玉米群体辐射传输特征

实验观测分析了玉米群体总辐射的透过率、截获率、反射率和消光系数,结果表明玉米群体总辐射透过率、反射率和消光系数具有明显日变化特征;玉米雄穗开花前后其群体透过率和截获率有明显变化;日际反射率随玉米生育期而异,初期达0.23,之后逐渐下降至0.14左右;生育期平均反射率约为0.19;总辐射和净辐射的消光系数分别为0.51和0.41。提出了总体消光系数的概念,该系数在观测期较稳定,约为0.26,依此利用入射总辐射可算出作物群体冠层辐射截获量。     

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。     

玉米/大豆间作条件下作物生物量积累模型

通过不同间作比例的玉米/大豆间作试验,建立了基于辐射截获与利用的玉米/大豆间作群体生长和产量的模拟模型。作物总生物量和产量为光合有效辐射(PAR)、辐射截获率(F)以及辐射利用效率(RUE)的函数,根据太阳辐射(SR)与PAR的比例可估算PAR,采用Keating和Carberry建立的公式计算F值,利用生长度日(GDD)确定作物的出苗、开花与成熟时期。模拟结果表明模型能够较为准确地模拟水分充足条件下间作群体的总生物量和产量。     

不同粮食作物光能利用效率研究

作物产量高低主要取决于作物的光能利用效率，明确不同作物光合、光截获能力与光能利用效率的差异性，对提高作物资源利用效率和种植结构调整有重要意义。该研究以吉林省梨树县玉米、春小麦、大豆、谷子和马铃薯5种主要粮食作物为研究对象，通过2a田间试验，分析研究了不同作物不同生育阶段的光合特性、光截获和光能利用效率。结果表明：玉米和谷子在营养及生殖生长阶段的最大净光合速率均大于28.34 μmol/(m2·s)，高于其他作物，且光合作用适宜光强范围较其他作物更宽。对比作物光合有效辐射截获能力可知，玉米、大豆和谷子的光截获能力明显优于其他作物，但基于光截获能力分析需适当减小种植密度，避免种植密度过大影响作物中下部叶片发育；马铃薯和小麦则可在充分考虑水分、肥料等限制条件后适当增加种植密度来提升作物群体光截获能力；作物上部最大光截获由营养生长阶段向生殖生长阶段的过渡时期最高，对作物光能利用率的提高有重要影响。马铃薯、玉米及谷子的全生长季光能利用率显著高于小麦和大豆；马铃薯、玉米及谷子在营养生长到生殖生长过渡时期的光能利用率较其他生育期高。仅考虑产量最高，吉林梨树县优先种植玉米、马铃薯和谷子。     

黄淮海冬小麦冠层消光系数农业气象数值模拟

利用美国Licor-188B辐射量子照度仪测定了黄淮海冬小麦冠层消光系数,建立了冠层消光系数模型,验证表明模型具有较高准确度。数值分析表明,直接辐射消光系数日变化非常明显,射散辐射消光系数日变化幅度较小,总辐射日平均消光系数随纬度增加而增大;当LAI＝5时,黄淮海地区冬小麦抽穗期消光系数理论值变化范围为0．6865－0．6969。     

基于地统计学的棉花冠层光合有效辐射空间分布特征

为了量化作物群体质量,和准确科学计算光合有效辐射(photosynthetical active radiation,PAR)空间分布,该文利用空间统计学理论和方法,以不同棉花群体为研究对象,研究了不同群体PAR的空间分布特征。结果表明:在棉花生长初期,PAR空间变化具有中度空间相关性,中后期,群体PAR空间变化具有高度空间相关性;在棉花生长初期,透光率呈深"V"字形,向两侧边逐渐减小,到了棉花生长中后期封行后,中上部呈浅"V"形,中下部基本呈线性递减;6个棉花群体生育期平均透射光率呈现二次方程曲线变化趋势,从整个生育期PAR截获率看,PAR截获率随密度增加,群体棉花生物量逐渐增加,但增速减小,而经济学产量到69000万株/hm2时开始下降。该文为标准化生产管理提供依据。     

华北平原夏玉米农田生态系统蒸散规律研究

试验观测华北平原夏玉米全生育期农田蒸散日变化与季节变化特征结果表明 ,夏玉米农田蒸散量日变化规律明显 ,蒸散速率正午 13 :0 0达最大值 ,夏玉米日蒸散量随生育期的变化而变化 ,净辐射、土壤水分和叶面积指数影响夏玉米日蒸散量的变化。并建立了夏玉米农田水分运移的数学模拟方程     

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。     

农作物对紫外辐射（UV）的反射与吸收

利用ＥＰＰＬＥＹ紫外辐射表（波长为２９５￣３８５ｎｍ）测量了４种作物对紫外辐射（ＵＶ）的反射与吸收。初步结果是：（１）作物对紫外辐射的反射率要比对太阳总辐射的反射率小得多。水稻、玉米、大豆和油菜对ＵＶ的反射率为１．８％、２．５％、２．８％和３．２％。（２）作物对ＵＶ的吸收随叶面积指数（ＬＡＩ）增大而增大。（３）作物对ＵＶ反射率的日变程与对太阳总辐射反射率的日变程相似。     

林农复合生态系统晴天光谱特征分析

利用Ｌｉ－１８００辐射分光谱仪测定杨树－油菜复合生态系统中晴天的光谱，揭示了油 上方总辐射各光谱成分的日变化，指出光合有效射早晨、上午、中午、下午和傍晚分别为总辐射的５６．１％、５１．０％、４１．７％、４５％和５５．６％，也存在着明显的变化，还给油菜不同发育期反射率随波长的变化规律。     

单作和间作对玉米和大豆群体辐射利用率 及产量的影响

通过两个生长季(2006～2007年)的大田试验,研究了1:3和2:3两种问作模式及单作种植对玉米和大豆群体辐射截获与利用以及产量的影响.结果表明,单作玉米、单作大豆、1:3间作和2:3间作的消光系数分别为0.45、0.60、0.53和0.52.播后第79 d前,间作和单作玉米的干物质量间差异不显著;此后,1:3同作玉米的干物质量极显著高于单作玉米,1:3和2:3间作模式之间玉米干物质量的差异显著;观测期内,大豆干物质量单作和问作间差异显著.玉米/大豆1:3间作群体的辐射利用率(3.51 g·MS-1)和2:3间作群体的辐射利用率(3.49g·MJ-1)约为单作大豆辐射利用率(1.24g·MJ-1)的2.8倍.但略低于单作玉米(3.56g·MJ-).虽然单作玉米和大豆的籽粒产量均高于间作群体内玉米和大豆的籽粒产量,但间作群体的总产量分别比单作玉米和大豆的产量高约6.0%和320%;间作种植收入比单作玉米高56%～60%.比单作大豆高70%～74%.本研究表明,间作种植能够通过更有效地利用光能来增加作物产量,进而提高农民收入.     

黄淮海北部地区夏玉米稳产高产的播期优选

全球气候变暖背景下，农业气象灾害的加剧已经严重威胁农业稳产高产。科学地调整播期是农业生产趋利避害的主要措施。该研究分析了黄淮海北部地区主栽夏玉米品种郑单958和登海605不同播期（6月5日、6月10日、6月15日、6月20日和6月25日）下生育期气候资源、主要农业气象灾害及产量的变化特征。结果表明：1）随播期推迟，夏玉米生育期内总活动积温和总辐射呈减少趋势，花期降水逐渐增多；降水分布受播期和年型的影响变化显著。2）播期6月15日时主要农业气象灾害（花期高温热害和花期连阴雨）发生频率最低。3）夏玉米产量在播期6月10日和15日时较高，且与花后≥15 ℃活动积温呈显著的二次相关关系（P<0.05）。试验结果表明，6月15日是黄淮海北部地区夏玉米的适宜播期。研究结果为作物应对气候变化的播期调整提供了方法借鉴，也为黄淮海北部地区夏玉米稳产高产提供了播期依据。     

日光温室内光照特点及其变化规律研究

对日光温室内的光照时间、太阳总辐射量、太阳辐射透过率的季节变化和日变化，光照度的空间分布规律进行了较为系统的研究；并对各季节不同天气条件下日光温室内外太阳辐射的关系，日光温室内太阳总辐射量与时间的关系进行了回归相关分析，建立了相应的回归方程。利用该组方程可以对各季节不同天气条件下、不同时间日光温室内的太阳辐射量进行估算分析。     

种植模式对机采棉冠层光能利用与产量形成的影响

冠层内部的光辐射传输特征是优化种植模式,促进农机农艺深度融合,实现标准化种植和机械化作业的重要决定因素。然而,机采棉种植模式对冠层内光辐射传输及产量形成的调控机理尚不清晰。为此该研究开展2 a的田间试验,在相同种植密度条件下,设置3种机采棉种植模式:一膜三行(S1)、一膜四行(S2)和一膜六行(S3),研究了冠层结构、冠层有效辐射和产量形成的演化特征,分析了种植模式、冠层光截获与产量构成因子间的相关性。结果表明,不同种植模式下棉花的冠层结构及其内部的光辐射传输特征具有明显的时空异质性。与S3处理相比,S1处理在生长前期,水平方向上冠层透过率呈"V"形变化,此时,行距的扩大增加了棉田行间的光合有效辐射(Photosyntheticallyactive radiation,PAR)透过率,但对棉行附近的透过率无显著性影响;在生长后期,棉田封行,各处理水平方向上的透过率变化幅度较小,但S1处理下层的透过率显著高于S2和S3处理。平均行距的增加显著提升了棉花下部的结铃数和棉铃质量,最终提高了产量,S1处理2 a籽棉产量为6 507.50和6 161.08 kg/hm2,较S2处理提高10.66%(2017)、10.29%(2018),较S3处理提高23.10%(2017)、15.32%(2018)。平均行距、产量构成与下层光截获率呈极显著正相关关系,与中层、上层和总光截获率呈负相关关系。说明平均行距的增加会降低中、上层的光截获率,提高下层的光截获率,从而增加产量,虽然冠层总光截获率有降低的趋势。综上所述,S1处理可以改善冠层下部光能传输情况,提高冠层下部光能截获量,保证冠层下部生殖器官的发育,提高下部的结铃数和棉铃质量,最终实现产量的提升,是一种利于农机农艺深度融合的新型种植模式,研究结果可为机采棉机艺融合技术的发展提供参考。     

贺兰山油松林冠层的辐射能量截获及传输利用特征

油松作为我国北方地区典型的森林植被类型,研究辐射能量在其冠层中的分配、收支及传输,是构建森林冠层辐射传输模型和生态过程模型的理论基础,对阐明森林植被群落中能量流动和物质循环机理具有重要意义。基于贺兰山生态站油松林通量塔定位观测获取的上、下行长短波辐射、光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)以及气象数据,分析2021年4—9月不同天气和季节条件下油松林冠层的辐射能量截获及传输特征。结果表明：(1)晴天条件下太阳总辐射的日变化表现为光滑的“单峰”曲线,但多云条件下则呈现不规则的“多峰”曲线,且减弱48.3%的太阳总辐射能量到达冠层顶部。(2)太阳总辐射以下行短波辐射为主,晴天的上行短波辐射日变化虽也呈“单峰”形态,但仅占下行短波辐射的8.1%,上行和下行长波辐射随昼夜交替略有波动。(3)太阳短波辐射的季节动态特征表明,上行和下行短波辐射在6月最高,而上行和下行长波辐射在7月最高。(4)在冠层上方(25 m处)呈规则“单峰”形态的PAR日动态曲线,经过冠层截获和传输作用后,在冠层下方(7 m处)变为不规则曲线;PAR的透过率为32.2...     

紫外辐射增加后麦田的小气候特征研究（Ⅰ）

利用小麦灌浆期作物群体小气候观测资料，分析研究了过量紫外线照射后农作物群体小气候（总辐射、紫外辐射、温度等）的时空分布特征，发现紫外辐射（UV－B）增强使小麦群体中下部的总辐射高于对照区（CK），不同处理组下部的总辐射日振幅不同：CK（无UV－B区）＞TI（UV－B增强3.8%）＞T2（UV－B增强11.4%）；小麦群体的紫外辐射强度在各个层次上均大于对照区；小麦群体的中下部温度明显高于对照区的温度，中上部反之，CK处理气温梯度远大于T2处理气温梯度。     

温度降水等气候因子变化对中国玉米产量的影响

通过分析1981-2006年温度、降水、辐射各气象因子变化对中国玉米调查产量变化的影响,尝试剥离和评估各气象因子变化对中国玉米产量的影响。结果表明:1981-2006年玉米生育期内,中国绝大部分玉米种植区,日平均气温、日均最高温度、日均最低温度均表现为显著升高(全国尺度,平均每10年依次升高了0.39℃、0.37℃和0.40℃),日较差、降水和辐射则仅在部分地区表现出显著变化,且有增有减,因区域而表现不同。1981-2006年期间,中国玉米平均产量变化与生育期内平均温度变化,最高温度和最低温度变化之间,具有显著的线性负相关关系。部分地区的玉米产量变化还与日较差、辐射、降水变化存在显著线性相关关系。与基准年份1981年相比,米生育期内平均温度每上升1℃、日较差每下降1℃、辐射每下降10%和降雨总量每下降10%,对中国部分地区玉米产量影响显著。其中,生育期平均温度每上升1℃对玉米产量影响最大,相较其他因子而言,产量下降的区域(约25.1%)和变化幅度(平均约为-21.6%)都达到最大。1981-2006年,不同气候因子变化在各区域玉米产量的变化中作用有所差异,其中平均温度作为对产量影响的主导因子所占的区域比例最大(约为40%),其次是日较差(23%),而辐射和降水则比例相当,均接近20%。该研究为进一步开展气候变化对玉米产量的影响机制研究和政府部门进行气候变化条件下玉米产量预测、风险评估和制定相关应对措施提供参考。     

日光温室黄瓜群体结构参数及群体内辐射分布分析

为研究作物群体结构与环境要素的关系，观测了日光温室内黄瓜不同生育时期的群体结构参数和群体内太阳总辐射的水平分布和垂直分布。发现叶面积指数、叶面积密度、叶倾角、叶方位角等结构要素在不同生育时期有明显的变化：随生育的进展，叶面积指数稳定增加，叶面积密度生育前期明显上升、后期有所下降，最大叶面积密度所在高度随黄瓜生长逐渐上移；叶倾角分布主要以水平叶为主；叶方位角以偏南居多，偏北叶所占比例较少；不同黄瓜品种间叶方位角和叶倾角也存在差异。这些变化与差异对黄瓜群体的辐射分布有重要影响，也直接影响群体叶的光合速率，此结果可为建立黄瓜群体辐射分布模型进一步优化日光温室结构，建立日光温室内作物生长模型、环境调节控制策略等提供理论依据，另外，对植株的调控技术(如整枝打杈技术等)也有一定的参考意义。     

作物叶面积指数和叶倾角分布函数的一种推算方法

设计了一种由作物冠层的辐射分布推算作物叶面积指数（ＬＡＩ）和叶倾角分布函数的方法。根据作物冠层中太阳光斑密度与群体结构关系的数学表达式，ＬＡＩ及其在各个叶倾角区间的分布可由不同太阳高度角时冠层内的光斑密度进行估计，而后者可通过观测冠层中的太阳总辐射和散射辐射的分布进行计算。因此，由容易测得的冠层总辐射的透过率，应用与多元回归分析类似的简单方法，就可以估算出难以直接测量的ＬＡＩ和叶倾角分布函数。用对玉米和油菜进行的实测检验结果表明，推算精度可以满足实际应用的需要。     

大蜀山马尾松人工林睛天太阳辐射光谱及光能利用率的研究

对合肥市效区大蜀山马尾松人工林内外辐射光谱的分布及其变化规律进行研究，发现马尾松林对红外线反射率和透射较高，吸收率低；对紫外线吸收率较高。反射率低；对可见光的吸收率高，反射率和透射率较低。本文首次将辐射光谱，热量平衡与马尾松林对ＣＯ２的同化率及光能利用率之间的关系进行了综合的研究，测得马尾松林对ＣＯ２同化速率的峰值变动在１．８９－２．１９ｍｇ。ｍ＾－＾２．ｓ＾－＾１，日平均值变动在０．８８３９－１