1990－2013年东北地区耕地时空变化遥感分析

为揭示1990－2013年东北地区耕地变化规律,以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为数据源,采用面向对象与目视解译相结合的分类方法,提取东北地区1990年、2000年和2013年耕地信息,辅以气候、地形、社会经济等数据,分析耕地时空变化特征及其驱动因素。结果表明：面向对象分类与目视解译相结合的方法能够快速、准确地完成耕地空间分布信息提取,总体分类精度达93%以上;2013年东北地区现有耕地4.17×105 km2,占东北地区土地总面积的33.51%,其中旱田比例为86.24%;1990－2013年耕地总量增加,2000－2013年比1990－2000年耕地增加速度减小,空间上,耕地呈现南减北增的趋势,新增耕地重心逐渐北移,建设用地侵占耕地速度加快,以省会城市为中心,向东北部蔓延;对湿地、林地、草地开垦减弱,对裸地和海面的农业开发增强,退耕还湿、还草、还林效果明显,耕地变化活跃区处于年降水量在500～700 mm、年均气温在2～4℃、坡度小于3°、高程小于200 m的地理环境中;旱田改为水田规模扩大,旱田质心变化不显著,水田质心向东北移207.41 km。23 a间,虽然气候变化对东北地区耕地变化有一定影响,但政策调控、经济发展、科技进步、人口增长、城市扩张等人文因素仍然是耕地变化和时空分异特征的主要驱动因素。农业发展转型、提高单位面积产量和劳动生产效率,将是未来东北地区耕地发展的必由之路。     

Altered amino acid profile of arbuscular mycorrhizal maize plants under low temperature stress

We investigated the effect of arbuscular mycorrhiza (AM) on amino acid concentration and composition of maize plants under low‐temperature stress. The AM plants had higher amino acid concentrations than the non‐AM pants. The concentrations of Thr, Lys, Gly, Ala, His, and Ile of the AM plants were higher than non‐AM plants. The results show that low‐temperature stress decreased the concentrations of amino acids and altered their composition.     

进水C/N对表面流—水平流人工湿地氮和

通过模拟试验,研究在进水氮浓度不同条件下C/N对种植美人蕉的表面流—水平流人工湿地氮元素和COD去除能力的影响,并初步探讨其作用机理。结果表明：在营养生长期和开花期,低C/N有利于人工湿地系统中总氮和铵态氮的去除,C/N越高,硝态氮去除越彻底,而低C/N条件下,表面流—水平流人工湿地内的硝化作用限制了硝态氮的去除效果;对比2个生长期,各处理组总氮和硝态氮的去除能力相当,而开花期各处理组人工湿地铵态氮的去除能力高于营养生长期。C/N对人工湿地系统COD的去除效果的影响较少,2个生长期COD的去除效果相当,各处理组人工湿地系统COD的去除率约高于90%。随着停留时间的增加,人工湿地氮元素和COD的去除率均增加。对pH而言,湿地系统出水pH总体上先升高后趋于平稳,而氧化还原电位则先降低后升高最后趋于平稳,随C/N增加,出水pH降低,而氧化还原电位升高;营养生长期出水pH高于开花期,而氧化还原电位则呈相反表现。进水C/N和人工湿地系统共同影响着出水pH和氧化还原电位。     

秸秆还田对黑土农田土壤甲螨群落结构的影响

为探讨秸秆还田对农田土壤甲螨群落结构的影响,于2014年6月和10月、2015年6月和10月采用改良的Tullgren漏斗法,采集东北黑土区秸秆还田4年(SR4)、秸秆还田10年(SR10)和无秸秆还田(CK)样地土壤,对土壤甲螨群落结构进行研究。结果表明:4个采样时期共捕获土壤螨类11 366只,其中甲螨8373只,占74%;SR4、SR10和CK中,甲螨的分布密度分别为13 774、11946、5871 Ind·m-2,分别隶属于15、12属和7属;秸秆还田(F=81.954,P0.001)、季节(F=56.649,P0.001)、秸秆还田和季节交互作用(F=11.289,P0.001)都对土壤甲螨个体数量有显著性影响,而对甲螨类群数影响不显著;秸秆还田能够显著影响甲螨群落的丰富度指数、均匀度指数、多样性指数、优势度指数和密度-类群指数;季节动态上,表现出秋季甲螨分布密度普遍高于夏季。聚类分析也表明,秸秆还田黑土农田系统中甲螨群落组成(SR4与SR10)与传统耕作(CK)显著不同,而SR4和SR10处理的差异不明显。以上研究表明,秸秆还田有利于提高土壤甲螨群落结构多样性和密度,对土壤甲螨具有重要的保育作用,有利于农田土壤生态环境的保护和土壤肥力提升。     

腐熟玉米秸秆基质在翠菊育苗上的应用

[目的]探索新型的花卉育苗基质。[方法]用腐熟玉米秸秆配制育苗基质,设5种基质配比,3次重复,随机区组,研究其对翠菊（Callistephus chinensis（L.）Nees）幼苗质量的影响。[结果]翠菊幼苗在处理③（腐熟玉米秸秆∶含10%腐熟鸡粪的园土=1∶3）基质上生长最好,苗期指标与其他处理比均达到显著差异（P〈0.05）,即叶片数为19.1片,株高为6.32cm,茎粗为3.48mm,地上干重为0.81mg,地下干重为0.41mg。[结论]腐熟玉米秸秆完全可以替代草炭作为育苗基质的组份。     

松嫩草地植物功能生态学研究

随着功能生态学的发展,植物功能生态学研究越来越受到重视.以松嫩草地为对象,调查该区域植被状况及功能性状特征,通过控制试验研究刈割、施氮、植被低矮稀疏化等干扰条件下羊草(Leymus chinensis)性状和羊草群落特征的变化,探讨在自然和干扰条件下物种丰富度、功能群丰富度、物种多样性指数、功能性状多样性与群落地上生物量的关系. 松嫩草地66种草本植物7个叶片性状特征表明:叶片厚度变异系数最大,比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量之间存在显著的正相关关系;叶片干物质含量与叶片磷含量没有显著的相关关系,但是与其他叶片性状成显著的负相关关系;叶片厚度与叶片干物质含量和比叶面积成显著的负相关关系,但是与其他叶片性状不相关.方差分析表明,叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮、叶片磷含量在4个功能群(多年生根茎禾草、多年生丛生禾草、多年生杂类草、1年生或2年生植物)间差异显著,叶绿素含量和类胡萝卜素含量在各个功能群间差异不显著.多年生根茎禾草和多年生丛生禾草有较高的叶片干物质含量和较低的比叶面积、叶片厚度和叶片氮和磷含量.松嫩草地草本植物叶片氮和磷含量分别为22.7±0.9 mg·g^-1和1.8 ±0.0 mg·g^-1,氮磷比为13.0,氮相对缺乏. 松嫩草地植物群落生产力高,群落饱和度低,优势种在群落中占的比例大.多年生根茎禾草和多年生杂类草群落物种丰富度最高,各群落间功能群丰富度没有显著差异,1年生或2年生植物群落地上生物量最高.地上生物量与多样性关系表明,株高、叶面积和叶片氮含量等功能性状多样性比物种丰富度、功能群丰富度、均匀度和辛普森指数等多样性指标能更好的预测生产力的变化,支持质量比假说,草地管理中应集中于优势种的管理. 秋季或春季不同时间刈割,对群落植物物种丰富度和功能群丰富度都没有显著影响.群落高度性状与地上生物量有显著的正相关关系,物种丰富度、功能群丰富度和功能群多样性与地上生物量关系不显著. 氮添加对羊草的叶绿素a和b含量、类胡萝卜素含量、叶片氮含量、叶片干物质含量、比根长都有显著的作用;羊草的叶绿素a和b含量、类胡萝卜素含量、叶片氮磷含量、叶片干物质含量、比茎重、株高与羊草的地上生物量都有显著的相关性.氮添加处理对羊草群落的物种丰富度和功能群丰富度均没有显著的影响.氮添加当年,地上生物量随着物种丰富度和功能群丰富度的增加有减少的趋势,但是不显著. 不同高度和密度立枯物处理间羊草的比叶面积、比茎重、植株高度、叶片数、叶绿素a和b含量、类胡萝卜素含量及叶片氮含量都有显著的差异.随着植被低矮稀疏化,群落物种丰富度和地上生物量均有降低趋势.植被高度变化对羊草性状、群落特征的影响要大于植被密度.     

耕作措施对东北黑土微生物呼吸的影响

【目的】利用东北黑土13年保护性耕作定位试验,研究耕作措施（免耕和秋翻处理）对土壤微生物的影响,从土壤微生物角度分析免耕是否有利于土壤有机碳（SOC）的固定,为合理评价农田黑土碳“源”与“汇”功能提供科学依据。【方法】以连作玉米为研究对象,采用单因素随机区组设计,耕作处理包括免耕和秋翻。免耕除播种外不扰动土壤,秸秆覆盖地表。秋翻处理的田间管理包括人工除草、中耕起垄和秋翻,秋翻时将秸秆翻于地表之下。土壤微生物呼吸速率通过PVC环在野外采用动态气室法（Li-Cor8100）直接测定（去除植物根系）,定期监测土壤微生物呼吸速率的季节变化,并在土壤微生物呼吸速率最高的季节取样分析不同处理土壤微生物量碳和数量特征。【结果】生长季节内免耕和秋翻处理下土壤微生物呼吸速率分别为0.42-3.35和0.48-3.24 μmolCO₂·m^-2·s^-1,两处理平均值差异不显著（8.8%）,但土壤累积CO₂-C释放量免耕比秋翻高10.0%（2012）和4.3%（2013）（P＜0.05）。免耕显著地增加0-5 cm表层土壤细菌、真菌和放线菌的数量,分别比秋翻高125.7%、112.4%和53.3%;还显著地增加了其他土层的真菌数量,分别为105.3%（5-10 cm）,159.4%（10-20 cm）和114.7%（20-30 cm）。耕作处理影响土壤温度,主要体现在春季,秋翻（0-5 cm,5-10 cm）春季（6月）土壤温度比免耕分别高2.8%和5.8%。土壤微生物呼吸速率表现出显著的季节变化规律,与土壤温度具有相似的动态变化,夏季（7、8月份）最高,秋季较低。尽管耕作处理没有明显地影响土壤微生物呼吸速率的季节动态格局,但秋翻的土壤微生物呼吸最高值比免耕晚半个月。土壤微生物呼吸速率随土壤温度（5 cm和10 cm）呈指数型增长,10 cm处的回归模型明显好于5 cm。耕作处理只改变了5 cm的Q₁₀值,免耕比秋翻高10.8%。土壤微生物呼吸速率与土壤温度、水分混合回归模型能更好地反应其变化规律,解释土壤微生物呼吸速率变异的65%（秋翻）和81%（免耕）。【结论】免耕增加了表层（0-5 cm）的SOC含量,从而使得该土层的土壤微生物量碳和活性增加,但是由于免耕处理增加0-30 cm 土层SOC含量的加权平均值,因此相对于传统的耕作措施（秋翻）,免耕有利于SOC含量的增加。     

Effect of temperature on below-ground N-dynamics in a weedy model ecosystem at ambient and elevated atmospheric CO2 levels

Model multispecies terrestrial communities composed of four trophic levels (plants, herbivores, parasitoids, decomposers) were established in the Ecotron controlled environment facility. Two experimental runs enabled us to investigate the effects of enhanced temperature on below-ground microbial processes (N-mineralisation, urease, arginine deaminase, protease activity and potential denitrification) in both ambient and elevated (ambient +200 ppm) CO₂ atmospheres.The enzyme activities involved in nitrogen cycling showed weak responses to elevated temperature in both experimental runs. In the Ambient CO₂ Run, protease and arginine deaminase values tended to be lower in elevated temperature; on the other hand, N-mineralisation, urease and denitrification enzyme activity (DEA) were higher. In the Elevated CO₂ Run, all microbial variables showed higher activities at elevated temperature, although only the results for DEA and arginine deaminase were statistically significant. The interaction between higher temperature and elevated CO₂ weakly affected root growth and tissue C:N ratio, limiting feedbacks into the microbial community.Besides temperature and CO₂, substrate availability, water stress and successional development regulated the response of the soil microbes. The supply of organic carbon and nitrogen in the soil allowed plant growth and maintenance of the microbial population. Nitrogen competition between vegetation and microbes restricted net microbial growth. The increase of dissolved organic carbon (DOC) at higher CO₂ and temperature levels significantly favoured DEA. The high water regime in the soil also favoured DEA and inhibited oxidation of organic compounds, as indicated by low levels of enzyme activity. Additionally, water stress decreased rooting density in the soil; this resulted in negative feedback into microbial processes. We conclude that water stress and soil nitrogen deficiency caused an early levelling-off of both microbial population growth and activity rates during the early part of the model ecosystem's development.