麦秸覆盖夏玉米对其苗期生长发育的生化他感作用研究初报

麦秸覆盖夏玉米对其苗期生长发育的生化他感作用研究初报张玉铭,马永清（中国科学院石家在农业现代化研究所,０５００２１）ＡｌｌｅｌｏｐａｔｈｉｃＥｆｆｅｃｔｏｆＷｈｅａｔＳｔｒａｗＭｕｌｃｈｉｎｇｏｎＳｅｅｄｌｉｎｇＧｒｏｗｔｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎ...     

大气增温对杉木幼树根系生物量的影响

为揭示亚热带杉木人工林地下生物量对全球变暖的响应,本研究以杉木幼树为研究对象,在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站利用开顶式(OTC)大气增温模拟气候变暖,研究增温对杉木幼树根系生物量的空间分布和不同径级分配的影响。结果表明：增温处理后总根系生物量、总细根生物量及总粗根生物量较对照均无显著差异;与对照相比,增温处理显著降低20～50 cm土层的细根生物量占比与0～10 cm土层的粗根生物量占比,但显著提高20～50 cm土层的粗根生物量占比;其余土层细根生物量和粗根生物量较对照均无显著差异;与对照相比,增温处理后0～2、2～5、5～10、10～20和>20 mm径级根系生物量均无显著变化。因此,增温处理下杉木幼树通过降低表层粗根生物量的占比,提高深层粗根生物量的占比以固定和支撑杉木生长,同时通过降低深层细根生物量的占比来维持表层细根生物量以保证水分和养分的吸收;大气增温影响根系生物量的垂直分布和不同径级的分配,在一定程度上影响地下碳分配,可能导致碳循环过程发生改变。     

红壤旱坡地桔园覆盖的生态效应及经济效益评价

柑桔是南方红壤地区栽培的主要果树种类,栽培面积达1126×106ｈｍ2。柑桔是一种常绿果树,生长量大,挂果期长,周年需要消耗大量的水分。我国南方红壤地区虽然雨水充沛,但降水季节分布不均,柑桔果实迅速生长的7～10月正是该地区雨水少、蒸发量大的伏秋干旱季节。经常性的伏秋干旱是制约我国柑桔产量和质量进一步提高的主要障碍因素之一。桔园夏秋进行秸秆覆盖可以降温[1]、保水[2]、防止杂草生长[3]等,但桔园应用地膜覆盖及常年连续覆盖对桔园的生态效应方面的研究较少,为此我们开展了这方面的工作,并通过连续3ａ的产量及产值分析覆盖桔园的经…     

The impacts of warming and nitrogen addition on competitive ability of native and invasive populations of Plantago virginica

全球变化因子(如增温和氮沉降)可能会影响生物入侵,但是这些因子如何影响入侵物种的表现并进一步调节入侵物种与本地竞争者之间的相互作用仍不清楚。本文通过为期五个月的温室实验,研究了增温(开顶式增温箱,+0.62°C)和氮添加(4.2 g N m⁻²)对入侵物种北美 车前(Plantago virginica)原产地和入侵地种群与本地车前草(Plantago asiatica)竞争的影响。实验结果表明,在增温及其与氮添加处理(W × N) 的相互作用下,P. virginica的入侵种群(PV-In)和原产地种群(PV-Na)在与本地竞争者P. asiatica竞争时具有不同的生物量分配策略。其中,PV-Na在与P. asiatica竞争时增加了地下生物量,而PV-In增加了地上生物量。我们还发现,P. virginica对增温和氮添加比P. asiatica的反应更强 烈。增温显著降低了P. virginica的竞争能力,这表明P. virginica比P. asiatica对增温的响应更为敏感。同样,在竞争条件下,氮添加及 其和增温交互作用减少了PV-In地下生物量,但增加了PV-Na地上和总生物量。这些发现表明,P. virginica在入侵过程中改变了生物量分配 策略,PV-In展示出更具弹性的竞争能力以适应环境变化(特别是增温)。这些发现可能有助于我们预测气候变化下的植物入侵并制定相应的 管理策略。     

基于地形梯度的黄河流域中段植被覆盖时空分异特征——以延安市为例

植被恢复是黄河流域生态保护和高质量发展的关键,深入研究植被的时空分异特征具有重要的现实意义。本研究以4期Landsat TM/OLI为遥感数据源,采用像元二分模型估算植被覆盖度,运用转移矩阵、地学信息图谱和重心迁移模型分析1988—2018年黄河流域中段延安市植被覆盖的时空演变特征;并结合地形数据,利用地形分布指数分析高程、坡度上植被覆盖的空间响应规律。结果表明: 研究期间,延安市植被覆盖呈北低南高的空间分布特征,植被覆盖受政策影响而大幅增高;1988—2018年,延安市植被变化模式以持续向好和稳定不变为主导,有50%的区域植被覆盖情况改善,83%的高植被覆盖区域保持稳定。在各高程和坡度等级上,高植被覆盖的分布优势度随时间变化而增大;在各坡度等级上,植被增加百分比和植被稳定性随坡度增加而增大。延安不同等级植被覆盖的迁移方向与植被覆盖整体的迁移趋势基本一致,总体向北偏西转移。延安植被建设已取得显著成效,但北部植被覆盖状况仍待提高,优化植被类型和结构是未来植被建设的重要方向。     

喜旱莲子草在青藏高原对模拟增温的可塑性: 引入地和原产地种群的比较

气候变暖背景下植物可通过关键性状的表型可塑性来适应环境温度的增加。表型可塑性增强进化假说预测定植到新环境中的入侵植物种群具有演化出更强表型可塑性的潜力。此前对可塑性进化的研究涵盖了外来植物性状对水分条件、光照变化、土壤养分、邻体根系以及天敌防御等的响应, 而较少有研究关注增温条件下植物重要性状的可塑性进化。已有的部分研究多集中在温带和热带地区, 而较少关注入侵植物在高寒地区对增温的响应; 且研究多集中在植物生长相关性状, 较少关注功能性状和防御性状。本研究采用同质园实验比较了喜旱莲子草6个引入地(中国)种群和6个原产地(阿根廷)种群, 在西藏拉萨模拟全天增温2℃处理下的适合度性状、功能性状和防御性状的响应差异。结果表明: (1)高寒地区模拟全天增温显著提高了喜旱莲子草总生物量(+36.4%)、地上生物量(+34.5%)、贮藏根生物量(+51.4%)和毛根生物量(+33.6%), 降低了分枝强度(-19.8%)和比茎长(-30.2%); (2)模拟全天增温使引入地种群的比叶面积和黄酮含量增加, 而原产地种群则相反。这些结果表明高寒地区全天增温2℃对喜旱莲子草可能是一种有利条件。引入地种群的适合度性状对模拟全天增温2℃的响应比原产地种群更强, 而其光能利用相关性状和防御性状的响应可能提升了其在高寒地区的适合度。因此, 在未来全球气候变暖的背景下, 高寒地区温度升高可能更有利于喜旱莲子草引入地种群的定植和扩散。     

冬季增温和减雪对黄土高原典型草原土壤养分和细菌群落组成的影响

冬季增温和积雪变化可改变土壤-微生物系统结构和功能。微生物作为陆地生态系统关键生物因子, 发挥着调控土壤养分循环的重要作用, 并对环境扰动, 特别是冬季气候变化十分敏感。开展半干旱区典型草原土壤养分和微生物特性对冬季气候变化的响应研究, 对预测未来气候变化情景下草地生态过程和功能变化意义重大。该研究以宁夏云雾山国家级自然保护区半干旱草原为研究对象, 于冬季布设增温、减雪、增温减雪互作及对照4种处理, 探究了黄土高原典型草原0-5 cm土层土壤养分、酶活性、土壤细菌群落组成对冬季温度和积雪变化的响应规律。结果表明: (1)冬季增温、减雪及互作均提高了0-5 cm土壤温度, 降低了土壤相对湿度, 但却显著增加了土壤冻融循环次数; (2)与对照相比, 不同处理整体上降低了微生物生物量及其多样性, 降低了土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)、碱性磷酸酶(AKP)活性, 增加了土壤有机碳、全氮、速效磷及铵态氮含量, 硝态氮含量有所下降; (3)研究区土壤细菌以酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门为主, 优势菌纲以酸杆菌纲、γ-变形杆菌纲、嗜热油菌纲及σ-变形菌纲为主。冗余分析显示, 速效磷含量对细菌群落构成影响最显著, 对群落变异的解释度为21.3%。总之, 冬季气候变化可通过影响土壤温湿度, 特别是冻融循环进而作用于土壤养分循环、酶活性和土壤细菌多样性变化, 这些结果对丰富和拓展气候变化对草地生态系统影响过程与机制的认识, 准确预测典型草原中长期动态变化具有重要意义。     

不同贮藏方式对河西走廊四种茄科植物种子萌发的影响

种子扩散后的贮藏条件对其萌发有着重要影响.本文探讨了4种贮藏条件(室温、冬季枯落物表层、枯落物覆盖、冬季浅层覆土)对河西走廊4种茄科植物黑果枸杞(Lycium ruthenicumr)、黄果枸杞(L.barbarum var.auranticarpum)、红果龙葵(Solanum alatum)和曼陀罗(Darura stramonium)种子萌发的影响.结果表明:经冬季浅层覆土(1 cm)和枯落物覆盖的黑果枸杞种子萌发率(96.5％和75.5％)和黄果枸杞种子萌发率(65.3％、53.6％)显著提高,萌发速率加快;未萌发的黑果枸杞和黄果枸杞种子保持较高活性;黑果枸杞种子经冬季枯落物表层和室温存放后萌发率为57.5％,未萌发种子活性丢失率较高(47.5％和31％);黄果枸杞种子经枯落物表层存放后,萌发率为39.3％,未萌发种子部分活性丢失(38％);经各种贮藏后的红果龙葵种子萌发率均较高(＞90％),曼陀罗种子萌发率极低(＜10％),种子保持较高活性(50.5％ ～81.5％).黑果枸杞和黄果枸杞种子萌发对贮藏条件具有一致性的响应,即经过冬季浅层覆土和枯落物覆盖后萌发率均显著提高、萌发速率加快、萌发历程缩短,说明冬季的湿冷环境能够打破黑果枸杞和黄果构杞种子休眠,并保持种子活性;而冬季干燥寒冷环境可使部分种子失活,不利于种群的建植和自然更新.种子萌发对湿冷的需求反映了温带植物繁衍种族的自然机制,保证了幼苗存活和建植的最大化.     

果园转型生态公益林防控薇甘菊的生态改造

【背景】深圳大面积果园已转型为生态公益林,但果树被入侵的薇甘菊攀爬覆盖,严重地段已导致群落退行性演替,问题亟待解决。【方法】选取有多种生境的转型果园,分片区开展以植树为核心的生态改造试验,树种以种植后不进行人工除草抚育的血桐、幌伞枫、阴香为主,辅以提高物种多样性为目标的演替中后期树种,均采用袋装大苗于2011年5月种植。【结果】在树冠连续、郁闭的果林片区,所植苗木死亡,林下草本稀少,始终无薇甘菊。在其他非郁闭片区,血桐与幌伞枫生长良好且从未被覆盖;阴香虽于秋冬季被全覆盖但不死亡,次年春新枝穿透覆盖层正常生长;其余种苗木对薇甘菊处于劣势。【结论与意义】郁闭度高的果林片区林下光照弱,能阻止薇甘菊定居,无需人工干预;血桐和幌伞枫分别具抗/耐受薇甘菊覆盖的特性,种后均无需抚育;其余树种则需抚育。因此,掌握各个树种的特性,适地种植、按需精准定株抚育是转型果园低成本、技术简单、一劳永逸地防控薇甘菊生态改造的精髓。在应对有害藤本危害时,勿忽略筛选出不惧该藤本的植物种的可能,在不使用农药、无有效动物或微生物天敌的情况下,它们有可能成为生态安全的防控改造树种。     

气候波动和土地覆盖变化对广东省植被净初级生产力的相对影响

为深入理解人类活动对陆地生态系统的影响,采用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算广东省2000、2005和2010年实际植被净初级生产力(Net primary productivity,NPP),并基于情景模拟法估算气候和土地覆盖类型稳定条件下的植被NPP,对气候波动和土地覆盖变化在植被NPP变化中的相对贡献进行了研究。结果表明:太阳辐射对植被NPP具有显著的正向控制作用,气温与植被NPP表现为显著负相关,降水不是该区域植被生长的限制性因子;各气候因子与植被NPP的相关性具有季节和区域差异性。在气候不变条件下,土地覆盖变化整体上增加了NPP,对NPP变化的相对贡献与城市扩张格局相类似,不同生态区存在差异性,以珠三角区的贡献最大。总之,气候波动对NPP变化的相对贡献较为复杂,取决于气候因子的波动特征以及与NPP的相关性;其它因子(城市热岛、农耕活动和园林管理等)对NPP变化的相对贡献存在很多不确定性,整体上增加了NPP。