冬小麦冠层对入射光合有效辐射吸收比例的估算方法评价
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作物模型中单叶最大光合作用速率的温度响应修订杨沈斌;徐莎莎;江晓东;石春林;王应平;申双和【摘要】作物的光合作用对温度变化敏感, 其温度依存性随品种、生长环境的变化而改变.基于光效率模型的作物生长模型, 在应用中很少对光合作用的温度影响参数值进行订正, 且在全生育期使用相同的参数值, 难免会增加干物质模拟的误差.为此, 本文以ORYZA2000模型为例, 提出了一种修订光合作用温度影响参数值的方法.为确定方法的有效性, 结合2012年和2013年水稻品种两优培九的温度梯度控制实验, 首先利用抽穗开花期光合作用观测曲线提取了不同温度水平的光合作用参数值, 然后结合 Arrhenius 方程和 Peaked 方程建立了温度敏感性参数的温度影响方程.将这些方程代入机理性光合作用模型, 模拟了单叶最大光合作用速率与温度的曲线关系.最后, 以归一化后的曲线关系修订作物模型参数值, 并利用两年地上部分生物量(WAGT)观测值对其验证.结果显示, 两优培九单叶最大总光合作用速率随温度的变化关系不同于ORYZA2000的默认设置, 修订后的最适温度为38~40℃, 高于默认值.在10~20℃的低温段,修订后的温度影响系数低于默认值.从WA G T模拟值的相对误差看,修订后较修订前平均降低约3.3%.本研究为改进干物质模拟精度和分析不同品种光合作用的温度依存性提供了重要参考.%Crop photosynthesis is sensitive to temperature variations, and the temperature dependence of photosynthesis is known to vary with growth environments and crop varieties. Crop models based on light use efficiency model, seldom correct parameter values related to the temperature dependence of photosynthesis for a specific crop, which unavoidably increases the simulation errors in dry biomass. In this paper, a scheme used to correct those parameter values was put forward with the rice crop modelORYZA2000 as an example to evaluate the scheme's performance. The temperature-controlled experiments were conducted to observe photosynthesis at heading stage of rice variety Liangyoupeijiu in 2012 and 2013. The data were first analyzed to retrieve photosynthetic characteristics from light response curves and CO2response curve. Based on their relationship with temperatures, temperature effect functions were established for all temperature sensitive photosynthetic parameters using Arrhenius and Peaked functions. A biochemical photosynthesis model was applied to simulate the changes of maximum leaf photosynthetic rate with temperatures, based on which temperature response curve for maximum leaf photosynthetic rate was produced and normalized to replace the default parameter values in ORYZA2000. The observations of above ground biomass (WAGT) of Liangyoupeijiu in two years were used to validate simulations before and after the correction. The normalized temperature response curve for maximum leaf photosynthetic rate of Liangyoupeijiu was different from the default response curve inORYZA2000. From the corrected response curve, the optimal temperature for photosynthesis was between 38-40°C, higher than the default, and tem-perature effect coefficient was lower than the default between 10-20°C. Compared with the default parameter values, average relative error of the corrected parameter values was reduced by 3.3%. In conclusion, the method used in this paper can be an im-portant reference for improving biomass simulation accuracy and analyzing temperature dependence of photosynthesis for differ-ent crop varieties.【期刊名称】《作物学报》【年(卷),期】2018(044)005【总页数】12页(P750-761)【关键词】温度依存性;物候期;干物质积累;气候变暖;参数值订正【作者】杨沈斌;徐莎莎;江晓东;石春林;王应平;申双和【作者单位】南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心 / 南京信息工程大学应用气象学院, 江苏南京 210044;扬州市气象局,江苏扬州 225009;南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心 / 南京信息工程大学应用气象学院, 江苏南京 210044;江苏省农业科学院, 江苏南京 210014;江苏省农业科学院, 江苏南京 210014;CSIRO Marine and Atmospheric Research, PMB # 1, Aspendale, Victoria 3195, Australia;南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心 / 南京信息工程大学应用气象学院, 江苏南京 210044【正文语种】中文温度是影响作物光合作用进程的主导因素[1]。
第三章长江上游初级生产力评估植被既是重要的自然资源,又是自然条件(如地质、地貌、气候、土壤等)和人类开发利用资源状况的综合反映。
随着全球变化的加剧及其对全球变化研究的不断深入,植被作为陆地生物圈的主体,在生态系统中的作用也日益受到重视,尤其是在全球物质循环、能量流动、调节全球碳平衡、减缓大气中CO2等温室气体浓度上升趋势以及维护全球气候稳定等方面具有不容忽视的意义。
植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是指绿色植物在单位面积、单位时间内所累积的有机物数量,表现为光合作用固定的有机碳中扣除植物本身呼吸消耗的部分,这一部分用于植被的生长和生殖,也称净第一性生产力。
NPP 作为地表碳循环的重要组成部分,不仅直接反映了植被群落在自然环境条件下的生产能力,表征陆地生态系统的质量状况,而且是判定生态系统中碳源/碳汇和调节生态过程的主要因子,在全球变化及碳平衡中扮演着重要的作用。
自20世纪60年代以来,各国学者对NPP的研究倍受重视,国际生物学计划(International Biological Programme,IBP,1965~1974)期间,曾进行了大量的植物NPP的测定,并以测定资料为基础联系气候环境因子建立模型对植被NPP 的区域分布进行评估如Miami模型、Thornthwaite纪念模型、Chikugo模型等。
建立于1987年的国际地圈——生物圈计划(International Geo-Biosphere Programme,IGBP)、全球变化与陆地生态系统(GCTE)和最近出台的京都协定(Kyoto Protocol)均把植被的NPP研究确定为核心内容之一(IGBP,1998)。
长江上游地区面积广大,地形复杂,气候多样,植被类型丰富,是我国生态屏障关键区,也是重要的生态脆弱区和气候变化敏感区。
同时,它还是我国生物多样性和自然保护集中区和我国重要的森林分布区、草地分布区。
冬小麦-春玉米间作模式下光合有效辐射特性研究高阳;段爱旺【期刊名称】《中国生态农业学报》【年(卷),期】2006(14)4【摘要】通过对单作和间作种植模式下作物冠层入射和透射光合有效辐射的观测,研究了不同种植模式下冠层光合有效辐射截获量(IPAR)的日变化规律及其与叶面积指数的关系以及冬小麦对预留行的遮荫作用.结果表明:2种种植模式下光合有效辐射截获量日变化均为双峰曲线;叶面积指数<2时,间作冬小麦日平均光合有效辐射截获量约为单作的50%,叶面积指数>2时,2种种植模式下的日平均光合有效辐射截获量相近;2种种植模式下光合有效辐射截获量与叶面积指数均有较好的相关性;间作冬小麦预留行遮荫率(FS)的日变化为双峰曲线,遮荫率与株高(H)有很好的相关性.【总页数】4页(P115-118)【作者】高阳;段爱旺【作者单位】中国农业科学院农田灌溉研究所,新乡,453003;中国农业科学院农田灌溉研究所,新乡,453003【正文语种】中文【中图分类】S5【相关文献】1.不同果麦间作模式下冬小麦冠层光分布和光合速率研究 [J], 张宏芝;陈兴武;赵奇;雷钧杰;乔旭;高永红;李广阔;高海峰2.核麦间作模式下密度对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响 [J], 高永红;雷钧杰;张永强;陈传信;方辉;范贵强;丁银灯;黄天荣3.核麦间作模式下种植密度对冬小麦叶片生理特性的影响 [J], 张永强;高永红;陈传信;方辉;范贵强;赛力汗·赛;薛丽华;黄天荣;陈兴武;雷钧杰4.间作模式下冬小麦与春玉米根系的时空分布规律 [J], 刘浩;段爱旺;孙景生;高阳;申孝军;刘战东5.不同地下水埋深下冬小麦和春玉米非充分灌溉制度研究 [J], 刘战东;牛豪震;贾云茂;南纪琴因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
㊀山东农业科学㊀2023ꎬ55(9):39~45ShandongAgriculturalSciences㊀DOI:10.14083/j.issn.1001-4942.2023.09.006收稿日期:2022-11-23基金项目:国家现代农业产业技术体系项目(CARS-03-18)作者简介:刘锟(1998 )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事作物高产高效理论与技术研究ꎮE-mail:liukun1305380@163.com通信作者:石玉(1979 )ꎬ女ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要从事小麦高产高效生理生态研究ꎮE-mail:shiyu@sdau.edu.cn不同产量水平麦田小麦冠层光能利用和干物质积累特性研究刘锟1ꎬ江继顺1ꎬ石玉1ꎬ李美2(1.山东农业大学农学院/小麦育种全国重点实验室/农业部作物生理生态与耕作重点实验室ꎬ山东泰安㊀271018ꎻ2.东营市农业农村局ꎬ山东东营㊀257091)㊀㊀摘要:为深入实施藏粮于地战略ꎬ提高小麦产量ꎬ本试验以高产小麦品种烟农1212为供试材料ꎬ研究每公顷产10500kg(S)㊁9000kg(H)和7500kg(M)水平麦田小麦光能利用和干物质积累转运的差异ꎮ结果表明:S麦田拔节期至成熟期群体总茎数显著高于H和M麦田ꎬ开花期叶面积指数达8.9ꎬ开花期冠层光合有效辐射截获率高达96.85%并分别比H和M麦田显著高出6.00%和11.71%ꎬ开花后光能利用率和光能转化率分别比H和M麦田显著高出7.85%㊁17.65%和4.25%㊁10.28%ꎮS麦田越冬期至成熟期干物质积累量显著高于其他麦田ꎬ开花后同化物在籽粒中的分配量达8163.03kg/hm2ꎬ分别比H和M麦田显著高出38.15%和102.51%ꎻS麦田单位面积穗数㊁穗粒数和千粒重分别达689.95万/hm2㊁39.79粒和48.83gꎬ单位面积穗数㊁千粒重分别较H和M麦田显著提高12.67%㊁27.14%和6.73%㊁10.68%ꎬS麦田产量达11280.54kg/hm2ꎬ较H和M麦田分别显著提高19.64%和51.68%ꎮ在10500kg/hm2产量水平麦田ꎬ小麦光能利用率显著提高ꎬ促进了开花后干物质的积累ꎬ通过提高穗数和千粒重获得高产ꎮ关键词:小麦ꎻ不同产量水平麦田ꎻ光能利用ꎻ干物质积累ꎻ籽粒产量中图分类号:S512.101㊀㊀文献标识号:A㊀㊀文章编号:1001-4942(2023)09-0039-07CharacteristicsofLightEnergyUtilizationandDryMatterAccumulationofWheatCanopyinFieldswithDifferentYieldLevelsLiuKun1ꎬJiangJishun1ꎬShiYu1ꎬLiMei2(1.CollegeofAgronomyꎬShandongAgriculturalUniversity/NationalKeyLaboratoryofWheatBreeding/KeyLaboratoryofCropPhysiologyꎬEcologyandTillageꎬMinistryofAgricultureꎬTaian271018ꎬChinaꎻ2.DongyingBureauofAgricultureandRuralAffairsꎬDongying257091ꎬChina)Abstract㊀Inordertofurtherincreasewheatyieldꎬthehigh ̄yieldwheatvarietyYannong1212wasusedastestmaterialtostudythedifferencesinlightenergyutilizationanddrymatteraccumulationandtransportinwheatfieldswithdifferentyieldlevelsof10500kg(S)ꎬ9000kg(H)and7500kg(M)perhectare.TheresultsshowedthatthetotalstemnumberofwheatinSfieldfromjointingstagetomaturestagewassignificant ̄lyhigherthanthatinHandMfieldsꎬandtheleafareaindexatanthesisstagewas8.9ꎬresultingintheinter ̄ceptionrateofphotosyntheticactiveradiationatanthesisstageas96.85%ꎬwhichwere6.00%and11.71%higherthanthatinHandMwheatfieldsꎬrespectivelyꎻthelightenergyutilizationrateandlightenergycon ̄versionrateafteranthesiswere7.85%ꎬ17.65%and4.25%ꎬ10.28%higherthanthoseofHandMwheatfieldsꎬrespectively.InSwheatfieldꎬthedrymatteraccumulationfromwinteringstagetomaturestagewassig ̄nificantlyhigherthanthatintheotherwheatfieldsꎻthedistributionofdrymatteringrainafteranthesiswas8163.03kg/hm2ꎬwhichwas38.15%and102.51%higherthanthatinHandMwheatfieldsꎬrespectivelyꎻthespikenumberperhectareꎬgrainnumberperspikeand1000 ̄grainweightreached689.95104/hm2ꎬ39.79grainsand48.83gꎬrespectivelyꎻthespikenumberperhectareand1000 ̄grainweightwere12.67%ꎬ27.14%and6.73%ꎬ10.68%higherthanthoseinHandMfieldsꎬrespectivelyꎻtheyieldreached11280.54kg/hm2ꎬwhichwas19.64%and51.68%higherthanthatinHandMwheatfieldsꎬrespectively.Inconclusionꎬinthewheatfieldwithyieldlevelas10500kg/hm2ꎬtheutilizationrateoflightenergycouldbesignificantlyin ̄creasedꎬtheaccumulationofdrymatterafteranthesiscouldbepromotedꎬandhighyieldwasobtainedbyin ̄creasingthenumberofspikesperhectareand1000 ̄grainweight.Keywords㊀WheatꎻWheatfieldswithdifferentyieldlevelsꎻUtilizationoflightenergyꎻDrymatteraccu ̄mulationꎻGrainyield㊀㊀黄淮海平原是我国重要的小麦主产区ꎬ其产量水平的高低直接影响我国粮食安全[1-2]ꎮ土壤肥力是作物高产稳产的关键性因素ꎬ会影响土壤养分的平衡和产量水平[3-4]ꎮ在相同的气候条件下ꎬ不同地块㊁不同农户的管理措施也会导致小麦产量水平有差异[5]ꎬ差异甚至达到4000kg/hm2[6]ꎮ因此ꎬ了解和分析不同产量水平麦田产量产生的差异ꎬ对构建合理的群体结构㊁保障我国粮食安全具有重要意义ꎮ小麦产量主要是由群体截获光能产生光合产物ꎬ再将光合产物分配到各器官中而形成[7]ꎮ同时ꎬ作物光能利用率的大小对籽粒产量的高低有着显著影响[8]ꎮ杨国敏等[9]研究表明ꎬ小麦群体结构影响个体间对光照㊁水分和养分等因素的竞争ꎬ合理的群体结构有利于缓解个体与群体间的矛盾ꎬ促进产量三要素协调发展[10]ꎮ亦有研究表明ꎬ在产量水平为9000kg/hm2条件下ꎬ多穗型小麦品种豫麦49的LAI为9.54ꎬ且要达到9000kg/hm2以上产量水平ꎬLAI宜控制在10以下[11]ꎮ然而ꎬ前人对小麦冠层光能利用和干物质积累㊁转运影响的研究多在单一产量水平麦田上进行[12-13]ꎬ而对不同产量水平麦田冠层光能利用和干物质积累㊁转运的研究较少ꎬ尤其是公顷产量达10500kg水平的麦田更少ꎮ本试验选择3个产量水平麦田ꎬ研究小麦群体总茎数㊁叶面积指数㊁冠层光合有效截获率㊁光能利用率和转化率㊁干物质积累转运和产量之间的差异ꎬ以期为进一步挖掘小麦增产潜力奠定基础ꎮ1㊀材料与方法1.1㊀试验材料与设计供试材料为高产小麦品种烟农1212ꎬ选择其10500㊁9000kg/hm2和7500kg/hm2共3个产量水平麦田进行试验ꎬ分别用S㊁H和M表示ꎮ氮㊁磷㊁钾肥用量分别为纯N240kg/hm2㊁P2O5150kg/hm2㊁K2O150kg/hm2ꎮ50%氮肥和全部磷钾肥于播种前基施ꎬ另50%氮肥于拔节期追施ꎮ氮㊁磷㊁钾肥分别选用尿素㊁磷酸二铵和硫酸钾ꎮ所有试验田灌溉管理一致ꎬ于小麦拔节期和开花期各灌水60mmꎮ2021年10月22日播种ꎬ三叶期定苗ꎬ留苗密度均为330万株/hm2ꎬ2022年6月10日收获ꎮ其他病虫害等田间管理措施同一般高产田ꎮ1.2㊀试验地概况试验在山东省济宁市兖州区小孟镇史家王子村(35ʎ40ᶄNꎬ116ʎ41ᶄE)进行ꎮ该地属于典型的温带大陆性季风气候ꎬ年平均气温13.6ħꎮ试验田土壤质地为壤土ꎬ前茬作物为玉米ꎬ全部秸秆还田ꎮ小麦播前3个不同产量水平麦田0~20cm土层土壤养分含量如表1所示ꎮ㊀㊀表1㊀不同产量水平麦田播前0~20cm土层土壤养分含量处理全氮/(g/kg)有机质/(g/kg)碱解氮/(mg/kg)速效磷/(mg/kg)速效钾/(mg/kg)S1.2719.28168.2157.52204.81H1.0214.22121.7932.25116.97M0.8611.69100.3125.2597.921.3㊀测定项目与方法1.3.1㊀群体总茎数㊀于越冬期(WS)㊁拔节期(JS)㊁开花期(AS)和成熟期(MS)ꎬ每个处理随机选取1.0m2区域调查小麦总茎数ꎬ重复3次ꎮ1.3.2㊀叶面积指数和冠层光能利用率㊀在无风晴朗天气下ꎬ采用英国产Sunscan型作物冠层分04㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第55卷㊀析仪分别于开花期和开花后7㊁14㊁21㊁28㊁35d的上午9ʒ30 11ʒ30测定ꎮ测定时探头与地面平行ꎬ感光面朝上ꎬ探头与种植方向呈45ʎ夹角插入小麦行间ꎬ测定小麦叶面积指数(LAI)㊁植株顶部入射光PAR顶和底部入射光PAR底ꎬ计算冠层光合有效辐射透射率(PeR)㊁截获率(CaR)及光能转化率(PCE)和光能利用率(PUE)[14-16]:CaR(%)=(PAR顶-PAR底)/PAR顶ˑ100ꎻPeR(%)=PAR底/PAR顶ˑ100ꎻPCE=(成熟期干物质积累量-开花期干物质积累量)/IPARꎻPUE=IPAR/RˑPCEꎮ式中:IPAR为小麦冠层光合有效辐射截获量ꎬR值为实际光合有效辐射总量ꎬ其数据由试验基地气象站观测得出ꎮ1.3.3㊀干物质积累量㊀于小麦越冬期㊁拔节期㊁开花期和成熟期取样ꎬ每次取30个单茎ꎬ重复3次ꎮ开花期植株分成茎+叶鞘㊁叶和穗三部分ꎬ成熟期植株分成茎+叶鞘㊁叶㊁穗轴+颖壳和籽粒四部分ꎬ80ħ烘干至恒重ꎬ测定干物质量ꎮ参考高春华等[17]的方法计算如下指标ꎮ开花前营养器官贮藏同化物转运量(kg/hm2)=开花期营养器官干物质量-成熟期营养器官干物质量ꎻ开花前营养器官贮藏同化物对籽粒贡献率(%)=开花前营养器官贮藏同化物转运量/成熟期籽粒干物质重ˑ100ꎻ开花后同化物在籽粒中的分配量(kg/hm2)=成熟期籽粒干物质量-开花前营养器官贮藏同化物转运量ꎻ开花后干物质对籽粒贡献率(%)=开花后同化物在籽粒中的分配量/成熟期籽粒干物质重ˑ100ꎮ1.4㊀数据处理与分析采用MicrosoftExcel2016和SPSS24.0软件进行数据统计分析ꎬ用Origin2021软件作图ꎬ采用单因素方差分析并用LSD法进行多重比较(α=0.05)ꎮ2㊀结果与分析2.1㊀不同产量水平麦田小麦群体总茎数差异从图1可以看出ꎬ越冬期至成熟期小麦群体总茎数随麦田产量水平的增加呈上升趋势ꎬS麦田越冬期群体总茎数较H㊁M麦田分别高6.67%㊁47.16%ꎬ拔节期分别高15.03%㊁93.55%ꎬ开花期分别高13.37%㊁50.47%ꎬ成熟期分别高13.60%㊁51.59%ꎮ表明S麦田因土壤肥力较高ꎬ自越冬期均保持较高的群体总茎数ꎬ最终成熟期总茎数仍最高ꎬ构建了适宜的高产群体ꎬ为小麦高产奠定基础ꎮ同时期柱上不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)ꎬ下同ꎮ图1㊀不同产量水平麦田小麦各生育㊀㊀㊀时期群体总茎数的差异2.2㊀不同产量水平麦田小麦叶面积指数差异从图2可以看出ꎬS麦田开花期叶面积指数达到8.9ꎬ比H和M麦田分别高21.92%和67 92%ꎻ开花后7d达到7 2ꎬ分别高24 14%和56 52%ꎻ开花后14d达到6 1ꎬ分别高32 61%和60 53%ꎻ开花后21d达到5 8ꎬ分别高45 00%和93 33%ꎻ开花后28d达到5 1ꎬ分别高50 00%和183 33%ꎻ开花后35d为3.9ꎬ分别高62 50%和200 00%ꎬ差异均达显著者水平ꎮ表明S麦田在开花后叶面积指数均较高ꎬ有利于提高光能利用率ꎬ使小麦积累更多的光合产物ꎬ提高产量ꎮ图2㊀不同产量水平麦田小麦开花后叶面积指数的差异14㊀第9期㊀㊀㊀㊀刘锟ꎬ等:不同产量水平麦田小麦冠层光能利用和干物质积累特性研究2.3㊀不同产量水平麦田小麦冠层光合有效辐射截获率和透射率差异从图3可以看出ꎬS麦田开花期冠层光合有效辐射截获率达96.85%ꎬ比H和M麦田分别显著高6.00%和11.71%ꎻ开花后7d达91.65%ꎬ分别显著高5.44%和13.33%ꎻ开花后14d达87.4%ꎬ分别显著高7.54%和16.17%ꎻ开花后21~28d均显著高于H和M麦田ꎮ光合有效辐射冠层透射率与冠层截获率相反ꎬ开花期和花后表现为M麦田最高ꎬH麦田次之ꎬS麦田最低ꎮS麦田开花期至开花后35d冠层光合有效辐射透射率均显著低于H和M麦田ꎮ表明S麦田开花后保持较高的冠层光合有效辐射截获率ꎬ可截获更多光能ꎬ减少光损失ꎬ进而合成更多的光合产物ꎮ图3㊀不同产量水平麦田小麦开花后冠层光合㊀㊀有效辐射截获率及透射率的差异2.4㊀不同产量水平麦田光能转化率和利用率差异从图4可以看出ꎬ开花后S麦田光能转化率分别比H和M麦田高4.25%和10.28%ꎬ光能利用率分别比H和M麦田高7.85%和17.65%ꎬ均达显著差异水平ꎮ表明ꎬS麦田开花后光能利用率和转化率均最高ꎬ这与S麦田开花后具有最高的光合有效辐射有关ꎬ故有利于提高小麦光合产物积累ꎮ图4㊀不同产量水平麦田光能转化率和利用率的差异2.5㊀不同产量水平麦田小麦干物质积累量差异从表2可以看出ꎬS麦田越冬期小麦干物质积累量达到1131.53kg/hm2ꎬ分别比H和M麦田高8.38%和16.06%ꎻ拔节期达到8157.13kg/hm2ꎬ分别高18.05%和99.05%ꎻ开花期达到15261.62kg/hm2ꎬ分别高13.72%和47.18%ꎻ成熟期达到23424.65kg/hm2ꎬ分别高21.19%和62.67%ꎮ上述差异均达显著水平ꎮS麦田越冬期至拔节期㊁拔节期至开花期和开花期至成熟期干物质积累量分别达到7025.60㊁7104.49kg/hm2和8163.03kg/hm2ꎬ均显著高于H和M麦田ꎮ表明小麦越冬至成熟期植株干物质积累量高是S麦田高产的关键ꎮ㊀㊀表2㊀不同产量水平麦田小麦各生育时期干物质积累量的差异kg/hm2处理越冬期拔节期开花期成熟期S1131.53a8157.13a15261.62a23424.65aH1044.06b6910.01b13420.61b19329.57bM974.98c4098.13c10369.42c14400.27c㊀㊀注:同列数据后不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)ꎬ下同ꎮ2.6㊀不同产量水平麦田干物质向籽粒转运的差异从表3可以看出ꎬS麦田开花前营养器官贮藏同化物转运量达到3446.01kg/hm2ꎬ分别比H24㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第55卷㊀和M麦田高8.82%和44.34%ꎬ对籽粒的贡献率分别低14.93%和20.20%ꎻ开花后同化物在籽粒中的分配量达到8163.03kg/hm2ꎬ分别比H和M高38.15%和102.51%ꎬ对籽粒的贡献率分别高8.00%和11.97%ꎮ上述差异均达显著水平ꎮ表明S麦田在具有较高开花前营养器官贮藏同化物转运量的前提下ꎬ开花后干物质同化量和对籽粒的贡献率均较高ꎬ有利于籽粒产量的提高ꎮ㊀㊀表3㊀不同产量水平麦田小麦开花后营养器官干物质转运的差异处理开花前营养器官贮藏同化物转运量/(kg/hm2)对籽粒贡献率/%开花后同化物同化量/(kg/hm2)对籽粒贡献率/%S3446.01a29.98c8163.03a71.02aH3166.70b35.24b5908.96b65.76bM2387.50c37.57a4030.85c63.43c2.7㊀不同产量水平麦田小麦产量差异从表4可以看出ꎬS麦田成熟期单位面积穗数㊁穗粒数和千粒重分别为689.95万/hm2㊁39.79粒和48.83gꎮ与M麦田相比ꎬH麦田通过提高单位面积穗数和穗粒数提高产量ꎬ单位面积穗数提高12.84%ꎬ穗粒数提高7.17%ꎮ与H和M麦田相比ꎬS麦田通过提高单位面积穗数和千粒重获得高产ꎬ单位面积穗数和千粒重分别较H㊁M麦田提高12.67%㊁27.14%和6.73%㊁10.68%ꎮ与H和M麦田相比ꎬS麦田产量分别显著提高19.64%和51.68%ꎮ表明ꎬ公顷产量水平从7500kg提高到9000kgꎬ是通过增加穗数和穗粒数获得的ꎬ公顷产量水平从9000kg提高到10500kgꎬ是通过增加穗数和千粒重获得的ꎮ㊀㊀表4㊀不同产量水平麦田小麦产量及其构成因素处理单位面积穗数/(万/hm2)穗粒数千粒重/g籽粒产量/(kg/hm2)S689.95a39.79a48.83a11280.54aH612.36b39.62a45.75b9428.37bM542.68c36.97b44.12b7436.93c3㊀讨论3.1㊀不同产量水平麦田小麦冠层光能利用率的差冠层对光合有效辐射截获率的高低决定了植物光能利用率的高低[18-19]ꎮ小麦叶面积指数与光能利用率呈显著正相关[20]ꎮ研究表明ꎬ与7500kg/hm2麦田相比ꎬ8250㊁9000㊁9750kg/hm2产量水平麦田抽穗期叶面积指数随产量水平的提高而增加[21]ꎮ王立红等[22]研究也表明ꎬ与6000~7500kg/hm2产量水平麦田相比ꎬȡ9000kg/hm2和7500~9000kg/hm2产量水平麦田开花期叶面积指数分别增加37.92%和14.21%ꎬ灌浆期分别增加31.65%和18.60%ꎮ本研究结果表明ꎬ10500kg/hm2水平麦田开花后叶面积指数显著高于9000kg/hm2和7500kg/hm2产量水平麦田ꎬ能够减少漏光损失ꎬ增加冠层光合有效辐射截获率ꎬ从而构建合理的群体结构ꎬ获得最高的光能转化率和利用率ꎬ积累更多的光合产物ꎮ3.2㊀不同产量水平麦田小麦干物质积累和转运的差异干物质积累量是提高小麦产量的重要途径ꎬ在小麦生育进程中产量会随干物质积累量的升高而增加[23]ꎮ研究表明ꎬ高产㊁中产㊁中低产和低产田随产量水平的提高干物质积累量逐渐增加ꎬ拔节 开花期是造成干物质积累差异的重要时期ꎬ差异从拔节期开始ꎬ开花期达到最大[24]ꎮ另有研究表明ꎬ产量水平ȡ9000kg/hm2的麦田小麦开花后干物质积累量占成熟期干物质积累量的比例高ꎬ花后干物质积累量对籽粒产量的贡献更大[25]ꎮ研究表明ꎬ高产麦田能促进小麦开花前营养器官同化物向籽粒中的转运以及开花后同化物向籽粒的分配[21ꎬ26]ꎬ进而提高小麦产量ꎮ本研究发现ꎬ10500kg/hm2产量水平麦田越冬至成熟期干物质积累量均显著高于9000kg/hm2和7500kg/hm2水平麦田ꎬ开花前营养器官贮藏同化物转运量和开花后同化物在籽粒中的分配量均显著高于9000kg/hm2和7500kg/hm2水平麦田ꎮ可见ꎬ10500kg/hm2产量水平麦田协同提高了花前干物质转运量和花后同化量ꎬ为小麦高产奠定基础ꎮ3.3㊀不同产量水平麦田小麦产量及其构成因素的差异小麦产量与土壤肥力具有显著相关性ꎬ穗数㊁千粒重和产量与土壤肥力水平呈显著正相关ꎬ高产田主要是通过穗数和千粒重增加实现小麦产量的提高[27-29]ꎮ也有研究表明ꎬ高产水平(9000~9500kg/hm2)麦田的单位面积穗数分别比中产34㊀第9期㊀㊀㊀㊀刘锟ꎬ等:不同产量水平麦田小麦冠层光能利用和干物质积累特性研究水平(8000~8500kg/hm2)麦田和低产水平麦田(6500~7000kg/hm2)高8.1%和28.5%ꎬ穗粒数分别高6.12%和7.01%ꎬ产量分别高10.1%和29.9%[30]ꎮ本研究发现ꎬ与7500kg/hm2麦田相比ꎬ9000kg/hm2麦田通过提高单位面积穗数和穗粒数提高产量ꎬ与9000kg/hm2麦田相比ꎬ10500kg/hm2麦田通过提高单位面积穗数和千粒重获得高产ꎬ单位面积穗数和千粒重分别达689.95万/hm2和48.83gꎮ10500kg/hm2麦田能更好地协调产量构成三因素ꎬ获得最高的籽粒产量11280.54kg/hm2ꎮ因此ꎬ增加中产田单位面积穗数和千粒重是实现小麦高产的重要途径ꎻ对于高产田可通过提高单位面积穗数和千粒重的措施来实现超高产ꎮ4㊀结论相较于7500kg/hm2和9000kg/hm2麦田ꎬ10500kg/hm2麦田显著提高了小麦开花期和开花后叶面积指数ꎬ开花后保持较高的光合有效辐射截获率㊁光能利用率和光能转化率ꎬ增加小麦越冬期至成熟期干物质积累量ꎬ协同提高了开花前营养器官贮藏同化物转运量和开花后同化物在籽粒中的分配量以及对籽粒的贡献率ꎬ通过获得较高的单位面积穗数㊁千粒重最终实现小麦高产ꎬ产量达11280.54kg/hm2ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[1]㊀杨毅轩ꎬ陈应枝ꎬ唐芃ꎬ等.播种方式对黄淮海麦区西部冬小麦氮素利用与产量形成的影响[J].应用生态学报ꎬ2023ꎬ34(6):1572-1582.[2]㊀吴芬ꎬ徐萍ꎬ郭海谦ꎬ等.冬小麦产量差和资源利用效率差及调控途径研究进展[J].中国生态农业学报(中英文)ꎬ2020ꎬ28(10):1551-1567.[3]㊀王东ꎬ牛劭斌ꎬ许华森ꎬ等.华北平原山药主产区土壤肥力和养分平衡现状及环境风险评价[J].应用生态学报ꎬ2021ꎬ32(8):2818-2828.[4]㊀林琪ꎬ侯立白ꎬ韩伟.不同肥力土壤下施氮量对小麦子粒产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报ꎬ2004ꎬ10(6):561-567.[5]㊀马小龙ꎬ王朝辉ꎬ曹寒冰ꎬ等.黄土高原旱地小麦产量差异与产量构成及氮磷钾吸收利用的关系[J].植物营养与肥料学报ꎬ2017ꎬ23(5):1135-1145.[6]㊀赵护兵ꎬ王朝辉ꎬ高亚军ꎬ等.陕西省农户小麦施肥调研评价[J].植物营养与肥料学报ꎬ2016ꎬ22(1):245-253. 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光合有效辐射吸收系数一、概述光合有效辐射吸收系数是描述光合作用中植物对光的利用效率的指标。
光合作用是植物生长和发育的关键过程之一,而光合有效辐射吸收系数的大小直接影响着植物对光的利用效率和生长能力。
本文将深入探讨光合有效辐射吸收系数的影响因素和计算方法,以及其在农业生产和生态环境保护中的应用。
二、影响因素光合有效辐射吸收系数的大小受到多种因素的影响,以下是一些主要的影响因素:1. 叶片结构植物的叶片结构对光合有效辐射吸收系数有着直接的影响。
一般来说,叶片面积越大、厚度越薄、纵向排列越密集的植物叶片,其光合有效辐射吸收系数会越高。
这是因为这种叶片结构可以增加叶片与光的接触面积,并降低光透过叶片的程度,提高光的吸收效率。
2. 叶绿素含量叶绿素是植物中起着光合作用的关键物质,其含量的多少直接影响着光合有效辐射吸收系数的大小。
叶绿素含量越高,代表着植物能够更多地吸收光线中的能量,并将其转化为化学能。
因此,叶绿素含量的增加可以提高植物的光合有效辐射吸收系数。
3. 光照条件光照条件是影响植物光合有效辐射吸收系数的重要因素之一。
适宜的光照条件可以提高植物对光的吸收效率,从而增加光合有效辐射吸收系数。
然而,过强或过弱的光照都会对植物光合作用产生不利影响,降低光合有效辐射吸收系数。
4. 温度温度对植物的光合作用有着明显的影响,也会对光合有效辐射吸收系数产生影响。
一般情况下,温度适宜时,植物的光合作用正常进行,光合有效辐射吸收系数较高。
而当温度过高或过低时,植物的光合作用会受到抑制,从而降低光合有效辐射吸收系数。
三、计算方法光合有效辐射吸收系数的计算方法是通过测定入射辐射和叶片吸收辐射之间的关系进行求解的。
具体的计算方法如下:1.测量入射辐射:使用辐射度计等仪器测量入射辐射的强度,并记录下来。
2.测量叶片吸收辐射:选择具有代表性的叶片样品,并使用光度计等仪器测量其吸收光的强度。
3.计算光合有效辐射吸收系数:将叶片吸收辐射的强度除以入射辐射的强度,并取其比值即可得到光合有效辐射吸收系数。
①播期和播量对冬小麦冠层光合有效辐射和产量的影响·陈素英张喜荚毛任钊王彦梅(中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心)小麦适期播种不仅是达到全苗壮苗的关键,还有利于小麦健壮生长发育,是提高小麦单产的重要措施.本试验研究了不同播期和播量条件下小麦冠层底部光合有效辐射(TPAR)、叶面积指数(LAI)、冠层截获的光合有效辐射(/PAR)等的变化及播期对冬小麦产量的影响.结果表明,叶面积指数和冠层截获的光合有效辐射随小麦播种时间的推迟而降低。
小麦冠层底部的光合有效辐射随小麦播种时间的推迟而增大.小麦冠层截获的光合有效辐射与叶面积指数呈显著正相关,相关系数为0.756;冠层底部的光合有效辐射与叶面积呈显著负相关.相关系数为--0.872.小麦产量虽然随播期的推迟呈递减趋势,但10月20日之前播种的小麦产量问无显著差异.因此,在冬小麦和夏玉米一年两熟区,可相应推迟小麦的播种时间,尽量延长上茬玉米的生长期,以实现两茬作物的均衡增产.②半干旱雨养区小麦光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特征赵鸿,杨启国,邓振镛,刘宏谊(中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,甘肃兰州730020)摘要:对黄土高原半干旱雨养农业区田间春小麦叶片光合生理生态特征及其对环境因子的响应进行了分析,结果表明:天气晴朗时,净光合速率日变化呈典型的双峰曲线,有“午休”现象,上午明显高于下午,且不同生育期峰值出现的迟早不同;蒸腾速率日变化呈不明显的双峰型,其出现最大值的时间晚于净光合速率出现最大值的时间;在生长季节,叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度都受到多个环境因子的共同影响;不同时期,起主导作用的环境因子不同,且同一个因子对几个生理指标的影响程度和强度都有差异,其中,光合有效辐射是对蒸腾速率影响最强烈的环境因子,有显著的相关关系;空气湿度对光合作用的影响大于温度.受环境因子制约最为显著的生理指标是叶片的蒸腾速率和气孔导度。
基于光谱吸收深度分析的冬小麦生物量估算模型的建立殷子瑶;刘唐;王震【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2018(032)007【摘要】准确的估算作物的生物量,对作物长势监测具有重要的意义.利用高光谱仪获取的冬小麦高光谱实测数据,通过植被参数分析、植被光谱吸收特征挖掘,构建了冬小麦生物量的高光谱估算模型.结果表明,基于光谱深度分析与偏最小二乘方法建立的估算模型的R2值为0.86,RMSE为0.0397 kg/m2,较基于植被参数的生物量估算模型,模型精度得到了大幅的提高.本研究证实了利用光谱深度技术可以准确地挖掘光谱数据的"红谷"波段与生物量之间的关系,从而实现冬小麦生物量估算精度的提高.【总页数】6页(P788-793)【作者】殷子瑶;刘唐;王震【作者单位】山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛 266590;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛 266590;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛 266590【正文语种】中文【中图分类】P237【相关文献】1.应用波段深度分析和偏最小二乘回归的冬小麦生物量高光谱估算 [J], 付元元;王纪华;杨贵军;宋晓宇;徐新刚;冯海宽2.基于随机森林算法的冬小麦生物量遥感估算模型对比 [J], 岳继博;杨贵军;冯海宽3.广西石山灌木生物量估算模型的建立 [J], 巨文珍;张伟;方颖琨;江锦烽;许仕道;熊晓斐4.基于仿真大光斑激光雷达和多层感知器的森林地上生物量估算模型构建 [J], 许昌建;刘迎春;左丽君;李建更;张婷;韩路萌;方宇;张尹;王天5.红壤丘陵区林下灌木生物量估算模型的建立及其应用 [J], 曾慧卿;刘琪璟;冯宗炜;马泽清;胡理乐因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
超高产小麦冠层光辐射特征的研究以《超高产小麦冠层光辐射特征的研究》为标题,本文将重点介绍超高产小麦冠层光辐射特征的研究方法及其应用。
超高产小麦是目前最重要的粮食作物之一,具有较高的产量和较高的生长率。
由于小麦冠层具有复杂的结构,为提高其产量,必须对小麦冠层进行重要的光辐射研究。
小麦冠层光辐射特征的研究主要体现在两个方面:先,研究小麦冠层的辐射状态。
辐射状态的研究主要是通过采用复杂的光辐射观测技术和多光谱观测技术,对辐射能量的分布,光谱特性及吸收特性等进行分析,研究小麦冠层的辐射特性。
其次,研究小麦冠层的生长状态。
主要是通过采用遥感技术对小麦冠层的外部特征,如叶片形态、表面状态等进行分析,以深入研究小麦冠层的生长变化过程中的辐射特征。
研究超高产小麦冠层光辐射特征,有助于更好地理解小麦冠层内部光谱特征及其形成机制,为小麦冠层辐射特性的预测提供有效的参考依据;同时也有助于研究小麦生长发育的复杂性过程,从而为小麦的产量提高提供有效的指导依据。
因此,超高产小麦冠层光辐射特征的研究具有重要的意义,已成为当今农业科学研究的重要方面。
相关研究已采取多种研究方法。
其中,多光谱遥感技术是目前用于超高产小麦冠层光辐射特征研究的最为先进的方法。
多光谱遥感的主要特点是利用不同的可见光、近红外、短波红外等不同波段的信号,提取小麦冠层特殊特性的信号,用以表征小麦冠层的辐射状态的变化。
研究者们已经利用多光谱遥感技术研究小麦冠层的不同阶段的辐射特性及其对超高产小麦的影响,为小麦冠层辐射特性的研究提供了有效的参考依据。
此外,还有一些其他研究方法,比如利用温室试验、气象观测、地面观测等,可以用于小麦冠层光辐射特征的研究。
通过测量小麦冠层内部空气、温度、湿度等环境参数,研究者们可以对小麦冠层各个阶段的辐射特性有更深入的认识。
基于上述理论,本文总结超高产小麦冠层光辐射特征的研究方法,即多光谱遥感、温室试验、气象观测以及地面观测等。
这些研究方法的综合运用可以为小麦冠层的复杂性过程,以及小麦超高产的有效维护提供有力的指导手段。