物候模型研究进展

近年来随着全球气候变暖,物候提前,物候学的研究越来越受到人们的关注.通过建立物候模型使物候期的预知成为可能,从而为生产实践活动提供依据和指导.本文探讨了物候模型研究的意义,总结了影响植物和昆虫物候的温度、水分、光和养分等主要环境因子的作用.根据国内外物候模型的研究现状,重点介绍了作物、树木、植被和昆虫4类物候模型的研究内容和进展.作物物候模型注重生理生态过程;树木物候模型以统计方法为主,但近期也有尝试将激素水平作为物候的决定因素;植被物候模型以遥感技术的应用为发展趋势;昆虫物候模型则进一步对发育起点的确定和对温度因子的修正,GIS的引入将昆虫物候模型的应用范围扩大.最后指出了目前物候模型研究中存在的问题.     

模拟酸雨条件下Pb2+和Cr6+对蕹菜光合作用及品质的影响

以蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk．）为供试对象，通过盆栽试验，研究了不同酸度模拟酸雨（AR）条件下，Pb^2＋和Cr^6＋对其光合作用、营养品质及食用安全性的影响。结果表明：酸雨条件下，重金属对蕹菜叶片光合作用和品质的胁迫表现为Pb〉Pb＋Cr〉Cr；随酸度增加，AR＋Pb和AR＋Pb＋Cr处理的危害性显著增加，pH=3．5时，AR＋Pb＋Cr处理的胁迫性明显大于其他处理水平，对蔬菜造成伤害；3个光合作用参数均随酸雨酸度增加有不同程度的下降，但对胁迫的敏感性存在差异；pH〈5．6时，蕹菜中蛋白质和游离氨基酸含量与pH值呈正相关；随酸度增加，可溶性糖含量增加，而还原性糖含量下降，表现出对环境胁迫的应激反应；除了Cr污染处理外，Pb污染和Pb＋Cr污染都能显著促进蕹菜中硝态氮积累，其含量随酸雨酸度上升而增加；蕹菜中Pb和Cr存在竞争吸附作用，且随着酸雨酸度下降，蕹菜对2种重金属的富集有加快趋势。     

植被光合呼吸模型在长白山温带阔叶红松林的优化及验证

植被光合呼吸模型(VPRM)关键参数的确定和优化是准确计算生态系统净CO_2交换(NEE)的基础。利用中国通量观测研究联盟(China FLUX)长白山站温带阔叶红松林2005年的通量观测资料,对VPRM的4个参数(最大光能利用率ε_0、光照为半饱和条件下光合有效辐射值PAR0和呼吸参数(α、β))进行优化,并使用2006年的观测资料对参数优化前后的模拟结果进行评估。结果表明:参数优化后,VPRM能够较好地模拟长白山地区2006年植物生长季NEE的变化。对30min NEE模拟的平均误差为-1.81μmol m~(-2)s~(-1),相关系数为0.72,模拟NEE平均日变化的峰值约为观测值的91%,相关系数为0.97。但在植物非生长季模型对森林NEE的模拟效果较差。模型模拟30min NEE的平均误差为0.39μmol m~(-2)s~(-1),相关系数仅为0.10,并且模拟低估NEE平均日变化白天吸收峰值约82%,日变化模拟值与观测值的相关系数为0.50。通过分析不同天气个例,发现模型可以较好地模拟晴天条件下NEE的变化,而对阴雨天NEE的模拟误差较大。该研究有利于提高VPRM模型对温带落叶阔叶林NEE的模拟能力,对进一步改进区域陆地NEE的模拟具有重要意义。     

不同灌溉量夏玉米叶绿素含量的高光谱特征及其反演

植物叶绿素含量直接影响其光合作用，并与植物的光谱特征密切相关。以夏玉米为研究对象，采用人工控水方法研究了夏玉米七叶期不同灌溉量下冠层叶绿素含量特征及其与光谱特征之间的关系。结果表明：灌溉量越少，夏玉米叶片叶绿素含量越低，冠层光谱反射率越高，绿峰位置"红移"，而红边位置"蓝移"。叶绿素含量与光谱特征参数、植被光谱指数之间存在极显著相关关系，据此建立了冠层叶绿素含量高光谱估算模型，且基于植被指数模型较基于单一光谱特征参数模型模拟效果更好。研究结果可为夏玉米叶绿素含量的快速无损测定以及夏玉米干旱监测提供依据。     

我国三大城市群地区城市和农业用地地表热环境效应对比研究

以大中小城市协同发展为特征的城市群已成为我国城市化发展的主要形式，城市化和农业作为城市群地区最主要的土地利用活动，其气候效应是国际研究的热点。然而过去研究多关注大城市的热岛效应，对更为普遍的农业活动以及中小城市城市化的气候效应认识十分薄弱。基于MODIS地表温度数据，以自然林地为参照，提出了一种可逐像元估算土地利用地表热环境效应的新方法，进而对比分析了我国三大城市群地区（京津冀、长三角和珠三角）城市和农业用地地表热环境效应及其驱动因子差异。结果表明各城市群白天城市热岛效应明显，地级以上城市年平均热岛强度达3.2℃以上，但最强热岛均未发生在核心城市。夜晚热岛效应明显减弱，京津冀和长三角部分城市甚至出现冷岛效应。农业用地在白天亦表现出明显的增温效应，特别是在京津冀地区，而在夜晚除珠三角城市群外，降温效应明显，京津冀和长三角地区平均降温2.3℃和0.7℃。虽然城市用地平均增温强度大于农业用地，但农业用地因面积优势对区域温度变化起控制作用。白天城市和农业用地整体导致各城市群温度明显增加，京津冀增温最高（4.0℃），夜晚二者导致长三角和京津冀地区平均温度降低。研究还发现各城市群城市和农业用地地表热环境效应时空异质性极大，主要受植被、地表反照率、气候背景和人口密度控制。本文对制定缓解气候变化的土地利用策略具有重要的指导意义。     

非生物胁迫影响水稻颖花育性机理的研究进展

本文从颖花发育的形态学和生理学角度,综述了水稻穗分化期至抽穗开花期非生物胁迫导致颖花不育的机理,旨在揭示非生物胁迫导致水稻颖花败育的关键过程及其内在联系.颖花是否可育主要与绒毡层细胞行为、花药开裂与散粉、花粉萌发、受精4个关键过程有关,胁迫通过影响这些关键过程,导致颖花不育.花药发育早期异常变化影响生殖细胞发育与授粉作用.可以通过喷施外源物质或增施硅肥等方法减缓非生物胁迫对颖花育性的伤害.今后需要加强交叉胁迫对颖花育性的影响、不同胁迫对花器官形态结构和生理特性的影响、不同水稻品种对胁迫的响应差异,以及胁迫影响花器官发育的分子生物学机制等方面的研究.     

基于MaxEnt模型的道路对朱鹮繁殖地的影响

道路对野生动物适宜繁殖地影响的定量研究是目前道路生态学领域有待深入的内容之一.本文以国家一级保护动物朱鹮为研究对象,利用物种分布模型(SDM)中MaxEnt模型,通过对影响朱鹮繁殖地的环境变量进行自相关分析,剔除自相关系数大于0.8的环境变量,最终选择了10个环境变量为朱鹮繁殖地的影响因子,分别为最冷季度平均气温、景观类型、归一化植被指数、坡度、坡向、距水体距离、距水田距离、距高等级公路(县级及以上道路)距离、距低等级公路(乡镇和林间道路)距离、距居住地距离.通过对环境变量的贡献率进行分析表明: 最冷季度平均气温、景观类型以及距水田距离、距高等级公路距离是影响朱鹮筑巢的主要因子.分别研究了含道路变量(情景Ⅰ)、不含高等级公路(情景Ⅱ)以及不含低等级公路(情景Ⅲ)3种情景下朱鹮繁殖地适宜区分布.结果表明:道路对朱鹮繁殖地干扰影响显著,高等级公路的影响比低等级公路大,高等级公路和低等级公路的存在分别使朱鹮繁殖地适宜区的面积减小了66.23和35.69 km².朱鹮筑巢对高等级公路有明显的回避效应,平均回避距离为1500 m.本研究对未来制定朱鹮的保护管理措施具有重要意义,同时可为工程建设项目对野生动物的环境影响定量评价提供应用示范.     

川西亚高山不同森林类型土壤呼吸和总硝化速率的季节动态

川西亚高山原始林及其采伐后通过不同恢复措施形成的不同类型森林土壤呼吸和总硝化速率的对比分析及其耦合关系的研究相对匮乏。采用气压过程分离系统(Ba PS)技术研究了川西亚高山岷江冷杉原始林及其砍伐后恢复的粗枝云杉阔叶林、红桦-岷江冷杉天然次生林和粗枝云杉人工林土壤呼吸和总硝化速率的季节动态及其影响因素。结果表明:生长季内平均土壤呼吸速率和总硝化速率分别以粗枝云杉阔叶林和粗枝云杉人工林较高,均以岷江冷杉原始林较低。土壤呼吸和总硝化速率在生长季内具有明显的季节动态,呈以7月份最高的单峰趋势。土壤呼吸和总硝化速率与土壤温度显著相关,而与土壤水分相关性不显著,表明土壤温度是调控呼吸和总硝化作用季节动态的主要因子。土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))介于2.59—4.71,以岷江冷杉原始林最高,表明高海拔的岷江冷杉原始林可能更易受到气候变化的影响。林型间土壤呼吸和总硝化速率主要受凋落物量、p H和有机质的影响。不同林型间土壤呼吸和总硝化速率显著正相关,表明土壤呼吸和总硝化速率存在耦合关系。     

干旱条件下夏玉米地-气温差的影响因素及其模拟

地-气温差指标表征作物水分亏缺状况已经被广泛研究,但地-气温差随作物生育进程的变化特征及其影响因子的观测研究仍较少,制约着地-气温差的准确模拟.基于夏玉米2014年三叶期和2015年拔节期的5个灌溉水分控制试验资料的研究表明: 随着夏玉米生育进程的推进,土壤水分的变化显著影响了夏玉米农田的地-气温差,土壤水分亏缺越严重,地-气温差越高.在整个水分处理期间,归一化植被指数是地-气温差的主要影响因子且两者呈显著的线性关系,但不同生育期地-气温差还受其他因子的影响:三叶期后受冠层吸收光合有效辐射比影响且呈显著的线性关系,三叶期至拔节期则受土壤相对湿度和空气相对湿度的影响且呈显著的线性关系.在此基础上,基于2014年试验资料建立了夏玉米全生育期地-气温差模拟模型、营养生长期地-气温差模拟模型和生殖生长期地-气温差模拟模型,并利用2015年夏玉米拔节期5个灌溉水分控制试验资料进行了模型验证,结果表明,夏玉米全生育期地-气温差模型可以解释2015年地-气温差变异的63%,但地-气温差分生育期模拟模型,即营养生长期地-气温差模拟模型和生殖生长期地-气温差模拟模型综合的模拟结果则可解释2015年地-气温差变异的79%.研究结果为基于地-气温差的作物干旱指标定量评估作物干旱提供了依据.     

生物质炭对黄瓜连作土壤中微生物量碳氮及酶活性的影响

本研究旨在探索添加生物质炭对黄瓜连作土壤中微生物量及酶活性的影响,为减缓土壤连作障碍提供科学依据。本试验设置CK(不施生物质炭)、C_1(5 t·hm~(-2))、C_2(10t·hm~(-2))、C_3(20 t·hm~(-2))、C_4(30 t·hm~(-2))和C_5(40 t·hm~(-2))共6个处理,采集第三季黄瓜成熟期0～20 cm土样,分析了添加生物质炭对土壤微生物量碳氮及酶活性的影响。结果表明:土壤微生物量碳氮随生物质炭添加量的增加呈现先增加后降低的趋势; C_2处理和C_3处理微生物量碳较CK处理分别提高了70.62%和81.09%(P0.01);与CK处理相比,C_2处理和C_3处理的微生物量氮呈极显著增加(P0.01);土壤酶活性也呈现出先增加后降低的趋势;与CK处理相比,C_2、C_3和C_4处理的过氧化氢酶活性呈极显著增加(P0.01),C_4处理脲酶的活性提高了84.08%(P0.01),而碱性磷酸酶活性在C_3、C_4和C_5三个处理中均呈极显著性增加(P0.01)。由聚类分析可知,6个处理在欧氏距离为1.01时可以划分为4个类群,分别是CK类、C_1类、C_2C_3类以及C_4C_5类;添加生物质炭可以增加土壤微生物的数量,以减缓连作障碍;当生物质炭添加水平为20 t·hm~(-2)时,微生物量碳氮提高效果最为显著(P0.01);添加水平为20 t·hm~(-2)时过氧化氢酶活性最高,30 t·hm~(-2)时脲酶和碱性磷酸酶活性最高。