农田土壤磷素淋溶及其预测

农田土壤磷的淋溶损失,不仅造成肥料利用率降低、农业生产成本上升,还能引起地下和地表水体富营养化。在综合大量中外文献的基础上,阐述了农田土壤磷素淋溶问题的提出、淋溶对水体富营养化的贡献、淋溶液中磷素的形态及其比例、影响土壤磷素淋溶的因子、淋溶机理、预测方法,并对农田土壤磷素淋溶及其预测作了展望。     

洪湖水体藻类藻相特征及其对生境的响应

藻类是水生态系统的重要成分,它的群落结构、细胞密度变化与水环境相适应,随水环境的变化而改变,因此藻相变化是评价水体质量的一项重要指标。2009—2010年在洪湖水面不同方位布点采样,对水体的浮游藻类藻相(群落结构、密度)和水质状况(水位(water level,H)、水温(water temperature,tw)、透明度(transparency,SD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(totalphosphorus,TP)、高锰酸盐指数(permanganate index,CODMn)和叶绿素含量(chlorophyll a,Chl-a)等)进行了逐月的调查、监测,采用湖库营养状态指数法对湖泊富营养化评价,并运用多元逐步回归方法建立水体藻类与生境因子的回归方程。结果表明:洪湖水体总体上已达到轻度富营养化状态;藻类以蓝藻门、硅藻门和绿藻门为主,共鉴定出7门65属,藻细胞密度为1.14×106—3.24×107个/L,藻相季节变化特征明显。藻类组成以蓝藻门密度最高(52.93%),硅藻门(25.96%)和绿藻门(16.83%)次之,隐藻门(1.98%)、金藻门(1.64%)、裸藻门(0.42%)和甲藻门(0.25%)相对较低。藻类藻相及优势种在不同季节有所差异,冬春季节(12—5月)以硅藻门的直链藻、小环藻和针杆藻为优势种,夏秋季节(7—11月)以蓝藻门的鱼腥藻和微囊藻为优势种;湖泊藻类细胞密度与tw、CODMn呈正显著相关关系,与H、TN、TP、SD相关关系不显著;藻细胞生长逐步回归方程为y=3.7815+0.0794tw+0.5670CODMn-1.3467SD,藻细胞生长主要受水温和有机污染物等的影响,氮磷不是藻类生长的控制因子;在湖泊不同区域,环境条件存在差异,导致藻类生长过程中起主导作用的环境因子存在一定的差异,蓝藻生长主要受tw、CODMn和SD控制,绿藻生长主要受H、tw和CODMn影响,而硅藻生长决定于水体CODMn。     

还田秸秆分解与氮素释放的动态模拟

还田秸秆的分解与氮素释放动态是作物养分管理的重要依据。建立了秸秆分解氮素释放动态的“整吞”式动态模拟模型。模型由秸秆有机质分解和残余有机质含氮率动态模拟两部分组成,有机质分解的温度效应用指数函数描述,水分效应用分段线性函数描述,用“标准天”反映温度与水分的综合影响,残余有机质含氮率动态变化用“标准天”为变量的函数模拟,初始秸秆含氮量与残余秸秆含氮量之差即为秸秆分解的氮素净释放。“整吞”式较之“吃馅饼”式建模构思,所需参数少且易通过实验获得,增加了模型的可用性,利用在淮北滨海地区小麦的试验资料对模型的有效性进行了验证。     

毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子特征和系统发育比较

为研究和比较毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子使用模式和系统进化关系,以完成测序的毛茛科33种植物、芍药科7种植物叶绿体基因组为材料,采用分析软件CodonW在线软件CUSP和R软件对叶绿体基因进行密码子特征分析。用MAFFT软件,MEGA软件进行系统发育分析。研究结果表明芍药科植物叶绿体基因组和毛茛科植物（耧斗菜属除外）叶绿体基因组高频密码子一致性高,具有29个高频密码子,基本偏向与于A/U结尾,但最优密码子存在差异。毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子偏好性的形成因素主要受自然选择的影响,且芍药科叶绿体基因组密码子偏好性受自然选择的影响大于毛茛科。基于叶绿体基因组全序列和基于叶绿体基因组CDS序列的系统进化关系表明,芍药科基于叶绿体基因组全序列和基于叶绿体基因组CDS序列的系统进化关系虽然部分不同,但都可以被划分为芍药组和牡丹组。毛茛科基于叶绿体基因组的系统进化关系不符合中国植物志分类关系,但支持把毛茛科划分为4亚科14族。系统进化分析结果也支持芍药科独立于毛茛科和毛茛目,被划分到虎耳草目,同时证明了叶绿体基因组作为超级DNA条形码的可行性。     

哀牢山常绿阔叶林水源涵养功能及其在应对西南干旱中的作用

为了解云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林在2010年初西南地区特大干旱中是否遭遇水分胁迫,及其水源涵养功能在应对干旱中的作用,测定了该森林土壤和主要树种在2010年旱季的水分状况,并对比研究了原生林和森林经砍伐烧垦后形成的毛蕨菜-玉山竹群丛的土壤持水、凋落物持水、水面蒸发和土壤水分季节动态。结果表明:常绿阔叶林主要树种在2010年初西南特大干旱中并未遭受水分胁迫(最旱月叶片凌晨水势高于-0.4 MPa)。虽然常绿阔叶林土壤含水量和地下水位在最旱月都达到了有观测以来的最低点,但主要根系分布区的土壤水势仍不低于-0.5 MPa,并高于毛蕨菜-玉山竹群丛。森林较好的水分状况和原生常绿阔叶林较好的水源涵养功能有关。常绿阔叶林的土壤总持水量尤其是非毛管持水量要显著大于毛蕨菜-玉山竹群丛,同时也大于云南地区的一些次生林和人工林。常绿阔叶林地表丰富的凋落物通过持水和抑制土壤蒸发也对水源涵养有一定作用。哀牢山常绿阔叶林良好的水源涵养功能,充足的土壤地下水储存弥补了旱季和特大干旱中降水的不足。结果指示原生林在水源涵养中不可替代的作用,以及加强原生林保护在提高区域抗干旱能力中的重要意义。     

基于GIS和RS的赣江上游流域土地利用动态趋势分析

利用赣江上游流域1990、1995、2000、2005和2010年5期的TM影像以及2010年的SPOT影像资料,通过目视解译方法及GIS软件的空间叠加分析功能,获取了研究区土地利用覆被变化数据。在此基础上,结合1990—2010年赣江上游流域的统计资料利用灰色关联分析和主成分分析法进行分析,找出引起土地利用变化的主导因素。结果表明:研究区20年来林地和建设用地总量增加,耕地、草地、水域和未利用地总量减少。相同时期不同类型的土地利用变化的驱动因子不相同,不同时期同一类型土地利用变化的驱动因子也不相同。再利用GM(1,1)灰色预测模型预测了2015—2030年间研究区驱动因素和土地利用情况,研究表明主导因素对土地利用变化的影响与1990—2010年间变化趋势一致。     

不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应——以巩义市为例

以黄河中下游山地丘陵区的巩义市为研究区,采用典型样地法对灌草丛、人工林和农田边缘3种不同干扰背景下的自然、半自然生境内的植物进行调查。基于景观生态学原理,在地理信息系统技术支持下,借助于Fragstatta3.3软件,以调查样地为中心,计算了150、250、500、750、1000、1250、1500m不同半径缓冲区内表征景观形状(Edge and patch shape)、边缘对照(Edge contrast)、相似度和邻近度(Proximity and similarity)、景观多样性(Diversity)、基质(Texture)、斑块大小和密度(Patch size and patch density)共6类52个指数,运用冗余分析(RDA)筛选出不同尺度下对该区农业景观中植物多样性有显著影响的景观指数。结果表明:不同尺度,景观指数对物种多样性的影响变化显著。灌草丛生境,在500—750m范围内,SHAPE_AM指数和PARA_AM指数能够很好的解释物种多样性,解释量为33.6%;人工林生境,SHAPE_AM指数、AREA_CV指数、SIMI指数和PAFRAC指数在1000—1250m范围内对物种多样性的解释量达到48.1%;农田边缘生境,GYRATE_CV指数、ENN_CV指数、PARA_MN指数和FRAC_AM指数在750—1250m范围内对物种多样性影响显著,解释量为32%。其中,辛普森多样性指数(SIDI)与灌草丛物种多样性在750—1250m范围内作用显著,ENN_CV指数仅对农田边缘物种多样性影响较大。景观指数对物种多样性的影响具有尺度依赖性,未来应全面综合探讨这些指数的尺度效应及在景观生态学中的应用。     

灌浆前期高温和干旱胁迫对小麦籽粒蛋白质含量和氮代谢关键酶活性的影响

为探讨花后逆境胁迫影响小麦籽粒氮代谢及蛋白质合成的生理机制,采用盆栽和人工气候室模拟花后高温的方式,研究了灌浆前期短暂高温和干旱胁迫对两个不同品质类型小麦品种籽粒蛋白质含量、组分及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)活性的影响。结果表明,灌浆前期高温、干旱及其复合胁迫均显著提高两品种籽粒蛋白质及组分含量,但降低谷/醇比。逆境胁迫使蛋白质积累量和粒重显著下降,其中高温处理使两品种蛋白质产量分别下降20.7%和12.4%,粒重下降23.2%和24.0%;干旱胁迫使两品种蛋白质产量分别下降16.2%和11.9%,粒重下降18.0%和16.0%;复合胁迫使两品种蛋白质产量分别下降26.1%和15.8%,粒重下降29.9%和28.9%。高温、干旱及其复合胁迫下两品种籽粒氮代谢关键酶活性升高。花后8,17,23,29 d的GS活性和花后11,17 d的GPT活性与蛋白质含量呈显著或极显著正相关,花后23,35 d的GS和花后8,17,23 d的GPT活性与蛋白质产量呈显著或极显著负相关,花后8,17,23,29,35 d的GS和花后8,11,17,23 d的GPT活性与籽粒产量呈显著或极显著负相关。试验条件下,高温处理对籽粒蛋白质合成的影响大于干旱胁迫,二者具有叠加效应,强筋小麦品种郑麦366受逆境胁迫的影响较大。     

光谱和光强度对西花蓟马雌虫趋光行为的影响

利用行为学方法研究了光谱、光强对西花蓟马Frankliniella occidentalis (Pergande)雌成虫的趋、避光行为的影响。结果显示：（1）在340~605nm波谱内14个波长其光谱趋光行为反应为多峰型,峰间主次较明显。趋光行为反应中,蓝绿区498~524nm有一较宽峰,趋光率20.31%;其它各峰依大小次序分别位于紫光380nm、蓝光440nm;（２）避光行为反应中,蓝光440nm处略高,避光率17.19%;紫外340nm处亦有一峰,避光率15.63%;（３）随光强增强其趋光反应率增大,白光、380nm和524nm刺激时其光强趋光行为反应呈一倒“L”型式样,498nm为峰型,440nm时为一较缓的平直线型;光强最弱时仍均有一定趋光率 ,最强时均未出现高端平台;（４）随光强增强其避光反应率增大,440nm为较平缓直线;340nm刺激时为较缓波动线。结果表明：光谱对其趋光行为有很大影响,光强度的影响较大且影响大小与波长因素有关。     

基于遥感与地理信息数据的科尔沁沙地生态环境状况动态评价

科尔沁沙地处于蒙古、华北与兴安植物区系交汇处,是蒙古高原向东北平原的过渡区,具有丰富的生物多样性,属于典型农牧交错区,亦是东北平原的重要生态屏障。建国以来,受全球气候变化以及城镇化扩张、草原开垦及过度放牧等多重因素影响导致该区生态退化,生态系统服务功能下降。为此,利用遥感和地理信息数据,采用综合评估的方法,对近30年该区重大生态修复工程的实施过程及修复效果进行科学评估,具有重要的理论与实践意义。研究结果表明：1990、2000、2010、2015、2020年该区生态环境指数分别为75.19、70.20、73.51、74.27和74.7,其生态环境的变化可大致分为3个阶段,即退化期(1990—2000年)、恢复期(2000—2010年)和稳定期(2010—2020年)。2000年后,多项国家重点生态工程的实施对生态环境的改善具有明显推动作用,即科尔沁沙地生态环保工程的保护成效显著。城市化进程加快和水资源短缺是该区生态环境改善的主要制约因素,生态保护和地下水资源利用工程的实施仍需加强。研究可为科尔沁沙地生态保护和修复提供科学依据和实践参考。