以美国东部黑核桃和北加州黑核桃1～2年生实生苗为试材，以太阳辐射为主导环境因子，以光合作用对环境因子的响应为主线，建立了从叶片水平到群体冠层水平上的光合作用机理模型。以此为基础，建立了干物质积累与分配的动态模型。系统地探讨了黑核桃从器官、个体到群体的生态生理过程对环境因子响应的定量关系，力求为果树生产的区域化、标准化、精准化提供理论支持，为黑核桃的生态适应性研究及其在我国的发展提供一定的理论基础。主要研究结果如下： 1．将Farquhar提出的单叶片光合作用生理生化模型与气孔导度B—B模型相结合，建立了光合作用—气孔导度耦合模型。在水肥适宜的条件下，模型模拟结果与田间试验结果具有较好的一致性。应用气体传输理论，导出了上述耦合模型中的子模型之一——叶肉细胞间隙的CO₂浓度（C_i）模型，即： 2．在水肥适宜，温度为25.0℃，光合有效辐射量子通量密度为1000.0μmol·m^-2s^-1的条件下，当CO₂浓度倍增时(从350增至700μmol·mol^-1)，美国东部及北加州黑核桃单叶片的光合速率分别提高25.3％和26.2％左右。 在大气中CO₂浓度为350μmol·mol^-1，光合有效辐射通量密度不变的条件下，光合作用速率对温度的响应呈单峰曲线，即有一个最适温度。东部及北加州黑核桃的最适温度分别为25.3和26.8℃左右，当温度低于最适温度时，二者对温度变化的响应变化差异较小，当温度高于最适温度时，北加州黑核桃的光合速率明显比东部的高，前者比后者对高温具有较强的适应能力。 大气CO₂浓度和温度固定不变(分别为350μmol·mol^-1和25.0℃)时，光合作用对光合有效辐射的响应符合Michaelis—Menten反应曲线，在光合有效辐射较小时，北加州黑核桃的光合速率比东部的大，随着光合有效辐射的增大，二者的差异愈小。 在典型晴天条件下，二者光合速率的日变化都出现两个极大值（分别在10时和16时左右），中午前后光合速率较低。 3．以Ross和Nilson叶倾角分布模型为基础，将冠层的几何结构数值化，建11 张继祥：美国黑核挑实生苗生态生理过程对环境囵素响应的数值模拟立了一个具有高分辨率的冠层结构模型；根据直接辐射和散射辐射的性质以及其在冠层中传输的特点，分别建立了直接辐射和散射辐射在冠层内传输的子模型。将冠层叶片的受光态势分为“光斑区”和“遮荫区”，分别计算了两区域内叶片的光合作用速率，进一步细化和完善了冠层光合作用多层模型理论。 无论是1年生东部黑核桃，还是2年生北加州黑核桃，其冠层内的消光系数均有明显的日变化，且上午8时之前，下午16时之后，随时间变化较大，中午前后随时间变化不明显；在典型晴天条件下，北加州黑核桃冠层（LAI二6左右），中午的光合作用速率最大，上午、下午相应时刻的光合速率基本对称（以正午时刻为对称轴），而东部黑核桃冠层（LAI—3左右）与前者有较大差异，其最大值出现在门时左右，且上午、下午不对称，上午的光合速率总体比下午的高。 在典型晴天条件下，北加州黑核桃单位土地面积日合成干物质总量（折合为CHZO）约为 88，6g·m勺”’，而东部为 63．4 g·m“Zd”‘左右，前者比后者多 28．5％左右。 4．在水肥适宣的条件下，依据物质守恒及浓度梯度等理论，建立了一个干物质积累和分配模型。假定各器官的同化物质浓度与其所得到的同化物的量成正比，导出了冠层与根茎间的干物质传输通量的关系式： G丫＊．W K，＝－－－－ W十G丫nw模型估算结果与田间试验结果比较一致。 对于1年生黑核桃，在叶幕建造时期内，冠层干物质积累大体呈现LOgistiS曲线增长，而生物总量及根茎干物质的增长大体可分为两个阶段，前期为指数增长阶段，后期为线性增长阶段，而且无论是生物总量，还是冠层、根茎干重都呈现出波浪式增长的态势，这种波动是环境因子影响的结果。 d州…W（冠层、根茎干物质日增量之比）不仅随生育期变化，还随环境因子变化，在叶幕建造初期，dpe… 较大，平均值约为 2．0，这时的光合产物主要用于叶片的生长和发育，在夜幕建造中期，dw巾 的平均值约为 1．5，该时期干物质在冠层、根茎内的分配较均衡，在叶幕建造后期，风…W呈直线下降，干物质的分配中心主要转移到了地下部，叶子生长趋于停止。 5．气象要素日变化模型是进行生态生理模型日变化数值模拟的前提。在气象 山东农业大学博士学住论文 ＊ 要素模拟的过程中，通过对参数的修正，大幅度地提高了模拟的准确性。