白刺地上生物量关系模型及其与叶面积关系的研究

把白刺地上部分区分为新枝、老枝Ⅰ、老枝Ⅱ和枯枝4种样枝类型,建立了其生物量与枝高、地径的关系模型,研究了总生物量与各器官生物量、叶面积之间的关系。结果指出,新枝总生物量(y)与最大枝高(H_m)、最大地径(D_m)的关系可用方程y=a(D_m²H_m)^b表示,老枝Ⅰ和老枝Ⅱ的总生物量(y)与最大枝高(H_m)的关系可用方程y=aH_m^b表示。枝生物量(y)与白刺总生物量(x)之间的关系可模拟为y=aEXP(-bx^k),叶生物量、叶面积(y)与总生物量(x)关系均可模拟为y=a+b(1-EXP(-kx))。通过研究确立了在乌兰布和沙漠估计和预测白刺地上生物量和叶面积的方法。     

科尔沁湿草甸参考作物蒸散发模拟分析

为探明气候变化下干旱半干旱地区湿草甸参考作物蒸散发(ET₀)影响因子,使用FAO 56 P-M模型对科尔沁湿草甸ET₀进行模拟,利用涡度相关系统对模型的适用性进行评价,并通过通径分析及指标敏感性分析对ET₀的影响因子进行辨识。结果表明:(1)小时尺度模拟精度最高,日尺度次之,月尺度较差,小时尺度上晴、阴、雨3种天气条件下模拟效果不同,晴天最优,阴雨天较差。(2)ET₀年内变化呈单峰曲线状,生长季明显高于非生长季,集中在3—10月,占全年89.79%。生长季典型晴天ET₀逐小时分布特征遵循倒“U”单峰型变化规律。(3)通径分析结果显示,对ET₀的通径系数以及对回归方程估测可靠程度E的总贡献均表现为VPD(饱和水汽压差) > T_min(最低气温) > R_n(冠层表面净辐射)>u₂(2 m高度风速),即VPD为影响ET₀最重要的因子;指标敏感性分析中,在去除VPD后引起的E变化最大,说明ET₀对VPD的变化最为敏感,其次为u₂、T_min和R_n。     

沙地影响玉米产量形成因子的量化研究(I)

采用二次回归通用旋转组合设计方法,对沙地玉米的水肥因子进行了量化试验研究。结果表明,试验条件下沙地农田当土壤相对含水量保持在67.2%,施用尿素52.5 g·m^-2和施用磷肥36.7g·m^-2时,可以获得1.32 kg·m^-2的最高产量。影响玉米产量形成的敏感因子首先是氮肥施用量,其次是土壤相对含水量,而磷肥施用量对玉米增产效果不明显。玉米的产量(Y)与土壤相对含水量因子(X₁)、氮肥施用量因子(X₂)和磷肥施用量因子(X₃)的关系为:Y=5.16+0.151x₁+0.284x₂-0.182x₃+0.199x₁x₂+0.403x₁x₃-0.215x₂x₃-0.193x₁²-0.415x₂²-0.002x₃²。     

微塑料添加对小麦苗期生长及干物质分配的影响

土壤环境中微塑料污染已成为全球关注的环境问题。关于微塑料对于植物生长的直接影响和由于土壤理化性状改变的间接影响研究已逐步开展,但针对小麦的研究鲜见报道。试验选择两个旱地小麦品种(甘春27和禾尚头)作为研究对象,选取高密度聚乙烯作为微塑料添加,设置3种质量浓度(0、1、4 g·kg^-1)开展盆栽试验,对不同微塑料组合处理下小麦的出苗率、株高、全株生物量和地上/地下干物质分配进行了分析。结果表明：(1)微塑料添加对两个品种出苗率没有影响。(2)禾尚头在添加1 g·kg^-1微塑料时比添加0、4 g·kg^-1时全株生物量分别高46.7%、8.5%,甘春27在添加1 g·kg^-1微塑料时比添加0、4 g·kg^-1时全株生物量分别高28.7%、17.2%;甘春27整体比禾尚头在3种浓度处理下全株生物量分别高24.9%、9.6%、1.5%。(3)不同试验处理条件下,甘春27将更多的干物质分配在地上植株的构建,其在地下(根系)和地上(茎叶)部分的分配比例整体小于禾尚头。整体上,适度微塑料添加可...     

荒漠植物雾冰藜和沙米叶片对凝结水响应的模拟实验

通过模拟凝结水实验,研究了荒漠被毛植物雾冰藜和无毛植物沙米的叶片是否吸收凝结水。试验设计无模拟凝结水、偶尔发生凝结水以及频繁发生凝结水3个处理,每个处理又分干旱条件和人工浇水两组控制试验,研究了模拟凝结水对雾冰藜和沙米枝条相对含水量、水势、净光合速率、气孔导度、基径、地上和地下生物量的影响。结果表明,对于被毛植物雾冰藜而言,模拟凝结水显著提高了人工浇水和干旱条件下的气孔导度和地上生物量,仅提高了干旱条件下植株的水势、相对含水量、净光合速率以及地下生物量;而对于植株的基径有较小的效应。对于无毛植物沙米而言,模拟凝结水对两种水分条件下的枝条相对含水量、水势、净光合速率、气孔导度、基径、地上和地下生物量影响不大。因此,有毛植物雾冰藜的叶片可以吸收凝结水,并且其植株的光合作用、水分关系以及其生长都会对凝结水的发生产生响应,而无毛植物沙米叶片不吸收凝结水。     

砾石床面的空气动力学粗糙度

通过砾石床面的空气动力学粗糙度(Z₀)的风洞实验研究,结果表明,砾石床面的空气动力学粗糙度(Z₀)与砾石粒径、砾石覆盖度和自由风速有关,Bagnold的1/30定律和其它有关空气动力学粗糙度与粗糙元高度的固定比例对砾石床面都不适用。在各种一定砾石覆盖度条件下,砾石床面的Z₀随自由风速的增加而呈指数衰减。在各种一定自由风速条件下,Z₀随砾石覆盖度C的变化遵循二次曲线:Z₀=F₁+F₂C+F₃C^1.5+F₄C²,砾石覆盖度为40%~75%时,Z₀达到最大值。建立了包含自由风速和砾石覆盖度两个因子的Z₀的双因子综合模型。     

沙地春玉米孕穗期和开花期土壤水分与产量的关系研究

采用回归旋转正交组合设计,对盆栽春玉米进行了孕穗期和开花期不同土壤水分处理试验。建立了孕穗期(X₁)和开花期(X₂)土壤水分与产量(Y)的关系模型:Y=90.5+7.98X₁+6.97X₂-2.25X₁X₂+6.38X₁²-7.38X₂²。孕穗期的土壤相对含水量不应低于54%。开花期的理想土壤相对含水量为65%。     

准噶尔盆地梭梭群落地上生物量及季节变化研究——以克拉玛依农业综合开发区为例

根据样地调查资料,对位于准噶尔盆地的克拉玛依农业开发区外围荒漠植被的生物量及季节变化进行了研究。通过对梭梭自然群落地上生物量的研究表明,梭梭群落在一年的生长周期内没有明显的生长变化,只有两个生长高峰分别在6月下旬和8月下旬出现,但是绿色同化速率快。梭梭地上生物量中,多年生枝条比例最多占地上生物量的60%,当年生绿色同化枝生物量较少,一般占30%以下。5月份梭梭当年生绿色同化枝生长比较缓慢,地上生物量42 052．197g/m~2；7～8月份达到高峰76 457．18～92 922．598g/m~2,这是梭梭当年生绿色同化枝生长最旺盛、最有活力的时期；进入9月份随光合作用的下降生物量也下降至86 794．669g/m~2；10月份生物量迅速下降11月接近零,准备冬眠,脱落大部分枝条被并入非同化系统。梭梭群落地上生物量增长规律符合Logistic增长模型；其地上现存量季节动态呈二次抛物线方程y=a bx cx~2形式；梭梭绿色同化系统(AS)和非同化系统(UAS)的现存量集中分布于地面8～60cm和20～90cm的范围内,属典型的中繁型群落。梭梭群落的生物量及其季节变化与梭梭当年生绿色同化枝的萌发、生长、脱落有密切的关系。     

关中地区地理条件与生产投入对粮食生产的影响

基于陕西关中地区半干旱的地理条件,针对1980—2017年农业生产的实际统计数据,以5年为计算时间尺度单元,建立了关中地区农业生产的主成分回归(PCR)分析模型,定量地研究了陕西关中地区地理环境和生产投入对农业生产的绩效贡献。结果表明:(1)对各时段的PCR方程模型自变量平均弹性系数的计算分析表明,促进农业生产效益提高的主要指标有Y₃(实际灌溉农田面积,0.117)、Y₄(高产稳产农田面积,0.509)、Y₇(农用施用化肥总量,0.793)、Y₈(农用机械总动力,0.091)、Y₉(总农业用电量,0.478)、Y₁₀(农业劳动力人数,0.106);减少效益的主要指标有Y₁(农田面积,-0.763)、Y₅(受灾农田面积,-0.052)、Y₆(成灾农田面积,-0.062)。(2)自然灾害对关中地区农业粮食生产的影响处于非常显著位置,但影响总的而言比较平稳。(3)在这些指标因素的综合影响下,关中农业粮食生产产量呈现高低起伏、周期性循环、持续增长的趋势。     

塔克拉玛干沙漠地区温压湿分布规律研究

根据塔克拉玛干沙漠周围近20个气象测站36 a冬季(1月)、夏季(7月)平均气温、气压、相对湿度和塔克拉玛干沙漠地区6个短期观测站近10 a的有关气象资料,对该地区冬、夏季平均温度、相对湿度、气压分布规律进行了系统研究,建立了冬季(1月)平均温度、夏季(7月)平均温度预测方程:T₁=31.0069-0.2038λ-0.4556h-0.003H;T₇=57.0155-0.6425h-0.0055H。同时,在此基础上,应用统计学导出的正态分布和U分布概率模式,预测了塔克拉玛干沙漠周围各测站冬夏季不同概率的设计值,并进行了χ²检验,通过率100%。以预测方程和概率模式揭示了塔克拉玛干沙漠地区冬夏季温、压、湿分布规律。     

水分胁迫对冷蒿和差不嘎蒿体内水分状况的影响

在土壤正常水分条件下,冷蒿的ψ_w,ψ_π和ψ_π100远远低于差不嘎蒿,RWD、Va及Va·Vs^-1远远大于差不嘎蒿,维系其生命活动的膨压只占差不嘎蒿的30%。土壤极端干旱时,差不嘎蒿的上述参数发生大幅度变化,抗旱能力随之提高。极旱的午后,二种灌木均遭旱害威胁,其水分状况参数值(ψ_w,ψ_O、Va和RWD)相差很小。旱后复灌的情况下,差不嘎蒿上述参数同样发生大幅度变化,各参数值可恢复到对照水平;冷蒿在干旱和复灌期间参数相对变化较小。多水环境使二种灌木束缚水含量明显提高,从外观生长状况看差不嘎蒿优于冷蒿。     

高温胁迫下差不嘎蒿和冷蒿的生理变化及其抗热性研究

通过室内测定差不嘎蒿和冷蒿两种植物在气温由30℃升到60℃过程中叶片相对含水量(RWC)、质膜相对透性、过氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及蛋白质和丙二醛(MDA)含量的变化,分析研究了两种植物对沙地高温逆境环境的生理适应机理。结果表明:受到高温胁迫时,两种植物叶片含水量都趋于下降,但冷蒿的抗高温脱水能力强于差不嘎蒿;高温对两种植物的伤害主要是由于自由基伤害所引起的膜损伤,其中差不嘎蒿的SOD、POD由于热稳定性差,在高温下失活,从而没有发挥清除自由基作用,使质膜严重受损。而冷蒿的SOD和POD由于热稳定性强,对膜具有重要的保护作用,减低了高温伤害;从两种植物膜透性及MDA和蛋白质含量、SOD、POD活性变化趋势和幅度来看,冷蒿较差不嘎蒿更为耐热。     

CoLM模式对塔克拉玛干沙漠北缘陆面过程模拟评估及修正

采用2011年3月22日至7月26日肖塘陆气相互作用观测资料测试了不同陆面参数对公共陆面模式（CoLM）模拟效果的影响。地表参数包括地表反照率（α）、地表比辐射率（ε）、空气动力学和热力学粗糙度（z_0m、z_0h）、零置位移（d）、热传输附加阻尼（kB^-1）。结果表明：感热通量H和地表温度T_g对地表反照率、动力学粗糙度和地表比辐射率比较敏感,对零置位移不敏感。通过观测资料获得的这些参数及kB^-1参数化方案均被用来替换原CoLM模式中相应值及参数化方案。CoLM模式基本上能较好地模拟净辐射R_n、感热通量H、地表土壤热通量G₀和地表温度T_g日变化特征,只是在日峰值及其峰值出现时间的模拟上不理想;而CoLM模式对该地区土壤湿度M的模拟效果非常不好。误差统计值Bias、SEE、NSEE表明优化参数后的CoLM模式使得R_n的模拟误差被降低4.21%（SEE）,H的模拟误差被降低25.19%（Bias）,T_g的模拟误差被降低33.33%（Bias）、10.45%（SEE）和25%（NSEE）。     

Seasonal characteristics of chlorophyll fluorescence kinetics of heteromorphic leaves in Populus Euphratica

Populus euphratica Oliver grown in desert areas have polymorphic leaves, which include lanceolate to serrate oval leaves.This paper measures the chlorophyll fluorescence-induction kinetics curves of two types of heteromorphic leaves(lanceolate and serrate oval) of P. euphratica over the growth season in the Ejina Desert area, China. This is in order to study the electron transport, as well as absoprtion, distribtution, and dissipation of light energy and their adaptation characteristics.The results indicate that(1) serrate oval leaves' photosystem II(PSII) initial light-energy-conversion efficiency(Fv/Fm),potential activity(Fv/F_0), and the light-energy-utilization parameter(PI) are higher than those of lanceolate leaves; the accumulated amount of Q_A-(V_j) and the relative speed of Q_A deoxidation(M_0) are lower than those of lanceolate leaves;(2)the reaction center density(RC/CS_0) and electron-transfer energy(ET_0/CS_0) in the unit cross-sectional area of serrate oval leaves are higher than those of lanceolate leaves; the energy consumed in unit cross-sectional area(DI_0/CS_0), and energyflow parameters(ABS/RC, ET_0/RC, TR_0/RC, and DI_0/RC) in the unit reaction center of serrate oval leaves are lower than those of lanceolate leaves;(3) the proportion of energy used for photochemical reaction and energy electron transport in serrate oval leaves(Φ_(P0), Ψ_0, and Φ_(E0)) are larger than those in lanceolate leaves, and the maximum quantum yield(Φ_(D0)) of nonphotochemical reaction is less than that of lanceolate leaves. Thus, serrate oval leaves of P. euphratica have a more efficient energy-distribution strategy and better adaptability to extreme environmental conditions than lanceolate leaves.     

退化草原轻耙处理过程中植物种多样性变化的研究

利用多年样方资料的统计分析,对退化草原群落轻耙处理后恢复过程中的生物多样性变化规律及引起这些变化的主要植物种群进行研究,结果表明:在退化群落耙地恢复过程中,整个群落的物种丰富度变化不大,物种分布的均匀性指数随演替过程呈现波动下降的趋势,多样性指数也呈现波动下降的趋势,恢复后期有所升高,且物种分布的均匀性是造成物种多样性指数变化的主要原因。羊草(Leymus chinensis)的密度和生物量的变化与多样性指数具有极显著的负相关关系。冷蒿(Aartemisia frigida)、洽草(Koeleria cristata)的密度和生物量与多样性指数具有极显著的正相关关系。隐子草(Cleistogenes squarrosa)、变蒿(A.commutata)的密度与多样性指数具有极显著的正相关关系。多样性指数与耙地处理后的恢复年限(11 a间)的关系可表示为:以密度为指标的多样性指数D_n=3.579-0.665Lnx(r=-0.9185);以生物量为指标的多样性指数D_w=4.4-0.7696Lnx(r=0.8667)。     

沙地春玉米叶片水势与土壤水肥关系的研究

通过鉴定二次回归旋转正交组合设计试验,获得沙地春玉米拔节期叶片水势(Y)与土壤相对含水量(X₁)和尿素施用量(X₂)之间的关系方程:Y=-1.35+0.06X₁-0.02X₂+0.05X₁X₂+0.05X₁²+0.09X₂²。玉米拔节期的叶片水势受土壤含水量的影响远大于受施肥量的影响;当土壤相对含水量为74%、尿素施用为59g·m^-2时,玉米拔节期的叶片水势最高。     

沙漠植物抗氧化酶活性及渗透调节物质含量与光合作用的关系

以科尔沁沙地生长的沙漠植物差不嘎蒿(Artimisia halodendron)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、扁蓄豆(Ruthenian medic)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、黄柳(Salix gordejevii)和猪毛菜(Salsola collina)为材料,研究了自然状况下光合作用、保护酶活性及渗透调节物质含量的日变化特征及相关关系。结果表明:(1)5个C₃植物光合作用日变化为中午降低类型,净光合速率(P_n)在10:00到达第1个高峰,在14:00出现第2个高峰,其中4个植物第2高峰平均P_n仅为第1高峰的37%。C₄植物猪毛菜光合作用为单峰型。(2)在第1个P_n高峰期间,伴随着光合有效辐射(PAR)增高6.5倍和气温(T_a)增高,叶片水分亏缺度(VPD)增加3~6倍、气孔导度(G_s)下降60%;叶片丙二醛(MDA)含量增加18%,P_n增加3~13倍;过氧化物酶(POD)活性(除了扁蓄豆)平均增高29%、过氧化氢酶(CAT)活性(除胡枝子)平均增加82%;叶片可溶性糖含量增加48%,脯氨酸含量(除差不嘎蒿)增加74%。(3)午间和午后在大气PAR和T_a较高、叶片VPD较大、MDA含量和P_n下降时,渗调节物含量和抗氧化酶活性仍维持较高水平。日间叶片光合特性与保护酶活性和渗透调节物质含量的日变化间具有一定的相关性。抗氧化酶(尤其是POD和CAT)和渗透调节物(脯氨酸和可溶性糖)不仅在P_n增加过程中维护细胞氧自由基代谢和水分代谢平衡,而且在P_n较低时抑制膜脂过氧化和维持水分平衡,因此它们在日间提高P_n和恢复叶片光合作用上起重要的生理保护作用。6种植物参与抗逆生理调节的抗氧化酶和渗透调节物种类上差异显著。