消光系数估算方法对玉米冠层光能利用模拟的影响

以玉米品种大叶矮小型的矮单268（AD268）和小叶高大型的先玉335（XY335）为供试材料,设置低（3株·m⁻²）、中（6株·m⁻²）、高（9株·m⁻²）3个种植密度,综合利用冠层光合有效辐射（PAR）垂直分布数据、冠层三维模型与冠层光合模型,分析了对数法和回归法估算出的消光系数（k_log和k_nls）对品种和种植密度的响应及其差异,评估消光系数估算方法对冠层光能利用模拟的影响。结果表明：k_log与k_nls存在差异,这种差异在大叶矮小型品种AD268下表现更加明显,且差异随着种植密度的增加而加剧,基于k_nls对冠层光分布的拟合效果（R²=0.86）优于k_log（R²=0.77）;基于k_log和k_nls的玉米冠层光能利用特征对种植密度的响应规律在不同品种间存在明显差异,以k_log和k_nls模拟的AD268的日CO₂同化量、地上部干物质日积累量和光能利用效率在低密度下无明显差异,但在中高密度下差异较大,二者差异开始变大的临界密度为0.7～2.5株·m⁻²。     

提高小麦光能利用效率机理的研究进展

农作物产量依赖于生物量和收获指数,过去作物产量的增加主要得益于收获指数的增加而生物量增加很小,进一步提升作物产量在很大程度上依赖于生物量的提高,而光能利用效率是提高作物生物量的瓶颈。小麦（Triticum aestivum L.）是一种在全世界广泛种植的谷类作物,可为全世界人口提供约20.0%的能量,阐明小麦光能利用效率变化的内在机理与外在因素,对提高作物资源利用效率和生产力有重要意义。本文对光能利用效率的定义、主要过程、小麦的光能利用特性和内外影响因素进行综述,表明提高光能利用效率具有较大的潜力;论述了外部因素,即光、水分、养分和耕作制度等对小麦光能利用效率的影响,主要表现为在单株尺度上主要由光合作用等内部因素控制,而在田间尺度则由温度、降水、耕作栽培方式等非生物因素控制。进一步分析了目前存在的问题以及在气候变化背景下小麦的适应机制,旨在为提升小麦光能利用效率提供理论依据。未来光能利用效率的研究可利用高通量表型观测技术,与分子标记结合,设计在目标环境下的具有高光能利用效率的理想株型,为培育高产高效小麦品种提供科学依据。     

红壤丘陵区双季稻表观光合量子效率的研究

研究结果表明红壤丘陵区双季稻光 光合速率响应曲线符合非直角双曲线函数 ,水稻旗叶、倒 2叶和倒 3叶表观初始光能利用效率平均值 (±标准差 )分别为 0 .0 5 36 (± 0 .0 2 3)、0 .0 5 11(± 0 .0 2 3)和 0 .0 4 88(± 0 .0 2 5 ) ,即由旗叶向下递减 ;水稻光合作用最适温度为 2 7～ 30℃。     

基于主成分分析和聚类分析的磷高效品种筛选和评价

通过探究不同小麦品种磷利用效率差异,筛选出磷高效小麦品种,为培育磷高效小麦提供理论依据.本研究在国家潮土肥力与肥料效益监测站进行,通过对27个小麦品种的12个磷效率相关指标进行主成分分析和聚类分析,从而将不同磷效率类型小麦品种进行分类.结果表明,12个磷效率指标存在不同程度的变异,变异系数范围为2.72％～37.6...     

水氮管理及品种对冬小麦光能利用率的影响

提高光能利用率(RUE)是作物获得高产的重要因素之一。遗传特性和栽培管理措施等因素通过影响作物冠层结构及冠层形成过程,进而影响作物的光能利用率。为探讨不同冬小麦品种在不同水氮管理条件下的光能利用率,于2012—2013年,在中国科学院栾城农业生态系统试验站,进行了3个冬小麦品种(‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’)在3个氮水平[135 kg(N)·hm?2,180 kg(N)·hm?2,225 kg(N)·hm?2]和3个灌溉水平(70 mm,140 mm,210 mm)下的大田试验,对关键生育期光合有效辐射截获、生物量和叶面积等参数进行了测定和分析。结果表明:不同冬小麦品种的光能利用率存在显著差异(P0.05),‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’的光能利用率分别为2.10 g?MJ?1、2.05 g?MJ?1和1.93 g?MJ?1。不同水氮处理对冬小麦光能利用率有一定的影响,其值为1.80~2.20 g?MJ?1;水氮因素对冬小麦光能利用率的影响不同,随着施氮水平的增加,光能利用率增加,适度的水分亏缺会产生较高的光能利用率。光能利用率增加与生物量形成呈正相关,但当生物量增加到一定程度后冬小麦产量并不随生物量的增加而增加,这与干物质量转移率随着生物量增加而降低有关。结果还显示:从拔节期到灌浆期冬小麦的光能利用率与气温存在明显的曲线关系,其在水氮条件下表现不一致。综合上述分析结果,需要适宜水氮供应才能获得适度干物质积累,提高光能利用率和有效干物质运转,最终提升冬小麦产量。     

有机–无机肥配施比例对双季稻田土壤质量的影响

【目的】利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤质量状况,明确提升红壤性双季稻田土壤质量的优化施肥措施。 【方法】长期定位试验设置 8 个处理,分别为不施肥处理 (CK),施磷钾肥处理 (PK),施氮磷肥处理 (NP),施氮钾肥处理 (NK),施氮磷钾肥处理 (NPK),施 70% 化肥 + 30% 有机肥处理 (70F + 30M),施 50% 化肥 + 50% 有机肥处理 (50F + 50M),施 30% 化肥 + 70% 有机肥处理 (30F + 70M),于 2012 年晚稻收获后测定 2 个土壤物理性质指标 (容重和总孔隙度)、7 个基础化学性质指标 (有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾和 pH 值) 及 3 个生物学性质指标 (细菌、真菌和放线菌数量),分析长期不同施肥对各土壤性质的影响,并运用主成分分析对各处理土壤质量进行综合评分,最后将综合得分进行聚类分析,以评价长期不同施肥措施对红壤性双季稻田土壤质量的影响。 【结果】经 28 年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。化肥配施有机肥处理较化肥处理土壤容重降低 12.7%～20.6%,土壤孔隙度增加 2.3%～17.4%,有机质增加 22.5%～41.8%,全氮和碱解氮分别提高 9.8%～20.9% 和 11.1%～30.3%,全磷和有效磷分别提高 11.1%～71.7% 和 1.31～1.75 倍,pH 值提高 0.19～0.48 个单位;主成分分析方法将原 12 个土壤性质指标降维、提取出 2 个主成分,反映了原信息量的 87.4%,有机质、容重、真菌、全氮、有效磷、放线菌、总孔隙度、细菌、全磷和碱解氮在第一主成分上有较高载荷值,pH 值和速效钾在第二主成分上有较高载荷;各施肥处理下土壤质量综合水平高低排序为:30%F + 70M > 50F + 50M > 70F + 30M > NPK > NP > NK > PK > CK;聚类分析方法将长期不同施肥制度下稻田土壤质量划分为一级 (30F + 70M),二级 (50F + 50M、70F + 30M),三级 (NPK、NP),四级 (NK、PK、CK) 4 个等级。 【结论】与单施化肥相比,有机无机配施可有效增加土壤养分含量,改善土壤物理性质,缓解土壤酸化,提高土壤微生物数量,是提高红壤性双季稻田土壤质量的有效施肥措施。     

河北省主栽山药品种矿质养分累积及矿质营养品质差异

【目的】比较河北省主栽山药品种的矿质养分累积特性及营养品质的差异,以期为山药生产提质增效制定科学的养分管理措施。【方法】田间试验在河北省蠡县进行,供试山药(Dioscorea oppositifolia L.)品种包括棒药、大和白玉、紫药和小白嘴,山药4个品种的施肥量和施肥方法均一致。在成熟期,取样测定了山药地上部、根茎生物量,以及9种矿质元素(氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜和锌)含量和累积量。【结果】4个主栽山药品种根茎的鲜生物量表现为大和白玉>棒药>紫药>小白嘴,而干生物量表现为紫药>大和白玉>小白嘴>棒药。大和白玉根茎的氮、钙、镁、锰、铜、锌累积量最高,且钾、钙、镁、锰、铜、锌分配系数最高,紫药根茎的磷、钾累积量最高,且氮分配系数较高,磷分配系数最高,棒药根茎的铁累积量及分配系数均为最高。4个山药品种形成1000 kg产量对大量营养元素的需求量均表现为钾>氮>磷,对中量营养元素的需求量均表现为镁>钙,对微量营养元素的需求量均表现为铁>锌>锰>铜。以《中国食物成分表》(标准版)中山药的9种矿质营养品质指标作为参...     

主成分分析和聚类分析在花卉栽培基质配方选择中的应用

基质栽培是工厂化无土栽培的一个重要分支。结合牡丹品种胡红牡丹的生产实际,采用多元统计中主成分分析法、聚类分析法,对14种栽培基质配方进行了优劣等级的划分。首先确立胡红牡丹的农艺指标体系,然后用主成分分析法对指标体系进行筛选,接着用聚类分析得出基质配方的优劣等级,最后就各优劣等级进行了概述。     

主成分分析、聚类分析在土地评价中的应用——以福建沙县夏茂镇水稻土为主要评价对象

本文采用主成分分析法 ,对福建省沙县夏茂镇的 9种水稻土土类进行综合评分 ,后用欧氏距离最短距离法对其进行聚类 ,分析了这 9种土类存在的主要问题 ,在此基础上提出了利用和改良这 9种土类的一些设想和基本措施。     

不同粮食作物光能利用效率研究

作物产量高低主要取决于作物的光能利用效率,明确不同作物光合、光截获能力与光能利用效率的差异性,对提高作物资源利用效率和种植结构调整有重要意义。该研究以吉林省梨树县玉米、春小麦、大豆、谷子和马铃薯5种主要粮食作物为研究对象,通过2 a田间试验,分析研究了不同作物不同生育阶段的光合特性、光截获能力和光能利用效率。结果表明：玉米和谷子在营养及生殖生长阶段的最大净光合速率均不低于28.34 μmol/(m2·s),高于其他作物,且光合作用适宜光强范围较其他作物更宽。对比作物光合有效辐射截获能力可知,玉米、大豆和谷子的光截获能力明显优于其他作物,但基于光截获能力分析需适当减小种植密度,避免种植密度过大影响作物中下部叶片发育;马铃薯和小麦则可在充分考虑水分、肥料等限制条件后适当增加种植密度来提升作物群体光截获能力;作物上部最大光截获由营养生长阶段向生殖生长阶段的过渡时期最高,对作物光能利用率的提高有重要影响。马铃薯、玉米及谷子的全生长季光能利用率显著高于小麦和大豆;马铃薯、玉米及谷子在营养生长到生殖生长过渡时期的光能利用率较其他生育期高。仅考虑产量最高,吉林梨树县优先种植玉米、马铃薯和谷子。     

不同玉米品种水分利用效率的差异性研究

通过盆栽试验结果表明：12个品种在生物学产量、耗水量和水分利用效率上存在显著或极显著差异;12个品种的气孔导度与光合速率、蒸腾速率均呈直线相关,但气孔导度对蒸腾速率的相关系数＞气孔导度对光合速率的相关系数;品种间气孔调节能力为农大60＞中单2号＞陕单911;正常供水条件下三个品种的根冠比相差不大,中度胁迫根系的相对总量为农大60＞中单2号＞陕单911,在正常水分条件下,三个品种的根系导水率为陕单911＞农大60和中单2号,PEG中度渗透胁迫下根系导水率农大60增加了54.64%,中单2号下降了50.94%,陕单911下降了63.00%;渗透调节能力为陕单911＞中单2号＞农大60,三个品种的失水速度为陕单911＞农大60＞中单2号。     

中国主要粮食作物化肥施用量与效率变化分析

2004年至今,在国家支农政策的推动下,农业种植结构大幅度调整,粮食产量连续增加,而且启动了全国测土配方施肥项目。采用2008年的农户调研数据与2001年进行对比,揭示了我国粮食生产体系中化肥效率的变化。结果表明,过去7年中小麦和玉米的单位面积化肥用量分别增加5.4%和29.0%,而水稻减少4.3%。全国粮食作物化肥消费总量增加1.3×106t,但占全国化肥消费总量的比重从68%下降到50%。用PFP(粮食产量除以化肥用量)表征化肥效率,发现三大粮食作物的化肥效率大小排列顺序为水稻小麦玉米;7年中小麦和水稻的化肥偏生产力分别从10.6 kg/kg增加到11.9 kg/kg,13.9 kg/kg增加到15.7 kg/kg,玉米的化肥偏生产力从13.8 kg/kg下降到11.5kg/kg。我国农业种植结构调整对化肥施用量影响较大。粮食作物向优势主产区集中以及机械和管理措施的改善有利于进一步提高粮食作物化肥效率,但经济作物播种面积仍在大幅增加,这将对全国化肥效率变化带来变数。     

我国北方立体种养殖稻田氮素利用率研究

针对目前我国北方地区农业面源污染严重、氮肥利用率低的现象,选择北方典型稻区——天津市宝坻水稻种植区为研究区,以整个稻田生态系统为基本研究单元,建立氮素输入和输出模型,并以水稻普通种植模式(CK,水稻单作)为对照进行田间试验,研究水稻立体种养殖模式(RF,水稻-鱼-虾-蟹共作+田埂+沟渠)氮素的吸收利用率。结果表明,两种水稻种植模式氮素的输入主要来自灌溉、施肥和降雨,其中RF输入氮肥128.25 kg(N)·hm-2,与CK相比减少11.75 kg(N)·hm-2,与南方种植水稻地区相比,氮肥施用量减少14%~52%,RF从源头减少氮素输入,降低了营养元素流失风险。CK氮素的输出主要包括土壤固定、氨挥发、侧渗流失和水稻吸收,RF与CK相比,氮素的输出还包括鱼虾蟹的吸收,由于RF特殊的田埂-沟渠生态净化系统,通过侧渗损失的氮素(以NO3--N为主)较CK减少9.33 kg(N)·hm-2。试验期间,RF和CK氨累积挥发量分别为8.91kg(N)·hm-2和21.54 kg(N)·hm-2,RF氨挥发速率为6.9%,比CK低8.5%,比全国平均水平低10.3%;收获期,RF与CK相比,水稻产量增加6.65%,表明稻田养殖鱼虾蟹不会降低水稻产量。RF氮素利用率为64.3%,比CK高19.7%,既实现了水稻丰产,又减少了氮素流失。因此,在满足水稻灌溉需求的北方地区,可以开展水稻立体种养殖模式,以控制北方地区农业面源污染。     

氮肥运筹对机插双季稻产量、氮肥利用率及经济效益的影响

【目的】 随着劳动力成本的提高,机械插秧是降低水稻生产劳动强度的必要措施之一,研究适应该技术的氮肥施用时期和比例,对推广该技术,实现机插双季稻稳产高产具有重要意义。 【方法】 以早稻和晚稻为试验材料,进行机插双季稻氮肥施用田间试验。在同一施氮量下,设置氮素基肥∶分蘖肥∶穗肥比例为 8∶2∶0（N_8∶2∶0）、7∶2∶1（N_7∶2∶1）、6∶2∶2（N_6∶2∶2）、5∶2∶3（N_5∶2∶3）、4∶2∶4（N_4∶2∶4）、3∶2∶5（N_3∶2∶5）和不施氮肥（CK）7 个处理。调查了早稻和晚稻产量形成、氮素吸收以及氮肥利用特征,讨论了氮肥后移与产量、产量形成及肥料利用率的关系。 【结果】 机插早、晚稻基肥∶分蘖肥∶穗肥比例分别为 6∶2∶2 和 5∶2∶3 处理水稻高产的群体结构最合理,有效穗、穗粒数、结实率与千粒重的乘积最大,协调产量的各因子达最佳值。同时发现,机插早、晚稻穗肥比例与有效穗数呈极显著负相关,与穗粒数呈正相关,与结实率呈抛物线关系。施氮处理机插早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量及氮素累积量较 CK 处理均有所增加,其中随着穗肥比例的增大,早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量均呈现增加的趋势,而氮素累积量均呈先增后减的趋势。无论机插早稻（施氮量为 180 kg/hm2）还是晚稻试验（施氮量为 195 kg/hm2）,随着穗肥比例的增大,氮肥贡献率（NCR）、氮肥农学利用率（NAE）、氮肥吸收利用率（NRE）、氮肥偏生产力（PFP_N）以及经济效益均呈先增后减的趋势,其中早稻 N_6∶2∶2 处理 NCR、NAE、NRE、PFP_N 和经济效率均达最大值,晚稻 N_5∶2∶3 处理均达最大值;而早、晚稻氮肥生理利用率（NPE）随着穗肥比例的增大均呈现逐渐减少的趋势。 【结论】 在施氮量和分蘖肥比例相同的条件下,机插早、晚稻施基蘖肥与穗肥比例分别为 6∶2∶2 和 5∶2∶3 时,有利于水稻高产和氮肥高效,是较为理想的施肥模式。      

不同水分处理旱稻农田蒸散特征和水分利用效率

该文通过2001～2004年4年北京地区早稻田间试验,利用农田水量平衡方法计算了早稻农田蒸散量,用微型棵间蒸渗仪测定了不同土壤水分条件下农田土壤棵间蒸发,在此基础上分析了不同水分处理旱稻生长期间的农田蒸散特征、土壤棵间蒸发特征和水分利用效率.结果表明:北京地区早稻出苗～成熟的农田蒸散量为574～630 mm,年际间略有波动;日蒸散强度孕穗～抽穗期最高,平均为9.8 mm/d,该阶段为旱稻需水关键期;在出苗～拔节期间土壤棵间蒸发量占农田蒸散量比例最大,在此生育阶段应采取适当措施降低土壤蒸发无效消耗,提高水分利用效率;限量灌溉处理中以前期适当胁迫,后期充分灌溉处理的水分利用效率最高.     

基于重组自交系群体水稻氮素利用效率分析和利用

本文以水稻重组自交系群体为试验材料,设置不施氮与施低氮(150 kg·hm-2)两种处理的大田试验,研究了水稻重组自交系群体氮素吸收利用及主要农艺性状分布特征,并通过相关、聚类、主成分等统计方法阐明性状间的相互关系,为氮素高效利用水稻新品种培育提供理论依据。结果表明,水稻重组自交系群体的氮素利用效率性状在施氮150 kg·hm-2条件下的变异系数较大;施氮促进了群体穗、茎秆、叶氮含量的增加和单株干物质总量(包括单株穗重、单株茎秆重和单株叶重)的提高。在两种氮环境下,氮素干物质生产效率均与株高、穗长、单株茎秆重、单株干物质总量呈正相关,与茎秆氮含量、叶氮含量、穗氮含量呈负相关;氮素籽粒生产效率均与单株谷重、结实率、千粒重、穗总粒数和穗长呈正相关,与单株茎秆重、叶氮含量、单株叶重、单株氮素积累总量呈负相关。逐步回归分析结果显示,茎秆氮含量、穗氮含量和单株茎秆重对氮素干物质生产效率影响尤为显著,而对氮素籽粒生产效率影响更为显著的是穗数、穗总粒数与结实率。主成分分析表明,氮利用效率较高时,植株体内氮含量较低,尤其是茎秆的氮含量。因此,在大田低氮条件下,要注重筛选植株较高、茎秆较重的重穗型(穗较长,穗总粒数较多,结实率较高)株系;且具有较低茎秆与穗氮含量,尤其是较低的茎秆氮含量,将有利于氮高效利用水稻新品种的选育。从中选出的氮高效品系如Q149与氮低效品系Q114等优良品系13份,可作为优质资源研究使用。     

不同氮效率水稻品种增硝营养下根系生长的响应特征

试验采用两室分根盒和溶液培养方法,研究了在增硝营养下不同氮效率水稻品种根系生长的响应特征。结果表明,在本试验条件下,与全铵培养下的根系相比,氮高效水稻品种南光在铵硝混合培养下的根系干重和氮积累量显著增加,增幅达33%和41%;同时其根系表面积、根系体积和侧根数增幅均达到显著水平,但根系长度却无明显增加。氮低效水稻品种Elio在铵硝混合培养下的根系生长差异均不显著。这表明氮高效水稻品种南光的根系生长对增硝营养的响应度强,进而促进了根系对氮素的吸收利用。从本试验的结果可推论,水稻对增硝营养的强响应度可能是水稻氮素高效吸收利用的生理机制之一。     

不同品种油菜氮效率差异及其生理基础研究

采用盆栽土培试验,以氮胁迫与正常供氮条件下的子粒产量比值作为氮效率系数,探讨了不同品种油菜氮效率差异及其生理基础。结果表明,供试5个油菜品种的氮效率有显著差异,其氮效率系数的变化范围是0.37~0.69。在氮胁迫条件下,氮高效品种的植株含氮量与氮素累积吸收量、叶片叶绿素含量与硝酸还原酶活性、茎叶可溶性糖含量与硝态氮再利用量高于氮低效品种。在正常供氮条件下,高潜力品种的植株含氮量低于低潜力品种,但由于其生物量较高,氮素累积吸收量并不低于低潜力品种,甚至苗期的氮素累积吸收量高于低潜力品种;高潜力品种的叶片叶绿素含量与硝酸还原酶活性、茎叶可溶性糖含量与硝态氮再利用量高于低潜力品种。说明上述4种生理指标均可作为评价油菜氮效率及增长潜力差异的间接指标。