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    2023年 第42卷 第9期    刊出日期:2023-09-10
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    2023, 42(9):  0. 
    摘要 ( 26 )   PDF (452KB) ( 15 )  
    研究报告
    旋耕和秸秆还田方式对棕壤微生物群落特征的影响
    隋鹏祥, 廉宏利, 王峥宇, 姜英, 齐华, 罗洋, 郑金玉
    2023, 42(9):  2049-2060.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.034
    摘要 ( 31 )   PDF (4778KB) ( 51 )  
    为探讨旋耕和秸秆还田方式对棕壤微生物群落特征的影响,在辽宁铁岭开展5年田间定位试验,设置全层旋耕(RT)、条带旋耕(RR)、秸秆全层旋耕还田(RTS)和秸秆条带旋耕还田(RRS)4种处理。结果表明:与秸秆不还田相比,RTS和RRS均显著提高变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和子囊菌门相对丰度,降低放线菌门、髌骨菌门、厚壁菌门、WPS-2菌门和担子菌门相对丰度;秸秆还田细菌和真菌基因拷贝数、Chao1指数和Shannon指数较不还田处理分别高出130.0%、15.9%、14.9%和185.1%、31.9%、28.4%,其中RTS处理细菌和真菌基因拷贝数最高,较RRS分别提高40.9%和50.1%;共现网络分析发现,RTS和RRS均显著提高节点数、连接数和平均连通度,其中RRS正向链接比例最高,Bacterium Ellin 6519菌属和Knufia菌属是两者共同的关键微生物菌群;土壤细菌和真菌基因拷贝数与多样性呈显著正相关;结构方程模型表明,土壤有机碳和容重直接影响细菌群落特性,有机碳和亮氨酸氨肽酶活性直接影响真菌群落特性。研究结果为解析秸秆条带旋耕还田对棕壤微生物群落的影响提供理论基础。

    不同生长期核桃根际微生物群落特征
    程齐, 宁鑫, 乔旻航, 杜秉海, 马海林, 孙姗姗, 刘凯, 丁延芹
    2023, 42(9):  2061-2071.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.032
    摘要 ( 24 )   PDF (2866KB) ( 71 )  
    植物根系能够在复杂的土壤环境中招募对自身有益的微生物构建根际微生物群落。为了探明不同生长期核桃根际微生物群落的特征,本研究采集了核桃萌芽期、开花期和结果期的根际和非根际土壤样品,进行了高通量测序、差异物种分析、功能分析和微生物生态网络相关性分析。结果表明:核桃根际在不同生长期的优势种群存在一定程度的差异,萌芽期相对丰度显著增加的菌属有芽孢杆菌属(Bacillus)和unclassified Fungi,开花期有unclassified Chloroplast、枝孢属(Cladosporium)、链格孢属(Alternaria)和无茎真菌属(Acaulium),结果期有unclassified Micrococcaceae、假单胞菌属(Pseudomonas)、链霉菌属(Streptomyces)、赤霉菌属(Gibberella)和被孢霉属(Mortierella);其中,芽孢杆菌属(3.0%)、unclassified Chloroplast(4.5%)、假单胞菌属(17.9%)分别为萌芽期、开花期和结果期主要有益菌属。同时,不同生长期的根际土壤细菌和真菌群落结构存在显著差异(P<0.05)。拓扑学特征表明,根际土壤中微生物生态网络相较于非根际土壤关联性更强、复杂程度更高;根际土壤细菌群落的网络复杂性在结果期最高,群落间的正相互作用在萌芽期最高,而真菌群落的网络复杂性在萌芽期最高,群落间的正相互作用在结果期最高。本研究为采集土壤样品,筛选核桃促生和生防有益功能菌提供了理论依据。

    晋西黄土区刺槐林密度对林下植物多样性及土壤理化性质的影响
    胡亚伟, 施政乐, 刘畅, 徐勤涛, 张建军
    2023, 42(9):  2072-2080.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.014
    摘要 ( 23 )   PDF (3559KB) ( 34 )  
    林下植物多样性和土壤理化性质是反映水土保持林稳定性和生长力的关键指标。研究晋西黄土区蔡家川流域内5种林分密度(900、1075、1450、1850和2325株·hm-2)刺槐林林下植物多样性、土壤理化性质及其之间的相关性,以期为晋西黄土区刺槐林的高质量发展和可持续经营管理提供依据。结果表明:随着刺槐林林分密度的增大,平均树高和胸径逐渐减小。灌木层和草本层的Margalef、Simpson和Shannon指数均呈现出先增大后减小的趋势,在1850株·hm-2时达到峰值;灌木层以杠柳(Periploca sepium)为优势种(重要值为40.01),草本层以细裂叶莲蒿(Artemisia gmelinii)为优势种(重要值为41.03);0~60 cm土层的容重随着刺槐林林分密度的增大呈现出先减小后增大的趋势,以1850株·hm-2的容重最小(1.19 g·cm-3),孔隙度、有机质和全氮含量随着刺槐林林分密度的增大先增加后减少,在1850株·hm-2时最高;不同密度刺槐林内灌木层和草本层的优势度、多样性指数与土壤容重呈负相关(P<0.05),与毛管孔隙度和有机质含量呈极显著正相关(P<0.01),均匀度指数与总孔隙度和毛管孔隙度呈正相关(P<0.05);根据主成分分析,不同密度刺槐林综合得分排名为1850株·hm-2(0.772)、1075株·hm-2(0.354)、1450株·hm-2(0.001)、2325株·hm-2(-0.012)和900株·hm-2(-1.115)。林分密度过大或过小都限制刺槐林的可持续发展,密度为1850株·hm-2更利于林下植被的生长和土壤养分的积累。

    亚热带人工林不同植物生长型凋落叶溶解性有机质数量和光谱学特征
    丁翊东, 李素丽, 张芸, 徐佳文, 吴盼盼, 毛瑢
    2023, 42(9):  2081-2090.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.007
    摘要 ( 40 )  
    凋落叶淋溶过程产生的溶解性有机质(DOM)在森林土壤有机碳和养分循环中发挥着重要作用,然而亚热带不同植物生长型(阔叶、针叶和林下蕨类)淋溶产生的DOM数量、化学组成及结构等基本特征还不明确,尤其缺乏多树种的实验数据。基于此,本研究选取江西省亚热带人工林中常见的11种阔叶树、3种针叶树和4种林下蕨类植物的凋落叶为研究对象,通过室内淋溶试验比较不同植物生长型凋落叶源DOM数量和光谱学特征的差异,并分析DOM数量和光谱结构与凋落叶初始性质的相关性。结果表明:凋落叶淋溶产生的DOM数量和化学组成在植物生长型间存在显著差异,阔叶树凋落叶溶解性有机碳(DOC)和溶解性全氮(DTN)数量最多,而蕨类植物凋落叶的溶解性全磷(DTP)数量最高;阔叶树和蕨类植物凋落叶DOM有更高的SUVA254和SUVA280值以及更低的S275-295SR值,意味着它们有更高的DOM芳香化程度和更大的分子质量;相关分析和多元线性回归分析结果显示,凋落叶初始元素含量、化学计量比及叶片物理性质(比叶面积、组织密度和饱和持水量)能够很好地解释不同生长型凋落叶溶出物数量和芳香结构的变异。综合研究结果,在亚热带低效林和纯针叶林补植阔叶树,促进DOM的输入及其组成多样性,是提升土壤碳库和林分生产力等生态服务功能的有效手段。

    干旱胁迫下杉木叶片吸水及水分逆向运移特征
    陈玉, 贾剑波, 颜成正, 胡育文, 任鑫磊, 王一帆, 吴小红
    2023, 42(9):  2091-2099.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.010
    摘要 ( 20 )   PDF (3694KB) ( 35 )  
    全球气候变化下降水格局时空分布不均导致亚热带地区季风气候周期性干旱日益严重,而叶片吸水对缓解植物干旱胁迫具有重要的生态和水文效应。本研究以盆栽杉木(Cunninghamia lanceolata)作为对象,利用重水(δD)喷施模拟降水,设置4个土壤水分(自然充沛、自然适宜、轻度干旱和中度干旱,分别对应实际土壤含水量(SWC)21%~26%、16%~21%、12%~16%和8%~12%)和4个叶面湿润时长(10、30、40和60 min),对杉木叶片吸水及逆向运移重水的利用比例进行连续监测。结果表明:当土壤受到干旱胁迫(SWC 8%~16%),叶片持续喷湿时间≥30 min时,叶片会发生吸水,且叶片吸收的水分可沿叶枝根的水势梯度逆向运移到木质部和根附近土壤中,改善植物水分状况;叶片对逆向运移重水的利用比例随降水结束后时间的增加而逐渐减小,在降水结束1 h后达到最大值,为10.82%;枝条和根对逆向运移重水的利用比例随降水结束后时间的增加先升高后缓慢减小,其分别在降水结束2 h和2~4 h后利用比例达到最大,为8.36%和0.65%,说明杉木各个部位对逆向运移重水的利用比例不同,响应时间也不同且存在一定的滞后性。因此,杉木可以通过根和叶吸收水分,对季节性干旱地区利用自然水资源、有效缓解自身干旱胁迫具有重要意义。

    大气增温对杉木幼树根系生物量的影响
    刘源豪, 黄锦学, 王小南, 陈心怡, 裴蕴, 熊德成, 杨智杰
    2023, 42(9):  2100-2106.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.011
    摘要 ( 29 )   PDF (1287KB) ( 12 )  
    为揭示亚热带杉木人工林地下生物量对全球变暖的响应,本研究以杉木幼树为研究对象,在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站利用开顶式(OTC)大气增温模拟气候变暖,研究增温对杉木幼树根系生物量的空间分布和不同径级分配的影响。结果表明:增温处理后总根系生物量、总细根生物量及总粗根生物量较对照均无显著差异;与对照相比,增温处理显著降低20~50 cm土层的细根生物量占比与0~10 cm土层的粗根生物量占比,但显著提高20~50 cm土层的粗根生物量占比;其余土层细根生物量和粗根生物量较对照均无显著差异;与对照相比,增温处理后0~2、2~5、5~10、10~20和>20 mm径级根系生物量均无显著变化。因此,增温处理下杉木幼树通过降低表层粗根生物量的占比,提高深层粗根生物量的占比以固定和支撑杉木生长,同时通过降低深层细根生物量的占比来维持表层细根生物量以保证水分和养分的吸收;大气增温影响根系生物量的垂直分布和不同径级的分配,在一定程度上影响地下碳分配,可能导致碳循环过程发生改变。

    凋落物输入对土壤可溶性有机碳的影响
    张玉, 吴福忠, 艾灵, 樊雪波, 杨颖, 郑夏萍, 朱晶晶, 倪祥银
    2023, 42(9):  2107-2112.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.016
    摘要 ( 37 )   PDF (1370KB) ( 33 )  
    可溶性有机碳(DOC)受淋溶强烈,且可被土壤微生物快速同化,是陆地生态系统生物地球化学循环的关键组分之一。凋落物输入是土壤DOC的重要来源,但在不同生态系统中,植被类型和覆盖度的不同导致地表凋落物种类和数量不同,同时不同类型的凋落物化学组成不同,直接影响凋落物分解进程和DOC释放。因此,评估不同生态系统中不同类型的凋落物添加和去除后土壤DOC含量变化,对于认识土壤生物地球化学过程具有重要意义。本文整理了全球已发表的47篇文献中共494组配对数据(对照与凋落物添加/去除),评估了不同凋落物类型(叶、根、叶+根)、生态系统类型(森林、草地)和处理时间(<1、1~3、3~6、>6月)条件下,凋落物添加和去除对土壤DOC含量的影响。结果表明:总体上看,添加凋落叶提高了土壤DOC含量(28.9%),而去除凋落叶、根及同时去除凋落叶和根分别使土壤DOC含量降低了23.1%、6.6%、16.9%。添加凋落物使草地和森林土壤DOC含量分别提高了28.6%和28.5%,而去除凋落物后,草地和森林土壤DOC含量分别降低了30.4%和21.2%。土壤DOC含量对凋落物添加的响应迅速,在添加1个月内增长较快(29.6%),之后逐渐减弱,但处理6个月后增长较快(34.0%)。去除凋落物后,土壤DOC含量迅速下降,在1个月内降低幅度最大(65.2%),后期逐渐减弱。这些结果表明,凋落物输入是土壤DOC的重要来源,其中凋落叶的贡献约是根的3.5倍,且土壤DOC对早期凋落物输入更加敏感,这对深入认识以DOC为载体的陆地生态系统生物地球化学过程具有重要意义。

    橡胶益智复合林土壤饱和导水率空间分布格局及其影响因子
    王浩飞, 王黎, 朱习爱, 刘文杰, 蒋小金
    2023, 42(9):  2113-2120.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.003
    摘要 ( 28 )   PDF (2133KB) ( 20 )  
    为深入解析热带地区胶农复合林土壤饱和导水率(Ks)的空间分布特征,及应对橡胶林的土地退化和季节性干旱问题,本研究在云南省勐腊县中国科学院西双版纳热带植物园橡胶-益智(Hevea brasiliensis Alpinia oxyphylla)复合林建立试验小区(25 m×11 m),随机选取40个小样方,测定Ks、土壤容重、非毛管孔隙度和田间持水量,采用普通克里金插值法、地统计学、通径分析方法解译和分析橡胶-益智复合林土壤饱和导水率的空间分布格局、变异特征及其影响因子。结果表明:益智种植带Ks显著大于橡胶种植带(P<0.01),且Ks随距益智种植带的距离增大而降低;受结构性因素影响,Ks与田间持水量都表现出强烈的空间自相关性(块金系数C0/(C0+C)≤25%);Ks与土壤容重呈显著负相关(-0.613,P<0.01),与非毛管孔隙度(0.408,P<0.01)、田间持水量(0.352,P<0.05)均呈显著正相关,经多元线性回归分析发现Ks的主控因子是土壤容重,说明橡胶林间作益智有助于降低土壤容重,增加土壤孔隙,从而调节土壤水分入渗速率。

    不同灌溉定额下地膜残留量对土壤物理性质及棉花根系生长的影响
    陈利军, 林涛, 娄振帅, 汤秋香, 蒋平安, 宝哲, 习斌, 靳拓
    2023, 42(9):  2121-2128.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.018
    摘要 ( 36 )   PDF (1499KB) ( 41 )  
    地膜覆盖是干旱半干旱地区农业节水和增产的主要措施。当前长期高强度的使用地膜造成严重的“白色污染”,这是不可持续的。本研究在模拟残膜蓄积量和干旱情景下,探讨残膜污染对土壤物理特征和棉花根系生长发育的影响。设计土柱试验,评估2个灌溉定额下\[1950 m3·hm-2 (田间持水量50%,中度干旱)和3900 m3·hm-2 (田间持水量100%,充分灌溉)\],4个残膜量水平(0、160、270和490 kg·hm-2)的影响。结果表明:土壤物理性质主要受残膜量的影响,残膜量的增加使土壤容重增大,饱和含水率、田间持水率、毛管持水率、总孔隙度降低;并抑制了棉花根系扩展,降低了根重量、根表面积、根体积、根长和根直径,以及根系在土壤0~20 cm土层中的占比;上述指标除田间持水量外,其余均在残膜量超过270 kg·hm-2时,表现出显著的处理间差异。同一残膜量下,高灌溉定额根系构型优于干旱处理;综合分析,土壤容重增幅1.88%,饱和含水率、毛管持水率、总孔隙率的降幅分别达7.97%、6.42%和9.39%;根系重量、根表面积、根体积和根直径的降幅分别达41.34%、64.10%、47.27%和86.67%。研究表明,残膜污染严重破坏土壤结构,抑制根系生长,导致土壤物理性能和根系水肥吸收能力下降,降低这一影响可能需要消耗更多的水分,必将进一步加剧缺水危机下水资源的承载压力,因此相应的残留阈值应严格控制在270 kg·hm-2以下。研究结果为农田残膜污染的风险评估和防治策略提供了理论支撑。

    九年低量生物炭还田和钾肥对棕壤土钾素、玉米产量和钾平衡的影响
    包正荣, 戴皖宁, 苏旭, 陈义轩, 林利, 兰宇, 杨旭, 孟军
    2023, 42(9):  2129-2137.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.026
    摘要 ( 30 )   PDF (1450KB) ( 12 )  
    中国大部分耕地钾不足,而施用生物炭等有机改良剂是提高土壤钾素含量的有效途径。国内外有关低量生物炭长期还田和施钾对棕壤土钾素、作物生产力和土壤钾素平衡的交互作用研究不够充分。本研究开展玉米田间长期定位试验,试验采取两因素随机区组设计,分别为生物炭(C)和钾肥(K)处理,生物炭设置0和2.625 t·hm-2两水平(分别表示为C0和C1),钾肥设置0和60 kg·hm-2两水平(分别表示为K0和K1)。结果表明:生物炭和钾肥对不同土层不同形态钾素的影响不尽相同。在0~20 cm土层,C1处理的土壤水溶性钾、缓效钾、有效钾和全钾含量较C0分别显著提高57.14%、17.25%、23.48%和8.31%;相反,C1处理的土壤速效钾含量较C0显著降低8.31%;K1处理土壤速效钾、缓效钾和有效钾的含量较K0分别显著提高16.61%、16.42%和44.25%;各处理组合中,C1K1较C0K0处理土壤水溶性钾、缓效钾和有效钾含量分别显著增加72.72%、77.45%和36.19%。在20~40 cm土层,生物炭仅对土壤水溶性钾含量有显著性影响,且与0~20 cm土层表现相反,在K0和K1水平下C1处理的土壤水溶性钾含量较C0分别显著降低8.65%和42.57%;K1处理的土壤速效钾、缓效钾和有效钾含量较K0分别显著增加13.33%、10.84%和19.63%,水溶性钾含量仅在C1水平下较K0显著降低40.35%;各处理组合中,C1K1较C0K0处理土壤水溶性钾显著降低45.51%,有效钾含量显著增加24.26%。生物炭和钾肥均能够显著提高玉米各器官的干重及总干重、各器官的钾素吸收量及总吸收量。生物炭和钾肥均能够显著提高玉米的产量,C1较C0增产8.66%,K1较K0增产10.10%,C1K1较C0K0处理玉米产量显著增加19.76%。施用生物炭能够显著提升钾肥吸收利用率,使土壤钾素处于盈余的状态。本研究表明,低量生物炭长期还田和钾肥增加了表层土壤钾素的有效性,提高了玉米干物质累积量和对钾素的吸收,缓解了土壤负钾平衡,提升了玉米田种植的生产力。综合分析表明,生物炭结合钾肥是提高土壤钾素有效性,提升玉米产量的有效施肥管理模式。

    再生水灌溉模式对葡萄园土壤环境、微生物群落结构和葡萄生长的影响
    王芳, 陈浩楠, 赵占宁, 李文慧, 南雄雄, 郑兰香
    2023, 42(9):  2138-2147.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.029
    摘要 ( 26 )   PDF (5237KB) ( 21 )  
    探究葡萄酒生产再生水不同灌溉模式对葡萄园土壤环境、微生物群落结构和葡萄生长的影响,筛选适宜的再生水利用方式,为贺兰山东麓葡萄酒生产废水循环利用提供依据。以3年生酿酒葡萄(美乐)为研究对象,采用田间定位试验,设置清水灌溉(CI,对照),清水再生水交替灌溉(AI),清水再生水(1∶1)混合灌溉(MI)和再生水灌溉(RI)4个处理,对土壤理化指标、细菌多样性和群落组成以及葡萄产量和品质进行了分析。结果表明:与CI处理相比,不同再生水灌溉模式下0~80 cm土层pH值无显著变化;MI处理土壤电导率则在20~40及80~100 cm土层中显著增加,增幅分别达53.98%和99.66%。不同再生水灌溉处理间土壤有机碳含量差异不显著。与CI相比,AI处理显著增加表层0~20 cm全氮和全磷含量,分别增加了38.46%和39.94%;同时,40~100 cm土层土壤全磷含量均显著增加,增幅达32.88%~79.63%;不同灌溉模式均对土壤速效养分无显著影响。与CI处理相比,MI和RI处理土壤属水平细菌群落组成及其与土壤环境因子的关联呈现出较大差异;而PCoA分析结果显示AI处理与CI处理基本一致,且土壤环境因子与微生物群落组成之间的关系未发生明显变化。不同灌溉模式下,酿酒葡萄的产量构成,果实可溶性固形物、可滴定酸和糖酸比均无显著性差异。在贺兰山东麓葡萄酒产区,清水再生水交替灌溉模式有利于提升区域水资源利用效率,改善土壤肥力水平,促进可持续葡萄生产。

    黔西北土壤重金属高背景区晚疫病马铃薯根际土壤真菌群落特征
    任益, 刘鸿雁, 吴龙华, 王旭莲, 梅雪, 简槐良, 赵路玥
    2023, 42(9):  2148-2155.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.033
    摘要 ( 30 )   PDF (1493KB) ( 40 )  
    黔西北威宁县是典型的重金属地质高背景与污染叠加区,马铃薯是该县重要的农业产业之一,由致病疫霉引起的马铃薯晚疫病发生率高。为探究重金属地质高背景下根际土壤微生物群落对马铃薯晚疫病发生的响应,本研究以田间马铃薯晚疫病植株与健康植株根际土壤为对象,通过Illumina Hiseq高通量测序技术,分析不同品种马铃薯晚疫病植株与健康植株根际土壤真菌群落组成及多样性差异。结果表明:研究区土壤Cd浓度为1.75~2.67 mg·kg-1,污染严重,Cr、Ni和Zn也有轻度污染,不同马铃薯品种晚疫病发病率为威芋3号(21%)>威芋5号(13%)>青薯9号(5%);门水平下子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和属水平下被孢霉属(Mortierella)、青霉菌属(Penicillium)为发病马铃薯根际土壤真菌的优势种;3个品种发病与未发病植株根际土壤真菌α多样性没有显著差异。晚疫病植株中,抗性较强的青薯9号根际土壤真菌群落多样性高,而抗性较弱的威芋3号表现出群落多样性较低、丰富度高的特点;PCoA主成分分析表明,马铃薯晚疫病植株与健康植株根际土壤真菌群落结构发生了明显分离。冗余分析结果表明,土壤Cd和pH是影响马铃薯根际土壤真菌群落组成的最大环境因子。重金属污染下马铃薯感染晚疫病后根际土壤真菌优势菌门、属占比发生改变,抗病性低的威芋3号马铃薯染病后根际土壤含有更多的致病菌,可能会对马铃薯晚疫病的发生产生直接或间接的影响。

    木质素磺酸钠在石油污染土壤清洗中的应用及毒性测定
    肖梅, 巩宗强, 贾春云, 李晓军, 刘宛
    2023, 42(9):  2156-2167.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.002
    摘要 ( 26 )  
    以高浓度石油污染土壤为对象,研究了木质素磺酸钠(SL)的洗油性能及其与曲拉通X100(TX100)等复配的洗脱效果,评价了这些淋洗剂洗脱后土壤中(再经过水洗二次)残留污染物对种子发芽和生长的毒性影响。结果表明:SL具有一定的石油洗脱效果;优化的清洗条件为木质素磺酸钠浓度2.5 g·L-1、清洗温度30 ℃、清洗时间60 min、振荡强度200 r·min-1和pH为11;此条件下,SL对实际石油污染土壤(XJ)和人工配制石油污染土壤(FP)的洗脱率分别达25.4%和42.3%。基于此条件,经过反复实验筛选,确定了6组最佳的复合淋洗剂配方:曲拉通(0.06%~0.10%)、木质素磺酸钠(0.20%~0.25%)、碳酸钠(0.37%~0.41%)、硅酸钠(0.36%~0.42%);固液比1∶15、加药总浓度为10.8 g·L-1时,XJ和FP的洗脱率分别达69.6%~77.9%和80.3%~89.7%。常见作物种子毒性测定结果表明,复合淋洗剂洗脱后,再经过二次水洗的FP土壤对6种种子的发芽率和根伸长率没有影响,而相同条件洗脱后的XJ土壤对6种种子的生长具有不同程度的抑制作用,整体发芽抑制率为1.0%~2.5%、根伸长抑制率为3.9%~10.9%。因此,含SL的复合淋洗剂对建立绿色、低成本和高效的石油污染土壤脱油技术具有重要意义。

    三种造礁珊瑚对不同钙离子浓度的生理响应
    刘依娜, 王晨颖, 张涵, 王啟芳, 郑新庆
    2023, 42(9):  2168-2175.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.022
    摘要 ( 29 )   PDF (1824KB) ( 13 )  
    为了了解不同造礁珊瑚的生长对海水Ca2+浓度变化的响应规律,本研究以浅杯排孔珊瑚(Seriatopora caliendrum)、丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)和指状蔷薇珊瑚(Montipora digitata)3种造礁珊瑚为对象,测定了它们在180、250、320、390、460和530 mg·L-1 6个Ca2+浓度下的钙化率、最大光量子产量(Fv/Fm)和实际光量子产量(ΦPSⅡ)的变化。结果表明:低Ca2+浓度(180 mg·L-1)导致3种珊瑚的钙化率均显著降低(P<0.05);随着Ca2+浓度的增加,浅杯排孔珊瑚和指状蔷薇珊瑚的钙化率呈倒抛物线变化,即先上升后降低,并在320~390 mg·L-1浓度时达到峰值;丛生盔形珊瑚钙化率在低Ca2+浓度处理时(180~320 mg·L-1)随Ca2+浓度上升而增加,而后趋于平稳;实验14天后,浅杯排孔珊瑚共生虫黄藻Fv/FmΦPSⅡ随Ca2+浓度的增加呈先上升后下降的变化趋势,过低或过高的Ca2+浓度均会对浅杯排孔珊瑚的生理造成一定的胁迫;与第1天相比,实验处理14天后的丛生盔形珊瑚共生虫黄藻Fv/Fm不存在显著性差异,ΦPSⅡ显著上升;不同珊瑚对Ca2+浓度变化的生理响应具有差异性,针对不同造礁珊瑚种类的室内人工繁育时,需密切关注养殖体系中Ca2+浓度变化,并适时调整,以维持其最佳生长效率。

    不同电极布置方式和电学参数下拦鱼电栅对鲢的阻拦效果
    黄晓龙, 白艳勤, 姜伟, 林枫, 伍遇普, 解立辉, 李卫东, 王慧琳, 张金玉, 石小涛
    2023, 42(9):  2176-2183.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.021
    摘要 ( 25 )   PDF (1430KB) ( 10 )  
    为了探究不同电极布置方式和电学参数下拦鱼电栅对鲢(平均体长为21.05 cm)的阻拦效果和安全性,在静水条件下,采用4因素3水平的正交实验设计,研究了电极布置方式、脉冲电压、脉冲频率和脉冲宽度等因素对拦鱼电栅阻拦效果和实验鱼受伤尾数的影响;在进水口流速分别为0.3和0.5 m·s-1的条件下,采用已获取的最佳电极布置方式和电学参数重复放鱼实验,探究拦鱼电栅在不同流速下的适应性。结果表明:在静水条件下,工况二(电极布置方式1且脉冲电压为80 V、脉冲频率为10 Hz、脉冲宽度为30 ms)的阻拦效果最好,阻拦率为100%,各影响因素由主到次的顺序为脉冲电压、脉冲宽度、电极布置方式、脉冲频率;静水条件下,同一因素不同水平的平均阻拦率无显著性差异;采用静水条件下的最佳电极布置方式和电学参数,当进水口流速为0.3 m·s-1时,拦鱼电栅的平均阻拦率与静水条件下相同,当进水口流速为0.5 m·s-1时,拦鱼电栅的平均阻拦率下降至97.92%,与静水条件下无显著性差异;电极布置方式和流速能够显著影响实验鱼平均受伤尾数,且实验鱼的平均尝试次数和平均受伤尾数随流速的变化规律具有高度相似性。本实验结果可为拦鱼电栅的设计优化及工程应用提供参考,进一步提升其安全性和有效性。

    贵州南盘江和北盘江后生浮游动物群落结构及优势种生态位特征
    张靖泽, 杨波, 肖晶, 夏伟, 李秋华
    2023, 42(9):  2184-2192.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.024
    摘要 ( 29 )   PDF (2848KB) ( 18 )  
    为了掌握南盘江和北盘江后生浮游动物的群落结构及优势种生态位特征,于2020年10月(平水期)、2021年4月(枯水期)和7月(丰水期)对南盘江和北盘江后生浮游动物进行采样分析,评价其优势度、生态位宽度、生态位重叠。结果表明:南盘江和北盘江共鉴定出后生浮游动物43种,轮虫类28种,桡足类3种,枝角类12种,其中南盘江和北盘江相同的种类为25种;螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)、中剑水蚤(Mesocyclops sp.)、无节幼体(Nauplius)在南盘江和北盘江3个水文期内均为优势种;南盘江丰水期后生浮游动物总丰度丰水期424.58 ind·L-1,平水期1482.08 ind·L-1,枯水期383.10 ind·L-1,生物量分别为0.197、1.060和0.160 mg·L-1;北盘江丰水期后生浮游动物总丰度丰水期329.33 ind·L-1,平水期553.90 ind·L-1,枯水期117.73 ind·L-1,生物量分别为0.397、0.369和0.006 mg·L-1;南盘江优势种的生态位宽度以窄生态位种群为主(42.86%),北盘江以中生态位种群为主(64.29%);生态位重叠和生态位宽度因为环境因子的改变而产生季节性变化,南盘江优势种生态位宽度差异明显(P<0.01),不同优势种对环境的适应能力差异较大,北盘江则无明显差异(P>0.05),优势种间适应环境能力差异较小;南、北盘江优势种生态位重叠值平均值均为枯水期<丰水期<平水期(南盘江为0.328<0.780<0.847;北盘江为0.283<0.508<0.812);螺形龟甲轮虫与其他优势种间生态位重叠值均较大,南盘江螺形龟甲轮虫与其他优势种平均生态位重叠值为0.68,北盘江为0.56,且出现频率最高(92.86%),表明其对于资源的利用能力较强;综合后生浮游动物优势种群落结构和生态位特征,南盘江、北盘江的丰水期和平水期后生浮游动物优势种的种间竞争强于枯水期,优势种生态位存在季节性变化。

    昆明城市多景观维度下公园蝴蝶多样性特征
    黄秋霞, 张喆, 马红艳
    2023, 42(9):  2193-2203.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.030
    摘要 ( 30 )   PDF (2461KB) ( 17 )  
    城市公园蝴蝶是城市生态系统的重要组成部分,是重要的环境指示物种。开展多景观维度下城市公园蝴蝶多样性特征的研究,为维持城市生态系统的稳定提供理论指导。本研究对昆明20个城市公园开展为期1年的蝴蝶多样性与植物样方实地调查。结合高分辨率遥感影像,分别从城市的“山-城-水”空间格局、公园景观、微栖息地3个景观维度对蝴蝶多样性的影响进行分析。结果表明:共调查到蝴蝶3562头,隶属于9科67属105种;记录到植物320种,隶属于238属98科;近山与近水公园的蝴蝶多样性总体优于城区公园;公园整体景观面积、林地和草地面积占比、林地核心斑块面积、林地与草地景观连通度的增加对蝴蝶多样性起积极作用,随着公园整体景观和硬质景观破碎化程度上升、硬质景观的面积占比的增加,蝴蝶多样性呈下降趋势,草地景观破碎化越严重,蝴蝶分布越不均匀;不同季节的植物景观在植被结构和植物组成上对蝴蝶多样性的影响具有差异。研究成果丰富了城市公园绿地的蝴蝶多样性内涵,为昆明城市公园提升蝴蝶多样性提供了科学依据。

    四川大熊猫保护地生境质量时空演变特征
    胡露, 冯彬, 白文科, 董鑫, 肖强, 张晋东, 黄尤优, 周材权
    2023, 42(9):  2204-2211.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.009
    摘要 ( 32 )   PDF (1331KB) ( 45 )  
    为了解大熊猫保护地土地利用变化及其对生境质量的影响,本文以四川大熊猫栖息地所属的37个县(市、区)为研究区域,基于2000—2020年的土地利用数据和生境威胁因子数据,运用土地利用转移矩阵、土地利用动态度、景观格局指数及InVEST模型等研究方法,从土地利用变化视角对大熊猫保护地生境质量变化进行分析。结果表明:2000—2020年,研究区域土地利用变化主要为林地(+1.49%)、建设用地(+59.72%)和水域(+27.79%)面积增加,草地(-2.44%)和耕地(-2.14%)面积减少,变化类型以草地、林地相互转化以及耕地转为建设用地为主;研究区域生境质量变化与景观破碎度变化范围在空间上大致相同,景观破碎度高的地区,生境质量明显较低;生境质量空间上呈现“西高东低”的分布格局,生境质量改善(952.35 km2)的区域面积小于下降(1562.38 km2)的区域,但大熊猫栖息地范围内生境质量保持稳定;整体生境退化程度呈现上升的趋势,生境退化程度指数均值由2000年的0.018上升至2020年的0.022,且生境退化程度高和生境质量低的空间分布格局较为一致,主要分布在研究区域东部和南部地区。研究结果可以为大熊猫的栖息地保护与修复提供科学参考。

    厢作稻鱼鸡共生对水稻群体生长及产量的影响
    马微微, 黄璜, 陈灿, 任勃, 王忍, 袁娇, 张印, 欧林志, 马昀君, 罗雨聪
    2023, 42(9):  2212-2217.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.017
    摘要 ( 29 )   PDF (905KB) ( 12 )  
    为探明厢作稻鱼鸡共生模式对水稻群体生长及其产量的影响,设置厢作稻田养鸡(RC)、厢作稻田养鱼(RF)、厢作稻田养鸡养鱼(RFC)和厢作常规水稻栽培(CK)4个处理,进行连续2年(2020—2021年)的大田试验。结果表明:与CK处理相比,RC和RFC处理水稻灌浆期的叶面积指数分别提高了46.99%和46.32%(P<0.05),水稻成熟期穗干重分别提高了40.85%和33.39%(P<0.05);RC和RFC处理孕穗-齐穗期的水稻地上部干物质积累量较CK处理分别提高了29.83%和33.71%(P<0.05);RFC和RC处理齐穗-灌浆期的群体生长速率较CK分别提高了80.94%和75.34%(P<0.05),光合势较CK分别提高了34.25%和39.74%;RC和RFC处理孕穗期至齐穗期的光合速率较CK分别提高了3.05%~14.87%和6.45%~19.38%;RC、RFC和RF处理的水稻产量较CK分别提高了10.89%、13.23%和11.56%,RC处理的有效穗数较CK提高了13.25%(P<0.05)。综上,RC和RFC处理能提高水稻的叶面积指数、光合速率和群体生长速率,增加穗干重,从而达到稳产和增产效果。

    黄河口滨海湿地不同景观类型的潮沟分布特征
    张馨, 李雪, 于君宝, 栗云召, 管博, 周洁, 凌越, 马元庆
    2023, 42(9):  2218-2226.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.02
    摘要 ( 47 )   PDF (2631KB) ( 38 )  
    为探究滨海湿地不同景观类型内潮沟分布及其变化,选取2000—2020年黄河口5期遥感影像,结合野外观测数据,对黄河口典型景观类型及其潮沟变化进行分析。结果表明:光滩、芦苇和盐地碱蓬的面积占比都呈减小趋势,景观破碎度增加;互花米草斑块面积在2010—2020年增加38.32 km2;研究时段内潮沟年平均长度表现为光滩>互花米草>盐地碱蓬>芦苇;平均潮沟数量和密度表现为光滩>盐地碱蓬>互花米草>芦苇;2000—2020年,光滩和盐地碱蓬内潮沟长度分别减少15.28和14.35 km,互花米草内潮沟长度增加86.03 km;网络环通度、节点连接度、网络连通度总体在较低水平,光滩、盐地碱蓬、芦苇景观潮沟水系连通性变化不大,互花米草景观内潮沟网络水文连通性在2015—2020年快速增加。

    综合评述
    大规模白化对珊瑚礁生态系统的影响研究进展
    马静, 余克服
    2023, 42(9):  2227-2240.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.023
    摘要 ( 72 )   PDF (718KB) ( 50 )  
    全球变暖引起的珊瑚白化极大地影响着珊瑚礁生态系统。近30年来发生过三起全球性的大规模珊瑚白化事件,从中观察到珊瑚、大型藻类、鱼类群落之间发生了复杂的链锁式转变。大规模白化对珊瑚礁生态系统的主要影响包括:白化后珊瑚主要类群改变,珊瑚群落向小型化转变;白化后发生“珊瑚大型藻”生态相变,即珊瑚礁群落由珊瑚主导变为由大型藻主导,以匍扇藻属(Lobophora)和马尾藻属(Sargassum)为主;白化后礁栖鱼类的总丰度下降,植食性鱼类个别类群丰度增加,食珊瑚鱼类普遍减少,但礁栖小型鱼类丰度变化不大。基于各组分的生态变化,预测珊瑚礁的未来有以下几种:珊瑚分布将向更深或更高纬度的海区迁移;耐热珊瑚种群可能成为种质保存库;珊瑚的热适应性或可有效抵抗海水升温带来的负面影响,实现珊瑚群落的原位生态恢复。我国在热白化后珊瑚的适应性、珊瑚与其共生藻类的生态关系等方面取得了较好的进展,建议从生态系统的角度进一步关注珊瑚、鱼类、大型藻等的协同变化,为珊瑚礁的保护和发展提供科学依据。

    植物非叶组织器官光合作用研究进展
    曾思洁, 朱俊杰
    2023, 42(9):  2241-2249.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.025
    摘要 ( 36 )   PDF (559KB) ( 51 )  
    光合作用是生物物质和能量生产的源泉。除叶片外,部分植物花、果、茎、树皮等非叶绿色组织器官也有较强的光合能力。近年来,非叶绿色组织器官的光合贡献,尤其是逆境胁迫条件下不可替代的光合代谢,受到广泛关注。本文基于非叶光合组织器官的结构和功能,从气孔配置、叶绿体组建、碳同化调节、光合抗逆性等方面作了简要综述,为开发和提升植物非叶绿色组织器官光合潜能提供参考。

    氧化应激与鸟类繁殖关系研究进展
    赵超群, 万冬梅, 韩宇, 魏艳慧, 王娟
    2023, 42(9):  2250-2255.  doi:DOI:10.13292/j.1000-4890.202309.008
    摘要 ( 19 )   PDF (2848KB) ( 8 )  
    氧化应激是介导鸟类生活史权衡的重要生理机制,与鸟类繁殖的关系密切且复杂。氧化应激作为内在的生理机制,参与调节鸟类第二性征的表达、精子质量及繁殖投入,并在一定程度上预测繁殖成效与雏鸟的生长。而繁殖行为会影响亲鸟的氧化应激水平,造成个体氧化应激状态变化。然而,目前的研究多集中于成鸟的行为差异,缺乏深入机制的研究。充分了解氧化应激对鸟类繁殖行为的内在调控机制,以及这些机制如何与不断变化的环境协同进化,是非常重要的,需要进行深入的思考与探究。

    胜利油田石油开采场地污染特征、源汇关系与管控对策
    展海银, 周启星
    2023, 42(9):  2256-2265.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.035
    摘要 ( 34 )   PDF (607KB) ( 26 )  
    石油开采为我国经济发展注入动力的同时也带来了许多石油污染场地,这些污染场地的出现制约了社会经济与生态环境的协调发展。本文以位于黄河三角洲的胜利油田为例,提出正构烷烃、单环芳烃、16种优先控制的多环芳烃、重金属等可作为石油开采场地污染识别的特征污染物,确定了石油污染物主要在油井及石油运输线路附近集聚的分布规律;探究了石油开采场地土壤污染的源汇关系。研究表明,石油勘探、开采、运输、贮存和加工过程中的石油泄漏以及开采过程中能源燃料的燃烧是石油开采场地污染的主要来源。最后,从源头控制、污染治理和环境管理三个方面对石油开采场地环境污染的管控对策进行了分析与讨论,主要包括积极推行清洁生产、提高污染场地治理水平、完善企业环境管理体系等措施。本研究旨在为石油污染场地的识别和综合治理提供科学依据。

    技术与方法
    基于涡度相关法的会同杉木林蒸散特征及与彭曼联合法对比
    胡宇科, 赵仲辉, 项文化
    2023, 42(9):  2266-2275.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.013
    摘要 ( 25 )   PDF (5074KB) ( 10 )  
    为了准确评估杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林蒸散特征及探讨彭曼联合法(Penman-Monteith method,PM)估算其蒸散的可能性,本研究利用湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站2016—2019年的气象梯度及通量数据,应用涡度相关法(EC)测得的潜热通量数据分析了杉木林蒸散量(ET)随时间变化趋势,并与PM估算的ET进行了对比。结果表明:杉木林ET呈单波型日、年变化,在一天中,最大值出现在午后12:30—13:00,最小值出现在凌晨的0:00—2:30;在一年中,ET最大值出现在7—8月,最小值出现在12—2月;ET随净辐射、气温、饱和水汽压差的增大而增大,随土壤含水量的增大而减小,且影响杉木林ET的主要气象因子为净辐射、气温及饱和水汽压差;PM与EC得到的ET在春、秋季比较一致,但在夏、冬季差异显著;PM和EC所得ET的差值与净辐射、气温及饱和水汽压差呈极显著线性正相关,与土壤水分含量则为极显著线性负相关。研究结果为探讨杉木林水文过程及利用PM估算ET的可行性提供了理论支持。

    合肥市公园绿地空间可达性不同度量方法的比较
    刘琴琴, 李明诗, 王楠, 叶鋆泓, 蒋路凡
    2023, 42(9):  2276-2285.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.028
    摘要 ( 24 )   PDF (3798KB) ( 15 )  
    探究城市公园绿地空间可达性配置的公平性和有效性对城市规划布局和居民生活宜居性具有重要意义。从公园绿地可达性视角切入,研究集成多种出行模式的可达性度量模型。采用一种结合不同公园绿地类型多级可达时间阈值的改进核密度函数两步移动搜索模型(Kernel Density 2SFCA, KD2SFCA),并与网络分析法、高斯两步移动搜索模型(Gaussian 2SFCA, Ga2SFCA)实验结果对比,量化人口与居民点的分布特征以及不同出行方式、不同类型公园绿地的可达性特征;同时,评价了合肥市绕城高速环路范围内公园绿地空间可达性,探讨其结果分异特征并提出优化建议。结果表明:公园绿地空间呈现南部地区集聚分布模式,且与人口高密度区域高度重合;Ga2SFCA模型法和改进的KD2SFCA模型法的公园绿地可达性在空间上呈现相似现象,但部分地区存在明显差异;从可达面积比和人口比值分析得出,长丰片区(6.54%、9.57%)和庐阳片区(1.24%、1.57%)空间可达性最差;改进的KD2SFCA的可达性计算结果及其空间分布更符合实际情况。研究明确了城市中公园绿地资源短缺的区域,为城市公共空间规划布局提供数据支撑和理论参考。

    多源遥感对宁夏干湿季土壤含盐量敏感性分析与定量反演
    王怡婧, 贾萍萍, 陈睿华, 张俊华
    2023, 42(9):  2286-2295.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.006
    摘要 ( 44 )   PDF (1548KB) ( 32 )  
    快速准确反演干旱地区土壤盐渍化程度是有效防止盐渍化扩张的前提。为探讨地面高光谱和Landsat 8 OLI影像数据针对干湿季土壤含盐量敏感性分析与定量反演的问题,本研究以宁夏银北平罗县干季(4月)和湿季(10月)表层土壤(0~20 cm)含盐量、地面高光谱和Landsat 8 OLI影像为数据源,利用线性和非线性函数检验2种光谱数据及其对应盐分指数对研究区土壤含盐量的敏感性。采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)和反向传播神经网络模型(BPNN)构建地面高光谱和Landsat 8 OLI影像的盐分估算模型。结果表明:干、湿季土壤含盐量平均值分别为6.17和4.28 g·kg-1,土壤盐渍化较为严重;不同季节地面高光谱和影像光谱对土壤含盐量敏感的波段和盐分指数不同,地面高光谱经重采样波段和盐分指数与土壤含盐量敏感性均表现为极显著;干、湿季土壤含盐量的BPNN估算模型稳定性和预测能力均优于PLSR和SVM模型;干、湿季均以高光谱-BPNN模型效果最佳,其决定系数R2分别为0.739和0.819,RPD分别为1.49和1.95;经重采样地面高光谱模型校正后的干季影像模型精度R2从0.685提升到0.844;湿季影像模型精度R2从0.654提升到0.788,有效提高了较大尺度下的土壤含盐量估算精度。本研究实现了遥感监测土壤含盐量由点向面的空间转换,为宁夏银北地区土壤盐渍化的识别和防治提供了科学参考。

    基于分数阶微分光谱指数的银川平原土壤含盐量反演
    陈睿华, 王怡婧, 张俊华, 尚天浩
    2023, 42(9):  2296-2304.  doi:10.13292/j.1000-4890.202309.004
    摘要 ( 24 )   PDF (2581KB) ( 18 )  
    土壤盐渍化是制约我国干旱半干旱地区农业生产、粮食安全和可持续性发展的重要因素之一。为探寻更优的高光谱数据反演土壤含盐量的方式,本研究以银川平原为研究区,以高光谱反射率和实测土壤含盐量为数据源,对原始反射率进行分数阶微分变换,利用二维光谱指数筛选敏感参量,建立土壤含盐量的多元线性回归(MLR)和支持向量机(SVM)模型(样品n=133)。结果表明:微分变换可以有效增强高光谱信息对土壤含盐量的响应,整数阶以1阶微分效果最优,相关系数为0.486;分数阶以0.9阶效果最优,相关系数为0.461;通过分数阶微分与二维光谱指数筛选的特征波段组合与土壤含盐量的相关性较一维波段更高;SVM模型的精度优于MLR模型,两种模型皆以1.1阶精度最佳,其中SVM模型验证决定系数(Rp2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)分别为0.839、0.96和2.46;MLR模型Rp2、RMSE和RPD分别为0.730、1.32和1.79;通过反距离权重法的SVM插值图可以较好地预测银川平原的土壤含盐量状况。研究结果可为提高土壤含盐量的高光谱反演精度提供科学支撑,为盐碱地的准确诊断和改良利用提供基础。