宁夏地区农田防护林结构与小气候效应

 为研究宁夏地区农田防护林体系的生态效益,于2002年和2003年8月,对宁夏地区农田防护林体系的疏透度、林网内风速、温度、湿度、农作物增产量等多项生态因子,进行了全面调查。采用综合疏透度和农作物增产量的综合权重指标分析表明:大林网、多林带、多树种混交,利于防护林体系综合效益的提高,应是今后防护林建设的重点。对该地区农田防护林体系的生态效益研究表明:农田防护林的防风效能在35%～45%时较高,偏高或偏低时,防护效能都将下降,农田防护林体系特征,决定了林网内风速变化规律;农田防护林体系通过对太阳辐射的再分配,在地面、树体、树叶及作物表面使温度下降40%～60%,这种温度效益在宁夏地区具有防止作物被灼伤的作用;农田防护林网具有增加空气相对湿度和土壤含水量的生态效益,其作用机制与林带的防风功能密切相关。     

农田防护林生态作用特征研究

农田防护林作为生态建设的重要措施,是农田生态系统的屏障,对生态安全与人类生存环境质量的提高有重要的意义。围绕农田防护林对风速结构及风蚀驱动力的影响、林网体系边界层气流物理特征以及对作物生长环境的调节作用等方面,综述了农田防护林生态作用特征及其研究现状与发展。在此基础上分析了农田防护林生态作用特征研究中存在的主要问题,提出了今后农田防护林生态作用特征研究重点与研究热点,对农田防护林学这一学科的深入研究与发展方向提供了有益的借鉴。     

防护林降解近地表沙降尘机理的研究

沙尘暴是指强风把地面大量沙尘卷入空中,使空气特别浑浊,水平能见度低于1km的灾害性天气现象。近年来,沙尘暴已成为国内外学者竟相研究的热点问题之一。在总结前人研究的基本理论基础上,通过风洞实验对不同结构类型防护林降解近地表沙降尘的基本规律及特征进行了分析研究。研究结果表明:(1)降尘量在林网内具有一定的水平分布特征,即从林缘至林网中心降尘量依次降低,同一网格内不同位置处的降尘量也随林带疏透度的变化而有所差异;(2)防护林结构对降尘量的影响较大,其中疏透度在0.24～0.34之间的防护林内降尘效果较好,在相同疏透度条件下网格状结构防护林对沙尘的降解作用大于带状结构防护林。因此,我们在设计防护林时,既要考虑疏透度,也要考虑林带结构,只有这样才能使防护林达到最佳防护效果。     

小网格防护林影响土壤蒸发机理及节水、减盐效应

采用热平衡法研究新疆杨防护林林网内外的土壤蒸发量、蒸发效能及相关气象因子,用主成分分析探讨小网格防护林影响土壤蒸发的主要因子为空气温度因子、空气湿度因子、近地层风速因子和太阳辐射平衡值;分析新疆杨防护林对主导因子的影响程度;推算林网内表层土壤减盐量。     

景电灌区农田防护林体系生态效应观测分析

通过对景电一、二期灌区农田防护林体系现状及防护、增产效应的定点调查与测定,对比分析了林带的生态效应和作用。结果表明,在林带迎、背风面0～6H处,其生态防护效应表现显著。而随着与林带距离的增加,其生态防护效应表现出递减趋势,并且其生态防护效应随林龄的增大而提高;在灌区内农田林网较为完善的地带,防护林保护下的小麦、玉米产量分别提高18.3%和13.7%;林网内农作物千粒重要比空旷区对照点的千粒重提高15%～18%左右,林带的农业增产效益明显。但在农田林网不健全的条件下,防护林的增产效果表现微弱。综合分析认为,该区域农田防护林体系的生态、经济效应都有待于进一步提高和完善。     

河西绿洲农田防护林多样性分析与评价

运用生态经济和生态景观学的原理，对河西绿洲农田防护林树种选择、林带配置及林网景观布局进行多样性分析与评价，提出防护林多样性构建框架及其更新改造措施．为今后农林复合生态系统中防护林的建设和发展提供了一定的科学依据。     

干旱风沙区农田防护林网空间风速与地表风蚀特征

为准确了解和评价干旱风沙区在典型大风环境下农田防护林空间风速分布,以及林网内风蚀状况,分别利用三杯风速仪和诱捕法,对干旱风沙区盐池县农田防护林网空间风速与地表风蚀特征开展了林网内不同水平距离内的距地表50、200 cm高度风速分布与地表风蚀状况监测。研究表明:1)随着防护距离的逐渐增大,风蚀量呈先增加后减少的变化趋势,而风速变化规律正好相反;50和200 cm高度的风速变化规律均一致,均呈先逐渐降低后逐渐升高的变化,以12H处对风力减小作用最明显,50和200 cm高度的风速降幅分别达到了51%和46%;林带防风效益与距离呈先增加后减小趋势,以12H(12倍的防护林带树高,下同)处200 cm高度最佳,为53.65%;侵蚀模数由林带内的轻度、1H处的强度到3H、7H处的剧烈,12H处为极强度,以3H处最大,为21 944.62 t/km~2。2)沙粒粒径以73.99、87.99、104.6μm区间为主,其中82.53%~99.93%沙粒均集中在248.9μm以下,为细沙粒,而旷野对照组沙粒粒径主要集中在104.6~148μm,沙粒明显较粗。因此,干旱风沙区沙质农田防护林网在典型大风日内对风速的减缓非常有效。但由于林网内沙物质源丰富,风蚀现象依然严重,对当地沙尘暴发生影响较大。该研究对准确掌握当地林网风蚀,科学评价林网防护功能等有一定的借鉴作用。     

农田防护林对田间地表节肢动物分布的影响——以昌图县为例

提升农田生物多样性是当前生态农业研究的热点问题。为探讨农田防护林的生物多样性保护功能，本研究在辽宁省昌图县金家镇选取8个农田-防护林单元（每个单元即为1个田块），使用陷阱法调查了不同类型林带（完整型、残缺型、消亡型）相邻的农田中，距林带不同距离处（0 m、50 m、100 m、150 m、200 m）地表节肢动物的分布情况，同时记录林带内的植被群落特征。采用方差分析以及群落排序的方法，分析了林带类型、距离梯度以及林带植被结构对农田地表节肢动物分布的影响。研究结果表明：1）与消亡型相比，完整型和残缺型林带相邻的农田物种多度显著较高，物种多样性在各类型林带农田间无显著差异，与完整型及残缺型林带相邻的农田维持着区别于消亡型林带的地表节肢动物群落结构。2）完整型和残缺型林带相邻的农田物种多度梯度变化显著，随距林带距离的增加均呈由低到高的变化趋势；不同类型林带农田中，物种多样性随距林带距离的增加逐渐递减，边缘效应显著。3）林带中草本层物种多度和乔木层盖度是影响农田地表节肢动物群落分布的主要因子，共解释了35.4%的节肢动物数量变异；不同节肢动物物种对林带植被结构的响应存在差异，步甲和蜘蛛作为当地农业景观中主要的天敌类群，与上述林带植被结构因子关系密切：林带内较高的草本层物种多度有利于增加农田中某些步甲常见种的多样性，而较高的乔木层盖度有利于增加蜘蛛目常见科的多样性。研究结果表明，农田防护林作为研究区主要的非耕作生境类型，能够显著提升相邻农田中地表节肢动物的多度，对于物种多样性的提升作用则不明显；林带内草本层物种多度以及乔木层盖度对蜘蛛、步甲等多类天敌多样性保护具有积极作用。因此，加强农业景观中现有林地的改造和提升，如营造适宜盖度的上层林木以及丰富的林下植被，能够提升现有林地的生境质量，进一步发挥其对农田生物多样性的保育功能。     

农田防护林应用GIS的研究

农田防护林是防护林体系的主要林种之一,是指将一定宽度、结构、走向、间距的林带栽植在农田田块四周,通过林带对气流、温度、水分、土壤等环境因子的影响,来改善农田小气候,减轻和防御各种农业自然灾害,有效改善了生态环境,降低了自然灾害对农业生产造成的危害和损失,有力地提高了居民的经济水平和生活质量,是农区社会经济可持续发展的重要保障。     

磴口农田防护林新疆杨不同时空叶生物量比较

叶片是多数树木唯一能够进行光合作用的器官,其生物量至关重要,为比较不同时空年均和连年叶生物量差异性,以乌兰布和沙漠磴口绿洲田渠林路式新疆杨农田防护林为研究对象,采用空间代替时间的方法,实地调查20株各径级单木年均叶生物量并建模,并通过树干解析得出树龄及对应胸径代入年均叶生物量模型得出连年叶生物量并建模,进而得出林带林网...     

作物分子生态学研究与展望

从分子水平研究作物与环境的关系及其作用规律已成为当代作物栽培学研究的重要内容,也是现代分子生态学的热点问题之一。作者从作物生长发育相关基因的遗传生态特性入手,着重分析在作物生长发育过程中的遗传分子生态特性与环境分子生态效应,在此基础上,提出应根据各作物各生长发育阶段相关基因的遗传生态特性,制定科学的调控技术,以实现作物高产、优质、高效、环境友好、安全的生产目的。并进一步阐述了当前作物分子生态学亟待解决的几个理论问题及主攻方向。     

气溶胶辐射效应对作物及生态系统的影响综述

近年来大气气溶胶的增加对气候及环境的影响越来越受到科学界的关注,其中的气溶胶辐射效应对作物及生态系统的影响非常复杂。本文从气溶胶的辐射特性及其对气候变化的可能影响出发,来说明气溶胶造成的不同性质辐射量的重新分配对作物光合作用、产量以及生态系统的影响。详细讨论了散射辐射和直接辐射对光能利用率的不同影响,并着重说明分离阴叶和阳叶的重要性。得出大气气溶胶辐射效应主要是通过增加散射辐射,提高作物阴叶的光能利用率,从而改变作物光合作用响应的结论。并指出气溶胶浓度变化对作物产量的影响与天空状况有关。关于气溶胶辐射效应对生态系统的影响,主要从大气气溶胶浓度变化对净生态系统CO2交换以及大气气溶胶散射吸收对陆地净初级生产力的影响这两个方面进行了探讨,指出气溶胶辐射效应对生态系统的NEE和NPP的提高有正面作用。     

作物植硅体形态的应用及其封存有机碳研究进展

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，在维系生命的生长发育和环境的动态平衡等方面起着至关重要的作用，在其生长发育和环境演变的过程中储存大量的环境变化信息，能够反映古农业的发展变迁。植硅体是一种长期稳定存在于土壤中的非晶质二氧化硅颗粒物，它可以指示气候变化。近年来，植硅体分析主要应用在农业考古、古气候重建、生物地球化学循环和全球碳汇潜力估算的研究中。世界上作物分布广泛，作物栽培历史悠久，研究作物植硅体与植硅体碳，对探讨农业起源与发展，估算农田生态系统植硅体碳汇潜力，应对全球气候变化具有重要意义。本文在查阅国内外与作物植硅体研究相关文献的基础上，综述了作物植硅体的形态研究、植硅体在考古学中的应用、作物植硅体碳含量与分布、碳汇潜力以及植硅体碳汇在全球碳汇中的贡献，阐明了作物植硅体未来的研究方向。1）不同作物产生的植硅体形态不同，而且对作物植硅体形态的研究较多处于优势的禾本科中，其他作物的研究较少；2）作物植硅体碳含量与其本身的固碳能力和效率有关，不完全由植硅体含量的多少决定，此外，植硅体碳含量的多少也可能受生长环境和植物基因型的影响；3）不同生态系统中气候、地表植被、土壤环境等诸多因素直接或间接地影响区域植硅体的碳汇潜力；4）农田生态系统不同作物植硅体碳汇存在显著差异，施加硅肥或硅-磷复合肥、种植高植硅体含量和高植硅体碳含量的作物等均可显著提高农田生态系统碳汇潜力。今后应进一步研究不同作物植硅体碳汇，以帮助识别过去的农业碳汇，评估当前农业碳汇潜力；加强植物、根系、土壤迁移规律的探讨，进一步分析不同作物植硅体积累与碳汇效应；阐明不同植物吸硅机制、植物根系硅化过程与其植硅体含量、植硅体碳含量间的关系；了解西南喀斯特生态脆弱区农业碳汇潜力，以期为作物科学种植、农田生态系统碳汇估算等提供参考。     

导入外源Bt基因与受体作物次生代谢物质的交互关系研究

转Bt基因作物是目前商品化进程最快的转基因作物之一,外源Bt基因的导入为培育有效控制有害生物的作物品种提供了新的手段,但外源基因的导入一定程度上改变了作物自身的基因序列,可能引起作物的代谢过程发生改变。本文对转Bt基因作物中导入的Bt基因所产生的杀虫蛋白与作物自身次生代谢物质含量及其效应的关系进行简要综述,结果表明基因的改造和重组已经影响到转Bt基因作物的一些代谢过程。     

抗蒸腾剂研究及其在农业中的应用

作物应对干旱胁迫时,气孔在协调蒸腾和光合作用方面起到了关键作用。越来越多的研究者们开始关注气孔行为与植物抗旱能力之间的关系。在农业生产上,研究者们通过不同方式调节气孔运动和改善气孔微环境,在提高作物抗旱性的同时促进作物产量形成。其中提高作物抗旱能力的一种有效方式就是使用抗蒸腾剂。本文介绍了近些年研究较多的成膜型抗蒸腾剂和代谢型抗蒸腾剂的作用机理,并对两类抗蒸腾剂的应用效果进行了比较。最后提出了抗蒸腾剂研究新动向,一是数学模型在抗蒸腾剂研究中的应用,将抗蒸腾剂对植物作用分解为环境因子变化并引入光合作用-蒸腾作用-气孔导度耦合模型,从而建立抗蒸腾剂新品种快速筛选与适用性评估机制的可能性;二是通过红外测温法评估抗蒸腾剂效果,红外测温法能够快速获得大面积植被蒸腾瞬时信息且测温仪便于携带,在田间试验中可用于喷施抗蒸腾剂后作用效果连续观察,并且基于测定数据计算作物水分亏缺指数(CWSI)在抗蒸腾剂改变作物抗旱能力研究方面具有较高应用价值。最后指出未来抗蒸腾剂研究应针对作物不同生育阶段特点与生产要求,建立包括多种抗蒸腾剂品种在内的组合使用方法,进一步扩大抗蒸腾剂应用范围,优化其使用效果。     

咸水灌溉下土壤水盐动态和作物生长研究进展

我国淡水资源短缺且分布不均, 供求矛盾突出, 合理开发利用咸水资源、增辟灌溉水源将成为解决水资源危机的重要途径之一。本文从以下几个方面对国内外咸水资源灌溉利用的研究进展进行了综述, 以期为咸水安全灌溉提供指导。(1)咸水灌溉对土壤水盐运移的影响, 主要包括咸水灌溉后不同土层土壤水盐分布规律、不同灌溉水矿化度对土壤水盐运移的影响、灌溉方式对土壤盐分积累的作用; (2)咸水灌溉对作物生长的影响, 主要包括咸水灌溉与作物产量、品质的关系; (3)咸水灌溉对作物生理变化的影响及其作用机理, 主要包括咸水灌溉对植株脯氨酸含量、抗氧化酶活性、丙二醛含量、叶绿素含量及光合作用的影响。     

覆盖作物的效益及其合理选择的研究进展

覆盖作物的种植是一种可实现农业可持续发展的保护性耕作措施，对维护农业生产的可持续性具有积极意义。目前，对覆盖作物的研究主要侧重于覆盖作物对土壤和后茬作物的影响评价，包括对土壤有机碳、氮的固存，对杂草和病虫害的抑制、对土壤理化性质的改良和对土壤微生物活性的影响等方面。然而，覆盖作物的效益因覆盖作物类型、地理位置和覆盖时间不同而存在差异。另外，覆盖作物的选择、设置方法、终止方法、经济效益等充满了不确定性，这限制了其在农田中的大面积推广。该研究基于当前国内外的研究进展简要介绍了覆盖作物的种植管理现状，总结了覆盖作物提供的多种生态系统服务功能，讨论了限制覆盖作物在农作物种植系统中广泛应用的关键因素，提出了覆盖作物合理选择的建议。同时，基于覆盖作物在农学、生态环境上的经济和生态效益，对覆盖作物的贡献以及面临的瓶颈进行了思考。发现良种培育、覆盖作物-土壤微生物-土壤养分-作物之间的协同机制仍是今后需要突破的重点课题，以期为覆盖作物的合理选择及大面积推广提供依据。     

作物缺水补偿节水的分子生理机制研究进展

作物缺水补偿节水理论及其技术具有重要理论意义和农业应用潜力, 受到国内外专家的重视并取得一系列重要研究成果, 然而作物适度胁迫缺水产生补偿节水效应的分子生理机制却仍是一个尚待研究的问题。在系统总结近年来的相关进展基础上, 对引起作物适度缺水反弹补偿节水的分子生理过程进行了初步分析探索。作物在发生水分胁迫和复水后, 在根、茎、叶等营养器官生长、渗透调节、蒸腾速率、光合作用等生理活动以及蛋白质活性、生化代谢、分子和基因调节等方面都有相关适应变化。水分亏缺补偿存在阈值范围, 如果控制适当, 在一定水分亏缺强度范围内可提高作物水分利用效率并使作物不减产甚至增产。这种缺水补偿节水技术如能在农业生产上推广应用, 可有效节约水资源, 提高作物经济效益和粮食安全。     

夏玉米水分胁迫与反冲机制及其应用

通过定点试验研究了不同生育期水分胁迫对夏玉米生理生态过程的影响。结果表明,不同生育期 水分胁迫对夏玉米产量及其构成因素的敏感因子不同。土壤水分胁迫首先作用于作物叶片,叶水势下降后,叶片生长、光合作用及光合产物的运输均随之下降。适度水分胁迫可诱发反冲机制,秸秆覆盖可缓解水分胁迫并对反冲机制有增益作用。反冲机制对旱作农业、农业节水有广泛指导意义。     

基于作物营养当量修正产量比系数法的农用地质量分等

产量比系数是农用地分等中的基础参数,由于不同地区产量比系数确定的基础不同,分等结果无法达到全国可比。为提高农用地分等结果的全国可比性,该文依据供给人体所需能量和营养的蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素等营养素在不同作物间可比这一特点,选取20种营养素指标和9种标准耕作制度规定作物,构建营养当量修正法,通过计算不同作物"营养当量"来修正产量比系数,并选取北方以小麦为基准作物的河北省曲周县土地整治项目区和南方以水稻为基准作物的江苏省宜兴市丁蜀镇作为案例进行实证,对比通过营养当量修正法和最高产量比法计算产量比系数所得出的农用地自然等的差异。研究结果显示,曲周县土地整治项目区自然等指数区间由2 060～2 896上升为2 516～3 580,等别序列由11～15等上升为13～18等;丁蜀镇自然等指数由区间由2 460～2 918下降为2 013～2 393,等别序列由13～15等下降为11～12等,2个研究区间的农用地自然等别差异扩大。该文可以为相关研究提供参考,为完善农用地质量分等体系提供借鉴。