干旱和复水对大豆光合生理生态特性的影响

选用大豆作为实验材料,研究干旱和复水对大豆光合生理的影响,以期为大豆抗旱栽培和高效利用水分提供理论依据.通过研究发现,在土壤相对含水量高于47%时,处理组大豆凌晨叶片水势和对照组相比基本没有下降,但当土壤相对含水量低于47%时,处理组叶片水势急剧下降,表现为一定的阈值反应,存在明显的凌晨叶水势临界值.大豆开花前期叶片的凌晨叶水势阈值约为-1.02MPa,低于此临界值,叶片水势急剧下降,叶片净光合速率也明显降低.研究发现,在实验的第3天,处理组土壤相对含水量为47%,叶片水势与对照组相比下降了7%,蒸腾速率为对照组的67%,净光合速率为对照组的90%,水分利用效率比对照组高35%,这说明大豆的蒸腾比光合对干旱更敏感.因此,可利用这一结果采取适度干旱等措施达到节水增产的目的.复水后大豆叶片水分状况得到改善,大豆叶片的净光合速率和蒸腾速率都表现为接近于直线的上升,气孔导度的恢复也很快,这表明大豆存在着胁迫解除后快速生长的特征.但是,干旱对大豆的生长等生理过程是否存在滞后效应,滞后效应的大小等问题还需要进一步的研究.     

干旱胁迫下紫花苜蓿根系形态变化及与水分利用的关系

采用盆栽实验方法研究了紫花苜蓿(品种:陇东和阿尔冈金)根系形态、生物量、蒸腾耗水量等对持续干旱的反应及与水分利用效率(WUE)间的关系,以期揭示紫花苜蓿对干旱胁迫的适应机制。结果表明:干旱胁迫使得紫花苜蓿根系形态特征在年季间、茬次间和品种间发生了显著变化,主要表现为主根伸长生长受到抑制、主根直径变细、侧根和根系总长度伸长生长则被促进、根系表面积和直径≥1mm的侧根数目显著增加、根系生物量下降,这是紫花苜蓿对干旱逆境的适应策略,但这种适应性存在限度。另一方面,干旱胁迫条件下紫花苜蓿草产量和蒸腾耗水量也因生长年限、茬次和品种的不同而呈现不同程度的降低。紫花苜蓿根系形态性状(总根长、根系生物量与根冠比)与植株水分利用效率间具有显著的相关性,其中根重对水分效率的影响是第一位的。WUE在根系形态与冠层水分消耗的协同变化下得到有限提高。对干旱的耐性最终表现为第2年第1年、第1茬和第2茬第3茬、陇东阿尔冈金。     

农业景观动态对林地地表节肢动物多样性的影响

以黄河下游典型农区封丘县为研究区,在林地景观中进行地表节肢动物的观测。用物种丰富度和香农多样性指数代表物种多样性,选择代表景观背景的5个竞争模型:生境特性(H1,2012)、基质特性(H2,2012)、生境变化(H3,1984—2012)、基质变化(H4,1984—2012)和土壤-环境条件(H5,2012)从4个空间尺度上(100,250,350和500 m)进行分析,通过运用基于赤池信息量准则(Akaike information criterion,AIC)的多模型推理(Multi-model Inference,MMI)方法,在R软件里用广义线性模型(Generalized Linear Models,GLM)探究了研究区近30年(1984—2012年)景观背景变化对林地地表节肢动物多样性的影响。研究表明,不同景观背景模型对地表节肢动物多样性的影响具有尺度依赖性。在100 m的尺度下,生境特性(H1)最能够解释香农多样性和物种丰富度,但是随着尺度的增加,生境特性变化(H3)在较大(250、350 m和500 m)的尺度对物种丰富度和香农多样性影响最大,而基质特性和土壤-环境条件(H2和H5)的作用不显著。景观背景对地表节肢动物多样性的解释量达到40%。在研究区域,生境特性是表征香农多样性指数和物种丰富度的指标。     

陆地生态系统植物功能群研究进展

从植物功能群角度探讨陆地生态系统功能与稳定性维持机理、植物对环境变化的适应与响应以及水分、养分利用效率等成为当前生态系统生态学研究的主要技术路线.植物功能群的提出和研究,为研究复杂的生态系统提供了一个良好的方法和途径.综述了陆地生态系统功能群方面的最新研究进展,介绍了植物功能群定义的发展历程,详细比较了植物功能群划分的依据及方法,对于植物功能群与群落稳定性之间的关系、植物功能群对群落生产力的影响以及植物功能群与环境因子的动态关系等进行了深入讨论.这些研究资料表明,植物功能群整合了功能及对环境响应相似的一类植物,但植物功能特征不是绝对的、单一的,所以对植物功能群就会有不同的理解,会有不同的定义及划分方法.许多研究者从不同的角度、尺度来对植物功能群进行研究,这些研究结果有不同的针对方向和目的,使人们可以从不同的角度更全面的理解复杂的陆地生态系统.学者们在研究生态系统时,或多或少地总要与植物功能群相联系,这大大拓宽了植物功能群的应用范围.所有前人的研究使植物功能群的概念、划分、方向、应用等诸方面越来越清晰.这要求应有一个规范、统一、明确的植物功能群研究方案,这样能使对植物功能群的研究更加深入,能整合全球所有植物功能群的相关研究.     

基于植物功能群的生态系统服务形成与维持机制研究

生态系统可以从“结构-功能-服务”3个层次来理解,其中服务是人类的主观感受或效用。维持高质量的生态系统服务还需从生态系统的自然属性入手。结构和功能是生态系统服务形成和维持的内在机制,而植物是生态系统结构和功能的核心驱动力。植物功能群具有特定功能的植物组合,其中优势植物功能群控制着生态系统的结构和功能。生态系统服务的概念、分类与植物功能群密切相关,植物功能群是生态系统与生态系统服务间更直接的桥梁。建立生态系统服务与植物功能群间的联系,使相关研究有更明确的指向,在深化理论研究的同时使研究成果更容易落地。生态系统服务的形成、维持机制与植物功能群的内在联系主要体现在4个主要方面：(1)植物功能群的内在适应性特征和外在效应是生态系统服务形成的基础;(2)植物功能群的多功能特性为生态系统服务协同提供了可能;(3)植物功能群间替代和互补效应可以提升生态系统服务质量和稳定性;(4)植物功能群能够提供基于自然的生态系统服务修复问题解决方案。     

黄河中下游农业景观中景观简化对传粉昆虫多样性的影响——以巩义市为例

在农业景观中,传粉昆虫的生存繁衍与半自然生境的面积大小有关。集约化生产方式使半自然生境比例逐渐减少,农田比例不断增加,随着景观简化梯度的变化(农田比例逐渐增大),传粉昆虫群落多样性将会发生怎样的变化?选择黄河中下游典型农区巩义市为研究区域,采用诱捕盘法(Pan traps)进行农田、林地的传粉昆虫取样,以21个样点作为景观简化梯度(农田比例范围5%—86%)的呈现,基于每个样点的传粉昆虫多度和丰富度变化来探究景观简化对传粉昆虫多样性的影响。结果显示:区内累计捕获传粉昆虫39660头,优势类群包括双翅目(Diptera)、膜翅目(Hymenoptera)、鞘翅目(Coleoptera)等。采用逐步回归分析及线性拟合后发现景观简化程度与传粉昆虫多度和丰富度呈显著负相关(P0.05);景观简化对传粉昆虫类群间的影响也是有差异的,其中对鞘翅目多度的影响最为密切(R~2=0.27),同时对膜翅目和双翅目也有较大影响(R~2=0.14、R~2=0.11),景观简化与鳞翅目多度呈正相关;随景观简化的程度加深,农田生境中膜翅目多度呈显著下降趋势(P0.05),而林地中膜翅目多度变化不明显。在未来的景观规划中,应着重考虑传粉昆虫中鞘翅目类群的栖息地变化及食物资源状况。依据研究结果建议林地生境中应注重保护现有的自然植被群落,在人工林中可以种植一定面积的蜜粉源植物;农田生境内对杂草群落、半自然生境斑块进行合理规划的基础上,还可以种植线性景观植物作为传粉昆虫的食物源。     

干旱和复水对大豆(Glycine max)叶片光合及叶绿素荧光的影响

选用河南省大面积种植的大豆品种豫豆29作为实验材料,通过研究逐步干旱和旱后复水条件下大豆叶片光合、叶绿素荧光等指标随土壤水分的动态变化规律,以期为大豆的水分高效利用提供理论依据。研究发现,在土壤相对含水量高于46.5%时,虽然随着土壤相对含水量的下降,豫豆29仍可以保持它的叶片水分状态;豫豆29的叶片净光合速率在土壤水分中等条件下最大,在土壤相对含水量为64.3%时,它比对照组高出11.2%(P<0.01);在实验的第3d,处理组的土壤相对含水量降为46.5%,叶片水势与对照组相比降低了7.2%(P>0.05),净光合速率为对照组的89.6%(P<0.05),但气孔导度却迅速下降为对照组的44.7%(P<0.01),这说明与叶片的光合和水分状况相比,豫豆29的气孔对土壤水分的匮缺更加敏感。复水后,豫豆29叶片的水势、净光合速率、气孔导度和叶绿素荧光等值都可以得到迅速的恢复,并在实验的最后接近对照组的水平,这表明豫豆29的叶片光合在水分胁迫解除后有迅速恢复的能力。     

不同干扰背景下农业景观异质性——以巩义市为例

景观异质性包括景观组成和构型的异质性,而人为干扰是形成异质性景观的主要影响因素。以河南省巩义市为例,在以建成区、农田、丘陵和山地为主体的景观中各选取一个4km×4km的样区,采用移动窗口算法,以100、250、500、1000、1250m和1500m为移动窗口半径,借用蔓延度(CONT)和均匀度(SHEI)指数,分析了不同干扰背景下景观异质性的空间变化特征。结果表明:随着移动窗口半径的增大,各景观类型的蔓延度和均匀度指数的最大值逐渐递减,最小值逐渐递增(建成区除外);建成区和农田景观蔓延度指数的平均值均大于丘陵和山地景观,均匀度指数的平均值则相反;4种类型景观的均匀度指数和蔓延度指数都呈显著相关关系,除建成区1000m及以上移动窗口半径外,R2都大于0.9;拟合曲线的β值基本呈递增趋势。文中对于人为干扰强度的差异性和景观异质性的尺度依赖性分析,为构建合理的景观格局提供了理论依据。     

道路对林地景观连接度的影响——以巩义市为例

基于景观连接度原理,借用景观连接度指数,在地理信息系统支持下,探讨了巩义市山区林地景观在不同距离阈值下连接度的变化,定量分析了道路对林地景观连接度的影响。结果显示,随着景观距离阈值的增大,无论是否有道路,林地景观整体可能连通性指数值都表现为逐渐增大;对林地景观连接度起"非常高"和"高"作用的林地斑块数量都比较少,但占林地总面积比例较大,面积大的林地斑块在提高景观连接度中起的作用较大;道路的分割使得林地斑块重要值降低,就单一斑块而言,随着景观距离阈值的增大,分割成的小斑块的重要值降低程度在逐渐减小。     

不同农业景观背景下传粉昆虫群落的分布差异

农业景观中的自然、半自然生境等非农生境可为传粉昆虫提供丰富的食物来源、栖息地、繁殖地、避难所等,对维持生物多样性的稳定起着不可替代的作用。以巩义典型的山地-丘陵-河川混杂的复杂景观和民权的平原农业简单景观为研究区,分析不同景观背景下传粉昆虫群落的物种组成及其在不同生境中的分布特征。结果表明:(1)巩义研究区内累计捕获传粉昆虫18582头,民权研究区内累计捕获传粉昆虫18518头,优势传粉昆虫功能群为双翅目、膜翅目、鞘翅目和鳞翅目等;(2)景观复杂度更高的巩义研究区的传粉昆虫多样性、丰富度以及均匀度均显著高于民权研究区;存在大面积农田斑块的平原景观中则有更多的优势传粉昆虫个体;(3)农田斑块中具有更高的物种丰富度,但林地物种的多样性和均匀度则相对稍高些。农田斑块在作物花期能有效的提高传粉者种群密度,但林地等自然、半自然生境对于维持传粉者多样性和食物缺乏期种群的稳定具有重要作用。因此在未来为确保农业景观中传粉者的多样性与传粉服务的稳定,一方面要关注自然、半自然生境的作用,同时也要考虑不同景观背景下异质性特征对不同生物类群的影响差异。