为了掌握休耕季节不同生境冬水田节肢动物群落多样性及生物量特征,于2017年2-4月在重庆市璧山区通过陷阱法对3类冬水田耕作区及期9个小区生境进行了定点调查,分别为水稻和蔬菜及荒地耕作区、水稻和蔬菜耕作区及水稻和林地耕作区.共捕获节肢动物108367只,隶属于3纲119科(种).Berger-Parker优势度指数表明,冬水田节肢动物群落以罕见或稀少种(类群)数量最多以及优势类群数量稀少且突出为最基本特征,圆姚科和长角姚科是最主要的优势类群.节肢动物密度和生物量的百分比分析表明,腐食者和捕食者是节肢动物群落的主要功能团;弹尾虫以及不同种类蜘蛛和天敌昆虫类群分别构成了腐食者和捕食者中的主要类群(种).3类冬水田及其小区节肢动物群落主要功能团密度和生物量以及群落Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(.J)和Simpson优势集中性指数(C)均有明显的规律变化,且出现了显著性差异(P＜0.05);节肢动物群落及其主要功能团腐食者和植食者分别在密度和生物量间,以及捕食者与其猎物腐食者和植食者在生物量上都具显著的相关性(P＜0.05).群落相似性及相关性分析显示,3类冬水田及其小区节肢动物群落组成总体上差异明显,显然受到了稻田生境及耕作/管理等非生物因素的影响;其中生境类型(FH)作用最大,其次是蓄水量(EWQ)、稻桩生物(BR)、种植模式(PP)和收割方式(HM);它们与节肢动物群落密度及参数H'、D和C,以及腐食者密度和生物量、捕食者密度等显著正相关或负相关(P＜0.05).主成分及聚类分析结果进一步指出,3类冬水田的生境异质性差异较大,这与它们小区在节肢动物群落密度(AI)、腐食者密度(DI)及FH等生物和非生物因素上的较大不同有关.总之,3类冬水田主要营养链“水稻秸秆-腐食者-捕食者”中存在不同程度的级联效应;弹尾虫作为该效应中腐食者的代表承担着冬水田“关键或中心”节肢动物类群具有的双重生态功能;不同冬水田及其小区节肢动物群落多样性及生物量特征差异明显,这与FH、EWQ、BR、PP和HM等非生物因素密切相关.

水分利用效率(WUE)是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标,估算新疆天山及南北主要绿洲的植被WUE并分析其时空变化规律,探索其影响因素,对该区域生态系统保护、农业水资源的合理利用与开发等方面具有重要的意义.基于MODIS遥感数据、气象数据和土地利用类型数据,分析新疆天山近18年植被WUE时空变化特征以及与气候因子的关系.结果 表明:(1) 2000-2017年新疆天山植被WU变化范围为0.84-1.34 g·mm-1·m-2,多年均值为1.11 g·mm-1·m-2,整体呈减少趋势,变化率为-0.0141 g·mm-1·m-2·a-1;空间分布具有较强的垂直地带性规律,1000m以上的区域随着海拔的升高而减少.(2)植被WUE年内变化呈单峰型变化格局,具有明显的季节性差异,表现为:夏季＞春季＞秋季＞冬季.(3)相关分析和统计结果表明,新疆天山植被WUE时空变化受到气温影响的区域占33.23％,受降水影响的区域占8.57％,受气温和降水综合强影响的区域占5.63％,气温和降水综合弱影响的区域占13.13％;因此气候因素中气温在新疆天山植被WUE的变化中起到主导作用.(4)水田与早地水分利用效率随着时间变化呈持续减少趋势,并且这些区域基本上受到非气候因子的影响,说明当地人类活动存在不合理性.

朱鹮Nipponia nippon属国家一级重点保护野生动物,被世界自然保护联盟濒危物种红色名录列为濒危(EN).目前野生朱鹮主要分布于陕西省洋县及其周边区域.本调查以陕西汉中朱鹮国家级自然保护区为研究区域,运用ENVI 4.0和ArcGIS 10.2通过支持向量机法制成农田分布图,随机抽取12条样线以1.8 km·h-1的步行速度用10×42双筒望远镜统计朱鹮的数量.本研究将样线上的农田分为未翻犁蓄水稻田、翻犁蓄水稻田、翻犁未蓄水稻田、未翻犁未蓄水稻田、旱地和撂荒地6种类型,利用选择系数和选择指数衡量朱鹮对觅食地的选择.在7条朱鹮活动频繁的样线上随机抽取28个1 m×1 m的样方,统计样方内底栖动物的丰富度.结果表明,越冬期朱鹮偏好选择未翻犁蓄水稻田,选择指数为0.49±0.11,且偏好在水深3～6 cm的水田上觅食,选择指数为0.16±0.21.水田中底栖动物以昆虫为主,占总生物数量的64.02％.未翻犁蓄水田和翻犁蓄水田底栖动物的密度均没有显著差异.上述结果表明,冬季朱鹮更倾向于在未翻犁、蓄水深度为3～6 cm的水田中觅食.

为评估冬水田休耕季节长达6-8个月温度变化对稻田主要捕食性天敌通过觅食策略维持其种群发生的影响,在室内测定了两种代表性温度下青翅蚁形隐翅甲Paederus fuscipes成虫、拟水狼蛛Pirata subpiraticus和拟环纹豹蛛Pardosa pseudoannulata成蛛、亚成蛛对天台刺齿(虫兆)Homidia tiantaiensis和白翅叶蝉Thaia rubiginosa成虫的捕食功能反应、搜寻效应、自身密度干扰效应以及捕食偏好性;测定了这些捕食者在这两种温度诱导下的过冷却点(Supercooling point,SCP)和结冰点(Freezing point,FP).结果表明,温度变化显著影响了捕食性天敌的捕食功能反应、对猎物的搜寻效应以及自身密度的干扰反应.在22℃和12℃下,捕食者对刺齿(虫兆)和叶蝉的捕食功能反应均符合Holling Ⅱ模型.由捕食功能反应可知,22℃下捕食者对两种猎物的捕食量均高于12℃下的捕食量,两种温度下捕食者对刺齿(虫兆)的捕食量要显著高于对叶蝉的捕食量.22℃下捕食者对两种猎物的瞬时攻击率、最大捕食量和a/Th值均相应地高于12℃下的值,而22℃下它们对两种猎物的处理时间则相应地小于12℃下的处理时间.在同一猎物相同温度下,狼蛛和豹蛛亚成蛛的瞬时攻击率、最大捕食量和a/Th值均相应地高于狼蛛和豹蛛成蛛的值,它们的处理时间则明显小于其成蛛的处理时间.隐翅甲的最大捕食量和a/Th值在12℃叶蝉试验中均最大,而其处理时间则最小;其它条件下的隐翅甲参数值通常介于狼蛛和豹蛛成蛛、亚成蛛各参数值之间.捕食者对两种猎物的搜寻效应与猎物密度呈负相关;温度变化对捕食者搜寻效应的影响程度与捕食者和猎物的种类有关;22℃下的搜寻效应值均高于12℃下的搜寻效应值.捕食者对两种猎物的捕食作用均随自身密度升高而下降,22℃下对两种猎物和12℃下对刺齿(虫兆)的搜寻常数和干扰系数值均以狼蛛和豹蛛亚成蛛的为最高,而12℃下对叶蝉的这2个值以豹蛛亚成蛛和隐翅甲的为最高.两种温度下捕食者对这两种猎物存在选择偏好性,更嗜食刺齿(虫兆),但温度变化没有对捕食者的这种猎物偏好性产生影响.在这两种温度快速冷驯化下这些捕食者间的SCP和FP均差异显著,通常温度降低能诱导亚成蛛的SCP和FP下降,而成蛛的升高,隐翅甲的变化很小或下降,说明不同捕食者适应温度降低的耐冷特性与其捕食作用间存在一定相关性.

冬水田-水稻是川中丘陵区传统的稻田种植模式,冬水田种植模式转变是实现多熟种植及机械化的重要途径.为探究冬水田-水稻种植模式转旱作过程中作物季及休闲期土壤呼吸速率及其组分构成,试验设置冬水田-水稻转旱作(FTD)、冬水田-水稻(FR)和冬闲田—玉米(FM)3种不同种植模式,采用根排除法和静态明箱-气相色谱法原位取样测定作物季及季后休闲期土壤呼吸及其组分,并通过测算净生态系统生产力(NEP)进而判断冬水田-水稻转旱作过程的农田系统碳汇强度.结果表明:(1)FTD显著提高了土壤总呼吸速率及其自养和异养呼吸速率,从而提高了其累积排放量(P＜0.05).与FR相比,FTD的土壤总呼吸及其自养和异养呼吸的累积排放量分别提高了 13.14倍、11.32倍和15.56倍(P＜0.05);与FM相比,FTD的土壤总呼吸及其自养和异养呼吸的累积排放量分别提高了 70.56％、40.83％和115.47％(P＜0.05).(2)与FR和FM相比,FTD均降低了土壤呼吸及其组分的温度敏感性(Q10),且土壤总呼吸的温度敏感性介于异养呼吸和自养呼吸之间.(3)FR,FM和FTD的净生态系统生产力(NEP)均为正值,其数值分别为7911.66 kg/hm2,5667.89 kg/hm2和1583.46 kg/hm2,均表现为大气CO2的碳汇,但与FR与FM相比,FTD显著降低了其净生态系统生产力,呈现出较弱的碳汇.

[背景]土壤细菌对环境变化非常敏感,是土壤环境质量检测的重要指标.[目的]为研究不同季节冬水田紫色土细菌的垂直分布规律,揭示土壤细菌群落结构和物种多样性与土壤环境因子的相互关系.[方法]以冬水田紫色土为研究对象,分别于2020年8月(夏季)和2021年1月(冬季)采集不同深度土壤样品,对土壤细菌16S rRNA基因进行Illumina MiSeq高通量测序,分析在不同季节细菌群落组成和多样性的垂直分布规律.[结果]冬水田紫色土细菌ACE指数、Chao1指数和Shannon指数均呈现出夏季高于冬季,并且随土层深度增加呈现降低的趋势.冬水田紫色土优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospire)、放线菌门(4ctinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes),优势菌属为Desulfobacca、Haliangium、Anaeromyxobacter、Candidatus_Omnitrophus 和 Defluviicoccus.Chloroflexi和Actinobacteria在夏季相对丰度较高,Proteobacteria和Nitrospirae在冬季相对丰度较高;Anaeromyxobacter 和 Candidatus_Omnitrophus 在夏季相对丰度较高,Desulfobacca、Haliangium 和Defluviicoccus在冬季相对丰度较高.冗余分析(redundancy analysis,RDA)和环境因子热图分析结果均表明,总氮(total nitrogen,TN)、土壤有机质(soil organic matter,SOM)和土壤氧化还原电位(soil redox potential,Eh)是显著影响紫色水稻土细菌群落的主要因子.[结论]本研究丰富了对冬水田紫色水稻土细菌群落组成和多样性的认识,证实了不同季节冬水田紫色土细菌群落组成和多样性存在差异.