密度与播期互作下棉花冠层PAR时空特征分析

为提高长江流域棉区棉花群体光合有效辐射(PAR)利用率并塑造合理群体结构,本研究设置不同播期(B1:5月13日、B2:5月25日)和种植密度(M1:7.5万株·hm^-2、 M2:9.0万株·hm^-2、M3:10.5万株·hm^-2、 M4:12.0万株·hm^-2),研究不同栽培方式对棉花冠层PAR时空分布的影响。结果表明,在一定生育时期内,B1播期处理棉花冠层对PAR的截获能力较强;在同一播期条件下,棉花冠层PAR截获率(PARI)在一定范围内与密度呈正相关关系。在B1播期下,一定生育时间内冠层PARI整体呈先升高后降低的趋势,B1M4的冠层PARI在生育前期较高,生育后期则以B1M1较高;在B2播期下,一定时期内,冠层PARI整体随生育进程的推进逐渐升高,且B2M4的冠层PARI最大。因此,在5月25日的播期条件下,12万株·hm^-2密度处理的棉花群体冠层PARI较大;而播期为5月13日时,7.5万株·hm^-2 密度处理的棉花冠层在生育后期对PAR的截获具有优势。本研究为构建适宜长江流域棉区的高光效群体结构提供了技术支撑,同时也为棉花新品种的培育和轻简化栽培提供了理论依据。     

大棚番茄群体结构及光分布特性与中早期产量形成关系的研究

试验研究了大棚内不同栽培密度条件下的番茄群体结构特点(叶倾角、株形、叶容量、冠层叶面积密度)及光的分布特性(相对照度、光量子数、辐射量)与产量之间的关系。试验表明:大棚番茄高架栽培群体最适密度为5.56株/m²其中早期最高产量达5940kg/亩;最适宜生理指标为:冠层叶面积密度LAD0.942m²/m²,叶容量98.6片/m²。此冠层接受的辐射量为45.6％,光量子数40.3％,冠层的相对照度38.5％,群体消光系数1.04。     

季节性干旱条件下氮肥与密度运筹对鲜食糯玉米产量的影响

为探讨季节性干旱下糯玉米的高产栽培模式,本试验研究了氮肥和密度运筹下糯玉米的产量与氮肥农学利用率.结果表明,在9至11月的干旱条件下,随着密度和施氮量的增加,鲜果穗产量逐渐增加,在氮肥用量(225 kg/hm2)和6万株/hm2处理下玉米鲜果穗产量最高,比不施氮处理提高了32.29％.氮农学效率表现较高的为中施氮量(175 kg/hm2)、中密度(5.25万株/hm2)和中施氮量(175 kg/hm2)、高密度(6万株/hm2)处理,分别为10.57 kg/kg和11.79 kg/kg,表现最低的为高施氮量(275 kg/hm2)、低密度(4.5万株/hm2),为3.76 kg/kg.因此,在南方红壤地区,通过合理搭配氮肥量和种植密度,可以在季节性干旱下实现鲜食糯玉米的高产.     

花后小麦叶面积指数与光合和产量关系的研究

以大穗型品种泰农18（T18）和中穗型品种山农15（S15）为材料,采用裂区设计,主区设置180 kg/hm2和240 kg/hm2 两个氮肥水平（纯氮）,裂区设置75104株/hm2,150104株/hm2和225104株/hm2三个种植密度,研究了叶面积指数与冬小麦光合和产量的关系。结果表明:冬小麦下部叶片叶面积指数（LLAI,倒4叶和倒5叶之和）与群体净光合速率（CAP）和产量呈极显著的正相关关系;从开花到花后14 d 之前,上部叶片叶面积指数（TLAI,旗叶、倒2叶和倒3叶之和）和全部叶面积指数（WLAI,下部叶片和上部叶片之和）与群体净光合速率（CAP）和产量并不呈必然的显著正相关关系（T18 显著正相关,S15相关不显著）,但花后14d 至成熟期,两个品种的 TLAI和 WLAI 均与群体净光合速率（CAP）和产量呈显著的正相关关系。氮肥水平和种植密度对产量存在显著的互作效应,无论是大穗型品种T18还是中穗型品种S15都可以通过适当增加密度（T18以225104//hm2为宜,S15以150104//hm2为宜）,降低氮肥用量（180 kg/hm2）实现高产。     

内蒙古阴山北麓高产马铃薯的群体特征

为明确内蒙古阴山北麓马铃薯产区高产马铃薯(产量45 000 kg/hm2)的群体特性,指导该地区马铃薯生产,于2012~2013年在滴灌条件下系统地比较了不同产量水平马铃薯的产量构成、叶面积动态、光合势、干物质积累以及群体生长速率。研究结果表明:种植密度保持在6.0×104株/hm2,块茎膨大期叶面积指数保持在3.07~3.81范围,淀粉积累期仍保持在1.50~1.88,则块茎膨大至淀粉积累期的光合势便占总量的91.6%~94.6%,此期马铃薯以199.9~220.6 kg/(hm2·d)的速度积累干物质,为实现大于45 000 kg/hm2的高产提供了有利的保障。另外,在6.0×104株/hm2密度条件下,水分、养分等供应充足,单株结薯数量可达8个/株以上,大中薯率达90%以上。上述马铃薯群体生理学特征及块茎产量构成因子可作为内蒙古阴山北麓地区高产马铃薯综合管理的重要参考指标。     

西北干旱地区农业健康用水量计算模型研究

为明确灌溉模式对不同群体小麦光合特性的调控机制,在大田条件下设置了不灌水(W0)、灌1水(W1j,拔节期灌水;W1b,孕穗期灌水)、灌2水(W2,拔节期和孕穗期灌水)、灌3水(W3,拔节期、孕穗期和灌浆期灌水)5种灌溉模式和基本苗180株.m?2(D1)、300株.m?2(D2)和450株.m?2(D3)3种密度的二因素试验,研究了灌溉模式对不同群体小麦光合特性的影响。结果表明:灌溉明显改善了群体光合速率。在一定灌溉总量范围内,灌溉次数与群体光合速率呈抛物线型关系。较多的灌溉次数下群体光合速率的提高归因于LAI增大和群体光截获的增加。群体光合速率与冠层透光率呈极显著的负相关,灌浆期群体光合速率与花后干物质积累量和产量呈极显著的正相关。主效应及偏相关分析表明:W0、W1j、W1b、W3群体光合速率主要受群体透光率和叶面积的影响,W2群体光合速率的提高主要受旗叶净光合速率的影响。综合产量和群体光合速率等因素,春季灌2水(拔节水和孕穗水)的小麦群体上层截获光较多,中下层通风透光良好,群体光合同化能力最强,花后干物质积累量和产量最高;在此基础上采取密度为300株.m?2基本苗能够提高生育后期的群体光合速率,延长其高值持续时间,增加小麦籽粒产量。     

不同栽培密度对棉花植株养分特征及产量的影响

田间小区试验研究了不同栽培密度对棉花植株养分特征及产量的影响。结果表明:密度为18.0×104株/hm2(A3处理)皮棉产量最高,为3247.4 kg/hm2;吐絮期铃中氮、磷、钾含量以18.0×104株/hm2(A3)、22.5×104株/hm2(A4)处理积累量较高,与产量一致;不同密度处理单株氮、磷、钾含量随密度的增大而减小;群体变化趋势则不同,虽然最高值仍都出现在8月15日,但在盛铃~吐絮期却以A3处理各元素的含量最高。说明后期养分积累对产量的形成具有重要的作用,尤其是植株群体和生殖器官的养分积累量。     

施肥与缩节胺配合对麦后直播夏棉光合特性及产量的影响

研究了大田条件下3个N、P、K施肥水平配合2个缩节胺(DPC)用量对麦后直播夏棉光合特性及产量的影响。结果表明,尿素225kg/hm2、过磷酸钙450kg/hm2和氯化钾150kg/hm2配合喷施DPC90g/hm2,有利于提高夏棉叶片PSⅡ最大光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ活性(Fv/Fo)、光合效率(Pn)和气孔导度(Gs),棉花群体光合速率(CAP)高,单株结铃多,优质铃增加,铃重大,比其他处理皮棉增产17.4%～33.9%。     

基于结构方程模型的控水稻"需水量-光合量-产量"关系研究

水稻产量的形成是源库互作的过程,稻田水位的变化对水稻的源库关系有重要影响。该文使用2009、2010年,2年水位调控试验数据,通过计算水位调控水稻全生育期需水量和冠层总光合量,选取水稻群体质量因子(最大LAI、根冠比、株高、茎质量)和产量构成因子(有效穗数、每穗粒数、千粒重、结实率),利用结构方程模型综合分析了水位调控水稻需水量、光合量与群体质量及产量构成之间的关系,结果表明:水位调控水稻总需水量对各因子总效果大小(绝对值)的前三位依次为:千粒重(0.717)、有效穗数(0.650)、每穗粒数(0.459)。冠层总光合量对各因子总效果大小(绝对值)的前三位依次为:茎重(0.613)、最大LAI(0.437)、株高(0.437)。说明总需水量对产量的形成起重要作用,而冠层光合侧重于影响水稻群体发育状况。水位调控水稻"源-库"间相关系数为0.44,呈中度正相关关系。总需水量与冠层总光合量对产量的直接和间接效果值均为正值,总需水量对产量的总效果值(0.552)大于冠层总光合量(0.201),且这种影响主要来自间接作用(0.492),即对产量构成因子的作用。     

施氮量和种植密度对高产夏玉米产量和氮素利用效率的影响

选用DH661和ZD958为试验材料,设置0、120、240、360 kg/hm2 4个施氮水平和60000、75000、90000株/hm2 3个种植密度,研究了施氮量和种植密度对高产夏玉米产量和氮素利用效率的影响。结果表明,与低密度60000 株/hm2相比,增施氮肥可显著增加90000株/hm2高密度下玉米的单株干物质积累量、群体干物质积累量、籽粒产量、总氮素积累量、氮素转运量。90000万株/hm2种植密度条件下,随施氮量增加,氮素转运效率及贡献率呈上升趋势,而氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥利用率呈下降趋势。本试验条件下,适量增施氮肥可以显著提高高种植密度下玉米的籽粒产量和氮素利用效率。综合考虑产量和氮素利用效率两因素,ZD958和DH661两品种获得高产适宜的种植密度为90000株/hm2,施氮量为240360 kg/hm2。     

水分亏缺对冬小麦冠层温度影响的研究

采用不同方法模拟冬小麦缺水状况,测定冠层温度日变化过程及不同处理叶面温度变化的结果表明,水分亏缺使冠层温度升高1.5～2.0℃。长期干旱使作物生长不良,冠层温度对土壤水分亏缺敏感程度下降。     

我国4种主要苹果树形冠层结构和辐射三维分布比较研究

树体结构和辐射分布是影响果树冠层光合生产力和果实产量品质的主要因素。本文以"富士"苹果(Malus domestica Borkh.cv.‘Fuji’)为试材,采用田间调查方法,系统研究了我国苹果生产中4种主要树形的树体结构参数以及叶面积密度(LAD)和光合有效辐射(PAR)的三维分布特征。结果表明,开心形树冠的枝量(894×103·hm-2)和叶面积指数(LAI,2.53)最小,其他3种树形中小冠疏层形分别为2 280×103·hm-2、4.14,疏散分层形分别为2 119×103·hm-2、3.98,纺锤形分别为2 190×103·hm-2、3.88。不同树形LAD三维分布各不相同,小冠疏层形苹果树的叶片主要分布在树冠的0.5~1.5 m之间,疏散分层形和纺锤形主要分布在0.5~2.0 m之间,开心形主要分布在1.0~2.0 m之间。通过对不同树形LAD和PAR三维分布比较发现,每种树形的PAR都随树冠深度的增加而降低,在树冠中部LAD最大部位辐射消减最快,PAR的三维分布主要与叶片分布有关。其中开心形树冠的平均PAR最高,分布最均匀。4种树冠内叶片得到的平均相对PAR小冠疏层形为24.85%,疏散分层形为28.84%,纺锤形为27.71%,开心形为37.28%。开心形树冠内低光区的叶片所占比例只有35%,其他树形都超过50%。研究表明,不同相对PAR范围内的叶片比例能够更好地反映果树冠层的辐射情况,开心形树冠在辐射分布上优于其他3种树形。     

Patterns of algal recovery and small-scale effects of canopy removal as a result of human trampling on a Mediterranean rocky shallow community

The ecological importance of marine algae is widely known but in shallow coastal areas the composition and structure of algal communities may be affected by different human activities. Recovery from different trampling disturbances of two competing morphological groups (i.e. macroalgae and algal turfs) and effects of macroalgal canopy removal on the dominant associated fauna were examined using controlled trampling experiments. Six months after trampling disturbance was removed, the two morphological groups closely resembled control (untrampled) conditions, both in terms of cover and canopy (%). In particular, macroalgal recovery seemed to be very rapid: the higher the impact on the system the more rapid the recovery rate. In the short-term, the removal of macroalgal fronds (i.e. canopy) caused evident changes in invertebrate and crypto-benthic fish densities although these indirect effects were species-specific. Erect macroalgae are very sensitive to disturbance and even relatively low intensities of human use may be non-sustainable for this shallow assemblage. The present findings suggest some interesting options for the management of Mediterranean rocky shallow areas. This is crucial for coastal areas that are intended to be maintained in natural condition for conservation purposes.     

不同时期小麦主栽品种冠层结构研究

研究表明,不同时期小麦主栽品种的冠层结构是不同的,当前品种鲁麦１４株高比５０、６０年代品种碧蚂１号和２号显著降低,上部节间相对较长,穗下节间构成指数Ｉ１值较大鲁麦１４冠层叶片长宽比值较碧蚂１号,济南２号低,旗叶倾角较大,上部叶片消光系数Ｋ较小,下部叶片受光状态较好,使抽穗开花后绿色叶面积下降速度减慢,故鲁麦１４较碧蚂１号和济南２号有一个较长时间的高光合期。对今后如何进一步改善品种的冠层结构与光合性     

干旱区棉花冠层高光谱反射特征研究

为揭示棉花冠层高光谱特征,建立棉花高光谱估算模型,促进高光谱技术在棉花长势监测和估产中的应用。基于新疆棉花生长发育规律,对棉花各生育期冠层进行高光谱反射率的测定,研究不同灌水量、氮素营养条件及品种对棉花冠层光谱反射特性的影响。结果表明:在可见光区(400-700nm),适度缺氮(N1)条件下的棉花冠层光谱反射率相对较高,而氮过量(N3)条件下的冠层光谱反射率相对较低;随着灌水量的增加,在近红外波段(700-800nm),棉花冠层光谱反射率呈上升趋势,在盛蕾期和盛花期不同灌水量处理的光谱反射率差异明显;不同棉花品种冠层光谱反射率存在一定差异,在近红外区新陆早13与新陆早10只在吐絮后期光谱反射率差异不明显,在前3个生育期差异较明显。     

氮磷调控及紫云英配施提高早稻冠层特性和产量

为揭示不同氮、磷施用量及配合翻压适量紫云英入田对早稻冠层特性和产量的影响,在7个施氮、3个施磷及2个不施氮/磷水平下,开展早稻全生育期叶面积指数LAI、冠层光合有效辐射PAR传输特性、叶片叶绿素SPAD值、生育后期剑叶净光合速率Pn及产量的试验观测。结果表明,氮磷调控可显著影响早稻LAI、叶片叶绿素含量和叶片光合速率,进而通过调节LAI影响冠层PAR传输特性,最终表现为产量上的差异。缺氮对早稻的影响显著高于缺磷,但在施肥充足时,磷肥对产量的影响比氮肥更加显著。早稻冠层特性和产量随氮、磷施用量的增加表现出边际递减效应,当施用量超过某一值时出现拐点,最终表现为产量的下降。在赣抚平原灌区,187.5~225 kg/hm2施氮量和60~120 kg/hm2施磷量以及翻压15 000 kg/hm2紫云英鲜草入田可有效提高早稻LAI和冠层PAR截获率In以及叶片叶绿素含量,维持剑叶生长期内较高的净光合速率Pn,获得高产。     

Estimating the three-dimensional structure of canopy foliage based on the light measurements in a Betula ermanii stand

In order to more accurately evaluate the functional activity of forest stands by canopy production and evapotranspiration, we improved the methods for field measurements and statistical modeling to estimate foliage configuration (spatial distribution of leaves) while simultaneously reconstructing the three-dimensional photosynthetically active photon flux density (PPFD) distribution (PPFD pattern) in a forest canopy. By using a sensor (photodiode) array, a PPFD pattern was observed in summer 2002 under the canopy in an even-aged, pure stand of Japanese mountain birch Betula ermanii Cham. (17-years old) in Hokkaido, northern Japan. A Markov chain Monte Carlo (MCMC) sampling technique is developed such that a set of foliage configurations generated by the model referred to as the Gibbs foliage canopy (GFC) approximates the field-measured PPFD pattern. The posterior distribution of the foliage configurations is generated by the parallel tempering MCMC of eight independent series of foliage configurations. The GFC model generated the posterior distribution of the LAI estimates (mean 4.56) that appeared to be appropriate in comparison to other LAI estimates of the B. ermanii stand based on the indirect and nondestructive methods by LAI-2000 (LAI = 3.43) and litterfall traps (LAI = 5.56) because they could be under- and overestimated, respectively. Our evaluations of the canopy production and evapotranspiration rates suggest that the relationship between LAI and canopy functions was not very simple because it depended on the nonlinear functional forms of the leaf responses of photosynthesis and transpiration to PPFD. The current study demonstrates an application of MCMC techniques that can generate a set of possible structures of unobserved/unobservable objects based on the high-resolution dataset obtained by some indirect (or remote-sensing) methods.     

日光温室黄瓜非均质冠层光合生产的模拟

用均质冠层结构的光合模型来模拟非均质的日光温室黄瓜冠层光合速率则误差较大.该文所建立的日光温室黄瓜非均质冠层光合速率模型考虑到日光温室黄瓜冠层内光照分布以及叶片光合特性的不均匀性,其包含了非均匀冠层的透光模型和描述冠层叶片光合特性差异的经验公式.利用该模型对冠层光照分布和冠层光合速率的模拟结果表明:当模拟时所取的植株高度小于1.2 m,则冠层内直射光透光率和散射光透光率的模拟结果与验证值相比符合程度较好,但是对于模拟冠层单位体积内叶面积的总光合速率的结果还有待于进一步的验证.     

植物冠层对氨的吸收研究进展

植物冠层吸收大气中的NH3是植物与大气NH3交换的一个主要过程。本文对植物冠层吸收NH3的吸收机理、研究方法和影响因素、以及大气NH3浓度升高对植物N循环的影响进行了总结,对植物冠层吸收NH3研究中存在的问题进行了讨论,并介绍了水稻冠层吸收施肥后挥发NH3的最新研究结果。     

种植密度对不同矮生型西葫芦品种冠层源库特征及产量的影响

国内西葫芦品种有矮生和半矮生两类, 半矮生品种是目前保护地主要栽培类型。试验分别以2个半矮生"东葫4号"和"冬玉"及2个矮生品种"长青王3号"和"早青"为研究对象, 研究了种植密度对大棚西葫芦群体冠层、源 库特征的影响, 以揭示大棚西葫芦高产的关键因素。结果表明: 从低密度到高密度, 半矮生西葫芦品种冠层指标的变化高于矮生品种, 叶面积指数(LAI)、源供应能力、库容量的变化呈二次曲线, 透光率的变化与LAI趋势相反, 源库比随密度由低到高呈线性变化, 最适源库比下产量最高。低密度下, LAI较低, 漏光损失大, 源供应能力、库容量、源库比都较低, 库容量小是其产量较低的主要原因; 中密度下, 不同生育期LAI较高, 半矮生品种最大为4.4, 矮生品种最大为3.3, 冠层底部的透光率较小, 半矮生品种平均为12.4%, 矮生品种为13.2%, 源足、库大且接近最大值, 半矮生品种与矮生品种最大源供应能力分别为1 169.8 g·m^-2、736.9 g·m^-2, 最大库容量分别为422.4 g·m^-2、333.0 g·m^-2, 源库比接近最适值(半矮生与矮生品种分别为2.62、1.96)是其产量高的主要原因; 高密度下, 结果前期LAI上升最快, 达到峰值后群体底部透光率更低, 结果后期下部叶片早衰, LAI下降较快, 漏光损失大, 源的供应能力成为高密度下限制产量的主导因素。半矮生品种较矮生品种产量高, 其冠层有较高较稳的源供应能力是主要因素(半矮生品种的最大源供应能力是矮生品种的1.6倍), 保护地生产应选用半矮生品种。