1961-2010年中国春玉米潜在种植分布的年代际动态变化

基于构建的中国春玉米种植分布-气候关系模型,对1961-2010年春玉米潜在种植分布年代际变化进行了分析.结果表明:春玉米潜在可种植面积呈增加趋势;气候最适宜种植面积波动式增加,近10年达5.3×105 km2;适宜种植面积明显扩大,近50年增加约8.2×105 km2,且呈东扩趋势;潜在种植北界呈波动式北移,最大北抬达1.4个纬度.表明,气候变化有利于中国扩大春玉米种植,但一些地区可能受水分条件的限制.     

散射辐射测量及其对陆地生态系统生产力影响的研究进展

全球变化,特别是大气成分变化引起的散射辐射变化已经并将继续影响陆地生态系统的生产力与碳收支。该文综述了散射辐射的影响因子及其估算方法,分析了散射辐射对植被光能利用率(light-use efficiency,LUE)、陆地生态系统生产力及其碳收支的影响过程与控制机理,在此基础上提出了未来拟加强研究的方面:1)散射辐射对植物光合作用影响的机理及其在不同时空尺度的反应;2)散射辐射及其与其他环境因子的相互作用对植物与冠层光合作用影响的定量描述;3)散射辐射及其与其他环境因子的相互作用对土壤呼吸作用的影响过程与控制机理;4)植物对散射辐射及其与其他环境因子相互作用的适应性研究;5)散射辐射及其与其他环境因子的相互作用对陆地生态系统生产力及其碳收支的影响过程与调控对策。     

基于叶面积指数改进的直角双曲线模型在玉米农田生态系统中的应用

一般认为,生态系统的总初级生产力(GPP)对光合有效辐射(LAI)的响应曲线可以用直角双曲线来描述.研究表明,在不同的生长季进行模拟,模拟的直角双曲线的两个参数Amax和α值不同.为消除模型参数季节变化对模拟结果的影响,直角双曲线模型通常应用于较短的时间尺度(如半月、10d或5d),然而,这种在较短的时间尺度上进行模拟的方法过于繁琐,并且当通量数据缺失过多时,在短的时间模拟窗口上,少量的数据不足以拟合直角双曲线模型.在这种情况下,无法利用直角双曲线模型对生态系统的GPP进行准确的模拟,或者对缺失的碳通量数据进行插补.以玉米农田生态系统为例,旨在阐明生态系统的环境因子和生物因子在不同生长季对直角双曲线模型中两个参数Amax和α值的影响.结果表明,Amax与LAI具有显著的直线关系:Amax=a LAI+b(a=0.64,b=0.15,R=0.74,P=0.002).据此我们对直角双曲线模型进行了改进,用以预测半小时尺度的玉米农田生态系统GPP.与未改进的直角双曲线模型进行比较,在整个生长季进行模拟,改进的直角双曲线模型明显提高了模拟的精度;当在较短的时间窗口上进行模拟(半月时间尺度),改进的直角双曲线模型与之有着相似的精度.利用改进的双曲线模型不仅可以非常简捷地对生态系统GPP进行模拟,而且可以解释直角双曲线模型参数Amax值的连续变化,尤其是,当涡相关观测数据大量缺失时,可以很方便并且较为准确地插补缺失数据.     

基于功能平衡假说的玉米光合产物分配动态模拟

基于中国气象局沈阳大气环境研究所锦州农田生态系统定位观测站2004—2008年玉米各器官(根、茎和叶)生物量及相应环境因子的连续动态观测资料,检验了Friedlingstein模型在站点与日尺度上的适用性,并发展了基于施肥、土壤温度和土壤有效水分系数的玉米农田土壤有效养分系数模型,建立了基于功能平衡假说的日尺度的玉米光合产物的分配模型.结果表明:与Friedlingstein模型相比,本文所建的玉米光合产物分配模型能更好地模拟玉米光合产物分配动态,为准确模拟日尺度的玉米农田生态系统生产力提供了技术支持.     

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。     

太阳辐射对玉米农田土壤呼吸作用的影响

水热因子通常被认为是影响土壤呼吸作用的主导因子。对2004-2005年东北地区玉米农田土壤呼吸作用的观测资料分析表明:太阳辐射对土壤呼吸作用有促进作用,使得白天的土壤呼吸速率高于夜间,并导致土壤呼吸作用与土壤温度的关系发生变化。太阳总辐射对玉米(Zea mays L.)生长后期的土壤呼吸作用具有显著影响(9月7日:R2=0.80,P0.0001;9月29日:R2=0.82,P0.0001)。地上生物量和叶面积指数制约着太阳总辐射对土壤呼吸作用的贡献,可解释太阳总辐射与土壤呼吸作用关系变异的83.5%。在玉米生长初期,散射辐射间接地促进了土壤呼吸作用,但随着叶面积指数的增加,散射辐射的透射作用减弱,使得直射辐射对土壤呼吸作用的影响超过散射辐射;进入玉米生长后期,由于叶子枯黄,叶面积指数减小,散射辐射又对土壤呼吸起到促进作用。