中国生态农业学报

锗对植物影响的研究进展

刘艳, 侯龙鱼, 赵广亮, 李庆梅, 江泽平

刘艳, 侯龙鱼, 赵广亮, 李庆梅, 江泽平锗是良好的半导体材料, 且具有清除自由基、抗衰老抗氧化等生物活性, 在电子工业和医学领域应用广泛。目前在植物上的研究主要集中在提高植物品质, 促进植物生长及对植物毒害等方面。本文综述了锗及其化合物的理化性质、起源与分布特征, 分析了锗在影响植物生长方面的生理生化机制。锗具有清除自由基的电子结构, 能改变土壤中酶活性和微生物, 改变植物对营养元素的吸收和利用、影响植物光合作用、改变植物的抗氧化系统等。适宜剂量的锗能促进种子萌发, 有效控制藻类生长, 提高作物的品质。锗积累过多, 影响生理代谢, 抑制植物生长, 产生毒害。锗在种子萌发、植物生长方面的研究与应用, 为探索锗在调节植物生长、生理生态等方面的作用提供理论基础, 为植物吸收利用锗, 减少锗污染方面提供理论参考。中国生态农业学报. 2015 23(8): 931-937.

制种玉米种子乳线发育的水氮效应

赵建华, 樊廷录, 王淑英, 王建华, 孙建好, 李伟绮, 王红梅

赵建华, 樊廷录, 王淑英, 王建华, 孙建好, 李伟绮, 王红梅乳线是判定玉米成熟度的重要指标之一, 为明确灌水和施氮对制种玉米种子乳线发育的影响, 以‘郑单958’和‘先玉335’制种玉米为研究对象, 设置充分灌溉(6 000 m³·hm^-2, W₆₀₀₀)、中度胁迫(4 500 m³·hm^-2, W₄₅₀₀)、重度胁迫(3 000 m³·hm^-2, W₃₀₀₀)3个灌水梯度, 不施氮[0 kg(N)·hm^-2, N₀]、中氮[225 kg(N)·hm^-2, N₂₂₅]、高氮[450 kg(N)·hm^-2, N₄₅₀]3个施氮水平, 研究不同水氮应用对制种玉米种子乳线发育进程、籽粒含水量、百粒重、籽粒脱水和灌浆速率的影响。结果表明, 不同制种组合在不同水氮条件下种子乳线发育表现出明显差异; 不同水氮条件下‘郑单958’乳线发育进程历时18~24 d, 较‘先玉335’的33~36 d短; 随灌水量增加, ‘郑单958’种子乳线发育有延迟趋势, 而‘先玉335’种子乳线受灌水量影响不显著; 在乳线同一发育阶段, 灌水和施氮均对籽粒含水量无显著影响, 百粒重均表现为施氮处理显著高于不施氮; 不同灌水处理间, ‘郑单958’种子在重度胁迫条件下的脱水速率显著高于中度胁迫和充分灌溉, 施氮量间无显著差异, ‘先玉335’种子脱水速率各灌水量间无显著差异; ‘郑单958’种子的灌浆速率各灌水处理间无显著差异, 充分灌水条件下, 不施氮处理灌浆速率显著高于施氮处理, 而‘先玉335’灌浆速率随灌水量增加而增加, 同一灌水条件下均是中氮处理高于不施氮和高氮处理; ‘郑单958’种子每脱水1%, 籽粒百粒重增加幅度在0.37~0.88 g, 而‘先玉335’在0.43~1.34 g。因此, ‘郑单958’种子乳线发育受灌水影响显著, 水分亏缺致使种子脱水加速, 乳线进程加快; ‘先玉335’种子乳线发育受氮素影响显著, 氮素不足和过量均影响种子灌浆, 延迟乳线发育。中国生态农业学报. 2015 23(8): 938-945.

低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种幼苗根系形态和生理特征的影响

谢孟林, 李强, 查丽, 朱敏, 程秋博, 袁继超, 孔凡磊

谢孟林, 李强, 查丽, 朱敏, 程秋博, 袁继超, 孔凡磊采用水培方法, 以2个耐低氮品种和2个不耐低氮玉米品种为材料, 以正常氮处理B3[15 mmol(N)·L1]为对照, 研究2个低氮胁迫水平B1[0.05 mmol(N)·L^-1]、B2[0.5 mmol(N)·L^-1]对不同耐低氮性玉米品种苗期根系形态和伤流量及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明: 与正常供氮处理相比, 在B1和B2低氮胁迫处理下, 玉米幼苗根系伤流量和硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均下降, 耐低氮品种上述各指标的降幅(29.8%和8.7%、46.9%和39.6%、7.3%和4.4%、31.3%和19.8%)均小于不耐低氮品种(37.0%和27.5%、68.8%和56.6%、24.5%和18.7%、60.7%和42.7%), 且在B1处理下耐低氮品种根系NR、GDH活性分别是不耐低氮品种的1.4倍、1.35倍。低氮胁迫对玉米苗期地上部生长的影响大于对地下部生长的影响, 使地上部干重显著降低, 根冠比显著增大, 根数减少; 在B1和B2处理下, 不耐低氮品种根冠比增幅(81.6%和25.4%)、根数降幅(22.2%和31.1%)均大于耐低氮品种(61.0%和21.1%、19.8%和19.4%)。随着低氮胁迫程度的增大, 耐低氮品种根长增长, 根粗减小, 对低氮胁迫的响应能力增大, 表现为根系伸长变细以增加对氮的吸收面积。与不耐低氮品种相比, 低氮胁迫下耐低氮品种根系形态较好, 根系生理活性和对低氮胁迫的耐性较强, 能维持较稳定的生长; 随着低氮胁迫时间的延长, 耐低氮品种对低氮胁迫的适应性增强, 不耐低氮品种则降低。中国生态农业学报. 2015 23(8): 946-953.

不同水分条件下CO₂浓度升高对冬小麦碳氮转运的影响

李靖涛, 居辉, 王宏富, 姜帅, 郝兴宇, 韩雪, 高霁

李靖涛, 居辉, 王宏富, 姜帅, 郝兴宇, 韩雪, 高霁 CO₂浓度升高对作物的影响日益受到重视, 水分是作物生长的必要条件之一。冬小麦是我国的主要粮食作物之一, 阐明高CO₂浓度和水分条件互作对冬小麦碳氮转运的影响, 对客观认识气候变化背景下作物的水分管理及肥料施用具有实际指导意义。本研究利用开放式CO₂富集系统(FACE)平台, 以冬麦品种‘中麦175’为试验材料, 采用盆栽试验方法, 研究了不同CO₂浓度[正常浓度(391±40) μmol·mol^-1和高浓度(550±60) μmol·mol^-1]及水分条件(湿润条件和干旱条件, 即75%和55%田间土壤最大持水量)的冬小麦花前碳氮积累及花后碳氮转运的规律特征。结果表明: 湿润条件下, 与正常CO2浓度相比, 高CO₂浓度促进冬小麦地上部干物质及碳氮积累, 开花期增幅分别为18.1%、16.5%、14.9%, 成熟期增幅分别为6.6%、1.3%、4.5%, 并提高碳氮转运能力及对籽粒贡献率, 转运量、转运率及对籽粒贡献率的增幅碳素依次为39.3%、20.0%、30.0%, 氮素依次为19.1%、3.8%、10.8%。干旱条件下, 与正常CO₂浓度相比, 高CO₂浓度对地上部碳氮积累有一定的促进作用, 开花期和成熟期碳积累量分别增加3.0%和10.7%, 氮积累量分别增加0和15.8%; 但高CO₂浓度阻碍了碳氮的转运, 转运量、转运率降幅碳素分别为10.2%、12.8%, 氮素分别为7.2%、7.1%; 碳氮对籽粒贡献率则变化不同, 碳降低14.4%, 而氮升高31.3%。干旱及高CO₂浓度互作与湿润条件正常CO₂浓度处理相比, 冬小麦碳素转运对籽粒贡献率降低更明显, 地上部碳素转运量、转运率及对籽粒贡献率降幅分别为36.2%、16.9%、22.3%, 但提高了氮素转运对籽粒贡献率, 氮素转运量及转运率分别降低35.7%、15.2%, 对籽粒贡献率增加7.0%。综合而言, 高CO₂浓度可促进冬小麦碳氮积累及其在花后向籽粒的转运, 水分不足可能成为主要的物质转运障碍因子, 限制CO₂促进作用发挥。中国生态农业学报. 2015 23(8): 954-963.

磷细菌在复垦土壤上生长规律及对磷解析特性的影响

李娜, 乔志伟, 洪坚平, 谢英荷, 张铁全

李娜, 乔志伟, 洪坚平, 谢英荷, 张铁全为了解磷细菌在山西采煤塌陷复垦土壤上的应用效果, 以采煤塌陷复垦土壤为研究对象, 通过室内培养方法, 设空白对照, 探索了施有机肥(M)、磷细菌(B)、磷细菌+葡萄糖(BG)、磷细菌+尿素(BU)、磷细菌+葡萄糖+尿素(BGU)、磷细菌+葡萄糖+尿素+有机肥(BGUM)对磷细菌生长和土壤养分、磷吸附解吸的影响, 其中磷细菌菌液浓度为1.2×10⁸ CFU·mL^-1, 接种量为是5 mL·盆^-1。结果表明: 在培养周期内各处理磷细菌数量呈先增加后减少的趋势, BGUM处理磷细菌数量远高于其他处理; 培养的60 d内BGUM处理土壤磷细菌数量由最初的1.0×10⁶ CFU·g^-1降到3.3×10⁴ CFU·g^-1, 60 d后, BGUM处理磷细菌数量分别是BGU、BG、BU、B处理的300倍、367倍、1 650倍、3 300倍。M、B和BGUM处理复垦土壤有效磷含量分别比CK处理增加172.27 mg·kg^-1、3.00 mg·kg^-1 和188.9 mg·kg^-1, 施用有机肥或者接种磷细菌可以显著增加土壤有效磷含量, 葡萄糖、尿素、有机肥与磷细菌配合施用对复垦土壤有效磷增加的效果更显著。随着外加磷源浓度的增加, 各处理复垦土壤吸磷量和解吸磷量都呈现增加的趋势, Langmuir等温吸附方程是描述各处理等温吸附特征的最佳方法; 与CK相比, BGUM处理土壤最大吸磷量降低幅度最大, 减少119.05 mg·kg^-1, 吸附常数也显著降低, BGUM处理复垦土壤磷的平均解吸率为33.20%, 显著高于其他处理(P<0.05)。因此, 在各处理中, BGUM处理土壤磷细菌数量最多, 对复垦土壤有效磷的增加效果最显著, 对土壤最大缓冲容量和平均解吸率影响最大。BGUM处理是磷细菌在复垦土壤上应用的最佳选择, 即在复垦土壤上施用磷细菌时, 应该与合适的碳源、氮源及有机肥共同配合施用。中国生态农业学报. 2015 23(8): 964-972.

小麦玉米秸秆连续还田对土壤有机质红外光谱特征及氮素形态的影响

陈曦, 张敬智, 张雅洁, 常江, 章力干, 郜红建

陈曦, 张敬智, 张雅洁, 常江, 章力干, 郜红建通过6年的田间定位试验, 探讨了CK(不施肥, 秸秆不还田)、SF(施肥, 秸秆不还田)、T1(施肥, 玉米秸秆还田)、T2(施肥, 小麦秸秆还田)、T3(施肥, 玉米小麦秸秆还田)5种处理对土壤氮素形态和有机质红外光谱特征的影响。结果显示: 与SF相比较, T1、T2、T3处理使土壤有机氮含量分别增加3.7%、15.9%和18.5%, 土壤无机氮含量分别减少15.5%、15.9%和24.0%, 其中铵态氮分别降低11.3%、6.0%和12.0%, 土壤硝态氮含量分别降低19.3%、22.9%和32.1%; 与SF相比较, T1、T3处理土壤有机质(SOM)的C/N分别降低2.8%和1.4%, T2处理SOM的C/N提高1.4%; C/O分别提高9.2%、12.8%和12.1%; 而H/C分别降低4.6%、5.5%和4.6%。红外图谱分析显示, T1、T2、T3处理引起3 500~3 200 cm^-1处的吸收峰增加, 2 924 cm^-1处出现了新的弱峰, 表明SOM的脂肪族特征增加, 且以1 630 cm^-1处为中心的宽带吸收峰强度明显增加, SOM芳构化程度增强。研究表明, 施肥显著提高了土壤有机氮、无机氮含量, 以及土壤有机质的C/N和C/O。而秸秆还田降低了土壤无机氮, 提高了土壤有机氮, 使SOM的C/N、H/C下降, C/O上升, 同时提高了SOM中酚基、羟基、羧基、芳香碳和酰胺含量, 其中以小麦、玉米秸秆双季还田的效果最为显著。中国生态农业学报. 2015 23(8): 973-978.

不同种植方式夏花生开花物候与结果习性

张俊, 汤丰收, 刘娟, 臧秀旺, 董文召, 张忠信, 苗利娟, 刘华, 徐静

张俊, 汤丰收, 刘娟, 臧秀旺, 董文召, 张忠信, 苗利娟, 刘华, 徐静为完成传统两年3作区麦套花生向夏播花生种植制度的改革, 全面研究夏直播花生生育规律, 本试验通过池栽试验, 研究了麦套夏花生、夏播起垄覆膜、夏播起垄露地3种种植方式下花生开花物候进程和生殖特征, 并对变化动态进行数学分析, 探讨不同种植方式下花生开花物候指数和结实差异。试验结果表明: 夏播起垄覆膜处理可加速花生前期生育进程, 出苗至始花期缩短8 d左右, 提高开花同步指数, 使得花期更为集中。夏播起垄覆膜处理较麦套处理花生单株最大开花量提高4.9%, 果针数增加20.0%, 下针盛期延长7 d, 单株结果数增加20.0%, 单株饱果数增加15.8%, 荚果体积提高12.2%。试验说明夏播花生同样具有高产潜力, 夏播起垄覆膜处理荚果和籽仁产量均为3处理中最高, 分别为5 196.3 kghm2、3 439.95 kghm2, 比麦套处理高7.7%、7.7%, 比夏播起垄露地处理高20.0%、31.1%; 出仁率夏播起垄覆膜处理和麦套处理基本一致。试验表明, 通过地膜覆盖等措施, 能克服花生生育期短、荚果饱满度不够等限制因素, 有利于提早结果和结果集中, 保证了荚果数量和荚果的充实, 为高产打下基础。中国生态农业学报. 2015 23(8): 979-986.

春播半冬性甘蓝型油菜光温因子与产量及农艺性状的典型相关分析

宋丰萍, 蒙祖庆, 窦胜玮, 刘丹

宋丰萍, 蒙祖庆, 窦胜玮, 刘丹西藏甘蓝型油菜种质资源匮乏。为探讨西藏春播条件下半冬性甘蓝型油菜的温光特性, 提高其在高原春播区的利用价值, 以18个半冬性甘蓝型油菜品种为材料, 应用典型相关分析方法分析了春播条件下光温因子与半冬性甘蓝型油菜产量及农艺性状的典型相关性。结果表明: 春播区光温因子与半冬性甘蓝型油菜的产量及农艺性状均有显著典型相关关系, 不同生育时期起主导作用的光温因子不同: 营养生长期光温因子与分枝性状典型相关, 影响分枝数的主要光温因子是营养生长期的积温; 蕾花期光温因子与主茎、分枝性状典型相关, 影响主花序和主茎生长的主要光温因子是蕾花期累计日极端温差和总日照时数; 角果成熟期光温因子与主茎、分枝、产量性状显著相关, 影响单株有效角果数、千粒重的主要光温因子是角果成熟期累计日极端温差; 角果期较长日照总时数可降低有效分枝高度, 促进主花序伸长及单株产量的提高。西藏半冬性甘蓝型油菜的引种及新品种选育中, 在早熟和“双低”特性的基础上应重点选育适应光照充足, 能够忍耐极端温差的品种。农艺性状的选择应注重主花序长、二次有效分枝数、有效角果数和千粒重等具有较大潜力的品种。中国生态农业学报. 2015 23(8): 987-993.

籽粒硫苷特性对甘蓝型油菜吸收积累Cd的影响

谢运河, 纪雄辉, 李莓, 黄涓, 官迪, 田发祥

谢运河, 纪雄辉, 李莓, 黄涓, 官迪, 田发祥油菜对Cd的吸收转运不仅受外源S供应的影响, 且与自身S代谢关系非常密切。硫苷是影响油菜品质的重要含S次级代谢产物, 而油菜籽粒硫苷含量能较好地表征油菜的硫苷特性。为了解油菜硫苷特性与油菜吸收积累Cd之间的关联, 通过Cd污染土壤的大田试验, 研究了不同硫苷特性甘蓝型油菜的Cd吸收积累特性。结果表明, 初花期高、低硫苷油菜不同器官间Cd含量皆为根>叶>茎, 成熟期皆为茎>根>壳>籽粒。初花期高硫苷与低硫苷油菜对Cd的吸收积累无显著差异; 而成熟期高硫苷油菜对Cd的吸收积累显著低于低硫苷油菜, 高硫苷油菜成熟期根、茎、壳、籽粒Cd含量分别为3.90 mgkg^-1、4.50 mgkg^-1、0.97 mgkg^-1、0.17 mgkg^-1, 低硫苷油菜则分别为4.57 mgkg^-1、5.20 mgkg^-1、1.32 mgkg^-1、0.29 mgkg^-1, 比高硫苷油菜分别高17.18% (P<0.05)、15.56%(P<0.05)、36.08%(P<0.05)、70.59%(P<0.05)。成熟期高硫苷油菜壳/茎、籽粒/壳Cd转运系数分别为0.22和0.17, 而低硫苷油菜分别为0.25和0.23, 比高硫苷油菜分别高13.64%(P<0.05)和35.29% (P<0.05)。高硫苷油菜显著抑制了Cd从茎向其上位器官(壳、籽粒)的转运。研究结果还表明, 低硫苷油菜与高硫苷油菜对污染土壤Cd的单季净化率分别仅为0.90%和0.76%, 作为修复Cd污染土壤的富集植物, 其净化效率皆有待提高。中国生态农业学报. 2015 23(8): 994-1000.

福建省平和县琯溪蜜柚果园土壤磷环境风险评价研究

李发林, 曾瑞琴, 危天进, 林晓兰, 郑涛, 张金桃, 谢南松, 武英, 林智明, 郑域茹

李发林, 曾瑞琴, 危天进, 林晓兰, 郑涛, 张金桃, 谢南松, 武英, 林智明, 郑域茹开展土壤磷环境风险评价对指导果园合理施肥和管理, 减轻果园面源污染具有重要意义。采用土壤室内培养法,?研究了平和县琯溪蜜柚果园土壤磷素环境敏感临界值, 并据此划分了果园磷环境风险等级。结果表明: 平和县琯溪蜜柚山地果园土壤磷素环境敏感临界值为96.3 mgkg¹., 耕地果园为62.3 mgkg¹; 提出平和县山地和耕地两类琯溪蜜柚果园土壤磷环境3级风险(高、中、低)划分标准; 根据风险划分标准对果园0~30 cm土层土壤和果园剖面(0~100 cm)土壤有效磷进行评价, 得出全县50.5%果园(48.4%山地果园, 52.7%耕地果园)处于磷素环境高风险状态, 12.2%果园(10.6%山地果园, 13.8%耕地果园)处于磷素环境中风险状态, 37.3%果园(41.0%山地果园, 33.4%耕地果园)处于磷素环境低风险状态; 供试42.1%果园剖面0~40 cm土层的磷环境处于高风险等级, 甚至部分果园0~100 cm土层土壤都有流失风险。为减少面源污染危害, 可对不同土壤磷环境风险状态琯溪蜜柚果园, 采用不同的磷肥施用策略; 过量施用磷肥易引起面源污染。中国生态农业学报. 2015 23(8): 1001-1009.

2,4-表油菜素内酯对NaCl胁迫下紫花苜蓿幼苗根系生长抑制及氧化损伤的缓解效应

寇江涛, 师尚礼

寇江涛, 师尚礼为探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide, EBR)提高紫花苜蓿(Medicago sativa L.)耐盐性的生理调控机制, 采用营养液水培法, 以紫花苜蓿品种‘中苜3号’和‘陇中苜蓿’为材料, 研究NaCl胁迫下添加外源EBR对紫花苜蓿幼苗根系生长、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性、非酶抗氧化物质、活性氧及MDA含量的影响。结果表明: 150 mmol·L^-1 NaCl胁迫下, ‘中苜3号’、‘陇中苜蓿’幼苗根系的生长显著受到抑制, 根系干重和根系活力显著降低, 幼苗根系中的可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性显著降低, 活性氧和MDA含量显著增加, 根系脂质过氧化程度加剧, 细胞质膜完整性受到破坏。添加0.1 μmol·L^-1外源EBR显著增加了2个品种苜蓿幼苗的主根长、根系总长度、根系总表面积、根体积、根尖数、根系干重和根系活力, 幼苗根系中的可溶性蛋白含量、抗氧化酶(SOD、APX、GPX、CAT、GR)活性、非酶抗氧化物质(AsA、GSH)含量均显著增加, 超氧阴离子自由基(O₂·^-)产生速率、羟自由基(OH·)浓度、H₂O₂含量和膜脂过氧化产物MDA含量显著降低, 有效缓解了根系脂质过氧化程度, 提高了细胞质膜的完整性。说明外源EBR能够有效缓解NaCl胁迫对紫花苜蓿幼苗根系生长的抑制作用, 增强紫花苜蓿幼苗根系的渗透调节能力和抗氧化系统活性, 降低活性氧的积累和膜脂过氧化水平, 减小NaCl胁迫对紫花苜蓿幼苗根系造成的氧化伤害, 促进根系生长, 增强苜蓿幼苗的抗盐性。中国生态农业学报. 2015 23(8): 1010-1019.

连续UV-B胁迫对绿色型豌豆蚜生物学特性的影响

袁伟宁, 吕宁, 孙小玲, 刘长仲

袁伟宁, 吕宁, 孙小玲, 刘长仲为了明确连续UV-B胁迫对绿色型豌豆蚜生长发育及种群参数的影响, 将12 h内所产绿色型豌豆蚜若蚜经40 W UV-B辐射连续处理8代, 每代6次, 每天1次, 每次分别处理20 min、30 min、40 min、50 min和60 min, 每次处理后单头饲养, 最终采用实验种群生命表方法进行评价, 获得多代种群内禀增长率(r_m)、净增殖率(R₀)、平均世代周期(T)和周限增长率(λ)等生命参数。结果显示, 随着辐射时间延长, 世代数增加, 各处理下若蚜历期最终延长, 最长为8.11 d, 成蚜寿命先延长后缩短, F₈代为对照的6.71%~21.27%; 净增殖率先升高后降低, F₈代为对照的0.20%~22.32%; 内禀增长率在F₈代时显著降低, 最高为对照的11.05%; 周限增长率先升高后缩短, F₈代为对照的0.90%~22.14%; F8代平均世代周期显著缩短, 相对于对照减短8.54%~21.11%。连续UV-B胁迫试验中, 处理时间越长, 随着世代数增多, UV-B对绿色型豌豆蚜生长发育和繁殖抑制作用越强, 种群数量增长越慢。中国生态农业学报. 2015 23(8): 1020-1025.

不同冠层阻力公式在玉米田蒸散模拟中的应用

李璐, 李俊, 同小娟, 杨永民, 于强

李璐, 李俊, 同小娟, 杨永民, 于强在我国北方地区, 水分供给一直是影响粮食产量的主要因素。玉米作为我国三大粮食作物之一, 关乎其水分蒸散的观测和模拟一直是气象、水文、生态等相关学科的重要研究内容。研究玉米蒸散对于粮食安全、节水灌溉、提高作物水分利用效率具有重要意义。作为经典的双源模型, Shuttleworth-Wallace(SW)模型分别考虑土壤蒸发和植被蒸腾, 非常适合于稀疏植被的蒸散估算。本文在SW模型中采用不同冠层阻力公式对玉米地蒸散进行模拟, 并用涡度相关实测通量数据对模型的模拟效果进行验证。结果表明, 采用Jarvis冠层阻力公式的SW1模型与采用Kelliher-Leuning冠层阻力公式的SW2模型模拟的蒸散量都与实测值吻合较好, 相关系数均在0.85以上(P<0.01), 一致性指数都达到0.92以上。敏感性分析表明, SW模型估算蒸散对冠层阻力最敏感。在计算冠层阻力的各个参数中, SW1模型估算蒸散对田间持水量最敏感, 其次是最小气孔阻力和有效叶面积指数; SW2模型估算蒸散对最大气孔导度最敏感。传统SW模型中, 冠层阻力计算采用Jarvis公式, 计算复杂。改用Kelliher-Leuning公式后, 在一定程度上简化了模型的计算, 更方便模型应用。中国生态农业学报. 2015 23(8): 1026-1034.

淮北平原夏玉米花期高温热害综合气候指标研究

李德, 孙义, 孙有丰

李德, 孙义, 孙有丰夏玉米花期高温热害气候指标及其分级标准, 是灾害监测预警和田间调查与评估等工作的基础。为研究确定夏玉米花期高温热害气候指标, 本文选取决定高温热害致灾程度的4个关键致灾气象因子: 极端最高气温、日最高气温≥35 ℃的日数和日最高气温高于35 ℃的积害量及其期间的平均最小相对湿度, 采用主成分分析法, 构建1个高温热害综合气候指数(D)。通过聚类分析法, 结合典型高温热害年减产率的修正和2013年定点跟踪调查夏玉米田块的减产率、秃尖率和植株受害症状等资料的验证, 确定了高温热害的综合气候指数(D)不同等级及其阈值。结果表明, 夏玉米花期高温热害可分为轻、中、重、特重4个等级, 对应阈值分别为0.11<D≤0.21、0.21<D≤0.45、0.45<D≤0.72、D>0.72。综合气候指数(D)和高温热害减产率显著正相关, 相关系数为0.967 1。花期高温热害主要危害雌雄穗, 受害程度与秃尖率、籽粒与茎秆比等密切相关, 相关系数分别为0.819 8和0.872 7。淮北平原夏玉米花期高温热害综合发生频率约1.7年一遇, 其中以中度与重度等级高温热害发生频率相对较高, 分别高于15%与20%。在全球气候变暖的背景下, 在品种选育、布局和栽培管理上, 应选择抗高温的优良品种, 或在高温热害发生期间, 采取人工辅助授粉或喷洒药剂等措施减轻影响与危害。中国生态农业学报. 2015 23(8): 1035-1044.

天山北坡经济带棉花精细化气候区划研究

只娟, 张山清, 徐文修, 田彦君

只娟, 张山清, 徐文修, 田彦君探索气候变化对新疆天山北坡经济带棉花种植区划的影响, 对新疆棉花产业的发展规划具有重要意义。利用1961—2010年天山北坡经济带棉区11个代表站的气象资料, 采用气候倾向率、滑动t-检验、Mann- Kendall法和IDW插值等方法, 同时以≥10 ℃积温、7月平均气温和无霜期3个气候要素作为衡量棉花气候区划的指标, 通过GIS技术研究各年代棉花种植区划的风险棉区、次宜棉区和宜棉区的变化。结果表明, 近50年, 新疆天山北坡经济带7月平均气温、无霜期和≥l0 ℃积温, 分别以0.05 ℃10a^-1、2.9 d10a^-1和64.6 ℃d10a^-1的速率升高、延长和增多。受气候变暖的影响, 天山北坡经济带棉花区划总体呈现风险棉区向东缩小并南移、次宜棉区向东缩小和宜棉区南移并东西双向扩展的变化特征。21世纪前10年与20世纪60年代相比, 风险棉区从石河子市站点附近以及呼图壁县以东广大地区缩小至乌鲁木齐市站点附近, 面积缩小98.4%, 减少至3.6×10² km²; 次宜棉区从原来的呼图壁县以西的大部分县市缩小至乌鲁木齐市站点以南的地区, 面积缩小88.0%, 减少至8.6×10³ km²; 宜棉区面积则增加18.4倍, 达9.2×10⁴ km², 占天山北坡经济带棉花总分区的91.2%。随着气候变化天山北坡经济带适宜种植棉花的潜在区域不断扩大, 21世纪之后宜棉区已成为天山北坡经济带棉区的主体, 有利于当地棉花产业的合理布局, 对促进天山北坡经济带棉花产业的稳步发展具有现实意义。中国生态农业学报. 2015 23(8): 1045-1052.

城市扩张对农田景观中非农生境的影响*——以辽宁省沈阳市沈北新区为例

边振兴, 朱瑞雪, 宇振荣, 王秋兵, 李金泓

边振兴, 朱瑞雪, 宇振荣, 王秋兵, 李金泓农田景观因其巨大面积和更高的生产力, 在全球生物多样性维持, 甚至濒危物种的维持中扮演着重要角色。而农田景观中非农生境被蚕食的现象较为突出, 尤其城市周边农田景观中更为普遍。本文以沈阳市沈北新区为例, 采用景观紊乱度法将其划分为城市、城市边缘区和乡村3个区域, 利用GIS技术分析3个区域农田景观中非农生境类型、数量与面积比例, 探讨城市扩张对农田景观中非农生境影响程度。结果表明, 随着与城市中心距离的增加, 由城市、城市边缘区至乡村, 非农生境类型呈现逐渐增加趋势, 靠近城市中心的非农生境仅有林地, 而在乡村区域有草地、林地、水域和农村道路4种类型。非农生境斑块数量比例呈现总体增加趋势, 城市平均比例为8.63%、城市边缘区平均比例为17.08%、乡村平均比例为22.48%。非农生境面积比例呈现先增后减的倒“U”字型变化, 城市边缘区的非农生境面积比例最高, 值为1.93%。非农生境斑块密度呈现先增加、再减少和后增加的变化趋势, 城市边缘区的非农生境斑块密度最小。最大斑块指数和聚集度指数呈现先减少后再增加的趋势, 城市边缘区的非农生境最大斑块指数和聚集度指数最小。景观形状指数和多样性指数呈现先增加后减少的趋势, 城市边缘区景观形状指数和多样性指数最大。总体而言, 距离城市中心最近的城市区域受城市化强烈影响后, 保留在城市景观之中的农田景观重新建立一种相对稳定的景观格局, 残留其间的非农生境类型单一、斑块数量低, 斑块较大、形状规则; 正在受到城市建设切割的城市边缘区农田景观中非农生境面积比例、景观形状指数和多样性指数表现为虚高, 但其斑块密度、最大斑块指数和聚集度指数均较小; 距离城市中心最远的乡村区域非农生境受城市化影响较弱, 类型趋于多样、斑块数量比例高、景观异质性较高。中国生态农业学报. 2015 23(8): 1053-1060.

资源环境承载力定量分析——以秦巴山水源涵养区为例

叶文, 王会肖, 许新宜, 王红旗, 王红瑞, 王国强

叶文, 王会肖, 许新宜, 王红旗, 王红瑞, 王国强在全国范围生态文明建设的时代背景下, 开展生态型地区的可持续发展研究是一项重要课题。生态型地区资源环境承载力作为区域经济发展的一部分, 对其客观准确的评估具有十分重要的实践意义。在区域调研资料的基础上, 依据当地发展特点, 在ESI模型和状态空间法的基础上, 构建了区域资源环境承载力评价指标体系, 并以秦巴山水源涵养区为例, 对区域的生态现状承载情况及资源开发利用与污染排放情况进行综合评价, 并从资源能源消耗和污染排放的角度定量分析人类活动影响下的区域环境健康状况; 采用2010年的区域统计相关数据分析了其空间序列的资源环境承载分布情况, 探讨了区域生态承载力与社会经济压力之间的关系。研究发现: 该区生态环境十分脆弱, 生态承载力指数最低的县市只有0.135; 生态承载力的空间分布差异明显, 中南部生态承载力指数较高，最大值为0.795; 水源涵养能力和固碳吐氧能力是生态承载力空间分布差异的主控因子。研究区社会经济压力指数较高, 最高地区达到0.517, 表明社会经济发展对环境压力大; 资源能源消耗与环境污染相互关系分析表明, 区域发展在一定程度上依赖资源能源消耗; 社会经济压力指数的主控因子是单位面积工业三废排放量、人口密度、能耗指数和单位面积生活污水排放量。研究区资源环境承载力中南部较大, 少数“超载”区域指数值高达6.790, 承载力分布特点总体中部好于周边; 区域资源环境承载力的最大影响因子是年平均气温、植被覆盖度和单位面积生活污水排放量。脱钩指数分析显示生态或社会经济发展单方面对资源环境承载力的影响较小, 为“相对脱钩”; 发展压力受植被覆盖度和生活污水排放量等影响大, 但是总体仍处发展稳定阶段, 需要分区域制定发展对策。中国生态农业学报. 2015 23(8): 1061-1072.