光能竞争对农林复合生态系统生产力的影响

农林复合生态系统是改善渭北黄土区脆弱生态环境、促进该区域经济发展的重要举措.以该区具有代表性的核桃(Juglans regia L.)、李子(Prunus salicina),绿豆(秦豆6号)、辣椒(陕椒981)农林复合模式为对象, 研究不同农林复合系统对光能分布、农作物生长、生产的影响.研究结果表明,不同复合模式下,玉米、辣椒的光合有效辐射、光合速率、生物量及产量均有不同程度的下降,且距树行愈近,影响愈大.叶片水势与玉米、辣椒的光合速率、地上部分生物量以及产量不相关或负相关.而10～20cm土壤含水量与绿豆的生物量和产量以及辣椒的地上部分生物量正相关.但绿豆、辣椒的生产量与其光合有效辐射呈显著正相关性,这说明,农林复合系统中光能竞争是导致间作绿豆、辣椒产量下降的主要原因.     

商洛低山丘陵区农林复合生态系统中大豆与丹参的光合生理特性

农林复合系统作为一种传统而又新兴的土地利用和经营方式在改善商洛生态环境、增加该区农民收入、促进其生态和经济协调发展等方面发挥着非常重要的作用.为了研究林下作物的生理生态特性,对研究区农林复合系统中不同处理大豆、丹参的光合、叶绿素荧光参数进行了系统观测.结果表明,从单作到距核桃1m处,距核桃树越近,遮光愈多.各处理大豆的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)表现出与光合有效辐射(PAR)基本一致的日变化趋势.不同处理丹参光合速率日变化趋势各不相同,且出现“午休”现象.与单作相比,各处理大豆、丹参的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均有不同程度的降低.随着遮荫程度的提高,大豆、丹参叶绿素含量和表观量子效率(Φ)升高,光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)降低.二者叶绿素荧光参数最大光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ电子传递量子效率(ΦPsⅡ)以及光化学猝灭系数(qP)均有不同程度的升高,而非光化学猝灭系数(qNP)却逐渐降低.说明大豆、丹参能适应弱光环境,在较低的光照条件下正常生长.     

晋西黄土区果农间作的种间主要竞争关系及土地生产力

以晋西黄土区核桃×花生、核桃×大豆、苹果×花生和苹果×大豆4种典型果农间作模式为研究对象,分析果农间作模式中作物光合有效辐射（PAR）、净光合速率（P_n）、土壤水分和产量情况.结果表明：与农作物单作相比,间作模式中作物的PAR和P_n均出现不同程度的降低,并且离树体越近,PAR和P_n越小;P_n与作物产量呈显著正相关,说明光照是影响作物产量的重要因素之一;从整体趋势来看,核桃间作农作物0～100 cm土壤水分与相应单作模式间无明显差异,而苹果间作农作物0～100 cm土壤水分与相应单作模式间差异显著,说明苹果对作物土壤水分的竞争比核桃剧烈.研究区果农间作的土地利用效率平均提高70%,经济效益平均提高14%,且核桃间作模式优于苹果间作模式.为了提高间作作物产量,应加强水肥管理、增加树体与作物的间作距离或设置根障、定期适当修剪果树并种植耐荫作物.     

渭北黄土区农林复合系统光能竞争与生产力

农林复合系统是改善渭北黄土区脆弱生态环境,促进该区域经济发展的重要举措.本文以该区具有代表性的核桃/李子与大豆(秦豆8号)/辣椒(陕椒981)农林复合模式为对象, 研究了复合系统内大豆、辣椒的光合作用、生长和产量等情况.结果表明:不同种植模式下,大豆、辣椒的光合有效辐射、光合速率、生物量及产量均有不同程度的下降,且距树行愈近,影响愈大.叶片水势与大豆、辣椒的光合速率、地上部分生物量以及产量呈不相关或负相关. 而10～20 cm土壤含水量与大豆的生物量和产量,以及辣椒的地上部分生物量呈正相关.大豆、辣椒产量与其光合有效辐射呈显著正相关.说明在农林复合系统中,光能竞争是导致间作大豆、辣椒产量下降的主要原因.     

低丘红壤复合农林系统光能竞争与生产力——以花生南酸枣间作为例

复合农林业 ,尤其是农林间作被设想为防治土壤退化 ,增进土壤肥力 ,提高农作物产量的策略[16～ 18] 。如何利用复合农林技术防治红壤退化 ,提高红壤生产力已成为红壤地区的研究热点[1～ 8] 。然而 ,生产者最关心的往往是农林间作中农作物的产量 ,在以往的农林间作技术研究中 ,有增产的报道[13] ,而更多的研究表明复合农林种植会造成农作物减产[3 ,4 ,6,10 ,12 ,15,19,2 0 ] 。农作物减产的原因可能是树木和农作物之间对光能、水分和养分等资源竞争作用所引起 ,更可能是其综合作用的结果[14 ] 。本文以前人推荐的花生 (Ａｒａｃｈｉｓｈｙｐ…     

黄土区农林复合生态系统中大豆和绿豆的光合生理特性

用Li-6400光合测定系统和FMS-2.02荧光仪测定了单作及间作农林复合系统中大豆和绿豆的光合荧光参数日变化特征,进一步解析复合系统光能竞争机理.结果表明:(1)从单作到间距核桃1 m间作模式,距核桃树越近,遮光愈多,各处理大豆、绿豆的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)表现出与光合有效辐射(PAR)基本一致的先升后降的日变化模式.(2)随着遮荫程度的提高,大豆、绿豆叶绿素含量和表观量子效率(Ф)升高,而光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)降低.(3)随着遮荫程度的提高,大豆、绿豆叶绿素荧光参数最大光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ电子传递量子效率(ФPSⅡ)以及光化学猝灭系数(qP)均有不同程度的升高,而非光化学猝灭系数(qN)却逐渐降低.研究发现,大豆和绿豆能适应间作系统的弱光环境,在较低的光照条件下正常生长,植物的光合特性与其生境特点相符.     

运用遥感估算中国陆地植被净第一性生产力

净第一性生产力 (NPP)研究方法很多 ,运用NOAA_AVHRR的可见光波段、近红外波段和热红外波段来提取和反演地面参数 ,进而准确估算陆地植被净第一性生产力 ,是一种全新的研究手段。利用遥感数据进行生物量和净第一性生产力的估算 ,主要是采用光能利用率模型 ,即通过NPP与植物吸收的光合有效辐射 (APAR)和植物将所吸收的光合有效辐射转化为有机物的转化率 (ε)的关系来实现的。用数学公式可表达为 :NPP =(FPAR×PAR)×[ε ×σT×σE×σS× (1-Ym)× (1-Yg) ]。在遥感和地理信息系统技术的支持下 ,以 1990年每旬的 8km分辨率的NOAA_AVHRR 1～ 5通道的影像为数据源 ,对中国每旬的陆地植被净第一性生产力进行估算 ,然后累加得出全年的NPP值。估算结果 :1990年中国陆地植被NPP总量为 6 .13× 10 9tC·a-1,NPP最高值为 1812 .9gC/m2 。根据计算的结果 ,对中国大陆植被NPP的分布规律进行了分析。遥感模型能够以面代点 ,比较真实地反映陆地植被NPP的时空分布状况 ,与中国植被分布的地理规律性相符 ,这是其他统计模型所无法比拟的。     

不同水氮处理对玉米-大豆间作群体内作物光能截获、竞争和利用的影响

通过田间试验研究了不同水氮处理对玉米-大豆间作群体的光能截获、竞争与利用的影响。试验设置充分供水和水分亏缺两种水分处理以及施氮(亩施纯氮7.5 kg)和不施氮两种氮肥处理。结果表明,在生育中后期,同一氮肥处理条件下,充分供水处理间作作物的光能截获率显著高于水分亏缺处理;相同水分条件下,施氮处理间作大豆的光能截获率略高于不施氮处理,但未达到显著水平,而施氮处理间作玉米的光能截获率则显著高于不施氮处理。从播后第64天到成熟,同一氮肥处理条件下,充分供水提高了间作玉米的光能竞争比,但却降低了间作大豆的光能竞争比。从播后第73天到成熟,相同水分条件下,施氮处理间作玉米的光能竞争比显著高于不施氮处理,而大豆的光能竞争比在两个氮肥处理间则没有显著差异。充分供水条件下,施氮处理间作玉米的光能利用效率(LUE)为3.87 g/MJ,略高于不施氮处理(3.81 g/MJ);水分亏缺条件下,施氮处理间作玉米的LUE(3.86 g/MJ)比不施氮处理(3.72 g/MJ)高3.6%。充分供水条件下,施氮处理间作大豆的LUE(1.62 g/MJ)比不施氮处理(1.57 g/MJ)高3.2%;水分亏缺条件下,施氮处理间作大豆的LUE为1.55 g/MJ,与不施氮处理(1.54 g/MJ)基本相同,表明与氮肥处理相比,水分状况对大豆LUE的影响更为明显。     

河套地区小麦/玉米套作群体光能瞬时传输的数学模拟

作物间套作群体冠层中叶片水平向和垂向分布的不均匀性给其光能截获的连续测定带来了很大困难.为了量化小麦/玉米套作群体不同生长阶段的光能吸收,本文建立了模拟该套作群体光合有效辐射(PAR)瞬时传输的几何模型,并用大田实测值对模型进行验证.结果表明:几何模型可有效地模拟小麦/玉米套作群体冠层底部的PAR强度.小麦/玉米6∶2套作(I62)群体模型估算结果与实测值的线性回归方程的决定系数为0.947,小麦/玉米12∶4套作(I124)群体模拟结果与实测值的线性回归方程的决定系数为0.950.2012和2013年I62套作群体截获的PAR分别为1061.4和924.3 MJ·m-2,在所有处理中最高.2012年I62和I124套作群体相对于单作的PAR截获比率分别为1.29和1.19,2013年I62和I124套作群体相对于单作的PAR截获比率分别为1.21和1.16.     

玉米大豆对农林复合系统小气候的光合响应

对黄土区核桃(Juglans regia L.)-(玉米+大豆)、李子(Prunus salicina)-(玉米+大豆)农林复合系统小气候效应的研究表明,在玉米和大豆的花期,农林间作系统与对照地相比可以降低农田地面温度1.7-1.9℃,减低风速55%-67%,提高相对湿度6.9%-8.4%,降低光合有效辐射强度13.9%-24.5%和大气CO2浓度5.3-10.9μmol.mol-1。本研究中,单作大豆叶片光合速率午间变化主要受到非气孔的限制作用。逐步回归分析结果表明,光合有效辐射强度和大气CO2浓度是影响林下作物光合速率的主要环境因子。林下小气候可能是作物避免\"午休\"现象的主要原因。     

虎杖光合生理生态特性日变化研究

用Li-6400便携式光合测定系统对5个虎杖材料的光合生理特性日变化及其与气象因子关系进行了研究。结果表明：（1）虎杖的净光合速率日变化呈‘单峰’型曲线,日最大净光合速率（15．0μmol·m^-2·s^-1）值出现在9：00左右;（2）叶片水压亏缺、气孔导度和蒸腾速率的峰值在同一时间出现（13：00）,胞间CO2浓度不随气孔导度的降低而减小,控制虎杖光合速率因子为非气孔限制;（3）供试5个材料的净光合速率日变化趋势基本一致,并以地栽组培苗的净光合速率最高,而‘贵州凯里’的最低。光合有效辐射对光合特征参数的变化影响最大,且对净光合速率起决定性作用（r-0．534^＊＊）,环境因子主要通过对蒸腾速率、叶片水压亏缺和叶面温度的作用来影响虎杖叶片净光合速率。     

利用CASA模型估算我国植被净第一性生产力

基于地理信息系统和卫星遥感应用技术,利用CASA模型估算了我国1997年植被净第一性生产力及其分布。结果表明：1997年我国植被净第一性生产力为1．95PgC,约是世界陆地植被年净第一性生产力的4．0％;我国植被净第一性生产力的主要分布趋势是从东南沿海向西北逐渐减小,其中海南岛南部、云南西南部、青藏高原东南部的热带雨林和季雨林地区植被年净第一性生产力最大,达900gC.m^2.a^-1以上,而西部塔克拉玛干沙漠地区植被年净第一性生产力最小,不足10gC.m^-2.a^-1。     

苹果密植园与间伐园树冠层内叶片光合潜力比较

通过对成龄苹果密植园和间伐园树冠不同层次和部位叶片光合潜力及辐射通量密度、叶片N含量和比叶重等指标的比较分析,研究了苹果园改造前后辐射能和氮素利用效率差异及其与产量品质的关系.结果表明：间伐显著改善了冠层内的辐射环境,间伐园冠层内的辐射分布明显比密植园均匀,相对辐射通量密度小于30%的无效光区接近0,而密植园冠层内的最低相对辐射通量密度为17%,在相对高度03以下均为无效光区;间伐园内冠层叶片的光合效率显著提高,间伐园树冠中、下部叶片的光合速率比密植园分别提高了78%和102%;叶片的最大羧化速率和最大电子传递速率也有较大幅度的提升.苹果园冠层叶片的光合效率与叶片N含量存在显著的相关关系,而叶片N含量又与辐射通量密度存在显著的相关关系,因此,可根据冠层叶片相对N含量的垂直分布间接和定量地判断叶片的光合效率或相对辐射通量密度的空间分布.     

不同风沙条件对几种植物生态生理特征的影响

 在野外风洞条件下,就不同风况的风沙胁迫对几种固沙植物生态生理特征的影响进行了实验研究。实验采用了沙坡头地区的野外植物和盆栽植物。在不同风速(5.9 m·s-1, 7.9 m·s-1, 9.9 m·s-1,14 m·s-1, 10 m·s-1,15 m·s-1, 20 m·s-1)和吹袭时间间隔(2 d, 4 d, 9 d)下测定了植物3个生理生态参数的变化。实验结果表明：1）净风和风沙流胁迫均可使植物的净光合速率（Pn）降低,蒸腾速率（E）升高,从而导致水分利用效率（WUE）下降。净风和风沙流对植物生理生态特征的影响显著不同。同样为14 m·s-1的风速时,风沙流使植物的Pn降低40.7%,而净风使其降低了35.88%。2）吹袭的时间间隔越短,植物的净光合速率降幅越大;风沙流比净风的影响更大。在2 d, 4 d, 9 d为间隔的风沙流吹袭下,油蒿（Artemisia ordosica）的Pn分别下降了20.13%、 11.76%、 7.72%。风沙胁迫强度越大,物质积累越少,植物的高生长越慢。3）由于风沙流降低了水分利用率,从而增加了对植物的干燥作用。从总体来看,沙生植物对风沙流胁迫有一定的适应响应,实验所用灌木较草本植物有更强的抗风性。     

欧洲3种常见乔木幼苗在两种光环境下叶片的气体交换、叶绿素含量和氮素含量

在室内测定了分别栽培于全光照和20％光照条件下的垂枝桦Betulapendula,欧洲水青冈Fagussylvatica和欧洲白栎Quercusrobur幼苗叶片的光合作用－光响应曲线、叶片气孔导度、胞间二氧化碳浓度、水分利用效率,叶绿素含量和氮素含量,并分析叶片叶绿素含量和净光合速率的回归关系．20％光照条件引起净光合速率的光饱和点下降,叶片气孔导度和水分利用效率以及单位叶面积叶绿素含量降低,叶片的光合物质积累减少,但氮素含量上升．回归分析结果表明,叶片叶绿素含量与净光合速率成正相关．3种植物的幼苗对荫蔽条件有一定的适应性,其中B．pendula和Q．robur的耐荫能力比Fsylvatica强.     

粤西及相邻地区太阳总辐射、光合有效辐射能量和光量子通量时空分布

应用普适全国的计算太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量模型,系统地研究了粤西的高要、封开和临近地区梧州的太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量的年总量、月总量以及相应的年平均日总量和日平均日总量。结果表明,太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量的年变化有相似的规律;而地区变化有以下特点：梧州和封开明显类似,而高要与上两地差异稍大。     

施用不同氮、磷、钾肥和有机肥对‘红阳’猕猴桃生长及产量的影响

为阐明施肥与猕猴桃产量、品质的关系,优化施肥配方,以猕猴桃品种‘红阳’(Actinidia chinensis‘Hongyang’)为试验材料,采用田间小区栽培方法研究了不同施肥处理对‘红阳’植株生长、叶片光合特性及果实产量的影响。研究结果显示,N、P、K任何一种元素的缺乏均会影响植株生长并降低果实产量;均衡施用N、P、K肥可以提高叶片光合作用,促进植株新梢和主干茎的生长,从而提高果实产量;如果N和K比例过大则会降低叶片气孔导度、胞间CO2浓度和净光合速率,从而减少果实产量;增施有机肥对提高果实产量效果不显著,但可以提高单果重,过量施用有机肥则会显著降低产量。本研究结果表明,均衡施用N、P、K并配施一定的有机肥(N 250 g/株、P2O5250 g/株、K2O 250 g/株、有机肥6 kg/株)能显著促进植株的生长并提高果实产量。氮、磷、钾肥与有机肥配合施用是提高猕猴桃果园养分管理的有效方法。     

水稻亚种间杂种F1光合特性研究

用绵恢725、蜀恢527和蜀恢881三个籼型恢复系、1个美国稻Lemont和1个爪哇稻香大粒作母本,与1个日本特早熟粳稻Kitaake杂交,研究了5个杂种F1及其亲本的光合生理表现.结果表明,在高光通量密度(Photosynthetic flux density,PFD)条件下,5个杂种F1净光合速率(Pn)明显高于双亲或双亲之一,推测亲本与杂种F1之间不同的Pn同叶片中Rubsico活性有关.杂种F1的比较中,在表观量子效率(ψ)、羧化效率(CE)、CO2补偿点(T)等方面,籼粳亚种间杂种F1(绵恢725/Kitaake、蜀恢527/Kitaake、蜀恢881/Kitaake)对2个亚种内杂种F1香大粒/Kitaake(粳爪交)、Lemont/Kitaake(不同生态型的粳粳交,美国稻属于特殊粳稻)具有明显的优势,而蜀恢881含有粳型血缘,蜀恢881/Kitaake也比典型籼粳亚种间杂种F1绵恢725/Kitaake、蜀恢527/Kitaake优势稍逊一筹.5个杂种F1因为具有不同的遗传差异而表现出不同的光合优势,在这方面,典型籼粳亚种间杂交蜀恢527/Kitaake、绵恢725/Kitaake要优于其他杂交种,说明亲本间遗传差异越大,其杂种F1的光合优势越强.