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臭氧浓度升高和增温对水稻叶片光合作用的复合影响

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生态学报 2025年第2期45卷 877-888页

作者：周钰清徐彦森何龙鑫张宇杰冯兆忠南京信息工程大学生态与应用气象学院江苏省农业与生态气象重点实验室南京210044

人类活动导致的地表臭氧(O_(3))浓度升高和气候变暖正严重影响作物生长。利用开放式O_(3)浓度与温度升高平台(O_(3)-T-FACE),以南粳9108为实验材料,设置两个O_(3)浓度:环境大气O_(3)浓度(A)和1.5倍环境O_(3)浓度(E),三个增温处理:环境温... 详细信息

人类活动导致的地表臭氧(O_(3))浓度升高和气候变暖正严重影响作物生长。利用开放式O_(3)浓度与温度升高平台(O_(3)-T-FACE),以南粳9108为实验材料,设置两个O_(3)浓度:环境大气O_(3)浓度(A)和1.5倍环境O_(3)浓度(E),三个增温处理:环境温度(CK)、冠层红外增温1.5℃(+1.5)和2℃(+2)。于灌浆中期和后期测定水稻叶片光合速率和叶绿素含量,以明确O_(3)浓度升高和温度增加对水稻叶片光合作用的复合影响。两年重复实验结果表明,与环境大气O_(3)浓度相比,O_(3)浓度升高对水稻灌浆中期叶片光合指标无显著影响,但显著降低了水稻灌浆后期的饱和光合速率(A_(sat))、气孔导度(g_(s))和叶绿素含量,分别平均下降31.3%、19.9%和30.7%;对胞间CO_(2)浓度(C_(i))、电子传递速率(ETR)、水分利用率(WUE)等指标的影响两年均不显著,说明O_(3)浓度升高导致的A_(sat)降低主要是由于叶绿素含量的下降,而非气孔限制CO_(2)传输。增温显著降低了2022年灌浆后期叶片A_(sat)和g_(s),显著降低2021年灌浆中期和后期叶片C_(i),增加叶片WUE,但对其他光合指标和叶绿素含量无显著影响。灌浆后期叶片光合速率对O_(3)浓度升高和增温的响应存在年际差异,2021年灌浆期间高的环境O_(3)浓度和温度加重了叶片光合损失。实验设置的不同增温幅度间的影响未达到显著性差异,说明开放条件下增加冠层温度1.5—2℃对当前的试验水稻品种不足以产生高温胁迫。O_(3)浓度升高和增温对叶片光合速率和叶绿素含量的复合影响未达显著性水平,意味着高浓度O_(3)和温度对试验水稻品种的叶片光合作用不存在协同或拮抗效应。

关键词：臭氧增温光合速率气孔导度水分利用率叶绿素

夏玉米主产区月尺度极端气候的时空特征及其对产量影响

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灾害学 2025年

作者：赵丽平黄进宫燕张彩林李旸张方敏山西省气象服务中心南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/生态与应用气象学院

量化夏玉米单产与极端气候的关系，有利于应对气候异常对玉米种植的影响。该文基于1980—2019年夏玉米主产省份94个站点的逐日降水、最高气温和最大风速数据，运用主成分分析和Mann-Kendall趋势检验，识别了夏玉米生育期内各月份极端气... 详细信息

量化夏玉米单产与极端气候的关系，有利于应对气候异常对玉米种植的影响。该文基于1980—2019年夏玉米主产省份94个站点的逐日降水、最高气温和最大风速数据，运用主成分分析和Mann-Kendall趋势检验，识别了夏玉米生育期内各月份极端气候指数的时空特征，并通过一阶差分模型评估了夏玉米单产对极端气候的响应。结果显示：① 强降水与极端高温的空间格局呈南高北低；② 7、8月份，近60%的站点持续高温胁迫呈显著增强；③ 河北、山东、安徽的单产对极端高温的负效应更敏感，而河南与江苏则对强降水的负效应更敏感；④ 近40年极端气候波动，特别是7月高温加剧，导致各省份减产。该研究明确了多种极端气候事件的产量负效应，为夏玉米气象灾害的识别与防御提供科学依据。

关键词：夏玉米单产极端气候时空特征

草海自然保护区内不同利用方式土壤氮素转化和氧化亚氮排放特征

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农业环境科学学报 2025年第1期44卷 227-234页

作者：郎漫聂浩朱恺文朱四喜李平南京信息工程大学生态与应用气象学院南京210044 南京信息工程大学长望学院南京210044 贵州民族大学生态环境工程学院贵阳550025

为探究草海自然保护区土壤氮素转化及氧化亚氮(N_(2)O)排放规律,并为评估不同利用方式土壤的生态环境效应和土地合理规划布局提供科学依据,在25℃和60%田间最大持水量水分条件下进行15 d的室内培养试验,研究不同利用方式土壤的净氮转化... 详细信息

为探究草海自然保护区土壤氮素转化及氧化亚氮(N_(2)O)排放规律,并为评估不同利用方式土壤的生态环境效应和土地合理规划布局提供科学依据,在25℃和60%田间最大持水量水分条件下进行15 d的室内培养试验,研究不同利用方式土壤的净氮转化速率和N_(2)O排放特征。结果表明:湿地土壤的净氮矿化速率为0.95 mg·kg^(-1)·d^(-1),显著低于旱地土壤(1.61 mg·kg^(-1)·d^(-1))和菜地土壤(1.29 mg·kg^(-1)·d^(-1)),显著高于林地土壤(0.24 mg·kg^(-1)·d^(-1))。土地利用方式对净硝化速率的影响与净氮矿化速率基本一致,旱地土壤和菜地土壤的净硝化速率最高,分别为3.71 mg·kg^(-1)·d^(-1)和3.58 mg·kg^(-1)·d^(-1),显著高于湿地土壤(1.64 mg·kg^(-1)·d^(-1)),林地土壤的净硝化速率(0.20 mg·kg^(-1)·d^(-1))最低。湿地土壤的N_(2)O累积排放量为65.3μg·kg^(-1),于各处理中最高,其次为旱地土壤(29.3μg·kg^(-1))和菜地土壤(21.4μg·kg^(-1)),林地土壤的N_(2)O累积排放量(4.45μg·kg^(-1))最低。研究表明,湿地转化为旱地和菜地虽然能显著降低N_(2)O排放量,却显著增强了氮素的矿化和硝化,可能会增加NO-3累积和向环境扩散的风险;林地转化为农业用地后N_(2)O排放量、净氮矿化和净硝化速率都显著提高,对生态环境影响较大。

关键词：草海土地利用方式矿化硝化 N_(2)O

南京老山不同坡向土壤有机碳组分的差异及其影响因素

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森林与环境学报 2025年第1期45卷 43-52页

作者：鲁惠明李仁英刘雨霏李绍通杜鸿萱王孙雨安徽科技学院资源与环境学院安徽凤阳233100 南京信息工程大学生态与应用气象学院江苏南京210044

为了解南京老山土壤活性有机碳的分布特征及其影响因素,采集老山阳坡和阴坡不同土层(0~10、10~20、20~30 cm)的土壤样品,测定土壤样品中总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和颗粒有机碳(POC)的含量并分析土壤活性有... 详细信息

为了解南京老山土壤活性有机碳的分布特征及其影响因素,采集老山阳坡和阴坡不同土层(0~10、10~20、20~30 cm)的土壤样品,测定土壤样品中总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和颗粒有机碳(POC)的含量并分析土壤活性有机碳含量与土壤理化性质之间的相关性,探讨造成土壤活性有机碳分布差异的影响因素。结果表明:阴坡的TOC、DOC、EOC、POC含量普遍高于阳坡,但是差异不显著(P>0.05);土壤TOC、EOC、POC含量随着土层深度的增加而降低,其在0~10 cm土层的含量显著高于10~20 cm和20~30 cm土层(PDOC>EOC,表明POC是南京老山土壤活性有机碳库的主要碳库。Pearson相关分析结果表明,阳坡和阴坡的土壤密度、土壤容重、全氮含量、碱解氮含量、全磷含量和速效磷含量均与土壤TOC、POC含量呈显著相关(P<0.05)。坡向、土层和土壤理化性质是影响土壤活性有机碳含量的重要因素,坡向和土层改变了土壤活性有机碳的分布,阴坡土壤活性有机碳含量占TOC含量的比例高于阳坡,对土壤碳库的稳定性具有积极影响。

关键词：土壤有机碳活性碳组分坡向南京老山可溶性有机碳易氧化有机碳颗粒有机碳

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模拟紫外辐射对菹草表型特征的影响

核农学报 2025年

作者：王锦旗宋玉芝南京信息工程大学生态与应用气象学院/中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室

为评估强光照中光合有效辐射（PAR）、UV-A(320～400 nm)和UV-B(280～320 nm)辐射对菹草生长的影响，利用人工诱导光源将菹草植株暴露于4种不同的辐射条件下，分别为PAR处理组、PAR+UV-A辐射处理组、PAR+UV-B辐射处理组，及PAR+UV-A辐射... 详细信息

为评估强光照中光合有效辐射（PAR）、UV-A(320～400 nm)和UV-B(280～320 nm)辐射对菹草生长的影响，利用人工诱导光源将菹草植株暴露于4种不同的辐射条件下，分别为PAR处理组、PAR+UV-A辐射处理组、PAR+UV-B辐射处理组，及PAR+UV-A辐射+UV-B辐射处理组，观测植株形态、克隆分枝数及生物量变化。结果表明：在暴露28 d后，菹草株高、节间距、叶面积、叶片数、生物量等指标在UV-B作用下显著下降，在UV-A辐射作用下略有下降，在两者联合作用下，上述指标极显著降低，但两者协同作用较弱。在UV-A辐射作用下，植株出现少量分枝；在UV-B辐射作用下，植株出现较多分枝；在两者联合作用下，产生的分枝数最多；仅PAR作用下，植株不产生分枝。随辐射时间延长，植株各项指标的总变异系数及表型可塑性指数均逐渐增大。因此，紫外线在促进菹草分枝及表型改变方面起重要作用。本研究结果为了解菹草在春末夏季大批衰亡原因提供了理论依据。

关键词：表型可塑性分枝数株高叶面积觅食行为

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模拟紫外线辐射对菹草生理特征的影响

核农学报 2025年

作者：王锦旗宋玉芝南京信息工程大学生态与应用气象学院/中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室

为探究强辐射中UV-A和UV-B辐射对菹草生理特征的影响，将处于对数生长期的菹草置于4种不同辐射处理下，分别为：仅光合有效辐射（PAR)、PAR+UV-A辐射、PAR+UV-B辐射，以及PAR+UV-A+UV-B辐射，每天辐射8 h，共处理28 d，分别测定植株叶... 详细信息

为探究强辐射中UV-A和UV-B辐射对菹草生理特征的影响，将处于对数生长期的菹草置于4种不同辐射处理下，分别为：仅光合有效辐射（PAR)、PAR+UV-A辐射、PAR+UV-B辐射，以及PAR+UV-A+UV-B辐射，每天辐射8 h，共处理28 d，分别测定植株叶片叶绿素含量，过氧化物酶活性（POD）、超氧化物歧化酶活性（SOD）和丙二醛含量（MDA），并计算各指标的变异系数和表型可塑性指数。结果表明，UV-B辐射显著降低叶片叶绿素含量，UV-A辐射在短期内对叶绿素含量有促进作用，但长期无显著影响；POD、SOD活性和MDA含量在UV-A、UV-B联合处理及UV-B处理下均显著高于对照组，但单独UV-A作用下，这些指标略高于对照组；UV-B辐射还促进了变异系数和表型可塑性指数的增加。综合上述研究结果表明，UV-B辐射对菹草生长有明显的伤害作用，UV-A长期辐射的影响相对较小，且远小于UV-B辐射的伤害作用；回归分析结果显示，两者联合作用时，UV-A对UV-B辐射无显著协同和减缓作用。本研究结果为了解春末夏初菹草在强辐射下的生理变化提供了理论参考。

关键词：叶绿素含量抗氧化酶系统丙二醛活性氧自由基协同作用

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不同气候分区的青海省水面蒸发影响因子分析

节水灌溉 2025年第2期 43-52页

作者：郭燕王晶张嘉男赵冰钰张烜宇刘春伟青海省气象信息中心青海西宁810001 南京信息工程大学生态与应用气象学院江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044

为探究青海省不同气候分区(东部农业区、柴达木盆地、环青海湖区、三江源区)水面蒸发的变化特征及其影响因子,基于FAO-56 Penman-Monteith(PM)公式,利用青海省50个国家气象站点2018-2022年的气象资料,建立多元回归模型计算青海省各气候... 详细信息

为探究青海省不同气候分区(东部农业区、柴达木盆地、环青海湖区、三江源区)水面蒸发的变化特征及其影响因子,基于FAO-56 Penman-Monteith(PM)公式,利用青海省50个国家气象站点2018-2022年的气象资料,建立多元回归模型计算青海省各气候区水面蒸发量,分析不同时间尺度上青海省不同气候分区水面蒸发的变化特征,并利用通径分析方法对各气候区水面蒸发的影响因子进行剖析。结果表明:水面蒸发年际变化范围为2.58~2.92 mm/d,4个气候区均在2022年达到最大值;季节变化表现为夏季>春季>秋季>冬季;月变化最大值均出现在7月,为柴达木盆地>东部农业区>环青海湖区>三江源区。东部农业区,气象因子对水面蒸发的综合决定能力排序为VPD>R_(n)>n>WS,VPD对水面蒸发变化的直接作用最大(决策系数为0.75),其次是WS,R_(n)主要通过n路径对水面蒸发变化产生间接作用(间接作用系数为0.47);柴达木盆地,各因子决策系数排序为VPD>R_(n)>RH_(mean)>WS>T_(min),R_(n)对水面蒸发变化的直接作用最大(决策系数为0.50),其次是T_(min),VPD对水面蒸发的间接作用最大(间接作用系数为0.51),通过R_(n)路径间接影响水面蒸发,WS通过T_(min)路径间接影响水面蒸发(间接作用系数为0.18),RH_(mean)对水面蒸发的影响最小且为负效应;环青海湖区,VPD、R_(n)和WS是驱动水面蒸发变化的最主要因子且起直接作用,决策系数分别为0.62、0.69和0.05,表明R_(n)对水面蒸发变化促进作用比VPD明显;三江源区,VPD对水面蒸发的直接影响最大(决策系数为1.05),其次是WS。T_(mean)可通过VPD、R_(n)和RH_(mean)路径间接影响水面蒸发(间接作用系数为0.76),R_(n)和n分别通过T_(mean)和R_(n)路径对水面蒸发变化产生间接作用(间接作用系数分别为0.48和0.69),VPD、R_(n)、WS、T_(mean)和n对水面蒸发均有增进作用,而RH_(mean)对水面蒸发的影响最小且对水面蒸发变化有抑制作用(决策系数为-0.001)。总体而言,VPD和R_(n)是影响青海省水面蒸发的主导因子。

关键词：水面蒸发多元线性回归通径分析不同气候分区

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基于RGB与高光谱图像的小麦低温胁迫评估模型

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南方农业学报 2025年第01期 97-110页

作者：余德炤江晓东杨莹颖张建取忻乐张艳秦思容杨再强南京信息工程大学生态与应用气象学院/农业与生态气象江苏省高校重点实验室南京信息工程大学大气科学学院

【目的】探究低温胁迫对小麦叶片叶绿素荧光参数、RGB图像参数和高光谱指数的影响，建立小麦低温胁迫评估模型，为小麦生产防灾减灾提供参考。【方法】以济麦22为研究对象，在小麦拔节期开展低温胁迫控制试验，设白天（8:00—20:00）/... 详细信息

【目的】探究低温胁迫对小麦叶片叶绿素荧光参数、RGB图像参数和高光谱指数的影响，建立小麦低温胁迫评估模型，为小麦生产防灾减灾提供参考。【方法】以济麦22为研究对象，在小麦拔节期开展低温胁迫控制试验，设白天（8:00—20:00）/夜间（20:00—次日8:00）平均温度分别为8℃/0℃（T1）、6℃/-2℃（T2）和4℃/-4℃（T3）3个处理，持续时间3 d，以大田自然环境的盆栽小麦（23℃/8℃）为对照（CK），研究低温胁迫处理结束后1、3和6 d小麦叶片叶绿素荧光参数、RGB图像参数及高光谱指数的变化规律；使用一元线性回归、随机森林（RF）和人工神经网络（ANN）建立小麦低温胁迫评估模型。【结果】叶绿素荧光参数DIo/RC可作为评估小麦低温胁迫的指标。在一元线性回归模型中，使用增强型植被指数（EVI）建立的一元线性回归模型效果最佳，回归方程为y=-1.261x+1.401，决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）、平均相对误差（MRE）分别为0.536、0.058、0.045和11.31%。在RF和ANN模型中，基于RGB图像参数建立的模型精度高于基于高光谱指数建立的模型，RF模型测试集R2、RMSE、MAE、MRE分别为0.771、0.042、0.033、8.57%,R2相比一元线性回归模型提高43.78%,RMSE、MAE、MRE分别降低28.31%、28.06%、24.21%;ANN模型测试集R2、RMSE、MAE、MRE分别为0.742、0.046、0.037、9.01%，测试集R2相比一元线性回归模型提高38.34%,RMSE、MAE、MRE分别降低20.33%、18.06%、20.32%。【结论】基于RGB图像参数的RF模型效果最好、精度最高，可用于小麦的低温胁迫评估。

关键词：小麦叶绿素荧光参数 RGB图像高光谱图像低温胁迫评估模型

橘园坡位变化对红壤胶体颗粒组成及胶体磷含量的影响

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农业环境科学学报 2025年第2期44卷 409-419页

作者：刘卓玲王艳玲张佳敏李欢高磊南京信息工程大学生态与应用气象学院南京210044 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京211135

为明确坡位变化对红壤胶体颗粒组成及胶体磷含量的影响,本研究以江西鹰潭孙家典型红壤小流域观测站内位于坡顶、坡上、坡中及坡底的橘园红壤为研究对象,基于Stoke′s定律采用水分散-虹吸法依次获得粒级为<0.1、0.1~<0.45、0.45~<1μm及... 详细信息

为明确坡位变化对红壤胶体颗粒组成及胶体磷含量的影响,本研究以江西鹰潭孙家典型红壤小流域观测站内位于坡顶、坡上、坡中及坡底的橘园红壤为研究对象,基于Stoke′s定律采用水分散-虹吸法依次获得粒级为<0.1、0.1~<0.45、0.45~<1μm及1~5μm的胶体颗粒,对比分析了各坡位橘园红壤中胶体颗粒的分布比例、有机质、非晶质氧化铁(Feo)、非晶质氧化铝(Alo)及胶体颗粒所携带的磷素(Pcoll)的含量变化差异;以坡顶橘园红壤为例,借助于热场发射电子扫描显微镜、X射线能量色散谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)观察了各粒级胶体颗粒的微观形貌及元素富集特征;明确了各粒级胶体颗粒的组成矿物及相对比例。结果表明:不同坡位橘园红壤中1~5、0.45~<1、0.1~<0.45μm胶体颗粒的分布比例分别为20.1%~24.8%、4.1%~6.1%、0.2%~0.6%;且随坡位降低,1~5μm胶体颗粒的分布比例呈先增加后降低的趋势,0.45~<1μm与0.1~<0.45μm胶体颗粒则呈降低-增加-降低的趋势。随橘园坡位的降低,各粒级胶体颗粒内有机质和Alo占比呈先增加后降低的趋势,以坡中和坡上有机质占比分别为最低与最高,而坡顶和坡上Alo的占比分别为最低与最高;Feo占比呈先降低后增加的趋势,以坡上和坡中的占比分别为最低与最高。随胶体颗粒粒级的减小,各粒级胶体颗粒内有机质与Feo占比呈先降低后增加的趋势,Alo占比则呈先增加后降低的趋势。不同坡位橘园红壤中各粒级Pcoll含量为0.66~1.57 g·kg^(-1),且均随坡位降低呈先降低后增加的趋势,坡中各粒级Pcoll含量最低,坡底Pcoll含量最高;且胶体粒径越小,Pcoll含量相对越高。通过SEM-EDS观察到坡顶橘园红壤中0.1~<0.45μm胶体颗粒的结合程度最好,颗粒排列紧实呈团状,<0.1μm胶体颗粒的结合程度最差,颗粒呈分散状,而1~5μm和0.45~<1μm胶体颗粒呈片状散落排布,结合程度相仿;磷主要赋存于1~5μm和0.1~<0.45μm胶体颗粒表面,铁则主要赋存于<0.1μm胶体颗粒表面;各粒级胶体颗粒的主要组成矿物为高岭石与多水高岭石。相关分析表明,橘园红壤中总碳、总氮、全磷、有机质、Alo等指标仅对橘园红壤中0.1~<0.45μm胶体颗粒中的胶体磷含量有显著影响。

关键词：橘园红壤坡位变化胶体磷矿物组成有机-无机胶结物质