全球变化对陆地生态系统的影响研究──兼介美国MINK和英国TIGER研究计划

全球变化对未来的农业、森林、南北极、生物多样性等陆地生态系统都可能会产生种种影响,并已引起世界各国科学家、政府的极大关注,纷纷开展了大量的研究工作,本文简要介绍了全球变化的概念、关于全球变化存在的一些已知和未知的事实,以及中外学者对全球变化对陆地生态系统的影响开展的一些研究工作及取得的成果,重点介绍了美国的MINK和英国的TIGER研究计划.     

黄土高原水土保持林对土壤水分的影响

黄土高原植被恢复的限制因素主要是土壤水分,植被与土壤水分关系的研究对黄土高原植被恢复具有重要意义.2008年7月1日至2009年10月31日间采用EnviroSMART土壤水分定位监测系统以每30min监测1次的频度,对晋西黄土区刺槐人工林地、油松人工林地、次生林地的土壤水分变化进行了研究.研究得出:次生林地0-150 cm土层中平均蓄水量为331.95mm,刺槐人工林地为233.85 mm,有整地措施的油松人工林地为314.85mm,刺槐人工林比次生林多消耗的98.10mm土壤水分主要来源于80 cm以下土层.次生林主要消耗0-80 cm土层的水分,而人工林不但对0-80 cm土层水分的消耗量大于次生林,对深层土壤的消耗也较次生林大,这将有可能导致人工林地深层土壤的“干化”.在土壤水分减少期(11-1月)刺槐人工林土壤水分的日均损耗量为0.86mm、油松人工林为0.82 mm、次生林为0.84 mm.土壤水分缓慢恢复期(2-5月)刺槐人工林地土壤水分的恢复速度0.90mm/d,油松人工林地为0.53 mm/d、次生林地为0.79 mm/d.土壤水分剧烈变化期(5-10月)刺槐人工林地土壤水分含量的极差为95.71mm,油松人工林地为179.1mm,次生林地为72.03mm.在干旱少雨的黄土高原进行植被恢复时,应多采取封山育林等方式,依靠自然力量形成能够与当地土壤水资源相协调的次生林,是防止人工植被过度耗水形成“干化层”、保障水土保持植被持续发挥生态服务功能的关键.     

苦荞种质主要农艺性状的变异及其对单株粒重的贡献研究

对180份苦荞种质资源的8个主要农艺性状进行了评价,并对单株粒重与其他7个农艺性状之间进行了相关性分析和通径分析。结果显示,主要农艺性状的变异系数为8.10%~39.40%;简单相关分析表明,单株粒重与单株粒数、主茎分支数呈极显著正相关;偏相关分析表明,单株粒重与单株粒数、千粒重呈极显著正相关;多元回归和通径分析均表明,单株粒数、千粒重是影响单株粒重的主要因素,其中单株粒数影响最大。系统聚类分析表明,180份苦荞种质资源可划分为5类,其中第Ⅲ类(包括47份供试材料)的综合农艺性状较好,主要表现为主茎分枝能力强、单株粒数多、单株粒重和单株米粒重高,可作为优异基因资源进一步开发利用,也为以增加单株米粒重与出米率为选育目标的苦荞薄壳育种提供依据。     

林木蒸腾耗水量测算方法的比较与应用

本文简述了林木蒸腾耗水的概念、研究价值和研究进展,从实测法和估测法的角度,综述了林木蒸腾耗水量的主要测算方法,对比了各方法的优缺点、适用性、局限性、应用现状以及适用尺度。本研究认为: 实测法可应用于多种空间尺度耗水量的测定,估测法常应用于大空间尺度蒸散量的测算。实测法是估测法的基础,因此应对实测法的测定结果进行合理的质量控制与评价,为校正估测法的估算结果提供数据基础。不管是同一大空间尺度还是不同空间尺度,实测法和估测法的结合能够提高蒸散量测算结果的准确性。提升复杂下垫面和恶劣气候环境下大空间尺度林木蒸散量的测算精度将成为未来的研究热点与难点。随着科学技术的不断进步,现有的测定装置和测算方法将被改进,精确测定林木蒸腾耗水量的新方法也将随之诞生。     

水分亏缺冬小麦近等基因系冠气温差与群体总耗水量的关系

研究品种之间群体耗水特性的差异及其关键影响因素,为品种耗水特性评价与低耗水品种鉴选方法提供依据。选用水分亏缺条件下产量差异不显著,但耗水量差异极显著的冬小麦品种晋麦47和京411及其15个近等基因系为实验材料。利用防雨池和防雨棚开展实验,模拟水分亏缺条件。监测全生育期土壤水分含量,计算总耗水量,收获后测定籽粒产量,计算水分利用效率(WUE)。同时,分别在拔节-孕穗期、抽穗-开花期和灌浆期3个不同生育期监测冠层-大气温度差值(CTD)、叶片蒸腾速率和气孔导度。结果表明,3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD均达到显著差异。CTD的方差分析表明,基因型和年份均对不同生育期的CTD有显著影响,但是二者之间仅在抽穗-开花期存在互作(P=0.0002)。15个近等基因系及其亲本之间耗水量存在显著差异,产量没有显著差异。源于耗水量的差异,部分品种/系之间WUE达显著差异。3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD与总耗水量均呈极显著负相关关系。抽穗-开花期最高,2012—2013年度和2016—2017年度分别达到0.7042和0.6095。叶片蒸腾速率和气孔导度与群体总耗水量之间相关性很弱,3个生育期均未达到显著水平。对该组近等基因系材料,影响群体总耗水量的关键因素不是叶片蒸腾生理特性,而是群体冠层生长特性。表明构建合理的群体冠层结构不仅是获得高产的途经,而且是调控群体总耗水量,提高品种水分利用效率的重要途径。     

3种禾草苗期生长和水分利用对土壤水分变化的反应

采用5种不同的水分处理,于室内生长箱内盆栽条件下对引种禾草柳枝稷(Panicum virgatum)、乡土禾草白羊草(Bothriochloa ischaemum)和栽培禾草谷子(Setaria italica)等苗期根冠生长和水分利用特征进行了比较分析.结果显示:(1)充分供水下3种禾草的苗期生物量和蒸腾效率均显著高于其它4种水分处理,而高水与低水处理下各自的根冠比无显著差异;(2)各水分处理下谷子苗期总生物量、蒸腾效率和耗水量均显著大于白羊草和柳枝稷;(3)在5种水分处理下,苗期根冠比谷子均最小,柳枝稷最大;(4)低降复水后,3种禾草生物量和蒸腾效率较低水处理分别显著提高16.7%-98.7%和28.2%-118.2%,显示出补偿效应,以白羊草增幅最大.结果表明,白羊草、谷子和柳枝稷在不同土壤水分处理下的苗期生物量、根冠分配比例以及水分利用效率差异反映了野生种、栽培种和引进种禾草苗期对半干旱环境条件水分生态适应性的异同.     

水分胁迫环境与作物水分消耗剩余的宏观势态研究

根据旬等量供水耗水模型,把作物耗水及其剩余量的变化分解为由供水的偏移与耗水力作用所引起,则耗水与剩余强度是时间的函数,并受生育期环境条件的强烈约束,作物生育期供水特性与湿润度就决定了作物耗水与剩余量.     

不同干旱土壤条件下杨树的耗水规律及水分利用效率研究

 在适宜土壤水分（70%θf）,中度干旱（55%θf）和严重干旱（40%θf）3种土壤水分条件下研究杨树（Populus simonii）的耗水特性和水分利用特征。结果表明,随着土壤含水量的下降,杨树叶水势、相对含水量(RWC)、生长速率、光合速率及单叶水分利用效率（WUE）显著下降;在适宜水分和中度干旱条件下,杨树的快速生长和干物质迅速积累时期主要集中在5～6月,严重干旱下快速生长时期和干物质积累主要集中在5月;杨树总耗水量和总生物量的大小顺序为：适宜水分＞中度干旱＞严重干旱;WUE则表现出中度干旱下最高,严重干旱下最低;杨树在适宜水分下的日、旬、月耗水量明显高于中度干旱和严重干旱处理;杨树在适宜水分、中度干旱和严重干旱条件下的最高耗水月分别在6～7月,最高旬耗水量分别在7月中旬、上旬和6下旬;在中度水分亏缺和严重水分亏缺下的最高耗水日出现的时间比适宜水分下的最高耗水日提前1～2个月以上。一天中的最大耗水高峰随着杨树生育期和土壤含水量的不同而有明显差异。研究结果表明,杨树不具备耐旱植物的特征,因此在黄土高原缺水地区不适宜大面积栽植,只能用于水分条件较好的立地条件下造林。     

北美车前和车前的生长特征与相对竞争能力

通过野外样方调查,比较了入侵种北美车前(Plantago virginica)和土著种车前(P.asiatica)的生长特征与种间相对竞争能力.结果表明:北美车前的有性繁殖效力显著高于车前,而营养生长效力显著低于车前;其果穗数和果穗长明显大于车前,而叶面积则明显小于车前,说明北美车前较多地投资于繁殖生长,而车前较多地投资于营养生长;种间竞争和种内竞争明显降低了2种植物的平均每株果穗数、果穗长、单株地上生物量和单株总生物量;车前的种间竞争能力(相对邻里效应指数)显著大于入侵种北美车前,表明入侵植物北美车前目前不能对广泛分布的车前发生竞争取代.     

水稻T-DNA插入突变体库的构建及突变类型的分析

利用农杆菌介导的转化系统转化中花11成熟胚愈伤组织,获得1489个独立转化的T-DNA插入再生株系。PCR和Southern杂交的结果表明,69．8％转化株系被整合了T-DNA,通过Tail-PCR也从转化植株中扩增出T-DNA侧翼序列。同时对1066个T1转化株系的抽穗期、株高、单株穗数的调查结果表明,不同株系中分离出了突变植株。