生态系统适应性管理：理论内涵与管理应用

生态系统的科学管理是生态系统可持续发展的关键,传统管理方法的局限性已经无法解决管理过程中遇到的复杂问题,一种新兴的管理方法——适应性管理应运而生,并受到学者的广泛关注。本文采用文献分析法和比较分析法研究了国内外2010—2020年生态系统适应性管理研究文献的数量特征,梳理了适应性管理的内涵发展、类型、适用条件,归纳了生态系统适应性管理的主要研究方向,指出了当前生态系统适应性管理研究存在的不足,并提出了相应的研究建议与展望。得出结论：国内外生态系统适应性管理研究方向和文献数量发展趋势基本一致,但是在文献数量方面差距悬殊;适应性管理的内涵不断被完善,但生态系统适应性管理的应用仍具有局限性,亟需达成内涵的统一认识并扩展应用范围,充分发挥适应性管理的优势,促进生态系统的可持续发展,取得最优的经济、生态和社会效益。     

芸苔素内酯·吲哚乙酸·赤霉酸在不同氮浓度下对小白菜产量和品质的影响

芸苔素内酯·吲哚乙酸·赤霉酸（BHG）对多种农作物增产提质效果显著,但BHG增产提质效果与所处氮水平的关系及相应作用机理尚不清晰。为探讨小白菜产量、品质和有机酸与不同外源氮水平条件下BHG的响应关系及作用机理,采用人工气候室水培法,以小白菜（Brassica chinensis L.,速生绿秀）为试验材料,设1、3、10 mmol·L^-1 3个氮浓度,比较5 μg·L^-1 BHG和清水处理对小白菜生长指标、产量、品质及有机酸、氮磷钾养分、激素含量的影响。3 mmol·L^-1氮水平下,添加BHG显著提高小白菜产量14.87%、可溶性蛋白0.05个百分点、根质量22.95%、根有机酸含量23.89%、钾含量2.64个百分点,ZT/ABA （玉米素/脱落酸）、IAA/ABA （吲哚乙酸/脱落酸）值分别升高97.66%、58.88%。1 mmol·L^-1氮水平下,添加BHG使小白菜可溶性蛋白降低0.04个百分点,糖酸比升高637.86%,ZT/ABA值降低15.19%,IAA/ABA值降低58.36%,根长、根鲜质量降低12.50%、15.16%,但对小白菜产量无显著影响。10mmol·L^-1氮水平下,BHG显著提高小白菜可溶性糖0.09个百分点、有机酸含量12.97%、根长20.84%、根部有机酸36.18%、营养液有机酸16.21%、吲哚乙酸含量17.74%、玉米素含量11.62%、水杨酸含量23.57%,使ZT/ABA、IAA/ABA值分别升高38.50%和46.08%,可溶性蛋白显著降低0.07个百分点,但对小白菜产量无显著影响。研究表明,BHG对小白菜产量、品质的影响与其所处氮水平密切相关,BHG在3 mmol·L^-1氮水平显著增产提质,主要机理为调控小白菜内源激素含量,提高ZT/ABA、IAA/ABA值及根质量和有机酸含量,进而提高小白菜营养元素的积累和利用。     

不同生物炭对湿地松各组分生物量和碳储量的影响

通过将不同生物质原料(木屑和鸡粪)放置在低温(400°C)无氧条件下进行裂解,形成不同生物炭,研究了不同生物炭对湿地松不同组分(树叶、树皮、树枝和树干)生物量、碳密度、碳储量以及碳素年净固定量的影响。试验结果表明:以木屑和鸡粪为原料制备而成的两种生物炭p H和养分含量等性质差异显著;生物质裂解后,木屑p H由8.25降到木屑炭的7.46,而鸡粪炭p H为10.48,高于鸡粪的9.35;同时,C、N、P和K元素在两种生物炭中均出现富集,鸡粪生物炭N、P和K含量显著高于木屑生物炭,但两种生物炭速效P和速效K占总P、总K的比例与原料相比均出现显著降低。经过一年试验,鸡粪生物炭还田处理显著提高湿地松各个组分生物量,其中湿地松地上部分生物量增量是对照的4.92倍,而木屑炭处理对湿地松各个组分生物量影响不显著;木屑炭和鸡粪炭处理改变湿地松生物量增量在树叶和树皮中的分配比例,但对湿地松各个组分的碳密度影响不显著;鸡粪炭处理能显著提高湿地松各个组分碳素年净固定量,该处理湿地松地上部分碳素年净固定量(99.64 g/棵)分别是木屑炭处理(19.85 g/棵)和对照处理(25.77 g/棵)的5.02倍和3.87倍。由此可见,鸡粪炭可以作为提高林木土壤肥力的改良剂。     

新型生物炭基氮肥对土壤一冬小麦系统氮素累积及相关生物活性的影响

通过田间试验,研究了掺混型、吸附型和反应型3种新型生物炭基硝酸铵氮肥在冬小麦生长过程中对土壤氮素累积及冬小麦对氮素的利用状况和相关生物活性的影响。试验处理包括CK（不施氮肥,不施生物炭）、硝酸铵氮肥、生物炭、掺混型生物炭基氮肥、吸附型及反应型生物炭基氮肥。研究结果表明：不同工艺制备的生物炭基氮肥对土壤铵态氮的累积具有显著影响,吸附型和反应型处理在冬小麦生长季铵态氮平均值大于对照（CK）,对于总氮、硝态氮和亚硝态氮累积量的影响不显著。除了生物炭单施处理外,其他处理均比CK显著提高冬小麦地上部的总氮累积量,但对冬小麦的氮素利用状况无显著影响,且三种炭基氮肥处理问无显著差异;施用不同类型生物炭基氮肥对土壤微生物量氮含量和硝酸还原酶活性具有提高作用,而对微生物量碳含量、亚硝酸还原酶和脲酶活性无显著影响。     

1955-2009年澧水流域径流泥沙演变及影响因素

为了掌握澧水长时间序列的径流泥沙演变规律,运用Pearson相关系数法分析了1955-2009年澧水年径流量和年输沙量。结果表明:近55 a来澧水年径流量没有发生明显变化,而年输沙量呈显著下降趋势,并在1983年发生了突变。通过分析降雨、径流及输沙量之间的变化关系可知,在1955-2009年澧水年降水量无明显变化的情况下,人为因素是年输沙量显著减少的主要因素,水土保持综合治理和水利工程拦沙导致澧水进入洞庭湖的泥沙量每年相应减少约4.59×10⁶ t。     

球孢白僵菌Bbchitinase 1和Bbchitinase 2在侵染宿主过程中的不同作用

球孢白僵菌（Beauveria bassiana）在宿主昆虫体壁穿透和体内定植过程中分泌了Bbchitinase 1和Bbchitinase 2两种胞外几丁质酶,但二者的作用分工尚不明确。本文通过菌株胞外总几丁质酶活性与侵染毒力的相关性分析,Bbchitinase 1和Bbchitinase 2基因表达水平与侵染毒力的相关性分析,Bbchitinase 1和Bbchitinase 2的生物信息学分析以及在侵染过程中的表达模式分析,以期明晰Bbchitinase 1和Bbchitinase 2在菌株侵染宿主过程中的作用分工。结果表明,菌株胞外几丁质酶活性与侵染毒力呈正相关,但Bbchitinase 1和Bbchitinase 2表达水平不同。菌株间Bbchitinase 1表达水平与菌株侵染毒力（MMT和LT₅₀）呈显著正相关,而Bbchitinase 2表达水平却与侵染毒力不相关。生物信息学分析结果显示,Bbchitinase 1和Bbchitinase 2具有显著的结构和功能差异,可能结合不同的配体蛋白,参与不同的代谢过程。表达模式分析结果表明,Bbchitinase 1和Bbchitinase 2基因在侵染宿主过程中均上调表达;但Bbchitinase 1仅在侵染家蚕的体壁穿透阶段显著上调表达,而Bbchitinase 2在芽生孢子生成阶段和菌丝大量增殖阶段显著上调表达。以上研究结果说明,Bbchitinase 1可能参与菌株侵染早期的侵入钉形成和体壁穿透过程,与侵染毒力呈正相关;而Bbchitinase 2可能参与侵染过程中的芽生孢子发育和菌丝大量增殖代谢调控。本研究明晰了球孢白僵菌不同几丁质酶在侵染过程中的作用分工,建立了以Bbchitinase 1基因表达水平判定菌株毒力的数学模型,为高毒、高稳定性球孢白僵菌生防菌株的筛选提供重要科学依据,对提升绿色生态防治应用效果具有重要意义。     

云冷杉针阔混交林枯落物持水性能

以吉林省汪清县林业局天然云冷杉针阔混交林为研究对象,选取4块具有代表性的1 hm²方形固定样地分别设置0,6.29%,11.22%和21.21%4种采伐强度,测定了各采伐强度下枯落物的现存量,并采用室内浸水法对不同分解阶段枯落物持水能力(最大持水量、最大持水率、有效拦蓄量等)进行研究。结果表明:(1)4种采伐强度的枯落物总现存量为29.04~35.26 t/hm²。(2)随采伐强度增加,新鲜层和完全分解层枯落物最大持水量和有效拦蓄量均呈现先降低再增加随后又降低的规律,而半分解层枯落物则表现为先增加再降低随后又增加的趋势。(3)采伐强度对枯落物的持水能力无显著影响,而分解阶段对其影响极显著;双因素方差分析表明,采伐强度和分解阶段的交互作用对枯落物持水性能影响显著。(4)回归拟合分析表明,在枯落物持水达到饱和状态前,不同采伐强度下各分解阶段枯落物的持水量、持水率与浸泡时间存在对数函数关系,吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系。因此,适度的采伐不会对枯落物的持水性能产生显著的负面影响,分解阶段则是影响云冷杉针阔混交林枯落物持水性能的重要因素,而二者的交互作用能够显著影响枯落物的持水性能。     

安徽省水稻施肥现状及技术需求

水稻是安徽省总产量最高的粮食作物,为实现化肥零增长下的水稻高产,水稻施肥存在哪些问题以及需要哪些技术措施来解决是当前较为紧迫的任务。采用问卷调查的方式,对安徽省2016～2018年5176个农户的水稻施肥状况开展了调查。调查内容主要有肥料品种、养分含量、施用数量、施肥时期、施肥方法和水稻产量等。根据化肥的养分含量计算氮磷钾的投入量,以理论适宜施肥量对安徽省水稻施肥情况进行评价并针对施肥存在的问题提出相应的解决办法。结果表明,安徽省水稻单位面积氮磷钾肥用量3年平均分别为氮(N)183.5 kg·hm~(-2)、磷(P_2O_5)69.7 kg·hm~(-2)和钾(K_2O)86.2 kg·hm~(-2),呈正态分布;氮肥和磷肥施用过量的比例分别为46.5%和29.4%,而钾肥施用量不足的比例高达49.1%,各水稻种植区之间差异明显。沿淮淮北平原水稻单位面积的氮、磷用量最高,分别为202.4和77.8 kg·hm~(-2),沿江圩区单位面积施钾量最高,为108.4 kg·hm~(-2);全省水稻氮磷钾投入比例为1∶0.38∶0.47,年际间变化不大。安徽省水稻肥源主要为尿素和复合肥,采用一基一追和一基二追施肥方式的样本超过总量的80%。总之,安徽省水稻施肥过量问题较为突出,有55%以上的农户处于高产低效或者低产低效的水平。生产中应注重落实有机肥替代化肥行动,根据区域特点集成基于养分供应(土壤+肥料)和水稻养分需求的机械化施肥技术,研制与土壤特性和水稻养分需求匹配的水稻专用配方肥和适合一次性施肥技术的肥料产品,以提高肥料利用效率和降低对环境的污染。     

基于投影寻踪的云南省农业水资源效率评价

为探讨云南省农业水资源利用效率,选取与资源利用效率、经济效益、生态效益相关的15个指标,将遗传算法与传统的优化方法结合,利用投影寻踪技术的基本原理,建立了农业水资源利用效率评价模型。利用该模型对云南省16个地区2000,2005及2010年的农业水资源利用效率方案进行综合评价,优化农业水资源利用效率的状态变量指标的最佳投影方向,确定各样本的投影值,从而对各地区进行分类和评价。评价结果很好地反映了各评价指标的贡献率和方向性,符合高原季节性干旱地区农业水资源利用的现状。     

野生辣椒重组自交系群体主茎和叶片表面茸毛密度的遗传分析

植株茎叶茸毛在抗逆性所起的作用正在引起人们越来越多的关注.本研究以多毛辣椒(Capsicum annuum L.)PM702和无毛甜椒(C.annuum L.)FS871为双亲构建的F9代重组自交系(RILs)为实验材料,利用主基因+多基因混合遗传模型,联合双亲对主茎和叶片表面茸毛密度进行了遗传分析.结果显示,辣椒主茎表面茸毛密度分布符合E-2-3模型,即受2对连锁的主基因控制,并有多基因的修饰.2对主基因以加性效应为主.主基因遗传率为53.00％,多基因遗传率为25.30％.两基因座间的重组率r=0.6226.叶片正面茸毛密度分布符合E-1-7遗传模型,即受2对具有互补作用的主基因控制,并有多基因同时起作用.主基因以加性效应为主,并有互作.主基因遗传率50.65％,多基因遗传率8.86％.结果为抗逆甜辣椒新品种的选育提供了一定的理论依据.