采收期烟田生态系统碳通量的变化特征及影响因素分析

农田生态系统碳通量的变化规律及源汇关系是国际碳循环的研究热点,为阐明烟田生态系统在烟叶采收期的碳通量变化特征及影响因素,在湖北恩施烟区利用静态箱-红外二氧化碳分析仪法对纯化肥(NPK)和化肥与有机肥配施(NPKOM)两种处理的烟田碳通量进行了动态监测。结果表明:在烟草采收期,烟田碳通量由碳吸收向碳排放转变,整体表现为碳吸收,NPKOM的碳通量显著高于NPK处理,特别在采收中段表现更明显。最大碳排放量出现在全部采收后,NPK和NPKOM处理的碳通量分别为79.2 mg/m~2·h和81.8 mg/m~2·h。从整个采收期来看,各温度因子间存在显著或极显著的相关性,其中5 cm地温与10 cm地温相关性最高,土壤湿度与地表温度、气温呈极显著负相关。烟田生态系统碳通量与地表温度、5 cm地温和10 cm地温、土壤湿度和气温均有显著相关性。主成分分析表明,5 cm及10 cm地温是影响该时期碳通量的主要环境因子。采收期烟田生态系统碳通量呈现"W"型波动,同时碳通量与烟株的有效叶片数呈极显著的抛物线型关系。     

紫花苜蓿碳水通量日变化对土壤水分处理的响应

采用透明通量箱连接Li-6400光合作用系统的方法,研究了不同土壤水分处理条件下(自然降水+人工灌溉(PRAW)、自然降水(PRCP)和干旱(DROU))紫花苜蓿群体水平上碳水交换特征变量(生态系统净碳交换(NEE)、生态系统蒸散(ET)、水分利用效率(WUE)、生态系统呼吸(Rec)o)的日变化特征及其与环境因子(光合有效辐射(PAR)、土壤温度(T)s、冠层温度(T)c、空气温度(T)a和相对湿度(RH))之间的关系。结果表明:PRAW和PRCP之间的WUE(NEE,ET)日变化差异不显著;PRCP和DROU之间的WUE(NEE)日变化差异显著;PRAW和DROU之间的WUE(ET)日变化差异显著;3种土壤水分处理之间,Reco日变化差异均达显著水平。与PRCP相比,PRAW明显增大了植物对光能的利用效率(初始表观量子效率α),使得Ts成为影响ET日变化的主要因素,且减小了Ts对Reco的影响;与PRCP相比,DROU条件下,NEE与ET显著正相关,在PAR和Tc一定的条件下,随Ta增加ET呈显著线性减小趋势,另外,Reco仅与Tc呈极显著指数增长关系。     

灌溉对玉米土壤水分的影响

水分是限制西北干旱半干旱地区玉米生产的关键因子。灌溉是提高玉米产量的重要措施,但在玉米不同生育时期灌溉量不同,导致土壤含水量不同,从而影响玉米的产量和品质。通过不同灌溉量在玉米不同生育时期的调控灌溉,研究对土壤水分的影响关系,揭示水分投入对玉米生长的影响。     

烟草水肥耦合的研究进展

综述了烟田水肥效应关系,水肥对烟草生长发育、生理特性、产量的影响,不同水肥条件对作物水分利用效率(WUE)的影响,水肥对烟田生态环境和土壤养分时空变异的影响以及水肥耦合模型等研究进展情况,指出今后烟草水肥耦合研究方向和重点。     

黄淮海平原作物高效用水与高产协同策略(英文)

黄淮海平原是我国最重要的粮食主产区之一,长期过度开采地下水已导致严重的水资源危机。提高作物水分利用效率是保存地下水资源并维持高产的重要途径。本文首先讨论了提高黄淮海平原作物水分利用效率的策略。研究表明,气孔导度特性遗传变异大,其干旱胁迫响应在品种间差异显著,是影响品种WUE和产量的重要生理因素。通过品种气孔特性和地区水分条件的合理匹配对策可以协同提高作物产量和WUE。其次,讨论了灌溉制度的优化问题,提出黄淮海平原冬小麦灌溉次数至少可以减少1次(从灌溉4次减少到3次),实现在不影响产量的同时降低灌溉水用量,提高作物WUE。最后,讨论提出了秸秆覆盖和选用早发性好的品种是提高地区作物WUE的两种有效措施。     

根区局部灌溉对烤烟不同部位烟叶理化性状的影响

[目的]研究根区局部灌溉对烤烟不同部位烟叶理化性状的影响,为我国烟田节水灌溉提供依据。[方法]利用盆栽试验对烤烟根区实行分区域灌溉,将盆栽土分为3层,对每层分别进行灌溉,在水分分布不平均的条件下观察研究还苗期至团棵期烟株理化性状及其根系分布情况。[结果]在表层土灌溉处理下烟株根系活力处于最高,但底层土灌溉处理下烟株长势和产量最大,这主要由于干旱胁迫对烟株长势起到一定作用,且底层灌溉很好地避免了微生物的繁殖和发育。[结论]局部灌溉有利于烟株生长,可以达到节水的目的。     

植物叶片水平δ13C与水分利用效率的研究进展

水分限制可能因全球气候变化加剧成为限制植物生产力的主要原因,因此,如何提高植物水分利用效率(WUE)是未来一个主要研究目标。WUE能够反映植物-土壤-大气之间的碳水循环的耦合状况,研究WUE有助于了解陆地生态系统碳水耦合机制。稳定性碳同位素技术已成为研究生态系统养分循环最有效的方法之一,也被利用到植物水分利用效率中。研究表明,植物叶片的稳定碳同位素比值(δ13C)是植物长期水分利用效率(WUE)的良好指标。本文综述了δ13C表征WUE的机制,植物δ13C和WUE的影响因子(包括:叶片结构性状、植物生理生态、气候因子、基因控制和遗传变异),分析了水分胁迫及酸沉降条件下植物的δ13C和WUE变化特征,并对全球气候变化下植物δ13C和WUE的研究进行了展望。指出气孔导度、比叶面积、叶片氮含量、细胞间CO₂浓度和大气CO₂浓度等因子可直接或间接作用植物的光合速率和蒸腾速率,从而引起WUE的变化。一般情况下,植物在干旱条件下具有更高的WUE和更低的δ13C,长期酸沉降下植物的气孔导度和光合作用均会下降,氮的输入可以通过改善水分利用效率来提高植物的生产力。建议为更清晰地认识全球气候变化,在利用稳定性同位素技术进行WUE研究过程中,需要突出数量性状基因座(QTL)、碳酸酐酶、水孔蛋白和光合羧化酶的大小亚基基因在遗传控制方面起到的关键作用,加强多时空尺度的关联研究,探索双重稳定同位素(δ13C、δ18O)概念模型的应用。      

基于水分利用效率的生态干旱敏感性评估

【目的】准确量化生态系统的干旱敏感性程度,为生态干旱早期预警和减少生态损失提供参考。【方法】以中国西北地区为例,基于生态缺水量构建标准化生态干旱指数（standardized ecological water deficit index,SEWDI）,结合植被水分利用效率（water use efficiency,WUE）定义生态干旱敏感性;采用Copula方法探讨生态干旱加剧条件下WUE升高的概率,以此分析生态干旱的敏感性。【结果】塔里木盆地、昆仑山脉、吐鲁番盆地以及柴达木盆地、河西走廊等地植被生态缺水量较高,逐月均值最高达75 mm。在研究区大部分区域SEWDI与WUE相关性较强,其中显著正相关区域占全区的24.2%,主要分布于新疆大部、青海西部、陕西南部等地;显著负相关区域占全区的36.8%,主要分布于黄土高原等地;随着生态干旱的加剧,WUE对生态干旱的敏感性在不同地区并非单调增加。植被生长期内生态干旱的敏感性随着干旱胁迫程度加剧而升高,且草地的生态干旱敏感性高于林地和耕地。5-6月WUE升高概率上升的速率最快,轻旱-中旱、中旱-重旱、重旱-特旱3个干旱变化情况下,WUE升高概率的月平均速率分别为0.09,0.07和0.06。【结论】水分利用效率（WUE）可以很好地反映植被在生长期遭受干旱胁迫时的生态干旱敏感性,可用作表征生态干旱敏感性的因子。     

黄土高原植被生态系统水分利用效率时空变化及驱动因素

【目的】明晰黄土高原植被生态系统水分利用效率（water use efficiency,WUE）时空变化特征及其影响因素,为深刻理解生态恢复和气候变化双重背景下黄土高原植被生态系统与水文相互作用研究提供依据。【方法】利用趋势分析和逐步回归方法,对2000-2014年黄土高原植被生态系统WUE时空变化特征及其驱动因素进行了探讨。【结果】近15年黄土高原植被生态系统WUE呈显著增加趋势,增速为0.02 gC·kg^-1H₂O·a^-1（P<0.001）,不同植被生态系统年内WUE主要呈“双峰”模式,峰值分布在4-5月和9-10月;空间上,黄土高原植被生态系统WUE整体呈现上升趋势,其中上升趋势和显著上升（P＜0.05）面积分别占研究区的95.04%和66.96%,但不同季节变化趋势特征差异较大;不同植被生态系统WUE均值和趋势差异显著,其中稀疏灌丛和草地WUE均值较低,而针叶林WUE趋势下降明显;进一步对坡度统计表明,25-50°范围内植被生态系统WUE呈持续增加趋势。当年蒸散量小于3 700 mm时,总初级生产力（gross primary productivity,GPP）随着蒸散量（evapotranspiration,ET）的增加而增加,随后GPP则随ET的增加呈下降趋势,且研究区中东部（57.25%）WUE主要由GPP控制,而西部区域（42.75%）WUE则受ET影响。近15年黄土高原植被生态系统WUE与LAI呈显著的正相关关系（P＜0.001）,表明LAI的增加能够有效促进WUE的提升。逐步回归分析表明,降水量、日照时数和相对湿度3种气候因子是导致WUE及其组分GPP和ET变化的主要气候因子。【结论】在气候变化和人类活动双重影响下,2000-2014年黄土高原植被生态系统WUE呈显著上升趋势,且大部分植被类型年内分布呈现双峰结构。生态恢复工程不仅改善了黄土高原植被覆盖状况,同时显著提高了植被生态系统的WUE,成为近年来黄土高原WUE变化的主要驱动因素。     

栓皮栎水分利用效率的动态变化

用Li-cor6400便携式光合作用测定系统测定并分析了栓皮栎水分利用效率（WUE）的动态变化和主要影响因子。研究表明,生长盛期,晴天WUE的日变化为一单边下降的曲线,而多云和阴天WUE则为单峰曲线。一年中,影响WUE的因素除了环境条件外,还受植物内部因素的影响。生长初期WUE最高,生长盛期WUE最小,生长末期WUE居中。生长盛期WUE最小,Pn和Tr却均最高,这一时期是树木旺盛生长阶段,但由于蒸腾速率大,需水量也最大,应加强水分管理,有条件的地区可以适时灌溉,以促进林木快速生长。通径分析结果表明,各生长季,影响水分利用效率的因子均为温度、饱和蒸汽压差、光照和湿度,只是影响的程度有所不同。     

节水灌溉技术在烤烟生产上的应用研究

目前,临沂烟区主要以人工浇穴和灌沟等灌溉方式进行烟田抗旱,虽在一定程度上缓解了烟田旱情,但此灌溉方式存在劳动强度大、成本投入高、抗旱效果持续性差等问题,且大水漫灌抗旱方式水分利用率较低,造成了灌溉水资源的大量浪费。与传统灌溉方式相比,节水灌溉具有省工、节水、减轻烟田板结、防治烟叶灼伤、提高烟叶产质量等优点。该研究通过对喷灌、滴灌两种节水灌溉方式进行直观评价,验证新型灌溉方式对烤烟生长的影响及减工降本效果,为下一步节水灌溉技术在临沂烟区的推广提供技术参考和理论依据。     

宁夏盐池油蒿叶片水分利用效率的生长季动态变化及对环境因子的响应

  目的  探明西北半干旱区典型沙生植物油蒿叶片的水分利用效率季节动态及其对环境因子的响应机制,为生态系统过程建模提供重要的生理生态参数。  方法  本研究于2018年5—9月,使用 LI-6400XT便携式光合仪,测定了油蒿叶片的气孔导度（g_s）、净光合速率（P_n）、蒸腾速率（E）,并计算得出来叶片水分利用效率（WUE）,分析了WUE与土壤含水量（SWC）、叶片表面饱和水汽压差（VPD_l）、光合有效辐射（PAR）及叶片表面温度（T_l）的关系。  结果  油蒿叶片的g_s、P_n、E和WUE对SWC、VPD_l、PAR和T_l具有一定的响应关系。当SWC ≤ 0.08 m3/m3时,g_s、E、P_n、和WUE对VPD_l的响应更为敏感;SWC > 0.08 m3/m3时,g_s、P_n、E和WUE对PAR与T_l的响应更为敏感。  结论  本研究结果进一步证明,油蒿在干旱条件下通过气孔的调节来适应环境变化,环境因子通过影响g_s,进而影响植物的P_n和E,从而使WUE发生改变,且WUE在干旱时较低,表明土壤干旱胁迫制约油蒿叶片光合作用,从而使叶片水分利用效率受到抑制。因此,得出如下结论:油蒿通过水分资源保存策略来适应干旱环境。      

垄膜沟灌对玉米生长和产量的影响

玉米是喜水作物,对水分胁迫非常敏感。在干旱半干旱地区的生产必须依靠灌溉,否则造成减产和品质下降。垄膜沟灌是西北地区玉米生产的栽培方式之一。但灌溉水量、灌溉时间和灌溉次数对其生长发育和产量影响很大．探讨灌溉水量对玉米不同生育时期的影响,揭示灌溉水分和产量形成的关系,提高灌溉水分利用率,确定西北干旱半干旱条件下玉米丰产优质的灌溉制度。     

干旱胁迫对不同冬小麦品种水分利用效率及产量性状的影响

为了研究干旱胁迫对冬小麦主要性状的影响及其机理,选用12个抗旱性不同的冬小麦品种,在干旱胁迫和自然降雨2种环境条件下,研究干旱胁迫对其水分利用效率(WUE)及产量性状的影响。结果表明,干旱胁迫导致株高降低6.9%～25.6%,产量下降2.4%～56.2%,WUE增加17.0%～84.9%,穗粒数减少0.4%～17.1%,有效穗数下降2.4%～34.1%,穗长缩短0.21%～11.8%,各性状对干旱敏感程度都存在明显的品种间差异。产量下降幅度随品种抗旱性的增强而逐渐减弱,WUE增加幅度随品种抗旱性的增强而增加。WUE及产量性状的相关分析表明,干旱胁迫条件下,有效穗数、株高、WUE可作为判定某一品种抗旱性的间接依据,即成穗数多、籽粒饱满、株高稳定性好、水分利用效率高的小麦品种抗旱性好,从而获得较高的产量。     

不同抗旱性棉花品种蜡质含量与水分利用效率的关系

【目的】在新疆自然生态条件下,研究不同抗旱性棉花品种蜡质含量变化及与水分利用效率(WUE)的关系。【方法】以抗旱性不同的棉花品种新陆早22号(抗旱性强)和新陆早17号(抗旱性弱)为试材,采用膜下滴灌技术设置正常灌溉和干旱处理,测定分析棉花产量形成期叶片蜡质含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、相对含水量(RWC)及籽棉产量。【结果】与正常灌溉相比,干旱处理显著降低了棉花籽棉产量,但盛花至吐絮期叶片蜡质含量提高10.84%、叶片WUE则增加23.96%。不同品种对水分处理响应不同,正常灌溉下新陆早22号与新陆早17号的棉花籽棉产量、RWC、WUE和叶片蜡质含量均无明显差异,干旱条件下新陆早22号的籽棉产量、叶片蜡质、RWC和WUE分别比新陆早17号高41.38%、14.27%、13.1%和3.84%;。相关分析表明,棉花叶片表皮蜡质含量与Tr、Pn呈显著负相关关系,且Tr的负相关系数高于Pn;与RWC呈显著正相关关系。【结论】抗旱性强棉花品种主要通过增加盛花至吐絮期内叶片蜡质含量,降低叶片蒸腾耗水,提高WUE及籽棉产量。     

辽西半干旱区玉米单生育期受旱和连旱对生长和产量的影响

辽西地区干旱缺水,为了保障粮食生产和提高旱情抵御能力,将有限的灌溉水资源合理利用,本文研究了玉米单生育期受旱和连旱对玉米生长、产量和水分利用效率等的影响。结果表明,各生育期单旱连旱均不利于玉米生长和产量形成;连旱使作物生长受抑加重,减产加剧,最大减产达到42.6%;苗期、拔节期和抽穗期玉米生长和最终产量较容易受干旱影响,而灌浆期受旱影响相对较小;各处理水分利用效率(WUE)在2.2~3.23 kg·m-3之间变化,由大到小顺序为苗期拔节期连旱对照灌浆期单旱拔节抽穗期连旱≈苗期单旱抽穗灌浆期连旱拔节期单旱抽穗期单旱,拔节和抽穗期受旱将导致WUE下降,连旱有利于提高WUE,但不利于保障粮食生产。因此,综合考虑粮食生产和水分利用效率,当灌溉水资源匮乏时,可在灌浆期适度水分控制灌溉。     

秸秆还田方式与灌溉量对土壤碳水环境和玉米产量的影响

通过防雨棚控水栽培池微区试验,探究不同秸秆还田方式和水分条件对土壤碳水环境及玉米产量的影响。试验设置两种秸秆还田方式:秸秆地面覆盖起微垄(沟垄高12～15 cm,垄作,R)和秸秆粉碎掺混土壤后平作(平作,F);3种花后水分灌溉处理:田间持水量的75%～80%(水分充足,CK),65%～70%(轻度干旱,SD),55%～60%(干旱,D),探究它们对土壤有机碳和土壤含水量及玉米产量的影响及其交互作用。结果表明:在水分充足条件下平作还田方式更有利于秸秆保水作用,促进有机碳的积累和产量形成,开花期FCK分别比FSD、FD增加土壤有机碳含量19.74%、34.81%;在干旱条件下垄作较平作秸秆还田处理更有利于土壤含水量的保持,开花期、灌浆期和收获期RD土壤含水量较FD分别高10.48%、13.13%、8.21%。充足灌溉能够显著提高30 cm土层有机碳含量和土壤含水量,有利于产量的提高。可见,在干旱条件下,秸秆还田与微垄相结合有利于提高土壤碳含量,提高土壤含水量,并显著增产。     

"前膜后草"覆盖栽培对烟田土壤环境及烟株生长发育的影响

研究了不同覆盖栽培方式对烟田土壤环境及烟株生长发育的影响,结果表明,在广东南雄烟草区采用"前膜后草"覆盖栽培方式可有效提高大田烟株生长前期的土壤温度及含水量,促进烟株早生快发;降低烤烟成熟期的土壤温度,延迟烟株衰老过程,利于烟株中、上部叶的伸展及其内含物的充分转化,为烟叶品质的形成奠定了良好的基础.     

湘东烤烟地膜覆盖栽培气象效应分析

通过对湘东烟区地膜覆盖栽培的气象因素的观测分析，发现地膜覆盖栽培土壤的温度有明显增加，但不同时期、不同气候，不同土增温效果不一样。土壤温度比较稳定，受外界自然降水影响较小，变化比较平缓，在干旱少雨时，有明显的增湿效果。烟株进入团棵期以后，地膜覆盖栽培能增加下部叶片的采光率。地膜覆盖栽培可改善温、水、光等气象条件，从而改善烤烟生长的生态环境，最终表现为烤烟生长状况良好和产量产值的提高。     

不同土壤水分条件下杨树人工林水分利用效率对环境因子的响应

运用涡度相关(Eddy covariance,EC)开路系统和微气象观测系统,于2007年对位于北京市大兴区永定河沙地杨树(Populus euramertcana)人工林与大气间碳、水和能量交换进行了连续测定.通过分析总生态系统生产力(GEP)、蒸发散(ET)以及水分利用效率(WUE=GEP/ET)随相对土壤含水量(REW)的变化趋势,探讨杨树人工林不同土壤水分条件下水分利用效率对气象因子以及下垫面因素的响应,为杨树人工林经营管理提供理论依据.研究结果表明:当REW＜0.1时,GEP和ET受到严重水分胁迫的影响维持在较低水平,环境因子对GEP、ET和WUE的影响较小;当0.1＜REW＜0.4时,GEP和ET随着土壤体积含水量(VWC)的增加而增大,WUE随VWC的增大而减小;REW＞0.4时,气象因子是影响碳固定和水分损耗的主要原因,由于ET对气象因子变化的响应较GEP更为敏感,因此,WUE随空气饱和水汽压差(VPD)的增大而减小.沙地土壤保水能力较差,不能保证土壤水分被植物有效利用,因此当VWC处于5.2%-8.8％(0.1＜REW＜0.4)范围时,碳固定与水分消耗达到最高效率.研究表明杨树人工林WUE随降水变化而变化,未来气候变化和变异有可能影响杨树林耗水和生产力之间的关系.