UV-B增强下施硅对水稻生长及CH4排放的影响

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下不同施硅量和硅肥种类对水稻生长及甲烷(CH₄)排放的影响.UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光,A)和增强20%(E);硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 施硅能缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用,使分蘖数、叶绿素含量、地上部和地下部生物量增加.施硅对水稻生长的促进作用随施硅量(硅酸钠)的增加而增加,钢渣硅肥的促进作用大于硅酸钠.UV-B增强可提高稻田CH₄的排放通量和累积排放量,施硅显著降低CH₄的排放通量和累积排放量,且CH₄排放随施硅量的增加而减少.在施硅量相同的情况下,钢渣硅肥的减排效果优于硅酸钠.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物利用,而且可有效降低UV-B增强下CH₄的排放量.     

夜间增温品种混栽对稻田土壤CH4和N2O排放的影响

夜间增温幅度大于白天是气候变暖主要特征之一。夜间增温对水稻生产及CH₄和N₂O排放的影响备受关注。品种混栽可提高水稻产量,增强水稻植株抗性。增温或混栽单因子对稻田CH₄和N₂O排放影响已有报道,但二者耦合如何影响水稻生产及稻田CH₄和N₂O排放,尚不清楚。采用2因素随机区组设计,通过田间试验研究了夜间增温下品种混栽对水稻产量、CH₄和N₂O综合增温潜势和排放强度的影响。夜间增温设2水平,即对照（CK,control）和增温（NW,nighttime warming）;品种混栽设2水平,即混作（I,intercropping）,单作（M,monocropping）,混栽处理将主栽品种（超级稻南粳9108）与次栽品种（杂交稻深两优884）以3：1的比例种植。水稻生长期用铝箔反射膜覆盖水稻冠层进行被动式夜间增温试验（19：00-6：00）。结果表明,夜间增温或品种混栽均显著降低水稻植株分蘖数和生物量。品种混栽显著提高水稻产量,而夜间增温则显著降低产量。品种混栽可缓解夜间增温对水稻产量的抑制作用。夜间增温下品种混栽处理稻田CH₄累计排放量在分蘖期、拔节-孕穗期、抽穗-扬花期和灌浆-成熟期比单作对照分别高55.32%、45.89%、43.49和125.82%。夜间增温下品种混栽处理稻田N₂O累计排放量在分蘖期、拔节-孕穗期和抽穗-扬花期分别比单作对照高64.44%、46.26%和42.07%。研究认为,夜间增温下品种混栽显著提高稻田CH₄和N₂O排放通量和累积排放量,显著增加综合增温潜势（GWP）和排放强度（GHGI）。     

地表臭氧浓度升高对陆地生态系统影响的研究进展

浓度不断升高的地表臭氧(O₃)已成为全球性环境问题, 中国也不例外。目前, 高浓度O₃对叶片光合气体交换、植物生长或生物量的影响已备受关注, 但有关O₃对生态系统层次的研究还相对稀缺且存在较大的不确定性。该文梳理了近40年来地表O₃浓度及其影响相关领域的发展趋势和研究热点, 回顾了地表O₃浓度升高对植物影响的研究手段和评估方法, 综述了地表O₃浓度升高对陆地生态系统影响方面取得的重要进展, 主要包括植物应对O₃胁迫的响应机制、地表O₃对粮食产量和作物品质、生态系统固碳能力、群落结构和地下过程的影响及地表O₃污染区域风险; 此外, 针对目前研究的不足, 对未来研究进行了展望。建议利用先进的完全开放式O₃熏蒸系统模拟O₃浓度升高对生态系统影响的同时加强对地下生态过程的研究, 开展O₃与其他环境因子的复合作用研究; 关注O₃污染对粮食安全的影响; 开展联网研究, 建立统一评价体系; 探索减缓地表O₃污染的生态防控措施; 以期为地表O₃污染生态效应领域的发展提供助力。     

季风进退和转换对中国褐飞虱迁飞的影响

利用近30年NCEP/NCAR 逐日气象再分析资料及中国褐飞虱逐候灯诱数据,分析季风指数与褐飞虱迁入量的时空关系,以探明季风进退和转换对我国褐飞虱迁入的影响。研究表明:(1)常年3月中、下旬是我国偏北季风转换为西南季风的时期,西南季风开始后的4月上旬是褐飞虱第1次大规模北迁的时期,第1次大规模北迁的主降区为华南稻区和西南稻区,随后迁向其北的其他稻区。(2)6月中旬-8月中旬是偏南季风指数达最大值的时期,也是各稻区褐飞虱北迁峰次最多、迁入量最集中的时期。(3)8月下旬至9月中旬为偏南季风向偏北季风的转换时期,也是褐飞虱北迁的终见期、南迁的始见期,第1次大规模南迁发生在这一时期内,主降区为江淮稻区和江岭稻区。(4)9月下旬至10月中旬是偏北季风的快速增强期、偏南季风的快速衰退期,也是褐飞虱南迁的高峰期。(5)10月下旬开始偏南季风撤出我国大陆,而偏北季风控制我国大陆,由北到南各稻区依次开始出现褐飞虱迁入的终见期。(6)褐飞虱异常发生年份中西南季风北上的早迟决定了褐飞虱在我国迁入始见期的早晚,而偏北季风南下的早迟则决定了我国褐飞虱迁入终见期的早晚。(7)迁入始见期滞后于西南季风的变化,迁入终见期滞后于偏北季风的变化,它们滞后的时间都为1-3候(即5-15d)。     

中国谷子潜在地理分布的多模型比较

谷子是中国干旱和半干旱区主要的粮食作物之一.它耐旱、耐瘠薄、抗逆性强、适应性广,是未来应对干旱形势的重要战略储备作物.本文基于谷子的157个地理分布点数据,利用中国谷子产量与环境指标的相关性分析,选出10个气候指标、7个土壤指标和3个地形指标,采用MaxEnt、EMFA、RF和GAM共4个物种分布模型,分析中国谷子的潜在适宜性分布.结果表明: 4种模型均可成功模拟谷子的潜在地理分布,其中,MaxEnt模型的模拟效果最好.选用的环境指标中,水热条件对谷子生长最敏感.模型结果结合ArcGIS空间分析模块的结果表明,中国谷子的潜在适宜生长区(最适宜区和适宜区)总面积为55.68×10⁴ km²,远远大于当前谷子的实际种植面积,主要集中在东北地区的东北平原、长白山以南与牡丹江流域,华北地区的淮河以北,华中地区汉江以东与大别山以北,西北地区的黄土高原、鄂尔多斯高原南部、祁连山脉东部、天山山脉东部与阿尔泰山脉,西南地区的重庆以北和贵州西部局地区域.     

风胁迫对三种叶菜的机械损伤及预测模型

为了研究风害对不同叶菜的影响,本研究通过模拟风洞试验,以上海青,四季小白菜,玻璃生菜3种叶菜为试验材料,分别在5,15,25 m/s风速条件下设置5,10,15 min的风胁迫处理,采用电导率法、伤口染色目测法、伤口色泽L值测定法研究风胁迫对不同种类叶菜造成的机械损伤,并对以上3种测定方法进行了综合评价,进而建立相应的数学模型。结果表明:风速和风胁迫时间两因子均对3种叶菜的相对电导率、目测等级、L值有显著性影响;两者的交互作用对上海青和四季小白菜的相对电导率有显著性影响,但对玻璃生菜的相对电导率无显著影响;另外,两者的交互作用对3种叶菜的目测等级均影响显著,但对3种叶菜的L值影响均不显著。25 m/s和15 m/s风对3种叶菜都可引起显著机械损伤,其中,在25 m/s持续15 min风处理下机械损伤最为严重,在此处理组合下,上海青、四季小白菜和玻璃生菜的相对电导率分别高于对照214.70%,228.96%,266.92%;目测等级分别高于对照2.3,2.4和3.6级;L值分别低于对照21.17%,38.91%,42.73%。显然,与上海青和四季小白菜相比,玻璃生菜更容易受到风害影响。Gauss2D拟合模型中,3种叶菜机械损伤拟合模型的决定系数R2均超过0.95,证明该拟合模型能较好地预测不同叶菜遭受风害后的机械损伤程度,可以为风害机械损伤预测提供理论基础。     

中国西北潜在蒸散时空演变特征及其定量化成因

潜在蒸散是区域干湿状况评价、作物需水量估算和水资源合理规划的关键因子。基于FAO推荐的Penman-Monteith公式和126个台站1961—2009年逐日气象观测资料估算西北干旱半干旱区的潜在蒸散量ET0,并对其空间分布特征进行了讨论。通过非参数化Sen趋势分析法和M-K统计检验法方法分析潜在蒸散的时间演变规律,并定量探讨了西北地区影响ET0变化的主导因素。结果表明:49 a来,西北地区ET0的年平均值约为980.63 mm,其中夏季的值最大,冬季的值最小。年平均ET0的大值区位于西北日照时数的高值中心,低值区主要位于海拔高,气温低的山区。西北地形和气候的多样性导致多年平均潜在蒸散的变化及其原因具有明显的时空差异。ET0的变化主要归因于风速和气温,而相对湿度和日照时数的作用较小。由于风速的负贡献超过气温的正贡献,导致年平均ET0整体上呈下降趋势。四季中,春冬两季的ET0缓慢上升,冬季的变化率是春季的两倍;夏秋两季的ET0有所下降,但只有夏季的变化趋势显著。春、夏、秋三季ET0变化的首要主导因子是风速,而冬季的首要主导因子是气温。空间上,西风带气候区ET0降低主要归因于风速的减小,陕南地区ET0下降主要归因于日照时数的减少,其它地区ET0上升的主要原因是气温的增加。     

浙江省茶叶生长的气候适宜性

定量评估茶叶生长季气候适宜度特征及其对气候变化的响应具有重要意义.本文基于1971—2010年浙江省逐日气象资料,应用模糊数学方法,结合茶叶气象指标,建立了旬尺度的温度、降水和日照适宜度模型,并应用几何平均法建立了茶叶综合气候适宜度模型.结果表明: 研究期间,浙江省茶叶生长季内气候适宜度较高,均超过0.6;研究区茶叶的温度适宜度最高,降水适宜度次之,日照适宜度略低;茶叶气候适宜度具有明显的时间变化特征,20世纪70年代呈下降趋势,80年代变幅平缓,90年代之后表现为明显的上升趋势;春茶气候适宜度变化趋势与年度气候适宜度相似,均呈两头高、中间低,春茶气候适宜度的变幅更大,夏茶和秋茶气候适宜度均表现为下降趋势.     

棉花花后临界氮浓度稀释模型的建立及在施氮量调控中的应用

在大田栽培条件下,于江苏南京(长江中下游棉区)和河南安阳(黄淮棉区)设置了棉花氮素水平试验,依据Justes的临界氮浓度稀释曲线确定方法,建立了棉花花后临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,2试点的临界氮浓度与地上最大生物量间均符合幂指数关系,尽管不同气候区域间的模型存在一定差异,但临界氮稀释曲线斜率相同。棉花最高(Nmax)、最低(Nmin)氮浓度稀释模型也符合幂指数关系,且2试点最高、最低氮稀释曲线斜率亦分别相同。2试点氮稀释模型参数值的差异表明,对于相同的地上部生物量,安阳试点棉株的氮累积能力高于南京。基于临界氮浓度稀释模型,建立了棉株地上部氮素与干物质累积量之间的异速生长模型和氮营养指数模型(NNI),前者可作为施氮量调控的判别指标,后者作为实际与临界氮浓度的比值,能客观、定量地诊断棉株的氮素营养状况。基于临界氮浓度稀释条件下的异速生长参数、氮营养指数及动态临界氮累积量等指标得到施氮量调控的结果一致:(1)尽管安阳、南京2试点的地上生物量、产量差异较大,但临界氮稀释曲线条件下不同气候区域棉花达到最高产量的瞬时氮吸收速率的变化趋势、氮素快速累积期、最大氮吸收速率出现日等基本一致;(2)安阳、南京2试点的适宜施氮量应控制在360 kg.hm-2和240kg.hm-2水平上。由于临界氮浓度具有合理的生物学意义,因而所建模型有精确、简单和生物学意义明确等特点,可以直接用于评估作物的需氮量,亦可用于作物氮动态模拟的复杂模型中,为适时精确施肥提供了新的思路。     

施氮对森林生态系统AM真菌群落组成及多样性的影响

丛枝菌根（AM）真菌能够和绝大多数陆生植物形成互惠共生体,具有重要的生态功能。在氮（N）沉降日益严重的背景下,越来越多的土壤生态学家开始关注N沉降对AM真菌群落的影响,然而已有研究大多数集中在草地生态系统,对森林生态系统的关注相对较少,而在森林生态系统开展的模拟研究又多采用林下施N的方式,忽略了冠层发生的一系列生态过程,可能无法准确反映真实情形。依托鸡公山野外控制试验平台,采用高通量测序技术就不同施N方式（林下vs林冠）及速率对AM真菌alpha多样性和群落组成的影响进行了连续4 a的监测。试验综合考虑植被、坡向和坡度等因素,采用完全随机区组设计,包括4个区组（重复）,每个区组随机设置5个样方,对应5个不同处理：对照（CK）、林冠施N 25 kg hm^-2 a^-1（CN25）和50 kg hm^-2 a^-1（CN50）、林下施N 25 kg hm^-2 a^-1（UN25）和50 kg hm^-2 a^-1（UN50）。结果发现,在目前的N素添加水平和时间尺度上,施N方式和施N速率对AM真菌的alpha多样性都没有显著影响,二者之间也无交互作用。然而,经过一年的试验处理,施N方式对AM真菌群落组成产生了轻微的影响,而施N速率有极显著的影响,且二者之间存在显著交互作用。当施N速率为25 kg hm^-2 a^-1时,林冠施N和对照相比差异不显著,而林下施N处理AM真菌群落组成与对照相比差异极显著,与林冠施N相比,差异也极显著;当施N速率为50 kg hm^-2 a^-1时,林冠施N与对照处理群落组成有略微差异（P=0.080）,林下施N与林冠施N及对照处理相比AM真菌群落组成均没有显著变化。在接下来的三年中,施N方式和施N速率对AM真菌的群落组成都没有显著影响,二者之间也无显著交互作用。这说明在特定的施N速率和处理时间下,林下施N可能会高估自然N沉降对AM真菌群落组成的影响。随着处理时间的延长,不同处理下AM真菌群落有趋同的趋势,可能是因为AM真菌群落对N沉降产生了适应性。本研究评估了施N方式对森林生态系统AM真菌群落组成与结构的影响,在未来的研究中需要设定更多的N素梯度和更长的时间跨度,才能够更全面的认识N沉降的生态效应。