温带落叶阔叶林土壤螨群落多尺度空间自相关性

土壤动物多尺度空间自相关性是土壤动物空间异质性和空间共存格局研究的重要基础。本文在黑龙江省帽儿山森林生态系统研究站的温带落叶阔叶林,于2012年8月设置三个5 m×5 m的样地,分别以0.5 m为步长划分成100个0.5 m×0.5 m的小样方,采用地统计中的全局Moran's I和局部Moran's I指数相结合的方法,研究土壤螨群落多尺度空间自相关性特征。全局空间自相关指标表明,除了四种数量稀少的螨类,土壤螨群落和多数螨类的个体数量分别在三个样地内存在显著的多尺度全局空间自相关性,在0.5~5 m尺度形成显著的空间聚集格局。局部空间自相关指数表明,除了样地II的矮汉甲螨属(Nanhermannia sp.)和样地III的菌甲螨属(Scheloribates sp.)、珠足甲螨属(Belba sp.2),土壤螨群落和其他螨类的个体数量在局部地区"聚集"斑块和"孤立"斑块并存。本研究表明,小尺度范围内,多尺度的空间自相关性及"聚集"斑块和"孤立"斑块并存的空间格局可能是温带落叶阔叶林土壤螨分布的典型特征。     

溧阳市耕地质量空间分布特征与保护分区研究

为进一步分析县域耕地质量空间分布格局,研究耕地保护的空间相关性,选取江苏省溧阳市为研究区,运用空间自相关分析方法,以耕地质量指数为空间变量,从县级和乡镇级尺度探讨耕地质量的空间分异规律及产生这一规律的原因,构建了耕地保护分区。结果表明:(1)整体上,溧阳市耕地质量的各属性都具有较强的空间正相关性;全局Moran’s I值和局部空间自相关指标值均表明,耕地经济质量等空间自相关性最强,利用质量等次之,自然质量等最弱;局部空间上呈现较强的变异特征,正相关类型(HH和LL型)多以组团形式存在,负相关类型(HL和LH)以点状形态零星存在。(2)空间尺度的变化对耕地质量指数空间相关性影响较大。县级尺度空间自相关水平普遍高于镇级平均水平,而且大部分乡镇的Moran’s I值均低于县级整体水平。(3)综合考虑3类耕地质量指数的空间分布特征,将溧阳市耕地划分为4类保护区,提出相应的保护措施。     

基于DEM的县域土地利用空间自相关格局分析

为了研究地形变化对土地利用空间自相关格局的影响,该文首先以谷城县行政村土地利用变量为基础,运用全局Moran’sI系数、Moran散点图和Anselin局部Moran’sI系数分析了县域尺度土地利用空间自相关格局,揭示土地利用空间局部聚集和局部异常特征;后基于DEM地形分析提取海拔、坡度、坡向、地形起伏度及地表粗糙度5种地形因子,并对各种用地0.05显著性水平下局部聚集和异常区域的地形特征做了统计分析。结果表明,典型山地、丘陵和平原地形对土地利用自相关分布结构影响明显,其容易导致土地利用在局部空间显著性聚集特征的形成;而土地利用局部显著性异常区域的出现主要源于特殊地形或人为干扰。该研究可为区域土地利用结构调整和格局优化实践提供参考依据。     

梵净山常绿落叶阔叶混交林土壤螨类群落结构研究

为了查明梵净山沿海拔梯度常绿落叶阔叶混交林土壤螨类群落特征及海拔差异,2015年6月对梵净山常绿落叶阔叶混交林带土壤螨类进行调查,获土壤螨类2 100只,隶属4亚目55科101属。采用属数和个体数量,群落多样性、优势度、均匀度、甲螨群落MGP和捕食性螨类MI等指数对螨类群落结构的分析显示,Vilhenabates和Setoxylobates是该林带的主要类群,螨类分布呈现明显的表聚性。随海拔上升,螨类类群数和个体数量基本呈减少的趋势。土壤螨类群落优势度表现为1 300 m1 900 m1 500 m1 700 m,多样性和均匀性指数表现为1 700 m1 900 m1 500 m1 300 m,方差分析表明海拔差异对螨类优势度具有显著影响,对多样性和均匀性影响很小。甲螨群落结构以O型为主;中气门螨类群落以K-选择类群为主。     

呼和浩特市不同植被指数与地表温度的定量遥感关系

利用Landsat 8影像数据,提取呼和浩特市地表温度（LST）、4种典型植被参数:归一化植被指数（NDVI）、修正土壤植被指数（MSAVI）、比值植被指数（RVI）及植被覆盖度（FV）,并结合研究区土地覆被信息,探讨了LST与4种典型植被参数的定量遥感关系,不同下垫面类型对地表温度—植被参数的影响及其二者之间的空间尺度效应。结果表明:地表温度—植被参数呈现出显著负相关关系,NDVI,RVI,MSAVI,FV每增加0.1,对应的LST分别下降:0.99℃,0.83℃,1.02℃,0.64℃;不同土地覆被类型中二者相关性差异显著,其中林地LST与4种植被参数相关性最强,RVI与LST相关性最稳定;在不同的空间尺度下（30～1 920 m）,地表温度—植被参数空间相关性呈现出先增大后减小的趋势,NDVI,FV,MSAVI,RVI与LST的空间相关性分别在120 m,240 m,60 m,120 m达到最高。     

贵州喀斯特人工草地土壤水分空间异质性对放牧强度的响应

采用地统计学方法研究贵州南部人工草地不同放牧强度(零牧、中牧和重牧)下浅层土壤剖面(0—10,10—20,20—30cm)水分的空间异质性及其影响因素。结果表明:喀斯特人工草地土壤水分的平均值与变异系数均呈现出明显的放牧强度变化与剖面变化规律;在不同放牧强度下,0—10cm和10—20cm土壤剖面含水量均表现为NGHGMG,20—30cm土层土壤含水量为NGMGHG,变异系数均呈中等变异(10%CV100%),平均含水量处于中等水平时土壤水分变异性较高;土壤水分的Moran’s I自相关分析表明,不同放牧强度下不同土层草地土壤水分均具有较强的空间自相关性,且空间自相关性主要受放牧影响;土壤水分半方差分析表明,不同放牧强度下不同土层草地土壤水分空间分布特征模型为指数模型、球状模型或高斯模型,表明其均为聚集分布;不同放牧强度C/(C0+C)值在0.500~0.817之间,表明土壤水分表现出中等或很强的空间自相关性;不同放牧强度土壤水分变程在2.77~15.61m范围内变化(零牧,2.53~12.82m;中牧,2.77~15.61m;重牧,14.03~18.79m),说明影响土壤水分的生态过程随放牧强度变化在不同尺度上起作用;Kriging maps直观地反映和验证了草地土壤水分的空间变化规律,与Moran’s I和半方差函数分析的结果相吻合。综合分析发现,在小尺度内,重牧是地势平坦的喀斯特人工草地表层土壤水分空间变异的主要影响因素。     

黄土丘陵区草地表层土壤固碳特征及影响因素

采用野外调查与室内分析相结合的方法,分析了黄土丘陵区长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochloa ischaemum)草地表层(0—20cm)土壤有机碳(SOC)及其与地形、土壤、植被等因子的相关性,以期揭示自然恢复过程土壤固碳特征及显著影响因子。结果表明,不同恢复年限长芒草群落土壤表层SOC平均含量14~18a显著增加,年均增加量为0.295g/kg;18~26a增加平缓,年均增加量为0.186g/kg;26~45a略微下降,33,45aSOC平均含量分别低于26a(8.92%,3.18%),差异均不显著。白羊草群落则表现25~40a平缓增加,年均增加量为0.054g/kg,40~45a以上显著增加,40aSOC平均含量低于45a以上29.38%,差异显著(p0.05)。不同土层剖面,SOC含量均表现为土层0—10土层10—20cm。土壤总SOC密度变化趋势与SOC平均含量一致。相关分析表明,长芒草、白羊草群落SOC平均含量随着恢复年限、地上生物量、地下生物量、全氮的增加而增加,随着海拔、容重的增加而减小。随着恢复年限的增加,长芒草、白羊草群落土壤表层SOC存在明显固存效应,海拔、恢复年限、地上生物量、地下生物量、全氮、容重为显著影响因子。     

黑土耕作层土壤pH空间变异及自相关分析

以东北黑土耕作区土壤表层(0~20 cm)土壤pH为研究对象,以经典统计学和地统计学为基础,结合"3S"技术及Moran指数进行空间自相关分析,剖析黑土区土壤pH的空间自相关类型及其分布格局。研究结果表明:小流域土壤pH均值为6.72,变异系数为9.91%,其变程为1 000 m,具有较强空间自相关性,空间变异受地形、成土等结构性要素影响较大,在东–西(E–W)方向的空间变异相对剧烈;土壤pH与高程等地形因子显著性相关,地理加权克里格插值显示土壤pH高值出现在研究区中部旱地,低值出现在东部与西部区域,呈现带状分布,与土地利用类型的东西向交替相近。全局自相关分析表明研究区土壤pH存在较强的正自相关特征,且不同方向存在差异;随着距离的增大,土壤pH呈现负自相关特征,分布存在空间孤立。局部空间自相关类型主要为H–H型(高–高关联)和L–L型(低–低关联),空间集聚特征明显,其中H–H型主要分布于研究区中部旱地区域,形成高pH且高度空间自相关的格局,L–L型分布于东部林地区域,形成低pH集聚的格局。     

刈割条件下松嫩平原碱化羊草草地土壤螨类群落变化特征的研究

应用类群属数、个体密度、多样性指数和MI指数等多个群落参数,研究刈割活动对松嫩平原碱化羊草草地土壤螨类群落特征的影响。本研究共捕获土壤螨类1 515只,分别隶属于3亚目61属。研究结果表明,刈割活动影响土壤螨类群落组成,其中主要是减少了隐气门亚目的个体数量;与围栏封育相比,刈割活动样地土壤螨类个体密度、群落多样性H′指数和丰富度SR指数显著下降,刈割活动明显降低土壤螨类群落结构的复杂程度和稳定性;土壤中气门亚目螨类群落结构样地间相比,刈割活动样地MI指数也显著减少,刈割活动限制了土壤捕食性螨类k选择类群比例的增长;此外,土壤甲螨群落MGP分析表明,两类处理样地间甲螨结构同样存在差异,其中刈割活动明显影响大孔低等甲螨的存在。     

中国中、东部典型县域土壤与地表水体多样性的粒度效应及关联性

选取河南省和江苏省的6个典型县域作为研究区,在1 km×1 km网格尺度下采用空间粒度方法研究优势土属(DSF)和稀有土属(RSF)的土壤多样性值、3个研究时期空间分布面积指数(MSHDAI)和空间分布长度指数(MSHDLI)的粒度响应类型和4个指数间的关联性和相关关系的粒度响应及稳定性。结果表明:土壤DSF和RSF多样性值对空间粒度的响应基本上属于"无响应型",且RSF空间位置位于研究区边缘时随着粒度的增大而影响土壤多样性的稳定性;地表水体多样性MSHDAI和MSHDLI指数对粒度的响应均属于"下降型",二者间及二者平均值间的尺度效应关系为多项式函数时,拟合度最高;2000—2013年间,襄城县和吴江区土壤和地表水体多样性间的相关性类型为稳定型,二者相关关系的粒度效应有显著正、负相关两种,且相关性均未发生本质性变化,具有一定的稳定性。林县、固始县和溧水县为不稳定型,如皋市由于水网密度过大未表现出相关性。由此可知,研究区的地形、水体形态和密度及人类活动干扰等是影响土壤和地表水体多样性关系的主要因素。     

尘螨变应原Der f 6、Der p 6和Blo t 6结构的比较研究

使用ProtParam、PROSITE、Jpred、Modeller 9.12和ABCpred等生物信息学工具来预测、比较分析尘螨变应原Der f6、Derp6和Blot6的理化性质、一级结构、二级结构、三级结构及抗原表位。Der f6、Der p6和Blo t 6氨基酸序列一致性为78.35%,都含有3个胰蛋白酶活性位点氨基酸及2个功能结构区特异性序列;二级和三级结构中都由α-螺旋、β-折叠和无规卷曲组成;活性位点氨基酸在三级结构中完全重合,并相互靠近构成蛋白酶的活性中心;主要潜在抗原表位区域为4～5个,并在第37～38 aa和第175～179 aa区域出现了重合,但表位重合区的氨基酸种类不完全相同。本研究应用生物信息方法预测和比较了Der f6、Der p 6和Blot6结构与抗原方面的信息,为进一步研究变应原功能、疫苗研制奠定了基础。     

模拟增温和降水调控对土壤微生物碳氮、群落基质利用模式及群落组成的短期影响

Soil microorganisms are major drivers of soil carbon(C) cycling;however,the response of these microorganisms to climate change remains unclear.In the present study,we investigated how 18 months of multifactor climate treatments(warmed air temperature by 3℃ and decreased or increased precipitation manipulation by 30%) affected soil microbial biomass C and nitrogen(N),community substrate utilization patterns,and community composition.Decreased and increased precipitation significantly reduced microbial biomass C by 13.5% and 24.9% and microbial biomass N by 22.9% and 17.6% in unwarmed plots,respectively(P0.01).Warming enhanced community substrate utilization by 89.8%,20.4%,and 141.4% in the natural,decreased,and increased precipitation plots,respectively.Particularly,warming significantly enhanced the utilization of amine and carboxylic acid substrates among all precipitation manipulation plots.Compared with the natural air temperature with natural precipitation treatment,other treatments affected fungal community richness by -0.9% to 33.6% and reduced the relative abundance of the dominant bacterial and fungal groups by 0.5% to 6.8% and 4.3% to 10.7%,respectively.The warming and/or precipitation manipulation treatments significantly altered Zygomycota abundance(P0.05).Our results indicate that climate change drivers and their interactions may cause changes in soil microbial biomass C and N,community substrate utilization patterns,and community composition,particularly for the fungal community,and shifts in the microorganism community may further shape the ecosystems function.     

EM堆肥对土壤生物影响的研究

长期定点施用EM堆肥试验结果表明:EM有机堆肥能提高土壤细菌、真菌、放线菌数量;相同有机物料投入水平下,EM堆肥处理的微生物总量最高;随着有机物料投入水平的降低,土壤微生物数量下降;施用EM能提高土壤微生物活性,增加微生物的分布密度。施用EM堆肥土壤蚯蚓数量均显著高于其他施肥处理。EM堆肥各处理平均土壤螨虫数量高,但在相同的有机物料投入水平下,差异不显著。在大部分作物生长期,施EM 15t/hm2处理与化肥处理和对照处理土壤生物总量差异显著。     

便携式柑橘虫害实时检测系统的研制与试验

为实现柑橘虫害的快速、准确识别,帮助果农及时掌握果园内虫害的危害程度和分布情况,该研究结合嵌入式图像处理技术设计了一套基于深度卷积神经网络的柑橘虫害实时检测系统。优选MoblieNet作为虫害图像特征提取网络,区域候选网络生成害虫的初步位置候选框,快速区域卷积神经网络(Faster Region Convolutional Neural Networks,Faster R-CNN)实现候选框的分类和定位。检测系统根据目标图像中虫害数量计算危害程度,按照正常、轻度、中度、重度4个等级判定柑橘虫害的严重程度,形成虫害识别与级别定量化测评软件。最后引入北斗模块获取采样点位置信息,进一步处理成可视化的虫害热力图。结果表明,该方法可实现对柑橘红蜘蛛和蚜虫的快速准确检测,识别准确率分别达到91.0%和89.0%,单帧图像平均处理速度低至286ms。该系统实现了柑橘虫害的精准识别与定位,可为农药喷洒作业提供精准信息服务。     

利用捕食螨防治戈壁日光温室人参果红蜘蛛试验初报

酒泉市戈壁日光温室人参果种植面积大、效益好，但红蜘蛛发生严重，化学防治导致农药残留超标，影响果品质量，急需绿色生态防控技术。为了选择综合性状最佳的天敌种类及投放数量，于2019年引进智利小植绥螨(Phytoseiulus persimilis Athias-Henriot)、胡瓜钝绥螨[Amblyseius cucumeris(Oudemans)]和巴氏新小绥螨(Neoseiulus barkeri)进行了防效试验。结果表明，投放智利小植绥螨50头/株、胡瓜钝绥螨246头/株、巴氏新小绥螨46头/株对人参果红蜘蛛均有较好的抑制作用，平均生物防效分别为83.36%、75.36%、87.06%。投放巴氏新小绥螨246～369头/株对人参果红蜘蛛有明显防治效果，平均生物防效分别为90.05%~91.85%。     

土壤微量节肢动物组织中镉测定方法的改进

Highly precise and reliable determination of heavy metals in soil micro-arthropod tissues remains a challenge because of the small size of the animals and their typical low abundance in metal-contaminated agricultural soils. The present study sought to develop a method for cadmium(Cd) determination in soil micro-arthropods by optimizing the sample digestion procedure, reducing sample weight, modifying sample pre-treatment and validating the methodology with field samples. The optimized digestion conditions comprised a sample mass of 50–150 μg, digestion reagent of nitric acid:hydrogen peroxide(3:1), digestion temperature of 105℃,digestion period of 3 h and digestion volume of 30 μL. Defecation of the standard Collembola Folsomia candida(92 h) and the indigenous Collembola Onychiurus yodai(42 h) and ultrasonic cleaning of F. candida increased the accuracy of Cd determination.The recovery of Cd using the refined procedure was 98.9% and the limits of detection and quantification were 0.002 and 0.008 μg L~(-1), respectively. The within-batch precision values were 3%. The Cd concentrations in the tissues of the Collembola Isotoma sp.collected from a range of metal-contaminated fields determined by the improved method were consistent with the Cd concentrations in the field soils. The results indicate that the optimized method can be used for more accurate or reliable determination of Cd concentrations in soil micro-arthropod tissues.     

鄱阳湖典型洲滩植物物种多样性季节动态特征

洲滩植物是湿地生态系统重要组成部分,在湿地生态系统物质循环与能量转换过程中起着关键作用。洲滩植物群落物种多样性体现湿地生态系统结构的稳定性与复杂性,对湿地生态系统健康与生态功能维持具有重要意义。本研究通过样方与样线调查法对鄱阳湖典型洲滩植物群落多样性进行了实地调查与分析。研究结果表明:鄱阳湖典型洲滩植物群落优势种重要值均值在0.5以上,在群落中占有主导地位;与春季相比,阿及苔草、水蓼、菰、香蒲和南荻等群落物种多样性在秋季有不同程度的下降,而虉草群落和灰化苔草群落物种多样性在秋季则有所升高;芦苇和南荻群落在互为伴生过程中可能由于生长机理不同和生态位重叠现象,二者Shannon-Wiener多样性指数呈现出此消彼长的关系,其中春季南荻群落物种多样性较高,秋季则以芦苇群落物种多样性较高。相关分析表明,鄱阳湖湿地典型洲滩植物群落物种多样性与生物量之间无明显相关性,生物量主要受到群落内优势种的类型、生长特性、繁殖方式,以及微地形的影响。     

Differential effect of afforestation on nitrogen-fixing and denitrifying communities and potential implications for nitrogen cycling

Denitrification and nitrogen (N) fixation are two major processes which drive N transformation in ecosystems. We investigated the effect of afforestation of pasture in New Zealand on denitrifying and N-fixing communities using molecular techniques. We optimised and applied multiplex-terminal restriction fragment length polymorphism for simultaneous analysis of denitrifying and N-fixing communities. Soil samples from four pine (Pinus radiata) forests of various age and adjacent pastures were analysed for microbial communities, denitrification rate and some environmental variables. Analysis of variance revealed that the denitrifying community was mainly influenced by site while the N-fixing community was influenced by both site and land-use types. Among environmental variables, moisture and porosity had the strongest impact on denitrifying communities while C:N ratio explained most of the variability in the N-fixing community. Denitrification rate as measured by nitrous oxide (N₂O) flux, was significantly lower in older forest soils compared to adjacent pasture soils. Simple and step-wise regression analyses revealed that the N₂O flux rate was strongly linked to the denitrifying community composition, providing evidence for the influence of community composition on denitrification. Moreover, we explored the relationship between denitrifying and N-fixing communities using various statistical approaches. Our results for the first time showed that denitrifying and N-fixing communities are related in situ, and suggest that changes in land-use may have a significant impact on N-transformations and ecosystem processes.     

扶项高速公路边坡植被特征与稳定性比较

[目的]以生长8a的大广高速公路扶沟—项城段边坡植被(简称扶项高速)为研究对象,选择5种典型植物群落,进行群落稳定性测度,为营建高速公路可持续景观提供理论依据。[方法]通过实地调研获得植物群落和土壤数据,提取对植物群落稳定性影响较大的群落物种多样性、群落生物量、土壤水分、土壤养分4项指标共计15个评价因子,通过隶属函数法对其进行稳定性测度。[结果]黑麦草+白三叶+楝树群落的物种多样性指标、生物量指标和土壤水分指标最高,土壤养分指标最高的是鬼针草+黑麦草群落。5种植物群落稳定性排序为:黑麦草+白三叶+楝树群落鬼针草+黑麦草群落黑麦草+紫花苜蓿群落鬼针草+黑麦草+艾草群落小叶扶芳藤群落。[结论]通过对植物群落稳定性分析,得出楝树、黑麦草、白三叶、紫花苜蓿为扶项高速公路边坡可持续景观营建的首选植物,在植物配置时应丰富群落层次,推荐配置模式楝树/构树/椿树/刺槐+黑麦草+紫花苜蓿;楝树/构树/椿树/刺槐+紫穗槐+白三叶+黑麦草;楝树/构树/椿树/刺槐+紫穗槐+紫花苜蓿+黑麦草。     

Responses of oribatid mite communities to summer drought: The influence of litter type and quality

A litterbag experiment was used to study the impact of extended periods of summer drought on the structure of oribatid mite communities (Acari, Oribatida) developing in two litter types (beech, spruce) of two qualities (fresh, pre-incubated). Within each litter type, litter quality determined species composition and densities and, in turn, this determined the impact of drought upon the oribatid mite communities. In both litter types, drought had a greater impact on community development in the pre-incubated compared to the fresh litter. In the short-term perspective of the present study, oribatid mite communities in beech litter were less sensitive to summer drought than those in spruce litter. This was partly due to the presence of site-specific, drought-tolerant species but seemed also strongly related to differences in the decomposition patterns between the litter types. Marked changes in densities and composition of oribatid communities after only one period of summer-drought suggest that there is a potential for a significant alteration of oribatid community structure in both litter types if climatic changes persist.