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应用生态学报 2018年第05期杂志 文档列表

应用生态学报杂志稳定同位素生态学专栏

栓皮栎叶片δ13C和δ15N的纬向趋势及其影响因子1373-1380

摘要：以东亚广布种栓皮栎为例,通过对南北样带（26°—40°N）上7个群体的调查取样,并结合2个生活史阶段,探讨栓皮栎碳氮同位素比值随纬度环境的变异规律.结果表明：在纬向梯度上,栓皮栎叶片δ13C和δ15N随纬度的增加分别呈现非线性的增加和下降趋势,且成年树叶片δ13C和δ15N均显著高于幼树;同时,树龄和纬度对叶片δ15N和δ13C均无显著交互作用,表明栓皮栎幼树和成年树纬向环境变化的响应较为一致.随机森林模型结果显示,栓皮栎叶片δ15N主要受土壤养分,如土壤有机质、磷和氮含量的影响,而叶片δ13C主要受水分因子,如空气相对湿度、降水量等的影响.

张北地区退化杨树防护林的水分利用特征1381-1388

摘要：在张北地区,以杨树为主的防护林出现不同程度的退化现象,水分是干旱区植物生存的主要限制因子,为揭示水分与防护林退化的关系,本文基于稳定氢氧同位素技术,通过对比小叶杨枝条水与潜在水源的同位素值,探究不同退化程度下小叶杨的水分来源及其对各水源的利用比率.结果表明：不同退化程度的杨树林水分来源不同,随退化程度的加深,小叶杨的水分来源从深层逐渐向表层转移.无退化的小叶杨主要利用320-400 cm的土壤水,利用率为25.1%;轻度退化的小叶杨主要利用120-180、180-240和240-320 cm的土壤水,对这3层的利用率总和将近50.0%,而对其他土壤水利用较少;中度退化的小叶杨主要利用20-40、40-60和60-80 cm的土壤水,对这3层土壤水每层利用率在17.5%-20.9%范围,对120 cm及其以下的土壤水利用率均低于10.0%;而重度退化的小叶杨主要利用0-20 cm的表层土壤水分,利用率为30.4%,明显高于其他水源.杨树防护林在衰退过程中的水分来源逐渐变浅,而林地浅层土壤较低的土壤含水量无法满足杨树的正常水分需求,加速了杨树林的退化和死亡.

生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响1389-1396

摘要：通过培养试验,利用13C标记技术研究不同热解温度制备的生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响,为生物质资源有效利用和亚热带人工林固碳管理提供科学依据.生物质炭制备材料分别为木荷（阔叶树种）和杉木（针叶树种）凋落物,培养温度为25℃,时间为112 d.结果表明：在整个培养阶段,与对照土壤相比,不同生物质炭添加对土壤原有有机碳矿化的影响均呈现先促进后抑制的规律,具体表现为杉木生物质炭处理仅在培养0-3 d表现为显著促进作用,在7-112 d均呈现为显著抑制作用,而木荷生物质炭处理则在培养0-14 d表现为促进作用,在28-112 d均表现为显著的抑制作用.培养结束时,3种杉木生物质炭（350、550和750℃）处理均显著抑制了土壤原有有机碳矿化,2种木荷生物质炭（350和550℃）处理也表现为显著的抑制作用.木荷生物质炭和杉木生物质炭的分解率介于0.8%-2.8%,随着热解温度的升高,生物质炭的分解率呈下降趋势,且同一热解温度下木荷生物质炭的分解率显著高于杉木生物质炭.上述结果表明,原材料和制备温度是生物质炭影响土壤原有有机碳矿化和生物质炭分解的重要因素.

水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配及其对CO2升高和施氮的响应1397-1404

摘要：采用13C-CO2进行连续标记,研究水稻分蘖期和孕穗期光合碳在植株-土壤系统中的分配及其对大气CO2浓度升高（800μL·L^（-1））和施氮（100 mg·kg^（-1））的响应.结果表明：CO2浓度升高显著提高分蘖期根系生物量和孕穗期地上部生物量,并使生物量根冠比在分蘖期增加,而在孕穗期减小.CO2浓度升高条件下,施氮使水稻地上部分生物量增加,却显著降低了孕穗期水稻根系生物量.CO2浓度升高使光合13C在孕穗期向土壤的输入显著增加,然而施肥并没有促进由CO2浓度升高驱动的光合13C在土壤中的积累,而且还降低了土壤中的光合13C的分配比例.综上,CO2浓度升高显著提高了稻田土壤光合碳输入,促进稻田有机碳周转;施氮促进了水稻地上部的生长,却降低了光合碳向地下的分配比例.

若尔盖草甸退化对土壤碳、氮和碳稳定同位素的影响1405-1411

摘要：为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明：若尔盖湿地草甸土壤δ13C值介于-26.21‰-24.72‰之间,土壤δ13C值随土层加深而增大.土壤δ13C值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤（0-10 cm）δ13C值大小顺序为草原化草甸〉退化草甸〉沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸〉沼泽草甸〉退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0-30 cm土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg^（-1）,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg^（-1）,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ13C值差异主要发生在表层0-10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.

不同黄腐酸用量对‘红将军’苹果产量、品质和15N-尿素去向的影响1412-1420

摘要：以15年生红将军/八棱海棠为试材,运用15N同位素示踪技术,设置单施尿素（CK）及尿素配施不同用量黄腐酸处理（黄腐酸用量分别为75、150、300和450 kg·hm^（-2）,分别以NF1、NF2、NF3和NF4表示）,研究不同黄腐酸用量对苹果植株15N-尿素吸收、利用、残留、损失及果实产量和品质的影响.结果表明：至果实成熟期,苹果根系、一年生枝和叶片的Ndff值（植株器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率）均为NF3〉NF4〉NF2〉NF1〉CK,且各处理间差异显著.植株全氮量和15N吸收量均以NF3处理最大,其次为NF4处理,CK处理最低.与CK处理相比,NF1、NF2、NF3和NF4处理15N利用率分别提高了14.2%、33.5%、64.2%和50.0%,而15N损失率分别降低了9.1%、18.5%、37.1%和28.7%.不同处理土壤15N残留量不同.配施黄腐酸处理0-60 cm土层15N残留量显著高于CK处理,其中以NF3处理最多,而在60-100 cm土层显著低于CK处理.NF3处理单株产量和纯收益较CK处理增幅最大,分别为15.8%和20.2%,其次为NF4处理,同时,NF3处理果实硬度、可溶性固形物含量和糖酸比均达到最高水平.通过对果实产量和氮素利用率与黄腐酸施用量进行拟合分析,得出本试验条件下适宜的黄腐酸用量为326.41-350.61 kg·hm^（-2）.

控释氮肥和袋控肥对‘王林’苹果15N-尿素利用及其在土壤累积的影响1421-1428

摘要：以6年生‘王林’/SH6/八棱海棠为试验材料,采用15N同位素示踪技术,研究了普通尿素（CU）、袋控缓释肥（BCRF）和控释氮肥（CRNF）对15N-尿素吸收、利用、损失和0-80 cm土层氮素累积动态的影响.结果表明：CRNF和BCRF处理较CU处理均明显提高了苹果生长后期土壤无机氮含量、果实成熟期叶片的SPAD值、氮含量、净光合速率和植株各器官对氮的吸收能力（Ndff值）,但CRNF影响更显著.在0-40 cm土层不同物候期15N残留量呈降低趋势,均以CRNR最高,BCRF次之,CU最低,且CRNF降幅平缓,15N残留量主要集中在0-40 cm土层;在40-80 cm土层不同物候期15N残留量呈增加趋势,均以CU最高,BCRF次之,CRNF最低,且CRNF增幅平缓.在果实成熟期,CRNF的15N肥料利用率为32.6%,分别是BCRF和CU的1.11、1.56倍,而15N损失率为21.6%,显著低于BCRF（35.6%）和CU（59.6%）.CRNF显著提高了果实产量,改善了果实品质,增加了经济效益.

矮化苹果氮肥施用技术1429-1436

摘要：以8年生烟富3/M26/平邑甜茶为试材,采用15N同位素示踪技术,研究不同施氮方式（Ⅰ：春季1次性施氮,Ⅱ：分2次施氮,Ⅲ：集约技术施氮,即氮肥减量和分次施氮）对烟富3/M26/平邑甜茶15N-尿素吸收、利用、损失和果实品质的影响.结果表明：处理Ⅲ植株叶片的叶面积、叶绿素含量（SPAD）、光合速率（Pn）、叶片全氮含量和生物量（果实除外）显著高于处理Ⅰ和处理Ⅱ,植株根冠比也显著增加.处理Ⅲ显著提高了叶片的保护酶活性（超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶）,降低了叶片丙二醛（MDA）含量.3个处理各器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率（Ndff）表现一致,果实的Ndff值最大,其次是一年生枝、叶片和根,且各器官的Ndff值均以处理Ⅲ最大.在果实成熟期,处理Ⅲ的单株总氮含量为93.0 mg·kg^（-1）,显著高于处理Ⅰ（70.2 mg·kg^（-1））和处理Ⅱ（81.9 mg·kg^（-1））;处理Ⅲ的15N肥料利用率为33.6%,显著高于处理Ⅰ（20.4%）和处理Ⅱ（26.0%）;而15N损失率为46.9%,显著低于处理Ⅰ（56.5%）和处理Ⅱ（52.9%）.不同施氮方式下植株的平均单果质量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比均存在显著差异,且均以处理Ⅲ最高,其次是处理Ⅱ,处理Ⅰ最低.

供磷水平对梨砧木生长和15N-尿素吸收利用特性的影响1437-1442

摘要：以一年生盆栽豆梨、川梨、木梨实生苗为试材,采用15N同位素示踪技术,研究了不同供磷水平（P2O5分别为0、50、100、150、200 kg·hm^（-2）,分别用P0、P1、P2、P3、P4表示）对3种梨砧木生长和15N-尿素吸收、利用特性的影响.结果表明：随着供磷水平的提高,砧木的株高、地径、干质量、根系总表面积、总根长、根尖数、根系活力、根系呼吸速率、Ndff值和氮素利用率均先升高后降低,但不同砧木升降幅度不同,且各指标出现峰值的磷水平不同.在同一磷素水平下,木梨的株高、地径、干质量均最高,川梨次之,豆梨最低,根系形态指标和根系呼吸速率呈相同规律,而Ndff值和氮素利用率表现不同.在不同磷素水平下,木梨在P3处理各指标均达到最高水平,而川梨和豆梨分别在P2和P1处理各指标均达到最高水平;砧木各器官的Ndff值在不同磷水平下均以茎最高;木梨的最高氮素利用率（种植季的肥料N回收率）为9.6%、川梨为8.9%、豆梨为8.3%.以上结果表明,不同梨砧木生长和氮素吸收利用特性在不同磷水平下响应不同,生产中应根据砧木需磷特性合理施磷.

库尔勒香梨春季施用15N-尿素的吸收、分配和利用特性1443-1449

摘要：以6年生库尔勒香梨为试材,在春季香梨萌芽前施用15N尿素,研究香梨施用15N尿素的吸收、分配和利用特性.结果表明：不同生育期香梨吸收的15N在各器官的分配率存在显著差异,盛花期15N优先分配在根中,其Ndff（从肥料中吸收的15N量对该器官全氮量的贡献率）最高,新稍次之;新梢旺长期和果实膨大期根部吸收的15N优先向新生器官（叶和新稍）运转,根部15N的分配率不断下降;果实成熟期果实成为新的分配中心,其Ndff最高,果实累积的15N量占香梨树体总的15N吸收量的19.8%.香梨树体对土施15N-尿素肥料的当季利用率随生育期的推进而不断提高,到果实成熟期达到最大值（18.5%）.

脱甲河水系CH4关键产生途径及其稳定碳同位素特征1450-1460

摘要：为明确脱甲河溶存CH4关键产生途径,明晰水系碳同位素组成及其分布特征,为小流域CH4排放估算和减排提供数据支撑.利用双层扩散模型法估算了CH4浓度和传输通量,研究了周年内脱甲河4级河段（S1-S4）水体CH4通量的时空分布及其主控环境因子;运用稳定同位素方法探究了溶存CH4关键产生途径,分析了溶解CH4、悬浮颗粒物和沉积物有机质δ13C分布特征.结果表明：水体pH均值为（7.27±0.03）,各河段四季差异均显著;溶解氧（DO）在0.43-13.99 mg·L^（-1）内变化,S1河段DO浓度最高且夏、秋季差异显著,其他河段均为冬与春、夏、秋季差异显著;可溶性有机碳（DOC）变化范围是0.34-8.32 mg·L^（-1）,由S1至S4河段总体呈递增趋势;水体电导率（EC）和氧化还原电位（ORP）变化范围分别是17-436μS·cm^（-1）和-52.30-674.10 mV,各河段差异明显;铵态氮（NH4＋-N）、硝态氮（NO3--N）浓度分别在0.30-1.35（平均0.90±0.10）mg·L^（-1）和0.82-2.45（平均1.62±0.16）mg·L^（-1）内变化.溶存CH4浓度和传输通量变化范围分别是0-5.28（平均0.46±0.06）μmol·L^（-1）和-0.34-619.72（平均53.88±7.15）μg C·m^（-2）·h^（-1）;均存在时空变化且变异规律相似,为春季〉冬季〉夏季〉秋季,S2〉S3〉S4〉S1.通量与水体铵态氮和DOC浓度均呈显著正相关.各级河段均以乙酸发酵产甲烷途径为主导,但不同河段差异明显,乙酸发酵途径产CH4贡献率以S1河段最高（87%）,其次为S4（81%）,S2、S3分别达到78%和76%.溶存CH4、悬浮颗粒物和沉积物有机质的δ13C均值分别为-41.64‰±1.91‰、-14.07‰±1.06‰和-26.20‰±1.02‰,溶存甲烷δ13C与沉积物有机质的δ13C呈显著正相关,与其传输通量呈极显著负相关.

脱甲河氢氧同位素组分时空分布特征及其影响因素1461-1469

摘要：河水氢氧稳定同位素特征是研究水体转化和示踪水循环过程的重要内容.为研究河水氢氧稳定同位素特征,揭示河水补给来源,于2017年4—8月对亚热带农业小流域脱甲河4级河段（S1、S2、S3和S4）水体氢（D）、氧（18O）稳定同位素进行了监测,分析其时空动态特征和过量氘（d-excess）的变化规律,并探讨了它们与降水、高程和水质等影响因子的相关关系.结果表明：δD、δ^18O和d-excess的变化范围分别在-43.17‰--26.43‰（-35.50‰±5.44‰）、-7.94‰--5.70‰（-6.86‰±0.74‰）和16.77‰-23.49‰（19.39‰±1.95‰）.受季风环流的影响,δD和δ^（18）O具有明显的季节变化特征,即春季（δD和δ^（18）O为-29.88‰±3.31‰和-6.18‰±0.57‰）〉夏季（δD和δ^（18）O为-39.25‰±2.65‰和-7.32‰±0.42‰）;空间上,δD和δ^（18）O表现出明显的沿程变化。

有机肥和无机肥对菜地土壤N2O排放及其来源的影响1470-1478

摘要：以北京地区白菜地为研究对象进行肥料试验,结合乙炔抑制试验设置有机肥乙炔组、有机肥无乙炔组、无机肥（尿素）乙炔组、无机肥无乙炔组4个处理,利用N2O稳定同位素自然丰度技术,研究菜地土壤N2O排放通量和同位素特征值的变化规律,旨在明确在不同肥料作用下N2O产生和消耗的微生物途径,为减少菜地N2O排放和科学施肥提供理论依据.结果表明：在白菜生长期内有机肥乙炔组、有机肥无乙炔组、无机肥乙炔组、无机肥无乙炔组的N2O总排放量分别为（374±37）、（283±34）、（458±36）、（355±41）g·m^（-2）,有机肥处理的N2O通量显著低于无机肥处理,乙炔组的N2O通量显著高于无乙炔组;两种肥料处理的N2O还原程度基本相同,而无机肥处理的硝化作用更高;乙炔仅抑制部分硝化作用,在N2O排放高峰期也仅抑制部分N2O还原,当排放降低时才能完全抑制N2O还原.可见,无机肥尿素能够促进硝化作用进而增加N2O排放,高浓度的N2O对乙炔抑制N2O还原起拮抗作用.因此,在北京地区菜地使用有机肥替代部分无机肥可以有效减少硝化作用触发的土壤N2O排放,同时在使用乙炔抑制方法研究N2O来源时应考虑合理的N2O浓度阈值.

西北地区降水稳定同位素的云下二次蒸发效应1479-1488

摘要：利用GNIP提供的我国西北地区的8个站点和本研究的2个站点的降水同位素数据以及相应的气象数据,结合HYSPLIT模型和水滴蒸发模型,分析了我国西北地区降水δ^（18）O和d的时空分布,对该区二次蒸发效应进行了存在性判定与定量讨论,并探讨了二次蒸发效应的敏感因子.结果表明：夏季风期间,新疆地区δ^（18）O和d值由南向北均走低,陕甘宁地区由南向北,由东向西δ^（18）O值整体上升,d值呈现下降趋势;冬季风期间,西北地区由南到北,由东向西δ^（18）O值整体上逐渐减小,新疆地区d值由南向北升高,陕甘宁地区由南向北d值呈现下降趋势,由东向西有微弱的增大.我国西北地区夏季风时期的大气降水线的斜率、截距（6.80,-0.07）显著低于研究区全年的大气降水线方程的斜率、截距（7.27,3.37）和冬季风时期的大气降水线的斜率、截距（7.46,6.07）,表明夏季风期间二次蒸发作用较强.研究区夏季风时期的蒸发比率均值为4.49%,高于冬季风时的3.65%,而黄土高原周边站点冬季风时期的蒸发比率高于夏季风时期,这与黄土高原近年来干旱加剧密不可分.另外,二次蒸发作用的强度随相对湿度、降水量和水汽压的增大而减弱,随温度（大于0℃）的升高而增强,但各因子在不同范围时对二次蒸发作用的影响有差异.

马鞍列岛海洋牧场褐菖鲉和小黄鱼营养生态位差异1489-1493

摘要：海洋牧场是近岸渔业资源保护和恢复的有效途径,为评估海洋牧场建设对褐菖鲉和小黄鱼营养生态位和种间竞争关系的影响,基于2013年和2016年调查的碳氮稳定同位素数据,分析种内营养生态位变化趋势与种间竞争的关系.结果表明：从2013年到2016年海洋牧场区褐菖鲉和小黄鱼种内营养生态位明显增大,凸多边形总面积（TA）营养生态位分别由1.89和0.34增加到12.43和8.86,两者的种间生态位重叠面积由0.13增加到7.69;标准椭圆营养生态位分别由1.11和0.14增加到4.94和4.06,两者的种间生态位重叠面积由0增加到0.26.随时间变化,褐菖鲉和小黄鱼δ13C和δ15N呈减小趋势,且δ13C值差异显著,δ15N不显著,两者的种间饵料重叠度从68.9%增加到90.6%.

应用生态学报杂志研究论文

科尔沁沙地不同生境植被凋落物年际及年内动态1494-1502

摘要：凋落物是植被土壤系统之间重要的物质和能量通道之一,在生态脆弱区植被和土壤修复过程中发挥着特殊的功能和作用.以科尔沁沙地流动沙丘、固定沙丘和草地为对象,通过连续测定9个生长季凋落物量,并结合气温与降水量数据,研究沙地生态系统不同生境的凋落物年际和年内动态及其调控因子.结果表明：不同生境植被年凋落物大小依次为：流动沙丘（9.01 g·m^（-2））〈固定沙丘（67.46 g·m^（-2））〈草地（119.55 g·m^（-2））.凋落物总量年际动态波动明显,固定沙丘年际变化呈＂双峰＂曲线,草地年际变化呈＂W＂型曲线.凋落物量年内变化均表现为＂U＂型曲线,在4和9月出现高峰值.降水量和气温对固定沙丘和草地凋落物量月际动态影响显著,而对不同生境条件下凋落物量年际变化影响均不显著.气温是影响该沙地生态系统生长季（4—9月）凋落物量月动态的主要因素.

六盘山南侧华北落叶松人工林冠层蒸腾及其影响因子的坡位差异1503-1514

摘要：2014年5—10月,在宁夏六盘山香水河小流域选择了一个东南坡向的典型华北落叶松人工林坡面,设立上、中上、中、中下、下5个坡位的样地（P1、P2、P3、P4、P5）,利用热扩散探针法监测树干液流,并同步监测气象、土壤水势等环境因子.结果表明：研究期间林分日蒸腾（Tr,mm·d^（-1））存在显著的坡位差异,不同坡位Tr为：P2（0.975）〉P4（0.876）〉P3（0.726）〉P1（0.653）〉P5（0.628）.Tr与日最高气温（T（max））、日均太阳辐射强度（SR）、日均饱和水汽压差（VPD）、日潜在蒸散（PET）、日均土壤水势（Ψ）呈显著正相关,与日均大气相对湿度（RH）、日降水量（P）、日最低气温（T（min））呈显著负相关.基于边界线的斜率绝对值分析表明,从坡上到坡下,Tr对日均气温（T）、RH、VPD、PET和Ψ的响应呈现逐渐减小的趋势,而对SR、土壤体积含水量（VSM）的响应程度则逐渐增大.进一步回归分析和偏相关分析表明,VPD、PET和RH对不同坡位Tr的影响均占主导地位,Ψ和T对上坡样地Tr影响较大,而下坡样地Tr受SR、T（min）和VSM的影响较大.总体来看,Tr的坡位差异是土壤水分和气象条件共同作用的结果,在利用特定观测样地的液流速率尺度外推计算坡面Tr时,需同时考虑土壤水分和气象因子随坡位的变化.

杉木人工林种子雨组成和季节动态1515-1522

摘要：杉木人工林已成为亚热带森林的重要组成部分,它具有可持续的自然更新能力,是决定杉木林群落演替方向和维持杉木林大面积存在的基础.本文以杉阔混交林和杉木纯林为研究对象,分析其种子雨的物种组成、数量大小和季节动态,以及林分优势物种种子雨数量特征和季节变化,揭示种源条件是否是制约杉木人工林天然更新的主要因素.结果表明：杉阔混交林和杉木纯林分别收集到13科18属21种和12科16属19种的种子.混交林和纯林的所有物种种子雨强度分别为3797和3300粒·m^（-2）.乔木物种种子数量在种子雨中占绝对优势,混交林占89.1%,纯林占86.2%,其中杉木种子数量最多,其完整种子雨强度分别为825和345粒·m^（-2）.两林分种子雨各类型种子所占比例均为完整种子〉干瘪或腐烂种子〉被取食种子.两林分种子雨均具有明显的季节动态,均在秋季到达高峰,且在落种高峰期种子雨以完整种子为主.无论是杉阔混交林还是杉木纯林都有充足的种源,种源（种子雨）条件不是制约杉木林天然更新的主要因素.