枣粮间作养分利用与表观损失空间差异性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在系统内不同位置采样,分析了枣粮间作系统内间作作物产量、氮磷营养元素利用与表观损失方面的空间差异性,并对枣粮间作、枣树单作和农田3种生态系统进行了比较.结果表明:(1)枣粮间作系统内间作作物产量随着距枣树种植行距离的缩小而迅速降低,表现出明显的空间差异性.虽然与农田生态系统比较,间作小麦、玉米均表现减产,经济产量分别降低11.4%、39.9%,但整个枣粮间作系统提高了土地利用程度;(2)枣粮间作系统间作作物吸收氮磷量也呈现明显空间差异性,且与间作作物生物量有极显著相关性.3种生态系统相比,吸氮量为枣粮间作>枣树单作>农田;吸磷量为农田>枣粮间作>枣树单作;(3)枣粮间作系统内氮磷表观损失量有明显的空间差异性,距枣树种植行0.25m处表观损失量显著高于其它位置表观损失量,在距枣树种植行6.5m到2m范围内,随着与枣树种植行的接近,氮磷表观损失量有所降低.3种生态系统相比,氮、磷表观损失量均为枣树单作>农田>枣粮间作.     

枣粮间作生态系统土壤氮空间分布特性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在不同位置采样测定,探讨了枣粮间作系统内土壤氮素空间分布特性.结果表明:(1)枣粮间作生态系统中,在小麦收获期和玉米收获期两个时期,土壤全氮和硝态氮含量均存在明显的垂直和水平两个方向空间变异性.而土壤铵态氮含量极低且没有明显的空间变异;(2)与全氮相比,枣粮间作系统中硝态氮空间变异性更强,且随着时间变化其空间分布特性有明显变化;(3)氮素施用量对土壤全氮和硝态氮空间变异有正向作用,而植株对氮的吸收利用可以降低土壤氮素分布空间差异程度.各因子对土壤全氮空间变异影响强弱顺序为氮吸收量＞氮素施用量＞土壤含水量;对土壤硝态氮空间变异影响强弱顺序为氮素施用量＞土壤全氮含量＞氮素吸收量＞土壤含水量.     

胁迫时间与非毒性离子对重金属抑制拟南芥种子发芽及幼苗生长的影响

测定了Hg²⁺ 、Cd²⁺ 、Cu²⁺ 、Pb²⁺单一重金属胁迫对拟南芥种子发芽和幼苗生长的影响.结果表明,重金属对幼苗生长的毒性大于对种子发芽的毒性,以抑制种子发芽的IC50为指标,4种重金属的毒性顺序为Hg²⁺>Cd²⁺>Pb²⁺/Cu²⁺,以幼苗生长为指标,则毒性顺序为：Cu²⁺>Hg²⁺>Cd²⁺/Pb²⁺,并随着胁迫时间延长,种子萌发率下降.此外,不同重金属在不同发芽时段对种子的毒性也不尽相同,Cd²⁺的毒性在种子吸水后的0～12 h 大于12～24 h, 而Hg²⁺毒性在12～24 h大于0～12 h,其中,种皮对减轻重金属毒性起着十分重要的作用.通过非毒性离子(Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 、K ⁺ 、Na ⁺ )与重金属离子(Hg²⁺、Cd²⁺ Cu²⁺、Pb²⁺)交互作用对拟南芥种子发芽及幼苗生长效应的研究发现,5 mmol·L^-1的Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 、K ⁺ 、Na ⁺可以增强Hg²⁺对种子发芽的毒性,但对Cd ²⁺的毒性却没有影响.对于幼苗来说,Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 、K ⁺ 、Na ⁺可以显著增强Hg²⁺的毒性,Ca ²⁺可以缓解Cd²⁺的毒性,但却增加Cu ²⁺的毒性,K⁺可以缓解Pb ²⁺对幼苗的毒害作用.最后,本文对重金属的毒害机理进行了探讨.     

华北太行山前平原农田生态系统中氮、磷、钾循环与平衡研究

以栾城县为例,分析了华北太行山前平原农田生态系统N、P、K三要素养分循环与平衡特征及其变化趋势,评价了农田养分平衡状况,提出了合理施肥对策。结果表明,1985～2000年栾城县农田养分平衡中,N素经历了由轻微赤字向盈余的转变过程,由1985年的1．4％赤字转变到2000年盈余48．6％;K由极度亏缺(82％赤字),逐渐向平衡发展,到2000年已有4．6％的轻微盈余,但仍有大量田块是赤字平衡;P则始终有大量盈余。目前农田养分收支存在一定程度的N、P投入过量,K投入不足的问题,以土壤肥力状况和作物种植结构而论,栾城县应采取“稳氮、控磷、增钾”的施肥对策。避免过多的盈余化肥氮进入环境,同时应继续推广秸秆还田技术,提高养分循环再利用效率。     

华北太行山前平原农田土壤养分的空间变异性研究

采用地统计方法,分别对栾城县(面积约30490hm^2)和中国科学院栾城生态农业试验站示范区(15hm^2)农田耕层土壤养分的空间变异特征进行了研究．结果表明,在2个不同采样间距下,各土壤养分含量均具有空间相关性,县域范围近似以1km网格采样,最大相关距离为4．2～15．6km,在示范区以20m网格采样,则为112～223m;在同一采样间距下,土壤有机质、全氮、全磷、速效养分(N、P、K)含量的空间变异结构也各不相同,具有块金方差效应,半方差图分别遵从高斯和球函数模型．认识本区土壤的这种空间变异结构有助于实现对农田土壤养分的分区和合理管理．     

植物种子二形性（多形性）研究进展

植物种子的二形性（多形性）是指在同一棵植株上生长有形态结构、生理、生态学特性等方面有很大差异的两种（多种）种子。这种现象在自然界中比较普遍,特别是菊科、藜科、禾本科、十字花科中最为常见。二形性种子可分为有扩散结构和没有扩散结构（如冠毛和表皮毛状体）两种。如菊科的边花种子一般不具有扩散结构、个体较大,具有休眠特性和对光、温度、水、盐分等环境因子的敏感特性;而中间花种子一般具有扩散结构,个体较小,不具有休眠特性。具有休眠特性和对环境因子比较敏感的种子是形成土壤种子库的主要成分。二形性种子产生的幼苗在前期形态大小上都有差异,但生长后期有些差异不显著（70 days old for Hedypnois cretica）,有些仍很显著（Atriplex Sagittata）。这二形性幼苗所产生的后代同样也具有二形性现象。二形性种子产生的比例受环境因素的影响,例如：水、盐、养分和密度胁迫等。遗传因素也影响二形性种子的比例,其遗传率一般在0．2～0．5之间,是一种数量遗传性状,受多个基因控制。为了解释二形性种子产生的原因,从生态学和个体发育的角度提出了两个模型：生态进化模型（两面下注策略或高,低风险策略）和个体发育模型。不同植物的二形性（多形性）种子在结构、发芽,休眠特性、对环境因子的反应、幼苗特性、两者的比例受遗传和环境因素的影响不尽相同。种子二形性（多形性）是植物本身的遗传特性和环境因素共同作用产生的现象,是植物适应环境的一种生理、生态机制,是植物长期进化的结果。总之,二形性种子的形成机理非常复杂,目前还不是很清楚。对以下4个方面的研究进行了展望：采用生物技术的手段研究种子二形性的遗传机制;二形性种子激素等化学物质含量的差异;目前各种环境因素对植物生长的生理生态学意义;二形性植物生活史的系统研究。     

迁安市农田重金属含量空间变异性

利用地统计学和GIS相结合的方法,对河北省迁安市农田土壤耕层（0～20 cm)8种重金属含量的空间变异性进行了研究.结果表明,农田中8种重金属含量均值未超过土壤环境质量(GB15618-1995)二级标准,属于中等变异.Cu、Zn、Ni、Cr和As含量的变异函数理论模型符合指数模型,空间相关程度强;Hg和Cd含量的变异函数理论模型符合球状模型,空间相关程度中等;Pb含量具有纯块金效应,空间相关程度弱.在整个研究尺度上,Pb含量具有恒定的变异,其余7种重金属含量由空间自相关部分引起的空间变异性起主要作用,空间相关距离为11～20 km.用普通Kriging方法对Cu、Zn、Ni、Cr、Hg、As和Cd含量空间局部插值表明,北部山地重金属含量较高,而中部盆地重金属含量较低.     

农田生态系统服务功能及其形成机制

农田生态系统作为人类社会存在和发展的基础,其服务功能对人类的可持续发展具有现实而深远的影响.本文综述了农田生态系统服务功能的内涵及评价方法,从农田生态系统非生物环境特征、生物特征、生态过程和人类活动影响等4个方面对农田生态系统服务功能形成机制的研究现状进行了归纳和分析,认为：1)农田生态系统除具有巨大的产品服务功能价值外,还具有巨大的环境服务功能价值和维持区域生态安全价值;2)农田生态系统非生物环境特征、生物特征和生态过程及其相互作用是农田生态系统服务功能形成的基础,人类活动是其形成的最根本的驱动力;3)应加快构建能体现农田生态系统特征的服务功能评价指标体系.同时,应加强人类活动对农田生态系统非产品服务功能形成机制影响方面的研究.     

盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展,试验在盐化潮土条件下,通过设计不同施氮量（0,70,140,210kg N hm^-2）处理,重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加,施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势,但明显增强了其变化幅度;（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态,表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势;（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加,且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。     

海河低平原区农田重金属含量的空间变异性——以河北省肥乡县为例

随着工业和农业的快速发展,农田受到重金属污染的压力越来越大,其土壤环境质量的及时监测和掌握重金属在其空间的变异规律对农业生产具有十分重要的意义。利用地统计学和GIS技术对海河低平原区（肥乡县）农田土壤耕层（0—20Cm）8种重金属含量空间变异性进行了研究。结果表明：去除异常值后,8种重金属含量都符合正态分布,且其含量算术平均值未超过国家土壤环境质量二级标准。通过变异函数分析,Ph和Cr具有纯块金效应,Cu和Zn符合指数模型,Ni和Cd符合球状模型,地和As符合带基台值的线性模型。在该地区以2．0km为取样间距较大,以后调查时应该缩小间隔。Zn和Cd的空间变异性受人为因素影响较小,而Cu、Ni、Hg和As的空间变异性受人为因素影响较大,Ph和Cr在整个研究尺度上具有恒定的变异。Cu、Zn、Ni、Hg、As和Cd的变程差异较大,在2．5—13．7km之间。通过普通kriging法局部插值,Cu、Zn、Ni和As含量由西南部向东北部含量逐步升高,但是Hg却表现出相反的分布趋势。这将为当地正在开展的优势农产品区域布局规划提供理论依据。