东北平原典型玉米种植区农业景观植物多样性研究——以昌图县为例

非耕作生境是农业景观中的重要组成部分,为生物提供食物和栖息地,对生物多样性保护具有重要意义。本文以辽宁省昌图县为例,选取了20个非耕作生境比例为0~50%的网格(1 km?1 km)为样区,采用典型样地法对调查区域内农业景观中的林地、田间路、草地、沟渠、果园5类主要非耕作生境中的植物群落进行调查,探讨不同非耕作生境类型和比例中植物多样性及其与景观异质性之间的关系。研究结果表明,随着非耕作生境比例增加,植物物种多样性和均匀度先增加后减小,在20%~30%时达到峰值;非耕作生境比例在0~40%范围内时,植物物种丰富度同样呈现先增加后减小,且在20%~30%时达到峰值;非耕作生境比例高于40%时,植物物种丰富度再次出现峰值且高于20%~30%。随着非耕作生境比例的增加,农业景观香浓多样性、香浓均匀度指数和景观斑块形状复杂程度逐渐增加,蔓延度恰好相反。不同生境中重要值最高的均为禾本科植物,但植物种不同;优势种优势度为果园沟渠草地田间路林地。果园、草地和沟渠的物种多样性和均匀度指数显著高于林地和田间路,丰富度指数为草地林地沟渠果园田间路,且草地、果园和田间路的不同调查区域间植物群落指数存在较大的变异性。草地、果园、沟渠、田间路和林地中景观异质性与物种多样性相关性顺次降低。研究结论表明,东北平原典型玉米种植区农业景观中,最适宜非耕作生境比例为20%~30%;非耕作生境中林地、沟渠对物种多样性维持、湿生植物多样性保护具有积极作用;不同生境干扰类型和方式不同,景观异质性与植物物种多样性相关性程度也不同。在今后农业景观生物多样性保护中应综合考虑非耕作生境的类型和比例,干扰的类型和方式等多种因素对生物多样性、生态服务及农业产量的影响。     

基于土地生态要素分区的坝上生态用地生态服务价值分析

坝上地区是京津冀地区的重要生态屏障,也是京津冀的重要水源涵养地和生物多样性保护重要基地,对保障京津冀地区的生态安全和水资源供给有着不可替代的作用。本研究运用软件ARCGIS 10.2,将坝上地区的土壤类型与地貌类型两大主要土地生态要素进行叠加,划分典型类型区,并结合现行的土地利用分类系统和生态系统服务功能,构建生态用地分类体系,在此基础上,以粮食单产进行区位修订,采用当量因子法估算2015年坝上各类型分区内生态用地的生态系统服务价值,以期为坝上地区的生态用地格局规划与区域生态保护管理政策制定提供理论依据。结果表明:1)河北省坝上地区粮食单产大体趋势是自中部向两翼方向逐渐递增,高产区主要是东南部的褐土侵蚀剥蚀低山类型区和褐土侵蚀剥蚀中山类型区,产量高达5 000 kg×hm~(-2)以上;低产区则是主要位于西南的张北县栗钙土玄武岩台地类型区和尚义县粗骨土侵蚀剥蚀中山类型区,产量不足2 500 kg×hm~(-2)。2)河北省坝上生态用地类型以草地和林地为主,两者面积之和占总面积的73.95%。沼泽土侵蚀剥蚀中山类型区、沼泽土冲积风积高原类型区、灰色森林土侵蚀剥蚀中山类型区以及灰色森林土冲积风积高原类型区的生态用地面积占其类型区总面积的95%以上,而盐土湖积高原类型区的生态用地所占比例最小,仅占39.74%。3)2015年坝上生态服务总价值高达634.77亿元,其中坝上地区东部的棕壤侵蚀剥蚀中山类型区生态服务价值最大,主要由林地提供;位于西北部的盐土湖积高原类型区生态服务价值最小,基本为草地所提供。本研究表明,不同的土壤类型和地貌类型均影响着土地生产能力的大小,从而影响着该地区的生态系统服务价值大小。     

植被恢复对黄土高原矿区重构土壤理化性质、酶活性以及真菌群落的影响

[目的]研究黄土高原矿区重构土壤植被恢复对土壤理化性质、酶活性以及真菌群落的影响,准确评价植被恢复对该地区的土壤生态恢复效果。[方法]在内蒙古自治区准格尔旗选择3种典型植被恢复类型(灌木、乔木、草地)和未复垦地采集0—20 cm土壤样品,采用扩增子测序技术分析了土壤真菌多样性和群落组成,同时结合土壤理化性质探讨了不同植被恢复类型影响真菌群落多样性的重要因素。[结果]①与未复垦地相比,3种典型植被恢复类型不仅对土壤理化性质和酶活性均有明显提升,还提高了土壤真菌可操作分类单元(OUTs)和多样性指数,且差异显著,以灌木的效果最好。②真菌主要菌门相对丰度在各样地变化趋势为子囊菌门(Ascomycota)担子菌门(Basidiomycota)球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度之和已超过50%,土壤真菌群落结构在4个样地之间保持了一定的稳定性。③土壤含水量为影响真菌群落结构的最主要因素。[结论]植被恢复影响土壤理化性质、酶活性及真菌群落多样性,黄土高原矿区生态恢复是一个漫长的过程,在生态恢复过程中,宜种植灌木来改善重构土壤的生态环境。     

低山丘陵区景观类型与地形因子耦合关系研究——以伏牛山余脉区为例

选择伏牛山局部低山丘陵区为对象,运用ArcGIS的空间分析功能和数理统计分析方法探讨8种类型景观在高程、坡度、坡向带上的分布特征、分布指数与显著性。结果表明,高程因子与林地景观呈显著正相关,与工矿用地景观、自然保留地景观呈显著负相关;坡度因子与基本农田景观呈极显著负相关,与耕地景观、自然保留用地景观呈显著负相关;坡向因子与牧草地景观、林地景观呈显著负相关,与自然保留地景观呈显著正相关。建议根据地形因子进行景观布局,低海拔与平缓坡区宜发展生产、生活型景观,中高海拔与陡、急、陡峭坡区域宜丰富生态型景观。协调(半)阴坡、(半)阳坡的景观类型,宜增加阳坡区生态型景观。本研究为区域景观合理化建设提供了定量化依据,也为低山丘陵区景观建设提供参考。     

氮磷钾配施对灯盏花产量和品质的影响及肥料效应

为探究氮磷钾(NPK)肥配施对灯盏花产量和品质的影响及肥料效应,推荐灯盏花NKP肥最佳配比及施用量,本研究采用“3414”设计进行田间小区试验,测定灯盏花产量和主要提取成分野黄芩苷、总黄酮和总咖啡酸酯含量,并计算主要提取成分单位面积收获量,通过肥料效应函数方程拟合NPK施肥量。结果表明,合理施肥可显著提高灯盏花产量,同时氮磷钾肥对产量的影响有互作效应,互作效应大小依次为NPK>NP>NK>PK。氮磷肥互作表现为协同促进作用,而当施钾量处于低中水平时,氮钾肥间和磷钾肥间有协同促进作用。合理施肥可提高灯盏花主要提取成分单位面积收获量,减施或不施N肥,施用中等水平的磷肥和钾肥有利于提高灯盏花品质。综上,通过建立肥料效应函数,获得该地区最佳产量推荐施肥量为N 151.4 kg·hm^-2、P₂O₅ 120.7 kg· hm^-2、K₂O 71.0 kg · hm^-2,产量为13 807.2 kg · hm^-2;获得最高单位面积野黄芩苷收获量(310.7 kg · hm^-2)的施肥量为N 120.0 kg · hm^-2、P₂O₅ 92.1 kg · hm^-2、K₂O 113.6 kg · hm^-2。本研究结果为指导和规范灯盏花施肥技术提供了理论依据。     

Exogenous application of humic acid and salicylic acid to alleviate seedling drought stress in two corn (Zea mays L.) hybrids

Efficacy of 1?mM humic (HA) and salicylic (SC) acids on SC 260 and SC 705 corn seedlings to alleviate drought stress via polyethylene glycol was studied via hydroponics at Shiraz University, Iran in a factorial, randomized design, with four replicates each. Under stress, SC 260 had higher electrolyte leakage compared to SC 705, and exogenous application of HA combined with SA decreased SC 705 electrolyte leakage. As a general trend, photosynthetic pigment content, relative water content, root and shoot length, mean number and diameter of central and peripheral root metaxylem, and K⁺ accumulation were higher in SC 705 treated with HA and SA compared to SC 260. Application of HA with SA could be an effective and low cost approach to ensure seedling establishment and plant growth in fields affected by soil drought in the early season, especially for the SC 705 corn hybrid in semi-arid regions.     

Physicochemical Characteristics of Biochars Derived From Corn,Hardwood, Miscanthus,and Horse Manure Biomasses

Biochar, a carbon-rich by-product of biomass pyrolysis, is widely recognized as a potential ingredient for soil amendment, fertility, and carbon sequestration owing to its favorable physicochemical properties. The objective of this study was to investigate the chemical and physical properties of biochars produced through pyrolysis at 450°C from agricultural residues available in Northwest Missouri, namely hardwood (HW), corn stover (CR), miscanthus (MS), and horse manure (HM). These properties were assessed through the analysis of pyrolysis yield, pH, volatile matter, fixed carbon, ash and carbon (C), hydrogen (H), sulfur (S), nitrogen (N) contents, trace metal concentrations, surface morphology, surface functional groups, bulk density, and water holding capacity. The biochars derived from HW, MS and CR materials showed high volatile-matter (33–42%), high fixed carbon contents (42–47%), very low ash contents (6–15%), and low bulk density (0.14–0.28 g cm^?3) as compared to that of HM. A wide range of trace elements was observed in biochar samples with significant differences in concentrations. In addition, CR, HW and MS biochars displayed a disordered graphitic-like structure with well-developed pores and surface areas of 23, 70 and 90 m²/g respectively, and high water-holding capacity up to 750%, indicating their potential application as a soil amendment.     

滨海沙地不同树种人工林生物量及凋落物碳氮养分归还

基于福州市滨海后沿沙地上营造的人工林的调查,以9年生尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、纹荚相思(Acacia aulacocarpa)3种主要人工林为对象,采用Monsi分层切割法(乔木层)和样方收获法(草本层、凋落物层)获取这3种人工林的生物量,研究其生物量分配格局及凋落物碳氮养分归还。结果表明,尾巨桉乔木层地上部分生物量为49.950t·hm^-2,地下部分生物量为15.270t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的62.08%和18.98%;草本层生物量为0.698t·hm^-2(0.87%);凋落物层生物量为14.539t·hm^-2(18.07%)。木麻黄乔木层地上部分生物量为51.630t·hm^-2,地下部分为20.270t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的62.65%和24.60%;草本层生物量为0.017t·hm^-2(0.02%);凋落物层生物量为10.488t·hm^-2(12.73%)。纹荚相思乔木层地上部分生物量为51.130t·hm^-2,地下部分为13.760t·hm^-2,分别占生态系统总生物量的64.43%和17.34%;草本层生物量为0.093t·hm^-2(0.12%);凋落物层生物量为14.369t·hm^-2(18.11%)。3种人工林地上各器官生物量均表现为:树干>树枝>树皮>树叶。这3种人工林生态系统总生物量与乔木层生物量排序相同,表现为木麻黄(82.40t·hm^-2)>尾巨桉(80.46t·hm^-2)>纹荚相思(79.35t·hm^-2),且生物量分配格局均为乔木层>凋落物层>草本层。3种人工林的净生产力表现为木麻黄(16.21t·hm^-2·a^-1)>尾巨桉(14.00t·hm^-2·a^-1)>纹荚相思(12.51t·hm^-2·a^-1)。凋落物碳氮养分年总归还量表现为木麻黄(3.953t·hm^-2·a^-1)>尾巨桉(3.329t·hm^-2·a^-1)>纹荚相思(2.751t·hm^-2·a^-1)。     

不同株行距对核桃光合作用的影响

以香玲和西林3号核桃为材料,采用LI-COR6400XT便携式光合作用测定系统在不同品种相同株行距及相同品种不相同株行距情况下,测定西林3号和香玲核桃的光合参数,并利用LAI2200c冠层分析仪测定叶面积指数等指标。结果表明:1)相同株行距下,西林3号的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)均高于香玲;同一品种株行距越大,Pn及Tr越大。2)同一株行距下,西林3号的水分利用效率(WUE)均高于香玲;同一品种,水分利用效率(WUE)和光能利用效率(LUE)随株行距的增大而升高。3)在5m×6m株行距下,西林3号和香玲的叶面积指数(LAI)均明显低于2.5m×6m、4m×4m、5m×3m株行距下的叶面积指数(LAI),过高的叶面积指数会降低核桃树的光合作用。4)胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)在不同株行距,不同品种的变化趋势基本相同,表明品种和株行距不会影响由气孔因素和非气孔因素造成的光合速率下降。5)随着株行距的增加,核桃的单株产量和单果重以及亩产量和亩产值均有提升,说明株行距对核桃的品质及产量产值会产生明显的影响。通过测定数据得出不同株行距对核桃的生长发育状况影响较大,净光合速率、气孔导度、水分利用效率和光能利用效率等指标随株行距的增加均有所上升,叶面积指数明显下降,核桃单株产量及质量随株行距的增加均有提高,其中在5m×6m株行距条件下,核桃光合作用最强烈,叶面积指数最小,单株产量和单果重量最高,亩产量和亩产值最大。因此在相同立地条件下,核桃栽植的适宜株行距为5m×6m。     

民勤绿洲不同耕作方式农田表层土壤风蚀规律的风洞模拟研究

[目的]比较分析不同耕作方式下农田表层土壤防风蚀机理和效果,为区域社会经济和生态环境建设提供科学依据。[方法]利用室内风洞及相关配套设备对甘肃民勤绿洲区的免耕、少耕、秋翻和深松农田表层土壤进行风蚀测试,计算风蚀速率及输沙率,研究其风沙运动规律,分析各种耕作农田表层土壤防风蚀情况。[结果]耕作措施对土壤风蚀速率的影响与风速大小相关,风速较小时,不同耕作方式对风速的影响差异不显著,而当风速大于14 m/s后不同耕作农田表层土壤风蚀速率开始出现较明显差异;少耕、秋翻、深松等耕作方式对农田表层土壤风蚀速率和输沙率的影响差异不明显;免耕耕作方式下农田表层土壤风蚀速率和输沙率最低,风速越高,差距越大;风速、耕作以及两者交互作用对农田表层土壤风蚀速率和输沙率有极显著影响。[结论]免耕耕作能有效抵抗农田表层土壤的风蚀,大幅度减少输沙率,表现出极佳的抗风蚀效果。