棉籽蛋白质和油分含量预测的生态模型

为研究棉籽蛋白质和油分含量与环境因子间的定量关系,选择不同熟性棉花品种在长江流域下游棉区和黄河流域黄淮棉区各2个地点进行分期播种和施氮量试验,分析了品种、主要气象条件和施氮量对棉籽蛋白质和油分含量的影响.结果表明:棉籽蛋白质和油分含量的主要影响因子除品种外依次为铃期平均温度、太阳辐射量和施氮量;棉籽蛋白质和油分形成的最适宜铃期日均温分别为26.1℃和25.7℃;充足的光照不利于棉籽蛋白质和油分含量的提高;增加施氮量提高了棉籽蛋白质含量,降低了油分含量.建立了棉籽蛋白质含量与油分含量的生态模型,模型以品种、铃期平均温度、铃期日均太阳辐射量和施氮量为模型输入,简便易行.模型对棉籽蛋白质含量和油分含量预测的根均方差(RMSE)分别为2.03％和2.54％,具有较好的预测性.     

棉花铃期与棉籽干物质积累模拟模型

基于不同熟性棉花品种的异地分期播种试验,综合量化品种特性、主要气象条件（温度、太阳辐射）和栽培措施（施氮量）对棉花铃期与棉籽干物质积累的影响,基于生理发育时间,建立棉花铃期模拟模型,并基于棉籽生长的“库限制”假设,建立棉籽干物质积累模拟模型.通过量化棉铃对位叶氮浓度的变化,为模型构建氮素效应函数.利用不同生态点的品种、播期和施氮量田间试验资料对模型进行检验,结果表明：德夏棉1号、科棉1号和美棉33B的铃期预测值与实测值的根均方差（RMSE）分别为2.25 d、2.61 d和2.75 d,科棉1号和美棉33B的棉籽干物质模拟值与实测值的RMSE分别为9.5 mg·seed^-1和8.2 mg·seed^-1.表明该模型预测精度较高.     

麦棉套作棉花根际非根际土壤微生物和土壤养分

在麦棉套作栽培模式下,设置不隔根、纱网隔根和塑膜隔根3种麦棉套种方式,研究麦棉套作对棉花根际和非根际土壤微生物数量、活性和土壤养分（全氮、有效磷和速效钾）含量的影响,结果表明：麦棉套作有利于棉花根际与非根际土壤细菌的增殖,盛蕾期不隔根处理棉花根际土壤与非根际土壤细菌数量分别是塑膜隔根处理的2.57和2.81倍.但麦棉套作不利于土壤真菌和放线菌的增殖.细菌在土壤微生物区系中占99.9%.所以,麦棉套作显著提高了棉花土壤微生物数量,同时也增强了微生物活性.麦棉共处期纱网隔根处理棉花土壤全氮、有效磷、速效钾含量显著高于不隔根处理和塑膜隔根处理,证明麦棉套作系统中小麦根系分泌物与脱落物的存在对棉花土壤养分含量的增加有明显的促进作用,即存在种间营养补偿效应.而共处期不隔根处理套作棉土壤养分含量总体上显著低于隔根处理的现象则反映出小麦根系对棉花土壤养分的竞争作用大于其对棉花土壤养分的促进作用.小麦收获后,小麦根系对棉花养分的竞争作用解除,不隔根处理棉花土壤养分含量显著高于塑膜隔根和纱网隔根处理.     

麦棉套作复合根系群体对棉株氮素吸收与分配的影响

在盆栽麦棉套作条件下,于2003～2004年设置麦棉自然根系(麦棉根系和肥水均可相互通过)、麦棉纱网隔根(肥水可相互通过,麦棉根系不能相互通过)和麦棉塑膜隔根(麦棉根系和肥水均不能相互通过)3种麦棉根系处理,运用小麦叶片¹⁵N富积标记法和¹⁵N同位素稀释法,研究麦棉复合根系群体对棉花氮素吸收与分配的影响.结果表明,在麦棉套作群体中,既存在麦棉共处期小麦对棉花根区氮素的竞争,又存在小麦根区及其所吸收氮素向棉花的转移.棉花根系吸收的¹⁵N肥料大多分配到地上部,根系分配的量较少,且麦棉自然根系处理地上部的¹⁵N标记肥料氮的吸收率(NUR)最大,纱网隔根处理次之,塑膜隔根处理最少.在麦棉共处期,麦棉自然根系处理棉花的植株从¹⁵N标记肥料中吸收的氮占其全氮的百分率(Ndff)和NUR均低于隔根处理.至棉花初花期(小麦已收获,秸秆原位埋入土壤中),麦棉自然根系处理棉花吸收的氮素主要来源于化学肥料而非秸秆降解物.棉株不同器官所分配的¹⁵N标记肥料比例不同,棉花生殖器官中¹⁵N含量明显高于其他器官.麦棉自然根系处理棉株生物量也高于隔根处理.     

水稻光合生产与干物质累积的动态模拟

在综合已有研究成果的基础上,兼顾模型的机理性与实用性的平衡,构建了水稻光合生产与干物质累积的模拟模型．模型采用高斯积分法有效地计算冠层每日的总光合量,并考虑了冠层消光系数随生理发育时间（PDT)的动态变化,模型较充分地量化了生理年龄、温度、叶片含氮量及水分亏缺因子等对光合作用的影响及维持呼吸系数与PDT的动态变化关系、利用独立的试验资料对模型核实的结果显示,模型可以较好地预测不同生长条件下的生物量累积动态,具有较强的机理性与实用性．     

滨海盐土土壤水分的高光谱参数及估测模型

基于滨海盐土5个试验点的土壤含水量和室内土壤表面高光谱反射率,综合分析了350～2500 nm波段范围内土壤含水量与土壤光谱之间的关系,并基于比值光谱指数(RSI)、归一化光谱指数(NDSI)和差值光谱指数(DI)确定了光谱参数,进而构建土壤含水量估测定量模型.结果表明： 滨海盐土原始光谱反射率与土壤含水量呈显著负相关关系,且最大负相关出现在1930 nm(r=0.86)附近.对RSI、NDSI和DI的直线回归方程、幂函数回归方程进行对比,以RSI(R₁₄₀₇,R₁₄₅₉)为自变量构建的土壤含水量指数函数线性回归方程决定系数最大(0.780),标准误较小(0.016),拟合方程为y=0.00001e^9.72053x.估测模型能够更好地监测滨海盐土土壤水分状况.基于RSI(R₁₄₀₇,R₁₄₅₉)构建的模型可实现对江苏省滨海盐土土壤水分的精确监测.     

套作棉根际与非根际土壤酶活性和养分的变化

在棉麦两熟双高产条件下研究了棉花根际与非根际土壤酶活性和养分含量的变化.结果表明,套作棉土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶及过氧化氢酶活性随生育进程的变化趋势与单作棉表现一致,但整个生育期套作棉根际与非根际土壤各种酶活性均明显高于单作棉.套作棉根际与非根际土壤养分含量在麦棉共生期低于单作棉或差异较小,而在麦收后则显著高于单作棉.套作棉土壤养分含量随生育进程的变化趋势与单作棉大体相同,但一些养分的吸收高峰晚于单作棉.无论套作棉还是单作棉,根际土壤酶活性和养分含量高于非根际.土壤各养分含量与土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性呈显著(P=0.05,n=32)或极显著(P=0.01,n=32)相关,与土壤过氧化氢酶活性相关不显著.     

气象因子对棉籽脂肪和蛋白质含量的影响

为确定影响棉籽脂肪和蛋白质含量的主要气象因子,量化主要影响因子的作用程度,研究于2005年在黄淮棉区(徐州、安阳)、长江下游棉区(淮阴、南京)多个生态点设置了不同品种的田间实验,供试品种为科棉1号和美棉33B.研究结果显示棉籽脂肪和蛋白质含量随生态点和开花期呈极显著变化.黄淮棉区棉籽脂肪含量、蛋白质含量最大值出现的棉铃开花期较长江下游棉区推迟.棉籽脂肪含量、蛋白质含量与气象因子的相关分析显示,二者与铃期气温日较差呈显著负相关关系,与铃期日均气温、平均日最高气温、平均日最低气温、平均地温显著正相关.通径分析和逐步回归分析显示,各气象因子中铃期平均日最低气温是最主要的影响因子.棉籽脂肪含量、蛋白质含量随铃期平均日最低气温的变化可用三次多项式拟合,决定系数均达到0.75以上.日最低气温22～23℃最适宜棉籽脂肪和蛋白质含量的形成,低于15℃时棉籽脂肪不能正常积累.     

基于生态足迹模型的江苏省六大经济区可持续发展评价

运用复种指数调整后的生态足迹模型,利用江苏省的相关统计资料以及GIS技术,对1999-2008年间江苏省六大经济区的生态足迹变化进行了比较分析,并在此基础上进一步对江苏省六大经济区的资源利用效率、生态经济协调性以及社会经济发展趋势予以探讨。研究发现当前江苏省六大经济区处于不同程度的生态赤字状态。基于生态足迹计算结果,进一步引入万元GDP生态足迹、生态经济弹性系数以及可持续发展能力三项指标,从资源利用效率,生态经济协调性以及社会经济综合发展趋势三方面来综合分析评价江苏省六大经济区的可持续发展状况,最终结果显示尽管区域间发展水平有明显差异,但是整个江苏省的可持续发展能力水平在不断提高,总体状况良好。最后根据江苏省六大经济区的可持续发展水平,提出了进一步协调区域间平衡发展的相关建议。     

低温对棉纤维比强度形成的生理机制影响

 通过设置播期试验使棉纤维加厚发育过程（铃龄25～50 d）处于不同的温度条件下 ,研究低温对棉花纤维比强度形成的内在生理机制影响,为采取调控措施解决目前棉花(Gossypium)生产中存在的晚熟劣质问题提供理论依据。两年试验结果表明：棉纤维加厚发育期24.0 ℃左右 的日均温是高强纤维形成的最佳温度,其内在生理机制表现为棉纤维蔗糖合成酶活性最高, β-1,3-葡聚糖酶活性最低,纤维素的累积量和累积速率均明显高于其它低温条件,纤维超分子结构取向参数角较小,处于优化状态,最终表现为纤维比强度亦最大;低于21.0 ℃时即对棉纤维加厚发育相关酶活性产生明显影响,纤维比强度降低。当温度降到15.0 ℃左右 时,棉纤维蔗糖合成酶活性显著降低,而β-1,3-葡聚糖酶活性显著升高,同时纤维素累积量和累积速率均显著降低,纤维超分子结构取向参数角明显宽化,棉纤维不能正常发育,不利于高强纤维的形成（铃重仅为3.22 g,纤维比强度仅为15.73 cN•tex^－1）。