为揭示未来气候变化趋势对稻谷Fe、Zn含量和积累量的影响,本研究利用开顶式气室(Open Top Chamber,OTC)系统模拟大气CO2浓度上升(EC处理,+100 μL·L-1)和增温(ET处理,+1.5℃)以及二者相互作用(ETEC处理,+1.5℃,+100 μL·L-1)的气候变化情景,对江汉平原2017-2019年双季稻籽粒Fe、Zn以及植酸含量进行持续3a的大田试验观测.结果表明:双季稻籽粒Fe和Zn含量对大气CO2浓度上升与增温的响应存在较大的年际间差异,其中对大气CO2浓度上升的响应较增温更为敏感.与对照(CK)相比,EC处理显著降低2018年晚稻籽粒Fe含量(-13.41%,P＜0.05),显著增加2019年早稻和晚稻籽粒Fe含量(+29.70%和+27.95%,P＜0.05);ET处理显著降低2018年早稻籽粒Zn含量(-13.49%,P＜0.05).就3a观测平均值而言,EC处理显著降低早稻籽粒Zn含量(-8.28%,P＜0.05),而ETEC处理显著降低晚稻籽粒Zn含量(-10.91%,P＜0.05).本研究发现CO2浓度上升与增温叠加作用效果有别于各单因子影响,尤其对高温干旱年份晚稻籽粒Zn含量的降低具有显著的正协同效应.本研究预测未来气候变化可能增加稻米食用人口出现"隐性饥饿"的风险.

Global climate change, characterized by elevated atmospheric CO 2 concentration and temperature, is an important issue affecting human sustainable development. In this study, open top chamber（OTC） systems were used to simulate climate change scenarios of rising atmospheric CO 2 concentration（EC, +100 ppm） and increasing temperature（ET, +1.5 ℃）. The concentration of dissolved organic carbon（DOC） in surface water and pore water, aromaticity index, biomass, yield and related driving factors of double cropping rice in Jianghan Plain were observed. The results showed that DOC concentration in soil pore water at 20 cm soil layer during the filling stage of early rice was significantly increased by 284.2% under EC treatment, compared with CK（P＜0.05）, and DOC aromaticity index under EC treatment was significantly decreased by 36.9% and 31.6% at booting stage and heading stage（P＜0.05）, respectively. DOC aromaticity index at 20 cm soil layer during the jointing stage of early rice reduced by 35.5% under EC treatment（P＜0.05）. Compared with EC and ET treatments, DOC aromaticity index of soil pore water at 20 cm soil depth under the combined treatment of atmospheric CO 2 concentration increasing and warming（ETEC） was significantly increased, with a range of 23.6%-51.4% during the whole growing period of paddy field（P＜0.05）. Both EC and ET treatments significantly increased aboveground biomass and grain yield of double cropping rice（P＜0.05）. This study provided scientific evidence for exploring the responses of double cropping rice to climate change and the key processes of carbon cycling in paddy ecosystems in Jianghan Plain in China.

玉米和稻谷是南方地区重要的饲料原料来源.本研究采用LI-6800便携式光合作用测定系统观测了温度和CO2浓度对长江中游平原水稻和玉米扬花期功能叶片光合参数的影响.结果表明:玉米扬花期功能叶片净光合速率对温度升高的敏感性高于水稻.温度升高提高了水稻功能叶片的光合速率.CO2浓度增加提高了扬花期水稻和玉米的最大光合速率.当温度条件相同时,在高CO2浓度条件下水稻比玉米更容易维持较高的光合速率.玉米功能叶片最大电子传递速率(Jmax)与最大羧化速率(Vcmax)的比值(Jmax/Vcmax)随温度升高而显著下降(P<0.05),而水稻Jmax/Vcmax值对温度升高无显著变化.温度升高与CO2浓度增加均可降低两种作物的叶片气孔导度和植物蒸腾速率.本研究发现,玉米功能叶光合参数及生化参数对高温环境较为敏感,即玉米的光合酶活性和光合能力比水稻更容易受到温度升高的抑制作用.建议未来应重视气温升高对玉米饲料资源带来的不利影响,在畜禽养殖中合理调整饲料原料供给结构,适当将稻谷作为饲料原料的替代来源之一,可以抑制因玉米价格上涨造成的饲养成本攀升,提高养殖效益,为新形势下畜牧业发展探索一条高效、可持续的发展道路,提升畜牧业发展的竞争力.

溶解性有机碳(DOC)淋溶是陆地生态系统碳循环中一个关键环节.森林生态系统是陆地生态系统DOC的主要来源之一.DOC通过淋溶作用进入底层土壤,引起底层土壤有机碳变化.森林生态系统DOC通过地表径流汇集和地下水渗漏进入水体,最终参与海洋碳循环.因此,探索森林生态系统DOC淋溶驱动机制对理解全球碳循环关键过程具有重要意义.本文阐述了森林生态系统DOC来源和去向,总结了DOC淋溶的几种重要驱动机制,包括土地利用、气候变化、酸沉降、大气CO2增加和土壤铁铝氧化物等影响因素,并归纳了模拟DOC淋溶及输出通量的经验统计模型和过程机理模型的优缺点.结合目前中国森林生态系统DOC研究现状和不足,我们建议建立中国森林生态系统DOC淋溶观测网络,为模型预测DOC变化提供准确和可靠的观测数据.此外,在未来研究中,需要将野外观测-室内实验-模型模拟相结合,深入研究森林生态系统DOC淋溶驱动机制,尤其要加强环境变化情境下典型区域或国家尺度DOC淋溶的模拟研究.

通过对北京市352个设施蔬菜地块的施肥状况进行实地调研,查明设施蔬菜施肥现状及存在问题,估算肥料减施潜力.结果表明,北京市设施蔬菜养分投入量普遍超过推荐施肥量(养分超标率>72％).不同设施类型施肥量差异较大,其中日光温室每季蔬菜平均氮磷钾(N、P2O5和K2O)投入总量分别为858、409、572 kg·hm-2,明显高于塑料大棚每季蔬菜平均氮磷钾投入总量593、317、438 kg·hm-2.设施蔬菜养分主要来源于有机肥基施,对日光温室和塑料大棚养分投入总量的贡献分别为66％ 和52％.不同蔬菜种类肥料减施潜力巨大,其中甘蓝、黄瓜和茄子总养分相对减施潜力分别为61％～62％、43％～48％ 和18％～47％.日光温室和塑料大棚氮磷钾养分投入比例(N:P2O5:K2O)分别为1:0.47:0.66和1:0.53:0.73,表明钾肥比例相对不足.建议加快设施蔬菜水肥一体化技术的推广应用,加强设施蔬菜施肥技术指导,尤其要降低日光温室的氮、磷肥投入量,避免过量施肥带来的资源浪费和环境污染.