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干旱扰动下长期不同施肥潮土微生物群落稳定性研究

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土壤学报 2024年第1期61卷 211-222页

作者：张周陈瑞蕊王晓婷俞冰倩林先贵冯有智土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095

土壤微生物群落稳定性是土壤健康的重要组成部分和评价指标,揭示长期不同施肥的农田土壤微生物群落稳定性有助于指导田间施肥管理,保障农田生态系统的土壤健康和可持续发展。依托中国科学院封丘农业生态实验站长期定位试验,通过对三种... 详细信息

土壤微生物群落稳定性是土壤健康的重要组成部分和评价指标,揭示长期不同施肥的农田土壤微生物群落稳定性有助于指导田间施肥管理,保障农田生态系统的土壤健康和可持续发展。依托中国科学院封丘农业生态实验站长期定位试验,通过对三种不同施肥处理的潮土进行干旱扰动和复水回复的培养试验,从多种微生物群落响应指标(脱氢酶活性、细菌群落alpha多样性、关键物种丰度、微生物群落结构和分子生态网络拓扑属性)分别量化和比较了不同施肥处理的微生物群落稳定性(抵抗力和回复力)。结果表明,与不施肥处理(CK)和平衡施用化肥处理(NPK)相比,有机无机肥配施处理(OM)能够显著增加微生物群落稳定性,表现在OM的微生物群落响应指标在干旱-复水过程中的变化最小,抵抗力与回复力均优于CK和NPK。复水后不同施肥处理的细菌群落alpha多样性、关键物种丰度和网络拓扑参数能够回复到初始水平,而群落结构和脱氢酶活性不能完全回复,说明细菌群落alpha多样性的回复快于群落结构和功能。表明有机无机肥配施能显著提高微生物群落稳定性,是保障农田生态系统土壤健康和可持续发展的优良管理措施。

关键词：微生物群落稳定性干旱扰动不同施肥处理潮土

多样化培肥模式调控丛枝菌根真菌促进玉米磷素吸收

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土壤学报 2024年第2期61卷 573-582页

作者：何港辉沈一王梓轩卢居勐孙波陈晏江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 江苏省农业科学院经济作物研究所南京210014 中国科学院大学北京100049

利用丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)从农田生态系统获取养分,是红壤作物吸收土壤磷(P)素的有效途径。针对我国南方红壤生物功能退化、P生物有效性低、作物产量低等问题,如何调控作物根际AMF群落,优化其与宿主的互惠共... 详细信息

利用丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)从农田生态系统获取养分,是红壤作物吸收土壤磷(P)素的有效途径。针对我国南方红壤生物功能退化、P生物有效性低、作物产量低等问题,如何调控作物根际AMF群落,优化其与宿主的互惠共生关系,是突破红壤区作物P摄取瓶颈的关键。结合红壤旱地生态间作与有机(秸秆、猪粪、生物肥)无机肥料配施的4种多样化培肥措施,基于作物产量和红壤磷素活化水平,筛选最优培肥模式,并进一步利用扩增子高通量测序和显微观察等技术,解析红壤旱地最优培肥措施调控AMF群落组成,揭示优化的AMF群落激发宿主玉米磷素摄取机理。结果表明:相较于玉米单作配合常规化肥(Mo+NPK),花生/玉米间作结合秸秆/生物肥的有机无机配施(In+NPKSB)使红壤旱地全磷(TP)提高29.07%、有效磷(AP)提升1.35倍,且增强了玉米根内AMF群落科水平间的联系。该措施AMF定殖率是传统化肥措施的2.24倍,玉米根际酸/碱性磷酸酶(ACP/ALP)活性提高32.18%和41.66%,玉米生物量提高34.98%,产量提高67.27%。研究证实红壤旱地花生/玉米生态间作结合秸秆/生物肥有机无机配施的培肥措施可通过优化玉米根内AMF群落组成,促进土壤P活化,为在红壤旱地因地制宜推广可持续农业发展的集成应用提供理论依据。

关键词：网络构建磷素有效性多样化培肥丛枝菌根真菌有机无机肥料

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基于机器学习的西南岩溶泉流量模拟研究

中国岩溶 2024年第1期43卷 48-56页

作者：马从文张志才陈喜程勤波彭韬张林河海大学水文水资源学院江苏南京210098 天津大学地球系统科学学院天津300072 中国科学院地球化学研究所贵州贵阳550081 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站贵州普定562100

岩溶泉对西南岩溶区生态系统稳定和经济社会发展具有重要意义。受岩溶区独特水文地质结构与多重水流过程控制,岩溶泉流量具有复杂的动态变化特征,机器学习模型为其模拟和预测提供了有效手段。然而,岩溶泉域降雨−泉流量过程及其时空变异... 详细信息

岩溶泉对西南岩溶区生态系统稳定和经济社会发展具有重要意义。受岩溶区独特水文地质结构与多重水流过程控制,岩溶泉流量具有复杂的动态变化特征,机器学习模型为其模拟和预测提供了有效手段。然而,岩溶泉域降雨−泉流量过程及其时空变异特征对机器学习模型结构与模拟精度的影响仍不明晰。本文选取西南典型岩溶泉,基于长短期记忆网络(LSTM)建立岩溶泉流量模拟模型,利用泉域实测逐小时降雨与泉流量序列进行模型训练与验证。在此基础上,分析了不同降雨−泉流量过程对岩溶泉流量模拟精度的影响,以及岩溶水文地质结构对降雨−泉流量响应滞时的控制作用。研究结果显示,山坡岩溶泉与流域出口岩溶泉训练期纳什效率系数(NSE)分别为0.942与0.951,验证期分别为0.831与0.834。对于山坡岩溶泉与流域出口岩溶泉,利用全年实测序列训练的模型预测雨季泉流量存在较大偏差,NSE分别为0.793与0.798,而利用雨季实测序列训练的模型预测雨季泉流量,精度显著提升,NSE分别为0.956与0.962,且此差异在暴雨频繁的5、6、7月尤为显著。受浅薄土壤与表层岩溶带分布影响,山坡岩溶泉LSTM模型时序步长显著小于流域出口岩溶泉。

关键词：机器学习 LSTM 岩溶泉流量响应滞时岩溶降雨−泉流量过程

南京梅雨降水同位素组成从事件到年际尺度的变化特征

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应用生态学报 2024年第4期35卷 951-960页

作者：张昊肖薇谢成玉胡勇博楚淏然王晶苑李旭辉南京信息工程大学中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室大气环境中心南京210044 生态环境部卫星环境应用中心北京100094 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 耶鲁大学环境学院美国纽黑文06511

梅雨降水量占季风区全年降水量的40%~50%,为了厘清梅雨降水同位素从事件到年际尺度上的变化特征及其影响因素,本研究分析了2015—2022年南京梅雨期间降水同位素特征,使用具有比湿分析的混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLIT)分析了... 详细信息

梅雨降水量占季风区全年降水量的40%~50%,为了厘清梅雨降水同位素从事件到年际尺度上的变化特征及其影响因素,本研究分析了2015—2022年南京梅雨期间降水同位素特征,使用具有比湿分析的混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLIT)分析了南京梅雨降水同位素的水汽来源和影响因素。结果表明:1)南京大气降水同位素组成夏季贫化、冬季富集,氘盈余(d_(x))夏低冬高,梅雨降水同位素组成较全年平均水平更为贫化;2)梅雨降水δ^(2)H和δ^(18)O与局地气象条件无显著相关关系;但雨量较小的降水事件中d_(x)较低,反映出云下二次蒸发的影响;梅雨降水量较多的年份,梅雨期间平均d_(x)明显较高;3)低纬度南海源区和西太平洋源区为梅雨提供水汽,水汽源地的转换会导致连续降水过程中同位素信号的突变。本研究能为季风区降水同位素研究提供数据支持,并为深入理解梅雨降水机理和研究东亚季风区大气环流季节变化提供参考。

关键词：降水同位素梅雨水汽源地氘盈余二次蒸发

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基于转录组和代谢组探究植物应答干旱和植食性昆虫的研究进展

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喀斯特退化山地不同类型人工林土壤养分与酶活性

中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 369-379页

作者：冯振郑春燕薄玉琨李烨华朱峰河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄 050022 中国科学院大学北京 100049 河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄 050022 江苏省农业科学院南京 210014

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术... 详细信息

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术的发展,转录组学和代谢组学作为新兴学科被广泛应用于植物抗逆相关研究中,进而从转录和代谢水平上揭示植物响应逆境胁迫的机制.植物生长过程中面临的多种胁迫,其中干旱和虫害尤为严重,给我国农业生产造成巨大损失.本文针对植物在干旱、植食性昆虫以及双重胁迫下的转录和代谢调控机制相关研究进行了综述,发现在干旱胁迫下植物通过调控合成脱落酸、脯氨酸以及光合作用中间体相关基因表达及其代谢物合成来抵御胁迫,在植食性昆虫胁迫下植物通过调控茉莉酸、水杨酸以及黄酮类等物质相关基因的表达及其代谢物合成进行响应,在双重胁迫下植物通过调控激素相互作用以及一些次生代谢物的产生来影响干旱胁迫下植物的抗虫性.通过探讨植物在逆境胁迫下转录和代谢差异及其关键调控因子的变化,可以为培育耐受逆境胁迫的品种,提高农作物产量提供理论依据和参考.

关键词：干旱植食性昆虫植物激素次级代谢物生长权衡

来源：博看期刊评论

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生态学杂志 2024年第3期43卷 616-622页

作者：张国微薛建辉马洁王翰琨南京林业大学生物与环境学院南方现代林业协同创新中心南京210037 江苏省舜德生态环境科技有限公司南京210043 江苏省中国科学院植物研究所南京210014

人工植被恢复是喀斯特退化山地生态修复的重要途径之一。本研究探讨了喀斯特山地滇柏(Cu-pressus duclouxiana)纯林、刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林和滇柏-刺槐混交林等3种类型人工林和未造林地(对照)的土壤养分含量和土壤酶活性及其... 详细信息

人工植被恢复是喀斯特退化山地生态修复的重要途径之一。本研究探讨了喀斯特山地滇柏(Cu-pressus duclouxiana)纯林、刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林和滇柏-刺槐混交林等3种类型人工林和未造林地(对照)的土壤养分含量和土壤酶活性及其相关性,为该地区选择适宜的造林树种和方式、改善林地土壤质量提供参考依据。结果表明:(1)4种类型样地土壤均呈碱性,且人工林土壤pH值均显著低于未造林地;人工林土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均显著高于未造林地;全钾、速效钾含量均显著低于未造林地。(2)除碱性磷酸酶外,其余4种土壤酶活性均在滇柏-刺槐混交林中最大。3种类型人工林土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性均高于未造林地。(3)脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶等受土壤养分影响的主要因素不同,过氧化氢酶活性与养分指标之间相关性不显著。(4)冗余分析结果表明,土壤全氮、全磷对喀斯特不同类型林分土壤酶活性影响显著,能解释酶活性变异的60.7%,酶活性-养分特征关系方差累计贡献率为78.8%。喀斯特退化山地营建的人工林植被可提高林地土壤养分含量与酶活性,从而改善土壤质量,并为进一步提高人工林生态系统服务功能和稳定性,改善区域生态环境质量奠定基础。

关键词：喀斯特退化山地人工林土壤养分土壤酶活性

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江苏土地生态状况评价及其障碍因子诊断

环境科学 2024年

作者：杨清可王磊吕立刚李颖范业婷朱高立王雅竹自然资源部碳中和与国土空间优化重点实验室中国科学院南京地理与湖泊研究所南京财经大学公共管理学院

针对土地生态系统的安全问题，从基础、结构、胁迫和效益等层面构建指标体系，采用空间异质性、最小跨度树和障碍因子诊断等模型，探究江苏土地生态状况的基本特征、空间分异与障碍因子。结果表明：① 江苏土地生态状况北高南低的分异... 详细信息

针对土地生态系统的安全问题，从基础、结构、胁迫和效益等层面构建指标体系，采用空间异质性、最小跨度树和障碍因子诊断等模型，探究江苏土地生态状况的基本特征、空间分异与障碍因子。结果表明：① 江苏土地生态状况北高南低的分异特征明显，高值区向外辐射减少，而低值中心辐射增加。高值和低值区面积较小，中间值区域面积最大，较高值区位于城郊和边缘地区。② 土地生态状况的空间自相关性显著，热点区聚集于苏北，冷点区则在苏南以及泰州、南通的部分地区集聚。冷热点区的空间分布和区域发展水平呈互补格局，发达地区的土地生态指数较低，欠发达地区较高。③ 江苏I类一级土地生态区的自然条件优越，建设效益好，生态状况水平高。障碍因子主要为水域比例、林地年退化率等。II类一级生态区多位于淮南地区，以平原地貌为主。III类一级生态区面积最大，位于苏南沿江地区。障碍因子主要为耕地年退化率、土壤污染面积比例等，可通过管控土地生态风险，提高危机预警水平。根据土地生态状况评价及障碍因子诊断研究，明确土地生态系统的运行情况，提出可持续利用的相关建议，可为优化江苏土地资源管理提供依据。

关键词：土地生态空间分异生态分区障碍因子江苏

高塔涡度相关观测的长三角农业区CO通量变化特征及影响因素

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生态学报 2024年

作者：包恒鑫张弥谢燕红贾磊葛培邱吉丽何洋张圳肖薇刘寿东南京信息工程大学中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室广西壮族自治区生态环境监测中心南京市江宁区气象局

人类活动对景观尺度农业下垫面的CO2收支有着不可忽视的影响，明确在人类活动影响下景观尺度农业区CO2通量的变化特征及影响因素对增汇减排策略的制定具有重要的意义。使用高塔涡度相关法对长三角地区一处农业区CO2通量开展连续观测以... 详细信息

人类活动对景观尺度农业下垫面的CO2收支有着不可忽视的影响，明确在人类活动影响下景观尺度农业区CO2通量的变化特征及影响因素对增汇减排策略的制定具有重要的意义。使用高塔涡度相关法对长三角地区一处农业区CO2通量开展连续观测以明确其源汇特征及影响因子。结果表明：该农业区CO2通量在春夏秋季表现为白天吸收CO2，夜间排放CO2的日变化动态，三个季节CO2通量的变化范围分别为-0.15—0.14、-0.60—0.28、-0.21—0.19 mg m-2s-1，冬季则表现为全天排放CO2，日变化范围为0—0.14 mg m-2s-1。每年的6—11月CO2吸收明显，其余时间段以排放为主，吸收峰值和排放峰值分别出现在每年的8月和11月，多年均值分别为-0.14及0.08 mg m-2s-1。研究区2019—2021年表现为一个逐年上升的大气碳源，CO2通量年总量均值为（142.73±99.01） gC m-2a-1。在半小时尺度上光量子通量密度（PPFD）、10 cm处土壤温度（Ts）以及饱和水汽压差（VPD）是影响CO2收支的关键环境要素，日尺度上PPFD、Ts是主要控制因子，月尺度上，Ts是最为重要的影响因素，同时降雨量（Pre）以及归一化植被指数（NDVI）也影响着CO2通量。经ODIAC排放清单得到的通量塔15 km范围内人为CO2排放量为（429.7±30.01） gC m-2a-1，抵消了该农业区稻田、森林等自然生态系统的碳汇作用。

关键词：农业区 CO 通量高塔涡度相关法人类活动

基于植被净初级生产力的青藏高原地区生态脆弱性及其控制因子分析

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地理科学 2024年第1期44卷 140-148页

作者：岳笑张良侠周德成岳节刘璐璐南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室江苏南京210044 南京工业大学测绘科学与技术学院江苏南京211800 成都大学建筑与土木工程学院四川成都610106

基于IPCC有关生态脆弱性的定义,采用净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为评估指标,结合地理探测器对2000—2020年青藏高原地区生态脆弱性的空间格局及控制因子进行分析。结果表明,青藏高原地区整体生态脆弱性较高,75%的地... 详细信息

基于IPCC有关生态脆弱性的定义,采用净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为评估指标,结合地理探测器对2000—2020年青藏高原地区生态脆弱性的空间格局及控制因子进行分析。结果表明,青藏高原地区整体生态脆弱性较高,75%的地区处于中度及以上脆弱性水平,其中中南部脆弱性相对较高;不同土地利用类型的生态脆弱性差异较大,未利用地的生态脆弱性高于其他土地利用类型;青藏高原地区生态脆弱性主要由气候、植被、地形和土壤因子的交互作用所控制,其中植被指数与水蚀模数的交互作用影响最大,而单一因子的解释力相对较弱。本文强调了基于IPCC脆弱性定义的单一指标体系评价方法评估生态脆弱性的有效性,相关研究结果可为青藏高原地区的生态脆弱性评估和生态保护提供参考。

关键词：生态脆弱性净初级生产力青藏高原地理探测器