定向种植对夏玉米群体内光环境及叶片光合性能的影响

为改善玉米群体内光环境,进一步提高玉米单株光合能力以获得高产,本研究以郑单958为试验材料,通过设置种子定向入土方式,研究了定向有序种植条件下群体内光分布特征,以及单株玉米穗位叶花后光合性能,并借助快速叶绿素荧光动力学曲线分析了与叶片光合性能有密切联系的光系统Ⅱ(PSⅡ)的性能特征.结果表明:叶片不同朝向显著改变夏玉米群体内穗位叶处光合有效辐射截获量,朝南处理(S)平均比朝北处理(N)高271.8%.不同朝向的叶片对高光与弱光的利用能力差异显著,朝南处理饱和光强下净光合速率(Pn)显著升高,表明其高光强利用能力显著提升;而朝北处理(N)表观量子效率(α)则随生育期推进显著增加,有利于叶片适应长期弱光环境.生育前期朝南处理PSⅡ电子供体侧和受体侧性能显著提高,进而改善了PSⅡ反应中心性能(PIABS)和荧光光化学淬灭系数(ψo),电子在电子传递链中转移效率(φEo)的提高增强了电子由PSⅡ向光系统Ⅰ(PSⅠ)的传递性能.生育前期叶片性能呈现出朝南>朝东>朝西>朝北的趋势.但成熟末期朝南处理对强光的利用效率显著降低,朝北处理在生育后期表现出较强的弱光利用能力,表观量子效率显著升高,花后40dPn与PSⅡ性能均表现为朝北>朝西>朝东>朝南的趋势.总体上,朝南与朝东处理群体内光环境改善显著,群体穗位层截获光合有效辐射较多,光合能力和干物质生产能力增强,有利于夏玉米产量提高.     

城市景观格局演变的水环境效应研究综述

人类活动导致的城市土地利用覆被变化在景观生态学上表现为城市景观类型的更替和城市景观格局的演变。我国城市景观格局中自然植被景观基质大幅被人工硬化地面所取代,自然景观斑块破碎化,城市道路和排水管网等人工廊道大量增加,造成"源""汇"景观的比例失衡和格局失调,从而产生城市景观格局演变的水环境负效应,如非点源污染、水生生态系统失衡和城市内涝等,且水环境负效应存在时间尺度差异和空间尺度响应多样性。对城市景观类型及其格局演变产生的城市水环境效应相关研究进行总结,针对现有研究中存在的城市景观格局演变带来的生态过程变化研究较少、影响城市水环境的景观格局变化阈值不明确、研究结果推广难和重复性较差、人工廊道与城市水环境效应关系关注度较低和水环境负效应综合度研究欠缺等不足之处,提出未来研究的着力点,对实现可持续城市具有一定意义。     

垄作栽培对高产田夏玉米光合特性及产量的影响

试验于2006-2007年在河南省浚县农业科学研究所试验田进行,以传统平作为对照,研究了垄作栽培对夏玉米光合特性和产量的影响.结果表明,垄作提高了夏玉米光合速率Pn、叶片蒸腾速率Tr和气孔导度Gs,且其日变化均呈单峰曲线,12:00达到最大值,而细胞间隙二氧化碳浓度Gi有所降低,其日变化与Pn相反,呈倒抛物线型.垄作栽培夏玉米的最大光化学效率Fv/Fm和实际光化学效率φPSⅡ均有所增加.与平作相比,垄作后期叶面积衰减较慢,籽粒蜡熟期和成熟期垄作比平作叶面积指数分别高6.4％和3.7％,减少了漏光损失,垄作栽培延长了叶片功能期,促进光合产物的积累及向籽粒的转移,有利于后期玉米籽粒充实,千粒重显著高于平作,产量提高9.6％.     

全球变化对土壤动物多样性的影

陆地生态系统由地上和地下两部分组成,二者相互作用共同影响生态系统过程和功能.土壤动物在生物地球化学循环方面起着重要作用.随着人们对土壤动物在生态系统过程中重要性的认识,越来越多的研究表明全球变化对土壤动物多样性产生深刻影响.土地利用方式的改变、温度增加和降雨格局的改变能直接影响土壤动物多样性.CO₂浓度和氮沉降的增加主要通过影响植物群落结构、组成和化学成分对土壤动物多样性产生间接影响.不同环境因子之间又能相互作用共同影响土壤动物多样性.了解全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对土壤动物多样性的影响,有助于更好地预测未来土壤动物多样性及相关生态学过程的变化.     

全球变化对土壤动物多样性的影响

陆地生态系统由地上和地下两部分组成,二者相互作用共同影响生态系统过程和功能.土壤动物在生物地球化学循环方面起着重要作用.随着人们对土壤动物在生态系统过程中重要性的认识,越来越多的研究表明全球变化对土壤动物多样性产生深刻影响.土地利用方式的改变、温度增加和降雨格局的改变能直接影响土壤动物多样性.CO2浓度和氮沉降的增加主要通过影响植物群落结构、组成和化学成分对土壤动物多样性产生间接影响.不同环境因子之间又能相互作用共同影响土壤动物多样性.了解全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对土壤动物多样性的影响,有助于更好地预测未来土壤动物多样性及相关生态学过程的变化.     

A thermoluminescence study of the effects of nitrite on photosystem II in spinach thylakoids.

The site of action of nitrite on PS II was investigated by measuring the TL profile of nitrite-treated spinach thylakoid membranes. Three bands were observed in control, which were identified as the Q band (7 degrees C), the B band (24 degrees C) and the C band (57 degrees C). In the presence of 20 mmol/L nitrite, the intensity of the Q band decreased, the B band upshifted to 46 degrees C but the C band disappeared. The suppression of the Q band and the upshift of the B band suggested that nitrite caused inhibition at the water oxidizing complex. The effects of nitrite also remained the same in the presence of chloride. In case of ion-sufficient thylakoid membranes, nitrite decreased the Q band peak intensity and caused an upshift in the B band peak temperature. Nitrite showed similar effects in the presence of DCMU. This suggested that the site of action of nitrite is not at the acceptor side but at the donor side of PS II. The inhibition shown by nitrite has been found to be specific for nitrite anion. No other anions such as formate, fluoride or nitrate, were effective.     

徐州城市景观格局对绿地植物多样性的多尺度影响

城市地表景观的变化导致城市生物栖息地的损坏、破碎和丧失,致使城市生物多样性下降.为探讨城市景观格局变化对植物多样性的影响,本研究以徐州市绕城高速公路内的城区为对象,采用布朗布伦奎特(Braun-Blanquet)盖度等级法对36块城市绿地植物群落进行调查,并对不同绿地植物群落的物种多样性进行了分析.同时,以研究区2005和2015年的Landsat ETM遥感影像作为基础数据源,在Erdas、GIS、Fragstats软件的支持下,以每块调查样地为中心,分别建立9个不同半径的缓冲区,计算各缓冲区内表征斑块形状、破碎度和连通性共3类39个景观指数,在此基础上,运用冗余分析(RDA)筛选出不同幅度下对城市绿地植物多样性有显著影响的景观格局指数.结果表明: 植物多样性对景观整体格局和景观要素的响应具有明显的时间和空间尺度效应.2005年,未利用地和农田的破碎度、形状指数在800 m半径的缓冲区内能更好地解释植物多样性,建筑用地的破碎度和连通性指数在800～2000 m范围内对植物多样性有重要影响;2015年,草地和林地景观在800 m缓冲区内可更好地解释植物多样性,而建筑用地和未利用地在1000～2000 m范围内对植物多样性有显著影响;研究区当前植物多样性受2005年类型水平景观指数的影响更显著,说明研究区植物多样性对周边景观格局变化的响应存在一定的时间滞后;景观水平的格局指数与类型水平指数特征较为一致,说明物种与空间尺度的相互作用更多依赖于景观类型.     

底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响

选择华北地区冬小麦-夏大豆一年两熟制度,冬小麦设置90 mm、135 mm、180 mm3种灌水量。冬小麦收获后,播种夏大豆,夏大豆设置30 cm等行距、“20 40” cm大小行、“20 40” cm垄作3种种植方式。研究了底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响。结果表明,冬小麦灌溉能够明显影响夏大豆播种时的土壤蓄水量（底墒）。随冬小麦灌水量的增加,夏大豆播种时底墒改善,180 mm和135 mm较90 mm处理明显提高了夏大豆净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度、叶绿素含量指数、Fo、Fv及ΦPSⅡ,增产效果显著。180 mm较135 mm处理增产效果不显著,且水分利用效率显著降低。夏大豆种植方式也能明显影响其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度、叶绿素含量指数、Fo、Fm、ΦPSⅡ、Fv/Fm、产量及水分利用效率,具体表现为：“20 40” cm垄作> 30 cm等行距>“20 40” cm大小行。综合评价,冬小麦135 mm灌水量条件下,夏大豆采用“20 40” cm垄作是生产上可行的栽培模式。     

根际土壤动物及其对植物生长的影响

土壤动物是根际土壤生物的重要组成部分,对于营养物质的转化、储存和释放,土壤微生物的调节及土壤理化性质的改变都发挥着积极作用,最终影响地上植物生长及其生产力。本文综述了土壤动物在根际土壤生态系统中的作用、根际土壤动物与土壤微生物之间的关系、根际土壤动物对植物生长的影响等。就目前根际土壤动物及其对植物生长的影响研究中亟待解决的一些问题进行了探讨,并提出今后应加强研究的方向。     

A study on the dynamic features of photosystem stoichiometry: Accomplishments and problems for future studies

Our study on the regulation by light of photosystem stoichiometry in cyanophytes is briefly reviewed here. It can be summarized as follows: Adjustment of photosystem stoichiometry results in optimization of photosynthetic efficiency under the prevailing light-growth conditions. Photosystem (PS) I is primarily affected, increasing or decreasing, relative to PS II. The regulation of PS I synthesis appears to be at the translation or the post-translational level. The regulation is probably governed by changes in the redox level of the electron transport components, most probably at Cyt b₆in the Cyt b₆–f complex. Our results to date are at the physiological level, but they have raised many questions and provided suggestions for future directions in exploring the mechanism of regulation, some of which are discussed in this perspective.     

Photoinhibition of Photosynthesis in Plants Growing in Natural Tropical Forest Gaps. A Chlorophyll Fluorescence Study

Photoinhibition of photosynthesis was monitored by means of chlorophyll a fluorescence in leaves of plants growing in 60–80 m² light gaps in a moist tropical lowland forest located on Barro Colorado Island in central Panama. In these forest gaps, photon flux density was low (less than 100 μmol photons m^?2 s^?1) during most of the day, but increased on clear days to 1.7-1.8 mmol photons m^?2 s^?1 for 1–2 h during midday. Nine species representing different taxa and life-forms were examined. Leaves of all species exhibited substantial photoinhibition in situ during high light exposure, as manifested by a decrease in the ratio of variable to maximum fluorescence emission, F_V/F_M. Recovery (reversion of fluorescence quenching) took place in the shade following high light exposure. The major part of recovery occurred in a fast phase within about 1 h after the high light period. A slow phase of recovery proceeded for another 4–5 h until sunset. After 30–60 min of recovery in the shade, calculated rates of PSII electron transport remained significantly (5–15%) reduced in comparison to rates obtained prior to high light exposure; after about 2 h of recovery, inhibition was negligible. All species responded to the high light periods and following shade periods in a very similar manner. It is concluded that photoinhibition and recovery exhibited by these gap leaves reflect a dynamic regulatory mechanism of thermal energy dissipation that allows plants of different life-forms to cope with periods of high light in tropical forest gaps.     

土壤动物多样性的地理分布及其生态功能研究进展

土壤动物多样性地理分布及其生态功能研究已成为地学和生态学等领域共同关注的科学前沿。本文在介绍相关研究最新进展的基础上, 讨论已有研究的局限性或不确定性, 展望未来研究的重点方向。近10年来, 代表性土壤动物类群的全球分布研究取得突破性进展; 国内土壤动物研究的尺度和采样区域也有明显拓展, 尤其在蚯蚓和线虫相关研究上取得了系列成果。结果表明, 土壤动物多样性随纬度的变化模式主要有两种, 即在低纬度的热带最高或在中纬度的温带最高; 而土壤动物多度与多样性可能同步变化、无明显关系、截然不同甚至相反; 降水、植物生产力和土壤有机质是土壤动物分布格局的关键驱动力, 但它们的影响力因土壤动物类群不同而异。土壤动物具有改善土壤物理结构、促进养分循环和有机碳稳定、提高作物健康水平等多重功能; 土壤动物的多功能性评估方兴未艾, 但仍面临诸多挑战。简单分析土壤动物随经纬度等的变化规律存在较大局限性, 考虑在基于地质-生态历史及“经纬度-海拔-离海岸距离”等构建的多维时空框架内, 探究土壤动物分布特征及其驱动力。土壤动物分布格局对其潜在的生态功能有关键影响, 但是目前对土壤动物分布格局的预测和模拟仍主要依靠经验模型; 代谢生态学等理论在土壤动物群落研究中的应用值得关注。探究分类多样性的冗余机制, 突出功能多样性, 可以将生物多样性与生态功能更好地联系起来; 同时, 需要在特定条件和时空下, 从整个土壤食物网及其与植物的联系中理解土壤动物多样性与多功能性的联系。建议未来关注两个研究方向: (1)量化人类活动和气候变化给土壤动物多样性和生态功能带来的巨大不确定性; (2)完善土壤动物群落特征预测的理论框架和开展土壤动物群落的精准调控, 综合评价其多功能性, 进而将土壤动物与人类福祉更紧密地联系起来。     

不同群体结构夏玉米灌浆期光合特征和产量变化

大田试验以夏玉米为试料,采用裂裂区试验设计,密度设计包含75000、90000\,105000株/hm² 3个密度作为主区,每个密度处理包括: ①等行距60 cm×单株留苗,②等行距60 cm×双株三角留苗,③宽窄行距(宽行70 cm + 窄行距50 cm)×单株留苗和 ④宽窄行距×双株三角留苗共12种方式进行处理,测定光合及叶绿素荧光参数。研究不同群体结构对夏玉米灌浆期群体光合特性的影响。结果表明,在吐丝期,随着种植密度的增加,群体光合速率提高;蜡熟期以90000株/hm²最高,种植方式上表现为宽窄行大于等行距种植,双株留苗种植方式大于单株种植方式,差异均达到显著水平;随着种植密度的提高,群体内3个层次叶片最大光能转换效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)逐渐降低,种植方式基本表现为宽窄行大于等行距,留苗方式表现为双株大于单株。试验条件下,以90000株/hm²,宽窄行,双株三角留苗产量最高。     

城市公园景观的热环境效应

城市热环境受到地表的物理性质和人类社会经济活动的共同影响,是城市生态环境状况的综合体现.而城市公园景观的热环境效应显著区别于其它景观类型.城市公园景观的热环境效应研究对城市规划以及城市生态环境评价都具有重要意义.论文以上海市为例,首先提取了城市公园景观斑块的空间分布数据,再利用Landsat7的ETM 为基本数据源,定量反演了城市热环境温度,然后利用GIS中的空间分析功能,重点探讨了城市公园景观的热环境效应.公园景观斑块的面积、周长与其对应的温度具有负相关关系,而形状复杂性指数则与环境温度具有显著的正相关关系,形状复杂性指数则与环境温度的相关程度远高于面积、周长与热环境温度的相关程度.公园斑块的面积以及周长与公园对周围热环境的影响在统计上相关性较差;而形状复杂性指数则与其影响力则具有显著的正相关关系,形状越复杂,公园对周围热环境影响力越强.因此,在城市公园建设中,除了公园类型、空间选址外,边界形状也应作为考虑因素之一.     

基于QuickBird的城市建筑景观格局梯度分析

研究城市建筑景观的梯度变化特征,对城市规划与管理的合理调整有着重要的意义.应用QuickBird影像,基于Barista软件提取了建筑物三维信息,采用建筑平均高度、建筑密度、容积率、建筑高度标准差、建筑体形系数等指标,结合梯度分析法研究了铁西区建筑景观格局的梯度变化.结果表明:从1997到2008年,低层与多层建筑是主要的建筑景观组分,平房与低层建筑占地面积比重显著下降,多层、中高层与高层建筑比重上升.建筑平均高度、容积率与建筑高度标准差逐年上升,建筑密度、建筑体形系数与景观形状指数下降.建筑向垂直方向扩展,建筑能耗降低,形状更加规则.建筑景观的梯度变化与距市中心距离的远近没有关系,与区域功能相关,商业区建筑平均高度与容积率最高,政府所在地范围内建筑密度最大.     

Fertilization alters the abundance but not the diversity of soil fauna: A meta-analysis

Aim

Soil fauna, a functionally important group of soil organisms, are greatly affected by fertilization. However, it is still debated whether and how fertilization affects the soil faunal community. Here, we aimed to synthesize the global patterns of soil fauna communities in response to fertilization in terrestrial ecosystems.

Location

Global.

Time period

1997–2021.

Major taxa studied

Soil fauna.

Methods

We examined the effects of fertilization on the abundance, number of groups and Shannon diversity of soil fauna by synthesizing 1218 observations based on 39 published studies. We also explored the associations between fertilization-induced changes in the soil faunal community and changes in soil and microbial properties.

Results

Fertilization increased the abundance of soil fauna by 56.3%, without significantly affecting the number of groups and the Shannon index. The type of fertilizer affected the responses of soil faunal abundance, and the effects of fertilizer type were altered by climate zones, ecosystem types and soil depths. Both organic and organic–mineral fertilizer treatments significantly increased the abundance of soil fauna in most climate zones, ecosystem types and soil depths, whereas mineral fertilizer treatment had no such effect. Additionally, we found inconsistent responses of soil fauna to fertilization among different taxonomic groups, not only at the order level but also at the class level, providing evidence for the idiosyncratic nature of the effects of fertilization on soil fauna. Furthermore, our regression analysis showed that changes in food resources, including soil nutrients and microbes, were crucial controls for the response of soil faunal abundance to fertilization.

Main conclusions

Fertilization generally increased soil faunal abundance at the global scale by affecting food resources, and the effects of fertilization were dependent on the specific soil fauna and type of fertilizer. We suggest the use of organic or organic–mineral fertilizers, rather than mineral fertilizers, to increase the benefits on specific soil fauna.     

土壤动物肠道微生物多样性研究进展

随着分子生物学技术方法的快速发展,动物肠道微生物已成为医学、动物生理学与微生物生态学等研究领域热点。土壤动物种类繁多,分布广泛,其作为陆地生态系统重要组分,是驱动生态系统功能的关键因子。土壤动物体内的微生物由于与宿主长期共存,在与宿主协同进化中形成了丰富多样的群落结构,能够影响土壤动物本身的健康,进而介导土壤动物生态功能的实现。近些年,土壤动物肠道微生物工作方兴未艾,日渐得到重视。总结了四个部分内容：1)首先总结了土壤动物肠道微生物多样性领域的研究现状,该领域年发文量逐年增长,且近十年增长快速。土壤模式生物肠道微生物多样性研究较多且更为深入。土壤动物肠道微生物多样性组成与驱动机制、共存机制及群落构建的理论研究是该领域前沿;2)进而展示了土壤动物肠道微生物多样性组成和研究方法,土壤动物肠道菌群组成以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为主。早期工作基于传统分离培养,近年来新一代测序技术推动了该领域发展;3)接着关注了土壤动物肠道微生物的生态学功能,总体上体现在肠道微生物能帮助宿主分解食物基质、参与营养利用、影响寿命和繁殖及提高宿主免疫能力,且其能够影响土壤动物的气体排放及介导其对生态系...