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光能竞争与生产力

农林复合系统是改善商洛低山丘陵区脆弱生态环境、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.)、大豆(秦豆8号)和丹参(Radin salviae Miltiorrhizae)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,大豆、丹参的光合有效辐射、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、丹参的光合速率、生物量以及产量不相关或负相关,而15—30 cm土壤含水量与大豆的生物量和产量以及丹参的生物量正相关,大豆、丹参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大豆、丹参产量下降的主要原因。     

欧洲3种常见乔木幼苗在两种光环境下叶片的气体变换,叶绿素 …

在室内测定了分别栽培于全光照的２０％光照条件的垂枝桦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和效率以及单位叶面积叶绿素含量降低,叶片的光     

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.     

晋西黄土区水肥调控对苹果-玉米间作系统玉米灌浆期穗位叶光合生理特性的影响

以晋西黄土区典型的苹果-玉米间作系统为研究对象,设置了双因素三水平水肥耦合试验,分析不同水肥调控措施下玉米灌浆期穗位叶光合生理特性.本试验根据玉米及苹果适宜的水分和养分条件设置9(3×3)个处理(W₁F₁、W₂F₁、W₃F₁、W₁F₂、W₂F₂、W₃F₂、W₁F₃、W₂F₃、W₃F₃),设置的3个灌溉水平为:田间持水量(Fc)的50％(W₁)、65％(W₂)和85％(W₃), 3个施肥量水平为:N 289 kg·hm^-2+ P₂O₅118 kg·hm^-2+ K₂O 118 kg·hm^-2(F₁)、N 412.4 kg·hm^-2 +P₂O₅168.8 kg·hm^-2 +K₂O 168.8 kg·hm^-2(F₂)、N 537 kg·hm^-2 + P₂O₅ 219 kg·hm^-2 +K₂O 219 kg·hm^-2(F₃),另设一组无水肥补给的空白对照(CK).结果表明: 不同水肥调控方式对光合指标日变化趋势无明显影响,但水肥补给可提高作物净光合速率(P_n)的峰值,降低作物日水分利用效率(WUE)最大值,延长气孔开放时间,影响胞间CO₂浓度(C_i)最低值的出现及维持时间;各处理光合作用的限制因素均为非气孔因素.蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)均与距树行距离呈极显著负相关(P<0.01),水分利用效率则与距树行距离呈显著正相关(P<0.05);距树行距离平均每增加1 m, T_r可减少0.56~1.41 mmol·m^-2·s^-1,g_s可减少0.028～0.093 mol·m^-2·s^-1,WUE可增加0.08~1.00 μmol·mmol^-1.灌水施肥可以显著提高净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日均值;降低水分利用效率的日均值;W₃F₁拥有最高的净光合速率日均值(10.64 μmol·m^-2·s^-1)、水分利用效率日均值(3.05 μmol·mmol^-1)、气孔导度日均值(0.295 mol·m^-2·s^-1)以及较低的蒸腾速率日均值(4.32 mmol·m^-2·s^-1).多元回归分析结果显示,在拔节-灌浆期内,灌水总量为1300 m³·hm^-2、施肥总量为525 kg·hm^-2时,作物净光合速率最大,理论值为10.32 μmol·m^-2·s^-1.因此,W₃F₁为最利于间作系统作物光合效率改善的水肥调控模式.     

不同土壤水分条件下小叶扶芳藤叶片光合作用对光的响应

利用CIRAS-2型便携式光合作用仪测定不同土壤水分下3年生小叶扶芳藤(Euonymus fortunei var.radicans Sieb.)叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)及光能利用效率(LUE)等生理参数,阐明其光合生理参数对土壤水分和光照强度的响应规律,探讨小叶扶芳藤正常生长发育所需的土壤水分和光照条件.结果表明小叶扶芳藤的Pn、Tr、WUE及LUE对土壤水分和光照强度的变化具有明显的阈值.(1)采用非直角双曲线模型进行模拟光响应过程较好,在土壤相对含水量(RWC)为72.2%和32.3%时,曲角(K)值较小;在其它水分条件下,K值接近于1.随着土壤水分(RWC为22.4%～72.2%)的递增,光补偿点降低,光饱和点、最大净光合速率及表观量子效率均呈现升高趋势,在RWC为72.2%时,光补偿点最低(22.6 μmol·m-2·s-1),光饱和点最高(1 400μmol·m-2·s-1).(2)维持小叶扶芳藤正常生长(同时具有较高Pn、LUE及WUE)的土壤水分范围,在RWC为44.2%～72.2%之间,最佳土壤水分在RWC为72.2%左右,正常生长所允许的最低土壤水分在RWC为32.3%左右.(3)小叶扶芳藤对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度为600～1 600 μmol·m-2·s-1范围内,Pn和WUE都具有较高水平,饱和光强大约在800～1 400 μmol·m-2·s-1之间,LUE在100～300 μmol·m-2·s-1光强范围内达到峰值.     

两种测算香樟单株植物生物量和生产力的方法

利用经典收获法是测算森林生物量和生产力最为普遍的手段,但由于城市结构复杂和高异质性,使得这种方法并不适合在该区域使用。因此,本文选择上海绿地中应用最广泛的香樟植物为代表,以非破坏方式,利用叶片光合固碳测算的气体交换法来构建表观特征和生物量、生产力模型,同时,该模型以经典收获法为基准进行验证对比。结果表明:以经典收获法为准,上海香樟单株植物年均净生产力是其地上部分生物量的23%±4%,地上生物量AVB=1.37D2.15(D为冠幅,R2=0.97,P0.01),地上净生产力ANPP=0.32D2.13(D为冠幅,R2=0.97,P0.01),气体交换法与经典收获法相比验证准确率达87.3%。系统和环境误差是导致两个模型差异的主要原因,如附加相关修正系数后,该模型将可应用于城镇高精度遥感监测和碳汇能力的快速自动化提取估算,并减少建模的破坏性。     

晋西黄土区苹果树边材液流速率对环境驱动的响应

为明确环境因子对树木蒸腾过程的驱动机制,以晋西黄土残塬沟壑区的苹果树(红富士)为对象,利用热扩散式液流技术监测生长季苹果树树干液流的动态变化,并同步监测了气象和土壤水分等环境要素的季节动态.结果表明: 在众多环境因子中,太阳净辐射(R_n)、大气水分亏缺(VPD)与液流速率(J_s)间的相关性最强.在小时或日尺度,环境因子主成分分析中前3个主成分的累积方差贡献率均在86%以上.其中,第一主成分主要包含VPD、R_n等因子,方差贡献率达52%(小时尺度)和63%(日尺度)以上,可归为蒸发需求因子(EDI),是影响该地区果树树干液流的关键综合环境要素集;第二主成分主要包括土壤含水率(SWC)等因子,归为土壤水热供给因子;第三主成分主要包括风速等因子,归为大气水热散失动力因子.在小时或日尺度上,J_s对两种环境因子综合变量(EDI或潜在蒸发散ET₀)的响应都呈显著的指数增长关系,在小时尺度上,基于EDI模拟苹果J_s的指数模型精度更高(R²=0.72),在日尺度上,基于ET₀模拟苹果J_s的指数模型模拟精度更高(R²=0.88).研究结果对于明确苹果树水分传输对环境驱动的响应规律,根据气象要素估算苹果树蒸腾耗水量,并指导果园水分管理均具有重要意义.     

晋西黄土区辽东栎和山杨树干液流对环境因子的响应

2012年4—10月,应用TDP热扩散探针技术,对生长季晋西黄土区次生林主要组成树种辽东栎和山杨树干液流速率进行测定,结合同步测定的空气相对湿度(RH)、太阳光合有效辐射(PAR)、大气温度(T)和土壤含水量(θ)等环境因子,分析液流速率对环境因子的响应.结果表明: 5、6月,影响辽东栎和山杨树干液流速率的主要气象因子是空气饱和水汽压差(VPD)和PAR;7、8月,影响辽东栎和山杨树干液流速率的主要气象因子是VPD和T.除气象因子外,土壤水分条件也是驱动液流变化的重要因素,降雨后θ的增加能够有效影响液流速率,5、6、7、8月,辽东栎降雨后的平均液流速率比降雨前分别增大了28.3％、48.6％、16.9％、11.5％,山杨在6、7、8月降雨后的平均液流速率比降雨前分别增大了0.6％、4.5％、2.3％,辽东栎的增幅明显大于山杨.辽东栎液流速率对降雨后土壤含水量变化更敏感,表现出更高的耗水能力和需水要求,而降雨后山杨的耗水策略仍较保守.液流速率和VPD的关系可以采用指数饱和曲线函数拟合,降雨前后拟合参数的变化说明土壤水分条件的改善能够促进液流速率更快速地到达饱和值.     

杨树无性系光合特征的研究

对新培育的金科系列的4个杨树无性系（3^#、6^#、8^#、9^#）的光合特征及净光合速率、水分利用效率与主要影响因子的关系进行了研究。结果表明：不同月份4个无性系的净光合速率的日进程一般在10:00左右达到峰值,然后逐渐降低;蒸腾速率日进程不尽一致;气孔导度在7:00～9:00出现峰值后,缓慢下降。在6～8月,4个无性系的净光合速率的总平均值(μmol CO₂·m^-2·s^-1)排序为：无性系9^#（8.53）>6^#>（7.21）3^#（6.47）>8^#（4.98）;蒸腾速率的总平均值(mmol H₂O·m^-2·s^-1)排序为：无性系9^#（3.74）>3^#（2.76）>6^#（1.76）>8^#（1.47）;水分利用效率的总平均值(mmol CO₂·mol^-1 H₂O)排序为：无性系8^#（4.77）>6^#（4.35）>3^#（2.99）>9^#（2.40）。4个无性系的净光合速率与水分利用效率的排序并不一致。9^#属于高光合、高蒸腾、低水分利用效率类型,8^#属低光合、低蒸腾、高水分利用效率类型。在6月份6^#无性系的净光合速率和水分利用效率与温度、湿度显著相关,3^#、8^#、9^#无性系与光合有效辐射和气孔导度密切相关。     

Main interspecific competition and land productivity of fruit-crop intercropping in Loess Region of West Shauxi

Taking the four typical fruit-crop intercropping models, i.e., walnut-peanut, walnut-soybean, apple-peanut, and apple-soybean, in the Loess Region of western Shanxi Province as the objects, this paper analyzed the crop (peanut and soybean) photosynthetic active radiation (PAR), net photosynthetic rate (P(n)), yield, and soil moisture content. Comparing with crop monoculture, fruit-crop intercropping decreased the crop PAR and P(n). The smaller the distance from tree rows, the smaller the crop PAR and P(n). There was a significantly positive correlation between the P(n) and crop yield, suggesting that illumination was one of the key factors affecting crop yield. From the whole trend, the 0-100 cm soil moisture content had no significant differences between walnut-crop intercropping systems and corresponding monoculture cropping systems, but had significant differences between apple-crop intercropping systems and corresponding monoculture cropping systems, indicating that the competition for soil moisture was more intense in apple-crop intercropping systems than in walnut-crop intercropping systems. Comparing with monoculture, fruit-crop intercropping increased the land use efficiency and economic benefit averagely by 70% and 14%, respectively, and walnut-crop intercropping was much better than apple-crop intercropping. To increase the crop yield in fruit-crop intercropping systems, the following strategies should be taken: strengthening the management of irrigation and fertilization, increasing the distances or setting root barriers between crop and tree rows, regularly and properly pruning, and planting shade-tolerant crops in intercropping.     

土壤水分对金矮生苹果光合速率的影响

通过对 7年生田间和 2年生盆栽金矮生苹果 ( Maluspumila CV.goldspur)进行不同土壤水分和光照条件下叶片光合速率测定研究 ,结果表明 ,光合速率 ( Pn)与光照强度 ( PAR)和土壤水分 ( SWC)之间存在着密切的关系。当林木供水充足 ,即 SWC( >1 5 % )达到田间持水量 ( FC)的 75 %以上时 ,Pn的光响应曲线为直角双曲线 ,但 SWC低于这一水平时 ,Pn的光响应曲线则为二次抛物线 ,表现出不同程度的光抑制 ,水分胁迫越严重 ,出现光抑制越早。弱光下 ( PAR<5 0 0 μmol· s- 1· m- 2 ) ,光合速率最大值 Pmax出现在 SWC比较低的范围内 ( 70 %～ 75 % FC) ,如果 SWC继续增大时 ,Pn反而下降 ;随着光强的增大 ,Pmax出现的 SWC水平随之提高。金矮生苹果 Pn的日变化规律在不同 SWC下并不相同 ,水分胁迫存在时 ,Pn的日变化表现出“午休”现象 ,水分胁迫越严重 ,“午休”时间越长 ;水分供应充足时 ,Pn从 1 0∶ 0 0的最大值直线下降 ,下午不再回升。轻度水分胁迫时 ,Pn日平均值接近或达到最大值 ;随着 SWC的提高 Pn日平均值反而有下降趋势。在正常光照条件下 (日均值 80 0～ 1 0 0 0μmol· s- 1· m- 2 ) ,当林木处于严重水分胁迫 ,即 SWC低于 FC的 5 5 %时 ,Pn随土壤水分的增加直线上升 ;当土壤水分供应充足 ( SWC>75 % F     

Effects of intercropping on photosynthetic rate and net photosynthetic nitrogen use efficiency of maize under nitrogen addition

研究间作后作物光合碳同化和光合氮利用效率(PNUE)对氮投入的响应, 对阐释间作产量优势的氮调控效应, 指导间作氮肥管理有重要意义。本研究设置玉米(Zea mays)单作、玉米间作两种种植模式的4个氮水平(N0, 0 kg·hm ^-2; N1, 125 kg·hm ^-2; N2, 250 kg·hm ^-2; N3, 375 kg·hm ^-2), 分析间作与施氮量对玉米叶片特征、光合参数、PNUE和产量的影响。结果表明: 与单作相比, 间作显著增加玉米叶片的叶干质量和比叶质量; 各施氮水平(除N3)下, 间作中靠近马铃薯(Solanum tuberosum)侧的玉米叶面积均显著高于单作玉米。单间作对比发现, 间作提高了玉米光饱和点和暗呼吸速率。单作、间作靠玉米侧(I-M)、间作靠马铃薯侧(I-P)的玉米PNUE均随施氮量增加而降低, 降幅以I-P最大; 施氮量低于250 kg·hm ^-2时, 相同施氮量下的玉米PNUE和净光合速率(P_n)均以I-P最高, I-M和单作次之。间作显著提高了玉米产量(土地当量比>1)。该研究中当施氮量≤250 kg·hm ^-2时, 间作I-P的玉米叶片P_n和PNUE显著提高可能是间作玉米产量提高的重要原因。     

间作对氮调控玉米光合速率和光合氮利用效率的影响

研究间作后作物光合碳同化和光合氮利用效率(PNUE)对氮投入的响应, 对阐释间作产量优势的氮调控效应, 指导间作氮肥管理有重要意义。本研究设置玉米(Zea mays)单作、玉米间作两种种植模式的4个氮水平(N0, 0 kg·hm ^-2; N1, 125 kg·hm ^-2; N2, 250 kg·hm ^-2; N3, 375 kg·hm ^-2), 分析间作与施氮量对玉米叶片特征、光合参数、PNUE和产量的影响。结果表明: 与单作相比, 间作显著增加玉米叶片的叶干质量和比叶质量; 各施氮水平(除N3)下, 间作中靠近马铃薯(Solanum tuberosum)侧的玉米叶面积均显著高于单作玉米。单间作对比发现, 间作提高了玉米光饱和点和暗呼吸速率。单作、间作靠玉米侧(I-M)、间作靠马铃薯侧(I-P)的玉米PNUE均随施氮量增加而降低, 降幅以I-P最大; 施氮量低于250 kg·hm ^-2时, 相同施氮量下的玉米PNUE和净光合速率(P_n)均以I-P最高, I-M和单作次之。间作显著提高了玉米产量(土地当量比>1)。该研究中当施氮量≤250 kg·hm ^-2时, 间作I-P的玉米叶片P_n和PNUE显著提高可能是间作玉米产量提高的重要原因。     

Sensitivity of plant species to warming and altered precipitation dominates the community productivity in a semiarid grassland on the Loess Plateau

Global warming and changes in precipitation patterns can critically influence the structure and productivity of terrestrial ecosystems. However, the underlying mechanisms are not fully understood. We conducted two independent but complementary experiments (one with warming and precipitation manipulation (+ or – 30%) and another with selective plant removal) in a semiarid grassland on the Loess Plateau, northwestern China, to assess how warming and altered precipitation affect plant community. Our results showed that warming and altered precipitation affected community aboveground net primary productivity (ANPP) through impacting soil moisture. Results of the removal experiment showed competitive relationships among dominant grasses, the dominant subshrub and nondominant species, which played a more important role than soil moisture in the response of plant community to warming and altered precipitation. Precipitation addition intensified the competition but primarily benefited the dominant subshrub. Warming and precipitation reduction enhanced water stresses but increased ANPP of the dominant subshrub and grasses, indicating that plant tolerance to drought critically meditated the community responses. These findings suggest that specie competitivity for water resources as well as tolerance to environmental stresses may dominate the responses of plant communities on the Loess Plateaus to future climate change factors.     

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。     

不同土壤水分条件下紫藤叶片生理参数的光响应

测定了不同土壤湿度下2年生紫藤叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）及水分利用效率（WUE）等生理参数的光响应过程,探讨了紫藤正常生长发育所需的土壤水分和光照条件.结果表明:紫藤叶片的P_n、T_r及WUE对土壤湿度和光照强度的变化具有明显的阈值响应.维持紫藤正常生长（同时具有较高P_n和WUE）的土壤湿度范围为:体积含水量（W_v）15.3%～26.5%、相对含水量（W_r）46.4%～80.3%,最佳土壤湿度约为W_v 23.3%、W_r 70.6%.紫藤叶片对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度（PAR）为600～1 600 μmol·m^-2·s^-1时,P_n和WUE具有较高水平,饱和光强在PAR为800～1 000 μmol·m^-2·s^-1.紫藤叶片光合作用非气孔限制的发生与土壤湿度与光照强度密切相关,W_v为18.4%～26.5%、W_r为55.8%～80.3%时,光合作用主要受气孔限制,光照强度的影响较小;超出此范围后,其受光照强度的影响较大,出现由气孔限制转变为非气孔限制的PAR临界值.紫藤正常生长允许的最低土壤湿度约为W_v 11.9%、W_r 36.1%,允许最高PAR约为1 000 μmol·m^-2·s^-1,是紫藤叶片光合机构受到破坏的临界点.