中科院生态学模型思考题

《中科院生态学模型思考题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、作物生长模拟（一）1.举例说明什么是状态、速率和驱动变量。状态变量（Statevariable）：指系统的总量，如生物量、土壤中总含水量等驱动变量或驱动方程（Drivingvariable）：系统外部因子或描述系统外部因子影响的方程，如太阳辐射、气温、降水.速率变量（Ratevariable）：特定时刻单位时间内状态变量的变化量。例如人口增长速率:State(t+Δt)=State(t)+Rate(t)·Δt,用Rate(t)=State(t)（t时间时人口数）*constant（人口增长率）2.简要说明各产量水平的

2、主要影响因子。一．作物产量的决定因素：作物性状、光、CO2、温度（1）作物生理性状：如CO2的同化能力、生育期长度、收获指数、叶面积指数，等等.以及作物类型，如C3和C4作物，像小麦是C3作物，玉米是C4作物，玉米比小麦的最大单叶光合能力要强；谷类作物、根茎作物、豆科作物、油料作物的作物产量也不相同。（2）光照：是光和作用的能量来源，形成叶绿素的必要条件；影响光和作用的重要因素。光强-光合曲线中有光补偿点、光饱和点。植物光合作用达到最大值时的光照强度，称为该种植物的光饱和点。光合作用和呼吸作用相等时的光照强度称为光补

3、偿点。一般来说，光补偿点高的植物其光饱和点也高：草本>木本植物；C4>C3植物；阳生>阴生植物。即随着有效光强的不断增加，光合速率也不断增加，当有效光强达到光饱和点时，光合速率不再增加（3）CO2:是光合作用的主要原料，CO2浓度增加，作物的光合速率提高，但是到达饱和点，光合数量从降低。C4植物的CO2补偿点和饱和点均低于C3植物。增加CO2浓度可提高植物的光合能力，尤其对C3植物效果明显。CO2浓度增加，气孔导度下降，蒸腾速率降低，植物的水分利用效率提高。（4）温度：作物有三基点温度：最低温度，最高温度，最适温度。

4、低温导致叶绿体结构破坏和酶的钝化，影响光合作用；高温下光呼吸和暗呼吸加强，净光合速率下降。温度不仅影响作物的光合速率，还影响生育期长度，当温度升高时，作物的生育期反而降低。二．作物产量的限制因素：水、养分。对作物生长的影响符合Liebig的最大限制因素法则，即作物产量决定于水肥等生长要素亏缺最重的一个。（1）水分是光合作用的主要原料之一和植物体的主要成分（70-90%）。缺水使：ü气孔导度下降，导致进入叶肉内的CO2减少，光合速率降低ü光合产物输出变慢→在叶片中积累→光合作用产生反馈抑制ü光合机构受损→光合速率下降ü

5、叶片死亡→光合面积减少湿度：在一般自然条件下，湿度对光合的影响并不明显。空气饱和水汽压差越大，大气蒸发力越强，引起叶片失水，气孔关闭，CO2供应不畅而导致光合速率下降。（2）养分：是植物细胞结构物质的组成成分。例如，氮：蛋白质的主要成分（16-18%）；氮过多不利于同化物向子粒分配，缺氮则引起叶功能早衰。磷：促进光合作用和有机物的运输，促进蔗糖合成。钾：促进糖分转变成淀粉；有利于有机物运输.三．作物产量的减产因素：病虫害、杂草、污染物（1）病虫害：降低作物叶片的光合能力（2）杂草：与作物竞争光、热、水和养分（3）污染

6、物：重金属；SO2，氮氧化物（NO2,NO）等，进入叶肉组织，很容易被吸收，破坏叶绿体四．作物产量的减产因素：病虫害、杂草、污染物（1）病虫害：降低作物叶片的光合能力（2）杂草：与作物竞争光、热、水和养分（3）污染物：重金属；SO2，氮氧化物（NO2,NO）等，进入叶肉组织，很容易被吸收，破坏叶绿体3.简要说明影响作物生长的因素。1）潜在生长条件—潜在产量n水分、养分充分供应，无病虫害、杂草危害；n作物生长和产量仅决定于太阳辐射、温度和作物性状2）限制生长条件—可获得（限制）产量n除上述因子外，在作物生长季节至少部分

7、阶段出现缺水；或作物生长受到养分或同时水分短缺的影响；n在无灌溉、无病虫害和杂草危害，以及养分充分满足的条件下，作物可能实现的产量，称为雨养潜力。3）实际生长条件—实际产量n作物生长受到减产因子病虫害、杂草、污染等影响。4.一般来讲，C3作物的净光合效率（生长率）要低于C4作物，豆类作物要低于谷类作物，为什么？净光合作用=总光合作用-呼吸作用消耗。净光合率（dw/dt，kgDMha-1d-1）：等于总同化量减去维持呼吸和生长呼吸消耗。净光合速率公式：1）CVF=碳水化合物转化为干物质系数（kgDMkg-1CH2O），

8、与作物类型即淀粉、蛋白质和脂肪含量有关，其中谷类作物CVF=0.7，豆类CVF=0.65，所以豆类转化成干物质量（CVF）低于谷类作物，因此C3作物的净光合效率（生长率）比C作物低。1）并且在，式子中，谷类作物的MC=0.015，豆类=0.025，豆类维持正常呼吸消耗量比较大，即C3作物的维持系数（MC）比C4大；并且C3作物的Tref=20℃