水稻冠层三维结构模型的田间实验验证

在水稻株型设计系统(Rice Plant Type Design System,RPTDS)基础上,以冠层光分布为指标,利用改造后的非自然群体,通过田间实验和虚拟实验的比较研究,对RPTDS系统中水稻冠层三维模型的准确性进行了检验,结果表明,虚拟实验结果与田间实验结果虽然在数值上存在一定差异,但具有极显著的正向相关关系,同时,虚拟实验结果更能够有效反映冠层结构差异,冠层模型具有较高的准确性。说明RPTDS系统基本能够准确反映群体冠层结构和光分布态势。     

不同氮素水平下水稻LAI与冠层反射光谱的定量关系

通过光谱遥感技术对水稻长势进行监测,可以为水稻高产高效生产提供科学依据.该研究以晚稻天优华占为供试品种,设置不同施氮量的田间试验,研究不同氮素水平下水稻叶面积指数与冠层光谱反射率之间的关系,结果表明水稻叶面积指数有随着施氮量增加而增加的趋势,冠层光谱对不同施氮量群体有明显的响应特征,叶面积指数与冠层光谱反射率在720 nm左右的红边区域相关系数最大,进一步构建了水稻LAI与冠层反射光谱的数学模型.     

不同氮素水平下水稻LAI与冠层反射光谱的定量关系（英文）

通过光谱遥感技术对水稻长势进行监测,可以为水稻高产高效生产提供科学依据。该研究以晚稻天优华占为供试品种,设置不同施氮量的田间试验,研究不同氮素水平下水稻叶面积指数与冠层光谱反射率之间的关系,结果表明水稻叶面积指数有随着施氮量增加而增加的趋势,冠层光谱对不同施氮量群体有明显的响应特征,叶面积指数与冠层光谱反射率在720 nm左右的红边区域相关系数最大,进一步构建了水稻LAI与冠层反射光谱的数学模型。     

水稻冠层的田间原位三维数字化及虚拟层切法研究

 【目的】旨在对水稻冠层空间结构精确定量化的方法进行探索。【方法】应用三维数字化技术在田间原位对灌浆期的水稻冠层结构进行测定,探讨该方法的可行性,并建立虚拟层切法以分析水稻的结构特征。【结果】使用三维数字化仪能够在田间原位精确的测定水稻各器官的空间位置和几何形态,从而获取田间水稻冠层的三维结构数据;应用虚拟层切法能够精确、多角度地分析冠层元素在三维空间的分布状况,但层切步长对计算结果有较明显的影响,需要根据具体对象进行合理的选择。【结论】三维数字化和虚拟层切法结合能够实现对水稻冠层结构的精确分析。     

吉林省西部不同行距水稻群体冠层结构与产量的关系

以水稻不同行距配置为基础,构建不同的群体冠层结构,于乳熟期系统测定水稻群体光分布情况,于成熟期测定产量及产量构成指标,分析冠层PAR截获率、消光系数与产量关系。结果显示,产量与冠层PAR截获率达到极显著相关,且为正相关;产量与群体消光系数达到极显著相关,且为负相关。在吉林省西部水稻区,行距30~20 cm和行距40~25 cm配置冠层结构优良,且能有效提高水稻群体产量。     

水稻冠层光截获与叶面积和产量的关系

【目的】旨在解析水稻(Oryza sativa L.)冠层光合有效辐射(PAR)截获量及其分布与叶面积和产量的关系。【方法】以2个不同株型水稻品种为材料,设置高、中、低3个施氮水平,构建不同的群体冠层结构,于拔节至成熟期系统测定水稻冠层PAR截获量及其分布、以及叶面积和产量。【结果】水稻群体向上累积叶面积指数的垂直分布呈S型曲线,符合Logistic方程(R20.99);抽穗期、抽穗后17d和成熟期的冠层最大叶面积密度分别出现在0.53、0.56和0.60的相对冠层高度左右;随生育进程的推进,冠层上中部的相对叶面积密度呈递增趋势,而冠层下部的相对叶面积密度呈递减趋势。PAR截获率(FIPAR)与向下累积叶面积指数之间的关系可用方程FIPAR=α×(1-e-K×LAI)来定量描述(R20.86);消光系数K随生育进程的推进而递减,其日变化表现为早晚较高、中午较低。冠层PAR截获量(AIPAR)随生育进程的推进呈多峰分布,最高峰出现在移栽后58-70d,即孕穗至抽穗期,且随施氮量的增加而增大;在典型晴天下,冠层PAR截获量的日变化呈单峰分布,最大值出现在11:00-13:00。【结论】水稻群体叶面积的垂直分布影响冠层光截获;水稻产量与PAR利用率呈正相关,而PAR转化率随PAR截获量的增加呈先增大后减小的趋势,因此维持一定的漏光损失量对水稻高产有利。     

水稻株型与冠层三维结构计算机模拟初报

利用OpenGL函数库在VC 6.0环境下,采用三角形逼近法,编程实现了对沈农265和秋光两个水稻品种的单株及群体冠层三维结构的可视化模拟。模拟结果较好的反映了植株和群体基本特征,为今后进一步研究水稻群体内光分布奠定了基础。     

不同氮肥水平对水稻冠层小气候和群体健康的影响

[目的]研究不同N肥水平对水稻冠层小气候和群体健康的影响,为研究水稻群体的生产潜力和构建水稻健康群体提供依据。[方法]利用Sunscan冠层分析系统研究不同施N条件下形成的水稻群体结构性状对水稻冠层温度、相对湿度和透光率及纹枯病的影响。[结果]群体叶面积指数、株高和茎蘖数对冠层增湿、降温和遮光有极显著效应。冠层昼温、冠层昼湿与LAI和茎蘖数,透光率与茎蘖数和株高均存在极显著的回归关系。在齐穗开花期,单位叶面积指数的冠层昼温下降效应和昼湿增加效应至少分别为0.87℃和2.5%;1 m2增加100株茎蘖可使冠层昼温至少下降1.23℃,昼湿至少增加3.3%;每10 cm株高和1 m2100株茎蘖的遮光效应分别为9.3%和7.8%。[结论]冠层昼温降低、冠层昼湿增加和透光率减少导致纹枯病病情指数极显著升高,由高N大群体生成的昼夜变幅小而稳定的冠层小气候将导致水稻群体健康状况的恶化,适度控制群体的空间发展是建立水稻健康群体的重要基础。     

水稻叶基角优化的虚拟试验研究

根据超级稻沈农265的田间试验数据,应用水稻株型设计系统进行冠层结构三维建模,采用二次回归旋转组合进行叶基角设计,将不同叶基角组合赋予沈农265模型构建虚拟群体,并分别进行了光分布虚拟实验,结合理论穗重模型分析了叶基角对产量的影响。结果表明:在50°～90°范围内,沈农265上部5片叶的叶基角最优值由上至下依次为90.0°、50.0°、66.7°、50.0°和50.0°,优化群体理论穗重高于对照9.85%。说明剑叶直立,倒二叶、倒三叶等中下部叶片适度平展有利于通过提高中下部叶片光合干物质积累对穗重的贡献率而增加产量。其中,倒二叶的叶基角改良最为重要。     

不同株型水稻冠层内光分布的模拟研究

[目的]对不同株型水稻冠层结构、冠层内光分布和光合作用之间的定量化关系进行了模拟计算研究。[方法]采用双参数椭圆函数和Beer-Lambert光传播定律分直射光和散射光对作物的冠层结构和光分布进行了数值模拟。[结果]函数模拟值与实测值的曲线变化趋势一致。两优培九的模拟值与实测值变化较为一致。但是汕优63无论是直射光还是散射光,均表现为在冠层上方实测值比模拟值大,而在冠层下方模拟值比实测值大。通过对消光系数的模拟研究表明,9:00～17:00两优培九直射光消光系数要比汕优63平均小0.45,而散射光消光系数两优培九为0.34,汕优63为0.38。[结论]在一定环境下,作物叶倾角分布密度的差异程度决定了冠层光分布差异的大小,因此,将消光系数视为常数是不适当的;可以在冠层光分布模型的基础上进一步建立冠层光合作用的数值模型,进而估算作物的生产潜力,为作物育种与栽培提供科学依据。     

不同氮肥水平对水稻冠层小气候和群体健康的影响（摘要）

[目的]研究不同N肥水平对水稻冠层小气候和群体健康的影响,为研究水稻群体的生产潜力和构建水稻健康群体提供依据。[方法]田间裂区设计,4次重复,以N肥为主区,品种为副区。所有小区均施P、K、Zn,分别为30、40、10 kg/hm^2。N肥设4个水平：N1（不施）、N2（75 kg/hm^2）、N3（145 kg/hm^2）、N4（215 kg/hm^2）,分基肥（插秧前1 d）、分蘖中期（MT）、幼穗分化期（PI）、抽穗期（FL）4次施入于MT、PI、FL、FL14（抽穗开花后第14天）4个生长时期在各小区取样,每次每小区取样12蔸,洗净带回室内,测量叶面积、株高,数计茎蘖数,然后去根,分摘茎鞘、叶片和穗,于70℃烘干7 d,分别称干物重。叶面积测定采用Licro-3100叶面积仪,每小区样品测量2 000 cm^2,然后用比叶重法计算叶面积和群体叶面积指数（LAI）。最后,利用Sunscan冠层分析系统研究不同施N条件下形成的水稻群体结构性状对水稻冠层温度、相对湿度和透光率及纹枯病的影响。[结果]群体叶面积指数、株高和茎蘖数对冠层增湿、降温和遮光有极显著效应。冠层昼温、冠层昼湿与LAI和茎蘖数以及透光率与茎蘖数和株高均存在极显著回归关系。在齐穗开花期,单位叶面积指数的冠层昼温下降效应和昼湿增加效应至少分别为0.87℃和2.5%;1 m^2增加100株茎蘖可使冠层昼温至少下降1.23℃,昼湿至少增加3.3%;每10cm株高和1 m^2 100株茎蘖的遮光效应分别为9.3%和7.8%。若固定群体透光率和冠层昼温不变,冠层昼湿每增加10%,齐穗期纹枯病病情指数将提高3.5%;同理,在不考虑性状间协同作用的情况下,群体透光率每减少10%,冠层昼温每降低1℃,齐穗期纹枯病病情指数将分别提高1.5%和2.1%。[结论]冠层昼温降低、冠层昼湿增加和透光率减少导致纹枯病病情指数极显著升高,由高N大群体生成的昼夜变幅小而稳定的冠层小气候将导致水稻群体健康状况的恶化,适度控制群体的空间发展是建立水稻健康群体的重要基础。     

基于三维模型的水稻叶片对穗重贡献率研究

在应用水稻株形设计系统(rice plant type design system,RPTDS)进行虚拟试验的基础上,结合在非自然群体中进行的田间试验以及穗重模型,分析了水稻叶片对穗重的贡献率。结果表明:剑叶、倒二叶对穗重的贡献率相同,均为15%,倒三叶,倒四、五叶对穗重的贡献率同为8%,但随着单位叶面积干物质积累量的增加,中下部叶片对穗重贡献率的提升幅度更大。因此,可通过重塑株形,使光能在群体中相对均匀分布,进而通过促进中下部叶片光合能力而提升产量水平。其中,倒三叶的形态、位置可能在株形设计中处于关键位置。     

水稻叶面积指数与产量关系研究进展

叶片作为水稻器官建成的物质基础,与水稻群体中光环境的优劣和光能利用率的高低关系密切。而叶面积指数(LAI)的大小直接与水稻最终产量相关,且水稻冠层中光合有效辐射吸收系数与叶面积指数相关性极显著。文章综述了水稻在生长的各个阶段叶面积指数和产量之间的关系,同时通过优化品种、改善栽培措施等手段增加水稻最适叶面积指数,提高水稻产量,以期为高产水稻适宜叶面积指数的预测及合理冠层结构的调控提供理论依据。     

南京开花期稻田贴地层微气象特征研究

[目的]揭示南京水稻开花期稻田贴地层的微气象规律。[方法]利用南京开花期稻田微气象观测资料,分析稻田贴地层温、风垂直分布特征,大气稳定度状况和动力粗糙度特征。[结果]南京开花期稻田白天温度垂直分布分为日射型、弱辐射型和过渡型3个类型,强光条件下冠层附近温度垂直变化明显,冠层温度比冠层上方气温最大可高出5.9℃。稻田较强的蒸腾和蒸发导致贴地层大气温度垂直变化幅度不大,开花期稻田大气层结比较稳定,中性或近中性层结占70%。开花期稻田风速垂直分布符合对数规律,摩擦速度和粗糙度与风速的关系十分密切,摩擦速度随风速递增,粗糙度高度则随风速递减,南京开花期稻田粗糙度平均为0.1 m。[结论]研究结果可为揭示稻田的湍流运动规律提供科学依据。     

大豆株型的数学模式与冠层中光的垂直分布

通过对13个大豆品种的生长分析,根据Fourier级数,描述了冠层中叶量的垂直分布及其几何性状。株型可分为三类。每类又据株型参数分为几个亚型,同时,对不同株型建立了数学模式。根据Beer定律,计算了在田间条件下大豆冠层中光的垂直分布。研究结果指出,大豆冠层中光的垂直分布与禾本科有别。研究结果表明,大豆冠层中叶量最大层越低,则产量越高。     

不同郁闭程度对苹果园群体结构、冠层微气候的影响

以不同郁闭程度‘红富士’苹果园为研究对象,研究隔行去行、轻度郁闭、中度郁闭及重度郁闭对果树冠层微气候、群体结构的影响。结果表明,隔行去行降低了果园树冠覆盖率,果园透光率及冠内透光率均随郁闭程度的增大而减小;郁闭程度影响果园群体结构、枝量及枝类组成,其中单位面积枝量依次为重度郁闭中度郁闭轻度郁闭隔行去行;隔行去行处理的果树短枝比例最高,随郁闭程度的增加叶丛枝比例降低,而长枝与发育枝的比例增高;郁闭程度影响冠层的光照强度,相对光照强度依次表现为隔行去行轻度郁闭中度郁闭重度郁闭,并且4种类型果园的相对光照强度分布均呈现出自上而下、由外到内依次减小的规律;同时,郁闭程度影响冠层的温湿度,树冠温度与相对湿度的分布和变化趋势相反,树冠不同层次温度从上到下逐渐降低,同一层次内温度从外围到内膛逐步降低,树冠不同层次相对湿度则从上到下逐渐增大,同一层次内相对湿度从外围到内膛逐步升高,并且相对湿度的变化幅度较小。