玉米群体内太阳光辐射垂直分布规律研究

在实验观测的基础上,对玉米群体内总辐射、光合有效辐射(光量子通量)随高度以及叶面积指数的变化规律进行了分析探讨,结果显示,在玉米群体的顶部和底部,叶面积指数较小,而在中部和中上部,叶面积指数较大,在140～200 cm的高度层内,叶面积指数约占群体叶面积指数总量的53%以上.在160～180 cm的高度内叶面积指数出现峰值;太阳光辐射在玉米群体内垂直分布随高度的减小而减少,表现为“S“型变化曲线;太阳辐射透过率在不同高度层上随叶面积指数的增加而减小,表现为指数关系,即Rt=Ae -BLAI.     

玉米/大豆间作系统的作物资源竞争

通过分析不同分隔方式下[地上地下均不分隔(T1)、地上地下均分隔(T2)、仅地下分隔(T3)、仅地上分隔(T4)]玉米/大豆间作系统的土壤储水量、作物生长发育、生物量及产量,研究了间作作物间的资源竞争.结果表明:T1中玉米行120 cm土层平均土壤含水量比其他处理低3.1%~12.9%,大豆行比其他处理低2.8%~12.5%.与T1相比,T2、T3和T4的玉米生育进程均有所推后,株高、叶面积、生物量累积、籽粒产量及产量构成因素均降低;大豆则与之相反.综上,玉米/大豆间作系统作物生长和产量的变化是由于地上部与地下部综合作用的结果,且地下部作用大于地上部.     

东北黑土区覆盖作物-玉米间作保护性耕作的生态系统服务价值

科学评估覆盖作物种植体系的生态系统服务价值可以为东北地区保护性耕作模式构建提供重要参考。本研究基于实证分析，以生态系统服务价值为理论基础，选取禾本科作物黑麦草、豆科作物紫花苜蓿和毛苕子作为覆盖作物分别与玉米间作，以玉米单作模式为对照，从产品供给、气体调节、养分循环和水土保持四大生态系统服务方面进行生态系统服务价值的核算。结果表明：覆盖作物-玉米间作模式的生态系统服务价值均高于玉米单作，其中养分循环价值最高，其次是产品供给价值，占比分别为67.3%和29.3%。覆盖作物-玉米间作模式的养分循环价值均高于玉米单作模式；紫花苜蓿-玉米、毛苕子-玉米的产品供给价值显著高于黑麦草-玉米，分别增加了18.7%和21.0%;种植覆盖作物具有增加气体调节价值的潜力，但对水土保持价值的影响较小。综合生态系统服务价值，选择豆科覆盖作物-玉米间作可以获得最大效益。     

春玉米最大叶面积指数的确定方法及其应用

玉米叶面积指数达到最大时光合产物基本停止向营养器官分配,是玉米进入生殖生长阶段的标志.对锦州农田生态系统野外观测站2005-2011年多品种的春玉米大田试验资料分析发现春玉米最大叶面积指数出现于吐丝后2周左右,提出了春玉米叶面积指数达到最大时的积温指标,即播种至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1085.3℃·d和(或)出苗至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1010.4℃·d.在此基础上,采用修正的Logistic方程构建了春玉米相对叶面积指数动态普适模型.研究结果为准确模拟春玉米叶片生长及光合产物分配提供了依据.     

玉米/大豆间作条件下的作物根系生长及水分吸收

通过田间试验研究了玉米/大豆条带间作群体的根系分布及土壤水分吸收规律.结果表明：水分充足条件下,土壤剖面内玉米和大豆根系的分布模式近似于三角形;玉米根系水平分布范围较大,侧向伸展长度约为58 cm,16～22 cm土层的玉米根系侧向伸展最远,玉米根系不仅分布于间作条带行间,而且生长到大豆条带的行间;大豆根系水平分布于相对有限的区域内,侧向伸展长度约为26 cm.作物根质量密度随着距作物行（玉米或大豆）距离的增加而减少,玉米行和边行大豆根质量密度的90%分布于0～30 cm土层.距玉米行10 cm处玉米的根质量密度高于大豆,距玉米行20 cm处大豆的根质量密度大于玉米,两种作物根质量密度的85%都分布于0～30 cm土层内.间作条带内水分变化主要集中在0～30 cm土层,水分变化量依次为：玉米区域>大豆区域>条带行间.表明在水分充足条件下,间作作物优先在自己的区域吸水,根系混合区吸水滞后发生.     

枣粮间作养分利用与表观损失空间差异性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在系统内不同位置采样,分析了枣粮间作系统内间作作物产量、氮磷营养元素利用与表观损失方面的空间差异性,并对枣粮间作、枣树单作和农田3种生态系统进行了比较.结果表明:(1)枣粮间作系统内间作作物产量随着距枣树种植行距离的缩小而迅速降低,表现出明显的空间差异性.虽然与农田生态系统比较,间作小麦、玉米均表现减产,经济产量分别降低11.4%、39.9%,但整个枣粮间作系统提高了土地利用程度;(2)枣粮间作系统间作作物吸收氮磷量也呈现明显空间差异性,且与间作作物生物量有极显著相关性.3种生态系统相比,吸氮量为枣粮间作>枣树单作>农田;吸磷量为农田>枣粮间作>枣树单作;(3)枣粮间作系统内氮磷表观损失量有明显的空间差异性,距枣树种植行0.25m处表观损失量显著高于其它位置表观损失量,在距枣树种植行6.5m到2m范围内,随着与枣树种植行的接近,氮磷表观损失量有所降低.3种生态系统相比,氮、磷表观损失量均为枣树单作>农田>枣粮间作.     

不同种植密度下玉米与豌豆间作对群体总产量的影响

于2014和2015年在黄土高原半干旱区全膜覆盖种植技术下,研究了不同种植密度下玉米行内间作豌豆对作物群体总产量的影响.结果表明: 2014年,当玉米株距为40和50 cm时,与不插播相比,在玉米株间插播2株豌豆显著提高了作物群体籽粒总产量;而在株距60 cm情况下,插播豌豆对作物群体总产量无显著影响.2015年,玉米株距40和50 cm情况下,与对应株距的单作玉米相比,在玉米株间插播2株豌豆对群体籽粒总产量无显著影响;但是在玉米株距60 cm的情况下,株间插播2株豌豆使作物群体籽粒总产量显著增加.导致两个试验年份之间玉米行内间作豌豆的产量效应差异的主要原因是生长季降水量在2014年较2015年充沛.综合比较,玉米株距40 cm、株间插播2株豌豆间作形式的籽粒总产量最高.此外,在玉米单作和行内间作中,籽粒总产量均随玉米株距的增大而减小.     

种植方式对夏玉米光合生产特征和光温资源利用的影响

为研究套种与直播两种种植方式对夏玉米光合生产特征和光温资源利用的影响,选取郑单958和登海661为研究对象,设置3个播期,密度为67500株·hm^-2,以地上干物质积累量和作物生长速率、叶面积指数、穗位叶的单叶光合速率来评价夏玉米的光合生产特征;以Richards模型拟合籽粒灌浆过程;结合气象数据计算夏玉米光能利用率.结果表明：直播处理比套种处理籽粒产量增加1.17%～3.33%（P<0.05）,但千粒重显著降低;生育期随播期提前而延长;直播条件下叶面积指数和单叶光合速率在灌浆前期显著高于套种,但灌浆后期下降较快;与套种相比,直播开花前和开花后具有较高的干物质积累量和较快的作物生长速率.Richards模型解析表明,直播处理达到最大灌浆速率的时间明显早于套种,起始势较套种高,但灌浆期、活跃灌浆期和灌浆速率最大时的生长量均低于套种;与套种相比,直播处理生育期间总积温和总辐射量分别减少150～350 ℃·d和200～400 MJ·m^-2,但籽粒光能利用率较套种提高10.5%～24.7%.因此,直播较套种有优势,在夏玉米大田生产条件下,重视叶片的光合生产特征,延缓叶片衰老,有利于提高夏玉米的光能利用率,进一步挖掘增产潜力.     

APSIM模型对华北平原小麦-玉米连作系统的适用性

利用中国科学院禹城试验站1999—2001年大田试验及2002—2003年水分池处理数据进行APSIM模型参数的调试及验证,检验其对华北地区冬小麦-夏玉米连作系统的适用性.模型调试和验证结果表明:禹城1999—2000年大田试验的作物叶面积指数、生物量和土壤含水量模拟结果的平均误差分别为27.61%、24.59%和7.68%,2000—2001年分别为32.65%、35.95%和10.26%;2002—2003年高水分处理的作物叶面积指数和生物量模拟结果的平均误差分别为26.65%和14.52%,低水分处理分别为23.91%和27.93%.叶面积指数、生物量的模拟值和实测值拟合较好,除2000—2001年叶面积指数的决定系数为0.78外,其他处理均大于0.85.表明APSIM模型在模拟华北地区小麦-玉米连作系统的作物生物量和土壤水分方面具有较好的准确性,对叶面积指数模拟误差稍大.     

雨养玉米农田生态系统的蒸散特征及其作物系数

基于雨养玉米农田生态系统2007年整个生长季的涡度相关通量资料,对蒸散的日、季动态进行分析.结果表明：玉米农田生态系统蒸散的日、季动态均呈单峰型变化,最大值分别出现在12:00左右和7月.结合修正的Penman-Monteith公式与相应的生态、气象观测要素,对作物系数(K指数)影响因子的分析结果表明,K指数主要受叶面积指数(LAI)、气温(T_a)、净辐射(R_n)以及表层土壤含水量的影响.在此基础上,初步建立了半小时尺度的作物系数(K指数)模型.     

Importance of plant size, distribution of egg masses, and weather conditions on egg parasitism of the European corn borer, Ostrinia nubilalis by Trichogramma ostriniae in sweet corn

Trichogramma ostriniae (Hym: Trichogrammatidae), an egg parasitoid of the European corn borer, Ostrinia nubilalis (Lep: Pyralidae), were released into sweet corn (Zea mays L.) fields to study the effects of weather, plant size and distribution of egg masses on egg parasitism by the wasp. Sentinel European corn borer eggs were stapled onto leaves located in the upper, middle and lower third of sweet corn plants 5 to 35 meters away from the wasp release point in either a radial or grid manner. Weather conditions and plant architecture were monitored during the experiments. Logistic regression was used to analyze the data. The results indicated that percentage of eggs parasitized was negatively related to an increase in leaf area as well as an increase in distance eggs were located from the point of release of wasps. Eggs distributed on plants at different directions from the release point received different levels of parasitism. Eggs that were stapled onto leaves in the upper third of a corn plant received much less parasitism than those on the middle and lower third of the plant. Higher mean temperature adversely affected the level of parasitism during hotter times of the season and conversely, lower temperatures (<17 °C ) reduced the egg parasitism during cooler times of the season. The longer the exposure of eggs to wasps, the higher the level of egg parasitism. However, the levels of egg parasitism for 2 day's exposure were almost the same as that for 3 day's exposure due to the limited longevity and egg-laying behavior of the wasp. These results suggest that inundative releases of T. ostriniae should be made every two to three days, with multiple release points per hectare. In addition, weather conditions and plant architecture, especially temperature, plant height and leaf area must be taken into consideration to optimize levels of parasitism.     

黔中喀斯特山区植物功能性状的变异与关联

认识植物功能性状随演替进展的变化规律和不同性状之间的关系, 有助于从功能生态学的角度来理解群落演替。该文调查了位于贵州省中部的普定县喀斯特山区26个样方的物种组成, 这些样方分别处于灌丛、落叶阔叶林、落叶常绿混交林3个演替阶段; 测量了分布于该区域的82种木本植物的3个功能性状值(叶面积、比叶面积、最大高度); 根据物种在样方中的多度加权计算得到26个样方的性状平均值, 在此基础上分析了随演替进展植物功能性状在群落水平上的变异格局和不同性状之间的相关性; 采用性状梯度分析法分析了各阶段优势物种的功能性状在群落间(β组分)和群落内(α组分)的变异格局及相关性。结果表明: 1)沿灌丛→落叶阔叶林→落叶常绿混交林这一演替顺序, 群落平均叶面积和平均高度逐渐增加, 而群落平均比叶面积则逐渐变小; 2)就群落平均性状值而言, 叶面积与最大高度呈较强的正相关关系, 最大高度与比叶面积、叶面积与比叶面积均呈较强的负相关关系; 3)物种功能性状的α组分之间没有显著的相关关系, 而β组分之间相关性显著。这说明: 随演替的进展, 群落优势物种对环境的适应策略由高速生长转向提高资源利用效率, 而同一群落内共存的物种采取不同的性状组合来适应共同的群落环境。     

红薯水提物对外来入侵植物喜旱莲子草生长的化感影响

从植物化感作用的角度,探索利用具有较高经济价值的本地植物或伴生的本地物种对入侵植物进行抑制和清除,是一种控制外来入侵植物行之有效的方法。本研究以本地作物红薯和入侵植物喜旱莲子草为试验对象,探究红薯不同部位(根、茎、叶)3个浓度(0.025、0.05、0.1 g·mL^-1)的水提物对喜旱莲子草的化感作用。以形态学指标(无性系小株个数、节数、叶片数、叶面积、株高、总干重和根数)、化感响应指数、性状比值(肉质化程度、根冠比、比叶面积、叶生物量比、茎生物量比、根生物量比)、新生叶片中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)等作为衡量红薯对喜旱莲子草根状茎生长影响程度的参数。结果表明: 1)不同浓度不同部位红薯水提物对喜旱莲子草生长有不同影响。0.1 g·mL^-1根水提物显著抑制所有形态学指标,除总干重和根数外,其他形态学指标均随不同部位水提物浓度的升高而显著降低。2)所有处理的综合化感响应指数均为负值,说明红薯水提物对喜旱莲子草各指标具有负效应,抑制其正常生长。在所有处理中,0.1 g·mL^-1根水提物的化感抑制作用最强,化感响应指数为-0.73,其次为0.1 g·mL^-1茎水提物和0.05 g·mL^-1根水提物,化感响应指数均为-0.44。3)从性状比值可以看出,红薯水提物对肉质化程度、根冠比、比叶面积和叶生物量比有显著抑制作用,而对茎生物量比和根生物量比无显著性影响。4)红薯水提物显著增加新生叶片中丙二醛含量,显著降低超氧化物歧化酶含量,但对过氧化氢酶和过氧化物酶无显著影响。表明红薯水提物对喜旱莲子草根状茎生长有显著抑制作用。     

岩生植物金发草生长特征研究

研究了重庆地区金发草在3种基质种生境中的生长特征.结果表明,种生境下金发草基径、冠幅、高度及根系面积、最长根和根深差异极显著.3种基质中,紫色土中金发草的地上部分基径(15.18cm)、冠幅(3086.77cm²)和高度(66.8cm)均为最大值,而紫色砂岩金发草的基径(10.89cm)、冠幅(1868.79cm²)和高度(60.7cm)均为最小值,但差异不显著.砂岩中金发草的根系比紫色土中分布广泛,差异显著,说明岩石生境中金发草将较多生物量投入到根系,通过增加根系的生长,提高其在岩石上的固着能力,扩大根系吸收面积,忍耐岩石基质的干燥和贫瘠.     

高寒草甸对刈割、施肥和浇水发生响应的最优植物性状集和功能型

基于植物性状和功能型的特征变化对于研究植被动态和生态系统功能变化具有重要意义。通过在高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期5年(2007-2011年)的刈割(不刈割、留茬3 cm、留茬1 cm)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)控制实验, 采用递归算法(recursive algorithm)和多元回归分析筛选对模拟放牧发生响应的最优植物性状集和响应功能型, 以及影响群落生产力变化的作用功能型。研究结果显示: (1)在不施肥不浇水、仅施肥、仅浇水和既施肥又浇水4种条件下的最优植物性状集不同, 它们分别是叶缘形状-株高-叶干质量-比叶面积、生活周期-株高-叶干质量-比叶面积、生活周期-叶片叶绿素含量-叶表面结构-株高-叶干质量-比叶面积和繁殖结构-叶缘-株高。其中, 株高、叶干质量和比叶面积是对刈割和土壤资源变化更为敏感的植物性状。(2)在这4种处理条件下, 共获得14个最优响应功能型和4个作用功能型。作用功能型对群落生产力变异的解释能力在50.3%-86.4%之间。(3)最优响应功能型和作用功能型分别占功能型总数的70%和20%。作用功能型占最优响应功能型的28.5%, 两者间仅存在部分重叠。上述结果说明, 植物功能性状和功能型变化能够准确地反映植被的放牧响应和生态系统功能变化, 但是不同资源条件下群落的最优响应性状集和功能型不同。作用功能型是同时反映植被放牧响应和生态系统功能变化的最优功能型。     

干旱胁迫下喷施外源植物激素对甘薯生理特性和产量的影响

为探讨不同时期干旱胁迫下喷施外源植物激素对甘薯生理特性和产量的影响,明确喷施外源植物激素的最佳时期,在人工控水条件下研究了移栽后20(前期)、60(中期)和100 d(后期)干旱胁迫下喷施6-苄氨基嘌呤(6-BA)、α-萘乙酸(NAA)和脱落酸(ABA)对甘薯内源激素含量、光合荧光特性和产量的影响。结果表明: 与喷清水相比,喷施外源植物激素均能显著提高甘薯产量,以6-BA增幅最大,其次是NAA和ABA;前期喷施效果好于中期和后期。不同时期干旱胁迫下,喷施外源植物激素可显著提高甘薯叶片的光合和叶绿素荧光参数,缓解因干旱引起的玉米素核糖核苷(ZR)和生长素(IAA)含量下降的现象。逐步回归分析表明,内源激素和光合特性是影响甘薯产量的关键指标。通径分析表明,前期干旱胁迫下喷施外源植物激素主要通过影响净光合速率(P_n)、IAA、ZR、最大光化学效率和光化学性能指数来影响甘薯产量。生长前期喷施6-BA可调控甘薯内源激素含量,提高光合特性,有效缓解干旱造成的产量损失。     

土壤紧实度对生姜植株衰老的影响

通过测定不同容重土壤中生长的生姜植株的主要生理特性,研究了土壤紧实度与生姜植株衰老的关系.结果表明：随土壤紧实度增大,生姜根系活力降低,叶片硝酸还原酶活性及叶绿素含量下降,光合作用减弱,叶片的电解质渗漏率及MDA含量升高.在生长前期,叶片SOD、POD及CAT活性随土壤紧实度的增加而降低,后期则相反.生姜旺盛生长期,土壤容重为1.20和1.49 g·cm^-3的植株根系活力分别为37.3和28.5 μg·g^-1FM·h^-1,后者较前者降低30.9%,叶片叶绿素含量及光合速率分别降低19.0%和17.9%,而叶片电解质渗漏率及MDA含量则分别提高57.2%和26.3%,表明紧实土壤加速了生姜植株的衰老.     

红光与远红光比值对温室切花菊形态指标、叶面积及干物质分配的影响

以切花菊品种‘神马’(Chrysanthemum morifolium Ramat ‘Jinba’)为试材,于2010-2011年设计不同红光(R: (660 ±10) nm)与远红光(FR: (730±10)nm)比值(R/FR分别为0.5、2.5、4.5、6.5)的LED灯照射处理,研究不同R/FR值对温室切花菊形态指标、叶面积形成及干物质分配的影响。结果显示R/FR=2.5处理的植株叶片数、株高、茎粗、花径、叶面积及总干重均为各个处理中最高,R/FR=0.5处理的节间最长。所有R/FR处理的单株地上干物质重量与光质处理天数呈指数-线性模型。随处理天数的增加不同R/FR值处理菊花植株地上部分及地下部分干物质分配指数差异均不显著,叶片和花的干物质分配指数随处理天数的增加分别呈降低和升高的趋势,茎干物质分配指数则呈现先升高后降低的趋势,R/FR=2.5处理下,菊花叶片干物质分配指数和花干物质分配指数最高,而茎干物质分配指数却为最低;R/FR=6.5处理茎干物质分配指数最高,叶片干物质分配指数最低;0.5处理花朵干物质分配指数最低,说明远红光比例增加能够促进干物质向茎中分配,R/FR=2.5处理利于干物质向花朵中分配。     

间作对桑树和谷子生长和光合日变化的影响

以桑树和谷子为研究材料,探讨了大田条件下,桑树-谷子间作对桑树和谷子的干物质生产、土地利用率和光合日变化的影响.结果表明:桑树-谷子间作条件下,间作桑树的株高、地茎、根长和枝条数分别比单作桑树增加了6.0％、13.7％、6.8％和14.8％,且间作桑树的产叶量比单作桑树增加了31.3％;间作谷子与单作比较,其株高和根长的变化不大.桑树-谷子间作增加了土地当量比,提高了土地利用率.单作、间作桑树和谷子叶片在12:00时均表现出明显的光合午休现象,且单作桑树的光合午休现象比间作桑树严重.桑树-谷子间作提高了中午时桑树叶片气孔导度和水分利用率,增加了桑树光合碳同化能力,抑制了桑树叶片实际光化学效率、电子传递速率和最大光化学效率的下降,从而减缓了桑树的“光合午休”现象.桑树-谷子间作能明显提高桑树叶片的光合生产能力.     

不同时期干旱胁迫对甘薯光合效率和耗水特性的影响

在2014-2015年遮雨棚下种植甘薯品种‘济薯21’,以全生育期正常灌水(WW)为对照,研究了全生育期(DS)、发根分枝期(DS₁)、蔓薯并长期(DS₂)和快速膨大期(DS₃)干旱胁迫对甘薯光合作用、产量和耗水特性的影响.结果表明: DS、DS₁、DS₂和DS₃的生物产量分别比WW降低31.3%、21.2%、19.6%和7.7%,收获指数分别降低19.9%、14.5%、14.1%和6.5%,薯干产量分别降低45.3%、33.1%、31.3%和14.2%.栽后100 d,DS、DS₁、DS₂和DS₃的叶面积系数分别比WW减少77.1%、60.1%、39.2%和17.1%;栽后90 d,叶片光合速率分别比WW降低56.7%、26.6%、18.7%和9.5%.干旱胁迫降低了甘薯垄间的日蒸发量、蒸腾速率、耗水量和日耗水量,降低了土壤水利用效率而提高了灌溉水利用效率.干旱胁迫通过降低叶面积系数和光合速率,减少了生物产量及其向块根的分配,进而导致薯干产量显著降低.干旱胁迫时间越早、持续时间越长,对叶面积系数和光合速率,以及生物产量和收获指数的不利影响越大、导致减产幅度越大,水分利用效率越低.在有限的灌水条件下,甘薯生产中应尽可能减少前期干旱.