划区轮牧制度在草地资源可持续利用中的作用研究

通过对比研究放牧制度及围栏封育对退化草地植被的影响来探讨划区轮牧在退化草地植被恢复中的作用。结果表明，在相同的载畜率条件下，划区轮牧制度通过对放牧利用时间与空间的合理配置，使建群种短花针茅与优势种无芒隐子草在质量百分比、重要值、生产力等方面比连续放牧都有所提高，与围栏禁牧的对照小区有同样的恢复效果。因此，将划区轮牧用于荒漠草原植被恢复在实践中是可行的，是实现草地资源持续利用的有效途径之一，建议在今后的退化草地恢复中要从优化放牧方式上寻找新的发展出路。     

肃北高寒草原不同放牧强度土壤养分变化特征

研究了肃北高寒草原不同放牧强度下不同土层土壤养分及 5 种微量元素有效态含量变化特征。结果表明：①高寒草原土壤物理性质的变化对土壤养分及微量元素具有重要的调控作用;②随着放牧强度的提高,0 ~ 10、10 ~ 20 cm 土层土壤体积质量均呈不同程度的增加,土壤孔隙度和土壤含水量则呈显著的递减趋势;③轻度放牧草地土壤有机质、土壤全 N 含量高于中度放牧和重度放牧草地;20 ~ 30 cm 土层有机质随放牧强度的增大呈明显下降趋势,即随放牧强度的增大深层土壤肥力呈退化趋势;肃北高寒草原的速效养分以多 N 少 P 富 K 为特点,土壤速效 N、P、K 含量在总体上随放牧强度的增加呈下降趋势;④肃北高寒草原 5 种微量元素的高低顺序依次是：Na＞Fe＞Mn＞Cu＞Zn,不同放牧强度下各微量元素的变化一致,顺序依次是：轻度放牧＞对照＞中度放牧＞重度放牧;⑤放牧强度对 10 ~ 20 cm 的土层影响最大,随放牧强度的增大,地表植物营养吸收层土壤营养成分、微量元素呈降低,导致地表植被生长能力降低,最终导致地表土壤沙化,最后使草地大面积退化。     

不同放牧强度下荒漠草原土壤有机碳及其δ~(13)C值分布特征

以内蒙古短花针茅荒漠草原为研究对象,通过测定不同载畜率下土壤部分理化性质、土壤有机碳含量和δ~(13)C值.探讨随放牧强度增加土壤有机碳深度分布和δ~(13)C值的组成差异特征.结果显示:随深度增加.有机碳含量呈线性急剧降低,变化范围在16.17～6.26 g/kg之间,而土壤有机碳的δ~(13)C值不断增大.变化范围在-22.5‰～-14.3‰.放牧对土壤有机碳的影响主要在0-20 cm土层,且放牧强度越大,有机碳含量越低,有机质分解程度越大,δ~(13)C值越偏正,δ~(13)C值的深度变化特征还表明.土壤剖面形成发育过程中当地气候和植被发生了很大的变化,可能实现了由C_4植物占优势向C_3植物占优势的变迁.     

腾格里沙漠边缘区植被恢复与土壤养分变化研究

为了研究腾格里沙漠东缘植被恢复过程中不同阶段土壤养分和pH值的变化,在研究区从东向西分别采集6种植被恢复阶段的土壤,分别测定了其pH值、有机质和全效速效养分含量。结果表明,沙丘固定过程中,土壤有机质和全氮含量都呈逐渐增加趋势,分别从1.32和0.025g/kg增加到1.89和0.061g/kg,均达到了显著水平。半固定沙丘速效氮、速效钾含量均明显增加,发展为固定沙丘后由于大量植物的生长土壤速效氮、速效钾含量反而比半固定沙丘低。荒漠草原土壤中有机质、全氮及速效氮含量最高,退化草原速效磷含量比荒漠草原略高,差异不显著随退化荒漠草原恢复进程,人工梭梭林速效磷含量降低,速效钾总体呈显著增加趋势pH值以人工梭梭林较低。植被恢复过程中,沙生植被的存在对有机质和氮素的富集起着决定性作用,随着流沙固定和退化荒漠草原恢复,土壤有机质、氮和磷的含量增加,土壤有机质含量与土壤全氮、全磷和有效氮的含量呈较强的正相关关系。     

不同封育措施下希拉穆仁荒漠草原土壤质量评价

为了探究封育措施对内蒙古希拉穆仁荒漠草原土壤质量的影响,选取完全封育、季节封育和未封育3种草地,利用主成分分析法对其0~30 cm土层的14个土壤理化性质指标进行分析,筛选出黏粒、粉粒、速效氮、速效钾、pH、土壤含水量、土壤容重作为土壤质量评价指标,运用土壤质量综合指数评价不同封育措施下土壤质量水平。结果表明:(1)封育措施显著降低了砂粒含量,提高了粉粒和黏粒含量,也显著提高了土壤含水量(P0.05),但土壤容重无显著差异(P0.05)。(2)三种封育措施间土壤化学性质差异均显著(P0.05),土壤有机质、速效磷、速效氮在完全封育草地下最高,速效钾在季节封育草地最高,pH、Mg2+、Na+、K+、Cl-以未封育草地最高。(3)加权综合指数评价法评价的土壤质量综合得分为完全封育草地季节封育草地未封育草地,表明封育措施有利于提高荒漠草原的土壤质量。     

不同放牧强度对肃北高寒草原土壤肥力的影响

对肃北高寒草原不同放牧强度下不同土层的土壤肥力变化等进行了研究.结果表明:(1)高寒草原土壤物理性质的变化对土壤化学性质具有重要的调控作用.土壤化学性质对土壤肥力的演变则具有关键影响.(2)随着放牧强度的提高,0-10 cm,10-20 cm土层土壤容重均呈不同程度的增加,土壤孔隙度、土壤含水量则分别呈显著的递减趋势.(3)轻度放牧草地土壤有机质、土壤全氮含量高于中度放牧和重度放牧草地,20-30 cm土层有机质随放牧强度的增大呈明显下降趋势,即随放牧强度的增大草地深层土壤肥力呈退化趋势;肃北高寒草原的速效养分以多氮少磷富钾为特点,土壤速效氮、磷、钾含量在总体上随放牧强度的增加呈下降趋势.(4)在剖面上不同土层0-10 cm.10-20 cm.20-30 cm.随着土层深度的增加土壤有机质、pH值、土壤全氮、土壤速效氮、速效磷含量呈增加趋势.相反速效钾呈下降趋势.     

围封对内蒙古荒漠草原土壤理化性质及稳定碳氮同位素的影响

以内蒙古中西部希拉穆仁荒漠草原为研究对象,比较分析了退化荒漠草原自由放牧、围封3a和围封5a土壤理化性质及稳定性碳氮同位素的差异。结果表明:①与自由放牧相比,围封显著增加了土壤有机碳含量、全碳含量、土壤含水量及土壤碳氮比(C/N)(P<0.05),土壤容重和全氮含量则显著降低(P<0.05),但土壤全氮含量有随围封年限增加而升高的趋势。②相比自由放牧,围封显著降低了土壤的δ¹³C值和δ¹⁵N值。③土壤有机碳含量与δ¹³C值呈显著负相关关系(P<0.05),而土壤全氮含量与δ¹⁵N值呈极显著正相关关系(P<0.01)。可见,围封有利于促进退化荒漠草原土壤有机碳的积累,减缓土壤氮循环,改善土壤性质。     

宁夏典型草原土壤理化性状对不同管理方式的响应

以宁夏典型草原为对象,研究封育、放牧和水平沟改良管理方式下草原土壤颗粒组成、土壤容重、有机质含量、全氮、水解氮、速效磷和速效钾的分布差异。结果表明,不同管理方式下0-40cm土壤以细沙粒和粗粉粒为主,占颗粒总量的58.46%～77.48%,管理方式对土壤质地无明显影响,但0-15cm土层粘粒和粉粒含量随封育年限的增加呈上升趋势;放牧能显著增加0-5cm土壤容重;管理方式对0-40cm土层有机质、全氮、水解氮、速效磷和速效钾含量影响显著,以封育15,20,25年和水平沟改良10年的草地土壤养分含量较高,放牧草地最低;各管理方式下土壤养分含量表现为随土层深度增加而下降;典型草原土壤理化性状间存在显著相关性。     

人为干扰对典型草原生态系统土壤养分状况的影响

从土壤N，P，K及土壤有机质等方面研究了人为干扰（包括放牧、开垦和禁牧）对典型草原生态系统土壤养分含量的影响。研究结果表明：开垦和放牧会导致土壤，主要是表层土壤养分含量的下降，而开垦对土壤养分的影响更为明显；禁牧会提高土壤各种养分的含量，而且随着禁牧时间的增加，土壤养分含量有逐渐增加的趋势。对深层土壤养分含量没有明显影响。同时，草原生态系统土壤全氮、速效氮及有机质含量与土层深度呈明显的负直线相关关系；速效K、速效P含量则与土壤深度的关系符合二次幂函数关系；全磷含量随深度的增加有逐渐升高的趋势；土壤全钾含量随土壤深度的增加呈微弱的降低趋势，但变化不明显。本研究表明，禁牧可以提高典型草原土壤养分元素的含量，有利于遏制草原土壤的退化。     

放牧对荒漠草原植物生物量及土壤养分的影响

以宁夏荒漠草原为研究对象,探讨放牧对荒漠草原植物多样性、 生物量及土壤养分特征的影响。结果表明, 放牧对荒漠草原植物群落多样性、 均匀度和丰富度影响显著。植物群落多样性和均匀度随着放牧强度的增加均呈先增加后降低的趋势,在轻度放牧达到最大值。同围封禁牧相比,重度、 中度和轻度放牧草地的植物地上和地下部生物量显著降低,分别降低了43.8%、 42.0%、 15.4% 和 27.7%、16.2%、11.9%。土壤有机碳随着放牧强度的增加而降低,而土壤全氮含量随着放牧强度的增加呈先增加后降低的趋势。围封禁牧草地土壤有机碳比重度放牧增加了18.1%,而土壤全磷、 速效磷和全钾含量分别降低了 21.1%、 51.9% 和 11.0%。土壤有机碳含量对植物群落地上和地下部生物量的影响大于土壤全氮、 全磷、 全钾、 速效磷和速效钾。放牧干扰下荒漠草原土壤环境及其养分含量,能在一定程度上反映植物群落多样性和生物量的变化。     

不同秸秆还田方式对和田风沙土土壤微生物 多样性的影响

秸秆还田是有效利用秸秆资源的重要途径,能够提高土壤养分含量、调节土壤微生物的群落结构和多样性,但目前还缺乏不同秸秆还田方式对新疆沙化土壤肥力和微生物多样性影响的系统报道。为探索新疆沙化土壤肥力可持续提升模式,于2010—2012年在和田风沙土土壤上设置秸秆直接还田(NPKS)、过腹还田(NPKM,15.0 t×hm~(-2))和炭化还田(NPKB1,2.5 t×hm~(-2);NPKB2,15.0 t×hm~(-2))定位试验,研究不同秸秆还田处理对和田风沙土土壤养分、微生物数量、土壤酶活性和Biolog碳源利用的影响。结果表明:1)与单施化肥(NPK)相比,不同秸秆还田方式均能显著提高风沙土土壤养分含量,其中NPKM处理效果最好,其次是NPKB2处理,NPKS和NPKB1处理分别为第3和第4。2)不同秸秆还田方式对土壤微生物数量影响差异显著,均增加了土壤中细菌、放线菌和生理菌群的数量,与NPK处理相比,细菌数量NPKB2处理最高,放线菌数量NPKM处理最高,分别显著提高了413.16%和574.19%。但NPKB1和NPKB2处理对生理菌群数量的提升效果好于NPKS处理和NPKM处理。土壤酶活性,不同秸秆还田方式总体好于NPK处理,NPKM处理的提升效果最好。3)Biolog碳源利用分析表明不同秸秆还田方式均能提高风沙土土壤微生物活性和丰富度指数。主成分分析表明,不同秸秆还田方式土壤微生物群落明显不同,起分异作用的碳源主要为羧酸类和糖类。聚类分析显示NPKB2和NPKM处理之间、NPKB1和NPKS处理之间土壤微生物功能相似。由此可以看出,不同秸秆还田方式均能显著提高和田沙化土壤微生物活性和功能多样性,但不同方式的增效不同。从3年定位试验结果看,秸秆过腹还田和炭化还田的效果较好,秸秆直接粉碎还田有增加土传病害的风险。该结果将为南疆沙化土壤肥力可持续提升提供一定的理论指导。     

减量施氮与间作大豆对蔗田碳平衡特征的影响

为了研究氮肥投入及豆科作物间作对蔗田碳汇的影响,通过2年(2012—2013年)的大田试验,采用投入产出平衡法(即将作物生育期内的碳投入与碳产出进行量化分析),探讨2个蔗田施氮水平[300 kg·hm?2(减量施氮)和525 kg·hm?2(常规施氮)]和4种种植模式(甘蔗单作、大豆单作、甘蔗||大豆1行︰1行间作及甘蔗||大豆1行︰2行间作)下蔗田生态系统碳的输入和输出特征。结果表明,两种施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输入量均显著高于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式。2012年减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输出量显著低于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式,2013年差异不显著;甘蔗收获后,减量施氮处理甘蔗||大豆两种间作模式土壤碳截存量均显著高于甘蔗单作。甘蔗||大豆间作生态系统的碳收支与平衡分析表明,减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式净碳固定量2012年为2 956.35 kg·hm?2,2013年为872.59 kg·hm?2。减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式下农田固碳潜力大于其他处理,从农业可持续发展角度考虑,该模式具有一定的生态合理性。     

潮土农田微生物研究进展

土壤微生物对不同施肥的响应和反馈对于评价和解释科学施肥具有极为重要的意义。本文总结了本课题组在我国华北平原潮土碳、氮、磷循环相关微生物对不同施肥,特别是对单施有机肥的响应方面的研究结果,明确了潮土地力提升过程中的微生物学机制。长期定位试验研究结果表明,长期平衡施肥,特别是施用有机肥能够显著增加潮土中有机碳和养分含量,特别是磷含量,进而改变土壤微生物群落结构,提高微生物生物量碳、转化酶活性、呼吸强度及微生物功能多样性(碳代谢活性),并且土壤微生物代谢熵与代谢热显著降低。相反,在缺素特别是缺磷条件下,土壤微生物不仅代谢效率低下,而且代谢过程会散逸相对多的热量、排放相对多的CO2,导致土壤质量明显下降。长期施用氮肥可增强潮土硝化活性、增加氨氧化细菌的数量和多样性,且无机氮肥比有机氮肥影响更显著;但是,科学施用氮肥的前提是必须合理地添加磷肥,才能更好地促进潮土作物生长、减少氮素损失和提升土壤地力。对于缺磷的潮土,长期施用磷肥,尤其是平衡施肥使得作物对菌根真菌(AMF)依赖性下降,进而导致土壤中AMF多样性下降,更多的土壤养分分配给其他微生物,有利于潮土农田地力的可持续性。潮土中一种土著微生物Bacillus asahii对长期施用有机肥的响应最为显著,该物种需要2~4 a会成为潮土中优势微生物,其有着独特的生理特征和丰富的代谢多样性,能够加速和促进其他微生物对潮土有机质累积和磷素循环过程的作用,在作物生长和土壤地力中起到"领军性"的作用。以上认知加深了对长期施用有机肥提升华北平原潮土地力过程中微生物学机制的认识,有助于指导调控土壤微生物更好地服务农田生态系统。     

近50年气候变化对青藏高原牧草生产 潜力及物候期的影响

基于青藏高原及周边107个气象站点1965—2013年逐月气温、降水及日照时数等气象数据,分析了1965年以来青藏高原区的气候变化趋势,并采用MODIS数据、Thornthwaite Memorial模型及GIS技术分析了近50 a青藏高原牧草气候生产潜力及其时空变化特征;利用连续22 a的青藏高原牧草生育期观测数据,探讨了牧草生育期的时空变化特征及气象因子与牧草主要发育期的关系。结果表明:1)近50 a青藏高原平均气温呈上升趋势,升温幅度达0.53℃?(10a)?1,降水量总体呈现上升趋势,但增加幅度较小,其倾向率为7.81 mm?(10a)?1;而日照时数呈下降趋势,其下降幅度为16.94 h?(10a)?1。2)1965—2013年青藏高原牧草气候生产潜力总体呈增加趋势,在空间上,由西北向东南依次增加,青海省北部及南部部分地区气候生产潜力上升幅度较大,而西藏东部上升幅度较小,且南北部地区差异较大。3)牧草返青期、抽穗期及开花期均呈提前趋势,而黄枯期呈现推迟趋势,从而延长了牧草物候期;由东南向西北牧草返青期逐渐推迟,而黄枯期主要出现在一年中的第257~289 d,其空间整体差异不如返青期明显。4)温度和降水均与牧草物候期呈显著正相关,而日照时数与其呈显著负相关,且温度是影响牧草物候期变化的主要因子。利用青藏高原牧草生产潜力及物候期与气候因子的响应规律,可为提高该区牧草的实际产量和保护青藏高原草地生态系统提供借鉴和依据。     

全球重要农业文化遗产地的农业生物多样性 特征及其保护与利用

2002年联合国粮食及农业组织提出了"全球重要农业文化遗产(GIAHS)"的概念和动态保护理念,旨在建立全球重要农业文化遗产及其有关的景观、生物多样性、知识和文化保护体系,并在世界范围内得到认可与保护,使之成为可持续管理的基础。自此以后,特别是在全球环境基金的支持下,GIAHS的概念和保护理念已经得到越来越多的国家和国际组织的认可,并在项目实施过程中,通过项目试点地的积极探索,不仅使遗产地农业生物多样性和文化多样性得到有效保护,而且促进了遗产地经济社会的可持续发展。本文根据中国已被列入GIAHS的11个项目点及其保护工作,从遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性、景观多样性以及文化多样性5个方面分析了农业文化遗产地农业生物多样性的特征,阐述了农业文化遗产地农业生物多样性利用的生态学思想以及原则,最后从建立监测和评估体系、强化农业生物多样性保护与可持续管理的研究、建立农业生物多样性保护的激励机制、建立农业文化遗产地自我维持和持续发展机制等4个方面,提出了农业文化遗产地农业生物多样性保护与利用的若干建议。     

不同锌水平对低剂量镉在水稻中迁移能力的影响

本研究利用水稻作为供试植物,在轻度镉(Cd)污染[镉浓度分别为0 mg·L~(-1)、0.01 mg·L~(-1)(低剂量)、0.03 mg·L~(-1)(中剂量)、0.09 mg·L~(-1)(高剂量)]水培条件下,通过外源添加不同剂量锌(Zn,浓度分别为0 mg·L~(-1)、0.025 mg·L~(-1)、0.05 mg·L~(-1)、0.1 mg·L~(-1)、0.2 mg·L~(-1))研究水稻生物量变化及Cd在水稻体内分布和迁移,探索Zn、Cd间的相互关系,并筛选治理水稻Cd污染的最适外源Zn浓度。结果表明,施加外源Zn水稻根茎叶的生物量均有所增加,且Zn浓度为0.05 mg·L~(-1)效果最显著。缺Zn条件(0 mg·L~(-1))下,水稻根细胞质和细胞壁中的Cd含量比值随外源Cd浓度增加而降低;加入外源Zn后,细胞质与细胞壁中Cd含量比值有上升趋势,0.03 mg·L~(-1) Cd水平下变化显著。中低剂量(0.01~0.03 mg·L~(-1))Cd水平下,施加Zn可降低水稻根部对Cd的吸收和转运。其中Zn浓度为0.05 mg·L~(-1)时,水稻根、茎、叶中的Cd含量下降最为显著,分别下降38%、71%、65%(低剂量Cd)和44%、79%、69%(中剂量Cd),且水稻根与茎、根与叶的转移系数分别降低53%和44%(低剂量Cd)、62%和40%(中剂量Cd);而后随Zn浓度增加水稻各部位Cd含量及转移系数无显著变化。在高剂量Cd环境下,施加外源Zn对水稻根、茎、叶Cd含量没有显著的抑制作用。因此,在中低剂量的Cd污染条件下,Zn、Cd间存在明显的拮抗作用,且外源添加0.05 mg·L~(-1) Zn是降低水稻Cd吸收迁移及增加水稻产量的最适浓度。     

低海拔和高海拔产区气象因子对‘美乐’葡萄浆果 品质和代谢组的影响

为明确低海拔(41 m)和高海拔(2 343 m)‘美乐’葡萄产区浆果代谢组和品质的差异和成因,试验采用GPRS-Base系统气象站监测低海拔和高海拔‘美乐’葡萄产区的气象因子,采用气相色谱/飞行时间质谱(GC/TOF-MS)技术解析低海拔和高海拔产区‘美乐’浆果代谢组的差异,并测定了不同海拔‘美乐’葡萄浆果的可溶性固形物含量、p H、总酸含量、还原糖、花青素、总酚、单宁、黄酮、类黄酮和蛋白质的含量。结果表明,高海拔‘美乐’葡萄产区平均日照时数、生育期总辐射、日均辐射、日均温差、日均温度、生长时期有效积温等气象因子均高于低海拔‘美乐’葡萄产区;与低海拔产区相比,高海拔产区的‘美乐’葡萄浆果的可溶性固形物、单宁和还原糖含量增加,总酚和花青素含量减少。代谢通路分析表明:高海拔产区的葡萄浆果积累更多的氨基酸、有机酸、醇、多酚、糖类等物质。代谢通路富集表明:高海拔产区改变了葡萄浆果8条氨基酸代谢、4条碳水化合物、3条脂质代谢和3条氮代谢通路。去趋势化对应分析表明:‘美乐’葡萄园中的气象因子如日均日照时数、生长时期总辐射、日均辐射、温差、日均温度、生长时期有效积温是驱动‘美乐’浆果代谢物积累的主要因子。高海拔和低海拔区域气象因子的差异是‘美乐’葡萄浆果代谢物差异的重要驱动力,高海拔区‘美乐’葡萄浆果通过代谢物和代谢通路的多样性策略来适应高海拔环境,提高浆果的品质。     

农业景观异质性对生物多样性及其 生态系统服务的影响

农业景观中生物多样性具有特殊重要的意义,本文首先综述了农业景观异质性的组成和特征。农业景观的异质性不仅包括空间组成和构型异质性以及时间异质性,更应包括基于物种或功能类群认识的农业景观功能异质性,这对于讨论景观异质性与生物多样性的关系十分关键。纵览景观空间异质性和时间异质性对生物多样性的多尺度影响发现,很多研究证实非农生境对于维持农业景观中生物多样性十分必要,由非农生境斑块和农田基质组成异质性较高的农业景观往往促进生物多样性,不同生物类群对景观异质性的响应尺度不同。景观结构和种间作用的复合影响是异质性农业景观维持生物多样性的机制。景观异质性通过生物多样性的组成和分布进而影响其提供的生物控制、授粉和物质循环等生态系统服务。结合黄河中下游平原农业景观异质性特征及其对生物多样性影响系列研究结果,在联产承包责任制下小田块管理的农业景观中,未来相关研究应基于功能景观的时空异质性深入讨论农业景观对生物多样性及其生态系统服务的影响机制,为可持续农业景观的构建提供科学依据。     

间套作强化农田生态系统服务功能的研究 进展与应用展望

间套作是我国传统农业的精髓,其存在2 000多年,必然蕴含重要的科学原理。过去的研究表明其不仅能够大幅度提高作物产量,而且能够充分利用地上部的光热资源,充分挖掘和利用地下部水分养分资源,强化农田生态系统服务功能。近年来,国内外对其资源高效利用的研究取得了显著的进步,特别是地下部资源高效利用方面。本文首先综述了相关研究的进展:间套作作为增加农田生态系统生物多样性的重要措施,具有重要的生态功能,如提高作物产量,增加作物生产力的稳定性,充分利用地上部光热资源和土壤水分、土壤和肥料中的氮素和磷素以及微量元素等。随后,对间套作提高资源利用效率的机制进行了分析,包括水分需求上的时间和空间生态位互补,豆科/禾本科间作体系中的豆科作物生物固氮和禾本科作物对土壤氮素利用上的互补和促进作用;磷活化能力强弱搭配的间作体系中,磷活化能力强的作物对活化能力弱的作物的促进作用;双子叶和单子叶植物的搭配,改善双子叶植物的Fe、Zn等微量元素的含量等。最后,对间套作进一步研究方向和应用提出了一些看法和思路。在研究方面,包括作物多样性与农业可持续发展,地下部作物种间信号的传递,地上地下部多样性的互反馈调节机制,以及作物生长模型等。在应用方面,包括豆科作物纳入农业生产体系发展生态集约化农业,利用间套作发展有机农业,利用种间相互作用提高磷肥利用率和增加作物可食部分的微量元素含量等。并认为间套作中的机械化、育种等问题的解决将有利于间套作的进一步发展。     

荫蔽信号对大豆幼苗生长和光合特性的影响

红光/远红光比值(R/FR)下降是自然界荫蔽发生的重要信号。为探究大豆幼苗对荫蔽信号的应答机制,本文采用室内盆栽试验,以‘南豆12’和‘南032-4’两个大豆品种幼苗为材料,通过正常光照和低R/FR两种光照处理后,对其形态、光合特性以及叶绿素荧光参数进行研究。结果表明:与正常光照相比,低R/FR下,两个大豆材料幼苗均表现出典型的避荫性反应,即株高、叶面积、叶柄长、节间长增加,茎秆变细,其中,‘南豆12’的株高、叶柄长、节间长分别显著增加7.86%、81.48%、26.55%,‘南032-4’分别增加3.95%、76.67%、20.00%;叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)提高,胞间二氧化碳浓度(Ci)和初始荧光强度(Fo)、最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(q P)等降低,非光化学淬灭系数(q N)升高,总干物质积累量增加,其中,‘南豆12’和‘南032-4’的Pn分别增加37.21%和39.04%、总干物质积累量分别增加12.35%和17.36%、Ci分别降低9.29%和11.72%。然而,不同大豆材料对低R/FR的敏感程度不同。在低R/FR光环境下,‘南豆12’较‘南032-4’表现出较低的株高、节间长、叶柄长,较大的叶面积和茎粗,较高的光能传递转换效率、Pn、Gs以及干物质积累量,体现了对荫蔽较强的适应性。本研究进一步证实了大豆具有感受荫蔽信号(低R/FR)的能力,但其敏感程度因品种不同而不同,在间套作过程中,为提高大豆耐荫性,降低大豆因避荫反应导致的倒伏率,保障大豆产量,应该选择对荫蔽信号不敏感的品种。