生態學

不同有機肥量對旱地玉米光合特性和產量的影響

王曉娟，賈志寬，梁連友，等

摘要：目的：在肥料施用量上，不同地區之間、不同種類作物之間存在不平衡性，農民盲目施肥、過量施肥的現象嚴重。本文研究了不同有機肥施用量下玉米各生育時期的葉片光合生理特性和玉米產量。以期為合理施肥、充分發揮玉米光合能力和提高作物產量提供科學依據。方法：試驗于2007—2010年渭北旱塬合陽試驗基地進行，依據旱作玉米高產推薦施肥量及旱區有機肥施用水平，設置3個有機肥施用量：高肥22500 kg·hm-2（H）、中肥 15000 kg·hm-2（M）、低肥 7500 kg·hm-2（L），并配施化肥；以單施化肥為對照（CK），配施化肥和單施化肥量均為N 255 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2。配施化肥和單施化肥施用方法為播種前基施化肥N 102 kg·hm-2和 P2O590 kg·hm-2，在玉米大喇叭口期追施化肥 N 153 kg·hm-2。供試玉米品種為沈單16，播種密度為每公頃4.95萬株。玉米于每年4月下旬播種，9月中旬收獲。供試有機肥為雞糞。試驗田全年旱作不灌溉。在玉米大喇叭口期、抽穗期和灌漿期，選晴朗天氣的上午9：00—11：00，用 LI-6400光合儀測定功能葉片的凈光合速率、氣孔導度和細胞間隙 CO2濃度。結果：施有機肥可以顯著提高玉米各生育時期葉片光合速率 5.7%～39.7%。從大喇叭口期開始，各處理的玉米功能葉片光合速率隨生育進程的推進呈逐漸下降趨勢。隨著有機肥施用年限的增加，高、中量有機肥處理間的光合速率差異明顯減小。隨著有機肥施用量的增加，玉米葉片各生育時期的氣孔導度逐漸增大。在玉米各生育時期，高量有機肥處理的氣孔導度均顯著高于單施化肥處理 38.5%～70.0%。中量、高量有機肥處理的胞間CO2濃度顯著低于單施化肥處理。玉米各生育時期葉片胞間 CO2濃度隨有機肥施用量的增加而降低。施有機肥可以顯著提高玉米產量13.0%～38.4%。玉米產量隨有機肥施用量的增加而逐漸增加。隨有機肥施用年限的增加，高、中量有機肥處理間玉米產量差異明顯減小。 結論： 與單施化肥相比，施有機肥處理的玉米各生育時期的葉片光合速率和氣孔導度顯著增大，胞間 CO2濃度顯著減小；隨著有機肥施用量的增加，玉米葉片各生育時期的葉片光合速率和氣孔導度逐漸增大，胞間 CO2濃度逐漸減小。玉米各生育時期的光合作用主要受非氣孔因素限制，施用有機肥顯著降低了非氣孔因素對光合的限制。連續4年施用有機肥，改善了土壤養分狀況，使養分不再是玉米光合速率和產量的主要限制因子。

來源出版物：應用生態學報, 2012, 23(2): 419-425

入選年份：2016

紅松闊葉混交林林隙大小及光照對草本植物的影響

段文標，王麗霞，陳立新，等

摘要：目的：本項研究旨在揭示東北東部山區紅松闊葉混交林林隙大小和光照對草本植物蓋度和豐富度的影響，為林隙的其他相關研究提供基礎數據。方法：2011年 6月在位于東北東部山區小興安嶺伊春市帶嶺區涼水國家級自然保護區的紅松闊葉混交林里，經踏查后篩選出立地條件相近而面積大小不同的大林隙和小林隙各3個作為試驗樣地。以每個林隙的中心為起點，沿東西和南北兩個方向上，每隔2 m平行布置1個1 m×1 m的固定樣方，樣方一直擴展到郁閉林分內5～10 m處。每個大林隙內布置81個樣方，小林隙內布置50個樣方，共計393個樣方。在生長季的6月和9月，利用目視估測法測定樣方內0～10 cm、10～20 cm、20～50 cm、＞50 cm 4個不同高度等級草本植物的蓋度和多度，然后統計每個樣方內物種總數，即物種豐富度。并且記載每個樣方內各種基質（完整表面、粗木質殘體、活樹、裸露表面）占樣方面積的百分比。在2011年7—9月的陰天，在穿過林隙中心沿 N-S、E-W 方向上，將冠層分析儀水平固定于每個1 m×1 m樣方中心距離地面70 cm高度的位置上，拍攝一張半球照片。3個大林隙共拍攝189張半球照片，3個小林隙共拍攝 144張半球照片。利用 Gap Light Analyzer 2.0軟件處理這些半球照片，得出林冠開闊度、林下直射光、林下漫射光和總光照以及相對光強等林隙光照因子。假設林冠之上漫射光和直射光各占 50%。根據相對光強的大小，將林隙及其臨近的郁閉林分劃分為4個區域（10%＜Z1＜20%；20%＜Z2＜30%；30%＜Z3＞40%；Z4＞40%）。最后利用Mann-Whitney U檢驗，分析相對光強、草本植物蓋度和豐富度在大林隙和小林隙之間的差異。利用Pearson相關分析，分析直射光、漫射光和基質與各物種蓋度之間的相關關系。結果：在開闊區總相對光強為大林隙（24%～42%）＞小林隙（23%～30%），在林冠下也為大林隙（15%～20%）＞小林隙（11%～16%），同時大林隙漫射光、直射光從林隙中心到林隙邊緣變化范圍均大于小林隙；大林隙、小林隙到達地面的直射光在不同區域的大小順序是：北部（19%，36%）＞南部（15%，31%）；在 Z1、Z2、Z3、Z4區域內，草本植物蓋度和豐富度的大小順序均為大林隙＞小林隙，其中大、小林隙物種豐富度之間的差異達到了顯著水平（P＜0.05）；絕大多數草本植物的蓋度與漫射光的相關系數為 0.645～0.981，與基質的相關系數為0.603～0.891。少數草本植物（水金鳳、刺五加、寬葉苔草）的蓋度與直射光呈顯著或極顯著的相關性，相關系數為0.478～0.876。 結論：紅松闊葉混交林林隙大小對草本植物豐富度具有顯著的影響；絕大多數草本植物蓋度與漫射光和基質之間呈極顯著相關性，只有少數草本植物蓋度與直射光呈顯著或極顯著的相關性。

來源出版物：應用生態學報, 2013, 24(3): 614-620

入選年份：2016

開放式增溫下非對稱性增溫對冬小麥生長特征及產量構成的影響

田云錄，陳金，鄧艾興，等

摘要：目的：在過去的 100年里，全球地表平均溫度已經升高了0.74℃，到本世紀末將繼續升高1.1～6.4℃。而且最高溫度的增溫幅度小于最低溫度的。本文在田間試驗條件下，利用開放式增溫系統，研究了冬小麥生長特征及產量構成對非對稱性氣候變暖的實際響應。方法：試驗采用田間開放式增溫系統，設置全天增溫（AW）、白天增溫（DW）和夜間增溫（NW）3個增溫處理，以不增溫為對照（CK）。全天增溫指冬小麥從播種到收獲全生育期內晝夜不間斷增溫，白天增溫是只在每天6：00—18：00進行增溫，夜間增溫是只在每天的 18：00—6：00增溫。遠紅外加熱系統，由額定功率為1500 W的遠紅外加熱黑體管、鐵皮支架和白色不銹鋼反射罩（長180 cm，寬20 cm）組成。常規對照則是安裝與增溫處理相同的裝置，但不供電。該系統的增溫效果顯著，在2×2 m2的有效增溫區域內，全天、白天和夜間增溫分別可以使冠層日平均溫度升高1.5℃、0.9℃和1.1℃，地下5 cm的土溫平均增加2.2℃、1.5℃和1.8℃。小麥生育期間各處理的生產管理，按照當地高產栽培技術規程統一進行。結果：增溫降低了冬小麥的最高莖蘗數，但是顯著提高了有效分蘗數；CK處理每平方米最高莖蘗數的兩年平均值分別較AW、DW和NW提高了31.2%、19.8%和53.9%，但CK處理的有效分蘗數卻分別較AW、DW和NW減少了13.7%、3.2%和0.5%，無效分蘗數分別是AW、DW和NW的2.6、1.7和3.5倍。增溫顯著提高了冬小麥的株高，AW、DW、NW處理的株高在2008和2009年分別較CK提高了6.7%、4.5%、1.1%和4.4%、4.4%、1.5%。在營養生長期，增溫處理下冬小麥的絕對生長速度（AGR）都明顯快于CK處理，DW、AW和NW處理的AGR在2008和2009年分別較CK提高了15.2%、13.0%、9.5%和20.7%、16.3%、10.8%。增溫對揚花期冬小麥旗葉的葉面積和總綠葉面積有顯著影響；與CK相比， AW、DW和NW處理的揚花期旗葉兩年平均增幅分別為45.7%、39.4%和26.1%，總綠葉面積兩年平均增幅分別為 25.1%、29.8%和17.3%；3種增溫處理顯著提高了揚花期的綠葉比，AW、DW和NW兩年平均較CK分別增加了37.7%、43.3%和38.7%。在增溫條件下，冬小麥的每穗穎花數和每穗實粒數有增加趨勢，而每穗敗育穎花數和粒葉比有降低趨勢；與 CK相比，AW、DW和 NW 處理的每穗粒數兩年平均提高了 4.1%、5.7%和1.7%，每穗實粒數分別提高了2.2%、5.3%和2.6%，粒葉比分別降低了15.3%、8.5%和11.3%；AW、DW和NW處理每平方米內有效穗數兩年平均分別比 CK處理提高了5.9%、7.7%和9.4%，千粒重兩年平均分別提高了6.9%、6.2%和11.8%。3種增溫處理的單位面積產量兩年平均分別提高了27.0%、40.1%和18.3%。結論：非對稱性增溫條件下，冬小麥的無效分蘗減少，有效分蘗增加，營養生長期的絕對生長速率顯著提高，小麥株高顯著提高；揚花期的旗葉面積和總綠葉面積顯著提高，綠葉比也顯著提高。增溫處理的每穗穎花數和每穗實粒數有增加趨勢，但粒/葉顯著降低，千粒重和產量高于不增溫處理。因此，預期增溫條件下華東地區冬小麥生產力將可能進一步提高。

來源出版物：應用生態學報, 2011, 22(3): 681-686

入選年份：2016

氣候變化背景下中國農業氣候資源變化Ⅲ.西北干旱區農業氣候資源時空變化特征

徐超，楊曉光，李勇，等

摘要：目的：氣候變暖已成為國內外學者普遍關注的熱點問題之一。在全球氣候變化背景下，中國西北地區農業氣候資源發生了相應改變，對農業結構、種植制度和農作物產量已經或即將產生重要影響。本文分析西北干旱區全年、喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內熱量、光照和水分的時空變化特征。方法：基于1961—2007年西北干旱區78個氣象臺站逐日氣象資料，包括平均氣溫、最高和最低氣溫、降水量、日照時數、平均風速和平均相對濕度，以1981年為時間節點，比較分析1961—1980（時段Ⅰ）和1981—2007年（時段Ⅱ）兩個時段農業氣候資源的時空變化特征。首先采用氣溫垂直遞減法對溫度進行海拔高度校正，根據氣溫的垂直變化規律進行柵格化，估算實際地面的氣溫值。基于訂正后的氣溫數據，分別以穩定通過0℃、10℃的持續日數為喜涼作物及喜溫作物溫度生長期，采用五日滑動平均法計算了界限溫度的起止日期，在此基礎上分析了喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內的活動積溫、降水量、日照時數和參考作物蒸散量的變化特征，用最小二乘法計算農業氣候資源各要素的氣候傾向率。參考作物蒸散量采用聯合國糧食及農業組織（FAO）推薦的Penman-Monteith公式計算。運用ArcGIS-IDW方法進行插值，得到空間柵格數據，形成空間分布圖。結果：西北干旱區農業氣候資源研究結果表明（1）近50年熱量資源呈緯向分布，表現為由北向南逐漸升高的趨勢。年均氣溫呈上升趨勢，其氣候傾向率為0.35℃·（10 a）-1，其中河套地區、阿拉善盟東部、寧夏平原和北疆北部的氣溫升幅較快，但新疆中部庫車地區的氣溫則呈略微降低趨勢；時段 Ⅱ（1981—2007年）年均氣溫較時段 Ⅰ（1961—1980年）平均升高0.6℃。喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內積溫總體呈升高趨勢，其氣候傾向率分別為 67℃·d·（10 a）-1和50℃·d·（10 a）-1；與時段Ⅰ相比，時段Ⅱ喜涼作物和喜溫作物溫度生長期長度分別增加5 d和2 d，積溫分別增加 89℃·d·（10 a）-1和 59℃·d·（10 a）-1。（2）大部站點的年日照時數空間分布為由中部向兩側逐漸降低，近50年呈明顯下降趨勢，喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內日照時數除新疆大部地區和寧夏平原以東的地區呈降低趨勢外，其余地區均呈升高趨勢；時段 Ⅱ較時段 Ⅰ的年日照時數、喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內日照時數分別下降了96 h、4 h和15 h。（3）近50年全年及喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內的降水量氣候傾向率分別為 7 mm·（10 a）-1、5 mm·（10 a）-1和5 mm·（10 a）-1。與時段Ⅰ相比，時段Ⅱ大部地區全年及喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內的降水量分別增加11 mm、8 mm和5 mm，其增幅的空間變化趨勢均由西北向東南遞減；喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內的降水量＞100 mm的區域面積分別增加了14.0×104km2和12×104km2。本研究區多數地區春小麥和玉米生育期內降水量小于100 mm和250 mm，故在研究區種植春小麥和玉米需要進行補充灌溉。（4）研究區大部地區的全年參考作物蒸散量呈下降趨勢，而喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內的參考作物蒸散量則表現為研究區西部下降、東部上升；全年、喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內參考作物蒸散量的氣候傾向率為-12 mm·（10 a）-1、-7 mm·（10 a）-1和-6 mm·（10 a）-1；時段Ⅱ較時段Ⅰ分別下降了 37 mm、30 mm和 23 mm。與時段Ⅰ相比，時段Ⅱ全年及喜涼作物生長期內參考作物蒸散量＞1200 mm 的區域面積減少了 36.5×104km2和 21.5×104km2，喜溫作物生長期內參考作物蒸散量＞1000 mm的區域面積減少了23.8×104km2。結論：近50年西北干旱區熱量資源呈增加趨勢；喜涼作物溫度生長期內≥0℃積溫的空間分布由北向南逐漸升高；喜溫作物溫度生長期內≥10℃積溫在研究區西部的南疆高于北疆，在東部的北側高于南側。年日照時數總體呈下降趨勢，而喜涼作物和喜溫作物溫度生長期內日照時數均呈增加趨勢。降水資源總體呈升高趨勢。但西北地區水資源仍不能滿足主要糧食作物生長需求，需灌溉補足水分。參考作物蒸散量在全年呈下降趨勢，在溫度生長期內表現為西部下降、東部上升。與時段Ⅰ相比，時段Ⅱ西北地區氣候總體呈暖濕化趨勢。

來源出版物：應用生態學報, 2011, 22(3): 763-772

入選年份：2016

覆膜與溝壟種植模式對旱作馬鈴薯產量形成及水分運移的影響

秦舒浩，張俊蓮，王蒂，等

摘要：目的：為了篩選黃土高原西部半干旱區適宜于馬鈴薯的抗旱節水高產種植模式。方法：以主栽品種新大坪為試驗材料，共設6個處理：平畦不覆膜（T1），作為對照、平畦覆膜（T2）、全膜雙壟溝播（T3）、全膜雙壟壟播（T4）、半膜膜側種植（T5）、半膜溝壟壟播（T6）。3次重復，隨機排列。采用大田試驗的方法研究了覆膜及不同溝壟種植模式對旱作馬鈴薯產量形成和水分運移的影響。結果：結果表明，平畦覆膜（T2）、全膜雙壟溝播（T3）、全膜雙壟壟播（T4）、半膜膜側種植（T5）和半膜溝壟壟播（T6）種植方式的產量分別比傳統平畦不覆膜（T1）方式高50.1%、75.9%、86.8%、69.6%和60.6%；水分利用效率（WUE）分別高47.03%、82.65%、83.99%、75.23%和54.33%，其中，T4、T3產量和WUE增幅最大。較傳統種植模式，各覆膜及溝壟處理普遍優化了馬鈴薯各產量構成性狀，大薯率均不同程度提高，提高幅度為0.8%～43.8%，除 T2外，各種植模式大薯質量百分率均不同程度高于T1；T1小薯率顯著高于其他處理。T4大薯率與中薯率之和最高，而T5的大薯質量百分率與中薯質量百分率最高。綠薯率和爛薯率以T1最高，T4綠薯率最低，T2爛薯率最低；其他 5種種植模式單株結薯數和單株結薯產量均不同程度高于T1，其中T4最高。不同種植模式下旱作馬鈴薯干物質積累特征存在明顯差異。在初期，各處理之間無顯著差異，隨馬鈴薯生育期推進，處理之間差異顯著。整個生育期T4干物質積累量最大。在馬鈴薯生長初期，T2、T3和T4的相對生長率（RGR）明顯高于T1、T5和T6；到生長中期，RGR以T4最高，其次為T2、T3和 T5，T1和T6較低；生長后期，RGR高低順序為 T4＞T3＞T5＞T6＞T2＞T1，T4分別比 T1、T2、T3、T5和T6高31.2%、25.4%、13.3%、20.6%和22.7%；到收獲期，T1的RGR為正值，其余處理均為負值，說明在干物質的輸出效率上其他處理均高于T1，且以T4最高。覆膜及起壟能不同程度提高土壤貯水量，不同種植模式下旱作馬鈴薯田蒸散量有較大差異，實際蒸散量的高低順序為 T6＞T2＞T4＞T1＞T5＞T3。其中，T6與各處理間的差異均達顯著水平，除 T2與 T4，T3與 T5間差異不顯著外，其他處理間差異均顯著。結論：綜合分析馬鈴薯產量表現、WUE及農田蒸散量的結果，全膜雙壟壟播（T4）和全膜雙壟溝播（T3）是適合隴中半干旱區馬鈴薯發展的抗旱高產種植模式。另外，半膜膜側種植（T5）的產量和WUE增幅分別達69.64%和75.19%，同時可以節省部分地膜，所以如果采用半膜種植，則半膜膜側種植（T5）也可以作為一個備選方案。

來源出版物：應用生態學報, 2011, 22(2): 389-394

入選年份：2016