中科院生態(tài)學(xué)模型思考題-展示頁(yè)
2025-01-19 09:27本頁(yè)面
【正文】 CVF= ，所以豆類轉(zhuǎn)化成干物質(zhì)量 （ CVF） 低于谷類作物 ，因此 C3 作物的凈光合效率（生長(zhǎng)率）比 C 作物低。 ， C3 作物的凈光合效率（生長(zhǎng)率）要低于 C4 作物，豆類作物要低于谷類作物，為什么？ 凈光合作用 =總光合作用 呼吸 作用消耗。 1）潛在生長(zhǎng)條件 — 潛在產(chǎn)量 ? 水分、養(yǎng) 分充分供應(yīng)，無(wú)病蟲害、雜草危害； ? 作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量?jī)H決定于太陽(yáng)輻射、溫度和作物性狀 2）限制生長(zhǎng)條件 — 可獲得（限制）產(chǎn)量 ? 除上述因子外，在作物生長(zhǎng)季節(jié)至少部分階段出現(xiàn)缺水；或作物生長(zhǎng)受到養(yǎng)分或同時(shí)水分短缺的影響； ? 在無(wú)灌溉、無(wú)病蟲害和雜草危害，以及養(yǎng)分充分滿足的條件下，作物可能實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)量，稱為雨養(yǎng)潛力。磷：促進(jìn)光合作用和有機(jī)物的運(yùn)輸，促進(jìn)蔗糖合成。 （ 2）養(yǎng)分： 是植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成成分。缺水使： ? 氣孔導(dǎo)度下降，導(dǎo)致進(jìn)入葉肉內(nèi)的 CO2 減 少，光合速率降低 ? 光合產(chǎn)物輸出變慢 → 在葉片中積累 → 光合作用產(chǎn)生反饋抑制 ? 光合機(jī)構(gòu)受損 → 光合速率下降 ? 葉片死亡 → 光合面積減少 濕度：在一般自然條件下，濕度對(duì)光合的影響并不明顯。對(duì)作物生長(zhǎng)的影響符合 Liebig 的最大限制因素法則，即作物產(chǎn)量決定于水肥等生長(zhǎng)要素虧缺最重的一個(gè)。 溫度不僅影響作物的光合速率，還影響生育期長(zhǎng)度，當(dāng)溫度升高時(shí)，作物的生育期反而降低。 （ 4） 溫度：作物有三基點(diǎn)溫度：最低溫度，最高溫度，最適溫度。增加 CO2 濃度可提高植物的光合能力，尤其對(duì) C3 植物效果明顯。即隨著有效光強(qiáng)的不斷增加，光合速率也不斷增加，當(dāng)有效光強(qiáng)達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)，光合速率不再增加 （ 3） CO2:是光合作用的主要原料， CO2 濃度增加，作物的光合速率提高，但是到達(dá)飽和點(diǎn)，光合數(shù)量從降低。光合作用和呼吸作用相等時(shí)的光照強(qiáng)度稱為 光補(bǔ)償點(diǎn) 。光強(qiáng) 光合曲線中有光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)。 一． 作物產(chǎn)量的決定因素：作物性狀、光、 CO溫度 （ 1） 作物生理性狀：如 CO2 的同化能力、生育期長(zhǎng)度、收獲指數(shù)、葉面積指數(shù)，等等 . 以及作物類型，如 C3 和 C4作物，像小麥?zhǔn)?C3 作物，玉米是 C4 作物，玉米比小麥的最大單葉光合能力要強(qiáng)；谷類作物、根莖作物、豆科作物、油料作物的作物產(chǎn)量也不相同。 例如人 口增長(zhǎng)速率 :State (t+Δ t) = State (t) + Rate (t)作物生長(zhǎng)模擬（一） 、速率和驅(qū)動(dòng)變量。 狀態(tài)變量（ State variable）：指系統(tǒng)的總量，如生物量、土壤中總含水量等 驅(qū)動(dòng)變量或驅(qū)動(dòng)方程（ Driving variable）：系 統(tǒng)外部因子或描述系統(tǒng)外部因子影響的方程，如太陽(yáng)輻射、氣溫、降水 . 速率變量 （ Rate variable） ：特定時(shí)刻單位時(shí)間內(nèi)狀態(tài)變量的變化量 。 Δ t ,用 Rate (t) = State (t)（ t 時(shí)間時(shí)人口數(shù)） *constant（人口增 長(zhǎng)率） 。 （ 2） 光照：是光和作用的能量來(lái)源，形成葉綠素的必要條件；影響光和作用的重要因素。植物光合作用達(dá)到最大值時(shí)的光照強(qiáng) 度，稱為該種植物的 光飽和點(diǎn) 。一般來(lái)說(shuō)，光補(bǔ)償點(diǎn)高的植物其光飽和點(diǎn)也高：草本 木本植物； C4C3 植物；陽(yáng)生 陰生植物。 C4植物的 CO2 補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)均低于 C3 植物。 CO2濃度增加，氣孔導(dǎo)度下降，蒸騰速率降低， 植物的水分利用效率提高。 低溫導(dǎo)致葉綠體結(jié)構(gòu)破壞和酶的鈍化，影響光合作用；高溫下光呼吸和暗呼吸加強(qiáng)，凈光合速率下降。 二． 作物產(chǎn)量的限制因素：水、養(yǎng)分。 （ 1） 水分是光合作用的主要原料之一和植物體的主要成分（ 7090%）。空氣飽和水汽壓差越大，大氣蒸發(fā)力越強(qiáng)，引起葉片失水，氣孔關(guān)閉， CO2 供應(yīng)不暢而導(dǎo)致光合速率下降。例如，氮：蛋白質(zhì)的主要成分（ 1618%）；氮過(guò)多不利于同化物向子粒分配，缺氮?jiǎng)t引起葉功能早衰。鉀：促進(jìn)糖分轉(zhuǎn)變成淀粉；有利于有機(jī)物運(yùn)輸 . 三． 作物產(chǎn)量 的減產(chǎn)因素：病蟲害、雜草、污染物 （ 1） 病蟲害：降低作物葉片的光合能力 （ 2）雜草：與作物競(jìng)爭(zhēng)光、熱、水和養(yǎng)分 （ 3）污染物：重金屬； SO2，氮氧化物（ NO2, NO）等，進(jìn)入葉肉組織，很容易被吸收，破壞葉綠體 四．作物產(chǎn)量的減產(chǎn)因素：病蟲害、雜草、污染物 （ 1）病蟲害：降低作物葉片的光合能力 （ 2）雜草：與作物競(jìng)爭(zhēng)光、熱、水和養(yǎng)分 （ 3） 污染物：重金屬； SO2，氮氧化物（ NO2, NO）等，進(jìn)入葉肉組織，很容易被吸收，破壞葉綠體 。 3）實(shí)際生長(zhǎng)條件 — 實(shí)際產(chǎn)量 ? 作物生長(zhǎng)受到減產(chǎn)因子病蟲害、雜草、污染等影響。 凈光合率（ dw/dt ， kg DM ha1 d1）：等于總同化量減去維持呼吸和生長(zhǎng)呼吸消耗 。 2） 并且在 WMCTCRm ??? ， 1010 T TrefTC Q ???????? 式子中， 谷類作物的 MC = ，豆類 = ，豆類維持正常呼吸消耗量比較大 ，即 C3 作物的維持系數(shù)（ MC）比 C4 大；并且 C3 作物的 Tref=20℃， C4 作物的 Tref=25℃，因此 C3 作物的溫度校正系數(shù)（ TC）比 C4 的大，綜上 C3 作物的維持呼吸（ Rn）比 C4 作物的高 。 3） g absA E I?? 適宜溫度條件下， C3 和 C4 作物在生長(zhǎng)發(fā)育期的最大 E 值分別為 70 和 90 kg CO2 ha1/(MJ m2)，C3 作物的 E 值比 C4 小，因此 C3 作物的 CO2 同化量（ Ag）比 C4 作物的低，因此 C3 作物的凈光合效率（生長(zhǎng)率）比 C 作物低。 （ 1） CO2 的流通速率 P（光合速率）可表示為： ()ace s i mk c cP r r r r?? ? ? ? 由公式可以看出，光合效率與 CO2 濃度成正比，當(dāng) CO2 的濃度（ Ca）增加時(shí)，因此作物光合速率也增加。增加 CO2 含量，增強(qiáng)暗反應(yīng)，也就增強(qiáng)光反應(yīng)的原料來(lái)源。
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