种处理,研究其对蚕豆株高、茎粗、根瘤数目、叶面积、抗氧化酶活性、渗透调节物质和丙二醛含量的影响。结果表明:随着干旱程度加重,蚕豆植株生长减缓,根瘤数量呈显著下降趋势;在同一水分条件下,与未接种相比,接种组蚕豆生长指标结果较好,接种根瘤菌对蚕豆有显著的促生长效应,其中T2组蚕豆生长状况最佳,中度干旱下T2的蚕豆株高较T0组提高68.10%,根瘤数量较T0组高23.53%;在同一干旱胁迫下,接种组蚕豆植株中的抗氧化酶活性、渗透调节物质含量均高于未接种组,其中T1组蚕豆SOD活性达到123.44 U·g-1·min-1,较T0高50.83%;脯氨酸含量为20.54 μg·g-1,较T0高72.32%,说明接种根瘤菌可以提高蚕豆的抗旱性;在同一干旱胁迫下,接种根瘤菌的蚕豆丙二醛含量显著低于未接种蚕豆,中度干旱时T1组蚕豆丙二醛含量较T0低33.33%,说明接种根瘤菌使蚕豆植株细胞膜受干旱损伤程度降低;试验组蚕豆抗旱能力表现为T1>T2>T3,接种菌株SWFU-B1的蚕豆抗旱性能最好。综上,在干旱胁迫下,接种根瘤菌能显著促进蚕豆生长,提高蚕豆的抗旱性,为石漠化地区植被恢复提供修复模式参考及优质菌株。

    沿城市化梯度带土壤重金属潜在生态风险
    娜珠盼·斯德克江, 麦麦提吐尔逊·艾则孜, 李新国, 杨秀云
    2023, 42(5):  1107-1114.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.004
    摘要 ( 26 )   PDF (1607KB) ( 22 )  
    为研究城市化对城市土壤环境的影响,从新疆乌鲁木齐市“城郊乡”梯度带采集77个表层土壤样品,测定其中As、Cd、Ni、Pb、Hg、Cu、Zn、V和Co等9种微量元素含量,利用潜在生态风险指数和生态风险预警指数,对比分析沿城市化梯度带土壤重金属污染风险。结果表明:研究区表层土壤中Hg元素在城区、郊区和乡村土壤中的平均含量均超出乌鲁木齐市土壤背景值,As元素在城区和郊区土壤中的平均含量超出背景值,Zn和Pb元素在城区土壤中的平均含量超出土壤背景值,其余元素在梯度带各土壤中的平均含量均低于相应背景值,所有重金属元素在城区土壤中的含量比乡村土壤中的含量高;梯度带上Hg元素呈现极强生态风险态势,其他8种元素呈现轻微生态风险态势;从生态风险预警指数来看,Hg元素在梯度带呈现重警、中警和重警态势,As元素在城区和郊区呈现预警态势,Zn元素在城区土壤中呈现预警态势,其余元素均呈现无警态势。整体上,研究区表层土壤中重金属元素含量及其潜在生态风险沿城市化梯度带呈现较明显的减少趋势。研究区梯度带表层土壤中Hg元素是最主要的生态风险因子,其潜在生态风险值得重视。

    不同有机质对砷在针铁矿上吸附过程的影响
    孙美玲, 冶育芳, 赵志西, 马晓燕, 谢青青
    2023, 42(5):  1115-1122.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.008
    摘要 ( 35 )   PDF (1687KB) ( 36 )  
    砷被列为环境中最重要的毒物,有机质对砷环境地球化学行为的影响日益受到关注。本研究针对有机质不同活性官能团对砷吸附的影响,用批实验方法探究砷与不同有机质共存时砷在针铁矿上的吸附等温线及吸附动力学,并通过Zeta电位及红外光谱探究不同有机质对砷吸附的影响。结果表明:加入羧甲基纤维素、单宁酸、对苯醌和十二烷基苯磺酸均抑制了针铁矿上砷的吸附,且砷的吸附符合Freundlich吸附等温模型;当加入4种有机质时,砷在针铁矿表面吸附符合准二级吸附动力学模型;随着pH的变化,含有不同官能团的有机质对砷吸附速率的影响不同;单宁酸、十二烷基苯磺酸、羧甲基纤维素和对苯醌体系砷吸附速率常数分别为0.37、0.03、0.02和0.01 mg·g-1·h-1;因此,单宁酸能够显著提高砷的吸附速率,对苯醌可以有效降低砷的吸附速率,这可能是由于它们的官能团与砷之间的作用方式不同所导致的;Zeta电位结果表明,砷、单宁酸和针铁矿之间能够形成三元络合物,红外光谱测定结果也证明了三元络合物的形成。

    新疆克孜勒河浮游生物群落特征及其与环境因子关系
    赵贺, 赵年桦, 李丽, 强壮, 魏杰, 聂竹兰, 沈建忠
    2023, 42(5):  1123-1131.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.014
    摘要 ( 39 )   PDF (2286KB) ( 54 )  
    为探明克孜勒河浮游生物群落结构及生态环境现状,于2020年5月(丰水期)和9月(枯水期)对克孜勒河上、中、下游的水体理化指标和浮游生物进行采样分析,结果表明:浮游植物有4门28种,主要为硅藻门和绿藻门,分别占总种类数的71.43%和14.29%;浮游动物3类14种,其中轮虫有7种,原生动物4种,桡足类3种;克孜勒河丰水期优势生物有水绵(Spirogyra communis)、表壳虫(Arcella sp.)和懒轮虫(Rotaria tardigrada);枯水期优势生物主要为水绵(Spirogyra communis)、长圆舟形藻(Navicula oblonga)、扁圆舟形藻(Navicula simplex)、胡梨壳虫(Nebela barbata)和表壳虫(Arcella sp.),浮游生物群落结构趋于简单化;枯水期浮游植物和浮游动物平均密度和平均生物量均高于丰水期;克孜勒河浮游生物Shannon多样性指数在丰水期为1.83,属于中等污染;在枯水期为2.27,属于轻度污染;冗余分析显示,pH、透明度和氨氮是影响克孜勒河浮游植物群落结构的重要环境因子,pH、总磷和总氮是影响浮游动物群落结构的主要环境因子。本研究可为克孜勒河水资源保护提供基础数据。

    河湖交汇区底栖动物群落特征及生态健康评价——以南四湖为例
    郝梓然, 于丽华, 孔范龙, 张倩, 李凡一, 于政达
    2023, 42(5):  1132-1141.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.003
    摘要 ( 36 )   PDF (2149KB) ( 66 )  
    为探究河湖交汇区大型底栖无脊椎动物群落特征以及生态系统的健康状况,2020年9月和2021年4月以南四湖流域14条入湖河流的河湖交汇区为研究区域,开展水质、沉积物质量与底栖动物群落调查,共采集到底栖动物55种,隶属6纲15目39科。非度量多维尺度分析表明,春季各样点底栖动物群落相似性比秋季底栖动物群落相似性高,不同季节新薛河(S7)、蟠龙河(S9)和北沙河(S11)3个样点分别具有较高的相似性。冗余分析表明,水体中的总磷、CODCr和沉积物中的总碳是影响底栖动物群落的重要环境因子。生物耐污敏感性指数(BMWP)与水质特征相似,对南四湖流域河湖交汇区健康状况的评估具有较强的应用性。结果表明,南四湖流域主要河湖交汇区健康状况总体处在轻微-中度污染水平。本研究可为河湖交汇区生态恢复提供依据。

    荧光聚苯乙烯微球对蝌蚪应激水平和免疫功能的影响
    刁迎珠, 裴鑫怡, 王萍, 史爽, 李文慧, 彭秀娟, 李冉, 伍亮, 鲍传和, 张志强
    2023, 42(5):  1142-1149.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.015
    摘要 ( 30 )   PDF (533KB) ( 54 )  
    为探究纳米塑料对黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculatus)37期蝌蚪健康状态的影响,将其暴露于50 nm粒径低、中和高浓度荧光聚苯乙烯微球溶液(fluorescent polystyrene microsphere solution, FPM-S)7 d(7 d时),之后分别移至清水中饲养7 d(14 d时)或14 d(21 d时),以清水组为对照组,测定了每一取样时间点不同浓度组、同一浓度组不同取样时间点的体重与体全长的比值(重长比)、嗜中性粒细胞与淋巴细胞的比值(N/L)和对植物血凝素(phytohemagglutinin, PHA-P)的反应差异。结果表明:重长比只在14 d时清水组显著低于其他浓度组;N/L只在21 d时清水组低于其他浓度组,低、中和高浓度组都从7 d时至21 d时显著增加;7 d时各浓度组蝌蚪对PHA-P的最大反应值出现于注射后3 h或4 h,14 d时前移至2 h或3 h,21 d时又恢复至3 h或4 h,只有21 d时高浓度组高于低浓度组和中浓度组;FPMs暴露和初次清除对黑斑侧褶蛙蝌蚪的生长发育有明显的促进作用,但随处理时间延长而消失,同时蝌蚪对外界刺激的应激反应能力显著增强,但不以受抑制的免疫功能作为代价。

    外源褪黑素对苜蓿蚜生长发育和繁殖的影响
    张育霞, 张廷伟, 史历, 袁月, 刘长仲
    2023, 42(5):  1150-1154.  doi:10.13292/j.1000-4890.202304.028
    摘要 ( 31 )   PDF (741KB) ( 63 )  
    为了探究不同浓度外源褪黑素对苜蓿蚜(Aphis craccivora)生长发育和繁殖的影响,采用离体叶片植物介导法,观察了不同浓度外源褪黑素处理后苜蓿蚜的生长发育和繁殖指标。结果表明:饲喂外源褪黑素对苜蓿蚜的发育历期、体型、繁殖力以及实验种群生命参数均有显著影响,并且褪黑素对苜蓿蚜的影响具有剂量效应。随着外源褪黑素浓度的增加,苜蓿蚜发育历期呈延长趋势,生长发育速度减缓,体型减小;成蚜期和产蚜期逐渐缩短;平均每雌产蚜量和日均产蚜量逐渐减少,卵巢管的胚胎数与对照相比呈减少趋势。在高浓度(50 mg·L-1)褪黑素处理下,苜蓿蚜若蚜发育历期最长(11.14 d),成蚜寿命(19.85 d)和产蚜历期(14.71 d)最短;体长(1.48 mm)和后足胫节长度(0.77 mm)最短,体重最轻(0.63 mg);平均每雌产蚜量最低,为66.14头·雌-1;而且每条卵巢管中的胚胎数目显著减少。表明饲喂褪黑素对苜蓿蚜生长发育和繁殖有显著影响。

    新冠疫情下的鸟类时空格局变化特征及其对城市生态规划的启示——以香港为例
    田北辰, 农昀, 黄啸, 谢燕华
    2023, 42(5):  1155-1166.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.032
    摘要 ( 32 )   PDF (7298KB) ( 41 )  
    鸟类是城市生态健康水平和生态修复效果的重要指示性物种。当前珠三角的城市与区域规划普遍缺乏与鸟类生态相关的基础数据支撑,导致在生态规划与修复领域对鸟类的生境选择与移动规律的认知趋于定性,不利于构建鸟类友好城市。根据数据可用性及其对珠三角城市生态规划与修复的借鉴意义,本文以新冠疫情为切入口,以香港为例,借助Shannon指数与最大熵模型对疫情前和疫情期间的eBird鸟类观测数据进行分析,归纳出香港鸟类对城市人类总体活动强度下降的4条响应规律:(1)鸟类总体多样性变化在繁殖季的标准差(25.68)明显高于越冬季(15.25)和全年(12.43)总体表现,对人类活动强度变化反馈敏感;(2)鸟类总体多样性空间格局在疫情期间呈现出“北部高且波动小、中部南部中等且存在季节性交替上升、城市核心区低且波动大”的特点;(3)陆鸟与水鸟优势种分布概率较疫情前增加24%及以上的地区主要由草地、农地、林地、灌丛与乡郊居所5类用地构成;(4)农地是5类用地中唯一在500 m×500 m样方内的面积比重与陆鸟、水鸟优势种分布概率的平均增长量均呈正相关的用地,相关系数分别为0.25和0.049。据此结果,本文建议珠三角城市根据所在地鸟类生态在季节波动、鸟种构成、土地利用等方面的特征,制定针对性强的生态规划与修复策略。

    贺兰山岩羊可食植物营养成分沿海拔梯度变化及季节动态
    崔璐瑶, 邱开阳, 李静尧, 谢应忠, 赵朋波, 刘王锁, 黄业芸, 杨壹, 鲍平安, 王思瑶
    2023, 42(5):  1167-1174. 
    摘要 ( 67 )   PDF (1647KB) ( 61 )  
    了解贺兰山岩羊可食植物营养成分变化是研究岩羊采食分布范围的重要环节,对阐明野生岩羊与自然环境关系具有重要意义。以不同季节(6月、8月和11月)、不同海拔(1100~2600 m)的贺兰山岩羊可食植物为对象,分析其营养成分变化的时空格局。结果表明:8月植物营养价值最佳,除粗灰分,各个营养成分在不同季节之间差异均显著(P<0.05);6月不同海拔之间除粗脂肪外贺兰山岩羊可食植物营养成分均具有显著性差异(P<0.05),8月各个营养成分之间在不同海拔差异均显著(P<0.05),11月除粗蛋白外其余养分含量在不同海拔均具有显著性差异(P<0.05);海拔和季节对岩羊可食植物营养成分变化具有交互作用(P<0.05)。因此,针对不同季节、不同海拔下植物的营养价值不同,建议分时间、分海拔区域对岩羊进行管护,促使岩羊种群健康可持续性发展。

    长三角中心区生境质量时空变化及其影响机制
    陈实, 金云翔, 黄银兰
    2023, 42(5):  1175-1185.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.022
    摘要 ( 39 )   PDF (6040KB) ( 74 )  
    明晰快速城市化发展背景下生境质量时空变化特征及其影响机制,对区域生态保护修复和一体化高质量可持续发展具有重要的意义。以长三角中心区为研究区,基于1995—2020年土地利用空间数据,运用InVEST模型评估生境质量空间格局,探究生境质量时空变化特征,并揭示其影响机制。结果表明:在时间变化上长三角中心区生境质量呈现下降态势,省(市)域尺度上的差异性逐渐加强,生境质量等级以较差和差的面积变化为主,优、良好和一般等级的面积变化不大;生境质量等级空间变化上,体现为较差与差、优、良好等级之间的相互转移,南京、常州、镇江等城市的生境质量等级向差与向好转移幅度的均衡性较好,宣城、池州、舟山、安庆等城市的恢复潜力较强;在省(市)尺度近5年的生境质量管理和改善上,浙江省效果远好于其他省(市),省(市)间生境质量管理和改善的差异化,凸显出未来长三角中心区跨区域生态环境一体化管理和发展的重要性;自然环境和社会经济发展因素是影响长三角中心区生境质量时空差异化发展的重要原因,高程和坡度决定了生境质量的空间格局,人类活动强度驱动着生境质量格局变化。

    基于最优尺度的鄂西南山区景观生态风险时空变化特征
    左岍, 周勇, 李晴, 王丽, 刘婧仪, 何楠
    2023, 42(5):  1186-1196.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.024
    摘要 ( 35 )   PDF (3984KB) ( 89 )  
    探究景观生态风险对优化生态脆弱山区景观格局和加强生态管理具有重要意义。利用鄂西南山区多期土地利用数据,构建基于景观格局指数的生态风险评估模型,采用地统计、空间自相关和地学信息图谱等方法,探究最优尺度下山区景观生态风险的时空分异规律与变化趋势。结果表明:鄂西南山区景观生态风险分析最适宜尺度为50 m栅格和4 km网格;1990—2018年,鄂西南山区景观类型结构稳定性较强,以林地、耕地和草地为主,其中建设用地面积增量最大且持续扩张,并且以耕地的转出和生态用地之间的相互转换为主;景观生态风险整体呈下降趋势,等级以低、较低风险水平为主,局部高风险和低风险区存在交错分布现象,景观生态风险等级面积变动也多为相邻等级间的转移;山区景观生态风险空间分布表现为显著正相关,主要以高值、低值集聚模式为主,风险空间集聚效应明显,局部空间自相关模式变化不大,空间分布稳定性较强;提出鄂西南山区景观生态风险防范与生态环境保护建议,为山区生态安全保障决策制定提供数据基础和理论支持。

    整合生态空间的县域生态安全格局识别与构建——以武夷山市为例
    文惠, 邓西鹏, 李颖, 王晨, 王李睿, 何东进, 巫丽芸, 游巍斌
    2023, 42(5):  1197-1204.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.017
    摘要 ( 22 )   PDF (3287KB) ( 77 )  
    生态空间的合理划设是科学构建生态安全格局的重要基础之一。以福建省县级市武夷山市为研究区域,在生态系统服务重要性评价和生态敏感性评价的基础上,划设了武夷山市的禁止开发区、限制开发区和一般开发区,面积分别为1079.71、1267.22和375.35 km2,各占全市总面积的39.7%、46.6%和13.8%。整合空间分区结果,结合现有的自然保护地,使用最小阻力模型构建了武夷山市生态安全格局。结果表明:武夷山市识别了生态源地总面积1322.22 km2,占全市总面积的47.3%;确定了生态廊道755 km、生态节点55个;划分了高、中和低3种生态安全水平格局,面积分别为904.89、511.09和1392.15 km2,各占研究区面积的32.2%、49.6%和18.2%。研究结果为武夷山市的国土空间合理管控提供了依据。

    基于生态系统服务簇分区的土地利用多目标优化——以巴彦淖尔市为例
    李云霞, 王晨旭, 刘焱序
    2023, 42(5):  1205-1213.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.020
    摘要 ( 57 )   PDF (3539KB) ( 99 )  
    土地利用空间结构的优化是有效管理生态系统服务、协调人地矛盾的重要途径。已有的优化方案多从区域整体角度出发,忽略了生态系统服务特征的地域分异规律,易导致对优化效益的低估或缺乏可行性。本研究以内蒙古自治区巴彦淖尔市为例,基于SAORES平台,使用生态系统服务簇和遗传算法实施分区土地利用优化。结果表明:相比于当前土地利用,土地利用布局的整体优化在功能上提高了16.8%的生态效益,降低了6.4%的粮食生产服务,而分区的优化具有更高的成本效益,生态效益提高了27.3%,粮食生产服务仅降低了5.6%;在格局上,景观干扰度在优化后出现了普遍的下降,边缘效应显著降低,整体和分区优化方案没有显著差异。提出了符合巴彦淖尔市长期发展的生态保护区空间配置优化方案。

    综合评述
    气候变化对农业生态系统服务的影响及适应对策
    王淳一, 赵明月, 赵运成, 许吟隆
    2023, 42(5):  1214-1224.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.026
    摘要 ( 62 )   PDF (3247KB) ( 200 )  
    由于农业生态系统的脆弱性,气候变化给农业生态系统服务持续供给带来巨大挑战。以往研究分析了农业生态系统受气候变化的影响及响应,但尚缺乏气候变化对农业生态系统服务的影响及适应对策的综合分析。本研究从农业景观多样性的角度出发,综述了气候变化对农作物产出、调节服务稳定性及文化服务供给的影响机制及当前采取的主要适应措施,并从深化气候变化对多重农业生态系统服务综合影响研究、探索农业生态系统服务对气候变化的适应机制、加强模型模拟研究以及加强适应措施与政府决策的联系等方面进行了展望,以期为国家应对气候变化政策制定与行动实施提供科学依据。

    机器鱼诱鱼技术在集鱼过程中的应用前景
    石小涛, 周柳青, 林晨宇, 陈俊, 刘振彪, 谢广明
    2023, 42(5):  1225-1233.  doi:10.13292/j.1000-4890.202303.030
    摘要 ( 52 )   PDF (565KB) ( 54 )  
    利用仿生机器鱼调节鱼类行为在鱼类资源保护中具有重要意义,为开发诱驱鱼技术提供了新的思路。本文基于国内外机器鱼的研究现状,分析机器鱼诱鱼技术的视觉诱导机理、尾流场诱导机理、电信号诱导机理,归纳了影响机器鱼诱鱼技术的主要因素,总结了国外机器鱼调节鱼类行为的相关研究成果,探讨了机器鱼诱鱼技术的应用前景,为机器鱼诱鱼技术的进一步发展提供参考。

    辽宁省畜禽养殖粪污处理的种养关系现状及影响因素
    张玉兰, 孙彩霞, 强者, 解宏图
    2023, 42(5):  1234-1242.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.005
    摘要 ( 36 )   PDF (978KB) ( 51 )  
    在“南养北移”的布局下,辽宁省畜禽数量快速增加,2019年近7000万头生猪当量,2020年近亿头。传统畜牧养殖业快速转型进入规模化养殖,畜禽粪污数量、集中度猛增,给辽宁省生态环境带来巨大污染风险。畜禽粪污资源化利用与种植业关系不紧密问题加剧,规模养殖发展使得“种养脱节”问题愈加严重。造成畜禽粪污处理“种养脱节”问题的影响因素较多,包括:畜禽养殖和种植生产经营主体利益的不一致性;畜禽养殖区域规划不合理;辽宁省现有中小型养殖场历史欠账多,散养密集区粪污,尤其是液态粪污处理是种养结合的难点之一;粪污处理设备老旧,技术落后且程序繁琐;畜禽粪污资源化利用技术不规范,损失养分并损毁耕地。本文针对以上诸多影响因素,为促进辽宁省畜禽粪污资源化利用的种养结合,建议首选策略是协调种养利益,并改进粪污资源化技术和设施,标准化粪污资源还田技术,加强成果推广和政府引导,为辽宁省畜牧养殖业和种植业结合提供策略支持。

    技术与方法
    引入地形因子的高山松地上生物量动态估测
    廖易, 张加龙, 鲍瑞, 许冬凡, 王书贤, 韩冬阳
    2023, 42(5):  1243-1252.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.021
    摘要 ( 24 )   PDF (4635KB) ( 62 )  
    构建基于遥感的香格里拉市高山松地上生物量变化估测模型,对比引入地形因子前后模型的估测精度。利用1987—2017年国家森林资源连续清查样地和对应年份的Landsat TM/OLI影像提取遥感因子,计算遥感因子与对应样地地上生物量的变化率,采用多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)及梯度提升回归树(GBRT)建模,在3种模型中分别引入海拔、坡度和坡向因子并对比其模型效果。3种建模方法的变化率模型拟合结果R2分别为0.468、0.946和0.887,RMSE分别为2.431、0.692和1.027 t·hm-2·a-1;预测效果rRMSE分别为56.66%、33.17%和35.30%,预测精度分别为44.31%、78.77%和70.95%。加入地形因子后,3种模型精度指标均有所提升,RF和GBRT模型的置信区间变窄;结合坡向因子的RF模型效果最优,其R2为0.976,提升3.17%;RMSE为0.502 t·hm-2·a-1,降低27.46%;rRMSE为31.50%,降低5.05%;预测精度为82.07%,提升4.18%。在基于RF的变化率模型中引入地形因子能够提高模型的精度,坡向因子对模型精度的提升效果最佳,可为香格里拉市高山松地上生物量精确估测提供参考。

    模拟西伯利亚红松种植对大兴安岭中北部森林地上生物量的长期影响
    胡梦婷, 罗旭, 赵鑫田, 李璐
    2023, 42(5):  1253-1263.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.018
    摘要 ( 16 )   PDF (6255KB) ( 69 )  
    西伯利亚红松是寒温带森林重要建群树种,其在大兴安岭引种种植将直接影响区域森林生态系统的结构和固碳功能。分析引种种植西伯利亚红松对大兴安岭森林地上生物量的长期影响,对厘清区域碳汇及碳中和有重要意义。本研究采用野外调查数据和森林景观模型相结合的方法,量化景观尺度西伯利亚红松不同种植强度对大兴安岭中北部森林及本地主要树种地上生物量动态影响。结果表明:引种种植西伯利亚红松对提高大兴安岭中北部林区森林地上生物量起积极作用,未来可在该区域大面积引种种植西伯利亚红松;不同种植强度预案下森林地上生物量变化趋势相似,均提高了森林地上生物量,其中低强度种植预案下森林地上生物量增幅最大,达8.66 Mg·hm-2;西伯利亚红松引种种植对本地主要树种的影响存在明显差异,兴安落叶松和云杉地上生物量升高0.19~8.88 Mg·hm-2,樟子松、山杨和白桦地上生物量降低0.42~12.86 Mg·hm-2

    DSSAT模型对吉林省梨树县部分主要作物的适用性
    刘涛, 万能涵, 张镇涛, 王晓煜, 孙爽, 刘志娟, 赵锦, 杨晓光
    2023, 42(5):  1264-1272.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.010
    摘要 ( 52 )   PDF (2504KB) ( 71 )  
    明确DSSAT作物模型对东北地区主要作物生长发育和产量模拟适用性,对进一步开展东北地区DSSAT模型应用推广研究进而保障粮食安全具有重要意义。以吉林省梨树县春小麦、大豆、谷子和马铃薯4种主要作物为研究对象,利用3年田间试验资料对DSSAT模型进行了系统评价。结果表明:DSSAT模型中春小麦、大豆、谷子和马铃薯的生育期、叶面积指数、地上生物量、茎部生物量、叶片生物量和产量的模拟值与实测值的决定系数分别为0.94~0.99、0.92~0.99、0.96~0.99和0.97~0.98,归一化均方根误差分别为12.21%~26.01%、1.67%~33.24%、1%~15.34%和3.2%~28.08%,D值均在0.994以上;其中,春小麦生育期及产量拟合程度最高,其次为叶面积指数;大豆及谷子产量及叶面积指数拟合程度最高,其次为生育期;马铃薯生育期及产量拟合程度最高,其次为叶面积指数;而作物叶面积指数、叶片生物量、茎部生物量及地上部总生物量的生长动态过程模拟结果显示,春小麦、大豆、谷子和马铃薯的决定系数均在0.84以上,归一化均方根误差分别为24.5%~38.2%、28.7%~47.4%、9.2%~26.3%和28.7%~45.1%;春小麦茎部生物量拟合最高,叶面积指数拟合效果最低;大豆及马铃薯叶面积指数拟合最高,叶片生物量拟合效果最低;谷子叶片生物量拟合最高,茎部生物量拟合效果最低。总体来说,经过调参校准后的DSSAT模型可以较好模拟4种作物的生育期、叶面积指数、地上部各部生物量和产量,未来可以作为吉林省主要作物生长模拟相关研究的重要工具。

    雷达探测分析下的广西蔗田土壤优先流空间分布
    刘思佳, 陈晓冰, 刘俊杰, 秦梓城, 姜波, 吴晗
    2023, 42(5):  1273-1280.  doi:10.13292/j.1000-4890.202305.007
    摘要 ( 25 )   PDF (2153KB) ( 38 )  
    以广西垄耕和免耕两种处理方式下的甘蔗地为对象,将染色示踪与雷达探测技术相结合,通过染色图像形态分析与雷达图像信息解译,以及Logistic回归分析等方法对不同耕作方式下甘蔗地的土壤优先流空间分布变化及其影响因素进行研究。结果表明:土壤介电常数和雷达剖面图像幅值随土壤深度呈现先增大后减小的变化趋势,介电常数在不同土壤深度存在显著性差异(P<0.05),免耕耕作方式下在20~50 cm土壤深度仍有幅值变动区域,变化范围在-0.3×106~0.3×106,表明免耕方式下水分发生垂向运动;垄耕甘蔗地的电磁波幅值变动集中在0~20 cm土壤深度,优先流多为横向运动,波峰与波谷间变动值为0.27,小于免耕甘蔗地的变动值(0.34),二者电磁波幅值变动存在显著性差异(P<0.05);饱和导水率和有机质含量是雷达探测下优先流发育的主要影响因素。雷达探测可定量表征土壤中的优先流空间分布情况,垄耕在一定程度上降低了蔗田土壤水分的快速运移,提高了田间保水蓄水状况。