基于集合经验模态分解去趋势的水分利用效率对气候变化响应的高程分异——以“21世纪海上丝绸之路”沿线省份为例

水分利用效率(WUE)是表征陆地碳-水循环耦合关系的重要指标，但其对气候变化响应的高程分异仍不清楚。通过集合经验模态分解(EEMD)去趋势和偏相关方法，以"21世纪海上丝绸之路"沿线省份为研究区，揭示WUE对气候变化的响应及其随高程的分异。研究结果表明：(1)研究区内WUE多年均值由中心向南北递减。不同植被类型的WUE多年均值由高到低依次为：常绿针叶林、混交林、常绿阔叶林、稀树灌木草地、耕地和城市建设用地。(2)51.11%的区域表现出均温与WUE的正相关；而81.46%地区表明温差的扩大会使得WUE增加；有近一半的研究区表明最高温的升高有利于提高WUE，而最低温的作用则相反；有67.99%的区域表明降水增多反而会导致WUE的减少。(3)在大多数土地覆盖类型，日温差和最低温主要与WUE呈正相关，而最高温和降水主要与WUE呈负相关。在常绿针叶林、耕地和城市建设用地，日均温与WUE呈负相关。在其他三种植被类型下则呈正相关。(4)在低海拔地区，均温与WUE呈负相关而在中高海拔地区则转变为正相关关系。而最高温则正好相反。降水与WUE的负相关关系系数随高度的增加而不断加强，而温差和最低温与WUE的正相关关系也随高度的增加而剧烈波动增强。     

瑶山鳄蜥洞穴的生态学初步研究

通过对广西昭平鳄蜥的洞穴采用封堵法和坐标法进行研究表明,植被盖度和洞穴之间呈现明显的正相关性.调查中共测量洞穴124个,其深度在18～132cm之间.在鳄蜥活动时间的分配上,洞穴占据了近1/3,故洞穴是其生命活动的一个重要条件.鳄蜥喜欢选择深邃弯曲的石缝、石洞或树洞居住或越冬,洞穴内湿度较大但不被水浸泡,隐蔽程度高、避光,洞口常有较密的植被.     

水溶性有机物对水田土壤中水溶性氮磷含量及其利用率的影响

采用田间微区试验,研究了施用有机物料对土壤氮磷的变化动态及活性的影响.结果表明,水稻生长过程中土壤溶液中水溶性氮（铵态氮、硝态氮）及磷的含量都随着时间的延长而下降,且氮、磷含量的变化与施入的化学肥料量以及溶液中DOC含量有关;有机物料施用增加了水稻的生物量和对氮、磷的吸收利用;15N示踪显示,与对照的化肥处理相比,施用有机物料处理的微区氮肥利用率及土壤残留率明显增加,同时减少了土壤氮磷的损失.     

节水、补源,保护衡水湖

随着经济社会发展加快,城镇生活用水和工农业用水增长速度超过供水增长速度,“三生（生活、生产与生态）”用水共享的矛盾严重。城市生活、工业生产与农业生产大量占用生态用水,引起原有生态系统的退化。衡水湖地处的河北省是我国最缺水的省区之一,地表水资源利用率非常高,到处可见“有河则干,有水则污”的景观。从20世纪70年代开始,河北平原大小河流出现了断流。由于地表水缺乏,而大量开采地下水,开采利用率可达150％,形成严重超采。20年来河北平原已累计超采地下水300多亿立方米,致使太行山山前平原地下水位以每年1．5-2米的速度下降,东部平原以每年0．5-1．5米的速度下降。地下水位下降引起一系列生态与环境问题,包括土地干化、地面下沉、河湖干枯、海水入侵等等。水资源短缺已成为困扰河北,影响京、津生态安全、经济社会稳定和健康发展的关键因素。     

施磷对间套作玉米叶面积指数、干物质积累分配及磷肥利用效率的影响

通过2011、2012年连续两年田间试验, 研究了“小麦/玉米/大豆”间套作体系中不同施磷处理（小麦0、45、90、135、180 kg P₂O₅·hm^-2, 记为WP₀、WP₁、WP₂、WP₃、WP₄; 玉米0、37.5、75、112.5、150 kg P₂O₅·hm^-2, 记为MP₀、MP₁、MP₂、MP₃、MP₄）对玉米叶面积指数、干物质积累动态和磷肥利用效率的影响.结果表明: 在玉米与小麦共生期, 施磷明显增加了玉米叶面积指数（LAI）和群体光合势（LAD）, 促进了茎、叶干物质的积累（DMA）; 玉米拔节以后LAI、LAD、生长率（CGR）和DMA均随磷肥施用量的增加呈先增加后减少的趋势, 最大值都出现在MP₂或MP₃处理; 玉米生殖生长期营养器官的干物质输出随着磷肥施用量的增加而增加.玉米籽粒产量和体系总产量均随磷肥施用量的增加先增大后减少,都以P₃处理为最高,分别为6588和11955 kg·hm^-2.玉米磷肥表观利用率（PARE）以MP₂处理最高（26.3%）,分别比MP₁（14.4%）、MP₃（19.0%）、MP₄（10.4%）处理高82.6%、38.4%和152.9%.综上,在麦/玉/豆间套作体系中,适量施用磷肥可促进玉米的生长、减轻小麦对玉米的影响,同时可提高玉米当季磷肥利用率,玉米的磷肥施用量在75～112.5 kg P₂O₅·hm^-2为宜.     

许氏平鲉发育早期的氨基酸与脂肪酸组成及变化

为了研究许氏平鲉(Sebastes schlegelii)雌鱼体内受精后仔鱼开口前和仔鱼开口后两个阶段氨基酸和脂肪酸的组成变化规律, 采用生化常规方法定量测定并分析了许氏平鲉发育早期的受精卵(FE)、胚胎期(ES)、初产仔鱼(PL₁)、前仔鱼期(PL₂)、后仔鱼期(PL₃)和稚鱼期(J)6个阶段的氨基酸和脂肪酸组成特点及含量变动。结果表明: 总氨基酸含量从FE至PL₁显著下降, 至PL₃显著上升, 至J又显著下降(P<0.05); 游离氨基酸含量以FE最低(12.77 mg/g), 从FE到PL₁显著上升(P<0.05), 并在PL₁含量达到最高值(92.19 mg/g), PL₁发育到J呈现先下降后上升再下降的变化趋势(P<0.05), 游离氨基酸与总氨基酸的比值范围在2.37%—19.66%。在各发育阶段干样中检出碳链长度在C₁₄-C₂₄的29种脂肪酸, 分别为9种饱和脂肪酸(SFA)、9种单不饱和脂肪酸(MUFA)和11种多不饱和脂肪酸为(PUFA), 受精卵中主要脂肪酸依次为C_22:6n-3(DHA)、C_18:ln-9c、C_16:0和C_20:5n-3(EPA)。胚胎期(FE-ES)的脂肪酸利用率顺序为SFA、MUFA、n-6PUFA、n-3PUFA, 主要以C_18:3n-3、C_18:0、C_16:1n-7及C_20:5n-3(EPA)作为胚胎期的能量来源, C_22:6n-3(DHA)的实际利用率最低(9.71%), 被优先保存下来, C_16:0的实际利用量最高(10.94mg/g); 仔鱼内源营养阶段(ES-PL₁)脂肪酸利用率顺序为MUFA、n-6PUFA、SFA、n-3PUFA, 主要以C_16:1n-7、C_18:0、C_20:4n-6(ARA)及C_18:1n-9c作为开口前仔鱼的主要能量来源, 其中仔鱼对DHA实际利用量最高(18.23 mg/g)。PL₁-PL₃阶段DHA相对于EPA和ARA被选择性利用; PL₃至J阶段ARA相对于EPA和DHA被选择性利用。研究表明: 许氏平鲉仔鱼开口前阶段总氨基酸含量与游离氨基酸含量的变化趋势截然相反, 胚胎期与仔鱼内源营养阶段脂肪酸利用率和利用量均有所不同, 仔鱼期DHA优先被利用, 过渡至稚鱼期ARA优先被利用。建议在仔鱼开口后添加富含DHA生物性饵料, 仔鱼过渡到稚鱼期在配合饵料中添加ARA营养物质, 防止苗种营养不足, 保证成活率。     

氮素水平对初花后棉株生物量、氮素累积特征及氮素利用率动态变化的影响

在大田栽培条件下,分别在长江流域下游棉区(江苏南京)和黄河流域黄淮棉区(河南安阳)设置棉花氮素水平试验,定量研究氮素水平对花后棉株生物量、氮素累积特征及氮素累积利用率动态变化的影响,结果表明:棉株总生物量和氮素累积量随花后棉株生育进程的动态变化符合S型曲线,安阳、南京试点分别以360kg.hm-2、240kg.hm-2氮素水平的总生物量、氮素累积最多,其动态累积模型的特征参数值最为协调,皮棉产量最高。因此,可以通过改变施肥量来调节初花后棉株生长特征值,从而获得高产。棉株氮素累积利用率随初花后棉花生育进程的推进,呈现为不规则的S型曲线变化趋势,计算两试点的氮素累积利用率、瞬时利用率,安阳试点以360 kg.hm-2的施氮水平为最优,南京以240 kg.hm-2最高;施肥过多不仅利用率低,而且易造成营养器官比例加大,棉株虽可获得较大的干物质和氮素累积,但不能适时向生殖器官转移,皮棉产量降低。     

油茶叶片捕光色素分子内禀特性和光能利用效率对光照强度的响应北大核心CSCD

以油茶品种‘长林4号’2年生幼苗为材料,在人工气候箱内设置盆栽实验,研究不同光照强度(10%、40%、70%光照和全光照)对油茶光能利用特性的影响。结果显示:(1)油茶叶片净光合速率(P_(n))、电子传递效率(ETR)、光补偿点(I_(c))、CO_(2)补偿点(Γ)、饱和光强(I_(sat))、饱和胞间CO_(2)浓度(C_(isat))、光呼吸速率(R_(p))、暗呼吸速率(R_(d))以及在叶片水平与植株水平上的光能利用效率均随光照强度的增强而提高。(2)在弱光条件下,油茶叶片光化学淬灭系数(qP)提高,非光化学淬灭系数(NPQ)降低,所吸收的光能被更多地分配向光化学耗散和过剩激发能,使_(PSⅡ)光化学效率(F_(v)/F_(m)、Φ_(PSⅡ))提高。(3)油茶通过提高叶片叶绿素含量、捕光色素分子数(N_(0))和本征光能吸收截面(σ_(ik))来增强对光的捕获能力,但随光照强度降低,其捕光色素分子的有效光能吸收截面(σ_(ik)')减小,捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命(τ_(min))变长,累积在最低激发态的天线色素分子数(N_(k))增多。研究表明,在低光照强度环境下,电子在捕光色素分子之间的传递和光合电子流的产生受到限制,油茶叶片光能捕获与光合电子传递效率无法同时提高,最终导致其光合碳同化能力和光能利用效率下降。     

不同水氮处理对玉米-大豆间作群体内作物光能截获、竞争和利用的影响

通过田间试验研究了不同水氮处理对玉米-大豆间作群体的光能截获、竞争与利用的影响。试验设置充分供水和水分亏缺两种水分处理以及施氮(亩施纯氮7.5 kg)和不施氮两种氮肥处理。结果表明,在生育中后期,同一氮肥处理条件下,充分供水处理间作作物的光能截获率显著高于水分亏缺处理;相同水分条件下,施氮处理间作大豆的光能截获率略高于不施氮处理,但未达到显著水平,而施氮处理间作玉米的光能截获率则显著高于不施氮处理。从播后第64天到成熟,同一氮肥处理条件下,充分供水提高了间作玉米的光能竞争比,但却降低了间作大豆的光能竞争比。从播后第73天到成熟,相同水分条件下,施氮处理间作玉米的光能竞争比显著高于不施氮处理,而大豆的光能竞争比在两个氮肥处理间则没有显著差异。充分供水条件下,施氮处理间作玉米的光能利用效率(LUE)为3.87 g/MJ,略高于不施氮处理(3.81 g/MJ);水分亏缺条件下,施氮处理间作玉米的LUE(3.86 g/MJ)比不施氮处理(3.72 g/MJ)高3.6%。充分供水条件下,施氮处理间作大豆的LUE(1.62 g/MJ)比不施氮处理(1.57 g/MJ)高3.2%;水分亏缺条件下,施氮处理间作大豆的LUE为1.55 g/MJ,与不施氮处理(1.54 g/MJ)基本相同,表明与氮肥处理相比,水分状况对大豆LUE的影响更为明显。     

水肥互作对滴灌玉米氮素吸收、水氮利用效率及产量的影响

优化水、氮供应是实现作物高产与水肥资源高效利用的有效途径.本文研究了田间试验条件下,水(4500、6750、9000 m³·hm^-2)、氮(0、225、330、435、540 kg·hm^-2)互作对高密度(≥105000 株·hm^-2)滴灌玉米干物质积累、氮素吸收及产量的影响.结果表明: 玉米干物质积累与吸氮量均随灌溉和施氮水平的增加明显升高,当施氮量大于435 kg·hm^-2和灌溉量大于9000 m³·hm^-2时则呈减少趋势.完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为W₆₇₅₀(36359 kg·hm^-2)>W₉₀₀₀(35077 kg·hm^-2)>W₄₅₀₀(33451 kg·hm^-2),施氮对玉米吸氮量的变化表现为N₄₃₅(459.9 kg·hm^-2)>N₅₄₀(458.1 kg·hm^-2)>N₃₃₀(416.3 kg·hm^-2)>N₂₂₅(351.3 kg·hm^-2),N₄₃₅比N₃₃₀、N₂₂₀分别升高9.1%、32.7%,N₅₄₀比N₄₃₅降低0.6%.在施氮量0～435 kg·hm^-2范围内,玉米最大氮素吸收速率随施氮量增加而升高,在施氮量为435 kg·hm^-2时达最大(6.57 kg·hm^-2·d^-1).灌水与施氮均可显著增加玉米产量、穗粒数和穗粒质量,二者有明显的正交互作用,且以氮为主效应.在施氮0～435 kg·hm^-2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;灌溉水分生产率随施氮量升高而增加,随灌水量增加而明显下降,灌溉定额为4500～6750 m³·hm^-2时,灌溉水分生产率可达2.57～3.80 kg·m^-3.玉米最高产量18072 kg·hm^-2的施氮量为567.0 kg·hm^-2.最佳经济施氮量为427.9～467.7 kg N·hm^-2时,玉米产量在17109～17138 kg·hm^-2,氮素偏生产力和氮肥利用率分别达122 kg N·hm^-2和45.0%.水氮一体化施肥可实现滴灌玉米高产协同水、氮利用效率的共同提高.