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积雪变化对陆地生态系统植被特征和土壤碳氮过程的影响

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生态学报 2024年第1期44卷 18-35页

作者：党宁马望代泽成胡玉香王志瑞王正文姜勇李慧中国科学院沈阳应用生态研究所额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站沈阳110016 中国科学院大学北京100049 河北大学生命科学学院保定071002

在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象。然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道。为加深人们对积雪特征变化生... 详细信息

在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象。然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道。为加深人们对积雪特征变化生态后果的认知,综述了积雪深度和融雪时间变化对植被物候和群落组成、凋落物分解、土壤碳氮过程、温室气体排放和土壤微食物网(土壤动物和微生物)的影响。由于模拟积雪变化手段不同和复杂的气候、土壤背景,生态系统各要素对积雪特征变化的响应规律存在较大的分异和不确定性。例如,在未来气候变暖导致积雪变薄和融雪提前情景下,植被物候提前,生长季延长,导致生产力增加和凋落物数量增加,禾草比例减少导致凋落物质量增加,早春温度高刺激微生物活性,凋落物分解速率高,促进土壤碳氮周转过程。但积雪减少和融雪提前导致的早春低温和夏季干旱也可能引起植被生产力下降,凋落物数量减少质量降低,土壤微生物活性低,分解速率低,从而减缓碳氮周转过程。此外,积雪特征变化对植被特征和土壤碳氮过程影响相关研究目前还存在以下问题:1)积雪深度和融雪时间对生态系统的影响是否存在交互效应仍缺乏关注,且积雪变化对后续生长季是否存在持续效应也不明确;2)积雪因子对植被、土壤碳氮动态过程和土壤生物的影响,各生态要素研究相对较为独立;3)积雪变化引起对土壤地化循环过程影响的微生物驱动机制缺乏组学数据支撑;4)缺乏遥感手段反演各类影响生态系统功能和过程的积雪参数。应加强植被群落-土壤碳氮过程-土壤微食物网生态关联研究、基于基因组学的土壤微生物群落组成和生态功能研究和遥感相关技术研究,以期为发展积雪生态学提供参考。

关键词：积雪融雪时间植物群落组成凋落物分解生物地球化学循环温室气体土壤生物

梭梭和头状沙拐枣形态及生理生化特性对干旱胁迫的响应

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干旱区研究 2024年

作者：张斌李从娟易光平刘冉中国科学院新疆生态与地理研究所国家荒漠—绿洲生态建设工程技术研究中心中国科学院大学新疆维吾尔自治区阿勒泰地区蝗虫鼠害预测预报防治中心站中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室

目前，干旱和沙漠化等生态问题对植物的生存和适应提出新挑战。因此，探索植物的干旱适应策略对沙漠人工生态系统的维护和可持续发展具有重要意义。本研究采用灌溉（CK）和干旱（D）两个处理，研究塔克拉玛干沙漠防护林梭梭（Haloxylon ... 详细信息

目前，干旱和沙漠化等生态问题对植物的生存和适应提出新挑战。因此，探索植物的干旱适应策略对沙漠人工生态系统的维护和可持续发展具有重要意义。本研究采用灌溉（CK）和干旱（D）两个处理，研究塔克拉玛干沙漠防护林梭梭（Haloxylon ammodendron）和头状沙拐枣（Calligonum caput-medusae）生理生化和形态的适应情况。结果表明：形态上，两种植物的同化枝在干旱胁迫下均显著变短变细；生理上，两种植物在干旱胁迫下光合参数和羧化过程无显著变化，同化枝黎明水势显著降低，头状沙拐枣同化枝正午水势显著降低；生化上，两种植物的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、光合酶含量在干旱胁迫下无显著变化。两种植物的初始荧光、最大荧光显著降低，梭梭的PSⅡ最大光化学效率显著升高。以上研究表明，两种植物以减缓同化枝生长和维持碳同化的方式抵御干旱。两种植物在干旱胁迫下光合色素活性降低，激发能力下降。头状沙拐枣稳定的叶绿素含量，使光化学系统免受损伤。

关键词：干旱胁迫光合荧光特性形态学特征非等水行为

菌糠源生物堆肥对黄瓜种植土壤微生物活性、数量和多样性的影响

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生态学杂志 2024年第5期43卷 1279-1290页

作者：许红丽王树强张玉兰李守中尹云锋福建师范大学地理科学学院福州350007 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016 沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站沈阳110107

农业废弃有机物料的肥料化利用有利于改良土壤物理、化学和微生物学性质。本研究探讨了化肥单施(CK)、传统堆肥(OF)和蚯蚓堆肥(VCF)施用对黄瓜种植土壤化学性质、酶活性及微生物群落数量和多样性的影响。结果表明:OF和VCF处理显著提高土... 详细信息

农业废弃有机物料的肥料化利用有利于改良土壤物理、化学和微生物学性质。本研究探讨了化肥单施(CK)、传统堆肥(OF)和蚯蚓堆肥(VCF)施用对黄瓜种植土壤化学性质、酶活性及微生物群落数量和多样性的影响。结果表明:OF和VCF处理显著提高土壤pH值、有机碳和全氮含量,显著增强土壤脱氢酶、α-葡糖苷酶、碱性磷酸单酯酶和磷酸二酯酶的活性,显著提高土壤细菌的绝对丰度和α多样性,对土壤真菌数量和α多样性影响不显著;OF和VCF处理改变了土壤微生物群落结构,改变了土壤细菌和真菌群落组成,显著降低水恒杆菌属(Mizugakiibacter)、罗河杆菌属(Rhodanobacter)和青霉菌属(Penicillium)相对丰度;土壤细菌的群落丰富度Chao1、α多样性Shannon指数与pH值、有机碳含量、全氮、磷酸二酯酶活性之间存在显著的相关关系。冗余分析表明:土壤总钾含量、β-葡糖苷酶和酸性磷酸单酯酶是影响土壤细菌群落的关键因素,土壤α-葡糖苷酶是影响土壤真菌群落的关键因素。传统堆肥和蚯蚓堆肥均能提高土壤的化学性质、酶活性,改变微生物的群落结构,提高微生物群落多样性。

关键词：菌糠源生物堆肥土壤化学性质酶活性微生物群落

长期施用化肥对红壤磷形态、磷酸酶活性及phoD基因丰度和多样性的影响

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生态学杂志 2024年第2期43卷 487-493页

作者：黄文晶姜楠陈晓冬孙楠徐明岗陈振华张玉兰陈利军中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站沈阳110107 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016 浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所杭州310021 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

以湖南省祁阳县的国家红壤肥力与肥料效益长期试验地为平台,采用单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)4种不同组合的无机肥料添加方式,结合实时定量PCR和高通量测序技术,探究长期施用化肥对土壤磷形态、磷酸酶活性... 详细信息

以湖南省祁阳县的国家红壤肥力与肥料效益长期试验地为平台,采用单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)4种不同组合的无机肥料添加方式,结合实时定量PCR和高通量测序技术,探究长期施用化肥对土壤磷形态、磷酸酶活性及phoD基因丰度和多样性的影响。结果表明:与单施氮肥处理相比,氮与磷、钾配施可以缓解土壤酸化趋势,氮磷配施能够显著增加土壤中各形态磷含量。与单施氮肥处理相比,氮磷、氮钾处理显著提高了土壤碱性磷酸酶活性、土壤总细菌丰度及phoD基因丰度;氮磷钾配施显著提高了土壤碱性磷酸酶活性和土壤总细菌丰度,但显著降低土壤phoD基因丰度。磷酸酶编码基因phoD基因群落的α-与β-多样性在处理间不存在显著差异,且所有处理中来源于假单胞菌属与紫色杆菌属的phoD基因分别超过总序列的45%。此外,链霉菌属、马赛菌属以及短波单胞菌属与土壤磷素存在显著的正相关关系。以上结果表明:在不同养分输入条件下,调节功能菌群丰度及磷酸酶活性的关键因素不同。氮磷钾的合理配施能够增加土壤磷含量和磷酸酶活性,改变phoD基因丰度和群落结构,提高土壤的供磷能力,但长期施用化肥会使土壤微生物物种趋于单一化。

关键词：化肥高通量测序磷磷酸酶 phoD基因丰度和多样性

畜禽粪肥中抗生素残留对土壤微生物及抗性基因的影响分析研究进展

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环境污染与防治 2024年第2期46卷 252-261页

作者：牛明芬谢田宾王颜红周强王镜然沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168 中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁沈阳110016

简述了施用集约化养殖的畜禽粪肥对农田土壤造成不利影响的抗生素残留水平和种类,并结合抗生素检测方法的发展对国内外农田土壤抗生素残留现状进行分析。探究了抗生素对土壤微生物菌群的影响,揭示了抗生素抗性基因(ARGs)对农田土壤的潜... 详细信息

简述了施用集约化养殖的畜禽粪肥对农田土壤造成不利影响的抗生素残留水平和种类,并结合抗生素检测方法的发展对国内外农田土壤抗生素残留现状进行分析。探究了抗生素对土壤微生物菌群的影响,揭示了抗生素抗性基因(ARGs)对农田土壤的潜在风险。最后展望了未来应深入了解土壤微生物和ARGs之间的作用机理,从而为管控抗生素的负面环境影响提供科技支撑。

关键词：畜禽粪肥农田土壤抗生素土壤微生物抗性基因

猫头刺盾状移动式固沙障防沙效应风洞模拟试验研究

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水土保持通报 2024年

作者：陆文赋屈建军赵爱国朱志昊王磊李敏岚孟晨宁夏大学生态环境学院中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点试验室

[目的]猫头刺盾状移动式固沙障是运用仿生学原理,由盾状铁网筛与上方扎制固沙灌木猫头刺(Oxycropis aciphylla)茎叶构成的一种新型固沙障。对猫头刺盾状移动式固沙障的防风固沙效应进行试验,以确定最佳固沙障类型,并揭示其防风固沙机理... 详细信息

[目的]猫头刺盾状移动式固沙障是运用仿生学原理,由盾状铁网筛与上方扎制固沙灌木猫头刺(Oxycropis aciphylla)茎叶构成的一种新型固沙障。对猫头刺盾状移动式固沙障的防风固沙效应进行试验,以确定最佳固沙障类型,并揭示其防风固沙机理,为野外工程防沙措施的选择和制定提供理论依据。[方法]通过风洞模拟试验,在6,10,14,18 m/s 4个风速条件下测量了猫头刺盾状移动式固沙障的风速流场,并在10,14,18 m/s 3个风速条件下对该固沙障进行了携沙风吹蚀试验。对照分析了原位自然型与不同类型,不同大小仿生猫头刺盾状移动式固沙障的防风沙效应。[结果](1)气流在经过猫头刺盾状移动式固沙障时速度均会减弱,形成明显的减速区。在6 m/s时,减速沉降区均达到了20 H(H为沙障高度,H=11 cm);随着风速增加,减速沉降区缩小。风速10与14 m/s时,减速沉降区为15 H;且在风速18 m/s时,也能维持15 H的减速沉降区。(2)3种风速梯度下,猫头刺盾状移动式固沙障的平均输沙量是无沙障的13.8%(10 m/s风速),21.1%(14 m/s风速),23.4%(18 m/s风速)。[结论]结构完整,直径更大的猫头刺盾状移动式固沙障具有最好的防风沙效果。该移动式仿生固沙障防风沙效果好,可移动,可组合并可机械化编制,在防治荒漠化、防风固沙领域有广泛的应用前景。

关键词：风洞模拟猫头刺盾状移动式固沙障流场风速廓线

2010—2021年中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展

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生态学杂志 2024年第1期43卷 244-253页

作者：杨海江勾晓华唐呈瑞薛冰兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000 兰州大学甘肃连城森林生态系统野外科学观测研究站兰州730333 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室沈阳110016

科学评估森林生态系统服务功能价值有利于实现森林资源资产化、优化森林资源保护和管理模式。通过对2010—2021年相关文献进行梳理,总结了中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展。中国森林生态系统不同服务功能的价值量存在显著差异... 详细信息

科学评估森林生态系统服务功能价值有利于实现森林资源资产化、优化森林资源保护和管理模式。通过对2010—2021年相关文献进行梳理,总结了中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展。中国森林生态系统不同服务功能的价值量存在显著差异,从大到小依次为涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护、净化空气、森林游憩、林木产品供给、森林防护和林木养分固持。山地森林生态系统和城市森林生态系统的服务功能具有异质性,山地森林的主要贡献为涵养水源(36.94%)、保育土壤(18.68%)、生物多样性保护(17.67%)和固碳释氧(12.44%),而城市森林的主要贡献为固碳释氧(29.37%)、涵养水源(22.49%)、净化空气(16.93%)和保育土壤(11.68%)。不同类型森林的生态系统服务功能价值从大到小依次为常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和针叶林。2010—2021年,中国森林生态系统服务价值评估的方法体系和评估指标在不断充实和完善,但仍然存在很多不足,尤其是在指标体系一致性构建方面。未来,需进一步优化计量方法和技术手段,提高数据获取能力,提升生态系统服务功能评估的完整性和科学性,从而为森林生态系统可持续经营与生态环境建设提供科学依据,为生态系统服务价值的实现路径研究奠定基础。

关键词：森林生态系统生态系统服务价值评估指标体系生态系统管理

辽西半干旱区青贮作物的营养品质及养分利用特征

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生态学杂志 2024年

作者：井国雁武辰冉梁志鹏王树强姜东奇张玉兰陈振华中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院大学辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室阜新蒙古族自治县塔营子镇农业综合服务中心

为探明辽西半干旱区青贮作物的营养品质和养分需求特征，本研究在辽宁阜新蒙古族自治县（简称阜新县）设置青贮玉米、甜高粱和高丹草种植试验，对其产量、营养品质、饲用价值、矿质养分进行比较分析。结果表明：（1）同等栽培管理条件... 详细信息

为探明辽西半干旱区青贮作物的营养品质和养分需求特征，本研究在辽宁阜新蒙古族自治县（简称阜新县）设置青贮玉米、甜高粱和高丹草种植试验，对其产量、营养品质、饲用价值、矿质养分进行比较分析。结果表明：（1）同等栽培管理条件下，高丹草鲜产和干产都显著高于青贮玉米和甜高粱，干物质产量达到34.22 t·hm-2。（2）青贮发酵能够提高青贮作物的粗蛋白、粗脂肪，降低粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、木质素含量；相较于甜高粱和高丹草，青贮玉米的营养品质更好。（3）青贮发酵提高了青贮作物的饲用价值，青贮玉米的消化性干物质、干物质采食量、相对饲用价值显著高于甜高粱和高丹草。（4）3种青贮作物植株的氮（N）磷（P）钾（K）含量无显著差异，3种青贮作物的N、P、K需求大约在200～300、60～90、320～580 kg·hm-2，高丹草的N、P、K吸收量显著高于青贮玉米和甜高粱，对K的需求量大。综合分析表明，青贮发酵能有效改善青贮作物的营养品质，青贮玉米是当地较为适宜种植的青贮作物类型，研究结果为辽西地区青贮作物的高产栽培和推广应用提供了重要支撑。

关键词：青贮玉米甜高粱高丹草养分特征秸秆饲料化利用

策勒河下游风积地貌沉积物粒度特征及沙源分析

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干旱区研究 2024年

作者：李鑫鑫毛东雷来风兵薛杰何强强马玉娇新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站

沉积物的粒度特征记载了丰富的环境变化信息，对研究沙漠治理和荒漠化防治具有重要意义。运用粒度分析、粒级-标准偏差法和Sahu成因判别等研究方法进行分析，研究了不同风积地貌沉积物粒度特征和沉积环境的稳定性。结果表明：（1）新月... 详细信息

沉积物的粒度特征记载了丰富的环境变化信息，对研究沙漠治理和荒漠化防治具有重要意义。运用粒度分析、粒级-标准偏差法和Sahu成因判别等研究方法进行分析，研究了不同风积地貌沉积物粒度特征和沉积环境的稳定性。结果表明：（1）新月形沙丘、灌丛沙丘和低裸平沙地表层沉积物均以中砂、细砂、极细砂为优势粒级，新月形沙丘表层沉积物平均粒径最粗，为270.42 μm，灌丛沙丘表层沉积物平均粒径最细，为95.60 μm。（2）三种地貌类型沉积物分选性较差，占比分别为 74.47%、90.47%和 66.7%，新月形沙丘表层沉积物呈现负偏分布、中等峰态，灌丛沙丘和低裸平沙地表层沉积物呈现对称分布、中等峰态和窄峰态。（3）三种不同风积地貌环境敏感组分集中在22.4～399 μm之内，该组分对气候变化较为敏感，更能反应沉积环境的变化，表明该区域风沙活动强烈，沉积环境主体为风成沉积环境。（4）灌丛沙丘表层沉积物完全属于风成环境沉积，新月形沙丘和低裸平沙地表层沉积物既有风成环境沉积，又有河流环境沉积。

关键词：灌丛沙丘新月形沙丘低裸平沙地沉积物粒度特征