• 2020年第40卷第8期文章目次
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      2020, 40(8):0-0.

      摘要 (463) HTML (0) PDF 24.14 M (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专论与综述
    • 生态系统性状对宏生态研究的启示与挑战

      2020, 40(8):2507-2522. DOI: 10.5846/stxb201903190515

      摘要 (1069) HTML (98) PDF 0.00 Byte (555) 评论 (0) 收藏

      摘要:功能性状在器官-物种-种群-群落-生态系统水平都具有其特定的适应或功能优化的意义,但目前对功能性状的测定和研究大都局限于器官或物种水平。然而,当前高速发展的宏生态新研究技术和方法(如遥感观测、通量观测、模型模拟)的研究对象都是在生态系统或区域尺度上,如何将传统功能性状与其相连结并服务于生态环境问题和全球变化问题是科学界的一大难题。为了解决传统性状与宏生态研究"尺度不统一"和"量纲不统一"的难题,研究人员最新发展了"生态系统性状(Ecosystem traits, ESTs)"概念体系,并从"理念-数据源-推导方法-应用"等多角度为后续研究提供了可借鉴案例。生态系统性状将传统性状研究从器官水平拓展到了群落和生态系统水平,以单位土地面积为基础构建了传统性状与宏生态研究(或地学研究)的桥梁,开启了性状研究从"器官到群落"、从"经典理论验证到宏观应用"的美好愿景,为多学科交叉提供了新思路。然而,它在方法学和数据源等方面还存在诸多问题与挑战;在此,我们呼吁相关专家从研究方法、概念体系和应用实践上赋予"生态系统性状"更强大的生命力,尤其从动物群落性状和微生物群落性状等角度。本文在深入解读先前生态性状概念体系、理论意义和潜在挑战的基础上,结合最新进展进行了补充,希望通过广泛讨论,完善生态系统性状概念体系,逐步形成"以性状为基础的生态系统生态学"新研究框架,切实推动宏生态研究和区域生态环境问题的解决。

    • 树附生苔藓植物多样性及其影响因素

      2020, 40(8):2523-2532. DOI: 10.5846/stxb201902220322

      摘要 (1036) HTML (86) PDF 0.00 Byte (452) 评论 (0) 收藏

      摘要:树附生苔藓植物是一类附生在树木上的苔藓植物,是森林生态系统的重要组成部分,在维持生物多样性和生态系统功能等方面发挥着重要的作用。由于树附生苔藓植物结构简单,对环境变化尤为敏感,常在大气污染、气候变化、森林干扰等方面作为指示生物。随着全球变化的加剧,其多样性势必会受到影响。因此,研究树附生苔藓植物多样性分布及其对不同环境因子的响应,对于全球变化背景下树附生苔藓植物的保护和利用具有重要的指导性意义。首先对树附生苔藓植物多样性和空间分布现状进行阐述,然后从附主树木特征、森林群落特征和全球变化等3个方面探讨树附生苔藓植物多样性与影响因素之间的关系,以期从"个体-群落-全球"不同尺度进行分析,为树附生苔藓植物的保护和利用等研究提供借鉴和参考。

    • 湖泊水生植物稳定碳同位素分馏机制与应用研究进展

      2020, 40(8):2533-2544. DOI: 10.5846/stxb201903060419

      摘要 (778) HTML (94) PDF 0.00 Byte (427) 评论 (0) 收藏

      摘要:水生植物是维持湖泊生态系统健康发展的重要基础与支撑。与陆地植物相比,水生植物稳定碳同位素(δ13C)的分馏过程较复杂,为系统的了解水生植物δ13C的分馏过程及其在湖泊现代生态系统和古环境研究中的应用,调研了国内外相关研究进展。总结已有研究表明,水生植物的δ13C主要与其吸收利用的碳源和水体环境要素等密切相关,影响因素较复杂,而且目前在利用水生植物的δ13C研究不同时间尺度上湖泊环境变化时所选用的载体存在差异。植物不同组分样品的选择对解释水生植物δ13C与环境之间的关系至关重要。因此,以太湖典型水生植物为研究实例,探讨了水生植物不同组分稳定碳同位素的分布特征及其对环境因子的响应差异,结果显示水生植物不同组分的δ13C存在一定的差异,而且对环境的响应也不同,未来在利用水生植物δ13C研究湖泊环境变化时对于水生植物样品组分的选择应谨慎考虑。

    • >研究论文
    • 基于生态系统服务簇的深圳市生态系统服务时空演变轨迹研究

      2020, 40(8):2545-2554. DOI: 10.5846/stxb201903210530

      摘要 (1172) HTML (84) PDF 0.00 Byte (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:明晰生态系统服务的演变特征,有助于针对性的提出区域生态系统服务提升决策,对于维持和改善人类福祉、促进城市可持续发展具有重要意义。以深圳市为例,选取11种生态系统服务,以街道为基本空间单元,对生态系统服务结构特征进行分类,进而探究生态系统服务的长时序演变轨迹。结果表明,深圳市生态系统服务簇有6种类型,分别为水文调节主导型、文化支持潜力型、服务枯竭型、水文调节控制型、水源消耗型、生态保育型;1980-2015年深圳市大部分地区的生态系统服务簇结构稳定,变化明显的地区大多毗邻香港;生态系统服务簇的时空演变轨迹类型有8种,以持续型轨迹为主;生态系统服务簇的时空演变轨迹与城市扩张具有一定的一致性,表明城市扩张对生态系统结构和功能影响的主导性。

    • 近30年辽东湾北部区土地利用强度与生态系统服务价值的时空关系

      2020, 40(8):2555-2566. DOI: 10.5846/stxb201903120471

      摘要 (771) HTML (100) PDF 0.00 Byte (494) 评论 (0) 收藏

      摘要:探讨滨海湿地土地利用强度与生态系统服务价值的时空关系,是促进滨海湿地资源合理配置及维持生态系统可持续发展的重要依据。基于辽东湾北部区1985、1993、2002、2014年4期Landsat TM遥感数据,在计算土地利用强度综合指数的基础上,运用地统计学方法及地理加权回归模型探讨土地利用强度与生态系统服务价值的时空耦合关系,结果表明:1)1985-2014年,生态系统服务价值变化显著,其中水域占比最大,滩涂和草地次之。2)研究区单位面积生态系统服务价值在空间上总体呈现由南高北低向西高东低演变的趋势。3)研究区土地利用强度与生态系统服务价值之间整体呈强烈的负相关关系,当土地利用强度增加时,生态系统服务价值降低。4)随着土地利用强度的增加,四种服务类型之间出现以供给服务价值的增加而导致其他服务类型价值减少的权衡关系。

    • 海岸带城市生态承载力综合评价——以连云港市为例

      2020, 40(8):2567-2576. DOI: 10.5846/stxb201902130257

      摘要 (934) HTML (69) PDF 0.00 Byte (449) 评论 (0) 收藏

      摘要:海岸带是人类聚居和海洋资源开发利用的重点区域。海岸带城市综合生态承载力体现了海岸带生态系统对人类社会经济活动的承受能力,是判断海岸带城市生态系统健康程度和制定海岸带环境管理政策的重要依据。基于"压力(P)-状态(S)-响应(R)"概念模型,以连云港市为例,构建海岸带综合生态承载力评价指标体系,并对2005-2014年间连云港市的综合生态承载力进行评价。结果显示:连云港市海岸带综合生态承载力呈现逻辑斯蒂式波动上升趋势,2005-2007年处于超载状态,2008-2011年基本处于平衡状态,2012年后处于可载状态。对影响承载力的主要因素进行贡献度分析的结果表明:负向指标中,海岸带环境压力大于人口压力;正向指标中,海岸带经济发展水平及科技支撑条件的贡献呈上升趋势,海岸带可利用资源波动下降。结合相关分析和因子分析,得出海岸带环境压力、科技支撑条件及经济发展水平是制约综合承载力的关键因素。研究结果对海岸带地区环境管理及可持续发展政策制定具有重要意义。

    • 兰州市SO2时空动态分布特征及其与城市生态系统的关系

      2020, 40(8):2577-2588. DOI: 10.5846/stxb201903220542

      摘要 (758) HTML (85) PDF 0.00 Byte (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:强化城市大气污染物多尺度监测手段,辨识污染物时空演变规律及其与城市生态系统各要素间的相互关系,可为城市大气环境质量综合管控提供科学依据。利用OMI、EOS/MODIS卫星影像及其他统计类数据,在分析了兰州市2006-2016年对流层SO2柱浓度的时空分布特征基础上,进一步探讨了NDVI、工业总产值、汽车保有量等城市自然经济社会生态要素的结构变化与SO2浓度变化的关系。结果表明:1)兰州市对流层SO2空间分布不均,呈现出以河谷低海拔区域分布为中心,向西北、东南山地两侧递减的"倒U"形格局;2)近10年内,兰州市大气SO2柱浓度值在0.033-0.25(多布森单位)之间,总体呈下降趋势,年均降幅为14%,降速为0.02(多布森单位)/a;3)兰州市大气SO2柱浓度变化特征与城市工业生产和交通因素关系密切,又受地形、季节风向等气象气候条件制约;4)兰州市NDVI指数与大气SO2柱浓度值相关性明显,兰州市植被覆盖度较低,植被指数为0.09-0.66,对SO2净化能力有限。综合以上结果,本研究认为,通过调控城市社会、经济、自然生态系统结构,并适当采用基因工程等科学技术来增加地表植被覆盖量,是下一步兰州市大气环境质量管理的重要举措之一。

    • 台风“山竹”对深圳城市绿地及生物量的影响

      2020, 40(8):2589-2598. DOI: 10.5846/stxb201903040399

      摘要 (755) HTML (80) PDF 0.00 Byte (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:台风是影响沿海城市绿地生态系统最主要、最频繁的自然干扰因子。2018年9月的台风"山竹"以强台风等级袭击深圳,陆地最大阵风达46.5 m/s(15级)。以深圳市区绿地(公园绿地、居民区绿地、行道树)中的乔木为研究对象,通过灾后实地调研,采用相关统计方法以及生物量评估方法,探讨了台风"山竹"对深圳市区绿地的影响。结果表明:(1)深圳市区调查树木受损比例高达21.4%,其中以轻度受损(枝干折断)为主;市区树冠生物量总量较台风之前下降了8.44%。(2)南部地区受损程度明显高于内陆,东南地区受损程度高于西北地区;福田区、龙岗区以及坪山新区受损情况最为严重,受损树木比例均超过30%。中东部树冠生物量损失程度高于西部地区。(3)公园绿地受损最为严重,居民区绿地的受损情况最轻。(4)行道树中黄金榕、腊肠树受损比例均超过50%,而棕榈科植物受损程度较轻。研究结果可为深圳市抗风树种的选择、不同类型绿地针对台风的减灾防灾策略提供科学依据。

    • 基于城市绿地滞尘模型的上海市绿色空间滞留PM2.5功能评估

      2020, 40(8):2599-2608. DOI: 10.5846/stxb201902260364

      摘要 (665) HTML (91) PDF 0.00 Byte (393) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿色空间对大气颗粒物有一定吸收滞留作用,是改善空气环境质量与维护城市生态安全的重要区域。该文基于高分2号卫星影像识别2017年上海市绿色空间,并利用城市绿地滞尘模型,结合上海市降水、风速等气象数据与空气质量监测数据,评估了绿色空间滞留PM2.5功能及其差异。结果表明:2017年上海市绿色空间面积3354 km2,可滞留PM2.5 3533 t,约合单位面积滞留PM2.5 10.5 kg hm-2 a-1。从绿色空间类型来看,林地滞留PM2.5能力最强,可达20.2 kg hm-2 a-1,远高于草地9.1 kg hm-2 a-1和农田8.7 kg hm-2 a-1的滞留能力。从季节差异来看,绿色空间夏季滞留PM2.5能力最高,然后依次为秋季、春季和冬季。从植被分布格局来看,林草地和农田吸滞PM2.5的能力随植被盖度的增加而提高。在区域差异上,崇明区绿色空间滞留PM2.5能力最高,其余地区呈现出中心城区低、周边高的趋势。为此建议上海市重点优化中心城区的绿色空间格局,增植立体绿化与高滞尘能力树种。

    • 基于“源-汇”景观的饮用水源地非点源污染风险遥感识别与评价

      2020, 40(8):2609-2620. DOI: 10.5846/stxb201901240188

      摘要 (884) HTML (67) PDF 0.00 Byte (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:非点源污染因分布广泛、产生过程复杂、防治困难,近年成为影响饮用水源地水环境的重要污染源。以海南三亚赤田水库为例,开展了基于"源-汇"景观的非点源污染风险遥感识别与评价分析。首先,采用高分辨率遥感影像分类提取水源地不同类型景观分布信息;结合"源-汇"对污染的促进\阻碍作用,在考虑影响污染物迁移的"河道距离"因子、坡度因子情况下,利用非点源污染风险指数的计算实现对区域非点源污染风险的快速识别;并基于洛伦兹曲线分析水源地景观空间分布对非点源污染的影响。结果表明:一方面,流域非点源污染风险总体较低,"汇"景观占主导作用的子流域占整个区域的76.50%;污染风险呈现东高西低的特点,极高风险区主要分布于以居住用地、建设用地等"源"景观类型为主的流域东南部区域,占整体区域面积的1.28%,而西部以林地为主污染风险小;另一方面,基于坡度因子的"源""汇"景观污染负荷之比值大于1,"源"景观在低坡度区域分布范围广,景观布局较合理;基于"河道距离"因子的"源""汇"景观污染负荷之比值为2.30,"源"景观在距河道近的区域分布范围大,对污染影响大,近河道区域需进一步调整景观格局以降低对非点源污染的影响。基于遥感与"源-汇"景观指数计算是一种快速、客观、有效的饮用水源地的非点源污染风险识别与评价方法。

    • 变异条件下淮河流域生态径流变化特征及驱动因子

      2020, 40(8):2621-2635. DOI: 10.5846/stxb201903080438

      摘要 (703) HTML (74) PDF 0.00 Byte (377) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于淮河流域7个水文站点1956-2016年逐日径流量和72个雨量站点1960-2016的逐日降水量数据,利用Pettitt变异点检测、生态赤字和生态剩余等生态径流指标,定量分析淮河流域水文变异特征,根据生物多样性指标和水文变异指数间的关系,分析该流域水文变异的生态效应,利用位置、尺度、形状的广义可加模型(Generalized Additive Models for Location, Scale and Shape,GAMLSS)理论框架量化气候因子对生态径流变化的贡献。研究表明:(1)水文变异后生态剩余减少,生态赤字增多,干流流量历时曲线比支流下移更明显;年生态剩余/赤字与面降水距平变化一致,水利工程调蓄作用是夏季生态径流与降水距平相关性差的主要原因;(2)除冬季外,淮河流域年、季尺度生态赤字(生态剩余)逐年增加(减小),春季增加最为明显。尽管冬季生态剩余比其他季节高,但生态剩余整体减小,21世纪干流生态剩余达最低,香农指数表明淮河流域生物多样性逐年下降。生态径流指标与水文改变指标(Indicators of Hydrologic Alteration,IHA)指标相关达0.45,能体现IHA大部分参数信息;(3)淮河流域生态径流对北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)、太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和Nino3.4气候因子影响最为敏感。干流生态径流对气候因子响应最敏感,而支流生态径流对气候因子响应不敏感,通过GAMLSS模型构建的生态径流对极端值和局部趋势拟合的效果更优。

    • 沙化土地封禁保护政策的农户满意度及影响因素分析——以甘肃省为例

      2020, 40(8):2636-2646. DOI: 10.5846/stxb201903150495

      摘要 (626) HTML (70) PDF 0.00 Byte (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:农户是生态治理政策的"践行者",也是政策效果的"检验者",其满意度对政策的可持续实施至关重要。基于甘肃省沙化土地封禁保护区周边1417份农户调查数据,运用帕累托分析方法和Ordered Logit模型,就沙化土地封禁保护政策的农户满意度及影响因素展开分析。研究结果表明:沙化土地封禁保护政策的农户总体满意度介于"一般"和"满意"之间,均值为3.67("非常满意"为5);外部影响因素分析表明,政策实施效果中风沙危害削减程度、荒漠化逆转程度、家庭收入提升状况、破坏行为减少程度与农户满意度之间存在正相关性;生态变化感知中的风沙强度、水资源紧缺程度对农户满意度起负向作用,降雨(雪)次数变化、荒漠植被盖度对农户满意度起正向作用。农户内部自身因素中,家庭人均收入、耕地、政府补贴、性别、教育程度、健康状况与农户满意度均通过显著性检验。控制变量因素中地方政府治理重视程度与农户满意度呈正相关性,平原地区的农户满意度明显高于山区。从政策角度看,农户生计改善是未来沙化土地封禁保护政策成功实施的关键保障。

    • 基于地理加权回归模型探究环境异质性对秦岭大熊猫空间利用的影响

      2020, 40(8):2647-2654. DOI: 10.5846/stxb201903120469

      摘要 (780) HTML (85) PDF 0.00 Byte (437) 评论 (0) 收藏

      摘要:环境异质性对野生动物分布的影响具有明显的空间不均匀性。传统分析中多采用经典线性回归模型来量化野生动物分布与环境变量之间的关系,难以准确反映物种-环境关系的空间异质特征。地理加权回归(GWR)是近年来提出的一种新的空间分析方法,通过将空间结构嵌入线性回归模型中,以此来探测空间关系的非均匀性。以秦岭大熊猫为例,应用GWR模型分析大熊猫空间分布与环境异质性特征之间的潜在关系,并同经典的全局最小二乘回归法(OLS)进行比较。结果表明,GWR模型的AIC、R2和校正R2均显著优于OLS模型,GWR模型的局部回归系数估计能够更加深刻地揭示大熊猫空间分布与环境变量间的复杂空间关系,且GWR模型能够为物种的科学保护提供更加有效的理论支撑。因此,GWR模型可为探究物种-环境关系的空间异质特征提供一种新的方法,在物种栖息地选择与利用研究中具有一定的应用前景。

    • 模拟不同春季降雨量下典型草原土壤微生物磷周转特征

      2020, 40(8):2655-2661. DOI: 10.5846/stxb201902280376

      摘要 (652) HTML (54) PDF 0.00 Byte (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:春季降雨是内蒙古典型草原生产力最重要的影响因素之一,土壤湿度与微生物活性密切相关,但春季降雨对土壤微生物量磷周转的影响目前知之甚少。本研究2015年4月底在内蒙古锡林浩特毛登牧场,设立不降雨(W0)、一次模拟降雨20 mm(W1)和两次模拟降雨,每次20 mm(W2)试验,旨在比较不同模拟降雨量条件下,典型草原土壤微生物量磷季节变化特征,了解土壤微生物量磷周转特征及其与植物磷素营养的关系。结果表明:(1)模拟春季降雨显著地提高了土壤微生物量磷,W1和W2分别从W0的6.91 μg/g提高到7.47 μg/g和8.29 μg/g(全年平均值),尤其是模拟2次降雨,土壤微生物量磷周转期缩短至0.53年,周转通量增大至33.16 kg hm-2 a-1,而W0分别为0.59年和26.82 kg hm-2 a-1;(2)模拟春季降雨总体上降低了土壤酸性磷酸酶活性,但提高了碱性磷酸酶活性;(3)模拟降雨显著地提高了植物生物量和全磷含量,但是植物生物量和全磷含量与土壤微生物量磷、酸性和碱性磷酸酶活性及土壤有效磷含量之间没有显著的相关性。这可能反映出内蒙古典型草原土壤微生物量磷周转、土壤磷素供给及牧草磷素营养之间存在复杂的关系;土壤微生物与牧草竞争土壤磷素,从而影响牧草磷素营养。

    • 冻融循环对川西亚高山森林土壤酶活性的影响

      2020, 40(8):2662-2669. DOI: 10.5846/stxb201902250355

      摘要 (653) HTML (70) PDF 0.00 Byte (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤酶活性的研究有助于认识植物-微生物-土壤有机质之间的相互关系,土壤酶的生产遵循"经济法则",冻融循环将会改变生产土壤酶的资源分配,最终影响土壤的有机质分解过程。亚高山森林土壤具有明显的季节性冻融循环,为深入研究亚高山森林冬季土壤生态过程,以川西亚高山针阔混交林、针叶林以及阔叶林土壤为研究对象,通过室内培养研究冻融循环对6种与碳(C)、氮(N)、磷(P)相关土壤酶活性的影响。结果表明,与N和P相关的土壤β-N-乙酰葡萄糖苷酶、磷酸酶活性受冻融循环影响显著,其中,β-N-乙酰葡萄糖苷酶活性在整个冻融处理过程中表现出先升高后降低并趋于平稳的趋势,磷酸酶活性在后期明显增加。与C相关的土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶、多酚氧化酶在冻融循环过程中没有显著变化。林型对土壤酶活性产生了显著影响。其中,阔叶林的土壤纤维素酶活性显著低于针叶林;阔叶林的土壤过氧化物酶活性显著低于针阔混交林和针叶林;针叶林的土壤磷酸酶活性显著高于针阔混交林和阔叶林。冻融循环和林型的交互作用对土壤酶活性没有显著影响。结果表明,该地区土壤酶活性对冻融循环响应存在差异,气候变化引起的冻融循环将进一步影响川西亚高山森林土壤生态系统的有机质分解过程。

    • 基于高通量测序的连栽木麻黄根际土壤细菌群落变化研究

      2020, 40(8):2670-2679. DOI: 10.5846/stxb201902250348

      摘要 (804) HTML (79) PDF 0.00 Byte (521) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取3个不同连栽代数(第一代First rotation plantation,FCP;第二代Second rotation plantation,SCP;第三代Third rotation plantation,TCP)木麻黄林地根际土壤为研究对象,通过IonS5TMXL二代测序系统,从根际土壤微生物角度探究木麻黄连栽障碍形成机制。结果显示:从3个不同连栽代数木麻黄根际土壤中总共得到338560条有效序列,将其注释为17627个操作分类单元(Operational Taxonomic Units,OTUs)。α多样性指数表明,木麻黄根际土壤细菌群落的Simpson、Chao1、ACE指数随着连栽代数增加而下降,Observed species、Shannon指数呈现先增加后减少的趋势。β多样性指数表明,根际土壤中FCP与SCP之间的细菌群落多样性差异相对较大。UPGMA聚类分析结果阐明,木麻黄根际土壤FCP与SCP、TCP存在较大差异。优势细菌在属水平的热图分析结果表明,不同连栽代数木麻黄根际土壤细菌群落结构存在一定差异。随着木麻黄连栽代数增加,根际土壤中慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度呈上升趋势;与之相反,热酸菌属(Acidothermus)、根微菌属(Rhizomicrobium)、酸杆菌属(Acidibacter)、布氏杆菌属(Bryobacter)随连栽代数增加而下降;其中,与营养循环相关的有益菌属Rhizomicrobium的相对丰度随连栽代数增加而降低约311.49%、282.16%,而酸杆菌属(Acidibacter)的相对丰度随之降低约176.07%、284.54%。因此,木麻黄连栽障碍问题可能是由于根际土壤微生物群落结构失衡导致的,从而降低了森林的生态效益,使平均木生物量、林分生物量及林分净生产力下降。研究结果对揭示木麻黄连栽障碍形成的原因具有一定参考价值。

    • 高寒草甸退化对祁连山土壤微生物生物量和氮矿化速率的影响

      2020, 40(8):2680-2690. DOI: 10.5846/stxb201902010231

      摘要 (670) HTML (83) PDF 0.00 Byte (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入了解高寒草甸退化对草原生态系统中土壤微生物碳氮量、土壤氮矿化及土壤微生物相关酶的变化特征,以祁连山东缘4个不同退化程度(未退化、轻度退化、中度退化和极度退化)的高寒草甸为研究对象,采集了深度为0-10 cm的土壤样品,并对不同退化程度高寒草甸中植物因子、土壤理化性质、土壤氨化速率、土壤硝化速率、土壤净氮矿化速率以及转化氮素的相关酶和微生物进行了相关研究。结果表明:(1)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中氨化速率和净氮矿化速率逐渐降低,硝化速率逐渐升高;(2)高寒草甸的退化降低了有关氮素转化相关酶,如土壤蛋白酶、脲酶、亮氨酸氨基肽酶的活性,而β-乙酰葡糖胺糖苷酶的活性呈先下降后上升趋势,且在极度退化草地活性最高;(3)随退化程度的加剧,高寒草甸土壤中微生物生物量碳和氮的含量逐渐降低,同时土壤基础呼吸、土壤微生物熵和代谢熵的指数也呈下降趋势。RDA分析表明,高寒草甸中氨化速率和净氮矿化速率与微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤基础呼吸、植物高度、植被盖度、地上生物量、蛋白酶、脲酶以及亮氨酸氨基肽酶呈显著正相关,而硝化速率则表现为负相关性。因此,高寒草甸退化对土壤微生物特性以及氮素转化和循环具有重要影响。

    • 黄土高原典型小流域草地群落功能性状对土壤水分的响应

      2020, 40(8):2691-2697. DOI: 10.5846/stxb201903030395

      摘要 (658) HTML (87) PDF 906.42 K (402) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物功能性状可以响应生境的变化并决定生态系统的功能,探究植物功能性状间的关系及其随土壤有效水分梯度的变化规律,对认识不同水分条件下植被在群落水平碳水代谢关系和维持水分平衡的生理生态学机制具有重要意义。以甘肃定西典型半干旱黄土小流域草地群落为研究对象,采用排序分析和回归拟合方法,分析了30个代表性草地样地中7个植物功能性状加权均值对土壤有效水分的响应以及响应性状间的相关关系。结果显示:(1)7个性状中,除叶宽与土壤有效水分无明显相关外,叶长、株高、叶面积、比叶面积、叶厚和叶干物质含量均与土壤有效水分显著性相关,可识别为草地在群落水平对土壤水分的响应性状。(2)草地群落通过降低株高,减小叶长、叶面积和比叶面积,增加叶厚和叶干物质含量以适应土壤有效水分减少;其中叶干物质含量的解释度最大,是土壤水分的最优响应性状。(3)除叶厚与叶长无显著相关外,其余功能性状均存在显著相关,说明草地群落的功能性状在土壤水分梯度上已基本形成了一个相互权衡或协同变化的功能性状组合。

    • 黄土区小流域植被类型对沟坡地土壤水分循环的影响

      2020, 40(8):2698-2706. DOI: 10.5846/stxb201902120248

      摘要 (622) HTML (87) PDF 0.00 Byte (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:沟坡作为黄土丘陵区小流域水土流失最为活跃的区域,探究不同下垫面植被类型下的土壤水分循环特征对于沟坡地植被恢复具有重要意义。基于氢氧同位素示踪技术,通过野外水样采集和室内同位素分析旨在揭示植被类型对沟坡地土壤水分循环的影响机制。结果表明:(1)各水体氢氧同位素均遵循:降水 > 刺槐林地土壤水 > 草地土壤水 > 地表水 > 地下水,降水的变异系数最大,地表水和地下水的变异系数较小。(2)草地土壤水主要以降水补给为主,所占比例为59.12%,刺槐林地土壤水则以深层土壤水的上升补给为主,所占比例为60.97%。短阵性暴雨条件下,草地土壤水运移速率较刺槐林地高约1 cm/d,且主要发生在0-50 cm土层。(3)土壤水的垂向运移为地下水的主要补给形式,草地土壤水对地下水的补给比例为51.64%,约比刺槐林地高0.52%。表明植被类型对土壤水分循环特征具有一定的影响,刺槐林对深层土壤水分利用强度较大,可能加剧深层土壤干层化,而草地更有利于降水入渗以及地下水补给,该研究可为小流域沟坡的生态修复和综合治理提供科学依据。

    • 林地土壤水源涵养多因素复合模拟研究——以苕溪流域为例

      2020, 40(8):2707-2714. DOI: 10.5846/stxb201902220332

      摘要 (590) HTML (101) PDF 0.00 Byte (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究不同植被覆盖度、不同林相及不同林种林下土壤水源涵养的特性,以浙江省苕溪流域上游区为例,采用野外不同林种土壤持水能力定时定点实测取样、室内不同植被覆盖度(0,15%,30%,45%,60%,75%,90%)、不同林相(上层覆盖、下层覆盖、上下层覆盖)的物理模型人工模拟降雨试验方法,通过不同深度土壤水分含量测试、产汇流和入渗系数计算,探索了林地不同经营管理方式下土壤涵养水源的特性,结果表明:(1)地表入渗系数随植被覆盖度的增加而增大,随坡长增加入渗系数的增长比率增加,降雨过程中植被覆盖度对入渗系数的影响比坡长的影响大。(2)不同林相的模拟试验结果表明,地表入渗系数排序为上下层覆盖 > 上层覆盖 > 下层覆盖 > 裸地。随着产流历时增加,林下土层的蓄水量呈线型增加,与裸坡比较,累积蓄水量增加百分数为:上层覆盖为23%,下层覆盖为29%,上下层覆盖为37%。(3)通过监测不同林地不同深度土壤含水率的变化,并与裸地进行对比得出不同林地涵养水源能力的强弱。其蓄水能力排序分别为板栗林 > 茶园 > 竹林。研究结果为林地管理、林相培育和林下土壤持水能力的提高具有科学方法论上的支撑和生产实践方面的借鉴。

    • 草本凋落物与尿素联合修复对油污土壤生物化学性质的影响

      2020, 40(8):2715-2725. DOI: 10.5846/stxb201902120252

      摘要 (586) HTML (97) PDF 0.00 Byte (330) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究植物残体配合施氮对石油污染土壤生物学和化学性质的综合修复能力,以紫花苜蓿(Medicago sativa)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)和小冠花(Coronilla varia)3种广泛分布于陕北石油污染区的草本植物凋落物为对象,分别在配合施氮调节土壤C:N为25:1和不配合施氮的条件下,将其与45.37 g/kg的重度石油污染土壤混合,在20-25℃、恒湿条件下进行为期180 d的室内修复试验,检测上述处理对油污土壤微生物数量、11种土壤水解酶和氧化还原酶活性以及速效N、P和K含量的影响。结果表明:(1)3种凋落物处理均可显著提高污染土壤中放线菌和真菌数量,蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、木聚糖酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性以及速效养分含量,并显著降低土壤总石油烃含量。(2)配合施氮总体上显著强化了凋落物对污染土壤生化性质的修复作用,但对凋落物处理下木聚糖酶、脲酶、蛋白酶和脱氢酶活性和微生物数量的恢复可能产生不利影响。(3)单纯使用凋落物作为调理剂可以更为全面的修复油污土壤受损生化性质,具有高N和P含量、较低C/N、C/P比以及较低多酚和木质素含量的凋落物修复效果更好。在急需迅速修复土壤的条件下,配合适量施氮可作为强化凋落物修复效果的可选途径,但应注意其导致的部分土壤生化指标修复效果的降低。

    • 模拟穿透雨减少对锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)树干液流密度的影响

      2020, 40(8):2726-2734. DOI: 10.5846/stxb201903060423

      摘要 (632) HTML (74) PDF 0.00 Byte (441) 评论 (0) 收藏

      摘要:降水格局变化是全球气候变化的重要特征之一,未来气候变化下,较为频繁和严峻的干旱将威胁地球中纬度部分地区的森林,但森林植被如何响应季节性干旱胁迫及其机制尚不清楚。北亚热带-暖温带过渡区分布着以锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)为优势树种的落叶阔叶林,研究其水分蒸腾代谢过程对干旱的响应是评估气候变化对过渡区天然落叶阔叶林生态系统水碳影响的关键科学问题。在典型的锐齿栎天然林中通过开展模拟穿透雨减少大型野外实验,采用Granier热扩散式探针技术监测锐齿栎树干液流密度的动态变化,研究了不同径级锐齿栎树干液流密度对模拟干旱的响应规律。结果表明:(1)穿透雨减少对树干液流密度的影响呈现季节变异。在7月份,林内穿透雨减少显著降低了锐齿栎的树干液流密度,但生长季后期的10月份林内穿透雨减少反而使锐齿栎树干液流密度显著升高。(2)不同径级的锐齿栎树干液流密度在生长季内对干旱有不同的响应,特别是小径级的树干液流密度与其他径级有较多的不同。小径级的锐齿栎树干液流密度在5、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在9、10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。中径级的锐齿栎树干液流密度在5、10月份表现为减雨样地显著大于对照样地,在7月份则表现为减雨样地极显著小于对照样地。大径级的锐齿栎树干液流密度在6、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。

    • 干旱和遮荫对马尾松幼苗生长和光合特性的影响

      2020, 40(8):2735-2742. DOI: 10.5846/stxb201901310223

      摘要 (786) HTML (77) PDF 0.00 Byte (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究马尾松对干旱和遮荫胁迫的生理响应规律和适应机制,以2年生马尾松幼苗为对象,设置对照(CK)、模拟干旱(DR)、遮荫(LL)以及干旱与遮荫的交互处理(DRLL)4种环境,研究干旱和遮荫对马尾松幼苗的生长和光合生理特性的影响。结果表明:(1)在干旱、遮荫和二者的交互处理下,马尾松幼苗的基径和株高增长量均显著减小,且二者的交互处理加重了干旱和遮荫单一处理下的减小趋势,二者交互作用的影响符合"相互作用理论"。(2)在干旱处理下,针叶长度和比叶面积减小,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和细胞间隙CO2浓度显著降低,水分利用效率显著增加,光合色素含量基本不变。(3)在遮荫处理下,针叶长度和比叶面积增大,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低,光合色素含量显著增加,水分利用效率和细胞间隙CO2浓度基本未发生改变。(4)二者的交互处理下,针叶长度、比叶面积减小,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低,且降低程度大于干旱单一处理,光合色素含量显著增加,但其增加程度小于遮荫单一处理。说明干旱和遮荫均能抑制马尾松植株的生长,但其光合生理特性在干旱和遮荫胁迫下分别表现出不同的响应特征。在干旱处理下,通过牺牲针叶长度和比叶面积、调节气孔导度达到保水目的来适应干旱环境;在遮荫处理下,通过增大针叶长度、比叶面积和光合色素含量来响应遮荫环境。在二者的交互处理下,干旱胁迫导致马尾松针叶长度、比叶面积和气孔导度的减小趋势不仅未因遮荫环境而得到缓解,而且还削弱了对光合色素的合成能力,因此,二者的交互作用会进一步加重对马尾松生长的抑制。

    • 热激和烟熏对大兴安岭三种灌木种子萌发的影响

      2020, 40(8):2743-2750. DOI: 10.5846/stxb201903030393

      摘要 (607) HTML (91) PDF 0.00 Byte (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了大兴安岭地区珍珠梅(Sorbaria sorbifolia)、绣线菊(Spiraea salicifolia)、金露梅(Potentilla fruticosa)种子对热激和烟熏的萌发响应。热激分为干热激和湿热激。干热激处理水平分别为:60℃ 5 min、60℃ 15 min、90℃ 5 min、110℃ 5 min、150℃ 5 min;湿热激处理水平分别为:60℃ 5 min、60℃ 15 min、95℃ 5 min;烟熏处理水平分别为:5 min、10 min、20 min。结果表明:(1)在对干热激的响应上,珍珠梅种子的萌发率在60℃干热激处理15 min后显著提高(P<0.05),在110℃、150℃干热激处理5 min后显著下降(P<0.05);绣线菊种子的萌发率在干热激处理后显著提高(P<0.05),平均萌发时间显著缩短(P<0.05);金露梅种子的萌发率在150℃干热激处理5 min后显著下降(P<0.05);(2)在对湿热激的响应上,珍珠梅和绣线菊种子在湿热激处理后停止萌发;金露梅种子在60℃湿热激处理15 min后停止萌发,在95℃湿热激处理5 min后几乎停止萌发,种子萌发率在60℃湿热激处理15 min后显著下降(P<0.05),平均萌发时间显著延长(P<0.05);(3)在对烟熏的响应上,珍珠梅和金露梅种子的平均萌发时间在烟熏处理后显著延长(P<0.05);绣线菊种子的萌发率在烟熏处理后显著提高(P<0.05),平均萌发时间显著缩短(P<0.05)。

    • 盐度和淹水程度对短叶茳芏枯落物分解初期DOM含量及其组成结构的影响

      2020, 40(8):2751-2762. DOI: 10.5846/stxb201902250351

      摘要 (548) HTML (76) PDF 0.00 Byte (347) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取闽江河口潮汐湿地短叶茳芏枯落物为研究对象,通过设置不同盐度(0、5、10、15)和淹水程度(不浸没分解袋,淹水Ⅰ和持续浸没分解袋,淹水Ⅱ)等处理,分析枯落物分解过程中可溶性有机物(DOM)的含量及组成结构的紫外光谱、荧光光谱和红外光谱学等变化特征。研究结果表明,在181 d的分解过程中,枯落物可溶性有机碳(DOC)、可溶性总氮(DTN)、可溶性无机氮(DIN)和可溶性有机氮(DON)等浓度在不同盐度和淹水处理下均有显著差异(P<0.05)。盐度对DOC和DON影响不显著,但高盐组的DIN显著较低(P<0.05);除淹水Ⅰ对照组外,各盐分处理组的芳香化指数(AI)随分解时间推移呈上升趋势。不同分解阶段对枯落物DOM组分和光谱特征有重要影响。分解前期(前89 d),淹水Ⅰ处理下,盐分升高可导致枯落物中的腐殖化指数(HIXsyn, HIXem)降低。分解中、后期(120 d后),盐分较高条件下,腐殖质在枯落物中累积;而淹水Ⅱ处理下,盐分处理组在整个实验期内始终抑制枯落物的分解,腐殖化程度较高。淹水程度也会影响枯落物DOM的淋溶和腐殖化过程。在分解前期,淹水Ⅰ处理的AI和HIXem显著高于淹水Ⅱ处理,而淹水Ⅱ处理下枯落物DOM较淹水Ⅰ处理更容易发生N的淋溶;分解中、后期,淹水Ⅱ处理下的厌氧环境反而抑制枯落物DOM中的腐殖质和芳香类物质析出。红外光谱分析表明,闽江河口短叶茳芏枯落物DOM中结构简单、容易分解的碳水化合物含量相对较高,但是不同淹水处理并未改变枯落物DOM的结构特征。

    • 基于叶片水势的内蒙古典型草原植物水分适应特征研究

      2020, 40(8):2763-2774. DOI: 10.5846/stxb201903190512

      摘要 (589) HTML (80) PDF 0.00 Byte (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:水分是限制草原生态系统植物生存、繁殖和扩散最重要的生态因子,植物通过多样的水分适应策略适应干旱环境。为了解典型草原植物水势特征及其影响因素,在2017年和2018年的生长季对内蒙古典型草原71种植物的叶片黎明水势、午后水势、叶片和根系功能性状进行了测定与分析。结果表明:测定的71种植物叶片的黎明水势分布于-2.67—-0.63 MPa,午后水势分布于-4.67—-1.01 MPa;一年生植物的叶片具有最高的黎明水势、午后水势和最小的水势日差值(叶片的黎明水势与午后水势的差值),多年生禾草的叶片具有最低的黎明水势、午后水势和最大的水势日差值;71种植物对水分的适应策略可分为高水势保持型、低水势忍耐型和变水势波动型;叶片午后水势与叶片干物质含量和根系深度呈极显著的负相关关系(P<0.01),但与比叶面积呈极显著的正相关关系(P<0.01)。本研究有助于从植物生理学的角度上准确认识典型草原植物的水分适应性及水分生态特征。

    • 荒漠草原不同放牧强度背景下添加氮水对凋落物分解的影响

      2020, 40(8):2775-2783. DOI: 10.5846/stxb201902110245

      摘要 (714) HTML (81) PDF 0.00 Byte (308) 评论 (0) 收藏

      摘要:凋落物分解是连接生态系统地上、地下过程的重要环节,决定了生态系统养分循环速率,但到目前为止对凋落物分解在荒漠草地生态系统受放牧以及外源资源补给影响的研究较少。本研究通过对不同放牧强度(对照、轻牧、中牧和重牧)短花针茅草原群落进行添加氮素(10.0 g N m-2 a-1)和增水(108 mm/a)处理,探讨群落水平凋落物分解速率的变化。研究结果显示,过去不同强度放牧历史对群落凋落物分解影响极显著(P<0.0001)。凋落物前期分解(135 d)过程中,凋落物初始C:N比与凋落物分解速率常数呈显著负相关关系,表明凋落物可降解性在凋落物前期分解中起主要作用。轻度放牧影响下凋落物分解速度最快,这与该条件下凋落物C:N比显著低于其他放牧强度下的有关,说明适度放牧不仅有利于群落维持,也在一定程度上有利于生态系统养分循环。当凋落物分解更长时间(870 d)后,对照区凋落物分解速率显著低于放牧处理样地,但凋落物初始C:N比对凋落物分解速率没有显著影响。进一步分析显示,不同放牧强度背景下长期凋落物分解速率与分解环境的土壤微生物多样性成正相关关系,与群落盖度呈极显著(P<0.001)负相关关系。添加氮素显著(P<0.05)降低凋落物分解速度,但对凋落物氮含量无显著影响。生长季加水未影响凋落物质量及凋落物分解速度。研究结果表明,凋落物前期分解受凋落物质量影响,但较长时间凋落物分解则与分解过程中接受到的太阳辐射量有关。

    • 气候变化对内蒙古鄂温克旗典型草原植物物候的影响

      2020, 40(8):2784-2792. DOI: 10.5846/stxb201902260356

      摘要 (671) HTML (87) PDF 0.00 Byte (371) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物物候作为气候变化敏感的指示指标,已成为全球气候变化研究的焦点。利用内蒙古典型草原区鄂温克牧业气象试验站1959-2017年的气候资料和1983-2017年的植物物候观测资料,采用趋势倾向率和逐步回归等方法,分析了鄂温克旗气候变化特征,代表性牧草大针茅和羊草返青期、开花期、黄枯期及生长季的变化趋势,并通过偏相关分析探讨了气温、降水和日照时数与牧草生育期的关系,建立了主要牧草物候期的气候模型。结果表明:(1)鄂温克旗近60年平均气温呈极显著波动增加趋势,年降水量和年日照时数的变化很小;(2)30多年来,鄂温克旗大针茅和羊草返青期总体呈推迟趋势,倾向率分别为2.2 d/10a和1.4 d/10a;开花期的变化趋势不明显;黄枯期分别以2.8 d/10a和1.5 d/10a的趋势提前;生长季长度呈明显缩短趋势;(3)3月和4月气温是影响研究区牧草返青最主要的气候因子,气温升高返青期提前;前2个月降水量对大针茅开花期的影响较大;气温升高使得黄枯期提前,而降水量增加则使得黄枯期推迟。

    • 基于DPSIR模型的森林生态安全时空间变化研究——以浙江省79个县区为例

      2020, 40(8):2793-2801. DOI: 10.5846/stxb201903180509

      摘要 (877) HTML (89) PDF 0.00 Byte (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林生态安全对于维持生物多样性、促进经济可持续发展、保障人类生存具有重要影响,本文主要探讨森林生态安全的影响因素以及森林生态安全指数时间与空间变化情况,以期为提高浙江省森林生态安全状况提供理论参考。基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应,Driving force-Pressure-State-Impact-Responses)模型,运用专家法、熵权法等确定浙江省森林生态安全指数,从县区角度对浙江省2000-2015年森林生态安全指数进行计算与分析,并通过绘制森林生态安全指数空间分布图观察森林生态安全空间变化状况。研究结果表明:(1)响应指标权重最大,政府政策作用显著,财政支持效果明显。(2)浙江省森林生态安全等级为较安全,森林生态安全指数分布在0.4-0.5之间,呈现波动式上升趋势。(3)状态指标的影响最明显,其次是压力指标、影响力指标、驱动力指标与响应指标;天然林面积减少是造成状态指标作用下降的主要原因;响应指标受其他指标的相互作用,上升趋势明显;经济发展一定程度上抑制了浙江省森林生态安全环境的改善与指数的提高。(4)浙江省森林生态安全指数地区分布不均匀,西南部地区森林生态安全指数高于东北部地区,县区指数差异明显,受自然环境与经济发展的双重影响。针对上述时空变化情况得出,浙江省应加大政策的扶持力度,增加林业生态建设投资;加快产业转型,实行循环经济,延长企业产业链;加强森林保护区的建设力度,制定相关条例规范人们行为的对策建议。

    • 放牧管理模式对高寒草甸鼢鼠鼠丘群落演替的影响

      2020, 40(8):2802-2811. DOI: 10.5846/stxb201902120249

      摘要 (645) HTML (87) PDF 0.00 Byte (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:高寒草甸放牧利用下高原鼢鼠(Eospalax baileyi)等危害的发生是草地管理的关键难题,分析放牧管理模式对鼢鼠鼠丘植被群落演替的影响能为草地管理提供重要依据。研究选择划区轮牧(RG)、生长季休牧(GSG)、连续放牧(CG)和禁牧(PG)4种放牧管理模式,以及各模式下不同年限鼠丘(一年(ZM1)、两年(ZM2)、三年(ZM3)和多年鼠丘(ZMM))与对照(CM)草地。分析不同放牧管理模式对鼠丘植被群落特征和生物量等的影响,结果发现:PG和GSG下所有年限鼠丘的植被高度、地上生物量均高于RG和CG;RG和GSG下ZM1和ZM2物种Shannon-wiener指数均高于对照样地物种Shannon-wiener指数。主成分分析表明:RG下地上生物量和物种丰富度指数是影响鼠丘植被群落演替的重要因子,PG下地上生物量、盖度、Shannon-wiener指数和均匀度指数是鼠丘植被群落演替的重要因子,CG下物种丰富度和重要值是影响鼠丘植被群落演替的重要指标,GSG下Shannon-wiener指数、盖度和高度是影响鼠丘植被群落演替的重要指标。可见,不同放牧制度对鼠丘植被群落演替的影响不同,禁牧和生长季休牧管理模式能够较好地恢复鼠丘植被群落演替。

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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