双季稻光合生产模型的建立与应用

综合已有作物模型(包括冠层结构、冠层光分布和冠层光合作用与干物质生产模型)的优点,构建了双季稻光合生产模型.利用独立的田间试验资料,对冠层内的光分布和干物质积累量进行了初步检验;利用模型定量分析了直接辐射在上挺下挺、上挺下披和上披下披3种典型株型水稻冠层内水平面上和叶面上的分布、冠层日光合量及其随叶面积指数的变化特征.结果表明: 模拟值与观测值之间具有较好的一致性,预测双季稻冠层内光分布的根均方差、相对根均方差和相关系数分别为12.01 J·m^-2·s^-1、8.2%和0.9929;预测双季稻干物质积累量的根均方差、相对根均方差和相关系数分别为0.83 t·hm^-2、14.6%和0.9772,表明模型预测性较好;上挺下披株型水稻的冠层日光合量最高,取决于较大的叶面受光量、叶片光合效能和叶面积指数.     

间作和净作条件下喜阴植物谢君魔芋的光合作用及光合诱导特征研究

为了解种植模式对谢君魔芋(Amorphophallus xiei)光合作用的影响,研究了间作和净作模式下谢君魔芋的光合作用和光合诱导特征。结果表明,间作模式下的谢君魔芋净光合速率(Pn)比净作模式的高18.97%,最大气孔导度(gs-max)比净作模式的小22.4%,且间作模式下谢君魔芋有较高的表观量子产额(AQY)、光饱和点(LSP)、羧化效率(CE)、叶绿素含量以及较小的暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)、CO_2补偿点(Г*)。高光照诱导后,间作模式下的光合诱导状态(IS)大于净作模式,且在间作模式下光合诱导过程中达到最大光合速率(Pmax)和最大气孔导度(gs-max)的30%、50%所需时间较短;同时,光合诱导过程中达到Pmax和gs-max的30%、50%和90%的时间(t30%P、t50%P、t90%P和t30%gs、t50%gs、t90%gs)与gs-initial呈负相关关系。因此,玉米-魔芋间作下,谢君魔芋通过增大AQY和LSP、减小Rd和LCP等来提高光的利用能力及维持碳平衡;同时通过快速的光合诱导,提高对光斑的利用能力从而增加碳获得。     

Revised algorithm of ecosystem water use efficiency for semi-arid steppe in the Loess Plateau of China

Aims We evaluated the applicability of different measures of water use efficiency through analyzing the coupled dynamics of GPP and evapotranspiration in the semi-arid steppe in the Loess Plateau of China. Our objective is to explore the applicability of two quantitative measures of ecosystem water use efficiency—inherent water use efficiency (IWUE) and underlying water use efficiency (uWUE) —for the semi-arid steppe and to endeavor necessary modifications.Methods The consistency and stability of three indices of water use efficiency formulations (i.e. WUE, IWUE, uWUE) were calculated and compared at hourly, daily and annual time scales before proposing an optimal water use efficiency (oWUE). These indices were additionally used to quantify their importances in modeling the diel change of gross primary production (GPP). The yielded-accuracy of the prediction was used for justifying their uses.Important findings IWUE and uWUE appeared suitable for examining the coupled water-carbon characteristics of vegetation at hourly and daily scales, whereas WUE was more plausible on the annual and interannual scales. The optimized water use efficiency index did not improve the prediction of the coupled water-carbon characteristics as compared with uWUE, but it improved the prediction of GPP and its dynamics. oWUE and uWUE improved the predictions of GPP in the peak growing period, while WUE predicted the GPP better at the early and late growing season. Interestingly, we found that IWUE was not suitable for predicting GPP and its dynamics. The results will be of great importance in modeling the effects of climate change on the carbon assimilation and water cycle for the future.     

黄土高原沟壑区粮食生产中的生态成本

以黄土高原沟壑区的陕西省长武县为研究对象,应用生态学和经济学方法,对粮食生产生态成本进行了初步研究.结果表明： 2008年该区粮食生产生态损失总价值相当于当年种植业总产值的7.2%;小麦和玉米生态成本已分别达到2.42和2.12元·kg^-1,而出售单价分别为1.70和1.28元·kg^-1,高成本低收益的情况对该区域生态经济可持续发展产生不利影响;利用灰色关联对粮食生产生态成本中各因素进行分析,单位产量、播种面积和农业机械费用是影响生态成本的重要因素,化肥费用和有机肥费用对其影响不大;在当前生产力水平下,适当加大科学技术投入水平,提高粮食产量,扩大家庭种植规模,可以降低生产单位粮食的生态成本.     

南亚热带六种典型人工林碳收支研究

集成生物圈模型(IBIS)有效整合了陆地生态系统的地表过程、植被冠层过程、植被物候和植被动态,被广泛应用于研究生态系统的碳平衡和碳收支情况。在采集研究区域气象数据、植被功能型和光合参数、叶面积指数、各植被类型枯落物月分解比例、土壤参数的基础上,运用IBIS 模型对广州市六种林分的总生产力(GPP)、净第一性生产力(NPP)、生态系统净生产力(NEE)进行了预测,结合每种林分碳储量、年固碳量的野外实测数据,对模型的运行结果进行了验证。结果表明,阔叶林的GPP 和NPP 均高于针叶林;从时间序列来看,NPP 和NEE 月变化数据呈双峰曲线,两个峰值分别出现在春季和秋季,而夏季较少,这可能与夏季的自养呼吸和异养呼吸高有关。该研究有助于理解位于南亚热带植被的碳动态规律。     

三峡水库香溪河库湾基于初级生产力的渔产潜力估算

于20132014 年在三峡水库香溪河库湾开展了浮游植物初级生产力的调查, 并分别采用营养动态模型、Cushing 模型、Tait 模型和Downing 模型计算了该库湾滤食性鱼类的渔产潜力, 以此来评估其水体承载量。结果表明, 香溪河库湾初级生产力具有显著的时空异质性;据此计算的渔产潜力显示了空间差异和季节动态;高岚河水域的渔产潜力较其他水域要大;夏季渔产潜力最大, 从大到小依次为春季、秋季、冬季。上述方法计算的滤食性鱼类渔产潜力分别为7.3103、1.046104、1.256104 和2.064106 kg/y。除了Downing模型外, 其他方法的估算结果较接近渔业资源量的真实状况。以3 个模型计算的渔产潜力为核算依据, 确认该库湾滤食性鱼类的水体承载量约为104 kg, 最大持续捕捞量可达5103 kg/y。研究结果可为三峡水库支流库湾渔业资源的可持续利用提供必要的技术支撑。       

从世界马铃薯产业发展谈中国马铃薯的主粮化

对世界和中国的马铃薯生产和消费特点进行了分析,提出发展中国特色马铃薯主粮化应在加强宣传和引导消费、推进马铃薯主食产品多样化、加速马铃薯主食专用品种的选育的同时,降低成本,让马铃薯产品价格与其他主粮一样能被广大消费者接受,最大限度保障生产者的利益,使参与主粮化的各个利益主体受益。     

干旱胁迫降低了内蒙古羊草草原的碳累积

采用涡度相关法, 分析了2004年(平水年)和2005-2006年(干旱年)生长季内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原的净生态系统碳交换(net ecosystem exchange, NEE)、总初级生产力(gross primary productivity, GPP)和生态系统呼吸(ecosystem respiration, R_e)的季节和年度变化。结果表明: 平水年羊草草原的日最大GPP和R_e分别为4.89和1.99 g C·m^-2·d^-1, 而干旱年GPP和R_e分别为1.53-3.01和1.38-1.77 g C·m^-2·d^-1。与平水年相比, 干旱年日最大GPP、R_e分别下降了38%-68%和11%-12%。平水年羊草草原累积的GPP、R_e分别为294和180 g C·m^-2, 而在干旱年分别为102-123 g C·m^-2和132-158 g C·m^-2。和平水年相比, 干旱年的GPP、R_e分别下降了58%-65%和12%-27%。用Van’t Hoff模型模拟的8个窄土壤含水量(θ)跨度生态系统呼吸(R_e)对土壤温度(T_s)的敏感程度表明: 曲线斜率在θ = 0.16-0.17 m³·m^-3范围内达到最大, 高于或者低于这个阈值, R_e对T_s的敏感度降低。干旱胁迫降低了生态系统生产力和生态系统呼吸量。与平水年相比, 干旱年的GPP比R_e下降的幅度更大, 干旱胁迫降低了内蒙古羊草草原的碳累积, 使生态系统由碳汇变为碳源。     

氮对冬玉米干物质生产及生理特性的影响

通过对不同施氮水平下冬玉米的干物质生产及其生理特性的研究表明 :(1 )随着施氮量的提高 ,叶面积指数增大 ,叶片衰老延缓 ,花后保持有更大的叶面积持续期和光合势 ,有利于干物质的生产 ;(2 )施氮量的增加促进了花丝期前后植株各部分氮和干物质的累积 ,产量显著提高 ,但是营养体干物质和氮的转移率降低 ,尤其高氮条件下尚有大量干物质不能转移 ,库 /源比不协调 ,氮的生产力随之降低。