稻麦轮作生态系统中土壤湿度对N2O产生与排放的影响

通过对太湖地区稻麦轮作生态系统的Ｎ２Ｏ排放及土壤湿度进行系统观测和开展一系列模拟实验,研究了降雨和土壤湿度对Ｎ２Ｏ排放和产生过程的影响．结果表明,春季和秋季麦田Ｎ２Ｏ排放与降雨量呈明显正相关,但水稻田和冬季麦田的Ｎ２Ｏ排放不受降雨影响．稻麦轮作周期内的Ｎ２Ｏ排放较强烈地受土壤湿度制约,土壤湿度为田间持水量的９７～１００％或８４～８６％ＷＦＰＳ（土壤体积含水量与总孔隙度的百分比）时,Ｎ２Ｏ排放最强,低于此湿度范围时,Ｎ２Ｏ排放通量与土壤湿度呈正相关,反之,则呈负相关．田间Ｎ２Ｏ排放随土壤湿度的变化形式与模拟条件下培养土壤样品的Ｎ２Ｏ产生率变化非常相似,但前者的最佳湿度范围比后者窄,而且偏小．     

入侵昆虫对全球气候变化的响应

生物入侵已成为一个影响深远的全球性问题,其对我国的生态系统、环境和社会经济的负面影响日益明显。全球气候变化对入侵昆虫有着深刻的影响,它正改变着一些昆虫本地种与入侵昆虫的组成、分布、种群动态和种间关系。本文分析了气候变化与生物入侵之间的互作关系,综述了全球气候变化因子(如温度、湿度及其它气候因子)对入侵昆虫生物学及生态学的影响,探讨了气候变化导致入侵昆虫定殖和传播的原因,并提出了气候变化下入侵昆虫的防治对策。     

海侵地区不同降雨条件下海水灌溉‘油葵G101’的研究

 在对油葵(Helianthus annuus)室内海水砂培试验研究油葵耐海水生物学特征的基础上 ,为获取半干旱海侵区海水大田灌溉的技术参数,以指导当地大田海水灌溉的实际应用,2002（干旱年）、2003年（丰水年）在山东莱州受海水入侵最严重的半干旱地区进行了不同浓度海水补充灌溉‘ 油葵G101’的田间小区试验,着重研究了当地不同雨水条件下在油葵始蕾期、始花期海水灌 溉两水的模式对夏播油葵产量结构及其主要形态指标、植株体内离子分布规律的影响。结果表明 ：1）在当地的土壤条件下,无论是干旱年份（2002年）,还是丰水年份（2003年）,在油葵生长期内（约100 d）,补充灌溉两水,40%比例的海水灌溉是夏播油葵保证一定经济产量的安全指标,在干旱年份,海水比例超过40%时,油葵籽产量即显著下降,而在丰水年份,即使用60%比例的海水灌溉,油葵籽产量与40%处理也无显著差异。综合考虑油葵经济产量、节省 淡水用量等因素,40%海水补充灌溉两水可视为该海侵地区灌溉油葵适宜的海水补充灌溉额度。2）干旱年份,20%海水灌溉处理下,初花期油葵除茎秆直径和葵盘鲜重外,其它各生理 生态指标与淡水灌溉处理无显著性差异(p=0.05)。而在丰水年份,即使用40% 的海水灌溉, ‘油葵G101’主要形态指标与淡水灌溉也无显著差异。3）0～40%比例海水灌溉处理, 夏播油葵叶片能保持相对较高的Ca2+、Mg2+含量,而根系吸收的K+向葵盘的选择性运输能力很强。Na+主要积累在根部、茎部,而叶和葵盘中含量较低。Cl－在茎中含量最高。     

河北省典型区主要作物有效降雨量和需水量特征

对作物全生育期内有效降雨量及需水规律的研究是进行合理灌溉及水资源优化配置的重要依据。以河北省鸡泽县为典型区域,利用FAO推荐的Penman-Monteith公式和分段单值平均作物系数法对冬小麦、夏玉米和棉花的有效降雨量及需水规律进行计算,并通过M-K检验法分析近60 a来鸡泽县有效降雨量及作物需水量序列的趋势变化及突变现象。结果表明:近60 a鸡泽县冬小麦在生育中期需水量最大,为210.2 mm,有效降雨量均集中在生育中期,缺水量以13.2 mm/10 a的速率呈显著性减少趋势;夏玉米在初始生长期需水量最大,为157.7 mm,有效降雨量集中在生育中期,缺水量以7.0 mm/10 a的速率呈不显著减少趋势;棉花在快速发育期需水量最大,为227.9 mm,有效降雨量集中在生育中期,缺水量以22.3 mm/10 a的速率呈显著性减少趋势。在一定程度上对河北省对农田灌溉用水效率和效益以及保障农作物科学高效生产具有重要的指导意义。     

黄土和风沙土藓结皮土壤呼吸对模拟降雨的响应

生物结皮土壤呼吸是干旱和半干旱生态系统碳循环的重要组成部分,但目前其对降雨的响应规律尚不明确。针对黄土高原黄土和风沙土上发育的藓结皮,分别进行2、4、6、10、20、30、40 mm的模拟降雨,并使用便携式土壤碳通量分析仪测定雨前和雨后藓结皮的呼吸速率,对比分析降雨量对藓结皮呼吸速率的影响;同时,在40 mm降雨后的0—24 h连续测定藓结皮的呼吸速率变化,分析藓结皮呼吸速率随雨后历时的变化规律。结果显示,7种降雨量后两种土壤上藓结皮的呼吸速率均显著升高,黄土上藓结皮呼吸速度的增幅为2.89—6.38倍,风沙土上藓结皮呼吸速率的增幅为0.73—4.38倍。0—6 mm降雨中,两种土壤上藓结皮的呼吸速率均随降雨量增加而迅速升高,二者成显著线性正相关关系;6—40 mm降雨中,黄土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而缓慢升高,但风沙土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而快速降低。两种土壤上藓结皮的呼吸速率随雨后历时表现出相似的变化规律,即雨后迅速升高、之后逐渐降低,并在24 h左右回归到雨前水平;但黄土上藓结皮的呼吸速率在雨后即刻达到峰值,而风沙土上藓结皮的呼吸速率在雨后30 min左右方达到峰值。黄土上藓结皮的呼吸速率一致高于风沙土上的藓结皮,前者在不同降雨量和雨后历时中平均比后者高150.0%和59.6%。此外,藓结皮呼吸速率与表层土壤含水量存有显著相关关系,在含水量较低(小于约4%)时二者显著正相关,在含水量较高(大于约4%)时二者对于黄土上藓结皮为正相关、对于风沙土上藓结皮为负相关。研究表明,黄土高原藓结皮土壤呼吸对降雨响应快速而直接,但其响应规律对于黄土和风沙土上的藓结皮是不同的,总体而言黄土上藓结皮对降雨的响应更为持久有效。     

兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)叶片养分的空间分布格局

对中国东北温带森林生态系统主要树种兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)24个采样点72个叶片样品有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)和全钾(K)的化学组成、地理分布格局及其与气候因子的关系进行了研究.结果表明,叶片C、N、P和K含量的几何平均数分别为543.970、16.902、2.373mg/g和14.625mg/g,且叶片的C含量>N含量>K含量>P含量;叶片的C/N、C/P和N/P分别为32.183、229.226和7.123.随纬度的增加、年均温度和年均降雨量的降低,兴安落叶松叶片C、N含量和N/P显著降低,叶片C/N和K含量显著升高,叶片P含量和C/P的变化没有达到显著水平.叶片N含量随纬度与年均温度的变化与全球及其它大尺度的研究结果相反,而N/P与其一致,这与在该区域的其它物种的研究结果基本一致.这可能是由于在本研究区域北部寒温带越往高纬度地区年均温度和年均降雨量越低、生长季越短,因此成土作用弱导致植物可以吸收利用的养分越少,但是由于植物显著降低的N含量和变化不明显的P含量导致了叶片N/P随纬度的增加和年均温度和年均降雨量的降低而降低,这与全球尺度的研究结果一致.兴安落叶松叶片养分分布格局与全球尺度和中国区域研究结果的差异说明了加强区域叶片养分特征研究的重要性.叶片养分与气候因子的显著线性相关说明气候因子是影响叶片养分特征的一个主要因子.     

我国甜菜夜蛾大尺度暴发频度与广域温度和广域降雨量关系的预测模型

甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)是我国多种农作物上的重要害虫, 在我国许多地区频繁暴发成灾。为探索甜菜夜蛾种群动态规律并建立种群数量发生趋势预测模型, 作者应用时间序列分析和逐步回归分析方法研究了我国广域（较大范围）温度和广域降雨量变化趋势对我国广域甜菜夜蛾年暴发频度的影响规律。结果表明: 甜菜夜蛾发生的长期趋势和年间波动状况均与广域温度和广域降雨量具有复杂的影响关系。在1979-2008年间, 我国甜菜夜蛾暴发频度呈现出波浪式上升趋势, 其暴发指数平均年递增率为0.076, 而我国广域温度（以27个省市级气象台数据统计为例）在1990-2008年间的平均年递升率为0.039℃, 即我国甜菜夜蛾暴发频度上升趋势与我国广域温度升高趋势同向而行。作者从52个因素（当年和上年1-12月各月及全年日均温和月均降雨量）中筛选出了具有显著回归影响（P<0.05或0.01）的10个因素进入回归模型, 初步找出了能够预测广域甜菜夜蛾暴发趋势指数的温度与降雨量或其组合因素, 并使其模型达到99%以上的历史符合率和预测准确度。作者认为, 广域温、 雨因素与广域甜菜夜蛾暴发趋势指数的这种密切相关性, 不是偶然的巧合, 而是必然的环境（温度和降雨量）作用于生物（甜菜夜蛾）的因果关系。     

热带北缘鹅凰嶂季雨林四种群落特征及成熟度分析

为分析我国热带北缘季雨林的不同演替阶段的群落特征,该研究对广东阳春鹅凰嶂典型季雨林中4种(A、B、C、D)不同植物群落展开调查,对群落的物种组成、多样性和空间结构等进行分析,判断成熟度差异,预测演替方向,并提出优化建议。结果表明:(1)4种群落林层单一,小径级木与下层木占主体地位,具有1～3种明显的优势树种。(2)Shannon-Wiener指数为2.72～3.74,Simpson指数为0.90～0.97,Pielou均匀度指数为0.74～0.89,各群落多样性特征差异显著。(3)4种群落乔木胸径大小比数为0.49～0.51,角尺度为0.56～0.61,混交度为0.54～0.83,林分空间结构指数为60.57～71.44,林分空间结构距离为53.15～68.53。(4)综合群落基本特征、多样性和空间结构特征的分析得出,各群落的成熟度排名为D>A>C>B。综上认为,4种群落都处于演替前期或中期,乔木个体胸径和树高发展空间较大; 群落整体处于中庸生长状态,个体均呈轻微聚集分布,树种表现为中度、强度或极强度混交,空间结构与理想林分存在一定距离。随着成熟度的增加,4种群落都继续以阳性树种作为主要优势树种进行演替,并初步具备该区域地带性顶极群落的典型植被特征; 季雨林群落物种多样性提高,并向混交度增加、空间结构优化、稳定性增强的趋势演替。该研究结果为群落构建机制和森林结构优化等提供科学依据。未来应对该区域加强监管与保护,同时应对该地区的植被生态学和生物多样性保护展开广泛监测与深入研究。     

封面说明

封面图片由南京大学生命科学学院栾夏丽博士2017年10月拍摄于广西壮族自治区桂林市阳朔县的遇龙河上游(24°27'N,110°30'E).遇龙河全长43.5km,流域面积158.47km^2,流经阳朔县的金宝、葡萄、白沙、阳朔、高田5个乡镇20多个村庄.气候属于亚热带季风气候,热量丰富,雨量充沛,日照充足,温和湿润,四季分明,年均温19.5℃,年降雨量1981mm.主要乔木有马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、榕树(Ficus microcarpa)等,灌木有桂花(Osmanthus fragrans)、海桐(Pittosporum tobira)、龟背竹(Monstera deliciosa)、南天竹(Nandinadomestica)等,草本植物有紫鸭跖草(Setcreasea purpurea)、玉簪(Hosta plantaginea)、矮牵牛(Petunia hybrida)等.该区地属丘陵地带,地势东高西低,东半部属蒿坪龙山脉,山高坡陡,海拔多在400m以上,西部为岩溶地貌,群峰如剑芒排插,分列于漓江两岸.河水水质常年清澈,沿岸山峰清秀迤逦,形态万千.该区沿岸无现代化的建筑,无任何人工雕琢的痕迹,生态环境受人为干扰较小.     

稻麦轮作生态系统中土壤湿度对N2O产生与排放的影响

通过对太湖地区稻麦轮作生态系统的N₂O排放及土壤湿度进行系统观测和开展一系列模拟实验,研究了降雨和土壤湿度对N₂O排放和产生过程的影响.结果表明,春季和秋季麦田N₂O排放与降雨量呈明显正相关,但水稻田和冬季麦田的N₂O排放不受降雨影响.稻麦轮作周期内的N₂O排放较强烈地受土壤湿度制约,土壤湿度为田间持水量的97～100%或84～86%WFPS(土壤体积含水量与总孔隙度的百分比)时,N₂O排放最强,低于此湿度范围时,N₂O排放通量与土壤湿度呈正相关,反之,则呈负相关.田间N₂O排放随土壤湿度的变化形式与模拟条件下培养土壤样品的N₂O产生率变化非常相似,但前者的最佳湿度范围比后者窄,而且偏小.