冬小麦冠层氮素及硝酸还原酶活性的垂直分布

为了探讨冬小麦冠层不同层次氮素及NRA分布规律，解释冠层氮素垂直分布差异的内在原因，对两个籽粒蛋白质含量不同的冬小麦品种进行了研究。结果表明，冬小麦叶片含氮量沿冠层垂直分布呈明显的梯度，自冠层顶部向下逯层降低。不同品种间存在差异，籽粒蛋白含量高的中优9507上部层次梯度大于籽粒蛋白含量低的京冬8号，下部层次则反之，后期中优9507与京冬8号下部层次的差异更为明显。硝酸还原酶活性(NRA)也自冠层顶部逐层降低，但其梯度变化趋势与含氮量变化趋势并不完全一致。中优9507NRA高于京冬8号，其垂直梯度值也高于京冬8号相应梯度。京冬8号上部叶片NRA与叶片含氮量具有较高的相关性，能较好地反映植株的氮素状况，而中优9507上、中部叶片NRA均可以反映其植株氮素状况。二者下层叶片NRA都表现出与叶片氮素消长的不同步性。     

冬小麦冠层氮素垂直分布特征及其与籽粒蛋白质的关系

为了阐明小麦植株的氮素营养状况并合理调控品质形成,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料.研究了氮肥运筹对冬小麦冠层氮素垂直分布特征的影响及其与籽粒蛋白质的关系.结果表明,植株氮含量随冠层层次的降低而降低;与对照(N0)相比,施氮显著增加了冠层氮含量.氮肥基追比对两品种冠层氮素垂直梯度值影响不一致,宁麦9号中上部叶片氮素梯度值随追肥比例增加而减小,下部叶片及茎鞘层氮素梯度值随追肥比例增加而增大;豫麦34整个冠层氮素垂直梯度值均随追肥比例增加而增大.相关分析表明,宁麦9号开花期冠层的下部、灌浆期下层叶片、中上层茎鞘间形成大的氮素梯度,促进了蛋白质积累;而豫麦34开花期冠层的中下部及灌浆期整个冠层形成大的氮素梯度,有利于提高籽粒蛋白质含量.因此认为宁麦9号和豫麦34分别采用基追比7:3和3:7的氮肥运筹方式能够合理协调氮素垂直分布,定向调控籽粒蛋白质的形成.     

利用GreenSeeker法诊断春玉米氮素营养状况的研究

利用GreenSeeker对不同氮素处理春玉米冠层和叶片进行了测定，分析了植被指数(NDVI)和叶片叶绿素a(Chla)含量和氮素(N)含量的相关性。结果表明，不同氮素处理冠层NDVI变化与叶片叶绿素a含量在整个生育期内变化趋势一致。NDVI对叶绿素变化最敏感的时期是大喇叭口期。从不同叶位的变化趋势看，NDVI随CHla、N含量的变化而表现出明显的变化，三者之间具有显著的直线相关关系。利用GreenSeeker获取的NDVI值为生产中诊断春玉米叶绿素或氮素状况提供了有效手段。     

施氮水平及方式对玉米冠层NDVI、氮含量、叶绿素和产量的影响

在不同施氮水平和方式（不追肥和拔节期追肥）的田间试验条件下,采集并测定玉米不同生育期的冠层归一化植被指数（NDVI）、叶片SPAD值、叶绿素含量、叶片全氮含量和产量,研究不同氮素水平下各指标间的相互关系。结果表明,在不同生育期玉米叶片叶绿素含量和冠层NDVI值均随施氮量的增加而增大,追肥能显著提高叶片叶绿素含量和冠层NDVI值,灌浆期玉米叶片叶绿素含量增加幅度最大。冠层NDVI值与叶片氮含量、叶绿素含量的相关系数在各生育期均达到显著或极显著水平,叶片SPAD值与叶绿素含量的关系同冠层NDVI值一致,两者均可以对玉米进行氮素营养的诊断,但NDVI比SPAD更具有快速可靠的优点。追肥较不追肥处理有明显增产效果,平均增产幅度为29.23%,最大增幅为44.13%。     

氮素对超级早稻冠层叶片光合生理和物质生产的影响

以超级稻中早39和中嘉早17为材料，系统比较了施氮肥与不施氮肥2个处理下冠层上三叶光合特性、产量、干物质积累和氮素吸收利用，旨在探明氮素对超级早稻冠层叶片光合生理和物质生产的影响。结果表明，施氮处理能够不同程度增加超级早稻幼穗分化5期冠层上三叶（完全叶）的叶面积、叶片厚度和SPAD值，且施氮能够不同程度减缓叶片衰老，与不施氮处理相比，成熟期中早39和中嘉早17倒1叶的饱和净光合速率分别显著增加了35.1%、28.8%，有利于保持较强的光合作用。同时施氮处理能够提高2个品种的干物质积累量和氮素吸收利用效率，显著增加有效穗数、每穗总粒数和结实率，其中中早39分别增加了34.5%、19.0%和8.5%，中嘉早17分别增加了44.0%、30.2%和7.3%。与不施氮处理相比，中早39和中嘉早17施氮处理分别增产57.4%、91.9%。综上，施氮处理能够显著增加超级早稻冠层叶片的光合能力，同时显著增加有效穗数和每穗总粒数，进而提升了产量。     

高光谱与叶绿素计快速测定大麦氮素营养状况研究

为了寻找一种简便、快速、非接触性的方法测定作物氮素营养状况，通过田间试验，利用光谱仪和叶绿素计测量了不同氮素水平及不同时期大麦（秀麦3号、浙农大3号）的冠层光谱及叶片SPAD值，在此基础上分析了大麦冠层光谱特性及一阶导数光谱、红边、叶片SPAD值与氮素水平之间的相关性。结果表明，大麦冠层光谱及其一阶导数光谱和红边与氮素水平存在显著相关，不同供氮水平下叶片的SPAD值具有显著性差异，叶片SPAD值与氮素水平之间的相关系数在孕穗期均达到0.75以上，相关达0.01显著水平，从而说明可以通过光谱来测定大麦的氮素水平。     

小麦冠层氮素含量光谱估算研究进展

氮素作为作物生长和产量形成的首要元素,约占作物体干重的0.3%~5.0%,有生命元素之称。小麦是世界上种植面积最大、商品率最高的粮食作物,面积和总产量均占世界粮食作物的1/3左右,小麦氮素含量估算技术的现代化、信息化水平与农业的现代化、信息化密切相关,快速、准确、无损地获取作物氮素含量对制定合理施肥策略和农业可持续发展具有重要意义。本文首先对小麦冠层氮素含量光谱估算的原理进行了介绍,然后对目前氮素含量估算采用的数据类型和方法进行了总结分析,并在此基础上分析了目前小麦冠层氮素光谱估算存在的问题,对未来小麦冠层氮素光谱快速估算前景进行了展望。     

水稻冠层二向反射率的模拟及其反演

 在2000年晚稻大田试验中，设5个氮素水平，即严重缺氮、缺氮、氮适中、氮过多和氮严重过多5种不同的生长状况，实测了5种氮素水平下的水稻冠层二向反射率、叶片反射率、透射率、冠层结构参数等，利用FCR模型模拟冠层二向反射率，模拟精度用RMSE值和相关系数r检验，利用POWELL法反演冠层结构参数，当叶面积指数>3时，反演结果与实测值的相对误差小于10%。     

基于可见光光谱扫描的春玉米氮素营养诊断

采用可见光光谱扫描研究田间条件下春玉米冠层图像色彩参数和氮素营养指标之间的相关性以及简便、快捷、非接触性的作物氮素营养诊断方法。结果表明,春玉米冠层图像色彩参数与氮素营养指标间的相关性依次为6叶期>9叶期>3叶期。在6叶期,春玉米冠层图像色彩参数B、R/G、G/B、G/L、B/L、G/(R+G+B)均与氮素营养指标存在显著或极显著的线性相关关系,其中,G/(R+G+B)与氮素营养指标间的线性正相关性最高。运用可见光光谱扫描的数字图像进行东北地区春玉米氮素营养诊断是可行的,6叶期可作为春玉米氮素营养诊断的关键时期,G/(R+G+B)是春玉米氮素营养诊断的最佳冠层图像色彩参数。     

水分胁迫条件下氮素营养对不同冬小麦基因型的生理效应

为给旱地小麦高产栽培和氮素高效利用提供依据,以水氮高效型品种小偃22和水氮低效型品种小偃6号为供试材料,通过水培试验,研究了水分胁迫下介质氮素营养对冬小麦幼苗根系和冠层干重、叶片相对含水量、根系活力、叶片叶绿素含量(SPAD值)等生理指标的影响.结果表明,水分胁迫和介质氮素供应对小麦幼苗各生理指标均有显著影响.水分胁迫下,介质供氮显著提高冠层干重、叶片相对含水量、根系活力及叶片叶绿素含量,降低根干重.而在供氮条件下.水分胁迫导致小偃22根系和冠层干重均明显降低,而小偃6号根系和冠层干重均明显增加,两个品种的叶片相对含水量(P<0.05)和根系活力(P>0.05)显著降低,培养阶段前期的叶片叶绿素含量提高.在介质缺氮条件下,水分胁迫使小偃22和小偃6号冠层干重分别增加和下降,两个品种根干重和叶片叶绿素含量均明显下降,叶片相对含水量和根系活力均增加.说明改善介质氮素营养可增强水分胁迫下小麦抗旱能力,促进冠层干物质积累,同时也增大小偃22根、苗干物质积累和两个品种叶片相对含水量对水分胁迫的敏感性,而降低了小偃6号根系和冠层干物质积累及两个品种根系活力和叶绿素含量对水分胁迫的敏感性.     

Optimization of Vertical Distribution of Canopy Nitrogen

Summary

This article reviews the literature on the relation between vertical leaf nitrogen distribution and canopy photosynthesis, as a possible route to maximize radiation use efficiency, biomass production and yield potential in winter cereals. Main assumptions underlying the prediction of the optimum vertical leaf nitrogen allocation, i.e., the role of light climate within the canopy and total leaf nitrogen content, are revised. Dynamic aspects and possible impact of manipulation of vertical leaf N distribution on yield and quality of winter cereals are discussed and areas for future research highlighted.     

不同地力和施氮水平下水稻叶片SPAD值及产量的分析

以Q优6号为材料,分析了不同地力条件下不同施氮水平对水稻叶片SPAD值和产量的影响。结果表明,水稻产量与表观供氮量存在极显著的曲线相关,且当表观供氮量在575.27 kg/hm~2时,Q优6号产量较高;不同处理下各生育时期SPAD值大小顺序为抽穗期拔节期成熟期,且差异主要表现在抽穗期和成熟期;拔节期和抽穗期不同地力和施氮水平下水稻冠层4张叶片各自的差异主要表现在顶3叶和顶4叶上,可以利用两者的SPAD值作为参数进行氮素营养诊断;SPAD值与表观供氮量之间存在显著线性相关,且采用SPAD_(L3×L4/mean)进行拟合时效果更好,均达到极显著水平。获取水稻叶片SPAD值次级指标可以实现对田块速效氮含量的估计。     

减氮对豫北限水灌溉冬小麦冠层结构和光合特性的影响

为了解节水栽培条件下冬小麦光合对减氮的反应,以豫北地区冬小麦为研究对象,在限水灌溉(春浇一水)条件下,以当地冬小麦生产中常规施氮量(底施氮量+追施氮量:120+210 kg·hm~(-2))为对照,设置不同减氮处理(底施氮量+追施氮量分别为120+150、120+90、120+0、0+0 kg·hm~(-2)),研究减氮对冬小麦冠层叶片和非叶器官形态特征、冠层光分布和光合速率的影响。结果表明,随施氮量的减少,小麦开花期单茎叶面积、上三叶面积及旗叶节以上非叶绿色器官面积均呈下降趋势,降幅分别为9.7%～28.0%、10.6%～30.3%和5.2%～16.8%,叶器官面积和上三叶面积下降幅度均高于旗叶节以上非叶绿色器官面积的下降幅度。减氮处理下,开花期上三叶长和宽分别减少4.4%～8.8%和11.8%～15.6%,叶片变窄变短,而倒四叶叶型无明显变化。另外,上三叶平均比叶重随氮肥减少总体呈增加趋势,表明适量减氮有助于改善上三叶叶片质量。随施氮量的减少,花后各叶层透光率呈增加趋势,其中灌浆中前期(开花至花后20 d)减氮处理的倒四叶层、倒三叶层、倒二叶层和旗叶层透光率分别比对照高39.0%、38.0%、23.8%和9.4%。随施氮量的减少,花后上三叶光合速率总体均呈先略升后降的趋势,其中旗叶和倒二叶光合速率在花后均以120+210 kg·hm~(-2)、120+150 kg·hm~(-2)和120+90 kg·hm~(-2)处理较高,且处理间差异较小,而倒三叶光合速率在开花至花后18 d均以120+150 kg·hm~(-2)和120+90 kg·hm~(-2)处理较高,分别比对照高38.7%和24.7%。这说明,减氮减少了冬小麦单茎叶面积,增加了非叶器官面积占单茎总光合面积的比例,且上三叶叶片变小,叶片质量提高,增加了花后冠层下部叶片受光比率,改善了冠层下部叶片的受光状况,有利于提高冠层下部叶片的光合速率。     

株行配置对春玉米根冠空间分布及产量的影响

以先玉335为试验材料,设置7.50万株/hm2和9.75万株/hm2两个种植密度,60 cm+60 cm等行距和40 cm+80 cm宽窄行两个行距配置,比较株行配置对春玉米冠层、根系结构与功能及产量的影响。结果表明,随种植密度增加,果穗、茎鞘干重百分比垂直分布明显上移,叶片干重百分比在垂直分布变化较小,行距配置对果穗、茎鞘干重百分比在垂直分布上影响较小。相对于等行距种植,宽窄行种植叶片干重百分比有下移趋势,群体不同叶位叶面积指数也表现为同一密度下,宽窄行种植群体上层LAI较小,穗位叶高效叶层LAI较大;随密度增加,根重有纵向下移的趋势,根系TTC还原强度在不同土层深度都显著降低。同一密度下,宽窄行种植根重的垂直分布出现下移趋势,根系TTC还原强度略高于等行距种植。高密度条件下,宽窄行种植降低了玉米果穗秃尖长,显著增加果穗穗粒数,因而显著提高产量,增产2.73%~10.86%,说明在宁夏扬黄灌区较高种植密度下,采用宽窄行种植能优化不同叶层结构,适当增加深层土壤根系所占比例及活力,有利于获得高产。     

有机肥化肥配施的双季晚稻群体冠层光谱特征研究

以不同施肥模式为基础,分析了晚稻群体冠层光谱反射率、一阶微分光谱和归一化光谱特征,并对叶片氮含量、氮积累量、产量、叶面积指数和叶干物质积累进行了相关性分析,构建了以高光谱特征参数为自变量的水稻氮素营养诊断模型。结果表明,叶片氮素含量与665 nm处冠层光谱反射率呈极显著相关性(p0.001),与554 nm和672 nm处的一阶微分光谱也呈极显著相关性(p0.001);以λr构建的指数函数y=684.91e0.028x,决定系数(R2)为0.90、(SDr-SDb)/(SDr+SDb)构建的指数函数y=0.66e0.11x,决定系数(R2)为0.88,均能很好地诊断在有机肥和无机肥配施模式下的水稻氮素营养。     

氮素供应对春玉米产量及冠层部分指标的影响与相关分析

采用辽宁地区5个地方品种进行低、中、高3个氮素水平的比较试验(N0:不施氮、N1:112 kg/hm~2、N2:225 kg/hm~2),探究氮素对玉米冠层指标的影响及与产量因素的相关性。相关、逐步回归分析表明,随着施氮量升高,品种产量和穗粒数显著提高。不同氮素水平下,冠层指标与产量因素相关性有差异。穗粒数在N0处理下,与吐丝期叶氮比(SLN)和叶片氮浓度呈负相关,相关强度排序为吐丝期SLN吐丝期叶片氮浓度;N1处理下,与乳熟期LAI呈正相关,与吐丝期叶片氮浓度和吐丝期绿叶数呈负相关,相关强度排序为吐丝期叶片氮浓度乳熟期LAI吐丝期绿叶数;N2处理下,穗粒数与冠层指标相关性不显著。百粒重在N0处理下,与吐丝期穗位叶SPAD值呈正相关,与吐丝期LAI和乳熟期穗位叶SPAD值呈负相关,相关强度排序为吐丝期LAI吐丝期SPAD乳熟期SPAD;N1处理下,与乳熟期穗位叶SPAD值呈正相关,与乳熟期LAI呈负相关,相关强度排序为乳熟期LAI乳熟期SPAD值;在N2处理下,与吐丝期比叶面积(SLA)、SLN、乳熟期绿叶数呈负相关,相关强度排序为吐丝期SLN、SLA乳熟期绿叶数。     

Has long-term selection for yield in durum wheat also induced changes in leaf and canopy traits?

Over the last century, most of the genetic gain in the grain yield of Italian durum has been achieved by an increase in the harvest index and promotion of flowering time. We report the indirect effects of this long-term selection on a number of leaf and canopy traits associated with photosynthesis. In a 2-year experiment, using different sowing dates and nitrogen regimes, these characters were assessed for a set of 20 cultivars released between 1900 and 2000. Leaf area, specific leaf area, specific leaf nitrogen content and stomatal resistance were all negatively correlated with year of release, whereas canopy temperature showed a positive correlation. The substantial reduction in plant height, by which the rise in harvest index was achieved, was partly responsible for the rise in canopy temperature, acting via its effect on aerodynamic resistance. Senescence, when expressed in thermal time after anthesis, was delayed for the modern cultivars, and this delay could be associated with a greater quantity of nitrogen allocated to the grain. The association of senescence onset with earliness suggests a likely role of increased earliness in delayed senescence. The yield increase over time was correlated with a decrease in stomatal resistance and in specific leaf nitrogen content.     

灌水与施氮对夏玉米冠层结构及产量的影响

以郑单958为材料,在大田条件下研究不同水、氮处理对夏玉米冠层结构及产量的影响。结果表明,试验条件下,灌水使植株叶绿素含量（SPAD）增加、透光率减小,对产量无显著影响。施氮对冠层结构和产量的影响因灌水处理而不同,在不灌水条件下,增施氮肥增加叶片SPAD,提高穗位层叶面积指数（LAI）和产量,以施氮量375 kg/hm²时产量最高,较不施氮处理提高39.5%;在灌水条件下,增施氮肥增加各层LAI和SPAD,而使透光率减小,产量以施氮量225 kg/hm²时最高。氮肥偏生产力随施氮量增加呈明显下降趋势。从产量及氮肥高效利用看,高产玉米适宜的施氮量在225～300 kg/hm²之间,灌水与否取决于不同降水年型。