作物模型中单叶最大光合作用速率的温度响应修订

作物的光合作用对温度变化敏感, 其温度依存性随品种、生长环境的变化而改变。基于光效率模型的作物生长模型, 在应用中很少对光合作用的温度影响参数值进行订正, 且在全生育期使用相同的参数值, 难免会增加干物质模拟的误差。为此, 本文以ORYZA2000模型为例, 提出了一种修订光合作用温度影响参数值的方法。为确定方法的有效性, 结合2012年和2013年水稻品种两优培九的温度梯度控制实验, 首先利用抽穗开花期光合作用观测曲线提取了不同温度水平的光合作用参数值, 然后结合Arrhenius方程和Peaked方程建立了温度敏感性参数的温度影响方程。将这些方程代入机理性光合作用模型, 模拟了单叶最大光合作用速率与温度的曲线关系。最后, 以归一化后的曲线关系修订作物模型参数值, 并利用两年地上部分生物量(WAGT)观测值对其验证。结果显示, 两优培九单叶最大总光合作用速率随温度的变化关系不同于ORYZA2000的默认设置, 修订后的最适温度为38~40°C, 高于默认值。在10~20°C的低温段, 修订后的温度影响系数低于默认值。从WAGT模拟值的相对误差看, 修订后较修订前平均降低约3.3%。本研究为改进干物质模拟精度和分析不同品种光合作用的温度依存性提供了重要参考。     

太阳辐射强度与观测角度对冬小麦冠层反射高光谱的影响

掌握冠层反射光谱二向性反射特征,对提高遥感应用精度有重要意义。该文利用地面自动遥感平台对冬小麦冠层进行了连续观测,获取了大量的多角度高光谱遥感数据,分析了多种因素对冠层反射光谱的影响,并进行了NDVI与EVI的对比分析。结果表明:冠层反射光谱对天气有响应,随着太阳辐射增加冠层反射光谱增高,晴天变化更明显;观测角度的改变导致冠层反射光谱的差异,可用"热点效应"加"镜面反射"解释;与上述条件相适应,NDVI与EVI也表现出与冠层反射光谱相似变化;受红光和近红外波段的变化影响,NDVI与EVI之间的变化趋势较一致,两者相关系数R20.72,且P0.01,呈极显著相关。该研究结果可为遥感观测角度的选择设计和植被指数的应用提供理论参考。     

东北人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林林下土壤氮初级转化速率特征

目的 为了解森林土壤氮素转化特征及土壤氮供应能力,为森林生态系统合理经营管理提供科学依据。 方法 以东北寒温带人工红松针叶林和天然次生阔叶混交林表层土壤为研究对象开展室内培养试验,采用15N同位素成对标记技术和FLUAZ数值优化模型,研究不同深度的土壤氮初级转化速率特征。 结果 林地土壤的氮初级转化速率受林型、土壤深度及二者间交互作用的影响。人工红松针叶林土壤氮初级矿化速率和无机氮固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤,而初级硝化速率显著高于天然次生阔叶混交林土壤,2个林型土壤的氮初级转化速率都随着土壤深度的增加显著降低。土壤氮初级矿化速率和固定速率与土壤pH、有机碳、水溶性有机碳与水溶性有机氮含量呈显著正相关,土壤初级硝化速率与土壤pH呈显著负相关。人工红松针叶林土壤初级硝化速率与铵态氮固定速率比值显著高于天然次生阔叶混交林土壤,而对硝态氮的固定速率显著低于天然次生阔叶混交林土壤。 结论 2种林型土壤氮素转化特征差异明显,人工红松针叶林土壤的硝态氮产生能力较强而无机氮固持能力较弱,容易发生硝态氮的淋溶风险,天然次生阔叶混交林土壤氮矿化-固定过程耦合较好且硝化作用较弱,不易引发硝态氮的积累和淋溶风险。     

不同品种水稻的产量构成因素及其对氮磷吸收的差异研究

为筛选出适合江苏地区种植的高产、高效水稻品种,采用盆栽试验,测定了江苏地区常见的11个水稻品种的株高、产量、结实率、总干物质量以及不同部位N、P含量,分析了水稻产量与其构成因素、氮磷积累量、氮磷收获指数间的相关关系。结果表明,水稻平均产量为16.85 g pot~(-1),变化幅度为8.28~25.18 g pot~(-1),品种间产量差异显著(P0.05),其中泰瑞丰5产量最高。水稻各部位氮素含量从大到小依次为:籽粒叶≈根茎谷壳,其中苏秀9籽粒中氮含量显著高于其他品种。磷素在水稻各部位中的含量分布为:籽粒根≈茎叶≈谷壳,籽粒中的磷含量最多的是南粳5055。相关分析表明,水稻的产量与总干物质量、穗粒数、氮磷积累量及氮磷收获指数均存在显著的相关性。不同品种水稻的产量、籽粒氮磷含量存在显著差异,这为高产、高效水稻品种的筛选提供了重要的科学依据。     

秸秆还田种类对稻田N2O排放及硝化反硝化微生物的影响

以太湖流域典型单季稻田的原状土柱为研究对象,通过设置温室土柱试验,同步监测3种秸秆(水稻秸秆RS、小麦秸秆WS、玉米秸秆MS)施用下水稻各生长期N₂O排放、水稻产量和土壤理化因子,同时定量化分析多个N₂O排放相关菌群及功能基因的丰度,以阐明N₂O排放对不同种类秸秆施用引发的微生物响应机制,筛选控制单季稻田N₂O减排增效最佳的秸秆种类。结果表明：与对照相比,RS、WS和MS处理下水稻生长期N₂O排放量分别增加162.32%、107.11%和9.48%,其中RS处理显著高于MS处理。水稻生育期内,土壤氨氧化菌(AOA、AOB)和反硝化菌群落(nir S、nos Z)丰度均呈现先上升后下降的变化趋势。与对照相比,拔节期RS处理显著增加AOA、AOB、nirS和nosZ拷贝数,MS和WS处理对上述功能基因丰度均无显著影响。各生育期土壤NH₄⁺-N含量整体高于NO₃^–-N含量,二者均在水稻分蘖期达到峰...     

基于GIS/RS的灾区土壤保持功能恢复效应评价

土壤侵蚀是土地退化的根本原因,也是导致生态环境恶化的重要影响因素,随着地震等重大地质灾害的发生,灾区土壤保持功能遭到严重破坏,因而进行地震灾区土壤保持功能恢复效应评价具有重大意义。选择"5·12"汶川大地震极重灾区为研究区,以2007年、2009年、2011年研究区Landsat5 TM数据及DEM数据为主要数据源,结合降雨信息数据等其他数据,运用修订的通用土壤流失方程(RUSLE),以ArcGIS软件作为平台,建立了灾区土壤保持功能恢复效应评估模型。研究结果表明:灾区2007年平均土壤侵蚀模数为3 389.57 t/(hm~2·a),年侵蚀总量为8.75×10~7 t,2009年土壤侵蚀模数增加了64.64%,平均为5 580.60 t/(hm~2·a),年侵蚀总量为1.44亿t,相比2009年、2011年土壤侵蚀模数减少了24.08%,年侵蚀总量为1.09亿t,土壤保持功能有所恢复;从土壤侵蚀面积和土壤侵蚀模数两个角度来看,灾区土壤保持功能也达到了一定的恢复;此外,离地震中心越近的地方,土壤保持功能受到的削弱程度越大,其恢复能力也越差,因而,建议有关部门在进行灾后重建的工作中,应当重点加强对震中及其周边地区的改善。     

高温胁迫对扬稻6号剑叶生理特性的影响

以扬稻6号为试验对象,通过在人工气候箱中进行高温处理,研究抽穗期高温胁迫对水稻剑叶生理特性的影响,旨在深入探讨高温对水稻的伤害机理。研究表明：高温胁迫加速剑叶叶绿素丧失,使超氧化物歧化酶（SOD）活性以及抗坏血酸（ASA）、还原型谷胱甘肽（GSH）、脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白质和可溶性糖含量明显降低,并使细胞膜透性和丙二醛（MDA）含量显著增加。说明高温可加速叶片衰老,并影响植物体其他内源物质的变化,且有可能进一步降低作物光合能力。     

广东省气候干湿状况及其变化特征

随着全球气候变暖,全球及区域性水分平衡、干湿状况及其时空特征将发生变化,有关在气候变暖大背景下区域水分循环及干湿状况的变化成为研究热点。本文根据广东省86个气象站资料,利用FAO推荐的Penman—Monteith公式计算了该地区1954—2005年逐日潜在蒸散量,采用国家标准（BG／T20481—2006）《气象干旱等级》推荐的相对湿润度指数（MI）对全省进行干湿状况评价,分析降水量、潜在蒸散和相对湿润度指数的时空分布和变化规律。结果表明：（1）广东总体较为湿润,但干湿状况空间分布不均。MI的空间分布特征与降水一致,即以恩平、龙门和海丰为三个相对湿润中心。（2）MI季节变化主要受降水影响,呈明显的汛期、非汛期特征。（3）春季和秋季平均MI均呈纬向分布,但变化趋势相反：春季干旱南部重于北部;秋季干旱北部重于南部。全省秋旱重于春旱。（4）近50a来MI呈缓慢减小趋势,即广东地表干湿状况总体呈缓慢暖干趋势。研究结果对于应对气候变化,开发利用气候资源,调整种植区划和农业生产布局具有参考价值。     

不同品种水稻开花量估算模型

以粳稻、籼稻和不育系3个类型10个水稻品种为试验材料,观测其逐日开花率和逐时开花率、每日始花穗数和开花总颖花数。利用正态分布函数模拟单穗理论开花率,并考虑温度、湿度、降水量、日照时数对开花率的影响,建立了开花率差值的逐步回归方程,进一步估算群体开花量的动态变化。结果表明,水稻的花期、花时性状主要由品种的遗传特性决定。粳稻的开花率峰值最明显,出现时间为11:48-12:22,开花历期较长,平均为7.7d;籼稻的峰值出现时间为9:36-10:53,开花历期平均为6.0d;不育系的开花率峰值不明显,开花历期平均为7.0d。研究同时表明,气象条件会改变水稻的开花习性,使逐日和逐时开花率相对差值分别在-16.85%~28.78%和-66.88%~95.03%的范围内波动,其中籼稻和不育系对气象条件的变化敏感程度较高,多数品种的开花率差值与温度、湿度的相关系数通过了0.05或0.01水平的显著性检验。因此,考虑气象条件对开花率的影响,可明显提高单穗开花量的拟合效果,有助于完善群体开花量模型。研究结果对掌握水稻开花生物学特性、了解气象条件对水稻开花习性的影响以及为水稻杂交育种和雄性不育系研究提供依据具有积极意义。     

南京市江北地区景观格局演变及驱动力分析

以南京市江北地区为研究对象,基于遥感及地理信息技术,利用江北地区1988年、1995年、2000年和2006年TM5数据以及2013年TM8数据,运用景观生态学原理,选取斑块数量、平均斑块面积、边缘密度、平均分维度指数、香农多样性指数、香农均匀度指数等进行分析,探讨南京市江北地区近25年景观格局演变特征及驱动力。结果表明:1988—2013年江北地区景观格局发生较大变化,城建用地、林地面积增加,耕地面积减少,其他略有波动;在人类干扰作用下,斑块聚合度与斑块结合度呈现下降趋势,多样性指数与均匀度指数呈现上升趋势,破碎化程度增加。人口增加、经济增长、工业发展及产业结构调整是南京市江北地区景观格局演变的主要驱动力。