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当期目录

    2023年 第42卷 第10期    刊出日期:2023-10-10
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    2023, 42(10):  0. 
    摘要 ( 17 )   PDF (458KB) ( 12 )  
    湿地生态与修复专栏
    盐地碱蓬、柽柳和芦苇生长的水盐阈值对类圆形植被斑块形成机制的解释
    刘庆生, 黄翀, 李贺
    2023, 42(10):  2305-2313.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.030
    摘要 ( 24 )   PDF (1914KB) ( 16 )  
    山东省黄河三角洲离海向陆25 km左右的区域内分布着不同类型的类圆形植被斑块,其演替速度快、生物多样性高,是研究黄河三角洲水盐交互作用和植被演替的理想对象,揭示其形成过程和机制对于黄河三角洲盐碱滩地植被恢复有着重要的实践意义。基于类圆形植被斑块的盐地碱蓬(Suaeda salsa)、柽柳(Tamarix chinensis)、芦苇(Phragmites australis)生长发育的水盐阈值和生活习性,以及黄河三角洲缓平低地盐生植物群落的分布规律,对类圆形植被斑块形成过程和机制进行了解析。结果表明:缓平低地的积水地形导致的局部水盐再分配是类圆形植被斑块形成的基础。盐地碱蓬分布在类圆形植被斑块的最外缘,为局部高盐分(1.0%~2.1%)、湿润地带;向斑块中心,分布着矮小的芦苇,为局部中高盐分(0.12%~0.79%)、低水深地带;再向斑块中心,柽柳散落分布在积水线附近,为局部低水深、中等盐分(0.16%~0.70%)地带;斑块中心区分布着芦苇和白茅,为局部高水深、低盐分(0.1%~0.32%)区域。春季和冬季,灰白色的高含盐量盐斑出现在盐地碱蓬外侧,为局部高盐分(1.6%~3.4%)、干燥地带,由蒸发引起的盐分迁移积累所致。由此,形成面积相对稳定的圈层结构的类圆形植被斑块。依据该规律,可构建微地貌营造结合水盐控制的生态修复模式,促进植被的正向演替,为黄河三角洲盐碱滩地植被恢复提供一种基于自然的解决方案。

    消落区植物群落对土壤团聚体稳定性的影响研究进展
    罗美凤, 黄平, 王小晓, 易雪梅, 吴胜军
    2023, 42(10):  2314-2326.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.022
    摘要 ( 22 )   PDF (681KB) ( 8 )  
    水位脉动、干湿交替是影响消落区植物群落分布和土壤稳定性的关键环境驱动力,消落区植物群落是影响土壤团聚体稳定的重要因素,研究消落区植物群落结构和功能性状对土壤团聚体稳定性的影响有助于预测消落区植物演替过程和揭示其对岸带稳定的影响机制。本文总结了国内外相关研究,综述了植物群落对干湿交替环境的响应,同时基于植物功能性状对干湿交替的响应重点阐述了其对土壤团聚体粒径稳定性的影响。未来研究应该重点关注根系构型性状和根际微生物性状对土壤团聚体的影响,并加强消落区不同胁迫强度和演替阶段植物群落组成、地上-地下性状对土壤团聚体稳定性的研究,进而探究水位脉动条件下植物群落对土壤团聚体稳定的影响机制,为消落区生态调节、生态恢复提供理论支撑。

    江苏滨海滩涂湿地盐沼植被动态及机制
    任玉蓉, 王钰祺, 廖安邦, 严圣希, 刘茂松
    2023, 42(10):  2327-2335.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.014
    摘要 ( 29 )   PDF (3464KB) ( 29 )  
    江苏省滨海滩涂湿地资源丰富,但由于围垦等人类活动以及外来物种生态入侵等影响,盐沼植被的面积持续下降。本文基于Landsat遥感影像,利用DSAS系统定量分析,对1985—2020年江苏滨海滩涂湿地潮滩植被带的围堰区、盐沼植被区的规模动态及相关关系、围堰规模的植被效应等进行了研究。结果表明:(1)1985—2020年,潮滩植被带向海显著推进岸段与围堰区规模显著增加岸段在空间上具对应性,变化热点区逐渐南移,期初为射阳河口至北凌河口岸段,2015年后,已南移至梁垛河口至遥望港岸段。(2)盐沼植被与围堰区面积在不同岸段间差异较大,但各岸段间围堰区与盐沼植被面积之比均快速上升,比值由1985年的0.017∶1变为2020年的5.59∶1,围堰区面积与盐沼植被面积呈极显著负相关。(3)随盐沼植被带规模逐渐下降,其与潮滩植被带向海延展速率的相关关系也由显著正相关变为不显著相关,显示盐沼植被带规模对潮滩植被带延展的促进作用具一定的规模效应。

    洪泽湖湿地植物群落优势种和均匀度变化对植物残体分解的影响
    蒋伟, 王昊, 尕着玛, 许志敏, 张新厚
    2023, 42(10):  2336-2344.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.032
    摘要 ( 23 )   PDF (1978KB) ( 13 )  
    植物残体分解在湿地碳循环中起关键作用,受到输入特征(化学性状和物种多样性等)的控制。受水位变化和外来物种入侵影响,洪泽湖湿地植物群落会发生显著变化,进而影响植物残体输入特征。本研究选取洪泽湖湿地中芦苇(Phragmites australis)、菰(Zizania latifolia)、喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和双穗雀稗(Paspalum paspaloides)4种分布广泛的挺水植物,探究优势种和均匀度变化对其残体质量损失和碳矿化速率的影响。在单种分解模式下,芦苇分解最慢,质量损失和碳矿化常数(k)仅分别为22.2%和5.27×10-4 d-1,而双穗雀稗和喜旱莲子草有着相对高的质量损失(分别为58.4%和50.6%)和k(分别为9.52×10-4和9.10×10-4 d-1)。在混合分解模式下,喜旱莲子草和双穗雀稗占优势的组合有着更高的质量损失(均值分别为41.0%和42.8%)和k(均值分别为8.84×10-4和8.70×10-4 d-1),均显著高于芦苇和菰占优势的组合(质量损失均值分别为31.0%和32.2%,k均值分别为7.28×10-4和8.07×10-4 d-1)。随均匀度升高,喜旱莲子草和双穗雀稗占优势的组合质量损失和k呈下降趋势,而芦苇占优势的组合呈上升趋势。从混合效应来看,混合残体在质量损失方面常表现为拮抗效应,而在矿化速率方面主要为加和效应或协同效应。以上结果表明,洪泽湖湿地中群落水平上的植物残体分解会随优势种和均匀度而变化,非加和效应在该过程中也发挥着重要作用。因此,关注混合分解对于准确分析淡水湿地碳循环对植物群落变化的响应具有重要意义。

    贮存时间对盐地碱蓬种子萌发及生长特征的影响
    邹雨函, 朱涛, 王雪宏, 于君宝, 凌越, 李雪, 张馨
    2023, 42(10):  2345-2350.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.031
    摘要 ( 30 )   PDF (1022KB) ( 58 )  
    研究黄河三角洲滨海湿地不同贮存年限盐地碱蓬种子的萌发及植株生长特征,以期为利用土壤种子库进行滨海湿地盐地碱蓬群落的恢复提供科学数据。种子萌发实验结果显示:随着种子贮存年限的增加,盐地碱蓬种子活力呈明显下降趋势(P<0.05),表现为种子发芽率和发芽速度的下降;在同一盐度条件下,盐地碱蓬种子发芽率、发芽速度随贮存年限增加呈线性下降趋势;同一年限的种子随盐度的增加,发芽率呈线性下降趋势。植株生长实验结果显示:贮存时间短的种子出苗率高于贮存时间久的种子;随着贮存时间的增加,盐地碱蓬植株的密度呈下降趋势,但植株高度、含水量及单株鲜重及干重无明显差异,而单位面积生物总量差异显著(P<0.05)。在未来滨海湿地盐地碱蓬群落的修复过程中,应该根据滨海湿地的退化时间制定盐地碱蓬群落的恢复方案。研究结果可为滨海湿地生态恢复提供理论支持和科学参考,以实现滨海湿地恢复过程中降低恢复成本、提高恢复效率、加快恢复进程的目标。

    围栏禁牧对纳帕海湿地土壤生态化学计量特征的影响
    盖杨菊, 刘爽, 张昆, 李文韬, 郭雪莲
    2023, 42(10):  2351-2358.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.024
    摘要 ( 20 )   PDF (1571KB) ( 8 )  
    开展围栏禁牧对湿地土壤生态化学计量特征影响的研究,为理解围栏禁牧对退化湿地生态系统恢复的影响提供理论基础。本研究选取纳帕海湿地未禁牧、禁牧3年、8年和10年的沼泽化草甸和草甸为对象,比较不同围栏禁牧年限对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量的影响。结果表明:围栏禁牧提高了沼泽化草甸和草甸土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP),提高了C/N、C/P、N/P和MBN/MBP。沼泽化草甸和草甸土壤C/N、C/P、N/P均与TOC、TN、含水率、NO3--N、NH4+-N、MBN呈显著正相关(P<0.01),与土壤容重显著负相关。沼泽化草甸土壤MBC/MBN、MBC/MBP与TOC、NH4+-N、MBN和含水率显著负相关,MBN/MBP与所有环境因子均没有显著相关性;草甸土壤MBC/MBN、MBC/MBP与TOC、TN、MBN、含水率呈显著负相关(P<0.01),MBN/MBP与pH、MBN、含水率呈显著正相关(P<0.01)。围栏禁牧条件下,土壤TOC是影响沼泽化草甸和草甸土壤生态化学计量的主导因素。综上所述,围栏禁牧通过影响养分条件改变纳帕海湿地土壤生态化学计量特征。

    黄河三角洲农田退耕年限对土壤不同形态氧化铁含量及其分布的影响
    孙丹丹, 刘学, 杨继松, 于君宝, 王志康, 周迪, 栗云召, 于洋, 宁凯
    2023, 42(10):  2359-2367.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.028
    摘要 ( 34 )   PDF (2713KB) ( 14 )  
    土壤中铁元素主要以氧化物形态存在,土地利用方式的变化会导致其形态发生转变。本研究选取黄河三角洲不同退耕年限土地为对象,通过分析退耕土壤理化性质和不同形态氧化铁含量,探讨退耕年限对土壤氧化铁含量及其形态变化的影响。结果表明:总体上农田退耕后土壤(0~40 cm)含水量、有机质、总氮和总磷含量以及表层土壤黏粒含量随退耕年限的延长呈上升趋势;土壤pH和土壤容重的变化则不明显。土壤全铁(FeT:23.68~26.60 g·kg-1)含量在退耕的前6年内无显著变化,但退耕6年后则随退耕年限的增加而降低;游离态氧化铁(Fed:4.97~5.81 g·kg-1)与FeT变化趋势大致相同;络合态氧化铁(Fep:0.03~0.21 g·kg-1)和无定形态氧化铁(Feo:0.54~0.76 g·kg-1)变化趋势基本一致,均表现为随退耕年限呈先降低后上升的变化趋势。退耕还湿后土壤中全铁和各形态氧化铁含量与土壤理化性质呈现出不同程度的相关性。研究表明,黄河三角洲农田退耕还湿将对土壤理化性质与氧化态铁的含量及其分布产生明显影响。

    互花米草入侵对黄河三角洲湿地表层沉积物金属元素分布格局的影响
    郑美洁, 郑冬梅, 辛愿, 张仲胜, 武海涛
    2023, 42(10):  2368-2375.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.027
    摘要 ( 21 )   PDF (2255KB) ( 21 )  
    互花米草被引入后迅速生长蔓延,已成为黄河三角洲河口湿地主要入侵物种,极大影响了河口湿地沉积物表层重金属元素分布格局。本研究选取不同入侵年限(3、5、7、10、15和20年)的互花米草湿地以及芦苇湿地、盐地碱蓬湿地、柽柳湿地和光滩湿地,采集表层沉积物并测定Ca、Fe、Mg、Mn、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Cu和Li元素含量,采用富集系数及地累积指数法对污染水平进行评价,分析互花米草入侵对元素分布格局的影响。结果表明:(1)随入侵时间推进,互花米草湿地表层沉积物有机碳(SOC)和总氮(TN)含量要大于本土植被覆盖湿地表层沉积物含量。本土植物所在湿地沉积物重金属含量要高于互花米草入侵湿地沉积物重金属含量。(2)Ca处于中度富集状态,而Cd可能造成本地区中度污染。(3)重金属元素之间具有显著相关关系,尤其是Fe、Mn元素与Mg、Zn、Cu元素相关性较大,互花米草湿地中的大多数元素变化主要受岩石圈基岩风化和泥沙搬运沉积影响。

    黄河三角洲不同土地利用类型总铁分布特征及其影响因素
    李雪, 管博, 王艺霖, 于君宝, 杨继松, 栗云召, 张馨, 马元庆
    2023, 42(10):  2376-2383.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.033
    摘要 ( 20 )   PDF (3898KB) ( 15 )  
    铁元素是植物生长所必需的营养元素之一,对维持湿地生态系统稳定和湿地生态功能发挥具有重要的作用。本研究以黄河三角洲地区8种不同土地利用类型、7种植被群落类型为对象,分析了土壤中总Fe含量的空间分布特征及其影响因素。结果表明:黄河三角洲土壤总Fe含量均值为24.28 g·kg-1,其中,不同土地利用类型中,工矿区总Fe含量最高,为27.29 g·kg-1,森林湿地和光滩中总Fe含量最低,分别为22.55、22.56 g·kg-1;不同植物群落中芦苇覆盖下的土壤总Fe含量最高,为27.30 g·kg-1。不同土地利用类型中的总Fe在0~10和10~20 cm深度的差异性显著(P<0.05);同一种土地利用类型在不同深度之间的差异性并不显著(P>0.05)。相关性分析表明,总Fe含量与有机质、总氮、铵态氮、碳酸氢根离子含量在每层均呈极显著正相关(P<0.01)。总Fe含量和分布还与成土母质、土壤类型、水文条件、氧化还原条件、人类活动等因素密切相关。

    1991—2021年现代黄河三角洲土地利用/覆被时空变化及其对人类活动强度的响应
    凌越, 于君宝, 杨继松, 于洋, 王志康, 栗云召, 王雪宏, 周迪, 邹雨函, 管博, 马元庆, 吕梦雪
    2023, 42(10):  2384-2393.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.029
    摘要 ( 34 )   PDF (2303KB) ( 32 )  
    采用1991、1996、2001、2006、2011、2016和2021年7期Landsat系列遥感影像为数据源,在ENVI和ArcGIS支持下构建黄河三角洲景观类型图,运用土地利用动态度、人类活动强度模型、皮尔逊相关系数等方法对近30年黄河三角洲滨海湿地土地利用类型时空变化、人类活动强度及二者的关系进行评价。研究表明:(1)近30年现代黄河三角洲面积呈小幅度波动变化特征,自然湿地、人工湿地和非湿地面积的年均变化率分别为-1.52%、15.17%和1.95%。(2)黄河三角洲土地利用类型由单一逐渐多样,综合土地利用动态度在2011—2016年最大(3.28%)。(3)研究时段内现代黄河三角洲建设用地当量面积和人类活动强度指数均呈现上升趋势,30年期间建设用地当量面积由212.33 km2增至501.26 km2,人类活动强度由7.93%升高至18.84%。(4)研究期内现代黄河三角洲土地利用/覆被时空变化与人类活动强度变化具有一致性、同步性和显著相关性,说明人类活动与研究区土地利用变化关系密切。

    筑坝拦截对深水型水库硫循环的影响——以龙滩水库为例
    关天昊, 杨梦迪, 崔高仰, 丁士元, 王亦尧, 张雪程, 李晓东
    2023, 42(10):  2394-2401.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.023
    摘要 ( 15 )   PDF (1761KB) ( 14 )  
    选取珠江上游深水型水库龙滩水库为研究对象,于2019年4、7、10月和2020年1月4个季节采集了水库支流表层水、库区分层水和下泄水,分析其水化学参数、SO42-浓度及δ34SSO4与δ18OSO4同位素组成,基于冗余分析和贝叶斯稳定同位素混合模型等手段,阐明了筑坝拦截影响下的水动力条件改变对龙滩水库水体硫循环的影响。结果表明:龙滩水库SO42-的主要来源是硫化物矿物氧化(以O2或Fe3+为电子受体),此外,还包括大气降水、人为源。筑坝拦截后,水体SO42-浓度以及δ34SSO4和δ18OSO4值波动范围显著增大。筑坝蓄水会导致水体相对水柱稳定度(relative water column stability,RWCS)升高,在较高的RWCS条件下,水库内部的硫化物氧化和硫酸盐还原等过程显著增强,因此,RWCS是驱动水库硫循环的重要水动力因素。本研究有助于深入理解水库内部硫酸盐迁移转化过程的水动力驱动机制,为深水型水库水资源科学利用与保护提供理论依据。

    阜新细河生态缓冲带阻控农田径流水中氮磷及除草剂的作用
    汤家喜, 谭婷, 梁婕, 王雪怡, 姚鑫毅, 徐颖
    2023, 42(10):  2402-2409.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.021
    摘要 ( 21 )   PDF (2059KB) ( 17 )  
    生态缓冲带作为陆地生态系统和水生生态系统的交错地带,能够有效地拦截地表径流中氮、磷及除草剂等污染物质进入河流、湖泊。选取紫花苜蓿(Medicago sativa)、早熟禾(Poa annua)、高羊茅(Festuca elata)、黑麦草(Lolium perenne)和白花三叶草(Trifolium repens)等5种草本植物构建生态缓冲带。通过野外模拟径流实验,探究植被类型及缓冲带长度对生态缓冲带阻控地表径流、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总磷(TP)、溶解磷(DP)、颗粒磷(PP)、乙草胺(AC)、阿特拉津(AT)等污染物质效果的影响。结果表明:5种生态缓冲带均显著提高径流及面源污染物的阻控效率,且随缓冲带长度的增加,其对污染物阻控效率逐渐增大。不同植被生态缓冲带可有效消减地表径流量,大小依次为:黑麦草>高羊茅>早熟禾>白花三叶草>紫花苜蓿。其中,4 m长的黑麦草缓冲带对NO3--N、TP、DP、PP和AC的阻控效率最高,分别达72.2%、73.2%、68.8%、83.5%和70.8%;4 m长的高羊茅缓冲带对NH4+-N和AT的阻控效率最高,分别达88.0%和77.3%。

    人工沉床对富营养化河道净化效果及水体微生物群落的影响
    徐盼盼, 何培民, 何文辉
    2023, 42(10):  2410-2418.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.026
    摘要 ( 30 )   PDF (2579KB) ( 12 )  
    对于透明度低、富营养化严重的河道,难以直接在河底种植沉水植物净化水质。通过构建穗花狐尾藻人工沉床系统,对上海临港一典型富营养化河道进行生态修复。结果表明:人工沉床可通过沉水植物吸收和改变微生物群落结构及多样性,达到脱氮除磷、提高水体透明度效果。沉床修复30 d后,水体透明度升高了152.2%,水体叶绿素a浓度降低了87.4%,总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)和活性磷(PO43--P)浓度平均去除率分别为61.0%、76.4%、91.8%和76.6%,与对照区差异显著(P<0.05)。修复后水体微生物多样性提高,改变了门、属水平群落结构以及水体氮处理细菌结构,提高了磷处理细菌丰度;冗余分析进一步表明,TP、NH3-N、NO3--N和PO43--P是导致沉床修复不同时期水体门水平群落结构差异的主要驱动因子,变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门与TP、NH3-N、PO43--P均呈显著正相关,与NO3--N呈显著负相关,放线菌门和蓝细菌门则相反。研究结果为富营养化河道生态修复工程提供了理论及技术支撑。

    厦门四个红树林湿地修复工程成效评估
    吴一凡, 艾瑶, 郑忠禄, 庄敏, 丁振华
    2023, 42(10):  2419-2424.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.020
    摘要 ( 36 )   PDF (672KB) ( 31 )  
    自“十三五”以来,我国东南沿海开展了大量的红树林生态修复项目,红树林修复的面积取决于宜林滩涂,通常较小,同时对于红树林生态修复成效缺乏统一有效的评估方法。本文根据湿地生态修复评估的一般性原理,结合红树林生态系统的特点,以厦门4个红树林生态修复案例,建立适用于人工重建的红树林修复成效评估体系,为红树林生态修复工作提供科学的指导。评价结果显示,厦门4个红树林湿地修复效果综合评分分别为下潭尾4.80(优秀)、滨海西4.09(良好)、凤林湾3.94(中等)、东屿4.15(良好)。总体而言,厦门红树林生态修复工程的修复效果为良好。

    研究报告
    不同臭氧胁迫水平下4种绿化树种基于叶面尺度的光合荧光特性
    薛文凯, 闫香如, 李品
    2023, 42(10):  2425-2433.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.002
    摘要 ( 32 )   PDF (1455KB) ( 10 )  
    地表臭氧(O3)是目前公认的具有植物强氧化毒性的光化学二次污染物,对植物光合系统造成严重损坏,阻碍森林生态系统碳汇等服务功能发挥。本研究采用开顶式气室装置和基于叶片尺度的叶绿素荧光成像技术,研究北京4种常见城市绿化树种(白蜡Fraxinus chinensis、二球悬铃木Platanus orientalis、刺槐Robinia pseudoacacia和国槐Sophora japonica)的光合叶绿素荧光特征在5个O3浓度下的剂量特征。结果表明,随着O3浓度的升高,PSII反应中心最大光量子产率(QYmax)、稳态光适应非光化学荧光淬灭系数(NPQLss)、稳态荧光衰减参数(RfdLss)、PSII反应中心实际光化学量子效率(PhiPS2Lss)和PSII反应中心光稳态最大光量子效率(Fv′/Fm′)均显著降低,稳态光适应光化学淬灭系数(qPLss)变化不显著。除了NPQLss,不同绿化树种各项叶绿素荧光指标之间均存在显著性差异。4种树种的各项荧光指标与O3剂量(AOT40,小时O3浓度大于40 nmol·mol-1的累计值)间具有显著的线性相关关系。整张叶片的叶绿素荧光成像反映出随着O3浓度升高PSII反应中心逐渐受到损害的过程,光合能力降低遵循“叶缘先于叶肉,叶肉先于叶脉”的规律。叶绿素荧光成像技术可以在叶面尺度上反映植物对O3胁迫的时空响应特征,具有一定的应用前景。

    辽宁浑河源自然保护区蕨类植物组成及物种多样性
    李岩, 何兴元, 尚佰晓, 陈玮, 张粤, 王艳林
    2023, 42(10):  2434-2440.  doi:10.13292/j.1000-4890.202308.009
    摘要 ( 20 )   PDF (1481KB) ( 9 )  
    物种多样性分布的研究对于生物多样性保护至关重要。为了解北方河流源头区蕨类植物及物种多样性分布特点,本研究以辽宁省浑河源自然保护区蕨类植物为研究对象,分析了蕨类植物的组成及不同地形条件下的物种多样性分布特征。结果表明:(1)共记录有蕨类植物8科13属17种,优势科为鳞毛蕨科和蹄盖蕨科。(2)木贼(Hippochaete hyemale)、猴腿蹄盖蕨(Athyrium multidentatum)、球子蕨(Onoclea sensibilis var. interrupta)、东北蛾眉蕨(Lunathyrium pycnosorum)、荚果蕨(Matteuccia struthiopteris)、粗茎鳞毛蕨(Dryopteris crassirhizoma)和新蹄盖蕨(Neoathyrium crenulato serrulatum)是浑河源蕨类植物群落中常见并具有代表性的种类,其中木贼和猴腿蹄盖蕨是蕨类植物群落中的优势种。(3)物种多样性分布受海拔和坡向的影响显著,Margalef指数在海拔700~800 m和500~600 m间存在显著差异(P<0.05),Margalef指数和Shannon指数在北坡和南坡间存在显著差异(P<0.05)。(4)随海拔的升高,物种多样性呈先升后降的单峰分布变化,在中海拔上物种多样性达到最高;自北坡、东坡、南坡到西坡,物种多样性呈现先降后升的分布规律,在北坡物种多样性最高,南坡最低;平坡的物种多样性最低,非蕨类植物生存的适宜坡度;中坡位的物种多样性最高,是蕨类植物生存的适宜坡位。本研究可为浑河源及其相似地区蕨类植物的多样性保护和生态恢复提供科学依据。

    12个亚热带树种凋落叶对模拟酸雨的缓冲性能及其控制因子
    段萱, 杨庆朋, 关欣, 张伟东, 陈波翰, 王娇, 赵峰侠
    2023, 42(10):  2441-2448.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.012
    摘要 ( 26 )   PDF (1075KB) ( 8 )  
    探讨亚热带地区常见树种凋落叶的酸缓冲能力差异及其控制因子对森林恢复与管理具有重要意义和应用价值。本文以12种亚热带森林常见树种凋落叶为试材进行模拟酸雨浸提实验,通过测定凋落叶的物理化学初始性状以及浸提液的pH值和盐基离子含量,分析凋落叶初始性状与酸缓冲能力的关联性,确定凋落叶缓冲酸雨的主要调控因子。结果发现:凋落叶均显著提高了模拟酸雨溶液的pH值。大部分阔叶树种,如香椿、檫木以及油桐酸缓冲能力(>4)明显优于针叶树种的杉木和马尾松。山乌桕虽是阔叶树种,但其酸缓冲能力最弱(<1)。浸提时间也显著影响不同凋落叶的酸缓冲能力。除马尾松凋落叶在浸提1 d时缓冲能力最高外,其他物种均在浸提5 d时缓冲能力达到最高。酸缓冲能力与凋落叶初始pH值呈正相关(浸提1 d、5 d、15 d时相关系数分别为0.84, 0.80, 0.83; P<0.05),与木质素含量呈负相关(浸提1 d、5 d、15 d时相关系数分别为-0.68, -0.75, -0.69;P<0.05)。逐步回归分析也证实了凋落叶初始pH值是最主要的酸缓冲能力控制因子。研究表明,凋落叶的初始性状可以很好地预测不同物种的酸缓冲能力,建议未来从酸缓冲能力角度筛选物种时优先考虑pH值。

    宁南山区华北落叶松林下草本层群落特征及其影响因素
    拓行行, 李玉华, 俞瀚林, 李美慧, 晏昕辉, 杨梦茹, 王子临, 温仲明, 李伟
    2023, 42(10):  2449-2458.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.013
    摘要 ( 22 )   PDF (2669KB) ( 32 )  
    林下草本植物是森林生态系统的基本组成要素,对森林的更新、生态系统结构、功能的维持和提升具有重要作用,理解林下草本层群落特征及其影响因素,有助于构建理想的林草结合模式。本研究以宁南山区泾源县无人为干扰的华北落叶松林人工林、间伐处理的华北落叶松林人工林和华北落叶松与白桦自然混交林为研究对象,探究林下草本层群落特征(物种多样性和地上生物量)及其与土壤理化特性(土壤容重、含水量、全碳含量、全氮含量及全磷含量)和林分结构(密度和郁闭度)的关系。结果表明:(1)与人工林相比,自然混交林林下草本植物组成最丰富(34种),且物种多样性和地上生物量也最高;(2)自然混交林林下土壤特性均优于人工林,但间伐处理的人工林林下土壤特性较无人为干扰的人工林土壤特性有显著提高;(3)冗余分析表明,林下草本层物种多样性主要与土壤含水量、土壤全碳、全氮和全磷含量呈正相关,与土壤容重、林分密度和郁闭度呈负相关,且林分密度、0~20 cm土层含水量对林下草本物种多样性有显著影响(P<0.05);(4)回归分析结果表明,0~20 cm土层的土壤特性、物种丰富度和优势度、林分密度及郁闭度显著影响林下草本地上生物量的积累(P<0.05);随机森林模型及方差分解进一步得出:土壤因子对地上生物量积累的解释率为30.99%,其中0~20 cm土层土壤容重、全碳含量、全氮含量、土壤含水量为最重要的解释因子;林分结构的解释率为12.74%,其中林分密度是最重要的解释因子,而物种多样性的解释率仅为3.42%。研究表明,自然混交林作为理想的林-草结合模式,有利于林下草本的健康发育和林下生态环境的改善,且林下草本层物种多样性、地上生物量分别受不同环境因子所控制。研究结果对于人工林的近自然化管理(抚育间伐、补植等)和林下经济的高质量发展具有一定的参考价值和指导意义。

    新安江源区典型植物稳定氢氧同位素组成特征
    邢万秋, 蔡越, 王卫光, 杨丽琳, 傅巧妮, 冷昕
    2023, 42(10):  2459-2468.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.003
    摘要 ( 24 )   PDF (3201KB) ( 9 )  
    为了解暴雨时期亚热带森林生态系统水分在植物体内运移转换过程中同位素组成的变化特征以及对环境的响应机制,基于2020年7月梅汛期新安江源区亚热带常绿针叶林典型植物氢氧稳定同位素测试,结合黄山水文站涡动通量塔环境要素监测数据,分析了代表性树种杉木(Cunninghamia lanceolata)不同部位(根、皮、枝、叶)和样地多种优势植物叶片水同位素组成(δ18O和δ2H)的日间变化特征及δ18O-δ2H相关关系,并讨论了不同植物叶片水δ18O和δ2H的环境控制因子。结果表明:杉木根、皮及枝水分同位素组成较为接近且日间变化平缓,叶片水同位素最为富集且日间变幅较大。受随机性强降雨影响,7月2—4日各来源δ18O和δ2H昼间变化无显著一致性规律,三日分别大致呈单峰型、单谷型和波动型变化。5种典型植物叶片水δ18O-δ2H线性回归得出的蒸腾线斜率从高到低依次为:狗脊(Woodwardia japonica)、茶(Camellia sinensis)、大豆(Glycine max)、杉木、毛竹(Phyllostachys heterocycla),说明毛竹叶水同位素动力分馏效应最强,狗脊最弱。各植物叶片水δ18O和δ2H的环境控制因子有所差异,杉木和狗脊叶片水δ18O和δ2H对土壤含水率和土壤温度的变化最敏感,气温和净辐射则是影响茶和大豆叶片水δ18O和δ2H的主导因子,毛竹叶水δ18O和δ2H与气温、相对湿度、土壤温度、土壤含水率和风速的相关性较强。研究结果有助于明晰湿润区生态水文过程,并为进一步构建同位素水文模型提供数据支持。

    张家界砂岩峰林不同海拔林下植物多样性及其与土壤因子的关系
    黄炎根, 李丽, 戴兴安
    2023, 42(10):  2469-2476.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.004
    摘要 ( 31 )   PDF (986KB) ( 15 )  
    林下植物多样性的海拔分异格局及其与土壤因子的关系是森林生态系统多样性研究的重要方面。以砂岩峰林区张家界国家森林公园为对象,研究了不同海拔(400~600、600~800、800~1000、1000~1220 m)林下植物多样性与土壤因子性质以及二者间的关系。结果表明:(1)不同海拔灌草层重要值最高的物种不同,1000~1220 m海拔林下植物组成最丰富,400~600 m海拔最贫乏;(2)不同海拔灌草层的多样性指数H、丰富度指数D具有显著差异(P<0.05),而优势度指数H′、均匀度指数Jsw无显著差异(P>0.05);(3)不同海拔土壤全磷、全镁和全钙具有显著差异(P<0.05),土壤pH值、全钾、氮磷比、全氮、碳磷比、全碳和碳氮比差异均不显著(P>0.05);(4)海拔和土壤含碳量是影响草本多样性分异特征的主要环境因子,而灌木多样性受环境因子影响不明显。研究表明,林下植物多样性与环境因子存在一定的相关性,为砂岩峰林区物种多样性的研究提供了新的思考。

    海拔、林龄和郁闭度对天山云杉林土壤肥力的影响
    席丽, 李思瑶, 夏晓莹, 陈玉雯, 王杰, 马小龙, 米尔扎提·柯尼加里木, 阿丽耶·麦麦提, 王卫霞
    2023, 42(10):  2477-2485.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.006
    摘要 ( 30 )   PDF (2654KB) ( 8 )  
    以天山云杉(Picea schrenkiana)林为对象,分析天山云杉林土壤养分分布特征,并通过主成分分析计算土壤肥力综合指数(IFI),评价不同海拔、林龄和郁闭度条件下土壤肥力水平,旨在为科学管理天山云杉林土壤资源提供理论依据。结果发现:(1)不同海拔天山云杉林0~20和20~60 cm土层土壤碳、氮含量均表现为1900~2100 m>2500~2700 m>1700~1900 m>2300~2500 m>2100~2300 m。其中海拔1900~2100 m下0~20 cm土层土壤碳、氮含量均显著高于海拔2100~2300 m (P<0.05),此海拔下土壤肥力的综合得分最高(0.45),其中63%的土壤肥力达到Ⅰ级(高)和Ⅱ级(较高)水平,表明海拔1900~2100 m范围内土壤肥力状况总体较好。(2)土壤碳、氮含量随着林龄的增加呈现增加的趋势,其中0~20 cm土层土壤碳、氮含量在成熟林和幼龄林或中龄林间存在显著差异(P<0.05)。成熟林土壤肥力综合得分为0.41,其中54%的土壤肥力达到Ⅰ级(高)和Ⅱ级(较高)水平。(3)高郁闭度(>0.6)条件下天山云杉林0~20 cm土层土壤碳、氮含量显著高于低郁闭度(0.2~0.4)(P<0.05),高郁闭度土壤肥力综合得分较高(0.37),其中38%的土壤肥力达到级Ⅰ级(高)和Ⅱ级(较高)水平,但不存在显著差异。总体而言,天山云杉林表层土壤碳、氮含量受海拔、林龄和郁闭度的影响较显著,土壤肥力指数则受海拔、林龄的影响显著。

    不同品种玉米在盐碱复合胁迫下的幼苗生长差异及其生理机制
    李聪聪, 宋勇, 孙东泉
    2023, 42(10):  2486-2493.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.035
    摘要 ( 51 )   PDF (612KB) ( 11 )  
    为探明玉米的耐盐碱机制,推动耐盐碱玉米品种的选育,以“郑单958”和“ZN451”为试验材料,用25 mmol·L-1 Na2CO3和100 mmol·L-1 NaCl对幼苗进行盐碱复合胁迫处理,探究盐碱复合胁迫对玉米幼苗生长及生理指标的影响。结果表明:处理组“郑单958”的株高、地上干重、单株总干重均极显著低于其对照组,根冠比高于对照组但差异不显著;脯氨酸含量显著高于对照组,可溶性蛋白含量比对照组低但降幅不显著;MDA含量显著高于对照组,SOD活性极显著高于对照组,POD活性显著低于对照组;SPAD值显著低于对照组,GsCiPnFv/FmPI值均极显著低于对照组;ABA、JA含量均极显著高于对照组;处理组“ZN451”的株高、地上干重均显著低于其对照组,单株总干重低于对照组但降幅不显著,根冠比极显著高于对照组;脯氨酸、可溶性蛋白含量均显著高于对照组;MDA含量显著高于对照组但差异不显著,SOD活性极显著高于对照组,POD活性显著高于对照组;SPAD值、PnFv/FmPI值均低于对照组但差异不显著,GsCi值均显著低于对照组;ABA、JA含量均极显著高于对照组。本研究表明,玉米品种“ZN451”在盐碱复合胁迫中可能有较强的生物量分配的调控机制,高活性的抗氧化酶系统保证了细胞膜的完整性,提高了细胞渗透压的调控能力,进而对酶活性和光合系统有了较好的保护;尽管盐碱逆境中“ZN451”的气孔导度下降,但相关系统的结构和功能并未受到损伤,因此具有较高的盐碱抗逆能力。

    福建梅花山自然保护区鸟类种子传播网络
    陈巧尔, 牛一醒, 王征, 李宁
    2023, 42(10):  2494-2501.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.001
    摘要 ( 37 )   PDF (1775KB) ( 21 )  
    鸟类与植物的种子传播网络是影响生物多样性维系和生态系统功能的关键因素,同时也是当代生态学研究的热点。于2021年10—12月采用样线法在福建梅花山国家级自然保护区南部地区调查取食鸟类多样性,并分析其与植物特征之间的关系,收集鸟类对果实(种子)的取食数据并以此构建鸟类种子传播网络,探讨鸟类特征对网络结构的影响。结果表明:取食鸟类多样性与植物特征之间存在一定相关性,取食鸟类种类、数量、均匀度指数与植物高度、结实量和郁闭度呈显著相关(P<0.05);种子传播网络由21种取食鸟类和15种植物构成,具有嵌套性和模块性,但连接度和专业化程度较低;鸟类特征与物种水平网络参数存在一定相关性,取食鸟类数量与取食鸟类物种度、物种强度和连接多样性均呈极显著正相关(P<0.01),取食鸟类体重、体长、嘴峰长与取食鸟类物种度和连接多样性呈显著正相关(P<0.05)。研究显示,鸟类特征对种子传播网络结构的构建和维持具有影响,研究结果为分析森林动植物关系的动态变化和稳定性提供现实参考。

    黄河流域生态系统服务的时空演变及其驱动力
    朱春霞, 钟绍卓, 龙宇, 颜丹
    2023, 42(10):  2502-2513.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.005
    摘要 ( 37 )   PDF (6735KB) ( 23 )  
    系统把握黄河流域生态系统服务的时空格局演变与关键驱动力有利于深化流域生态保护和高质量发展。本文基于InVEST模型,刻画了黄河流域1990-2019年产水、净水、碳储、土壤保持和生境支持服务的时空格局,并利用地理探测器模型进行了时空演变的驱动力分析。结果表明:(1) 30年间,产水和土壤保持服务呈同步波动上升变化,而净水、碳储和生境支持服务则基本稳定;空间上,产水和土壤保持服务分别呈现“南高北低”、“脊背与两头低而腹地高”的分布特点,净水、碳储和生境支持服务的空间分布较相似,在河套平原、宁夏平原、汾渭平原以及豫鲁流域较低;(2) 5种生态系统服务均表现出显著的全局自相关性和空间分异性;关于局部异质性,产水、净水和生境支持服务皆以高-高、低-低和不显著3种聚类类型为主,另两种服务的局部集聚不明显;(3) 气候和地理因子是影响产水和土壤保持服务的重要因素,解释力最高的分别是年均降水和坡度;土地利用/覆被类型是净水、碳储和生境支持服务最重要的驱动力。

    近20年陕北黄土丘陵区景观生态风险时空变化及其冷热点格局
    何钊全, 尚雪, 张铜会, 云建英
    2023, 42(10):  2514-2525.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.007
    摘要 ( 23 )   PDF (3065KB) ( 47 )  
    合理评价陕北黄土丘陵生态恢复区景观生态风险状况,对优化区域景观格局和维护生态系统功能具有现实意义。本文利用延安市2000—2020年土地利用类型数据,基于景观格局指数与GIS空间分析,揭示景观生态风险水平及其时空演变格局。结果表明:(1)景观生态风险指数(ERI)处于0~0.449,风险等级主要表现为低、较低及中风险区,以片状形式广泛分布于西南、黄河沿岸及西北等市域边际区县;高风险区集中于宝塔区。相比2000年,2020年的高、较高风险区面积增多1.27×104和25.25×104 hm2,景观生态风险增大趋势明显。(2) 2000—2020年,景观生态风险的Moran’s I为正值,空间相关性显著,“高-高”和“低-低”值为其主要空间集聚模式,但空间集聚性先增强后减弱,局部差异性逐步突显。(3) 景观生态风险热点分布于宝塔区,其土地利用以建筑用地和耕地为主,系统干扰度高,景观破碎分离,呈现出高值集聚模式;景观生态风险冷点主要分布在黄龙县、黄陵县及富县,区域海拔较高,人为干扰强度低,林地、草地斑块面积大,景观分离度和破碎度小,呈现出低值集聚模式。近20年,冷热点区域面积变化明显,空间格局波动频繁。因此,延安市景观生态风险整体上较小,但不同风险等级及其空间集聚模式和冷热点区域持续转化,需规划土地利用结构,提升景观安全性和稳定性。


    热带旅游海岛珊瑚礁生态脆弱性评价——以马来西亚热浪岛和停泊岛为例
    贾戬, 胡文佳, Tan Chun Hong, Zainudin Bachok, 郑新庆, 张静
    2023, 42(10):  2526-2535.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.019
    摘要 ( 42 )   PDF (1097KB) ( 38 )  
    珊瑚礁生态系统提供了重要的经济和生态效益,但人类活动和气候变化已威胁到脆弱的珊瑚礁生态系统。本研究选取马来西亚的热门旅游海岛——热浪岛和停泊岛作为研究区域,基于暴露性敏感性适应性模型框架,结合调查数据和人类活动兴趣点空间分析方法建立珊瑚礁生态脆弱性评价指标体系,评估研究区珊瑚礁的生态脆弱程度,并提出管控对策。结果表明:研究区珊瑚礁生态脆弱性指数为-0.30~0.66,热浪岛周边站位生态脆弱性指数平均值为0.08,停泊岛周边站位生态脆弱性指数平均值为0.26,停泊岛区域的珊瑚礁脆弱性整体高于热浪岛,高度脆弱地点主要聚集在大小停泊岛的南部,而轻度脆弱地点位于停泊岛西北和热浪岛东部。冗余分析结果表明,影响珊瑚礁生态脆弱性的主要环境因子为盐度、浊度,主要人类活动因子为度假村和客运码头。控制娱乐设施与珊瑚礁区的距离、对海洋公园进行功能区划分等措施可能对降低当地珊瑚礁脆弱性具有积极意义,可作为当地珊瑚礁保护管理的备选对策。

    技术与方法
    基于InVEST模型的围场县小滦河流域碳储量空间分布及热点区域分析
    林一诚, 郑景明, 周怡宁, 关颖慧, 周金星
    2023, 42(10):  2536-2544.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.008
    摘要 ( 34 )   PDF (2697KB) ( 17 )  
    区域生态系统服务功能的量化评估,是发现区域生态问题、制定针对性的生态环境保护措施的重要前提。当前,围场县小滦河流域存在着植被生产力水平低下、生态系统固碳功能较弱等生态问题。研究围场县小滦河流域的区域碳储量现状及空间分布格局,能够为当地解决生态问题提供重要的依据。本研究基于InVEST模型,利用实地调查数据结合遥感影像解译的方法,对围场县小滦河流域的碳储量现状和空间分布进行了分析,同时用热点分析方法,对围场县小滦河流域生态系统固碳功能的热点区域进行识别。结果表明:2021年围场县小滦河流域总碳储量为1.47×107 Mg,其中林地碳储量为5.37×106 Mg,占总碳储量的36.64%。该区域单位面积碳储量的空间分布格局呈现出南高北低的特征,北部有少量高碳密度的区域零星分布。围场县小滦河流域生态系统固碳功能热点区主要分布于南部,占比28.59%,冷点区主要位于中部和北部,占比44.14%,非显著点占比较少,生态系统固碳功能空间分布极不平衡。因此,在热点区域应施以保护为主措施,减小人为干扰所造成的影响;而针对北部高原区的冷点区域,则应该实施以植被恢复为主的措施,比如在宜林区进行植树造林活动,以改善该区域固碳功能低下的现状。

    基于GEE的黄河上游生态环境质量动态监测与评价: 以龙羊峡至积石峡段为例
    周喆, 胡夏嵩, 刘昌义, 付江涛, 赵吉美, 邢光延, 何伟鹏
    2023, 42(10):  2545-2554.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.034
    摘要 ( 28 )   PDF (2110KB) ( 22 )  
    为了解黄河上游龙羊峡至积石峡段生态环境质量的动态变化,本研究基于GEE(Google Earth Engine)遥感大数据平台,以Landsat TM/OLI遥感影像作为数据源,构建遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI),评价黄河上游龙羊峡至积石峡段流域2000—2020年期间生态环境质量变化特征并探讨其影响因子。结果表明:2000—2020年龙羊峡至积石峡段流域生态环境质量呈现先恶化后改善的变化趋势;2000—2010年区内生态环境质量处于轻微退化和中等退化状态,而2010—2020年区内生态环境质量处于轻微改善和中等改善状态;地理探测器显示,区内2000—2020年单因子解释力由大至小依次为干度、绿度、湿度、热度,其中绿度和湿度之间的双因子相互作用在2000—2020年期间对区内生态环境质量的影响程度相对最大。本研究结果可为黄河上游开展生态环境治理、植被恢复和生态监测,以及实现有效保护黄河上游生态环境等,提供理论支撑和实际指导。

    基于MaxEnt模型的北京周边山区野生狍(Capreolus pygargus)的生境适宜性评价
    申立泉, 吴佳忆, 周鑫, 吕青昕, 王燕群, 袁乃秀, 孟秀祥
    2023, 42(10):  2555-2560.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.017
    摘要 ( 25 )   PDF (1611KB) ( 13 )  
    基于2019年7月—2021年2月在北京周边山区进行的野外调查,采集到65处野生狍(Capreolus pygargus)分布位点,选取22个影响野生狍分布的环境因子,利用最大熵(MaxEnt)模型模拟野生狍在北京周边山区的潜在生境分布。结果显示,训练集的AUC值为0.863,预测精度较高;最暖季均温、最湿月降水量、海拔、平均气温日较差、最干月份降水量、最暖月最高温度、温度季节性变化标准差和坡度的累积贡献率达90.9%,是影响北京周边山区狍生境适宜性的主要环境变量。据MaxEnt模型模拟结果对野生狍生境进行适宜性划分(高适宜、中适宜、低适宜和非适宜区),北京周边山区野生狍的适宜生境分布面积为3947.6 km2,占整个研究区域的24.1%,主要分布于北京西部的太行山区域及北京东北部的燕山区域,在北京北部呈少数斑块化分布。高适宜区分布面积为319.8 km2,占整个研究区域的2.0%。在进行北京周边山区野生狍种群及生境的保护实践中,应加强对野生狍适宜生境集中分布的百花山国家级自然保护区和雾灵山国家级自然保护区等区域的生境保护,并通过植被保育及生境廊道建设增加喇叭沟原始森林公园和莽山国家森林公园等区域的野生狍生境的连通性。