[目的]深入研究温室栽培条件下软枣猕猴桃叶片的形态与叶绿素荧光特性,探明温室与露地栽培环境下叶片光形态建成的差异.[方法]以软枣猕猴桃品种'佳绿'和'魁绿'的5年生植株为试材,测定温室及露地栽培条件下不同叶龄叶片的叶绿素相对含量及叶绿素荧光参数,分析这些参数在温室与露地栽培条件下的差异.[结果]温室与露地栽培软枣猕猴桃的光形态建成均处于1～40 d叶龄间,不同栽培条件下的同一品种荧光特性趋于一致;花期后,不同栽培条件下的同一品种荧光特性差异较大.温室栽培的软枣猕猴桃叶片叶面积较大,叶绿素b含量较高,趋于阴生叶特性,以吸收光能为基础的性能指数等显著低于露地栽培,对光能的吸收捕获能力较强,但热耗散较高,用于电子传递的能量低于露地栽培,叶绿素荧光参数表现出对环境的适应性变化.[结论]软枣猕猴桃叶片的光形态建成时间为展叶后1～40 d,即在花期之前完成,不同栽培环境无明显差异;温室栽培软枣猕猴桃叶片的光形态建成与露地栽培具显著差异,叶面积明显增大;温室栽培在一定程度上改变了叶片的叶绿素荧光特性,降低了光合性能.

精确评估地-气之间物质和能量交换对于有效管理水资源和促进农业可持续发展至关重要.为揭示黄河故道区玉米农田生态系统的能量分配特征和水热分量动态变化过程及其对气象因子的变化响应,本研究基于涡度相关系统和全要素自动气象站,对2019-2020年黄河故道区典型夏玉米农田生态系统的能量通量以及常规气象要素进行不间断观测,分析夏玉米农田各能量通量的变化特征以及与气温、降水、风速等环境因子的相关关系,并计算夏玉米生育时期的能量闭合率和能量分配比率.结果表明:研究区夏玉米净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在11:00-14:00,土壤热通量的峰值发生在14:00-15:00.在能量分配上,夏玉米农田全生育期的能量分配以潜热通量和显热通量为主,播种-出苗期能量主要被显热通量消耗,占净辐射的37.1％,其余生育周期的能量均以潜热通量消耗为主.全生育期能量闭合率较好,决定系数为0.83,其中,白天闭合率较高,晚上较低.降水对潜热通量和显热通量都有明显影响,潜热通量对降水的反应更敏感,生育后期潜热通量在降雨后与降雨前的增幅比生育前期低.在夏玉米全生育期内,太阳辐射是水热通量最主要的气象因子,其次为饱和水汽压差.温度和饱和水汽压差对潜热通量的贡献度明显高于显热通量,风速、相对湿度和太阳辐射对潜热通量的解释率低于显热通量,叶面积指数和植被覆盖度与潜热通量呈显著正相关、与显热通量呈显著负相关.本研究的定量化结果可以深化对黄河故道区夏玉米农田水热传输规律的认识,为作物高效用水提供理论依据.

为揭示高寒半干旱区不同降雨强度对植被差异下沙化土地土壤含水量变化过程的影响.以青海共和盆地东缘黄沙头乔木、灌木和裸地为研究对象,基于2020、2021和2022年5月-9月植物生长季土壤含水量、降雨量和细根分布监测数据,分析2020年、2021年、2022年各生境0-200 cm深度土壤水分对小雨、中雨、大雨的响应.连续动态监测结果表明,大雨、中雨条件下,随土层深度的增加土壤水分对降雨的响应时间延长.乔木林和灌木林土壤水分对中雨、大雨最大响应深度为70 cm、100 cm,裸地对中雨、大雨最大响应深度为50 cm、100 cm.随土层深度的增加,小雨对乔木、灌木、裸地土壤水分的补充作用逐渐降低;中雨对灌木林土壤水分的补充作用逐渐降低,乔木林与之相反;大雨时乔木林、灌木林变异系数呈现S型变化,因此大雨对其土壤水分的补充存在明显的分层利用现象.不同植被类型土壤水分空间变化差异以及对降雨的响应受植被冠层截留对降水再分配的影响,土壤含水量与环境因子间的主成分分析表明,郁闭度、叶面积指数、150-200 cm 土壤容重、细根生物量密度、根表面积密度、根长密度、比根长是反映研究区土壤水分的显著因子(P＜0.05).研究表明不同降雨强度植被土壤含水量存在明显差异,高寒半干旱区沙化土地乔、灌植被的建植可提升深层土壤储水能力;结果可为沙化土地恢复和水土流失防控提供科学依据.

目的:探索旱作区调节蒙古黄芪土壤水热、促进蒙古黄芪冠层发育和抗旱增收的栽培模式.方法:采用裂区设计,设置立旋耕和普旋耕2种旋耕方式,黑膜、玉米秸秆和露地栽培3种覆盖方式,研究立旋耕和地表覆盖对蒙古黄芪土壤水热、冠层发育及产量的影响.结果:因种子成熟期蒙古黄芪耗水量较大,其0～100 cm 土壤贮水量低于苗期和花期,但立旋耕覆黑膜和普旋耕覆黑膜两个覆膜处理在苗期至种子成熟期0～100 cm 土壤贮水量均显著高于普旋耕+露地栽培(CK);不同处理苗期至种子成熟期8:00、14:00和18:00不同深度土层温度均呈先增加后降低的趋势,其中立旋耕覆黑膜处理与CK的土壤温差在花期最高(5.5℃);不同处理苗期至种子成熟期蒙古黄芪冠层温度均表现为CK最高,立旋耕覆黑膜处理最低;蒙古黄芪各生育期叶片叶绿素含量相对值(SPAD值)、叶面积指数(LAI)、单根鲜重、产量和经济收益均以立旋耕覆黑膜处理最高,立旋耕露地栽培、立旋耕覆黑膜和立旋耕覆秸秆处理各指标均显著高于CK.结论:立旋耕结合地表覆盖可使蒙古黄芪处于相对稳定的土壤水热环境中,尤其立旋耕覆黑膜是促进旱作区蒙古黄芪冠层发育、提高土壤水热和产量的重要栽培模式.考虑到覆黑膜会对环境造成污染,立旋耕露地和覆秸秆栽培模式可代替覆黑膜应用于蒙古黄芪的栽培生产中.

台风是影响我国陆地生态系统结构和功能的主要自然灾害之一,尤其对东南沿海地区植被具有明显的干扰效应.为深入了解台风对我国沿海地区植被的影响及其响应,基于MODIS增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)和叶面积指数(Leaf Area Index,LAI),分析了 2001-2019年间不同等级的台风对植被EVI和LAI的影响,评估台风登陆时植被的抵抗力及台风过后植被的恢复力.结果表明:(1)2001-2019年间,共有70个台风登陆我国东南沿海地区,其中,台风(TY)、强台风(STY)与超强台风(SuperTY)的数量分别为35、26和9个.我国台湾省的台风登陆次数最多,为26个,其次为广东省(20个);(2)在整个研究区范围内,台风(TY)、强台风(STY)与超强台风(SuperTY)登陆后的EVI净变化率分别为4.88％、-7.48％、-1.85％,LAI净变化率分别为22.28％、-65.70％、-17.60％;(3)在经历台风干扰后,沿海地区大部分植被可在3个月之内得到恢复,其中浙江省与广东省植被的恢复时间较长,海南省与台湾省植被的恢复时间较短.研究结果对我国沿海地区森林经营管理和生态环境保护具有重要意义.

植被降水利用效率(PUE)是评价植被生产力对降水量时空动态响应特征的重要指标.以年净初级生产力(NPP)数据、年降水量数据为基础,利用地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术,计算并研究了 2000-2020年青海湖流域植被降水利用效率时空分布格局及其地形效应,结合年均气温、年均地表温湿度、年生长季光合有效辐射吸收系数和年植被覆盖度等数据,探讨了PUE与各因子间的相关关系.结果表明:(1)青海湖流域单位像元(1 km2)PUE平均值在0.4-0.7 gC m-2 mm-1间变化,平均为0.54 gC m-2 mm-1,且在年际间无显著变化趋势(R2=0.05,P≥0.05).在空间上,青海湖流域多年PUE平均值环湖呈现不均匀分布,除青海湖东岸外,PUE值随湖面距离增大呈减小趋势;其高值区主要集中分布在青海湖西岸和南岸的半环区;年PUE变化趋势的斜率值为-0.05-0.04 gC m-2 mm-1 a-1,其中显著变化的区域占流域面积的29.63％.(2)青海湖流域多年PUE平均值在海拔效应和坡度坡向两种不同微地形效应下表现出明显的差异.海拔每升高50 m,PUE值将减少0.02 gC m-2 mm-1;随坡度增加,PUE值呈降低趋势,平坡至险坡(＞45°)的变化范围为0.3-0.61 gC m-2 mm-1;不同坡向PUE值表现为由东北坡向西南坡递减,范围为0.52-0.56 gC m-2 mm-1.(3)在空间上,青海湖流域PUE值与地表温度、光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数相关性较为明显.沿海拔梯度,空气温度和地表温度与PUE呈极显著正相关(R2=0.94,P＜0.01;R2=0.98,P＜0.01),光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数与PUE显著正相关(R2=0.89,P＜0.05;R2=0.90,P＜0.05;R2=0.86,P＜0.05),地表土壤湿度与PUE无显著相关性(R2=0.16,P≥0.05).评估了青海湖流域植被降水利用效率的特征及其与各因子间的相关关系,明确了植被对降水的利用能力及其耗水特性,可为青海湖流域植被保护和国家公园建设提供理论参考.

森林生态系统作为陆地生态系统的主体,其发达的林冠层通过调节降水量、改变降水强度等深刻影响着流域全过程水文通量及水分输出.以中国广泛开展的典型森林降雨再分配过程的年尺度监测数据为基础,揭示中国不同类型森林生态系统的降雨再分配及林冠层降雨截留特征,阐明森林生态系统林冠层截留特征与降雨、植被要素的关系.结果表明:我国不同森林生态系统年穿透雨量处于 141.4-2450.0 mm之间,年穿透雨率为 36.3%—92.3%.5 种典型森林生态系统多年平均穿透雨量((445.3±252.9)—(1230.6±479.6)mm)占同期多年平均降雨量的(72.6±9.2)%—(77.4±8.9)%.不同森林生态系统年树干茎流量介于 0-508.2 mm之间,占同期年降雨量的 0-25.8%.5 种典型森林生态系统树干茎流量多年平均值((9.8±17.3)—(87.8±81.6)mm)占同期多年平均降雨量的(1.4±1.9)%—(5.4±4.6)%.不同森林生态系统林冠层年降雨截留范围在 25.7-812.9 mm之间,占年降雨量的 4.2%—55.6%.5 种典型森林生态系统多年平均林冠截留量((154.2±81.6)—(392.2±203.5)mm)占同期年平均降雨量的(18.7±7.4)%—(25.9±8.3)%.进一步分析表明,我国森林生态系统穿透雨量、树干茎流量和林冠层截留量随观测区年降雨量的增加而呈显著增大(P＜0.05),年穿透雨率、年树干茎流率随年降雨量的增加呈显著线性上升趋势(P＜0.05),而年林冠截留率与年降雨量呈显著的负相关关系(P＜0.01),降雨量、叶面积指数是深刻影响森林生态系统林冠层降雨截留率等特征的重要因素.整体上,不同类型森林生态系统林冠截留降雨能力存在明显差异,林冠层截留率突出表现为:落叶林大于常绿林、针叶林大于阔叶林.

[目的]探讨不同叶面肥对大棚草莓光合特性、果实品质及产量的影响,筛选出适宜的叶面肥,为草莓的生长发育提供科学的施肥管理.[方法]以甘肃省兰州市西固区牟家台草莓温室大棚内栽植的草莓品种'蒙特瑞'为试材,在施肥充足的情况下,在萌芽期、现蕾期、生长期和开花期叶面喷施经典750倍液(T1)、花仆1500倍液(T2)、润亮750倍液(T3)、艾德拉果500倍液(T4)及磷酸二氢钾1 500倍液(T5)5种叶面肥,清水作为对照(CK),测定处理植株光合参数、果实品质、生物量及产量等指标.[结果](1)喷施不同叶面肥后草莓植株生物量、叶绿素含量显著增加,叶片的净光合速率和蒸腾速率显著上升,胞间CO2浓度均高于CK;(2)T2和T3处理能够显著改善草莓果形指数,T1和T5可以显著增大果实体积和质量,T1处理平均单果质量较CK增加了35.04％,T5处理果实横径和纵径分别较CK增加了49.39％和40.64％.(3)各叶面肥处理草莓果实品质均得到有效改善,并均以T1处理最佳,其维生素C、可溶性固形物、可溶性蛋白、还原性糖和可溶性糖含量分别比CK增加30.84％、33.5％和38.5％、27.9％和36.2％,可滴定酸含量则最低,糖酸比最高,且均与CK差异显著.(4)喷施适宜叶面肥能够显著提高草莓植株生物量以及果实的最大单果质量、产量,且以T1处理果实产量最高,较CK显著增长了13.65％.[结论]施用适宜的叶面肥均能有效改善草莓营养生长状况,提升草莓果实品质,显著提高产量,并以经典750倍液叶面肥施用综合效果最佳.

为深入研究闽楠幼苗在极弱光环境下的可塑性及生存策略,该文以2年生闽楠幼苗为试验材料,通过人工遮阴方式模拟不同光环境(100％、35％和10％透光率),测定不同处理下闽楠幼苗叶片表观形态、解剖结构和光合生理等参数,探讨幼苗形态、生理可塑性与光适应的内在联系.结果表明:(1)闽楠幼苗的叶长、叶宽、叶面积和比叶面积(SLA)均随着光强的减弱而增加,叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和栅海比值(栅栏组织厚度/海绵组织厚度)等均以10％透光率下最小.(2)35％透光率的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、光能利用率(LUE)、光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的光化学淬灭系数(qp)、非光化学淬灭系数(NPQ)、有效光合量子产量(Fv'/Fm')及潜在光化学效率(Fv/Fo)等均显著高于100％和10％透光率处理.(3)叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素总量及最大光化学效率(Fv/Fm)等均随着光强的减弱而增加,但叶绿素a/b随着光照强度的减弱而降低.(4)幼苗结构和生理表型可塑性指数显示,光合色素含量特征＞形态特征＞光合特征＞解剖结构特征＞叶绿素荧光参数特征,其中叶面积、SLA、Pn、Gs、LUE及光合色素含量的表型可塑性指数在0.455～0.755之间.综上所述,闽楠幼苗不适宜在全光照下生长,在35％左右的透光率下表现良好;在10％透光率下,闽楠叶片通过增加叶面积、SLA、Pn及光合色素含量来提高对光能的捕获;弱光下闽楠幼苗主要通过调节光合色素含量与形态的可塑性,协同解剖结构、光合生理及叶绿素荧光参数可塑性的变化来适应弱光环境.该研究可为今后闽楠栽培管理提供理论依据.

土壤缺钾严重降低了我国马铃薯(Solanum tuberosum)的产量.而不同品种马铃薯对低钾的响应差异较大.因此,采用耐低钾马铃薯品种可通过提高钾素利用效率减少钾肥施用量,成为我国农业可持续发展和绿色发展的重要途径.该研究对30个马铃薯品种在正常钾处理(202.5 kg·hm-2 K2O)和低钾处理(0 kg·hm-2 K2O)下的17个指标进行测定,并对9个代表性指标,包括叶面积指数、根冠比、茎叶干质量、根干质量、单株产量、单株大薯产量、单株小薯产量、块茎干质量和块茎钾积累量进行后续分析.结果表明,在低钾条件下,各项指标均有不同程度的下降.主成分分析表明,这9个指标可转换为4个独立的综合指标,累计贡献率达87.1％.根据综合评价值(D值)和聚类分析,将30个品种分为6类,其中第1类为高度耐低钾品种,包括 Lucinda、Favorita、Kexin1、Xisen6、Xingjia2、Helan15 和 Chuanyin2,第 2 类为中度耐低钾品种,包括Longshu20、Dingshu3、Jizhang12(W)、Jiuen1、Longshu19 和 Jizhang12(Y).此外还建立了耐低钾性评价回归模型 Y=-0.595+0.247X5+0.155X4+0.138X3+0.167X8+0.088X1+0.081X6+0.097X9+0.053X2(R2=0.999,P=0.000),利用回归方程对30个品种的估计精度均在90％以上.在低钾条件下,可利用单株产量、根干质量、茎叶干质量、块茎干质量、叶面积指数、单株大薯产量、块茎钾积累量和根冠比快速鉴定耐低钾马铃薯品种.