CO2浓度升高和施氮对冬小麦光合面积及粒叶比的影响

利用开顶式气室和盆栽方法, 以冬小麦品种"小偃6号"和"小偃22"为供试材料, 在2种CO₂浓度(375 μL·L^-1和750 μL·L^-1)和3个施氮水平[0、0.15 g(N)·kg^-1(土)和0.30 g(N)·kg ^-1(土)]下分析了小麦抽穗期绿色叶片、非叶光合器官(茎鞘、穗、芒)的形态和光合面积以及粒叶比对CO₂浓度升高和施氮的反应。结果表明, 施氮有助于小麦叶和非叶光合器官伸长和增宽(粗), 增加其光合面积、穗粒数、穗粒重、粒数叶比和粒重叶比。与背景CO₂浓度(375 μL·L^-1)相比, CO₂浓度升高对叶片和茎节长度、茎叶和芒光合面积具有明显的正向效应(P<0.05), 但对叶宽、茎节直径、穗面积影响不明显(P>0.05), 使"小偃6号"和"小偃22"单茎光合面积分别增加8.1%~15.1%和2.8%~13.2%, 且均以0.30 g(N)·kg^-1(土)施氮水平下增幅最大。CO₂浓度升高后, 穗粒数和粒数叶比在3个施氮水平下均不同程度增加, 其中2个品种粒数叶比分别在0.30 g(N)·kg^-1(土)和0.15 g(N)·kg^-1(土)施氮水平下增加最明显, 增幅分别为44.2%和41.4%; 穗粒重和粒重叶比在不施氮时下降, 在施氮时显著增加, 其中2个品种粒重叶比平均增幅分别为43.6%和20.7%。由于芒面积远小于其他源器官面积, 在单茎光合面积中所占比例较小(3%左右), 因此认为CO₂浓度升高主要通过促进小麦茎叶伸长生长来增加光合面积, 同时提高单位叶面积库承载力和物质调运能力, 改善源库关系, 增加氮素供应有利于小麦源库生长对CO₂浓度升高的反应。     

生物质炭对土壤N2O消耗的影响及其微生物影响机理

生物质炭在温室气体减排方面具有很大的发展前景,它不仅能实现固碳,对于在大气中停留时间长且增温潜势大的N₂O也能发挥积极作用。本研究采用室内厌氧培养试验,按照生物质炭与土壤质量比（0、1%和5%）加入一定量生物质炭,土壤重量含水率控制在20%。利用Robotized Incubation平台实时检测N₂O和N₂浓度变化,通过测定土壤中反硝化功能基因丰度（nirK、nirS、nosZ）分析生物质炭对N₂O消耗的影响及其微生物方面的影响机理。结果表明：经过20 h厌氧培养后,0生物质炭处理的反硝化功能基因丰度（基因拷贝数·g^-1）分别为6.80×10⁷（nirK）、5.59×10⁸（nirS）和1.22×10⁸（nosZ）。与0生物质炭处理相比,1%生物质炭处理的nirS基因丰度由最初的2.65×10⁸基因拷贝数·g^-1升至7.43×10⁸基因拷贝数·g^-1,nosZ基因丰度则提高了一个数量级,由4.82×10⁷基因拷贝数·g^-1升至1.50×10⁸基因拷贝数·g^-1,然而nirK基因丰度并无明显变化;5%生物质炭处理的反硝化功能基因丰度并未发生显著变化。试验结束时,添加生物质炭处理的N₂/（N₂O+N₂）比值也明显高于0生物质炭处理。相关性分析结果表明,nirS基因丰度和nosZ基因丰度均与N₂O浓度在0.01水平上显著相关。试验末期nirS基因丰度和nosZ基因丰度均随着N₂O浓度的降低而升高。因此在本试验中,添加1%生物质炭可显著提高nirS和nosZ基因型反硝化细菌的丰度,增大N₂/（N₂O+N₂）比值,促进N₂O彻底还原成N₂。生物质炭对于N₂O主要影响机理是增大了可以还原氧化亚氮的细菌活性,促进完全反硝化。     

CO2浓度升高对不同水分条件下冬小麦生长和水分利用的影响

以CO₂浓度升高为主要特征的气候变化对作物生长发育及产量形成的影响日益受到重视。冬小麦是我国主要粮食作物之一, 主要分布在干旱及半干旱地区, 且生长期内多干旱少雨。研究不同水分条件下冬小麦的生长变化及水分利用对CO₂浓度升高的响应具有重要的科学和实践意义。本研究在封顶式生长室中对2个土壤水分水平[适宜水分: 70%~80%田间持水量; 干旱胁迫: 50%~60%田间持水量]的盆栽冬小麦进行了CO₂熏蒸试验[背景大气浓度: (396.1±29.2) μmol·mol^-1; 升高的浓度: (760.1±36.1)μmol·mol^-1]。对小麦植株生理指标、生物量、产量、耗水量和水分利用效率(WUE)等的研究结果表明, 与背景大气CO₂浓度相比, CO₂浓度升高可促进冬小麦生长, 其地上生物量显著增加, 适宜水分和干旱胁迫条件下分别增加了28.6%和18.6%; 籽粒产量显著增加, 适宜水分和干旱胁迫条件下分别增加了32.6%和22.6%; CO₂浓度升高主要通过增加穗粒数提高籽粒产量, 穗粒数在适宜水分条件下提高24.3%, 干旱胁迫条件下提高15.5%, 对千粒重没有显著影响。CO₂浓度升高使群体和产量WUE显著提高, 在适宜水分条件下提高幅度较大, 分别提高17.7%和24.8%。CO₂浓度升高显著提高了叶片光合速率(P_n)、降低了气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r); 在适宜水分和干旱胁迫下P_n分别提高15.6%与12.9%, G_s分别降低22.7%与18.2%, T_r分别降低8.9%与7.5%。CO₂浓度升高提高了叶片水势及叶绿素含量; 在适宜水分条件下叶片水势提高幅度较大, 为7.7%; 叶片叶绿素含量在2种水分条件分别提高7.5%与3.8%。由以上试验结果可得出: CO₂浓度升高对冬小麦的生长、产量及水分利用效率均具有促进作用, 而且在土壤水分状况较好时, 这种作用效果更明显; CO₂浓度升高主要通过增加穗粒数来促进产量提高。     

淡水湿地不同围垦土壤非耕季节呼吸速率差异

选择何种湿地利用方式,使得土壤固碳能力及CO₂气体排放受到的影响最小,是合理利用湿地、减少温室气体排放的关键所在,湿地土壤呼吸不仅受环境条件的影响,还受土壤本身性状的影响。以皖江地区为研究区域,利用定位试验对天然湿地及不同围垦利用方式下土壤在非耕季节CO₂排放通量、大气温度及表层土壤温度进行测定,并对其土壤TOC含量进行分析。结果表明,CO₂排放通量:水稻田[700.70 mg/(m²·h)]> 旱地[433.80 mg/(m²·h)]> 天然湿地[302.66 mg/(m²·h)],天然湿地土壤TOC含量明显高于围垦旱地及水稻田(0-30 cm),说明天然湿地较围垦旱地和水稻田对大气中CO₂浓度贡献最小,能存储更多的碳。探讨了CO₂排放通量与温度的相关性,得出3种土壤类型CO₂排放通量与大气温度和表层土壤温度均呈正相关关系。     

磁化水处理对镉胁迫下欧美杨幼苗光合及生长特性的影响

为探讨磁化水灌溉处理在促进植物生长、提高植株重金属耐受性方面的作用机制,本研究采用随机区组试验设计,研究了镉胁迫（0 μmol·L^-1、50 μmol·L^-1、100 μmol·L^-1）下磁化水灌溉处理对1 a生欧美杨''I-107''光合特性、叶绿素荧光动力学参数及生长特性的影响。结果表明：1）镉胁迫会显著降低植株高生长和根茎叶干物质量;低浓度（50 μmol·L^-1）镉处理促进根系直径及体积增大（P<0.05）,高浓度（100 μmol·L^-1）则会抑制根系各形态参数;镉胁迫下欧美杨叶绿素b和类胡萝卜素含量分别降低12.50%、43.24%和19.27%、46.37%（P<0.05）,净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、胞间二氧化碳（C_i）分别降低13.68%和33.68%、8.07%和27.81%、5.00%和14.99%（P<0.05）,同时,PSⅡ潜在活性（F_v/F_m）、最大光化学速率（F_v/F_o）、光合性能指数（PIabs）和量子产额（φ_Eo）均有不同程度降低。2）磁化水灌溉提高镉胁迫植株高生长及根茎叶干物质量,增加植株根系长度及表面积;同时,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量在0 μmol·L^-1和100 μmol·L^-1镉胁迫下分别提高16.99%、40.20%,8.67%、39.10%和17.32%、50.52%（P<0.05）;G_s、C_i及WUE显著升高,T_r则降低24.20%、23.33%、12.06%（P<0.05）;另外,F_v/F_m、F_v/F_o、PIabs显著升高（P<0.05）。综上所述,磁化水灌溉处理有助于提高镉胁迫下欧美杨幼苗光合色素含量,维持光合机构功能,增强光合碳同化速率,减轻镉胁迫对植株生长发育的抑制。     

有机物料还田对冬小麦农田土壤温室气体排放影响的研究

探讨有机物料还田对冬小麦田温室气体排放特性的影响,对提高经济效应和环境效应有积极意义。本研究应用静态箱-气相色谱法对秸秆还田（J）、秸秆还田+牛粪（JF）和秸秆还田+菌渣（JZ）3种有机物料还田下分别施氮肥243 kg （N）·hm^-2（减氮10%,N1）、216 kg （N）·hm^-2（减氮20%,N2）对冬小麦农田N₂O、CO₂和CH₄的排放通量进行监测,探讨了不同施肥措施对麦田温室气体累积排放量、增温潜势的影响。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、施肥量和灌溉量,测定产量,地上部生物量,估算农田碳截留。结果表明,冬小麦农田土壤N₂O和CO₂是排放源,是CH₄的吸收汇,氮肥施入、灌溉以及强降水促进了土壤N₂O和CO₂的生成,却弱化了CH₄作为大气吸收汇的特征。牛粪+秸秆（JF）处理N₂O和CO₂排放总量最高,分别为3.5 kg （N₂O-N）·hm^-2和19 689.67 kg （CO₂-C）·hm^-2,但CH₄的吸收值最大,为5.33 kg （CH₄-C）·hm^-2,均显著高于菌渣+秸秆（JZ）和秸秆（J）处理（P<0.05）;各处理N₂O和CO₂的总量随施氮量的增加呈升高趋势,CH₄的总量随施氮量的增加而呈降低趋势。JFN2、JN2和JZN2处理农田综合增温潜势（GWP）均为负值,表明有机物料还田且减氮20%条件下农田生态系统为大气的碳汇,麦季净截留碳1 038~2 024 kg·hm^-2,其他处理GWP值均为正。JZN2处理小麦产量为8 061 kg·hm^-2,显著高于JFN2处理（P<0.05）。综上所述,JZN2处理不仅能够保证小麦产量,且对环境效应最有利,为本区域冬小麦较优的施肥管理模式。     

增施CO2气肥对温室结球莴苣光合作用影响的综合模型研究

为探讨不同温度和光照条件下增施CO₂气肥对温室作物生长的影响，应用红外线CO₂气体分析仪测定方法，对不同CO₂浓度下结球莴苣光合作用速率的变化进行了深入系统的研究，并分别建立了低温条件下和中、高温条件下增施CO₂气肥对光合作用速率影响的综合模型。研究结果表明，在一定范围内，随着光照度提高和温度上升，增施CO₂气肥对于光合作用的促进效果提高，但是超过饱和点后会有负的效应。本实验条件下，结球莴苣光合作用最佳的生态因子组合为：光照度897.3 μmol·m^-2·s^-1，温度28.9℃，CO₂浓度2160 μL/L，此时的净光合速率(CO₂)Pn为36.0 μmol·m^-2·s^-1。     

河北典型农田大气重金属干沉降通量及来源解析

重金属是影响农田土壤环境质量和农产品品质的主要污染物,大气沉降是农田重金属的来源之一。长期以来,由于观测资料缺乏,对于我国农业区大气重金属的沉降量和来源认识一直不清楚。本研究基于河北典型农田连续1年的外场观测,测试分析了大气气溶胶9个粒径段中25种金属元素的含量,结合干沉降阻抗模型估算了这些金属的干沉降量,并利用PMF模型对其来源进行了解析。结果表明,该区域25种金属元素在细粒子（D_P ≤ 2.1 μm,D_P为空气动力学直径,下同）、粗粒子（2.1<D_P ≤ 9 μm）和巨粒子（D_P>9 μm）中的质量浓度存在较大差异。重金属（如：Zn、Cd和Pb等）主要富集在细粒子,而地壳源的金属（如：Al、Fe和Th等）主要富集在粗粒子。大多数金属元素的浓度呈现冬春季高于夏秋季的变化特征。Cr是细粒子和粗粒子中质量浓度最高的重金属,其次为As、Zn、Pb、V和Sb。重金属中,Cr的大气干沉降量最高,达350.7 mg·m^-2·a^-1,其次是As、Sb和V,分别为153.4 mg·m^-2·a^-1、103.1 mg·m^-2·a^-1和102.3 mg·m^-2·a^-1。研究区域大气中金属元素的主要来源为道路扬尘、工业、矿尘、燃煤和机动车排放。巨粒子中的金属主要来自矿尘源（62.0%）,细粒子中的金属主要来自燃煤、机动车和工业源（67.7%）。颗粒物的粒径越小,人为排放源的贡献越大,重金属的污染风险（富集因子）也越高。农田重金属污染防治需要充分考虑大气沉降的输入及来源的变化。     

水培条件下CO2与NH+4/NO-3配比对番茄幼苗生育的影响

升高CO₂浓度能够促进作物的光合作用，提高作物的生物量和产量，但关于CO₂与NH⁺₄/NO^-₃比及其交互作用对作物影响的研究较少，为探索番茄幼苗生长发育对CO₂浓度升高的响应是否对NH⁺₄/NO^-₃配比有较强的依赖关系，本试验在营养液栽培条件下，以番茄(Lycopersicun esculentum Mill)为试材，研究正常大气CO₂浓度(360 μL/L)和倍增CO₂浓度(720 μL/L)与不同NH⁺₄/NO^-₃配比的交互作用对番茄幼苗生长的影响。结果表明：CO₂浓度升高提高了低NH⁺₄/NO^-₃比例处理中番茄叶片的光合速率和水分利用率，提高幅度随NH⁺₄/NO^-₃比例的降低而增强，光合速率增强最大达55%。在同一CO₂浓度处理下净光合速率与水分利用率均随NH⁺₄/NO^-₃比例的增加而显著降低。这说明CO₂浓度升高对番茄幼苗生长发育的促进作用随NH⁺₄/NO^-₃比例的降低而提高，但并没有减弱全NH⁺₄-N处理中番茄幼苗的受毒害作用。综上所述，CO₂浓度升高能提高植物生产的节水能力和水分生产力；水培条件下，NO^-₃-N是最适合番茄幼苗生长发育的氮源，其它NH⁺₄/NO^-₃比例对番茄幼苗的生长发育有一定的抑制作用，仅以NH⁺₄-N作氮源则番茄幼苗很难生长。     

紫苏对不同浓度镉胁迫的生理响应

为探讨紫苏的耐镉生理机制, 通过水培试验, 研究了镉离子浓度为0 mg·L^-1(对照)、2.0 mg·L^-1、5.0 mg·L^-1、10.0 mg·L^-1 条件下紫苏的生长、镉富集作用及叶片的保护酶活性。结果表明, 2.0 mg·L^-1、5.0 mg·L^-1、10.0 mg·L^-1 镉胁迫下, 紫苏单株生物量比对照分别减少28.4%、42.4%、66.0%, 不同处理间均存在极显著差异;3 个镉离浓度下紫苏的镉富集量依次为462.4 μg·株^-1、705.0 μg·株^-1、609.7 μg·株^-1, 富集系数依次为91.9、70.0、51.1, 具备镉超积累能力。此外, SOD、POD、CAT 酶活测定结果显示, 随镉离子浓度升高, 紫苏叶片的SOD 活性和MDA 含量显著升高, POD 和CAT 活性显著下降, 破坏了体内保护酶系统的平衡, 抑制紫苏生长。     

模拟干旱和盐碱胁迫对碱蓬、盐地碱蓬种子萌发的影响

为研究干旱和盐碱胁迫对碱蓬(Suaeda glauca)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)种子萌发的影响,比较碱蓬和盐地碱蓬逆境生理特性的异同,本研究利用PEG6000、NaCl和Na_2CO_3分别模拟干旱、盐和碱胁迫,配制相同渗透势的PEG6000、NaCl、Na_2CO_3处理液,以蒸馏水处理为对照,对碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发与胚的生长进行比较研究。结果表明:1)低渗处理(-0.46 MPa)对碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发无显著影响;高渗处理(-1.38MPa、-1.84 MPa)抑制碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发。2)当溶液渗透势相等时,NaCl处理下碱蓬种子的萌发率显著大于PEG、Na_2CO_3处理;而等渗PEG、NaCl、Na_2CO_3处理对盐地碱蓬种子萌发率的影响无显著差异。3)PEG、NaCl、Na_2CO_3处理组碱蓬、盐地碱蓬种子的最终萌发率与对照无显著差异。4)在幼苗形成阶段,PEG、Na_2CO_3处理对碱蓬、盐地碱蓬胚的抑制作用显著大于等渗NaCl处理。5)碱蓬、盐地碱蓬胚的生长对NaCl、Na_2CO_3胁迫的响应存在差异。-0.92 MPa NaCl处理抑制碱蓬胚的生长,却对盐地碱蓬产生促进作用;-0.46 MPa Na_2CO_3处理对碱蓬胚的抑制作用小于盐地碱蓬。综合分析表明:碱蓬、盐地碱蓬均具有很强的抗盐性。在种子萌发阶段,碱蓬种子的抗旱、抗碱能力低于盐地碱蓬;在幼苗形成阶段,碱蓬胚的抗盐性小于盐地碱蓬,但对轻度碱胁迫的抗性高于盐地碱蓬。     

CO2浓度升高对三江平原湿地小叶章碳氮含量的影响

利用开顶箱薰气室(open-top chamber),设置正常大气CO2浓度和高CO2浓度(700 μmol/mol)2个水平和不施氮(NN,0 g/m2)、常氮(MN,5 g/m2)和高氮(HN,15 g/m2)3个氮素水平,研究CO2浓度升高对三江平原草甸小叶章碳氮积累的影响.结果表明,CO2浓度升高条件下小叶章植株总固碳量增加,不同氮水平下小叶章总固碳量分别增加19.3％(NN),24.4％(MN)和24.6％(HN),且根固定碳量占植株总体碳库比例均有不同程度的提高.CO2浓度升高降低了小叶章各器官氮含量,其中叶、茎氮含量以抽穗期降幅最大(14.4％和19.5％),根氮含量以腊熟期降幅最大(17.4％).小叶章各器官N含量的降低是由于CO2浓度升高条件下植株生长加快引起的稀释效应所致.     

外源H2O2对镉胁迫下酸枣幼苗生长及生理特性的缓解效应

通过温室盆栽土培试验,研究不同浓度(0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.3 mmol/L)的外源H_2O_2处理对0.05 mmol/L Cd胁迫下酸枣幼苗生长、光合系统和荧光特性等的影响。结果表明:(1)Cd胁迫下,酸枣幼苗生长受到抑制,经H_2O_2处理后,酸枣幼苗对镉抗性系数、光合绿素含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均升高,过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量和胞间CO_2浓度(C_i)则出现不同程度的下降;(2)低浓度H_2O_2(≤0.08 mmol/L)处理后,酸枣叶片和根系内抗氧化酶[过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)]活性增强,叶片内1,5—二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、1,1—二磷酸景天庚酮糖酯酶(SBPase)和1,6—二磷酸果糖醛缩酶(FBAase)活性最高显著上升38.24%,42.15%,84.08%,但转酮醇酶(TKase)活性无显著变化;(3)酸枣叶片内PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和吸收光能用于光化学反应的份额(P)在H_2O_2处理下最大分别提高37.52%,135.95%,53.10%和98.36%,PSⅡ非光化学猝灭系数(NPQ)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非调节性能量耗散Y(NO)、吸收光能用于天线热耗散的份额(D)、PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(E_x)和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)分别降低34.13%,35.15%,30.26%,35.52,32.30%和53.43%,缓解效果显著,但随着外源H_2O_2喷施浓度的增加,缓解效应有下降趋势。综合分析发现,H_2O_2对酸枣镉毒的缓解作用与其改善酸枣光合作用、维持抗氧化系统高活性和提高PSⅡ光化学效率等多种生理过程有关。其中以0.08 mmol/L H_2O_2提高酸枣的修复效率最佳,可作为植物修复的强化措施。     

紫花苜蓿、黑麦草和狼尾草对Cu、Pb复合污染土壤修复能力的研究

随着经济和社会的发展,土壤重金属污染对粮食安全及人类的身体健康构成了巨大的威胁,而目前对于土壤重金属污染的治理主要以植物修复为主。为了寻找适宜修复Cu、Pb复合污染土壤的牧草,采用盆栽试验法,将试验的植物设置9组处理:1组对照组(CK),不添加任何重金属盐;4组单一污染,即单一Cu低(Cu1,200 mg×kg-1)、高浓度(Cu2 400 mg×kg-1),单一Pb低(Pb1 300 mg×kg-1)、高浓度(Pb2 800 mg×kg-1);4组Cu、Pb复合污染(Cu1Pb1、Cu1Pb2、Cu2Pb1、Cu_2Pb_2)。通过比较紫花苜蓿(Medicago sativa)、黑麦草(Lolium perenne)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)的适应能力和富集特征,研究了这3种常见牧草植物对受Cu、Pb复合污染土壤的修复效果。结果表明:1)紫花苜蓿地上部和根部生物量均在Pb1处理组时最大,显著高于其他处理组;黑麦草地上部生物量在Cu1Pb1处理组最大,根部生物量在Pb1处理组最大;狼尾草地上部生物量在Cu_2Pb_2处理组最大,根部生物量在Cu2处理组最大。2)Cu单一污染下,狼尾草抗性系数最大;Pb单一污染下,紫花苜蓿抗性系数最大;Cu-Pb复合污染下,狼尾草的抗性系数较大。高浓度Cu处理组3种牧草植物的地上部生物量、根部生物量和抗性系数均呈现:狼尾草黑麦草紫花苜蓿,且狼尾草显著大于黑麦草和紫花苜蓿。3)种植3种牧草植物后,土壤重金属Cu、Pb含量均有所降低。在一定浓度下,土壤Cu-Pb重金属间会相互促进对方在牧草植物中的吸收。4)3种牧草中紫花苜蓿地上部对Cu的富集系数在Cu_2Pb_2处理组最大,达1.61;黑麦草根部对Cu的富集系数在Cu_2Pb_2处理组最大,达3.80;3种牧草地上部和根部对Pb的富集系数只在黑麦草根部的Cu1Pb1处理组时大于1,达1.46。5)黑麦草对Pb的吸收能力较强,且主要积累在根系;紫花苜蓿对Cu-Pb复合污染综合修复效果最好。紫花苜蓿和黑麦草分别在Cu-Pb复合污染和Pb单一污染土壤中对Pb的转运系数大于1,分别为2.72和2.06,反映其对土壤中的Pb具有富集潜力。综合表明,黑麦草对重金属Pb具有较强的耐性,在Pb单一污染土壤的植物修复及尾矿废弃地的植被重建中,可优先作为选择的材料;紫花苜蓿对重金属Cu、Pb均具有较强的耐性,在重金属Cu单一或Cu-Pb复合污染土壤的植物修复及尾矿废弃地的植被重建中,可优先作为选择的材料。     

Growth of Lumbricus terrestris and Aporrectodea caliginosa in an acid forest soil, and their effects on enchytraeid populations and soil properties

A laboratory experiment was carried out to test the hypothesis that the earthworms Lumbricus terrestris and Aporrectodea caliginosa are able to maintain their populations and reproduce in the acid forest soil of a deciduous forest where no lumbricids were found in the field. The experiment was conducted in 45-l containers in which layers of mineral subsoil, humus and organic topsoil collected from the site were established. Both species survived and at least L. terrestris reproduced during the 60 weeks’ incubation. Burrows and middens of L. terrestris were recorded and quantities of litter were consumed. The presence of lumbricids increased the organic matter content of humus, reduced the acidity of the topsoil and humus layers, and suppressed the population of the enchytraeid Cognettia sphagnetorum. A dense population of Enchytraeus albidus was found in L. terrestris middens. It is concluded that edaphic factors do not explain the absence of earthworms, but isolation from cultural landscapes and lack of opportunity to colonize the site from the surroundings is the decisive factor.     

菲对秀丽隐杆线虫、中杆属和拟丽突属线虫毒性效应研究

采用悉生培养系统,研究不同浓度菲对秀丽隐杆线虫、拟丽突属与中杆属线虫的毒性效应,以及3种线虫对菲的去除作用。结果表明:(1)随着菲浓度的增加,3种线虫存活率逐渐降低。秀丽隐杆线虫在不添加菲的处理中,48 h内出现繁殖,而在添加菲的处理中,即使在最低浓度5 mg/L下,繁殖现象也会消失。中杆属与拟丽突属线虫由于世代时间较长,在本试验周期内均未出现繁殖现象。(2)暴露24 h时,比较不同浓度菲处理下线虫的相对死亡率,得到3种线虫的耐性依次为中杆属线虫≥秀丽隐杆线虫≥拟丽突属线虫,且随菲浓度的增加,秀丽隐杆线虫耐性水平逐渐降低;暴露48 h时中杆属线虫耐性依旧高于拟丽突属,而72 h时中杆属与拟丽突属线虫的耐性趋于一致。(3)3种线虫受菲胁迫后均失去头部正常摆动能力,且秀丽隐杆线虫与拟丽突属线虫体长随菲浓度的增加而逐渐降低。(4)不同种类线虫的添加均能促进菲的去除,不同线虫之间无显著差异。因此,菲会显著抑制3种线虫的存活率和生长发育,抑制秀丽隐杆线虫的繁殖。线虫的存活率受线虫种类、暴露时间、菲浓度及其交互作用的影响显著,其中中杆属线虫对菲的综合耐性最强,3种线虫均能促进溶液中菲的去除。     

冀西北山地华北落叶松和白桦林下枯落物水文特征

[目的]探讨冀西北山区不同人工林枯落物持水特性的差异,为该地区森林水文循环和森林开发管理提供基础依据。[方法]以冀西北张家口市崇礼山区的华北落叶松、白桦人工林为研究对象,在林下设置标准样地,测定枯落物层厚度和蓄积量,通过室内浸泡法测定持水特征。[结果]华北落叶松和白桦林下枯落物层厚度分别为4.2,3.4cm,枯落物蓄积量为10.90,4.92t/hm2;浸泡24h后华北落叶松枯落物(未分解层和半分解层)总持水量为4 228.5g/kg,白桦枯落物(未分解层和半分解层)总持水量为5 208.6g/kg,二者的有效拦蓄量分别为14.06,8.85t/hm2。在整个持水过程中,华北落叶松、白桦林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的变化规律基本一致,均在前4h内持水作用较强,4~8h后逐渐变缓,10h后其持水量基本达到饱和;枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系,而吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系。[结论]森林枯落物层发挥水文功能由持水能力和蓄积量共同决定,在森林经营管理过程中应充分考虑包括树种组成和搭配、林分密度等因子的影响。     

Factors related to the distribution and prevalence of the fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis in Rana cascadae and other amphibians in the Klamath Mountains

The fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), which causes the disease chytridiomycosis, has been associated with declines and extinctions of montane amphibians worldwide. To gain insight into factors affecting its distribution and prevalence we focus on the amphibian community of the Klamath Mountains in northwest California. The Cascades frog (Rana cascadae), one of the most common amphibians in these mountains, experienced increased mortality as a result of Bd exposure in laboratory trials and has experienced recent, dramatic declines in other parts of California. We surveyed 112 sites in the Klamaths, all of which supported R. cascadae between 1999 and 2002, for amphibians and Bd to (1) determine the distribution of Bd, (2) evaluate changes in the distribution of R. cascadae, and (3) assess associations between potential biotic and abiotic drivers and Bd infection. Bd was widely distributed in the Klamath Mountains – we detected the pathogen at 64% of sites. R. cascadae was found at 79% of sites, and was often infected with Bd. These results suggest that Bd has not caused dramatic declines in R. cascadae in the Klamaths in recent years. Subadult R. cascadae had a higher Bd prevalence than other R. cascadae life stages (subadults: 36%, adults: 25%, metamorphs: 4%, larvae: 1%), and while the probability of infection decreased over the season for adults, it did not for subadults, suggesting that subadults may be more vulnerable to chytridiomycosis than other R. cascadae life stages. Bd prevalence in R. cascadae was highest early in the season at high-elevation sites, which may indicate that populations inhabiting high elevation sites may have a greater risk of being affected by chytridiomycosis. Three other common amphibian species also tested positive for Bd: Pacific chorus frog (Pseudacris regilla), western toad (Anaxyrus boreas), and rough-skinned newt (Taricha granulosa).     

长江三角洲地区麻栎和栓皮栎蒸腾规律及其对气候因子的响应

森林蒸腾在维系森林生态系统水量平衡上起着重要作用,研究麻栎和栓皮栎的蒸腾耗水规律,有助于了解栎林的水文过程和水量平衡。采用热扩散探针法,对江苏省句容市麻栎和栓皮栎林蒸腾速率进行连续观测,研究蒸腾速率在晴天、阴天和雨天的日变化特征,以及不同天气下气候因子对蒸腾速率的影响机制。结果表明,麻栎和栓皮栎蒸腾速率日变化在晴天、阴天均为单峰型,而雨天峰型波动较大。晴天峰值出现在11:30—12:30,阴天峰值出现在13:30—14:00。不同天气下,麻栎、栓皮栎日均蒸腾速率表现为麻栎>栓皮栎,晴天>阴天>雨天。总辐射、气温、饱和水汽压差与麻栎、栓皮栎蒸腾速率呈极显著正相关。总辐射对麻栎、栓皮栎蒸腾速率的贡献最大,在晴天其贡献度分别为91.7%和85.5%,而在阴天为71.0%和80.1%,在雨天为50.4%和57.9%。总辐射是影响麻栎和栓皮栎蒸腾速率最大的气候因子,其次是饱和水汽压差、气温和土壤含水量。     

Delayed inoculation and competition of Rhizobium meliloti in annual Medicago species

Seed inoculation is frequently essential for annual Medicago establishment in Mediterranean dryland farming systems. As post-planting soil inoculation is often practiced when seed inoculation fails, the effect of delayed inoculation was investigated. Roots of Medicago rigidula (L.). All selection 716, and Medicago rotata Boiss. selection 2132, were initially pre-exposed to Rhizobium meliloti strains. Subsequently, roots were exposed to a secondary inoculum after 6, 48 and 168 h to simulate delayed inoculation. and subsequent establishment of others strains in the nodules were investigated. Combinations of highly effective and host compatible ICARDA strains (M15 and M53) and effective-ineffective strains (M15 and M28) were used to evaluate proportional nodulation responses. Plants were harvested after 6 weeks of growth. Nodules were assessed for distribution in the root system and for occupancy based on their differential resistance to kanamycin and streptomycin, and, in the case of ICARDA M28, on nodule characteristics. The strain ICARDA M15 was a better competitor than ICARDA M53 when applied in equal density in M. rotata, at zero time. While forming nodules with M. rigidula, ICARDA M53 was equally competitive under the same conditions. With ICARDA M15 as the primary inoculum, and ICARDA M53 delayed for 6, 48 and 168 h, the incidence of ICARDA M15 nodules increased on M. rigidula from 43% (at zero time) to 86, 94, and 97% and, on M. rotata, from 78% (at zero time) to 88%, 95%, and 98% for the three time delays, respectively. Pre-exposure of 2-day old M. rigidula seedlings to the ineffective strain ICARDA M28 as the primary inoculant was followed by significant nodule number increases (P 0.01) as compared with ICARDA M15. Nonetheless, when ICARDA M15 was the primary inoculum, M28 was able to produce about 35% of the nodules when applied at the 6 and 48 h time delays. However, with ICARDA M28 as the primary inoculum, followed by ICARDA M15, nodule occupancy of ICARDA M28 in M. rigidula increased from 40 (at zero time) to 75%, 80%, and 95% for the three time delays, respectively. The percentage of total nodulation by M28, applied at the three delay times, was markedly lower (10%, 5% and 1%, respectively) when M. rotata was pre-exposed to ICARDA M15. This suggested a host preference for ICARDA M15, even if applied as a late inoculum. Results indicate that the early events in the nodulation process of annual medics coupled with host-specificity factors are perhaps the most critical for competition among R. meliloti strains for nodule formation.