• 2023年第43卷第11期文章目次
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      2023, 43(11):0-0.

      摘要 (167) HTML (0) PDF 8.88 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专论与综述
    • “山水林田湖草沙生命共同体”耦合框架、模型与展望

      2023, 43(11):4333-4343. DOI: 10.5846/stxb202301150099

      摘要 (553) HTML (266) PDF 4.45 M (1072) 评论 (0) 收藏

      摘要:“山水林田湖草沙生命共同体”系统保护与修复是我国生态文明建设的重要内容。明确生命共同体的耦合机制,是科学地进行生态保护和修复工作的关键。针对当前生命共同体耦合机制不清、理论和方法不健全的问题,从耦合的视角出发,在小流域尺度上单一生态系统内部生态要素的耦合、流域尺度上不同生态系统之间的耦合、区域尺度上人与自然的耦合三个方面进行整合,在此基础上探讨了多尺度山水林田湖草沙耦合理论,提出了一般性的山水林田湖草沙耦合理论框架。梳理并比较了当前主要的生态系统模型、景观模型、统计学模型以及复合生态系统的多模型耦合方法,综合提出了一个适用于"山水林田湖草沙生命共同体"耦合研究方法。对进一步完善山水林田湖草沙一体化保护修复提出了建议,包括:一是构建多源信息数据库,推进定量化耦合机制研究;二是开展全生命周期监测与评估,探索适应性治理路径;三是强化多元主体参与,完善协同保护机制。

    • 秦岭生态地质环境系统研究关键思考

      2023, 43(11):4344-4358. DOI: 10.5846/stxb202303310631

      摘要 (358) HTML (264) PDF 7.44 M (975) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态地质环境系统研究应以地质学为基础,以生态学为指导,研究岩石、土壤、水、生物等在地质作用下产生的生态问题。秦岭生态地质特色鲜明,是催生生态地质基础理论、形成生态地质保护对策的理想实践地,迫切需要对秦岭生态地质环境角色地位予以系统剖析,梳理秦岭生态地质环境系统面临的主要挑战,构建秦岭生态地质环境系统框架体系。研究提出秦岭生态地质环境系统研究要把握以下关键思考:一是秦岭生态地质环境要素多元、圈层互馈过程复杂、灾害叠加影响效应突出、人-地-生相互作用强烈,立足生态秦岭面临的现实挑战,需认知秦岭生态地质环境系统的要素构成及家底,构建秦岭生态地质环境系统要素互馈演化模型,探索生态退化、水土流失和地质灾害共存递进关系,进而提出地质环境-生态环境-人类环境动态平衡调控对策;二是秦岭生态地质环境系统框架体系应以地质环境认知为基础,将生态环境充分融入地质环境之中整体考虑,并对各要素对生态环境影响进行梳理;其中,构造、地貌地质环境是"生态容器",岩石、土壤及水文地质环境是"生态载体",灾害地质环境是引起"生态损害"的重要因素,人类活动环境则为造成"生态扰动"的外在驱动;三是秦岭林体-土体-岩体-山体-水体五体关系复杂,内生互馈作用密切,认识"山水林田湖草生命共同体"同存-同演-同损-同荣规律的科学内涵,应立足于探究林体-土体-岩体-山体-水体的互馈与协同演进机制;四是秦岭地面生态损害、表层水土灾害、浅深层地质灾害呈现互馈耦合、共存递进演化特征,需重点把握"生态损害→地质灾害的递进关系及内在机制"这一关键问题;五是开展秦岭人类环境-地质环境-生态环境动态平衡调控机制研究,应以探索生态安全与人地协调的关系为核心,分析生态系统破坏和地质灾害与地质-地貌-气候-人类活动的时序演变关系,在此基础上探索生态地质环境系统的动态平衡机制,进而提出基于人地协调的生态安全防控策略。

    • 基于地面观测的陆地生态系统碳储量多源数据整合方法

      2023, 43(11):4359-4368. DOI: 10.5846/stxb202107211970

      摘要 (346) HTML (254) PDF 4.85 M (635) 评论 (0) 收藏

      摘要:陆地生态系统有机碳储量通常指一定面积的植被、土壤和凋落物的有机碳存储量总和。准确评估陆地生态系统碳储量现状和变化,对于揭示全球变化对陆地生态系统碳库的影响、指导政府决策者制定气候应对策略和评估现有措施的有效性等具有重要意义。地面观测数据是生态系统碳储量及其变化评估的重要数据源之一,但目前除少数生态站开展了长期地面数据观测外,绝大多数地面观测数据呈现出多源化、相互不匹配、时间不连续等特点;因此,迫切需要发展科学、规范化的多源数据整合方法,将这些多源、分散的地面观测数据整编形成长期系统的地面动态观测数据集,提高数据资源价值。从陆地生态系统碳储量组分及其基本算法着手,系统梳理了植被和土壤碳储量估算中植被不同器官生物量和碳含量、土壤碳含量、土壤容重等关键参数的观测现状,并详细介绍了这些关键参数的科学推导方法。此外,也进一步讨论了多源地面观测碳储量数据整合的方法,并展望了该方法体系未来的发展方向,期待能为后续相关研究提供可借鉴的规范性方法。

    • 粪种子库的理论基础、影响因素和生态意义

      2023, 43(11):4369-4389. DOI: 10.5846/stxb202202140356

      摘要 (206) HTML (363) PDF 1.54 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:成熟种子被动物采食和排泄后,沉积在粪便中的有活力的种子称为粪种子库。种子经动物消化道携带而实现传播的过程称为消化道传播,粪种子库是种子消化道传播的必经阶段和关键节点。粪种子库和种子消化道传播一直以来都是生态学家关注的热点。介绍了粪种子库的形成原因和理论基础,指出粪种子库是动-植物互作的结果;讨论了影响粪种子库结构和组成的因素,包括种子形态、动物种类和外界环境对粪种子库生态功能的调控作用;阐述了粪种子库的生态意义,主要表现为种子远距离传播、粪便物质返还以及促进植物群落更新和发展;最后指出将来关于粪种子库的研究需要重点关注的几个方面问题,以期为合理、全面认识粪种子库提供理论参考,并为深刻理解动-植物互作机制提供科学依据。

    • 土壤解磷微生物促进植物磷素吸收策略研究进展

      2023, 43(11):4390-4399. DOI: 10.5846/stxb202111193253

      摘要 (345) HTML (351) PDF 11.85 M (678) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着全球磷肥需求增加和磷矿资源储量短缺矛盾逐渐加重,土壤解磷微生物在促进磷循环方面的重要性日益突显,因此有必要对其种类和促进植物磷素吸收策略进行全面梳理总结。荟萃分析了土壤解磷微生物种类并构建了系统进化树,重点论述了土壤解磷微生物促进植物磷素吸收主要策略。土壤解磷微生物主要通过矿化和溶解作用直接活化难溶性磷,但其也能与植物根系互作间接活化磷素。其间接途径主要包括解磷微生物与根系分泌物和丛枝菌根真菌互作,它们通过碳磷交换间接活化磷素;其次包括一些解磷微生物可以通过固氮作用使植物生长受到磷的限制,从而调节植物磷酸盐转运系统间接活化土壤磷;解磷微生物也能通过分泌植物激素和生物防治剂促进植物根系生长间接促进植物磷素吸收。解磷微生物还能通过磷素固定减少磷流失,也可以通过加速自身磷素周转促进植物磷素吸收。对完善和发展解磷微生物主导的土壤磷循环和植物磷素吸收利用理论体系具有重要意义。

    • 榕-传粉小蜂化学通讯机制研究进展

      2023, 43(11):4400-4410. DOI: 10.5846/stxb202111073120

      摘要 (190) HTML (239) PDF 2.03 M (584) 评论 (0) 收藏

      摘要:榕属植物与其传粉小蜂组成了高度专一的专性共生关系(榕-蜂共生系统),如此高度紧密的互作关系被认为是驱动两者多样化的关键因素。榕-蜂共生系统主要依靠化学通讯完成相互识别,但目前仍不清楚化学通讯是如何维系现有共生关系并促进物种形成的。结合已有研究,系统梳理了榕-蜂共生系统化学通讯的基础与两者特异性识别的机制,阐述化学通讯在物种和种群层次对维持这一专性传粉关系的重要贡献,进而探讨化学通讯如何在协同成种和宿主转移成种两种模式中介导物种形成。最后,结合生理与多组学等技术展望榕-蜂共生系统的未来研究方向,为深入解析植物与昆虫协同进化的机制以及全球变化下物种的潜在响应模式提供重要参考。

    • 植食性昆虫寄主植物嗅觉搜寻述介

      2023, 43(11):4411-4422. DOI: 10.5846/stxb202202100334

      摘要 (208) HTML (304) PDF 1.07 M (694) 评论 (0) 收藏

      摘要:植食性昆虫与寄主植物关系的本质是化学。植食性昆虫搜寻寄主的嗅觉媒介是植物气味即化学信息物质。在介绍植物气味构成及其扩散模型基础上,阐述了植物气味在地上植食性昆虫成虫、幼虫和地下植食性昆虫搜寻寄主过程中的嗅觉导向作用,并指出了今后相关研究需要注意的问题。从植物与环境因子的关系来看,植物气味包括构成性气味和诱发性气味两类,这两类气味的概念既相联系而又不同。构成性气味组分及构成因植物分类地位等而不同。诱发性气味组分因植食性昆虫取食、植物病原微生物、机械致伤等因子的胁迫而变化,这种变化性状随植物属和/或种、植株生长发育阶段、胁迫因子性质及其作用方式而不同。无论是哪种植物气味,其释放均具有节律性。气味扩散过程比较复杂,扩散状态可用数学模型表征。对于地上植食性昆虫成虫,植物气味对其寄主搜寻行为具有导向特异性,重点分析了这种特异性形成的两个假说;鳞翅目昆虫幼虫,能够利用植物化学信息物质趋向寄主植物或回避非寄主植物;地下植食性昆虫搜寻寄主,既与寄主植物地下组织释放或分泌的次级代谢物有关,又与一些初级代谢物有关。初级代谢物中的CO2,起着"搜寻触发器"作用。有助于增强人们对昆虫与植物化学联系的理解,同时也为利用植物气味调控植食性昆虫寄主选择行为提供了参考资料。

    • 环境DNA技术在贻贝入侵监测中的应用挑战

      2023, 43(11):4423-4433. DOI: 10.5846/stxb202111163208

      摘要 (207) HTML (262) PDF 8.54 M (632) 评论 (0) 收藏

      摘要:沼蛤(Limnoperna fortunei)和斑马贻贝(Dreissena polymorpha)是淡水系统中常见的入侵贻贝物种,对其种群规模的持续监测是入侵贻贝防治管控中的关键环节。随着分子生物学技术的发展,入侵物种监测中逐渐尝试利用环境DNA (eDNA)技术实现快速、灵敏检测。然而,在入侵物种引入-定植-扩散过程的监测中,eDNA技术的灵敏度及定量效果受到诸多因素的影响,给实际应用带来挑战。系统梳理了国内外学者利用eDNA技术监测沼蛤、斑马贻贝等入侵物种的研究进展;分析了eDNA技术的采样方案、引物设计、定量分析、质量保证、原位便携仪器设计等影响监测效率与准确率的关键环节;进一步探讨了eDNA技术在贻贝入侵监测中的优势和局限性,以及未来的改进方向。

    • 野生动物肇事:研究热点、难点与争论焦点

      2023, 43(11):4434-4444. DOI: 10.5846/stxb202111013061

      摘要 (195) HTML (187) PDF 2.80 M (603) 评论 (0) 收藏

      摘要:文章系统地回顾了野生动物肇事研究进展,对时空规律、肇事损害与评估以及防范策略等热点与难点进行全面梳理;同时指出当前争论的焦点,即如何协同社区发展与野生动物保护、当地原住民或动物哪方应当搬迁、如何开展动物肇事补偿、是否采用生物或基因控制等。在此基础上,展望了未来的研究趋势,强调突破人类地理学的研究范式、引入多学科研究视角、兼顾利益攸关者的不同需求以及关注自然保护地等,希望能够为后续相关研究提供一些有益借鉴。

    • 城市绿色基础设施降温作用及其影响因素研究进展

      2023, 43(11):4445-4460. DOI: 10.5846/stxb202201190187

      摘要 (295) HTML (474) PDF 1.44 M (759) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市绿色基础设施(UGI)作为一种多尺度、多类型和多功能的绿色网络,对缓解城市升温和提升城市气候韧性具有重要作用。尽管如此,当前仍缺乏关于UGI降温作用研究方法、降温机制、尺度效应和影响因素等方面的系统性综述。为此,从尺度、方法、降温机制、影响因素等多个方面详尽回顾了UGI降温作用研究进展,并讨论了其局限性、挑战和未来研究方向。研究发现:(1) UGI降温作用的研究尺度可归纳为站点、建筑、街道、绿地、街区和城市6类,其中站点、绿地和街区等微尺度和局部尺度研究较多,而城市尺度关注则较少。(2)研究方法可分为温度数据获取、降温作用测度和影响因素分析三部分。其中,温度数据获取主要采用实地观测、遥感观测和模型模拟三类方法;降温作用测度可分为基于空间参考、基于时间或情景参考和基于统计关系三类;影响因素分析多采用相关分析与多重线性回归等传统统计方法,此外,可探究非线性影响的机器学习方法也逐渐得到应用。(3) UGI降温作用主要依赖于遮荫、蒸散发与冷空气团平流三类机制;UGI植被物种构成与形态、UGI空间配置和外部环境是影响降温作用的三类主要因素;不同尺度降温作用的主控影响因素存在差异,随着尺度扩大UGI空间配置因素的重要性逐渐增加。最后,研究从时空尺度、降温机制、综合影响因素、生态系统服务视角等方面讨论了当前研究的局限和未来挑战,并强调了新型数据获取技术、组合降温策略以及城市尺度UGI系统降温作用等未来研究方向。

    • >研究论文
    • 珠三角城市群区域生态系统服务供需均衡关系

      2023, 43(11):4461-4472. DOI: 10.5846/stxb202112203611

      摘要 (293) HTML (250) PDF 24.39 M (565) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统服务供需均衡关系分析为生态系统管理提供了详实的科学基础信息。基于土地利用、气象和社会经济等多源数据,采用遥感反演、水量平衡方程、修正的通用土壤流失方程和植被净生产力模型(CASA)等方法,分别评估了1990-2015年珠三角城市群粮食供给、产水服务、固碳释氧和土壤保持服务;采用相关社会经济指标核算了生态系统服务的需求量;进而揭示了栅格、县域和市域多尺度的生态系统服务供需均衡关系及其时空演变特征。研究发现:(1)除粮食供给外,产水服务、固碳释氧和土壤保持服务呈波动性增加的趋势,增幅分别为52.2%、21.8%和73.4%;在空间上表现为中部平原地区服务水平低,低山丘陵地带高的分布特征。(2)除土壤保持服务外,粮食供给、产水服务和固碳释氧服务需求量不断增加,增幅分别为10.1%、17.5%和769.4%;中部平原地区生态系统服务需求量大,低山丘陵地带小。(3)除土壤保持和产水服务外,粮食供给、固碳释氧及综合服务供需指数不断下降,其中,2015年粮食供给和固碳释氧供需指数分别为-0.47和-0.71。研究结果可为决策者了解区域的生态系统服务供需均衡匹配状况提供科学基础信息,直接服务并指导区域生态系统管理和规划,促进区域生态-社会-经济复合系统的可持续发展。

    • 基于FLUS-InVEST模型的京津冀多情景土地利用变化模拟及其对生态系统服务功能的影响

      2023, 43(11):4473-4487. DOI: 10.5846/stxb202201280269

      摘要 (692) HTML (337) PDF 22.84 M (670) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究未来不同情景下土地利用变化对区域生态系统服务的影响,可以为城市可持续发展的规划和决策提供有效支持。以京津冀城市群为研究区域,首先利用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2045年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用空间分布格局,并结合InVEST模型模拟研究区不同情景下的生境质量、产水量、碳储量、土壤保持量和水质净化服务,在此基础上运用层次分析法构建综合生态系统服务指数(CES),从空间上反映多种生态系统服务的供给总量,研究不同情景下土地利用变化对生态系统服务功能的影响。研究结果表明:①FLUS模型的模拟精度较高,适用于研究区的土地利用模拟。②在生态保护情景下,除产水量相比2015年下降2.47%外,其他几种生态系统服务均有最大幅度的上升,且这4种生态系统服务在西北山区都出现增加的现象;自然发展情景下,城镇用地和农村居民点的扩张引发了大量的碳储量和生境质量损失;耕地保护情景下,水质净化能力出现最大程度的下降。③自然发展情景下京津冀区域CES的损失最大。CES下降幅度最大的区域主要发生在林地被城镇用地侵占,其次是林地被农村居民点侵占的地区,导致生境质量、碳储量和水质净化能力同时下降;在生态保护情景下,林地的增加促进了多种生态系统服务功能同时提升,京津冀区域的CES大幅提高,表明生态保护情景是最有利于可持续发展的土地利用方案。但同时需注意大量造林可能带来的水资源短缺,要因地制宜保护生态环境。研究结果可以为京津冀城市群可持续发展政策的制定提供参考依据,为研究未来不同政策情景下土地利用变化对生态系统服务的影响提供新思路。

    • 主体功能区视角下国土空间格局演变及生态环境效应——以浙江省为例

      2023, 43(11):4488-4501. DOI: 10.5846/stxb202202240428

      摘要 (203) HTML (236) PDF 19.92 M (489) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于主体功能区视角分析国土空间格局演变特征及其生态环境效应可以有效评估规划对国土开发保护的指导作用,为构建合理有序的国土空间格局和保护生态环境提供有益参考。以快速城镇化地区浙江省为例,运用多期土地利用数据,对浙江省主体功能区规划颁布前后两个时期(2000-2010年和2010-2020年)国土空间格局演变进行比较研究,并运用生态环境质量指数和生态贡献率对不同时期生态环境效应进行定量分析。结果表明:(1)与2000-2010年相比,2010-2020年浙江省国土空间转换动态度下降,其空间集聚性减弱,重点开发区的高值集聚(H-H)区域占比由22.3%增加至39.3%。(2)2000-2010年浙江省不同国土空间变化量的增减关系呈现显著的空间负相关性,2010-2020年其空间负相关性减弱,局部空间自相关区域在各主体功能区具有显著空间差异。(3)与2000-2010年相比,2010-2020年浙江省生态环境质量下降速度放缓,生态环境提升区域面积增加,生态环境恶化区域的分布由生态经济区和优化开发区转移至重点开发区。(4)相比于2000-2010年,2010-2020年各主体功能区内农业生产空间与森林生态空间的转换导致生态环境质量改善/恶化的贡献率提升,优化开发区和重点开发区的农业生产向城镇和农村生活空间转换导致生态环境恶化的贡献率下降。

    • 大凉螈保护空缺分析与四川栗子坪国家级自然保护区保护成效评估

      2023, 43(11):4502-4514. DOI: 10.5846/stxb202201050031

      摘要 (200) HTML (154) PDF 6.59 M (582) 评论 (0) 收藏

      摘要:栖息地丧失和退化严重威胁全球两栖类动物的生存与繁衍,栖息地保护在两栖动物保育中具有高的优先性。大凉螈(Liangshantriton taliangensis)是国内外广泛关注的横断山区特有珍稀有尾类物种。结合大凉螈33个分布位点和9个环境变量数据,本文运用最大熵(MaxEnt)模型预测了大凉螈当前潜在适宜分布区,再根据现有自然保护地(5个国家级和9个省级)分布进行了保护空缺分析,同时,借助比例体重指数法(SMI)衡量了7个种群共218个个体的身体状况,比较了保护区内外种群间的差异,利用归一化植被指数(NDVI)识别了保护区内植被变化,据此对四川栗子坪国家级自然保护区的保护成效进行了评估。结果表明,(1)影响大凉螈分布的最主要环境变量为NDVI (贡献值34.33%)、最干月份降水量(贡献值26.81%)和海拔(贡献值20.92%);(2)大凉螈适宜生境主要集中在小相岭和凉山山系,占研究区域总面积的15.38%,现有自然保护地覆盖了大凉螈23.62%的适宜生境,仍有3760.91km2的保护空缺;(3)栗子坪保护区内雄性个体肥满度指数显著大于保护区外个体(t-test,P=0.006),雌性个体肥满度指数无显著差异(t-test,P=0.214),保护区内近6年NDVI值显著高于保护区建立前(Mann-Whitney U test,P<0.0001),均提示总体保护成效优。结合研究结果,提出了确立大凉螈为重要保护目标物种、扩大现有保护区、建立保护小区或拯救中心、建设生态廊道等保护地建设的物种恢复措施,以提升对大凉螈的保护能力。

    • 2003-2020年青藏高原冻融侵蚀时空变化特征

      2023, 43(11):4515-4526. DOI: 10.5846/stxb202201220211

      摘要 (170) HTML (245) PDF 21.31 M (572) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球气候变暖导致青藏高原永久冻土逐渐退化,并增加了季节性冻土的面积,但对冻融侵蚀时空变化还缺乏系统的认识。通过权重法对年冻融日循环天数、日冻融相变水量、植被覆盖度、年均降雨量、坡度和坡向6个冻融侵蚀因子进行赋权,分析青藏高原2003-2020年不同强度的冻融侵蚀时空变化和主导驱动因素。结果表明:(1)2003-2020年青藏高原平均冻融侵蚀面积为(161.37±0.42)×104 km2,占青藏高原面积的64.55%,中度及以上侵蚀占冻融侵蚀面积的63.0%,强烈、极强烈和剧烈侵蚀主要分布在雅鲁藏布江流域、昆仑山-祁连山、帕米尔高原地区;(2)2003-2020年青藏高原冻融侵蚀表现为加剧趋势,加剧的区域达到29.79×104 km2,占青藏高原面积的11.6%;2003-2010年中度及以上平均侵蚀面积为(95.71±3.33)×104 km2,2013-2020年为(107.60±3.20)×104 km2,其面积增加了11.89×104 km2,增强的区域主要分布在可可西里山、冈底斯山、藏北高原及三江源地区。(3)日均冻融相变水量变化对侵蚀强度变化的平均贡献率最大,为49.59%,贡献高值区主要位于藏北高原的多年冻土区;年冻融日循环时间变化对侵蚀强度的平均贡献次之,为40.55%。在冻融侵蚀减弱的区域,植被盖度的平均贡献达37.69%。植被覆盖上升减轻了冻融侵蚀,气候变暖加速了冻融侵蚀,但是植被对冻融侵蚀的减轻作用不足以抵消气候变暖背景下相变水量对冻融侵蚀的增强作用。另外,在侵蚀等级增强的区域,最低温的增幅大于最高温的增幅。研究提升了气候、植被变化背景下对青藏高原冻融侵蚀强度时空变化及其驱动机制的认识,为青藏高原冻融侵蚀治理提供了理论依据。

    • 长株潭城市群城镇化水平与生态质量的冲突与交互作用

      2023, 43(11):4527-4538. DOI: 10.5846/stxb202202260448

      摘要 (150) HTML (176) PDF 9.85 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:城镇化的快速发展给生态质量提升带来挑战,如何解决城镇化发展与生态质量提升之间的冲突是实现区域可持续发展的关键。通过构建城镇化与生态质量评价指标体系,运用耦合协调度模型(CCDM)和时空地理加权回归模型(GTWR)揭示2000-2020年长株潭城市群城镇化与生态质量的冲突程度,并对其交互作用的时空异质性进行测度。结果表明:(1)研究期间,长株潭城市群城镇化水平呈上升趋势,表现出中心地区高于四周的特征;生态质量呈现先降低后上升的趋势,并表现出四周高中心低的特征。(2)长株潭城市群城镇化水平与生态质量之间的冲突程度逐渐降低,经历了从城市化滞后到生态质量滞后的转变,并在空间上表现出由中部高四周低向北高南低过渡的特征。(3)城镇化水平与生态质量之间的交互作用表现出明显的阶段性特征,城镇化水平与生态质量的负向作用主要分布在中部发达地区,而正向作用主要分布在经济欠发达的四周区域。其中,人口和空间城镇化导致生态不断恶化,而生态功能的减弱以及结构的破碎化制约了城镇化的发展。

    • 基于改进生态绿当量的城市绿色空间要素配置优化——以北京市中心城区为例

      2023, 43(11):4539-4548. DOI: 10.5846/stxb202110232992

      摘要 (157) HTML (160) PDF 6.18 M (600) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态文明背景下的新型城镇化建设着重强调生态、高效的内涵式发展来实现经济-社会-生态效益的综合增长。以北京市中心城区为研究对象,基于改进生态绿当量进行现状绿色空间的量化评价,采用线性规划模型进行生态系统服务最大化目标下的要素结构调整,为各区域提供可行的实施建议。结果表明:(1)研究区内除西城区和石景山区满足生态绿当量要求外,其他区域均不满足。(2)采用线性规划模型进行优化调整后,东城区的生态绿当量满足要求,生态系统服务水平提高了4.23%;朝阳区、丰台区和海淀区生态绿当量分别提高到了0.77、0.73、0.90,生态系统服务水平分别提高了6.79%、10.49%和5.76%。(3)朝阳、海淀、丰台等区域优先完善自然山水要素,加强西部浅山区绿化、增补温榆河、永定河、清河、南沙河等滨河绿色空间,大力推进两道绿化隔离带增量提质建设;东城区着重改善大面积斑块形成生态源地。研究探究了高密度建设的中心城区绿色空间配置的量化方法和优化路径,为北京市中心城区高质量发展提供了科学参考。

    • 城市复杂环境中碳通量日变化规律及其影响因素

      2023, 43(11):4549-4560. DOI: 10.5846/stxb202109092547

      摘要 (291) HTML (256) PDF 6.68 M (803) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市是人类居住和活动最集中地区,其CO2排放量占世界总排放量的71%,城市碳排放规律研究对全球碳减排工作具有重要意义。利用涡动相关技术观测了北京市某街区2015年至2016年的CO2通量,重点研究了不同时间尺度和气象条件下的CO2通量的日变化规律,分析了影响城市CO2通量的社会及自然因素。结果表明,CO2通量日变化特征具有(1)明显的早晚"双峰型"特征,早晚高峰分别出现在早上7:30-9:30和晚上17:30-20:30;(2)周末特征:周末早高峰时间延迟,晚于工作日约1.5h,且峰值低了约10.8%,但晚高峰时间提前,且峰值高于工作日约10.6%;(3)季节特征:冬季CO2通量均值和早高峰值明显高于其他季节,夏季中午具有明显低峰区;(4)风向特征:在不同来风方向上,CO2通量的日变化峰值差异很大;(5)天气特征:阴天双峰特征比晴天明显。研究表明CO2通量日变化主要与交通流量动态变化关系最为密切,其次要受到植被的影响。因此,交通减排和植被增汇对于控制城市碳排放具有重要意义。

    • 大庆市6种绿化树种对SO2、NO2的消减及滞尘效应

      2023, 43(11):4561-4569. DOI: 10.5846/stxb202102060388

      摘要 (164) HTML (205) PDF 1.22 M (462) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市森林在吸收、滞留大气污染物,改善城市生态环境方面具有重要意义。以大庆市6种常见绿化树种为研究对象,采用水洗-滤膜法和熏气试验探究不同树种对总悬浮颗粒物(TSP)、大颗粒物(PM>10)、粗颗粒物(PM3-10)和细颗粒物(PM1-3)的滞留规律以及对大气中SO2、NO2的消减效果。研究结果表明:(1)不同树种的滞尘能力差异显著(P<0.05),对TSP的滞留量从大到小依次为:油松(3.82±0.40) g/m2 > 红瑞木(1.45±0.12) g/m2 > 紫丁香(1.22±0.17) g/m2 > 梣叶槭(1.21±0.13) g/m2 > 大叶杨(0.93±0.17) g/m2 > 旱柳(0.54±0.14) g/m2;(2)树种间对不同颗粒物的滞留量具有显著差异(P<0.05),供试树种对不同粒径颗粒物滞留的质量占比表现为,PM>10(62.33%-83.68%)、PM3-10(10.82%-21.41%)、PM1-3(4.05%-18.30%);(3)红瑞木、紫丁香和梣叶槭的滞尘量与对大气SO2、NO2的吸收量具有显著正相关关系;(4)红瑞木、紫丁香和大叶杨的综合滞尘能力以及大气NO2、SO2的消减能力较强。因此,红瑞木、紫丁香和大叶杨可优先考虑用于城市绿化,在园林植物的规划中当以乔木类的树种为主,配以灌木类和草本类植物,充分利用立体空间,达到滞尘效应的最大化,与此同时还应适当引种或培育适于北方生长的常绿树种,以加强对冬季大气颗粒物的滞留效果。

    • 采砂活动影响下鄱阳湖水陆交错带形态及景观格局变化

      2023, 43(11):4570-4582. DOI: 10.5846/stxb202112223631

      摘要 (180) HTML (176) PDF 18.12 M (461) 评论 (0) 收藏

      摘要:自长江干流限制无序采砂后,大量采砂船涌入鄱阳湖区作业导致水陆交错带形态与景观均发生明显的改变,人类活动深刻影响着鄱阳湖水陆交错带的稳定性。基于Landsat TM/OLI遥感影像数据,定量测算采砂活动对鄱阳湖水陆交错带形态和景观格局产生的影响,结果表明:①草滩与滩涂之间转化最为频繁,水域面积缩小,水陆交错带范围扩大;②东岸线和西岸线呈侵蚀状态,湖心岸线快速收缩;③鄱阳湖水陆交错带形状逐渐变得简单,而入江通道形状复杂化程度提高,其几何形态不规则化;④景观类型层次上,滩涂的破碎度最大,形状最为复杂,农田的破碎度和形状复杂程度最小,集聚性最强,草滩的连通性最好,沙地的景观指数幅度变化最大;⑤鄱阳湖水陆交错带破碎化程度逐渐降低,景观形状越来越复杂,景观多样性减少,整体连通性和集聚性增强;⑥采砂规模与鄱阳湖水陆交错带的形态指数呈负相关,与景观形状指数和入江通道的形态指数呈正相关,其均通过显著检验。

    • 不同水位管理对恢复泥炭地土壤CO2、CH4排放的影响

      2023, 43(11):4583-4593. DOI: 10.5846/stxb202111013067

      摘要 (151) HTML (180) PDF 2.85 M (394) 评论 (0) 收藏

      摘要:泥炭地水文条件影响泥炭地生物地球化学循环,控制和维持着泥炭地生态系统的结构和功能,是泥炭地生态恢复的重要前提。然而,目前关于恢复泥炭地土壤碳排放对不同水位的响应尚不明确。以长白山区天然(NP)、退耕(DP)及实施不同水文管理的恢复泥炭地(低水位(LR)、高水位(HR)与高低交替水位(H-LR))为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对研究区泥炭地进行生长季(6-10月)土壤CO2、CH4排放监测。结果表明:温度和水位变化是研究区泥炭地土壤CO2、CH4排放季节变化的主控因子。H-LR受水位控制的影响,生长季土壤CO2排放速率波动剧烈,其它水位管理恢复区土壤CO2排放速率呈单峰型排放模式,且均与近地表温度呈指数相关(P<0.05)。除HR外,土壤CO2排放速率与水位呈显著负相关(P<0.05)。生长季,研究区HR土壤CH4排放速率呈双峰型,H-LR与NP的土壤CH4排放呈单峰型,与近地表温度呈指数相关(P<0.05),LR水位与CH4排放速率显著正相关(P<0.05)。研究区不同水位管理恢复泥炭地土壤碳排放差异显著,虽然HR的土壤CO2-C累积碳排放量显著低于其它水位恢复区,但其土壤CH4-C累积碳排放量和综合增温潜势显著高于其它水位恢复区(P<0.05)。LR的累积碳排放量显著低于退化泥炭地,且其综合增温潜势最低。因此,建议在泥炭地恢复初期将低水位管理作为短期策略,以更好地恢复泥炭地碳汇功能,减弱其增温潜势。

    • 多尺度滑坡灾害生态风险评价与风险管理——以三峡库区万州-巫山段为例

      2023, 43(11):4594-4603. DOI: 10.5846/stxb202105181296

      摘要 (184) HTML (354) PDF 18.21 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:进行生态风险多尺度综合评价,对环境管理及风险决策具有重要意义。以三峡库区滑坡重点监测县域为例,基于"危险性-脆弱性-潜在损失"三维模型,以随机森林模型评估滑坡危险性,采用景观格局指数表征生态脆弱性,利用生境质量核算潜在生态损失,进行格网、行政、子流域多尺度下的滑坡灾害生态风险评价,提出适合各尺度的风险管理措施,在此基础上选择最适宜尺度并结合研究区实际情况进行验证。结果表明,生态风险等级较高区域集中于长江两岸沿线,三峡库区建设对研究区滑坡生态风险产生较大影响;两两尺度风险分布结果具有一定相似性,而三种尺度共同作用结果又存在一定差异;子流域尺度在保证生态结构完整性的前提下评价结果好于其他两种尺度,更适合三峡库区县域的生态风险评价;研究区东部风险防范类型相对单一,而西部风险防范类型较多,需做到精细化管理。研究增加了多尺度综合评价实例,对今后开展整个三峡库区滑坡生态风险研究奠定一定理论和实践基础。

    • 舍曲林对蚤状溞诱导型反捕食防御代内与代际可塑性的干扰效应

      2023, 43(11):4604-4618. DOI: 10.5846/stxb202201290276

      摘要 (146) HTML (237) PDF 3.12 M (492) 评论 (0) 收藏

      摘要:表型可塑性是指生物(尤其是单一基因型)在适应异质环境时表达出不同表型的能力,并且有遗传基础。环境变化调控表型可塑性既可以发生在个体发育进程中(称为代内表型可塑性),也能够以可遗传表型响应的形式持续多个生物世代(称为代际表型可塑性)。浮游动物枝角类常常受到来自鱼类的捕食风险影响而表现出诱导型防御的表型可塑性。诱导型防御的表达在很大程度上受到代谢稳态控制,因此枝角类的诱导型防御的表达容易受到内稳态代谢干扰物(例如抗抑郁药舍曲林)的影响。考虑到舍曲林在水中生物活性高且难以被降解;同时,枝角类世代周期较短,因此需要评估连续多代舍曲林暴露对枝角类反捕食防御代内以及代际可塑性的影响。结果发现:在代内可塑性方面,连续两代的舍曲林暴露放大了鱼类信息素诱导的蚤状溞体长减小趋势以及相对尾刺长度增长趋势,但是对鱼类信息素作用下的种群适合度参数无明显干扰。在代际可塑性方面,随着连续两代舍曲林的浓度上升,亲代经历鱼类信息素产下的子代继续响应鱼类信息素时,体长减小、相对尾刺长度增大,说明形态防御得到加强;同时种群净繁殖量以及种群内禀增长率下降的趋势被放大,由此可能抑制鱼类捕食风险下蚤状溞的种群丰度。上述结果表明,尽管长期舍曲林污染对浮游动物没有直接的致死效应,但可能会干扰浮游动物响应鱼类的捕食风险与种群维持策略,并且削弱诱导型反捕食防御在维持种间互作的结构与功能稳定中的作用。

    • 太浦河大型底栖动物群落组成及时空分布特征

      2023, 43(11):4619-4631. DOI: 10.5846/stxb202202060299

      摘要 (164) HTML (300) PDF 3.56 M (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:太浦河连接东太湖和黄浦江,是东太湖向下游行洪的主河道,也是黄浦江上游重要的引水水源。分别于2017年10月、12月和2018年3月、6月在太浦河沿程设置的5个站点开展了大型底栖动物季节频次的取样调研,分析了太浦河大型底栖动物群落的结构特征及其主要影响因子。调查期间共采集到大型底栖动物25种,隶属于3门6纲14科,其中以河蚬(Corbicula fluminea)为代表的双壳类和以铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)为代表的腹足类处优势地位。太浦河大型底栖动物群落的密度、生物量及多样性特征在不同站点间均存在显著差异(P<0.05);而在不同季节间均不存在显著差异(P>0.05)。聚类排序分析表明,太浦河大型底栖动物群落在空间上的差异较季节间的变化更为明显。太浦河大型底栖动物群落的物种组成特征与太浦河、东太湖的水文连通格局密切相关;而沿程不同程度人为干扰下的水体营养水平以及底质类型与生境异质性等生境条件对太浦河大型底栖动物群落的分布特征具有重要影响,其综合作用机理有待进一步研究。

    • 城市遗存山体植被群落特征对不同人为干扰方式及强度的响应

      2023, 43(11):4632-4650. DOI: 10.5846/stxb202202200405

      摘要 (150) HTML (200) PDF 15.92 M (484) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速城市化发展对城市内植被和生物多样性产生了显著的影响,研究植物群落特征对人为干扰的响应规律可为城市残余生境生态恢复、生物多样性保护及植被的合理开发利用提供科学依据。以典型的喀斯特多山城市贵阳市为研究区域,城市遗存山体为研究对象,基于遥感解译与群落生态学调查和分析等方法,探讨了不同人为干扰方式及强度对城市遗存山体植被特征、群落物种组成和多样性的影响。结果表明:(1)中度人为干扰强度下城市遗存山体植被覆盖度(FVC)和植被净初级生产力(NPP)数值最高;复垦干扰下FVC和NPP值相一致且为最高,中小型公园化利用山体FVC和NPP值完全不一致且NPP最低。(2)不同人为干扰强度和方式下城市遗存山体间的平均物种数和生活型构成均存在显著性差异。整体上城市遗存山体的平均物种数在不同干扰强度下表现为轻度人为干扰 > 中度人为干扰 > 重度人为干扰;不同干扰方式下的平均物种数呈现为人为踩踏 > 构筑物 > 工程建设 > 公园化利用 > 复垦 > 工程开挖的趋势;重度干扰下城市遗存山体的落叶乔木、灌木占比最高,中度干扰下常绿灌木和多年生草本为主。(3)不同干扰强度下城市遗存山体植物群落垂直结构各层次物种多样性指数均偏低且存在显著性差异,乔木层、灌木层Shannon-Wiener (H')、Simpson (D)、Margelf (R)指数在中度干扰强度最大,而在草本层均最小;均匀度Pielou (Jh)指数在乔木层和草本层中表现为轻度人为干扰 > 中度人为干扰 > 重度人为干扰,而在灌木层完全相反。(4)乔木层4种多样性指数在不同干扰方式下的差异较大;灌木层和草本层的多样性指数在人为踩踏和构筑物建设干扰方式下显著高于其它干扰方式,工程开挖为主的干扰方式下灌木层和草本层多样性各指数均偏低且存在显著性差异。总体而言,轻中度人为干扰对城市遗存山体植物群落物种组成和多样性的影响不突出,且中度干扰对植物群落物种多样性具有一定的促进作用,但重度干扰对城市遗存山体植物群落特征存在明显的负面影响。

    • 基于提高森林覆盖率目标的跨区县横向生态补偿与供需对接——以重庆市为例

      2023, 43(11):4651-4663. DOI: 10.5846/stxb202201260252

      摘要 (160) HTML (177) PDF 12.52 M (399) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立以提高森林覆盖率为目标的横向生态补偿,使保护发展生态的地区利益得到保障,绿化空间有限的地区在发展经济的同时也尽到绿化责任,从而推动各地间生态保护与经济发展的良性互动。以重庆市为例,考虑不同类型森林资源的数量、质量、造林管护成本差异,确定森林生态补偿指标价,同时建立灰色预测GM (1,1)模型,对标十四五规划,分析38个区县2025年森林覆盖率预期目标达成率,探索在全市森林覆盖率达到供需平衡下跨区县横向生态补偿供需对接关系。结果表明:(1)兼顾森林资源数量、质量和成本下38个区县单位面积森林补偿指标价介于5.69-7.32万元/hm2,平均为6.72万元/hm2,较目前基于成本的统一指导价3.75万元/hm2,高出0.79倍。(2)近10a森林覆盖率除大渡口区、江北区、九龙坡区、南岸区、长寿区、永川区、潼南区和忠县8个区县出现负增长外,其余30个区县呈正增长,预测到2025年达标的区县数量占全市总数的45%,其中达成率最高的是沙坪坝区(117.37%),最低是江北区(41.49%)。(3)依据各区县供需级别、对口帮扶结对关系、区位关系和政府购买意愿四个方面对接了14对补偿主体与客体,需购买森林面积介于0.13×104-3.82×104hm2,生态补偿总金额介于0.91×104-25.20×104万元,平均金额为8.72×104万元。结合不同类型森林数量结构、质量和造林管护成本等多方面构建的生态补偿标准,有利于提升森林质量、增强森林生态功能,可为重庆市各区县多途径达成横向生态补偿提供参考和实践借鉴。

    • 玛纳斯河流域NPP时空变化及其生物多样性维护功能重要性评价

      2023, 43(11):4664-4673. DOI: 10.5846/stxb202201190178

      摘要 (185) HTML (289) PDF 5.01 M (515) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于植被净初级生产力(NPP)法开展干旱区流域生物多样性维护功能重要性评价可为区域生态安全建设提供科学依据。基于玛纳斯河流域MODIS13Q1数据和环境数据,利用卡内基-艾姆斯-斯坦福方法模型(CASA)估算2001-2020年流域植被NPP,结合地形因子构建流域生物多样性维护功能重要性评价模型,利用地理探测器分析气候、地形、土壤类型等因子对流域NPP的空间异质性影响。研究结果表明:(1)近20年,流域植被NPP均值呈上升趋势,高值集中于山地区低山丘陵带和绿洲区中部,低值区分布于荒漠生态区;(2)从流域不同土地利用类型的NPP均值看,耕地>林地>草地>建设用地>未利用地>水域;(3)流域生物多样性维护功能的一般重要区、中等重要区、重要区和极重要区的数值范围为:0-0.12、0.12-0.22、0.22-0.47和0.47-0.84,分别占流域总面积的20.17%、20.14%、19.91%和19.85%,山地区低山丘陵带和绿洲区中部是流域生物多样性维护功能的极重要区;(4)年平均降水、土壤类型是流域NPP空间分异解释力最强的因子;各因子的影响呈非线性增强及双因子增强作用,年平均降水与海拔的交互作用最强(q=0.44),与年平均太阳总辐射(q=0.42)的交互作用次之。

    • 北部湾茅尾海无瓣海桑红树林地上生物量反演——基于XGBoost机器学习算法

      2023, 43(11):4674-4688. DOI: 10.5846/stxb202201140141

      摘要 (197) HTML (223) PDF 4.73 M (859) 评论 (0) 收藏

      摘要:无瓣海桑是广西从自治区外引进的外来红树林树种,采用定量化算法精确估算无瓣海桑地上生物量对红树林生态修复以及海洋蓝碳监测提供经验和方法。论文以广西茅尾海自然保护区无瓣海桑红树林为研究对象,以野外实测无瓣海桑红树林地上生物量数据和Sentinel-1/2卫星提取的后向散射数据、波段数据、植被指数数据和纹理指数数据为数据源,通过分析各遥感因子与实测红树林地上生物量之间的重要性关系,采用极端梯度提升(XGBoost)机器学习算法对比了不同的变量组合对模型精度的影响,最后基于优选的变量组合反演了无瓣海桑红树林的地上生物量。结果表明:(1)研究区无瓣海桑红树林实测树高范围为1.55-13.58m,平均值为8.37m,胸径范围为0.7-41cm,平均值为15.62cm;(2)通过XGBoost算法优选的21个特征变量组合模型拟合效果较好,其模型在测试阶段R2=0.7237,RMSE=21.70Mg/hm2。XGBoost算法反演研究区无瓣海桑地上生物量介于19.14-138.46Mg/hm2之间,平均值为51.92Mg/hm2;(3) Sentinel-1数据衍生的交叉极化(VH)后向散射系数对无瓣海桑红树林地上生物量的贡献最大;(4)无瓣海桑地上生物量高值区主要分布在北部、西北和西南部等偏西地区,低值区主要分布在东部和东南部等偏东地区,其反演结果与实际调查结果保持一致。总之,XGBoost机器学习算法在无瓣海桑红树林地上生物量反演中表现出较好的应用能力。

    • 戴云山黄山松群落生态(火用)空间异质性

      2023, 43(11):4689-4699. DOI: 10.5846/stxb202107262026

      摘要 (123) HTML (158) PDF 6.34 M (438) 评论 (0) 收藏

      摘要:热力学指标生态(火用)作为传统群落结构指数的补充,通过衡量物种包含的遗传信息量化群落生物热力学空间结构,评估其群落稳定性和健康程度。基于生态(火用)理论研究了戴云山黄山松(Pinus taiwanensis)群落乔木层、灌木层生态(火用)和结构(火用)的空间异质性及分布规律。主要结果如下:(1)乔木层和灌木层分别是群落生态(火用)和结构(火用)的主要贡献者。(2)黄山松种群在群落中具有更高的竞争能力和生存概率,群落生态(火用)贡献率为98.39%,对维持群落结构稳定性具有关键作用。(3)乔灌层的生态(火用)和结构(火用)在研究尺度上均具有强烈空间自相关,其空间异质性主要由结构性因素引起,所占比例大于75%。(4)乔灌层的生态(火用)和结构(火用)均呈明显条带状及斑块状分布,有多个明显高值区,等值线较弯曲且密集,空间异质性程度较高。研究确定了戴云山黄山松种群的热力学地位,黄山松在维系戴云山群落结构稳定和群落健康中发挥着重要作用,结果可为黄山松群落演替动态和可持续管理提供科学依据。

    • 水淹干扰下水库水滨带植物群落谱系结构与物种多样性格局

      2023, 43(11):4700-4711. DOI: 10.5846/stxb202108022095

      摘要 (155) HTML (225) PDF 4.00 M (419) 评论 (0) 收藏

      摘要:群落谱系结构将物种系统发育信息整合到群落中,给生物多样性研究提供了全新视角。为探讨水淹干扰下水库水滨带植物群落物种多样性维持机制,以丹江口水库水滨带为研究区域,以南水北调中线一期工程运行前的原有水滨带植被为研究对象,分析不同水淹干扰强度下群落谱系结构和物种多样性及其与环境因素的关系。结果表明:(1)随着水淹干扰强度增加,群落物种丰富度、物种多样性和谱系多样性显著降低。谱系结构指数虽无显著差异,但随着水淹干扰强度增加呈现由发散到聚集的变化趋势。表明水滨带植物群落物种多样性维持机制是生境过滤和生态位分化共同驱动的结果,并且随着水淹干扰强度增加呈现生境过滤作用增加、物种间竞争排斥作用减弱的生态过程影响规律。(2)坡度、土壤质地、速效氮和全氮含量对整个水滨带植物群落物种丰富度、物种多样性和谱系多样性影响显著。此外,土层厚度和速效磷对物种丰富度和土层厚度对谱系多样性也影响显著。而仅有速效氮含量对谱系结构指数影响显著;轻度水淹干扰下坡向、速效磷含量与多样性指数显著相关;中度水淹干扰下坡度、土层厚度、土壤质地、土壤总氮含量与多样性指数显著相关,土壤pH、全氮和全磷含量与谱系结构指数显著相关;重度水淹干扰下土壤质地、土壤全氮和速效氮含量与多样性指数显著相关。结果表明不同水淹干扰强度下的水滨带环境异质性导致了植物群落物种多样性维持机制的差异。研究结果可为水库水滨带生物多样性保护提供理论依据。

    • 土壤磷含量与有效性对N2O排放量的影响元分析

      2023, 43(11):4712-4721. DOI: 10.5846/stxb202104120941

      摘要 (143) HTML (183) PDF 1.44 M (458) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤氧化亚氮(N2O)主要产生于土壤微生物参与的氮循环过程,其排放量受磷含量及有效性影响。添加磷肥有助于缓解陆地生态系统磷限制,提升土壤有效磷含量,进一步影响土壤微生物对氮的利用,同时控制N2O排放。然而不同独立实验中N2O对外源磷添加的响应差异较大。研究从发表的中、英文文献中收集了54份关于施用磷肥与N2O排放量的观测结果,采用元分析方法确定添加外源磷后N2O排放量的响应差异及潜在影响因素。结果表明:(1)外源磷添加对土壤N2O排放量影响不显著;但在磷肥施用量> 50 kg P/hm2的室外实验中土壤N2O排放量显著降低了32.5%;施用NaH2PO4的室内实验中N2O排放量显著降低了18.4%。(2)土壤N2O对外源磷添加响应的高变异性是磷肥施用量和土壤含水量、土壤pH、土地利用类型、磷肥种类、纬度和实验时间多种影响因素共同作用的结果。(3)室外和室内实验回归分析中总磷、有效磷回归系数分别为-1.433(P<0.001)、-0.043(P<0.001),随磷含量增加N2O排放量具有降低趋势。研究结果表明识别土壤磷与N2O的作用关系有助于为理解元素生物地球化学循环和缓解全球气候变暖提供新的认识。

    • 荒漠草原4种典型植物枯落物分解过程中土壤呼吸对短期氮、水变化的响应

      2023, 43(11):4722-4733. DOI: 10.5846/stxb202107262012

      摘要 (173) HTML (175) PDF 9.90 M (605) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,对研究干旱半干旱区荒漠草原碳平衡具有重要意义。选取荒漠草原4种典型植物枯落物进行裂区实验,设置氮、水添加实验处理,探讨不同的枯落物地表,短期氮、水处理对荒漠草原土壤呼吸的影响。结果表明,土壤呼吸日动态呈单峰曲线,最大值出现在10:00-12:00。相同处理间不同枯落物地表和相同枯落物地表不同处理间土壤呼吸在白天和夜间均有差异(P<0.05)。枯落物对土壤呼吸贡献表明,短期不做任何处理的枯落物对土壤呼吸的贡献最大,贡献率高达68%-89%。多因素方差分析显示,氮及氮和水交互作用对土壤呼吸的影响显著。呼吸在降水处理间存在显著差异(P<0.05),表现为减雨(P3)>增雨(P2)>正常(P1);呼吸在氮素处理间存在极显著差异(P<0.001),表现为添氮(N1)>不添氮(N0)。土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度拟合发现,短期的氮、水处理下土壤温度与土壤呼吸显著相关(P<0.05),可解释呼吸变化的50.3%-69.9%;土壤湿度对呼吸影响不显著(P>0.05),温度、湿度的交互作用对土壤呼吸的影响显著(P<0.05),可解释呼吸变化的49.6%-72.8%。综上,短期的氮、水处理下,处理间土壤呼吸存在差异,表现为减雨>增雨>正常,添氮>不添氮,另外土壤温度是影响土壤呼吸的主导因子,研究可为荒漠草原土壤呼吸变化规律及呼吸对氮素和水分响应提供依据。

    • 干热河谷区泥石流滩地不同景观类型土壤与微生物量C、N、P生态化学计量特征

      2023, 43(11):4734-4746. DOI: 10.5846/stxb202110112858

      摘要 (229) HTML (220) PDF 3.83 M (500) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态化学计量是研究生态系统元素平衡与评价地球化学循环的重要方法,明确泥石流滩地不同景观类型下植物群落与土壤和微生物化学计量特征对揭示泥石流滩脆弱生态系统的物种营建机制与植被生态修复具重要意义。选择泥石流滩地设置撂荒耕地、荒滩地、无水溪沟和有水溪沟4种景观类型,调查其物种组成、植物群落特征以及土壤和微生物量碳(C)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量特征,探讨了泥石流滩地植被分布规律,并通过多样性指数、冗余分析和单因素方差分析等方法对植物群落和土壤因子进行比较分析。研究结果表明:(1)物种数在4种景观类型中表现为荒滩地 > 无水溪沟 > 撂荒耕地 > 有水溪沟,Margalef丰富度指数表现为无水溪沟 > 荒滩地 > 撂荒耕地 > 有水溪沟,Simpson优势度指数表现为撂荒耕地 > 有水溪沟 > 无水溪沟 > 荒滩地,且有水溪沟的植物群落密度、平均高度、盖度以及地上生物量均显著高于其它景观类型。(2)有水溪沟土壤N、P含量显著高于其他景观类型土壤;撂荒耕地土壤C含量最少,显著低于其他景观类型土壤;土壤C : N、C : P表现为荒滩地 > 无水溪沟 > 有水溪沟 > 撂荒耕地;各景观类型土壤N : P差异不显著。(3)微生物量碳(MBC)表现为无水溪沟 > 荒滩地 > 有水溪沟 > 撂荒耕地;荒滩地土壤MBC : MBN、MBC : MBP均显著高于有水溪沟景观类型;微生物量氮(MBN)、微生物量磷(MBP)以及MBN : MBP在各景观类型下无显著差异。(4)不同景观类型下植物与土壤、微生物量C、N、P含量及化学计量特征的相关性存在差异,表明养分在植物与土壤间流动与转化对植物群落特征有着重要的影响。对植物群落特征影响显著的环境因子依次为土壤C : N、MBP、N、MBC、P;Simpson优势度指数与土壤P、MBP呈显著正相关;植物群落盖度与土壤N、P、MBP呈极显著正相关,与土壤C : N、C : P、MBP呈极显著负相关;地上生物量与土壤N、P、MBP呈极显著正相关;土壤C含量与MBC、MBN、MBC : MBN、土壤C : P、MBN : MBP比之间具有极显著正相关性,表明该泥石流滩地脆弱生态系统中植物群落与土壤以及微生物生态化学计量特征的变化是相互影响的。

    • 退耕还湿后土壤细菌群落结构和生物量变化过程

      2023, 43(11):4747-4759. DOI: 10.5846/stxb202110122877

      摘要 (193) HTML (197) PDF 10.01 M (492) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤细菌对湿地生态系统功能和健康维持起着重要作用。以菜子湖原始湿地、不同退耕年限湿地(3a、7a、11a和21a)和仍耕作油菜地土壤为研究对象,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)、高通量测序和磷脂脂肪酸(PLFAs)方法分析土壤细菌群落组成和生物量,探讨它们在退耕还湿后的变化过程及其影响因素。结果表明,退耕还湿后土壤变形菌门(α-变形菌纲、β-变形菌纲和δ-变形菌纲)、酸杆菌门(酸杆菌纲和全噬菌纲)、Nitrospinae (Nitrospinia纲)和硝化螺旋菌门(硝化螺旋菌纲)相对丰度先增高后降低;这些参与氮循环的土壤细菌对退耕后湿地生态恢复过程中土壤氮素提升起着重要作用。与农业生产活动密切关联的厚壁菌门(芽孢杆菌纲和梭菌纲)和放线菌门(放线菌纲)相对丰度逐渐降低。湿地土壤细菌多样性在退耕初期(3-7a)上升达到最大,退耕中后期逐渐降低。表层土壤各类群细菌生物量逐渐升高,亚表层土壤各类群细菌生物量则先降后升再降。水分条件和容重是与研究区土壤细菌群落结构和多样性密切相关的土壤因子,而全氮是与土壤细菌生物量密切相关的土壤因子。研究从生态过程视角解析了土壤细菌群落较详细的演变信息及其生态意义,有助于丰富退化湿地生态系统恢复过程的认识。

    • 保护性耕作对东北黑土微生物碳循环功能基因的影响

      2023, 43(11):4760-4771. DOI: 10.5846/stxb202110303049

      摘要 (305) HTML (286) PDF 2.24 M (921) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤微生物既参与土壤有机碳的分解也是土壤有机碳转化和固定的驱动者,是影响土壤碳循环和有机碳稳定性的关键因素。然而,保护性耕作(秸秆还田)如何通过调节土壤微生物碳循环功能基因组成来影响土壤CO2释放的机理尚不明确。因此,依托中国科学院东北地理与农业生态研究所长春保护性耕作观测站,借助鸟枪法宏基因组测序技术,分析了玉米连作系统不同耕作方式(免耕(NT)、秋翻(MP)以及常规耕作(CT))对土壤CO2释放速率、碳水化合物活性酶(CAZy)、碳循环功能基因(碳固定、甲烷代谢以及碳水化合物代谢)组成的影响。研究表明:基于生长季节土壤CO2释放速率6年平均值分析发现,生长季前期免耕土壤的平均CO2释放速率显著低于秋翻和常规耕作,分别比秋翻低28%(5月份)、11%(6月份)和23%(7月份);比常规耕作低31%(5月份)、19%(6月份)和7%(7月份)。基于CAZy数据库注释结果,发现耕作处理显著影响一些糖苷水解酶(如GH102、GH5_38和GH13_17)、糖基转移酶(如GT39)和多糖裂解酶(如PL17和PL5_1)的基因丰度,与常规耕作相比,秸秆还田的免耕和秋翻处理的这些差异基因的相对丰度较高。基于京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库注释结果,发现耕作方式显著影响土壤碳循环功能基因组成(Adonis,多元方差分析,R2=0.45;P=0.006),且免耕处理土壤的碳固定、甲烷代谢以及碳水化合物代谢功能基因组成不同于常规耕作和秋翻处理,单独聚为一类。免耕土壤上调的碳固定功能基因的相对丰度(所有上调功能基因相对丰度的平均值)分别比常规耕作和秋翻高17%和11%,而下调的2个功能基因(K01007和K00170)的丰度分别低19%(CT)、21%(MP)和14%(CT)、17%(MP)。免耕土壤上调的甲烷代谢基因相对丰度分别较常规耕作和秋翻高15%和10%;下调基因的丰度分别低13%(CT)和11%(MP)。免耕土壤上调的碳水化合物代谢功能基因丰度较常规耕作和秋翻高23%和14%;下调的基因丰度分别低25%(CT)和18%(MP)。冗余分析(db-RDA)表明土壤容重及土壤水溶性有机碳(DOC)是驱动土壤碳循环功能基因组成差异的主要因子(P<0.05),且免耕土壤上调的碳固定功能基因(K00625、K01676、K09709、K00925和K14470等)、甲烷代谢基因(K03520、K00830、K10713、K15633和K00625等)和碳水化合物代谢功能基因(K00886、K00830、K01676、K00117和K00114等)与土壤DOC、容重或含水量呈显著正相关。此外,研究发现土壤CO2释放速率与土壤碳循环功能基因组成显著相关(R2=0.80;P<0.01),尤其是与一些碳水化合物代谢功能基因显著相关。这些结果说明免耕处理通过影响土壤理化性质改变土壤碳循环过程,且推断免耕秸秆还田和减少干扰的叠加效应通过调节碳循环功能基因组成来提高土壤固碳潜力。

    • 河滨湿地不同植物群落根系分布特征与土壤理化性状的关系——以黄河中游荥阳段为例

      2023, 43(11):4772-4781. DOI: 10.5846/stxb202111183242

      摘要 (135) HTML (204) PDF 4.84 M (589) 评论 (0) 收藏

      摘要:在黄河中游郑州荥阳段,选择了5种河滨湿地植物群落进行根系和土壤性状特征研究,以期阐明不同植物群落的根系分布规律与土壤性状的关系,为河滨湿地植物群落组成以及土壤质量恢复提供科学参考。结果表明(1)在0-40 cm土层,根生物量密度与根长密度的平均值均表现为:芦苇群落(Phragmites australis)和芦苇-狗牙根(Cynodon dactylon)群落均大于芦苇-拂子茅(Calamagrostis epigeios)-狗牙根群落、拂子茅-狗牙根群落、拂子茅-狗牙根-水莎草(Juncellus serotinus)群落。拂子茅-狗牙根、芦苇-拂子茅-狗牙根、拂子茅-水莎草-狗牙根三种植物群落类型下根生物量密度、根长密度在0-20 cm表层土壤较大,芦苇群落和芦苇-狗牙根群落的根生物量密度、根长密度在10-40 cm的土层较大。(2)黄河河滨湿地芦苇群落、芦苇-狗牙根群落的土壤以粉粒为主,拂子茅-狗牙根群落、芦苇-拂子茅-狗牙根群落、拂子茅-狗牙根-水莎草群落的土壤主要以砂粒为主。在0-40 cm土层,芦苇群落、芦苇-狗牙根群落的土壤含水率、土壤有机质、有效氮和有效磷含量均显著高于芦苇-拂子茅-狗牙根、拂子茅-狗牙根、拂子茅-狗牙根-水莎草群落。(3)黄河河滨湿地植物群落的根生物量密度、根长密度均与土壤黏粒含量、粉粒含量、土壤含水率、有效氮显著正相关(P<0.05),与土壤砂粒呈极显著负相关(P<0.01)。

    • 紫云英还田对黄泥田土壤理化和微生物特性及水稻产量的影响

      2023, 43(11):4782-4797. DOI: 10.5846/stxb202201270261

      摘要 (218) HTML (200) PDF 3.81 M (562) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明紫云英连年还田化肥减施单季稻田土壤性质及水稻产量的变化规律,依托位于福建省东部12年黄泥田紫云英-单季稻轮作定位试验,研究了不施肥(C0)、单施化肥(C100)、紫云英还田(M)、紫云英还田+全量化肥(MC100)及紫云英还田+减量20%化肥(MC80)处理的土壤理化性状、微生物群落结构和功能及稻谷产量的变化。结果表明:C100、M、MC100、MC80处理土壤有机碳含量比C0分别提高6.97%、15.05%、10.38%、11.15%,全氮分别提高9.52%、18.25%、15.87%、15.87%,硝态氮分别提高6.51%、69.52%、66.87%、78.19%(P < 0.05)。冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、硝态氮含量对细菌和古菌群落结构和功能有显著的影响。与C0相比,C100、M、MC100和MC80处理土壤慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)丰度分别增加0.52%、24.30%、7.59%、11.93%,其中M处理增加达显著水平(P<0.05);分枝杆菌属(Mycobacterium)分别增加5.51%、21.58%、10.00%、14.74%,其中M处理增加显著(P<0.05);亚硝化杆菌属(Candidatus_Nitrosotalea)分别增加22.93%、17.21%、65.39%、89.89%,其中MC100和MC80处理增加均达显著水平(P<0.05)。相比C0,M、MC100和MC80处理土壤链霉菌属(Streptomyces)分别增加6.76%、16.89%、12.16%,其中MC100处理增加显著(P < 0.05),而C100却减少2.50%。物种贡献度分析发现,土壤碳代谢和氨基酸合成的主要功能微生物为细菌慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、链霉菌属(Streptomyces)和古菌亚硝化杆菌属(Candidatus_Nitrosotalea)。M、MC100、MC80处理稻谷产量比C0分别增加9.68%、19.16%、18.72%。阐明紫云英培肥处理能提升单季稻黄泥田土壤肥力水平,调节土壤微生物群落结构,促进土壤碳水化合物和氨基酸代谢。

    • 三峡消落带不同坡度狗牙根及实生土壤生态化学计量特征

      2023, 43(11):4798-4811. DOI: 10.5846/stxb202202240429

      摘要 (190) HTML (178) PDF 4.95 M (558) 评论 (0) 收藏

      摘要:三峡库区消落带反季节水位波动驱使下植物的养分适应策略和内稳态特征研究对消落带植被恢复及生态功能调控有重要意义。然而,三峡消落带范围广、地形复杂,不同生境下植物适应特征仍存在不确定性。本研究以三峡消落带广泛分布的优势植物狗牙根为研究对象,选取28个地形差异较大的样地进行采样分析,重点探讨不同坡度(0-5°、5-10°、10-15°、15-20°、>20°)狗牙根及其实生土壤生态化学计量特征的变异关系,揭示坡度对狗牙根养分适应及内稳态的影响机制。结果表明:(1)坡度对狗牙根实生土壤的养分及化学计量特征具有显著影响,土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、速效氮(SAN)、全磷(STP)、速效磷(SAP)含量均随坡度增加而降低,<10°的缓坡消落带土壤养分显著高于10°以上的样地;土壤碳氮比(C ∶ N)、碳磷比(C ∶ P)均随坡度增加而降低,而氮磷比(N ∶ P)比相对稳定,表明坡度增大,土壤营养物的流失具有同步性,且流失速度较有机碳慢;(2)随坡度增加,狗牙根各营养器官C含量呈增加趋势,而氮(N)、磷(P)则呈降低趋势,且坡度变化改变了狗牙根各营养器官间的养分分配;植物根、茎C ∶ N、C ∶ P随坡度增加而增加,N ∶ P随坡度增加而降低,而叶片均没有明显变化,表明在坡度改变了土壤养分供应水平的情况下,狗牙根优先稳定其叶片化学计量比以提高适应能力;(3)坡度与土壤中SOC、STN、SAN含量呈现显著负相关,而土壤STN与狗牙根植物养分及化学计量特征均有显著相关关系,由此可见,坡度变化导致土壤氮素流失增加是影响狗牙根生态化学计量特征分异的主要机制;(4)狗牙根与实生土壤的碳氮磷元素内稳性整体表现为C>P>N,化学计量比内稳性表现为C ∶ P>C ∶ N>N ∶ P,随着坡度增加,狗牙根N、P的内稳性呈增强趋势,而C ∶ N、N ∶ P呈显著降低,表明坡度变化导致狗牙根形成了不同的适生策略。研究表明,在三峡库区复杂的地形条件下,狗牙根能有效维持体内化学计量平衡以响应不同的坡度条件,并且内稳性较好,是三峡库区消落带植被恢复与保护的优势植物物种。

    • >封底
    • 封底

      2023, 43(11):4812-4812.

      摘要 (89) HTML (0) PDF 1.25 M (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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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