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2017年 第38卷 第02期    刊出日期:2017-02-20
论文
封面
2017, 38(02):  1. 
摘要 ( 203 )   PDF (1335KB) ( 246 )  
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目录
2017, 38(02):  2. 
摘要 ( 252 )   PDF (86KB) ( 445 )  
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典型浓度路径(RCP)情景下长江中下游地区气温变化预估
刘文茹,居辉,陈国庆,刘恩科,刘勤
2017, 38(02):  65-75.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.02.001
摘要 ( 1164 )   PDF (23549KB) ( 1086 )  
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为探明典型浓度路径下(高端路径RCP8.5和稳定路径RCP4.5)长江中下游地区未来30a平均气温的时空变化趋势和分布特征,运用联合国政府间气候变化委员会(IPCC)AR5提出的模拟能力较强的BCC-CSM1-1(Beijing Climate Center Climate System Model version1-1)气候系统模式,基于典型浓度情景RCP(Representative Concentration Pathway)输出的2021-2050年0.5×0.5格点主要气象要素的逐日模式模拟数据资料,应用双线性内插法降尺度到长江中下游及邻近区域62个基本气象站点。以1961-1990为基准年,根据同期等长模拟数据和观测数据的非线性函数关系建立订正模型,并利用方差订正法对2021-2050年模拟数据进行误差订正。结果表明:RCP情景输出数据的模拟效果良好,方差订正可降低模拟值与观测值的相对误差和方差,更加真实反应未来气候变化趋势。RCP8.5 和RCP4.5两种排放情景下,长江中下游地区2021-2050年年平均气温均呈显著上升趋势,增温幅度总体表现为自南向北逐渐减少。就季节而言,四季均呈现升温趋势,夏季增温幅度最高,变化倾向率大,春冬两季RCP8.5情景下增温幅度大于RCP4.5下,夏秋季则相反;RCP8.5情景下,研究区域年平均气温呈现自中部向东西递减,春夏季增温幅度高于秋季,冬季增温幅度最小,且变化倾向率低,大部分地区未通过0.05水平的显著性检验。RCP4.5情景下,研究区年平均气温自北向南逐渐降低,变化倾向率则表现为北部大于南部,夏季变化速率较大,增温幅度达1.2℃·10a-1(P<0.01),冬季较小且未通过显著性检验。
刺萼龙葵入侵对不同类型土壤特性的影响
赵晓红,张国良,宋振,张瑞海,晏静,张婷,付卫东
2017, 38(02):  76-87.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.02.002
摘要 ( 839 )   PDF (1014KB) ( 1126 )  
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外来入侵植物对土壤生态系统的影响已成为入侵生态学研究的热点。本文选取河北宣化和吉林白城2个刺萼龙葵(Solanum rostratum Dunal.)入侵典型地区,研究刺萼龙葵入侵对不同类型土壤养分及酶活性的影响。每个地区分别选择4个生境作为样地,宣化地区生境包括荒地、路边、农田和林地,白城地区生境包括荒地、路边、农田和草原,其中宣化的林地和白城的草原为每个地区特有的生境。采用滴定法和比色法测定土壤养分和酶活性。结果表明,与未入侵样地(CK)相比,刺萼龙葵入侵显著提高了农田、林地和草原的土壤全氮含量(P<0.05),其中宣化(灌淤土)农田和林地全氮含量比CK增加102.49%、79.02%,白城(淡黑钙土)农田和草原比CK增加44.04%、21.81%;刺萼龙葵入侵显著提高了农田和林地的土壤铵态氮含量(P<0.05),其中宣化农田、林地中土壤铵态氮含量比CK增加137.59%、50.32%,白城农田中增加140.18%;刺萼龙葵入侵也提高了路边、林地、农田(白城)和荒地(宣化)的土壤硝态氮含量(P<0.05),其中,宣化荒地、路边和林地土壤硝态氮含量较CK增加65.52%、32.96%和22.68%,白城路边和农田分别增加132.59%、153.96%。刺萼龙葵入侵显著提高了宣化地区及白城荒地和农田的土壤有机质含量(P<0.05);降低了宣化荒地、农田和林地的土壤全磷含量(P<0.05),土壤全磷分别比CK降低54.63%、70.81%和29.68%,白城路边和草原的土壤全磷含量分别较CK下降17.40%、14.69%(P<0.05);刺萼龙葵入侵对2个地区土壤全钾和速效钾则无显著影响。刺萼龙葵入侵显著提高了荒地、农田、林地、草原和路边(宣化)的土壤脲酶活性(P<0.05);宣化路边和白城荒地、草原的中性磷酸酶的活性,宣化荒地和林地土壤过氧化氢酶活性均显著提高(P<0.05),对白城过氧化氢酶则无显著影响。刺萼龙葵入侵对某些生境的土壤养分和酶活性无显著影响可能与入侵生境的小气候、入侵时间长短等因素相关,需进一步深入研究。总之,刺萼龙葵入侵改变了2个地区土壤理化性质和酶活性,其可能通过改变土壤养分及土壤酶活性,以创造对自身有利的土壤环境,从而进一步扩散蔓延。
夜间增温对水稻生长、生理特性及产量构成的影响
张祎玮,娄运生,朱怀卫,肇思迪,石一凡
2017, 38(02):  88-95.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.02.003
摘要 ( 802 )   PDF (893KB) ( 1685 )  
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2015年6-11月,在大田条件下采用铝箔反光膜覆盖对水稻(南粳46)进行夜间增温试验。试验设置夜间增温(NW)和对照(CK)两个处理,在水稻主要生育期(分蘖期、拔节期、抽穗扬花期、灌浆期和成熟期)观测水稻分蘖数、叶绿素含量(SPAD值)、叶面积指数、光合作用和蒸腾作用参数以及产量构成(有效穗数、穗粒数和千粒重)。结果表明:(1)铝箔反光膜覆盖达到了夜间增温的目的,整个生育期夜间水稻冠层平均气温比对照提高0.4℃。(2)夜间增温条件下,水稻分蘖数比对照平均每株减少4.33个;各生育期叶片叶绿素含量(SPAD值)分别下降0.2%、2.75%、6.31%、10.77%和32.03%,而叶面积指数差异不大。(3)NW处理各生育期水稻叶片的光合和蒸腾作用参数,包括净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著低于对照(P<0.05)。(4)NW处理每穗粒数和有效穗数分别比对照低12.76%和19.02%,产量下降32.54%,千粒重增加3.93%。研究认为,夜间增温对水稻的生长及光合作用产生显著影响,在未来气候变化背景下,应进一步研究不同增温方式对水稻生产的影响及其模型模拟。
高寒草甸非生长季土壤表层水汽传输阻抗的变化特征和 水热驱动
张法伟,王军邦,林丽,李以康,郭小伟,曹广民
2017, 38(02):  96-103.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.02.004
摘要 ( 679 )   PDF (1154KB) ( 1146 )  
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土壤表层水汽传输阻抗是估算区域蒸散的关键参数之一,但其与土壤水热参数的数量关系的研究在高寒系统中十分薄弱。利用涡度相关系统观测的2014/2015年度高寒草甸非植被生长季(11月-翌年4月)的土壤蒸发数据,基于Penman-Monteith方程反推得出非生长季土壤表层阻抗的昼(9:00-18:00)变化特征,并研究其与土壤5cm温度和土壤5cm含水量的关系。结果表明,非生长季土壤表层阻抗表现出单峰型日变化特征,其最大值一般出现在15:00前后。逐时土壤表层阻抗与土壤5cm温度呈极显著幂函数阈值关系(R2=0.38,P<0.01,N=115),即土壤温度为–4.25℃时土壤表层阻抗最大;与土壤5cm含水量呈极显著指数负相关(R2=0.12,P<0.01,N=115)。非生长季逐日土壤表层阻抗的变化无明显季节规律,与土壤5cm温度(R2=0.69,P<0.01,N=10)和土壤5cm含水量(R2=0.27,P<0.01, N=10)均表现为极显著指数负相关。相关分析表明,非生长季土壤蒸发主要受太阳总辐射(R2>0.50,P<0.01)的控制。研究结果表明土壤温度而非土壤含水量主导着高寒草甸非生长季土壤表层阻抗的变化。
半开放式CO2和温度递增系统(CTGC)的改进:CO2浓度控制效果
李豫婷,冯永祥,韩雪,仝乘风,魏强,李迎春
2017, 38(02):  104-112.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.02.005
摘要 ( 600 )   PDF (650KB) ( 1486 )  
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环境控制模拟系统,是开展农田生态系统对全球气候变化响应研究的有效手段,但目前应用于试验中的模拟系统均存在一定局限,如CO2气体过量消耗、试验成本较高、模拟的试验环境与真实的自然环境差异较大、试验空间有限、不易重复等。针对这些问题,本研究对半开放式CO2浓度和温度递增模拟系统(CTGC)进行了硬件升级和设计改进,针对其CO2浓度的控制效果包括CO2浓度监测、CO2气体释放两大系统进行改进,使其能达到精准控制CO2气体释放,降低试验成本,精确模拟未来高CO2浓度的生产环境,其空间面积较大,适合多种作物同时试验。改进后的系统利用电磁阀组和CO2浓度检测传感器组成的多通道监测系统,实时检测各处理区域内的CO2 浓度,实现精准监测。在CO2气体释放源端,采用比例调节式减压器,有效减少了CO2从储气罐中被减压后在气体管路中的压力积蓄,控制CO2气体精量释放;系统将CO2释放方式由纵向改为横向,释放管道由主管加支管组成,由控制流量调节阀将主管与支管相连接,使气室内形成均匀的CO2释放区域,从而达到CO2浓度梯度升高的模拟效果。试运行结果表明,改进后的CTGC系统可以实现CO2浓度387±4.5、441±13.4、490±20.9、534±24.3和567±28.9μmol·mol-1的梯度递增,系统对环境变化的响应速度加快,能够精确实时监测气室内各处理区域CO2浓度的变化,并实现CO2气体的精量释放;系统内的CO2浓度梯度递增趋于稳定,从而更好地模拟大气CO2浓度逐渐升高的过程,满足作物对气候变化响应研究的需要。
两种水分条件下夏玉米叶片气孔行为对光质的瞬时响应
李沅媛,龚道枝,严为光,唐大华,梅旭荣,张文英
2017, 38(02):  113-120.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.02.006
摘要 ( 671 )   PDF (419KB) ( 1142 )  
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在灌水和不灌水(整个生长期不灌溉)两种水分条件下,利用LI-6400便携式光合测定仪,测定3个主要生育期(拔节期、抽雄期和灌浆期选择典型日)夏玉米(郑单958)第一个功能叶片的气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)指标,据此计算叶片的瞬时水分利用效率(WUE),测定时设定了5种比例的红蓝光组合(即B/(R+B)分别为0、25%、50%、75%和100%),以对比分析不同红蓝光比对玉米叶片气孔行为的瞬时影响。结果表明:与不灌水相比,灌水处理的叶片平均Gs、Pn和Tr在抽雄期明显较高,但在拔节期和灌浆期差异不显著。不论何种水分处理,光合有效辐射为500μmol·m-2·s-1时,叶片Gs、Pn和Tr均表现为单色红光照射时最大,随着蓝光所占比例的增加,各指标均有不同程度的降低。从节水角度来看,高红光比例的光质有利于提高玉米叶片WUE。
典型高温年不同播期一季稻产量差异及其原因分析
郭建茂,吴越,杨沈斌,江晓东,谢晓燕,王锦杰,申双和
2017, 38(02):  121-130.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.02.007
摘要 ( 641 )   PDF (630KB) ( 1272 )  
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为研究自然高温对水稻产量的影响,以南粳45为试材,于2013年在南京信息工程大学农业气象试验站进行3个播期的分期播种试验,分别为4月30日(第1播期,No.1)、5月15日(第2播期,No.2)和5月31日(第3播期,No.3),并分析水稻产量及其性状、产量贡献因子、灌浆期茎和叶向穗的干物质转运及收获指数(Harvest index, HI)对高温的响应特征。结果表明:(1)在试验播期范围内,随着播期的延后水稻表现为增产的趋势,其中No.1与其它两个播期间产量差异达到显著性水平(P<0.05),相比No.2和No.3,No.1产量分别降低3495.08kg·hm-2和6319.58kg·hm-2;就产量性状来看,No.1的结实率与其它两个播期达到显著性差异(P<0.05),而3个播期间千粒重和穗粒数的差异均达到显著性水平(P<0.05),总体上来看,高温主要表现为降低结实率和穗粒数;(2)抽穗末穗干重P0、灌浆期同化的干物质量ΔW、灌浆期茎和叶向穗转移的干物质量ΔT这3个产量贡献因子的贡献量均随着播期的推迟逐渐增大;从贡献率来看,对No.1和No.3产量贡献率最大的是ΔW,而No.2是ΔT;(3)3个播期中茎的干物质输出率(Dry matter export rate, DMER)和转化率(Dry matter transformation rate, DMTR)均超过叶的两倍(除No.1的DMER),叶的DMER和DMTR均表现为No.1最大,No.3最小,分别相差4.37和7.35个百分点,但No.1茎的DMER和DMTR均最小;(4)3个播期HI大小趋势与产量一致,表现为No.1(28.84%)<No.2(39.60%)<No.3(46.92%)。由此可见,在2013年将播期调整至5月中下旬有助于缓解高温对水稻造成的危害,从而保证产量。