播期和播量对冬小麦冠层光合有效辐射和产量的影响

小麦适期播种不仅是达到全苗壮苗的关键, 还有利于小麦健壮生长发育, 是提高小麦单产的重要措施。本试验研究了不同播期和播量条件下小麦冠层底部光合有效辐射（TPAR）、叶面积指数（LAI）、冠层截获的光合有效辐射（IPAR）等的变化及播期对冬小麦产量的影响。结果表明, 叶面积指数和冠层截获的光合有效辐射随小麦播种时间的推迟而降低, 小麦冠层底部的光合有效辐射随小麦播种时间的推迟而增大。小麦冠层截获的光合有效辐射与叶面积指数呈显著正相关, 相关系数为0.756; 冠层底部的光合有效辐射与叶面积呈显著负相关, 相关系数为-0.872。小麦产量虽然随播期的推迟呈递减趋势, 但10月20日之前播种的小麦产量间无显著差异。因此, 在冬小麦和夏玉米一年两熟区, 可相应推迟小麦的播种时间, 尽量延长上茬玉米的生长期, 以实现两茬作物的均衡增产。     

冬小麦-春玉米间作模式下光合有效辐射特性研究

通过对单作和间作种植模式下作物冠层入射和透射光合有效辐射的观测,研究了不同种植模式下冠层光合有效辐射截获量(IPAR)的日变化规律及其与叶面积指数的关系以及冬小麦对预留行的遮荫作用。结果表明:2种种植模式下光合有效辐射截获量日变化均为双峰曲线;叶面积指数<2时,间作冬小麦日平均光合有效辐射截获量约为单作的50%,叶面积指数>2时,2种种植模式下的日平均光合有效辐射截获量相近;2种种植模式下光合有效辐射截获量与叶面积指数均有较好的相关性;间作冬小麦预留行遮荫率(FS)的日变化为双峰曲线,遮荫率与株高(H)有很好的相关性。     

氮磷调控及紫云英配施提高早稻冠层特性和产量

为揭示不同氮、磷施用量及配合翻压适量紫云英入田对早稻冠层特性和产量的影响,在7个施氮、3个施磷及2个不施氮/磷水平下,开展早稻全生育期叶面积指数LAI、冠层光合有效辐射PAR传输特性、叶片叶绿素SPAD值、生育后期剑叶净光合速率Pn及产量的试验观测。结果表明,氮磷调控可显著影响早稻LAI、叶片叶绿素含量和叶片光合速率,进而通过调节LAI影响冠层PAR传输特性,最终表现为产量上的差异。缺氮对早稻的影响显著高于缺磷,但在施肥充足时,磷肥对产量的影响比氮肥更加显著。早稻冠层特性和产量随氮、磷施用量的增加表现出边际递减效应,当施用量超过某一值时出现拐点,最终表现为产量的下降。在赣抚平原灌区,187.5~225 kg/hm2施氮量和60~120 kg/hm2施磷量以及翻压15 000 kg/hm2紫云英鲜草入田可有效提高早稻LAI和冠层PAR截获率In以及叶片叶绿素含量,维持剑叶生长期内较高的净光合速率Pn,获得高产。     

枣麦间作系统中冬小麦的冠层光分布特征及产量研究

针对近年来"林农生产争地争光"的问题,以株行距为3 m?4 m南北行向栽植的枣树||冬小麦间作系统为研究对象,大田条件下设置枣麦间作(JZ)和冬小麦单作对照(CK)两个处理,以2013—2014年生长季冬小麦光合生理参数和冠层光照强度为基础,以两棵枣树的定植点连成1条测定样线,在样线上以距枣树的东(E)、西(W)距离为基准,每50 cm设置1个测定点,设E50 cm、E100 cm、E150 cm、E200 cm(W200 cm)、W150 cm、W100 cm、W50 cm共7个测定位置,在不同调查时期测定各测定位置的冬小麦冠层光合有效辐射(PAR),并在冬小麦成熟期调查各测定位置上的产量。采用多项式回归和定区间积分等方法计算冬小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、扬花期、灌浆期和成熟期冠层达到饱和PAR的时长与时空窗,探讨枣麦间作系统中枣树遮光对间作作物冬小麦冠层光照分布及产量的影响。结果显示,间作系统中冬小麦冠层光照强度及产量整体呈现出不同的时空分布特征,且相较于单作小麦系统均有一定程度的衰减。单作冬小麦冠层的饱和PAR时空窗比间作处理大56.1%,穗粒数、有效穗数、千粒重和产量分别比间作小麦高14.7%、15.9%、33.5%和53.0%。相对于单作对照,间作物冬小麦整个生育时期内在距枣树E50~E100 cm、E100~E150 cm、E150~E200 cm、W150~W200 cm、W100~W150 cm、W50~W100 cm处的冠层PAR时空窗损失严重,分别达92.5%、45.7%、7.0%、5.4%、10.9%、54.0%。冠层PAR时空窗损失导致冬小麦减产,在以上各处减产程度分别达46.2%、39.6%、26.3%、24.7%、32.4%和37.6%。故枣树遮阴程度的差异导致间作物冬小麦不同程度减产,且间作巷道内西侧光照质量整体优于东侧。这就要求在冬小麦扬花期后对枣树进行适当修剪,且适当增加巷道东侧枣树株距,以避免枣树新生枝徒长,提高冬小麦冠层光合有效辐射截获量,使间作系统获得更高产量。     

密度与播期互作下棉花冠层PAR时空特征分析

为提高长江流域棉区棉花群体光合有效辐射(PAR)利用率并塑造合理群体结构,本研究设置不同播期(B1:5月13日、B2:5月25日)和种植密度(M1:7.5万株·hm^-2、 M2:9.0万株·hm^-2、M3:10.5万株·hm^-2、 M4:12.0万株·hm^-2),研究不同栽培方式对棉花冠层PAR时空分布的影响。结果表明,在一定生育时期内,B1播期处理棉花冠层对PAR的截获能力较强;在同一播期条件下,棉花冠层PAR截获率(PARI)在一定范围内与密度呈正相关关系。在B1播期下,一定生育时间内冠层PARI整体呈先升高后降低的趋势,B1M4的冠层PARI在生育前期较高,生育后期则以B1M1较高;在B2播期下,一定时期内,冠层PARI整体随生育进程的推进逐渐升高,且B2M4的冠层PARI最大。因此,在5月25日的播期条件下,12万株·hm^-2密度处理的棉花群体冠层PARI较大;而播期为5月13日时,7.5万株·hm^-2 密度处理的棉花冠层在生育后期对PAR的截获具有优势。本研究为构建适宜长江流域棉区的高光效群体结构提供了技术支撑,同时也为棉花新品种的培育和轻简化栽培提供了理论依据。     

核麦间作系统小气候效应及其对小麦产量的影响

利用KS4000手持气象站和SUNSCAN冠层分析系统,测定了核桃一小麦间作系统的田间小气候,并以单作田小麦为对照,对间作小麦的产量及其构成因素进行分析。结果表明,相对于单作田,核麦间作系统明显降低了小麦冠层的风速和温度,增大了小麦冠层的相对湿度,但核麦间作系统也明显降低了小麦冠层顶部入射的光合有效辐射量和冠层截获的光合有效辐射量;核麦间作系统小麦的生物量、穗粒数、穗粒重、收获指数、公顷穗数、千粒重和产量均显著低于单作系统（P〈0．05）。可见,虽然核麦间作系统在一定程度上改善了田间小气候,但由于核桃树对小麦遮荫作用较大,光合有效辐射透过率较低,导致了间作小麦产量的显著降低（P〈0．05）。因此,通过对核麦间作复合群体中主要气象因素变化特点的探讨,找出影响小麦生长的主要原因,有利于采取相应的栽培调控措施,优化间作群体结构。     

线辣椒/玉米带状套作的光能截获和利用特征

太阳辐射的有效利用是间套作种植模式呈现产量优势的根本原因。本试验研究了线辣椒/玉米带状套作群体的叶面积指数(LAI)动态变化趋势及光合有效辐射(PAR)的截获和利用规律。试验设线辣椒单作(SC)、线辣椒/玉米套作(IMC)、玉米单作(SM)3个处理。研究结果表明:线辣椒和玉米的叶面积指数在生育期内均呈单峰型曲线变化,单作线辣椒和单作玉米的LAI均稍大于各自的套作;套作线辣椒的消光系数低于单作。玉米、线辣椒单作与套作整个生育期内的PAR截获量差异显著,带状套作的PAR截获量比按套作比例(0.788:0.222)对单作PRA截获量加权的平均值高42.25%。线辣椒/玉米带状套作的PAR利用效率比按套作比例对单作PAR利用效率加权的平均值高39.51%。套作玉米的干物质积累速率大于单作,套作线辣椒的干物质积累速率低于单作。套作线辣椒的干物质向茎、枝的分配比例显著低于单作,而向果实、根的分配比例分别比单作高2.8%和2.6%;套作玉米的干物质向各器官最终分配比例与单作无显著差异。与单作相比,线辣椒/玉米带状套作模式的产量优势归功于PAR截获量和利用率的提高。合理的套作可以使作物对PAR的截获和利用在时间和空间上达到互补。     

氮肥基追比例对测墒补灌小麦冠层不同层次光能利用及干物质转运的影响

【目的】研究测墒补灌节水栽培条件下,氮肥基追比例对小麦植株冠层不同层次光能利用和干物质积累转运及分配的影响,为确定合理的氮肥运筹模式提供依据。【方法】以‘济麦22’小麦为试验材料,在总施氮量为240 kg/hm^2条件下,设置5个氮肥基追比例,分别为N1 (0∶10)、N2 (3∶7)、N3 (5∶5)、N4 (7∶3)、N5(10∶0),在拔节期和开花期,土壤相对含水量均补灌至田间持水量的70%。【结果】氮肥基追比例为5∶5的N3处理开花后的叶面积指数、冠层上层和中层的光合有效辐射(PAR)截获率及截获量显著高于其它处理,中层和下层的透射率显著低于其它处理,PAR转化率和利用率较N1、N2、N4和N5分别提高13.64%、8.02%、8.70%、14.38%和21.17%、8.50%、10.67%、23.88%。N3处理开花后干物质同化量、成熟期干物质积累量及中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运量、转运率显著高于其它处理,籽粒干物质分配量较N1、N2、N4和N5分别提高11.37%、5.68%、6.03%和16.25%。相关分析表明,中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运量与中层PAR截获率呈显著正相关;籽粒干物质分配量与上层、中层及总PAR截获率呈显著正相关,与下层PAR截获率呈显著负相关。【结论】氮肥基追比例为5∶5的处理显著提高了小麦冠层的光能利用,促进了中层营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的转运,获得了最高的籽粒产量,为本试验条件下的最优处理。     

基于夏玉米冠层内辐射分布的不同层叶面积指数模拟

为了模拟夏玉米冠层内各层叶面积指数垂直分布,光合有效辐射（photosynthetically active radiation, PAR）是研究作物群体光合作用和长势的重要特征参数,阐明冠层内PAR的垂直分布规律与冠层结构等参数之间的相关关系,可为遥感定量反演冠层结构参数提供模型基础。该文基于PAR在冠层内的辐射传输规律结合冠层结构模拟不同太阳高度角的PAR透过率垂直分布模型,并用地面冠层分析仪测量值进行验证,结果表明模型对封垄前玉米抽雄期冠层内PAR透过率垂直分布模拟精度较高。通过不同太阳高度角PAR透过率的垂直分布模型结合消光系数运用不同算法分别反演层叶面积指数（leaf area index, LAI）,并与不同高度层LAI实测值进行比较。结果显示：Bonhomme& Chartier算法反演不同高度层LAI精度较高,上层均方根误差（root mean square error,RMSE）为0.18,中层RMSE为0.55,下层RMSE为0.09。不同太阳高度角反演结果存在差异,30°和45°高度角均能较好地反演下层LAI,RMSE分别为0.11与0.09;30°高度角反演中层LAI精度较高,RMSE为0.30;45°高度角反演上层LAI精度较高,RMSE为0.18。结果表明基于不同太阳高度角构建的层LAI反演模型更适于实现夏玉米不同高度层LAI的遥感估算。该研究可为模拟垄行结构冠层内LAI垂直分布提供参考。     

种植密度对新疆膜下滴灌棉花群体光合速率、冠层结构及产量的影响

田间试验研究了3个水平的种植密度(21万株/hm2、24万株/hm2、27万株/hm2)对膜下滴灌棉花群体光合速率(CAP)、冠层结构及产量的影响。结果表明北疆棉区适宜播种条件下,24万株/hm2密度的群体冠层结构优于其他密度,生育后期仍可保持较高CAP,叶面积指数高值持续期进入早、持续时间长,光合物质累积多且分配到生殖器官中的比例大,皮棉产量较高。     

散射辐射比例与冬小麦光能利用率和总初级生产力的关系

利用冬小麦拔节乳熟期（2004-04-01—05-20和2005-04-10—05-31）在田间观测的每30min涡度相关和小气候数据,计算散射辐射比例（DF）与光能利用率（LUE）和总初级生产力（GPP）之间的数量关系,以期为提高LUE模型和作物模型的模拟准确度提供依据。结果表明：冬小麦拔节-乳熟期DF与LUE间呈极显著的线性正相关关系（P＜0.001）,DF与GPP间为极显著的抛物线关系（P＜0.001）,即随着DF的增加,LUE呈线性增长,而GPP呈先增加后降低的变化趋势。2004年和2005年观测实验表明,中等太阳辐射条件下,即DF和光合有效辐射（PAR）的均值分别为0.57和27.7molm?2d?1时,冬小麦GPP达到最高。2004年与2005年相比较,DF与LUE、DF与GPP关系均存在较大差异,这主要归因于两年间冬小麦拔节?乳熟期PAR水平和DF分布频率的差异。     

PAR transmittances of dry and condensate covered glass and plastic greenhouse cladding

In this study, the angular transmittances over the photosynthetically active radiation (PAR) range of two types of glass (single glass (SG) and low emissivity glass (LEG)) and three types of plastic films (low density polyethylene (LDPE), anti-drop condensation polyethylene (ADCPE) and photoselective diffusive polyethylene (DPE)) were determined experimentally in the laboratory. The measurements were performed on dry as well as on condensate covered materials, since condensate frequently occurs on a greenhouse cladding material. Based on the angular measurements, the transmittance of diffuse PAR incident on a 25° inclined slab was calculated. For the dry state, it was found that the PAR transmittance decreased with increasing photoselectivity of the materials. When covered with condensate, the PAR transmittance of the glass plates was only reduced at incidence angles higher than 15° by at most 20% on a relative scale, while the transmittance of non-anti-drop condensation films was especially reduced at small angles of incidence by at most 25%. Due to the addition of anti-drop condensation agents to a plastic film, the PAR transmittance of the film was not affected by the condensate and, therefore, showed the highest PAR transmittance in the wet state. For the photoselective cladding materials, the spectral dependency of the transmittance was only slightly changed by the condensate.     

极端高温对冬小麦冠层碳同化的影响

以涡度相关通量观测系统对山东禹城冬小麦农田碳通量进行11年(2003—2013年)连续观测,定义该11年内灌浆期日最高气温(Ta_max)的第95百分位数(30.58℃)为极端高温(EH)阈值。选择2004年和2012年中两个典型EH日和非极端高温(non-EH)日,对比分析EH对净生态系统生产力(NEP,白天)的影响特征与机理。结果表明:2004年EH日Ta_max比non-EH日高3.10℃,白天NEP总量低3.25 mg(CO2)?m?2?s?1,降低比率19.77%;2012年EH日Ta_max比non-EH日高3.17℃,白天NEP总量低6.04 mg(CO2)?m?2?s?1,降低比率19.17%。两年中,EH日与non-EH日的光合有效辐射(PAR)与NEP均呈显著二次曲线关系,但在PAR1 000μmol?m?2?s?1时段(该时段NEP总量占白天NEP总量的52.31%以上)则没有显著相关关系。随着PAR的增强,EH日和non-EH日的NEP差距有扩大趋势;在PAR1 000μmol?m?2?s?1时段,两者差异显著。无论全天还是仅PAR1 000μmol?m?2?s?1时段,空气相对湿度(RH)与NEP均没有显著相关关系。在4个观测日中,0~20 cm土壤含水量(SWC)均为田间持水量的80%左右,在冬小麦灌浆期适宜的土壤含水量范围内,对冠层碳同化无抑制作用。从全天看,EH日和non-EH日的气温(Ta)与NEP相关性均不显著,但在PAR1 000μmol?m?2?s?1时段,Ta与NEP则有显著负相关关系,Ta上升1℃,NEP降低7.28%~9.53%(2004年)和6.94%~10.42%(2012年)。因此华北平原冬小麦灌浆期极端高温(30.58℃)对冠层碳同化有显著抑制作用,在EH日,Ta对NEP抑制的贡献率为59%~83%,Ta升高1℃,白天NEP总量降低6.05%~6.37%。     

Yield and yield formation of field winter wheat in response to supplemental solar ultraviolet-B radiation

The stratospheric ozone decrease has heightened concern over the ecological implications of increasing solar UV-B radiation on agricultural production and natural plant ecosystems. UV-B is absorbed, and can damage many important plant species through a variety of interacting mechanisms. The effects of enhanced UV-B exposure on yield and yield formation of winter wheat associated with photosynthetic activity and total biomass development were investigated in this study. The overall experimental design included three UV-B treatments (two supplemental UV-B treatments and an ambient level) with three replicates of each treatment. Results suggested that the supplemental UV-B can cause the decrease of yield of winter wheat up to 24% with 11.4% increased UV-B. Supplemental UVB decreased dry matter accumulation most during the jointing–booting stage when the leaf area index (LAI) was the greatest. In addition, the supplemental U-VB appeared to effect the distribution of dry matter but did not effect the net assimilation ratio of the wheat.     

栾城地区光合有效辐射的测量与计算*

2005年7月19日-2006年9月30日,在河北栾城对太阳辐射包括光合有效辐射QPAR、可见光辐射QVIS、总辐射Q等气象参数开展了4次综合观测,初步得到了QPAR、QVIS等的变化特征。观测表明,小时累计之比QPAR/Q、QVIS/Q、QPAR/QVIS相对稳定,其平均值分别为1.94mol.MJ-1、0.39、4.95mol.MJ-1,同时它们均表现出明显的日、逐日、季节变化特征,并受到水汽、气溶胶、云等因素的影响。建立了计算实际天气QPAR、QVIS小时累计的经验公式及QPAR与QVIS转换关系式,计算值与观测值均吻合较好。在考虑水汽和散射因子时,QPAR、QVIS计算值与观测值的相对偏差分别为14.4%、13.9%;限于资料缺乏,也可仅考虑水汽因子的作用,此时QPAR、QVIS的相对偏差分别为15.2%、14.2%。利用比值法计算QPAR、QVIS时,水汽因子具有重要作用,气溶胶因子的作用远弱于水汽因子,但仍需要考虑。     

Dosimetric measurement of the visible and UV exposures on field grown soybean plants

This paper describes a dosimeter system for measuring both the PAP (photosynthetically active photons) (400–700 nm) and ultraviolet-B (UVB) (280–320 nm) exposures in the supplemental UVB irradiation of field grown soybean (Glycine max [L.] Merr.) plants. At the V2 growth stage, the dosimeters positioned at the same position and orientation as the trifoliate leaves of the plants that were measured received 12–38% more PAP and 5–82% more UVB than the unifoliate leaves. For the crop maturity stage, the plants exposed to high levels of UV irradiance (high UV treatment) received approximately 40% more UVB on a horizontal plane at the top of the plant canopy compared to the control group of plants (control treatments). For the other measurement sites over the plants that were orientated at 45° to the vertical in the north, south, east and west directions, the additional amount of UVB for the supplemental treatment compared to the corresponding sites for the plants in the control treatments varied between −39 and 37%, due predominantly to the shading provided by the other plants. Furthermore, the supplemental UVB changed the natural partitioning of UVB and PAP and the ratio of PAP to UVB over the plants. All these variations to the UVB and PAP over the plant canopy cannot be predicted by exposure measurement in the wavebands on a horizontal plane. Consequently, for the case of the complex topography of plants, the dosimeters described in this paper have the advantage of allowing the exposures to be measured simultaneously at multiple sites that are at any orientation.     

行距配置对冬小麦/白三叶草间作系统小麦群体结构和光合有效辐射的影响

2008~2010 年冬小麦/白三叶草不同栽培方式试验(6 种小麦行距配置, 3 个行距×2 个播种量)研究表明,单作条件下, 小麦群体总茎数、叶面积指数、生物量及产量在行距25 cm 与30 cm 处理间差异不大, 均显著高于行距40 cm 处理。行距30 cm、播种量217.5 kg·hm^-2 处理的籽粒产量和收获系数分别达7 857.8 kg·hm^-2 和0.483。小麦抽穗期和花期, 行距30 cm 与40 cm 处理的冠层底部向上20 cm 处的光合有效辐射(PAR)值差异不大, 行间全天PAR 在50 μmol·m^-2·s^-1 以上的时间至少有8 h, 而单作条件下白三叶草光补偿点在30~50μmol·m^-2·s^-1 之间, 这预示着在行距30 cm 与40 cm 处理的小麦行间间作白三叶草能为白三叶草光合作用提供有效光能。行距30 cm 条件下, “小偃81”与“济麦22”单作以及分别与白三叶草间作处理试验表明, “小偃81”与白三叶草间作系统小麦生物量不受间作影响, 小麦叶面积指数与穗数高于“小偃81”单作。“济麦22”与白三叶草间作系统的3 项指标则低于“济麦22”单作。间作条件下, 白三叶草冠层顶部PAR 日变化呈单峰曲线, 冠层底部PAR 较小, 全天最大仅30 μmol·m^-2·s^-1。与“济麦22”相比, “小偃81”与白三叶草间作冠层底部PAR 全天日变化较小。因此, 行距30 cm 处理小麦行间适合间作白三叶草, 小麦品种“小偃81”比“济麦22”更适合与白三叶草间作。本研究结论可为华北平原发展冬小麦/白三叶草间作种植模式提供参考依据。     

Nutritional response of seedling tomato plants under different lighting treatments

In order to describe the effect of complementary artificial light supply on the nutrient status of tomato seedlings, fluorescent lamps were compared to each other. Nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) concentrations were measured (mg g^?1 dry matter). Blue, red and far-red relationships were established. The N, P and K higher concentration and uptake have been found under high efficiency fluorescent lamps. Phosphorus uptake increasing was observed at high levels of irradiation. Potassium concentration is significantly higher under compact fluorescent lamps. The relationship between ratios and N, P and K extractions were used as indicators of limitation for plant. The ratio N/P and N/K present a low relation with N extraction. The ratio N/P presents a significant correlation with P extraction, also the ratios N/K and P/K with K extraction. Significant differences in constant of lineal equation have been found in P/K ratio and K extraction.