土地管理对植被变绿的潜在贡献——以中国东北农业区为例

植被变绿现象一般指绿度指标统计上呈现年际增加趋势。大尺度植被变绿现象及其归因与影响研究广泛开展中。其中,量化各种驱动因素的贡献仍然十分困难,特别是土地管理影响的研究尚显不足。选择了中国农业分布最广泛的东北农业区,尝试从植被变绿的年际变化和季节特征对土地管理因素的潜在贡献进行了推断分析,并选择增强植被指数EVI作为指标。在2000—2019年期间,EVI在农田和自然植被(林地和草地)的变化趋势分别为2.19×10^-3/a(P<0.05)和1.86×10^-3/a(P<0.05)(1.83×10^-3/a(P<0.05)和1.94×10^-3/a(P<0.05)),即处于相同量级。但是,农田EVI的增长主要集中在6—9月,增长率为4.99×10^-3/a(P<0.05),而同期自然植被的增长速率仅为2.30×10^-3/a(P<0.05)(林地和草地分别为1.79×10^-3/a(P<0.05)和3.71×1...     

基于大尺度因子的小麦白粉病长期预测模型

根据1971—2008年全国小麦白粉病发生面积资料、1970—2008年大气环流特征量逐月资料及1970—2008年太平洋海温逐月资料,通过因子膨化、空间拓扑分析组合大气环流、海温因子,采用最优化处理、相关分析、相关稳定性检验、因子独立性检验等方法,筛选对小麦白粉病影响稳定、显著、独立的大气、海温因子,分别构建基于大气环流及太平洋海温的全国小麦白粉病发生面积率预报预测模型。利用2009—2010年资料对模型进行预测检验,经回代及预测检验,大气环流模型回代检验等级正确率为81.6%,2009、2010年等级预测正确率为100%,模型总体评价正确率为82.5%。太平洋海温模型回代检验等级正确率为78.95%,2009、2010年预测检验正确率为100%,模型总体评价正确率为80%。大气环流模型较太平洋海温模型总体评价准确率略高。     

利用次溴酸盐氧化结合盐酸羟胺还原法测定大气气溶胶样品铵态氮同位素

硝酸铵、硫酸铵和硫酸氢铵等铵盐作为PM_2.5中主要的二次无机气溶胶污染物,在灰霾形成过程中发挥了重要作用.关于其来源及转化过程的研究备受关注.本文在前人研究基础上,基于稳定同位素分析技术改进了样品进样量,增加了调节浸提液pH的步骤,给出了一种能够快速、准确测量大气样品中铵态氮同位素的化学转化方法.即向含有0.25 μg·mL^-1铵态氮的4 mL大气气溶胶滤膜样品浸提液中加入碱性次溴酸盐溶液,使铵盐(NH₄⁺)氧化为亚硝酸盐(NO₂^-);然后通过调节pH值,在 pH<0.3 的条件下,使用盐酸羟胺将亚硝酸盐(NO₂^-)还原为氧化亚氮气体(N₂O),最终通过Precon-GasBench-IRMS系统的连用实现大气气溶胶样品中的铵态氮同位素的测定.该方法所需进样含量低,避免了剧毒易制爆试剂的使用,重复测试精确度可达到0.2‰(n=10).通过调节大气气溶胶滤膜样品浸提液的pH可提高还原效率(约100%).测量精确度和准确度满足了大气气溶胶中颗粒态铵的测定,有助于进一步开展大气铵盐的来源、化学转化过程、传输沉降等研究.     

干旱对夏玉米苗期叶片权衡生长的影响

叶片是植物对干旱响应最敏感的器官之一,叶片性状变化及其权衡关系能够反映植物对资源的利用策略以及对干旱的适应对策。基于2014年6个初始土壤水分梯度的夏玉米持续干旱模拟试验研究表明,随着干旱的发展,夏玉米各叶片性状均会受到影响,但不同干旱程度的影响不一致。基于水分胁迫系数及干旱持续时间提出了干旱程度的定量表达,随着干旱的发生发展,干旱程度在0—1之间变化。当干旱程度小于0.21时,夏玉米叶片性状不会受到显著影响;0.21—0.76时,叶片性状大小受到影响,但变化趋势不会发生改变;0.76—0.91时,新叶形成补偿不了老叶脱落,有效叶片数、叶干重、绿叶面积和叶含水量等性状提前出现下降趋势;大于0.91时,叶片生长几乎停滞。夏玉米叶片性状在干旱条件下的适应性生长本质上体现了其在快速生长与维持生存之间的权衡,但不同干旱程度下,夏玉米叶片性状生长的权衡策略不同:未发生干旱时,夏玉米倾向于维持较高的代谢活性,一旦干旱程度大于0,夏玉米就会降低叶片代谢活性;当干旱程度小于0.48时,夏玉米倾向于通过迅速增加叶面积来吸收较多的能量,以获得较大的生长速率,为生殖器官的生长及产量形成储备能量;当干旱程度大于0.48时,夏玉米会减小单叶面积以减少水分散失,倾向于资源贮存以提高其生存能力。     

句容水库农田小流域N_2O浓度特征

为了解句容水库农田小流域N2O浓度时空变化特征,于2015年10月至2016年9月进行为期1年的流域水样采集,采用顶空平衡-气相色谱仪法检测顶空气体中N2O浓度,计算出水体N2O浓度,并结合水质参数,分析水体N2O浓度的影响因素。结果表明:句容水库小流域水体N2O浓度的变化范围为5.04~61.83 nmol·L-1;河流、池塘、水库3类水体的N2O浓度在冬季出现峰值,分别是(30.26±12.33)、(21.28±5.98)、(18.56±2.27)nmol·L-1;不同类型水体N2O平均浓度从高到底依次是河流(25.93±11.60)nmol·L-1、池塘(20.03±9.57)nmol·L-1、水库(16.17±4.72)nmol·L-1;水体N2O的浓度与溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N)、溶解性无机氮(DIN)呈显著正相关,与pH呈显著负相关。     

低丘红壤区稻田实际蒸散特征及其气象影响因素

本研究分析了低丘红壤地区晚稻全生育期田间气象观测数据,阐明了水稻各生育期实际蒸散量特征及规律,采用通径分析方法与Beven敏感性公式对比研究了气象因子对实际蒸散的影响。结果表明:全生育期蒸散实测值为290.6 mm,其中移栽-分蘖期实测蒸散量最大,为96.9 mm,占全生育期蒸散量的33.3%;逐日蒸散整体呈现先增加后逐渐减小的趋势,高峰期出现在水稻分蘖中后期;一天中稻田蒸散逐时动态变化总体遵循"早晚低、中午高"的倒"U"单峰型变化规律,天气条件和生长期不同时也会产生一定的差异;通径分析与敏感性分析表明,净辐射、相对湿度等气象因子具有较高的总贡献系数和敏感性系数,是影响该区稻田蒸散的主要气象因素;其次为最高气温、最低气温、平均温度3个温度因子,而风速对蒸散的影响作用较小;蒸散量变化与气象因子间的关系存在时间尺度差异,相比于逐时尺度,逐日尺度上各气象因子对实际蒸散量的影响效果更为明显。     

黄瓜花期高温胁迫对叶片衰老特性和内源激素的影响

为了研究黄瓜花期高温胁迫对植株叶片衰老特性及内源激素的影响,本研究以黄瓜‘南杂2号’(Nan ZaⅡ)品种为试材,利用人工气候箱设计3个温度处理:昼温/夜温分别为36℃/26℃、39℃/29℃、42℃/32℃,以昼温/夜温24℃/18℃为对照(CK),持续时间设计1、3、5和7 d。处理完成后分别测定黄瓜叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性、MDA含量和顶芽内源激素含量。结果表明:42℃/32℃处理7 d时黄瓜叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量,POD、SOD活性,顶芽IAA、GA3、ZT含量分别较CK降低了16.61%、23.17%、73.33%、17.89%、56.90%、94.16%、54.32%、90.68%;而叶片MDA含量、CAT活性和顶芽ABA含量分别较CK增加了62.66%、28.06%和294.35%;短期高温胁迫增加了黄瓜叶片的叶绿素含量,随着温度的升高,胁迫时间的延长叶片叶绿素b含量逐渐降低;短期高温胁迫增加了叶片抗氧化酶活性,随着高温胁迫的加剧,抗氧化酶活性表现出逐渐降低的趋势;高温胁迫下黄瓜顶芽ABA含量表现出增加的趋势,而IAA、GA3和ZT含量的变化则相反。本研究揭示了黄瓜花期高温胁迫下叶片衰老特性和内源激素含量的变化规律,为黄瓜栽培的温度管理提供科学依据。     

高温高湿胁迫下设施番茄光响应曲线的拟合

为了揭示高温高湿胁迫对设施番茄叶片光响应过程的影响,以番茄品种"金粉五号"为试材,在人工气候箱中进行人工控制试验,设置1个高温水平(41℃(昼温)/18℃(夜温)),3个湿度水平(白天空气相对湿度50%±5%、70%±5%、90%±5%)和4个持续时间(3 d、6 d、9 d、12 d),并以28℃/18℃、50%±5%为对照处理(CK),测定植株叶片的光响应曲线,分别选取CK及各湿度6 d和12 d处理采用4种光合模型进行模拟和比较,最终确定模拟效果最佳的模型来模拟光响应参数。结果表明:光响应模型对于不同高温高湿处理有不同的适应性,不同光响应参数模拟效果因不同模型而异,综合来看,直角双曲线修正模型拟合效果最佳,其次为直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型;随着湿度的增加,α、Pmax、LSP先增大后减小,LCP先减小后增大,Rd无明显规律;空气湿度增加至70%左右,可有效缓解41℃的日最高温度对设施番茄光合机制带来的损害。     

土壤水分胁迫对设施番茄根系及地上部生长的影响

为了研究土壤水分胁迫对番茄生长的影响,以番茄‘金粉2号’(Jingfen 2)品种为试材,于2013年5—8月间在南京信息工程大学可控试验温室设计正常灌溉(T1)、轻度胁迫(T2)、中度胁迫(T3)、重度胁迫(T4)4个土壤水分处理,观测不同处理番茄植株根系及地上部分的生长状况。结果表明:不同处理的番茄根系生长指标(根系总长度、总表面积、总平均直径、根尖数)的最大值均表现为:T2T3T1T4,比较峰值发现,T2、T3和T4的根系总长度分别为T1的1.8、1.0和0.4倍,总表面积分别为T1的2.3、1.1和0.4倍,总平均直径分别为T1的1.3、1.1和0.6倍,根尖数分别为T1的1.1、1.0和0.5倍;T1、T2和T3处理的番茄根系均集中分布在5—10 cm土层内,而在T4处理下根系集中分布在15—25 cm土层内;番茄的株高、茎粗和叶面积指数大小表现为:T1T2T3T4,T2、T3和T4的番茄株高分别比T1下降11.49%、28.6%和43.98%,茎粗以T4处理最低,为T1的73.57%,T2、T3和T4的叶面积指数分别为T1的81.33%、64.62%和43.37%,各处理间叶面积指数在5%水平下呈现显著性差异。相关分析表明,番茄地上部分和地下部分各项生长指标与土壤体积含水率呈正相关。研究认为轻度土壤水分胁迫对番茄植株地上部分的生长影响不显著,利于根系生长,中、重度土壤水分胁迫明显抑制了番茄植株地上部分的生长,降低根系在土壤中的分布层,研究为设施番茄水分管理提供科学依据。     

复杂地形下褐飞虱迁飞的数值模拟:个例研究

褐飞虱是影响我国水稻生产的重要迁飞性害虫之一,它的爆发严重影响水稻的生长,并诱发水稻病害,导致水稻减产。研究复杂地形条件下褐飞虱的迁出虫源地、空中迁飞轨迹、降落区,探明复杂地形对褐飞虱迁飞的影响机制,对害虫测报与防治、农业防灾减灾和保障我国粮食安全具有重要的理论意义和实践价值。为了分析覆盖复杂地形的大气动力场、温度场、湿度场对褐飞虱迁入及降落分布的影响,采用WRF-Flexpart耦合轨迹计算模式和GIS空间分析等方法,对2008年9月30日—10月3日发生在广东曲江、肇庆、梅县三站和湖北宜昌、安徽东至、江西吉安三站的褐飞虱迁入和降落过程进行了数值模拟,以揭示复杂地形条件下褐飞虱种群降落和密度分布的时空变化结构。(1)广东曲江、肇庆、梅县三站的后向轨迹模拟结果显示,迁入三站的虫源均来自该站点的西北方向。地形较高且复杂多变时,褐飞虱难以穿越且迁飞距离较短、方向多变。(2)湖北宜昌、安徽东至、江西吉安三站的前向轨迹模拟结果显示,当站点附近的山脉较低且有山谷通道,褐飞虱沿山脉顺风方向迁飞,且迁飞距离较远。当山脉地势较高且没有明显的山谷,则褐飞虱遇到山脉阻挡而转向造成种群滞留。(3)褐飞虱迁飞种群的密度沿山脉走向呈带状分布,山坡较为陡峭、断崖显著时,向远离山体的方向迁飞。若山脉由多个山岭构成,则褐飞虱可从其峡谷穿越,密度分布较为分散。(4)强水平气流有利于褐飞虱的远距离迁飞,下沉气流对褐飞虱降落起着重要的作用,当有强下沉气流且气温较高时,有利于褐飞虱种群的降落,并聚集形成高密度迁入区。(5)垂直方向上,在一定的温度范围内,褐飞虱趋向于在暖层中迁飞。褐飞虱密度沿河谷地带呈带状分布且密度高值区多分布在较温暖的地区。秋季,褐飞虱降落区多分布在相对湿度50%左右的区域。模拟的褐飞虱迁飞轨迹、迁飞方位角和迁飞距离等与实际发生的褐飞虱迁飞路径和降虫区之间偏差较小,该模拟方法较大程度地提高了我国迁飞性害虫的业务预报水平。未来拟提高测报褐飞虱虫情数据的时空分辨率,以为得到较高准度和精度的模拟结果。