棉花冠层不同尺度光能空间分布特征研究

【目的】棉花冠层光能空间分布是光能利用率高低的直接影响因素之一。为科学量化光能在棉花冠层的空间分布,本研究旨在分析冠层内光合有效辐射(Photosynthetically active radiation,PAR)各分量的空间变化特征。【方法】用空间统计学方法分析了冠层不同空间点、线、面位置PAR的分布特征。【结果】盛花期棉花行间冠层PAR截获率整体变化呈"V"形,即棉行间PAR截获率低于棉行附近位置;高密度的群体冠层中下部PAR截获率纵向变化速率较缓,同时在距地面60 cm处PAR截获率横向变化幅度也较小;不同冠层区域的PAR截获率与密度呈正相关关系,且随播种后时间均呈现先增后减的变化趋势。【结论】适当增大种植密度可以提高群体PAR截获率。运用空间统计学原理精确定位定量分析冠层内PAR的分布,对合理配置棉花种植模式、研究群体株型结构、培育高光效品种具有指导意义。     

冬小麦对不同土壤水分的生理和形态响应

采用深桶栽培结合测坑法，从冬小麦反青至蜡熟期保持不同的土壤水分，分生育期对小麦的形态、生理和根系进行了测定。结果表明：调控土壤水分可明显改变冬小麦根、冠生长量比率。适宜的土壤水分胁迫（田持的５０％－６０％）可促进冬小麦根系发育，高土壤水分更有利于地上部生长。土壤水分长期低于田间持水量的６０％时，较显著地叶片的增大，从而减小截获光能的总叶面积，最终降低生物学产量和经济产量。土壤水分由“田持”的４６％升高到５５％，光合速率增幅不大，由５５％提高到６４％，光合速率出现跃迁式增高，土壤水分超过６４％后，光合速率几乎为等值。说明光合作用对土壤水分存在一个“阈值”反应，此值为土壤田间持水量的６５％左右。冬小麦的蒸腾速率随土壤水分递增而一直递增；综合考虑蒸腾速率与光合速率及水分利用效率之间关系，可以得出高土壤水分条件下冬小麦存在奢侈蒸腾耗水现象。     

两熟制粮田持续高产高效的理论基础及调控技术研究

小麦高光效品种倾向于有效地利用光温水,而不是更多地利用光温水;夏玉米高光效品种既能更多地利用光温水,又能更有效地利用光温水.两熟高光效品种合理组合、适度增密、均匀化种植不仅有利于多截获光能,还可抑制土壤水分蒸发,从而减少水分无效消耗,籽粒产量和光温水利用效率同步增加.在小麦玉米两熟产量递增过程中,光温水利用效率逐步提高,但生物光能利用率与籽粒光能利用率的增长不同步,产量水平越高,籽粒光能利用率比生物光能利用率的增幅越大.这表明越高产、单位籽粒产量投入相对越省、越高效.     

种植密度对不同生育期玉米品种光温资源利用率和产量的影响

探究不同生育期玉米光温利用、物质生产和产量形成对密度的响应,以期为陕北灌区春玉米密植高产高效栽培提供理论依据。试验于2019—2020年以东单60 (中晚熟)和大丰30 (中早熟)为试验材料,设置45,000 (D1)、60,000(D2)、75,000 (D3)和90,000 (D4)株hm^-2 4个种植密度,测定了叶面积指数、冠层光分布、物质生产与转运、光温利用和产量及其构成等指标。结果表明,大丰30和东单60分别在90,000株hm^-2和75,000株hm^-2密度下达到最高产量18,787.5kghm^-2和16,953.0kghm^-2,较低密度分别提高了37.7%和41.4%,且高产下大丰30籽粒含水率较东单60低11.5%。随着种植密度的增加,群体叶面积指数明显提高,上部冠层光能截获率显著增大,而中部冠层光能截获率显著下降且东单60降低幅度高于大丰30,下部冠层光能截获率无显著差异。对于光能辐射利用而言,大丰30花前截获的光合有效辐射和光能利用率较东单60分别高7.9%...     

两熟粮田持续高产高效的理论基础及调控技术研究

小麦高光效品种倾向于有效地利用光温水，而不是更多地利用光温水；夏玉米高光效品种既能更多地利用光温水，又能更有效地利用光温水，两熟高光效品种合理组合，适度增密，均匀化种植不仅有利于多截获光能，还可抑制土壤水分蒸发，从而减少水分无效消耗，籽粒产量和光温水利用效率同步增加，在小麦玉米两熟产量递增过程中，光温水利用效率逐步提高，但生物光能利用率与籽粒光能利用率的增长不同步，产量水平越高，籽粒光能利用率比生物光能利用率的增幅越大，这表明越高产，单位籽粒产量投入相对越省，越高效。     

垄作行间非等量播种技术对小麦群体及冠层的影响

为明确垄作行间非等量播种技术对小麦群体及冠层性状的影响,研究了垄上不同密度的垄作模式对小麦群体的冠层结构和光辐射的影响。结果表明,T5处理(垄上边行比内行播量增加30%)的群体结构最为合理,冠层光截获较多,光能利用率最高,产量也最高。     

不同新型肥料对小麦光合特性、冠层结构及产量的影响

为明确不同新型肥料的使用效果,为生产中合理选择肥料提供依据。以小麦品种烟农19为材料,在安徽省怀远县龙亢农场设置普通化肥、保持肥、活性增效肥、活性炭肥、活性素肥、土壤改良剂+习惯施肥和习惯施肥共7个不同肥料处理,研究对小麦冠层结构、光能截获率、旗叶光合特性和产量及其构成因素的影响。结果表明,新型肥料处理较习惯施肥处理产量提高了4.4%~10.2%,其中活性增效肥处理产量最高。与习惯施肥处理相比,不同新型肥料处理均提高了小麦生育后期旗叶SPAD值、净光合速率、冠层叶面积指数及光能截获率。综上,新型肥料具有增产增效的优势,尤其活性增效肥可作为小麦科学施肥的优选方案。     

棉花群体冠层PAR与农艺性状及产量的关联性研究

本文研究了陆地棉品种徐州553三种密度群体冠层PAR的分布规律、PAR与农艺性状及产量的关联性。结果表明:(1)棉田冠层PAR随密度增加而递减;冠层PAR值的高低随生育期变化的顺序是初花期>盛花期>吐絮期>盛铃期。(2)棉田封行后,冠层PAR的垂直分布符合Y=axe~(bx)曲线变化规律。(3)PAR对结果系数、NAR、果枝与主茎夹角、单株果枝数、单铃重和成铃率的直接效应为较大正值,对主茎节距、第一果枝高度、总果节数为较大负值。(4)PAR与皮棉产量(Y)的关系可由Y=a十bx+cx~2拟合,且曲线拟合的理论值与实际值差异小于1％。这些结果丰富了棉花光能利用的理论研究,也为合理密植、改善棉田光能分布以增加产量提供了理论依据。     

玉米冠层内光合有效辐射三维空间分布的测定和分析

设计了一套田间观测试验，以测定光合有效辐射（PAR，Photosynthetic Active Radiation）在玉米冠层内三维空间上的分布规律。对实测资料的分析得出如下结论：（1）玉米冠层内平均PAR的垂直分布具有随着向下累计叶面积指数的增加而指数递减的趋势。在冠层中上部，PAR透光率较高，递减很明显，冠层下部则维持较低水平，变化不     

播期对桔梗光能利用及产量的影响

为了探讨不同播期对桔梗冠层光能利用及产量的影响,揭示不同播期桔梗的有效利用方式,为桔梗栽培技术的完善和建立提供依据。采用LP-80植物冠层分析系统研究春播和夏播2种播期桔梗冠层光合有效辐射、截获率、转化率、利用率等指标,比较其地上部和根部各项农艺性状并做相关性分析。结果表明,当年收获期春播桔梗株高、主根长等农艺性状优势明显,但叶片衰老脱落严重,冠层透过率高,光能利用率低,而夏播桔梗冠层仍有较强光合效率,但冠层反射损失较大。春播桔梗当年产量高、根型好,适合用做1年药用栽培,可在10月底起挖;夏播桔梗在10月中下旬冠层光能利用仍维持在较高水平,适于做2年食用栽培。     

不同底墒条件下补灌对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响

我国黄淮平原水资源紧缺,而且年际间降水量及其时间分布存在较大差异,探明不同底墒条件下补充灌溉对冬小麦产量和水分利用效率的调节效应及其生理基础,可为该地区冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持。2013—2014和2014—2015年冬小麦生长季,在播种期0~100 cm土层土壤贮水量分别为201.5(A)、266.3(B)和317.0mm(C)3种底墒条件下,各设置4个补灌水处理,包括不灌水、拔节期+开花期补灌、越冬期+拔节期+开花期补灌、播种期+拔节期+开花期补灌,研究不同处理冬小麦耗水特性、旗叶光合、干物质积累与分配、产量及水分利用效率的差异。结果表明,冬小麦生育期总耗水量和土壤水消耗量均随播种期底墒的提高而增加。在底墒A和B条件下,冬小麦主要消耗降水和灌溉水。提高播种期补灌水平或于越冬期补灌,冬小麦在底墒A条件下对土壤水的消耗量显著增加,在底墒B条件下对土壤水的消耗量显著减少。在底墒C条件下,冬小麦耗水以土壤水为主,其次为降水,再次为灌溉水;播种期或越冬期补灌显著增加生育期总耗水量,对土壤水消耗量则无显著影响。于播种期、拔节期和开花期补灌,冬小麦在底墒A条件下可获得较高的籽粒产量,但水分利用效率较低;在底墒B条件下籽粒产量和水分利用效率均较高;在底墒C条件下,仅于拔节期和开花期补灌即可获得高产和高水分利用效率,播种期和越冬期无需补灌。综上所述,播前底墒是实施冬小麦合理补灌的重要依据。     

灌溉和种植模式对冬小麦播前土壤含水量的消耗及水分利用效率的影响

为探讨华北平原地区冬小麦节水栽培的生产措施,2004-2006年,以冬小麦品种8049为试验材料,在大田4种灌溉条件下,研究了等行距平作、宽窄行平作、沟播和垄作4种种植模式对播前土壤含水量消耗及冬小麦耗水量、产量和水分利用效率的影响。结果表明,与等行距平作相比,另3种模式增加了播前土壤含水量的消耗,其耗水量显著提高,尤以沟播模式30 cm以下播前土壤含水量的消耗最为明显。和等行距平作相比,在灌拔节水+抽穗水和灌拔节水+抽穗水+灌浆水条件下,沟播模式显著提高冬小麦产量;而垄作模式的产量没有显著提高。在灌拔节水或灌拔节水+抽穗水条件下,沟播种植模式的水分利用效率显著高于其他3种种植模式。在本试验条件下,沟播种植结合灌拔节水或灌拔节水+抽穗水是一种值得推广的节水种植模式。     

测墒补灌深度对济麦22冠层光截获和荧光特性及籽粒产量的影响

测墒补灌是近年开发的一种小麦节水栽培新技术,水分管理的土层深度是该技术的关键因素之一。本研究以济麦22为试验品种,于2013—2014和2014—2015年度在山东兖州进行大田试验,设置4个测墒补灌土层深度,补灌至目标土层拔节期相对含水量70%和开花期相对含水量75%,以定量灌溉(拔节期和开花期各灌水60 mm)和全生育期不灌水处理为对照,通过测定花后0~30 d灌浆阶段小麦冠层光截获特性、群体光合速率、旗叶荧光特性,以及最终籽粒产量和水分利用效率,以明确测墒补灌达到增产的光合基础及最佳土层。当补灌土层为0~20 cm时,灌水量为50.1~51.2 mm,小麦叶面积指数、冠层光合有效辐射截获量、冠层光截获率和群体光合速率,以及旗叶实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm)在各灌水处理中最低;补灌土层为0~40 cm时,灌水量为73.1~93.1 mm,上述前4项指标比补灌深度20 cm时依次提高6.0%~42.4%、8.5%~27.9%、6.7%~14.5%、11.0%~14.6%,同时旗叶ΦPSII和Fv/Fm亦显著提高;补灌深度加大至60 cm(灌水量87.5~105.4 cm)和80 cm(灌水量101.8~115.0 cm)时,这些指标无显著增加。与光合特性相关指标一致,籽粒产量也表现为补灌深度大于40 cm的3个处理间无显著差异,且与定量灌溉对照无显著差异,但都显著高于补灌深度20 cm处理。在本试验条件下,对0~40 cm土层实施测墒补灌,较定量灌溉减少用水26.9~46.9 mm,水分利用效率提高16.2%~16.7%,灌溉效益增加34.0%~68.1%,说明在类似生态条件下,中穗型小麦品种济麦22测墒补灌节水栽培技术的目标土层为0~40 cm。     

秋季玉米秸秆覆盖对丘陵旱地小麦生理特性及水分利用效率的影响

西南丘陵冬春季节干旱频繁,严重影响小麦播种立苗及产量。2012—2013(干旱)和2013—2014年度(湿润),在四川简阳开展田间试验,比较不同玉米秸秆处理方式对旱地小麦生理性状、水分利用效率及产量的影响。试验共设4个处理,分别是无覆盖(CK)、无覆盖+播后和拔节期灌水(T1)、休闲期覆盖(T2)和休闲期+小麦生育期覆盖(T3)。干旱年份T1、T2和T3的产量分别为4151、3926和3603 kg hm–2;较CK增产42.0%、34.3%和23.2%,提高水分利用效率27.2%、29.6%和18.8%。湿润年份处理间产量差异较小。与CK相比,干旱年份灌水和覆盖提高了播种至开花阶段的干物质积累量,有效抑制了花后旗叶、倒二叶的叶绿素降解;覆盖处理有利于保持播前充足的底墒及生育期间较高的土壤含水量;T2处理主要生育时期的根干重、根冠比、根长密度、根质量密度和根表面积密度增加,下层土壤中的根系增多。籽粒产量与各生育阶段干物质积累量、花后旗叶和倒二叶的SPAD及水分利用效率呈显著或极显著正相关。秋季玉米秸秆就地覆盖具有显著的纳雨保墒作用,可提高小麦立苗质量,延缓叶片衰老,进而增产。     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水(T0)、一水(T1)和二水灌溉(T2)处理(每次灌水量60mm),研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率(WUE)的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数(HI)和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的Pn和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水（T0）、一水（T1）和二水灌溉（T2）处理（每次灌水量60 mm）,研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率（WUE）的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数（HI）和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率（P_n）和气孔导度（G_s）,加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的P_n和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。     

旱地小麦休闲期不同耕作措施对土壤水分蓄纳利用与产量形成的影响

为了提高旱地冬小麦的水分利用率,采用大田试验,研究休闲期不同耕作措施对旱地冬小麦土壤含水量、产量及水分利用率的影响。结果表明,休闲期不同耕作措施可明显提高播前与越冬期0~100 cm、100~200 cm土层含水量,有利于旱地冬小麦出苗与越冬;同时,休闲期不同耕作措施可明显提高后续各生育期土壤含水量,提高穗数、穗粒数,显著提高籽粒产量与水分利用率,各处理下数据显示休闲期深耕处理效果优于深松与免耕处理。总之,休闲期不同耕作措施均有利于旱地小麦土壤水分、产量和水分利用率的提高,是实现旱地小麦增产的有效措施。     

推迟拔节水及其灌水量对小麦耗水量和耗水来源及农田蒸散量的影响

于2007-2008和2008-2009小麦生长季, 以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料, 采用测墒补灌的方法, 研究推迟拔节水及不同灌水水平对冬小麦耗水量、耗水来源、单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率、株间蒸发量、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明, 测墒补灌后0~140 cm土层能够达到目标含水量。相同补灌时期, 随补灌水平的提高, 拔节至开花阶段日耗水量增大, 0~120 cm土层贮水消耗量减小, 生育期总灌水量和田间耗水量增加, 土壤贮水消耗量先增加后减小, 土壤贮水消耗量和降水量占田间耗水量的比例降低。相同补灌水平, 由拔节期推迟至拔节后10 d补灌则麦田日耗水量减小, 挑旗期日耗水量增大, 拔节至开花阶段80~120 cm土层土壤贮水消耗量增加, 生育期总灌水量和田间耗水量亦增加, 降水量、灌水量和土壤贮水消耗量占田间耗水量的比例不变; 灌浆初期单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率降低, 株间蒸发量增加; 公顷穗数降低, 穗粒数、千粒重、籽粒产量、水分利用效率和灌水生产效率增加。本试验条件下, 在拔节后10 d补灌至0~140 cm土层平均土壤相对含水量为75%, 开花期补灌至70% (2007-2008年度)是兼顾节水、高产的最优处理。     

Water Use and Yield of Wheat under Unmulched and Mulched Conditions in Laterite Soil of the Indian Sub-continent

A held experiment was conducted during three winter seasons on West Bengal laterite soil to study the effect of irrigation and paddy straw mulch on water consumption. Water use efficiency and yield of wheat are reported. Both irrigation and mulch increased wheat yield significantly; there was also significant interaction between irrigation and straw mulch application: three irrigations combined with mulch resulted in 21.6 q ha^-1 wheat grain yield compared with 17.5 q ha^-1 for three irrigations without mulch. Mulch consistently increased irrigation response. Both irrigation and mulch increased water consumption and water use efficiency of the wheat crop. To compare the two irrigation treatments, irrigation at crown root initiation followed up by at flowering stage gave higher values of water use efficiency as well as higher grain yield than that of irrigation applied at panicle stage followed by at crown root initiation.     

半湿润偏旱区沟垄覆盖种植对冬小麦产量及水分利用效率的影响

为探索半湿润偏旱区沟垄集雨种植模式下冬小麦田土壤蓄水保墒和节水增产效果, 于2007-2010年连续3个小麦生长季在渭北旱塬旱农试验站, 研究了不同沟垄集雨种植模式对土壤水分、冬小麦产量和水分利用效率的影响。设置3个沟垄集雨处理, 分别是垄上覆盖地膜+沟内不覆盖(P1)、沟内覆盖小麦秸秆(P2)、沟内覆盖液体地膜(P3)处理, 以传统平作(CK)为对照。P1、P2和P3处理显著提高冬小麦生育前期0~20 cm和20~100 cm的土壤贮水量, 其中以P2处理蓄水保墒效果最显著, P3处理由于液态地膜的降解, 仅在小麦生长前期有一定的蓄水保墒作用, 在小麦的生长后期与P1处理无显著差异;各沟垄集雨处理100~200 cm土壤贮水量与CK无差异。P2处理对冬小麦平均株高和生物量影响最大, 3年平均株高和生物量分别较对照提高26.7%和60.3%。以P2处理增产效果最显著, 3年平均产量和水分利用效率分别较CK对照提高39.3%和35.6%;且P1和P3之间无显著差异。因此, 垄覆地膜、沟覆秸秆的二元沟垄集雨覆盖种植模式能显著提高冬小麦产量和水分利用效率, 适宜在半湿润偏旱区冬小麦生产中应用。