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.     

作物冠层中叶片氮素垂直分布研究进展

作物冠层中叶片氮素含量沿冠层从上向下逐渐减少,形成了氮素的垂直分布梯度。冠层中叶片氮素垂直分布是由于氮素向生长中心转运和叶片适应光在冠层中分布特征的结果,这种分布有利于提高冠层和植株的光合速率。在综合评述前人研究的基础上,对影响冠层叶片氮素垂直分布的主要因素进行了分析,指出现有研究中存在的不足,提出了下一步应重点解决的问题并对研究前景进行了展望。     

氮素对甜菜硝酸还原酶活性的调控

利用营养液培养方法，研究了不同氮素形态对甜菜硝酸还原酶活性的影响。研究表明，生育期间硝酸还原酶活性在内外源基质条件下的变化规律是一致的，出现两个高峰期；甜菜硝酸还原酶的活性首先受氮素水平的影响；在氮素水平一致的条件下，又受铵态氮和硝态氮比例的影响，并且随着铵态氮比例的增加，硝酸还原酶活性降低。     

冬小麦冠层降水截留性能研究

为定量分析冬小麦冠层降水截留量,采用"简易吸水法"分别研究了冬小麦单茎和群体的冠层截留性能,并对其影响因素进行了探讨。结果表明,在冬小麦抽穗前,叶数对单茎截留量影响显著(P<0.05),而对截留率影响不明显。在叶数相同条件下,单茎截留量在不同生育期间差异显著(P<0.01)。冬小麦单茎截留量随叶面积的增大而增大,而叶面积对截留率影响不显著。冬小麦单茎截留量与株高、鲜重呈线性正相关,相应截留率则与株高、鲜重呈线性负相关;群体截留量与叶面积指数(LAI)、地上部生物量呈线性正相关,相应截留率则与LAI、地上部生物量呈线性负相关。从拔节至成熟,冬小麦冠层截留量先增加后减少,最大冠层截留量出现在抽穗期(1.28mm),且不同生育期截留量差异极显著(P<0.01);相应截留率在不同生育期的变化无规律,各生育期间差异不显著。     

基于近地高光谱与TM遥感影像的冬小麦冠层含水量反演

为探讨利用近地高光谱和TM遥感影像数据评估作物冠层水分状况的可行性,以北京顺义通州为研究区域,以冬小麦为研究对象,首先基于Landsat TM5的光谱响应函数,利用地面实测的冬小麦全生育期冠层高光谱窄波段反射率数据来模拟TM5卫星宽波段反射率,然后利用模拟的TM5数据的NIR波段(第4波段)和2个SWIR波段(第5和7波段)反射率分别构建水分指数(WI)和归一化差异水分指数(NDWI),并利用地面实测数据建立冠层叶片含水量(LWC)和等效水厚度(EWT)的遥感估算模型,最后选取最优的水分估算模型,利用TM5卫星遥感影像数据对研究区域小麦冠层水分含量进行反演与应用。结果表明,利用TM5数据中SWIR第5波段比第7波段构建的水分指数更有优势;WI对估算LWC的效果较好,而NDWI在EWT估算方面效果较好,应用TM5宽波段模拟数据模型验证的冬小麦冠层含水量的r2和RMSE分别为0.57和0.51、3.89%和0.024。同时从TM遥感影像的反演结果来看,开花期的冬小麦冠层水分高于拔节期。     

不同基因型冬小麦冠层温度与产量性状的关系

为分析小麦冠层温度与产量性状的关系,选用55个不同基因型冬小麦品种(系),在灌溉条件下研究了不同冬小麦基因型产量性状,冠层温度差异及二者的相关性.结果表明,基因型间冬小麦的冠层温度在开花期、花后7 d、花后21 d和花后28 d均存在极显著差异.除花后21 d外,不同测量时期在重复间也均有极显著差异.开花期和花后21 d的冠层温度分别与穗数和穗粒数呈显著相关,灌浆期间冠层温度与千粒重呈显著或极显著相关.冠层温度与产量的相关性依次为花后7 d>花后21 d>开花期>花后28 d>花后14 d>抽穗期,其中花后7 d和21 d的冠层温度与产量呈极显著相关(P<0.01).冠层温度在灌浆中后期持续偏低与冬小麦绿叶功能和衰老机制的延缓有密切关系,可用于鉴定冬小麦产量潜力.     

种植方式对关中灌区冬小麦冠层光合及产量性状的影响

为优化配置关中灌区冬小麦种植方式,以小偃22、周麦18和西农805为试验材料,采用二因素随机区组设计,研究宽窄行(B1,30cm+16cm)和等行距(B0,23cm+23cm)种植方式对关中灌区小麦冠层光合及产量性状的影响。结果表明,与B0相比,B1处理对各小麦品种均有增产效果,其中,小偃22和西农805达到显著水平。B1较B0处理,各品种的有效穗数显著提高,小偃22的穗粒数下降不显著,西农805的千粒重显著增加;各品种灌浆期LI显著提高,小偃22和西农805灌浆期的LAI显著提高;小偃22在灌浆前期与灌浆后期的光合指数、周麦18灌浆后期的光合指数显著升高;西农805灌浆前期的光合指数显著降低,而灌浆后期显著升高;小偃22的花前贮藏物质转运量及其对籽粒的贡献率显著提高,西农805花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率和西农805的经济系数显著提高,周麦18受种植方式影响较小。综上所述,B1处理能够进一步发挥小偃22和西农805在冠层光截获、同化物质生产、干物质积累与转运、产量构成要素等方面的品种性状优势,从而实现增产。     

几种水氮模式处理下冬小麦冠层结构的差异

为了给冬小麦水氮管理提供理论依据,以京冬8号为试验材料,采用随机区组设计,研究了4种水氮模式处理下冬小麦冠层结构的差异.结果表明,与传统水肥相比,传统灌溉-优化施肥的冬小麦株型较紧凑,植株高度相近,基部节间缩短,上3叶变短、变厚,总面积减少11.6%,叶倾角大,各层透光率高;优化灌溉-传统施肥的冬小麦株型松散,植株高度增加,基部节间差异小,上3叶变长、变薄,总面积增加14.1%,叶倾角小,各层透光率低;优化水肥与秸秆还田优化水肥株型稍松散,高度有所增加,基部节间缩短,上3叶长度有所增加,宽度有所减少,总面积分别减少2.3%和1.7%,叶倾角略减小,各层透光率略下降.与优化水肥相比,秸秆还田优化水肥有利于改善冬小麦冠层结构和光分布,但效果不明显.     

茶树硝酸还原酶活性与产量性状及氮素营养的关系

硝酸还原酶(NR,E.C.1.6.6.1)是植物体内硝酸盐同化过程中的关键酶,其活性的高低,决定了硝态氮同化成有机氮化合物的速度。同时也直接影响到植物对土壤中无机氮的吸收和利用。近几年来,在水稻、玉米、大豆、棉花等许多作物上,已证实 NR与品种耐肥性,体内氮素营养状态及一些产量性状等方面有密切关系。而对于茶树 NR     

不同品质类型冬小麦氮素积累及分布与运转特点

选用3个冬小麦品种,测定了不同生育时期各器官氮素含量,着重研究不同品质类型(强筋、弱筋和中筋)冬小麦各生育时期氮素的积累、分布与运转特点。结果表明,不同品质类型冬小麦在生育前、中期植株体内的氮素含量无显著差异,小麦抽穗至开花以后,随着生殖器官的不断发育,各营养器官向籽粒中运转氮素增加,尤其在灌浆中期之后,强筋小麦的旗叶、倒二叶氮素下降幅度大,向籽粒运转比例增大,中筋、弱筋小麦的旗叶、倒二叶氮素下降比较平缓,向籽粒运输较小,直至成熟期籽粒中氮素含量形成明显差异,这是不同品质类型小麦遗传特性的表现。     

施氮量对稻茬小麦秸秆干物质和养分垂直分布的影响

为给秸秆资源合理开发利用提供依据,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料,研究了不同施氮水平(0、75、150、225、300kg·hm-2)下成熟期小麦植株干物质、氮、磷和钾的积累垂直分布特点。结果表明,小麦籽粒产量随施氮量增加呈先增后降的趋势,以施氮225kg·hm-2处理的产量最高。小麦冠层干物质和养分存在明显的垂直梯度,增加施氮量显著提高了冠层各层次干物质、氮、磷和钾素的积累量。随冠层层次的降低,叶片干物质积累量先降后增,氮、磷积累量降低,钾积累量升高。茎鞘干物质和钾素积累量则随冠层层次的降低而升高,氮、磷积累量先增后降,以倒2、倒3层较高。各叶层、茎鞘层干物质、氮、磷、钾积累量与籽粒产量均呈极显著正相关关系。在施氮225kg·hm-2处理下,小麦秸秆全量还田对土壤氮、磷、钾养分的贡献分别为3.7、2.8、9.9kg·hm-2;留茬15cm时,残茬干物质、氮、磷、钾还田量占整株秸秆量的比例分别为40%、50%和40%左右。     

施氮对高产大豆结实性垂直分布的影响

以亚有限结荚习性大豆吉育60为材料,在田间研究了4种不同施氮量(0、60、120、180 kg·hm-2)对单株荚数、粒数、腔数和结实率垂直分布的影响.结果表明:主茎各节的荚数、总荚腔数、粒数增幅因施氮量而异,适宜施氮量处理(120 kg·hm-2)15～19节的荚数、总荚腔数和粒数较不施氮对照增幅明显大于10～14节...     

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.     

施氮水平对小麦籽粒淀粉粒分布与加工品质的影响

为明确施氮对小麦淀粉粒分布与加工品质的影响,选用强筋小麦藁城8901和弱筋小麦豫麦50为材料,分析了不同施氮水平下小麦籽粒淀粉粒分布特征与部分加工品质指标。结果表明,适量施氮(240kg.hm-2)显著提高籽粒B型淀粉粒体积百分比,过量施氮(360kg.hm-2)时小麦籽粒B型淀粉粒体积百分比降低。施氮水平对两个小麦品种籽粒A、B型淀粉粒数目百分比无显著影响。在施氮0～240kg.hm-2范围内,增施氮肥可以提高籽粒直、支链淀粉积累量,而过量施氮不利于籽粒直、支链淀粉的积累。小麦湿面筋、沉淀值、面团形成时间和稳定时间等参数与A型淀粉粒体积百分比呈显著负相关,与B型淀粉粒体积百分比呈显著正相关。适量施氮能使强筋小麦加工品质变优;增施氮肥导致弱筋小麦加工品质变劣。     

玉米冠层内光合有效辐射和叶面积指数垂直分布模拟

基于辐射度模型(RGM),考虑冠层结构如垄宽、垄间距等建立玉米冠层内不同太阳高度角PAR垂直分布计算模型,结合指数递减光分布模型,考虑LAI与植被冠层内光分布的关系,运用Campbell椭球分布算法和BonhommeChartier算法两种算法分别计算LAI垂直分布,并就模型的参数如太阳高度角等对PAR垂直分布结果的影响进行分析。结果表明,RGM模型不同太阳高度角对封垄前的玉米冠层内PAR垂直分布的模拟精度均较高,60°太阳高度角精度比较高,顺垄和垂直于垄方向的RMSE值分别为0.037 307和0.064 702;两种算法对LAI垂直分布估算能力均较好,不同入射光条件下估算精度不同,Campbell椭球分布算法60°太阳高度角模拟各层LAI垂直分布精度更高。     

基于高光谱特征参数的冬小麦氮营养指数估算

为了实现快速高精度获取冬小麦氮营养指数的高光谱监测技术,利用美国SVC HR-1024I型野外光谱辐射仪对2017-2019年关中地区的冬小麦进行遥感监测,获取“三边”参数、任意两波段光谱指数和植被指数,通过相关性分析和逐步回归分析方法筛选冬小麦氮营养指数的敏感光谱参数,结合偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林算法(RFR)、支持向量机回归(SVR)和梯度增强回归(GBDT)建立冬小麦氮营养指数模型,并对模型估算精度进行验证。结果表明,从拔节期到灌浆期,各时期的氮营养指数与任意两波段光谱指数均呈极显著相关,其中拔节期氮营养指数与任意两波段光谱指数相关性均高于其他时期,且基于一阶导数光谱的归一化光谱指数和比值光谱指数与氮营养指数的相关系数最大,为0.66。拔节期基于梯度增强回归的冬小麦氮营养指数预测模型的决定系数(r²)和均方根误差(RMSE)分别为0.96和0.05,模型验证的r²、RMSE和相对预测偏差(RPD)分别为0.95、0.12和2.12,模型预测精度最高。因此,拔节期基于梯度增强回归的冬小麦氮营养指数估算模型可用于冬小麦氮营养监测...     

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。     

氮肥不同比例分期施用对玉米硝酸还原酶活性的影响

对氮肥不同比例分期施用下的玉米叶片和根系中硝酸还原酶活性(NRA)的变化进行研究。结果表明：玉米叶片中硝酸还原酶活性在整个生育期内呈单峰曲线变化,根系中硝酸还原酶活性呈双峰曲线变化。在各生育时期,NRA随氮肥施入比例的不同而发生变化。在生育后期,9.5万株/hm²密度下的玉米叶片和根系中硝酸还原酶活性低于8.5万株/hm²,NRA与产量的相关性更显著。