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。     

施氮方式与行距配置对水稻冠层结构及产量的影响

为研究施氮方式和行距配置对水稻冠层结构和产量的影响,以沈稻9号为材料,于2019—2020年进行田间试验,采用两因素裂区设计,主区设不施氮肥(A0)、农户方式(A1)、底氮减施(A2)、底氮后移(A3)4种氮肥管理方式,副区设常规方式(行距30 cm,B1)、缩行增密(行距25 cm,B2)、宽窄行(行距40 cm+2...     

夏玉米“波式”冠层结构及对微环境和产量的影响

采用局部化控、局部去雄和局部化控+去雄方式塑造玉米波式冠层结构,并分析了该冠层结构特征及对微环境和产量的影响。结果表明:与对照比较,波式冠层玉米植株变矮,穗上部节间变长、基部节间增粗,使玉米群体形成波式冠层的同时,群体LAI增大且持续时间较长;冠层内中下部透光率增加,CO2浓度增加,相对湿度和温度降低;穗粒数和粒重显著增加,空秆率下降,在低密度条件下比对照增产207.2～682.19 kg/hm2,高密度下增产392.62～655.76 kg/hm2。     

大豆冠层参数的QTL定位及上位性互作分析

本研究采用主基因+多基因混合遗传模型分离分析法对大豆冠层的叶面积指数(leaf area index,LAI)、无截取散射(diffuse none-interceptance,DIFN)、平均叶倾角(mean leaf angle,MTA)3个参数进行遗传分析,并利用Win QTL Cartographer Version 2.5程序的复合区间作图法(CIM)及完备区间作图法QTL Ic IMapping软件进行QTL定位和上位性互作分析。染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines,CSSL)群体冠层参数中,LAI最适模型为4MG-AI,DIFN最适模型为4MG-A,MTA两个最适模型为2MG-Duplicate和2MG-Inhibiting,重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体冠层中LAI最适模型为4MG-EEEA,DIFN最适模型为4MG-A,MTA两个最适模型为2MG-Duplicate和2MG-Inhibiting。两套群体共检测到2个LAI相关的QTL位点,分别位于A1、I连锁群上。检测到22个与DIFN相关的QTL位点,分别位于A1、D1b、F、J、L、N、M、A2、K、B2、I、D1a连锁群上。检测到7个MTA相关的QTL位点,分别位于C2、E、I、A1、D1a连锁群上。CSSL群体冠层参数数据分析中发现,q LAI-A1-1和q DIF,N-A1-1同时在A1连锁群上的3 691~34 163 kb处检测到,q DIFN-A1-2和q MTA-A1-1同时在A1连锁群上的38 669~40 501 kb处检测到,两个位点可能为一因多效位点。仅在RIL群体冠层参数中发现6对QTL间存在着互作效应,在J、A1、B1、F、B2、E、D2连锁群上,在J连锁群上的q DIFN-J-1与A1连锁群上的q DIFN-A1-1和B1连锁群上的q DIFN-B1-1同时发生互作。     

黄河流域棉区秸秆还田下机采棉的氮肥用量和利用率研究

提高种植密度、优化缩节胺(1,1-dimethyl-piperidinium chloride,DPC)化控技术是黄河流域棉区机采棉田的基本管理措施,秸秆还田则是实现农作物化肥零增长的技术途径之一。于2013―2014年在河北省河间市秸秆还田地块,研究了密度、DPC化控和氮(Nitrogen,N)肥用量对棉花产量及其构成因素、干物质和N的积累与分配以及N肥利用率的影响,其中2013年蕾期和花铃期降水量大,2014年比较干旱。研究结果表明,与低密度(6.75×10~4株·hm~(-2))相比,高密度处理(11.25×10~4株·hm~(-2))在干旱年份的籽棉产量和N肥偏生产力分别显著提高8.1%和7.4%,N回收率也显著增加25.5百分点,达到41.6%。与清水对照相比,DPC化控的籽棉产量、N肥偏生产力和农学效率在多雨年份分别显著提高39.2%、43.3%和212.8%,N回收率略增加但差异不显著。提高密度促进了干物质积累,但降低了多雨年份的收获指数;DPC化控的生物量较低,但在多雨和干旱年份均可提高收获指数。N肥用量对棉花产量的影响不显著,但表现出低N处理(105 kg·hm~(-2))的产量高于中N处理(210 kg·hm~(-2))和高N处理(315 kg·hm~(-2))的趋势。低N处理2年的N肥偏生产力分别为24.5 kg·kg~(-1)和54.4kg·kg~(-1),回收率分别为45.2%和41.0%,显著高于中N处理和高N处理。综上所述,增密和DPC化控相结合,有利于机采棉田干物质的积累及向产量器官的分配,有利于维持产量的稳定性;在秸秆还田条件下,棉田的适宜施N量可降至105 kg·hm~(-2)。     

行距配置对玉米茎秆抗倒伏特性及光合性能的影响

为探究不同行距配置对玉米茎秆抗倒伏特性及光合性能的影响,明确山西省春玉米栽培适宜的种植行距,本试验于2015年在山西省农科院东阳试验基地展开,以‘大丰30’为试验材料,设置宽行种植(80 cm)、窄行种植(40 cm)、宽窄行种植(80 cm+40 cm)和等行距种植(60 cm)4种行距处理,分析了玉米茎秆抗倒伏特性、叶面积指数(LAI)、光合参数及产量对不同行距处理的响应。结果表明,宽行种植和宽窄行种植较窄行距种植和等行距种植,玉米株高、穗位高和穗位高系数降低;抽雄期和灌浆期,不同节间茎秆硬皮穿刺强度和弯曲性能提高,LAI、叶片光合速率、蒸腾速率提高;穗长、穗行数、行粒数、百粒重提高,产量分别提高17%、9%以上,且宽窄行种植更具优势。此外,抽雄期至成熟期,玉米籽粒产量与叶面积指数、叶片光合速率和蒸腾速率均呈显著或极显著正相关。总之,宽窄行种植(80 cm+40 cm)有利于提高玉米茎秆抗倒伏特性,提高光合作用,优化产量构成,提高籽粒产量,可为山西省玉米种植提供技术支撑。     

密度与行距配置对向日葵冠层结构及光合特性的影响

以食葵中熟品种LD5009为材料,在石羊河中游绿洲设3个种植密度（D1：39 990株/hm²,D2：49 990株/hm²,D3：66 660株/hm²）和3个行距（R1：0.7m,R2：0.6m,R3：0.5m）,研究不同密度与行距配置对向日葵盛花期冠层结构、光合特性以及产量构成的调控作用。结果表明,D3R2处理下茎粗降低至2.50cm,株高和冠层下部叶向值分别增加至187cm和50.50。高密度能显著增大冠层中部叶面积指数（LAI）,而中等密度有助于平衡冠层中、下部光环境,保证冠层底部较高的LAI,D2R2处理下LAI可达5.20,其中冠层下部为1.97。叶绿素含量、净光合速率（P_n）和蒸腾速率（T_r）均随密度的增加而降低,且差异集中体现在冠层下部,D3R2处理冠层下部叶绿素含量、P_n和T_r分别降至1.09mg/g、-1.87μmol/(m²·s)和1.33mmol/(m²·s)。产量、盘粒数、千粒重与株高、冠层中、下部叶向值、冠层中、下部LAI呈负相关,与茎粗、冠层中及下部透光率、冠层下部叶绿素含量、P_n和T_r呈正相关。本试验条件下,种植密度为49 990株/hm²且0.6m行距配置可确保适宜的冠层结构与光合特性,为高产提供保障。     

栽培方式对玉米群体结构的调控效应

研究了不同栽培方式对春玉米群体结构调控效益的影响,旨在通过栽培方式的调控,构建合理的玉米冠层微环境,提高群体生产力,为玉米高产实践提供理论依据。试验结果表明:合理的宽窄行搭配(Tr3:76 cm×38 cm)与等行距种植相比较,株型下部平展,上部叶片紧凑,使玉米植株形态得到优化,有利于光的截获和光能的利用。增强了群体内的通风透光能力,在宽行和窄行测定中Tr3穗位下层的透光率分别比等行种植高76.1%和25.7%,穗位层的透光率与等行相比也有显著差异,辐射分布得到改善,尤其是增加了植株中下部的透光率,提高光能利用率;冠层内CO2浓度表现为穗位上部穗位下部穗位中部,宽窄行与等行距种植在穗位及穗位下层的CO2分布存在差异且达到显著水平。叶绿素、叶面积指数、光合势在花后维持在一个较高水平且后期下降缓慢,成熟期干物质积累量高于其他处理;而同为宽窄行处理,Tr1和Tr2由于空间水平结构配置不合理,个体间竞争激烈,导致光和CO2分布不合理,持绿性降低,叶片衰老加快,干物质积累不足,最终导致产量较低。     

玉米光合特性和冠层微环境对密度和行株距配置的响应

适宜密度及行株距配置可构建合理的玉米群体和冠层结构,提高光合效率,系统分析玉米光合特性及冠层微环境对密度和行株距配置的响应机制,为华北平原玉米光温高效生产提供科学依据。试验采用裂区设计,主区设密度6.75万株/hm ²（D1）和8.25万株/hm ²（D2）,副区为3种行株距配置:60cm等行距（H1）、宽窄行80cm+40cm（H2）、匀播（H3）38cm（行株距相同,D1）和34.5cm（行株距相同,D2）。结果表明:常规生产密度等行距（D1H1）种植和高密度宽窄行（D2H2）种植能形成合理的群体冠层结构,具有适宜的冠层温度、CO₂浓度和相对湿度,能促进植株对光能的吸收和利用,提高净光合速率,从而获得较高的产量。因此,在常规密度等行距种植基础上,进一步增加密度至8.25万株/hm ²时,宽窄行种植方式具有较高的产量潜力。     

播期播量及施氮量对冬小麦生长及光谱指标的影响

为阐明播期、播量及施氮量对冬小麦生长与光谱指标的影响规律,本研究通过开展连续两年不同播期、播量及施氮量的冬小麦田间试验,系统地研究了三因素及其互作对冬小麦产量、关键生育时期叶面积指数(leafarea index,LAI)和归一化红边指数(normalized difference red edge,NDRE)的影响,并进一步分析了三因素对冬小麦冠层NDRE时序曲线的影响。另一方面建立了不同产量水平下冬小麦冠层NDRE适宜时序曲线,以便于实时监测不同产量水平下冬小麦长势动态。结果表明,冬小麦冠层NDRE与LAI随关键生育期的变化相似,且三因素对关键生育时期2个指标的影响规律基本一致。2018—2019年冬小麦产量、不同生育时期LAI和冠层NDRE均随播期推迟而下降;2019—2020年除灌浆期外,晚播冬小麦产量、LAI及冠层NDRE峰值最大。2年冬小麦不同生育时期LAI、冠层NDRE随施氮量增加而增加;而不同播量间无明显差异。三因素中播期、施氮量对冬小麦冠层NDRE时序曲线有显著影响。冬小麦冠层NDRE时序曲线随施氮量增加被纵向拉长;曲线下降部分随播期推迟向左平移,同时2018—201...     

功能结构模型在黄瓜栽培密度最优化设计中的应用

本研究选择秋冬季日光温室黄瓜为研究对象,利用参数化方法构建了不同株距和行距处理的虚拟冠层结构模型,并在与光分布模型和光合模型相结合的基础上,模拟分析了株行距改变对冠层叶片分布、光截获以及光合速率的影响。模拟结果显示,株行距的增加,促进了冠层对光的透性,对方位角朝向北部和行内的叶片的光截获有明显促进作用,也使得叶片在北部和行内的分布频率显著增加。从单株平均光截获来看,改变株距和行距分别使单株光截获量提高了34.78%和23.18%。通过将光截获模拟结果与光合模型相结合,得到了冬季栽培的最优株行距,即45.70 cm(株距)及43.22cm(行距)。与传统的40×40 cm株行距栽培方式相比,最优株行距略有增加。本研究结果为功能结构模型在实际生产中的应用以及作物栽培株行距最优化设计提供定量化的决策依据。     

机械收获模式下直播冬油菜密度与行距的优化

以华油杂62为材料,采用裂区设计,设置密度15万株hm^–2 (D1)、30万株hm^–2 (D2)、45万株hm^–2 (D3)为主区;行距15 cm (R15)、25 cm (R25)、35 cm (R35)为裂区,研究密度及行距变化对油菜群体人工收获产量、叶面积指数(LAI)、角果皮面积指数(PAI)、透光率、抗倒伏、抗裂角性能及机械收获产量的影响,探讨透光率与产量、抗倒性的关系,建立机械化生产模式下油菜密度及行距最优配置。结果表明,密度增加或行距减小,油菜成株率适宜,LAI、PAI值增加,冠层透光率下降,群体生物量及经济系数增加,人工收获产量增加;但单位LAI(PAI)光拦截量、单株生物量及根干重下降,且较低的单位LAI (PAI)光拦截量有利于提高油菜经济系数;密度及行距处理间差异及互作效应显著,与农户习惯种植模式(D2R25)相比,在D3R15处理下可增产14.1%,获得最高人工收获产量。密度或行距增加,地上部鲜重、株高降低及根冠比增加,导致油菜茎秆、根倒角度下降,抗裂角指数增加,机械收获产量变化趋势与人工收获产量一致,与机械收获总损失率相反,表明除通过提高油菜抗倒性和抗裂角性降低机收损失外,较高的人工收获产量是获得较高机械收获产量的前提。由回归方程可知,与常规30万株hm^–2密度、25 cm行距配置比,密度43.8万株hm^–2和行距21 cm配置可使蕾薹期LAI提高21.02%、透光率及单位LAI光拦截量分别下降32.47%与17.36%,角果期PAI增加15.08%、透光率及单位PAI光拦截量分别下降32.04%与3.30%,获得较高的机械收获产量,进一步提高油菜机械化生产效益。     

DPC~+化学封顶对不同施氮量下棉花叶片光合生理特性的影响

在北疆气候条件下,为明确棉花对不同施氮量下增效缩节胺[DPC+,25%甲哌鎓(1,1-dimethylpiperidinium chloride, DPC)水剂]化学封顶效应的响应,以新陆早53号为试验材料,在150(N1)、300(N2)和450(N3) kg hm~(–2)施氮水平下,以人工打顶(P0)为对照,研究DPC+剂量[450(P1)、750(P2)和1050(P3) mL hm~(–2)]对棉花叶绿素含量(Chl)、叶面积(LA)、气体交换参数、叶绿素荧光参数及干物质累积与分配的影响。结果表明,同一DPC+剂量下,随施氮量增加, Chl、LA、气体交换参数、叶绿素荧光参数和生殖器官干物质(RODM)均呈现先上升后下降的趋势;同一施氮量下,上述参数因DPC+剂量不同呈不同变化趋势,其中N1水平下以P1处理、N2水平下以P2处理、N3水平下以P3处理表现出较高的RODM、Chl、净光合速率(Pn)、实际光化学效率(ФPSII)、电子传递速率(ETR),较低的非光化学淬灭(NPQ)。DPC+与施氮量互作表现为,与其他处理相比, Chl、Pn、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、ФPSII、ETR、RODM在N2P2处理下分别提高了15.52%、29.39%、27.97%、36.77%、23.28%、23.55%、8.41%～22.24%, NPQ降低了34.54%。相关分析表明,干物质累积和Chl、LA、Pn、Gs、ФPSII均呈显著正相关,与NPQ呈极显著负相关。因此,在喷施DPC+(750 mL hm~(–2))条件下,适量追施氮肥(300kghm~(–2))能改善棉花光合性能,在增加干物质累积的基础上,促进了光合产物向生殖器官分配。     

不同行距配置方式对夏玉米冠层结构和群体抗性的影响

为探究行距配置方式对冠层微气象因子及群体抗逆性的影响,明确夏玉米适宜的行距配置方式,在方城和辉县设置大田试验,以3个不同株高类型的玉米杂交种为材料(中秆品种郑单958、高秆品种先玉335和矮秆品种512-4),设置2个种植密度(60 000株 hm^-2和75 000株 hm^-2),研究了5种行距配置方式(50 cm、60 cm、70 cm、80 cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行)下冠层结构和群体抗逆性的变化。结果表明,不同株高类型杂交种在相同密度下,随行距扩大,株型变得松散,穗部叶片叶向值减小,并偏离种植行,向种植行垂直方向发展,冠层温湿度降低,群体抗逆性增强,但冠层光照截获率降低,产量也随之减少。对比发现,不同品种和密度下,60 cm等行距能够较好地协调冠层微气象因子与玉米产量的关系,叶片分布适宜,冠层温湿度和光能分布合理,显著提高了中下部的光能截获率,病虫害和倒伏的发生率较低,获得最高产量的频率最高,且适宜机械化田间作业,建议作为适宜黄淮海地区推广的种植方式。     

新疆机采模式下棉花株行距配置对冠层结构指标及产量的影响

【目的】为了研究不同株行距配置对机采棉花冠层结构指标及产量的影响。【方法】在田间条件下,选用棉花杂交种鲁棉研24号和常规品种新陆早60号为供试材料,设置适宜机采的1膜3行等行距(76 cm+76cm+76 cm)低密度、1膜6行宽窄行(66 cm+10 cm)高密度及1膜3行等行距(76 cm+76 cm+76 cm)双株高密度3种配置方式进行试验。【结果】等行距低密度下,棉花生育前期生长旺盛,叶面积指数与光吸收率迅速增加至最高值;生育后期,叶面积指数及光吸收率下降幅度分别为10.4%~13.6%、3.7%~4.2%,低于其他两种处理,且干物质积累量较高。等行距低密度下杂交棉产量最高。【结论】等行距低密度下杂交棉实现高产的生理基础主要是:生育前期叶面积指数及光吸收率增长迅速,干物质积累较快;生育后期叶面积指数及光吸收率下降缓慢,能维持较高水平,光合生产能力较高,干物质积累量最大。     

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。     

灌水量对北疆棉花增效缩节胺化学封顶效应的影响

【目的】在不同灌水量条件下研究增效缩节胺(1,1-dimethyl-piperidinium chloride,缓释型水乳剂,简称DPC+)对棉花化学封顶的效应,为完善新疆棉花化学封顶技术提供依据。【方法】以早熟陆地棉品种新陆早53号为材料,设置不同的灌水量(3000,4800,6600 m3·hm~(-2))和DPC+剂量(450,750,1050 m L·hm~(-2)),测定棉花农艺性状、生理特性及产量和品质等指标。【结果】棉花株高和单株果枝数随DPC+剂量的增加而下降,低(450m L·hm~(-2))、中(750 m L·hm~(-2))、高剂量(1050 m L·hm~(-2))DPC+处理的株高和单株果枝分别比人工打顶增加9.4cm和4.8个,6.2 cm和3.9个,2.2 cm和2.6个。中等灌水量(4800 m3·hm~(-2))下棉花产量最高,比低灌水量(3000m3·hm~(-2))处理增产20%左右,比高灌水量(6600 m3·hm~(-2))处理增产5%左右。低、中、高灌水量下,分别以低、中、高剂量DPC+的产量最高,一般较人工打顶提高5%~10%。低灌水量下低剂量DPC+处理主要依靠较大的群体生物量获得相对较高的产量,高灌水量下高剂量DPC+处理主要依靠较高的产量器官干物质分配率获得相对较高的产量,而中等灌水量下中等剂量DPC+处理的产量在所有处理中最高,得益于比较适宜的冠层生产能力和合理的干物质分配能力。【结论】灌水量需要与DPC+剂量互相配合,在增加群体物质生产能力的同时保障营养生长和生殖生长协调,这是提高棉花DPC+化学封顶技术成功率的关键途径之一。     

缩节胺(DPC)对不同密度下棉花冠层结构特征与产量性状的影响

在新疆气候生态条件下,设置适量化调和超量化调方式,每个化调下设3个种植密度,研究了化学调节剂(DPC)对不同密度棉花冠层结构及产量的影响.结果表明:随密度增加,两种化调量下均表现叶面积指数(LAI)增大、叶倾角(MFA)变大,株型变紧凑;但密度过大,群体散射辐射透过系数(TR)小,造成生育后期群体光合速率(CAP)较快...     

局部化控夏玉米冠层结构、荧光特性及产量研究

以半紧凑型玉米品种金海5号为试验材料,在高、低两密度条件下,拔节期采用局部化控方式塑造玉米冠层,并研究了该冠层结构特征及对叶绿素荧光特性和产量的影响.结果表明:局部化控处理后化控部分植株变矮,穗下部节间变短(穗位下降)、穗上部节间变长、基部节间增粗,使玉米群体形成"波式"冠层的同时,群体LAI增大且持续时间较长,冠层中...     

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。