秸秆碳对不同施肥水平低肥力土壤碳组分的影响

为探明不同施肥水平下秸秆碳对低肥力土壤溶解性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）和颗粒有机碳（POC）含量的影响，采用碳化硅管原位法，向不同施肥水平（0、120、240 kg·hm^-2，以纯氮计）的低肥力土壤添加¹³C标记小麦秸秆，定期取土样测定不同有机碳组分的含量及其δ¹³C值，并计算秸秆碳在各有机碳库中的转化及贡献比例。研究结果显示，秸秆添加后7 d是快速转化阶段，此后秸秆碳转化渐缓，以向POC转化为主。相较于DOC，秸秆碳更倾向转化为MBC和POC，秸秆添加60 d后的转化比例分别为0.12%~0.38%、4.01%~6.25%和4.74%~9.54%。秸秆添加后，土壤DOC、MBC和POC含量均显著增加，来自于秸秆碳的贡献分别为0.29%~15.01%、13.20%~32.85%和33.62%~59.69%。相较于0、240 kg·hm^-2的施氮处理，施氮量为120 kg·hm^-2时，秸秆添加能同时大幅提高试验土壤的活性和缓效性有机碳库含量。由此表明，秸秆还田条件下，适量施加氮肥更有利于低肥力土壤的培肥与固碳。     

Relationships between individual movement,trophic position and growth of juvenile pike (Esox lucius)

Variation in movement between individuals can have important ecological effects on populations and ecosystems, yet the factors driving differences in movement and their consequences remain poorly understood. Here, individual variability in the movements of juvenile (age 0 +  and 1 +  year) pike Esox lucius was assessed using passive integrated transponder (PIT) telemetry in off‐channel nursery areas over a 26‐ month period. Differences in the movement patterns of individuals were tested against their body sizes, ages, growth rates and trophic positions using data collected through a combination of catch‐and‐release sampling and stable isotope analyses. Results revealed that variation in movement between individuals was affected by age, with 1 +  individuals moving more than individuals of age 0 + , but not length. Individuals whose TP was low on their initial capture event moved significantly less than those with a higher initial TP. Individuals that moved more grew faster and achieved a higher final TP. These results suggest that higher activity (i.e., increased movement) increases resource acquisition that enhances growth rates, which could ultimately maximise individual performances.     

亚热带农业小流域水体氮素及其稳定同位素分布特征

为控制流域氮素养分流失、改善流域水体环境,以亚热带典型农业小流域脱甲河为研究对象,对表层水体铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3--N)浓度和水体硝态氮δ~(15)N(δ~(15)N-NO_3-)、沉积物有机质δ~(15)N(δ~(15)N-Org)浓度进行了连续试验观测,分析氮素浓度及其稳定同位素值的时空特征,探讨影响氮素分布的环境因子及水体NO_3-和沉积物有机质氮素的可能来源。结果表明:水体NO_3--N浓度明显高于NH_4~+-N,均值分别为1.62 mg·L~(-1)和0.90mg·L~(-1),并且分别在6月、8月及冬季较高;城镇区和农田区水体NH_4~+-N浓度与其他类型区差异显著(P0.05),并且显著高于其他水体;NO_3--N浓度在城镇区、农田区及山间林地区较高,水库区较低。支流NH_4~+-N浓度高于干流,均表现为冬季春季夏季秋季;干流、支流NO_3--N浓度分别表现为冬季夏季秋季春季、秋季冬季夏季春季。源头和出口处水体均表现为NO_3--N浓度高于NH_4~+-N,源头处氮素浓度低于出口处。水体δ~(15)N-NO_3-及底泥δ~(15)N-Org值分布范围分别为-19.87‰~8.11‰和-0.69‰~6.51‰,水体δ~(15)N-NO_3-最高值在Ⅲ级河段,最低值出现于Ⅳ级河段,各级河段间水体δ~(15)N-NO_3-11月差异较小,而1、2月差异明显;河流底泥δ~(15)N-Org最高值也位于Ⅲ级河段,而最低值则在Ⅰ级河段,Ⅲ、Ⅳ级河段δ~(15)N-Org值随时间变化趋势较为一致,Ⅰ、Ⅱ级河段δ~(15)N-Org最小值出现于1月。总之,脱甲河水体存在氮素污染现象且以外源输入为主,水体氮素来源主要为土壤有机质、人工合成肥料及陆源有机质,开展流域氮素分布及来源研究对认识流域尺度氮污染物的源解析具有一定科学意义。     

宁夏中部半干旱带不同灌溉量下的禾豆混播效果

以紫花苜蓿(Medicago sativa)和沙打旺(Astragalus adsurgens)两种豆科牧草与无芒雀麦(Bromus inermis)、披碱草(Elymus dahuricus)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)3种禾本科牧草为材料,在宁夏中部半干旱地区开展禾本科和豆科牧草单播及禾豆混播试验,设置3种水分梯度处理,即低灌溉量(484 mm)、中灌溉量(707 mm)、高灌溉量(1 160mm),对不同水分处理条件下单混播组合的产量、整株的碳同位素分辨率(Δ~(13)C)及光合作用参数等生理指标进行测定分析。结果表明,在宁夏中部干旱带有灌溉条件下进行禾豆牧草混播可以提高群体的产量和水分利用效率,其中沙打旺+披碱草混播组合产量及水分利用效率表现最好且Δ~(13)C值最高。不同水分处理对禾、豆牧草的株高、光合生理参数、产量及Δ~(13)C等有显著影响(P0.05)。牧草混播组合在高灌溉量时的产量、水分利用效率(WUE)及Δ~(13)C最高,低灌溉量条件下最低。在高灌溉量时Δ~(13)C、气孔导度(Gs)、叶温、株高等与产量和WUE的关系最为密切。因此,在高灌溉量时可将高Δ~(13)C作为筛选高产组合的标准,在低灌溉量时可将低Δ~(13)C作为筛选抗旱节水组合的理想指标。     

Cannibalism facilitates gigantism in a nine‐spined stickleback (Pungitius pungitius) population

Cannibalism is a taxonomically widespread phenomenon that can fundamentally affect the structure and stability of aquatic communities, including the emergence of a bimodal size distribution (“dwarfs” and “giants”) in fish populations. Emergence of giants could also be driven or facilitated by parasites that divert host resources from reproduction to growth. We studied the trophic ecology of giant nine‐spined sticklebacks (Pungitius pungitius) in a Finnish pond to evaluate the hypotheses that gigantism in this population would be facilitated by cannibalism and/or parasitic infections by Schistocephalus pungitii cestode. Stomach content analyses revealed an initial ontogenetic dietary shift from small to large benthic invertebrates, followed by cannibalism on 10–20‐mm‐long conspecifics by giant individuals. However, stable nitrogen isotopes (δ¹⁵N) indicated a concave relationship between fish size and trophic position, with relatively low trophic position estimates suggesting only facultative cannibalism among giants. The unexpectedly high trophic position of the intermediate‐sized fish may reflect substantial, but temporary, predation on eggs or young‐of‐the‐year conspecifics, but may also partly result from starvation caused by S. pungitii infection. However, it seems implausible that parasitic infections (i.e. castration) would explain gigantism among nine‐spined sticklebacks because all >100‐mm giants were unparasitised. Hence, the present results suggest that an ontogenetic niche shift from an invertebrate diet to intercohort cannibalism may facilitate the occurrence of gigantism in nine‐spined sticklebacks.     

浑善达克沙地杨树水分利用特征

为探究浑善达克沙地杨树的水分利用特征。本文利用氢和氧同位素示踪技术,测定了降雨、土壤水与地下水的δ18O值,利用多元线性混合模型定量计算了杨树对不同土层土壤水分的利用比例。结果表明:①浑善达克沙地大气降雨方程线为:δDLWML=7.84δ^18OLWML+9.12,斜率比全国降雨方程偏小,体现了研究区降雨少,蒸发大的气候特征;②土壤含水量与地下水位埋深、降雨量、植物生长期的变化有着显著的相关关系。降雨量较大与地下水位埋深较浅的时期,土壤含水量明显增大,在植物生长前期和中期,土壤含水量明显较低;③杨树在雨季,利用了大量的浅层土壤水(0~40 cm),在较为干旱的旱季,利用了大量的深层土壤(160~200 cm)水与少量的地下水。     

喷灌条件下水氮用量对玉米氮素吸收转运的影响

为揭示不同水氮管理模式下玉米花前、花后氮素吸收、转运规律,探究作物氮、肥料氮、土壤氮之间的关系以及干物质吸收转运规律,以大田试验为基础,采用15N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和4个施氮量水平(N0:0 kg/hm2,N1:180 kg/hm2,N2:240 kg/hm2,N3:300 kg/hm2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米氮素累积量、转运量、氮素籽粒贡献率、肥料氮和土壤氮的吸收转运规律,以及干物质转运量和干物质籽粒贡献率的影响。结果表明:氮肥回收率为21. 27%～44. 64%,N2W2处理的氮肥回收率最高。成熟期各器官氮素累积量由大到小依次为籽粒、叶、茎、穗叶,中等施氮水平下植株氮素累积量最高,玉米植株氮素在W1水平显著降低(P 0. 05)。各器官氮素转运量由大到小依次为叶、茎、穗叶,施氮处理整株玉米氮素转运量较未施氮处理均有所提高,N2W2处理氮素转运量最高,与其他处理差异显著(P 0. 05)。参与转运的氮素中,土壤氮转运量大于肥料氮转运量。玉米各器官15N转运量和土壤氮转运量由大到小依次为叶、茎、穗叶,整株玉米植株中参与转运的氮素有22. 43%～39. 45%来自肥料,中等施氮灌水处理各器官在向籽粒转运较高肥料氮的同时,还能保证较高的土壤氮转运量。不同器官氮素籽粒贡献率由大到小依次为叶、茎、穗叶,各器官氮素转运量占籽粒氮素累积量的18. 29%～44. 29%,贡献率最大值出现在N2W2处理。干物质转运量以及籽粒贡献率均由大到小依次为茎、叶、穗叶,N2W2处理籽粒干物质累积量和干物质籽粒贡献率均最高。结合玉米干物质累积与转运规律以及氮素吸收利用规律,建议当地玉米种植采用灌水60 mm、施氮240 kg/hm2的水氮管理模式。研究结果可为东北地区玉米水氮管理方式提供理论支持。     

牦牛肉中稳定同位素指纹特征及影响因素

【目的】分析牦牛肉中稳定碳、氮、氢同位素组成,以及它们受地域、牧草和饮水的影响,为其产地溯源及真伪鉴别提供技术支撑。【方法】从青海省海北、海南、玉树3个不同地域采集牦牛肉、牧草及水样品,利用GPS定位采样地的经度、纬度及海拔高度,利用元素-稳定同位素比率质谱仪(EA-IRMS)分析样品中稳定碳、氮、氢同位素比率。【结果】牦牛脱脂肌肉、粗脂肪中的δ~(13)C平均值分别为(-23.99±0.25)‰和(-28.77±0.50)‰;脱脂肌肉中的δ~(15)N和δ~2H平均值分别为(4.04±0.91)‰和(-107.99±11.08)‰。牦牛肉中δ~(13)C、δ~(15)N值主要受其食用的牧草影响,地域对牦牛肉中的δ~(13)C值也有一定的影响,即牦牛肉中δ~(13)C值有随海拔的增加而增加的趋势。青海省海北、海南、玉树3个地区牧草和水中的δ~2H值均有极显著差异,牧草中δ~2H值由高到低的顺序依次为海南海北玉树,水中δ~2H值由高到低的顺序依次为海北海南玉树。牦牛肌肉中δ~2H值由高到低的顺序依次为海南海北玉树,与牧草中δ~2H值的地域变化顺序一致。说明牦牛肉中的δ~2H值与牧草、饮水密切相关,均有随海拔升高而降低的趋势,且牧草对牦牛组织中氢同位素组成的影响可能大于水的影响,但这还需要进一步研究证实。【结论】牦牛肉中稳定同位素指纹与高海拔地区的牧草、饮水、地形密切相关,具有独特的指纹特征。     

柘林湾海洋牧场不同功能区食物网结构

海洋牧场是由多个功能区组成的生态系统工程,不同功能区的生态环境和食物网结构各不相同,通过研究不同功能区食物网结构有助于了解功能区之间生态系统差异。实验通过对南澳柘林湾海洋牧场渔业资源环境调查,利用碳氮稳定同位素技术对海洋牧场不同功能区食物网结构进行比较,并借助SIBER对稳定同位素数据进行分析。结果显示,海洋牧场调查共采获生物种类78种,其中,消费者的δ~(13)C比值介于–19.94‰~–13.62‰,δ~(15)N比值介于8.78‰~15.29‰,营养级范围介于1.73~3.64。不同功能区同位素数据对比表明,人工鱼礁区生物资源相对丰富,食物网结构较为复杂;海藻增殖区中生物生态位分布最广,营养冗余程度较高;贝类增殖区生物生态位较窄,营养级分布较为集中。在不同功能区生态系统稳定性对比中,人工鱼礁区生态系统稳定性最佳,海藻增殖区生态系统稳定性较差。