江汉平原四湖地区涝渍地演替分级及趋势预测

涝渍地的演替规律研究是制定涝渍地域生态恢复对策的理论基础。本文利用Delphi法确定了四湖地区涝渍地演替级数的衡量指标,即优势植物种群、面积增长最快的涝渍地种养生物、涝溃地面积占耕地面积的百分比、涝渍地的地下水位和土壤有机质氧化稳定性等5项,在此基础上建立了演替级数分级标准,并以洪湖市为例建立了洪湖市涝渍地演替专家信息库,得到了洪湖市的涝渍地演替级数;最后采用ARIMA模型对洪湖市的涝渍地演替级数进行了趋势拟合与未来预测。结果表明,ARIMA模型能较好地拟合并预测涝渍地演替级数的变化趋势。     

农田景观和管理方式对稻田系统植物多样性的复合影响

农田生物多样性对于维持农田生态系统服务功能和农业可持续发展具有重要意义。为揭示农田景观特征和管理方式对农田生态系统植物群落和物种多样性的影响, 以有机稻田(ON)、常规化防稻田(天然林脚下, CN)、常规化防稻田(距天然林>10km, CF)系统为研究对象, 调查了田内、田埂和沟渠生境的植物物种组成和多样性特征, 并对三种类型稻田系统共125个样方进行DCA排序分析。结果表明: (1)有机稻田的物种丰富度显著高于两种常规化防稻田, 其中, ON植物由51科101属109种组成, CN植物由35科69属74种组成, CF植物由23科49属54种组成; (2)ON的Simpson指数和Shannon-Weiner多样性指数与CN均没有显著性差异, 但显著高于CF; (3)无论是有机稻田还是常规化防稻田, 物种丰富度、Simpson指数和Shannon-Weiner指数均以田埂最高, 沟渠次之, 田内最低; (4)总体而言, 相同生境下, ON各多样性指数(J除外)均高于CN, 但无显著差异, 而与CF差异显著。此外, DCA排序图显示, 相同生境下, ON和CN的植物群落相似性较大, 而CN和CF的群落相似性小。上述结果共同表明, 农田植物物种多样性维持受农田管理方式和农田景观特征的复合影响, 低集约化农田景观对于维持农田生态系统植物物种多样性和群落组成具有更重要作用。     

不同种植模式对稻田土壤活性有机碳组分及产量的短期影响

近年来,随着长江中游玉米和再生稻的快速发展,该地区出现了春玉米-晚稻和再生稻等新型的一年两熟制种植模式,为探明其对稻田不同土层(0～5、5～10、10～20 cm)土壤活性有机碳、碳库管理指数(CPMI)和作物产量的短期影响,于2017年在湖北省荆州市江陵县三湖农场,采用随机区组设计,设置了早稻-晚稻(DR,对照)、春玉米-晚稻(MR)和再生稻(Rr) 3种种植模式。结果表明:与DR处理相比,MR处理不同程度地降低了稻田不同层次的土壤总有机碳(TOC)含量。对于第一季作物收获后,在不同土层,MR处理较DR和Rr处理显著降低了土壤水溶性有机碳(DOC)含量;而土壤微生物生物量碳(MBC)为MRDRRr,土壤易氧化有机碳(ROC)含量为DRMRRr。对于第二季作物收获后,各个模式对稻田不同层次的土壤DOC含量和MBC均没有显著影响;但在10～20 cm土层,与MR处理相比,DR和Rr处理的土壤ROC含量分别提高了28.22%和47.37%,Rr处理显著高于MR处理。MR处理利于两季作物收获后各个土层碳库活度(CPA)和碳库活度指数(CPAI)的提高;而Rr处理则利于土壤稳态碳和碳库指数(CPI)的提高。从整个稻田不同种植模式系统周年来看,各处理的不同土层土壤C/N差异趋势一致,均是RrDRMR;且不同种植模式的周年产量无显著差异。从农业可持续发展的角度来看,在长江中游平原区,Rr模式是一项优异的稻田两熟制种植模式。     

农田生物多样性快速评价方法及应用

采用合理的评价指标和方法是实现生物多样性快速评价的前提。从农田尺度的生物多样性保护与管理的需求出发,建立农田生物多样性评价体系, 以力求客观真实反映农田生物多样性的基本特征和变化规律。评价体系包括: 农田生物多样性评价的指标及其权重、数据采集和处理、计算方法、等级划分等内容。在该评价体系研究的基础上, 以湖北省荆州市太湖农场为应用实例, 对评价结果进行了分析。表明, 此评价方法可快速确定农田生态系统的生物多样性状况和提出管理建议, 并进一步为农业生态系统服务功能和健康评价提供参考。     

基于MODIS和ENVISAT数据的湖北省四湖地区土地覆盖分类

依据ENVISAT ASAR数据中后向散射系数的差异对湖北四湖地区的城镇、水域、植被覆盖区进行划分;根据区域种植制度及物候特点,以4月下旬至5月上旬MODIS-NDVI值区别植被覆盖区中的作物植被与非作物植被;并采用基于高分辨率ETM数据的土地分类结果对基于上述规则分类的结果进行验证.结果表明：借助DEM高程数据,可将研究区非作物植被划分为林地与滩地;利用月份NDVI平均值的差异,可将作物划分为中稻、棉花和晚稻,并获得水田和旱地的区分;采用低空间分辨率的MODIS数据获得的土地覆盖分类结果,与采用高分辨率ETM数据分类的结果具有一定程度的相似性,以ETM数据分类结果为标准的总误差率为13.15%;利用上述判别流程进行大尺度土地覆盖分类与制图可以实现对区域土地覆盖变化的快速跟踪.     

植物篱对小麦蚜虫及其天敌种群的影响

采用坡地种植蓑草、苜蓿、香根草和紫穗槐等植物篱的方法,研究了其对小麦蚜虫及其天敌种群的影响.结果表明： 在20°坡度试验区,紫穗槐植物篱显著抑制了麦蚜种群的发生,且麦田拟寄生物的密度等于或显著低于香根草区.在12°坡度试验区,苜蓿和蓑草推迟了麦蚜种群发生的高峰期,蓑草作为植物篱可以显著抑制麦蚜种群数量;苜蓿区麦田拟寄生物密度显著高于对照,瓢虫种群密度等于或显著高于蓑草区.蓑草挥发物对麦长管蚜和禾谷缢管蚜均有驱避作用,而显著引诱猫蛛科1种蜘蛛;苜蓿挥发物对麦长管蚜具有引诱作用;苜蓿和蓑草挥发物对瓢虫的行为反应均无明显影响.紫穗槐和蓑草作为坡地植物篱,不仅能防护水土流失,而且有助于调控害虫及其天敌种群.     

不同冬季覆盖作物对稻田CH4 和 CO2 排放的影响

冬季稻田排放的甲烷( CH4)和二氧化碳(CO2)是影响稻田温室气体排放的重要因素。为探求种植适宜的冬季覆盖作物并减少稻田冬季CH4 和CO2 排放, 试验采用静态暗箱法对播种油菜的稻田(YC)、播种小麦的稻田(XM)及冬闲 田(CK)三个处理下稻田的CH4 和CO2 排放进行了观测, 分析了不同冬季覆盖作物对稻田CH4 和CO2 的排放影响。结果表明, 不同处理CH4 排放通量为YC＞XM＞CK, CO2 排放通量为XM＞YC＞CK。不同冬季作物覆盖下, 各处理CH4 和 CO2 的累计排放量表现同其平均排放通量相同。YC 处理的CH4 累计排放量与冬闲田(CK)处理的相比较达到显著水平(p<0.05), XM 处理CO2 的累计排放量与YC 和CK 相比都有显著性差异(p<0.05)。根据稻田CH4 和 CO2 季节排放量以及在 100 年尺度上的 CO2 当量计算, 不同处理温室气体全球增温潜势(GWP)大小顺序为XM＞YC＞CK, 在YC、XM 和CK 中, 小麦(Triticum aestivum L.)处理的增温潜势最大, 且最大值达到6442.58 (kg·hm–2)。小麦处理的CO2 和CH4 的总温室效应最大, 机耕直播油菜(Brassica napus L.)次之, 冬闲田最小。研究水稻(Oryza sativa L.)收获后稻田种植不同冬季作物, 观察在其生长季节内CH4 和 CO2 和的排放特征, 为合理利用冬闲稻田控制温室效应提供理论依据。     

基于水蚀预报模型的丹江口坡地农田植物篱防蚀效应评价

基于丹江口坡地农田的田间试验数据,建立了WEPP模型坡面版所需的作物特性和种植管理措施参数、土壤物理特性参数、坡面特征参数等文件,并结合当地气象观测数据,模拟了丹江口地区4种植物篱（紫穗槐、金银花、黄花菜、龙须草）的坡面径流量和土壤侵蚀量结果表明： WEPP模型坡面版能准确模拟研究区植物篱对坡面径流与土壤侵蚀的影响,该方法不仅可减少田间试验次数,而且省时省力,并能为植物篱的推广应用提供科学依据.4种植物篱中,紫穗槐的防蚀效果最好.在坡度5°下,研究区紫穗槐（1 m宽）的最佳种植间距为15 m;坡度15°下,最佳种植间距为10 m;坡度25°下,最佳种植间距为3 m.     

不同类型秸秆还田对稻田土壤氨氧化微生物群落结构的影响

【摘要】为探讨油菜、蚕豆秸秆还田对稻田土壤氨氧化微生物群落结构的影响, 以江汉平原碱性潮土为研究对象, 设置单施化肥(NS)、油菜秸秆+单施化肥(RS)、蚕豆秸秆+单施化肥(BS)3个处理, 借助Illumina Miseq高通量测序平台, 探究不同类型秸秆还田对水稻土氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落多样性及群落结构的影响。结果表明, 不同类型秸秆还田对AOB群落Alpha多样性指数的影响强于AOA。对于AOB群落, 相比NS处理, 秸秆还田(RS和BS)处理提高了其多样性指数。其中, RS处理的多样性指数高于BS处理。Veen分析结果显示, 相比AOA, 不同类型秸秆还田对AOB amoA基因序列OTU数目和分布的影响较大。其中, RS处理对OTU分布的影响强于BS处理。纲水平上, 不同类型秸秆还田对AOA群落的物种组成及物种相对丰度没有显著影响(p>0.05)。但对于AOB群落, RS处理中unclassified_p__Proteobacteria的相对丰度比NS处理高2倍(p<0.05), 比BS处理高1.45倍(p>0.05); 相比NS处理, RS处理减少了norank_p__ammonia-oxidizing_bactera_ensemble的相对丰度, 而BS处理缺失这一物种。综上可知, 碱性潮土中AOB对不同类型秸秆还田的响应强于AOA。相比BS处理, RS处理对AOB群落结构的影响更大。