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。     

黑龙江省寒地不同种植密度下高产春玉米冠层结构及光辐射特征

研究不同种植密度下黑龙江省寒地春播郑单958和丰禾1的冠层结构及光辐射特征。结果表明,两个玉米品种在中密度下冠层结构及光分布均较优,产量最高。冠层内光合有效辐射、直射辐射透过系数随密度增加而减小。高密度下叶片分布的极差较大、平均叶倾角最大,其中,吐丝期郑单958叶片分布的极差及平均叶倾角分别达0.35和78.48;丰禾1分别达0.33和61.25。低密度下玉米生育后期叶面积指数最小、叶片分布的极差及光合有效辐射值最大。中密度下郑单958和丰禾1群体平均消光系数最高,吐丝期和灌浆中期分别为0.69～0.74、0.62～0.67;单株叶面积指数吐丝期至成熟期衰退最低,群体内光环境较优,利于玉米叶片的光合生产及最终产量的增加。     

覆膜旱作水稻干物质生产光截获模型研究

根据覆膜旱作节水灌溉水稻群体结构试验中观测的冠层结构参数及各生育阶段水稻干物质等试验资料,分析了冠层光截获与干物质生产之间的相互关系。提出了两种描述覆膜旱作节水灌溉的水稻干物质-光截获表达式。     

两个杂交粳稻组合超高产生长特性的研究

 : 将两个杂交粳稻组合（陵香优18和常优1号）于大田条件下种植,对超高产（产量＞12.0 t/hm2）田块的水稻物质生产和产量形成生长特性进行了分析。结果表明,与高产栽培（CK, 10.5～11.0 t/hm2）水稻相比,超高产栽培水稻穗数、每穗粒数显著高于CK,结实率和千粒重略高于CK,但差异不显著;超高产栽培水稻二次枝梗数、二次枝梗总粒数显著高于CK;有效分蘖临界叶龄期之前,超高产栽培条件下水稻生长比CK快,在有效分蘖临界叶龄期茎蘖数达到预期的穗数,叶面积指数、光合势、干物质积累和群体生长率较CK大;有效分蘖临界叶龄期至拔节期,超高产栽培条件下水稻生长平稳,无效分蘖发生少,高峰苗低,叶面积指数、光合势、干物质积累和群体生长率较CK小;拔节以后,超高产栽培条件下水稻茎蘖数下降平缓,成穗率高,叶面积指数、光合势、干物质积累和群体生长率较CK高,尤其是抽穗以后,超高产栽培条件下水稻具有明显的生长优势,叶面积指数、光合势、干物质积累和群体生长率均极显著高于CK。     

玉米生长的动力模式研究

在国内外近年来玉米生长模拟研究的基础上，结合玉米叶片的光合速率随生育进程变化规律、见展叶差的变化规律及其与干物质生产与分配的关系，研究了玉米冠层光分布、干物质生产与分配的动力模拟模式。经模拟检验，该模式能够较好地反映作物的生长机理，且能够较合理地反映群体的自动调节能力。     

卷叶水稻的光分布模拟及适宜叶面卷曲度分析

 以叶面高度卷曲的水稻组合两优E32、中等卷曲组合两优培九和不卷曲组合汕优63为材料,引入叶面卷曲度因子,用有效叶面积指数代替传统的叶面积指数（LAI）,模拟水稻冠层内的辐射传输,比较了不同叶面卷曲度因子材料的光合有效辐射截获率、转化率和利用率,探讨了不同材料的最适叶面卷曲度及最佳群体密度。结果表明,有效叶面积指数比传统的叶面积指数能更准确地预测冠层内光合有效辐射的分布。两优E32叶片过度卷曲,有效叶面积指数偏小,光合有效辐射利用率不高;而汕优63叶片平展且披散,下层叶片长期受光条件不良,光合能力弱,光合有效辐射利用率也不高。相比之下,两优培九的光合有效辐射截获率、转换率分布较为合理,光合有效辐射的利用率也较高,最适LAI为7.6,与常规栽培条件下的群体密度（LAI=7.9）接近。两优E32和汕优63的最适LAI分别为9.8和6.2,而常规栽培条件下的群体密度过小或过大,导致光合有效辐射利用率不高。利用孕穗期至齐穗期有效辐射利用率的实测值,通过输入不同的叶面卷曲度因子,得到两优E32、两优培九和汕优63的最佳叶面卷曲度因子分别为0.12、0.11和0.08,均非常接近两优培九的实际叶面卷曲度因子（0.11）。     

氮肥用量对杂交籼稻Y两优886冠层结构和产量的影响

为确定杂交籼稻Y两优886的适宜施氮量和理想群体冠层结构,测定了不同氮素水平下Y两优886的产量、叶面积指数、叶绿素含量、光合辐射利用等指标。结果表明,随着氮肥用量的增加,叶面积指数和叶绿素SPAD值呈逐渐增加趋势,而水稻灌浆-成熟期的PAR截获率、干物质净积累量、PAR转化率、PAR利用率呈先上升后降低的趋势;N390处理的产量最高,叶面积指数、叶绿素SPAD值、PAR利用及转化都达到较高水平。390 kg/hm2是Y两优886合理的施氮量,有利于该品种的高产高效栽培。     

水稻光合生理限制因素及改善途径研究

光合作用是复杂的生物合成过程,是决定水稻产量潜力的重要因素。提高水稻产量的方向已经由以往的挑选最佳株型和提高收获指数转向提高光合速率或者光利用率。本文综述了水稻光合作用的光反应与暗反应过程中的生理限制因素,归纳了提高光合效率的多种潜在途径,包括:优化冠层中叶绿素分布梯度,增加Rubisco酶的羧化活性,减少光呼吸消耗,平衡Ru BP的再生和羧化能力等。也从实践角度探讨了遗传改良中可能的靶标生理途径,包括:降低Rubisco酶的加氧活性,提高叶肉导度以及构建C4水稻。相对于C3光合途径,C4光合途径具有CO2浓缩机制,从而有更高效的光合速率以及光能利用率,通过基因工程技术将C4关键光合酶/基因引入水稻,对提高水稻光合效率有很大的帮助。     

小麦冠层不同光质透光率与叶面积指数的定量关系研究

为探究小麦叶面积指数(LAI)的空间分布及与不同光质透光率间的关系,通过三年田间试验,设置不同品种、氮肥水平和灌水次数,测定分析了小麦拔节期至灌浆后期冠层不同空间层次的透射光及叶面积指数(LAI),并对不同光质透光率与LAI间进行回归分析。结果表明,小麦LAI随生育时期的推进呈单峰动态变化,最高值出现在抽穗-开花期,且随灌水和施氮水平的增加而增大;光合有效辐射(PAR)透光率随生育时期呈先降后升趋势,且随灌水和施氮水平的增加而减小。LAI与PAR透光率均存在时空异质性,叶面积的垂直分布直接影响冠层内光分布。水氮处理对植株上层LAI影响较小,而对下层影响较大;40 cm处透光率递变明显,低水高氮以及高水低氮处理对透光率递减的影响较大。不同光质透光率均随冠层高度的下降均出现不同程度消减,透光率与向下累积LAI间均呈显著指数相关,相关性由强到弱依次为红边、蓝光、光合有效辐射(PAR)、绿光、近红外和红光。经回归分析,红边和蓝光透光率与LAI的定量关系表现较好,拟合性均优于PAR,尤其是红边透光率(R²=0.749),因此可以利用红边透光率建立模型,以监测小麦冠层LAI。     

水稻株型因子对冠层结构和光分布的影响与模拟

 以3个具有代表性株型的杂交稻为材料,并结合上位2叶伸长期施用氮肥以调节上部叶片的形态,于齐穗期、齐穗后10 d、齐穗后25 d平行测定了株型元素 分层叶面积 冠层光分布。用试验数据验证了由水稻株型因子计算分层叶面积的解析模型,并用该模型分析了3个材料株型因子对冠层结构的影响。进一步根据作物群体光分布模型,验证了分层叶面积与冠层内光分布的数值关系,并用该模型分析了3个材料株型因子对冠层内辐射分布的影响。实现了由水稻株型因子估算冠层结构和冠层内光分布的方法。     

穗型和行距对水稻冠层受光态势的影响

 提出了量化指标半消光深度（Ds）和冠层照光度（CLI）两个概念。利用这两项指标对不同行距下不同穗型水稻冠层的受光态势进行了比较研究，结果表明：在孕穗期，叶角是决定不同品种之间光分布差异的主要因素。一般叶角越小，冠层受光越优越。在齐穗期穗子成为影响冠层光分布的主要因素，并以弯穗型品种穗子遮光强烈而对冠层内光分布影响较大。灌浆期穗型的变化仍然是影响冠层光分布的主要因素：弯曲穗型由于穗子严重弯曲，上部受光良好，但下部并不比其他穗型优越。无论什么品种，在整个生育时期行距越宽，冠层受光越好。相同品种相同行距在不同生育时期光分布有明显变化，一般是在孕穗期光照条件比齐穗期优越，到灌浆期光照条件又有所改善。但不同品种变化规律不尽一致。     

不同植保机械喷施雾滴在水稻冠层沉积分布规律及对病虫害防效比较

[目的]为阐明无人机与地面植保机械喷施雾滴在水稻冠层的沉积分布特征,比较其对不同冠层病虫害防治效果,科学推广及使用植保机械.[方法]采用雾滴沉积分布检测、利用率测定以及田间调查等方法,研究6种不同植保机械在水稻田喷雾后雾滴在冠层的沉积分布、利用率以及对纹枯病和稻纵卷叶螟的防治效果.[结果]3种无人飞机喷施雾滴在水稻冠层...     

Predicting water surface evaporation in the paddy field by solving energy balance equation beneath the rice canopy

The energy flux on the ground surface depends not only on climatological and biophysical controls in the vegetative canopy, but also on the available energy and energy partitioning beneath the canopy. Quantifying the evaporation and energy partitioning beneath the canopy is very important for improving water and energy utilization, especially in arid areas. In this study, we measured meteorological data, the net radiation and latent heat flux beneath the rice canopy, and then applied the radiation and energy balance equations to get the water surface temperature beneath the rice canopy. To apply the equations, we constructed shortwave and longwave radiation beneath the canopy sub-models and a bulk transfer coefficient sub-model. A plant inclination factor was parameterized with plant area index for the shortwave and longwave radiation sub-models. Bulk transfer coefficient was parameterized by plant area index and soil heat flux was predicted by the force restore model. With calculated water surface temperature and constructed sub-models, we reproduced net radiation and latent heat flux beneath the rice canopy. As a result, the reproduced water surface temperature, net radiation, and latent heat flux beneath the rice canopy were very close to the measured values and no significant differences were found according to 2-tail t test statistical analysis. Therefore, we conclude that these constructed sub-models could successfully represent water surface temperature, net radiation, and latent heat flux beneath the rice canopy.     

插秧量与行距配置对北方杂交稻和常规稻产量及其构成因子的影响

比较了在不同插秧量和行距配置方式下杂交稻和常规稻的产量及其构成因素。杂交稻穗大、粒多、千粒重大、经济系数高、灌浆持续期长、同化物向籽粒转移比率高。杂交稻比常规稻平均增产7．27％。但不同类型品种适宜的栽培方式不同：杂交稻适宜插单苗，而常规稻适宜插3苗；不论是杂交稻还是常规稻，直立穗型和半直立穗型品种适宜等行距栽培以减少群体漏光，弯曲穗型品种适宜宽窄行栽培以改善中下层叶片的光照条件。     

水稻超高产育种理论与方法的辩证分析

综述了水稻超高产育种的研究现状,并对水稻超高产育种的理论和方法进行了辩证的分析,阐述了超高产新株型创制、水稻杂种优势利用等水稻超高产育种的实践探索,提出未来水稻超高产育种研究的方向。冠层结构、光合作用、物质积累、分配与调运的综合作用是作物产量形成的基础,充分利用遗传资源和高光效育种以及传统育种和生物技术相结合,协调生物产量与收获指数的关系,协调穗数、穗粒数与粒重的关系,建立合理的产量结构,理想株型与杂种优势利用相结合,实现超高产育种。生态设计育种和分子育种是未来超高产育种的研究方向。     

Simulation of Canopy Leaf Inclination Angle in Rice

A leaf inclination angle distribution model, which is applicable to simulate leaf inclination angle distribution in six heights of layered canopy at different growth stages, was established by component factors affecting plant type in rice. The accuracy of the simulation results was validated by measured values from a field experiment. The coefficient of determination （R2） and the root mean square error （RMSE） between the simulated and measured values were 0.9472 and 3.93%, respectively. The simulation results showed that the distribution of leaf inclination angles differed among the three plant types. The leaf inclination angles were larger in the compact variety Liangyoupeijiu with erect leaves than in the loose variety Shanyou 63 with droopy leaves and the intermediate variety Liangyou Y06. The leaf inclination angles were distributed in the lower range in Shanyou 63, which matched up with field measurements. The distribution of leaf inclination angles in the same variety changed throughout the seven growth stages. The leaf inclination angles enlarged gradually from transplanting to booting. During the post-booting period, the leaf inclination angle increased in Shanyou 63 and Liangyou Y06, but changed little in Liangyoupeijiu. At every growth stage of each variety, canopy leaf inclination angle distribution on the six heights of canopy layers was variable. As canopy height increased, the layered leaf area index （LAI） decreased in all the three plant types. However, while the leaf inclination angles showed little change in Liangyoupeijiu, they became larger in Shanyou 63 but smaller in Liangyou Y06. The simulation results used in the constructed model were very similar to the actual measurement values. The model provides a method for estimating canopy leaf inclination angle distribution in rice production.     

水氮互作下直播稻结实期冠层小气候与米质的关系

[目的]结实期田间穗部冠层小气候是水稻生长发育最直接的微环境因子,水分和氮肥运筹通过影响水稻群体构建进而影响水稻田间冠层小气候,研究水氮互作对直播稻结实期冠层小气候及稻米品质的影响,可以丰富和完善直播稻水氮管理技术.[方法]以杂交稻F优498为试材,通过淹灌(W1)、干湿交替(W2)、旱种(W3)3种灌水方式及底肥:蘖...     

玉米冠层结构、光分布和光合作用研究综述

玉米冠层结构的研究与光分布的研究相辅相成.叶片是玉米冠层结构中最主要的器官,先人曾利用叶角分布来表示玉米的空间结构.对玉米冠层结构的描述也集中在叶曲线和叶形的描述上.三维重建技术给玉米冠层结构研究带来新的生机,在此基础上,利用投影Z-Buffer算法和Turtle模型也使冠层内光分布研究得到了发展,弥补了指数模型应用假设的不足,克服了G函数应用复杂和繁琐的缺点.这些研究为准确计算光合作用的研究打下了坚实的基础.玉米叶片空间结构和株型的差异使得光在冠层内的分布不同,从而影响了光合作用。     

Basal internode elongation of rice as affected by light intensity and leaf area

Short basal internodes are important for lodging resistance of rice(Oryza sativa L.).Several canopy indices affect the elongation of basal internodes,but uncertainty as to the key factors determining elongation of basal internodes persists.The objectives of this study were(1)to identify key factors affecting the elongation of basal internodes and(2)to establish a quantitative relationship between basal internode length and canopy indices.An inbred rice cultivar,Yinjingruanzhan,was grown in two split-plot field experiments with three N rates(0,75,and 150 kg N ha−1 in early season and 0,90,and 180 kg N ha−1 in late season)as main plots,three seedling densities(16.7,75.0,and 187.5 seedlings m−2)as subplots,and three replications in the 2015 early and late seasons in Guangzhou,China.Light intensity at base of canopy(Lb),light quality as determined from red/far-red light ratio(R/FR),light transmission ratio(LTR),leaf area index(LAI),leaf N concentration(NLV)and final length of second internode(counted from soil surface upward)(FIL)were recorded.Higher N rate and seedling density resulted in significantly longer FIL.FIL was negatively correlated with Lb,LTR,and R/FR(P<0.01)and positively correlated with LAI(P<0.01),but not correlated with NLV(P>0.05).Stepwise linear regression analysis showed that FIL was strongly associated with Lb and LAI(R2=0.82).Heavy N application to pot-grown rice at the beginning of first internode elongation did not change FIL.We conclude that FIL is determined mainly by Lb and LAI at jointing stage.NLV has no direct effect on the elongation of basal internodes.N application indirectly affects FIL by changing LAI and light conditions in the rice canopy.Reducing LAI and improving canopy light transmission at jointing stage can shorten the basal internodes and increase the lodging resistance of rice.