模拟降水变化下黄土丘陵区草地群落特征及其物候期响应

在全球气候变化背景下,黄土高原降水格局呈现出季节波动增强和极端降水事件增加趋势,降水格局变化势必会引起草地群落特征和物候期发生重要改变。为研究黄土丘陵区草地生态系统对降水改变的响应,选取黄土丘陵区退耕草地为研究对象,连续定位观测自然恢复小区不同降雨梯度下(0,±20%,±40%,±60%)物候动态变化,探究了物候期和群落结构对降水变化的响应状况。结果表明:(1)不同降水条件下群落物种组成及丰度存在明显差异,与对照组相比,增雨与减雨均提高了物种的种类。增雨60%群落种类最多,为18种。(2)降水梯度递增处理下,群落盖度呈先增加后降低趋势,地上生物量随呈单峰趋势。增雨20%处理和减雨20%处理均能够显著提高群落植被盖度和地上生物量,地上生物量在增雨处理下明显高于减雨处理。(3)丰富度和Shannon-Wiener指数总体上都呈增加趋势,减雨20%,40%,60%均使Pielou均匀度指数降低。(4)不同降水条件对物种物候期的影响显著(p<0.05),群落返青期、繁殖期和和枯黄期在减雨处理下显著提前,而增雨处理则使其繁殖期和枯黄期发生推迟。综上,群落物种组成、植被盖度和地上生物量在不同降水处理下表现出显著差异,而物种多样性对降水变化响应不敏感。     

降水变化和氮沉降对荒漠草原土壤丛枝菌根真菌群落结构的影响

降水变化和氮沉降是影响植物、微生物和土壤环境变化的两个重要方面。尽管丛枝菌根（AM）真菌在陆地生态系统中起着至关重要的作用，但人们对降水变化和氮添加如何交互影响AM真菌群落仍知之甚少。本研究以短花针茅荒漠草原为研究对象，采用裂区设计，主区为自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)三个水分梯度，副区为0(N0)，30(N30)，50(N50)和100(N100) kg?hm-2?a-1 四个氮素梯度共12个处理，通过高通量测序分析了土壤中AM真菌群落的多样性和组成。结果发现，水分处理对土壤AM真菌的Alpha多样性有促进作用，氮素处理抑制了土壤AM真菌的Alpha多样性，水分增加和氮素添加的交互作用促进了AM真菌的Alpha多样性增加，并改变了土壤AM真菌群落组成。水分和氮素刺激了各功能型植物生物量的增加，氮添加使多年生杂草和半灌木、小半灌木生物量显著增加，多年生禾草生物量显著减少。此外，多型孢子菌科的相对丰度与一二年生植物和半灌木、小半灌木生物量呈显著正相关，一二年生植物和半灌木、小半灌木生物量在氮添加和增雨处理下增加。本研究证明了AM真菌群落在短期气候变化下的稳定性。此外，AM真菌在科水平上的丰度与各生活型植物地上生物量的相关性证明了地上和地下生态系统的连通性。     

休牧对锡林郭勒典型草原土壤养分和植物群落特征的影响

以内蒙古锡林格勒典型草原羊草群落为研究对象,以长期放牧样地为参照(CK),开展了短期休牧对典型群落土壤养分和植物群落特征的影响研究。结果表明:休牧后典型草原物种特征发生明显的变化,与对照相比,休牧后群落高度、盖度、密度、地上生物量、地下生物量和枯落物量均有所增加,并且随月份(8月、9月、10月)的变化呈递减趋势,休牧和对照样地地下生物量均随土层深度的增加而降低。不同物种多度均随着月份的增加而降低,相同月份植物物种数目均表现为休牧对照,与对照相比,禾本科草的种群密度增加。休牧后典型草原丰富度指数、均匀度指数、多样性指数均有所增加。土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反,不同月份土壤容重表现为休牧对照,土壤总孔隙度则表现为休牧对照。休牧条件下,土壤养分(有机碳、全氮、全钾、速效磷、速效氮、速效钾)基本呈一致的变化规律,对照样地和休牧样地土壤养分均随着月份的增加呈递增趋势,不同月份之间土壤养分含量均表现为休牧对照,其中全磷在休牧和对照之间差异不显著(p0.05)。冗余分析(RDA)的结果显示,沿着RDA的第1排序轴,随着显著性影响因子(土壤养分各指标)的增加,丰富度指数、多样性指数、优势度指数逐渐增加,并且丰富度指数、多样性指数、优势度指数与土壤容重呈负相关,排序轴可反映土壤因子的梯度变化特征,表明利用土壤养分作为表征土壤—植被关系的敏感性土壤指示因子是可行的。综合分析表明:休牧有利于锡林郭勒典型草原植被的恢复,本研究为锡林郭勒典型草原的合理管理利用及其可持续利用提供科学依据。     

封育和放牧对典型草原地上植被的影响

封育和放牧是草地生态系统重要的干扰因子。以黄土高原典型草原封育5年草地和放牧地为研究对象,采用野外调查方法,地上植被物种组成、生物量、盖度、密度、地上茎分枝数和物种多样性等,以期揭示封育和放牧干扰对地上植被的影响。结果表明:封育和放牧对地上植被群落结构有显著影响。与放牧地相比,封育措施显著增加了典型草原的地上生物量和总盖度,但显著降低了地上植被密度和地上茎分枝数。封育措施显著提高草地禾草生物量,显著降低非禾草生物量。封育措施降低了禾草和非禾草地上茎分枝数,但非禾草地上茎分枝数下降不显著。封育显著降低了地上植被的物种丰富度、Margalef指数和Shannon-Wiener多样性指数,但对Simpson指数和Pielou指数影响不显著。     

阿尔泰山布尔津林区不同草地类型物种多样性特征与生产力的关系

为探讨物种多样性与地上生物量的相关性以及物种多样性的垂直变化特征。以阿尔泰山布尔津林区5种草地类型为研究对象,通过对布尔津林区各草地类型的调查,分析了阿尔泰山布尔津林区各草地类型的物种多样性变化特征。结果表明:(1)5个草地群落类型地上生物量差异明显,荒漠草原和山地草甸草原较低,山地草原最高,而山地草甸和高寒草甸处于两者之间。(2)各草地类型群落间的物种多样性指数、优势度指数、丰富度指数和均匀度指数有明显差异,高寒草甸的物种优势度、多样性和均匀度的情况最好,山地草原的丰富度显著优于各草地类型的丰富度。(3)地上生物量只与山地草甸草原山地草甸中优势度和多样性有极显著相关关系,与荒漠草原物种多样性没有表现出显著相关。(4)在海拔900～2 400 m的范围内,草地群落的物种优势度、丰富度、均匀度和多样性指数变化基本一致,均表现为先上升后下降再上升的趋势,峰值出现在1 200～1 400,2 200～2 400 m的地带。研究结果对深入理解阿尔泰山布尔津林区草地资源的空间分布格局及可持续利用具有重要的意义。     

呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系

[目的]研究内蒙古呼伦贝尔寸草苔草原群落特征及物种多样性与土壤理化性质的关系,为草原生态系统的保护和恢复提供科学参考。[方法]对呼伦贝尔寸草苔草原95个典型样地进行群落调查,研究呼伦贝尔寸草苔草原4种群落类型间群落特征及物种多样性与土壤理化性质之间的关系。[结果](1)群落特征中,地上生物量、物种丰富度和Shannon-Wiener指数在4种群落类型间以寸草苔—一二年生草类群落最高;土壤理化性质中,全氮和全磷均以寸草苔—根茎型草类群落最高。(2)寸草苔—丛生草类群落和寸草苔—杂类草群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与地上生物量、地下生物量呈显著正相关关系。(3)寸草苔—根茎型草类群落和寸草苔—一二年生草类群落中,土壤有机碳、全氮、全磷与Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数呈显著负相关关系。[结论]呼伦贝尔寸草苔草原群落特征在4种群落类型间存在不同程度差异,土壤理化性质中土壤有机碳、全氮和全磷是影响群落特征和物种多样性差异的主要因子。     

不同生态修复措施对藏东南工程边坡植被重建的作用

[目的] 评价青藏高原派墨公路生态恢复过程中环境因素对边坡植物群落的影响,为藏东南工程扰动区生态恢复计划提供理论依据。[方法] 以藏东南新修派墨公路为研究对象,基于沿线边坡生态恢复植物群落调查,分析群落盖度、物种多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数)、群落加权性状值(比叶面积、叶干物质含量、叶氮含量、叶磷含量)与环境变量(海拔、修复措施)的关系,探究当前恢复重建植物群落对环境变量及工程措施的响应。[结果] ①海拔显著影响Margalef丰富度指数、叶干物质含量(p＜0.05); ②高强度的措施显著提高群落盖度、比叶面积、叶氮含量(p＜0.05),但对叶磷含量有显著负向作用(p＜0.05); ③人为高度干预的SJP技术能够显著增加高海拔植物的叶干物质含量,对群落修复效果总体较好。[结论] 海拔高度和修复措施是派墨公路沿线边坡植物群落恢复的主要影响因素。随着海拔升高,植被自然恢复难度增大。应加大人为修复措施强度,避免引起高寒地区生态退化。     

不同干扰方式对东北山地沼泽土壤肥力的影响

 通过样地法对小浪底水库库区山地生态系统不同群落间的Shannon-Wiener指数(H′)、Simpson指数(D1)、Margalef物种丰富度(D2)、种间相遇概率(P)和Pielou均匀度指数(Jsw)等多样性指数进行研究,利用统计方法分析不同群落的物种多样性指数与其所处环境的关系。结果表明:1)物种多样性指数和丰富度指数与群落类型有密切关系,同一类型的群落中,多样性指数随演替时间表现出复杂的关系;2)土壤含水量对H′、P、Jsw、D1等呈极显著的正相关性,土壤厚度与H′、D1、P呈显著正相关性;多样性指数与坡度无相关性;土壤有机质、速效氮、速效磷等养分指标与多样性指数H′、D1有显著的正相关;3)多样性指数H′与乔木、灌木群落生物量表现为正相关关系,草本群落与D1相关性不显著;4)乔木林群落的恢复时间与Jsw、H′呈正相关关系,其余多样性指数(P、D1、D2)与恢复时间关系不显著(P>0.05);恢复时间每增加10a,群落物种数平均增加约6种;5)物种多样性指数H′与灌木的盖度和高度呈极显著正相关性;有些单优群落随高度增加和盖度提高,多样性指数反而表现出降低;6)草本植物群落的高度和盖度与物种丰富度指数D2与呈显著的负相关关系,与H′相关性不显著。     

乌兰布和沙漠降水量对典型灌木群落结构及多样性的影响

[目的]分析降水量对乌兰布和沙漠植被群落结构特征及多样性变化的影响,为乌兰布和沙漠植被保护与植物资源持续利用提供理论依据。[方法]应用2011—2013年固定样方调查数据和同期降水量资料,对乌兰布和沙漠典型灌木群落结构及物种多样性与年降水量的变化相关性进行分析。[结果]降水量对3个典型灌木群落物种数及分科有显著影响。降水量增加,驼绒藜群落物种数增加了5种(新增加2个科别),霸王群落物种数增加了12种(新增加2个科别),四合木群落物种数增加了12种(新增加6个科别);降水量对驼绒藜群落、霸王群落、四合木群落中1年生草本与多年生草本影响最大,对灌木与半灌木影响不大;降水量的增加提高了3个典型灌木群落物种丰富度与物种多样性,有效增加了四合木群落与驼绒藜群落的相似性,减小了两个群落之间的生境差异;降水量与3个典型灌木群落物种数、盖度、丰富度指数(R)、均匀度指数(E)、多样性指数均呈正相关关系,且相关系数均大于0.600 0。[结论]研究区内降水量对3个典型灌木群落物种数、盖度、丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均具有显著影响。     

黄土丘陵区植物群落功能多样性/物种多样性与产流产沙响应关系

为了探索合适的植被参数用于评估植被的水土保持效益,我们在安塞县纸坊沟流域,构建了植被盖度相近但结构不同的试验小区,并测量了每个小区中优势种的比叶面积、叶组织密度、比根长、根组织密度等功能性状,并根据测得的性状数据,计算了群落功能丰富度指数(FR_(ic))、群落功能均匀度指数(FE_(ve))和群落功能离散度指数(FD_(iv))3种功能多样性指数。依据样方调查结果计算了不同小区的Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数3物种多样性指数。并通过野外模拟降雨试验,将雨强固定在120 mm/h,降雨历时30 min。对不同小区的产流时间、产流产沙总量及其与群落多样性指数的相关关系进行了分析。结果表明:(1)结束产流时间随着群落功能丰富度指数(FR_(ic))的增大而逐渐减小;(2)在3个群落功能多样性指数中,坡面产流总量只与群落功能丰富度指数(FR_(ic))有线性的响应关系;(3)通过与Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数比较,群落功能丰富度指数(FR_(ic))回归结果的R~20.5,其他指数结果的R2均在0.01左右,功能多样性指数比物种多样性指数响应敏感,能更好地反映群落水土保持效益。     

嘉陵江流域水保治理水沙模型研究与应用

嘉陵江是上长江上游的重要支流,是长江三峡水库重要的洪水和泥沙来源地,也是“长治 “工程重点实施对象.通过对典型支流和干流沿程主要站降雨径流和降雨输沙模型的应用研 究,分析了水保措施的减水减沙效益.同时应用统计预测模型、BP网络模型、双累积曲线预测模型,对嘉陵江流域未来水沙变化趋势进行了预测.     

基于RS和GIS的水土流失评价——以四川省若尔盖县为例

以四川若尔盖县东南部区域为研究区,在RS和GIS技术的支持下,综合考虑影响水土流失的地形坡度、沟谷密度、植被覆盖率、土地利用类型等主要因子,对研究区水土流失进行了分析,划分出流失强度等级,结合分级成果分析了水土流失的分布与形成原因,为该区快速准确地评价水土流失和开展水土流失综合防治提供了重要参考。     

播期与密度对鹰嘴豆物质积累运转及产量形成的影响

为探讨播期、密度及其交互作用对鹰嘴豆物质积累转运及产量形成的影响,确定适宜东北地区鹰嘴豆种植的播期和密度,本试验于2018—2019年选用‘白鹰1号’为试验材料,设置4个播期(3月29日、4月7日、4月16日和4月25日)和4个密度(16.7万株·hm~(-2)、11.1万株·hm~(-2)、8.3万株·hm~(-2)和6.7万株·hm~(-2))处理,通过测定鹰嘴豆干物质含量、叶面积指数、产量性状以及叶绿素、可溶性糖、粗淀粉和全氮含量,对不同播期鹰嘴豆的生育进程、光合特性、群体质量、碳氮转运和产量形成进行分析。结果表明,随着播种期的推迟,鹰嘴豆的出苗期、开花期、成熟期均推迟,生育期缩短,单株荚数先增加后减少。随着生长发育的推进,不同处理的叶绿素含量和叶面积指数先上升后下降。早播的鹰嘴豆营养器官的干物质积累量低于晚播,晚播能够提高花后氮素积累量对籽粒氮素的贡献率;高密度的单株干物质积累量低于低密度,减小密度能促进可溶性糖转运量及其转运率上升,同时提高花后氮素积累量。产量与单株荚数呈正相关。播期(X1)、密度(X2)与产量(Y)的回归方程为Y=-150.288 9+47.169 3X1+464.092 5X2-1.499 9X12-11.376 4X22+1.292 2X1X2。综上所述,中晚播鹰嘴豆的干物质积累量高于中早播。延后播期导致花前可溶性糖积累量和籽粒淀粉含量下降,而茎、叶的花前贮存氮素转运率和转运量则先上升后下降,花后氮素积累量对籽粒氮的贡献率上升。中低密度鹰嘴豆的花前物质积累对产量影响较大,花后氮素积累量较高,而中高密度鹰嘴豆的花后物质积累对产量影响较大。中早播、中密度或中晚播、高密度的鹰嘴豆可以提高花前贮存氮素转运量对籽粒氮的贡献率。在本试验条件下,‘白鹰1号’选择播期4月23日、密度7.64万株·hm~(-2)的栽培方式能够获得较高产量。在生产中,可根据当地地理、气候等环境因素的变化进行调整。     

等径变螺距奶牛精确饲喂给料装置设计与试验

要实现奶牛精细饲喂必须保证装备的给料精度,该文通过对传统给料装置进行研究,设计了基于等径变螺距的奶牛精确饲喂螺旋给料装置,并对不同螺旋主轴转速和投料时间对试验装置的投料稳定性影响进行了试验研究,确定了螺旋主轴转速并拟合出装置的投料模型。试验结果表明,给料装置在150 r/min转速下投料最稳定,投料精度高于95%,最大投料时间11 s,满足奶牛精细饲养给料精度的要求。     

Response to molybdenum and limestone on wheat and barley grown on podzol soils

Abstract

Molybdenum applications had no effect on the grain yield of wheat or barley. Application of limestone increased barley yield at one of the three locations and had no effect on wheat yield at any location. The Mo concentration of boot stage tissue increased with added Mo. In most cases, 0.56 kg Mo/ha applications increased the Mo concentration of boot stage tissue above 10 ppm. Increases in Mo concentration due to added Mo were generally greater at higher rates of limestone application but the Mo x limestone interaction was statistically significant only for barley at the location having the lowest pH and for wheat at the two locations with the lowest pH. Molybdenum applied as a foliar spray was found to be an effective means of increasing the Mo concentration of cereal tissues. In the case of suspected Mo deficiency in cereals, a foliar application of 0.28 kg Mo/ha should correct the problem without any ill effect from an animal nutrition standpoint.     

冻融作用对农田磷素转化迁移影响研究进展

冻融作用引起水土流失,造成磷分等无机污染物流到下游江河湖泊等水体,引起非点源污染,造成土壤肥力下降、生态环境恶化等问题。首先从农田土壤磷分、植物体内磷分以及微生物生物量磷3方面介绍冻融作用对磷分转化迁移的影响;然后对冻融作用磷流失的防治提出增施有机肥、合理密植、恢复并改良植被、封育、退耕还林(草)等建议;最后,提出我国未来冻融作用对磷分转化迁移研究在土壤磷分水平、垂直方向上迁移转化机制,植物体内磷分迁移转化机制,微生物生物量磷迁移转化机制,以及冻融过程磷分流失模型方面提出研究展望。     

基于MODIS的雪情监测及其对农业的影响评估

2009年11月中旬,中国中部地区出现了大范围持续低温、雨雪、冰冻天气气候事件,造成了积雪灾害。本文利用连续多天的MODIS遥感数据,通过计算归一化差分积雪指数（NDSI,Normalized Difference SnowIndex）分析了北京、河南、河北、湖北、山东、山西、陕西7个地区的积雪状况,对积雪发生的时空特征进行了动态监测,并对监测省份农业受到的影响进行评估。结果表明：监测区整个降雪过程积雪面积呈单峰型变化,11月15日积雪面积最大,15日以后积雪面积开始减少,24日监测区积雪基本融化;山西省为本次降雪过程的核心区域,累计积雪总面积为62.89×10^4km^2,陕西、河南、河北省次之,分别为40.10×10^4km^2、37.62×10^4km^2、37.58×10^4km^2,山东、湖北、北京受积雪覆盖影响较小,积雪总面积分别为10.42×10^4km^2、8.52×10^4km^2、0.42×10^4km^2;监测期间油菜作物均处于出苗期,持续积雪覆盖会对其产量造成一定影响。已进入越冬期的冬小麦,稳定的积雪覆盖会产生积雪融水,进而土壤墒情得到改善,有利于作物来年生长。尚未进入越冬期的冬小麦抗寒能力较差,持续低温积雪对其生长及产量造成不良影响。     

基于DEM和土地利用的水土流失风险评价——以桂林寨底地下河流域为例

以2009年寨底地下河流域WorldView-1遥感影像、SPOT5卫星影像、1∶1万数字化地形图和寨底行政区划图为基础资料,在RS和GIS技术支持下,选取土地利用方式、植被覆盖度、坡度和高程作为水土流失风险评价指标,对寨底地下河流域水土流失进行了风险评价。结果表明:寨底地下河流域中风险和较高风险水土流失面积分布较广,中风险水土流失面积10.35 km2,占研究区面积的31.46%;较高风险20.89 km2,占63.50%。此研究结果为该流域开展水土保持生态建设提供了科学依据。     

Influence of light and pH on growth and nitrogenase activity on temperate-grown Azolla

Summary We investigated the influence of light intensity and pH on growth and acetylene reduction in three strains of Azolla filiculoides and one strain of A. pinnata cultivated under ambient conditions in Naples, Italy. A. pinnata showed maximum growth and acetylene reduction activity at 65% of natural light intensity (82 Klux) and at pH 5–7. In contrast, three A. filiculoides strains showed maximum values in a wider range of light intensity (50–100%) and pH (5–9). All optimal growth conditions of light intensity and pH were obtained from the determination of doubling time for dry and fresh weight increases. The lowest doubling time for all strains was in the range 2.7–3.3 days. Under these optimal conditions, the acetylene reduction activity rates were 46 nmol ethylene h^–1 mg^–1 dry weight for two strains of A. filiculoides from California, and 90 nmol for A. filiculoides from Naples and A. pinnata from Tancheng, Peoples Republic of China. These values correspond to those reported for strains of A. filiculoides and A. pinnata cultivated in areas outside Italy where the use of Azolla as biofertilizer has resulted in increased crop production. Therefore, the strains studied here may have a similar potential in Southern Italy as a source of biomass, dry matter and nitrogenous compounds.Research work supported by CNR, Italy. Special grant I. P. R. A. Sub-project 1. Paper No. 814     

基于生态足迹和物质流的可持续性分析与评价——以石家庄市为例

以生态足迹模型和物质流分析为核心工具,对2002—2011年石家庄市的生态足迹和物质流代谢进行了分析与可持续性评价。结果表明:（1）研究时段内石家庄市人均生态足迹总体上呈上升趋势,2011年达到6.964 207 hm²/人,人均生态承载力由0.251 515 hm²/人下降到0.213 777 hm²/人,此期间内历年均为生态赤字,至2011年人均生态赤字已高达6.750 43 hm²/人。表明石家庄市对自然资源的利用超出了生态承载力的范围,生态发展处于不可持续状态。（2）石家庄市直接物质输入总体呈增长趋势,由2002年的57 695.72万t增加到2011年的75 434.04万t,区域资源开采活动不断增强,具有资源依赖性,资源开发比较粗放,区域内隐藏流（DHF）成为环境压力的主要来源。（3）与2002年相比,2011年物质生产力（MP）增加了1.78倍,数据显示其在物质利用效益方面有了改善,但资源利用效率仍较低。