播期和播量对冬小麦冠层光合有效辐射和产量的影响

小麦适期播种不仅是达到全苗壮苗的关键, 还有利于小麦健壮生长发育, 是提高小麦单产的重要措施。本试验研究了不同播期和播量条件下小麦冠层底部光合有效辐射（TPAR）、叶面积指数（LAI）、冠层截获的光合有效辐射（IPAR）等的变化及播期对冬小麦产量的影响。结果表明, 叶面积指数和冠层截获的光合有效辐射随小麦播种时间的推迟而降低, 小麦冠层底部的光合有效辐射随小麦播种时间的推迟而增大。小麦冠层截获的光合有效辐射与叶面积指数呈显著正相关, 相关系数为0.756; 冠层底部的光合有效辐射与叶面积呈显著负相关, 相关系数为-0.872。小麦产量虽然随播期的推迟呈递减趋势, 但10月20日之前播种的小麦产量间无显著差异。因此, 在冬小麦和夏玉米一年两熟区, 可相应推迟小麦的播种时间, 尽量延长上茬玉米的生长期, 以实现两茬作物的均衡增产。     

播期和播量对冬小麦冠层光合有效辐射和产量的影响

小麦适期播种不仅是达到全苗壮苗的关键, 还有利于小麦健壮生长发育, 是提高小麦单产的重要措施.本试验研究了不同播期和播量条件下小麦冠层底部光合有效辐射(TPAR)、叶面积指数(LAI)、冠层截获的光合有效辐射(IPAR)等的变化及播期对冬小麦产量的影响.结果表明, 叶面积指数和冠层截获的光合有效辐射随小麦播种时间的推迟而降低, 小麦冠层底部的光合有效辐射随小麦播种时间的推迟而增大.小麦冠层截获的光合有效辐射与叶面积指数呈显著正相关, 相关系数为0.756; 冠层底部的光合有效辐射与叶面积呈显著负相关, 相关系数为-0.872.小麦产量虽然随播期的推迟呈递减趋势, 但10月20日之前播种的小麦产量间无显著差异.因此, 在冬小麦和夏玉米一年两熟区, 可相应推迟小麦的播种时间, 尽量延长上茬玉米的生长期, 以实现两茬作物的均衡增产.     

枣麦间作系统中冬小麦的冠层光分布特征及产量研究

针对近年来\"林农生产争地争光\"的问题,以株行距为3 m?4 m南北行向栽植的枣树||冬小麦间作系统为研究对象,大田条件下设置枣麦间作(JZ)和冬小麦单作对照(CK)两个处理,以2013—2014年生长季冬小麦光合生理参数和冠层光照强度为基础,以两棵枣树的定植点连成1条测定样线,在样线上以距枣树的东(E)、西(W)距离为基准,每50 cm设置1个测定点,设E50 cm、E100 cm、E150 cm、E200 cm(W200 cm)、W150 cm、W100 cm、W50 cm共7个测定位置,在不同调查时期测定各测定位置的冬小麦冠层光合有效辐射(PAR),并在冬小麦成熟期调查各测定位置上的产量。采用多项式回归和定区间积分等方法计算冬小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、扬花期、灌浆期和成熟期冠层达到饱和PAR的时长与时空窗,探讨枣麦间作系统中枣树遮光对间作作物冬小麦冠层光照分布及产量的影响。结果显示,间作系统中冬小麦冠层光照强度及产量整体呈现出不同的时空分布特征,且相较于单作小麦系统均有一定程度的衰减。单作冬小麦冠层的饱和PAR时空窗比间作处理大56.1%,穗粒数、有效穗数、千粒重和产量分别比间作小麦高14.7%、15.9%、33.5%和53.0%。相对于单作对照,间作物冬小麦整个生育时期内在距枣树E50~E100 cm、E100~E150 cm、E150~E200 cm、W150~W200 cm、W100~W150 cm、W50~W100 cm处的冠层PAR时空窗损失严重,分别达92.5%、45.7%、7.0%、5.4%、10.9%、54.0%。冠层PAR时空窗损失导致冬小麦减产,在以上各处减产程度分别达46.2%、39.6%、26.3%、24.7%、32.4%和37.6%。故枣树遮阴程度的差异导致间作物冬小麦不同程度减产,且间作巷道内西侧光照质量整体优于东侧。这就要求在冬小麦扬花期后对枣树进行适当修剪,且适当增加巷道东侧枣树株距,以避免枣树新生枝徒长,提高冬小麦冠层光合有效辐射截获量,使间作系统获得更高产量。     

水分亏缺对冬小麦冠层温度影响的研究

采用不同方法模拟冬小麦缺水状况,测定冠层温度日变化过程及不同处理叶面温度变化的结果表明,水分亏缺使冠层温度升高１．５～２．０℃。长期干旱使作物生长不良,冠层温度对土壤水分亏缺敏感程度下降。     

冬小麦冠层内二氧化碳浓度的变化规律

根据农田实测资料,分析二氧化碳浓度时空分布规律,研究二氧化碳浓度降低对作物群体光合生产力的影响。主要结果：１．白天,由于小麦光合作用,群体内部二氧化碳浓度降低。在空气动力作用下二氧化碳由大气和２表面向冠层内输送,冠层中通量为零处浓度最低。     

优化灌溉与施肥对冬小麦冠层结构的影响研究

试验研究优化灌溉与施肥对冬小麦冠层结构的影响结果表明,与限量灌溉处理相比,优化灌溉和传统灌溉处理小麦最上部3个节间明显伸长,导致株高增高10cm,旗叶叶面积减小7%,但倒2叶和倒3叶叶面积分别增加7%和20%;优化灌溉处理小麦旗叶茎叶夹角明显减小。与未施N肥处理相比,施用N肥有增大小麦株高、叶面积和茎叶夹角的趋势,且传统施N比优化施N更加明显。优化水N管理麦田各层次透光率与传统处理差异较小,但它们均显著低于限量灌溉和未施N处理。     

不同水肥处理下冬小麦冠层含水率与温度关系的研究

研究了不同水肥处理下冬小麦冠层含水率与冠层温度的关系。结果表明,随灌水量增加,冬小麦冠层含水率呈逐渐增加的趋势,灌水量达一定程度后,冠层含水率反而下降,冠层温度表现出与冠层含水率相反的趋势;冠层含水率与冠层温度呈显著负相关。两品种施氮处理冠层含水率均明显高于不施氮处理。“京冬8号”各施氮处理冠层含水率随施氮量增加呈逐渐降低的趋势,冠层温度则随施氮量增加而上升;其冠层含水率与冠层温度存在显著负相关关系。“中优9507”各施氮处理不具“京冬8号”的规律性,但其冠层含水率与冠层温度也呈负相关。用冠层温度反映冠层含水率具有较高的可靠性。     

磷营养胁迫对冬小麦冠层光谱的影响

因为磷素重要的营养作用,其胁迫的存在影响冬小麦的正常生长。借助地面遥感仪器获取冬小麦在磷营养胁迫下的多个生育期里的冠层光谱数据并对其影响特征进行了分析。利用因子分析方法提取主因子与含有丰富信息的光谱变量,并结合极显著水平(0.01)的均值比较与检验过程考察了冬小麦冠层光谱,确定了对磷营养胁迫敏感的光谱波段:760nm,810nm和870nm与950nm,并在此基础上结合冬小麦对磷素的吸收利用特征选定了运用冠层光谱敏感波段反射率探测和区分磷营养胁迫的关键生育期:拔节期。结果同时表明,对冬小麦磷营养胁迫而言,近红外区间(760nm~1100nm)光谱反射特征的区分能力要强于可见光区。本文同时指出了研究与发展利用遥感技术进行营养胁迫监测的方法和着重点。     

基于DNDC模型评估极端高温和长期变暖对水田土壤有机碳的影响——以福建省漳州市为例

全球正经历以变暖为主、极端事件趋强趋频的气候变化,但其对土壤有机碳（Soil Organic Carbon,SOC）的影响并不完全一致,区分并量化极端高温和长期变暖对SOC的影响是制定适应性策略的关键。利用1:5万大比例尺土壤数据库和DNDC（DeNitrification-DeComposition）模型,模拟了1980—2016年福建省漳州市水田土壤在气候平均态、极端高温、长期变暖及实测温度四种气候情景下SOC的动态变化。结果表明,长期变暖、极端高温及二者协同对漳州市水田SOC的净贡献量分别为13.81、-80.02和-66.14 Gg。因此,虽然在气候变暖背景下土壤仍具有较强的固碳能力,但未来频发的极端高温事件可能在一定程度上造成更大的碳损失。     

水分亏缺对冬小麦冠层温度影响的研究

采用不同方法模拟冬小麦缺水状况,测定冠层温度日变化过程及不同处理叶面温度变化的结果表明,水分亏缺使冠层温度升高1.5～2.0℃。长期干旱使作物生长不良,冠层温度对土壤水分亏缺敏感程度下降。     

散射辐射比例与冬小麦光能利用率和总初级生产力的关系

利用冬小麦拔节乳熟期（2004-04-01—05-20和2005-04-10—05-31）在田间观测的每30min涡度相关和小气候数据,计算散射辐射比例（DF）与光能利用率（LUE）和总初级生产力（GPP）之间的数量关系,以期为提高LUE模型和作物模型的模拟准确度提供依据。结果表明：冬小麦拔节-乳熟期DF与LUE间呈极显著的线性正相关关系（P＜0.001）,DF与GPP间为极显著的抛物线关系（P＜0.001）,即随着DF的增加,LUE呈线性增长,而GPP呈先增加后降低的变化趋势。2004年和2005年观测实验表明,中等太阳辐射条件下,即DF和光合有效辐射（PAR）的均值分别为0.57和27.7molm?2d?1时,冬小麦GPP达到最高。2004年与2005年相比较,DF与LUE、DF与GPP关系均存在较大差异,这主要归因于两年间冬小麦拔节?乳熟期PAR水平和DF分布频率的差异。     

滨海城市植被碳源/汇时空变化规律及其影响因素

基于多源数据采用改进的>C>ASA模型和土壤异养呼吸模型;计算>2000>−2016年上海净生态系统生产力;用于表征植被的碳汇状况;并使用趋势分析、稳定性分析和偏相关分析方法研究植被碳源/汇的时空动态演变特征及其影响因素。结果表明:（1）2000−2016年上海植被>NEP年均值为96.73gC·m·a;时间变化呈下降趋势;下降幅度为>1.87>gC·m¹（>P＜0.05）>。（2）上海植被碳源区面积占>24.20%;碳汇区面积占75.80%;植被空间整体表现为碳汇形势。（>3）植被NEP平均趋势斜率为>−3.63;变异系数为中、高稳定性等级区域面积占比达到76.41%;总体稳定性较高。（>4）>植被>NEP与温度呈弱负相关性;与土壤异养呼吸呈显著负相关性;偏相关系数为−0.48;与降水量和太阳辐射呈显著正相关性;偏相关系数分别为>0.57和0.43。>     

行距配置对冬小麦/白三叶草间作系统小麦群体结构和光合有效辐射的影响

2008~2010 年冬小麦/白三叶草不同栽培方式试验(6 种小麦行距配置, 3 个行距×2 个播种量)研究表明,单作条件下, 小麦群体总茎数、叶面积指数、生物量及产量在行距25 cm 与30 cm 处理间差异不大, 均显著高于行距40 cm 处理。行距30 cm、播种量217.5 kg·hm^-2 处理的籽粒产量和收获系数分别达7 857.8 kg·hm^-2 和0.483。小麦抽穗期和花期, 行距30 cm 与40 cm 处理的冠层底部向上20 cm 处的光合有效辐射(PAR)值差异不大, 行间全天PAR 在50 μmol·m^-2·s^-1 以上的时间至少有8 h, 而单作条件下白三叶草光补偿点在30~50μmol·m^-2·s^-1 之间, 这预示着在行距30 cm 与40 cm 处理的小麦行间间作白三叶草能为白三叶草光合作用提供有效光能。行距30 cm 条件下, “小偃81”与“济麦22”单作以及分别与白三叶草间作处理试验表明, “小偃81”与白三叶草间作系统小麦生物量不受间作影响, 小麦叶面积指数与穗数高于“小偃81”单作。“济麦22”与白三叶草间作系统的3 项指标则低于“济麦22”单作。间作条件下, 白三叶草冠层顶部PAR 日变化呈单峰曲线, 冠层底部PAR 较小, 全天最大仅30 μmol·m^-2·s^-1。与“济麦22”相比, “小偃81”与白三叶草间作冠层底部PAR 全天日变化较小。因此, 行距30 cm 处理小麦行间适合间作白三叶草, 小麦品种“小偃81”比“济麦22”更适合与白三叶草间作。本研究结论可为华北平原发展冬小麦/白三叶草间作种植模式提供参考依据。     

夜间增温对冬小麦土壤微生物量碳氮及其活性的影响

全球气候变暖存在明显的昼夜不对称性,夜间气温升高幅度显著高于白天,但目前关于夜间增温对土壤微生物影响的田间研究尚较少。为此,本研究采用夜间被动式增温系统(passive nighttime warming,PNW),在我国冬小麦主产区(石家庄、徐州、许昌和镇江)进行全生育期田间增温试验,于2008—2010年监测了土壤微生物对夜间增温的响应。结果显示,与不增温对照相比,夜间增温可显著降低土壤微生物量碳、氮含量和微生物活性。冬小麦整个生育期中,夜间增温分别使石家庄、徐州、许昌和镇江试验点土壤微生物量碳平均降低11.4%、7.8%、10.9%和8.5%,微生物量氮平均降低15.2%、16.7%、13.8%和8.4%,微生物呼吸速率平均下降6.6%、9.6%、7.0%和11.1%。在整个增温过程中,石家庄、徐州、许昌和镇江试验点土壤水分含量分别下降8.8%、3.7%、3.8%和2.9%,与对照相比差异不显著。同时,该夜间增温系统使相应试验点0~5 cm土层的温度分别提高1.2℃、0.7℃、0.7℃和0.7℃。本试验表明,夜间增温将可能通过改变土壤微生物特性而影响土壤碳/氮循环,从而影响到土壤养分供应和冬小麦生长;且表现出了一定的纬度差异性。     

基于AEZ模型的河南省冬小麦产量差时空特征分析

各种产量差的分析可以揭示产量的提升空间及研究区域内各种限制因子对产量提高的限制作用。为研究气候变化背景下,各气候要素对冬小麦产量差的影响,本文以河南省为研究区域并划分为5个类型区(Ⅰ,豫北种植区;Ⅱ,豫东种植区;Ⅲ,浅山丘陵盆地种植区;Ⅳ,淮北平原、南阳盆地种植区;Ⅴ,豫南稻茬麦区)利用14个气象站点的资料,运用AEZ模型计算得到1961—2013年该省的冬小麦生产潜力,再根据产量差法计算得到YG_(1-2)(光合生产潜力与光温生产潜力的差距)、YG_(2-3)(光温生产潜力与气候生产潜力的差距)以及YG_(2-a)(光温生产潜力与大田平均产量的差距)3个水平的产量差。研究结果表明,1961—2013年河南省冬小麦光合生产潜力下降,光温生产潜力提高,气候生产潜力基本不变。对大田平均产量的分析表明,14个站点平均产量存在较大差异,冬小麦产量总体逐渐增长。从时间变化上看,河南省冬小麦YG_(1-2)总体呈现出递减趋势;YG_(2-3)差距呈现出\"Ⅴ型\",谷值在1981—1990年;Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ区YG_(2-a)呈现递减趋势,而Ⅲ和Ⅳ区则呈现先增加再减少的趋势。从空间变化上看,河南省冬小麦YG_(1-2)和YG_(2-3)自北向南递减,而YG_(2-a)自东向西递增。各区域冬小麦增产潜力的排序为:Ⅲ区Ⅴ区Ⅳ区Ⅱ区Ⅰ区。农学因素是限制当地冬小麦产量差缩小的主要因素,通过改善农学因素,如:改良更新冬小麦品种、提升现代农业生产技术、合理使用农药化肥、合理布局优质小麦区域等,可缩小该区域冬小麦产量差距。     

不同土地利用和施肥方式下黑土碳平衡的研究

本研究进行了东北黑土不同土地利用(草地GL、裸地BL)与农田施肥管理方式(无肥NF、化肥NPK及化肥+有机肥处理NPKOM)下草本植物与作物净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)以及土壤碳排放的估算,目的是揭示自然与农田生态系统及经过土壤大气界面的碳收支平衡。土壤生长季碳排放总量(Rgs)、全年碳排放总量(Rann)以及全年微生物异养呼吸总量(Rm)以如下顺序递减:NPKOMGLNPKNFBL,5个处理之间存在显著差异(P0.05),但是草地与农田化肥+有机肥处理之间差异不显著(P0.05)。净初级生产力表现:GLNPKOMNPKNFBL,5个处理之间存在显著差异(P0.05)。草地总生物量及固碳量显著高于农田各处理(P0.05),草地NPP总量与农田各处理相比增加32%~96%。化肥+有机肥处理和化肥处理NPP总量比无肥处理高46%和49%。草地与农田的NEP均为正值,表明草地与农田在生态系统尺度上均是大气CO2的\"汇\"。对大气土壤界面碳平衡的分析表明,当前管理方式下,草地土壤是大气碳库的净汇,而裸地和农田土壤是净源。农田不同施肥处理土壤有机碳含量呈下降趋势,但增加有机肥的投入可增强土壤的固碳容量,达到新的碳平衡。     

Carbon dioxide and energy fluxes from a boreal mixedwood forest ecosystem in Ontario, Canada

A long-term flux measurement station has been established in a 74-year-old mixedwood forest ecosystem, located approximately 80 km west of Timmins in northern Ontario, as part of the Fluxnet-Canada Research Network (FCRN). Measurements of energy, water vapour, and carbon dioxide fluxes have been made continuously since August 2003 using the eddy covariance technique, along with ancillary meteorological variables. The spatial structure of the site was evaluated using a variety of sources and techniques, including remote sensing, showing that this forest is mixed but relatively homogeneous. The canopy top height is remarkably constant at between 30 and 32 m. The basal area varies from 18 to 27 m² ha⁻¹, and the aboveground biomass ranges from 82 to 122 Mg ha⁻¹. In this paper, we summarize the diurnal and seasonal patters of carbon dioxide exchange and water loss from September 1, 2003 to August 31, 2004. Net ecosystem productivity (NEP) is strongly related to temperature. Atmospheric vapour pressure deficit (VPD) in this ecosystem exerted strong biophysical control on the daily gross ecosystem productivity (GEP) and evapotranspiration. Seasonal change in shortwave albedo, as a result of the presence of mixed deciduous and coniferous species, was clearly evident. Albedo changes were comparable to the seasonal pattern of NEP. The dormant season lasts more than 6 months of the year at this station. This forest was a moderate sink of carbon over the measurement period. Annual values of GEP, ecosystem respiration (R), and NEP were 1075, 919, and 156 ± 35 g C m⁻², respectively.     

Comment on the comment by Amthor et al. on “Appropriate experimental ecosystem warming methods” by Aronson and McNulty

In a recent comment on the paper by Aronson and McNulty (2009) about “Appropriate experimental ecosystem warming methods by ecosystem, objective, and practicality”, Amthor et al. (2010) state that infrared lamps do not warm open-field plots by the mechanism expected with global warming. While this statement is correct, in the aftermath of their comment, confusion exists about how warming with infrared heaters can be related to global warming. This comment illustrates how infrared heating at “constant temperature rise” relates in a quantitative way to anticipated global warming. Amthor et al. (2010) also state that changes in vapor pressure gradient from leaf to atmosphere are an issue with infrared heating, but this problem can be minimized with supplemental irrigations in controlled amounts. Therefore, “constant temperature rise” infrared warming experiments with supplemental irrigations are a viable T-FACE (temperature free-air controlled enhancement) that can be used in combination with CO₂-FACE to produce conditions more representative of future open-fields than can be done with chambers with their many known artifacts.