Fine root production of Pinus massoniana plantation and Castanopsis carlesii plantation at different successional stages in subtropical China

AimsOur objectives were to determine differences in fine root production, its relationships with environmental factors, and its diameter- and depth-related distribution patterns between plantations of two subtropical tree species differing in successional stages. MethodsPlantation forests of an early-successional species, Pinus massoniana, and a late-successional species, Castanopsis carlesii, in Sanming, Fujian Province, were selected. Fine root production was monitored for two years using minirhizotrons methods. At the same time, environmental factors including monthly air temperature, monthly precipitation, soil temperature, and soil water content were determined.Important findings 1) During the two years, there was significant difference in annual fine root length production between these two forests, with annual production of P. massoniana plantation nearly four times that of C. carlesii plantation. Fine root length production under both forests showed significant monthly dynamics and maximized in summer, a season when most of fine roots were born. 2) Roots of 0-0.3 mm in diameter accounted for the largest proportion of total fine root length production. Fine roots were concentrated mostly at the 0-10 cm soil depth in P. massoniana plantation, but happened mostly at the 30-40 cm soil depth in the C. carlesii plantation. 3) Partial correlation analysis suggested that, monthly fine root production of both forests was significantly correlated with both air temperature and soil temperature, while it had no significant correlation with either rainfall or soil water content. Linear regression analysis illustrated that monthly fine root production was more correlated with air temperature and soil temperature in the P. massoniana plantation than in the C. carlesii plantation. It was concluded that fine root production in the early-successional P. massoniana plantation was not only much higher in amount, but also more sensitive to temperature, than that in the late-successional C. carlesii plantation.     

利用低温水浴鉴定水稻苗期耐寒性

高效准确鉴定苗期耐寒性是水稻(Oryza sativa)耐寒研究的前提。基于流动水浴温度均一这一特性, 建立了一种恒温水浴鉴定水稻幼苗耐寒性方法。该方法中环境温度设定为20°C, 水浴温度设定为4°C。根据对2个水稻亚种不同材料的处理结果, 总结出几种常见品种的低温处理时间与存活率参考值, 并对操作过程中的一些注意事项进行了说明。     

土壤有机质转化及CO2释放的温度效应研究进展

土壤有机质转化对温度变化的响应,是气候变暖与全球碳循环关系中的核心问题.掌握土壤有机质对温度变化的响应规律,对准确评价气候变暖背景下,全球土壤有机质的转化至关重要.综述了国内外大量研究成果,对基质成分、基质损耗、测试方法、微生物、水分含量等因素,对土壤有机质转化与温度关系的影响机理与影响规律以及Q10的变化规律进行了探讨.提出稳定有机质与不稳定有机质温度敏感性异同问题,应作为土壤有机质转化与温度关系中的核心问题进行深入研究.同时通过分析,提出室内短期培养是首选测试方法.分析认为微生物生长温度曲线与微生物呼吸之间不存在必然联系,而在过低和过高之间,水分含量是否会影响土壤呼吸,有待进一步试验验证.提出随着城市热岛效应这一环境问题的加剧,研究及评价更大温度区间内的城市土壤有机质对温度变化的响应规律十分重要.     

北京城市生态占水研究

在前人研究的基础上,提出了生态占水的概念及计算方法,构建了生态占水驱动因素分析模型,计算各因素对生态占水变动的贡献率,并采用灰色关联分析法对生态占水-水生态因子进行关联分析。以北京市为例计算1999-2009年的生态占水量,结果显示水量型占水和水质型占水均呈现波动式逐年下降趋势,分别由1999年的25.56亿m³和12.55亿m³减少到2009年的15.65亿m³和4.58亿m³;2003-2005年北京市生态占水率明显高于其它时期,达到80%以上,2006年以后逐步下降,但仍然高于50%;水量型占水是过去10 a中最主要的占水类型。生态占水驱动因素分析结果得出,1999-2009年的总体变动中人均消费水平的提高是促使北京市生态占水增加的关键驱动因素,其次是第二产业增加值。占水-水生态因子关联分析显示,地表取水和污水处理率两个因素与水生境因子的变化有着较强的关联性;退水和地下取水与水环境因子有较强的关联性,地下水埋深和人口两大因素与水安全有着较强的关联性。     

冬小麦种植模式对水分利用效率的影响

在同一种植密度下,设3种种植模式,包括25 cm等行距平作、"20+40"大小行平作和"20+40"沟播。研究了冬小麦沟播和平作种植对产量及水分利用效率的影响。结果表明,"20+40"沟播产量显著高于平作;叶片相对含水量(RWC)、水势(Ψw)和叶片水平水分利用效率随生育进程的推进呈整体下降趋势,其中,沟播处理RWC、Ψw和叶片水平水分利用效率的平均值均显著高于等行距和"20+40"平作处理;另外,"20+40"沟播还能明显提高冬小麦田土壤贮水量,减少总耗水量,从而提高水分利用效率。灌水增加了冬小麦产量和叶片相对含水量等各水分指标,降低了水分利用效率,减小了各种植模式间差异。"20+40"沟播在灌水135 mm条件下既保障产量又较等行距节水25%。由此表明,冬小麦"20+40"沟播可改善叶片水分状况,提高水分利用效率,增加作物产量。     

土壤水分时间稳定性研究进展

土壤水分是陆地生态系统中不可或缺的组成部分,在地表水文过程中起着关键作用,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程,是陆地生态系统健康运行的关键。以土壤水分时间稳定性概念为主线,从时间稳定性概念、研究方法、应用和影响因素等方面,系统阐述了土壤水分时间稳定性近年来的研究进展,探讨了代表性测点的选取标准以及土壤水分时间稳定性的影响因素。结合目前的研究进展,提出了未来的研究重点:加强多因素综合作用对土壤水分时间稳定性的研究;结合"3S"技术、计算机模拟和野外实测来研究时间稳定性的尺度问题;如何高效选择代表性测点;探讨时间稳定性概念在植被恢复区和气候敏感区的研究与应用。     

模拟水流条件下初级生产力及光动力学参数

为探讨水动力作用及其他物理因子改变对湖泊初级生产力的影响 ,1999年 5月 8日～ 6月 2 4日在中国科学院太湖湖泊生态系统研究站大型生态实验槽内进行模拟水动力实验 ,分 3种水流状态 2种光强测定初级生产力及其他相关参数。分析了初级生产力、光合速率的垂直分布 ,光合速率随光强的变化 ,并借助光动力学模型拟合得到光动力学参数。结果表明 ,在静止状态下 ,当水表面光强大于 5 0 0μmol/ (m2 · s)时 ,0～ 0 .4 m处存在光抑制现象 ,最大初级生产力出现在 0 .4～ 0 .6 m,此后由于动力作用使水体悬浮物增加 ,改变了水下光照条件 ,致使最大初级生产力呈向上移动的趋势 ,出现在 0～ 0 .2 m间 ;光合速率在静止状态下随深度递减缓慢 ,而到大水流状态则递减极为迅速 ,大水流状态下的平均光合速率明显低于静止状态和小水流状态 ;基于 2种类型的光动力学模型进行非线性拟合得到的 P- I曲线相关性很好 ,2种模型模拟的结果比较接近 ,基本上能够反映太湖光合速率随光强变化的实际情况 ;在太湖这种大型浅水湖泊 ,水动力的作用使得水体中悬浮物增加 ,造成光强的迅速衰减 ,这可能会大大降低湖泊的初级生产过程     

土壤水分和氮磷营养对冬小麦根系生长及水分利用的调节

模拟试验研究结果表明：在土壤相对含水量为４０％￣７０％范围内,水分亏缺严重,根水势和蒸腾蒸发量显著降低,根系生长严重受阻,根长变短,根干重降低,随着土壤水分趋于良好,根水势和蒸腾蒸发量显著增加,根干重在土壤相对含水量为５５％￣６２％之间时最大,而土壤相对含水量在５５％上下时根长达最长;土壤水分趋于轻度干旱有利根系下扎,土壤水分趋于良好利于根量增长。氮磷营养对小麦根系生长具有明显的调节作用。磷营养可     

民勤绿洲边缘地下水位变化对植物种群生态位的影响

在民勤绿洲边缘,利用空间区域不同地下水位(湖区8～12m,泉山区15～17m,坝区20～23m)和时间序列(1984～1992年)民勤沙井子地区地下水位下降(7.45～11.65m)梯度,研究地下水位下降对荒漠植物种群生态位的影响。结果表明:空间区域地下水位下降,植物种群生态位宽度均减小,种群退化;时间序列地下水位下降,白刺种群在扩展,其它植物种群在退化。白刺种群生态位宽度在民勤绿洲边缘荒漠植物群落中最大,是该区的建群种。由于白刺种群在地下水位7.45～11.65m范围内扩展,民勤绿洲生态环境治理中地下水位达到该范围是一个主要目标。     

晋西黄土区辽东栎、山杨树干液流比较研究

于2009年生长季(4—10月),应用TDP (Thermal Dissipation Probe) 热扩散探针技术,并结合同步测定的太阳辐射、大气温度、空气饱和水汽压差及大气相对湿度等气象因子,分析了晋西黄土区15年生辽东栎、山杨树干液流的昼夜变化及季节变化规律,建立了液流速率与气象因子的关系模型。结果表明：辽东栎和山杨树干液流速率昼夜变化显著,4月份和7月份峰值出现的时间不一致。4月份两个树种的峰值出现在清晨或夜间,而7月份树种树干液流速率于中午前后达到高峰。4月份两个树种夜间的树干液流速率明显大于白天,山杨的树干液流于中午前后接近于零。4月份,辽东栎和山杨树干液流速率的峰值分别为2.808 cm/h和1.188 cm/h,最小值为0.218 cm/h和0 cm/h,日平均液流速率为1.440 cm/h 和0.516 cm/h; 7月份,辽东栎和山杨树干液流速率的峰值分别为12.276 cm/h和 20.448 cm/h,最小值为0.144 cm/h和0.288 cm/h,日平均液流速率为3.656 cm/h 和6.328 cm/h。7月份阴雨天时,辽东栎的液流速率峰值较晴天小,日平均液流速率是晴天的0.95倍,对山杨是0.75倍。4月份两树种树干液流速率的月平均值最低,只有1.106 cm/h和0.626 cm/h;6月份达最高值5.112 cm/h和8.214 cm/h,分别是4月份的4.62倍和13.12倍。生长季(4—10月)的林分林木总蒸腾耗水量对于辽东栎林为201.14 mm,山杨林为56.43 mm,辽东栎林为山杨林的3.56倍。统计分析表明,影响树干液流速率的主要因子对辽东栎是大气温度和太阳辐射,对山杨是太阳辐射和空气饱和水汽压差。