• 2018年第38卷第18期文章目次
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      2018, 38(18):0-0.

      摘要 (1301) HTML (0) PDF 6.36 M (1093) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专论与综述
    • 森林生态系统性状的空间格局与影响因素研究进展——基于中国东部样带的整合分析

      2018, 38(18):6359-6382. DOI: 10.5846/stxb201803140507

      摘要 (2950) HTML (615) PDF 18.50 M (2181) 评论 (0) 收藏

      摘要:性状(Trait)或功能性状(Functional trait)是植物、动物和微生物等对外界环境长期适应和进化后所呈现出来的可量度的特征,也是人们认识自然、利用或改造自然的重要途径和技术手段。近几十年来,科学家对植物、动物和微生物功能性状的研究取得了令人瞩目的成就,尤其在物种水平的植物叶片和根性状的研究领域;然而,自然生态系统是复杂的,植物、动物和微生物自身的多种性状间及其不同生物间性状的相互作用是广泛存在的,因此需要跨学科、系统性、集成式地调查和研究。以中国东部南北样带(NSTEC)森林生态系统为对象开展了植物、微生物和土壤性状的综合测定;基于其核心的研究结论并适当整合NSTEC前期的相关研究成果,希望能给性状研究提供新的调查模式和分析思路。沿NSTEC从热带雨林到寒温带针叶林3700 km样带选取了9个地带性森林生态系统,在群落结构调查基础上对群落内所有植物种类(总计1177物种)开展了系统性的性状测定(叶-枝-干-根多元素含量,叶片形态性状-气孔性状-解剖性状-叶绿素含量-多元素含量-非结构性碳水化合物、细根形态性状-解剖性状-多元素含量等),测定了土壤微生物群落结构、酶活性、土壤有机质结构与组成、土壤碳氮周转及其温度敏感性等参数。基于上述数据,不仅按传统途径系统性地探讨了植物、微生物和土壤多种性状的纬度变异规律与影响因素;还从不同角度探讨了"如何科学地将器官水平测定性状推导至天然森林群落水平"科学难题,并从多个性状角度建立了自然森林生态系统中性状与功能的定量关系。在此基础上提出"性状网络"和"生态系统性状"概念,以其更好地用于揭示自然界复杂的森林生态系统,为验证和发展生态学理论、探讨多种性状间协同(权衡)的生态系统生产力优化机制提供重要的数据支撑。希望通过解决性状尺度拓展的技术难题,未来将传统性状研究拓展至群落或生态系统水平,并与高速发展的宏观观测手段(遥感观测、通量观测、模型模拟)有机结合,使性状研究更好地服务于区域乃至全球性的生态环境问题。

    • 页岩气开发对植被和土壤的影响研究进展

      2018, 38(18):6383-6390. DOI: 10.5846/stxb201802210374

      摘要 (1756) HTML (297) PDF 10.83 M (1209) 评论 (0) 收藏

      摘要:页岩气开发和生产过程影响水资源与水质、土地利用与植被覆盖、土壤侵蚀与土壤质量。综述了页岩气开发和生产过程可能存在的生态环境影响,并重点评价了国际上不同区域页岩气开发和生产对土地利用和植被覆被变化、景观破碎化的影响,以及对土壤侵蚀和土壤质量的影响。研究发现页岩气开发平台、运输道路和管线占用农田、牧场、森林,造成不同程度的景观破碎化,在坡地开发页岩气会导致土壤侵蚀与沉积风险增大。截止2015年末,在我国重庆涪陵焦石坝页岩气产建区55.8%的面积(146.56 km2)存在土壤侵蚀和石漠化生态风险。我国页岩气开发区水基钻屑固化填埋未对周边土壤造成污染。建议页岩气开发设计应考虑占地、景观破碎化的影响,并及时开展页岩气开发暂时占地的复垦工作。

    • >生态系统服务与生态管理
    • 精准扶贫视角下生态系统服务与贫困人口生计耦合关联分析

      2018, 38(18):6391-6401. DOI: 10.5846/stxb201803300673

      摘要 (1824) HTML (301) PDF 14.86 M (1123) 评论 (0) 收藏

      摘要:在生态文明建设和精准扶贫背景下,处理好贫困区生态系统保护和扶贫开发间的关系,是如期实现2020年全面建成小康社会的基础。以全国717个贫困市、区、县为研究对象,构建了精准扶贫视角下生态系统服务与贫困人口生计耦合的评价指标体系和灰色关联耦合模型,分析中国贫困区生态系统服务和贫困人口生计耦合的主要影响因素以及耦合度的时空演变规律,结果表明:(1)2015年中国贫困区生态系统服务和人口生计两个系统各指标间的关联度在0.363-0.964。其中,生态系统服务对贫困人口生计的综合关联度为0.793,贫困人口生计对生态系统服务的综合关联度为0.740。(2)2000-2015年生态系统服务和人口生计耦合度长时间序列呈"W"型变化,年际间波动变化明显,但整体维持在0.770-0.801之间。(3)2000-2015年生态系统服务与贫困人口生计耦合度最高的区域主要集中分布在西部区域,主要包括西藏省、四川省西北藏区及青海省南部,东中部区域的耦合度相对较低,中国贫困区生态系统服务与贫困人口生计间耦合的空间分异显著。(4)2000-2015年生态系统服务与贫困人口生计耦合度呈上升趋势的区县有92个,占中国全部贫困区县数量的12.83%;呈下降趋势的区县有163个区县,占中国全部贫困区县数量的22.73%;保持稳定不变的区县有462个,占中国全部贫困区县数量的64.44%。这些结论可为区域精准扶贫制定针对性政策,如期实现脱贫,提供参考和借鉴。

    • 生态系统服务与居民收入的耦合关系及影响因素——以丽江拉市海流域为例

      2018, 38(18):6402-6411. DOI: 10.5846/stxb201803300678

      摘要 (2079) HTML (324) PDF 8.26 M (1410) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态保护与社会经济发展的耦合关系极大地影响当地可持续性能力。以丽江拉市海流域为例,研究一个流域内生态系统服务与居民收入的耦合关系及其影响因素。文章运用InVEST模型和实地调研访谈方法计算流域内各自然村2015年生态系统服务供给数量和农民人均总收入,引入耦合协调度定量化衡量二者的耦合关系,并通过相关分析,探究流域内差异化的生计方式和生计资本对生态系统服务与居民收入耦合关系的影响。研究结果表明:(1)生态系统服务的供给存在空间差异,流域内水源涵养、土壤保持、森林固碳服务集中在流域上游;(2)流域内自然村间的生态系统服务与居民收入的耦合关系存在空间差异和一定的规律,湖泊东面的自然村能够通过特定的生计方式,获取生态系统的产品供给和文化服务所带来的收益,总体呈现较优的耦合协调关系;(3)当地居民的生计方式中,生态旅游与耦合关系具有显著正相关关系,而外出务工与耦合关系具有显著的负相关关系。尽管外出务工对于直接提高当地居民收入的促进作用较小,但其可能通过"智力回流"的方式提高了当地居民开展新型生计的能力。自然资本中人均耕地面积等可利用的自然资本与耦合关系显著正相关。金融、人力、社会资本的相关性尽管不显著,但其系数符号表明,该类生计资本的存量可能对促进生态系统服务与居民收入的耦合协调有积极作用。基础设施中的路网密度与耦合协调度呈显著负相关,在具有生态脆弱性、重要性的区域建设公路时需谨慎评估对生态系统结构和功能的影响。

    • 景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响

      2018, 38(18):6412-6421. DOI: 10.5846/stxb201801160119

      摘要 (2501) HTML (497) PDF 5.14 M (2431) 评论 (0) 收藏

      摘要:景观空间异质性与生态系统服务的关系极为密切,适当调整景观空间异质性有助于生态系统服务的持续形成与稳定供给。研究景观空间异质性和生态系统服务形成与供给之间的相互影响作用及响应机制具有重要的理论与现实意义,是保护生物多样性、管理生态系统服务与优化景观空间配置的基础。现有研究大多在不同尺度上探讨了景观格局与生态过程或生态系统服务间的相互影响关系,而缺乏景观格局-生态过程-生态系统服务三者间有效联结等方面的研究。景观空间异质性是怎样直接或间接地作用于生态系统服务形成与供给的,目前还没有一个较为明确的解释。因此,通过分析国内外文献,回顾了景观格局或景观空间异质性与生态系统服务之间关系的研究进展、研究内容和研究方法;从景观组成、景观构型的变化入手,讨论了景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响及其强度,并认为景观组成异质性变化能够直接影响生态系统服务,而景观构型异质性变化会通过改变生态过程而间接影响生态系统服务;阐述了景观空间异质性在影响生态系统服务形成与供给的同时,也使生态系统服务在空间上产生了异质性分布,并从自然因素和人为因素两个方面对其进行解释;强调了尺度问题在景观空间异质性与生态系统服务研究中的重要性;最后,明确了对生态系统服务形成与供给的景观空间异质性影响研究不仅有助于生态系统服务的维持与调节,也能更深层次地揭示其中的生态学意义。

    • 承灾脆弱性视角下的生态系统服务需求评估及供需空间匹配

      2018, 38(18):6422-6431. DOI: 10.5846/stxb201804020746

      摘要 (1545) HTML (257) PDF 8.92 M (1213) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统服务供需空间分布格局及匹配关系是生态系统服务领域的热点问题。将生态系统服务聚焦于增强城市系统承受自然灾害的能力和恢复力功能上,引入承灾脆弱性表征生态系统服务需求。选择首批经济特区之一的珠海市为案例研究区,土壤保持服务为供需分析的对象,利用承灾脆弱性评价城市系统及居民的服务需求并刻画需求的空间异质性,采用基于"3S技术"的InVEST模型定量评估服务供给潜力,从流域与镇、街道两种尺度分析生态系统服务供需匹配状况,以期为市级土地利用管理、景观格局优化及城市经济建设提供建议。研究结果表明:根据供需空间匹配状况,珠海市包含高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求与高供给低需求四种供需匹配类型。珠海市土壤保持服务供需空间错位状况较为严重,人口密集的城镇区域需求极高但供给严重缺乏,部分生态源地的高供给无法惠及周边区域人口;兼顾经济建设与生态保护的高供给高需求地区仅占全域面积的8.7%;以农业导向且经济发展缓慢的低供给低需求地区分布较广。是对生态系统服务供给与需求的空间异质性刻画及供需空间匹配的重要尝试,为城市建设和生态管理提供参考。

    • 基于条件价值法评估三亚海域生态系统多样性及物种多样性的维持服务价值

      2018, 38(18):6432-6441. DOI: 10.5846/stxb201804010727

      摘要 (1917) HTML (338) PDF 6.39 M (1086) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于条件价值法(CVM)开展了三亚海域海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性的维持服务价值评估。于2014年12月通过面对面调研的形式对三亚当地城镇居民进行问卷调查,建立了支付意愿(WTP)多元线性回归方程,再将此回归模型推广到海南全省城镇居民,从而评估了三亚海域海洋保护区生态系统多样性和重要海洋物种多样性的维持服务价值;同时也对CVM研究中的相关问题如问卷设计、偏差分析和CVM的可靠性与有效性等进行了验证和探讨。研究结果表明:(1)2014年三亚海域海洋保护区生态系统多样性及重要海洋物种多样性的维持服务总价值分别为3.734亿元和4.442亿元。(2)受教育程度和家庭人均年收入等社会经济信息变量对支付意愿具有显著的影响水平,符合经济学理论。(3)CVM作为陈述偏好性价值评估方法,评估结果受偏差的影响较大。为了尽可能减小偏差,需要从问卷的设计、调查员筛选培训、调查方式和被调查者等诸多方面严格把关。(4)CVM问卷支付数额的设计较好地界定了支付意愿的范围和分布形态,支付意愿具有较高的统计效率,CVM的可靠性得到较好的验证,显示了CVM评估法在估算生态系统服务非使用价值的有效性。鉴于居民的学历和收入在短时间内很难得到提升,建议相关海洋管理部门加强对三亚海域海洋保护区和海洋生物多样性的宣传教育,增强居民对三亚海洋保护区和海洋珍稀濒危生物的认知及保护意识。

    • 澳门城市生态系统格局变化研究

      2018, 38(18):6442-6451. DOI: 10.5846/stxb201803300709

      摘要 (2086) HTML (621) PDF 15.70 M (1073) 评论 (0) 收藏

      摘要:澳门回归祖国近20年间,社会经济快速发展、填海造地工程加速推进、海岸带人口不断集聚,生态系统格局发生巨大变化。以2001年和2017年两期高分辨率遥感影像数据为基础,首先分析土地利用转移矩阵及重心转移状况;然后,通过粒度上推法确定最佳分析粒度,并利用移动窗口法研究澳门城市生态系统格局时空变化;最后,结合实地调研情况,对研究发现展开讨论。研究结果表明:(1)澳门城市总面积由26.19 km2增加到32.77 km2,增长率为25.12%,其中裸地和建设用地扩张显著;(2)澳门城市生态系统受人为干扰作用显著,城市景观破碎度增加、多样性降低,景观形状趋于复杂、不规则,城市生境质量存在下降风险;(3)澳门半岛和离岛各景观组分和空间构型差异性显著,优势景观分别为建设用地和有林地;(4)澳门半岛主要填海方式为离岛围填,而离岛区域则为海滨围填。

    • 杭州市公交车油改电项目碳排放效益核算

      2018, 38(18):6452-6464. DOI: 10.5846/stxb201801060040

      摘要 (2174) HTML (499) PDF 7.08 M (1588) 评论 (0) 收藏

      摘要:以减少碳排放为核心的应对气候变化行动已成为全球趋势,中国政府积极践行减少碳排放的国际承诺,出台多项鼓励新能源的政策措施,其中包括对新能源产业的补偿以及将燃油汽车改装为电动汽车。但是这些政策的实施效果并不太清楚。举例来说,煤电为主的供电类型极大削弱了碳减排的效果,充电桩等配套基础设施建设和旧车报废等过程还会产生额外碳排放,不同城市之间的这些情况差别也较大。因此,城市层面生命周期尺度上的电动车碳减排效果尚未明确。基于生命周期理论,以杭州市为例,在构建公交车生命周期模型下分别核算纯电动和柴油车生命周期碳排放量,并在基准情景、低碳情景和强化低碳情景下进行公交车油改电碳排模拟。研究结果表明:(1)杭州市单辆纯电动和柴油公交车生命周期CO2排放量分别为1103.237t和1401.319t,减排比例达21.27%。其中,电力生产约占纯电动车生命周期碳排量74.10%,柴油生产与消耗约占柴油车生命周期碳排量86.96%;(2)目前杭州市在营运的2312辆纯电动公交车生命周期内(13年)碳减排总量约达到68.917万t,年均5.301万t;(3)在油改电过程中,纯电动公交车需运行约3.5年后才能相对柴油公交车真正起到碳减排效果;(4)在不同新煤电技术及能源结构优化下,2020、2035和2050年杭州市公交车油改电项目每辆车碳减排量将达到354.071-884.339t,年均27.236-68.026t,减排比例25.27%-63.11%,且2050年强化情景下纯公交车生命周期碳排量仅为当前纯电动公交车和柴油公交车的46.86%和36.89%,潜在碳减排效益显著。

    • 沿海快速城市化地区能值生态足迹变化分析

      2018, 38(18):6465-6472. DOI: 10.5846/stxb201803010409

      摘要 (1841) HTML (386) PDF 4.51 M (1146) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前我国经济的快速发展和生态环境之间的矛盾日益显著,不利于城市可持续发展。生态足迹目前已成为普遍接受的可持续发展指标,选定生态足迹改进方法——能值生态足迹模型,以城市化地区厦门市为研究区进行计算分析,以期发现快速城市化过程中可能面对的问题。首次计算分析了厦门市1980年至2010年的能值生态足迹动态变化,并对其可持续发展进行了评价。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹需求从1980年的8.6 ghm2持续增长至2010年的52.8 ghm2,而供给方面的人均生态承载力却从1980年的181.2 ghm2持续下降为47.5 ghm2,2009、2010年该市由生态盈余转为生态赤字。同时,从生态足迹组分及其比例来看,30年间化石燃料用地和建设用地的生态足迹增长迅速,二者对厦门市人均能值生态足迹变化贡献最大,并且成为2000年后总体足迹中所占比例最大的组分,各自占比超过20%。结果分析显示,厦门市开始面临逐渐加重的生态环境压力,需要开始重视其可持续发展。因此调整厦门市的产业结构和控制城市化发展非常必要。一方面,应该降低第二产业的比例,降低对化石能源的使用,同时促进第三产业的发展和第一产业的现代化,以此为城市提供更多的资源供给并降低资源需求,特别是化石能源的需求。

    • 我国东北三省自然保护区物种保护价值评估

      2018, 38(18):6473-6483. DOI: 10.5846/stxb201802130367

      摘要 (1992) HTML (320) PDF 12.79 M (1134) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然保护区作为保护生物多样性最主要的手段之一,得到了世界各国的重视。如何科学客观地评价自然保护区的保护价值,并依据保护价值对其进行分类管理是当前我国自然保护区建设与管理的重要课题之一。以我国东北地区40个国家级自然保护区为研究对象,分别对其物种多样性保护价值和遗传种质资源保护价值进行了评估。通过选取物种的濒危性、特有性和保护等级等指标来计算野生动植物的多样性保护价值;选取分类独特性、近缘程度和濒危性等指标来计算遗传种质资源保护价值,进而计算出各自然保护区的综合物种保护价值。研究结果显示:该评价方法能够很好的反映自然保护区生物多样性及其各个层次和类群的保护价值,能够较准确地识别其物种保护优先性。不同自然保护区其保护价值存在一定差异;同一自然保护区中野生动物与植物之间的物种多样性保护价值没有显著差异,但其野生动物与植物之间的遗传种质资源保护价值存在一定差异性;绝大多数自然保护区其植物遗传种质资源保护价值大于动物遗传种质资源保护价值;虽同为国家级自然保护区,其综合物种多样性保护价值差异很大。吉林长白山国家级自然保护区、吉林珲春东北虎国家级自然保护区、吉林松花江三湖国家级自然保护区的综合保护价值显著高于同类型的其他自然保护区,而辽宁章古台国家级自然保护区、黑龙江双河国家级自然保护区和黑龙江三环泡国家级自然保护区的综合物种保护价值较低,不同类型自然保护区之间其综合保护价值则没有明显差异。该评价方法能较好地进行自然保护区物种保护价值评价,并用于进行自然保护区之间的比较,并不会因自然保护区所处生境、所分布物种不同而产生评价结果上的偏差;该方法在对自然保护区遗传种质资源部分的计算方面需要进一步完善;总体上来说该评价方法不会因自然保护区类型的不同产生差异;今后在对东北地区自然保护区管理分类研究中可将此评价结果作为参考,并作为评价该地区自然保护区能否晋升为国家级自然保护区的辅助工具。这在一定程度上减少了人为主观性,具有较大可行性。

    • 同域分布的珍稀野生动物对放牧的行为响应策略

      2018, 38(18):6484-6492. DOI: 10.5846/stxb201801260208

      摘要 (1811) HTML (298) PDF 7.99 M (1377) 评论 (0) 收藏

      摘要:保护区内放牧活动对野生动物保护存在负面影响,明确不同物种对放牧干扰的行为响应对制定更有针对性的保护管理政策具有重要意义。使用红外相机研究卧龙自然保护区放牧活动对多种珍稀野生动物的影响,分析放牧激励政策实施前后大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)及其同域分布的小熊猫(Ailurus fulgens)、川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)、水鹿(Rusa unicolor)4种珍稀野生动物的照片数、空间分布以及活动模式的变化,探讨这4种动物对放牧的行为响应策略。结果表明:(1)一期(2012-2013),2012年10月实施了禁马政策,同年12月实施放牧(牛羊)激励政策)家畜照片数量很少,4种野生动物照片数相对较多。二期(2014-2015)家畜的照片数显著增加(P < 0.01),小熊猫(P < 0.05)与川金丝猴(P < 0.01)的照片数均显著减少,大熊猫、水鹿的照片数也呈减少趋势;到三期(2016-2017),大熊猫、小熊猫及水鹿3种关注野生动物的照片数基本回升到激励政策实施前的水平,无川金丝猴照片记录。(2)一期,4种野生动物在研究区域有较广的分布;二期,大熊猫、小熊猫的空间分布范围均缩小,无川金丝猴空间分布信息,而家畜、水鹿的空间分布范围有所增加;到三期,大熊猫、小熊猫的空间分布基本恢复到放牧激励政策实施前的区域,无川金丝猴的空间分布信息。(3)放牧激励政策实施前后,大熊猫、小熊猫及川金丝猴活动模式无明显变化,但水鹿的活动更加集中于傍晚,以避开人类与家畜的活动高峰。同域分布的不同的野生动物对人类活动(如放牧)的行为响应策略不同,各保护区在制定相关保护政策时应综合考虑人类干扰对多个物种的影响,增加决策的科学性与合理性。

    • >土壤生态
    • 15000年以来若尔盖高原泥炭地发育及其碳动态

      2018, 38(18):6493-6501. DOI: 10.5846/stxb201804240932

      摘要 (2239) HTML (285) PDF 5.92 M (1628) 评论 (0) 收藏

      摘要:高海拔泥炭地是维护高原气候环境稳定的重要生态系统,由于其兼具高海拔和高寒的特点,对气候变化尤为敏感。若尔盖高原泥炭地是中国高海拔泥炭地集中分布区,碳储量丰富,由于方法学差异及数据缺乏,其碳储量估算仍存在一定程度的不确定性,对长时间尺度碳通量的模拟研究还较为匮乏。因此,以若尔盖高原泥炭地为研究对象,基于若尔盖高原泥炭地每千年的面积变化和碳累积速率重新评估若尔盖高原泥炭地碳储量,并利用泥炭分解模型和碳通量重建模型探讨了15000年以来若尔盖高原泥炭地碳通量动态。研究结果表明,若尔盖高原泥炭地约从15000年开始发育,发育高峰期在12000-10000年和7000-5000年,泥炭累积速率范围为0.22-1.31 mm/a,平均值为0.56 mm/a;碳累积速率范围为13.4-77.2 g C m-2 a-1,平均碳累积速率为33.5 g C m-2 a-1,3000年至今碳累积速率最高,7000-6000年是碳累积速率次峰值时期;15000年以来若尔盖高原泥炭地碳储存量达1.4 Pg(1 Pg=1015 g),碳累积输入和碳累积释放分别为5.6 Pg和4.2 Pg;净碳平衡平均值为0.087 Tg(1 Tg=1012 g)C/a,峰值出现在11000-10000年为0.295 Pg;在6000-2000年若尔盖泥炭地出现微弱碳源,最大值出现在5000-4000年,约为-0.034 Pg,净碳平衡在15000-11000年和4000年至今呈现上升趋势,而10000-4000年整体呈现下降趋势。总体而言,若尔盖高原泥炭地碳储量丰富,是青藏高原东部重要的陆地生态系统碳库和碳汇,本研究将为我国高海拔泥炭地碳库保育提供一定的理论和数据支撑。

    • 氮添加对杉木林土壤有机碳矿化速率及酶动力学参数温度敏感性的影响

      2018, 38(18):6502-6510. DOI: 10.5846/stxb201803300705

      摘要 (1819) HTML (320) PDF 4.72 M (1077) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨氮添加对亚热带森林土壤有机碳矿化速率(Cmin)及酶动力学参数温度敏感性(Q10)的影响,选择亚热带杉木林土壤为研究对象,采用野外长期氮添加与室内控温培养试验,分析土壤Cmin及β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)动力学参数温度敏感性。野外试验设置对照(N0)、低氮(N1:50 kg N hm-2 a-1)、高氮(N2:100 kg N hm-2 a-1)3种处理,每种处理3次重复,室内培养设置10-40℃。结果表明:(1)氮添加增加土壤Cmin,为N2 > N1 > N0,但其Q10Cmin)差异不显著。(2)氮添加增加βG的潜在最大反应速率(Vmax)和催化效率(Vmax/Km),且VmaxVmax/Km均为N2 > N1 > N0,而氮添加对半饱和常数(Km)影响不显著。Q10Vmax)和Q10Km)大小为N2 > N1 > N0且差异显著,但是Q10Vmax/Km)无显著差异。(3)相关分析表明,30℃培养温度下,Cmin和全磷(TP)、硝态氮(NO3--N)、有效磷(aP)、Vmax正相关;Vmax和TP、NO3--N正相关,和pH负相关;Km和全氮(TN)负相关;Vmax/Km和pH负相关,和TP正相关。30-40℃培养温度下,Q10Vmax)和pH负相关,Q10Vmax/Km)和TN负相关。研究可为氮沉降背景下土壤碳素循环的生物化学过程对增温响应的模型提供重要参数。

    • 黄土丘陵区小流域典型造林整地工程土壤水分特征曲线模拟

      2018, 38(18):6511-6520. DOI: 10.5846/stxb201801150108

      摘要 (1741) HTML (366) PDF 10.67 M (1183) 评论 (0) 收藏

      摘要:开展工程措施进行植被恢复是防治水土流失的有效方式。在黄土高原半干旱小流域,工程措施能够利用有限的降水资源,促进植被恢复。以甘肃定西龙滩小流域典型水土保持工程措施鱼鳞坑和反坡台为研究对象,采用配对实验设计,在实测土壤水分特征曲线基础上,分别利用Brooks-Corey、Gardner和van Genuchten模型对不同工程措施的土壤水分特征曲线进行模拟。研究结果发现:反坡台(10.63%)、鱼鳞坑(9.78%)粘粒含量显著高于对照样地(9.66%),粉粒含量反坡台(71.42%)与鱼鳞坑(70.74%)显著高于对照样地(67.85%)。较之对照样地,反坡台和鱼鳞坑饱和导水率分别提高53.5%和46.9%。3种模型均能够很好的拟合不同工程措施土壤水分特征曲线。较之对照,工程措施长期开展后,鱼鳞坑和反坡台的土壤有效水分分别提高15%和9%,且对表层土壤水分有效性的改善更为显著。

    • 冻融环境下凋落叶添加对亚高山森林土壤腐殖化程度的影响

      2018, 38(18):6521-6529. DOI: 10.5846/stxb201802060311

      摘要 (1776) HTML (324) PDF 5.15 M (1192) 评论 (0) 收藏

      摘要:亚高山森林凋落叶与土壤腐殖化的关系是了解森林土壤有机质动态过程的关键内容,且受到季节性冻融、凋落叶与土壤性质的综合作用,但缺乏深入认识。因此,在对亚高山凋落叶腐殖化认识的前期基础上,以川西亚高山典型的针叶林、针阔混交林以及阔叶林土壤为研究对象,采用控制冻融环境和凋落叶添加的方法,通过分析土壤可提取腐殖质的色调系数(ΔlogK)、光密度值(E4/E6)以及A600/C值等光学指标,研究冻融循环与凋落叶添加对土壤腐殖化程度的影响。结果表明:冻融循环和凋落叶添加及其交互作用均明显影响土壤的腐殖化程度,但受到凋落叶类型和土壤类型的调控。在冻融循环初期,添加凋落叶能促进土壤的腐殖化进程,提高土壤的腐殖化程度;随着冻融循环次数的增加以及凋落叶的不断分解,阔叶凋落叶对土壤的腐殖化表现出促进作用,而针叶凋落叶则对土壤的腐殖化表现出抑制作用。此外,在冻融循环环境下,即使土壤的腐殖化程度增加,但腐殖质仍为相对年轻的Rp型,有利于提高土壤的肥力。这些结果表明,气候变化情景下高山森林地表冻融循环的改变将显著影响凋落叶与土壤腐殖质的密切关系,为进一步认识区域森林土壤有机质动态提供了一定的科学依据。

    • 洞庭湖湿地3个林龄杨树人工林叶与土壤碳氮磷生态化学计量特征

      2018, 38(18):6530-6538. DOI: 10.5846/stxb201803300691

      摘要 (2275) HTML (297) PDF 5.23 M (1153) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取洞庭湖洲滩湿地挖沟抬垄造林的6林龄、9林龄和13林龄杨树人工纯林为研究对象,通过比较不同林龄杨树叶及沟垄土壤的C、N、P含量差异,研究湿地杨树人工林不同生长阶段养分元素的分配格局及生态化学计量学特征,揭示杨树种植对洞庭湖湿地生态系统的影响。结果显示,叶N、叶P以及C∶P和N∶P与林龄显著相关,但叶C和C∶N与林龄不相关。3个林龄杨树人工林叶N∶P均大于16,说明P是限制洞庭湖杨树生长发育的主要因子,9林龄叶P量显著低于6林龄和13林龄,而N∶P和C∶P则显著高于6林龄和13林龄,说明P的限制在9林龄尤为显著。3个林龄湿地杨树人工林树垄和树沟土壤有机C、全N和C∶N呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,但全P与两者没有显著关系。C∶P在树垄样地中呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,而在树沟样地中呈现出与土层深度的正相关关系,与林龄无显著关系。N∶P在9林龄和13林龄树垄样地和6林龄树沟样地中与土层深度呈负相关关系,说明挖沟抬垄造林方式不利于土壤有机C和全N的积累,也不利于维持洞庭湖湿地土壤的肥力。

    • 基于林龄的滨海盐碱地杨树刺槐混交林土壤理化性质及草本植物多样性动态

      2018, 38(18):6539-6548. DOI: 10.5846/stxb201801220172

      摘要 (1941) HTML (295) PDF 4.82 M (1446) 评论 (0) 收藏

      摘要:以黄河三角洲滨海盐碱地不同林龄的杨树(Populus×Euramercana ‘Neva’)、刺槐(Robinia pseucdoacacia)人工混交林及相应的纯林为研究对象,采用空间代时间的方法,研究了其不同林龄人工林林下植被特征与土壤理化性质变化。结果表明:(1)白茅(Imperata cylindrica)、猪毛菜(Salsola collina)、刺儿菜(Cirsium setosum)是滨海盐碱地人工林林下群落的优势种。(2)随着林分年龄(3年、7年、18年)的增加,杨树刺槐混交林及相应纯林Patrick指数及Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数及Pielou指数均表现出低-高-低的变化趋势,7年生时丰富度、草本多样性、均匀度最高。(3)杨树刺槐混交提高了林下草本物种组成及重要值,就纯林而言,刺槐林下植被物种多样性显著高于同龄杨树。(4)随着林龄的增大,杨树刺槐混交林及其纯林林下土壤pH值逐渐降低,杨树刺槐纯林土壤含盐量先增后减,杨树×刺槐混交林土壤含盐量依次递减;杨树刺槐混交林及其纯林林下土壤全磷含量呈先增加后减小趋势;杨树纯林及杨树×刺槐混交林全氮含量呈先减小后增加的趋势,刺槐纯林林下土壤全氮量呈连续增长的趋势;林龄间土壤pH、含盐量、全氮及全磷含量差异显著。(5)草本植物多样性相关指数与土壤含盐量呈极显著负相关,与土壤全磷量呈极显著正相关。

    • 不同土壤厚度、水分和种植方式对喀斯特两种草本凋落物分解质量损失和化学计量特征的影响

      2018, 38(18):6549-6558. DOI: 10.5846/stxb201802080341

      摘要 (1780) HTML (298) PDF 5.15 M (1180) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究生长期间不同土壤厚度、水分及种植方式处理对草本植物凋落物分解质量损失和化学计量特征的的影响,采用分解袋法,在露天分解床上分解经过生长期间2种土壤厚度(对照土壤厚度和浅土处理)、2种水分(正常灌水处理和干旱处理)和2种种植方式(单种和混种)处理的苇状羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)和黑麦草(Lolium perenne L.)凋落物,研究生长期间土壤厚度和水分减少及不同的种植方式是否通过改变两物种初始凋落物质量、产量和组分来影响自身凋落物分解。结果发现:(1)与对照组(CK)相比,在干旱组(D)和浅土+干旱组(SD),两物种地上、根系和总的凋落物质量损失率、初始N和P含量均显著增加,凋落物产量、C/N和C/P显著降低,凋落物地上组分比大体上无显著变化;而不同的种植方式处理对各组分质量损失率、元素含量、计量比、凋落物产量和组分比大体上无显著影响;(2)两物种地上、根系和总凋落物的质量损失率分别与地上、根系和总N含量呈显著正相关,与C/N呈显著负相关,与凋落量呈显著负相关,而总凋落物质量损失率与地上凋落物组分比呈显著正相关。结果表明,生长期间干旱和浅土+干旱处理能够通过影响苇状羊茅和黑麦草的初始凋落物质量、产量和组分比来加快地上、根系和总凋落物分解,其中凋落物N含量和C/N是影响两物种凋落物分解快慢的主要原因。

    • 冬季覆盖作物秸秆还田对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响

      2018, 38(18):6559-6569. DOI: 10.5846/stxb201712162261

      摘要 (1640) HTML (313) PDF 5.79 M (1108) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物群落功能多样性是土壤质量变化重要的指标,不同作物类型的秸秆还田措施对土壤微生物群落功能多样性具有明显的影响。以位于双季稻主产区不同冬季覆盖作物-双季稻种植模式大田定位试验田为研究对象,以冬闲-双季稻种植模式为对照(CK),应用Biolog-GN技术开展黑麦草-双季稻(Ry)、紫云英-双季稻(Mv)、油菜-双季稻(Ra)和马铃薯-双季稻(Po)种植模式条件下不同冬季覆盖作物秸秆还田后对双季稻田根际土壤微生物功能多样性影响的研究。研究结果表明,早稻和晚稻成熟期,与CK处理相比,冬季覆盖作物秸秆还田处理增加了稻田土壤碳源平均颜色变化率(AWCD),以Po处理AWCD均为最高,均显著高于Ry和CK处理。不同冬季覆盖作物秸秆还田处理土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,早稻成熟期,Po处理的Richness、Shannon和McIntosh指数均为最高,其次为Ry、Mv和Ra处理,CK处理最低;晚稻成熟期,各处理的Richness、Shannon和McIntosh指数大小顺序均表现为Po > Ra > Mv > Ry > CK。土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各冬季覆盖作物秸秆还田处理根际土壤微生物利用的主要碳源为氨基酸类和糖类物质,不同处理间碳源利用类型有差异。冬季覆盖作物秸秆还田措施有利于提高双季稻田根际土壤微生物对碳源的利用能力、物种丰富度和均匀度。

    • 亚热带不同海拔黄山松林土壤磷组分及微生物特征

      2018, 38(18):6570-6579. DOI: 10.5846/stxb201805071014

      摘要 (1996) HTML (311) PDF 6.61 M (1244) 评论 (0) 收藏

      摘要:磷是亚热带地区植物生长必需的养分元素之一,海拔梯度可能会改变土壤-植物-微生物系统并影响土壤磷形态及有效性。了解不同海拔土壤磷组分状况,对维持山地森林生态系统可持续发展具有重要的意义。以戴云山地区不同海拔梯度(1300 m和1600 m)黄山松林为研究对象,分析了土壤磷组分、微生物群落特征和磷酸酶活性。结果显示:海拔显著影响黄山松林土壤磷组分,与海拔1300 m相比,海拔1600 m处土壤总磷含量减少了48.4%-49.8%,且各磷组分(易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷)含量也显著降低,淋溶层(A层)土壤的降低程度分别为45.7%、58.6%和38.7%,淀积层(B层)为82.6%、59.9%和31.1%。海拔对土壤微生物群落特征和酶活性亦有显著影响,各类微生物群落和总微生物磷脂脂肪酸含量(PLFAs),以及磷酸双酯酶(PD)活性均表现为海拔1600 m < 1300 m,但酸性磷酸单酯酶(ACP)活性呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,土壤磷组分主要受有机碳(SOC)调控,且SOC与有机磷组分(NaHCO3-Po和NaOH-Po)呈显著正相关;磷酸酶和外生菌根真菌(EMF)也是影响土壤磷组分变化的重要因素。研究表明,土壤有机质含量和微生物群落结构及功能的变化可能是不同海拔黄山松林土壤磷有效性的关键调控因素。

    • 西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤养分生态化学计量特征及其影响因素

      2018, 38(18):6580-6593. DOI: 10.5846/stxb201803290635

      摘要 (1922) HTML (291) PDF 11.18 M (1121) 评论 (0) 收藏

      摘要:喀斯特石漠化生态系统土壤养分元素生态化学计量特征及其对环境变异的生态响应是喀斯特退化森林生态系统恢复重建必需明确的关键科学问题。为探明喀斯特石漠化土壤C、N、P、K养分元素生态化学计量特征,探讨其对环境因子的响应,对西南喀斯特3个典型石漠化调查点(贵州毕节鸭池、清镇红枫湖和关岭-贞丰花江)90个样方土壤及环境因子调查取样,研究了其土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)及全钾(K)的化学计量特征及其影响因素。结果表明:西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤C、N、P、K平均含量分别为45.61、2.54、0.79 g/kg和3.33 g/kg,计量比C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K平均值分别为19.56、65.07、23.65、3.45、1.32和0.39。4个土壤养分元素中,K元素表现明显高于其他元素的波动性。土壤养分含量及化学计量比在不同调查点、石漠化等级及植被覆盖率环境均有显著差异。无石漠化环境土壤养分C、N、P含量显著大于潜在、轻度、中度和强度石漠化,而强度石漠化环境土壤养分K含量却显著高于其他等级石漠化。土壤养分含量之间及其与化学计量比之间多具有显著的非线性相关关系。降水、温度、岩石裸露率和土地覆被是西南喀斯特石漠化生态系统土壤养分及其化学计量比最主要的影响因素。研究结果对丰富土壤生态化学计量学科学理论和我国西南喀斯特石漠化退化植被科学恢复具有重要意义。

    • 黄河三角洲贝壳堤土壤微生物生物量对不同生境因子的响应

      2018, 38(18):6594-6602. DOI: 10.5846/stxb201803220571

      摘要 (1714) HTML (330) PDF 4.67 M (1105) 评论 (0) 收藏

      摘要:从土壤微生物生物量角度分析黄河三角洲贝壳堤不同生境的土壤肥力状况,基于黄河三角洲贝壳堤植被类型,以4种不同生境的土壤为研究对象,测定了微生物生物量碳、氮、磷和相关的土壤理化性质。结果表明,不同生境中土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量(MBN)、土壤微生物生物量(MBP)均值均为滩脊 > 背海侧 > 高潮线 > 向海侧,且表现出明显的垂直分布特征:0-5 cm > 5-10 cm > 10-20 cm > 20-40 cm > 40-60 cm。土壤MBC、MBN、MBP占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比变化范围分别为1.09%-3.48%、2.62%-7.27%、0.78%-2.86%,滩脊、背海侧和高潮线处MBC/SOC无显著差异(P > 0.05),但显著高于向海侧MBC/SOC(P < 0.05)。土壤MBN/TN、MBP/TP的变化趋势为滩脊和背海侧 > 向海侧和高潮线。滩脊和背海侧土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为土壤含水量、pH值、含盐量;向海侧和高潮线区域土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为含水量和pH值。滩脊、背海侧和高潮线土壤微生物生物量碳、氮、磷及土壤养分间的相关关系显著或极显著,且协同性和稳定性高,表明土壤微生物生物量碳、氮、磷可以作为判断黄河三角洲贝壳堤土壤肥力状况的生物学指标,这为黄河三角洲贝壳堤的土壤肥力管理和植被恢复提供一定的理论依据。

    • 南方不同“冬种+双季稻”种植模式对土壤有机碳和作物产量的影响

      2018, 38(18):6603-6610. DOI: 10.5846/stxb201803300677

      摘要 (1588) HTML (350) PDF 4.15 M (2382) 评论 (0) 收藏

      摘要:设置了冬闲-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、大蒜-双季稻,马铃薯、紫云英、油菜轮作接茬双季稻5个处理,通过3年(2013-2015)大田试验,系统研究了双季稻田冬季复种对产量和土壤有机碳、活性有机碳及碳库管理指数等的影响。结果表明:冬种作物早稻产量均高于对照,晚稻产量除冬种油菜有所降低外,其他各冬作处理均高于对照。各冬种处理土壤总有机碳、活性有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量和碳库指数较冬闲处理均有显著提高。土壤碳库管理指数除了冬季作物轮种处理外,其他冬种处理较冬闲处理均有显著提高。土壤总有机碳与活性有机碳和微生物量碳之间呈极显著相关,与可溶性有机碳和碳库管理指数存在显著相关,碳库活度和碳库活度指数各冬种处理也有所提高,但影响不显著。

    • 基于双稳定同位素和MixSIAR模型的冬小麦根系吸水来源研究

      2018, 38(18):6611-6622. DOI: 10.5846/stxb201802250384

      摘要 (3446) HTML (336) PDF 10.40 M (1477) 评论 (0) 收藏

      摘要:灌溉和施肥措施对农田水文循环具有重要影响,根系吸水是联系植物蒸腾和土壤水分运动的关键水文过程,定量识别灌溉施肥影响下作物根系吸水来源对农业用水优化管理具有重要意义。氘氧稳定同位素(D和18O)是追溯农田水分运移过程的理想天然示踪剂。基于2013-2015年北京市典型农田不同灌溉施肥处理冬小麦水分运移试验,利用D和18O双稳定同位素和MixSIAR贝叶斯混合模型,量化冬小麦主要根系吸水深度及其贡献比例,阐明作物水分来源的季节变化及不同处理间的差异,分析根系吸水与土壤水分分布变化的相互关系。研究结果表明:两季冬小麦返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆和灌浆-收获期主要根系吸水深度均值分别为0-20 cm(67.0%)、20-70 cm(42.0%)、0-20 cm(38.7%)和20-70 cm(34.9%),但季节变化差异显著,2014季主要吸水深度随作物的生长发育而逐渐增加,2015季则主要集中于浅层土壤(0-70 cm)。返青-抽穗期仅灌水20 mm或施肥105 kg/hm2 N促使拔节-抽穗期深层(70-200 cm)土壤水分利用率平均增加29%,而前期充分灌水且大量施肥(≥当地施肥量210 kg hm-2 N)时拔节-抽穗期根系吸水深度为土壤表层0-20 cm。在干旱少雨的冬小麦生长季内作物吸水来源与土壤水分消耗变化基本一致。

    • 白羊草Epichloë属内生真菌的分离鉴定及其重金属耐受性

      2018, 38(18):6623-6631. DOI: 10.5846/stxb201801250202

      摘要 (1858) HTML (309) PDF 7.59 M (1014) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对北方铜业铜矿峪矿十八河尾矿坝的优势植被白羊草进行叶鞘内生真菌分离,并对白羊草内生真菌的形态特征及孢子形态进行描述,同时,选取其中7个菌株进行actGtefAtubB扩增、测序和系统发育分析。结果表明,从白羊草中分离出的内生真菌属于为Epichloë属,菌落正面呈白色,背面浅黄色,白羊草内生真菌生长速度较慢,孢子大小为1.208-8.048 μm之间,孢子形态椭圆、球型。根据分子系统发育学分析结果,将白羊草内生真菌鉴定为Epichloë sibiria。通过对白羊草内生真菌进行不同浓度的重金属胁迫处理,发现其对重金属具有一定耐受性,具体表现为:Zn2+(120 mg/L)、Cu2+(160 mg/L)、Pb2+(240 mg/L)和Cd2+(8 mg/L)。对丰富天然禾草内生真菌资源,以及铜矿区生态修复过程中,白羊草内生真菌提高宿主抗性方面的应用具有重要意义。

    • 生境异质性及源株密度对互花米草入侵力的影响

      2018, 38(18):6632-6641. DOI: 10.5846/stxb201803300702

      摘要 (1793) HTML (449) PDF 9.12 M (1077) 评论 (0) 收藏

      摘要:外来物种互花米草(Spartina alterniflora)被引种到我国海岸带后,已带来一系列生态危害,严重影响了入侵地生态系统结构和功能,深入了解其入侵机制是实施有效控制的基础和理论依据。长江口的滩涂湿地是我国典型的异质潮滩,拥有多种生境。为了探究异质潮滩环境中互花米草初始源株对其入侵力的影响,研究通过野外移栽实验,模拟不同源株密度,探讨潮滩湿地生境异质性及源株密度对互花米草定居、生长和扩散的影响。结果表明:1)生境异质性及源株密度均对互花米草存活率、株高及种群增长率有极显著影响(P < 0.01)。2)至生长季末,植被区内互花米草存活率、株高均显著高于前沿光滩(P < 0.05)。此外,淤泥质潮滩植被区内互花米草株高、种群增长率也显著高于粉砂质潮滩植被区(P < 0.05)。3)互花米草入侵植被区不受源株密度的限制,但随源株密度增加,互花米草种群增长率显著降低(P < 0.05),而株高无显著差异(P > 0.05);在光滩区,只有高源株密度才可入侵成功。4)异质生境的冲淤动态、淹水时间和淹水深度是影响互花米草存活和生长的主要环境因子。丰富了河口湿地互花米草入侵力的机理研究,也为我国开展互花米草防控及海岸带保护、修复和管理提供了科学依据,具有重要的理论和实践意义。

    • 吕梁山森林群落草本层植物物种多样性的空间格局及其对模拟增温的响应

      2018, 38(18):6642-6654. DOI: 10.5846/stxb201803300700

      摘要 (2236) HTML (294) PDF 12.66 M (1222) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究气候变暖背景下森林群落草本层植物物种多样性对温度升高的响应及其随海拔、纬度的空间分布格局,按照纬度梯度选择吕梁山系北段的管涔山和南段的五鹿山为研究区,并在每个山地的不同海拔梯度(高、中、低)分别设置对照(CK)、低度增温(OTC1)和高度增温(OTC2)3种试验样地。于2017年植被生长季对植物多度、频度、盖度、高度进行调查,计算物种多样性指数(Simpson指数、Shannon指数、Pielou指数、Patrick指数)。结果表明:(1)吕梁山森林群落草本层植物物种多样性随海拔呈"v型"变化格局,即在中间海拔梯度处最低,且海拔梯度对各多样性指数的影响均达到极显著水平(P < 0.01)。(2)物种多样性随纬度升高呈递增趋势(P > 0.05),即较高纬度山地具有较高的物种多样性。(3)物种多样性随温度升高整体呈递减趋势(P > 0.05),即温度升高可抑制林下草本层植物物种多样性。(4)在增温处理下,五鹿山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Patrick指数呈递减趋势,Pielou指数先降低后升高;管涔山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数先增加后减小,Patrick指数呈递增趋势。整体来说,在吕梁山较低海拔,持续增温会使物种多样性降低;在中等海拔,物种多样性随温度升高呈现先下降后上升的变化趋势;在较高海拔,适度增温可提高物种多样性,持续增温则抑制多样性。因此,增温对吕梁山森林群落草本植物物种多样性的影响随海拔升高整体呈下降趋势。

    • 基于无人机和决策树算法的榆树疏林草原植被类型划分和覆盖度生长季动态估计

      2018, 38(18):6655-6663. DOI: 10.5846/stxb201803300694

      摘要 (3255) HTML (320) PDF 18.50 M (1378) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被覆盖度是评估生态环境质量与植被生长的重要指标,也是全球众多陆面过程模型和生态系统模型中表达植被动态的重要参数。卫星遥感和地面测量是估算植被覆盖度的常见方法。然而,如何精确估计榆树疏林草原上木本、草本不同类型植被的覆盖度仍然具有挑战性。无人机飞行系统有效的补充了区域尺度低空间分辨率的卫星遥感影像与样地尺度实地调查之间的缺口,为精确的监测、评估疏林草原的植被动态提供了新途径。利用无人机监测平台和决策树算法构建了一套快速、准确、自动获取景观尺度植被类型和估算植被覆盖度的自动化工具,以浑善达克沙地榆树疏林草原为对象,应用无人机监测平台对榆树疏林草原长期定位监测大样地2017年生长季植被状况进行7次监测。结果表明:1)无人机植被监测平台数据飞行高度100 m,获取的样地数字正射影像空间分辨率为2.67 cm/像元,远高于高分卫星影像,利用决策树算法基于数字正射影像可以实现自动划分榆树疏林草原木本和草本植被类型和估算植被覆盖度;2)生长季内榆树疏林草原木本植被覆盖度为(19±2)%,草本植被覆盖度为(50±8)%,植被总覆盖度为(69±9)%,相对于木本植被,草本植被生长季内盖度变幅较大;3)在整个生长季中,木本植被和草本植被对植被总覆盖度的平均贡献率分别为27%和73%,草本植被对植被总盖度的贡献远大于木本植被,榆树疏林草原植被的盖度主要受草本植被的影响。本研究证明无人机监测平台是一种高效、准确的植被监测工具,结合机器学习算法,实现了景观尺度植被类型的自动划分和不同类型植被覆盖度快速获取;在浑善达克沙地榆树疏林草原地区首次获取了木本植被和草本植被覆盖度的生长季动态。该平台未来可应用于各种类型生态系统植被类型划分、监测和评估。

    • 青藏高原高寒灌丛生态系统草本层生物量分配格局

      2018, 38(18):6664-6669. DOI: 10.5846/stxb201803300689

      摘要 (1764) HTML (287) PDF 4.86 M (1379) 评论 (0) 收藏

      摘要:青藏高原高寒灌丛生态系统生物量分配的研究相对较少,尤其是其草本层。为了探究高寒灌丛生态系统草本层生物量分配特征及其影响因素,分析了青藏高原东北部灌丛生态系统的49个高寒灌丛样地的草本层地上与地下生物量特征及其气候因子之间的关系。结果表明1)草本层地上生物量与地下生物量分别为121.1,342.8 g/m2均大于高寒草地的地上生物量与地下生物量。2)草本层的根冠比为3.6低于高寒草地的根冠比。3)地上生物量与地下生物量之间呈现幂函数的关系y=8.0x0.83R2=0.48,P < 0.001)。4)根冠比与年均温度、年均降雨量之间没有显著的相关关系。

    • 增温对入侵植物马缨丹生物量分配和异速生长的影响

      2018, 38(18):6670-6676. DOI: 10.5846/stxb201803300684

      摘要 (1937) HTML (363) PDF 3.73 M (1062) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变暖已是不争的事实。外来入侵植物随着温度升高有可能作出积极的响应,采取有效策略来扩大入侵范围,造成更大的危害。以世界性杂草马缨丹(Lantana camara)为研究对象,对不同温度处理下(22、26℃和30℃)的生长和分配特征及构型效应进行对比研究,并借助异速生长分析方法,对不同温度下马缨丹幼株各构件生长关系进行分析。结果表明:随着温度升高,马缨丹幼株减少了对地下生物量的分配,地上部分生物量投资的增加主要表现在对茎的投资上,并利用有限的叶生物量投资扩大叶面积,即在高度和广度两方面都增加了对光能的获取。这些响应有利于其同化作用的增强从而提高竞争力,表明温度增加会增强马缨丹的入侵力,这也是马缨丹在全球气候变暖背景下扩大其分布范围的有效策略。

    • 干旱胁迫下雷竹叶片叶绿素的高光谱响应特征及含量估算

      2018, 38(18):6677-6684. DOI: 10.5846/stxb201803300669

      摘要 (1713) HTML (343) PDF 5.67 M (1024) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物叶片的反射光谱特征与叶绿素含量密切相关。以重要的笋用竹种雷竹(Phyllostachys violascens)为研究对象,采用盆栽及控水试验方法研究了2年生雷竹在干旱胁迫条件下冠层叶片反射光谱的响应特征,分析了叶片叶绿素含量与不同波段光谱反射率一阶微分值以及光谱特征参数之间的相关关系,并以雷竹叶绿素含量敏感波段及构建的植被指数与叶绿素含量进行了拟合。结果表明,重度缺水处理后雷竹叶片叶绿素含量显著降低,在可见光区叶片光谱反射率随叶绿素含量的降低而增加,以波长493、639、693、756 nm等处的光谱反射率一阶微分值与叶绿素含量的相关性较高。雷竹叶片叶绿素含量与光谱特征参数如绿峰反射率、红谷反射率、蓝边面积、绿峰面积之间的相关性较高。与已有的植被指数相比基于雷竹叶绿素含量敏感波段修正后的植被指数与叶绿素含量相关性优于原植被指数。基于反射率一阶微分值构建的多元回归方程以及修正的绿色归一化植被指数(mGNDVI)构建的回归方程拟合效果较好,为雷竹叶绿素含量的较优估算方程。研究结果可以为雷竹叶绿素含量的快速无损测定以及季节性干旱条件下雷竹林的科学经营及灾后评估提供依据。

    • 山西吕梁山亚高山草甸物种多样性的时空变化格局

      2018, 38(18):6685-6693. DOI: 10.5846/stxb201803300667

      摘要 (1836) HTML (349) PDF 6.21 M (1119) 评论 (0) 收藏

      摘要:在山西吕梁山系按照纬度从北向南依次选取马伦草原、荷叶坪、云顶山作为研究区,于2015、2016、2017年7月下旬进行亚高山草甸植被群落多样性调查,研究吕梁山亚高山草甸物种多样性不同年份、不同纬度的时空变化格局。结果表明:(1)吕梁山亚高山草甸群落中矮嵩草(Kobresia humilis)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)、线叶嵩草(Kobresia capillifolia)和珠芽蓼、车前草(Plantago asiatica)和披碱草(Elymus dahuricus)分别为马伦草原、荷叶坪、云顶山的优势种,不同山地植物优势种和次优势种均以菊科(Asteraceae)、蔷薇科(Rosaceae)、莎草科(Cyperaceae)、禾本科(Gramineae)植物为主。(2)吕梁山亚高山草甸物种多样性在不同年份分布较为稳定,Pielou指数在连续3年内均无较大变化;Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Patrick指数在2016年最高,同时该年份的降水天数也是最多,表明吕梁山亚高山草甸物种多样性在时间上呈现出受降水条件影响较大的变化格局。(3)吕梁山偏南部的云顶山多样性指数高于偏北部的马伦草原和荷叶坪,表明吕梁山亚高山草甸物种多样性在空间上表现出由北向南逐渐升高的变化格局。因此,吕梁山亚高山草甸物种多样性在时空上呈现出受降水条件影响较大,且由北向南逐渐升高的变化格局,降水条件和纬度梯度对该山地亚高山草甸物种多样性的时空变化格局产生了重要影响。

    • 沂蒙山区不同森林类型凋落物量及其动态特征

      2018, 38(18):6694-6700. DOI: 10.5846/stxb201803300661

      摘要 (2109) HTML (302) PDF 3.97 M (1193) 评论 (0) 收藏

      摘要:凋落物在森林养分循环中起重要作用,受森林类型、气候带等因素的影响。本文研究了沂蒙山区黑松(Pinus thunbergii Parl.)人工林、栓皮栎(Quercus variabilis Bl.)人工林和天然次生林的凋落物总量和组分的动态特征。天然次生林年凋落物总量(3368 kg/hm2)高于栓皮栎人工林(3256 kg/hm2)高于黑松人工林(3212 kg/hm2),森林类型间差异不显著。3种森林类型的凋落物月总量呈双峰曲线,最大峰值在10-11月,次峰值在4-5月,最小峰值出现时间不同:黑松人工林为12月,另两种森林类型为7月。针叶凋落量和比例、碎屑凋落量表现为黑松人工林高于天然次生林高于栓皮栎人工林,而阔叶凋落量和比例、果凋落量的比例则相反。枝凋落量在森林类型间无显著差异。线性回归分析表明,凋落物总量月动态受最低和最高气温的影响。针叶凋落量受最低气温、最高气温和最大降水量影响;阔叶凋落量受最低气温影响;枝凋落量受降水量、风速和最大降水量影响;果凋落量受气温、风速和降水量影响。结果阐明了暖温带森林类型对凋落物量及组分动态特征的影响,可为其养分循环特征提供数据支撑。

    • 亚热带-暖温带过渡区天然栎林的能量平衡特征

      2018, 38(18):6701-6711. DOI: 10.5846/stxb201803290650

      摘要 (2162) HTML (265) PDF 3.22 M (1261) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用开路涡度相关系统和常规气象观测仪器观测了我国北亚热带-暖温带气候过渡带(河南南阳)的一片锐齿栎天然林的能量通量及常规气象。以一个完整年(2016年10月-2017年9月)的观测数据为依据,定量分析了此锐齿栎林的能量通量的日变化、季节变化以及各能量分量的分配特征,并计算了能量闭合度以及波文比。结果表明:锐齿栎林观测期间一整年净辐射为2626.17 MJ/m2,感热通量为867.1 MJ/m2,潜热通量为1417.25 MJ/m2,土壤热通量为-2.60 MJ/m2,土壤为热源;各能量分量日变化基本呈单峰型曲线,季节变化特征明显。非生长季,锐齿栎林的能量主要分配给感热通量,占净辐射的54.18%;生长季,能量主要分配给潜热通量,占净辐射的67.48%。观测期间研究区年降雨量较平均值稍大(1231.8 mm),森林蒸散量为579 mm,仅为降雨量的47%。波文比受森林物候变化影响较大,在非生长季平均值约为2.1,生长季约为0.2。土壤热通量在生长季2017年4-9月份为正值,土壤表现为热汇,其余月份皆为热源。土壤热通量的变化过程主要受净辐射调控,森林物候也起了一定的作用。河南宝天曼锐齿栎森林通量观测站全年能量闭合度为67%,在国际同类观测站的范围之内(55%-99%)。不能完全闭合的原因可能与通量源区面积不匹配、计算能量平衡时忽略冠层热存储等有关。

    • 太白山栎属树种气孔特征沿海拔梯度的变化规律

      2018, 38(18):6712-6721. DOI: 10.5846/stxb201803290645

      摘要 (1687) HTML (280) PDF 2.50 M (1080) 评论 (0) 收藏

      摘要:气孔是植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,调节植物碳同化和水分散失的平衡关系,在一定程度上反映植物对外界环境变化的适应。沿太白山北坡1100-2300 m海拔,测定4种栎属树种的气孔性状,分析气孔性状沿海拔的变化规律和其对环境因子的响应。结果表明:(1)气孔密度与气孔长度间的负相关在4个树种间均显著存在(P < 0.05);除栓皮栎(Quercus variabilis)外,气孔密度与潜在气孔导度指数的正相关关系均达显著水平;而气孔宽度与气孔长度之间只在栓皮栎和锐齿栎(Q.aliena var.acuteserrata)达到显著水平。(2)栓皮栎和槲栎(Q.aliena)的气孔长度和宽度随海拔升高而下降,气孔密度、潜在气孔导度指数增加,辽东栎(Q.wutaishansea)变化形式则相反;锐齿栎气孔宽度减小,其余性状沿海拔呈单峰变化,在约1600 m处气孔长度达到最小值,气孔密度和潜在气孔导度指数达到最大值。(3)与土壤因子相比,气孔性状主要受气候因素的影响。潜在气孔导度指数与大气温度、空气湿度成极显著正相关(P < 0.01),与降水量显著负相关(P < 0.05)。其中,空气相对湿度是影响潜在气孔导度指数的主要因素,能够解释气孔变异的22.9%。本研究结果对于深入认识秦岭太白山地区栎属树种对环境变化的响应和适应提供理论证据。

    • 太行山东坡不同林龄杏树林碳储量及其分配特征

      2018, 38(18):6722-6728. DOI: 10.5846/stxb201803290634

      摘要 (1554) HTML (268) PDF 2.47 M (1024) 评论 (0) 收藏

      摘要:在生物量调查的基础上,对太行山东坡4、8、12年生和16年生杏树林生态系统碳储量及其分配特征进行了研究。结果表明:杏树各器官碳含量在447.3-488.1 g/kg;树干碳含量随林龄的增长而显著降低(P < 0.05),不同林龄间树根、树枝和树叶碳含量无显著差异;土壤层(0-100 cm)碳含量随林龄的增长而增大;随土层深度的增加而降低。林龄对杏树林乔木层、土壤层和生态系统碳储量均有显著影响。4、8、12年生和16年生杏树林生态系统碳储量分别为27.810、72.647、82.450 Mg/hm2和102.336 Mg/hm2;土壤层碳储量占总碳储量的90.1%-99.6%,且主要集中于0-40 cm。乔木层碳储量分配随着林龄的增长而增加,土壤碳储量分配则减小。结果揭示了土壤层是杏树林生态系统的主要碳库;杏树人工林生态系统在生长过程中能显著地积累有机碳。研究结果可为经济林经营管理及碳汇功能评价提供参考。

    • 干旱对杉木幼苗根系构型及非结构性碳水化合物的影响

      2018, 38(18):6729-6740. DOI: 10.5846/stxb201803260604

      摘要 (1755) HTML (288) PDF 1.78 M (1324) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过比较不同时期不同强度干旱胁迫下杉木1年生盆栽苗地上部分生长、根系构型以及根系中非结构性碳水化合物含量(TNC)的变化,并分析各指标之间的相关性,探究杉木根系在干旱胁迫下的适应性策略以及抗旱生理机制,以期为杉木造林生产和水分管理提供科学依据和技术指导。结果表明:随着干旱程度的加强,杉木幼苗地上部分干重(SDW)、根干重(RDW)、根长(RL)、根表面积(SA)、根体积(RV)、根尖数(RT)、根系分支角度(Angle)、分形维数(FD)逐渐减小,根冠比(R/T)逐渐增大,根系拓扑指数(TI)、根系平均直径(RD)先增大后减小,比根长(SRL)先减小后增大。而根系连接长度(LL)、TNC、糖淀比在不同时期表现出不同的趋势。连接长度随着干旱胁迫的加强在30 d和60 d时表现出逐渐增加趋势而在90 d时则表现出先减小后增大的趋势。TNC在30 d和60 d时先增大后减小,但90 d时,呈逐渐下降的趋势。糖淀比随着干旱胁迫的加强在30 d和60 d时表现出先增加后减小趋势,90 d时,表现为先减小后增大。干旱胁迫显著影响根系在不同径级的分布长度,且随着胁迫时间的延长不断变化。杉木地上部分生长与根系生长指标(RL、SA、RV、RT、RDW)以及根系构型指标(Angle、FD)之间存在显著的正相关(P < 0.01),根系平均直径与TNC存在显著的正相关(P < 0.05)。总之,杉木通过增加根系光合产物的积累、提高根系建成成本,增加有限成本下根系的复杂程度和延伸范围,降低根系分支角度,使根系"更陡更深"来适应不同强度的干旱胁迫。

    • 中亚热带不同森林更新方式生态酶化学计量特征

      2018, 38(18):6741-6748. DOI: 10.5846/stxb201803130498

      摘要 (1703) HTML (288) PDF 2.08 M (1214) 评论 (0) 收藏

      摘要:了解土壤生态化学计量特征对预测不同生态系统养分变化、功能以及植物生产力具有重要意义。森林更新是维持中亚热带森林生态系统可持续发展的重要手段。选取福建省三明市陈大林业采育场3种不同森林更新方式进行研究,包括米槠次生林(SF)、米槠人工促进天然更新林(AR)和杉木人工林(CF),测定其土壤理化性质及土壤3种酶,计算酶化学计量。结果显示:1)AR的土壤总氮、全磷、铵态氮含量以及含水量最高(P < 0.05),土壤有效磷的含量则是CF最高(P < 0.05);2)生态酶化学计量结果表明AR的土壤微生物处于氮限制状态,CF的土壤微生物处于磷限制状态;3)冗余分析表明,土壤含水量和铵态氮是驱动不同森林更新方式土壤生态酶化学计量变异的重要环境因子。研究表明,人促更新方式更有利于土壤有效氮的积累,而人工林则有利于土壤有效磷积累,这可能与造林树种有关。土壤生态酶化学计量更易受到土壤含水量以及有效性养分的驱动,而与土壤化学计量未呈现良好的耦合性。

    • 秋季降温期水温和饵料量对沙蜇无性繁殖的影响

      2018, 38(18):6749-6758. DOI: 10.5846/stxb201803300698

      摘要 (1472) HTML (302) PDF 1.87 M (1008) 评论 (0) 收藏

      摘要:20世纪末以来,沙蜇在东亚水域频繁暴发,不仅影响正常的渔业生产活动,也给海洋生态系统健康带来极大危害。在室内模拟秋季降温条件,研究了不同水温(4种降温条件)与饵料量(0.42、1.25、和4.2 μg C螅状体-1d-1)对沙蜇螅状体足囊繁殖与横裂生殖的影响。结果显示:1)秋季降温速度快慢导致的积温差异对沙蜇螅状体生成足囊数有显著影响(P < 0.001),积温越大,螅状体生成的足囊数量越多,发现两者具有较好的线性关系(y=142.59x+208.39;R2=0.967),低积温条件下的足囊萌发也较少;2)饵料量对螅状体无性繁殖的影响是有一定阈值范围的,在一定饵料量范围内,螅状体生成的足囊数量随饵料量的增加而增加,而超过一定阈值范围,过剩的饵料影响水质对沙蜇螅状体反而产生负面影响。3)秋季新繁育出来的当龄沙蜇螅状体可在越冬前发生横裂生殖,但横裂生殖的螅状体比例和放碟数量均较少。试验结果说明,全球变化背景下,积温升高、饵料量小幅增加均可能导致沙蜇秋季有性繁殖的当龄螅状体在越冬前生成更多的足囊,促进诱发翌年水母暴发。

    • 舟山长白海域主要游泳动物生态位及其分化研究

      2018, 38(18):6759-6767. DOI: 10.5846/stxb201803300680

      摘要 (1534) HTML (407) PDF 1.92 M (1088) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于2016年10月(秋季)和2017年4月(春季)舟山长白海域的渔业资源调查数据,运用生态位宽度、生态位重叠及冗余分析等方法,研究了主要游泳动物的生态位,种间生态关系及生态位分化。结果显示:春、秋季主要游泳动物分别11种与8种,两季生态位宽度值差异均较大,其中春季广生态位种、中生态位种均为3种,而秋季均为2种,窄生态位种分别为5种与4种。相对重要性指数(IRI)与生态位宽度值(Bi)之间呈显著正相关。生态位重叠程度不均衡,秋季主要游泳动物的生态位重叠程度较高,Oik > 0.6的种对数占总种对数的42.86%;春季的重叠程度较低,仅占总种对数的21.82%。RDA分析得出温度、盐度为影响主要游泳动物分布的直接因素,而溶解氧、悬浮物和pH等则为重要因素,主要游泳动物在这些资源维上存在生态分化现象。综上,分布在毗邻杭州湾口且位于著名的岱衢洋的主要游泳动物种类总体营养级较低却生态宽度值较大,大黄鱼(Larimichthys crocea)、黄姑鱼(Nibea albiflora)等一些传统的高营养级、典型特色经济种类却沦为生态位宽度极小的一般种或少有种,群落种类显著减少,资源量下降,群落结构与功能退化,稳定性下降。因此,加强游泳动物资源修复、保护与管理十分迫切且具有重要意义。

    • 褶皱臂尾轮虫Brachionus plicatilis摄食小球藻Chlorella sp.的碳同化与碳排放

      2018, 38(18):6768-6777. DOI: 10.5846/stxb201803160521

      摘要 (1726) HTML (258) PDF 2.06 M (1093) 评论 (0) 收藏

      摘要:浮游动物在食物链能量流动与物质循环中发挥着重要作用,能将摄入的浮游植物转化为不同形态的碳,在海洋碳循环中发挥重要作用。应用14C标记示踪方法,定量分析海洋浮游动物褶皱臂尾轮虫Brachionus plicatilis摄入碳的碳同化与碳排放。喂食不同密度小球藻Chlorella sp.(1×105个/mL、5×105个/mL、1×106个/mL)后,褶皱臂尾轮虫对小球藻碳的同化率(AE)为34%-51%,呈现随饵料密度增加而减小的趋势;未被轮虫同化的碳,主要以溶解有机碳(DOC)的形态排放到水体中,DOC占碳排放的比例为37%-51%,随着饵料密度增加而增加;二氧化碳(CO2)的比例为15%-40%,随着饵料密度增加而减小;颗粒有机碳(POC)占碳排放的比例较少,为23%-34%,随着饵料密度的增加而增加。此外,分析褶皱臂尾轮虫排放DOC的粒径组成,发现低分子量有机碳(LMW,< 3 kDa)的量大于胶体有机碳(COC,3 kDa-0.22 μm)的量,COC占DOC比例为33%-43%;LMW占DOC比例为57%-67%。本研究结果表明,浮游动物可把相当部分食物中的碳转化为DOC,排放到水体中为细菌所利用,在海洋碳循环中发挥重要作用。

    • 贝类壳-体质量比和静水沉降特性的相关性

      2018, 38(18):6778-6785. DOI: 10.5846/stxb201803250589

      摘要 (1681) HTML (260) PDF 1.46 M (1386) 评论 (0) 收藏

      摘要:软体动物贝壳表型是适应性进化的结果,为探究贝壳形态特性与软体动物随水流扩散功能的相关性,实验选取9种具代表性的腹足纲和双壳纲贝类作为研究对象,研究了其成体的壳-体质量比与静水沉降特性及二者的相关性。结果表明:体质量的变异系数(C.V.=1.11)大于壳长(C.V.=0.67)、壳宽(C.V.=0.54)的变异系数;壳-体质量比具较强的种属特异性,种内变异系数小(C.V.=0.20),而种间差异极显著(P < 0.01)。受试贝类的平均壳-体质量比为0.32±0.13,陆生贝类的壳-体质量比显著小于水生贝类(P < 0.01),壳-体质量比最大的河蚬(0.54±0.06)是最小的非洲大蜗牛(0.17±0.04)的3倍,福寿螺的壳-体质量比为0.50±0.06。双壳类和螺类的沉降行为差异明显,只有中华园田螺、铜锈环棱螺和河蚬不能在静水中漂浮;沉降速度最大的河蚬((24.99±4.22)cm/s)是最小的椭圆萝卜螺((4.13±0.96)cm/s)的6倍,入侵种非洲大蜗牛((18.30±3.64)cm/s)和福寿螺((21.77±5.23)cm/s)与土著种铜锈环棱螺((19.48±3.14)cm/s)和中华园田螺((21.44±3.92)cm/s)在沉降速度上无显著差异(P < 0.01)。成体贝类的壳-体质量比与沉降速度(R2=0.28)、沉降加速度(R2=0.39)之间存在一定的相关性。在此基础上,贝类沉降特性随生活史变化的研究将进一步揭示贝类进化与种群扩散中的生态水力学作用。

主编:傅伯杰

创刊:1981

国际标准刊号:ISSN 1000-0933

国内统一刊号:CN 11-2031/Q

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