生態(tài)系統(tǒng)模型_思考題答案

1、作物生長模擬（一）作物生長模擬（一）1.舉例說明什么是狀態(tài)、速率和驅動變量。舉例說明什么是狀態(tài)、速率和驅動變量。狀態(tài)變量（Statevariable）：指系統(tǒng)的總量，如生物量、土壤中總含水量等驅動變量或驅動方程（Drivingvariable）：系統(tǒng)外部因子或描述系統(tǒng)外部因子影響的方程，如太陽輻射、氣溫、降水.速率變量（Ratevariable）：特定時刻單位時間內狀態(tài)變量的變化量。例如人口增長速率:State(tΔt)=State(t

2、)Rate(t)Δt用Rate(t)=State(t)（t時間時人口數(shù)）constant（人口增長率）2.簡要說明各產量水平的主要影響因子。簡要說明各產量水平的主要影響因子。一作物產量的決定因素：作物性狀、光、CO2、溫度（1）作物生理性狀：如CO2的同化能力、生育期長度、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，像小麥是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；谷類作物、根莖作物、豆科作物、油料作物

3、的作物產量也不相同。（2）光照：是光和作用的能量來源，形成葉綠素的必要條件；影響光和作用的重要因素。光強光合曲線中有光補償點、光飽和點。植物光合作用達到最大值時的光照強度，稱為該種植物的光飽和點。光合作用和呼吸作用相等時的光照強度稱為光補償點。一般來說，光補償點高的植物其光飽和點也高：草本木本植物；C4C3植物；陽生陰生植物。即隨著有效光強的不斷增加，光合速率也不斷增加，當有效光強達到光飽和點時，光合速率不再增加（3）CO2:是光合作用

4、的主要原料，CO2濃度增加，作物的光合速率提高，但是到達飽和點，光合數(shù)量從降低。C4植物的CO2補償點和飽和點均低于C3植物。增加CO2濃度可提高植物的光合能力，尤其對C3植物效果明顯。CO2濃度增加，氣孔導度下降，蒸騰速率降低，植物的水分利用效率提高。（4）溫度：作物有三基點溫度：最低溫度，最高溫度，最適溫度。低溫導致葉綠體結構破壞和酶的鈍化，影響光合作用；高溫下光呼吸和暗呼吸加強，凈光合速率下降。溫度不僅影響作物的光合速率，還影響生

5、育期長度，當溫度升高時，作物的生育期反而降低。二作物產量的限制因素：水、養(yǎng)分。對作物生長的影響符合Liebig的最大限制因素法則，即作物產量決定于水肥等生長要素虧缺最重的一個。（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%）。缺水使：?氣孔導度下降，導致進入葉肉內的CO2減少，光合速率降低?光合產物輸出變慢→在葉片中積累→光合作用產生反饋抑制1）CVF=碳水化合物轉化為干物質系數(shù)（kgDMkg1CH2O），與作物類型即

6、淀粉、蛋白質和脂肪含量有關，其中谷類作物CVF=0.7，豆類CVF=0.65，所以豆類轉化成干物質量（CVF）低于谷類作物，因此C3作物的凈光合效率（生長率）比C作物低。2）并且在，式子中，谷類作物的MC=0.015，豆類=0.025，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）

7、比C4作物的高。那么C3作物的凈光合效率（生長率）比C作物低。3）適宜溫度條件下，C3和C4作物在生長發(fā)育期的最大E值分別為70和90kgCO2ha1(MJm2)，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（生長率）比C作物低。5.提高大氣中提高大氣中CO2的濃度可提高作物的光合效率，簡要說明原因。的濃度可提高作物的光合效率，簡要說明原因。（1）CO2的流通速率P（光合速率）可表示

8、為：由公式可以看出，光合效率與CO2濃度成正比，當CO2的濃度（Ca）增加時，因此作物光合速率也增加。（2）暗反應階段需要CO2，CO2是植物體內合成有機物的原料。增加CO2含量，增強暗反應，也就增強光反應的原料來源。當大氣中CO2大量增加時，氣孔只要微微張開，就可以吸收到足夠的CO2，當CO2濃度比較大的時候，在空氣中擴散阻力小，進入細胞內的阻力也比較小，因此能提高作物的光合效率。（3）實際上，大氣中的CO2濃度小，現(xiàn)在大氣中CO2的

9、濃度約為350ppm，農作物光合作用CO2的最適濃度一般約為1000ppm，因此提高大氣中的CO2濃度，有利于提高作物的光合效率。（4）空氣中的二氧化碳含量一般占體積的0.033％(即0.65mg／L，0℃，101kPa)，對植物的光合作用來說是比較低的。如果二氧化碳濃度更低，光合速率急劇減慢。當光合吸收的二氧化碳量等于呼吸放出的二氧化碳量，這個時候外界的二氧化碳數(shù)量就叫做二氧化碳補償點(CO2compensationpoint)。水稻

10、單葉的二氧化碳補償點是55mg／LCO2(25℃，光照＞10klx)，其變化范圍隨光照強度而異。光弱，光合降低比呼吸顯著，所以要求較高的二氧化碳水平；才能維持光合與呼吸相等，也即是二氧化碳補償點高。當光強，光合顯著大于呼吸，二氧化碳補償點就低。作物高產栽培的密度大，肥水充足，植株繁茂，吸收更多二氧化碳，特別在中午前后，二氧化碳就成為增產的限制因子之一。植物對二氧化碳的利用與光照強度有關，在弱光情況下，只能利用較低的二氧化碳濃度，光合慢，