我国生态农业理论和实践

本文讨论了生态农业的由来,概念的发展,尤其是中国人的理解,共讨论了以下三个问题：１．中国是怎样定义生态农业的？这个概念的中外定义有何差异？２．当今生态农业研究的热点问题有哪些？如何对待它们？３．我们还预测了生态农业的未来前景。在这个意义上,我们认为,持续农业将是生态农业的最终归宿．     

广东阳春现代樟树树轮宽度变化及其对气候因子的响应

树木年轮方法定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取复本等 ,成为全球气候变化研究的重要手段之一。在热带、亚热带地区 ,受树木生理特性的影响 ,树轮研究工作开展较少。通过广东阳春过渡热带现代樟树树木年轮宽度的变化 ,发现秋季降水是影响研究区樟树生长的重要因子。树轮记录的准 4～ 4 .92 a周期的树轮指数变化可能与厄尔尼诺的周期有关 ,即厄尔尼诺引起气候变化对树木生长产生影响。尽管樟树生长快 ,树轮不清晰 ,交叉定年困难 ,但由于研究区存在明显的旱季 ,樟树树轮仍然能够在一定程度上反映气候条件的影响。     

近30年北京自然历的主要物候期、物候季节变化及归因

根据中国物候观测网资料并结合气象观测数据,重新编制了北京颐和园地区1981–2010年的自然历。通过与原自然历比较,揭示了北京物候季节变化特征,分析了1963年以来物候季节变化的可能原因。研究发现:与原自然历相比,1981–2010年北京的春、夏季开始时间分别提前了2天和5天,秋、冬季开始时间分别推迟了1天和4天;夏、秋季长度分别延长了6天和3天,春、冬季长度则分别缩短了3天和6天;各个物候期的平均日期、最早日期、最晚日期在春、夏季以提前为主,在秋、冬季以推迟为主;且春、秋、冬季节内部分物候期次序也出现了不同程度的变化。春、夏、冬季开始日期前的气温变化和秋季开始日期前的日照时数变化可能是北京颐和园地区物候季节变化的主要原因;不同物种、不同物候期对气温变化的响应程度不同,导致了物候季节内各种物候现象出现的先后顺序发生变化。     

利用控制实验研究植物物候对气候变化的响应综述

物候是植物在长期适应环境过程中形成的生长发育节点。长时间地面物候观测数据表明,近50年全球乔木、灌木、草本植物的春季物候期受温度升高、降水与辐射变化等影响,以每10年2 d到10 d的速率提前。但因植物物候响应气候因子的机制仍不清楚,导致对未来气候变化情景下的植物物候变化预测存在较大的不确定性。在此背景下,控制实验成为探究气候因子对植物物候影响机制的重要手段。综述了物候控制实验中不同气候因子（温度、水分、光照等）的控制方法。总结了目前为止控制实验在植物物候对气候因子响应方面得到的重要结论,发现植物春季物候期（展叶、开花等）主要受冷激、驱动温度与光周期的影响,秋季物候期（叶变色和落叶）主要受低温、短日照与水分胁迫的影响。提出未来物候控制实验应重点解决木本植物在秋季进入休眠的时间点确定、低温和短日照对木本植物秋季物候的交互作用量化、草本植物春秋季物候的影响因子识别等科学问题。     

叶芽花芽需热量差异导致植物先花后叶

为探究植物先花后叶的影响因素,本研究以1963—1988年间北京地区杏和山桃展叶和始花物候资料及相应的日最高、最低温度数据为基础,利用偏最小二乘回归法确定杏和山桃叶芽及花芽的需冷期和需热期,进而利用动态模型和生长度小时模型分别估算叶芽和花芽的需冷和需热量。结果表明,依据长期物候观测资料,利用偏最小二乘回归法进行植物需冷和需热量的估算非常有效。先花后叶植物叶芽和花芽需冷量几乎相同,需热量的差异是导致植物先花后叶的主要原因。杏和山桃花芽的需热量分别为2829．7±876．2和1457．2±581．2生长度小时,而相应叶芽需热量却是花芽的两倍之多。基于物候观测的重要性及实用性．中国物种水平上的地面观测应得到进一步深入发展。     

西安木本植物物候与气候要素的关系

根据1963–2007年中国物候观测网西安观测站的物候和气温、降水资料,分析了西安站34种木本植物春季展叶始期、展叶盛期、始花期和盛花期等4个关键物候期的变化趋势、对气候变化的阶段响应特点及其与气温、降水变化的关系。结果表明,1963年以来,西安地区气温呈显著上升趋势,特别是1994年前后,气温发生明显突变,上升趋势更加明显;西安春季物候变化主要呈现提前趋势。在45年中,观测到的34种植物的展叶始期平均提前1天,展叶盛期平均提前1.4天,始花期平均提前9天,盛花期平均提前12天;以突变点为界,34个物种1995–2007年的4种物候期比1963–1994年平均提前了4.34±0.77天;春季物候期的早晚主要受春季气温的影响,特别是春季物候期发生当月和上一月的平均气温对物候期的影响最为显著。叶物候和物候发生期前一月的降水量有较为明显的相关关系,花物候期和降水的关系不明显。     

北京地区木本春季物候特征与生物学特性的关系

植物物候是植物生活史中的重要性状,也是指示气候与自然环境变化的重要指标,现已成为全球变化领域的研究热点之一。传统物候研究多假设物候由气候因素决定,如气温、降水、光照等,并主要从植物物候的年际变化角度探讨了气候因素对物候特征的影响。然而,不同物种的物候存在较大差异表明植物物候还与自身生物学特性（如系统发育和功能性状）有关,但植物生物学特性如何影响植物物候仍缺乏深入研究。基于北京地区44种木本植物1965-2018年的展叶始期和开花始期观测资料,以展叶始期和开花始期的3类物候特征（平均物候期、物候对温度的响应敏感度和物候期的积温需求）为例,探究植物物候特征与系统发育和功能性状的关系。首先,利用系统发育信号Blomberg’s K和进化模型检验植物物候特征是否具有系统发育保守性,并通过系统发育信号表征曲线直观表达植物物候特征的进化模式;之后,利用广义估计方程分析植物生活型、传粉型与物候特征的关系,以揭示不同植物的资源利用方式及生存策略的差异。研究发现：（1）除展叶始期的温度敏感度外,其余物候特征的进化均受随机遗传漂变和自然选择力的共同作用,可推断物候特征具有系统发育保守性,即亲缘关系越近的物种物候特征越相似。（2）开花始期的系统发育信号强度比展叶始期更大,表明繁殖物候的系统发育可能比生长物候更保守。（3）植物展叶始期及其积温需求与生活型密切相关。灌木比乔木的展叶时间早、积温需求少。植物开花始期与传粉型相关,风媒植物开花显著早于虫媒植物。研究成果有助于深入理解物候变化的生物学机制,对于丰富物候学的理论研究有重要意义,同时对植物保护也具有重要的指导价值。     

近50年中国典型木本植物展叶始期温度敏感度变化及原因

展叶始期的温度敏感度是指气温每变化1℃,物候期变化的天数。展叶始期对温度响应更敏感的植物能够在生长季初期占据更多的资源从而在种间竞争中占据优势,因此研究展叶始期的温度敏感度变化有助于评估植物对气候变化的适应能力。选择1963-2014年10个站点163种植物的展叶始期资料,利用滑动分析法计算了每15a各植物的展叶始期温度敏感度。在此基础上,分析了温度敏感度的变化趋势及空间格局,并讨论了导致展叶始期温度敏感度变化的可能原因。主要结论为：在全部313条展叶始期时间序列中,60.1%的序列温度敏感度呈升高趋势,其中显著升高的占40.0%（P < 0.05）;39.9%的序列温度敏感度降低,其中显著降低的占28.4%。在空间分布上,温带地区的6个站点展叶始期温度敏感度平均呈升高趋势。其中,北京地区植物展叶始期温度敏感度升高最为普遍,显著升高的物种比例达到75.0%（P < 0.05）。而亚热带站点（除合肥外）的展叶始期温度敏感度主要呈降低趋势。其中,长沙植物展叶始期温度敏感度显著降低的物种比例最高,达68.4%。冬季冷激量和春季气温变率是影响植物展叶始期温度敏感度随时间变化的主要因素。冬季冷激量降低将导致植物展叶始期温度敏感度降低,而春季气温变率降低将导致植物展叶始期温度敏感度升高。     

1980-2018年中国东部主要木本植物展叶始期的温度相关时段变化

木本植物春季展叶始期的年际变化通常受其发生前一段时间的气温影响,这个时段被称作温度相关时段（temperature-relevant period,TRP）。TRP开始时间和长度的变化反映了气候增暖对植物发育过程的影响。利用中国物候网观测数据,分析了1980-2018年中国东部8个代表性站点162种木本植物展叶始期的TRP开始时间、结束时间和长度变化。结果显示：（1）亚热带站点比温带站点木本植物的平均TRP开始时间早约43 d,长度长约13 d。（2）TRP开始时间在温带地区北部（哈尔滨和牡丹江）变化不显著,在南部（北京、西安和民勤）以0.41-0.53 d/a的速度显著提前。在亚热带,除桂林外,其他站点展叶始期TRP长度延长和缩短的物种比例相近。这表明气候增暖对不同站点植物TRP的影响不仅取决于增暖的幅度,还和站点的背景气候条件相关。（3）乔木TRP平均开始时间和结束时间分别比灌木晚6.49 d和3.92 d,TRP长度略短于灌木。这与灌木采取机会主义的生存策略有关,而乔木在春季的展叶期较为保守以降低霜冻风险。（4）无论在亚热带还是温带地区,展叶越早的物种,TRP开始时间越早,长度越短,展叶始期与季前温度的相关性越强。研究结果可为研究气候变化对植物物候的影响及物候模型的发展提供科学参考。     

山西五台山高山林线的植被景观

 过草本植物群落的分类和排序,结合对乔木和灌木分布的分析,确定了五台山高山林线的几条植被界线以及五台山森林上限附近植被的性质。结果表明：1）阳坡林线的海拔范围为2 605～2 790 m,阴坡林线的海拔范围为2 810～3 015 m;2）草本植物群落随海拔高度的变化比较明显,阴坡和阳坡从郁闭林到山顶均依次分布林下草本层、林缘草甸、亚高山灌丛草甸、高山草甸,草本植物的分布很好地体现了林线内部景观的差异性;3）海拔高度是高山林线附近草本植物群落空间分异的决定性因素。