氮素对温室黄瓜开花后干物质分配和产量影响的模拟研究

了解氮素对干物质分配和产量的定量影响是实现温室黄瓜氮肥优化管理的前提.该研究通过黄瓜雌性无限生长型品种"戴多星"(Cucumis sativas.'Deltastar')不同定植期和开花后不同氮素处理试验,定量分析了氮素施用水平对该类型黄瓜开花后干物质分配和产量的影响,并建立了开花后分配指数和采收指数与盛果期叶片氮浓度的关系方程.在此基础上,建立了氮素对黄瓜开花后干物质分配和产量影响的预测模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验.结果表明,模型对茎干物质量、叶干物质量和果实干物质量及黄瓜产量(鲜质量)预测值与实测值之间基于1:1直线之间的决定系数R2分别为0.945、0.943、0.990、0.955;相对预测误差RE分别为13.0%、12.3%、9.2%、16.8%.本模型可预测不同氮素水平下温室黄瓜地上部各器官干物质量和产量,可以为中国温室黄瓜生产的氮肥优化管理决策提供参考.     

不同营养液浓度对温室黄瓜叶片光合特性的影响

为了探究不同电导率（electrical conductivity,EC）的营养液对温室黄瓜叶片光合特性的影响,该文于2009年10月至2010年7月在江苏大学Venlo型温室中进行试验,采用4种EC值的营养液浇灌黄瓜,对4种EC值条件下温室黄瓜叶片的光合速率、叶绿素荧光、叶绿素含量及产量进行了测定,并对EC对黄瓜叶片叶绿素仪读数、光合速率和最大电子传递速率的影响及其之间的关系进行了分析。研究结果表明,营养液的电导率值对温室黄瓜下部叶片的叶绿素仪读数值、最大光合速率、光能初始利用率和电子传递速率有较大的影响,中部叶、上部叶片的叶绿素仪读数值、最大光合速率、光能初始利用率、电子传递速率和产量在不同处理间无论是秋冬茬还是早春茬均表现为：营养液的电导率为2.5 dS/m和营养液的电导率为2.2 dS/m差异不显著,但显著大于营养液的电导率为1.5 dS/m和营养液的电导率为0.036 dS/m;构建了最大光合速率与叶片叶绿素仪读数值、光能初始利用率与叶片叶绿素仪读数值的关系模型;光合速率与电子传递速率之间呈幂指数函数关系。该研究为通过叶片光合速率进行营养液管理提供了理论依据。     

日光温室黄瓜叶片光合速率模型及其参数确定的初步研究

对于属于C3作物的黄瓜,用Charles-Edwards包括光呼吸,暗呼吸和氧效应的光合模型建立其叶片净光合速率模型。并通过试验确定该模型参数。结果表明：以此模型描述黄瓜叶片的光合速率所得到的光合模型参数在一定的光合有效辐射(PAR)范围内与实测数据相符合。不同叶龄的黄瓜叶片其光合特性存在较大差异。其中叶龄为20~30 d的叶片之间光合速率及相关参数差异显著。     

电导率对温室黄瓜叶面积和干物质生产影响的动态模拟

电导率是温室营养液管理的重要参数.为定量研究不同电导率对温室黄瓜光合与干物质生产的影响,该文以温室黄瓜为试验材料,于2009年10月至2010年7月进行了不同电导率的营养液栽培的试验,定量分析了电导率对温室黄瓜叶面积、光合速率和干物质生产的影响,构建了以辐热积为尺度的叶面积指数、最大光合速率和干物质生产模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验.结果表明:模型对温室黄瓜叶面积、最大光合速率和干物质产量的模拟值与实测值之间的决定系数分别为0.89、0.93和0.94,回归估计标准误差分别为0.21m2/m2、1.52 μmol/(m2.s)和36.77 kg/hm2,预测相对误差分别为4.5％、11％和9.2％.该研究建立的模型可以为温室黄瓜的营养液管理和决策提供依据.     

用辐热积法模拟温室黄瓜叶面积、光合速率与干物质产量

依据温室黄瓜叶片生长与温度和辐射的关系,用辐热积构建了两种不同整枝方式下的叶面积模拟模型,并与已有的光合速率和干物质生产模型相结合,建立了适合中国种植技术的温室黄瓜光合速率与干物质生产模拟模型,并利用不同品种、基质的试验资料对模型进行了检验。结果表明,本模型比积温法和比叶面积法能更准确地预测温室黄瓜的叶面积和总干重,为温室作物生长模拟提供了新思路。     

干湿交替灌溉与施氮量对水稻叶片光合性状的耦合效应

【目的】探讨干湿交替灌溉与施氮量耦合对水稻光合性状及其效应的影响,从光合源及光合质方面阐明不同水氮组合处理在光合性状上的差异。【方法】以新稻20为材料进行土培试验,设置浅水层灌溉 (0 kPa)、轻度干湿交替灌溉 (–20 kPa) 和重度干湿交替灌溉 (–40 kPa) 3种灌溉方式及不施氮 (N0)、中氮 (MN, 240 kg/hm2) 和高氮 (HN, 360 kg/hm2) 3种氮水平,研究不同水氮耦合处理对水稻产量、叶片叶绿素含量、叶面积指数、叶片氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率的影响。【结果】灌溉方式与施氮量存在显著的互作效应,轻度干湿交替灌溉增加了主要生育期叶片叶绿素含量、氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率,提高抽穗后群体叶面积指数,且与MN耦合后产量最高,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;重度干湿交替灌溉则显著降低主要生育期叶片叶绿素含量、叶片氮含量、叶面积指数、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率;在同一灌溉方式下,中氮处理提高叶片净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率,有利于穗后叶片叶绿素含量及叶面积指数提高,重施氮肥反而降低叶片光合及荧光效率。水稻叶片叶面积指数、光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ潜在活力及最大光化学效率与产量均呈显著或极显著的正相关关系。水稻主要生育期光合性状指标的供氮效应均为正效应,轻度干湿交替灌溉下主要生育期叶片叶绿素含量、氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率的供水效应及耦合效应均为正效应,而重度干湿交替灌溉的控水及耦合效应则为负效应。【结论】轻度干湿交替灌溉耦合中氮处理水稻叶片净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率提高,有利于穗后叶片叶绿素含量及叶面积指数形成,表明通过适宜的肥水调控发挥水氮耦合效应,可以创造良好的光合性状,提高水稻光合生产能力,从而促进水稻高产。     

苹果树冠不同部位叶片结构、内含物和模拟光合能力的比较

以富士苹果(Malus domestica Borkh.cv.‘Fuji’)树冠不同部位叶片为试材,对其解剖结构、内含物和光合能力进行了比较研究。苹果叶片光合速率对小气候因子的响应是根据C3植物光合机理模型模拟,其中气孔导度由气孔的半机理模型模拟。结果表明,树冠中、上部叶片比下部叶片分别厚31.8%和37.0%,栅栏组织分别厚44.8%和62.7%;中、上部叶片的叶绿素含量比下部叶分别高18.0%和20.6%,可溶性糖分别高25.2%和38.8%,脯氨酸分别高11.7%和29.0%。树冠不同部位叶片光合能力差异和叶片结构及叶绿素等内含物差异一致。苹果叶片净光合速率的变化主要由光合有效辐射的变化引起,同时对CO2浓度的变化也非常敏感。模拟显示,从树冠上部到下部,叶片净光合总量晴天从约400mmol·m-2·d-1减少到130mmol·m-2·d-1,减少67%,阴天从约170mmol·m-2·d-1减少到22mmol·m-2·d-1,减少87%,叶片的最大光合速率相应减少67%。     

不同氮水平下冬油菜光合氮利用效率与光合器官氮分配的关系

【目的】氮是限制作物光合作用的重要因子,除含量之外,氮在光合器官各组分间的分配可能也是影响光合作用的重要因素。本研究从叶片尺度探究冬油菜苗期氮素在光合器官中的分配,分析不同氮水平下光合氮素利用特征及其与光合氮利用效率的关系,以揭示氮素营养影响光合氮利用效率的机制。【方法】采用田间试验,设3个施氮水平(0、 180、 360 kg/hm2,分别以N0、 N180、 N360表示),在苗期测定最新完全展开的叶净光合速率(Pn)、 氮含量、 光合氮利用效率(PNUE)以及最大羧化速率(Vc max)、 最大电子传递速率(Jmax)等相关生理、 光合参数,并计算叶片氮素在光合器官(羧化系统、 生物力能学组分和捕光系统)的分配比例。【结果】施氮明显改善冬油菜苗期的生长,显著增加了叶片数、 叶面积和叶片干重,但单位叶面积干重低于不施氮处理。与N0相比,N180和N360处理的冬油菜最新完全展开叶的氮含量和Pn显著升高,其中叶片氮含量分别增加了155.0%、 157.3%,Pn则增加57.6%、 56.1%,N180与N360处理间无显著差异; 而PNUE随施氮水平的提高而降低,与N0相比,N180和N360处理分别下降了35.6%和39.6%。施氮提高了冬油菜苗期叶片的光合能力,N180和N360处理的最大净光合速率(Pn max)、 羧化效率(CE)、 最大羧化速率(Vc max)及最大电子传递速率(Jmax)显著高于N0处理。氮肥用量同样影响氮素在光合器官中的分配,与N0相比,N180和N360处理的氮素在叶片光合器官投入的比例显著降低,降低幅度分别为29.3%、 34.5%; 其分配比例在羧化系统(PC)、 生物力能学组分(PB)及捕光系统(PL)分别降低了24.1%、 23.3%、 34.6%和31.0%、 26.7%、 38.5%。相关分析表明,叶片中羧化和生物力能学组分及光合组分氮的分配比例与PNUE均呈显著正相关关系,而与非光合组分氮分配比例呈显著负相关关系。【结论】随施氮量的升高,油菜苗期光合氮利用效率呈下降趋势。氮素在光合器官(羧化系统、 生物力能学组分和捕光系统)分配的差异是影响冬油菜苗期叶片光合氮利用效率的重要原因。在保证苗期适宜氮素供应的情况下,通过协调氮素在光合器官的分配对进一步提高作物光合氮素利用效率具有重要意义。     

不同氮素形态对茅苍术光合特性和光合氮素利用效率的影响

研究不同氮素形态对茅苍术光合特性和氮素吸收的影响,为其栽培氮肥高效利用提供理论依据。以一年生茅苍术为材料,研究不施氮肥、施用硝态氮、铵态氮和酰胺态氮对茅苍术叶片光响应曲线和光合氮素利用效率的影响。结果表明,施用氮肥可不同程度改善叶片光合特性,其中硝态氮处理的叶绿素含量、表观光量子效率、最大净光合速率,光饱和点、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均最高,但其光补偿点和胞间二氧化碳浓度显著低于铵态氮和酰胺态氮处理。同时,硝态氮处理能显著增大叶面积、降低比叶重,促进植株生长,使得其整株生物量比铵态氮和酰胺态氮处理提高6.89%和17.05%。此外,硝态氮处理还增加叶片氮素含量,提高光合氮素利用效率,分别比铵态氮和酰胺态氮处理提高2.43%和6.76%。可见,茅苍术光合特性对硝态氮更敏感,施用硝态氮肥能改善光能特性,促进氮素高效利用。     

氮素处理对水稻浙粳22产量形成的影响 及其生育后期与叶片光合特性间的关系

以晚粳稻浙粳22为材料,研究了低氮(N1)、中氮(N2)、高氮(N3)和不施氮肥(NO)4个不同施氮水平下,产量、稻株氮素利用率与叶绿素含量、光合速率等生理指标间的关系.结果表明,本试验条件下施氮水平越高,净光合速率越高,气孔导度和蒸腾速率相应增加,胞间CO2浓度有下降趋势.低氮及常规施氮水平下,稻株氮素利用率高,水稻产量与植株干物重、含氮量、光合速率等成正相关,高氮条件下则相关性不显著.     

谷子茎秆叶鞘叶片及其结合部位的拉伸力学性能

针对谷子机械收获作业过程中存在的秆叶易缠绕问题,该文以晋谷21、张杂10为对象,分别对谷子不同节间的茎秆、叶鞘、叶片和叶环各部位进行拉伸力学测试,并利用SAS统计软件对测试数据做分析,在此基础上分析了相关力学参数沿茎秆节间的变化规律。两个谷子品种的茎秆在上下节间处的弹性模量、抗拉力和抗拉强度均差异显著（P<0.05）。由茎秆表皮拉伸测试测得晋谷21的茎秆弹性模量为4.2～6.6 GPa,抗拉强度为67.65～130.13 MPa,抗拉力为344～1 600 N;张杂10的茎秆弹性模量为4.5～8.0 GPa,抗拉强度为73.22～136.50 MPa,抗拉力为167～567 N。两个谷子品种在不同节间位置、不同部位（叶鞘、叶片及叶环）的抗拉力和抗拉强度差异均极显著（P<0.01）。晋谷21的中上部节间叶鞘、叶片及叶环平均抗拉强度分别为13.30、10.13和4.18 MPa,平均抗拉力分别为122.16、41.23和25.80 N。张杂10的中上部节间叶鞘、叶片及叶环平均抗拉强度分别为13.30、11.77和4.24 MPa,平均抗拉力分别为104.30、59.48和22.87 N。测试结果表明,谷子茎秆、叶鞘、叶片和叶环部位中抗拉强度最弱位置在鞘叶相连接的叶环位置处。谷子机械收获时可选择在茎秆中部以上、穗部第2节间以下各节间的叶环位置处进行秆叶分离,施力大小25～30 N。研究结果可为谷子收获装置的设计与优化提供参数依据。     

叶温测量仪的研制及其在叶片参数测量中的应用

为探索植物自身水分状态,研究叶气温差与叶片厚度变化,自行研制了叶温测量仪,同时利用YI-201020植物叶片参数测量仪,对辣椒和花生不同生长阶段的叶片温度和叶片厚度进行监测,结合环境温度,并对各个生长阶段的叶气温差和叶片厚度作相关性分析,结果表明:传感器线性度为1%,回程误差0.02V,灵敏度为0.04V/℃,分辨力为0.3℃,仪器在测量范围0～90℃下最大示值误差为0.27℃,得到仪器的扩展不确定度为0.41℃;叶气温差和叶片厚度在各个时期都呈显著的正相关,其中成长期显著性最为明显。研究结果对植物物理学研究有参考价值。     

玉米叶片几何造型研究

针对虚拟作物研究中的作物个体或器官几何造型问题,用三次B样条来拟合玉米叶片的三维形态,并用虚拟模型进行玉米叶片几何特征的计算.与其它方法相比,该方法具有精度高,参数少的特点,是一种适合于玉米叶片三维造型的好方法.     

玉米叶片SPAD值、全氮及硝态氮含量的品种间变异

研究比较两种土壤肥力条件下,4个春玉米品种在喇叭口期至成熟期间叶片SPAD值、全氮及硝态氮含量的变异程度、及其与氮素积累和产量形成的关系,以期为不同品种植株的氮素营养测试指标的优化提供依据。结果表明,叶片SPAD值与产量、吸氮量及生物量呈显著相关,该值主要受氮肥水平影响,并因土壤肥力而变异。从喇叭口期至灌浆期间平均变异幅度为17.7%,但品种间变异很小,平均仅为4.3%。说明利用SPAD值诊断玉米氮素营养时,其诊断指标不需要因品种而调整,但需要因不同肥力而调整。在新立城低肥力条件下,喇叭口期(V12)和抽雄期(VT)的SPAD临界值指标分别为46.1和57.8;在德惠高肥力条件下,两个时期的SPAD值临界值较为接近,分别为59.9和60.3。植株叶片硝态氮含量在土壤肥力间及品种间变异均较大,变异幅度分别为43.1%和29.3%,且与产量、吸氮量及生物量的相关性均较差,不适于在大面积范围内单独作为玉米氮素营养状况的评价指标。     

Establishing indicator leaf and its threshold values for need based nitrogen management using chlorophyll meter and leaf color chart in Bt cotton

Over application of fertilizer N to cotton is not only a potential threat to environment but also leads to increased costs of cultivation. The study aimed to establish the indicator leaf and its critical greenness for in-season management of fertilizer nitrogen (N) in Bt cotton using chlorophyll (SPAD) meter and leaf color chart (LCC). The response of three varieties and N treatments viz. 0, 30, 60, 90,120, 150 and 180?kg N ha^?1 applied in two splits {(50% at thinning and 50% at first flowering) and three splits (50% at thinning, 25% at first flowering and 25% at boll formation)} was studied through split plot design. SPAD values and LCC scores of first, second, third and fourth fully opened leaves from the top of the main stem was recorded at first flowering and boll formation. The physiological efficiency and harvest index was highest for 90?Kg N ha^?1 applied in two splits. Beyond 120?kg N ha^?1, the N use efficiency parameters were higher for the N treatments applied in three split compared to the respective two split N treatments. The fourth leaf from the top in terms of SPAD values and LCC scores correlated best with N concentration compared to other leaves at all growth stages. The calculated critical SPAD values for the fourth leaf were 45 and 41 at first flowering and boll formation, respectively. Critical score of fourth leaf was 4.1 and 4, respectively at first flowering and boll formation, respectively. It is suggested that color of the fourth leaf from the top of Bt cotton can well indicate N supply from the soil and can help in need based N management.     

Non-destructive estimation of sunflower leaf area and leaf area index under different water regime managements

Leaf area (LA) is a valuable parameter in many agronomic and plant physiological studies. Its measurement is time consuming and involves leaf destruction. Therefore, there is a tendency in using simple, fast, non-destructive, and electronic devices methods to estimate LA. The aim of this study was to estimate LA across different water regime treatments using a combination of leaf mass and leaf dimensions of sunflower (Helianthus annuus L.). For this purpose, different leaf sizes were collected from plants during the growing season on different time intervals. Experiment was conducted during 2012 summer time in Sari Agriculture Sciences and Natural Resources University, Iran. On field leaf dimension measurements were carried out, and leaves sketches were put on paper, scanned and then areas were measured using AutoCAD software. Multivariate linear and non-linear regression models were constructed between LA and other leaf components measured. All constructed models provided highly significant correlations (r = 0.90–0.99) between LA and different leaf components. The exponential model [LA = 0.619 [(L × W)^0.5]^2.019] provided the best estimation of sunflower LA (R² = 0.993). In conclusion, the simple and quick models developed in this study could predict the sunflower LA and leaf area index (LAI) with high precision.     

植物叶片特征与光合性能的关系

以相同生境下生长的5种叶片特征(叶色和厚薄等)不同的植物[珊瑚树(Viburnum odoratissimum)、银杏(Ginkgo Biloba)、桑树(Morus alba)、紫叶酢浆草(Oxalis triangularis cv.Purpurea)和紫叶橡皮树(Ficus elasticacv.Decora Burgundyi)]为材料,于晴天选择其植株上东南朝向且生长一致并具代表性的当年生成长叶,采用Li-Cor 6400便携式光合测定系统、调制叶绿素荧光成像系统(IMAGING-PAM M-Series)及双通道PAM-100测量系统(Dual-PAM-100)和常规方法研究了其叶片特征、光合性能及相互间的关系。结果表明,不同植物的叶片特征和光合性能指标均存在显著或极显著差异。比叶干重[35~215 g(DW).m-2]间的差异大于比叶鲜重[0.28~1.04 kg(FW).m-2]。桑树和珊瑚树叶的叶绿体色素含量[叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素总量(Chl)和类胡萝卜素(Xc)]较高,银杏叶和紫叶橡皮树叶居中,紫叶酢浆草叶最低;紫叶酢浆草叶的花青素(Ant)含量最高[0.122 mg.g-1(FW)和0.488 mg.g-1(DW)],其他植物较低且差异较小;紫叶酢浆草叶的Chla/Chlb(6.27)、桑树的Chl/Xc(9.97)、桑树叶的Chl/Ant(43.81)和珊瑚树叶的Xc/Ant(7.17)最高,紫叶酢浆草叶的Chl/Ant(0.49)和Xc/Ant(2.46)最低。气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度和净光合速率(Pn)均为桑树>银杏>紫叶酢浆草>珊瑚树>紫叶橡皮树。桑树和珊瑚树叶的PSII实际光合效率[Y(II)]最高,但PS II处非调节性能量耗散的量子产量也最高;银杏Y(II)叶较低,但能抵御强光的照射。桑树、紫色酢浆草和紫色橡皮树叶的PSI光合效率[Y(I)]极高,但桑树和紫色橡皮树PSI的光保护较弱,紫色酢浆草则很强。相关分析显示,Ant和Xc对强光下Pn无显著影响,Pn受气孔特征和叶绿素含量的正调控,Y(II)依赖于叶绿体色素含量(尤其是Chla),Y(I)与Chl/Xc呈正向关系;气孔开放和叶绿素含量可负调控光合机构的光保护和正调控光损伤,Xc则相反。     

雾滴大小、叶片表面特性与倾角对农药沉积量的影响

为提高农药的有效利用率,研究雾滴大小、叶片表面性质与倾角对农药雾滴沉积量的影响,选用6种喷头ST110-01、ST110-02、ST110-03、ST110-04、ST110-05及IDK120-03,在设定叶片倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°时在棉花、水稻与小麦叶片上进行试验研究。结果表明:叶片表面性质、叶片倾角对沉积量影响差异显著,喷头类型,即雾滴大小,对沉积量影响不显著;减小叶片倾角有助于增加沉积量;叶片微结构可能是作物影响沉积量的原因。该研究可为农药有效利用率的提高提供参考。     

枇杷叶植物饮料悬浮稳定性和口味的优化

引用流变学原理改善枇杷叶植物饮料悬浮稳定性，以正交试验方案优化了辅料配方，制成口味优良的饮料。结果表明：澄清的枇杷叶水提液是一个复杂的多分散相系统，所含粒子颗粒(固相)大小、分散相介质(液相)粘度以及固液两相间的密度差是影响悬浮稳定性的主要因素，依Stokes定律进行改良可有效提高稳定性。枇杷叶植物饮料的口味配方为澄清的枇杷叶水提液用量70%，蔗糖6%，蜂蜜2.4%，柠檬酸0.4%，复合稠化剂0.15%，产品中含黄酮类化合物0.858～0.987 mg/L，氨基酸108～115 mg/L，可溶性糖210～230 mg/L。     

基于BP神经网络模型的荔枝树叶面积测定方法

为了准确、快速地测定荔枝树叶面积，设计了一个BP神经网络模型，输入参数为叶片长度和叶片最大宽度，输出参数为叶面积。用LI-3000A型叶面积仪测量所得到的样本数据对网络进行训练，测试样本的网络输出与网络目标的相关系数达0.99609，网络模型是有效的。用训练后的网络模型对10组未参加建模的样本数据进行叶面积测定，误差平方和为1.2929，优于回归方程法的2.511。训练好的BP神经网络模型可以在不破坏叶片的情况下，简单、快速、经济地测定大量的荔枝树叶片面积。