"新农科"建设要求对农林类人才培养的环节和方式进行改革,培养创新型、复合应用型、实用技能型农业新人才,从基因工程课程的教材、教学和教辅3个方面进行课程改革与创新,包括主编并出版"新农科"教材《基因工程》,创建以生产应用为主线的基因工程教学体系;运用BOPPPS法进行教学设计,修订课程大纲、教案和课件;组织、参与学科竞赛达到以赛促教、以赛促学.通过以上创、改、赛"三步法"实现了课前、课中和课后3个教学环节的有机衔接,检测了教学体系的合理性、教学设计的可行性和教学辅导的实效性,有效培养了学生的综合素质和创新能力,促进了"新农科"背景下国家级一流本科专业"农学"的建设,可以为新时期农业创新型高素质人才培养提供参考.

过度扩张的单一种植橡胶(Hevea brasiliensis)林会导致土壤生物多样性丧失和生态系统服务功能衰退,为探究橡胶农林复合措施的实施对土壤生态系统的缓解效应,解析多营养级土壤生物网络结构复杂性对不同橡胶林种植模式生态系统功能的影响有重要意义.本研究在西双版纳地区选取单一种植的橡胶林、橡胶+茶树(Camellia sinensis)、橡胶+大叶千斤拔(Flemingia macrophylla)和热带雨林作为研究对象,分别在干季(3月)和雨季(9月)采集凋落物和土壤样品,进一步鉴定土壤生物群落,测定土壤理化性质、土壤酶活性、凋落物生物量和根系生物量,分析并构建了不同复合种植模式橡胶林的土壤多营养级生物网络.结果表明:(1)总体而言,不同种植模式橡胶林的土壤真菌和节肢动物丰富度均显著低于热带雨林,但橡胶林间作大叶千斤拔可提升土壤细菌和线虫丰富度;(2)相较于单一种植橡胶林,橡胶+茶树模式在干季显著增加了土壤多营养级生物网络的复杂性(边数目增加38.26％、节点数目增加37.59％),且土壤节肢动物在网络结构中占比增加;而橡胶+大叶千斤拔模式则在雨季显著增加此网络的复杂性(边数目增加23.38％、节点数目增加31.58％),且网络结构以植食性线虫、根结线虫、外生菌根和根瘤菌为主的连接中心和模块中心增多;(3)橡胶+大叶千斤拔复合种植模式在干季显著提升土壤总碳氮含量,在雨季则显著增加β-1,4-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶的活性.由此表明,通过间作方式增加橡胶林植物多样性可提高土壤生物多样性和资源输入,有助于土壤多营养级食物网络复杂性和土壤养分协调发展,本文可为探索可持续发展的环境友好型橡胶园种植模式提供重要理论基础和数据支持.

随着全国"卓越农林人才教育培养计划"的开展,我校动物科学专业设置了"卓越班",以突出培养学生的系统思维和创新创业能力为目标开展了系列教育教学管理和课程改革.为此,我们以"鸡快、慢羽性状"为实验对象,设计了"鸡快慢羽性状遗传学基础分析"综合实验,突出培养学生用理论知识解决生产实践问题的思维和能力.本文重点介绍了该实验作为动物遗传学实验教学案例的实施过程及效果,首先从鸡的表型观察逐步深入到遗传学基础分析,利用遗传学理论指导鸡快、慢羽品系培育的育种实践.实验内容涉及伴性遗传规律和性别决定机制等遗传学理论知识,同时还涉及基因组DNA提取、基因扩增、酶切及电泳分析等一系列分子遗传学的技术方法.不仅有利于学生综合分析能力和专业技能的掌握,还有助于培养学生对动物科学专业的科研兴趣和创新意识.此综合性实验还展现了用遗传学理论指导动物品种培育实践过程,符合动物科学专业复合应用型人才培养目标的要求,其中的教学理念和方法可推广应用于其他生物学实验教学.

以渭北黄土区农林实践中被广泛采用的核桃-小麦间作复合模式为研究对象,以两物种的单作系统为对照,研究单作农田向农林复合系统转变对土壤物理性质的影响,为农林复合系统经营管理和模型的建立提供理论依据.结果表明:核桃-小麦间作对土壤物理性质的改善作用主要发生在0～40 cm土层.核桃-小麦间作可以避免表层(0～20 cm)土壤容重升高,同时在20～ 40 cm土层对单作农田形成的犁底层也有显著的改善作用.核桃-小麦间作对各土层田间持水量均表现出持续的改善作用,除在20～ 40 cm土层略低于核桃单作外,其他从第5年开始均高于两单作系统.核桃-小麦间作对各土层土壤孔隙度均存在持续的改善作用,在0～20和20～40 cm土层与两单作系统相比存在显著差异,同时也能提高毛管空隙度的比例.农田向农林复合系统转变过程中对土壤容重、田间持水量、土壤孔隙度均有持续的改善作用,且对浅层土壤的改善作用强于深层土壤.

利用农林复合模式发展生态农业可提高资源利用效率,橡胶(Hevea brasiliensis)-益智(Alpinia oxyphylla)间作模式是橡胶园最主要的农林复合模式.该研究通过野外原位定位实验,研究不同季节橡胶林下环境因子对益智光合作用的影响,并进一步分析益智光合作用与主要环境因子的关系.结果表明:(1)3月益智净光合速率日变化为“V”形曲线,14:00降到最低值;而6月、9月和12月益智净光合速率日变化趋势为10:00达到最大值,随后缓慢降低;在雨季(6月和9月)蒸腾速率的日平均值和日最高值均显著高于旱季(3月和12月).表明林下益智在不同季节均能维持植株正常生长,且表现出了较强的适应能力.3月土壤水分亏缺造成益智叶片气孔导度降低,使其净光合速率维持在较低的水平.(2)通过光响应曲线修正模型计算出益智叶片各光合响应参数,发现3月最大净光合效率和光饱和点显著低于6月、9月和12月;而光补偿点和暗呼吸速率却显著高于6月、9月和12月,表明3月土壤水分亏缺导致益智光合酶活性降低,而表现出光抑制现象,同时呼吸强度加剧,光合能力显著下降.(3)采取相关分析发现,3月气温与净光合速率显著负相关,空气湿度与净光合速率显著正相关,高温和低湿度共同限制了益智的光合作用;而9月和12月,林下光合有效辐射是益智光合作用的限制因子.

以核桃(Juglans regia)-小麦(Triticum aestivum)间作复合系统为研究对象,用微根窗和根钻相结合的方法采样,研究复合系统中核桃和小麦细根年内年际的生长动态和竞争适应策略,为农林复合系统的经营管理和竞争模型的建立提供理论依据和技术支持.结果表明,间作核桃和小麦根系均在上半年有一个大的生长高峰(5月和4月),在下半年有一个小的生长高峰(9月和11月),二者的竞争主要发生在上半年的大生长高峰期.在各年份各土层,间作核桃的根长密度均低于单作核桃,且在从第7年开始存在显著差异.在0-20 cm土层间作小麦根长密度在第3-7年间获得迅速提高,从第7年开始显著高于单作小麦,但在20 cm以下土层则相反.间作使核桃和小麦细根生态位实现了分离,11年的观察期内间作核桃比单作核桃细根的垂直分布中心下移了6.59 cm.间作小麦比单作小麦的上移了8.59 cm.在根系竞争策略方面,小麦根系是通过短期内的快速生长,迅速占据土壤空间获得竞争优势;而核桃根系是通过根系的逐年积累,逐步占据土壤空间从而获得竞争优势.可以干扰核桃根系积累过程的“竞争-干扰-再平衡”农林复合经营管理策略可以让复合系统中核桃和小麦保持各自竞争优势的情况下实现共存.在根系形态方面,自身细根直径较小者小麦在剧烈竞争区域以增加细根直径减小比根长来适应竞争,而自身细根直径较大者核桃则相反.

太行山区具有水少土薄的生态劣势,却承担着华北平原水源供应的重要作用.开展太行山区水资源供需关系垂直特征研究,有助于指导山区生态系统的可持续管理.本研究基于遥感数据以及InVEST模型,定量评估太行山区产水量,并根据不同地区人均综合用水指标计算耗水量,通过不同海拔的水资源产耗比科学划定太行山区水资源的供给区和受益区.结果表明:2005-2014年,太行山区年均产水总量为65.94亿m3,耗水总量为45.32亿m3,水资源盈余20.62亿m3;从县域和集水区尺度看,太行山区边缘低海拔地区存在一定程度的水资源短缺问题,整个太行山区的产耗比为1.53;根据产耗比随海拔的变化,可将太行山区划分为3个垂直带,0～300 m为水资源补给区,建议发展为农林复合型过渡带,300～ 950 m为水资源过渡平衡区,建议维持当前自产自耗的现状,950 m以上为水资源外溢区,建议划为水源涵养保护区,严禁一切开发破坏行为.

橡胶( Hevea brasiliensis) 农林复合系统被认为可有效改善生态系统功能,但目前关于橡胶农林复合系统对土壤水源涵养功能影响的研究极少.本研究以海南中部山区橡胶益智( Alpinia oxyphylla) 复合系统为对象,采用结构方程模型分析橡胶林中套种益智对土壤水源涵养功能的直接和间接影响因素.结果表明: 与纯橡胶林相比,橡胶益智复合系统土壤水源涵养功能指数增加了1.09 倍,土壤水源涵养功能增加明显( P＜0.05).益智套种后凋落物量和细根生物量增加是橡胶林土壤容重和团聚体稳定性变化的重要原因.土壤容重、土壤团聚体稳定性和凋落物量可解释土壤水源涵养功能变量的91％,三者均可直接影响土壤水源涵养,土壤容重和凋落物量还可间接影响土壤入渗而改变土壤水源涵养功能.橡胶林套种细根生物量和凋落物丰富的农作物可以改善橡胶林土壤水源涵养,增强橡胶林的水土保持效应.

人工林是森林生态系统的重要组成部分,其在全球森林资源中扮演着重要角色,在物质产品供给、生态环境的服务与改善、生态景观构建和应对全球变化等方面发挥着积极贡献.本文分析了人工林生态系统功能与稳定性,介绍了以橡胶为主的农林复合生态系统在光热资源、水分资源、养分资源、土地和空间资源调控利用,以及以橡胶为主的农林复合生态系统对涵养水源、增强系统稳定性、改善微气象环境、提高土壤质量和增强生物多样性等生态服务功能影响方面的作用及其发生机理.在此基础上,提出未来应重点围绕以橡胶为主的农林复合生态系统生产力形成机理与调控、橡胶农林生态系统维持机制、橡胶农林生态系统多功能服务及其调控、橡胶农林生态系统对全球气候变化的响应等开展研究.

凋落物是森林生态系统发挥水文功能的重要作用层.本研究以西双版纳地区热带季节雨林、单层橡胶林、橡胶/可可和橡胶/大叶千斤拔农林复合系统4种典型林型为对象,收集它们的地表凋落物并用室内浸泡法探究其水文特征,旨在为热带地区土地利用变化下的水资源管理提供参考.结果表明:热带季节雨林总凋落物储量显著大于其余林型(P＜0.05),而单层橡胶林和农林复合系统间差异不显著(P＞0.05);各个林型凋落物中,储量最大的组分为叶,占比均大于60％;除热带季节雨林外,其他林型凋落物组分最大、最小蓄水率均表现为叶＞混合体＞枝条+树皮＞繁殖体;热带季节雨林各个组分的最大、最小蓄水率显著高于单层橡胶林(P＜0.05);各林型不同凋落物组分持水量随时间的变化特点相似,在开始阶段持水量迅速增大,之后持水量增加缓慢,浸泡20 h左右基本达到饱和;在各个时刻,热带季节雨林和橡胶/大叶千斤拔的凋落物持水量比橡胶/可可和单层橡胶林大;单层橡胶林有效拦蓄量最低,为4.69 t·hm-2,热带季节雨林为其1.7倍,橡胶/大叶千斤拔为其2.1倍;说明从热带季节雨林转变为单层橡胶林,凋落物的水文功能退化明显;构建诸如橡胶/大叶千斤拔、橡胶/可可等凋落物持水、拦蓄能力较好的农林复合系统能带来生态环境效益.