半干旱区农田作物生态位适宜度动态评价与调控机制研究

以黄土高原半干旱区主要作物春小麦为研究对象，将生态位理论、农田生态学、全球变化生态学、环境科学与3S技术应用相结合，对全球变化下春小麦生态位适宜度动态评价与调控机制等进行原始创新性研究。本项目将通过扩展经典生态位内涵，建立作物生态位适宜度动态评价与调控分析的新指标体系、评价方法及调控机理模式；通过水肥和CO2浓度升高组合实验下的动态评价，揭示适宜度变化的时空动态特征及其在各生态因子梯度上的变化规律与耦合效应；通过诸生态因子与适宜度及产量三者之间的互作关系、反馈调节机理与模拟分析，阐明可控性特征、调节机理与措施，确定作物最适生态位和最佳水肥组合措施进行适宜度过程模拟选优分析。并构建多功能的数据库，进行多目标决策分析，建立农田管理决策支持系统，提出作物高产高效的集成技术措施。预期成果将对丰富和发展生态位理论与农田生态学有所贡献，并为半干旱区农业可持续发展和政府决策部门提供技术支撑和科学依据。

本项目选题于农田生态学研究的前沿，以黄土高原半干旱区主要作物春小麦为研究对象，将生态位理论、农田生态学、全球变化生态学与3S技术应用相结合，按照预订的项目研究计划，通过大田试验、理论研讨、数学建模与调控分析等，对半干旱区作物春小麦生态位适宜度动态评价及其调控机制等有关科学问题进行了原始创性新研究。本项目的研究内容与主要成果包括：（1）在理论上首次将生态理论与方法引入半干旱区作物春小麦生长系统研究中，通过扩展经典生态位理论的内涵，提出定义作物生态位适宜度为作物的现实资源位与其最适生态位之间的距离，建立了包含多类生态因子利用的新指标体系、评价方法与数学模型，并依据大田试验结果进行适宜度动态评价与调控分析。（2）应用理论研讨与实验验证相结合、定性与定量相结合的方法，通过水肥和CO2浓度升高各组合实验的动态评价，揭示了作物适宜度变化的时空特征及其在各生态因子梯度上的变化规律，阐明了提高适宜度对作物籽粒产量增加的生态效应及其调控机理。（3）基于大田实验、适宜度评价与反馈调控机制分析，阐明了适宜度可控性特征、调节机理与措施，针对全球变化对半干旱区作物产生的不利影响，确定出作物最适生态位适宜度值机最佳水肥组合措施，提出了作物高产高效的农田集成技术措施，其措施具有提高作物适宜度和增产的显著效果，并进行了实验验证分析。该项目研究结果共发表标注项目资助的研究论文18篇，其中SCI论文4篇，EI论文7篇，核心期刊论文7篇，并在国际学术会上进行了学术交流。以项目为依托共培养研究生11人，其中博士研究生9人，硕士研究生2人，均获得博士或硕士学位。. 综上，项目已按计划达到了预期研究目标，项目主要成果对丰富和发展农田生态学和生态位理论具有积极作用，并且为半干旱区农业发展和农田管理提供机理模式与技术支撑。项目按计划已如期完成了全部研究工作。