基于光合产物动态分配的玉米生物量模拟

光合产物分配是作物生长发育及生物量形成的关键环节,也是作物生长模拟的重要内容.本研究依据光合产物分配机理,结合玉米不同生长阶段的光合产物分配特点,构建了玉米光合产物分配模型.与WOFOST模型的CO₂同化模块相结合,实现了对玉米各器官生物量动态的逐日模拟.利用锦州农田生态系统野外观测站5年的春玉米大田试验资料对模拟效果进行了验证.结果表明: 模型能解释总生物量变化的95.4%;对营养器官生物量变化的解释率达87.0%;对叶、根、茎生物量变化的解释率分别达85.3%,67.9%和76.5%;对穗生物量变化的解释率达87.5%.模型可实现玉米各器官的生物量动态的准确模拟.     

植物光合产物分配及其影响因子研究进展

植物光合产物分配受环境因子和生物因子的共同影响。为增进对植物对全球变化响应的理解, 从植物个体水平与群落/生态系统水平综述了植物光合产物分配的影响因子与影响机理的最新研究进展。植物个体在光照增强及受水分和养分胁迫时, 会将光合产物更多地分配到根系; CO₂浓度升高对植物光合产物分配的影响受土壤氮素的制约, 植物受氮素胁迫时, CO₂浓度升高会促进光合产物更多地分配到根系; 反之, 对植物光合产物分配没有影响。植物群落/生态系统的光合产物分配对环境因子的响应不敏感; 光合产物向根系的分配比例随其生长阶段逐渐降低。功能平衡假说、源汇关系假说和相关生长关系假说分别从环境因子、个体发育和环境因子与个体发育协同作用方面阐述了植物光合产物分配的影响机理。在此基础上,指出了未来拟重点加强的研究方向: 1)生态系统尺度的光合产物向呼吸部分的分配研究; 2)地下净初级生产力(belowground net primary productivity, BNPP)研究; 3)温室和野外条件下及幼苗和成熟林光合产物分配对环境因子响应的比较研究; 4)生态系统尺度的多因子控制试验; 5)整合环境因子和个体发育对植物光合产物分配格局的影响研究。     

IPAT及其扩展模型的应用研究进展

IPAT及其扩展模型能够定量描述人文驱动力与环境压力之间的关系,有助于理解人类和自然系统的动态耦合,是诊断因社会经济发展而产生的环境问题的有效工具.本文简要介绍了IPAT模型由来及其扩展模型的发展状况,系统总结了模型国内外应用研究进展,并对研究中的热点问题进行探讨,提出IPAT及其扩展模型的发展趋势,旨在进一步深化IPAT相关模型在环境可持续发展中的应用,为社会管理决策提供依据.     

Ontogeny affects response of northern red oak seedlings to elevated CO2 and water stress: II. Recent photosynthate distribution and growth

Northern red oak in the western Lake States area of the USA exists on the most xeric edge of its distribution range. Future climate-change scenarios for this area predict decreased water availability along with increased atmospheric CO₂. We examined recent photosynthate distribution and growth in seedlings as a function of CO₂ mole fraction (400, 530 and 700 μmol mol⁻¹ CO₂), water regime (well watered and water-stressed), and ontogenic stage. Water stress effects on growth were largely offset by elevated CO₂.
Water stress increased root mass ratio without concurrently increasing allocation of recent photosynthate to the roots. However, apparent sink strength of water-stressed seedlings at the completion of the third growth stage tended to be greater than that of well watered seedlings, as shown by continued high export, which may contribute carbon reserves to support preferential root growth under water-stressed conditions.
Elevated CO₂ decreased apparent shoot sink strength associated with the rapid expansion of the third flush. Carbon resources for the observed enhanced growth under elevated CO₂ could be provided by enhanced photosynthetic rate over an increased leaf area (Anderson & Tomlinson, 1998, this volume).
Increased sink strength of LG seedlings under water-stressed conditions, together with decreased apparent shoot sink strength associated with growth in elevated CO₂ provide mechanisms for offsetting water stress effects by growth in elevated CO₂.
Careful control of ontogeny was necessary to discern these changes and provides further evidence of the need for such careful control in mechanistic studies.     

玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响

通过大田试验,研究了玉米/花生间作对玉米和花生根区土壤微生物和土壤养分状况的影响.结果表明：与单作相比,间作能显著提高玉米和花生根区的土壤细菌数量;间作花生根区土壤真菌和放线菌数量与单作无显著差异;间作玉米根区土壤真菌和放线菌数量比单作明显提高;间作作物根区微生物群落功能多样性和代谢活性比单作有所改善.玉米/花生间作不同程度提高了整个间作系统根区的土壤碱解氮、速效磷、有机质含量及EC值,其中,间作玉米根区土壤养分的增加更为明显,说明玉米/花生间作可以较明显地改善两种作物根区的微生物和养分状况,土壤微生态环境的改善又会促进作物地上部的生长.     

不同施肥条件下玉米田土壤养分淋溶规律的原位研究

利用排水采集器法结合田间原位试验,研究了夏玉米不同施肥处理对棕壤土养分淋失的影响.结果表明:在夏玉米生长期内,影响玉米田土壤水分淋溶的主要因素是大量降雨和灌溉,夏玉米生长前期的土壤淋溶水量较大,但随夏玉米生育进程的推进而递减,各处理差异也逐渐减小;与施氮肥处理相比,秸秆还田配施氮肥处理可加剧土壤水淋溶.在夏玉米生长期内,施肥处理的土壤淋溶水硝态氮浓度均呈\"双峰\"曲线变化趋势,而铵态氮浓度则呈先升后降的变化趋势.玉米田土壤氮素淋失以硝态氮形式为主,其累计淋失量为12.90～46.53 kg·hm-2,铵态氮的累计淋仅为1.66～5.11 kg·hm-2,两种形态氮的淋失量都随施氮量的增加而升高.秸秆还田配施氮肥处理的氮素淋失率比单施氮肥处理高6.53%～13.07%,低氮处理的氮素淋失率比高氮处理高3.66%～10.10%;玉米田土壤速效磷的累计淋失量较小,仅为0.148～0.235 kg·hm-2,而速效钾的累计淋失量较大,为7.08～13.00 kg·hm-2.在夏玉米生长后期,秸秆还田配施氮肥处理使土壤速效磷淋失量升高,并可加剧土壤速效钾的淋失,而单施氮肥处理作用不明显.