黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验(始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C,DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C,MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系。研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM)。结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM>M>NP>N>CK>F。土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因。各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期>抽穗期>成熟期>返青期>拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期>灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序...

黄土旱塬Hybrid-Maize模型适应性及春玉米生产潜力估算

通过对Hybrid-Maize玉米高产模型进行田间验证,应用该模型对黄土旱塬春玉米生产潜力进行初步估算。结果表明,Hybrid-Maize模型在黄土旱塬表现出较好模拟效果,总生物量、秸秆生物量和籽粒产量模拟值与实测值间具有极显著线性相关性,其决定系数分别为0.9469、0.8164和0.9650,回归系数分别为1.0198、0.9787和1.1844,接近于1。黄土旱塬区多年光温生产潜力和气候生产潜力因品种不同有所差别,对多年平均光温籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为13.25和22.45t/hm2,平展型玉米品种分别为12.32和20.62t/hm2,年际变化小;对多年平均气候籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为11.97和19.94t/hm2,平展型玉米品种分别为11.37和18.63t/hm2,年际波动大。在黄土旱塬区,玉米产量潜力挖掘的主要途径应集中在提高密度和水分限制条件下,Hybrid-Maize玉米模型在指导玉米高产栽培上具有较好应用。

黄土旱塬不同氮肥用量下冬小麦干物质累积和氮素吸收利用过程研究

利用旱作长期定位施肥试验研究了不同氮肥用量对冬小麦干物质累积和氮素吸收利用的影响,结果显示,不同处理下干物质累积变化趋势都呈"S"型曲线,且冬小麦各生育期干物质量,随氮肥用量的增加而增大,说明氮肥对促进冬小麦干物质累积作用显著。干物质累积速率均呈现明显的单峰曲线,拔节-灌浆阶段累积速率最大,是干物质累积的重要时期。小麦植株含氮量和氮素累积量都随氮肥用量增加而升高,在冬前-拔节期和开花-灌浆期两个阶段,冬小麦植株氮素累积量较大,累积速率快,是氮素吸收利用的两个关键阶段。

施肥水平对冬小麦田土壤水分影响的模拟

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原长武旱塬地1957～2001年期间不同肥力水平下连作冬小麦田的土壤干燥化效应。结果表明:4种肥力处理下连作冬小麦逐月土壤有效含水量均呈现波动性降低趋势,平均每年分别减少8.6、8.6、11.1和13.7mm,无肥和低肥与中肥和高肥处理间土壤有效含水量差异十分显著,但无肥和低肥处理间无明显差异;在模拟初期出现了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在连作第5～8年以后均出现了稳定的土壤干层,无肥和低肥处理土壤干层均分布于2～3m土层,中肥和高肥肥处理分别分布于2～4m和2～5m土层,随肥力和作物产量水平的提高,土壤干层厚度增厚;4种肥力处理麦田生产年度耗水量接近且呈现波动性缓慢降低趋势,但前1～4年中肥和高肥处理麦田共计较无肥处理麦田多耗水91和203mm,长武旱塬地麦田土壤水分承载力为1.422～2.405t/hm2,相应的肥力水平为N45～90kg/hm2和P15～30kg/hm2。

施肥水平对长武旱塬地冬小麦产量影响的模拟

为了在实时气象条件下确定旱塬区适宜的肥力水平和产量水平,在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原长武旱塬地1957～2001年期间不同肥力水平下连作冬小麦田产量效应。模型验证结果表明CK、N、NP处理产量模拟值与观测值之间的相关系数分别为0.740、0.764和0.740,均达到显著水平,WinEPIC模型对不同肥力处理下冬小麦籽粒产量模拟较为准确。模拟结果表明,无肥、低肥、中肥和高肥处理下连作冬小麦的产量均呈现波动性降低趋势,其平均值分别为1.055、1.422、2.405和3.170t/hm2,不同肥力处理间差异显著,以中肥和高肥处理增产效果最好。为黄土高原南部沟壑区旱地小麦生产的可持续发展提供了科学依据。

黄土塬区三种豆科牧草的土壤养分剖面分布特征与平衡

为了解豆科牧草短期种植对土壤养分环境影响的进程和规律,通过田间试验对沙打旺、苜蓿和胡枝子等3种豆科牧草以不同密度单播、混播对土壤有机质、全氮、全磷剖面分布和平衡输出的影响进行了定性和定量分析。所有处理土壤全氮和有机质含量在土壤剖面2m深度范围内均呈典型的"S"形分布,全磷呈抛物线形分布。单播牧草固氮能力与播种密度呈正相关;苜蓿固氮能力最强,高密度下表观生物固氮量达507.5kg·hm-2。沙打旺生长1年可使土壤有机质平均净增3.51%。沙打旺和苜蓿全磷平均输出比率分别为43.14%和40.24%,显著高于胡枝子(23.74%);胡枝子与沙打旺、苜蓿的两两混播处理和3种牧草混播处理平均全磷输出比率分别为20.73%、26.33%、25.83%。试验结果表明,3种豆科牧草均可显著提高土壤有机质累积,沙打旺和苜蓿对土壤全氮和全磷的消耗显著大于胡枝子,但前两者的固氮能力也强于后者。以适当密度进行的不同牧草混播处理由于种间良性竞争和共生协调作用可优化混播群体对土壤养分的消耗利用。

西藏齿突蟾蝌蚪冷适应策略研究

本文通过对高海拔两栖类西藏齿突蟾(Scutiger boulengeri)蝌蚪在实验室特定低温条件下的冷适应微空间行为分布的动态变化分析、温度耐受性实验及在不同适应温度的乳酸脱氢酶(LDH)同工酶的酶量与活性比较分析, 探讨了高海拔两栖类蝌蚪的部分冷适应策略。 西藏齿突蟾蝌蚪在不同温度的行为分布是一连续、动态过程，需用多种检验方法综合利用才能进行判断；在15℃, 除低海拔分布的西藏齿突蟾种群外所有实验物种蝌蚪均符合负二项分布、NeymanⅡ型分布；在10℃, 高海拔两栖类蝌蚪均符合负二项分布、NeymanⅡ型分布；在5℃、0℃低温时，高海拔两栖类不同分组的西藏齿突蟾蝌蚪的负二项分布、NeymanⅡ型分布均呈现明显差异, 这可能与高海拔两栖类蝌蚪在低温条件下通过不断地改变其行为分布方式来避免自身被冻伤有关。野外观察表明：高海拔两栖类蝌蚪常选择与流动河水相连的静水水体这种微生境中生存, 蝌蚪应对环境温度极端变化会不断改变其行为分布方式来选择最佳生存温度以避免极端高、低温对自身身体的伤害, 这种对微生境的利用能力对高海拔两栖类蝌蚪耐受极端环境温度的变化极其重要。 两栖类蝌蚪的温度耐受性实验表明不同的驯化温度可以改变西藏齿突蟾蝌蚪、两栖类仙琴水蛙蝌蚪的最适温度、逃避温度，并具有显著影响。 随着驯化温度5℃、10℃逐渐升高, 其最适温度、逃避温度也在一定范围内升高，但驯化温度对低海拔的仙琴水蛙蝌蚪的最适温度、逃避温度的改变效应大于高海拔的西藏齿突蟾蝌蚪的改变效应, 仙琴水蛙蝌蚪对温度的耐受范围、最适温度和逃避温度的ARRS值都大于西藏齿突蟾蝌蚪, 这说明仙琴水蛙蝌蚪对环境温度变化的适应能力大于西藏齿突蟾蝌蚪。 高海拔地区不同分组的两栖类蝌蚪, 在0℃适应温度时, LDH5条带的酶相对含量最高，而在5℃、10℃、15℃适应温度时，LDH5条带的酶相对含量明显都降低, 这表明酵解作用是高海拔两栖类蝌蚪的一些组织在低温﹑缺氧环境中的重要供能方式。高海拔两栖类蝌蚪同一分组的LDH总酶活性总是表现为10℃适应温度的总酶活性最高，而对低海拔的两栖类蝌蚪则是0℃适应温度的总酶活性最高, 这说明高海拔两栖类蝌蚪的LDH同工酶A、B两亚基基因活性在10℃时最高, 而低海拔两栖类蝌蚪的LDH同工酶A、B两亚基基因活性在0℃时最高。同时发现在15℃适应温度组的高海拔两栖类蝌蚪的LDH电泳图谱都有第6条带,有可能由LDH - C亚基组成, 对高海拔两栖类蝌蚪的LDH - C亚基只在15℃适应温度下才表达的机理还有待进一步的研究。 高海拔两栖类西藏齿突蟾蝌蚪通过行为分布方式的改变来选择最佳的生存温度, 这种温度选择过程与野外特定的微生境的存在密切相关, 现在由于人类对河道的不合理利用正在导致高海拔两栖类蝌蚪赖以生存的这种微生境逐渐消失, 这种微生境的消失将加速高海拔的两栖类种群数量衰退的进程。高海拔两栖类物种蝌蚪在低温（0℃）上表现出的同工酶多谱带说明，其A、B两亚基都有所表达，及其参与代谢的方式也是正常的，而低海拔两栖类物种蝌蚪只有A亚基表达的LDH5存在，因此其主要参与酵解过程，这种通过动物自身生理代谢方式的改变来适应极端环境温度条件的变化是高海拔两栖类蝌蚪能适应低温环境的重要策略。但高海拔物种的适应温度变化范围显著小于低海拔物种，对环境温度的变化适应能力有限，特别是对高温区域，因此全球气候变化可能对高海拔物种影响更为显著。 The partly cold-adaptation stratagem of the high altitude amphibian tadpole were researched in the laboratory by analyzing the high altitude amphibian tadpole of Scutiger boulengeri mainly on endpoints related to the dynamic variation of the micro-spatial behavior distribution patterns, the experiment of the temperature tolerance, and the enzyme content and activity of the lactic acid dehydrogenase(LDH) isozyme in special temperature condition. The behavior distribution of the Scutiger boulengeri tadpole is continuous and variable, but it can be figured out by multple testing ways. At 15℃, all of the experiment amphibian tadpoles behavior distribution fit both for the negative binomial distribution and NeymanⅡtype distribution except for the low altitude Scutiger boulengeri tadpoles. At 10℃, all of the high altitude amphibian tadpoles behavior distribution fit both for the negative binomial distribution and NeymanⅡtype distribution. At lower temperature, 5℃ and 0℃, the high altitude amphibian tadpoles of the Scutiger boulengeri at different groups behavior distribution fit for or don’t fit for behavior distribution respectively. It is denoted that the high altitude amphibian tadpoles probably avoid frostbiting by varying the behavior distribution patterns at low temperature condition. The high altitude amphibian tadpoles often actively select the special microhabitat which has the connected still water body and the flowing water body in the wild. It is important that tadpoles can endure the extreme temperature variety in this kind of microhabitat, because tadpoles can be better survival through select temperature condition through migrating in these kinds of microhabitats by varying their own behavior distribution patterns. Different acclimation temperature causes the significant change of preferred temperature(PT)、 avoiding temperature(AT) both in high altitude amphibian Scutiger boulengeri tadpoles and in low altitude amphibian Rana daunchina tadpoles in the temperature endurance experiment. With the acclimation temperature growing from 5℃ to 10℃. the PT and the AT of them would be uprise to some extent, but the effect of acclimation temperature on the PT and the AT of the tadpoles of Rana daunchina is more significant than the ones on the tadpoles of Scutiger boulengeri, at the same, the effects on the temperature endurance range, the ARRs of the tadpoles of Rana daunchina would be stronger than the ones on the tadpoles of Scutiger boulengeri. It is implied that the adaptation ability of tadpoles of Rana daunchina to the surroundings temperature alternation preferred to tadpoles of Scutiger boulengeri. At 0℃ acclimation temperature, the LDH5 enzyme comparative content of the high altitude amphibian tadpoles at different groups was highest, but it becomes lower at 5℃、10℃、15℃ acclimation temperature. It indicated that the alcoholysis role was the important ways of applying energy for special tissue of the high altitude amphibian tadpoles in low-temperature and low-oxygen condition. The total enzyme activity of the LDH of the high altitude amphibian tadpoles in the same group always keeps the highest at 10℃ acclimation temperature, but the low altitude amphibian tadpoles’ was maximum at 0℃. It was denoted that the gene activity of LDH -A and LDH – B submit was highest at 10℃ acclimation temperature for the high altitude amphibian tadpoles, but the low altitude amphibian tadpoles’ was maximum at 0℃. Meanwhile, the LDH electrophoretogram of the high altitude amphibian tadpoles always composed of 6 stripes at 15℃ acclimation temperature，the extra stripe probably was composed by LDH-C submit。It is unknown why LDH-C expresses only under high temperature。. The high altitude amphibian tadpoles can select the most optimal temperature by changing their behavior distribution patterns ceaselessly, but this course of selecting the most suitable temperature correlated with the special microhabitat in the wild closely. Nowadays, this kind of microhabitat which the high altitude amphibian tadpoles rely on are lossing gradually for human being exploit the riverway unreasonably. The disappearing of the microhabitat would accelerate the decline of the high altitude amphibian population. Compare to one band of LDH5, which only composed by the LDH-A submit, presents in the low altitude amphibian at 0℃, the five bands which composed by the LDH-A and LDH-B are checked out, this means the species which occurred in the highland is more adaptable to the low temperature. It is an important stratagem for the high altitude amphibian tadpoles adapt to the limited low temperature depends on the animal energy metabolism change.However, this kind of adaption is restricted, the adaption range to the temperature is much norrow in the high altitude amphibian than in the low one, especially for the high temperature side. The global climate change will be more serious for the high altitude species.

高寒湿地自然保护区多核心动态分区研究——以四川若尔盖湿地国家级自然保护区为例

中国拥有92466 Km2的各类高原湿地，具有湿地退化、过度放牧等相似特征，保护与利用矛盾突出。高寒湿地保护区尽管在制度上以核心区、缓冲区来约束当地的放牧等外来干扰行为，但在实际管理中却不能起到应有的作用。 本研究以四川若尔盖湿地国家级自然保护区为例，应用3S技术，建立保护区多功能动态分区工作流模型，通过不同植被类型的识别和空间特征分析、不同动物类群在上述植被生境中的时空分布特征分析、保护区主要干扰因素的时空分布特征分析，突出对保护区主要保护对象（湿地生态系统）的保护，对保护区进行管理分区，依据野生动物利用特征和植被生长特征对核心区进行年周期动态利用，缓解保护与发展的矛盾，促进保护区的优化管理。 应用归一化植被指数（NDVI）与植被盖度的相关性，将归一化植被指数（NDVI）转化为植被盖度指数（MDVI），结合保护区牧场划分和时空利用特征专家经验，结果表明，MDVI值在1-139之间主要代表着水体、裸地、沙地等；MDVI140-256为草地和高山灌丛；MDVI210是当地夏牧场和秋冬牧场的划分区间值。 合理的区划需要资金、技术和政策的支持，为保证保护区多核心动态分区的实施，本研究提出了生态工程、牧业发展方式转变、湿地特色产业发展、湿地政策、社区参与和科技支撑等六大保障措施。 In China, 92466 Km2 highland or frigid wetlands are (were) facing major management problems, such as wetland degradation and overgazing. Conflict between conservation and utilization on those wetlands can be found anywhere today. Although many nature reserves have been setup for protection of frigid wetland, and core and buffer zone has been declared to forbid any kinds of disturbance, local farmers still use these areas for grazing. As an example by Sichuan Roige Wetlands National Nature Reserve(SRWNRR), we set up a 3S flow model to analyze the character of year-round distribution patters of vegetation, wildlife, and grazing. Combined and overlapped these characters together, we select multi-core zone and buffer zone, then define a dynamic management period in different zone to optimize protection wetland in the reserve. Normalized Difference Vegetation Index（NDVI）is highly related with coverage of vegetation. When convert NDVI to MDVI (coverage index, 1-256), index 139 and 210 can be as inflexion to distinguish among water/sand/bared land, summer pasture, and autumn / winter pasture. We use these to select different layers and analyze grazing pattern. To be more realistic, we put forward some strategies to support our multi-core and dynamic management of wetland in Roige, including ecological restoration engineering, changing of stock raising industry, changing of wetland policy, community based management and technology renovation supports.

黄土塬区三种豆科牧草的竞争生长

通过田间试验研究了沙打旺、紫花苜蓿和达乌里胡枝子3种豆科牧草在黄土旱塬以不同密度单播、混播时的竞争生长能力及水分利用效率。单播时苜蓿生长次年3个密度的生产力分别为15349kg·hm-2、20582kg·hm-2、21531kg·hm-2,沙打旺和胡枝子3个密度的生产力分别为7979kg·hm-2、16 440 kg·hm-2、21055kg·hm-2和2412kg·hm-2、5270kg·hm-2、7102kg·hm-2。混播草地生产力以苜蓿+胡枝子最高(平均19227kg·hm-2),沙打旺与胡枝子混播的生产力最低(平均11977kg·hm-2)。和生产力较高的参混种苜蓿、沙打旺单播相比,苜蓿与沙打旺混播及沙打旺与胡枝子混播的生产力在3种密度下均有不同程度的降低。苜蓿主根下扎深度2m,0~60cm根系占总根量的66%,沙打旺和胡枝子根系最大下扎深度分别为1.8 m和1.5m,0~60cm根系占总根量比例分别是80%、91%。3种牧草中苜蓿的平均水分利用效率最高,为25.75kg·mm-1·hm-2,胡枝子最低为7.71kg·mm-1·hm-2,沙打旺居中。苜蓿群体种内个体间竞争强度高于沙打旺和胡枝子。结果...

旱塬冬小麦氮磷肥效及其利用率的变异性研究

多年试验研究结果表明,氮(M)磷(P)肥对旱源冬小麦有显著增产效果,但其随小麦品种、年度波动性很大。N、P肥利用率年际间变化很大,且随其用量的增加而降低。1984～1995年(供试品种“长武-131”)N肥利用率变幅为6.4％～58.6％,变异系数为48.7％;P肥利用率变幅为3.7％～19.8％,变异系数为39.5％。1996～1998年(供试品种“长武-134”)肥料用量由45kg/hm~2增至180kg/hm~2,N肥利用率由42.9％降至25.4％(平均36.3％),P肥利用率由10.8％降至3.2％(平均7.2％)。肥料利用率与施肥利润高低并不同步,以肥料利用率作旱塬地区肥料生产效益的度量存在很大局限性,通过分析N与P的连应效应表明,N、P配施是提高其相互利用率的有效途径。

密度对三种豆科牧草生产力和水分利用率的影响

研究播种密度对3种豆科牧草生产力和水分利用效率的影响,以探讨其在草地农业系统中的合理优化模式。结果表明:沙打旺(Astragelus adsurgens)在高密区第2年生产力最高(18321 kg.hm-2),第3年开始下滑;苜蓿(Medicago sativa)在中、高密区生产力的增幅和增量差别不显著,以第3年最高(22563和22108kg.hm-2);胡枝子(Lespedeza daurica)在中密区第3年最高(7856 kg.hm-2);加大密度使沙打旺提早进入生长盛期,第2年即达到高生产力和较高水分利用效率;苜蓿以中密区(20~30株/m2)效果最好;达乌里胡枝子的生产力和水分利用率偏低,在黄土塬区草地农业中没有优势。

渭北旱塬冬小麦水·肥·产量关系研究

探讨了不同供水条件下土壤水分与作物产量的关系。[方法]以冬小麦品种长旱58为试材,设肥力和水分2因子高、中、低3水平9个处理组合,通过试验资料分析了不同养分和水分条件下作物的产量响应。利用2006年9月~2007年7月的气象资料研究了冬小麦不同生育期耗水量。[结果]各生育期耗水量占全生育期总耗水量的百分比以孕穗灌浆期最大,达45.6%,其次为拔节期,约21.5%,越冬期最小,约8.4%。底墒对旱作作物产量具有重要影响,施肥量过量会影响农田水分循环过程,使得高产农田的产量随降水量的变化而波动。[结论]提高作物土壤耗水量和土壤底墒利用率是黄土高原旱地农业实现高产稳产的关键。

黄土塬区不同水分条件下冬小麦氮肥效应与土壤氮素调节

在黄土旱塬长期定位研究表明 ,根据小麦生育年降水量施用氮肥 ,将能更好地发挥肥料效益。丰水年、平水年氮肥增产效果极为显著 ,应加大施用量 ;干旱年氮肥效果受抑 ,应减少施用量。氮肥利用率受降水等因素影响 ,年际间变化幅度为 6.4%～ 58.6%。氮肥利用率亦随施用量的增加而降低 ,变化幅度为 2 5.4%～ 42 .9%,且其利用率与施肥利润的高低并不同步。施用有机肥或氮磷有机肥配施、轮作中增加豆科作物 (或牧草 )能有效地调节改善土壤氮素状况

渭北旱塬不同覆盖措施的土壤水分分布特征

通过田间定位试验研究了渭北旱塬秸秆覆盖、地膜覆盖、秸秆加地膜覆盖及传统耕作保墒方式的土壤水分含量及动态变化 ,结果表明秸秆覆盖方法的保墒效果最好 ,2 m土层的有效水达 2 74.3 mm,比对照增加 3 3 .3 mm,降雨可下渗到 1 .6m。9月 1 5日分析 ,秸秆覆盖的表层土壤含水 2 9.9% ,地膜覆盖的 1 8.6% ,对照只有 1 3 .8%。

黄土塬区果园套种对土壤微生物及酶活性的影响

研究了黄土塬区塬面不同套种作物的幼树苹果园土壤微生物的分布和酶活性。结果表明，果园土壤中微生物的分布在果树行与套种行中是不均匀的，细菌和真菌多为果树行多于套种行；土壤的过氧化氢酶，蔗糖酶，脲酶以及中性磷酸酶活性在套种小麦的果园中以套作行高于果树行，而套种烤烟则使脲酶和中性磷酸酶活性有所降低。套种豆类有利于土壤肥力的均衡发展。