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。     

不同密度下棉花群体光辐射空间分布及生物量和纤维品质的变化

【目的】研究不同密度群体棉花生育期、光合有效辐射(PAR)分布、叶面积指数(LAI)和干物质累积特征值的差异。【方法】供试品种为转Bt(Bacillus thuringiensis)基因杂交种中棉所75(CCRI 75)和常规品种鲁棉研28(SCRC 28),2012和2013年密度处理为1.5万、5.1万和8.7万株·hm~(-2)。【结果】不同密度群体在棉花不同生育期PAR存在显著差异,且冠层光透射率随密度增加而减少,不同种植密度的棉花群体冠层株型结构各不相同,不同群体棉花茎叶的空间分布决定PAR的分布;LAI随生育进程呈现出开口向下的抛物线,不同的密度群体LAI均在播种后60 d左右开始快速增加,100 d或110 d后LAI开始急速下降;随密度增加最大生物量累计值减少,且营养器官占单株总干物质的比例增加,而生殖器官所占比例下降;密度显著影响马克隆值大小,高密度下马克隆值最大。【结论】本研究为棉花田间管理、合理密植提供理论依据。     

基于数字图像的棉花长势空间变异分析

为了尽快获取棉花长势信息,分析大田棉花长势空间变异特性,采用计算机数字图像处理技术,在常规光照条件下,利用网格取样方法,采集棉花冠层长势数字图像,提取图像色调值H,研究冠层图像H值的空间分布特点以及数字图像H值与相关农艺性状的关系。结果表明,棉花冠层数字图像H值的空间分布具有中度空间相关性,其变异半方差函数模型为球状模型;数字图像H值与LAI有较好的对数关系,决定系数R2=0.8123;表明群体冠层数字图像H值是可以用来描述棉花田间长势信息的潜在可靠性指标。研究结果将为生产实践提供指导作用,为精准农业田间信息采集与快速检测提供理论依据。     

棉花冠层光合有效辐射空间分布插值方法

获取冠层光合有效辐射PAR(Photosynthetically active radiation)信息对于作物估产、长势监测以及优化种植有重要意义。运用地统计学空间网格法原理测定了鲁棉研28号的棉花冠层PAR值,综合应用等值线图、残差和交叉验证比较分析了12种插值方法,发现克里金插值法最优;进一步利用克里金插值法分析了冀958、中棉所60、零式果枝品系L0三个品种PAR透射光的空间分布特征,等值线图显示PAR透射光空间分布与株型对光的影响一致,即验证了克里金插值法为模拟研究棉花冠层PAR值的最佳方法。     

棉花烂铃空间格局及抽样技术研究

本文通过聚集度指标（如：Ｃ、Ｋ、Ｃ＿Ａ、Ｉ、Ｉ＿δ、）测定，以及Ｉｗａｏ’线性回归、Ｔａｙｌｏｒ’ｓＳ￣２一回归和格局纹理分析，结果表明，棉花烂铃空间格而在一切密度下都呈聚集型，且聚集强度随烂铃密度的升高而增加，其空间格局的基本成分是疏松的个体群，其大小约为２～５株棉花，平均约含２．８４个烂铃个体，且个体群内的个体呈随机分布，经μ检验和方差分析，双对角线５点式、棋盘式和平行跳跃式等３种取样方法均适用于棉花烂铃田间调查，尤以双对角线５点式为佳，用双对角线５点式应样法调查的最适抽样数：一般病情普查至少１０个样方（每样方系５株棉花），系统测报和科研调查为２０～３０个样方。最后给出了棉花烂铃平均密度的零频率简易估计模型。     

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     

干旱胁迫对棉花冠层光合、光谱和荧光的影响

【目的】研究干旱胁迫下棉花冠层荧光表现。【方法】以转基因抗虫棉农大601为试材,在田间移动旱棚内,设置4种水分处理(正常、轻度干旱、中度干旱和重度干旱),在群体水平研究了冠层光合速率(CAP)、冠层光谱指数和冠层日光诱导荧光(F761)等指标与植株叶片含水量(LWC)和叶面积指数(LAI)间的关系。【结果】两年试验结果表明:随着干旱胁迫程度的加深,LWC、LAI、CAP、归一化差值植被指数(NDVI)、光化学反射指数(PRI)和F761均呈下降趋势,水分指数(WI)呈上升趋势。经统计分析,重度胁迫下的所有指标与对照差异极显著。NDVI、PRI和WI与LWC、LAI极显著相关,NDVI、PRI和WI与LAI的相关系数(|r|0.6)均低于它们与LWC的关系(|r|0.8),F761与LWC、LAI的相关系数高于其它光谱指数。【结论】冠层光合速率、冠层光谱指数和冠层日光诱导荧光均能反映干旱条件下植株含水量和叶面积指数,冠层日光诱导荧光可能比冠层光谱指数更为敏感地反映棉花水分状况。     

不同种植密度对超高产稻田春玉米产量性状及光合生理特性的影响

通过不同种植密度对“紧凑型”品种超试1号的群体光合生理性能及产量性状进行研究.结果表明,在6.75 ～ 9.75万株/hm2密度范围内,随着种植密度的增加,群体叶面积指数(LAI)显著增大,光合势(LAD)增加,冠层的光合有效辐射(PAR)的截获率增大,但叶片叶绿素相对含量(SPAD)降低和比叶重(SLW)下降;在灌浆...     

基于吸收光合有效辐射和光合有效辐射截获量监测棉花生长状况

 通过光量子传感器,获取了2个棉花品种不同种植密度冠层6个关键生育时期的光合有效辐射（PAR）,分析了吸收光合有效辐射（APAR）和光合有效辐射截获量（FAPAR）与棉花冠层生长特征的关系。结果表明;棉花开花期和花铃期,为APAR与FAPAR高值期,盛铃期和盛铃末期下降,吐絮期为低值期;利用多元统计分析技术,分别建立了棉花APAR、FAPAR与棉花冠层叶面积指数、覆盖度、地上鲜生物量和地上净初级生产力的相关关系模型。采用APAR与覆盖度,FAPAR与叶面积指数相关性最高的模型方程,分别估算棉花覆盖度和叶面积指数,实测值与估测值之间呈极显著的线性相关关系,估算精度分别为99.1%和99.5%。     

25年生‘富士’苹果园冠层光能分布格局及其季节变化规律

为研究不同季节富士苹果园内冠层光能分布及冠层透光率随叶面积指数的变化规律,以25年生‘长富2号’苹果为主要试材,采用3415-LQF5光量子计和WinSCANOPY植物冠层分析仪于生长季节连续测定果园冠层内光能空间分布和叶面积指数的变化。结果表明,不同冠层和不同树冠空间方位的光能分布变化以及最大光照强度的获得与太阳高度角的变化密切相关;不同冠层的消光系数为次外层>内层>外层;不同季节各冠层的光能分布呈现单峰曲线,在正午时刻达到日周期最大值,不同季节冠层平均光照强度依次为春季>夏季>秋季;各冠层生长季节平均光照强度依次为外层>次外层>内层>近地面;相对光照强度小于30%的树冠所占比例随生长季节的延长逐渐增加;年周期冠层透光率与叶面积指数呈相反的变化趋势。相关性分析表明,苹果不同方位冠层平均光照强度与叶面积指数呈显著的负相关（r=-0592*）,与林隙分数呈极显著的正相关（r=0.722**）,与平均叶倾角呈显著的正相关（r=0.647*）。     

施氮量对不同株型小麦品种叶型垂直分布特征的影响

在大田生产条件下,以紧凑型高秆品种宁麦9号和矮秆品种矮抗58、中间型品种扬麦12、松散型品种淮麦17为材料,测定并分析了3个施氮水平下不同生育时期的小麦冠层叶型特征,以及开花期小麦叶长和叶宽、单叶面积、茎叶夹角、分层叶面积指数和群体透光率的垂直分布特征。结果表明,小麦叶型特征存在显著的基因型差异,而施氮量的调控作用因叶型性状和生育时期不同而各异。叶片定形后,从植株基部向上,4个小麦品种不同叶位叶片单叶面积呈“升－降－升－降”的变化趋势,而茎叶夹角呈递减趋势。其最大分层叶面积指数所在的相对冠层高度为0.60。从冠层基部向上,群体透光率逐渐增加,符合二次多项式曲线。施氮提高了单叶面积,其中扬麦12和淮麦17的增加幅度较大。施氮提高了各叶位茎叶夹角,且对宁麦9号、淮麦17和扬麦12冠层下部茎叶夹角的调控作用大于冠层上部,而对矮抗58正好相反。施氮提高了各株型小麦品种的分层叶面积指数,降低了群体透光率,但过量施氮条件下,宁麦9号和矮抗58透光率的下降幅度小于扬麦12和淮麦17。各株型小麦品种群体透光率随累积叶面积指数的增加而递减。籽粒产量为N150 (150 kg hm^-2) > N225 (225 kg hm^-2) > N75 (75 kg hm^-2)。施氮显著提高了小麦品种穗数和收获指数,但对千粒重的影响不显著。穗粒数以高氮处理最高,低氮处理其次。籽粒产量、千粒重、穗数、穗粒数和收获指数在4个株型品种间差异显著,籽粒产量为矮抗58 > 宁麦9号 > 扬麦12 > 淮麦17,穗数和穗粒数是造成籽粒产量差异的主要原因。     

不同氮素水平下双季稻株型与冠层内光截获特征研究

本文旨在阐明双季稻株型与冠层内光合有效辐射截获的时空分布特征。选用4个不同株型早、晚稻品种,设置4个不同施氮水平,系统观测其植株形态和冠层内光合有效辐射截获率(IPAR)的时空分布状况。结果表明,施氮水平对早、晚稻株高、穗长、叶长和叶基角均有显著影响,均表现为随施氮水平的增加而增大;早、晚稻孕穗期的分层叶面积指数(LAI)和向上累积LAI大于抽穗后12 d,分层LAI呈冠层中部大于上部和下部的分布特征,最大分层LAI出现在0.58相对高度处;冠层上中部分层LAI和向上累积LAI随施氮水平的增加而增大;向上累积LAI随相对高度呈S型曲线分布,可用Logistic方程定量描述(R~2 0.99);早、晚稻孕穗期的冠层IPAR大于抽穗后12 d,且随施氮水平的增加而增大,其日变化表现为正午较小,早晚较大;株型紧凑的早、晚稻品种,冠层IPAR低;冠层IPAR与向下累积LAI之间的关系可用方程IPAR=a (1-e~(-b×LAI))定量描述(R~2 0.88);冠层内IPAR的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上IPAR较低,光斑变化大,冠层下部水平面上IPAR较高,光斑变化较平缓,同一冠层高度水平面上的IPAR呈不均匀分布。研究结果可为双季稻高产栽培及理想株型的优化设计提供支撑。     

棉花群体结构与棉田光量子传递特性关系的研究

棉花群体结构与棉田光量子的透射、 反射和吸收等传递特性有密切关系, 其中透射率与叶面积指数和群体叶片重关系最密切, 可用于估测叶面积指数和群体叶重的大小。 光的透射率与群体地上部分生物量和茎枝生物量也有很好的关系, 可用于活体农作物生物量间接测定。 反射率与叶面积和生物量也有一定关系, 采用反射遥感方法也可在     

大尺度下大垫尖翅蝗种群空间结构的地统计学分析

为研究大垫尖翅蝗的空间结构,探索其预测预报方法。运用地统计学中的半变差函数和Kriging插值法对山东省大垫尖翅蝗种群的空间结构进行分析和模拟。结果表明：大尺度下大垫尖翅蝗种群的空间结构均为聚集型,不同方向呈各向异性;全方向及0、45、90、135℃方向的最小聚集范围分别为426.73、320.24、447.55、353.65、85.44 km;空间分布模拟图反映了大垫尖翅蝗在山东的具体分布情况,鲁北滨海地区的发生明显重于其他地区。     

种植密度和行距配置对超高产夏玉米群体光合特性的影响

在67 500株 hm^-2、90 000株hm^-2和112 500株hm^-2等3个种植密度条件下,研究了密度和行距配置对超高产夏玉米品种登海701产量和群体光合特性的影响。结果表明,随密度增加,籽粒产量、叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)上层截获率、群体光合(CAP)和群体呼吸(CR)、干物质积累量均提高;而叶绿素含量、穗位叶层和下层PAR截获率则降低。在67 500株 hm^-2下,宽窄行与等行距处理相比无显著优势。但在90 000株 hm^-2和112 500株 hm^-2密度下,80 cm+40 cm行距处理的产量、叶面积指数(LAI)、叶绿素含量、穗位叶层的PAR截获率、花后群体光合速率(CAP)平均值均显著高于其他行距处理(等行距、70 cm+50 cm和90 cm+30 cm);而群体呼吸速率与光合速率的比值(CR/TCAP)则显著低于其他行距处理。说明在较高密度条件下,80 cm+40 cm的宽窄行配置有助于扩大光合面积、增加穗位叶层的光合有效辐射、提高群体光合速率、减少群体呼吸消耗,从而提高籽粒产量。