• 2020年第40卷第16期文章目次
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      2020, 40(16):0-0.

      摘要 (401) HTML (0) PDF 5.62 M (271) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专论与综述
    • 稻渔综合种养的科学范式

      2020, 40(16):5451-5464. DOI: 10.5846/stxb201902220328

      摘要 (756) HTML (92) PDF 1.19 M (360) 评论 (0) 收藏

      摘要:21世纪是渔业的世纪。中国和世界水产业历经数十年的发展为人类应对食品危机做出了巨大贡献。然而,我国传统的水产业对产量的片面追求导致养殖环境日趋恶化,养殖生态系统不断退化,养殖业的可持续发展受到限制。传统稻田其氮素的流失亦是导致农业面源污染的主要原因之一。我国当前的环境问题源于复合生态系统演化进程的缺陷,解决当前的环境问题,必须从优化复合生态系统演化进程着眼。采用优化的生态循环水产养殖模式,如综合水产养殖则可以大大提高氮、磷等养分物质的利用率。稻渔综合种养是一种科学的复合生态模式,可以概括为三种模式,一种是在我国传统稻田养鱼的基础上,逐步发展起来的一种稻渔共生模式,可采取稻鱼、稻蟹、稻虾等多种共作形式;二是稻田作为湿地用于处理水产养殖尾水的模式,属于异位处理形式;三是将稻渔共生和水产养殖相耦合的模式,尤其是与多种水产养殖形式结合或与复合水产养殖系统相结合,甚至是与农牧系统相结合。这第三种稻渔共作模式又称为陆基生态渔场,具有高产、高品质、高生态可持续性等特点,应加强对该创新养殖模式中有机碳、氮、磷等营养收支平衡和循环利用的相关机制以及复合生态系统对外源营养输入的整体响应机制开展研究。概括而言,尾水排放是传统池塘养殖中氮源的主要流失途径,颗粒物吸附沉降是池塘养殖中磷源的主要流失途径,而系统中的碳源则主要是通过鱼类等生物的呼吸作用进行消耗。基于生态循环的"稻渔共生-池塘复合生态系统"则恰好可以解决这三大类营养物质在生态系统中的高效保持和利用问题,实践业已证明该复合系统拥有较高的产量、品质和生态效益,是一种可持续的农业发展模式。稻渔复合生态系统的创新模式因其特有的生态循环机制及系统的高弹性、高缓冲性、高可持续性,将成为我国乃至世界应对农田、渔业生态系统的退化,复合高效解决渔业、农业或农牧业生态环境问题的典型范式。

    • >研究论文
    • 基于多尺度秦巴山区生态系统服务权衡协同关系的表达

      2020, 40(16):5465-5477. DOI: 10.5846/stxb201909041840

      摘要 (908) HTML (82) PDF 25.86 M (635) 评论 (0) 收藏

      摘要:秦巴山区是中国南北过渡带,具有明显的多维地带性结构和复杂的地貌特征,从大、中、小不同的空间尺度上研究生态系统服务权衡协同关系,为区域间的山水林田湖草生态保护提供基础性参考。从全域、综合分区、典型样区、样点间隔4个尺度分析秦巴山区2005-2015年植被净初级生产力(NPP)、粮食生产、土壤保持、生境质量、水资源供给5种生态系统服务之间权衡协同关系。结果表明:①从全域尺度:水资源供给分别与生境质量、土壤保持、NPP、粮食生产呈现协同关系;NPP分别与生境质量、土壤保持同呈现协同关系;生境质量与土壤保持是协同的关系;粮食生产分别与生境质量、土壤保持呈现权衡的关系。②从综合分区尺度:依据地貌和气候类型划分的综合分区,会出现特定的区域内生态系统服务关系的异同,加上影响生态系统服务的机制不同,促使生态系统服务间的关系在综合分区的体现也有所差别。③典型样区尺度:山地的南北坡在气候类型、植被类型、地貌特征等方面存在明显的差异性,随着时间的推移生态系统服务之间会发生相互转变。④样点间隔尺度:成对服务间的权衡/协同关系与样点间隔尺度存在一定的关联性,不同的间隔尺度权衡/协同关系的发展趋势存在差异性。该研究可以协助决策者在适当的空间尺度制定相应生态管理策略,促进生态-经济协同发展。

    • 基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评价——以长株潭城市群为例

      2020, 40(16):5478-5489. DOI: 10.5846/stxb201907071428

      摘要 (809) HTML (120) PDF 9.64 M (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评估框架为城市群生态风险管理和国土生态修复提供新的视角。以生态风险评估框架为基础,综合运用生态系统服务、生态系统健康评估模型以及相关分析法对长株潭城市群展开生态风险评价,并对风险程度进行分类。结果表明:(1)城市群的城市化水平提升,区域生态风险也随之增加。生态系统服务价值、生态系统组织、生态系统活力、生态系统弹性等生态指数呈现下降趋势。(2)人工表面比率和生态指数之间的Pearson相关系数表明,人工表面比率与生态指数之间存在负相关关系,人工表面比率是生态风险提升的关键因素。(3)城市群人工表面比率要控制在36%以下,以进行生态风险管理和国土生态修复。总的来说,评价框架可以作为区域生态风险的评价终点。

    • 喀斯特峰丛洼地石漠化治理自然地域分区

      2020, 40(16):5490-5501. DOI: 10.5846/stxb201910092093

      摘要 (582) HTML (94) PDF 13.91 M (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:峰丛洼地是我国西南地区面积最大的喀斯特地貌类型区,水热资源相对较好,由于其较高的景观异质性,该区面临着石漠化治理投入与分区粗放、治理技术与模式区域针对性不强等问题,亟需开展面向石漠化治理的喀斯特峰丛洼地自然地域分区。基于修正的地质图将峰丛洼地区划分成碎屑岩为主的非喀斯特区和碳酸盐岩为主的喀斯特区,依据气候分异特征将喀斯特区划分为滇东南桂西南西南季风非典型峰丛洼地区和东亚季风典型峰丛洼地区,进一步依据大地貌部位及微地貌特征将东亚季风典型峰丛洼地区细分为黔西南高原面浅碟型锥峰洼地区、黔南桂北大斜坡北部漏斗型锥峰洼地区、桂中大斜坡南部漏斗型锥塔峰洼地区和桂南丘陵浅碟型锥塔峰洼谷区等亚区。分区结果表明各分区自然地域特征鲜明:碎屑岩为主的非喀斯特区坡缓土厚,人口压力相对舒缓;西南季风非典型峰丛洼地区受气候影响显著,地貌形态以常态山为主;桂中大斜坡南部漏斗型锥塔峰洼地区重度、极重度石漠化问题突出,但削减快、治理成效显著;黔西南高原面浅碟型锥峰洼地区人地矛盾最为尖锐,石漠化问题严重;黔南桂北大斜坡北部漏斗型锥峰洼地区石漠化比例相对较低、喀斯特景观资源丰富;桂南丘陵浅碟型锥塔峰洼谷地区水热资源最为充沛、人地关系相对缓和。面向石漠化治理的喀斯特峰丛洼地自然地域分区明确了分区的自然与社会经济条件差异,有助于提升石漠化治理的区域针对性和可持续性。

    • 四川省湿地类型变化的自然-社会经济驱动力分析

      2020, 40(16):5502-5512. DOI: 10.5846/stxb201911062337

      摘要 (574) HTML (89) PDF 6.75 M (361) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用Landsat系列遥感影像对四川湿地进行遥感制图,通过GIS空间叠加分析获取2000-2015年间2期(2000-2010年和2010-2015年)湿地变化时空数据库,选取平均风速、降雨量、平均气温、平均日照时间、平均相对湿度、国内生产总值、人均国内生产总值、农业生产总值和人口数量9个自然和社会经济影响因子,采用典型相关分析(CCA)方法,对四川省湿地类型变化的驱动力进行研究。(1)从2000年到2015年,四川省湿地变化面积705374 hm2,沼泽和河流湿地是每期湿地面积变化的主体,库塘是变化最大的湿地类型,湖泊湿地最为稳定,主要的湿地变化类型是沼泽转化为非湿地、河流和非湿地转变为库塘。(2)平均气温、国内生产总值和人口数量分别解释湿地类型变化的16.6%、30.7%和2.1%,而降雨量和平均相对湿度仅能解释0.6%和0.3%,表明国内生产总值、平均气温和人口数量是四川省湿地类型变化的主要驱动因子。(3)四川不同湿地类型变化的驱动因子存在差异。具体表现为,随着国内生产总值的增加,沼泽湿地转化为非湿地的量减少,而且国内生产总值越高,非湿地和河流湿地转变为库塘的量越多;随着平均气温的增加,沼泽湿地转化为非湿地的面积增加。研究结果说明社会经济的快速发展对四川湿地面积的保护和增加起到了积极作用,但全球变暖仍然导致沼泽湿地在不断减少,因此在全球变化的背景下,加强对沼泽湿地的保护和恢复,对于稳定四川湿地资源具有重要的作用。

    • 基于SD模型的上海市湿地生态系统服务变化过程与情景研究

      2020, 40(16):5513-5524. DOI: 10.5846/stxb201910082092

      摘要 (529) HTML (94) PDF 4.19 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:湿地是上海市城市生态系统的重要组成部分,但其面积在过去几十年间显著减少,影响了城市生态系统服务的供给。通过构建系统动力学模型模拟上海市湿地生态系统服务变化的过程与未来情景。研究表明:(1)该模型有效且具有实际仿真的可操作性,并可根据政策要求设定参数,对上海市湿地生态系统服务价值的变化进行模拟与预测,结果可为上海市制定湿地保护或生态规划政策提供可行性分析。(2)对4种不同"湿地面积增长率"的情景进行模拟,结果显示了未来经济以不同增速条件发展时湿地生态系统服务价值的变化:无论哪种情景,文化服务价值最高,占总价值的64%以上,且在研究时段内呈增长趋势;调节服务价值次之,呈增长趋势;供给服务价值最低,呈下降趋势。(3)到2025年,按照现行的政策,上海市湿地面积将减少至37.92×104hm2,届时湿地生态系统服务价值为4711.56×108元,占上海市国内生产总值的20%,人均1.95×104元。

    • 北京城市土地利用/覆盖变化及其对雨洪调节服务的影响

      2020, 40(16):5525-5533. DOI: 10.5846/stxb201912182736

      摘要 (584) HTML (94) PDF 8.32 M (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:深入认识城市土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响对于提升城市生态系统服务和雨洪管理具有重要意义。基于多期Landsat遥感影像,利用混合像元分解与人工目视解译集成的方法提取了北京市1991-2014年的土地利用/覆盖数据,模拟评估了不同降雨情景下的地表产流与雨洪调节服务,并分析了城市建成区的土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响。结果表明:1991-2014年,北京城市用地面积增长了1096.53 km2,建成区内不透水面比例上升了9.83%。城市建成区雨洪调节服务总体呈下降趋势,1a、10a、25a和100a一遇降雨情景下平均地表径流调节率分别下降了5.37%、2.40%、1.75%和1.04%,一定程度上加剧了城市的雨洪产流风险。同时,城市新扩张区的土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响较老城区更强,贡献度超过84%。建议未来城市新区发展应合理配置不透水地表和绿地空间以提升城市雨洪调节服务。

    • 基于二维与三维信息的南京市主城区生态网络格局对比分析

      2020, 40(16):5534-5545. DOI: 10.5846/stxb201908111682

      摘要 (560) HTML (90) PDF 23.65 M (322) 评论 (0) 收藏

      摘要:生境破碎化导致生物多样性锐减,影响生境的生态系统服务,合理而有效的生态网络建设可以恢复城市内破碎生境斑块之间的连接。现有城市生态网络的构建与模拟多基于二维数据信息,未能很好地考虑植被三维结构信息所表征的多元生态位对生境质量的影响,致使生态网络的功能有效性有待验证。选取南京市主城区为研究区,基于高分辨率遥感影像与机载激光雷达数据,对研究区三维绿地植被结构进行了量化,在二维、三维两种情景下分别进行生态源地的提取与景观阻力面的设定,基于最小费用路径识别出两种情景下的生态廊道,并依据电路理论方法识别出廊道中需要重点保护的生态关键节点,进而分析使用二维、三维生态空间信息对生态网络构建结果产生的影响。研究结果表明:1)研究区不同情景下提取的生态源地共有11处不同,与传统二维情景下仅使用绿地面积指标作为斑块属性相比,使用三维植被参数可以更准确地识别具有丰富植被结构的生态源地;2)二维与三维情景下构建的生态廊道分别有137条与129条,平均每条廊道的单位距离阻力值分别为18.2与24.0,运用传统二维信息的模拟结果会在一定程度上高估研究区的景观连通性;3)不同情境下生态关键节点的空间分布基本一致,主要集中于研究区的西北侧、中部以及东南侧,并较多出现在距离较近的源地斑块之间。基于以上分析结果,有针对性地提出了南京市主城区生态网络格局优化的相关策略。

    • 山东半岛城市群城镇化与生态环境耦合协调发展的时空格局

      2020, 40(16):5546-5559. DOI: 10.5846/stxb201908201740

      摘要 (533) HTML (109) PDF 8.22 M (378) 评论 (0) 收藏

      摘要:城镇化与生态环境耦合协调发展研究,是目前国际研究的热点与前沿领域。以山东半岛城市群为研究对象,建立城镇化系统和生态环境系统指标体系,运用耦合协调度模型定量分析山东半岛城市群2000-2016年城镇化与生态环境耦合协调发展时空格局。结果表明:(1)2000-2016年城镇化水平不断提高,多年平均值表现为空间城镇化 > 人口城镇化 > 经济城镇化 > 社会城镇化,生态环境水平呈现出波动中上升的趋势,生态压力子系统曲线下降,生态状态和生态保护子系统曲线不断上升,生态环境总体有了一定的改善和提高;(2)2000-2016年耦合协调度逐渐增强,依次经历了严重不协调、基本不协调、基本协调、中度协调、高级协调5个阶段,实现了从极度不协调向优质协调的转变,子系统耦合协调特征从严重不协调-城镇化滞后型向高级协调-生态环境滞后型演变;(3)17地市城镇化以中等水平城镇化区为主要类型,高水平城镇化区集中在济南、青岛"双核"地区和北部的东营,较低水平城镇化区范围逐渐缩小,低水平城镇化区消失;生态环境优质区主要集中在东部沿海城市带威海、青岛、烟台、日照和中部泰安,生态环境中等区从胶济城市带轴线向南北扩散,生态环境较低区主要集中在菏泽、聊城、滨州,生态环境恶劣区不存在;(4)2000-2016年城市耦合协调度不断提高,空间差异明显,呈现出由沿海城市带、济南都市圈核心城市向西南地区逐渐降低的空间分布趋势,子系统耦合协调特征由城镇化滞后型向同步型、生态环境滞后型开始转化,发达城市的集聚作用明显,落后地区的城镇化问题和生态环境问题比较严重。

    • 山岳型乡村旅游地“三生”空间演变及优化——德庆金林水乡的案例实证

      2020, 40(16):5560-5570. DOI: 10.5846/stxb201908091669

      摘要 (500) HTML (114) PDF 4.06 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:以德庆县金林水乡为例,采用参与式观察和空间统计法,选取2000、2008年和2018年3个时段分析旅游发展对山岳型乡村旅游地"三生"空间的影响,并探讨了金林水乡"三生"空间的发展瓶颈及优化路径。研究发现:(1)旅游开发前,金林水乡土地结构与用地功能单一且呈片状分布;村落呈现传统乡村风貌,基础设施不健全;空间形态变化稳定,扩张缓慢。(2)旅游开发后,土地利用类型多样化,出现新型复合用地;土地功能利用复杂化,以服务旅游业为主;村庄景观风貌现代化,生活空间更加宜居。(3)旅游开发前后对比可得,土地平面占地规模化,空间用地以居民点为核心,呈圈层状向外围扩张;生产-生活-生态空间相互转化,乡村聚落重构特征较为显著;村落景观风貌的变化较大,呈现城镇化趋势。(4)金林水乡"三生"空间演化与旅游发展存在的问题表现在生产用地效率不高,生活用地质量较低,生态空间不断萎缩,在旅游产业发展上表现为旅游产品单一且缺乏创新,旅游服务功能不完善等。为此从生活空间的提质、生产空间增效、生态空间保护、旅游产业创新以及土地利用五方面提出优化建议。

    • 生态保护红线区干扰退化风险评价——以安徽省为例

      2020, 40(16):5571-5578. DOI: 10.5846/stxb201904300883

      摘要 (526) HTML (86) PDF 14.83 M (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:评估生态保护红线斑块受人类干扰的潜在退化风险,可为差异化、精细化的红线监管方案拟定提供科学依据。以安徽省域为例,基于InVEST模型,定量分析了2017年农田、城镇、矿区、交通干线等风险源对红线内各生境受体的干扰退化风险度。结论如下:全省和红线内受人类干扰退化风险由高到低的生境类型依次是农田、草地、湿地和林地。生态保护红线内人类干扰退化风险较全省平均水平更低。全省整体干扰退化风险指数呈现"北高南低"的格局。高风险区集中在合肥城区、芜马城区、淮蚌城区周边,两淮矿区及周边,低风险区则主要分布在皖西和皖南山区、巢湖湖区、沿江沿淮湖区等。干扰退化风险较高的红线斑块主要为合肥北部淠河——滁河干渠和董大水库水源地红线,铜陵市郊区棋盘山红线,长江干流芜马段自然岸线红线,淮河干流淮蚌段水体及岸线红线,阜阳城区颍河及周边湿地红线,皇藏峪西部宿淮交界处山体红线,宿州市砀山县城区东南部红线等,建议重点监管,防控人类干扰导致的生态风险。

    • 长江经济带水分利用效率变化及与温度和降水的关系

      2020, 40(16):5579-5590. DOI: 10.5846/stxb201901020010

      摘要 (534) HTML (108) PDF 10.31 M (361) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)深入理解生态系统水碳循环的相互关系,可以较好地评估生态系统对气候变化的响应。长江经济带自然资源丰富、生态系统格局复杂,是中国重要的经济发展区,同时也是响应气候变化的重要区域。基于生态系统过程模型CEVSA2(Carbon Exchange between Vegetation,Soil and Atmosphere),估算了1981-2010年长江经济带WUE的时空动态变化,并分析其与温度和降水之间的关系。结果表明:(1)长江经济带1981-2010年WUE均值为1.14 g C mm-1 m-2,WUE的空间分布与降水量呈显著正相关关系(r=0.571,P < 0.01),而与温度呈显著负相关(r=-0.740,P < 0.01);(2)长江经济带1981-2010年WUE变动区间为1.04-1.19 g C mm-1 m-2,WUE总体呈减少趋势,平均每年降低0.0030 g C mm-1 m-2 ;(3)研究区域内四种主要植被类型常绿针叶林、常绿阔叶林、草地和常绿灌丛的水分利用效率均呈下降趋势,下降速率分别为-3.29×10-3、-2.99×10-3、-3.30×10-3、-2.65×10-3 g C mm-1 m-2 a-1。研究区域内各植被类型的WUE与降水量的相关性不如温度显著,温度对WUE的影响要大于降水对WUE的影响。今后在提高时空分辨率的基础上,更精确地模拟和预测未来温度、降水等气候因子变化下长江经济带WUE变化趋势及分析该地区水碳耦合关系。

    • 基于主成分分析的广西省干旱时空格局

      2020, 40(16):5591-5601. DOI: 10.5846/stxb201903190518

      摘要 (618) HTML (78) PDF 9.16 M (293) 评论 (0) 收藏

      摘要:广西省地处喀斯特地貌区,土壤保水效率低,且年降水时空分布不均,研究干旱时空分布尤为重要。基于广西省1981-2010年20个气象站实测和2011-2100年HadGEM2-ES模型模拟数据,利用标准化降水指数(SPI,Standardized Precipitation Index)和标准化降水蒸散指数(SPEI,Standardized Precipitation Evapotranspiration Index),分析广西省干旱的时空变化。对不同时间尺度的SPI和SPEI应用主成分分析(PCA,Principal Component Analysis)确定干旱的空间模式,结果揭示了3个空间分布明确的区域:桂东北地区(PC1),桂西北地区(PC2)和桂南地区(PC3)。各区域干旱的时空变化和频率分布差异显著。PC1和PC3的SPEI-12呈负增长趋势,PC2的SPEI-12呈正增长趋势,且PC1、PC2和PC3的SPI-12均大于SPEI-12。年尺度(SPEI-12)上PC1和PC3的干旱频率大于PC2,其干旱频率分别为34.24%和35.83%。SPI和SPEI在空间和时间尺度上相关,且具有高度可比性。SPEI因子载荷的空间模式优于SPI,严重干旱年份(1988、1996和2003年)的SPI值明显小于SPEI,且SPEI检测到的干旱频率较高。研究结果可作为广西省干旱预测、评估及其风险管理和应用决策的重要科学基础,也可为广西省区域社会经济发展提供重要的科学参考。

    • 若尔盖高原沙化沼泽区植物群落物种组成及其驱动因素

      2020, 40(16):5602-5610. DOI: 10.5846/stxb201911082357

      摘要 (390) HTML (93) PDF 1.46 M (353) 评论 (0) 收藏

      摘要:若尔盖高原沼泽区土壤沙化过程中植物群落的变化及其成因机制是亟待解决的区域关键科学问题之一。在若尔盖高原红原县沙化沼泽区,研究了土壤沙化梯度上植物群落种类组成、物种多样性、地上生物量的变化及其与土壤湿度、容重和孔隙度的关系。随着土壤沙化程度增加,群落特征种组替代顺序为华扁穗草(Blysmus sinocompressus)种组→高山嵩草(Kobresia pygmaea)种组→四川嵩草(K.setchwanensi)种组→黑褐穗苔草(Carex atrofusca subsp.minor)种组→粗壮嵩草(Kobresia robusta)种组;植物种数(单位样方物种丰富度和总种数)和地上生物量均表现为单峰变化格局,但植物种数峰值出现在极轻度沙化的高山嵩草群落,地上生物量峰值出现在中度沙化的四川嵩草-黑褐穗苔草群落;β多样性表现为"U"型变化格局,最高值出现在未沙化的华扁穗草群落,最低值出现在极轻度沙化的高山嵩草群落;土壤湿度对植物种多度影响最大,可解释总方差的24.8%,其次为土壤容重,可解释总方差的1.4%;沙化过程中土壤湿度是影响植物群落生态分布和种类构成的关键因素之一,尤其影响群落特征种的多度和分布。粗壮嵩草可考虑作为沙化土地植被恢复的先锋物种。

    • MixSIAR和IsoSource模型解析植物水分来源的比较研究

      2020, 40(16):5611-5619. DOI: 10.5846/stxb201910302294

      摘要 (549) HTML (107) PDF 2.62 M (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取西南喀斯特地区次生林中主要优势植物刺楸(Kalopanax septemlobusThunb.)Koidz.)、香椿(Toona sinensis)和化香(Platycarya strobilacea Sieb.et Zucc.)为研究对象,通过对不同土壤深度的土壤水、泉水、雨水和植物采样,利用氢氧稳定同位素技术,借助IsoSource和MixSIAR两种模型分析植物水分来源,通过直接相关法判断植物主要吸水源来衡量两种模型的适用性。结果表明,降雨δ18O值在3月-6月偏正,在6月-8月数据偏负,存在明显的季节变化。在春季不同土壤层土壤水δ18O值土壤深度增加而降低,夏季呈现相反的规律。基于IsoSource和MixSIAR模型计算植物不同水分来源比例时存在一定差异。基于直接相关法定性分析植物水分来源表明MixSIAR模型计算结果可靠性高于IsoSource模型。基于均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)进行模型评价,结果显示出MixSIAR模型的RMSE结果小于IsoSource模型,表明利用MixSIAR模型计算植物对各水源的利用比例适用性高于IsoSource模型。本文结果有助于在解析植物水分来源时为模型的选择提供参考。

    • 内蒙古不同类型草原光合植被覆盖度对降水变化的响应

      2020, 40(16):5620-5629. DOI: 10.5846/stxb201910092097

      摘要 (546) HTML (96) PDF 1.93 M (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被是影响土壤侵蚀过程的重要因素。论文基于MODIS遥感数据和同期降水数据,用相关和回归分析方法从不同时间尺度揭示了内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原2002-2016年光合植被覆盖度(Fractional Photosynthetic Vegetation,fPV)的变化规律及其对降水变化的响应。结果表明:(1)2002-2016年间多年平均fPV草甸草原为46.5%,典型草原和荒漠草原分别为36.3%和22.4%;草甸草原fPV随时间变化呈不显著增长趋势(线性变化斜率为0.29%/a),典型草原和荒漠草原fPV呈不显著下降趋势(线性变化斜率分别为-0.04%/a和-0.21%/a);相应时期年降水量随时间变化都呈现不显著波动上升趋势。(2)内蒙古草原的月植被覆盖度对月降水量存在明显的1-2个月滞后效应和显著的累积效应,且表现出草原类型越干旱,滞后效应越明显的特征;相比草甸草原和典型草原,荒漠草原植被对降水量变化更加敏感。(3)内蒙古3类草原年平均植被覆盖度对降水量的响应,均表现出年、季、月尺度上分别受当年降水量、生长季降水量以及6、7、8月份降水量的显著影响的特征;3类草原年植被覆盖度与生长季降水线性拟合结果都较好,内蒙古3种草原类型的年植被覆盖度与降水量具有的强相关性,可为区域土壤侵蚀动态评价提供科学依据。

    • 凋落物物理阻隔对格氏栲种子萌发及胚根生长的影响

      2020, 40(16):5630-5637. DOI: 10.5846/stxb201910092094

      摘要 (479) HTML (81) PDF 3.44 M (324) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨凋落物物理阻隔对格氏栲天然林自然更新状况的影响,通过模拟野外凋落物覆盖,设置格氏栲种子上层覆盖厚0 cm(CK)、2 cm(D2)、4 cm(D4)、6 cm(D6)、8 cm(D8)及种子下层铺垫厚2 cm(U2)、4 cm(U4)凋落物等7个处理,分析凋落物覆盖方式及厚度对格氏栲种子萌发及胚根生长的影响。结果表明:(1)凋落物覆盖方式及厚度对种子萌发进程存在显著影响。CK萌发持续时间最长,上层覆盖处理(D)次之,下层铺垫处理(U)的种子起始萌发时间显著滞后。(2)CK种子萌发率最高,其次D6处理发芽速度较快,发芽整齐;U处理较D处理的发芽率及发芽势均显著降低,且萌发抑制率显著增加。(3)D处理的种子胚根生长速度快,胚根长度大于CK;U处理的种子胚根生长速度呈先慢后快趋势。可见,凋落物是影响格氏栲种子萌发及胚根生长的重要因素,主要通过阻碍种子与土壤接触而抑制萌发,影响格氏栲林更新。

    • 荒漠草原人工灌丛化对蒸散发及其组分的影响——以盐池县为例

      2020, 40(16):5638-5648. DOI: 10.5846/stxb201910032066

      摘要 (452) HTML (126) PDF 3.06 M (293) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国西北防沙治沙工程中大量的种植中间锦鸡儿(Caragana intermedia)会导致荒漠草原发生灌丛化现象,研究人工灌丛化对荒漠草原蒸散发的影响,不仅能够揭示半干旱区人为活动对生态系统水循环的影响机理,还可以指导区域生态治理实践。以宁夏盐池县荒漠草原为例,基于植被的生理生态参数和荒漠草原水热条件,采用生物地球化学模型(Biome Bio-Geochemical Cycles,Biome-BGC)和地球呼吸系统模拟模型(Breathing Earth System Simulator,BESS)结合的方法,模拟荒漠草原生态系统人工灌丛引入前后蒸散发及其组分的变化,定量研究荒漠草原人工灌丛化对区域生态水文循环中蒸散发的影响。结果表明,人工灌丛的引入使植被结构及特征发生了变化,叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)年最大值由0.20增加为0.67,改变了植被年内与年际变化特征。荒漠草原人工灌丛化后,生态系统年均蒸散发由251.74 mm增加到了281.42 mm;人工灌丛化对生长季的蒸散发增强明显,8月蒸散发峰值时,日均蒸散发由1.27 mm/d增加到1.56 mm/d。灌丛化过程使生态系统蒸腾量平均增加了1.35倍,蒸发量增加了1.06倍,改变了生态系统蒸散发的组分结构,导致蒸发比例降低、蒸腾比例增高。由此可知,荒漠草原在防沙治沙和生态治理中大量种植灌木的现象,加大了区域生态系统的蒸散发,并改变了水分耗散结构,从而对生态系统地气水汽交换有较大影响,研究结论对荒漠草原生态治理及未来的植被重建有一定的借鉴意义。

    • 三江源区退化高寒草甸蒸散特征及冻融变化对其的影响

      2020, 40(16):5649-5662. DOI: 10.5846/stxb201909151910

      摘要 (445) HTML (82) PDF 2.04 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:蒸散(ET)是陆地生态系统水分收支的重要分量。为探究三江源区退化高寒草甸的蒸散特征,基于2016和2017年涡度相关和微气象系统的观测数据,定量研究了其生态系统的蒸散变化及其环境和生物因子的影响。为深入探讨不同时段的蒸散变化,根据土壤冻融状态和植被生长状况进一步将年蒸散划分为3个时段:冻结期、冻融交替期和消融期,其中在消融期中又划分出植物生长季(5-9月),并探讨了土壤冻融对年蒸散量的影响。结果表明:研究区2016和2017年的降水量分别为451.8 mm和442.3 mm,但2017年ET为485.6 mm,明显高于2016年的428.6 mm,两年ET的季节变化趋势相同,ET的最高值出现在生长旺季的7-8月,最低值出现在12月或1月,生长季ET分别占全年ET的73%和72%。2017年的冻结期和冻融交替期比2016年分别减少了8 d,2017年消融期的蒸散量比2016年增加了63.1 mm,其中生长季的蒸散量多36.3 mm。2016和2017年消融期的日蒸散速率分别为1.81 mm/d和1.97 mm/d,其中生长季为2.05 mm/d和2.29 mm/d,冻融交替期分别为0.97 mm/d和0.73 mm/d,而冻结期最低,分别为0.27 mm/d和0.33 mm/d。逐步回归分析结果表明:2016年净辐射(Rn)对ET的影响最大,其次是气温(Ta)和土壤含水量(SWC5);2017年ET主要受RnTa的影响。生长季和消融期的冠层导度(gc)和解耦系数(Ω)明显高于其他两个时段,且2017年gcΩ值均高于2016年同期。本研究说明,由于辐射、温度等引起的冻融时间变化和植被的年际间差异,导致三江源区退化草甸各时段及年蒸散量出现明显的变化,该研究结果为全面探讨三江源区蒸散特征提供了参考。

    • 南方13省林业产业生态效率时空演变及其影响因素

      2020, 40(16):5663-5673. DOI: 10.5846/stxb201909031828

      摘要 (454) HTML (96) PDF 4.02 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究林业产业生态效率能够准确了解到目前南方林区林业产业可持续发展水平,对于林业产业发展和生态文明建设有着重要意义。运用非径向方向距离函数测算2005年到2016年间南方林区(13个省域)的林业产业生态效率,分析其时空演变规律,对比分析各省域的资源效率和环境效率,运用变系数模型对不同省域的影响因素进行实证分析。结果表明:(1)2005-2016年间南方林区产业生态效率总体是呈缓慢上升趋势,生态效率均值最高的是广东,其次为江苏和浙江,排在最后三位的是广西、贵州、云南;除了广东、江苏、浙江、福建,其他9个省的林业产业生态效率值均值低于0.5,说明林业产业生态效率整体水平较低且呈现显著的较大差异;根据时空演变可看出,中部地区与东部地区的差距在逐渐缩小,但西部地区整体水平较低,仍有较大的提升空间,与各省份经济实力的梯次分布基本趋同。(2)林业产业生态效率提升重点在环境效率,特别是中西部地区环境效率相较东部地区还有较大的提升空间,其中环境效率中废气、废弃物排放效率是减排重点。(3)环境规制对于林业产业生态效率影响最大,其次市场化对林业产业生态效率影响较大,森林覆盖度对林业产业生态效率影响跟自身经济发展水平有关,固定资产投资对于林业产业生态效率影响是最为不显著的。文章从研究数据的局限性以及未来研究的重点方向等方面也进行了详细的探讨。

    • 杜仲在我国的潜在适生区估计及其生态特征分析

      2020, 40(16):5674-5684. DOI: 10.5846/stxb201907091450

      摘要 (480) HTML (131) PDF 7.49 M (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:杜仲是我国重要的乡土经济林树种,其产业应用涉及医药、食品、保健、饲料、橡胶、化妆品及园林绿化等领域。预估杜仲在我国的潜在适生区分布,对杜仲资源保护、引种、精细化管护及可持续利用具有重要意义。利用601个杜仲地理分布点和24个环境变量数据,通过MaxEnt模型和空间分析技术预测杜仲潜在适生区分布及其生态特征,结果显示我国杜仲适生区等级可分为4级,其中高适生区38.01万km2,集中分布在大巴山中低山谷地区、川东平行低山岭谷区、鄂西高原-大类山中低山丘陵谷地区、武陵山中低山谷地区、雪峰山中低山区、川南黔北滇东喀斯特高原中山区以及浙闽中低山丘陵谷地地区。杜仲最适宜生长条件为年平均温度介于11-16℃、年均降水量介于700-1450 mm、温度季节性变化的标准差在820以下、海拔1400 m以下、坡度24°以下。

    • 黄土高原中部针叶树与灌木径向生长对气候的响应差异

      2020, 40(16):5685-5697. DOI: 10.5846/stxb201905191030

      摘要 (458) HTML (86) PDF 3.45 M (308) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示黄土高原中部不同树种径向生长对气候变化的响应及应对极端干旱能力的差异,构建延安任家台林场油松、狼牙刺和黄刺玫树轮宽度年表,利用帕默尔干旱指数(PDSI)定义极端干旱事件,计算干旱频率及强度;利用树轮宽度量化径向生长应对极端干旱事件的抵抗力(Rt)、恢复力(Rc)及恢复弹力(Rs)。结果表明,油松与5月平均气温和平均最高气温显著负相关,与9月平均最高气温显著正相关,与前一年11月降水和7月相对湿度显著正相关;狼牙刺与前一年9月平均气温,当年7月平均最高气温,8月平均气温和平均最高气温显著负相关;黄刺玫与7月平均气温和平均最高气温显著负相关;3个树种径向生长均与PDSI正相关。干旱程度加剧使树木抗旱性降低,导致油松、狼牙刺Rt和Rs减弱。树种间差异表现为,Rt:狼牙刺 > 油松,Rc:油松 > 狼牙刺 > 黄刺玫,Rt:黄刺玫 > 狼牙刺。

    • 退化梯度上滇西北高寒草甸植物地上形态及生物量变化特征

      2020, 40(16):5698-5707. DOI: 10.5846/stxb201904150751

      摘要 (432) HTML (101) PDF 3.90 M (265) 评论 (0) 收藏

      摘要:受气候暖干化和旅游干扰等因素影响,滇西北高寒草甸出现了明显的退化趋势。为探究滇西北高寒草甸退化过程中植物地上形态和生产力的变化规律,在香格里拉市依据游径宽度确定了3个草甸退化梯度:一级退化(R1),二级退化(R2)和对照(CK),并于2018年7月进行野外调查,获取禾本科、莎草科和杂类草3个功能群植物的株高、开展度、叶长、叶宽、叶片长宽比等地上形态指标及植株地上生物量数据,构建各功能群植物生存状态指数(Vegetation living state,VLS)。结果表明:1)禾本科植物的植株高度、植株开展度、叶片长度和叶片长宽比随退化程度增加而减小。莎草科植物的植株高度、叶片长度和叶片长宽比随退化程度增加而减小。杂类草植物的所有的地上形态指标均随退化程度增加而减小;2)随退化程度增加,3个功能群植物的地上生物量均显著下降(P < 0.05);3)随退化程度增加,禾本科、莎草科和杂类草植物的VLS均减小。退化梯度上3个功能群植物的VLS排序也发生了变化:CK样地中植物VLS的排序为杂类草 > 莎草科 > 禾本科;R1和R2样地中,莎草科植物的VLS显著高于禾本科和杂类草,但禾本科和杂类草植物之间的VLS没有显著差异;4)草甸植物VLS与植物地上生物量之间的线性回归关系随退化程度增加而减弱。研究表明不同功能群植物地上形态的差异性变化可能增加滇西北退化高寒草甸植物生产力预测的不确定性。

    • 油菜FBA基因克隆、表达分析及其与抗旱性的关系

      2020, 40(16):5708-5717. DOI: 10.5846/stxb201806261402

      摘要 (434) HTML (85) PDF 3.67 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphate aldolase,FBA)在油菜抗旱中的作用,揭示油菜干旱胁迫下FBA基因表达量、光合指标、产量等之间的关系,为油菜等作物抗旱性鉴定和抗旱性改良提供依据。以抗旱性强的甘蓝型油菜94005为材料,在初花期进行干旱胁迫处理,以正常浇水作为对照;测定叶片光合参数和FBA酶活性,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析FBA基因的表达量;采用RACE方法对FBA基因进行全长克隆,并对测序结果进行生物信息学分析;复水后生长至成熟期测定产量,分析产量、光合指标、FBA基因表达量等之间的关系。结果表明,随着干旱的加剧,油菜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、产量均下降,FBA活性和FBA基因的表达量上升。在轻度、中度和重度干旱胁迫下,油菜叶片胞间CO2浓度(Ci)显著下降,水分利用率(WUE)上升;极度胁迫下,Ci上升,WUE下降;油菜产量、净光合速率与FBA活性和FBA表达量呈显著负相关。FBA基因全长序列1440bp,ORF(开放阅读框)位于60-1172区域,编码370个氨基酸;蛋白分子量为38.51 KDa,等电点6.92;同源性对比显示,甘蓝型油菜FBA基因与拟南芥FBA基因的一致性在87%以上。二级结构预测结果表明FBA蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链以及β-转角组成,4种二级结构元件所占比例分别为43.85%、31.28%、17.60%、7.26%。因此,干旱胁迫下油菜的净光合速率下降、产量降低,随着胁迫的加剧,降低幅度增大。FBA基因与干旱胁迫密切相关,干旱胁迫下,FBA基因主要通过抑制光合、降低蒸腾、促进糖酵解和有氧呼吸等途径来提高植物对干旱胁迫的适应性。

    • 不同林龄柚木人工林土壤生态化学计量特征

      2020, 40(16):5718-5728. DOI: 10.5846/stxb201911182494

      摘要 (470) HTML (80) PDF 1.36 M (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了阐明林龄对柚木人工林土壤生态化学计量特征及土壤理化性质的影响,在广西凭祥市中国林业科学研究院热带林业实验中心青山实验场选取3块不同林龄(10、32、37 a)的柚木人工林为研究对象,在每个林龄地块内选择具有代表性的地段分别设置3块20 m×20 m样地,按照多点混合、随机布点和相同数量的原则,按0-10、10-20、20-30、30-50、50-100 cm土层取样,测定土壤的水分-物理性质、pH、有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全氮(Total nitrogen,TN)、全磷(Total phosphorus,TP)、全钾(Total potassium,TK)含量,并计算土壤碳、氮、磷之间的计量比,探讨它们随林龄的变化及其与C:N:P化学计量比之间的关系,以期为柚木人工林持续经营管理提供科学依据。结果表明:除土壤容重(SBD)、有效磷(AP)、速效钾(FK)、C:P和N:P外,林龄对其他土壤理化性质和C:N均有显著影响;C:N、C:P随林龄的增加而增大,柚木纯林化经营减少了C、N、P储量,其生长受到P限制,适当混交化改造显得十分重要;研究区域3个林龄柚木人工林土壤C:N(7.32)、C:P(26.92)和N:P(3.56)平均值均明显低于全国土壤C:N(11.90)、C:P(60.00)和N:P(5.10)平均水平,表明该地区土壤可利用C、N、P素仍非常有限。对土壤SOC、TN、TP含量、C:N、C:P和N:P之间进行皮尔逊相关分析得出,C:N与SOC的相关性大于与TN的相关性,C:P与SOC的相关性大于与TP的相关性,说明柚木人工林土壤C:N和C:P主要受有机碳含量的影响,因此在柚木人工林经营管理过程中如何科学调控土壤中有机碳含量显得尤为重要。本研究区C:N和C:P较低,表明有机质分解较快,这对于雨量充沛的南亚热带柚木人工林来讲可能不利于其土壤肥力的维持。

    • 土壤氮水交互对马尾松和杉木COS和CO2通量的影响

      2020, 40(16):5729-5738. DOI: 10.5846/stxb201910172178

      摘要 (386) HTML (99) PDF 1.64 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:羰基硫(COS)和CO2化学结构相似,且植物对COS和CO2具有共吸收特性,因此可利用COS作为示踪物来估算生态系统总初级生产力,而不同植物吸收COS和CO2对环境因子变化的响应差异较大。以南亚热带典型树种马尾松(Pinus massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)为研究对象,设置2个氮水平及3个土壤水分梯度处理。采取顶空套袋法采集气体样品,用预浓缩-气质联用仪分析样品COS浓度,同时测量植物光合参数。结果表明:马尾松和杉木吸收COS,吸收速率均值分别为39.58-127.27 pmol m-2 s-1和0.81-66.92 pmol m-2 s-1。整体而言,施氮可促进植物吸收COS,但除施氮对马尾松COS通量有显著影响外(P < 0.05),施氮、土壤水分和两者交互作用对马尾松和杉木的COS和CO2通量及其比值均无显著性影响。施氮情况下,高土壤水分处理促进马尾松COS吸收而低土壤水分处理促进杉木COS吸收。中等土壤水分和高土壤水分条件下马尾松和杉木COS通量与气孔导度呈正相关关系。线性拟合结果表明,植物COS通量(FCOS)与CO2通量(FCO2)呈极显著正相关(P < 0.01),马尾松和杉木FCOS/FCO2值分别为1.48×10-6和1.01×10-6。中等土壤水分条件均可提高马尾松FCOS/FCO2比值,而低土壤水分条件下施氮增加杉木FCOS/FCO2比值,高土壤水分条件下施氮降低杉木FCOS/FCO2比值。低土壤水分和高土壤水分使马尾松蒸汽压亏缺增大,促使气孔导度减小从而降低净光合速率。低土壤水分和高土壤水分下施氮导致杉木气孔导度增加从而增强净光合速率。研究结果不仅对进一步了解区域氮沉降和降水对树木COS通量及FCOS/FCO2的影响有重要意义,而且可为模型估算总初级生产力提供区域性数据支持。

    • 凋落物添加和移除对杉木人工林土壤水解酶活性及其化学计量比的影响

      2020, 40(16):5739-5750. DOI: 10.5846/stxb201909262020

      摘要 (466) HTML (93) PDF 4.31 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤生态酶化学计量比可用于评估微生物碳(C)、氮(N)和磷(P)养分的需求状况。以往从凋落物输入量变化对生态酶化学计量比的角度来探讨杉木人工林土壤养分状况的研究较少。以亚热带杉木人工林为研究对象,采用随机区组实验设计,对12块杉木人工林样地进行3种凋落物处理(凋落物添加(LA);凋落物移除(LR);对照(CK)),通过测定土壤C、N和P水解酶(β-葡糖苷酶(BG)、半纤维素酶(CB)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP))的活性及土壤理化性质,探讨凋落物添加和移除对杉木人工林土壤养分状况的影响。结果表明:LR显著抑制了AP、BG、CB、NAG和LAP活性,同时降低了土壤含水量(SMC)、有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和有效氮含量;而LA对以上指标均存在显著的正效应,表明凋落物输入量变化主要是通过改变土壤水分和养分状况来影响水解酶的活性。LR和CK处理下土壤酶活性比ln(BG+CB):ln(AP)和ln(NAG+LAP):ln(AP)均低于全球尺度上土壤酶活性比ln(BG+CB):ln(AP)(0.62)和ln(NAG+LAP):ln(AP)(0.44),表明亚热带地区杉木人工林土壤微生物生长受磷限制;LA处理的土壤的ln(BG+CB):ln(AP)和ln(NAG+LAP):ln(AP)均高于全球尺度,表明LA在一定程度上缓解了土壤磷限制,生态酶化学计量比响应的差异表明磷可能是驱动亚热带杉木人工林土壤生态酶化学计量比内在联系的关键因子。相关分析表明SMC、SOC和有效氮含量与土壤酶活性及其化学计量比呈极显著正相关关系,因此,生态酶化学计量比可作为表征土壤当前养分有效性状况的重要指标,该研究可为亚热带杉木人工林土壤养分管理和可持续性经营提供科学的基础理论。

    • 黑土坡耕地有机碳变化及固碳潜力分析

      2020, 40(16):5751-5760. DOI: 10.5846/stxb201908231756

      摘要 (440) HTML (75) PDF 1.87 M (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:东北黑土区自开垦以来有机质含量逐渐降低,有机碳库长期处于亏缺状态,理论上也具有较大的固碳潜力。以典型黑土区长期传统作业的坡耕地(30-60 a)为研究对象,通过测定不同坡位(坡上侵蚀区和坡下沉积区)、不同土层(表土和底土)有机碳分布特征,估算不同开垦年限黑土固碳潜力及其恢复至固碳潜力所需的时间。结果表明:(1)总有机碳、有机碳密度以及碳饱和水平均表现为沉积区显著大于侵蚀区,表土显著大于底土,且均在开垦30a坡耕地达到最大值;(2)固碳潜力表现为侵蚀区(1.24-2.89 kg/m2)显著大于沉积区(0.79-1.04 kg/m2),底土(0.83-3.59 kg/m2)显著大于表土(0.6-2.53 kg/m2),随着开垦年限的增加表现为开垦30 a显著小于开垦40 a、60 a;(3)黑土坡耕地(30-60 a)侵蚀区和沉积区土壤(0-50 cm)达到固碳潜力分别需要20-181 a和13-66 a。黑土坡耕地固碳潜力的时空变异性在农业经营以及修复管理过程中需引起重视,以实现黑土资源的可持续利用。

    • 戴云山黄山松林土壤碳组分的海拔变化特征及影响因素

      2020, 40(16):5761-5770. DOI: 10.5846/stxb201908161713

      摘要 (467) HTML (89) PDF 2.59 M (294) 评论 (0) 收藏

      摘要:海拔梯度可能通过多种环境因子影响土壤有机质,土壤有机碳库是土壤有机质的重要组成部分,其微小变化将会产生极其重要的影响。因此海拔差异可能导致海拔间土壤碳库差异。土壤有机碳是反映土壤肥力的重要指标,可能受土壤理化性质和微生物等多种因素的影响。黄山松是高山地绿化和用材的优良树种,近年来戴云山自然保护区内高海拔地区的黄山松群落呈现衰退趋势。研究戴云山黄山松林土壤有机碳组分沿海拔梯度的变化情况,不仅可以为该区域碳库估算提供科学依据,而且有助于揭示影响黄山松生长变化的机理。因此,选取戴云山不同海拔[1300 m(L)、1450 m(M)和1600 m(H)]梯度的黄山松林,对其土壤基本理化性质、有机碳组分及微生物特征进行测定和分析。研究发现,海拔梯度下土壤养分含量呈先升高后降低的变化趋势,土壤碳组分含量与其变化一致,且微生物生物量碳和微生物生物量氮均在M海拔处最高,海拔梯度对碳水解酶没有显著影响。冗余分析表明,总氮是影响土壤有机碳变化的最主要因素,其次是碳氮比。因此在海拔跨度不大的情况下,土壤有机碳动态可能主要受氮素而非温度的影响。高海拔地区土壤惰性碳占比高,未来可能会持续加剧该地区黄山松的生长困境,使该区域碳库受到影响。

    • 小麦-甘薯轮作长期增施有机肥对碱性土壤固氮菌群落结构及多样性的影响

      2020, 40(16):5771-5782. DOI: 10.5846/stxb201907231551

      摘要 (442) HTML (79) PDF 2.92 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物固氮为农业生态系统提供天然的氮素来源,探究长期增施有机肥对土壤固氮菌群落的影响,为合理增施有机肥和维持土壤固氮微生物群落多样性提供科学依据。选取小麦-甘薯轮作中连续37a不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+有机肥(NPKM)处理的甘薯季碱性土壤样品为研究对象。采用Illumina MiSeq高通量测序技术,研究土壤固氮菌群落的组成、多样性及其与土壤特性的关系。结果表明:与对照和单施化肥相比,长期增施有机肥降低土壤固氮菌群落丰富度和多样性,且丰富度与土壤pH显著正相关,与有机碳、全氮和有效养分(硝态氮、有效磷和速效钾)显著负相关。主坐标分析表明长期施肥显著改变土壤固氮菌群落结构,与对照相比,增施有机肥比单施化肥对固氮菌群落结构的影响更大。冗余分析表明土壤有机碳和速效钾是影响固氮菌群落结构改变最主要的因素。长期增施有机肥显著降低变形菌门、蓝藻菌门、Beta-变形菌和固氮弧菌属的相对丰度,显著增加硝化螺旋菌门、酸杆菌门和硝化螺菌属的相对丰度,这与土壤pH、有机碳和有效养分显著相关。因此,在碱性土壤上长期增施有机肥对固氮菌群落结构的改变更大,对群落多样性的抑制作用更强。

    • 半干旱区沙地蒿类植被建成对土壤细菌的影响

      2020, 40(16):5783-5792. DOI: 10.5846/stxb201907151496

      摘要 (552) HTML (77) PDF 4.08 M (294) 评论 (0) 收藏

      摘要:半干旱区沙地土壤发育早期依赖固沙植被建成,油蒿和差巴嘎蒿作为我国北方半干旱区沙地半灌木植物群落的主要先锋种和建群种,研究其建成对土壤细菌群落变化的影响对沙质草原生态系统稳定性有重要意义。因此,围绕两个典型的半干旱区(科尔沁沙地和毛乌素沙地),通过高通量测序的方法探讨了蒿类群落生长前后两个阶段(流动沙丘和藓类结皮)的土壤细菌多样性和群落组成变化规律,结果表明:(1)植被建成前后,土壤总碳、总氮、全磷、电导率和含水率均有显著差异,而pH值在不同阶段变化不显著;(2)植被建成前后,土壤细菌多样性变化不显著,但是细菌群落组成在不同阶段具有较大差异。在门类水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌(Actinobacteria)均是两个阶段的优势菌,但随着蒿类植被建成和土壤养分的积累,厚壁菌门的相对丰度降低,变形菌门和放线菌门的相对丰度增加;(3)两个阶段,不同深度土壤理化性质和优势菌的相对丰度均存在变化;(4)两种典型沙地土壤理化特性和细菌群落在植被建成前后的变化规律存在共性。通过空间代替时间序列的方法,阐明了土壤细菌群落随着半干旱沙地同类型植被建成的变化模式,可为总结半干旱区植被恢复与成土过程的关系提供参考和思路。

    • 黄河口新生湿地土壤磷赋存形态及其动态变化对外源氮输入的响应

      2020, 40(16):5793-5804. DOI: 10.5846/stxb201904300886

      摘要 (358) HTML (79) PDF 5.52 M (254) 评论 (0) 收藏

      摘要:选择黄河口新生湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,探讨了不同氮输入梯度下(NN:对照处理;LN:低氮处理;MN:中氮处理;HN:高氮处理)湿地土壤磷赋存形态的动态变化特征。结果表明,不同氮处理下土壤中闭蓄态磷(HCl-Pi和Residual-P)均是TP的主体(87.75%-90.04%),而活性磷(Resin-P、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po)和中等活性磷(NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi和Sonic-Po)占TP的比例均较低,分别为4.81%-5.58%和5.14%-6.57%。相对于NN处理,MN和HN处理下的活性磷含量分别增加了9.16%和12.44%,而LN、MN和HN处理下的中等活性磷含量分别增加了2.25%,6.92%和24.24%,说明外源氮输入整体增加了土壤中的活性磷含量。与之相比,闭蓄态磷含量在LN、MN和HN处理下均呈降低趋势,其值相对于NN处理分别降低了3.08%、3.08%和5.22%。尽管不同氮处理下土壤养分条件、水盐及酸碱状况均是影响不同磷形态赋存的关键因素,但随着氮输入量的增加,影响磷赋存形态的养分类型发生了明显改变,即由NN和LN处理下主要受N和S影响逐步转变为MN和HN处理下主要受P影响。研究发现,外源氮输入不但可能影响不同磷形态之间的转化,而且亦可能通过改变植物生长节律以及土壤养分及酸碱状况来影响土壤中各形态磷的赋存。

    • 鬼针草(Bidens pilosa L.)对镉污染农田的修复潜力

      2020, 40(16):5805-5813. DOI: 10.5846/stxb201812242790

      摘要 (666) HTML (103) PDF 1.03 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究富集植物鬼针草对镉(Cd)污染农田土壤的修复潜力,通过野外调查,原土盆栽试验和田间试验,测定鬼针草及其根系土壤Cd含量,计算鬼针草的富集系数和去除率。结果表明,野外调查中不同铅锌矿区生长的鬼针草叶片中Cd含量最大值为53.3 mg/kg。盆栽试验中,低浓度Cd土壤处理(T1),鬼针草地上部Cd的富集系数为4.70,转运系数1.59,大于1。高浓度Cd土壤处理(T2 13.4 mg/kg),其地上部Cd积累量达到43.1 mg/kg,其地上部Cd富集系数为3.51。鬼针草对Cd表现出稳定的积累特性。田间试验小区中,土壤Cd含量均值为2.66 mg/kg,鬼针草中地上部Cd含量均值为10.9 mg/kg,富集系数为4.16,使用鬼针草修复Cd污染土壤每公顷地种植一茬鬼针草的去除率为4.3%-6.2%。使用富集植物鬼针草修复农田Cd污染具有较好的工程应用前景。

    • 中华倒刺鲃能量代谢和热耐受特征的体重效应

      2020, 40(16):5814-5821. DOI: 10.5846/stxb201910082090

      摘要 (438) HTML (81) PDF 3.12 M (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨体重对中华倒刺鲃能量代谢和热耐受特征的影响,在25℃条件下分别测定不同体重大小(1、10、25、 > 50 g组)中华倒刺鲃的静止代谢率(Resting metabolic rate,RMR)、力竭运动后过量耗氧(Excess post-exercise oxygen consumption,EPOC)和热耐受参数。随体重的增加,中华倒刺鲃个体RMR、最大代谢率(Maximum metabolic rate,MMR)、代谢空间(Metabolic scope,MS)和EPOC均显著增加(P < 0.05);单位体重RMR、MMR和MS则均显著降低,而单位体重EPOC随体重的增加显著增加(P < 0.05)。RMR、MMR、MS和EPOC的代谢尺度指数分别为0.796、0.834、0.849和1.137且显著大于2/3,因此中华倒刺鲃的能量代谢参数均呈异速度增加的关系而变化。这些变化可能与其个体变大游泳运动能力增强导致能量代谢需求增加相关。中华倒刺鲃临界低温(Critical thermal minimum,CTmin)和致死低温(Lethal thermal minimum,ILmin)与体重之间均呈"微笑型"二次函数的关系,临界高温(Critical thermal maximum,CTmax)和致死高温(Lethal thermal maximum,ILmax)均呈"钟型"二次函数的关系,因此中等大小的中华倒刺鲃具有更强的热耐受能力。这种非线性关系可能与其生长发育阶段和温度驯化历时有关。

    • 烟台近海浮游动物优势种空间生态位研究

      2020, 40(16):5822-5833. DOI: 10.5846/stxb201905080933

      摘要 (454) HTML (85) PDF 8.99 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据2018年春、夏季烟台近海海域的调查资料,以浮游动物优势种(类)为研究对象,运用Levins公式和Pianka指数分析了浮游动物优势种(类)的生态位宽度和生态位重叠程度,采用冗余分析(RDA)研究了影响浮游动物优势种(类)空间生态位分化的主要因素。研究结果表明,浮游幼虫和桡足类是烟台近海浮游动物群落结构的主要组成群体,春、夏季浮游动物优势种(类)更替率为73.33%。依据烟台近海浮游动物优势种(类)的生态位宽度值,可将其划分为广生态位、中生态位和窄生态位三大类群,广生态位种类为浮游动物优势种(类)的主要构成群体,春季代表种类有短角长腹剑水蚤(Oithona brevicornis)、拟长腹剑水蚤(Oithona similis)等,夏季代表种类有小拟哲水蚤(Paracalanus parvus)、克式纺锤水蚤(Acartia clausi)等。生态位重叠指数与物种分布的环境位点的重合情况密切相关,广生态位种类之间的生态位重叠程度要高于窄生态位种类与其他种类之间的生态位重叠程度。RDA分析表明,春季影响浮游动物优势种(类)空间生态位分化的主要因素为海水温度、盐度和无机氮(DIN),夏季为海水盐度、叶绿素a(Chl a)、无机氮(DIN)和活性磷酸盐(PO4-P)。

    • 摄食信息对球形棕囊藻和布氏双尾藻竞争结果的影响

      2020, 40(16):5834-5843. DOI: 10.5846/stxb202001180144

      摘要 (353) HTML (70) PDF 1.46 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:浮游动物的摄食信息能增大棕囊藻囊体体积,囊体形成被认为是棕囊藻的诱导性防御机制。利用桡足类火腿伪镖水蚤和异养甲藻海洋尖尾藻释放的摄食信息,研究了诱导性防御对球形棕囊藻和布氏双尾藻的竞争的影响。结果表明,球形棕囊藻接收了火腿伪镖水蚤和海洋尖尾藻释放的摄食信息之后形成更大的囊体。防御启动后的球形棕囊藻比未接收摄食信息的球形棕囊藻更快地形成囊体,且囊体维持的时间更长。对照组和火腿伪镖水蚤摄食信息诱导的球形棕囊藻的生物体积比布氏双尾藻更高,且球形棕囊藻在竞争中占优势;而海洋尖尾藻摄食信息诱导的球形棕囊藻生物体积低于布氏双尾藻,且球形棕囊藻相对布氏双尾藻的竞争力下降。微型浮游动物海洋尖尾藻摄食信息导致球形棕囊藻相对硅藻布氏双尾藻的竞争力的下降,有利于解释硅藻先于棕囊藻发生藻华。

    • 桥边河大型底栖动物生境适宜性

      2020, 40(16):5844-5854. DOI: 10.5846/stxb201909201973

      摘要 (473) HTML (82) PDF 3.34 M (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建精度高,适用性强的水生生物生境适宜性评价模型,为河流生境质量评价和生境修复提供理论依据。以长江一级支流桥边河为例,采用典范对应分析和独立性分析,筛选出影响桥边河大型底栖无脊椎动物优势种河蚬生境质量的关键化学因子和物理因子,利用广义加性模型与多项式拟合模型构建生境因子与生物选择的关系。结果表明:(1)影响桥边河河蚬生境质量的主要因子为CODMn、TN、DO、Tur(浊度)和Dep(水深);其中CODMn、TN、Tur、Dep与大型底栖无脊椎动物分布成负相关,DO与大型底栖无脊椎动物分布成正相关;(2)桥边河流域河蚬的最适宜CODMn含量为1.228 mg/L,最适宜TN含量为0.269 mg/L,最适宜DO含量为11.170 mg/L,最适宜Dep为0.3 m,最适宜Tur为1.130 NTU。(3)线性拟合情况下两种方法均适用;非线性拟合情况下广义加性模型较优于传统多项式拟合模型,且GAM模型在处理离散程度大的数据集时,可以很好的规避多项式拟合过程中出现的过拟合现象。研究显示,运用GAM模型可以更加精确、合理的模拟生境因子与生物选择之间的关系。

    • 青海沙蜥消化道组织结构及嗜银细胞研究

      2020, 40(16):5855-5861. DOI: 10.5846/stxb201901130106

      摘要 (473) HTML (85) PDF 7.74 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示青海沙蜥消化系统的组织结构,探索其高海拔适应的组织学基础,应用解剖学与石蜡切片、H.E染色和Grimelius银染法对青海沙蜥消化道组织结构和嗜银细胞进行研究。结果显示:青海沙蜥的消化道管壁结构分为4层,从内到外依次是粘膜层、粘膜下层、肌层和浆膜。消化道各段的长度和壁厚均存在显著差异,其中小肠最长,胃幽门部的管壁最厚。粘膜皱襞和绒毛的分布也存在差异,空肠部位的小肠绒毛数量最多,其次是十二指肠和回肠。嗜银细胞形状多样,广泛分布在消化道各段的黏膜上皮基部和黏膜上皮之间。胃体是嗜银细胞分布密度最高的部位,其次是贲门,回肠最低。与栖息在低海拔的有鳞类相比,青海沙蜥为适应高海拔环境,小肠的相对长度变长,胃体部嗜银细胞增多。

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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