川西北泡沙参种群根系生长动态及其与环境因素关系研究

对川西北地区泡沙参种群根系生物量累积和形态发育过程及其与环境因素的关系进行了研究。结果表明,泡沙参种群根系生物量累积一般规律符合Logisticc增长过程。较高的泡沙参根系生物量累积和形态发育时期可以持续到15～17年生以后,根系采收直径应在1．7cm以上。动物啃食、人为采挖、土壤、气候等环境条件与不同海拔各种群的根系生物量累积等有着密切联系,中海拔地区(2800～3300m)人为干扰少,土壤和水热条件适宜,根系生物量和形态发育达到较高水平,适合高产栽培。而低海拔和高海拔地区的不利环境条件限制了泡沙参根系生长,在进行野生资源保护利用以及人工栽培泡沙参时应充分考虑环境因素,努力减少放牧、采挖等人为破坏,有条件的地区应实行分区禁牧、禁采挖,为泡沙参种群恢复和药材品质提高创造条件。     

川西泡沙参种群地上生物量生长发育的研究

对川西泡沙参种群地上各器官,茎、叶、花-果的生物量生长发育过程进行了系统的研究,结果表明：（1）泡沙参种群（总和）个体地上总生物量和各器官的生长发育在1-5年生生长缓慢,5-15年生随年龄增长,年生物量增幅较大,此后,生长速度开始下降,直到死亡年龄,泡沙参种群（总和）地上生物量生长发育过程可程可用方程y=a0 a1x a2x^2表示。（2）不同海拔区间的泡沙参种群个体地上总生物量和各器官生物量生长发育与种群（总和）地上总生物量生长发育的趋势基本一致。生物量生长在幼年和老年时较低,大约在15年生时达到高峰。（3）不同海拔区域综合生境条件与种群的地上生物量生长,生长模式,生物量最高峰出现的年龄区段等有着密切联系。在较为适生的环境条件下,外界干扰少,水热条件适宜,种群各器官的生物量和个体总生物量可达到较高水平,在低海拔地区,外界干扰严重,或高海拔地区,低温条件来酷,个体总生物量和各器官生物量均较低。     

晋西土石山区森林次生演替过程中群落结构及复杂性

在晋西黄土高原中阳县土石山区阴坡地段,选择4种典型群落次生演替阶段样地,研究了森林次生演替过程中群落结构和群落复杂性的变化规律.结果表明,群落演替过程中,群落高度级结构及径级结构呈现明显的变化规律,高大个体在群落中所占比例逐渐增加,低高度级和小径级个体数量则呈先增加后减少的趋势.按高度级结构计算的群落树种组成复杂性H(X)、层次结构复杂性H(Y|X)、群落总体复杂性H(X,Y)均呈先增加后减小的趋势:H(X)指数值在演替初期阶段为2.96,演替中期增加到3.85,至乔木林阶段又降低为3.75;H(Y|X)指数值演替初期为1.27,演替中期增加为1.66,至乔木林阶段则为1.37.     

裂叶沙参个体生长动态研究（2）：根系的生长动态

在裂叶沙参分布区金川县调查了２９块样地和１５０２个不同年龄具体的根系空间结构和生物量,对５个生长于不同海拔区域的种群进行了比较,分析了影响根系发育的环境因素。生长于海拔２７００￣２９００ｍ种群根系发育完整,主根、侧根、二次侧根、细根生物量和体积均达到最高值。高于或低于这一海拔区域,种群根系发育不够充分。主要原因在低海拔地区是干旱和外界极度干扰;在高海拔地区是低温。各种群总合的根系生物量（Ｙ,ｇ）与     

裂叶沙参和泡沙参种群有性生殖和无性繁殖的比较

通过对裂叶沙参(Adenophora lobophylla Hong)和泡沙参(A.potaninii Korsh.)种群有性生殖和无性繁殖特性的对比,揭示濒危植物裂叶沙参的种群内部致濒机制。结果表明:裂叶沙参种群幼苗抢占草本层上层空间能力弱于泡沙参种群;裂叶沙参种群是以相对长的生殖期和高产籽量来适应环境;裂叶沙参种群开花结实量虽高于泡沙参种群,但其中成熟种子少,种子质量差,致使其种群由种子到一年生幼苗的转化率极低,并且幼苗生活力弱,是导致其种群濒危的重要内部原因。裂叶沙参种群除有性生殖外还兼有较弱的无性繁殖,是对其有性生殖的一个重要补充。     

濒危种裂叶沙参种群生命表和存活曲线的研究及其与广布种泡沙参的对照

以近缘广布种泡沙参为对照,本文编制了濒危种裂叶沙参种群的标准生命表、存活曲线以及海拔２３００～２４００ｍ、２７００～２９００ｍ、２９００～３１００ｍ和３１００～３４００ｍ区域４个种群的生命表,存活曲线。根据其生活史,讨论了裂叶沙参各种群特定年龄的存活量、死亡量和死亡率等重要参数。裂叶沙参种群存活曲线属ＤｅｖｅｙＣ型,１～５年生死亡率最高,个体最长寿命２５年。而泡沙参种群的死亡高峰期是１～３年,个体最长寿命２１年。导致裂叶沙参种群幼龄个体死亡的内在原因是其较弱的抗逆性和适应能力;外在原因是严重的干旱、外界干扰和群落内的光照不足。裂叶沙参种群适应不良环境的能力较泡沙参弱：在海拔２７００ｍ以下地区,由于外界干扰和环境干旱,除水份条件较好的特殊生境,大多种群呈严重衰退趋势,不能满足编表条件,只有海拔２７００ｍ以上区域的种群呈稳定或扩展趋势;而泡沙参各种群在不同海拔区域均呈稳定或扩展趋势,满足编表条件。从海拔２３００ｍ到３４００ｍ,不同裂叶沙参种群个体寿命呈：短长短的格式,与外界严酷较好严酷的环境相对应。这表明裂叶沙参种群在严酷环境条件下改变了其生存对策,缩短了个体寿命。     

濒危种裂叶沙参种群生命表和存活曲线的研究及其与广布种泡沙参的 …

以近缘广布种泡沙参为对照,本文编制了濒危种裂叶沙参种群的标准生命表,存活曲线以及海拔２３００￣２４００ｍ、２７００￣２９００ｍ、２９００￣３１００ｍ和３１００￣３４００ｍ区域４个种各的生命表,存活曲线。根据其生活史,讨论了裂叶沙参各种群特定年龄的存活量,死亡量和死亡率等重要参数,裂叶沙参种群存活曲线属ＤｅｅｖｅｙＣ型,１￣５年生死亡率最高,个体最长寿命２５年,而泡沙参种群的死亡高峰期是１￣３年,个     

裂叶沙参与泡沙参剖解生态学的比较研究

借助于光镜和扫描电镜,系统观察了濒危植物裂叶沙参（Ａｄｅｎｏｐｈｏｒａ ｌｏｂｏ－ｐｈｙｌｌａ Ｈｏｎｇ）的根、芦头、茎和叶的解剖特性及茎、叶、种子的表面形态特征,并将有关性状与广布沙参（Ａ．ｐｏｔａｎｉｎｉｉ Ｋｏｒｓｈ．）作了对比研究。结果表明,两种沙参在叶表皮细胞形态,垂周壁式样,角质层初级雕纹及次级雕纹;叶片气孔形状及外拱盖外缘纹饰及内缘形状,保卫细胞上角质层薄厚及蜡质纹饰;叶表毛状体形状     

裂叶沙参与泡沙参种群分布格局分形特征的分析

 裂叶沙参与泡沙参种群在不同海拔区域分布格局的计盒维数与其在群落中占据空间的能力成正比,并且与环境因素密切相关。在裂叶沙参与泡沙参种群较为适生的区域,海拔2700～3100m,两者在群落中占据空间的能力最强,他们的计盒维数达到最高。在低于海拔2700m或高于海拔3100m,环境条件严酷的区域,裂叶沙参种群与泡沙参种群占据空间的能力不同程度的下降。在不同的海拔区域,广布种泡沙参种群占据空间的能力均比裂叶沙参种群高,而其受环境因素影响较弱。在海拔2700m以下地区,泡沙参种群水平分布格局的计盒维数比裂叶沙参种群高4.5倍;在两种群较为适生的区域,海拔2700～3100m,泡沙参计盒维数比裂叶沙参种群高1.5倍,差异最小;在泡沙参与裂叶沙参种群分布的上限,海拔3100m以上地区,两者计盒维数差异又增加,泡沙参计盒维数比裂叶沙参种群高1.8倍。这说明裂叶沙参种群的内在适应力、竞争力比泡沙参种群相对较弱。     

裂叶沙参和泡沙参气孔行为与蒸腾特性的关系

采用LI-6400便携式光合分析系统对裂叶沙参和泡沙参进行了不同遮光水平蒸腾速率的测定,并同步测定了叶片气孔大小、气孔密度、气孔开度和气孔导度等气孔行为.采用相关系数和通径系数分析方法分析了不同遮光水平裂叶沙参和泡沙参气孔行为与蒸腾特性的关系.结果表明:不同遮光水平测定的气孔行为对裂叶沙参和泡沙参蒸腾作用的直接影响大致相同,其中,两种沙参的气孔密度对蒸腾速率的直接影响较大.但泡沙参的气孔导度与蒸腾作用具有极显著的相关关系.     

鄱阳湖流域长期施肥下双季稻田的土壤基础地力

为探讨鄱阳湖流域不同施肥措施的土壤基础地力变化规律,基于长期施肥定位试验(始于1981年),采集定位30年时的不施肥(CK)、施用氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)土壤,于2012—2014年进行连续3年的施肥和不施肥试验,分析水稻产量和土壤基础地力贡献率的差异及关键影响因子.结果表明:不论施肥与否,3年的水稻产量均表现出NPKM处理显著高于NPK和CK处理,尤其是在不施肥条件下,NPKM处理的年产量分别比CK和NPK处理增加37.7%～143.9%和20.8%～66.7%.3年间,CK、NPK和NPKM处理的土壤基础地力贡献率分别为41.8%～53.1%、45.2%～62.6%和59.1%～88.1%,且NPKM处理的土壤基础地力贡献率均显著高于NPK和CK处理.进一步分析发现,土壤有机质和有机碳平衡量与土壤基础地力贡献率呈显著正相关.总之,在鄱阳湖流域的双季稻田,长期有机无机肥配施有利于该地区土壤基础地力的提升,且土壤有机质和有机碳平衡是土壤基础地力变化的关键因子.     

南方不同“冬种+双季稻”种植模式对土壤有机碳和作物产量的影响

设置了冬闲-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、大蒜-双季稻,马铃薯、紫云英、油菜轮作接茬双季稻5个处理,通过3年(2013—2015)大田试验,系统研究了双季稻田冬季复种对产量和土壤有机碳、活性有机碳及碳库管理指数等的影响。结果表明:冬种作物早稻产量均高于对照,晚稻产量除冬种油菜有所降低外,其他各冬作处理均高于对照。各冬种处理土壤总有机碳、活性有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量和碳库指数较冬闲处理均有显著提高。土壤碳库管理指数除了冬季作物轮种处理外,其他冬种处理较冬闲处理均有显著提高。土壤总有机碳与活性有机碳和微生物量碳之间呈极显著相关,与可溶性有机碳和碳库管理指数存在显著相关,碳库活度和碳库活度指数各冬种处理也有所提高,但影响不显著。     

红壤稻田生态系统有机物料循环对土壤有机碳转化的影响

通过对12年田间定位试验数据的分析,研究了红壤稻田生态系统有机物料循环再利用对土壤有机碳积累的贡献及其对转化的影响。结果表明,红壤稻田生态系统有机物料循环再利用可促进土壤有机碳的积累、改善腐殖质组分和改良有机质品质。红壤稻田生态系统内有机物料循环再利用,土壤有机碳的年增速率最大可达到0.37 g.kg-1;12年间易氧化有机碳最大增量达到3.8 g.kg-1,胡敏酸和富里酸最大增量分别达到3.06和1.63 g.kg-1。预测结果显示,有机物料循环再利用红壤稻田生态系统土壤有机碳50年内可提高8.3~18.9 g.kg-1,增长率达到62.0%~140.7%。     

长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响

以中国农业科学院红壤实验站1982年布置的长期定位试验为研究对象,分析了长期双季稻绿肥轮作体系下水稻产量变化趋势、稻田土壤有机质变化特征及土壤活性有机质组成。结果表明,绿肥作物与双季稻轮作种植后,水稻产量显著高于冬闲对照,绿肥作物紫云英、油菜和黑麦草处理年平均水稻产量（1982-2008）分别为10.8 t?hm-2?a-1,10.2 t?hm-2?a-1和10.0 t?hm-2?a-1,较冬闲对照分别提高27.2%,20.5%和18.1%。试验前期（1982-1993）种植绿肥作物各处理之间水稻产量无显著差异,试验开展11年后（1994-2008）种植紫云英处理水稻产量显著高于油菜和黑麦草处理。长期双季稻绿肥轮作土壤有机质随年份显著增加,双季稻紫云英轮作土壤有机质积累速度最快,年增加0.31 g?kg-1,双季稻黑麦草次之,土壤有机质年增加0.28g?kg-1,双季稻油菜轮作土壤有机质年增加0.26g?kg-1。种植绿肥作物紫云英稻田土壤活性有机质显著高于其它处理。种植绿肥作物各处理土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳和土壤微生物量氮含量均显著高于冬闲对照。其中黑麦草和紫云英处理土壤微生物量碳含量及微生物熵显著高于油菜和冬闲对照处理。在湘南红壤丘陵双季稻区,种植绿肥作物对提高水稻产量、增加土壤有机质、提高土壤有机质活性具有重要意义,绿肥选择上以紫云英对水稻产量和稻田土壤培肥综合效果最好。     

双季稻田冬季种植模式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响

为探讨冬季覆盖作物还田对稻田土壤碳库的影响,通过冬季种植油菜、紫云英、黑麦草、马铃薯,并以冬闲为对照进行大田试验,测定了不同冬季作物模式下早稻和晚稻的土壤有机碳、活性有机碳含量,并计算了稳态碳、碳库活度、活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数.结果表明:冬季作物还田增加了土壤有机碳含量,早稻和晚稻后的土壤有机碳含量比对照分别提高了1%～8%和3%～18%;油菜、黑麦草和紫云英还田均促进了土壤活性有机碳含量的增加,早稻后增加16.2%～84.2%,晚稻后增加24.4%～28.1%;冬季作物还田增加了土壤碳库管理指数,增加幅度为1.4%～41.8%.综上所述,冬种作物还田有利于提高土壤的固碳效应,并提升土壤质量,以种植黑麦草、紫云英的综合效果较佳.     

红壤区土壤有机质和全氮含量的空间预测方法

如何利用有限的土壤采样点准确预测土壤属性一直是研究的热点。近些年来,结合辅助信息的克里格空间插值应用广泛,但将土地利用类型信息作为辅助变量提高预测精度的研究鲜有报道。以中国南方红壤丘陵区的余江县为案例区,用网格法采集254个土壤样品,通过普通克里格(OK)和以土地利用方式为辅助变量的克里格(KLU)方法对土壤有机质(SOM)和土壤全氮(STN)进行空间预测,并通过102个验证点比较了两种方法的预测精度。分析表明KLU对SOM和STN的预测值与实测值的相关系数(rSOM=0.786,rSTN=0.803)明显高于OK(rSOM′=0.224,rSTN′=0.307);OK对SOM和STN的预测RMSE分别为12.48g.kg-1和0.64g.kg-1,而KLU的预测RMSE分别为6.86g.kg-1和0.37g.kg-1,仅为前者的55%和58%。可见,KLU对研究区SOM和STN的预测精度均大幅提高。同时分析也表明,KLU对不同土地利用方式SOM和STN预测精度的提高幅度存在差异,其中对旱地预测精度的提高幅度最大,对林地预测精度的提高幅度最小,水田则介于两者之间。研究表明,KLU是南方红壤丘陵区进行SOM和STN空间预测的现实和高效方法。     

不同夏季填闲作物种植对设施菜地土壤无机氮残留和淋洗的影响

通过模拟土柱试验方法,研究了设施蔬菜中4种夏季填闲作物种植对土壤无机氮残留和淋洗的影响,并分析了各填闲作物根系参数与土壤无机氮残留及淋洗的相关性,以期揭示填闲作物减少无机氮淋洗的作用机理,并获得设施蔬菜生产体系适宜种植的填闲作物种类及其筛选指标。结果表明,糯玉米和燕麦的地上生物量、根干重、根长密度显著高于豌豆和苋菜,糯玉米、燕麦和豌豆的氮素吸收量高于苋菜。收获时,各填闲作物的种植比土地休闲可以显著的降低土壤(0-60 cm)的无机氮含量;其中燕麦和苋菜对土壤无机氮降低最多,其次为豌豆,再次为糯玉米。四种填闲作物的种植均显著降低了设施菜地的无机氮淋洗量。与休闲处理相比,糯玉米、燕麦、豌豆和苋菜的种植将体系的氮素淋洗量分别降低了100%、96%、82%和58%。相关分析表明,比根长的增加有利于植株地上部氮素吸收量的积累。各土层填闲作物根系参数与土壤无机氮残留和淋洗相关性分析没有明显规律,表明了氮素淋洗可能受地上部和根系生长协同作用的影响,静态的根系参数测定较难反映根系生长与氮素淋洗的关系。总结认为,设施蔬菜生产体系中糯玉米和燕麦比豌豆和苋菜更适合作为夏季填闲作物。     

长期不同施肥下水稻产量及土壤有机质和氮素养分的变化特征

利用开始于1982年的湖南祁阳官山坪水稻长期(1982-2010年)定位试验,研究不同施肥条件下水稻产量及土壤有机质、氮素养分的动态变化特征,试验设置NPK、NPKM(M为牛粪)、 NPM、NKM、PKM、M和CK等7个处理.28年长期不同施肥处理结果表明：肥料的施用均能提高土壤有机质、全氮、碱解氮含量和水稻产量.氮、磷、钾化肥+有机肥(NPKM)处理的水稻产量一直保持最高水平,氮、磷、钾化肥(NPK)处理随着试验年限的延长呈下降趋势,其水稻产量逐渐低于其他施肥处理.单施有机肥或有机无机肥配施各处理土壤有机质含量在试验开始后的前16年有一个快速增加的过程,之后略有下降,然后仍保持增长趋势;NPK化肥处理土壤有机质含量仅在试验开始后的前8年增加较快,之后在一个相对稳定的范围内波动.各施肥处理在试验开始后的前8年内土壤全氮含量均呈快速积累趋势,以NPKM处理增幅最大.各施肥处理土壤碱解氮含量在试验开始后的前12年增加较慢,平均每年增加0.66～2.25 mg·kg^-1,1994-1998年增加较快,平均每年增加6.45～32.45 mg·kg^-1;1998年之后,各施肥处理土壤碱解氮含量均略有下降,其中,有机无机肥配施处理增加较快,单施化肥处理增加较慢.表明有机肥的施用是红壤性水稻土有机质和氮素营养水平稳定提升的关键措施,是红壤稻田土壤可持续利用的重要保障.     

保护性耕作对稻田土壤有机质的影响

研究使用常规犁耕-休闲(DTF),常规犁耕-小麦(DTW),保护耕作-休闲(CTF),保护耕作-小麦(CTW)4个处理,评价连续实验10a后保护性耕作对稻作区SOM的影响。结果表明:垄作、免耕和小麦种植的结合是稻作区一种较好的保护性耕作实践。它不仅显著增加SOM在土壤表层的聚集,而且它也通过改变SOM的组成和结构显著影响土壤胡敏酸的光谱和热解特性。相比其他处理,垄作免耕(稻麦)在0～10cm土层拥有最多的SOM含量,但随着土层厚度的增加,这一含量下降的也较为迅速。垄作免耕(稻麦)土壤胡敏酸在波长665nm处的光密度为0.122,465nm处为0.705,而常规平作(中稻)在这两个波长处却分别为0.062和0.321。垄作免耕土壤胡敏酸DTA曲线在360～365℃处放热峰的焓变值比常规平作低,1000～1050cm-1吸收峰常规平作也比垄作免耕强。垄作免耕土壤腐殖质的氧化稳定系数增高,表明长期垄作免耕土壤腐殖酸的缩合度增高,芳构化程度增强。通过保护性耕作和作物实践可以管理稻田土壤,维持充分的SOM积累,缓解土壤有机碳的丢失。