李伏生[1]2002年在《CO_2浓度和气温升高对小麦水分养分利用的效应和机制研究》文中提出大气CO_2浓度在逐渐上升，目前已由100年前的260～280μmol mol~(-1)上升到350μmol mol~(-1)，并继续以每年1～2μmol mol~(-1)的速率上升，预计到21世纪末期大气CO_2浓度将会在目前水平下增加1倍，约700μmol mol~(-1)左右。本研究通过人工气候室盆栽试验和开顶式试验研究了大气CO_2浓度升高对小麦水分养分利用的效应和机制。CO_2浓度升高盆栽试验设350和700μmol mol~(-1)2种CO_2浓度水平，湿润、干旱2种土壤水分处理和0、50、100、150、200mg kg~(-1)5种N肥施用水平。开顶式试验设350、700μmol mol~(-1)2种CO_2浓度水平和45、90kg hm~(-2)2种N肥施用水平。温度盆栽试验设22℃和28℃两种温度水平，并设N_1P_1K_1，N_1P_2K_2，N_2P_1K_1，N_2P_2K_24个肥料水平。试验所用作物：盆栽试验为C_3作物春小麦(Triticum aestivum L.，甘肃定西8654)，开顶式试验为冬小麦(Triticum aestivum L.，西农8727)。主要研究结果如下： (1)盆栽试验结果表明，在不同氮肥用量和土壤水分条件下，CO_2浓度增高，施用氮肥处理光合速率增加较多，而不施氮肥时增加有限。高CO_2浓度下，干旱处理的气孔导度和蒸散量(ET)减少大于湿润处理，不施氮肥处理大于施用氮肥处理。CO_2浓度倍增时，施用氮肥处理的冠层水分利用效率(WUE)比不施氮肥处理高。无论CO_2浓度是当前水平还是倍增水平，随着氮肥用量的增加，冠层WUE提高，而不施氮肥的冠层WUE最低，这表明在一定氮肥用量范围内，增施氮肥能较大幅度提高作物水分利用效率。未来大气CO_2浓度升高条件下，在黄绵土种植春小麦应施用足量氮肥，以充分利用CO_2浓度升高对光合速率和WUE的正效应。此外，冠层WUE与根冠比率呈显着负相关。 (2)盆栽试验结果表明，在不同氮肥用量和土壤水分条件下，高CO_2浓度时，春小麦分蘖并不增加，低氮时，分蘖还明显降低。这表明，CO_2浓度升高时，春小麦分蘖必须要补充足够的氮素。播后55d，CO_2浓度增高，施用氮肥处理的叶宽和叶面积指数（LAI）均增加，而不施氮时，叶宽和 LAI不增加。充足氮肥和水分有利于促进春小麦叶片生长，明显促进分桑，从而增大叶面积。COZ浓度增加，春小麦地上部干物重增加与氮肥施用水平有关，中氮和高氮处理，COZ浓度增高，地上部干物重明显增加，而不施氮肥和低氮时，则增加不明显。干旱条件下高COZ浓度对地上部干物重增加程度没有比湿润条件下明显提高，因而COZ浓度升高对氮素和水分胁迫对春小麦生长和干物质积累没有明显的补偿作用。此外，CO。浓度增高，根干物重和根冠比不增加；相反，湿润条件下不施氮处理根干物重略有降低，而根冠比明显降低。 （叁）盆栽试验结果表明，COZ浓度增加，地上部氮浓度明显下降，根系氮浓度也略有下降但不明显。地上部和根系的氮浓度，湿润处理比干旱处理明显降低，而随氮肥用量增加而增加。土壤磷钾充足时，COZ浓度增加，地上部磷钾浓度下降，而根系磷浓度增加，士壤水分不足时，不施氮和高氮明显降低根系钾浓度。此外，COZ浓度升籍件下春小麦植株地上部临界氮浓度降低，湿润和干旱处理植株地上部临界氮浓度分别为 l．6O和 2．lO，当前 CO。浓度水平下分别为l．9O和 2．60。 （4）盆栽试验结果表明，高COZ浓度明显降低春小麦对氮素的吸收，低N时降低更为明显，但对磷钾吸收的影响不明显。无论COZ浓度是倍增水平或是当前水平，小麦对氮磷钾的吸收，干旱处理比湿润处理明显降低，水分不足会明显限制作物对氮、磷和钾的吸收。CO。浓度增高对土壤速效氮量的影响与土壤水分状况有关，湿润处理，COZ浓度增加时速效氮量比当前COZ浓度处理的低，而干旱处理，施氮50、100、150mg kg’时，速效氮量则较高。高 COZ浓度对土壤速效磷钾量的影响不明显，而低氮和水分不足，土壤速效磷钾量较高，这主要是小麦吸收带走磷钾的数量较少的结果。 K）盆栽试验结果表明，COZ浓度升高降低氮肥表观利用率则小但增加氮磷钾利用效率 （NU，PUE和 KUE）以及氮生理效率（NPE）和氮农学效率（NAE人氮肥表观利用率、氮钾利用效率和氮钾生理效率（NPE和 KPE）会因水分不足而降低，而磷利用效率和磷生理效率（PPE）则因水分不足而增加。氮钾利用效率和生理效率而随氮肥用量增加降低，而磷生理效率则随氮肥用量增加而增加。此外，氮利用效率与根冠比率呈直线关系，而与冠层WUE呈显着负相关。 “）盆栽试验结果表明，CO。浓度增加，地上部含碳K）量趋于降低，但不影响根系C含量，高CO。浓度对根系C含量的影响因土壤氮状况不同而异，低氮时根系合C量增加，含C量绝对值增加0．95％～1．18％，而高氮时表现降低，平均降低0．70％～1．27％。COZ浓度增加，春小麦地上部碳固定量和碳固定总量均增加，但与氮肥施用水平有关。中氮和高氮时，CO。浓度增高，地上部碳固定量和碳固定总量明显增加，而不施氮肥和低氮时，增加则不明显。这表明，COZ浓度升高对氮素胁迫对春小麦碳固定量并没有补偿作用。CO。浓度升高，地上部和根系CM比率和地上部C／P比率增加，这将会降低植?
虞凯浩[2]2016年在《模拟气候变化对典型农田土壤养分与水分的影响研究》文中指出近几十年来,气候变化已成为全球各国政府和科学界关注的焦点,全球平均气温上升了 0.74℃,并且这种上升趋势还可能会持续。诸多气象因子,如:温度、CO2浓度、降水、风速和空气湿度等都对气候产生复杂的影响,并进一步影响全球的农业生产和粮食安全。气候变化能够影响有机质的分解速率和氮素净矿化速率,同时对土壤和植物体中的微生物活动有重要影响。与此同时,全球气候变化还会改变全球降水的时间分布、强度和频率等,影响到土壤水分含量,而土壤水分含量作为陆地生态系统的重要参数,对作物生长起着至关重要的作用。基于全球气候变化这一背景,本研究利用T-FACE(Temperature-free air carbon dioxide enrichment)平台人工模拟了未来50年的气候变化情况,采用提高大气CO2浓度至570μmol·mol-1和提高温度2℃的气候变化情景,对太湖地区典型稻麦轮作体系下小麦叁个生长季(2011年～2012年、2012年～2013年、2013年～2014年)不同生育期土壤中铵态氮、硝态氮、有效磷和土壤水分的变化状况进行了研究。以阐明气候变化条件下土壤养分和水分的动态变化趋势,研究结果可为气候变化条件下科学地利用有限的农业水土资源提供依据,同时对农田养分管理和决策也具有一定的指导意义。本论文的主要研究结果如下:(1)以小麦整个生长季作为研究尺度,在小麦叁个生长季内土壤中NH4+-N的含量先降低后升高;温度升高、CO2浓度升高和CO2浓度与温度同时升高的交互作用会导致土壤中NH4+-N含量降低,且时间越长,这种影响效果越明显。(2)在小麦叁个生长季内土壤中NO3--N的含量没有明显的变化规律;CO2浓度升高和CO2浓度与温度同时升高的交互作用也能降低土壤中NO3--N的含量;温度对土壤中NO3--N含量的影响没有表现出显着的规律性。(3)NH4+-N和NO3--N可以互相转化,通过相关分析发现:常规处理和CO2浓度升高处理的土壤中NH4+-N和NO3--N含量有显着和极显着的相关关系,相关系数分别为 0.538(p<0.05)和 0.725(p<0.01)。(4)在叁个小麦季中,土壤有效磷的含量表现为在先升高后降低的趋势,因此在不同的小麦季没有呈现出一定的规律性;但是在不同的生育期,在较长的时间尺度上,升高温度、升高CO2浓度以及两者的交互作用叁个处理下土壤有效磷的含量都会产生显着减低,但是不同处理下土壤有效磷含量的变化没有明显的差异。(5)在小麦成熟期,土壤有效磷的含量与土壤饱和导水率(Ks)、有机质含量有极显着的正相关关系,相关系数分别是r = 0.9400**和r = 0.9942**;但是与土壤黏粒含量和pH值有极显着和显着的负相关关系,相关系数分别是r =-0.9383**和r =-0.6403*。(6)在耕作层(0-14cm)土壤中:在叁个小麦季,温度升高处理都能降低土壤水分含量;而温度和CO2浓度同时升高的交互作用对土壤水分含量的影响没有达到显着性水平。从现有的研究结果来看,CO2浓度升高处理对土壤水分含量的影响不能得到统一的结论:在2011年～2012年小麦季降低了土壤水分含量,而在2012年～2013年和2013年～2014年小麦季中增加了土壤水分含量。(7)在犁底层(14-33cm)土壤中:温度升高、CO2浓度升高以及两者的交互作用在前两个小麦季中都能降低土壤水分含量,而在第叁个小麦季不同处理之间除分蘖期外没有发生显着性变化。
黄建晔[3]2004年在《FACE对水稻生长发育的影响及其原因分析》文中研究表明水稻总产量占我国粮食总产量的40％以上，其总产量能否稳定提高对我国粮食安全有着举足轻重的影响。随着全球大气CO_2浓度的日益升高，水稻单产将会发生什么变化?其生长发育、产量形成以及养分的吸收利用将会发生什么变化?如何应对这些变化?这些都是迫切需要回答的重要问题。由于FACE(Free-air CO_2 Enrichment)研究在大田条件下进行，FACE圈内没有隔离设施，CO_2可自由流动，既可保证试验的CO_2浓度，还可以使植物的地上、地下部条件与自然条件下一致，是目前研究植物对大气CO_2浓度响应的最理想的方法。本研究以武香粳14号为供试品种，利用目前我国唯一的FACE研究平台(无锡，31°37’N，120°28’E)，大气CO_2浓度设370μmol·mol~(-1)(CK)和570μmol·mol~(-1)(FACE)2个水平，施N量2001年设150、250kg·ha~(-1)2个水平，2002和2003年设150、250、350kg·ha~(-1)3个水平，主要研究FACE对水稻的生育期、产量及其构成因素、物质生产与分配以及养分吸收利用的影响。主要研究结果如下： 1．FACE处理使2001～2003年的播种～抽穗期、抽穗～成熟期和全生育期的平均日数分别比对照缩短3.5 d、2.3d和5.8d；FACE与N处理对全生育期的影响有显着的互作效应，增施N肥能显着延长FACE处理的全生育期；FACE处理使够苗期和拔节期的含N率降低、使抽穗期的含P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率显着提高，是造成FACE处理播种～抽穗期日数比CK缩短的重要原因；FACE处理使拔节期和抽穗期的含N率显着降低、使抽穗期的含P率和茎鞘可溶性碳水化合物含有率明显提高，是造成FACE处理抽穗～成熟期日数比CK缩短的重要原因。 2．FACE处理使2001～2003年的产量分别比CK增加1275.0、1360.0、1163.3kg·ha~(-1)，增幅分别为12.04％、14.05％、13.60％，3年均达到了极显着水平；适当增施N肥(250kg·ha~(-2))能显着提高FACE处理的产量，但施N量过高(350kg·ha~(-2))则使产量下降；FACE处理使2001～2003年的穗数、结实率和千粒重的平均值分别比CK增加18.07％、4.79％和1.31％，使平均每穗颖花数比CK减少7.72％，对穗数和每穗颖花数的影响均达到了极显着水平；FACE和施N量对产量、穗数、每穗颖花数、结实率、千粒重的影响无显着互作效应。扬州大学博士学位论文 3.队CE处理使移栽后H一30d的分桑发生速度显着快于CK，使最高茎萦数极显着高于CK，是造成FACE处理穗数比CK显着增加的原因;FACE处理每穗分化颖花数与CK无显着差异，但二次枝梗分化颖花的退化数显着多于CK，是造成FACE处理每穗颖花数比CK显着减少的原因。 4.队CE处理的生物产量显着高于CK，经济系数与CK无显着差异;从不同生育阶段来看，队CE处理使移栽~够苗期、够苗一拔节期、拔节一抽穗期、抽穗一抽穗后20d的干物质生产量分别比CK增加35.98一52.66%、18.51一31.47%、9.27一20.14%、28.98一44.00%，均达到了极显着水平，使抽穗后20d一成熟期干物质生产量比CK减少12.33一29.49%，也达到了显着或极显着水平。说明FACE处理对干物质生产的促进作用以有效分孽期为最大，无效分莫期和拔节长穗期较小，灌浆前中期又显着增大，灌浆中后期为负作用;FACE和N处理对不同生育时期的干物质积累量的影响无显着互作效应。 5.队CE处理对有效分萦期的干物质生产促进作用大是因为队CE处理使该期间的叶面积系数和净同化率均大幅度提高的缘故;FACE处理对无效分莫期和拔节长穗期的干物质生产促进作用较小是因为FACE处理对该期间的叶面积系数和净同化率的促进作用均明显小于有效分集期的缘故;队CE处理对灌浆前中期干物质生产的促进作用又显着增大主要是因为该期间净同化率大幅度提高的缘故;FACE处理使灌浆中后期的干物质生产量显着小于CK主要是由于该期间的净同化率大幅度下降的缘故。 6.队CE处理使不同生育时期叶片占全株干重的比例显着或极显着小于CK，使茎鞘占全株干重的比例显着大于CK，对稻穗占全株干重的比例无显着影响;FACE处理使不同生育时期茎鞘可溶性碳水化合物含有率提高，使茎鞘可溶性碳水化合物含量极显着增加;队CE和N处理对不同生育时期叶片、茎鞘和稻穗占全株干重的比例以及茎鞘可溶性碳水化合物含有率及其含量的影响无显着互作效应。 7.FACE处理使不同生育时期的含N率显着或极显着低于CK，使够苗期、拔节期、抽穗期的N素积累量显着或极显着高于CK，对成熟期N素积累量的影响有的年度显着大于CK，有的年度未达到显着水平;从不同生育阶段来看，FACE处理使有效分葵期的吸N量显着或极显着大于CK，对其他生育阶段影响不大。 8.FACE处理使叶片中N素占全株N素的比例低于CK，其中够苗期未达到黄建哗:队CE对水稻生长发育的影响及其原因分析显着水平，拔节期、抽穗期、成熟期均达到显着或极显着水平;队CE处理使茎鞘N素占全株N素的比例高于CK，其中拔节期和抽穗期达显着或极显着水平，够苗期和成熟期有的年度显着大于CK，有的年度未达到显着水平。 9.FACE处理使水稻不同生育时期的N的物质生产效率显着或极显着高于CK，使N的籽粒生产效率和收获指数高于CK，增施N肥使N的物质生产效率、籽粒生?
徐燕[4]2007年在《Co_2浓度和温度升高对红桦可溶性蛋白含量和分配的影响》文中提出随着工业化的发展，大气中二氧化碳的浓度(CO_2)预测从现在的平均350μmol·mol~(-1)升高到2030年的570μmol·mol~(-1)，其增温作用将持续多个世纪。植被在大气二氧化碳减排以及调控区域水热状况过程中起重要作用，而其机理过程目前十分不清楚。本实验应用自控、封闭、独立生长室，研究了CO_2浓度和温度升高对红桦根、茎、叶和枝可溶性蛋白含量和分配的影响，从蛋白水平上来解释川西亚地区的建群种-红桦对CO_2升高和温度升高及其交互作用的响应规律，为全球气候变暖川西亚高山的植被保护和恢复提供理论依据。研究结果表明：1．CO_2浓度升高增加了可溶性蛋白的总量，改变了可溶性蛋白分配模式，即，可溶性蛋白分配到根的比例增加，分配到茎、枝、叶的比例减少。可能意味：在CO_2浓度升高条件下，红桦根系的生长和营养物质吸收功能将会增强。2．CO_2浓度升高增加了根和茎的清蛋白含量，降低了叶片的清蛋白含量，叶片的球蛋白含量、醇溶蛋白含量和谷蛋白含量均增加。表明CO_2浓度升高增加了清蛋白在根中积累，球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白大量在叶片中积累；前人研究所指出的CO_2浓度升高使植物叶片可溶性蛋白的含量降低可能仅仅是由于清蛋白含量的降低造成的。3．温度升高使红桦幼苗整株所含可溶性蛋白总量增加，但可溶性蛋白总量的分配因红桦幼苗器官的不同而异。温度升高下根、茎、叶和枝的分配量分别占总可溶性蛋白的27.74％、35.57％、23.00％、13.68％，即茎＞根＞叶＞枝。对照的根茎叶枝的分配量分别占总可溶性蛋白的21.01％、41.41％、23.08％、14.50％，即茎＞叶＞根＞枝。表明温度升高使可溶性蛋白分配到根的比例增加，有利于根的可溶性蛋白的积累，增强了根吸收水分和矿质营养的能力，从而有利于根系的生长。4．温度升高处理下清蛋白和球蛋白在根中含量升高，在茎、叶和枝中含量下降，但没有达到显着水平；醇溶蛋白在根和叶中含量显着增加；谷蛋白在茎中的含量显着降低。表明温度升高增加清蛋白和球蛋白在红桦幼苗根部的积累，也有利于根和叶醇溶蛋白的积累，但不利于谷蛋白在茎的积累；温度升高条件下叶片可溶性蛋白升高是醇溶蛋白在叶片中积累的结果。5．CO_2浓度和温度同时升高条件下红桦幼苗的可溶性蛋白总量增加很少，只有分配到茎的可溶性蛋白比例增加，并且对可溶性蛋白分配规律没有影响。CO_2和温度同时升高下红桦幼苗枝的可溶性蛋白含量的降低是可溶性蛋白总量的降低而不是碳水化合物稀释的结果，并且CO_2和温度同时升高对红桦幼苗的生长没有明显的促进作用。6．CO_2和温度同时升高处理对可溶性蛋白含量有显着影响。清蛋白含量在根、茎、叶和枝中均降低，球蛋白含量在根中显着降低，醇溶蛋白含量在根、茎、叶和枝中均降低，谷蛋白含量在根中显着降低。表明CO_2浓度和温度同时升高对根的影响显着，即降低了根的可溶性蛋白含量，可能导致根的吸收能力下降。7．因此，CO_2和温度同时升高对可溶性蛋白影响不能简单地通过CO_2和温度单因子影响机理来解释。
王小恒[5]2017年在《气温与CO_2浓度升高对作物矿质胁迫及富集动态的联合效应试验研究》文中提出矿质胁迫一直是世界范围内困扰农业生产的环境难题之一,也是全球“隐形饥饿”问题的强力推手。在全球气候环境加速变化背景下,这一问题变得愈加复杂和难解。探究气候变化下的矿质胁迫问题直接关系到全球生态系统稳定、人类健康、粮食和食品安全,也是预测未来农业投入、推进农业改革的重要科学依据。目前,人类对这一环境科学问题尚缺乏深入认知。气温增加与CO_2浓度升高作为全球变暖的重要特征和驱动因子,将是解密这一问题的重要切入点。探析气温与CO_2浓度升高对作物矿质元素胁迫及富集动态的影响已成为人类应对气候环境变化的当务之急。因此,本文选取甘肃定西地区这一对全球气候变化响应比较敏感的半干旱区作为试验基地,利用人工智能气候环境室,通过联合升高温度和CO_2浓度(1℃+50ppm;2℃+100ppm;3℃+150ppm)模拟未来气候变暖情景,主要进行了3方面的试验研究:(1)采用无土栽培方法,研究了气温与CO_2浓度升高,对Cd、Zn单一及复合胁迫下小麦幼苗组织及其亚细胞组分(细胞壁、细胞器和细胞可溶性组分)中胁迫元素Cd、Zn及其它非胁迫元素Cu、Fe、Mn、K、Ca和Mg的富集和分布动态的影响,剖析了其可能的机制;(2)采用大田试验方式,研究了气温与CO_2浓度联合升高对马铃薯各组织矿质元素富集和分布动态的影响。(3)研究了气温与CO_2浓度联合升高对土壤农化特性、矿质元素迁移及其生物有效性的影响。主要研究结果如下:1.小麦幼苗无土栽培试验结果(1)单一Cd胁迫试验结果显示,随气温和CO_2浓度增加,小麦幼苗根、叶部Cd富集系数呈现显着的上升趋势,最高上升至对照组的3.37倍,而Zn、Cu、Fe、Mn、K、Ca、Mg等元素均呈现不同程度的下降趋势,最高分别下降至对照组的0.64、0.28、0.42、0.51和0.53倍。小麦幼苗根、叶部各亚细胞组分Cd浓度积累均呈增加趋势,其余元素则呈下降趋势,仅叶部Mn元素明显增加,其中Cd最大增幅出现在高Cd浓度胁迫下的叶部F3层(细胞可溶性组分),相比对照组增幅达258.9%。气温与CO_2浓度联合升高对Cd胁迫下各亚细胞组分中包括Cd及其它矿质元素在内的分布影响存在不确定性,无明显规律性可循。随着气温与CO_2浓度升高,Cd自根向叶部的迁移呈现增加趋势,最高增加至对照组的1.8倍;微量元素Zn、Cu呈现波动趋势;Fe呈现先下降后增高趋势;Mn呈现增加趋势,常量元素K、Mg、Ca则保持相对稳定。(2)单一Zn胁迫下的试验结果显示,随气温与CO_2浓度的联合升高,小麦幼苗对包括Zn元素在内的绝大多数矿质元素的富集呈现下降趋势,Zn最大下降至对照组的0.50倍。各亚细胞内矿质元素的积累也呈现下降趋势,其中Zn最大降幅出现在高Zn浓度胁迫下的根部F2层(细胞器),相比对照组降幅达66.6%。各亚细胞层的比例分布变化没有明显的规律性。气温与CO_2浓度联合升高对Zn胁迫下不同元素的迁移影响存在明显的元素种类间的差异,且因胁迫浓度的不同而有所变化,其中Zn、Fe自根向叶部的迁移呈现波动变化趋势;Cu呈现先降后回升趋势;Mn和K呈现增加趋势,最高分别增加至对照组的4.15和2.26倍;Ca在高浓度Zn胁迫下呈现降低趋势,在低浓度Zn胁迫下则呈现增加趋势;Mg基本保持稳定。(3)Cd、Zn四种浓度组合复合胁迫下的试验结果显示,随气温和CO_2浓度增加,小麦幼苗根、叶部Cd富集系数总体上呈现显着的增加趋势,最高增幅为对照组的10.24倍;Zn、K、Ca和Mg的富集系数总体呈现降低趋势,最高降幅分别为对照组的0.52、0.57、0.39和0.29倍;Cu、Fe的富集系数呈现先降后回升趋势,Mn在叶部呈现增加趋势,根部则呈现先降后升趋势。气温和CO_2浓度增加对小麦幼苗矿质元素自根向叶部的迁移影响存在显着的元素种类间差异,且受Cd、Zn组合浓度差及浓度水平的影响较大。2.大田土壤试验结果本研究在进行无土栽培试验的同时,开展了大田试验,并对马铃薯种植前与收获后的大田土壤进行了对比分析,结果显示,随气温和CO_2浓度的联合升高,供试土壤耕作层中各农化指标总体呈现不同程度的下降,但不具统计学意义。有机质、总氮、碱解氮、速效磷、速效钾和pH值相比对照组,最大降幅分别为11.97%、20%、16.63%、4.88%、3.15%和3.87%。气温和CO_2浓度的联合增加对土壤全量矿质元素含量影响相对较小。各矿质元素有效态含量,除K元素以外,均呈现一定幅度的增加,但TC3(3℃+150ppm)状态下,绝大多数元素的增幅出现一定回落,其中K最大降幅为3.15%;Zn、Cu、Fe、Mn、Ca、Mg、Cd、和Pb最大增幅分别为39.61%、19.01%、18.10%、23.35%、18.51%、20.98%、29.55和11.27%。3.大田马铃薯试验结果考虑到小麦单一作物无土栽培试验的局限性,本研究同步进行了大田马铃薯试验,结果显示,随气温与CO_2浓度联合升高,对人类健康最密切的马铃薯块茎部对Zn、Cu、Fe、K、Ca、Mg和Pb的富集呈现不同程度下降,最大降幅分别为21.63%、19.53%、16.57%、15.47、27.21%、20.16%和22.28%;对Cd和Mn的富集则出现一定程度的增加,最大增幅分别为48.48%和14.57%。马铃薯叶、茎部对绝大多数矿质元素的富集呈现不同程度的增加,仅K和Pb出现下降;根部对绝大多数矿质元素的富集呈现不同程度的下降,仅Zn、Mn和Cd出现增加;气温与CO_2浓度联合升高对矿质元素在作物各组织内部分布的影响具有不均衡性,且存在元素种类间的差异。随气温与CO_2浓度升高,各矿质元素自马铃薯根部向叶、茎和块茎的迁移呈现不同程度的变化,但多数情况下不具统计学意义。上述研究结果表明,气温与CO_2浓度联合升高可对小麦幼苗矿质胁迫下的元素富集、迁移及亚细胞内分布等产生不同程度的影响,最终导致其对毒性元素Cd的吸收增加,而对包括Zn在内的绝大多数必须营养元素吸收降低;对正常大田种植的马铃薯各组织部矿质元素的分布、迁移产生非对等影响,导致马铃薯块茎部营养元素含量降低,叶、茎部含量增加,同时可导致马铃薯种植土壤养分特性改变,其中有效态矿质元素含量有所增加。这都预示着未来气候环境变化将在一定程度上威胁到人类的食品安全,降低食品的营养品质,从而进一步加剧全球的“隐形饥饿”问题。
侯慧芝[6]2017年在《全膜覆土穴播对春小麦水分利用、产量和碳氮磷计量的影响》文中指出目前针对全膜覆土穴播增产机制的研究主要集中在土壤水热过程—干物质积累—产量构成方面,而对全膜覆土穴播春小麦的需水规律和耗水特性缺乏研究;另外,从土壤养分的化学计量特征—叶片化学计量特征—光合功能—产量形成关系的角度,对全膜覆土穴播小麦的生态生理响应机制缺乏探讨。针对上述问题,本研究布设两个大田定位试验,研究全膜覆土穴播春小麦的需耗水特征及其对产量和水分利用的影响,分析旗叶和土壤C/N、C/P、N/P等化学计量特征、水分利用、光合生理特性和产量构成因子的关系,为探索资源高效、作物增产的技术途径提供理论依据。主要取得以下结果:西北黄土高原半干旱区全膜覆土穴播春小麦全生育期总耗水量为439.9 mm,在播种—拔节、拔节—抽穗、抽穗—灌浆和灌浆—成熟期的需水量分别为159.5,115.0,47.7和117.7 mm。播种—拔节期,PMS的耗水强度较CK增加5.8%—20.0%,但灌浆期降低14.1%—26.4%。PMS和SM收后0—100 cm的土壤贮水量均高于CK,100—300 cm的土壤贮水量均低于CK,而且PMS在100—300 cm土层土壤贮水量收后较播前减少52.2 mm—66.2 mm。因此,全膜覆土穴播可促进小麦对土壤深层水分的利用,以满足小麦生长的水分需求,并调节不同降水年型的春小麦耗水进程,使得营养生长期的耗水模系数和耗水强度增加,促进“源”的建成,在灌浆期耗水量降低的条件下提高产量和WUE。受土壤水分和作物生长的共同作用,PMS、SM和CK的土壤C、N、P浓度的变化关系在不同土层和小麦生育期差异明显。叁者之间的有机碳总体变化较小,而PMS在0—30 cm土层速效磷浓度较CK低,速效氮浓度在较为充分降雨后明显高于SM和CK,而在干旱季表现相反。表明全膜覆土后促进了湿润条件下氮的矿化,这对充分提高水肥利用效率有利。土壤化学计量特征参数C/N、C/P和N/P在30 cm以上的土层较50 cm以下土层的变化更为剧烈。如PMS在0—20cm土层的N/P值在挑旗期高于CK,而在抽穗期则明显较低。其主要原因一方面是因为PMS的小麦冠层大,对速效氮的吸收利用在抽穗期达到峰值;另外是由于挑旗期降雨达到80 mm,土壤氮的矿化加强,速效氮浓度较高。所以,土壤化学计量特征受环境因素和作物发育的共同作用,而这一作用不仅对小麦的养分吸收利用有重要影响,并将由此通过改变叶片化学计量特征来影响光合碳同化和水分利用。在土壤C、N、P浓度及其计量特征以及降水的共同影响下,小麦旗叶的生态化学计量特征在处理间有显着差异,而且因生育期有明显变化。PMS、SM和CK旗叶全氮浓度均值分别为32.6 g/kg、30.3 g/kg和33.5 g/kg,旗叶全磷浓度为2.73 g/kg、2.78 g/kg和2.72 g/kg,旗叶全碳浓度为436.9 g/kg、451.8 g/kg和432.1g/kg。SM的C/N值最高,CK最低;PMS旗叶C/P值在挑旗期显着高于CK;N/P值在抽穗期高于CK。证明随着小麦生长和降水等条件变化,限制小麦生长的元素随之发生变化,而且对不同处理的限制程度不同。一般地,PMS在干旱条件下主要为氮素限制,但这一限制作用与CK无差异,有效降水后N、P对PMS处理的小麦生长限制作用减弱。因此,采用全膜覆土穴播种植方式能够缓解N、P对小麦生长的限制,并在降水充足的条件下快速减轻这一限制作用。PMS的SPAD值在各生育时期均最高,CK最低,可见PMS能增强小麦对土壤N的吸收利用,且促进氮素向叶绿素分配。春小麦生育前期PMS和SM的水分条件优于CK,所以净光合速率和气孔导度均显着高于CK,但干旱条件下光合速率和气孔导度均低于CK。PMS的非气孔限制作用弱于CK,但干旱条件下的气孔限制作用强于CK。结合叶片化学计量特征的研究结果,认为光合作用的非气孔限制主要来自于P的限制,即光合磷酸化受阻限制了光合速率的提高,这主要是土壤N/P值和土壤贮水量较低共同作用所致。受气孔限制、叶片化学计量特征以及土壤水分的共同作用,平水年PMS叶片瞬时水分利用效率除在扬花期显着低于CK外,其余生育期均显着高于CK;欠水年PMS叶片瞬时水分利用效率在挑旗期显着高于CK,其余生育期均显着低于CK。在PMS处理下,由于土壤水分得以改善和土壤速效氮浓度升高,改变了土壤化学计量特征;在土壤化学计量特征和水分的共同作用下,小麦旗叶的化学计量特征对生长的限制作用减弱,并促进更多的氮素向叶绿素分配,提高旗叶的光能利用能力,使光合作用的非气孔限制减弱,光合速率升高,叶片水分利用效率增加,叶面积指数显着提高而冠层温度明显下降。在以上因素的协同作用下,PMS的穗粒数和穗粒重等较SM和CK显着增加,并在平水年分别较SM高6.9%和13.8%,在干旱年高11.1%和24.7%。因此,基于对土壤水热条件的优化和深层水分的利用,PMS优化了土壤的化学计量特征,减轻了干旱条件下旗叶的元素限制而增强光合作用,使得小麦产量和水分利用效率显着升高,尤其较SM在干旱年份更能增产和提高WUE。
张勇[7]2013年在《模拟气候变化条件下太湖地区农田土壤水分和养分的动态变化》文中研究表明全球正经历着显着的气候变化,最近100年(1906-2005)以来全球平均地表温度上升了0.74℃。气候变暖造成了海平面上升、降水带变化以及极端气候事件频发等问题。农业生产中的各环节对自然条件尤其是气候条件(包括温度、降水、风速和大气C02浓度等)和土壤条件(土壤水分及养分状况)具有很强的依赖性。因此,气候变化势必对农业产生重大影响。为了明确未来气候变化的不确定性给农业生产带来的影响,确保气候变化背景下我国的粮食生产安全,本文以太湖地区典型水稻土(乌栅土)为研究对象,分析了研究区土壤的水力学特征和水环境状况,并且利用农田开放式CO2浓度和温度升高系统(T-FACE:Temperature-Free Air Carbon Dioxide Enrichment)系统平台人工模拟了未来50年C02浓度和温度升高的气侯条件,研究不同C02浓度和温度水平下,小麦不同生育期土壤水分含量、全氮、有机碳、铵态氮、硝态氮、速效磷的变化,并采用多种模型对土壤水分进行了模拟与预测,阐明了气候变化情境下土壤水分和养分含量的动态变化趋势,为气候变化下农田水肥管理提供科学依据。本论文研究结果如下：(1)影响太湖地区典型水稻土水分特征曲线的主要因素是容重和粘粒含量。在低水吸力状况下,耕作层土壤持水量相对较高。乌栅土中有效水含量与容重和粘粒含量呈显着负相关,与孔隙度呈显着正相关。在土壤的各种理化性质中,容重和总孔隙度是影响饱和导水率的主导因素,其它如毛管孔度,pH为次要因素。乌栅土表层(0-14cm)土壤水分总库容达到91.48nm,有效水库容为22.02mm,滞洪库容为20.50mm。因此,乌栅土具有良好的水分状况,能够保证太湖地区粮食作物的稳产高产,缓和气候变化引起的降雨和干旱使土壤水分产生的异常变化,在防治旱、涝灾害方面有着重要意义。(2)在大气C02浓度和温度升高的影响下,不同C02浓度和温度处理使各个试验区内0-14cm土壤平均含水量存在显着性差异(p<0.05),其大小顺序为：CT圈(C02浓度和温度升高)<T圈(温度升高)<C圈(C02浓度升高)<CK(对照圈)。研究区土壤叁个层次0-14cm,14-33cm和33-59cm土层中土壤含水量存在显着性差异(p<0.05),且0-14cm土壤含水量比14-33cm和33-59cm土壤含水量高。C圈和CK圈内0-14cm土壤水分含量分别为：273.62g·k分1和279.87g·kg-1,各占研究区耕层土壤田间持水量的72.10%和73.75%；而CT和T圈内0-14cm土壤含水量分别为：253.98g·kg-1和259.72g·kg-,占耕层土壤田间持水量的65.93%和67.44%,说明温度升高能显着降低耕作层土壤含水量,而CO2浓度升高对耕作层土壤含水量的影响较小。通过对研究区叁个土壤层次(0-14cm,14-33cm和33-59cm)土壤水分含量的时间稳定性进行分析比较,得出随着土壤层次的加深土壤水分的时间稳定性越来越好。在CO2浓度和温度升高交互作用处理下,土壤水分的时间稳定性表现更好。运用平均相对偏差的方法找到了各土层中具有时间稳定性的代表性测点,并且能很好地反映该层土壤水分的平均动态变化,均方根误差小于3.52%。(3)模拟气候变化条件下,小麦从分蘖期到成熟期,C02浓度升高降低了土壤中NH4+-N含量。因此,在气候变化条件下,增加氮肥用量能保证作物对氮的吸收利用。然而,不同C02浓度和温度处理对土壤中N03-N没有显着影响；C02浓度升高使耕作层土壤速效磷含量增加。在不同CO2浓度和温度处理下,土壤C/N大小依次为：C圈>CT圈>CK圈>T圈。C02浓度升高处理下,土壤水分含量与N03--N含量的相关性达到极显着水平,C圈内土壤水分含量和NH4+-N含量相关性达到显着水平；C02浓度升高和温度升高的交互下,CT圈内土壤水分含量与NH4+-N含量的相关性达到显着水平；温度升高处理下,土壤水分含量与土壤养分含量没有显着影响。从分蘖期到成熟期,CO2浓度升高处理降低了土壤中NH4+-N含量,但农田渗漏水中NH4+-N含量的变化与耕作层和犁底层土壤中NH4+-N含量没有表现出相似的变化趋势,说明气候变化对农田渗漏水中NH4+-N的变化影响不大。(4)利用BP神经网络对土壤含水量与气象因素进行了敏感性分析,从局部和全局敏感性分析的结果可以看出,土壤水分含量对降水量的敏感性最大,蒸发量、平均气温和平均地表温度次之。运用ARIMA, BP-ANN和LS-SVM叁种模型对土壤水分进行模拟,结果表明将气象因素作为输入参数能得到较好的模拟效果,而且LS-SVM模拟精度最高。研究区土壤具有良好的水分和养分条件,在模拟气候变化条件下,对小麦生长季的水分和养分变化分析,表明在气候变化条件下,温度升高能够抵消CO2浓度升高增加生物量的正效应；应适当增加氮肥的使用量以保证作物的生长需求；通过叁种模型对土壤水分的模拟发现LS-SVM模拟精度最高。由于气候变化对中国农业生产的影响甚为复杂,需要进一步研究温度和CO2浓度升高对N、P转化的影响机制。
员学锋[8]2006年在《保墒灌溉的节水增产机理及其效应研究》文中认为本论文是沿着导师吴普特研究员、汪有科研究员提出的“保墒灌溉”这一节水灌溉新理念展开的。保墒灌溉作为一种新的节水理念,需要研究的问题很多。本文着重将叁种不同的保墒措施(地膜覆盖;秸秆覆盖;化学调控——聚丙烯酰胺,简写为PAM)引入到地面灌溉中,实现保墒技术与灌溉技术集成。通过田间试验与室内试验相结合的方法,研究了不同保墒灌溉条件下土植界面水、肥、气、热状况及其节水增产效应,主要得到以下成果:1.解析了保墒灌溉条件下的田间温湿度效应,建立了土壤温度预报模型(1)模拟了同保墒灌溉条件下地表及地表以下5cm处土壤温度在1日内随时间变化的关系,并通过分析得出地膜覆盖、秸秆覆盖、PAM处理地表以下5cm处土壤温度与气温的变化呈直线正相关关系。(2)确定了保墒条件下不同深度土壤温度的日表征时刻,分析了各表征时刻土壤温度沿深度变化的关系,揭示了秸秆覆盖保墒灌溉条件下田间温湿度的时空变化规律。同时发现任何处理的剖面土壤温度最大日变幅均有随土壤深度增加呈指数递减的趋势。(3)建立了BP人工神经网络土壤剖面温度预报模型,预测精度较高。2.不同保墒灌溉措施的聚墒抑蒸效应各异(1)保墒灌溉条件下土壤水分的差异主要体现在0～50cm,随着深度的增加,土壤储水量的差异逐渐变小。(2)作物在灌浆期以前,耗水量大小依次为:CK>PAM处理>秸秆覆盖>地膜覆盖;随后,相同灌溉量条件下耗水的大小为:地膜覆盖>秸秆覆盖>CK>PAM处理;整个生育期总耗水量为:CK>PAM处理>秸秆覆盖>地膜覆盖。(3)分析结果表明,采用地膜覆盖和秸秆覆盖保墒灌溉措施后,每公顷农田年可节约灌溉用水量约500～800m3,化控保墒灌溉技术实施后也可节约150～450m3。3.保墒灌溉措施影响硝态氮在土壤中的分布夏玉米收获后各处理硝态氮含量基本随着深度的增加而递减,40cm以上不同层次土壤中硝态氮含量的大小顺序为:PAM处理>CK>地膜覆盖>秸秆覆盖。灌溉处理土壤中硝态氮含量在40～70cm出现凸峰,0～100cm硝态氮累积量的顺序为:PAM处理>CK>地膜覆盖>秸秆覆盖,同一保墒处理均随着灌溉量的增加而降低。冬小麦收获后测定发现,非灌溉和春灌条件下,硝态氮累积量的大小顺序为:PAM处理>CK>秸秆覆盖>地膜覆盖;冬灌条件下,PAM处理土壤硝态氮累积量最小,其余各处理差异不大。
侯颖[9]2009年在《川西亚高山复合群落中岷江冷杉和四种草本植物生长对CO_2浓度和温度升高的响应及其机理研究》文中研究指明自工业革命以来,全球范围内大气CO2浓度及其他温室气体浓度逐渐升高,并引发温室效应,导致全球温度上升。CO2浓度和温度升高及由此引起的其他环境问题对自然生态系统及人类社会的影响已成为全球变化研究中的焦点。而高山树线区的复合群落,因其生长在环境异质性高、生长条件相对苛刻的环境中而对外界干扰异常敏感,这使其成为气候变化对植物影响研究的一个理想平台。川西亚高山林草交错区是青藏高原东缘亚高山针叶林和亚高山草甸交错地带,微生境梯度变化剧烈,环境异质性高,是全球变化的敏感地带之一。该地区气候变化对植物生长影响的信息有助于理解北半球中纬度地区植物群落结构和组成在未来气候条件下的变化。本文通过人工控制环境生长室系统,模拟未来变化的气候条件,分别研究CO2浓度升高、温度升高及二者同时升高对林线建群种的生长、生理和形态结构的影响,并从生理和形态结构的角度探讨植物生长对气候变化的响应机理。以期通过对川西亚高山林线区主要木本和草本植物的研究,明确气候变化对不同物种影响的差异,为预测未来气候变化条件下群落的动态提供理论依据,也为C循环模型的运行提供基础数据。主要研究结果和结论如下：1) CO2浓度和温度升高对群落生物量的影响CO2浓度升高、温度升高及二者同时升高3种处理下群落的生物量均比对照降低,分别为645.95g/m2、515.83g/m2和584.19g/m2,而对照处理下群落的生物量为769.48g/m2；进一步的研究表明,群落生物量的减少是由群落中不同物种对CO2浓度和温度升高响应的不同、及由此导致的各组分所占群落比例的变化造成的。糙野青茅和甘肃苔草生物量占群落生物量的比例较大,因此,其生物量的大幅降低抵消了冷杉、东方草莓和紫花碎米荠生物量的增加,引起群落生物量的降低。群落中不同组分生物量变化的不同、甚至相反,可能导致群落组成和结构的变化。2)乔木和草本植物生长、生理和形态结构对CO2浓度和温度升高的响应CO2浓度和温度升高均使乔木物种冷杉幼苗生物量的积累增加,对其生长产生正效应。而且,温度升高促进了CO2浓度对冷杉幼苗的这种正效应。草本植物中,除CO2浓度升高条件下糙野青茅生物量没有显着变化外,CO2浓度升高、温度升高及二者同时升高均使糙野青茅和甘肃苔草的生物量降低。相反,3种处理下,东方草莓和紫花碎米荠的生物量均增加(除东方草莓在温度升高下降低外)。这表明,CO2浓度和温度升高有利于冷杉和非优势草本物种(东方草莓和紫花碎米荠)的生长,而优势草本植物(糙野青茅和甘肃苔草)的生长被抑制。因此,气候变化条件下,优势草本植物和非优势草本植物可能会互相转换。CO2浓度升高与CO2浓度和温度同时升高条件下,由于CO2对Rubisco结合位点竞争的增强或叶片中光合系统结构的改变,冷杉和草本植物的光合速率均比对照增加,而水分利用效率的提高则与光合速率和蒸腾速率的变化有关；温度升高使乔木和草本植物的气孔导度和蒸腾速率均增加,但由于冷杉、糙野青茅和甘肃苔草的光合速率没有变化,导致其水分利用效率降低；而东方草莓和紫花碎米荠因光合速率提高而使水分利用效率增加。气候变化下,物种水分利用效率的提高有助于缓解由温度升高或降雨分配变化引起的干旱胁迫,增加其在群落中的竞争力。乔木和4种草本植物在CO2浓度升高、温度升高及二者同时升高环境下生长2个生长季后,均出现光合速率下调现象。但是,综合来看,冷杉的光合参数下降幅度小于4种草本植物。通过对Pn-PAR和Pn-Ci响应曲线的模拟计算可知,乔木和草本植物的表观量子产量、羧化速率均降低,这意味着植物在高CO2浓度和温度条件下转化光能的能力和Rubisco酶含量或活性降低；CO2补偿点和光补偿点的升高则意味植物利用CO2和光能的范围缩小。乔木和草本植物的N养分吸收和利用效率对C02浓度和温度升高的响应差别较大。CO2浓度升高、温度升高及二者同时升高均增加冷杉的养分吸收量,但养分利用效率在单独CO2浓度升高和单独温度升高情况下均无显着变化；相反,草本植物的N吸收总量在3种处理下降低或不变,但其养分利用效率提高,这可能会部分缓解因N吸收不足导致的生长限制。这表明不同功能类型植物的养分吸收和利用策略对气候变化的响应不同。CO2浓度升高、温度升高及二者同时升高均影响冷杉的树冠结构：树冠体积和总叶面积增加、树冠内枝的角度、长度和分布发生改变,使其更有利于接受光能；CO2浓度升高和温度升高使冷杉的根冠比增加。这些变化有利于其对地上和地下资源的获取。相反,糙野青茅和甘肃苔草根冠比和总叶面积在3种处理下均降低,这降低了其获取资源的可能性。因此,植物能够通过结构的改变而影响对资源的获取或利用效率。CO2浓度升高使乔木和草本植物的比根长均增加,而根长N吸收率降低,表明植物对地下资源的获取是通过增加资源的投入而扩大占据的空间,从而增加对资源的获得。这可能与CO2浓度升高使土壤中可利用的N减少有关；温度升高及CO2浓度和温度同时升高条件下,冷杉比叶面积增大,而根长N吸收率降低,草本植物的变化与冷杉相反。这表明温度升高对不同植物地上-地下资源投入与获取效率影响具有差异性。3)植物生长对CO2浓度和温度升高响应的机理因不同物种而异乔木和草本植物的生长对CO2浓度和温度升高的响应机理不同。CO2浓度升高条件下冷杉生物量的增加主要与占有的总空间、总资源吸收、光合和水分利用效率的增加有关,而与N有关的生理特征和形态特征对冷杉的生长不利；CO2浓度和温度同时升高条件下,总资源的增加和单位资源利用效率的提高共同促进冷杉生物量的增加,这使得二者同时升高条件下冷杉幼苗的生物量增加幅度大于单独升高条件下生物量增加的幅度。CO2浓度升高及CO2浓度和温度同时升高条件下,东方草莓和紫花碎米荠的生长被促进,糙野青茅和甘肃苔草的生长因受形态结构的不利影响而受到限制。温度升高通过扩大总的占有空间、增加对资源的吸收,而不是通过提高光合速率及资源的利用效率来促进冷杉的生长。温度升高条件下草本植物(除东方草莓外)则因资源吸收和形态上的不利其生长受到限制。这种生长变化机理上的差异表明,运用碳循环模型对未来气候条件下C循环进行预测时,在不同的模拟情景下、对不同的群落及物种,植物的生理和形态结构指标应加以修正。
焦彩强[10]2008年在《集约化生产模式下耕作对土壤物理性质的影响及效应分析》文中进行了进一步梳理针对现代集约化农作区土壤长期处于高度的生产负荷状态,轮作休闲、深翻晒田和有机肥施用等养地措施得不到施行,土壤质量发生了明显的变化,制约了作物根系延伸,降低了土壤的抗逆性能等问题,本研究在陕西关中头道塬上开展了不同耕作模式条件下土壤坚实度、主要根区土壤空气质量、土壤水分状况、温度变化特征以及作物根系分布特征等问题研究,意在查明长期集约化耕作模式下农田土壤物理性质演变规律及其效应的研究,为当前生产和土壤管理制度的可持续性评估提供科学依据,同时对于寻求更为科学的土壤管理和利用措施有极为重要的科学价值。获得了如下主要研究结果:1.耕作模式对于土壤CO_2释放和土壤空气中CO_2通量有着一定影响(1)旱地农田在小麦生育期间土壤CO_2释放通量过程呈现出明显阶段特征。以播种后秋季为最高、竖年4月初小麦拔节-孕穗期为第二次峰值,在小麦越冬期和成熟期为两个低谷值。旋耕和深耕对土壤CO_2释放通量的作用效应在休闲田有明显的反应。玉米生育期间土壤CO_2释放通量变异特征因耕作和作物种植制度有显着差异。(2)小麦生育期间旱地农田主要根区范围土壤剖面CO_2释放通量始终呈现出由下层向上层递减梯度特征;旱地土壤剖面CO_2通量梯度与有机物质含量梯度完全不同,证实土壤水热条件以及物理状态是左右土壤空气质量的主导因子。不同的耕作模式影响到土壤剖面上CO_2通量的变异过程。一般旋耕处理土壤内部CO_2通量比深耕处理高,其变化过程也比深耕处理相对平缓。(3)土地利用情况、耕作模式都影响到土壤CO_2的累计释放量。小麦生育期间土壤CO_2累计释放总量总是以旋耕>深翻,种植作物区>休闲,以旋耕种小麦田CO_2累计释放总量为最大,以深耕休闲处理为最低。2.耕作模式影响到作物生育期间土壤的紧实度。(1)不同的耕作模式明显地影响到作物主要根区0~40cm范围内土壤的紧实度。旋耕只能使表层0~15cm土层相对较为疏松,但15~40cm土层土壤紧实度明显的高于表层,根据前人提出有关评价指标初步认为,该层土壤紧实度已经达到了制约根系延伸的水平。旋耕使得土体紧实化的现象表现得较为明显。证实现代旋耕模式使得土壤质量具有不可持续的基本观点。在小麦整个生育期基本上都保持着深耕松土的效应。(2)土壤紧实度与质地类型(粘粒含量)、有机质含量和土壤含水量有很密切的关系。在土壤质地类型一定、土壤有机质贫乏土壤中,土壤含水量是影响紧实度主要因素。深翻和旋耕,种植作物与休闲,土壤水分状况差异是决定土壤紧实度差异的主要原因。3.土壤耕作模式影响的土壤其它物理性状。(1)土壤耕作模式影响土壤温度的变异幅度。深翻松土增加土壤温度的相对稳定性。(2)长年集约化机械耕作在土壤形成了一个紧实的犁底层,对土壤团聚体的稳定性有很大的影响,深翻耕作可以改善0~20cm耕层土壤团聚体的稳定性,对干旱地区有效利用降水有重大的作用,同时表层土壤团聚体稳定性高可以减少水土流失,对保护西北地区生态环境有重要作用。4.土壤耕作模式影响到作物根系生长长年的旋耕对土壤的物理性质的影响,对作物生长产生了不利的影响,影响了作物的水分利用效率降低。旋耕底层紧实化,使作物根系生长受到严重机械胁迫,当土壤含水量很小时更为严重,影响到根系生长的形状,使根系不能向纵深伸展,严重影响了作物的产量,这与集约化生产的目的相悖。深翻可以明显的增加作物生物产量和经济产量。
参考文献：
[1]. CO_2浓度和气温升高对小麦水分养分利用的效应和机制研究[D]. 李伏生. 西北农林科技大学. 2002
[2]. 模拟气候变化对典型农田土壤养分与水分的影响研究[D]. 虞凯浩. 南京农业大学. 2016
[3]. FACE对水稻生长发育的影响及其原因分析[D]. 黄建晔. 扬州大学. 2004
[4]. Co_2浓度和温度升高对红桦可溶性蛋白含量和分配的影响[D]. 徐燕. 中国科学院研究生院（成都生物研究所）. 2007
[5]. 气温与CO_2浓度升高对作物矿质胁迫及富集动态的联合效应试验研究[D]. 王小恒. 兰州大学. 2017
[6]. 全膜覆土穴播对春小麦水分利用、产量和碳氮磷计量的影响[D]. 侯慧芝. 甘肃农业大学. 2017
[7]. 模拟气候变化条件下太湖地区农田土壤水分和养分的动态变化[D]. 张勇. 南京农业大学. 2013
[8]. 保墒灌溉的节水增产机理及其效应研究[D]. 员学锋. 西北农林科技大学. 2006
[9]. 川西亚高山复合群落中岷江冷杉和四种草本植物生长对CO_2浓度和温度升高的响应及其机理研究[D]. 侯颖. 华东师范大学. 2009
[10]. 集约化生产模式下耕作对土壤物理性质的影响及效应分析[D]. 焦彩强. 西北农林科技大学. 2008