基于20 cm蒸发皿蒸发量制定的华北地区温室黄瓜滴灌灌水制度

试验分别于2013和2014年在中国农业科学院新乡综合试验基地进行,以20 cm蒸发皿蒸发量（E_p -20）为灌水依据,设置5种水面蒸发系数（K_cp1:0.25;K_cp2:0.5;K_cp3:0.75;K_cp4:1.0;K_cp5:1.25）代表5种灌水水平,分析了不同水量（I_r）对温室黄瓜滴灌耗水量（ET）、产量、品质以及水分利用效率（WUE）的影响,探讨了以E_p -20制定温室滴灌灌水计划的可行性.结果表明：温室滴灌黄瓜整个生育期内的耗水量在129~314 mm,耗水量随着灌水量的增加而增加.当灌水量超过0.75E_p 20时,各处理之间的产量无差异,平均单果质量、单株瓜条数和平均瓜长对灌水量的响应均存在一个阈值（0.75E_p 20）;品质方面,可溶性固形物、维生素C和可溶性糖含量均随着灌水量的增加而降低,而可溶性蛋白质含量为：K_cp2＞K_cp3＞K_cp4＞K_cp1＞K_cp5;采用修正后的Penman Monteith公式计算温室滴灌黄瓜参考蒸发蒸腾量所得结果与E_p -20呈极显著线性相关关系.可见,在华北地区日光温室黄瓜的滴灌灌水制度选用0.75倍的20 cm蒸发皿水面蒸发量作为灌水依据简单可行.     

城市绿地系统内外CO2浓度、δ13C、δ18O差异和来源及影响因素

采用离轴积分腔输出光谱技术测定夏季和冬季北京市4环路和北京园林科学研究院绿地系统空气中CO₂浓度、δ¹³C和δ¹⁸O值,在半小时尺度上分析了其变化特征和差异以及与车流量和气象因子的关联.结果表明： 4环路上车流量较大,夏季和冬季观测期间每日均超过15万辆次,有明显的早晚交通高峰.4环路与绿地系统的空气中CO₂浓度呈双峰曲线日变化,δ¹³C值呈双波谷曲线、δ¹⁸O值呈单波谷曲线日变化,夏季二者空气中的CO₂浓度、δ¹³C和δ¹⁸O差值远大于冬季.同位素定量区分结果显示,夏季观测期间4环路空气中CO₂主要来源于机动车尾气,约占64.9%,而绿地系统空气中CO₂主要来源于自养和异养呼吸,约占56.3%,冬季观测期间二者空气中CO₂均主要来源于机动车尾气.逐步回归分析表明,在半小时尺度上车流量和太阳辐射对绿地系统与4环路CO₂浓度差值产生显著影响,太阳辐射和相对湿度则是影响δ¹³C和δ¹⁸O差值的主要气象因子.绿地系统中的植物在生长季节通过光合作用吸收和消减化石燃料燃烧产生的CO₂来维持城市碳氧平衡,在改善城市生态环境方面发挥重要作用.     

基于通量和光谱观测的中亚热带人工针叶林光能利用效率的反演

利用光谱反射率测量的光化学植被指数（PRI）估算植被光合作用的光能利用效率（LUE）,能够更好地为生态系统总初级生产力的估算及尺度扩展提供重要的技术支撑.本研究以中国通量网（ChinaFLUX）千烟洲通量观测站为研究区域,2013年9月和12月在通量塔上测量了中亚热带人工针叶林的植被反射光谱,并获取了通量塔上同步观测的气象数据和涡度相关通量数据,对两者进行回归分析.结果表明： PRI-LUE相关关系（R²=0.20,P<0.001）优于NDVI LUE.在整个观测期内,土壤水分含量（SWC）与PRI组合的二元回归模型能够提高LUE的估算精度（日间观测R²=0.29,P<0.001;正午观测R²=0.30,P<0.01）,而在秋季,饱和水汽压差（VPD）与PRI组合的二元回归模型能较好地估算正午LUE（R²=0.448, P<0.001）,表明环境因子SWC和VPD是影响PRI-LUE关系的重要因素,不同季节的二元回归模型所选择的最佳环境变量有所不同.     

城市绿地系统内外CO2浓度、δ13C、δ18O差异和来源及影响因素

采用离轴积分腔输出光谱技术测定夏季和冬季北京市4环路和北京园林科学研究院绿地系统空气中CO₂浓度、δ¹³C和δ¹⁸O值,在半小时尺度上分析了其变化特征和差异以及与车流量和气象因子的关联.结果表明： 4环路上车流量较大,夏季和冬季观测期间每日均超过15万辆次,有明显的早晚交通高峰.4环路与绿地系统的空气中CO₂浓度呈双峰曲线日变化,δ¹³C值呈双波谷曲线、δ¹⁸O值呈单波谷曲线日变化,夏季二者空气中的CO₂浓度、δ¹³C和δ¹⁸O差值远大于冬季.同位素定量区分结果显示,夏季观测期间4环路空气中CO₂主要来源于机动车尾气,约占64.9%,而绿地系统空气中CO₂主要来源于自养和异养呼吸,约占56.3%,冬季观测期间二者空气中CO₂均主要来源于机动车尾气.逐步回归分析表明,在半小时尺度上车流量和太阳辐射对绿地系统与4环路CO₂浓度差值产生显著影响,太阳辐射和相对湿度则是影响δ¹³C和δ¹⁸O差值的主要气象因子.绿地系统中的植物在生长季节通过光合作用吸收和消减化石燃料燃烧产生的CO₂来维持城市碳氧平衡,在改善城市生态环境方面发挥重要作用.     

基于遥感和过程模型的亚洲东部陆地生态系统初级生产力分布特征

利用美国环境预测中心的再分析气象资料和由GIMMS NDVI 资料生成的叶面积指数对BEPS生态模型进行驱动,模拟分析了2000-2005年亚洲东部地区总初级生产力（GPP）和总净初级生产力（NPP）的时空变化特征.在进行区域模拟计算前,使用15个站点不同生态系统的GPP观测数据及1300个样点的NPP观测数据对模型进行验证.结果表明： BEPS模型能较好地模拟不同生态系统的GPP和NPP变化,模拟的GPP与观测数据之间的R2为0.86～0.99,均方根误差（RMSE）为0.2～1.2 g C·m-2·d-1;BEPS模拟值能够解释78%的年NPP变化,其RMSE为118 g C·m-2·a-1.2000-2005年,亚洲东部地区GPP和NPP总量平均值分别为21.7和10.5 Pg C·a-1.NPP和GPP具有相似的时空变化特征.研究期间,NPP总量的变化范围为10.2～10.7 Pg C·a-1, 变异系数为2.2%.NPP由东南向西北显著减少,高值区〖JP2〗（>1000 g C·m-2·a-1）出现在东南亚海岛国家,我国的西北干旱沙漠地区为低值区（<30 g C·m-2·a-1）,〖JP〗其空间格局主要由气候因子决定.不同国家的人均NPP差异很大,其中,蒙古最高,达70217 kg C·a-1,远高于中国的人均NPP（1921 kg C·a-1）,印度的人均NPP最小,为757 kg C·a-1.     

1961—2010年安徽省参考作物蒸散时空变化特征及成因

基于联和国粮农组织推荐的Penman Monteith公式和60个台站1961—2010年逐日气象观测资料,估算了安徽省的参考作物蒸散量(ET₀),在对ET₀空间分布特征和时间演变规律进行分析的基础上,定量探讨了安徽省影响ET₀变化的主导因素.结果表明: 研究期间,安徽省ET₀的年平均值约为878.58 mm·a^-1,夏季最大,冬季最小.年平均ET₀呈现由北向南、由低海拔向高海拔递减的空间分布特征.ET₀的变化主要归因于日照时数和风速,而气温和相对湿度的作用较小.由于日照时数和风速的共同负贡献明显超过气温和相对湿度的共同正贡献,导致安徽省ET₀整体上以-1.61 mm·a^-1的速率显著下降.ET₀在春季呈不显著的微弱上升趋势;夏季ET₀以-1.37 mm·a^-1的速率显著下降;秋、冬季的ET₀微弱下降,但趋势不显著.春、秋、冬季ET₀变化的主导因子是风速;夏季的主导因子是日照时数.ET₀变化的主导因子存在明显空间差异.有36.7%站点的年平均ET₀变化的主导因子是风速,主要分布在淮北南部和沿淮地区;其他大部分地区的主导因子都是日照时数.
     

季节性高温和干旱对亚热带毛竹林碳通量的影响

采用涡度相关技术对安吉亚热带毛竹林生态系统碳通量进行连续观测,选取2011和2013年月尺度净生态系统生产力（NEP）、生态系统呼吸（R_e）和总生态系统生产力（GEP）数据,探讨季节性高温、干旱对毛竹林生态系统碳通量的影响.结果表明： 安吉毛竹林年际间NEP有较大差异;2013年7和8月由于水热不同步而造成的高温干旱使其NEP明显下降,相比于2011年同期分别下降了59.9%和80.0%.对2011和2013年月尺度下NEP、R_e和GEP与环境因子进行相关分析发现,R_e和GEP与温度因子均呈显著相关（P<0.05）,但两者对空气和土壤水分的响应方式和程度有所不同,GEP相比于R_e更易受到土壤水分降低的影响,而饱和水汽压差的升高会在一定程度上促进R_e、同时抑制GEP,这是造成2013年7和8月安吉毛竹林NEP降低的根本原因.     

基于温度的作物需水量估算方法

科学准确地估算作物需水量是灌溉预报和农业用水管理的基础,本文探索如何充分利用温度这一定量信息估算作物需水量,并对不同时间尺度的估算精度进行评判分析,以更好地服务于灌区的灌溉预报和水土资源管理.利用新乡市1970—2010年的气象数据对Hargreaves公式的3个基本参数和McClound公式的2个参数进行了订正;针对冬小麦生育期,筛选出Hargreaves公式作为参考作物需水量（ET₀）的估算方法,然后结合基于温度的作物系数计算模型建立了基于温度的作物需水量计算模型,根据2011年10月—2012年5月新乡气象和灌溉试验资料对不同时间尺度（1、3、7 d）的ET_c进行了预测和精度评估.结果表明： 1、3、7 d ET_c的预测值与实测值的相关系数分别达到0.883、0.933、0.959,一致性指数分别达到0.94、0.95、0.97,预测误差随时间尺度增大而减小,误差<1 mm·d^-1的预报准确率均>80%,误差<2 mm·d^-1的预报准确率均>90%,各时间尺度的预报精度都较高,可为灌区灌溉预报和农业用水管理提供较为可靠的数据支撑.     

栽培因子对胡麻天亚9号产量的影响

为了探讨甘肃省胡麻高产栽培方案,以‘天亚9号’为试验材料,采用播种量（X₁）、底施氮肥（X₂）、底施磷肥（X₃）、底施钾肥（X₄）、叶面施钾肥（X₅）、叶面施硼肥（X₆）、生长调节剂（多效唑,X₇）、生育期灌水量（X₈）的8因素均匀设计,研究不同栽培因子对高产优质胡麻‘天亚9号’籽粒产量的影响,并对胡麻产量与各栽培因子进行相关性分析、通径分析及主成分分析.结果表明： 影响胡麻产量的因素为播量、底施氮肥、底施钾肥、生长调节剂、底施磷肥、叶面喷施钾肥;其相关性依次为播量>生长调节剂（多效唑）>底施氮肥>底施磷肥>叶面喷施钾肥>底施钾肥.进一步进行最高产量模拟寻优,采用频数分析法得到胡麻产量大于173.58 kg·hm^-2的优化栽培因子为：播量4.68～4.92 kg·hm^-2,底施氮肥11.59～14.75 kg·hm^-2,底施磷肥17.26～21.95 kg·hm^-2,底施钾肥7.00～12.50 kg·hm^-2,叶面肥（磷酸二氢钾）1.41～1.81 kg·hm^-2,生长调节剂（多效唑）751.74～954.04 g·hm^-2.     

基于挥发性脂肪酸化学计量模型体外预测山羊瘤胃甲烷产量的精度

利用挥发性脂肪酸（VFA）的化学计量模型\[CH₄=0.5Ace-0.25Pro+0.5But-0.25Val,模型1,式中,CH₄、Ace、Pro、But和Val分别表示甲烷、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的产量\]预测瘤胃甲烷产量的精度.选用常见的10种化学成分差异显著的饲料原料（包括4种精饲料和6种粗饲料）进行体外模拟反刍家畜瘤胃发酵试验,测定发酵72 h后的VFA组成和CH₄产量.利用模型精度分析方法比较CH₄产量预测值与实测值间的差异.结果表明： 模型1估算的CH₄生成量普遍高于实测值,其偏差、斜率和随机误差分别为62.6%、11.7%和25.7%,固定误差＞70%.考虑到VFA代谢生成氢的80%用于合成CH₄,VFA化学计量模型表达为模型2\[CH₄= 0.8(0.5Ace-0.25Pro+0.5But-0.25Val)\].与模型1相比（均方预测误差=0.60）,模型2的预测精度大大提升(均方预测误差=0.18),模型2的偏差、斜率和随机误差分别为2.1%、5.7%和92.3%,固定误差＜10%.模型1认为VFA生成过程所产生的氢全部被甲烷菌用于合成CH₄,没有考虑氢代谢的其他途径,这是导致预测值大于实测值的一个重要原因.     

UV-B增强下施硅对水稻抽穗期生理特性日变化的影响

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下施硅对水稻抽穗期光合和蒸腾生理相关参数日变化的影响.光辐射设对照(自然光,A)和UV-B辐射增强(比自然光增加20%,E)2个水平;硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 不施硅条件下(Si₀),UV-B增强处理的净光合速率(P_n)、胞间二氧化碳浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)和水分利用效率(WUE)的日均值比对照(A)分别下降了11.3%、5.5%、10.4%、20.3%和6.3%,施硅条件下(Si₁、Si₂和Si₃)上述参数则分别下降了3.8%～5.5%、0.7%～4.8%、4.0%～8.7%、
7.4%～20.2%和0.7%～5.9%,说明UV-B增强降低了水稻P_n、C_i、T_r、g_s和WUE,而施硅能缓解UV-B增强引起的抑制效应.UV-B增强下施硅处理(Si₁、Si₂和Si₃)的P_n、C_i、g_s和WUE的日均值比不施硅对照(E+Si₀)分别提高了16.9%～28.0%、3.5%～14.3%、16.8%～38.7%、29.0%～51.2%,T_r降低了1.9%～10.8%,说明施硅通过显著提高水稻P_n、C_i、g_s和WUE,降低T_r,以缓解UV-B增强引起的抑制效应.不同施硅处理对UV-B增强的缓解效应存在明显差异,表现为Si₃ >S/a#₂>Si₁>Si₀.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物再利用,而且可有效缓解UV-B增强对水稻光合和蒸腾生理的抑制作用.     

辐射变化对中亚热带杉木人工林净CO2交换的影响

太阳总辐射是影响森林生态系统碳交换的重要因子.为认识辐射变化对杉木人工林碳交换的影响,本研究利用开路式涡度相关系统和气象梯度观测系统测得的CO2通量和气象因子长期定位监测数据,用晴空指数(kt)表示太阳辐射情况,分析了kt对中亚热带杉木人工林生长季(4-10月)净C02交换(NEE)的影响.结果 表明:晴天时的太阳总辐...     

不同光照环境下荷花叶片光合光响应模型比较

以上海荷花品种‘伯里夫人’为试验材料,设置全光照和林下遮荫(50%全光照)2种不同的光照环境,采用4种光响应模型拟合分析荷花叶片净光合速率光响应过程,比较不同光照下适宜的光响应模型,研究荷花品种对遮荫环境的适应规律.结果表明: 4种模型对荷花叶片光合作用光响应过程拟合效果的优劣顺序为：直角双曲线修正模型>指数模型>非直角双曲线模型>直角双曲线模型,后3种模型均为没有极值的函数,不能直接求得最大净光合速率(P_{n max})和光饱和点(LSP).直角双曲线修正模型对LSP、P_{n max}、暗呼吸速率(R_d)和光补偿点(LCP)等光响应参数表现出最佳的拟合效果,拟合值与实测值相对误差最小.随光强减弱,荷花主要的光合生理参数均降低,其中,R_d下降幅度显著,其他参数变化不显著.说明荷花对适度弱光环境具备一定的适应能力,表现出良好的光合适应性反应与调节,能够维持植株的正常生长.
     

底播增殖菲律宾蛤仔碳、氮、磷收支

为从生源要素角度评价底播增殖滤食性贝类在近岸海域生态系统物质循环中所扮演的角色,本文依据在庄河海域现场研究得到的底播菲律宾蛤仔的生理生态学参数建立了其C、N、P收支方程.结果表明： 菲律宾蛤仔对碳、氮、磷的生长余力(SFG_C、SFG_N、SFG_P)均呈现明显的季节变化,即均在春季达到最高值,而SFG_C在夏季时最低,且为负值,SFG_N及SFG_P全年均为正值,变化范围分别为-3.94～49.82 mg C·ind^-1·d^-1、0.72～9.49 mg N·ind^-1·d^-1和0.15～3.06 mg P·ind^-1·d^-1.菲律宾蛤仔对碳、氮、磷的生长效率季节变化显著,其对C、N、P的净生长效率基本表现为K_P2> K_N2> K_C2.C、N、P收支方程显示,菲律宾蛤仔更趋向于对N、P的富集,即与碳元素相比,摄取的氮源及磷源大部分用于蛤仔自身的生长和繁殖.高密度、大规模底播增殖菲律宾蛤仔是庄河海域生态系统碳、氮、磷循环的重要组分,其对近岸海域生态系统生源要素循环的贡献不容忽视.
     

北方温带森林不同海拔梯度土壤碳矿化速率及酶动力学参数温度敏感性

采集长白山脉龙岗支脉老秃顶子南坡3个不同海拔梯度森林(岳桦林、针阔混交林、红松林)土壤,进行室内温度梯度培养试验,研究土壤碳矿化速率(C_min)和土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(β_G)动力学参数及温度敏感性.结果表明： 海拔和温度对C_min均有显著影响,3种森林土壤C_min均随着培养温度升高而增加,且岳桦林土壤C_min最高.3种森林土壤碳矿化速率温度敏感性\[Q₁₀(C_min)\]大小为岳桦林>红松林>针阔混交林,但差异不显著.3种森林土壤β_G动力学参数最大反应速率(V_max)和米氏常数(K_m)均随培养温度升高而增加,V_max的温度敏感性\[Q₁₀(V_max)\]为1.78～1.90,K_m的温度敏感性\[Q₁₀(K_m)\]为1.79～2.00.岳桦林Q₁₀(V_max)/Q₁₀(K_m)值显著高于红松林和针阔混交林,表明高海拔岳桦林土壤有机碳水解酶动力学参数受温度升高影响最大.     

干湿交替灌溉下不同稗草种对水稻产量及生理特性的影响

以两优培九(籼稻)和南粳9108(粳稻)为材料,从移栽至成熟期分别与无芒稗(T₁)、稗(T₂)、西来稗(T₃)和光头稗(T₄)共生,以无稗草水稻处理为对照,研究干湿交替灌溉条件下不同稗草种对水稻产量和生理特性的影响.结果表明： 与对照相比,T₁、T₂、T₃和T₄处理下两优培九分别减产13.8%、10.6%、23.8%和0.5%,南粳9108分别减产45.5%、36.9%、60.7%和15.1%.T₁、T₂和T₃处理显著降低了水稻产量,T₄处理对两优培九产量无显著影响,但显著降低了南粳9108的产量.T₁、T₂、T₃和T₄处理增加了水稻灌浆期叶片丙二醛含量,降低了叶片中过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性,降低了成熟期干物质积累量、灌浆期根系氧化力以及根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷的含量.4种处理对水稻各生理指标的影响程度为T₃>T₁>T₂>T₄.稻-稗共生时水稻灌浆期叶片抗氧化系统酶活性、根系氧化力、根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷含量及成熟期干物质积累量的降低以及灌浆期叶片丙二醛含量的增加是水稻减产的重要原因.     

植物叶片吸滞PM2.5等大气颗粒物定量研究方法初探——以毛白杨为例

以毛白杨为例,提出一种利用激光粒度仪和天平定量评估植物叶片吸滞细颗粒物(PM_2.5,直径d≤2.5 μm)等大气颗粒物能力的方法——洗脱称量粒度分析法(EWPA),实现了对植物叶片吸滞大气颗粒物质量和粒径分布的直接、准确测定,可操作性强.首先,进行预试验对试验方法的稳定性进行检验;其次,通过对叶片进行清洗、离心洗液、烘干等步骤收集其吸滞的颗粒物,然后对颗粒物称量,并采用激光粒度仪测定颗粒物的粒径分布;最后,利用叶面积和林分叶面积指数数据换算得到单位面积叶片和林分的各径级颗粒物吸滞量.在北京市奥林匹克森林公园内一片毛白杨林分(27 d未经历降雨)中应用该法,测得毛白杨叶片吸滞大气颗粒物的粒径均值为17.8 μm,吸滞PM_2.5、可吸入颗粒物(PM₁₀,d≤10 μm)和总悬浮颗粒物(TSP,d≤100 μm)的体积百分比分别为13.7%、47.2%和99.9%;叶片的PM_2.5、PM₁₀、TSP和总颗粒物吸滞量分别为8.88×10^-6、30.6×10^-6、64.7×10^-6和64.8×10^-6 g·cm^-2;林分的PM_2.5、PM₁₀、TSP和总颗粒物吸滞量分别为0.963、3.32、7.01和7.02 kg·hm^-2.     

不同耕作方式对复播大豆光合特性、干物质生产及经济效益的影响

013-2014年设置复播大豆田间试验,调查滴灌条件下麦后不同耕作方式复播大豆的生理指标及主要农艺性状,以探究适合北疆滴灌条件下麦后复播大豆的高产耕作方式.结果表明： 麦后实施不同土壤耕作方式复播大豆,在测定期间的群体叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(SPAD)、叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)均表现出翻耕覆膜(TP)>
翻耕(T)>旋耕(RT)>免耕(NT),而胞间CO₂浓度(C_i)呈现相反的结果.其中, TP处理两年LAI、SPAD、P_n、T_r、g_s的均值分别比NT处理高55.0%、9.1%、41.8%、37.5%和56.4%,而C_i下降22.1%,且均达显著差异水平,说明TP处理增强了大豆的光合效率,提高叶片同化CO₂的能力,这是其较NT处理大豆增产的主要光合生理机制.TP处理显著提高了植株干物质积累量,其单株荚数、单株粒数、百粒重分别较NT处理提高50.3%、48.1%、11.8%,增产达20.8%,差异显著.因此,本试验条件下,北疆麦后复播大豆宜采用翻耕后地膜覆盖结合膜下滴灌技术的耕作方式.