生态学

不同有机肥量对旱地玉米光合特性和产量的影响

王晓娟，贾志宽，梁连友，等

摘要：目的：在肥料施用量上，不同地区之间、不同种类作物之间存在不平衡性，农民盲目施肥、过量施肥的现象严重。本文研究了不同有机肥施用量下玉米各生育时期的叶片光合生理特性和玉米产量。以期为合理施肥、充分发挥玉米光合能力和提高作物产量提供科学依据。方法：试验于2007—2010年渭北旱塬合阳试验基地进行，依据旱作玉米高产推荐施肥量及旱区有机肥施用水平，设置3个有机肥施用量：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；以单施化肥为对照（CK），配施化肥和单施化肥量均为N 255 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2。配施化肥和单施化肥施用方法为播种前基施化肥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。供试玉米品种为沈单16，播种密度为每公顷4.95万株。玉米于每年4月下旬播种，9月中旬收获。供试有机肥为鸡粪。试验田全年旱作不灌溉。在玉米大喇叭口期、抽穗期和灌浆期，选晴朗天气的上午9：00—11：00，用 LI-6400光合仪测定功能叶片的净光合速率、气孔导度和细胞间隙 CO2浓度。结果：施有机肥可以显著提高玉米各生育时期叶片光合速率 5.7%～39.7%。从大喇叭口期开始，各处理的玉米功能叶片光合速率随生育进程的推进呈逐渐下降趋势。随着有机肥施用年限的增加，高、中量有机肥处理间的光合速率差异明显减小。随着有机肥施用量的增加，玉米叶片各生育时期的气孔导度逐渐增大。在玉米各生育时期，高量有机肥处理的气孔导度均显著高于单施化肥处理 38.5%～70.0%。中量、高量有机肥处理的胞间CO2浓度显著低于单施化肥处理。玉米各生育时期叶片胞间 CO2浓度随有机肥施用量的增加而降低。施有机肥可以显著提高玉米产量13.0%～38.4%。玉米产量随有机肥施用量的增加而逐渐增加。随有机肥施用年限的增加，高、中量有机肥处理间玉米产量差异明显减小。 结论： 与单施化肥相比，施有机肥处理的玉米各生育时期的叶片光合速率和气孔导度显著增大，胞间 CO2浓度显著减小；随着有机肥施用量的增加，玉米叶片各生育时期的叶片光合速率和气孔导度逐渐增大，胞间 CO2浓度逐渐减小。玉米各生育时期的光合作用主要受非气孔因素限制，施用有机肥显著降低了非气孔因素对光合的限制。连续4年施用有机肥，改善了土壤养分状况，使养分不再是玉米光合速率和产量的主要限制因子。

来源出版物：应用生态学报, 2012, 23(2): 419-425

入选年份：2016

红松阔叶混交林林隙大小及光照对草本植物的影响

段文标，王丽霞，陈立新，等

摘要：目的：本项研究旨在揭示东北东部山区红松阔叶混交林林隙大小和光照对草本植物盖度和丰富度的影响，为林隙的其他相关研究提供基础数据。方法：2011年 6月在位于东北东部山区小兴安岭伊春市带岭区凉水国家级自然保护区的红松阔叶混交林里，经踏查后筛选出立地条件相近而面积大小不同的大林隙和小林隙各3个作为试验样地。以每个林隙的中心为起点，沿东西和南北两个方向上，每隔2 m平行布置1个1 m×1 m的固定样方，样方一直扩展到郁闭林分内5～10 m处。每个大林隙内布置81个样方，小林隙内布置50个样方，共计393个样方。在生长季的6月和9月，利用目视估测法测定样方内0～10 cm、10～20 cm、20～50 cm、＞50 cm 4个不同高度等级草本植物的盖度和多度，然后统计每个样方内物种总数，即物种丰富度。并且记载每个样方内各种基质（完整表面、粗木质残体、活树、裸露表面）占样方面积的百分比。在2011年7—9月的阴天，在穿过林隙中心沿 N-S、E-W 方向上，将冠层分析仪水平固定于每个1 m×1 m样方中心距离地面70 cm高度的位置上，拍摄一张半球照片。3个大林隙共拍摄189张半球照片，3个小林隙共拍摄 144张半球照片。利用 Gap Light Analyzer 2.0软件处理这些半球照片，得出林冠开阔度、林下直射光、林下漫射光和总光照以及相对光强等林隙光照因子。假设林冠之上漫射光和直射光各占 50%。根据相对光强的大小，将林隙及其临近的郁闭林分划分为4个区域（10%＜Z1＜20%；20%＜Z2＜30%；30%＜Z3＞40%；Z4＞40%）。最后利用Mann-Whitney U检验，分析相对光强、草本植物盖度和丰富度在大林隙和小林隙之间的差异。利用Pearson相关分析，分析直射光、漫射光和基质与各物种盖度之间的相关关系。结果：在开阔区总相对光强为大林隙（24%～42%）＞小林隙（23%～30%），在林冠下也为大林隙（15%～20%）＞小林隙（11%～16%），同时大林隙漫射光、直射光从林隙中心到林隙边缘变化范围均大于小林隙；大林隙、小林隙到达地面的直射光在不同区域的大小顺序是：北部（19%，36%）＞南部（15%，31%）；在 Z1、Z2、Z3、Z4区域内，草本植物盖度和丰富度的大小顺序均为大林隙＞小林隙，其中大、小林隙物种丰富度之间的差异达到了显著水平（P＜0.05）；绝大多数草本植物的盖度与漫射光的相关系数为 0.645～0.981，与基质的相关系数为0.603～0.891。少数草本植物（水金凤、刺五加、宽叶苔草）的盖度与直射光呈显著或极显著的相关性，相关系数为0.478～0.876。 结论：红松阔叶混交林林隙大小对草本植物丰富度具有显著的影响；绝大多数草本植物盖度与漫射光和基质之间呈极显著相关性，只有少数草本植物盖度与直射光呈显著或极显著的相关性。

来源出版物：应用生态学报, 2013, 24(3): 614-620

入选年份：2016

开放式增温下非对称性增温对冬小麦生长特征及产量构成的影响

田云录，陈金，邓艾兴，等

摘要：目的：在过去的 100年里，全球地表平均温度已经升高了0.74℃，到本世纪末将继续升高1.1～6.4℃。而且最高温度的增温幅度小于最低温度的。本文在田间试验条件下，利用开放式增温系统，研究了冬小麦生长特征及产量构成对非对称性气候变暖的实际响应。方法：试验采用田间开放式增温系统，设置全天增温（AW）、白天增温（DW）和夜间增温（NW）3个增温处理，以不增温为对照（CK）。全天增温指冬小麦从播种到收获全生育期内昼夜不间断增温，白天增温是只在每天6：00—18：00进行增温，夜间增温是只在每天的 18：00—6：00增温。远红外加热系统，由额定功率为1500 W的远红外加热黑体管、铁皮支架和白色不锈钢反射罩（长180 cm，宽20 cm）组成。常规对照则是安装与增温处理相同的装置，但不供电。该系统的增温效果显著，在2×2 m2的有效增温区域内，全天、白天和夜间增温分别可以使冠层日平均温度升高1.5℃、0.9℃和1.1℃，地下5 cm的土温平均增加2.2℃、1.5℃和1.8℃。小麦生育期间各处理的生产管理，按照当地高产栽培技术规程统一进行。结果：增温降低了冬小麦的最高茎蘖数，但是显著提高了有效分蘖数；CK处理每平方米最高茎蘖数的两年平均值分别较AW、DW和NW提高了31.2%、19.8%和53.9%，但CK处理的有效分蘖数却分别较AW、DW和NW减少了13.7%、3.2%和0.5%，无效分蘖数分别是AW、DW和NW的2.6、1.7和3.5倍。增温显著提高了冬小麦的株高，AW、DW、NW处理的株高在2008和2009年分别较CK提高了6.7%、4.5%、1.1%和4.4%、4.4%、1.5%。在营养生长期，增温处理下冬小麦的绝对生长速度（AGR）都明显快于CK处理，DW、AW和NW处理的AGR在2008和2009年分别较CK提高了15.2%、13.0%、9.5%和20.7%、16.3%、10.8%。增温对扬花期冬小麦旗叶的叶面积和总绿叶面积有显著影响；与CK相比， AW、DW和NW处理的扬花期旗叶两年平均增幅分别为45.7%、39.4%和26.1%，总绿叶面积两年平均增幅分别为 25.1%、29.8%和17.3%；3种增温处理显著提高了扬花期的绿叶比，AW、DW和NW两年平均较CK分别增加了37.7%、43.3%和38.7%。在增温条件下，冬小麦的每穗颖花数和每穗实粒数有增加趋势，而每穗败育颖花数和粒叶比有降低趋势；与 CK相比，AW、DW和 NW 处理的每穗粒数两年平均提高了 4.1%、5.7%和1.7%，每穗实粒数分别提高了2.2%、5.3%和2.6%，粒叶比分别降低了15.3%、8.5%和11.3%；AW、DW和NW处理每平方米内有效穗数两年平均分别比 CK处理提高了5.9%、7.7%和9.4%，千粒重两年平均分别提高了6.9%、6.2%和11.8%。3种增温处理的单位面积产量两年平均分别提高了27.0%、40.1%和18.3%。结论：非对称性增温条件下，冬小麦的无效分蘖减少，有效分蘖增加，营养生长期的绝对生长速率显著提高，小麦株高显著提高；扬花期的旗叶面积和总绿叶面积显著提高，绿叶比也显著提高。增温处理的每穗颖花数和每穗实粒数有增加趋势，但粒/叶显著降低，千粒重和产量高于不增温处理。因此，预期增温条件下华东地区冬小麦生产力将可能进一步提高。

来源出版物：应用生态学报, 2011, 22(3): 681-686

入选年份：2016

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅲ.西北干旱区农业气候资源时空变化特征

徐超，杨晓光，李勇，等

摘要：目的：气候变暖已成为国内外学者普遍关注的热点问题之一。在全球气候变化背景下，中国西北地区农业气候资源发生了相应改变，对农业结构、种植制度和农作物产量已经或即将产生重要影响。本文分析西北干旱区全年、喜凉作物和喜温作物温度生长期内热量、光照和水分的时空变化特征。方法：基于1961—2007年西北干旱区78个气象台站逐日气象资料，包括平均气温、最高和最低气温、降水量、日照时数、平均风速和平均相对湿度，以1981年为时间节点，比较分析1961—1980（时段Ⅰ）和1981—2007年（时段Ⅱ）两个时段农业气候资源的时空变化特征。首先采用气温垂直递减法对温度进行海拔高度校正，根据气温的垂直变化规律进行栅格化，估算实际地面的气温值。基于订正后的气温数据，分别以稳定通过0℃、10℃的持续日数为喜凉作物及喜温作物温度生长期，采用五日滑动平均法计算了界限温度的起止日期，在此基础上分析了喜凉作物和喜温作物温度生长期内的活动积温、降水量、日照时数和参考作物蒸散量的变化特征，用最小二乘法计算农业气候资源各要素的气候倾向率。参考作物蒸散量采用联合国粮食及农业组织（FAO）推荐的Penman-Monteith公式计算。运用ArcGIS-IDW方法进行插值，得到空间栅格数据，形成空间分布图。结果：西北干旱区农业气候资源研究结果表明（1）近50年热量资源呈纬向分布，表现为由北向南逐渐升高的趋势。年均气温呈上升趋势，其气候倾向率为0.35℃·（10 a）-1，其中河套地区、阿拉善盟东部、宁夏平原和北疆北部的气温升幅较快，但新疆中部库车地区的气温则呈略微降低趋势；时段 Ⅱ（1981—2007年）年均气温较时段 Ⅰ（1961—1980年）平均升高0.6℃。喜凉作物和喜温作物温度生长期内积温总体呈升高趋势，其气候倾向率分别为 67℃·d·（10 a）-1和50℃·d·（10 a）-1；与时段Ⅰ相比，时段Ⅱ喜凉作物和喜温作物温度生长期长度分别增加5 d和2 d，积温分别增加 89℃·d·（10 a）-1和 59℃·d·（10 a）-1。（2）大部站点的年日照时数空间分布为由中部向两侧逐渐降低，近50年呈明显下降趋势，喜凉作物和喜温作物温度生长期内日照时数除新疆大部地区和宁夏平原以东的地区呈降低趋势外，其余地区均呈升高趋势；时段 Ⅱ较时段 Ⅰ的年日照时数、喜凉作物和喜温作物温度生长期内日照时数分别下降了96 h、4 h和15 h。（3）近50年全年及喜凉作物和喜温作物温度生长期内的降水量气候倾向率分别为 7 mm·（10 a）-1、5 mm·（10 a）-1和5 mm·（10 a）-1。与时段Ⅰ相比，时段Ⅱ大部地区全年及喜凉作物和喜温作物温度生长期内的降水量分别增加11 mm、8 mm和5 mm，其增幅的空间变化趋势均由西北向东南递减；喜凉作物和喜温作物温度生长期内的降水量＞100 mm的区域面积分别增加了14.0×104km2和12×104km2。本研究区多数地区春小麦和玉米生育期内降水量小于100 mm和250 mm，故在研究区种植春小麦和玉米需要进行补充灌溉。（4）研究区大部地区的全年参考作物蒸散量呈下降趋势，而喜凉作物和喜温作物温度生长期内的参考作物蒸散量则表现为研究区西部下降、东部上升；全年、喜凉作物和喜温作物温度生长期内参考作物蒸散量的气候倾向率为-12 mm·（10 a）-1、-7 mm·（10 a）-1和-6 mm·（10 a）-1；时段Ⅱ较时段Ⅰ分别下降了 37 mm、30 mm和 23 mm。与时段Ⅰ相比，时段Ⅱ全年及喜凉作物生长期内参考作物蒸散量＞1200 mm 的区域面积减少了 36.5×104km2和 21.5×104km2，喜温作物生长期内参考作物蒸散量＞1000 mm的区域面积减少了23.8×104km2。结论：近50年西北干旱区热量资源呈增加趋势；喜凉作物温度生长期内≥0℃积温的空间分布由北向南逐渐升高；喜温作物温度生长期内≥10℃积温在研究区西部的南疆高于北疆，在东部的北侧高于南侧。年日照时数总体呈下降趋势，而喜凉作物和喜温作物温度生长期内日照时数均呈增加趋势。降水资源总体呈升高趋势。但西北地区水资源仍不能满足主要粮食作物生长需求，需灌溉补足水分。参考作物蒸散量在全年呈下降趋势，在温度生长期内表现为西部下降、东部上升。与时段Ⅰ相比，时段Ⅱ西北地区气候总体呈暖湿化趋势。

来源出版物：应用生态学报, 2011, 22(3): 763-772

入选年份：2016

覆膜与沟垄种植模式对旱作马铃薯产量形成及水分运移的影响

秦舒浩，张俊莲，王蒂，等

摘要：目的：为了筛选黄土高原西部半干旱区适宜于马铃薯的抗旱节水高产种植模式。方法：以主栽品种新大坪为试验材料，共设6个处理：平畦不覆膜（T1），作为对照、平畦覆膜（T2）、全膜双垄沟播（T3）、全膜双垄垄播（T4）、半膜膜侧种植（T5）、半膜沟垄垄播（T6）。3次重复，随机排列。采用大田试验的方法研究了覆膜及不同沟垄种植模式对旱作马铃薯产量形成和水分运移的影响。结果：结果表明，平畦覆膜（T2）、全膜双垄沟播（T3）、全膜双垄垄播（T4）、半膜膜侧种植（T5）和半膜沟垄垄播（T6）种植方式的产量分别比传统平畦不覆膜（T1）方式高50.1%、75.9%、86.8%、69.6%和60.6%；水分利用效率（WUE）分别高47.03%、82.65%、83.99%、75.23%和54.33%，其中，T4、T3产量和WUE增幅最大。较传统种植模式，各覆膜及沟垄处理普遍优化了马铃薯各产量构成性状，大薯率均不同程度提高，提高幅度为0.8%～43.8%，除 T2外，各种植模式大薯质量百分率均不同程度高于T1；T1小薯率显著高于其他处理。T4大薯率与中薯率之和最高，而T5的大薯质量百分率与中薯质量百分率最高。绿薯率和烂薯率以T1最高，T4绿薯率最低，T2烂薯率最低；其他 5种种植模式单株结薯数和单株结薯产量均不同程度高于T1，其中T4最高。不同种植模式下旱作马铃薯干物质积累特征存在明显差异。在初期，各处理之间无显著差异，随马铃薯生育期推进，处理之间差异显著。整个生育期T4干物质积累量最大。在马铃薯生长初期，T2、T3和T4的相对生长率（RGR）明显高于T1、T5和T6；到生长中期，RGR以T4最高，其次为T2、T3和 T5，T1和T6较低；生长后期，RGR高低顺序为 T4＞T3＞T5＞T6＞T2＞T1，T4分别比 T1、T2、T3、T5和T6高31.2%、25.4%、13.3%、20.6%和22.7%；到收获期，T1的RGR为正值，其余处理均为负值，说明在干物质的输出效率上其他处理均高于T1，且以T4最高。覆膜及起垄能不同程度提高土壤贮水量，不同种植模式下旱作马铃薯田蒸散量有较大差异，实际蒸散量的高低顺序为 T6＞T2＞T4＞T1＞T5＞T3。其中，T6与各处理间的差异均达显著水平，除 T2与 T4，T3与 T5间差异不显著外，其他处理间差异均显著。结论：综合分析马铃薯产量表现、WUE及农田蒸散量的结果，全膜双垄垄播（T4）和全膜双垄沟播（T3）是适合陇中半干旱区马铃薯发展的抗旱高产种植模式。另外，半膜膜侧种植（T5）的产量和WUE增幅分别达69.64%和75.19%，同时可以节省部分地膜，所以如果采用半膜种植，则半膜膜侧种植（T5）也可以作为一个备选方案。

来源出版物：应用生态学报, 2011, 22(2): 389-394

入选年份：2016