河北省玉米生长季干旱特征及成因分析

干旱是影响河北省玉米生长的重要农业气象灾害。利用玉米种植区1971-2018年气象资料和1981-2018年玉米(Zea mays)生长观测资料,以有效降水量代替实际降水量计算水分亏缺指数,对河北省玉米生长季干旱分布特征、变化趋势和变化成因进行了分析。结果表明,(1)干旱概率和干旱强度分布特征基本一致,春玉米区由高到低依次为播种期拔节-抽雄期抽雄-乳熟期出苗-拔节期乳熟-成熟期,夏玉米区依次为播种期抽雄-乳熟期乳熟-成熟期拔节-抽雄期出苗-拔节期。(2)春玉米区4月下旬至5月上旬(播种期)和6月下旬至8月上旬(拔节-乳熟期)、夏玉米区6月上中旬(播种期)和8月上中旬(抽雄-乳熟期)受干旱影响较大,其中春玉米区以张家口和承德北部干旱最重,夏玉米区以石家庄东部、衡水西部和邢台东北部干旱最重。(3)春玉米区5月上中旬受需水量减少、降水量增加趋势影响,干旱强度和范围随年代显著下降,8月中下旬受需水量增加趋势影响,干旱强度和范围随年代显著上升;夏玉米区6月下旬受需水量减少趋势影响、9月下旬受需水量减少和降水量增加趋势影响,干旱强度均随年代显著下降。需水量减少与日照时数减少和风速减小密切相关,而需水量增加与气温上升、风速增大、空气湿度减少密切相关。     

近12年陕甘宁黄土高原区植被物候时空变化特征

以SPOT VEGETATION旬数据集为数据源,研究1999—2010年陕甘宁黄土高原区植被物候时空特征。采用时间序列谐波分析法对原数据进行预处理,通过傅里叶插值法将NDVI旬数据插值成日数据,再通过阈值法和最大比率法确定植被物候期。结果表明,陕甘宁黄土高原地区植被物候多年平均值呈纬度变化规律,纬度低的地区生长季始期(SOG)和生长季末期(EOG)提前,生长季长度(LOG)缩短。海拔高度每上升100 m,SOG提前约3d(P0.01),EOG提前约2 d(P0.01),LOG延长约1 d(P0.05)。1999—2010年植被SOG、EOG和LOG的物候年际变化率分别为-0.02、0.003和0.02 d·a-1。陕甘宁大部分地区SOG呈提前趋势,EOG呈推迟趋势,LOG呈延长趋势。植物物候与降水和河流网相关,干旱低温高纬度地区植被生长停滞提前,生长周期缩短。     

基于MCD12Q2的秦岭植被物候时空变化及对气候的响应

植被物候是反映环境条件和气候变化最客观、最敏感的指示器,秦岭是中国南北自然环境的分界线,研究秦岭物候变化对于深入理解和预测陆地生态系统的动态变化具有重要的意义。基于2001—2016年连续16 a的MCD12Q2数据和气候资料、利用统计分析方法对秦岭地区植被物候变化规律及对气候的响应进行了研究,结果表明,(1)秦岭地区植被物候始期、末期、生长期长度大体呈现由南到北的纬向分异规律。物候始期表现出由南向北逐渐延迟的纬向分布特征,物候末期分布情况与始期大体相反。生长季始期主要分布在第80—110天(3月下旬至4月中旬),生长季末期均值集中分布在第300—320天(10月下旬至11月中旬),生长期长度绝大部分在200—240 d之间。(2)16 a间秦岭地区植被物候年际变化的总体特征呈现生长始期具有提前趋势(P0.05),平均提早0.61 d·(10 a)~(-1);生长末期具有显著的推迟趋势(P0.05),平均推迟3.1 d·(10 a)~(-1);生长期长度年际变化具有延长趋势(P0.05),平均延长3.7 d·(10 a)~(-1)。(3)生长始期随海拔高度呈现上升线性提前,海拔每升高1 000 m,生长始期推迟18 d左右。(4)秦岭地区植被生长始期与3月气温之间具有极显著的相关关系(P0.01),3月气温每增加1℃生长始期提前2.1 d;生长末期与9月气温之间具有显著的相关关系(P0.05),9月气温每增加1℃生长始期推迟1.5 d。研究结果揭示了秦岭地区植被物候及其变化趋势、变化速率的时空分布特征,分析说明了物候的变化与春、秋季温度密切相关。     

稻草覆盖对亚热带红壤旱坡地玉米旱期生长的生理调节作用及其产量效应

对不同稻草覆盖量处理下亚热带旱坡地红壤水分、温度变化和玉米不同生育期生理指标值的测定结果表明,在有旱无灾年份,稻草覆盖可以明显地缓解表层(0-10 cm)土壤含水量减少和调节土壤温度.稻草覆盖可减轻玉米旱害,其效果随着覆盖量的加大而越明显,但受干旱程度和生育期影响.拔节期遇旱,稻草覆盖可以维持玉米的生理活性,覆盖稻草15 t·hm-2处理与其他处理之间存在显著性差异;但随生育期的推移和后期降雨频度的增加,各处理间玉米生理指标值差异减小,灌浆期和成熟期差异不明显.稻草覆盖可以增加玉米生物量和籽粒产量,覆盖稻草15 t·hm-2处理(T3)生物量最大,覆盖稻草5 t·hm-2处理(T1)产量最高,其原因主要是受旱时期为拔节期,造成处理T3贪青生长,但对处理T1后期生理机制影响不大.     

增温和降水减少对冬小麦和大豆生长季土壤氮素的影响

氮素是农田土壤的主要养分限制因子之一,在全球气候变化背景下研究农田土壤氮素对温度和降水变化的响应,对评价气候变化农业生态效应具有重要的意义。通过田间试验,利用红外辐射灯管模拟增温,人工减少降水量,并测定土壤氮素含量,以探讨增温和降水减少对冬小麦和大豆生长季土壤氮素的影响规律。试验设置对照(CK)、增温(T,增温约2℃)、降水减少(P,降水量减少30%)、增温和降水减少复合处理(TP,增温约2℃+降水减少30%)4个水平处理。结果表明,在冬小麦生长季,与CK相比,T、P和TP处理显著减少了返青期土壤全氮,增加了成熟期土壤全氮;T和TP处理显著降低了拔节期土壤全氮。T、P和TP处理显著减少了孕穗-抽穗期土壤铵态氮。P和TP处理显著增加了返青-灌浆期土壤硝态氮,T处理显著增加了拔节-抽穗期土壤硝态氮。在大豆生长季,与CK相比,T、P和TP处理对土壤全氮含量的影响都没有达到显著性水平。T处理使鼓粒期土壤铵态氮增加10.0%(P=0.038),T和P处理使结荚期土壤硝态氮分别减少了27.4%(P=0.011)和27.1%(P=0.009),T、P和TP使鼓粒期土壤硝态氮分别增加了46.6%(P=0.007)、41.3%(P=0.014)和56.3%(P=0.003)。研究表明,增温和降水减少改变了农田土壤氮素含量,且对冬小麦生长季土壤氮素的影响较大豆生长季更加明显。     

白浆土玉米不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征

以白浆土为研究对象,分别于玉米(Zea mays L.)的拔节期、抽雄期和乳熟期采集根际土,并采用Biolog微平板技术分析不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征变化,为白浆土的质量提升和可持续利用提供科学依据。结果表明:根际土壤细菌和真菌群落的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)随生长时期推进均呈先升高后降低趋势,其中抽雄期细菌群落的AWCD值分别比拔节期和乳熟期高26.44%和53.37%(P0.05),但真菌群落的AWCD值无显著变化(P0.05)。根际土壤细菌和真菌群落的功能多样性指数变化趋势与AWCD值一致,仅抽雄期细菌群落的McIntosh指数与拔节期和乳熟期差异显著(P0.05)。根际土壤细菌群落相对利用率最高的碳源是糖类和氨基酸类,而真菌群落相对利用率最高的碳源为羧酸类和糖类。生长时期没有显著影响根际土壤细菌群落对同一碳源的相对利用率;但抽雄期真菌群落对胺类和其他类碳源的相对利用率显著高于拔节期和乳熟期(P0.05),对羧酸类的相对利用率显著低于拔节期(P0.05)。主成分分析表明(Principal component analysis,PCA),拔节和乳熟期根际土壤细菌群落的代谢特征相似,而与抽雄期明显不同,真菌群落的分析结果与细菌相同。     

续断菊与玉米间作系统不同植物部位Cd、Pb分配特征

采用植物修复的方法对会泽铅锌矿周围受Cd、Pb污染的农用地进行修复,将超富集植物续断菊和农作物玉米在污染农用地间作种植,以减少农用地重金属含量,并获得合格的农产品。通过田间小区直接种植的方式,测定植物生物量及各器官重金属含量,研究续断菊(Sonchus asper L.Hill)与玉米(Zea mays L.)间作系统植物不同器官Cd、Pb分配特征。结果表明,(1)间作续断菊生物量相比单作增加了31.55%,间作玉米生物量相比单作增加了29.02%。(2)从拔节期到成熟期,间、单作玉米各器官Cd质量分数呈下降趋势。成熟期与拔节期相比,间作玉米根、茎、叶Cd质量分数分别降低了24.51%、29.06%、55.32%,单作玉米根、茎、叶Cd质量分数分别降低了22.05%、7.20%、45.02%。在不同时期,间作玉米根、叶Cd质量分数都低于单作玉米根、叶Cd质量分数。根部Cd质量分数在抽穗期和成熟期差异显著;叶部Cd质量分数在成熟期差异性显著;茎部Cd质量分数在抽穗期和成熟期呈现出单作大于间作,在成熟期差异显著。玉米各部位Pb质量分数呈现出先增加后下降趋势,且成熟期根、茎Pb质量分数小于拔节期,而该期叶Pb质量分数则大于拔节期。不同时期,间作玉米根、叶Pb质量分数小于单作玉米根、叶,根在抽穗期和成熟期Pb质量分数差异性显著;间作玉米籽粒Cd、Pb质量分数显著小于单作。(3)续断菊根部及地上部Cd质量分数随时间推移而呈现逐渐增加趋势,间作续断菊根部及地上部Cd质量分数分别增加16.88、15.45 mg·kg-1,单作续断菊根部及地上部Cd质量分数分别增加5.5、10.09 mg·kg-1,间作续断菊地上部Cd质量分数显著大于单作,间作根部大于单作根部,在抽穗期和成熟期出现显著差异。(4)间作、单作种植模式下土壤Cd、Pb质量分数均有下降,土壤Cd质量分数在间作模式下降25.99%,单作续断菊模式下降23.19%,单作玉米模式下降14.78%;土壤Pb质量分数在间作模式下降6.78%,单作续断菊模式下降7.53%,单作玉米模式下降7.23%。结果表明,续断菊和玉米间作促进了续断菊各部位对镉的积累量,同时抑制了玉米各部位镉的积累量。     

气候变化对河西走廊主要农作物的影响

利用1991—2014年甘肃省河西走廊5市的气温、降水数据及农作物物候期和产量资料,运用线性趋势估计法、5 a滑动平移法、灰色关联度分析法和皮尔逊相关系数法分析了河西走廊24年来的气候变化特征、农作物物候和产量的变化特征及二者之间的联系。结果表明:(1)河西走廊近24年来春季变暖变干,气温气候倾向率为0.69℃/10 a、降水为6.63 mm/10a,夏秋季节变暖变湿,气温气候倾向率为0.49℃/10 a、降水为16.83 mm/10 a,全年表现为显著变暖,降水量增加,气温气候倾向率为0.43℃/10 a、降水为59.28 mm/10 a;(2)春小麦播种期呈略微提前趋势,玉米播种期呈推后趋势,春小麦和玉米的出苗期、生长季呈缩短趋势,成熟期呈提前趋势。春小麦和玉米播种期、出苗期、成熟期、生长季与气温呈负相关,播种期与降水量呈二次曲线关系,出苗期与降水量呈负相关,成熟期、生长季与降水量呈正相关;(3)河西走廊年小麦产量总体呈显著下降趋势,嘉峪关、金昌、武威、张掖和酒泉每10年分别减少0.5×10~4 t、0.24×10~4 t、10.94×10~4 t、10.72×10~4 t和13.85×10~4 t;年玉米产量酒泉呈略微减少趋势,每10年减少0.89×10~4 t,嘉峪关、金昌、武威和张掖总体呈增加趋势,每10年分别增加0.11×10~4 t、5.22×10~4 t、24.74×10~4 t和17.27×10~4 t;河西走廊的小麦相对气象产量正负变化比较频繁,玉米相对气象产量负值变化比较明显;嘉峪关、张掖、武威小麦产量和酒泉、金昌玉米产量受气温影响略大,关联系数分别为0.694 8、0.724 6、0.748 6和0.734 4、0.683 6,酒泉、金昌小麦产量和嘉峪关、张掖、武威玉米产量受降水量影响较大,关联系数分别为0.784 9、0.739 1和0.653 7、0.645 2、0.734 6;(4)社会经济因素对农作物的影响逐渐变大,国家政策的大力实施、农业科学技术的发展和推广以及河西走廊人民的种植意愿对农作物产生了很大的影响。该研究对农业应对气候变化,合理利用气候资源,推广生长季较短的新品种作物,提高农作物的生产潜力具有较大的意义。     

高砷煤矿污染稻田水稻对砷的吸收与赋存特征研究

为研究砷污染稻田水稻(Oryza sativa L.)各器官(根、茎、叶、稻壳、稻米)在拔节期、灌浆期、成熟期对不同形态砷的富集、吸收、转运和分布特征,以贵州省兴仁县高砷煤矿区砷污染稻田的水稻为研究对象,采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法测定水稻各生育时期各器官中形态砷含量。研究表明,随着水稻生长,根部对As的富集逐渐降低,而水稻茎、叶部对As富集并未随根部As含量降低而降低;拔节期至灌浆期是茎、叶部对As富集的主要生长期。不同生育时期水稻根部主要富集As(Ⅴ),但水稻向茎部主要输送As(Ⅲ),在成熟期茎、叶部和稻米中As(Ⅲ)占总砷含量的70%以上。拔节期根部阻留As能力和茎部向叶部输送分配As的能力都相对较强,但随着水稻生长而逐渐减弱。水稻成熟期茎部与叶部相比,可能更易赋存As(Ⅴ)。成熟期水稻各部位As(Ⅲ)含量比值为根?茎?叶?稻壳?稻米=91.6?20.5?6.3?1.6?1;As(Ⅴ)含量比值为根?茎?叶?稻壳?稻米=620.8?12.2?5.7?4.7?1。水稻各器官吸收不同形态砷的同时,会保持体内As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的平衡。研究结果可为深入认识矿业背景条件下砷在水稻中的富集及形态分布提供参考。     

不同玉米品种对重金属铅镉的富集和转运能力

通过土培试验研究了10个来自不同产地的玉米(Zea mays)品种对重金属铅和镉的累积特性。结果表明,重金属铅(400 mg·kg-1)和镉(10 mg·kg-1)复合胁迫条件下,玉米不同生育期累积铅的能力从大到小依次为成熟期、拔节期和苗期,累积镉的能力从大到小依次为苗期、拔节期和成熟期。玉米各部位铅镉吸收量从大到小依次为根、茎、叶和籽粒。供试的10个玉米品种中籽粒铅含量均超过GB 2715—2005《粮食卫生标准》中的规定(≤0.2 mg·kg-1),广甜3号、国审浚79-5、兴黄单892、晋单51和北科4号籽粒镉含量符合GB 2715—2005中的卫生标准(≤0.1 mg·kg-1)。其中,广甜3号对镉的累积量最小,可以在中、轻度污染土壤上推广种植。     

基于MODIS时序数据北回归线(云南段)地区植被物候时空变化及其对气候响应分析

植被物候作为自然界规律性、周期性事件,对开展全球气候变化、植被长势观测等研究具有重要价值。以北回归线(云南段)穿过的县域为研究区,基于长时间序列MODIS EVI(Enhanced Vegetation Index,EVI)、土地利用类型和气候因子数据,采用S-G滤波、动态阈值、相关分析等方法分析19 a(2001—2019年)间植被物候的时空分布特征及其对水热因子的响应。结果表明,(1)海拔和地势起伏在物候地域分异中作用显著,植被物候存在明显的垂直地带性分布特征。山地与河谷、坝子、低海拔区的物候值差异较大,山地地区的植被生长季开始期(Start of Season,SOS)在192—240 d,生长季结束期(End of Season,EOS)在次年144—192 d,生长季长度(Length of Season,LOS)为272—304 d;河谷、坝子、东部低海拔地区的植被SOS在80—112 d,EOS在337至次年17 d,LOS在224—256 d。(2)19 a间植被物候年际变化总体特征为SOS显著提前(R²=0.51,P=0.001<0.05),平均提前1.14 d·(10 a)^?1;EOS推迟(R²=0.01,P=0.756>0.05),平均推迟0.07 d·(10 a)^?1;LOS显著延长(R²=0.47,P=0.001<0.05),平均延长1.07 d·(10 a)^?1。(3)不同植被类型的物候期及其变化趋势不同,研究区森林植被生长期最长,草地次之,耕地最短;19 a间SOS、EOS、LOS变化最大的分别是常绿阔叶林(?1.68 d·(10 a)^?1)、耕地(1.25 d·(10 a)^?1)、木本热带稀树草原(1.28 d·(10 a)^?1)。(4)水热组合对植被生长影响显著,河谷、坝子、东部低海拔地区的植被SOS、EOS分别主要受2月降水(负相关)和4月气温(正相关)、9月降水和气温(正相关)影响,山地地区植被SOS、EOS分别主要受6月降水(正相关)和5月气温(正相关)、5月降水(正相关)和4月气温(正相关)影响。     

半干旱区典型木本植物春季物候与气候要素的关系

利用半干旱区1994—2017年典型木本植物春季物候和同期气候资料,采用相关分析等方法分析牡丹(Paeonia suffruticoss)、旱柳(Salix matsudana)、杏树(Prunus armeniaca)、榆树(Ulmus pumila)4种典型木本植物芽膨大期、芽开放期、花序或花蕾出现期3个春季物候期的变化特征,以揭示半干旱区典型木本植物春季物候期与气候要素的关系。结果表明,(1)研究期内,4种木本植物相同物候期最晚和最早出现日期相差达22～40d,榆树典型春季物候期的出现时间最早;旱柳、杏树出现时间相当,为4种典型木本植物最晚。(2)研究期内,牡丹、杏树芽膨大期的线性变化趋势不显著,其余木本植物春季物候期均表现为提前趋势,榆树芽膨大期提前趋势最为明显(线性倾向率为-8.56 d·10a~(-1),P0.01)。(3)典型木本植物春季物候期与气温总体表现为负相关,杏树花序或花蕾出现期对气温变化的响应较其他3种木本植物更为迟钝。(4)降水对春季物候期的影响不显著,春季物候期与日照及地面温度主要表现为负相关。研究结果对丰富黄土高原半干旱区物候与气候要素变化关系研究及物候期预报具有一定意义。     

实验增温对西藏高原玉米田土壤呼吸的影响

青藏高原农业区正经历着明显的气候变暖,但气候变暖如何影响高寒农业生态系统碳循环目前仍不明确。土壤呼吸是第二大陆地生态系统碳通量,高寒农业生态系统土壤呼吸对气候变暖的响应的不确定性限制了气候变化背景下人类对青藏高原高寒生态系统碳循环的预测能力。2015年4月在西藏玉米田采用开顶式生长箱进行模拟增温试验,旨在探究气候变暖对土壤呼吸及其温度敏感性的影响。在2015年玉米生长季节的5—8月份,利用Li8100土壤通量观测系统测定了6次土壤呼吸日变化(8:00—20:00),并利用HOBO微气候观测系统观测了5 cm深处的土壤温度和土壤湿度。结果表明,实验增温显著提高了5 cm深处的土壤温度(t=11.93,P=0.000),增幅为3.22℃,同时显著降低了5 cm深处的土壤含水量,降幅为0.04m~3·m~(-3)(t=4.87,P=0.008)。对照和模拟增温处理的土壤呼吸速率分别为6.79μmol·m~(-2)·s~(-1)和7.34μmol·m~(-2)·s~(-1),两者间无显著差异(F=1.65,P=0.235)。尽管如此,土壤呼吸仍存在着显著的日变化(F=137.66,P=0.000)和季节变异(F=54.48,P=0.000)。对照和模拟增温处理的土壤呼吸温度敏感性分别为1.70和1.77,两者间也无显著差异(t=2.69,P=0.100)。土壤温度解释了36%的对照处理的土壤呼吸变异,而土壤温度和土壤湿度共同解释了62%的土壤呼吸变异。因此,3.22℃的土壤增温没有显著改变土壤呼吸及其温度敏感性,这与3.22℃的土壤增温引起了土壤湿度的降低有关。     

不同生育期入侵植物大狼把草的生物量分配格局及异速生长分析

生物量分配格局和异速生长关系与植物生态策略的形成密切相关,对探讨植物对环境的适应性,揭示入侵植物的入侵机制有着重要意义。目前,对于入侵植物不同生育期之间的生物量分配格局和异速生长关系的差异研究较少。以入侵植物大狼把草(Bidens frondosa)为研究对象,采用挖掘法和称重法对大狼把草苗期、营养期和繁殖期的生长特性和生物量分配格局进行研究,并利用标准化主轴估计(standardized major axis estimation,SMA)方法对构件形态特性与生物量间的异速生长关系进行分析。结果表明:株高、植株基径、分枝数和叶片数均随着生育期的推进而增加,根长、总叶面积和平均单叶叶面积均在营养期达到最高。叶生物量分配比在苗期最大(48.88%),茎生物量分配比在生殖期最大(59.89%);苗期和营养期根生物量分配比显著高于生殖期(P0.05),茎生物量分配比随生育期的推进而升高,而叶生物量分配比随生育期的推进而下降,且不同生育期间存在显著差异(P0.05)。大狼把草植株基径与各构件生物量间呈异速生长关系,总叶面积与茎、叶生物量大致呈等速生长关系,但不同生育期间、构件间的异速生长关系存在一定差异。可见,不同生育期大狼把草的生长特性、生物量分配格局及异速生长关系存在差异,显示了其灵活的生长和资源分配策略。     

气候变暖对半干旱区马铃薯产量的影响

基于西北典型半干旱区马铃薯定位观测试验,结合气候要素平行观测资料,研究了半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应。结果表明,1957—2015年间(59 a),西北半干旱区在气温显著上升,气温和降水量气候倾向率分别为0.238℃/10 a、-10.517 mm/10 a。马铃薯产量与苗期(6月)呈显著负相关(P0.01),与块茎膨大期(8月)气温也呈负相关(P0.10),6—8月气温每升高1℃,马铃薯产量下降4 391.39~6 798.46 kg·hm~(-2)。产量与生育期≥0℃积温呈显著负相关(P0.05),适宜≥0℃积温阈值为2 307.4℃。产量与苗期降水量呈正相关(P0.10),适宜降水量阈值为47.8 mm。产量与9月中旬日照时数呈显著正相关(P0.01)。马铃薯生育期干燥指数与产量呈显著负相关(P0.05),适宜阈值为1.88。研究还发现气温变化对马铃薯产量影响的敏感期在出苗至分枝期,而水分影响马铃薯产量敏感期分别在分枝到开花期和块茎膨大期,同时,块茎膨大期也是日照变化影响产量的敏感期。因此,气候变暖对西北半干旱地区马铃薯的生产形成了负面影响。     

气候变暖下南昌县早稻叶面积指数变化及其与产量的关系

研究气候变暖背景下早稻叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)变化状况及其与气温、产量的关系,有助于促进早稻生产。利用1996-2017年江西省南昌县早稻生长发育和同期气象观测数据对南昌县的气候、气温与LAI的关系、LAI变化特征及LAI与产量因素的关系进行了分析。结果表明:1996-2017年南昌县历年平均气温、早稻生育期间的平均气温分别以0.4℃·(10a)~(-1)和0.6℃·(10a)~(-1)的趋势增温;早稻秧苗移栽期、拔节期和抽穗期的LAI递减率分别为0.4·(10a)~(-1)、0.5·(10a)~(-1)、0.2·(10a)-1,分蘖期、乳熟期的LAI虽然在不同年份有所波动,但总体呈现较平稳的变化趋势,历年早稻平均LAI呈下降的趋势,下降率为0.3·(10a)~(-1);在营养生长阶段通过气温升高缩短生育期导致LAI减少,生殖生长阶段气温的升高直接导致LAI的减少;LAI与早稻穗粒数和千粒质量均无相关性,成熟期的株茎数分别与拔节期的LAI、抽穗期的LAI之间,理论产量与抽穗期的LAI之间呈一元二次回归关系。早稻拔节期的LAI达到3.4,成熟期每平方米株茎数最高可达414.1;抽穗期的LAI达到7.6,成熟期每平方米株茎数最高可达548.5;抽穗期的LAI达到9.9,理论产量最高可达749.00g·m~(-2);在乳熟期,LAI每增加1.0,成熟期每平方米株茎数可以增加34茎、理论产量可以增加50.0 g·m~(-2)。气候变暖下早稻LAI下降,理论产量每年约下降5.09 g·m~(-2)。提前播种、品种改良和栽培技术的改进是应对气候变暖导致早稻产量下降的有效措施。     

不同耕作方式对玉米田土壤有机碳含量的影响

在华北夏玉米生产体系中,采用田间试验,研究了撂荒、翻耕、免耕和旋耕4种耕作方式下,玉米4个生育期(苗期、拔节期、灌浆期、成熟期)耕层(0~20 cm)土壤总有机碳质量分数、活性有机碳质量分数和碳库管理指数的变化.结果表明:在观测期间,玉米不同生育期(0~20 cm)土层有机碳质量分数和活性有机碳质量分数均呈明显的动态变化,就3种耕作方式来讲,土壤总有机碳和活性有机碳均表现为免耕最高,翻耕和旋耕次之;成熟期免耕、旋耕、翻耕3种处理的土壤碳库管理指数比撂荒分别提高了47.38%、30.43%、27.00%;土壤活性有机碳与总有机碳、碳库管理指数均存在显著相关关系,玉米产量与土壤总有机碳质量分数存在显著相关性,与土壤活性有机碳质量分数和土壤碳库管理指数无明显相关性.综合考虑以上因素,免耕有利于提高土壤有机碳质量分数和土壤碳库管理指数,改善土壤质量,提高土壤肥力.     

西藏雅鲁藏布江流域植物物候变化及其海拔效应

雅鲁藏布江流域位于青藏高原南部,海拔跨度较大,平均海拔4 600 m,是研究高海拔大流域气候变化生态响应的代表性区域。以雅鲁藏布江流域为例,综合运用1999—2013年的SPOT-VGT NDVI旬数据集和SRTM数字高程模型(DEM),利用阈值法提取物候特征,研究雅鲁藏布江流域植物物候变化及其海拔效应。结果表明,流域植物返青期提前的区域占流域总面积的61.3%,推迟的区域占38.7%;植物枯黄期提前的区域占45.3%,推迟的区域占54.7%。雅鲁藏布江流域植物生长季长度存在缩短现象,年变化率的像元平均值为-0.47 d·a-1。自下游至上游,流域植物返青期逐渐推迟,枯黄期逐渐提前,植物生长季长度总体上呈缩短趋势。随着海拔的增加,雅鲁藏布江流域植物生长季长度和年变化率总体上呈减小趋势。     

氮肥配施生物炭对旱地土壤养分和玉米根系径级分布的影响

为了缓解玉米连作带来的土壤养分失衡及根系早衰,探讨生物炭对土壤养分、玉米根系生长的主要径级水平、玉米干物质积累的后效作用。采用定位试验,设置不施氮肥、不施生物炭为对照(CK),2个施氮量(常规施N量225 kg·hm~(-2),N1;减氮10%,N 203 kg·hm~(-2),N2),2个生物炭量(8.4 t·hm~(-2),C1;21 t·hm~(-2),C2)共7个处理。在生物炭施用第二年,测定玉米不同径级根系生长及土壤养分含量。结果表明,与对照(CK)相比,常规施氮配施低量生物炭(N1C1)和减氮配施高量生物炭(N2C2)显著提高了土壤有机质含量;高量生物炭配施氮肥(N1C2和N2C2)分别提高土壤碱解氮储存量29.9%和9.0%;N1C2和N2C1处理显著提高土壤全氮含量。减氮配施低量生物炭(N2C1)促进大喇叭口期玉米0—2 mm径级根系的根长较CK提高38.9%(P?0.05,下同);低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)促进成熟期玉米根系变细13.4%、根系变长32.4%,提高0—2 mm径级根系的总根长37.9%;单施氮肥或配施生物炭对2—3、3—4径级的根长无显著影响;常规单施氮肥(N1C0)较CK显著提高4 mm径级根系根长约40.5%。低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)提高大喇叭口期玉米单株干物质积累53.16 g·plant~(-1)。综上,研究结果说明,8.4 t·hm~(-2)生物炭配施225 kg·hm~(-2)氮肥能更好地促进成熟期玉米细根生长。单施氮肥和配施21 t·hm~(-2)生物炭均可促进土壤养分的固持。该研究结果为秸秆循环利用提供科学参考,同时为优化玉米根系结构提供新思路。     

煤矸石复垦对小麦根系分泌特征和土壤氮转化的影响

通过现场调查试验,测定复垦区小麦(Triticum aestivum)不同生长期根系生长过程中根系分泌物、氮转化速率和2种酶活性的变化,以揭示煤矸石对小麦根系分泌物和氮转化的影响机理。结果表明:(1)煤矸石抑制生长期冬小麦的根长、根生物量和根系活力。(2)煤矸石的存在减少拔节期、开花期和成熟期冬小麦根际分泌速率Ⅰ(分别比对照农田减少25.47%、23.71%和9.95%)、Ⅱ(分别比对照农田减少39.83%、25.81%和10.84%),根际分泌速率Ⅲ在拔节期明显减少(比对照农田减少23.71%)。根际分泌速率Ⅲ(y)与作物根系活力(x)呈正相关,回归方程为y=0.012x-0.43,R2=0.874(P0.05,n=30)。(3)煤矸石对小麦不同生长期土壤氮转化速率和土壤酶活性抑制作用明显。土壤氮转化效率、土壤酶活性与土壤根系分泌速率Ⅱ呈显著正相关(P0.05),说明煤矸石可通过抑制植物根系分泌物的产生来减少土壤氮转化速率,可利用氮源的减少则进一步抑制了植物生长。