线性规划法在植物生态学数学模型参数估计中的应用初探

本文提出了一种植物生态学数学模型参数估计的新方法——线性规划法,并结合最小二乘法对模型参数的估计进行了实例分析。认为某种程度上前者更优于后者。是一种值得进一步研究的方法。     

宁夏盐池长芒草草原和苜蓿人工草地水分利用研究

 本文用离体快速称重法对宁夏盐池长芒草天然草地和苜蓿人工草地的水分利用状况进行了比较研究。研究发现：很干旱的苜蓿草地具有较高的生物量,而在水分条件相对较好的长芒草草地中生产力却很低。苜蓿草地的蒸腾耗水量占蒸散量的86.9%,而长芒草草地中只占40.7%。水分利用强度苜蓿草地为137.32%,而长芒草草地为88.72%,而且有迹象表明,苜蓿草地的水分利用深度超过了180cm,而长芒草草地则保持在180cm范围之内。两草地的蒸腾效率在整个生长季中基本一致,而蒸散效率苜蓿草地为0.82‰,长芒草草地为0.54‰。经过一个生长季,苜蓿草地水分亏缺达-101.8mm,而长芒草草地为-17.6mm。     

EAM会议专刊辑述评——气候变化下旱区农业生态系统的可持续性

农业生产是将自然资源不断转化为农产品的过程。简单的说就是将阳光、空气、水和土壤等无机资源转化为可以供人类消费的有机产物。农业生态系统必须对全球气候变化、市场竞争、自然环境的恶化、经济等政策法规和人民的需求等因素做出灵活的应对策略,同时还要保证自然生态系统的稳定性。在发展中国家,有超过20亿的人口每天收入低于2美元,他们收入中绝大部分都用于解决温饱。这些人大部分生活在干旱、半干旱地区,并以农业生产作为生活的主要来源。由于这些地区水资源匮乏、土壤贫瘠,粮食安全问题一直是该地区人类生存的关键。中澳两国都把干旱、半干旱地区的农牧业发展作为研究的重点。两国的专家都致力于恢复和维护干旱半干旱地区脆弱的农业生态系统。气候变化正在使农业生态系统可持续发展面临严峻挑战。因此,迫切需要农学,生态学,环境学,社会经济学等多学科的共同发展和融合解决这一问题。2010年7月20—25日在兰州大学举办了以“气候变化和旱区农业生态系统管理”为主题的“第二届生态系统评估与管理（EAM）国际会议”。国内外众多知名专家参与了此次会议,并共同讨论在全球气候变化背景下如何提高干旱半干旱地区脆弱农业生态系统生产力与可持续性。本次会议的议题是：(1）半干旱地区旱作雨养农业生态系统评估与管理,(2）干旱地区绿洲农业生态系统评估与管理。此次会议由兰州大学和澳大利亚西澳大学联合主办,中国科学院生态环境研究中心协办,由国家教育部和国家外专局联合支持、兰州大学干旱与草地生态教育部重点实验室承担的“旱寒生态学”学科创新引智基地和西澳大学农业研究院、FAO属下的叙利亚国际旱地农业研究中心(ICARDA)联合提供资金支持。会议期间,25位专家就干旱、半干旱地区植物土壤互作关系作了报告。另外还有18位在干旱半干旱地区科研一线工作的青年学者汇报了研究进展,并与专家进行了广泛交流。报告会之后,大会组织专家分别对典型旱区农业进行了考察,分别是兰州大学黄土高原旱地农业生态实验站(榆中)和甘肃武威市民勤绿洲农业生态系统。此次大会遴选出35篇学术论文,以专刊的形式发表于《生态学报》第31卷第9期。会议遴选出的其它英文文章将于2011年在《Plant and Soil》和《Crop and Pasture Science》上发表,敬请期待。我们相信,本专刊的出版将会对气候变化背景下旱区农业生态系统的研究和发展产生重要的推动作用。     

西北旱寒区地理、地形因素与降雨量及平均温度的相关性——以甘肃省为例

地理、地形因素是影响西北旱寒区农业种植结构和生态保育的重要因素之一。以甘肃为例,在遥感和GIS技术支持下,选取该地区122个气象站点的1980、1990、2000年3个年份各月降雨量和平均气温作为数据源,分析了各月降雨量和平均气温与经纬度、海拔、坡向、坡度之间的相关关系。结果表明,降雨量与经度、纬度和海拔3个地理、地形因子相关性较大,与坡度和坡向无显著性相关;降雨量和纬度之间存在普遍的显著性负相关,平均偏相关系数在0.5以上。另外,月平均气温与经度、海拔具有很高的显著性负相关,其中平均气温与海拔之间的偏相关系数达到0.9以上,但与坡度和坡向的相关性不显著。更进一步,分析了3个年度各月的月平均气温与纬度之间的关系,虽然气温和纬度之间存在一定的相关性,但随着年份的变化,温度与纬度具有显著性相关的月份数在减少,并且在存在相关性的月份中,气温同纬度之间的偏相关系数也在逐年减小,纬度对温度的空间分布的影响正逐渐变弱。研究结果支持了中国西北干旱区范围正向东南扩展的结论,并为全球变化下旱区农业生态系统管理提供理论潜力。     

山黧豆幼苗对干旱胁迫的生理响应

用PEG6000模拟干旱对山黧豆进行胁迫。结果发现,胁迫初期（0~48 h）,突然的水分亏缺使气孔导度（Sc）和蒸腾速率（Tr）迅速下降,而净光合速率（Pn）和水分有效利用率（WUE）基本维持稳定。胁迫后期（48~108 h）,上述四个光合指标均不同程度地向对照水平恢复;脯氨酸和相对电导率（REC）受胁迫强度影响较小,但与胁迫时间呈明显正相关,分别在48和60 h增幅最大,而且当REC上升至对照的50%左右时,脯氨酸含量已达对照的14倍之多。由此认为,山黧豆可能主要通过迅速减小Sc和Tr以及大量而急剧的积累脯氨酸来减轻干旱所造成的伤害。     

繁殖体与微生境在退化草地恢复中的作用

退化草地的成功恢复主要依赖于种子和母株无性繁殖幼苗的有效建植 ,即草地群落中可利用繁殖体是退化草地得以恢复的内在条件。此外 ,群落中那些提供种子发芽、幼苗生长发育的适宜微生境 (safe sites/ suitable microsites) ,构成了退化草地恢复的外在条件。由于严重退化草地群落缺乏可利用繁殖体和供繁殖体生长发育的适宜微生境 ,使得退化草地恢复受到很大限制 ,因而 ,同时满足繁殖体与微生境是退化草地恢复的先决条件。人为提供繁殖体和适宜微生境可以在很大程度上提高退化草地的恢复速度 ,即在缺乏繁殖体草地群落供给繁殖体 ,或者在缺乏微生境的草地群落中创造适宜微生境。不同植物种群建植需要的环境存在着显著差异 ,因此在人工恢复草地群落过程中 ,对这些植物的繁殖体和繁殖体着床环境给予特殊处理是必需的 ,使之同时满足多种植物种群建植需求。对退化草地植物繁殖体、微生境的重要性及其涵义进行讨论     

高寒草甸15种植物种子发芽的比较研究

对高寒草甸 15种植物种子的发芽进行了比较实验研究。结果显示 ,冷湿层化、温度变幅及光照条件能够提高或者降低多数高寒草甸植物种子发芽率。其中 ,13种植物对层化、11种对光照条件、14种对温度变幅处理有显著性响应。 15种植物中 ,有14种对单一因子或因子组合有反应 ,仅藏嵩草种子发芽对设定的因子或因子组合没有响应。根据不同植物种子对不同处理及其组合的发芽反应可将植物种子划分为不同的反应类型 ,通过对种子进行冷湿层化处理 ,可以部分或者全部地替代某些植物种子发芽对光、温需求。探明植物种子在特定环境因子组合条件下的发芽表现 ,对通过种子恢复退化草甸是至关重要的。     

覆膜对春小麦农田微生物数量和土壤养分的影响

研究了黄绵土区不同覆膜时期对旱作麦田土壤微生物数量及其与土壤碳、氮、磷含量的关系。丰水的 1 999年 ,土壤微生物数量增长早 ,延续时间长 ,覆膜 60 d微生物数量最高 (3 3 .93 8× 1 0 6 /g dry soil) ,其次为全程覆膜 (3 2 .2 5 9× 1 0 6 ) ;干旱的 2 0 0 0年微生物平均数量只有 1 999年的 3 6.5 % ,在后期有一定降水后微生物数量才出现高峰 ,以全程覆膜数量最高(1 4.83 6× 1 0 6 ) ,覆膜 60 d次之 (1 1 .5 2 9× 1 0 6 )。 1 999年各类群微生物数量同土壤有机碳之间均呈显著或极显著负相关。2 0 0 0年相关系数几乎全面下降 ,氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌 ,甚至微生物总量同土壤有机碳之间都已不再显著相关。 1 999年土壤全氮同氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、解磷细菌及微生物总量均呈显著或极显著负相关 ,2 0 0 0年只与氨化细菌、亚硝化细菌、微生物总数显著负相关。土壤速效磷含量在 1 999年与解磷细菌显著负相关 ,而在 2 0 0 0年相关已不再显著。两年试验结束后 ,全程覆膜处理有机质下降 2 1 .2 % ,覆膜 60 d处理下降 1 7.2 % ,覆膜 3 0 d和不覆膜处理下降相对较小 (4 .3 %和 6.7% )。由于施用化肥 ,土壤全氮有明显升高。速效磷在 1 999生长季和随后的休闲期都有升高 ,在干旱的 2 0 0 0     

半干旱地区不同地膜覆盖时期对土壤氮素效性的影响

在年降水量415mm的半干旱地区黄棉土上,以春小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖（包括不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜）对土壤水分、温度和氮素有效性的影响。结果表明,覆膜对2m土层贮水量基本没有影响,能显著提高0－20cm土层的含水量;覆膜对5cm处土壤温度的影响呈“U”型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜能增加土壤呼吸和有机氮的矿化,因而显著影响土壤剖面中NO^-3-N的累积;表现为在收获时覆膜30d和60d处理剖面中NO^-3-N的累积明显下降,而全程覆膜处理剖面中NO^-3-N的累积显著增加,在覆膜的基础上施用氮肥,这种作用会更加突出。显然全程覆膜易造成有机质的大量矿化和NO^-3-N的淋溶损失。