EAM会议专刊辑述评——气候变化下旱区农业生态系统的可持续性

农业生产是将自然资源不断转化为农产品的过程。简单的说就是将阳光、空气、水和土壤等无机资源转化为可以供人类消费的有机产物。农业生态系统必须对全球气候变化、市场竞争、自然环境的恶化、经济等政策法规和人民的需求等因素做出灵活的应对策略,同时还要保证自然生态系统的稳定性。在发展中国家,有超过20亿的人口每天收入低于2美元,他们收入中绝大部分都用于解决温饱。这些人大部分生活在干旱、半干旱地区,并以农业生产作为生活的主要来源。由于这些地区水资源匮乏、土壤贫瘠,粮食安全问题一直是该地区人类生存的关键。中澳两国都把干旱、半干旱地区的农牧业发展作为研究的重点。两国的专家都致力于恢复和维护干旱半干旱地区脆弱的农业生态系统。气候变化正在使农业生态系统可持续发展面临严峻挑战。因此,迫切需要农学,生态学,环境学,社会经济学等多学科的共同发展和融合解决这一问题。2010年7月20—25日在兰州大学举办了以“气候变化和旱区农业生态系统管理”为主题的“第二届生态系统评估与管理（EAM）国际会议”。国内外众多知名专家参与了此次会议,并共同讨论在全球气候变化背景下如何提高干旱半干旱地区脆弱农业生态系统生产力与可持续性。本次会议的议题是：(1）半干旱地区旱作雨养农业生态系统评估与管理,(2）干旱地区绿洲农业生态系统评估与管理。此次会议由兰州大学和澳大利亚西澳大学联合主办,中国科学院生态环境研究中心协办,由国家教育部和国家外专局联合支持、兰州大学干旱与草地生态教育部重点实验室承担的“旱寒生态学”学科创新引智基地和西澳大学农业研究院、FAO属下的叙利亚国际旱地农业研究中心(ICARDA)联合提供资金支持。会议期间,25位专家就干旱、半干旱地区植物土壤互作关系作了报告。另外还有18位在干旱半干旱地区科研一线工作的青年学者汇报了研究进展,并与专家进行了广泛交流。报告会之后,大会组织专家分别对典型旱区农业进行了考察,分别是兰州大学黄土高原旱地农业生态实验站(榆中)和甘肃武威市民勤绿洲农业生态系统。此次大会遴选出35篇学术论文,以专刊的形式发表于《生态学报》第31卷第9期。会议遴选出的其它英文文章将于2011年在《Plant and Soil》和《Crop and Pasture Science》上发表,敬请期待。我们相信,本专刊的出版将会对气候变化背景下旱区农业生态系统的研究和发展产生重要的推动作用。     

富营养化河水灌溉对稻田土壤氮磷养分贡献的影响——以太湖地区黄泥土为例

以太湖地区主要稻田土壤类型黄泥土为对象,利用当地富营养化河水对回填土柱和植稻原状土渗漏池进行模拟稻田灌溉试验,系统研究了灌溉水对稻田土壤氮磷营养的贡献.在回填土柱灌溉试验中,在试验初期,不同形态的氮素均有较高的淋失量,以后逐渐降低,表明初期淋失的氮素主要来自土壤,而不是灌溉河水.在整个水稻生长季,均观测到有可溶性有机氮淋失,表明富营养化河水灌溉条件下可溶性有机氮是稻田土壤主要的氮素淋失形态.在本试验中,磷素的淋失动态与氮素的淋失动态截然相反,淹水后很长一段时间内均没有土壤磷素淋失,但在淹水灌溉后期有大量的土壤磷素淋失损失,这可能是淹水后期土壤对磷的吸持已达到饱和状态,不能继续固持土壤中多余的磷所致.与回填土柱模拟灌溉淋洗试验相比,在当前供肥条件下,原状土渗漏池试验氮磷淋失量远低于回填土柱试验,而灌溉水对土壤氮磷养分的贡献远高于回填土柱.通过富营养化河水灌溉带入当季稻田的N量达到每公顷56.3 kg,其中有55.8 kg N可被土壤吸持和作物吸收,表明太湖地区稻田土壤对氮磷养分来说是一个环境友好的生态系统.在利用当地富营养化河水进行稻田土壤灌溉时可适量减少肥料施用量、优化氮磷肥料管理.     

黄土高原典型区植被冗亏

选择了黄土高原中部典型区——泾河流域为研究区域。采用Holdridge潜在蒸发方法计算出了泾河流域的气候干燥度指数,构建了遥感植被指数与气候干燥度指数之间的回归模型。通过该模型反衍出了泾河流域潜在植被指数,提出以该指数为基础的植被冗亏格局的评价新方法。通过该评价方法发现,在泾河流域西北部的大部分子流域的植被冗亏指数小于-0.2,植被亏缺较为严重;在自然环境较差的流域北部,植被冗亏指数介于-0.20到-0.10之间,植被亏缺较轻;而流域东南部山区的大部分子流域的植被冗亏指数介于-0.10到0.10之间,植被亏缺最轻。从植被冗亏的时间尺度上分析,植被亏缺主要发生在植被生长旺盛的6~9月份,其中农田植被亏缺最大,冗亏指数在7月份可达到-0.51;稀疏草原植被亏缺较小,其冗亏指数最小值在-0.18左右;森林植被的冗亏指数接近于0。     

地形对七姊妹山自然保护区植物丰富度及分布格局的影响

该研究以七姊妹山自然保护区40个(20×20m2)植物群落调查样方为基础,并采用回归分析和典型对应分析(CCA)的方法研究该区地形对植物物种丰富度及植物分布格局的影响,以明确海拔、坡度、坡向、坡位等地形因子的相对重要性,为该区植物多样性的保护和管理提供理论依据。结果表明:(1)七姊妹山自然保护区40个调查样地共有植物633种,隶属133科,316属,其中乔木118种,灌木150种,草本365种。(2)曲线回归方程拟合结果显示,七姊妹山自然保护区植物物种丰富度分别与海拔、坡度具有显著相关性,物种丰富度沿海拔梯度升高而增大,沿坡度梯度先减少后增大之后又减小。(3)从植物的生活型来看,在所有海拔段,乔木物种丰富度始终低于灌木和草本植物;在低、中低海拔地带,灌木物种丰富度均高于乔木和草本植物;而在中、高海拔地带草本植物物种丰富度较大且高于乔木和灌木。(4)CCA排序结果表明,地形因子对植物物种的分布具有显著影响按其影响强度排序为海拔坡度坡位坡向,说明海拔是影响该区植物物种分布最重要的地形因子。     

纯种犬在15个STR基因座上的遗传多态性

目的:指导纯种犬的繁育及建立一套简便的犬个体识别和亲权鉴定方法。方法:通过设计引物进行PCR扩增及PAGE检测的方法,分析了88头纯种犬在15个STR基因座上的遗传学多态性。结果:15个STR基因座的累积非父排除率(CPE)和累积个体识别率(TDP)分别为0.999678和0.999999999997,而平均杂合度和平均多态信息含量分别为0.607和0.640。12个STR基因座(PEZ1、PEZ2、PEZ3、PEZ5、PEZ6、PEZ8、PEZ12、FHC2010、FHC2054、FHC2087UbF、HC2132、FHC2611)的多态信息含量(PIC)和杂合度(H)大于0.5,它们的TDP和CPE值分别为0.999999999963和0.999334,能有效用于犬的个体识别和亲权鉴定。结论:这15个STR基因座可以用于指导犬的繁育,其中12个STR基因座能有效用于犬的个体识别和亲权鉴定。     

浙江省二种鸟类新记录--日本淡脚柳莺和硫磺(巫鸟)

2005年4--5月、6--7月、10--11月笔者在浙江省舟山市嵊泗县大洋山岛(中心点坐标30°34′N,122°4′E进行鸟类调相过程中,记录到日本淡脚柳莺(Phylloscopus borealoides)和硫磺(巫鸟)(Emberiza sulphurata),经查阅相关文献后确认为浙江省鸟类新记录.现报道如下:     

若尔盖湿地退化过程中土壤水源涵养功能

若尔盖湿地是青藏高原上面积最大的沼泽湿地,也是长江、黄河两大河流的水源区,对区域水循环起重要调节作用。近年来在全球变化及放牧的影响下,若尔盖湿地出现了不同程度的退化。为了查明若尔盖湿地退化过程中水源涵养功能的变化趋势,2009年8月对该区域的沼泽草甸、草原草甸和沙化草甸3个阶段的土壤水源涵养功能进行了调查。结果为:若尔盖湿地由沼泽草甸向草原草甸和沙化草甸的退化过程中,土壤容重显著增加(P<0.01),毛管孔隙度和总孔隙度显著下降(P<0.01),且容重和孔隙度在土壤剖面自然分布规律也发生变化;沼泽草甸的土壤自然含水量、毛管持水量、最小持水量和最大持水量均显著高于草原草甸和沙化草甸(P<0.01);0-100 cm 深度范围内的沼泽草甸土壤的最大持水量(8486.27 t/hm²)显著高于草原草甸(4944.98 t/hm²)和沙化草甸(4637.96 t/hm²)(P<0.01)。土壤持水量与有机质含量、毛管孔隙度和总孔隙度有显著正相关(P<0.01),与土壤容重呈显著负相关(P<0.01),并受植被盖度和泥炭层厚度的影响。研究结果表明,若尔盖湿地退化过程中植被盖度、土壤有机质含量及泥炭层厚度的下降和土壤质地沙化是导致若尔盖湿地水源涵养功能下降的主要原因。     

岷江上游河岸带土地覆盖格局及其生态学解释

针对岷江上游干流河岸带的土地覆盖状况,将该区沿河流主干分为68个样方,结合空间信息及环境因子,对这些样方及流域内的12种土地覆盖类型,采用双向指示种分析法(Two-way indicator species analysis, TWINSPAN)和除趋势典范对应分析法(Detrended canonical correspondence analysis, DCCA)对种类和样方进行分类和排序,以揭示其生态学意义及环境影响因素。结果显示:1)研究区土地覆盖可分为高植被覆盖、中度植被覆盖和低/非植被覆盖3种类别,各类别在流域不同位置分布状况不同,整个流域以中度植被覆盖为主。2)所取样方可分为8个类群,各自拥有相似的土地覆盖组成,呈聚集分布。3)根据土地覆盖特征,河岸带可分为上、中、下3段,流域上段河岸带植被覆盖度较高;中段以中度植被覆盖类型为主,占总面积最大;下段集中了大部分人工土地覆盖类型。4)气温、海拔是影响岷江上游干流河岸带土地覆盖格局的最重要因素,此外降水和人类活动对其也有影响。除干旱河谷区外,顺流自上而下,海拔逐渐降低,水热条件逐渐改善,同时人类干扰强度也逐渐增加,是造成流域3段截然不同的土地覆盖格局的原因。5)干旱河谷特殊的土地覆盖格局是水、热共同作用造成的。总之,岷江上游河岸带土地覆盖呈现出一定的梯度变化特征,自然条件的制约是形成这一格局的主要原因。     

鼠脑微透析液痕量氨基酸的激光诱导荧光检测

使用自制微透析探针和活动体位生化取样装置以及自行组装的毛细管电泳-增强型电荷耦合器件-激光诱导荧光系统,对鼠脑透析液中的痕量氨基酸以异硫氢酸荧光黄(FITC)进行柱前衍生后进行了分离和检测. 鼠脑海马CA₃区微透析液中游离氨基酸的浓度为10^-8～10^-6 mol/L, 并将其用于学习与记忆的研究, 为无损伤研究活体脑内神经递质和其他痕量生化物质的动态变化提供了一种新方法.     

一株引起马来甜龙竹组培污染内生菌的分离与鉴定

【目的】对一株引起马来甜龙竹组培污染内生菌的分离与鉴定。【方法】采用改良的NA培养基分离纯化菌株,并通过菌体的形态结构观察、生理生化试验及其16SrDNA序列同源性分析对其进行鉴定。【结果】菌株SWFU01的形态特征及生理生化试验结果与解淀粉芽孢杆菌[Bacillus amyloliquefaciens(Fukumoto)Priest et al.]的描述基本相同;16S rDNA序列分析表明,该菌株与解淀粉芽孢杆菌JS在同一系统发育分支,其同源性为99.28%。【结论】综合形态学特征、生理生化特征以及16S rDNA序列分析的研究结果,菌株SWFU01被鉴定为解淀粉芽孢杆菌。