Changes in the relationship between species richness and belowground biomass among grassland types and along environmental gradients in Xinjiang,Northwest China

The association between biodiversity and belowground biomass (BGB) remains a central debate in ecology. In this study, we compared the variations in species richness (SR) and BGB as well as their interaction in the top (0-20 cm), middle (20-50 cm) and deep (50-100 cm) soil depths among 8 grassland types (lowland meadow, temperate desert, temperate desert steppe, temperate steppe desert, temperate steppe, temperate meadow steppe, mountain meadow and alpine steppe) and along environmental gradients (elevation, energy condition (annual mean temperature (AMT) and potential evapotranspiration (PET)), and mean annual precipitation (MAP)) based on a 2011-2013 survey of 379 sites in Xinjiang, Northwest China. The SR and BGB varied among the grassland types. The alpine steppe had a medium level of SR but the highest BGB in the top soil depth, whereas the lowland meadow had the lowest SR but the highest BGB in the middle and deep soil depths. The SR and BGB in the different soil depths were tightly associated with elevation, MAP and energy condition; however, the particular forms of trends in SR and BGB depended on environmental factors and soil depths. The relationship between SR and BGB was unimodal in the top soil depth, but SR was positively related with BGB in the middle soil depth. Although elevation, MAP, energy condition and SR had significant effects on BGB, the variations in BGB in the top soil depth were mostly determined by elevation, and those in the middle and deep soil depths were mainly affected by energy condition. These findings highlight the importance of environmental factors in the regulations of SR and BGB as well as their interaction in the grasslands in Xinjiang.     

不同氮素水平下双季稻株型与冠层内光截获特征研究

本文旨在阐明双季稻株型与冠层内光合有效辐射截获的时空分布特征。选用4个不同株型早、晚稻品种,设置4个不同施氮水平,系统观测其植株形态和冠层内光合有效辐射截获率(IPAR)的时空分布状况。结果表明,施氮水平对早、晚稻株高、穗长、叶长和叶基角均有显著影响,均表现为随施氮水平的增加而增大;早、晚稻孕穗期的分层叶面积指数(LAI)和向上累积LAI大于抽穗后12 d,分层LAI呈冠层中部大于上部和下部的分布特征,最大分层LAI出现在0.58相对高度处;冠层上中部分层LAI和向上累积LAI随施氮水平的增加而增大;向上累积LAI随相对高度呈S型曲线分布,可用Logistic方程定量描述(R~2 0.99);早、晚稻孕穗期的冠层IPAR大于抽穗后12 d,且随施氮水平的增加而增大,其日变化表现为正午较小,早晚较大;株型紧凑的早、晚稻品种,冠层IPAR低;冠层IPAR与向下累积LAI之间的关系可用方程IPAR=a (1-e~(-b×LAI))定量描述(R~2 0.88);冠层内IPAR的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上IPAR较低,光斑变化大,冠层下部水平面上IPAR较高,光斑变化较平缓,同一冠层高度水平面上的IPAR呈不均匀分布。研究结果可为双季稻高产栽培及理想株型的优化设计提供支撑。     

新疆吐鲁番地区‘无核白’葡萄水分和矿质元素周年吸收规律研究

为探究新疆吐鲁番地区‘无核白’葡萄水分和矿质元素的周年吸收规律,以4年生‘无核白’葡萄为试材,采用密闭式营养液循环供给系统栽培,避免了水分和矿质元素的流失,并设置低、中、高浓度(0.5、1.0和1.5倍标准配方浓度)的Hoagland营养液处理。在葡萄植株的生长发育过程中持续测定营养生长(新梢长度、新梢粗度、叶片面积)和生殖生长(果粒横径、果粒纵径、单果质量、可溶性固形物、可滴定酸)指标,检测和计算了不同发育阶段葡萄植株对水分和矿质元素的吸收量,并测定葡萄叶片和果实中矿质元素的含量变化。结果表明,中浓度营养液栽培的‘无核白’葡萄长势中庸,果实品质最佳,作为吐鲁番地区葡萄水分和矿质营养吸收量的参考依据,其生理需水量为每年4 149.5m~3·hm~(-2),矿质元素每公顷的吸收量分别为N 227.9 kg,P 22.9 kg,K 325.9 kg,Ca 341.8 kg,Mg 117.8 kg,Fe 1.9 kg,Mn 460.6 g,Cu 182.3 g,Zn 198.1 g,B 728.3 g。花后47~75 d,‘无核白’葡萄植株的水分和矿质元素吸收速率最大。叶片和果实中的矿质元素含量总体呈高浓度营养液处理中浓度营养液处理低浓度营养液处理的趋势。     

立式轴流泵装置进水流道出口流态与脉动试验分析

进水流道出口流态是影响立式轴流泵装置运行稳定性的关键因素之一,基于立式轴流泵装置整体物理模型,采用在肘形进水流道出口段壁面布置丝状红线和压力脉动传感器,研究分析了不同转速时立式轴流泵装置肘形进水流道出口段的流态及压力脉动变化规律。结果表明,当流量小于0.7Qbep时肘形进水流道出口段内壁面的丝线偏移方向与叶轮旋转方向相同,各测点的脉动幅值均随转速的增加而增加;当流量大于0.7Qbep时肘形进水流道出口段内壁面的丝线偏移方向与泵轴方向相同,各测点的脉动幅值随转速的增加而减小。相同转速时,各测点的脉动幅值随流量的增大先减小后增大,在最优工况时脉动幅值最小。不同转速下,流道出口各测点的脉动主频均为4倍转频,最优工况时各测点的脉动次主频均为1倍转频。随转速增加,肘形进水流道出口段各测点主频幅值的增幅存在差异性,小流量工况时各测点的脉动主频幅值增幅小于最优工况和大流量工况。     

崩岗崩积体坡面糙度及其与侵蚀方式的耦合影响研究

崩岗崩积体是崩岗的主要沙源地。基于人工模拟降雨试验及三维激光扫描技术,研究崩岗崩积体坡面侵蚀过程。研究表明:利用三维激光扫描的点云数据能定量分析降雨前后坡面水蚀特征。全坡面及各坡位均为片蚀总量大于细沟侵蚀总量,但各坡位的侵蚀强度有所差异,其细沟侵蚀强度由大到小表现为下坡、中坡、上坡,片蚀强度由大到小表现为上坡、中坡、下坡。坡面空间糙度由大到小大致呈现下坡位、中坡位、上坡位,坡面侵蚀方式可影响坡面糙度值及变化趋势,而坡面糙度亦能影响各侵蚀方式的侵蚀强度。整个降雨时段内全坡面侵蚀量最大、产沙量次之,沉积量最小,受坡面糙度变化影响,全坡面侵蚀、产沙量均呈现递减趋势。而上坡位的侵蚀、产沙量无明显变化,中、下坡位的侵蚀、产沙量呈对数减小趋势。此外,除上、下坡位沉积量间存在显著差异外,各坡位间侵蚀量、产沙量均无显著差异。     

基于数据包络分析的灌区农业生产综合效率评价与分析

为评价中国灌区农业生产综合效率的空间差异性,采用数据包络分析(Data envelopment analysis,DEA)方法对全国440个灌区2010年的农业生产综合相对效率进行评估,并基于不同区域灌区农业生产投入及其冗余状况对生产效率提升途径进行探索。结果表明,8个灌区的相对效率为1.000,达到DEA有效;灌区间农业生产效率差异显著,绝大部分(327个)不足0.300,省区尺度生产效率无明显空间分布规律;各投入指标对应存在冗余灌区个数分别为319(有效灌溉面积)、369(绿水)、155(蓝水)、298(化肥)及207(农业机械);非DEA有效灌区5个投入指标的可减少量占所有评价单元投入总量的比例分别为23.8%、39.2%、18.1%、29.0%以及19.9%。综上可知,各非DEA有效灌区应根据自身投入指标冗余状况优化配置和管理资源以提高区域综合农业生产效率,其中绿水资源高效利用是全国范围内广泛面临的问题;东北和西北地区需注重水土资源配置效率提升,而南方粮食主产区应注重水肥高效利用机制的研究与实践。     

藏青杨虫瘿的空间分布格局

为明确蚜虫在西藏工布自然保护区藏青杨(Populus szechuanica var.tibetica)叶片上的危害特征及其产生虫瘿的分布特点,基于野外调查数据,应用扩散系数(C)、Morisita指数(I)、Cassie指标(Ca)、平均拥挤度(M*)、Lloyd聚块性指标、负二项参数(K)、Iwao回归分析法、Taylor幂指数法对该区藏青杨叶片上虫瘿空间分布格局进行研究。结果表明,藏青杨叶片左上虫瘿出现率为25.36%、左下为24.30%、右上为24.98%、右下为25.36%,叶片左边为49.66%、右边为50.34%;藏青杨不同方向叶片上虫瘿出现的比率均在25%左右。藏青杨叶片上虫瘿主要以3~7个聚集的形式存在。虫瘿出现频次(y)与虫瘿数量级别(x)的拟合曲线为y=-2.150 3x~2+23.159x-7.309 1(R~2=0.818 4)。6级虫瘿数量最多,占总虫瘿数的22.15%。由虫瘿空间分布参数可知,藏青杨叶片上虫瘿空间分布呈聚集型,但虫瘿聚集强度不大。总体上虫瘿个体群大小随虫瘿密度的增加而增大,个体群指数L值平均大小为7.20。经拟合,虫瘿空间分布格局Iwao M*-M回归模型为M*=1.059 9m+0.523 4(R~2=0.993 9),Taylor模型为log S2=1.043 4logm+0.043 7(R~2=0.996 4),两模型均判定为聚集分布。综上,虫瘿在藏青杨不同方位的出现率相近,但在叶片上均呈聚集分布,虫瘿的聚集除与环境因素有关外,也与其生物学特性相关。     

滴灌施肥对加工番茄产量和品质的影响

为了寻求滴灌施肥条件下连作加工番茄持续优质高产平衡施肥方案,以番茄为材料,采用"3414"优化试验方法,分析了滴灌平衡施肥对加工番茄生长发育、产量和品质的影响。结果表明,滴灌施肥条件下,增施氮、磷、钾肥和配施微肥明显促进番茄生长发育;增磷和配施微肥显著提高产投比,实现增收;增氮、增钾的增产效果不显著,但减氮、减钾显著降低了产量;增钾、配施微肥显著提高加工番茄品质,尤其在提高番茄糖酸比,降低硝酸盐量积累,促进可溶性固形物的形成及改良色差等方面成效显著。滴灌施肥条件下,增施磷、钾肥,配施微肥对连作加工番茄具有显著的增产提质作用。     

长期定位施不同氮源有机肥替代部分含氮化肥对陇东旱塬冬小麦产量和水分利用效率的影响

在陇东黄土旱塬覆盖黑垆土大田,利用陇鉴301进行了连续10年的定位试验,观测长期施用不同氮源有机肥(发酵有机肥、农家肥)或小麦秸秆还田各处理对冬小麦产量相关性状和水分利用效率的影响。结果显示,小麦产量和水分利用效率年际间变化较大,与降雨量有直接关系;不同有机氮源替代部分含氮化肥处理对提高冬小麦产量和水分利用效率具有明显作用。在干旱、平水和丰水年型,较不施肥对照分别增产53.1%~103.7%、40.3%~79.3%和73.1%~94.8%,较单施化肥对照分别增产6.6%~41.8%、7.0%~36.8%和-2.9%~9.3%。以发酵有机肥做替代物处理的产量和水分利用效率最高,增产幅度最大,10年平均产量较不施肥和单施化肥对照分别增加88.9%和25.4%,水分利用效率和边际水分利用率也最高,分别为10.8 kg mm~(-1) hm~(-2)和1.03 kg m~(-3);并且产量构成因素和植株生理指标也优于其他处理。因此,发酵有机肥是陇东半湿润偏旱雨养农业区(年降水量约550 mm)冬小麦生产上替代部分含氮化肥的首选有机氮源。     

村庄空心化背景下的农村居民点空间布局重构研究

农村居民点空间布局重构对于指导区域农村居民点整理规划、实现土地可持续发展具有重要意义。笔者以黑龙江省明水县明水镇为研究区,通过计算研究区空心化程度、农村居民点整理的重要性指数、迫切性指数、整理时序指数,对农村居民点的整理时序进行划分,提出农村居民点的整理迁移方案。研究结果表明:研究区各村屯农村居民点空心化现象明显,向阳村张奎英屯空心化率最高;在空心化趋势预测结果中,规划近期城北村空心化增强趋势变化最明显,规划中期互助村空心化增强趋势变化最明显,规划远期向阳村空心化增强趋势变化最明显;在农村居民点整理时序上,保留农居点占总数的35.29%,近期整理农居点占总数的9.8%,中期整理农居点占总数的23.53%,远期整理农居点占总数的31.37%。最后提出合理的整理迁移方案,研究成果为指导县域农村居民点整理规划提供参考和科学依据。