全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 12 期摇 摇 2011 年 6 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
基于植被遥感的西南喀斯特退耕还林工程效果评价———以贵州省毕节地区为例
李摇 昊,蔡运龙,陈睿山,等 (3255)
………………………………
……………………………………………………………………………
扩散对破碎化景观上宿主鄄寄生种群动态的影响 苏摇 敏 (3265)…………………………………………………
湿地功能评价的尺度效应———以盐城滨海湿地为例 欧维新,叶丽芳,孙小祥,等 (3270)……………………
模拟氮沉降对杉木幼苗养分平衡的影响 樊后保,廖迎春,刘文飞,等 (3277)……………………………………
中国东部森林样带典型森林水源涵养功能 贺淑霞,李叙勇,莫摇 菲,等 (3285)…………………………………
山西太岳山油松群落对采伐干扰的生态响应 郭东罡,上官铁梁,白中科,等 (3296)……………………………
长期施用有机无机肥对潮土微生物群落的影响 张焕军,郁红艳,丁维新 (3308)………………………………
云南元江干热河谷五种优势植物的内生真菌多样性 何彩梅,魏大巧,李海燕,等 (3315)………………………
塔里木河中游洪水漫溢区荒漠河岸林实生苗更新 赵振勇,张摇 科,卢摇 磊,等 (3322)…………………………
基于 8hm样地的天山云杉林蒸腾耗水从单株到林分的转换 张毓涛,梁凤超,常顺利,等 (3330)……………
古尔班通古特沙漠土壤酶活性和微生物量氮对模拟氮沉降的响应 周晓兵,张元明,陶摇 冶,等 (3340)………
Pb污染对马蔺生长、体内重金属元素积累以及叶绿体超微结构的影响 原海燕,郭摇 智,黄苏珍 (3350)……
春、秋季节树干温度和液流速度对东北 3 树种树干表面 CO2释放通量的影响
王秀伟,毛子军,孙摇 涛,等 (3358)
…………………………………
……………………………………………………………………………
云南南部和中部地区公路旁紫茎泽兰土壤种子库分布格局 唐樱殷,沈有信 (3368)……………………………
利用半球图像法提取植被冠层结构特征参数 彭焕华,赵传燕,冯兆东,等 (3376)………………………………
黑河上游蝗虫与植被关系的 CCA分析 赵成章,周摇 伟,王科明,等 (3384)……………………………………
额尔古纳河流域秋季浮游植物群落结构特征 庞摇 科,姚锦仙,王摇 昊,等 (3391)………………………………
九龙江河口浮游植物的时空变动及主要影响因素 王摇 雨,林摇 茂,陈兴群,等 (3399)…………………………
东苕溪中下游河岸类型对鱼类多样性的影响 黄亮亮,李建华,邹丽敏,等 (3415)………………………………
基于 RS / GIS公路路域水土流失动态变化的研究———以榆靖高速公路为例
陈爱侠,李摇 敏,苏智先,等 (3424)
……………………………………
……………………………………………………………………………
流域景观结构的城市化影响与生态风险评价 胡和兵,刘红玉,郝敬锋,等 (3432)………………………………
基于景观格局的锦州湾沿海经济开发区生态风险分析 高摇 宾,李小玉,李志刚,等 (3441)……………………
若尔盖高原土地利用变化对生态系统服务价值的影响 李晋昌,王文丽,胡光印,等 (3451)……………………
施用鸡粪对土壤与小白菜中 Cu和 Zn累积的影响 张摇 妍,罗摇 维,崔骁勇,等 (3460)………………………
基于 GIS的宁夏灌区农田污染源结构特征解析 曹艳春,冯永忠,杨引禄,等 (3468)……………………………
底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响 刘摇 岩,周勋波,陈雨海,等 (3478)…………………………
不同施肥模式调控沿湖农田无机氮流失的原位研究———以南四湖过水区粮田为例
谭德水,江丽华,张摇 骞,等 (3488)
……………………………
……………………………………………………………………………
丛枝菌根真菌对低温下黄瓜幼苗光合生理和抗氧化酶活性的影响 刘爱荣,陈双臣,刘燕英,等 (3497)………
外源半胱氨酸对铜胁迫下小麦幼苗生长、铜积累量及抗氧化系统的影响 彭向永,宋摇 敏 (3504)……………
专论与综述
水平扫描技术及其在生态学中的应用前景 胡自民,李晶晶,李摇 伟,等 (3512)…………………………………
研究简报
昆仑山北坡 4 种优势灌木的气体交换特征 朱军涛,李向义,张希明,等 (3522)…………………………………
不同比例尺 DEM数据对森林生态类型划分精度的影响 唐立娜,黄聚聪,代力民 (3531)………………………
苏南丘陵区毛竹林冠截留降雨分布格局 贾永正,胡海波,张家洋 (3537)………………………………………
外来种湿地松凋落物对土壤微生物群落结构和功能的影响 陈法霖,郑摇 华,阳柏苏,等 (3543)………………
深圳地铁碳排放量 谢鸿宇,王习祥,杨木壮,等 (3551)……………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*304*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄06
封面图说: 自然奇观红海滩·辽宁省盘锦市———在辽河入海口生长着大片的潮间带植物碱蓬草,举目望去,如霞似火,蔚为壮
观,人们习惯地称之为红海滩。 粗壮的根系加快着海滩土壤的脱盐过程,掉下的茎叶腐质后肥化了土壤,它是大海
的生态屏障。
彩图提供: 段文科先生摇 中国鸟网 http: / / www. birdnet. cn摇 E鄄mail:dwk9911@ 126. com
生 态 学 报 2011,31(12):3478—3487
Acta Ecologica Sinica
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基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201103001);“十一五冶科技支撑计划重大项目(2006BAD02A09);山东省高等学校优秀青年教师国内访
问学者项目经费资助(2009 年)
收稿日期:2010鄄05鄄29; 摇 摇 修订日期:2011鄄01鄄25
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: yhchen@ sdau. edu. cn
底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响
刘摇 岩1, 周勋波1, 陈雨海1,*, 齐摇 林1,崔兆韵2,杨荣光2,徐德力2
(1. 山东农业大学农学院,作物生物学国家重点实验室,山东省作物生物学重点实验室,山东泰安摇 271018;
2. 山东省泰安市农业气象站,山东泰安摇 271000)
摘要:选择华北地区冬小麦鄄夏大豆一年两熟制度,冬小麦设置 90、135、180 mm等 3 种灌水量。 冬小麦收获后,播种夏大豆,夏
大豆设置 30 cm等行距、“20+40冶 cm大小行、“20+40冶 cm垄作 3 种种植方式。 研究了底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产
量的影响。 结果表明,冬小麦灌溉能够明显影响夏大豆播种时的土壤蓄水量(底墒)。 随冬小麦灌水量的增加,夏大豆播种时
底墒改善,180 mm和 135 mm较 90 mm处理明显提高了夏大豆净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙 CO2浓度、叶绿素含
量指数、F0、Fv及 椎PS域,增产效果显著。 180 mm较 135 mm处理增产效果不显著,且水分利用效率显著降低。 夏大豆种植方
式也能明显影响其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙 CO2浓度、叶绿素含量指数、F0、Fm、椎PS域、Fv / Fm、产量及水分
利用效率,具体表现为:“20+40冶 cm垄作> 30 cm等行距>“20+40冶 cm大小行。 综合评价,冬小麦 135 mm灌水量条件下,夏大
豆采用“20+40冶 cm垄作是生产上可行的栽培模式。
关键词:底墒;种植方式;夏大豆;光合特性;产量
Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on photosynthetic
characteristics and yield of summer soybean
LIU Yan1, ZHOU Xunbo1, CHEN Yuhai1,*, QI Lin1, CUI Zhaoyun2, YANG Rongguang2, XU Deli2
1 College of Agronomy, Shandong Agricultural University / State Key Laboratory of Crop Biology / Shandong Key Laboratory of Crop Biology, Taian
271018, China
2 Meteorological Experiment Station, Taian 271000, China
Abstract: Wheat鄄soybean rotation planting pattern is an important farming system in North China Plain. The long鄄term
average (from 1971 to 2008) annual rainfall was 696. 6 mm. In most years, rainfall does not exceeded 200 mm, but water
requirement of winter wheat was about 400 to 500 mm during the winter wheat growing season. As a consequence, winter
wheat yield reflects the amount of stored soil water, rainfall and water applied through irrigation. A great deal of studies
showed that irrigation regime of winter wheat affected on yiled, water use efficiency (WUE) and pre鄄sowing soil moisture of
following crop.
The results of the work on photosynthetic characteristics, yield and WUE of summer soybean (Glycine max cv. Ludou
4) under different pre鄄sowing soil moistures and planting patterns, as well as possible ways to improve water utilization,
have been reported. The experiment was carried out from June to September in 2009 at Agronomy Experimental Station of
Shandong Agricultural University (36毅09忆N, 117毅09忆E). The winter wheat experiment consisted of 3 irrigation schedules,
i e, 90 mm, 135 mm, 180 mm which were used at jointing stages (April 2, 2009), heading stages (April 24, 2009) and
filling stages(May 13, 2009) respectively; the amount of irrigation was 30 mm, 45 mm and 60 mm every time. The
summer soybean consisted of 3 planting patterns under the same plant population density (3. 09伊105plant / hm2). The row
width set at uniform row with 30 cm, narrow鄄wide row with (20+40) cm(row widths set at a narrow row of 20 cm and a
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wide row of 40 cm) and ridge with (20+40) cm (double lines in ridge with 20 cm spacing, and 60 cm between ridges) .
The results showed that pre鄄sowing soil moisture of summer soybean increased with irrigation amount of winter wheat
increasing, and photosynthetic function and yield were also improved. Net photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal
conductance, intercellular CO2 concentration, chlorophyll content index, F0, Fv, 椎PS域, yield and WUE of summer
soybean,for the 180 mm and 135 mm irrigation of winter wheat, were significantly higher than those of the 90 mm, but
WUE of the 180 mm was significantly lower than that of the 135 mm (P < 0. 05). Compare with uniform row planting
pattern and narrow鄄wide row planting pattern, ridge planting pattern obviously increased net photosynthetic rate,
transpiration rate, stomatal conductance, chlorophyll content index and chlorophyll fluorescence parameters, enhanced
yields and WUE.
In all the experiments, under the amount of irrigation 135 mm and 180 mm of winter wheat, yields of the ridge planting
pattern of summer soybean were significantly higher than those of other treatments. Under the ridge planting pattern, The
WUE of summer soybean under the amount of irrigation 180 mm of winter wheat was 6. 32 kg·hm-2·mm-1, which lower than
of the amount of irrigation 135 mm of winter wheat. Considering economic and ecological benefits. The ridge planting
pattern of summer soybean was recommended under the amount of irrigation 135 mm of winter wheat, which was the optimal
combination in the experiment.
Key Words: pre鄄sowing soil moisture; planting patterns; summer soybean; photosynthetic characteristics; yield
华北平原夏大豆生产,一般采用冬小麦-夏大豆一年两熟制。 冬小麦生育期间需水量较大,耗水量约为
400—500mm,为该地区同期降雨量的 2—3 倍,一般年份必须灌溉。 夏大豆生长季节正值雨季,正常年份降雨
量能满足其生长所需用水,一般年份不用灌溉。 过去节水农业的研究多集中在一季作物上,关于上季作物灌
溉制度对下季作物水分利用效率及产量影响的研究较少。 已有研究证实,该区冬小麦灌溉不仅影响自身的产
量和水分利用效率,还影响下茬作物播种时的土壤蓄水量(底墒),进而影响下茬作物的生长发育及产量。 李
全起等[1]研究表明,增加冬小麦灌水次数、灌水量以及灌水时期后移,均有利于提高夏玉米播种时底墒,并能
显著提高夏玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率[2];于顺章等[3]研究发现,冬小麦灌水量与冬小麦-夏玉
米全年水分利用率呈负相关。
适宜的种植方式是提高作物光合特性及产量的重要措施[4鄄8]。 林浩等[9]研究了 110 cm 垄上 4 行、70 cm
垄上 3 行、70 cm垄上双行、45 cm垄上双行、30 cm垄上单行 5 种种植方式下大豆的光合生理特性,指出 110
cm垄上 4 行种植可提高叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间 CO2浓度、气孔导度,45 cm 垄上双行种植可提高群
体光合能力;李瑞平等[10]研究了不同栽培模式对大豆生长动态的影响,指出垄上 3 行窄沟密植可增加叶面
积,提高光合势;焦浩等[11]研究指出,大豆“40—20冶cm宽窄行与 14. 8 cm株距组合为最佳田间种植方式。 以
往这些研究大多只涉及种植方式单一因子,对于底墒和种植方式两因子结合对作物光合特性的影响尚缺乏系
统的研究。 本试验研究了前茬冬小麦不同灌水量所造成的底墒差异与后茬夏大豆种植方式相结合对夏大豆
光合特性以及产量的影响,以探讨提高冬小麦鄄夏大豆一年两熟全年作物产量,并实现节水的可行性。
1摇 材料与方法
1. 1摇 材料与设计
试验于 2009 年 6—9 月在山东农业大学南校区农学实验站(36毅10忆N,117毅09忆E)水分池内进行。 水分池
面积为 3 m伊3 m,深 1. 5 m,四周用水泥抹面,下不封底。 土壤为壤土,耕层(0—20cm)含有机质 16. 3g / kg、碱
解氮 92. 0 mg / kg、速效磷 34. 8 mg / kg、速效钾 95. 5 mg / kg。
冬小麦设置 90、135、180mm等 3 个灌水量处理,于拔节期(4 月 2 日)、抽穗期(4 月 24 日)、灌浆期(5 月
13 日)分 3 次灌溉,每次灌水量占总灌水量的 1 / 3,用水表严格控制;冬小麦 6 月 10 日收获,夏大豆 6 月 11 日
按 3. 09伊105株 / hm2 进行人工播种;品种为鲁豆 4 号,有限结荚型,生育期 90d。 设置 3 种种植方式:30 cm 等
9743摇 12 期 摇 摇 摇 刘岩摇 等:底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响 摇
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行距、“20+40冶 cm大小行、“20+40冶 cm垄作(垄距 60 cm,垄顶宽 20 cm,垄底宽 40 cm,垄上双行种植,行距
20 cm),4 次重复,随机区组排列。 夏大豆生长的 6—9 月份恰为山东省的雨季,降雨量为 420—490 mm,能够
满足夏大豆所需用水,不用灌溉。 2008—2009 年冬小麦生育期间降雨量为 140 mm,夏大豆生育期间降雨量
为 476 mm,属正常情况。
1. 2摇 测定项目和方法
1. 2. 1摇 底墒
用 CNC503DR型智能中子仪于夏大豆播种时进行测定,每 10 cm为一个层次,测定深度为 120 cm。
1. 2. 2摇 净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙 CO2浓度
用美国生产的 LI鄄6400 光合系统测定。 于夏大豆分枝期(7 月 12 日)、开花期(7 月 27 日)、结荚期(8 月
12 日)、鼓粒期(8 月 27 日)和成熟期(9 月 12 日),选择晴朗无风且光照充足的 9:30—11:30,自然光源下测
定夏大豆第 7 复叶,每个小区测定 3 片。
1. 2. 3摇 叶绿素含量指数
用叶绿素测定仪 CCM鄄200 测定。
1. 2. 4摇 叶绿素荧光参数
用英国 Hansatech公司生产的 FMS鄄2 脉冲调制式便携式荧光仪测定。
1. 2. 5摇 测产和考种
2009 年 9 月 21 日收获,去除小区边行及两端的植株,实收测产,测产面积为 2. 4 m2;每个小区取 10 株考
种,自然风干后测株高、茎粗、分枝数、主茎及分枝有效荚数、主茎粒数和分枝粒数、百粒重等。
1. 2. 6摇 水分利用效率
水分利用效率 WUE=Y / Eta,式中,Y为单位经济产量(kg / km2),Eta为作物耗水量(mm)。
1. 3摇 气象资料与统计分析
降雨量由安装在山东省泰安市农业气象站(距实验地 500 m)的 ET106 自动气象站监测;采用 Microsoft
Excel作图,DPS软件统计分析试验数据(LSD法) [12]。
2摇 结果与分析
2. 1摇 冬小麦灌水量对夏大豆底墒的影响
冬小麦灌水可显著影响夏大豆播种时的土壤蓄水量(底墒)。 90、135、180 mm等 3 种灌水条件下,0—120
cm土层底墒水储量分别为 256. 4、297. 9、322. 4,180 mm 处理比 135 mm 处理提高了 8. 22% ,差异不显著,比
90 mm处理提高了 25. 74% ,差异显著(P < 5% ),即夏大豆播种时的底墒随冬小麦灌水量增加而增大(表 1)。
表 1摇 夏大豆播种时 0—120 cm不同层次蓄水量 / mm
Table 1摇 Soil water storage (0—120 cm) at summer soybean鄄sown
冬小麦灌水量 / mm
Irrigation of winter wheat
底墒 Pre鄄sowing soil moisture
0—40 cm 40—80 cm 80—120 cm 0—120 cm
90 72. 4c 77. 3b 106. 7a 256. 4b
135 87. 7b 91. 5a 118. 7a 297. 9a
180 100. 4a 102. 7a 119. 3a 322. 4a
摇 摇 0—40 cm,40—80 cm和 80—120 cm为土层深度; 同列不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0. 05)
2. 2摇 底墒和种植方式对夏大豆净光合速率、蒸腾速率的影响
底墒和种植方式可明显影响夏大豆净光合速率(图 1)。 测定时期内,90、135、180 mm等 3 种处理夏大豆
净光合速率平均值分别为 15. 96、17. 53、18. 54 滋mol·m-2·s-1,即夏大豆净光合速率随底墒的增加而逐渐增大,
135 mm和 180 mm处理比 90 mm处理分别提高了 9. 84%和 16. 17% ,差异均显著(P < 5% ),135 mm和 180
mm处理间差异不显著(P < 5% )。 夏大豆等行距、大小行、垄作 3 种种植方式净光合速率平均值分别为
0843 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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16郾 94、16. 84、18. 25 滋mol·m-2·s-1,其中,垄作比等行距、大小行分别高 7. 73%和 8. 37% ,可见,垄作能明显提
高净光合速率。 不同底墒间夏大豆净光合速率最大差值为 2郾 58 滋mol·m-2·s-1,不同种植方式间最大差值为
1. 41 滋mol·m-2·s-1,表明底墒对夏大豆净光合速率的影响比种植方式明显。 同时,两因素方差分析表明,底墒
与种植方式对夏大豆净光合速率存在明显的互作效应(F=8. 78**)。
生育时期 Growth stage
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BS FS PS GS MS BS FS PS GS MS BS FS PS GS MS
等行距 大小行90mm135mm180mm 垄作
图 1摇 底墒和种植方式对夏大豆净光合速率的影响
Fig. 1摇 Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on net photosynthesis rate of summer soybean
BS:分枝期 Branching stage; FS:开花期 Flowering stage; PS:结荚期 Podding stage; GS:鼓粒期 Graining stage; MS:成熟期 Maturing stage; 90
mm, 135 mm和 180 mm是冬小麦灌溉量
夏大豆蒸腾速率于开花期达到最高峰后缓慢降低,鼓粒期后迅速降低[13](图 2)。 测定时期内,90、135、
180 mm等 3 种灌水处理夏大豆蒸腾速率平均值分别为 8. 21、8. 76、9. 57 mmol·m-2·s-1,差异均显著(P <
5% ),表明底墒的增加可显著提高夏大豆的蒸腾速率。 等行距、大小行、垄作 3 种种植方式下,夏大豆蒸腾速
率平均值分别为 8. 83、8. 66、9. 04 mmol·m-2·s-1,其中,垄作比等行距、大小行分别提高 2. 38%和 4. 39% ,差异
显著(P < 5% ),表明垄作也可显著提高夏大豆的蒸腾速率。 不同底墒间夏大豆蒸腾速率最大差值为 1. 36
mmol·m-2·s-1,不同种植方式间最大差值为 0. 38 mmol·m-2·s-1,说明底墒对夏大豆蒸腾速率的影响也比种植方
式明显。 此外,方差分析表明,底墒与种植方式对夏大豆蒸腾速率也存在明显的互作效应(F=9. 29**)。
生育时期 Growth stage
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BS FS PS GS MS BS FS PS GS MS BS FS PS GS MS
等行距
蒸腾
速率
Tran
spira
tion r
ate/(m
mol. m
-
2 . s-1 )
大小行
90mm135mm180mm
垄作
图 2摇 底墒和种植方式对夏大豆蒸腾速率的影响
Fig. 2摇 Effects of pre-sowing soil moisture and planting patterns on transpiration rate of summer soybean
2. 3摇 底墒和种植方式对夏大豆叶片气孔导度、细胞间隙 CO2浓度的影响
气孔是 CO2和水分交换的通道,其行为同时控制着叶片的光合作用与蒸腾作用[14]。 由图 3 可以看出,测
定时期内,90、135、180 mm等 3种灌水处理夏大豆叶片气孔导度平均值分别为 0. 708、0. 807、0. 840 mol·m-2·s-1,
即气孔导度随底墒的增加而逐渐增大。 135 mm 和 180 mm 处理比 90 mm 处理分别提高了 13. 98% 和
18郾 64% ,达显著差异,但 135 mm和 180 mm处理间差异不显著(P < 5% )。 夏大豆等行距、大小行、垄作 3 种
1843摇 12 期 摇 摇 摇 刘岩摇 等:底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响 摇
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种植方式叶片气孔导度平均值分别为 0. 703、0. 700、0. 921 mol·m-2·s-1,其中,垄作比等行距、大小行分别高
31. 01%和 31. 57% ,差异极显著(P < 1% ),即垄作能够显著提高叶片气孔导度。 不同底墒间夏大豆叶片气
孔导度最大差值为 0. 132 mol·m-2·s-1,不同种植方式间最大差值为 0. 221 mol·m-2·s-1,即底墒对夏大豆叶片气
孔导度的影响不如种植方式明显。
生育时期 Growth stage
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0.8
1.01.2
1.4
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00.2
0.40.6
0.8
1.01.2
1.4
1.61.8
00.2
0.40.6
0.8
1.01.2
1.4
1.61.8
BS FS PS GS MS BS FS PS GS MS BS FS PS GS MS
等行距
气孔
导
度St
omat
al co
nduc
tance
/(mo
l. m-2
. s-1 ) 大小行90mm135mm180mm
垄作
图 3摇 底墒和种植方式对夏大豆叶片气孔导度的影响
Fig. 3摇 Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on stomatal conductance of summer soybean
由图 4 可以看出,测定时期内,90、135、180 mm 等 3 种处理夏大豆叶片细胞间隙 CO2浓度平均值分别为
264、274、282 滋mol / mol,即夏大豆叶片细胞间隙 CO2浓度随底墒的增加而增大。 等行距、大小行、垄作 3 种种
植方式细胞间隙 CO2浓度平均值分别为 274、269、277 滋mol / mol,表明垄作有助于夏大豆叶片细胞间隙 CO2浓
度的提高。 不同底墒间夏大豆叶片细胞间隙 CO2浓度最大差值为 18 滋mol / mol,不同种植方式间最大差值为 8
滋mol / mol,可见,底墒对夏大豆叶片细胞间隙 CO2浓度的影响比种植方式明显。

200
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大小行
90mm135mm180mm
BS FS PS GS MS
垄作
生育时期 Growthstage
图 4摇 底墒和种植方式对夏大豆细胞间隙 CO2浓度的影响
Fig. 4摇 Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on intercellular CO2 concentration of summer soybean
2. 4摇 底墒和种植模式对夏大豆叶绿素含量指数的影响
夏大豆各处理叶绿素含量指数随生育期的推进呈单峰曲线变化(图 5),结荚期达到最大值,与净光合速
率变化规律性基本一致。 测定时期内,90、135、180 mm等 3 种处理条件下,夏大豆叶绿素含量指数平均值分
别为 21. 02、23. 13、23. 94,即夏大豆叶绿素含量指数随冬小麦灌水量增加而增大。 等行距、大小行、垄作 3 种
种植方式下,夏大豆叶绿素含量指数平均值分别为 21. 71、19. 69、26. 69,垄作比等行距和大小行分别提高了
22. 94%和 35. 55% ,差异显著(P < 5% ),表明垄作可维持较高的叶绿素含量指数,有利于光合作用的提高。
不同底墒间夏大豆叶绿素含量指数最大差值为 2. 92,不同种植方式间最大差值为 7. 00,表明底墒对夏大豆叶
绿素含量指数的影响不如种植方式明显。
2843 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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生育时期 Growth stage
12
16
20
24
28
32
36
12
16
20
24
28
32
36
12
16
20
24
28
32
36
BS FS PS GS MS BS FS PS GS MS BS FS PS GS MS
等行距 大小行90mm135mm180mm 垄作
叶绿
素含
量指
数
Chlo
roph
yll co
ntent
inde
x
图 5摇 底墒和种植方式对夏大豆叶绿素含量指数的影响
Fig. 5摇 Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on chlorophyll content index of summer soybean
2. 5摇 底墒和种植模式对夏大豆叶绿素荧光参数的影响
在荧光诱导动力学的测定中,固定荧光(F0)反映原初电子受体全部氧化时的荧光水平;可变荧光(Fv)反
映 PS域第一稳定电子受体还原情况;最大荧光(Fm)反映 PS域的电子传递情况。 由表 2 可得,夏大豆开花、结
荚、鼓粒 3 个时期内,90、135、180 mm等 3 种处理 Fo平均值分别为 78、86、91,Fv分别为 406、439、455,即夏大
豆光化学活性随底墒的增加而提高,135 mm 和 180 mm 处理比 90 mm 处理 F0 分别显著提高 10. 26%和
16郾 67% ,Fv分别显著提高 8. 13%和 12. 07% (P < 5% )。 3 种种植方式下,垄作处理 Fo 平均值比等行距、大
小行处理分别提高了 7. 11%和 12. 92% ,即垄作有利于夏大豆在光反应中保持较高的光化学活性。 等行距和
垄作处理 Fv平均值比大小行处理分别高 8. 39%和 9. 37% ,表明垄作和等行距种植均可使夏大豆光化学反应
阶段的电子受体保持较好的还原性,利于光能向化学能转化。 等行距和垄作处理间 Fm 平均值相差不大,表
明两者的 PS域反应中心电子传递情况基本相同。
表 2摇 底墒和种植方式对夏大豆 F0、Fv及 Fm的影响
Table 2摇 Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on F0, Fv and Fm in summer soybean
处理 Treatment
种植方式
Planting patterns
冬小麦灌水量 / mm
Irrigation of
winter wheat
开花期 Flowering stage
F0 Fv Fm
结荚期 Podding stage
F0 Fv Fm
鼓粒期 Graining stage
F0 Fv Fm
等行距 90 83c 443c 557b 87c 506b 580b 56c 294b 356b
Uniform row 135 87b 473b 564ab 92b 542a 602b 78b 359a 428a
180 94a 499a 590a 97a 547a 653a 84a 366a 439a
大小行 90 74b 392a 444b 85b 412b 484c 63c 364b 394b
Wide鄄narrow 135 85a 369a 459b 88ab 466a 519b 68b 400a 464a
row 180 88a 383a 559a 91a 495a 574a 79a 402a 470a
垄作 Ridge 90 92b 427c 522c 92b 477b 565c 68c 340a 382b
135 96a 462b 555b 101a 536a 608b 75b 347a 423ab
180 97a 497a 597a 101a 539a 637a 89a 365a 444a
椎PS域反映光照条件下光系统域反应中心部分关闭情况下的实际光化学效率。 而 Fv / Fm 反映暗适应下
光系统域最大光化学效率或原初光能转化率。 底墒对夏大豆椎PS域、Fv / Fm可产生明显影响(表 3)。 夏大豆
开花、结荚、鼓粒 3 个时期内,90、135、180 mm等 3 种处理椎PS域平均值分别为 0. 510、0. 626、0. 655,即夏大豆
的实际光化学效率随底墒的增加而增大,135 mm 和 180 mm 处理分别比 90 mm 处理显著提高了 22. 75%和
28. 43% ,且 135 mm和 180 mm处理间差异不显著(P < 5% ),表明 180 mm处理较 135 mm处理对 椎PS域影
响效果并不明显。 90、135、180 mm处理夏大豆的 Fv / Fm平均值分别为 0. 820、0. 835、0. 840,其中,180 mm处
3843摇 12 期 摇 摇 摇 刘岩摇 等:底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响 摇
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理比 90 mm和 135 mm处理分别提高 2. 44%和 0. 60% ,表明底墒增加可提高夏大豆原初光能转化率。 3 种种
植方式 椎PS域、Fv / Fm平均值表现为垄作>等行距>大小行,等行距和垄作显著高于大小行(P < 5% ),即与大
小行相比,垄作和等行距均可提高光能转化为化学能的能力。 不同底墒间夏大豆 椎PS域、Fv / Fm 最大差值分
别为 0. 145、0. 020,不同种植方式间最大差值分别为 0. 140、0. 040,因此,底墒对夏大豆 椎PS域的影响比种植
方式明显,对 Fv / Fm的影响不如种植方式明显。
表 3摇 底墒和种植方式对夏大豆 囟PS域和 Fv / Fm的影响
Table 3摇 Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on 囟PS域 and Fv / Fm of summer soybean
处理 Treatment
种植方式
Planting patterns
冬小麦灌水量 / mm
Irrigation of
winter wheat
开花期 Flowering stage
囟PS域 Fv / Fm
结荚期 Podding stage
囟PS域 Fv / Fm
鼓粒期 Graining stage
囟PS域 Fv / Fm
等行距 90 0. 534b 0. 802c 0. 547b 0. 834b 0. 476c 0. 827b
Uniform row 135 0. 567b 0. 820b 0. 660a 0. 847ab 0. 542b 0. 836ab
180 0. 663a 0. 838a 0. 692a 0. 858a 0. 555a 0. 842a
大小行 90 0. 384b 0. 795b 0. 435c 0. 768c 0. 378b 0. 815b
Wide鄄narrow row 135 0. 560a 0. 810ab 0. 609b 0. 822b 0. 587a 0. 803c
180 0. 568a 0. 818a 0. 687a 0. 836a 0. 590a 0. 826a
垄作 Ridge 90 0. 627b 0. 826b 0. 667b 0. 862b 0. 543b 0. 846a
135 0. 690a 0. 839a 0. 727a 0. 871a 0. 684b 0. 850a
180 0. 701a 0. 840a 0. 732a 0. 873a 0. 695a 0. 854a
2. 6摇 底墒和种植方式对夏大豆产量及产量构成因素的影响
两因素方差分析结果表明,夏大豆产量在底墒、种植方式及两者互作间差异均极显著(F = 83. 00**,F =
119郾 34**,F=14. 62**),由此说明底墒、种植方式均能明显影响夏大豆产量,且底墒和种植方式间存在明显的互
作效应。 由表 4可得,90 mm、135 mm、180 mm处理夏大豆产量分别为 1486 kg / hm2、2097 kg / hm2、2128 kg / hm2,
即随底墒增加夏大豆产量逐渐提高,135 mm和 180 mm处理分别比 90 mm处理显著提高 41. 12%和 43. 20%,但
135 mm和 180 mm处理间差异不显著(P <5%),表明 135 mm和 180 mm处理均能使夏大豆保持较高产量。 等
行距、大小行、垄作 3种种植方式下,夏大豆产量平均值分别为 1895、1606、2210 kg / hm2,垄作比等行距和大小行
表 4摇 底墒和种植方式对夏大豆产量及产量构成因素的影响
Table 4摇 Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns onyield and yield components of summer soybean
种植方式
Planting
patterns
冬小麦
灌水量 / mm
Irrigation of
winter wheat
株高 / cm
Plant
height
茎粗 / cm
Stem
thickness
分枝数
Number of
branch
主茎有
效荚数
Productive
pod number
of main
stem
主茎粒数
Seed
number of
main stem
分枝有
效荚数
Productive
pod number
of branch
分枝粒数
Seednumber
of branch
百粒重 / g
100鄄seed
weight
产量
/ (kg / hm2)
Yield
水分利用
效率
/ (kg·mm-1
·hm-2)
WUE
等行距 90 61. 6b 0. 56b 2. 7b 20. 7b 38. 1c 6. 2b 16. 3b 16. 0b 1518b 4. 52c
Uniform 135 65. 6ab 0. 57ab 3. 1a 21. 9a 39. 7b 11. 6a 22. 1a 16. 3a 2023a 5. 48a
row 180 66. 9a 0. 58a 3. 2a 22. 5a 42. 9a 11. 9a 24. 3a 16. 4a 2111a 5. 12b
大小行 90 61. 2b 0. 55b 2. 7c 18. 1c 33. 8b 5. 1c 14. 3c 16. 0b 1222b 3. 67c
Wide鄄narrow 135 65. 0ab 0. 57a 3. 5b 18. 8b 37. 5a 7. 8a 20. 5b 16. 1ab 1784a 4. 70a
row 180 66. 8a 0. 57a 3. 7a 19. 0a 38. 4a 7. 4b 22. 5a 16. 3a 1812a 4. 58b
垄作 90 60. 1b 0. 67b 3. 9b 20. 6b 42. 7c 11. 7b 24. 3b 16. 3a 1717b 5. 53c
Ridge 135 66. 6a 0. 69a 4. 5a 23. 4a 43. 7b 13. 2a 27. 3a 16. 4a 2453a 6. 79a
180 67. 5a 0. 69a 4. 5a 23. 5a 44. 7a 13. 4a 27. 6a 16. 5a 2459a 6. 32b
4843 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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分别提高 16. 62%和 37. 61%,差异显著(P <5%),表明垄作有利于提高夏大豆产量。 不同底墒间夏大豆产量最
大差值为 642 kg / hm2,不同种植方式间最大差值为 604 kg / hm2,说明冬小麦灌水对夏大豆产量影响比种植方式
明显。
从产量构成因素看,夏大豆荚数、粒数和百粒重均随底墒的增加而增大,垄作荚数、粒数和百粒重高于等行
距、大小行,表明提高底墒、采用垄作均能提高夏大豆荚数、粒数和百粒重。 产量构成因素与产量之间回归分析
表明,夏大豆主茎荚数与产量呈极显著正相关(r =0. 871**),主茎粒数与产量呈极显著正相关( r =0郾 861**),分
枝荚数与产量呈极显著正相关(r=0. 890**),分枝粒数与产量呈极显著正相关(r =0. 919**),百粒重与产量呈极
显著正相关(r=0. 893**)。 由此看出,种植方式和底墒是通过提高产量构成因素来提高产量,主茎荚数、主茎粒
数、分枝荚数、分枝粒数、百粒重五者中,分枝粒数对产量的影响较大。
2. 7摇 底墒和种植方式对夏大豆水分利用效率的影响
由表4可以看出,90、135、180 mm 3种处理条件下,夏大豆WUE平均值分别 4. 57、5. 66、5. 34 kg·hm-2·mm-1,即 135
mm灌水处理较 90 mm和 180 mm灌水处理分别提高 23. 85%和 5. 99% ,差异显著(P < 5% ),表明适当的提
高底墒水含量可显著提高夏大豆水分利用效率。 3 种种植方式下夏大豆 WUE 表现为垄作> 等行距 > 大小
行,垄作 WUE平均值分别比等行距和大小行高 23. 31%和 43郾 84% ,表明垄作能够显著提高夏大豆 WUE。 不
同底墒间夏大豆 WUE最大差值为 1. 08 kg·hm-2·mm-1,不同种植方式间最大差值为 1. 89 kg·hm-2·mm-1,表明
底墒对夏大豆 WUE影响不如种植方式明显。 此外,底墒与种植方式对夏大豆水分利用效率的影响存在明显
的互作效应。
3摇 讨论
前人研究表明,土壤底墒可作为作物生长的启动因子,与作物光合特性、产量及水分利用效率有密切的关
系[15鄄16]。 本研究中,冬小麦 135 mm和 180 mm处理夏大豆净光合速率、气孔导度及叶绿素含量指数均显著高
于 90 mm处理,但 135 mm与 180 mm处理之间相差不大。 根据气孔最优调节理论,净光合速率下降时,气孔
导度也将变小[17],135 mm较 180 mm处理虽净光合速率有所降低,但蒸腾速率也在下降。 因此,135 mm处理
水分利用效率并没有降低。 本研究还发现,随底墒供水量变化,夏大豆光合作用各项生理指标相互影响且相
关度高,不同处理间夏大豆净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙 CO2浓度均呈极显著正相关。 可见,
通过调控底墒促使蒸腾速率、气孔导度和细胞间隙 CO2浓度向有利于提高光合速率方向变化,是提高夏大豆
净光合速率和水分利用率的有效措施。 垄作既能改善作物群体受光状况,提高光合性能,又能促使根系下扎,
有效利用中下层底墒。 因此,采用垄作开发利用底墒在生产上是可行的。
叶绿素含量是反映作物叶片光合能力和衰老状况的重要指标[18]。 本试验中,夏大豆叶绿素含量指数呈
先增后减趋势,与前人研究结果一致[19];不同处理间叶绿素含量指数与净光合速率呈显著正相关。
Maxwell研究指出叶绿素荧光能有效探测作物生长发育与营养状况的信息[20鄄21],易随外界环境的变化而
变化[22鄄25],比净光合速率更能反映光合作用的真实行为。 本研究中,提高底墒与采用垄作均可提高 F0、Fm、
椎PS域及 Fv / Fm,有利于光能向化学能转化,为碳的同化提供更多能量,但在 135 mm 处理基础上再增加灌水
量,并不能显著提高夏大豆 F0、Fv、Fm、椎PS域及 Fv / Fm,究其原因,可能是本试验条件下 135 mm处理的底墒
和生育期间降雨已基本能够满足夏大豆电子传递、光能转化等光合生理过程的水分要求,180 mm处理的底墒
水分优势减弱或消失。
冬小麦灌水不仅影响小麦自身的产量,而且还显著影响下茬夏玉米的光合作用及产量[1鄄3,26]。 本研究发
现,冬小麦增加灌水量和夏大豆采用垄作均可提高夏大豆产量,但 180 mm处理较 135 mm处理增产效果不明
显。 冬小麦 180 mm灌水量+夏大豆垄作、冬小麦 135 mm 灌水量+夏大豆垄作产量较高,且二者差异不显著
(P < 5% ),由于前者水分利用率为 6. 32 kg·hm-2·mm-1,比后者低 7. 44% ,综合考虑经济效益和生态效益,推
荐冬小麦生育期灌 135 mm,夏大豆垄作为最优栽培模式。
5843摇 12 期 摇 摇 摇 刘岩摇 等:底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响 摇
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7843摇 12 期 摇 摇 摇 刘岩摇 等:底墒和种植方式对夏大豆光合特性及产量的影响 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 12 June,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Effect assessment of the project of grain for green in the karst region in Southwestern China: a case study of Bijie Prefecture
LI Hao, CAI Yunlong,CHEN Ruishan, et al (3255)
………
………………………………………………………………………………
The effect of dispersal on the population dynamics of a host鄄parasite system in fragmented landscape SU Min (3265)………………
The effect of spatial scales on wetland functions evaluation: a case study for coastal wetlands in Yancheng, Jiangshu Province
OU Weixin, YE Lifang, SUN Xiaoxiang,et al (3270)
………
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Effects of simulated nitrogen deposition on nutrient balance of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) seedlings
FAN Houbao, LIAO Yingchun, LIU Wenfei, et al (3277)
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…………………………………………………………………………
The water conservation study of typical forest ecosystems in the forest transect of eastern China
HE Shuxia, LI Xuyong, MO Fei, et al (3285)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
The ecological responses of Pinus tabulaeformis forests in Taiyue Mountains of Shanxi to artificial Harvesting
GUO Donggang,SHANGGUAN Tieliang,BAI Zhongke, et al (3296)
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The influence of the long鄄term application of organic manure and mineral fertilizer on microbial community in calcareous fluvo鄄
aquic soil ZHANG Huanjun, YU Hongyan, DING Weixin (3308)…………………………………………………………………
Endophytic fungal diversity of five dominant plant species in the dry鄄hot valley of Yuanjiang, Yunnan Province, China
HE Caimei, WEI Daqiao, LI Haiyan, et al (3315)
………………
…………………………………………………………………………………
Seedling recruitment in desert riparian forest following river flooding in the middle reaches of the Tarim River
ZHAO Zhenyong, ZHANG Ke, LU Lei, et al (3322)
………………………
………………………………………………………………………………
Scaling up for transpiration of Pinaceae schrenkiana stands based on 8hm permanent plots in Tianshan Mountains
ZHANG Yutao, LIANG Fengchao, CHANG Shunli, et al (3330)
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…………………………………………………………………
Responses of soil enzyme activities and microbial biomass N to simulated N deposition in Gurbantunggut Desert
ZHOU Xiaobing, ZHANG Yuanming, TAO Ye, et al (3340)
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Effects of Pb on growth, heavy metals accumulation and chloroplast ultrastructure of Iris lactea var. Chinensis
YUAN Haiyan, GUO Zhi, HUANG Suzhen (3350)
………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of temperature and sap flow velocity on CO2 efflux from stems of three tree species in spring and autumn in Northeast
China WANG Xiuwei, MAO Zijun, SUN Tao, et al (3358)………………………………………………………………………
The soil seed bank of Eupatorium adenophorum along roadsides in the south and middle area of Yunnan, China
TANG Yingyin, SHEN Youxin (3368)
……………………
………………………………………………………………………………………………
Extracting the canopy structure parameters using hemispherical photography method
PENG Huanhua, ZHAO Chuanyan,FENG Zhaodong,et al (3376)
……………………………………………………
…………………………………………………………………
The CCA analysis between grasshopper and plant community in upper reaches of Heihe River
ZHAO Chengzhang, ZHOU Wei, WANG Keming, et al (3384)
…………………………………………
……………………………………………………………………
Community structure characteristics of phytoplankton in argun River Drainage Area in autumn
PANG Ke, YAO Jinxian, WANG Hao, et al (3391)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Spatial and temporal variation of phytoplankton and impacting factors in Jiulongjiang Estuary of Xiamen, China
WANG Yu, LIN Mao, CHEN Xingqun, et al (3399)
………………………
………………………………………………………………………………
Effect of bank type on fish biodiversity in the middle鄄lower reaches of East Tiaoxi River, China
HUANG Liangliang, LI Jianhua, ZOU Limin, et al (3415)
………………………………………
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Study on dynamic changes of soil and water loss along highway based on RS / GIS: an example of Yujing expressway
CHEN Aixia, LI Min, SU Zhixian, et al (3424)
…………………
……………………………………………………………………………………
The urbanization effects on watershed landscape structure and their ecological risk assessment
HU Hebing,LIU Hongyu,HAO Jingfeng,et al (3432)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Assessment of ecological risk of coastal economic developing zone in Jinzhou Bay based on landscape pattern
GAO Bin, LI Xiaoyu, LI Zhigang, et al (3441)
………………………
……………………………………………………………………………………
Impacts ofland use and cover changes on ecosystem service value in Zoige Plateau
LI Jinchang, WANG Wenli, HU Guangyin, et al (3451)
……………………………………………………
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Effect of chicken manure application on Cu and Zn accumulation in soil and Brassica sinensis L.
ZHANG Yan,LUO Wei,CUI Xiaoyong, et al (3460)
………………………………………
………………………………………………………………………………
GIS analysis of structural characteristics of pollution sources in irrigable farmland in Ningxia China
CAO Yanchun,FENG Yongzhong,YANG Yinlu,et al (3468)
…………………………………
………………………………………………………………………
Effects of pre鄄sowing soil moisture and planting patterns on photosynthetic characteristics and yield of summer soybean
LIU Yan, ZHOU Xunbo, CHEN Yuhai, et al (3478)
………………
………………………………………………………………………………
In situ study on influences of different fertilization patterns on inorganic nitrogen losses through leaching and runoff: a case of
field in Nansi Lake Basin TAN Deshui, JIANG Lihua, ZHANG Qian, et al (3488)……………………………………………
Effects of AM fungi on leaf photosynthetic physiological parameters and antioxidant enzyme activities under low temperature
LIU Airong, CHEN Shuangchen, LIU Yanying, et al (3497)
…………
………………………………………………………………………
Effects of exogenous cysteine on growth, copper accumulation and antioxidative systems in wheat seedlings under Cu stress
PENG Xiangyong, SONG Min (3504)
…………
………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
The horizon scanning technology and its application prospect in Ecology HU Zimin, LI Jingjing, LI Wei, et al (3512)………………
Scientific Note
The gas exchange characteristics of four shrubs on the northern slope of Kunlun Mountain
ZHU Juntao, LI Xiangyi, ZHANG Ximing, et al (3522)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of DEM data at different scales on the accuracy of forest Ecological Classification system
TANG Lina, HUANG Jucong, DAI Limin (3531)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
Canopy interception of rainfall by Bamboo plantations growing in the Hill Areas of Southern Jiangsu Province
JIA Yongzheng, HU Haibo, ZHANG Jiayang (3537)
…………………………
………………………………………………………………………………
Effects of exotic species slash pine (Pinus elliottii) litter on the structure and function of the soil microbial community
CHEN Falin, ZHENG Hua, YANG Bosu, et al (3543)
………………
……………………………………………………………………………
The carbon emission analysis of Shenzhen Metro XIE Hongyu, WANG Xixiang, YANG Muzhuang, et al (3551)……………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 12 期摇 (2011 年 6 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 12摇 2011
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