喀斯特地区典型峰丛洼地旱季表层土壤水分空间变异性初探

土壤水分空间变异性研究在喀斯特地区生态环境的恢复和重建过程中具有重要意义。通过网格(5 m×5 m)取样,用地统计学方法研究了喀斯特洼地典型区域(150 m×50 m)表层土壤水分(0~5 cm和5~10 cm)的空间变异特征。结果表明:土壤水分在采样区内呈比较简单的斑块状分布,相同性质斑块与土被连续分布区和石丛集中分布区范围相当;半变异函数在不同性质斑块内呈现出截然不同的变异特征,在整个采样区内表现出各向异性;旱季洼地表层土壤水分主要受石丛和地形两个不同尺度的环境因素影响;土壤水分具有一定的尺度效应,半变异函数的变程随着最小采样间隔增大而增大;当研究区域存在多重尺度的变异结构时,需要根据研究的目的和精度确定合理的采样尺度。     

高温期喷施外源钙对甜瓜幼苗叶片生理特性的影响

【目的】研究不同浓度CaCl₂对秋季大田高温强光下甜瓜苗期的形态变化和生理特性的影响,为秋季大田甜瓜生产苗期管理确定CaCl₂最佳施用浓度、提高甜瓜幼苗的抗逆性和甜瓜全苗、壮苗率提供参考。【方法】以大田主栽品种西州密17号甜瓜为试材,设4个处理,以喷施清水为对照(CK),喷施20、10、5 mmol/L 3个浓度的CaCl₂,测定甜瓜苗期的生理特性指标,分析不同CaCl₂浓度处理对甜瓜幼苗生理特性的影响。【结果】在外界高温条件下,随着幼苗的生长和锻炼,甜瓜叶片可溶性蛋白含量总体呈“缓慢下降-迅速上升-缓慢上升”的三段式“S”曲线变化,叶绿素相对含量始终上升,抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)和MDA含量呈先升后降的趋势;从甜瓜幼苗1叶期至3叶期间可溶蛋白含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)和MDA含量显著升高,在3叶期至5叶期之间均迅速下降,5叶期至9叶期之间缓慢下降或一定范围波动。【结论】高温环境下,喷施5 mmol/L CaCl₂,叶绿素相对含量和可溶蛋白含量分别比对照处理高17.70%和23.61%,SOD、POD、CAT活性分别比对照提高115.79%、57.42%、53.52%,MDA含量比对照降低22.13%,提高甜瓜幼苗耐热性效果显著。     

Rapid evolution of Ophraella communa cold tolerance in new low-temperature environments

Low winter temperatures severely stress newly arriving insect species. Adaptive evolutionary changes in cold tolerance can facilitate their establishment in new environments. Ambrosia artemisiifolia, a noxious invasive plant, occurs throughout China. Ophraella communa, a biological control agent of A. artemisiifolia, mainly occurs in southern China. However, in 2012, it established populations in Beijing (39.98°N, 115.97°E) following introduction from Laibin (23.62°N, 109.37°E), implying cold adaptation. The mechanisms underlying its rapid evolution of cold tolerance remain unknown. We investigated the levels of cryoprotectants and energy reserves in adult O. communa from two latitudes. In high-latitude insects, we found high trehalose, proline, glycerol, total sugar, and lipid levels; five potential genes (Tret1a, Tret1b, Tret1-2, P5CS, and GST), responsible for regulating cold tolerance and involved in trehalose transport, proline biosynthesis, and glutathione S-transferase activation, were highly expressed. These hybridisation changes could facilitate cold temperature adaptation. We demonstrate the genetic basis underlying rapid adaptation of cold tolerance in O. communa, explaining its extension to higher latitudes. Thus, specialist herbivores can follow host plants by adapting to new temperature environments via rapid genetic evolution.

     

无核白绿葡萄干清洗前后酚类物质变化及其与酶促褐变的关系

【目的】分析无核白绿葡萄干清洗前后酚类物质含量变化及其与酶促褐变的关系,为研究葡萄干清洗褐变机理提供理论依据。【方法】检测无核白绿葡萄干清洗前后酚类物质的含量变化,分析酚类物质与葡萄干多酚氧化酶反应的活性变化,判断参与酶促反应的底物,采用相关性方法,分析影响葡萄干清洗褐变的主要酚类物质。【结果】无核白绿葡萄干清洗前后有质量变化的酚类物质有槲皮素、儿茶素、咖啡酸、山奈酚、P-香豆酸、绿原酸、阿魏酸、原儿茶酸、香草酸、龙胆酸、芥子酸、丁香酸、没食子酸。其中槲皮素、绿原酸、咖啡酸、P-香豆酸、山奈酚、儿茶素为葡萄干清洗前后参与酶促褐变的主要酚类物质。【结论】无核白绿葡萄干清洗前后,葡萄干褐变度与槲皮素,咖啡酸,山奈酚,儿茶素含量呈显著性相关。     

喀斯特山区坡面土壤水分变异特征及其与环境因子的关系

为探明土地利用方式、地形、微地貌等环境因子对喀斯特山区土壤水分空间变异的影响,应用植被数量生态学中的去趋势典范对应分析方法（DCCA）在一典型坡面上研究了表层（0～15 cm）土壤水分变异特征及其与环境因子的数量关系。研究结果表明,在取样时段内坡面土壤质量含水率均值介于21.36%～32.58%之间,季节变化明显,均呈现中等变异特征。不同土地利用方式下土壤水分随时间的变化趋势一致,均呈明显的“四峰型”波动,土壤平均含水率以自然植被最高,撂荒地和坡耕地次之,人工林最低。DCCA的排序结果显示,土层深度、有机碳含量、土地利用方式和裸岩率对坡地土壤水分变异及其季节变化的影响最为显著,土壤体积质量和坡度的影响次之,坡位和海拔的影响最小。鉴于喀斯特坡面地形及微地貌的复杂性,后续研究还需要加大采样间隔和密度,并综合考虑坡向、坡面曲率、汇水分布面积等因素对土壤水分变异的影响,并结合各土地利用方式下土壤养分状况,探讨适应喀斯特坡地退化生态系统修复的农业工程措施和生态重建模式。     

喀斯特小流域土壤饱和导水率垂直分布特征

土壤剖面饱和导水率(Saturated hydraulic conductivity,Ks)的垂直分布对土壤水文过程有极其重要的影响,但在地质背景特殊的喀斯特地区其研究还相对匮乏。通过测定典型喀斯特小流域内23个土壤剖面(0~10、10~20、20~30、30~50、50~70、70~100 cm)土壤Ks及土壤碎石含量(Rock fragment content,RC)、容重(Bulk density,BD)、毛管孔隙度(Capillary porosity,CP)、非毛管孔隙度(Non-capillary porosity,NCP)、土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)等土壤性质,并结合各样点的坡位(Slope position,SP)、坡度(Slope gradient,SG)、坡向(Slope aspect,SA)、裸岩率(Bare rock,BR)、土地利用类型(Land-use type,LU)等环境因素,应用偏相关分析和典范对应分析(CCA)的方法,研究了喀斯特小流域Ks的垂直分布特征及其主要影响因素。结果表明,Ks随土壤深度的增加而减小并可用对数函数模拟(R2=0.848)。20~100 cm各层Ks变幅较小且变异接近,因此在水文模型中可用20~30 cm土壤Ks代替深层。土壤性质中,RC与Ks的相关系数(0.484)最大。环境因素对Ks垂直分布的影响依次为SPSGSALUBR。由此可知,RC是影响Ks最重要的土壤性质,而SP则是影响Ks垂直分布最重要的环境因素。该结果有利于弄清喀斯特地区降雨入渗规律及其主要影响因素,为小流域植被恢复及水文模型的构建提供科学依据。     

白来航雛鸡血清蛋白含量与生产性能相关性的研究

用醋酸纤维薄膜电泳分离了8周龄白来航雏鸡血清中蛋白质各组成成分(α_1、α_2、β、γ、球蛋白及清蛋白)用分光光度计测定了其相对含量,并估算了血清蛋白含量、产蛋性能、体重等16种性状间的表型相关系数,结果表明:在血清蛋白的含量和产蛋性能及300日体重之间无显著相关。     

黄土区荒草地土壤水平衡的数值模拟

林草植被深层土壤干燥化是黄土高原地区生态环境建设过程中面临的重大科学问题。采用人工降雨的试验方法,对黄土高原沟壑区荒草坡地不同水文年土壤水平衡进行了数值模拟,结果表明:当植被覆盖率较高时,WAVES模型可以应用于荒草坡地土壤水平衡的模拟;土壤储水量的模拟结果与实测值趋势很吻合,但有关参数的取值还有待于进一步研究;荒草地土壤水分收支基本平衡所需的雨季降雨量和年总降雨量分别为507.0mm和747.6mm,分别高于黄土高原地区多年平均的雨季降雨量和年总降雨量,预示黄土高原地区干旱年和平水年土壤水分易收支负平衡,从而形成土壤干层。     

Soil desiccation in the Loess Plateau of China

Soil desiccation usually takes place below the depth of soil affected by rainfall infiltration (about 1–3 m) with relatively low water content, and is one kind of particular hydrological phenomena in semi-arid and semi-humid regions of the Loess Plateau in China. This desiccation results from the excessive depletion of deep soil water by artificial vegetation and long-term insufficient rainwater supply, which is difficult to disappear with land use change. Due to the influence of global warming during 1950–2000, large-scale vegetation rehabilitation aggravated water scarcity and led to soil desiccation in the deep soil layer in the Loess Plateau. From southeast to northwest, soil desiccation becomes more intensive with lower water content and bigger range in depth due to drier climate and lower water holding capacity. The range of soil desiccation has a close relationship with root distribution of plant, and its intensity varies with the types and ages of vegetation. The climate drought, soil properties and soil water cycle characteristics might be the precondition for the occurrence of soil desiccation, and artificial vegetation with improper type and exorbitant productivity could have accelerated this process in range and intensity. Soil desiccation has obviously negative effects on water cycle in soils, greatly reduces the anti-drought capacity of plants, and heavily influences the growth and natural succession of vegetation. In order to reduce the range, intensity, and negative effects of soil desiccation, proper types of vegetation should be selected according to rainfall and soil water conditions, and the control of vegetation density and productivity should be considered together with soil-water conservation measures.     

喀斯特洼地表层土壤水分的空间异质性及其尺度效应

空间变异及其尺度问题在土壤学、地理学、水文学和生态学中均处于十分重要的地位,是当前研究热点之一[1~5]。变异结果使得不同景观斑块间的交换过程在从田块到流域的不同空间尺度上产生[6]。因此要实现景观生态过程中的尺度转换,关键是从实测到预测模型的复杂转变[7,8]。在土壤学研究中,观测尺度和模型尺度均包含尺度的三因素,即采样间隔、采样幅度和支撑效应,这三个因素是界定观测或模型空间尺度的必要条件[3]。而随采样尺度变化,土壤水分的表观变异与真实变异出现偏差,这种偏差是观测尺度的函数,可以采用地统计学中的半变异函数进行有效地尺度转化[9]。国内外学者对土壤水分的空间尺度问题作了大量研究。Bl sch