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    2023年 第42卷 第11期    刊出日期:2023-11-10
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    2023, 42(11):  0. 
    摘要 ( 20 )   PDF (456KB) ( 8 )  
    研究报告
    不同种源顶果木幼苗生长、光合和叶绿素荧光特性比较
    陈天笑, 白晓刚, 张志威, 何茜, 胡冰, 曾炳山, 陆钊华
    2023, 42(11):  2561-2568.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.023
    摘要 ( 23 )   PDF (1464KB) ( 15 )  
    以河池都安、百色田林和西双版纳3个种源顶果木1年生实生苗为试验材料,研究其幼苗生长、光合色素含量、光合响应参数和叶绿素荧光参数在种源间的差异及其受种源地气候因子的影响。结果表明:(1)河池都安种源在最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜素(Car)、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、电子传递速率(ETR)和实际光化学效率(ΦPSⅡ)均显著高于百色田林和西双版纳种源(P<0.05),而表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)和发光化学猝灭系数(NPQ)在3个种源间差异不显著(P>0.05)。表明河池都安种源对于光环境的适应范围更广、光能转换效率更高、最大净光合速率更大,这与其生长表现相一致。(2)种源地气候因子对生长特性和光合特性有显著影响;种源地年均降雨量、年日照时长与试验地越接近的都安种源生长最好,Pmax最大;而与试验地相差较大的西双版纳种源则生长表现最差,Pmax最小。由此可见,种源地气候差异引起的遗传差异是造成不同种源顶果木在生长和光合特性差异的原因之一。

    微生境对黄檗幼树生长发育的影响
    刘昌, 路琦, 汪生财, 陈梦缘, 邢韶华
    2023, 42(11):  2569-2577.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.029
    摘要 ( 25 )   PDF (6748KB) ( 28 )  
    植物在生活史的不同阶段,影响其生长发育的主导环境因素也不同。植物幼年时期,林下微生境对其生长发育的影响更为显著。本研究以北京百花山国家级自然保护区内人工栽植的黄檗幼树为对象,测量了黄檗幼树个体周围的生物因素(同种和异种灌木和草本植物的邻体数量、成年木数量、成年木邻体指数)和非生物因素(叶面积指数、土壤养分、微地形指标),使用线性混合模型分析了环境因素对黄檗幼树生长发育的影响。结果表明:林下生物和非生物因素对黄檗幼树的生长均有一定的影响,但各环境因子对黄檗幼树生长的影响程度存在差异。成年木邻体效应对黄檗幼树生长的抑制作用最显著,贡献度占比为34.1%~47.7%;叶面积指数的影响次之,也呈负相关关系,贡献度占比为18.1%~25.3%;土壤全氮、有效钾和有机碳对黄檗幼树冠幅伸展起促进作用,贡献度占比为21.1%;微地形因子中,地形湿度指数对黄檗幼树生长有积极作用,解释占比为19.5%,坡度对黄檗幼树生长具有负面作用,但影响较弱,解释占比为11.5%。黄檗幼树周围的灌木、草本以及同种幼树对黄檗幼树生长没有明显的竞争作用。建议在黄檗迁地保护时,选择微地形平整、土壤湿润肥沃、富含氮钾元素并具有一定冠层遮蔽的落叶阔叶林区域。

    不同灌水量对核桃树生理、生长和果实品质的影响
    陈图强, 徐贵青, 陈家祯, 刘深思, 李金瑶, 虎海防
    2023, 42(11):  2578-2587.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.016
    摘要 ( 38 )   PDF (2424KB) ( 49 )  
    水分是限制干旱区核桃产业提质增产的关键因子,然而不同水分供应下树体结构对核桃树生理、生长及果实品质的影响并不清楚。以‘温185’核桃为实验材料,设置3组灌溉量,亏缺(DI)、保墒(CI)和过量灌溉(EI),测定不同树冠垂直高度(下、中、上)叶片水力性状、光合生理特性、可溶性糖含量、叶面积、枝条生长、果实形态和空壳瘪仁率。结果表明:(1)正午叶水势因灌溉量的减少而显著下降,且随树冠高度的增加而下降,树冠上部的正午叶水势相较于下部显著降低;(2)光补偿点、光饱和点、最大净光合速率、最大光化学效率和叶绿素相对含量(SPAD)随灌溉量的减少无显著差异;(3)灌溉量的减少未对叶片及细根的可溶性糖含量产生显著影响,但核桃仁的可溶性糖含量显著升高,且随树冠高度的增加而累积;(4)叶面积因灌溉量减少显著降低,胡伯尔值显著升高;灌溉量的减少未对果实形态产生显著影响,但会增加核桃的空壳瘪仁率,DI组相较于EI组的空壳瘪仁率上升了87.9%,并且核桃树上部的空壳瘪仁率相较于下部升高了41.8%。研究发现,核桃树通过提高胡伯尔值和减少叶面积,以维持稳定光合来抵御干旱,但树冠高度的增加带来的水力限制会加剧植株的水分胁迫,由此造成果实空壳瘪仁率的升高。

    人工修复草地土壤丛枝菌根真菌群落组成对不同放牧年限的响应
    苏颖颖, 李旭旭, 李香君, 弓晋超, 王文, 马骢毓, 孙飞达, 张新全, 周冀琼
    2023, 42(11):  2588-2596.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.013
    摘要 ( 28 )   PDF (2329KB) ( 171 )  
    为探究人工修复草地不同放牧年限对土壤丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与植物共生关系及群落组成的影响,本研究调查了云南省种羊繁育推广中心撂荒地、放牧25年和放牧5年草地植物群落多样性、菌根侵染率、土壤AMF孢子密度以及菌丝密度,应用Illumina测序分析了土壤AMF的群落组成。结果表明,相比撂荒地,放牧增加了草地中豆科植物比例,降低了AMF菌丝密度,但放牧及撂荒地土壤AMF孢子密度和菌根侵染率没有显著差异。与撂荒地相比,放牧增加了AMF群落丰富度,但随着放牧时间的增加,AMF群落丰富度变化不显著。不同放牧年限AMF群落结构差异显著,放牧25年处理中出现了AMF特有种Glomus-group-B-Glomus-ORVIN-GLO4-VTX00278。豆科植物重要值、土壤pH、铵态氮和速效磷含量是影响AMF群落组成的主要因素。

    石漠化光伏场区土壤肥力质量空间分异特征
    吴智泉, 罗忠新, 罗久富, 隋欣, 吴赛男, 罗小林
    2023, 42(11):  2597-2603.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.005
    摘要 ( 27 )   PDF (2588KB) ( 14 )  
    以石漠化光伏场区植被恢复土壤为研究对象,探究光伏场区环境异质性对土壤养分及肥力质量特征的影响,为石漠化脆弱区生态修复提供科技支撑。通过主成分分析及单因素方差分析,研究植被恢复土壤养分的水平(板间IP、前檐FP、后檐RP和板下UP)及垂向(0~20、20~40和40~60 cm)空间分异特征,评估光伏电板遮阴对土壤肥力的影响。结果表明:光伏电板不同程度遮阴对土壤水溶性有机碳和速效磷含量的影响较小,场区内不同位置均无显著差异(P>0.05),板下位置的全氮、全碳、硝氮浓度较板间有所升高,但差异不显著(P>0.05),速效钾含量显著升高(P<0.05);光伏板不同程度遮阴对土壤质量指数(SQI)无显著影响(P>0.05),土壤养分具有明显的表聚特性,说明光伏场区表层土壤的保护及改良对于植被恢复有重要意义。

    减氮施肥对甘蔗生物量及土壤硝态氮和铵态氮的影响
    毛兵, 曾悦, 赖彩婷, 杨艳, 周春宏, 李卓亭, 徐强胜, 李廷化
    2023, 42(11):  2604-2612.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.014
    摘要 ( 35 )   PDF (2652KB) ( 13 )  
    我国甘蔗种植中存在过量施用氮肥现象。研究不同施氮量对甘蔗生物量和土壤无机氮含量的影响,对于制定合理的施氮量从而降低因氮素淋失而引起的环境污染风险具有重要意义。本研究采用田间试验,设置4个施氮处理为0(N0)、300(N300)、400(N400)和500 kg N·hm-2(N500,为当地常规施氮量),分别于2021年5月9日、5月19日、6月19日、7月20日、8月19日、9月21日、10月20日和11月19日采集土壤(0~10、10~20、20~40 cm)及测定甘蔗生物量,目的是研究不同施氮量对甘蔗苗期、分蘖期和伸长期生物量和土壤无机氮含量的影响。结果表明:6—11月,N400和N500处理中的甘蔗株高、茎生物量和根生物量显著高于N0处理;9月、10月和11月,N400和N500处理之间甘蔗株高和茎生物量没有显著性差异。甘蔗生长月份显著影响甘蔗株高及生物量,而氮肥施用量仅显著影响株高和根生物量。各施氮处理下的土壤硝态氮和铵态氮含量随土层深度增加而降低。0~10 cm土层的硝态氮和铵态氮累积量普遍较低,20~40 cm土层的硝态氮和铵态氮累积量普遍较高。生长月份和氮肥施用量显著影响土壤铵态氮和硝态氮含量及累积量。在不同生长月份,N500处理中硝态氮和铵态氮累积量普遍高于其他施氮处理。因此,施肥量越高,无机氮淋溶损失风险越大。与常规施氮相比,适当减少氮肥用量不会显著影响甘蔗产量,但有利于降低土壤无机氮淋失风险。

    绿肥腐解过程及其对旱作农田土壤碳氮和玉米产量的影响
    张义宁, 王俊
    2023, 42(11):  2613-2621.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.007
    摘要 ( 37 )   PDF (2873KB) ( 13 )  
    明确旱地绿肥腐解规律和养分释放动态特征,可为绿肥资源在我国西北旱作农业区的合理利用提供科学依据。采用田间原位埋袋法研究了三叶草(Trifolium alexandrinum)、野豌豆(Vicia sepium)、黑麦草(Lolium perenne)和燕麦(Avena sativa)4种绿肥在玉米种植系统中的残余腐解动态,观测了绿肥残余腐解养分释放过程及其对土壤有机碳、全氮与春玉米产量的影响。结果表明:绿肥腐解及其碳氮释放过程均表现为前期(0~14 d)快,第21~42天分解速率中等,42 d以后较慢;腐解至42 d时,4种绿肥残余累计腐解率均达到55%以上,碳释放率达到59.79%~74.75%,氮释放率达到60.79%~76.61%;绿肥腐解至第130天时,各处理的累计腐解率均达到60%以上,且豆科绿肥累计腐解率显著高于禾本科绿肥(P<0.05);与无绿肥添加的对照相比,绿肥还田显著提高了土壤有机碳和全氮含量,并导致玉米增产2.21%~7.06%,其中豆科绿肥增产幅度大于禾本科绿肥。综上,豆科绿肥还田能有效改善土壤质量,是一种更适合西北地区可持续农业的管理措施。

    半干旱区马铃薯叶片光合生理参数的土壤水分阈值效应
    杨阳, 赵鸿, 唐国瑛, 黄小燕, 王鹤龄
    2023, 42(11):  2622-2629.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.024
    摘要 ( 21 )   PDF (1155KB) ( 29 )  
    以半干旱区马铃薯为试验材料,利用人工补水及自然控水的方法,测定分析马铃薯叶片在不同水分条件下光合生理参数的光响应过程及对土壤水分响应规律的阈值效应,水分梯度设置土壤含水量为田间持水量55%、65%和75%为干旱胁迫处理,土壤含水量为田间持水量80%为对照,土壤含水量为田间持水量85%为渍水处理。结果表明:马铃薯叶片净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)及光响应参数具有明显的水分临界效应。表观量子效率(AQY)、最大净光合效率(Pnmax)、光饱和点(LSP)随土壤含水量的增大呈先增加后降低的变化趋势,光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)则先降低后增加。在渍水或干旱胁迫下,马铃薯叶片在弱光下的吸收、转换光的能力降低,在强光和弱光利用方面受到抑制,并且通过减少呼吸消耗维持干物质积累。PnWUE随土壤水分的增加呈先升高后降低趋势,但水分临界值不相同,土壤相对含水量(Wr)为56.7%时为马铃薯叶片气孔限制的临界点,Wr为96.3%时为Pn的水分饱和点,Wr为70.1%时为WUE的高效点,马铃薯在渍水条件下叶片的光合能力高于干旱胁迫处理。通过数学模型确定半干旱区马铃薯的水分阈值,当Wr在70.1%~96.3%时为高产高效水,此时马铃薯的光合生产力和水分利用效率较高。因此,Wr在70.1%~96.3%时是半干旱区马铃薯较适宜生长的土壤水分条件,半干旱地区渍水条件下马铃薯的光合能力明显高于干旱胁迫处理。

    短期施肥和围封对高寒草甸生物量和物种丰富度的影响
    赵维, 蚌绍豪, 周小龙, 张世挺, 任正炜
    2023, 42(11):  2630-2637.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.002
    摘要 ( 27 )   PDF (1249KB) ( 13 )  
    施肥和围封是影响高寒草甸生物量和多样性的两个重要因素,明晰其过程与机制对高寒草甸生态系统可持续发展具有重要的科学意义。本研究以青藏高原东部高寒草甸为对象,通过短期施肥和围封的野外控制实验,分析植物群落特征和物种丰富度对施肥和围封的响应模式,并揭示其潜在的物种丧失机制。结果表明:施肥处理和施肥+围封处理均显著增加群落地上生物量,而单独的围封处理则影响不显著;群落透光率和物种丰富度在3个处理中均显著下降;在功能群水平,施肥及施肥+围封处理下的地上生物量变化主要源于禾本科生物量的显著增加和莎草科生物量的显著降低,杂类草生物量在不同处理间并无显著差异;在物种水平,施肥及施肥+围封处理下的群落物种组成均发生显著变化,即垂穗披碱草(Elymus nutans)和波伐早熟禾(Poa poophagorum)逐渐取代四川嵩草(Kobresia setschwanensis)成为新的优势种;群落透光率与总生物量呈显著的负线性关系,而与物种丰富度呈显著的正线性关系,表明总生物量的增加促使下层光照限制增强,进而通过光竞争导致物种丰富度下降。综上,本研究从光竞争的角度进一步证实,总生物量增加导致的光竞争加剧是施肥和围封条件下物种丧失的重要诱因,这也为今后高寒草甸生态系统的多样性维持和管理提供了一定的科学依据。

    气候因子对黑龙江省茶藨子属植物地理分布格局的影响
    赵文博, 吴立仁, 郭佰涛, 张磊, 周双, 周春薇, 房磊, 李鹏举, 刘佳, 段亚东
    2023, 42(11):  2638-2645.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.012
    摘要 ( 29 )   PDF (1839KB) ( 14 )  
    在影响植物分布的诸多因素中,气候因子是最主要的因素。为探究气候因子对茶藨子属(Ribes)植物在黑龙江省分布格局的影响,本研究以6种茶藨子属植物为对象,利用ArcGIS技术,根据茶藨子属植物在黑龙江省地理分布点的经纬度信息和从WorldClim数据库中提取各分布点气候数据,采用核密度分析、MaxEnt模型、统计分析、线性回归方程、冗余分析以及蒙特卡洛检验等分析手段,量化各气候因子对茶藨子属植物地理分布差异的贡献大小。结果表明:(1)茶藨子属植物主要分布于黑龙江省的西北地区及东南地区,其中在西北地区分布尤为密集,具有明显的分布区重叠现象,分布区整体上具有干燥寒冷的气候特点,且MaxEnt模型预测结果与实际分布吻合。(2)降水量变异系数、等温性、年降水量、干燥度和最干月降水量主要影响黑龙江省茶藨子属植物在经度上的分布;最冷季度平均气温和最湿季度降水量主要影响黑龙江省茶藨子属植物在纬度上的分布。(3)冗余分析表明,气候因子在两轴的合计解释率为100%;蒙特卡洛检验进一步表明,对黑龙江省茶藨子属植物沿经纬度分布差异解释率最高的3个气候因子分别为:最冷季度平均气温(85.7%)、年降水量(54.2%)、最暖月最高气温(42.8%),表明这3个气候因子主导茶藨子属植物在黑龙江省的地理分布格局。

    淮河中游种质资源保护区浮游植物功能群演替特征及其驱动因子
    王东伟, 陈永进, 周彦锋, 张敏莹, 俞振飞
    2023, 42(11):  2646-2654.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.006
    摘要 ( 29 )   PDF (4653KB) ( 8 )  
    为探究淮河中游种质资源保护区浮游植物功能群特征及其驱动因子,于2020年对淮河荆涂峡鲤、长吻鮠国家级水产种质资源保护区开展为期一年的季度采样调查。基于功能群分类法探究保护区浮游植物群落结构时空特征,使用相关性分析、冗余分析对数据集进行分析,并采用河流生态健康指数来探究保护区水生态现状。结果表明:保护区浮游植物功能群划分为27个,优势功能群为H1、J、P、Y、X2、D和MP,其季节演变趋势呈现MP/P/Y(冬季)H1/J/P/Y(春季)H1/P/X2(夏季)D/X2(秋季)的趋势,其中功能群P在春、夏和冬季均为优势功能群;H1、P和X2为保护区各区域共有优势功能群,D为涡河特有优势功能群;冗余分析结果显示,叶绿素a、高锰酸盐指数(CODMn)和pH为保护区浮游植物优势功能群演替的主要驱动因子;保护区生态健康指数变动范围为1.29~3.98,均值为3.07±0.72,水体总体呈现“好”的水质状态。

    广州海珠国家湿地公园河湖连通水系浮游植物功能群特征及其对环境因子的响应
    孙平宇, 胡韧, 欧林坚, 杨宇峰, 王庆
    2023, 42(11):  2655-2664.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.021
    摘要 ( 33 )  
    为了解广州海珠国家湿地公园河湖连通水系浮游植物功能群对不同水体连通性和异质性的响应,于2021年对石榴岗河海珠湖连通水系浮游植物群落结构和环境特征进行季度调查。共鉴定浮游植物6门76属168种,以绿藻门、硅藻门、裸藻门和蓝藻门为主;海珠湖浮游植物的平均丰度(64.76×106 cells·L-1)显著高于石榴岗河(24.09×106 cells·L-1)(P<0.05),石榴岗河Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数均显著高于海珠湖(P<0.05);依据浮游植物的生态功能,连通水系划分为28个浮游植物功能群,优势功能群主要是以平裂藻属(Merismopedia)为代表的Lo功能群、以栅藻属(Scenedesmus)为代表的J功能群和以沟链藻属(Aulacoseira)为代表的P功能群;冗余分析表明,水温、铵态氮和总磷是影响浮游植物优势功能群的主要环境因子;海珠湿地河湖连通水体已达到富营养化水平。

    青藏高原植被覆盖度时空变化特征及其驱动因素
    郭建晓, 桑会勇, 翟亮
    2023, 42(11):  2665-2674.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.020
    摘要 ( 31 )   PDF (7108KB) ( 25 )  
    系统掌握青藏高原植被覆盖度时空特征变化及驱动因素的影响,为生态可持续发展提供科学依据。本文利用2001—2020年MODIS-NDVI数据、地表温度数据、气象数据,采用像元二分模型、趋势分析、偏相关分析以及残差分析等方法,分析了青藏高原地区植被覆盖度时空变化特征及其与水热因子和人类活动的关系。结果表明:2001—2020年,青藏高原地区植被覆盖度总体呈波动上升趋势,空间上呈现由西北向东南阶梯状递增;植被覆盖度与气候因子呈一定程度的正相关性,降水与气温的作用呈现良好的互补性;植被覆盖与地表温度呈一定程度的负相关性,地表温度的升降幅度高于气温,热量因子中的气温更易成为限制植被生长的因素;人类活动对植被覆盖起到改善作用的区域主要分布于青海中北部地区、阿里地区北部,退化区域主要分布于玉树中东部地区的草地区域、那曲和拉萨等的部分地区。

    不同温度和亲代产仔日龄对豌豆蚜子代色型分化的影响
    刘慧萍, 张廷伟, 吕宁, 刘长仲
    2023, 42(11):  2675-2681.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.025
    摘要 ( 20 )   PDF (593KB) ( 11 )  
    为了明确不同温度和亲代产仔日龄对豌豆蚜子代色型分化的影响,在室内15、22、26 ℃三个温度条件下,采用离体叶片单头继代饲养法,选取红、绿两种色型豌豆蚜F0~F5代成蚜第2、7、12天所产的1龄若蚜,分别连续诱导观察5代,逐代统计红、绿亲本色型豌豆蚜子代中的红、绿色型豌豆蚜比例。结果表明:豌豆蚜子代色型分化受温度和亲代产仔日龄的影响。在15 ℃,红色型豌豆蚜易分化出绿色型豌豆蚜;在26 ℃,绿色型豌豆蚜易分化出红色型豌豆蚜;而在22 ℃红绿色型豌豆蚜亲本产生的非亲本色型后代比例明显较15和26 ℃低(P<0.05)。此外,不同亲代产仔日龄对子代色型分化也具有一定的影响。亲本产仔日龄不仅影响子代色型分化比例,而且影响豌豆蚜子代出现色型分化时间的早晚(P<0.05),表明红、绿两种色型豌豆蚜亲本后代开始发生色型分化世代的早晚与同一温度下不同产仔日龄有关。

    江苏大丰滨海湿地麋鹿春夏秋季生境选择
    高文佳, 吴永波, 邹兴红
    2023, 42(11):  2682-2689.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.022
    摘要 ( 25 )   PDF (1213KB) ( 7 )  
    生境选择可以反映动物的生态需求,动物对生境的选择与利用的目的在于自身繁殖、觅食和躲避天敌,是主动选择相对适宜生境的过程。2019年的春夏秋季,通过无人机遥感和野外调查数据得到江苏大丰麋鹿国家级自然保护区土地覆被类型,获得春夏秋季各7个生境变量的数据,计算Vanderploeg选择系数和Scavia选择指数,同时进行统计检验和主成分分析。结果表明:(1)春季,麋鹿选择植被盖度小于30%,植被密度低于150株·m-2,地上生物量低于100 g·m-2,距水源小于210 m的互花米草群落、白茅群落和糙叶薹草群落生境(P<0.05)。(2)夏季,麋鹿选择地上生物量低于40 g·m-2的白茅群落和互花米草群落生境(P<0.05)。(3)秋季,麋鹿倾向于选择植被高度低于4 cm,植被密度高于30株·m-2的白茅群落、互花米草群落和盐地碱蓬群落生境(P<0.05)。主成分分析表明,影响麋鹿不同季节生境选择的关键因子分别为采食因子、食物多度因子和水源因子。研究结果揭示了大丰麋鹿保护区麋鹿春夏秋季的生境选择特征,为保护区麋鹿种群及其栖息地保护与修复提供一定的参考。

    基于红外相机监测技术的秦岭羚牛活动节律分析
    齐宏运, 龚明昊文菀玉
    2023, 42(11):  2690-2694.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.028
    摘要 ( 24 )   PDF (1361KB) ( 55 )  
    秦岭羚牛(Budorcas taxicolor bedfordi)是具有季节性的短日照物种,但有关羚牛夜间节律的研究很少且大多在固定的时间采集活动数据,导致其全天候活动节律的数据完整性和连续性较差。为掌握羚牛的活动节律及其影响因素,2018年10月—2020年5月,利用红外相机技术对陕西省桑园国家级自然保护区的秦岭羚牛进行了监测。秦岭羚牛主营昼行性活动,活动高峰时间段出现在06:00—08:00、10:00—12:00和17:00—19:00,但在夜间21:00、24:00、04:00时也有活动高峰出现,其活动强度和频率明显比白天弱,且持续时间相对较短。采用独立样本t检验分析影响羚牛活动强度的因素,结果表明:独牛夜间的活动强度低于集群牛(t=-2.982,P=0.006),仅在凌晨01:00—02:00时间段内活动活跃。集群中家群比混合群的活动强度要高(t=2.073,P=0.046),尤其是00:00—06:00期间,同期混合群趋于休息状态。独牛在产仔期的活动强度小于其交配期(t=-2.253,P=0.030),而羚牛群活动节律的特征却相反(t=3.810,P=0.001)。研究认为,秦岭羚牛的活动节律受到集群形式、社群结构以及生殖驱动的影响。研究结果将有助于提高对该物种监测和保护的有效性。

    叉尾斗鱼标准代谢率和行为的个体差异及其关联
    周文茜, 郑世龙, 张雨林, 付世建, 付成
    2023, 42(11):  2695-2701.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.018
    摘要 ( 24 )   PDF (2054KB) ( 7 )  
    个性是动物个体之间在行为上表现出的稳定性差异,能量代谢为动物的个性行为输出提供能量支持,但二者之间的关联仍有争议。本研究以攻击性较强的叉尾斗鱼(Macropodus opercularis)为对象,考察了其标准代谢率(SMR)和个性行为之间以及不同个性行为彼此之间的关联。结果表明:叉尾斗鱼在行为上的个体差异较大;SMR与活跃性和攻击性指标中的平均速度呈显著正相关,表明SMR能较好地反映叉尾斗鱼活跃水平的高低;但SMR与攻击性的其他指标以及勇敢性均不相关,可能因为种内竞争导致的应激引起低等级地位的个体SMR升高,进而混淆了SMR与攻击性和勇敢性的关联;鱼类能量代谢与个性的关联较为复杂,叉尾斗鱼的SMR与个性关联较少可能与其较为激烈的种内竞争有关。

    秦岭潏河不同海拔和环境因子对生物多样性及群落结构的影响
    孙昊田, 陈文武, 郝永荣, 陈琪琪, 宋进喜, 郭家骅
    2023, 42(11):  2702-2711.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.019
    摘要 ( 48 )   PDF (3171KB) ( 22 )  
    环境DNA宏条形码技术相比于传统分类学方法,能够更加全面和快捷地检测生态系统中生物多样性。为揭示不同营养级生物多样性及群落结构对海拔与环境因子的响应规律,于2021年6月在潏河上游及支流小峪河共11个样点,利用环境DNA宏条形码技术对鱼类、浮游植物和底栖动物生物多样性及群落结构进行调查。结果表明:共检测到鱼类16属16种,浮游植物140属128种,底栖动物175属47种;鱼类中鲤形目为主,浮游植物中以硅藻门为主,底栖动物中以节肢动物门为主;小峪河上游、下游和潏河上游浮游植物和底栖动物的Alpha多样性存在较显著差异,且鱼类和浮游植物群落结构的空间异质性较为明显;Pearson相关性分析表明,海拔与水温、pH、电导率(EC)、盐度(SAL)和溶解性总固体(TDS)等环境因子呈负相关;DistLM分析与关联热图结果表明,低营养级生物对海拔和环境因子更为敏感,浮游植物和底栖动物的主要影响因子为海拔、水温、pH、EC、SAL、TDS、总磷(TP)和亚硝酸盐氮(NO2--N),鱼类的主要影响因子为海拔、水温、pH和总氮(TN);对各样点丰度占比最高的物种进行分析,发现水温、悬浮物(SS)、pH、SAL和TDS等环境因子和海拔间接或直接地对不同营养级的生物造成一定影响。本研究结果可为秦岭流域的生物多样性保护以及水生态健康评价提供参考。

    伊犁河-巴尔喀什湖流域生态系统水分利用效率时空演变特征及其影响因素
    崔罡, 李琼芳, 赵建华, 陈启慧
    2023, 42(11):  2712-2720.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.015
    摘要 ( 29 )   PDF (5827KB) ( 25 )  
    水分利用效率(water use efficiency,WUE)是联系生态系统水碳循环耦合关系的重要指标,探明生态系统水分利用效率时空演变特征及其影响因素,对优化区域水、碳资源综合管理和提升生态系统生产力至关重要。基于MODIS遥感数据、CRU气象数据以及CCI土地利用数据,利用MK检验与Sen趋势分析以及偏相关分析,探讨了伊犁河-巴尔喀什湖流域不同时空尺度生态系统WUE的空间分布与时间变化规律,讨论了其影响因素。结果表明:流域春秋两季与多年平均WUE值从东南部至西北部呈现先增后减再增的变化特征,但夏季恰好相反,而冬季绝大部分区域都接近于0;全流域四季的多年平均WUE由高到低依次为夏季、春季、秋季、冬季;全流域年平均WUE呈略微上升趋势,上升区域主要集中在WUE较低的下游;全流域90%以上区域的夏季年平均WUE呈下降趋势,其中巴尔喀什湖、伊犁河谷与天山山脉附近区域下降趋势显著(P<0.05);上中下游年尺度WUE值依次由高到低变化,且它们的年际变化程度和趋势均不明显;上中下游夏季WUE值的排序与年尺度正好相反,且均呈下降趋势,其中上下游的下降趋势显著(P<0.05);不同区域WUE的年内分配极不均匀,峰值均出现在8月;就影响因素而言,总初级生产力和降水对WUE的影响要分别大于蒸散发和气温。

    不同城市化水平下绿地景观要素对温度的影响——以关中平原城市群为例
    奥勇, 王周航, 赵永华, 蒋嶺峰, 张梦娜
    2023, 42(11):  2721-2729.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.003
    摘要 ( 34 )   PDF (2331KB) ( 36 )  
    城市热岛效应严重影响城市居民的日常生活和健康,而城市绿地被认为是缓解城市热岛效应、降低夏季城市地表温度的有效途径。本研究选定关中平原城市群的天水、西安、运城3市主城区为研究区,基于2021年7—8月的MODIS、Landsat 8和Sentinel-2数据反演地表温度、提取绿地信息,运用GIS空间分析、景观生态学和统计分析方法,探讨了绿地斑块的面积、形状特征及景观格局指数对降温效果的影响。结果表明:在不同城市化水平和不同尺度下,绿地斑块均有稳定降温效果;且随着城市化水平提高,相同绿地斑块的降温效果增强;相较于零散破碎、形状复杂的小面积绿地,连续集中、形状规则的大面积绿地有更好的降温效果,绿地面积达到10 hm2或面积周长比增加到3后,随着绿地面积增加、形状趋于规则,降温效果增强幅度变小。研究结果可为不同城市化水平区域的绿地规划提供科学依据。

    不同景观空间中颗粒物与负离子对人体舒适度的影响
    王翘楚, 李玉, 李沐倪, 孟焕, 张智, 张桐, 张维康
    2023, 42(11):  2730-2736.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.017
    摘要 ( 30 )   PDF (3350KB) ( 21 )  

    城市公园中不同形态的植物景观空间可以影响空气颗粒物(PM)和负离子浓度,并进一步影响人体健康。本研究以沈阳市东陵公园5个不同特征的植物景观空间为对象,通过构建基于PM及负离子的人体舒适度指数模型,探究了2019年7—10月不同特征的植物景观空间对人体舒适度的影响。结果表明:不同景观空间显著影响PM浓度(P<0.05),但对于负离子影响不显著(P>0.05),其中无硬质铺装的下垫面能够更加有效地降低景观空间中PM浓度,半围合的空间形态更有利于负离子的产生;东陵公园不同植物景观空间人体舒适度指数在一天中的变化呈先上升后降低的趋势,16:00—19:00为舒适度最高的时间段,景观空间特征为乔-灌-草的群落结构、无硬质铺装的下垫面且半开敞的空间形态更有利于提高人体舒适度;相比于传统的舒适度模型,将PM及负离子浓度作为影响因子纳入人体舒适度指数的计算模型中,各景观空间的舒适时长平均减少了11.66%。因此,在城市公园的设计中,不仅要考虑植物景观空间对于小气候的影响,还要考虑不同植物空间对于PM和空气负离子浓度的影响,从而营造出适宜游人活动的绿色空间。

    综合评述
    骤发干旱对农作物生长过程的影响机制与评估研究进展
    纪瑞鹏, 于文颖, 冯锐, 武晋雯, 米娜, 张玉书
    2023, 42(11):  2737-2746.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.008
    摘要 ( 46 )   PDF (573KB) ( 69 )  
    骤发干旱是一个迅速加剧的缺水过程,其主要特点为发生突然、发展迅速、强度大、破坏性强。干旱发生速度是区分传统干旱和骤发干旱的一个明显特征。骤发干旱作为一种“新常态”干旱类型,全球呈现普遍多发、影响严重态势。明晰骤发干旱对农业生产过程的影响,实现骤发干旱对农作物影响量化评估,有利于全面认知干旱灾害对作物的影响,对我国乃至世界粮食稳产高产有重要的科学和现实意义。本文总结了目前国内外关于骤发干旱特征、定义和驱动机制的研究进展,归纳了近10年来发展起来的骤发干旱识别的主要方法,重点阐述了骤发干旱对农作物生长过程的影响评估方法、农作物发育期遭受骤发干旱影响的敏感性、骤发干旱影响农作物生长发育的生理机制和骤发干旱对农作物产量的影响等方面进展。分析了骤发干旱对农作物的影响机制和损失评估技术方面存在的问题,包括传统农业干旱和骤发农业干旱事件分离技术尚未成熟、骤发干旱对农作物生长过程和产量的影响机制不明晰、骤发干旱对农作物生长过程的影响模拟和定量评估能力不足等方面的问题。未来的研究应重点关注:建立适合不同区域、不同作物甚至不同发育期的骤发农业干旱识别方法;阐明传统干旱和骤发干旱对农作物生长过程影响机制的差异性;实现作物生长发育过程对骤发干旱的响应行为数值模拟,全面揭示骤发干旱对农作物生长发育及产量的影响过程。

    稻田养鱼模式综述
    梁玉刚, 余政军, 赵杨, 匡炜, 戴力, 旷娜, 方宝华
    2023, 42(11):  2747-2755.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.027
    摘要 ( 45 )   PDF (568KB) ( 18 )  
    稻田养鱼作为我国稻作生产的重要组成部分,开启了水稻种植与水产动物养殖相结合的典范,有着悠久的发展史和明显的经济、生态与社会效益,现已广泛应用于不同稻作生态区域中。本文综述了稻田养鱼的发展历史、分布区域、主要模式,以及稻田养鱼模式下经济效益、水稻产量、生长特性、土壤生态环境、水体生态环境、生物多样性和温室气体排放等相关基础研究,同时稻田养鱼也存在研究不够深入、种养技术不规范、重视养殖、水稻适应性品种少、养殖密度大等问题。从稻田养鱼的技术培训、种稻为主、适应性水稻品种筛选、控制水体污染等方面提出了发展见解,以期充分挖掘稻田养鱼模式的生产潜力,为农业提质增效和绿色可持续发展提供理论支撑。

    功能微生物对葡萄酒风味的影响研究进展
    程思琦, 叶冬青, 孙悦
    2023, 42(11):  2756-2766.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.026
    摘要 ( 44 )   PDF (1607KB) ( 31 )  
    葡萄酒风味是衡量葡萄酒品质的关键因素之一。葡萄果实中的风味前体物质在真菌(酵母菌、霉菌)、细菌(乳酸菌、醋酸菌)等微生物的共同作用下,得以在葡萄酒发酵过程中释放,微生物在发酵中的相互作用也会影响葡萄酒最终风味的形成。尽管多组学技术使我们对微生物群落结构和葡萄酒风味有了较为清晰的认识,但微生物在葡萄酒风味特征中的作用机制仍有待进一步研究。本文对葡萄酒酿造过程中微生物种群演替、葡萄酒的风味变化特征进行了归纳,重点综述了发酵各阶段微生物对葡萄酒复杂风味形成的影响,旨在更好地挖掘真菌和细菌的潜力,促进葡萄酒酿造过程中风味物质的表达,为生产满足消费者需求的特色葡萄酒提供依据。

    机器学习技术在生态学中的应用进展
    李慧杰, 王兵, 牛香, 梁咏亮, 李静尧
    2023, 42(11):  2767-2775.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.009
    摘要 ( 102 )   PDF (854KB) ( 53 )  
    随着生态学研究的深入,生态学逐渐进入大数据时代。作为人工智能的核心技术之一,机器学习能够高效处理生态大数据,得到广泛应用。本文对近年来国内外的相关研究和应用进行系统的总结和分析,从水文、土壤、气象与气候、植被等多个研究要素进行应用综述及举例分析,涉及水文循环、碳循环、气象预测、气候变化、物种分布、健康评估、景观生态、资源管理等多个研究领域。最后,基于对机器学习技术在生态学研究中存在的问题进行分析,并对未来的趋势进行了展望。总体而言,随机森林与神经网络由于其自身特性,是生态学研究中较为常用的机器学习方法。而集成多种机器学习算法,或集成机器学习与传统统计方法、生态学模型等是未来基于机器学习的生态学研究最佳方案。

    技术与方法
    基于GEE的库鲁斯台草原生态环境评价
    刘玉佳, 彭建, 李刚勇, 韩万强, 刘亮, 关靖云, 巨喜峰, 郑江华
    2023, 42(11):  2776-2785.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.010
    摘要 ( 25 )   PDF (3484KB) ( 14 )  
    库鲁斯台草原是新疆塔城地区农牧业发展的重要物质基础。由于草原严重退化、沙化、盐渍化等生态环境问题日益突出,近年来我国实施了一系列生态修复工程以改善草原生态环境。及时、客观、定量评价生态环境质量的时空变化对环境保护修复工程实施和政策制定具有重要意义。本文基于Google Earth Engine(GEE)平台,选取2009、2012、2015、2018和2021年同期采集的高质量Landsat影像,构建基于遥感的生态指数(RSEI),评估了库鲁斯台草原生态环境质量的时空变化和空间集聚规律。结果表明:(1)2009—2021年RSEI的均值由0.294增加至0.324,表明研究期内库鲁斯台草原生态环境质量整体呈波动上升趋势。(2)从空间分布来看,生态环境质量水平较差和差的区域主要分布在库鲁斯台草原西部、西北及西南部等海拔相对较低的区域,良好和优秀生态水平区域主要集中在森林覆盖率高的中部及东部等海拔较高、人类活动较少的地区。(3)2009—2021年,RSEI的全局Moran’s I值为0.508~0.687,表明库鲁斯台草原生态环境质量的空间分布呈显著正相关。RSEI局部空间自相关聚类图显示,高-高(H-H)集聚区主要分布在海拔较低的中部,低-低(L-L)集聚区主要分布在植被较少、海拔较高的西南部和西北部。

    基于改进轻量深度网络的牧区牲畜目标快速检测
    朱俊峰, 刘洋, 王星天, 曹亮
    2023, 42(11):  2786-2796.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.001
    摘要 ( 24 )   PDF (7179KB) ( 18 )  
    为实现农牧区牲畜目标的快速、准确检测,提出一种改进YOLOV3-tiny的轻量级牧区牲畜目标检测算法,并在Jetson Nano嵌入式主板上实现实时检测。该算法首先根据牧区牲畜体型相差较大的特点优化了网络结构,引入一种锚框复合聚类算法,并增加预测输出尺度,增强浅层信息的利用;其次,采用金字塔网络进行多尺度特征融合,在保证大目标检测率的同时提高小目标检测率;最后针对复杂光照条件下(如太阳光直射下)检测精度下降问题,加入注意力机制,提高复杂光照条件下目标检测精度。实验结果表明:改进后YOLOV3-tiny算法检测精度达83.2%,在嵌入式平台Jetson Nano主板上的检测速度为12帧·s-1,相较于YOLOV3-tiny算法平均检测精度提高了8.7%。

    基于MaxEnt模型的仙居县大型兽类和珍稀鸟类栖息地适宜性评价
    吕环鑫, 夏少霞, 顾婧婧, 苏常红, 王春晓, 崔鹏
    2023, 42(11):  2797-2805.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.011
    摘要 ( 52 )   PDF (2664KB) ( 77 )  
    栖息地适宜性评估及关键影响因素的确定对开展物种及其栖息地保护和管理至关重要,是进行生物多样性保护规划的前提和基础。本研究以国家公园试点仙居县为研究区,基于大型兽类及珍稀鸟类物种调查数据,采用MaxEnt模型确定了其关键栖息地分布,并分析了不同环境变量对栖息地适宜性的影响。将评估结果与现有的保护地进行叠加分析,确定了生物多样性的保护空缺,进而提出了区域生物多样性保护的建议。结果表明:13个物种的平均AUC值为0.956,表明MaxEnt模型的预测结果具有较高的可信度;人口密度、最湿季均温、土地利用类型是兽类分布的主要影响因素,气温年较差与最湿季均温是影响雉科鸟类分布的主要因素,而影响湿地水鸟适宜性分布的主要因素为海拔及坡度;从栖息地分布来看,兽类与雉科鸟类适宜区主要位于仙居县南部的括苍山系周围,湿地水鸟适宜区位于永安溪附近,呈现沿水系分布的格局;仙居国家公园试点区及4个自然保护小区面积为316.80 km2,兽类、雉科鸟类和湿地水鸟分别有160.37、178.67和422.65 km2适宜栖息地未能得到保护,存在一定的保护空缺。建议结合仙居国家公园试点区建设,加强仙居县生物多样性保护,为区域可持续发展提供理论依据。

    内蒙古地区蒸散发分割模拟及其对干旱的响应
    李欣悦, 薛宝林, 王国强, 刘俊芳, 王立波, 刘廷玺, 段利民, 包玉凤
    2023, 42(11):  2806-2816.  doi:10.13292/j.1000-4890.202311.004
    摘要 ( 30 )   PDF (3807KB) ( 14 )  
    内蒙古干旱区是我国高原生态屏障的重要组成部分,其生态环境直接关系我国北方生态安全。为了解研究区生态系统蒸散发分割对于干旱的响应,本研究利用涡度相关数据构建SiB2模型,对植被蒸腾(T)、地表蒸散发(ET)等变量进行模拟,同时分别基于通量站涡度相关数据和SiB2模型模拟计算蒸腾与蒸散发比值(蒸腾比,T/ET)。结合标准化降水蒸散发指数(SPEI),分析研究区不同干湿条件下蒸散发及蒸腾比的变化。结果表明:研究区蒸散发受干旱影响显著,蒸散发量与干旱程度呈负相关,在严重干旱或极端干旱时,干旱对蒸散发的影响滞后时间增长;根据SiB2模型计算的研究区2003—2012年蒸腾比与干旱程度相关性较强,在较为湿润的年份(2003),T/ET达到最高值0.64,表明此时植被蒸腾在陆地蒸散发中占据主导地位;在较为干旱的年份(2005),T/ET值为0.39,表明在干旱胁迫下植被蒸腾减少,土壤蒸发占蒸散发量的主导地位;在持续干旱情况下,T/ETET的波动范围均较小,表明植被在干旱情况下能根据外界环境进行自我调节,对维持生态系统稳定有一定的作用。研究结果对于推动区域水资源合理配置、提高干旱区水分利用效率具有一定意义。