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1. chinaXiv:201712.01705 [pdf]

中华猕猴桃在中国潜在分布及其对气候变化响应的研究

王茹琳; 李庆; 何仕松; 刘原
分类: 生物学 >> 生态学

中华猕猴桃为中国特有果种, 由于其独特的口感和较高的经济价值, 近年来种植规模逐年扩大。在引种过程中, 由于缺乏合理的布局规划和适生性分析, 出现了品种单一化、易感病虫害等问题。近年来四川、陕西、贵州、重庆和湖北等猕猴桃主产省份相继开展了猕猴桃气候适宜性区划的研究, 但目前的研究多未考虑未来气候变化对猕猴桃种植分布的影响, 且伴随着气候变化的加剧, 已有的研究结果已不能完全适应实际生产的需求。本文运用生态位模型软件MaxEnt, 模拟和预测气候变化背景下大尺度范围中华猕猴桃适生区分布及其变化的可行性, 以利于科学地优化产业结构、促进产业发展。基于当前数据和IPCC AR5提出的3种气候情景以及中华猕猴桃的分布信息, 采用MaxEnt生态位模型和ArcGIS预测了中华猕猴桃的适生区及未来的变化趋势, 用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve, ROC曲线)检测模型精度、刀切法(jackknife test)筛选主导环境变量。结果表明, 基于当前和未来情景构建的中华猕猴桃地理分布模型的AUC(area under curve)值均达到“极好”的标准, 说明模型预测结果可用于本研究。当前气候条件下, 中华猕猴桃的高适生区主要在四川、陕西、重庆、湖北、贵州、浙江、湖南、安徽、河南、江苏和甘肃等省份, 面积达1.01×106 km2。中适生区则以高适生区为中心向外扩散, 包括河南、湖北、安徽、江苏和山东等地, 面积为6.79×105 km2。RCP2.6和RCP4.5排放情景下, 中华猕猴桃高适生区的分布、面积及中心点位置都有所不同, 面积均呈增加趋势, RCP8.5排放情景下, 高适生区面积呈减少趋势。RCP4.5和RCP8.5排放情景下, 中华猕猴桃高适生区中心点均有向北移动趋势。MaxEnt模型对未来气候变化条件下中华猕猴桃适生区的准确模拟与预测具有潜在应用价值, 对该果树的气候适宜性区划具有重要指导意义。

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2. chinaXiv:201712.01706 [pdf]

北京昌平农业景观传粉服务供给和需求评估研究

宋潇; 伍盘龙; 王飞; 李想; 孙仁华; 张旭珠; 夏博辉; 刘云慧
分类: 生物学 >> 生态学

近年来全球范围内蜜蜂多样性的下降引起了各国科学家与政府对与农业可持续生产密切相关的传粉服务的关注。为了认识和了解区域传粉服务的供给和需求状况, 为制定区域传粉管理策略奠定基础, 本研究在2016年对北京昌平7种常见生境的野生蜂多样性、植被组成、土壤紧实度、作物种植面积等数据进行了调查, 根据野生蜂的物种组成、飞行距离、筑巢偏好和活动季节, 生境的植物资源数据和筑巢适宜性数据, 结合InVEST模型对研究区传粉服务的供给进行了评估; 根据研究区传粉依赖作物种植面积和各种作物对传粉服务的依赖程度, 对研究区传粉服务的需求进行了评估; 通过叠加传粉服务供给和需求分级图, 评估了研究区的传粉服务供需匹配状况。结果显示, 自然林是最适宜野生蜂的生境, 其次是人工林、荒草地和边界生境; 果园既是野生蜂的生境, 也对传粉服务有较高的需求; 大棚几乎不供给传粉服务, 但对传粉服务有较高需求。对传粉供需等级匹配的结果显示, 昌平区供给等级高于需求等级的区域占34.17%, 大部分分布于山区, 有较高的传粉服务供给和较低的传粉服务需求, 具有较高保护价值; 供给等级低于需求等级的区域占27.76%, 多分布于靠近山区的平原地区, 虽然具有较高的传粉服务供给, 但也具有最高的需求等级; 供给等级与需求等级持平的区域占47.27%, 远离山区的平原地区由于具有较多半自然生境, 传粉服务的供需基本是匹配的。最后, 文章对研究区传粉服务提升提出了管理建议: 对于高供给-中/低需求(重点保护区)的区域, 建议发展低管理强度的有机农业, 保护区域内的生境; 对于中/低供给-高需求的区域(重点提升区、一般提升区), 建议使用养殖蜜蜂提升传粉服务, 同时在景观尺度上增加自然/半自然生境比例, 建立生态廊道以增加生境之间的连通度; 对于供需等级较为一致的区域(重点维持区、一般维持区), 建议降低农业区域的管理强度, 同时增加生境间的连接度, 以实现传粉服务的可持续供给。

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3. chinaXiv:201712.01707 [pdf]

东北黑土典型坡耕地土壤呼吸特征的研究

黄诚诚; 王迎春; 张渐飞; 王立刚
分类: 生物学 >> 生态学

本研究以东北黑土典型坡耕地为研究对象, 利用LI-8100土壤呼吸测量仪对玉米全生育期土壤呼吸进行了原位监测, 分析了坡耕地不同部位(坡顶、坡肩、坡背、坡趾)、土壤呼吸速率变化规律、土壤呼吸总量、土壤呼吸速率与土壤水热因子之间的关系。结果表明: 该地区土壤呼吸速率呈现“春秋季低夏季高”的季节性变化规律, 坡趾位置土壤呼吸峰值显著高于坡顶、坡肩、坡背位置(P<0.05)。不同部位土壤呼吸速率与土壤温度呈现显著线性关系(P<0.05), 与土壤含水量相关性不显著(P>0.05)。土壤呼吸总量以坡趾位置最高[523.97 g(CO2-C)×m-2], 显著高于坡背[443.13 g(CO2-C)×m-2]、坡肩[426.81 g(CO2-C)∙m-2]、坡顶[388.5 g(CO2-C)∙m-2]3个位置18.5%、22.8%和34.9%(P<0.05)。说明黑土坡耕地不同位置土壤呼吸存在显著差异, 准确评价黑土坡耕地土壤呼吸需要综合考虑坡耕地不同坡位的差异, 减少引用平地监测结果来评估坡耕地土壤呼吸量所造成的偏差。

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4. chinaXiv:201712.01708 [pdf]

气候因子和地表覆盖对沿海滩涂土壤盐分动态的影响

张蛟; 崔世友; 冯芝祥; 王奎山; 翟彩娇
分类: 生物学 >> 生态学

为探明气候因子对沿海滩涂表层土壤盐分季节性变化规律的影响, 并探讨植被和秸秆覆盖对滩涂土壤脱盐效果及控盐的作用。2014年5月—2015年5月, 在江苏沿海滩涂盐碱地(中重度盐分), 设置4种处理进行田间试验, 分别为对照(裸地, CK)、秸秆覆盖(覆盖量为15 t∙hm-2, SM)、植被覆盖(PC)和植被+秸秆覆盖(覆盖量为7.5 t∙hm-2, PC+1/2SM), 监测了气候因子和表层土壤盐分的季节性动态变化。结果表明: 1)在沿海滩涂裸地中, 土壤盐分具有一定程度的季节性规律, 表现为在10—12月具有明显的积盐效果, 且在10月EC1∶5达到最大值为3.90 dS·m-1; 2)相关分析表明: 采样前7 d降雨累积量与土壤盐分变化有着极密切负相关关系; 气候因子的多因子及互作逐步分析表明: 降雨量增加可以促进土壤脱盐作用, 大气温度升高可加剧土壤盐分表聚, 降雨量和大气温度的互作效应增加会对土壤盐分累积产生正效应; 3)地表覆盖(包括PC和SM)显著地改变了气候因子对土壤盐分动态变化的影响, 且大量秸秆覆盖对滩涂表层土壤脱盐具有更明显的效果。因此, 在沿海气候向暖湿方向发展的趋势下, 综合考虑脱盐及控盐作用, 选择适量秸秆覆盖(如覆盖量15 t∙hm-2)或适量秸秆覆盖(15 t∙hm-2)结合植被种植覆盖, 同时充分利用沿海地区降雨量集中的特点, 这可能是未来滩涂盐碱盐渍土快速脱盐和土壤改良重要措施。

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5. chinaXiv:201712.01709 [pdf]

苹果园不同覆盖材料对环境及树体生长发育的影响

尹晓宁; 刘兴禄; 董铁; 牛军强; 孙文泰; 马明
分类: 生物学 >> 生态学

干旱是影响陇东雨养区苹果生产的主要限制因素之一, 覆盖保墒是保证该区苹果稳产丰产的重要措施。为了探寻适宜于陇东地区苹果园的保墒措施, 本文于19年生‘长富2号’苹果园, 采用覆盖麦草(WM)、覆盖细河沙(SM)、覆盖黑色地膜(FM)的地表连续3年(2010年11月—2013年11月)分别同一覆盖处理, 以清耕(CK)为对照, 研究不同覆盖材料对果园环境及树体生长发育的影响。结果表明: 4—6月干旱期, 3年各覆盖处理0~100 cm土层的平均含水量均显著(P<0.01)高于对照, 其中WM处理>SM处理>FM处理>CK; 覆盖第3年, 从花芽膨大到果实采收, 叶幕形成(幼果期)前0~500 cm土层WM处理和SM处理的耗水量显著(P<0.01)低于CK, 叶幕形成后则显著(P<0.05)高于CK, 但耗水总量略低于CK; FM处理在叶幕形成前后均显著(P<0.01)高于CK。WM处理降低3—8月份5~25 cm各土壤温度, 而升高了9—11月份土温, 但5~25 cm平均地温日变幅始终显著(P<0.05)低于CK, 同时近地表气温降低相对湿度升高; SM处理对地温的影响较小, 但明显提高近地表气温而降低相对湿度; FM处理的地温及日变幅始终高于CK, 近地表气温和相对湿度与CK接近, 但各种覆盖对物候期均无明显影响。总体0~60 cm土层各种养分含量顺序为WM处理>CK>FM处理>SM处理, 且WM处理随年份增幅较大; FM处理0~20 cm土层与SM处理0~60 cm各土层的有机质、全氮和碱解氮等养分降低最显著, 相应的全盐量(包括WM处理0~20 cm土层)均显著(P<0.01)低于CK。各种覆盖增加了树体枝条生长量, 但对枝类组成影响都不大。各种覆盖增加了果实单果重及产量, 均以覆盖麦草处理显著(P<0.05)高于CK。水分利用效率WM处理显著(P<0.01)高于其它处理。综上所述, 陇东雨养区苹果园覆盖麦草较佳, 长期覆沙和覆膜土壤须补充有机肥及其它养分, 单一覆膜还需完善。

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6. chinaXiv:201712.01710 [pdf]

苹果园不同覆盖材料对土壤与近地微域环境及树体生长发育的影响

尹晓宁; 刘兴禄; 董铁; 牛军强; 孙文泰; 马明
分类: 生物学 >> 生态学

干旱是影响陇东雨养区苹果生产的主要限制因素之一, 覆盖保墒是保证该区苹果稳产丰产的重要措施。为了探寻适宜于陇东地区苹果园的覆盖保墒措施, 本文于19年生‘长富2号’苹果园, 采用覆盖麦草(WM)、覆盖细河沙(SM)、覆盖黑色地膜(FM)的地表连续3年(2010年11月—2013年11月)的覆盖处理, 以清耕(CK)为对照, 研究不同覆盖材料对果园环境及树体生长发育的影响。结果表明: 4—6月干旱期, 3年各覆盖处理0~100 cm土层的平均含水量均显著(P<0.01)高于对照, 其中WM处理>SM处理>FM处理>CK; 覆盖第3年, 从花芽膨大到果实采收, 叶幕形成(幼果期)前0~500 cm土层WM处理和SM处理的耗水量显著(P<0.01)低于CK, 叶幕形成后则显著(P<0.05)高于CK, 但耗水总量略低于CK; FM处理在叶幕形成前后均显著(P<0.01)高于CK。WM处理降低3—8月份5~25 cm各土壤温度, 而升高了9—11月份土温, 但5~25 cm平均地温日变幅始终显著(P<0.05)低于CK, 同时近地表气温降低相对湿度升高; SM处理对地温的影响较小, 但明显提高近地表气温而降低相对湿度; FM处理的地温及日变幅始终高于CK, 近地表气温和相对湿度与CK接近, 但各种覆盖对物候期均无明显影响。总体0~60 cm土层各种养分含量顺序为WM处理>CK>FM处理>SM处理, 且WM处理随年份增幅较大; FM处理0~20 cm土层与SM处理0~60 cm各土层的有机质、全氮和碱解氮等养分降低最显著, 相应的全盐量(包括WM处理0~20 cm土层)均显著(P<0.01)低于CK。各种覆盖增加了树体枝条生长量, 但对枝类组成影响都不大。各种覆盖增加了果实单果重及产量, 均以覆盖麦草处理显著(P<0.05)高于CK。水分利用效率WM处理显著(P<0.01)高于其他处理。综上所述, 陇东雨养区苹果园覆盖麦草效果较佳, 长期覆沙和覆膜土壤须补充有机肥及其他养分, 单一覆膜还需完善。

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7. chinaXiv:201712.01711 [pdf]

新开垦土壤上构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮模式的试验研究

梅沛沛; 王平; 李隆; 张轩; 桂林国; 黄建成
分类: 生物学 >> 生态学

为了在新开垦土壤上构建高效种植模式, 本文采用温室盆栽和大田试验相结合的方法, 选用4种根瘤菌接种方式(保水剂拌种、清水拌种、三叶期灌根和种子丸衣化)接种4种不同蚕豆根瘤菌(NM353、CCBAU、G254和QH258 ), 分析接菌后新开垦土壤上玉米/蚕豆间作体系的生产潜力, 地上部氮素吸收和结瘤特性以及生物固氮等方面的优势, 拟为该体系筛选出高效的根瘤菌及其接种技术。结果表明:在玉米/蚕豆间作体系中接种NM353后, 蚕豆籽粒产量比单作平均增加152.84%, 而玉米保持相对稳产; 以保水剂拌种的方式接种NM353的间作蚕豆地上部氮素积累量最高, 蚕豆结瘤数、瘤重, 固氮比例和固氮量均高于其它接菌方式接种其它根瘤菌。在盛花期和盛花鼓粒期, 接种NM353蚕豆的固氮比例比接种CCBAU的分别高出19.1%和11.1%, 差异均达到显著水平。在各个生育时期两者固氮量之间差异均达到显著水平。接种NM353与其它菌种间差异更显著。因此, 在新开垦土壤上, 用保水剂拌种的方式对间作蚕豆接种NM353根瘤菌, 构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮体系, 从而为新开垦土壤合理开发利用提供一种可持续发展模式。

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8. chinaXiv:201712.01712 [pdf]

黑龙江省热量资源变化及其对作物生产的影响

杜春英; 宫丽娟; 张志国; 赵慧颖; 吴双; 田宝星; 赵放
分类: 生物学 >> 生态学

气候变暖背景下,热量资源变化势必对寒地农作物生长发育、生产环境及种植制度产生重要影响。本文利用黑龙江省1971—2014年67个观测站逐日气象资料, 计算了≥10 ℃和≥0 ℃的活动积温及无霜期等农业热量指标。采用线性倾向率、累计距平、M-K检验和经验正交函数(EOF)方法等统计方法, 分析了热量资源变化特征及突变特征, 以及对农业生产的可能影响。结果表明: ≥10 ℃和≥0 ℃活动积温分别以86.7 ℃×d×(10a)-1和80.5 ℃×d×(10a)-1的速率显著增加, 无霜期呈延长趋势(气候倾向率为3.8 d∙(10a)-1; ≥10 ℃积温和无霜期在1990年代发生突变, 突变后二者初日提前, 终日延后; ≥10 ℃和≥0 ℃积温的增加幅度西部大于东部, 无霜期延长幅度中西部大于东北部, 农业热量资源变化幅度大的地区亦是热量敏感区域。热量资源增加对农业影响, 表现在农作物适宜生育期延长; 适宜水稻和玉米种植的区域向北、向西扩张, 大豆种植重心北移; 原适宜种植极早熟、早熟品种的区域逐步被中熟、中晚熟品种替换; 热量增加为水稻、玉米和大豆三大作物产量的提高提供了潜在的可能

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9. chinaXiv:201712.01713 [pdf]

扩行距、缩株距对春玉米冠层结构及产量的影响

何冬冬; 杨恒山; 张玉芹
分类: 生物学 >> 生态学

为探究西辽河平原地区玉米扩行距、缩株距密植增产的生理生态机制, 本研究以紧凑耐密玉米品种‘农华101’和半紧凑耐密玉米品种‘伟科702’为试验材料, 在6×104株·hm-2(D1)、7.5×104株·hm-2(D2)、9×104株·hm-2(D3)密度下, 设置扩行距、缩株距(KH, 种植行距为100 cm, D1、D2和D3株距分别为16.67 cm、13.33 cm和11.11 cm)和当地农民常规种植(CK, 种植行距为60cm, D1、D2和D3株距分别为27.78 cm、22.22 cm和18.52 cm)2种种植模式, 测定玉米吐丝期、乳熟期及完熟期玉米冠层叶面积指数、茎叶夹角、叶向值、透光率和产量及其构成因素, 计算叶面积衰减率, 研究扩行距、缩株距种植对春玉米产量及冠层结构特性的影响。结果表明, 2品种KH种植下产量均显著>CK, 以D2密度下增产最明显, ‘农华101’较CK高7.8%(2015年)和7.0%(2016年), ‘伟科702’较CK高5.6%(2015年)和5.9%(2016年); 生育后期2品种KH种植下叶面积指数均>CK, 且乳熟期均达显著水平, D2密度下差异最大, ‘农华101’较CK高13.7%(2015年)和11.1%(2016年), ‘伟科702’较CK高11.4%(2015年)和15.8%(2016年); 2品种KH种植下均表现为上部叶片茎叶夹角较小, 叶向值较大, 而中部叶片和下部叶片茎叶夹角较大, 叶向值较小; 2品种KH种植下冠层透光率各层位均>CK, 其中顶层和穗位层均达显著水平。D1密度下, 除2015年吐丝期‘伟科702’外均表现为顶层差异>穗位层>底层, D2、D3密度下, 除2015年乳熟期D3密度下‘伟科702’ 外均表现为穗位层差异>顶层>底层, 且以吐丝期D2密度下差异最为明显, ‘农华101’较CK高5.1%(2015年)和5.0%(2016年), ‘伟科702’较CK高5.0%(2015年)和4.9%(2016年)。综上所述, 在较高密度种植下KH种植模式冠层结构更为合理, 产量更高, 且不同品种对KH种植模式的响应存在差异, 其中‘农华101’各层位叶面积指数、茎叶夹角均<‘伟科702’; 各层位叶向值、冠层透光率均>‘伟科702’; 实测产量不同密度下均>‘伟科702’, 在7.5×104株·hm-2密度下产量最大, 且‘农华101’较‘伟科702’增产更为明显。

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10. chinaXiv:201712.01714 [pdf]

黄土高原北部生长季土壤氮素矿化对植被和地形的响应

刘娇; 付晓莉; 李学章; 贾小旭; 邵明安; 魏孝荣
分类: 生物学 >> 生态学

氮素矿化是陆地生态系统氮循环的重要过程, 对其有效性有着重要影响。本文在黄土高原北部六道沟小流域选取退耕年限相近的油松和柠条坡地, 用原位培养法测定生长季节(4—10月)不同坡位冠层下和冠层外0~10 cm和10~20 cm土层土壤氮素矿化速率, 以确定该区氮素矿化的季节动态特征和主要影响因素。结果表明, 研究区生长季土壤矿质氮由铵态氮主导, 其含量在0~10 cm和10~20 cm土层分别占矿质氮总量的61%和70%, 并随生长季的推移而升高。油松林上坡位和中坡位土壤铵态氮显著高于下坡位土壤, 柠条林不同坡位铵态氮差异不显著。土壤硝态氮和矿质氮不受坡位的影响, 但与林型和采样位置有关, 冠层下土壤硝态氮在油松林与冠层外相近, 在柠条林则高于冠层外。生长季土壤氮素矿化在0~10 cm土层由硝化作用引起, 在10~20 cm土层则由硝化和铵化作用共同引起。铵化速率在生长季初期较高, 中期较低, 并受坡位、林型和采样位置的影响。冠层下土壤硝化和矿化速率, 在油松林与冠层外差异不显著, 在柠条林则高于冠层外土壤。硝化和矿化速率在冠层下以下坡位土壤最高, 在冠层外则以下坡位土壤最低。柠条林促进了冠层下土壤氮素的硝化和矿化过程, 有利于矿质氮的积累: 油松林对矿质氮和氮素矿化的影响不受采样位置影响。

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