我国农田生态系统土壤动物生态学研究进展

综述了我国近30年来农田生态系统土壤动物生态学研究进展,概述了我国农田土壤动物的群落多样性及其地理分布,总结了农田生态系统中土壤动物对不同耕作方式、施肥和喷洒农药等农业措施、不同土地利用方式以及工业污染的响应,并就土壤动物对农田生态系统健康状况的指示作用等研究的相关进展进行了讨论.通过与国外相关领域的研究进行比较,指出目前研究中存在的问题,提出农田生态系统未来研究的一些热点问题及展望.     

机械措施控制加拿大萨斯克彻温草场丛生卷柏生长的经济分析

对加拿大萨斯克彻温省干旱棕色土壤带、湿润棕色土壤带及黑棕色土壤带上的沙土和壤土草场区所应用的挖鱼鳞坑和犁翻两种机械措施控制丛生卷柏侵蚀天然草场的效果进行了经济效益分析。分析结果表明 :当市场折扣率为 8%和 10 %时 ,犁翻处理在任何草场区实施均在 2 0 a内不能收回投入 ,说明该处理在经济上是不可行的 ;而挖鱼鳞坑在黑棕色土壤带实施分别需要10 a和 11a才能收回投入 ,在湿润棕色土壤带分别需 12 a和 14 a,而在干燥棕色土壤带则分别需 15 a和 2 2 a。但在实际中 ,这两种处理是否能发挥 2 0 a以上的经济效益还需进一步研究。草场管理者应根据两种处理控制丛生卷柏效果及饲草产量的增量来确定净现值和内部报酬率 ,估测收回投入的年限 ,最终作出合理的经济决策。当然 ,如果考虑到铲除丛生卷柏所带来的一些生态方面的争议 ,草场管理者应慎重考虑其他一些改良措施 ,如改进放牧管理 ,施化肥及播种目标草种等 ,以达到取得经济效益的目的     

稻田温室气体减排措施对稻米氨基酸含量的影响

为探索稻田中温室气体减排措施对稻米氨基酸含量的影响,用10个不同方法对双季稻田进行处理,并使用高效液相色谱分别测定了各处理稻田中所产稻米中的16种氨基酸的含量,其中色谱柱为Agilent Zorbax AAA分析柱,柱前衍生使用邻苯二甲醛(OPA)和9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC-CL)为衍生试剂。结果发现:1)10个处理中的稻米16种氨基酸种类齐全,施氮肥+添加生物质炭48 t/hm2+间歇灌溉(NPK+HBC+IF)处理中所得氨基酸总量为6520.7 mg/100g,效果最佳;对照组处理(不施加氮肥+无稻草还田+间歇灌溉)所得氨基酸含量4338.0 mg/100g为最低。以对照组处理所得必需氨基酸百分含量36.8%为最高值;无稻草还田+长期淹水(NPK+CF)处理方法所得必需氨基酸百分含量33.1%为最低值。10个处理中16种氨基酸中含量较高的氨基酸均为天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸,含量最低的均为甲硫氨酸;2)施氮肥量相同时,长期淹水与间歇灌溉相比,氨基酸总量增加185.1 mg/100g,非必需氨基酸百分含量增加3%,谷氨酸、组氨酸和丝氨酸含量明显升高,但亮氨酸含量显著降低;3)施用氮肥能提高稻米中的氨基酸含量,且随着氮肥使用量的增加,氨基酸含量也随之增加,组氨酸含量增加显著;4)供氮量相同时,添加猪粪使氨基酸总含量升高了286.0 mg/100g,此结果表明,在供氮量相同的情况下,施用猪粪更有利于稻米氨基酸含量的提高;5)灌溉模式相同时,稻草还田配施氮肥对必需氨基酸和氨基酸总量均有提高,天冬氨酸、谷氨酸和组氨酸的含量增加较多,甲硫氨酸含量略有下降;随着稻草还田量的增加,对非必需氨基酸影响较为明显;当稻草半量还田(还田量为3 t/hm2)时,稻米中氨基酸总量增加最多;稻草全量还田+长期淹水(NPK+HRS+CF)与稻草半量还田+间歇灌溉(NPK+LRS+IF)处理中的氨基酸含量基本接近,但必需氨基酸含量前者略高于后者,说明稻草还田与水肥管理对氨基酸含量影响可能存在交互作用;6)添加生物质炭配施氮肥提高了稻米必需氨基酸与非必需氨基酸含量,且随着生物质炭添加量的增加而增加;与稻草还田、添加猪粪处理相比,生物质炭的添加对氨基酸总含量提升的效果最为显著,对稻田实际生产具有指导意义且具有一定的环境效益。     

历史因素对土壤微生物群落与外来细菌入侵间关系的影响

群落的组成和结构如何影响其可入侵性一直是入侵生态学的研究热点。然而关于群落可入侵性和群落特征间关系的认知却很不统一。采用交叉互换的试验方法,首先将野外采集的两种长期不同施肥土壤(有机肥和化肥)进行灭菌并回接已方和对方的土壤悬液,研究土壤环境(历史非生物因素)和土壤微生物群落(历史生物因素)对重建土壤微生物群落特征的相对贡献。随后将用红色荧光蛋白标记的青枯菌作为外来种接入重建的土壤中,探究不同土壤微生物群落特征对外来细菌存活数量(前期入侵潜力)和存活时间(后期入侵潜力)的影响。结果表明,历史生物因素对重建土壤的原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比等群落特征和外来细菌的存活数量有影响;历史非生物因素对土壤微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性等群落特征以及外来细菌入侵土壤后总的存活时间有影响;外来细菌入侵前期状况仅与原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比相关,而入侵后期的状况则仅与微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性相关。总之,外来细菌在土壤中各时期的入侵潜力和土著微生物群落特征的相关性主要取决于二者是否由同种历史影响因素控制。本研究对于阐明生物群落结构与群落可入侵性之间关系,及指导土壤外来病原菌的防控均具有重要意义。     

我国地表臭氧生态环境效应研究进展

针对当前我国大部分地区夏季出现的高浓度地表臭氧污染,综述了目前在地表臭氧的生态环境效应方面取得的研究进展及未来的研究展望。主要进展包括地表臭氧的污染水平,及其对植物的影响机制,具体包括地表臭氧对植物叶片的表观伤害、光合固碳能力、植物源挥发性有机化合物(BVOCs)释放、土壤微生物和土壤温室气体排放等方面的影响;在此基础上,提出了减少臭氧生态环境效应的管理措施。此外,对我国未来的研究进行了展望,建议加强在农田和森林布设臭氧浓度监测点、开展多因子同时存在的交互作用、气孔臭氧吸收量-响应(生物量或产量)关系以及臭氧对地下生态过程累积效应的长期定位等方面的研究,以期为我国地表臭氧污染的生态环境效应研究起到一定的推动作用。     

人工抚育措施对油松林生长及结构特征的影响

研究了人工抚育年后油松林的生长状况、群落组织和结构.结果表明,不同人工抚育措施的油松林平均胸径、树高、冠幅均有极显著差异(P＜0.01),采取抚育措施的两个样地间的油松胸径和冠幅差异均达到显著水平,其中既打枝又间伐的油松林的胸径(7.8±0.29cm)、树高(5.5±0.09m)和平均冠幅(249±7.24cm)最大,未打枝和间伐的油松林最大;随着人工抚育措施加强,单株油松的平均新叶、老叶和枝的生物量逐渐增加,达到极显著水平(P＜0.01);在不同抚育措施下,既打枝又间伐的油松林地上生物量最大(44.0t·hm^-2)、未打枝和间伐油松林地上生物量最大(14.9t·hm^-2);油松新叶和老叶长度的差异性显著;油松的比叶面积在生长初期(5月和月)和末期(9月)差异性显著;人工抚育措施增加了林下植被的种类数量和盖度.     

不同改良措施对太子参根际土壤酚酸含量及特异菌群的影响

太子参为石竹科多年生草本植物,以根部入药,药用价值高,市场需求大,但其栽培过程中存在严重的连作障碍问题,连作导致产量品质严重下降,病虫害猖獗,探索太子参连作障碍形成的机制及其消减措施意义重大.本研究以广泛栽培的“柘参2号”为试验材料,采用土壤农化分析、高效液相色谱(HPLC)分析、荧光定量PCR(qPCR)等技术对不同连作年限或不同消减措施下太子参根际土壤的主要养分、酚酸含量动态及特异菌群变化进行分析.结果显示: 太子参连作导致产量显著下降,与正茬相比产量下降达43.5%,而水旱轮作和微生物菌肥处理可不同程度缓解其障碍效应.太子参连作土壤主要养分(如速效氮、速效磷、速效钾、全钾)未降反升,但导致土壤酸化.HPLC分析表明,太子参连作下或者随生长时期的推进,土壤酚酸类物质并未表现出明显的积累效应,膨大中期和收获期重茬土壤中大部分酚酸含量甚至低于正茬土壤.进一步荧光定量PCR分析发现,太子参连作导致前期分离筛选到的几类病原菌(如尖孢镰刀菌、踝节霉菌、Kosakonia sacchari)的绝对含量显著上升,而水旱轮作和微生物菌肥处理可有效降低3类病原菌的含量,改善微生态结构.综上认为,太子参连作障碍的发生并非由土壤养分匮乏或者酚酸持续积累直接造成,可能主要与连作下土传病原微生物的大量繁殖爆发有关,本研究结果为深入揭示太子参连作障碍的形成机制及消减修复机制提供了理论依据.     

KIRA指标的拓展及其在中国植被与气候关系研究中的应用

根据Kira以月平均气温5℃为界的热量指数和干湿度指数概念,提出了以月平均气温10℃为界的生物热量指数,包括生物温暖指数(BWI)和生物寒冷指数(BCI),并修正其干湿度指数为生物干湿度指数(BK).利用中国689个标准气象台站的资料,分析我国主要植被类型分布与热量因子和干湿度因子的关系,得出两者之间较好的相关性,生物温暖指数、寒冷指数和干湿度指数的散点图较好地表现了中国各植被类型与气候指标的关系和格局.以10℃为界的生物温暖指数不仅对我国森林植被的地理分布和温度气候带的划分具有较好的指示作用,而且对西南部高山、亚高山地区的植被与气候关系指示性较强;生物寒冷指数则对亚热带和热带的指示性很好,能够较好区分亚热带南部及热带地区;由热量指数和降水量综合得出的生物干湿度指数,对中国西北部干旱、半干旱区以至全国的植被分布与水分、热量因子的关系分析有较好的应用价值.     

鱼鳞坑与覆盖组合措施对陕北旱作枣园土壤水分的影响

土壤水分是制约陕北红枣林健康生长的关键因子.通过土壤水分定位观测,研究不同鱼鳞坑与覆盖措施组合对陕北黄土丘陵区旱作枣园土壤水分的影响.结果表明:鱼鳞坑+树枝覆盖、鱼鳞坑+秸秆覆盖、鱼鳞坑无覆盖处理下0~180 cm平均土壤含水量较裸地分别提高14.2%、9.4%、4.8%.不同处理在红枣生育期均能显著增加土壤表层(0~20 cm)和主要根系层(20~100 cm)土壤水分含量,其中,以鱼鳞坑+树枝覆盖处理效果最为显著.不同组合措施条件下,次降雨量对土壤水分的影响深度主要集中在100 cm以内,对深层土壤水分影响不显著.无覆盖鱼鳞坑措施在高、中、低水分状况下,各土层土壤水分与裸地无显著差异.在陕北旱作枣园,利用修剪枣枝进行覆盖在节省材料减少成本的同时,实现了保墒蓄水目标.