夏玉米群体光合速率特性及其与冠层结构、生态条件的关系

研究结果表明：高产夏玉米群体光合速率日变化呈单峰曲线。在水肥充足栽培条件下,光照强度是影响玉米群体光合速率的主导因素,最大自然光强下群体光合未测到光饱和点。群体光合速率随CO2浓度(50—900ppm范围)的增加而提高。土壤呼吸释放的CO2量占群体光合速率的11.68%。高产群体所形成的独特环境对单叶光合速率影响很大,群体生长下的单株,在8×104一9×104Lx光下的单叶光合速率为果穗叶高于下部和上部叶,品种、密度间差异不大;冠层自然状态下的单位叶面积光合速率上部叶却高于中、下部叶,高密度下,紧凑型品种高于平展型品种,低密度下则相反。     

株行距配置对高产夏玉米冠层结构及籽粒灌浆特性的影响

在75000株·hm^-2种植密度下,选用郑单958和先玉335为试验材料,设置2种行距配置(等行距、宽窄行)和3种留苗方式(每穴1株、每穴2株、每穴3株),研究了6种种植方式对黄淮海地区高产夏玉米产量构成、吐丝后冠层结构及光合性能的调控作用,并以Richards模型拟合籽粒灌浆过程.结果表明： 产量、干物质积累量、作物生长率、灌浆速率、冠层光合能力等均表现为宽窄行处理高于等行距处理,留苗方式以每穴2株最高.各种植方式中以宽窄行每穴2株种植产量最高,达13.12（郑单958）和13.72（先玉335） t·hm^-2.宽窄行每穴2株种植改善了冠层内部光照状况,净光合速率和叶面积指数均有所提高,同时缓解了植株个体与群体间的矛盾,籽粒灌浆能力增强,干物质积累量提高.因此,宽窄行每穴2株种植是黄淮海夏玉米高产条件下产量提高的有效栽培方式.     

不同群体结构夏玉米灌浆期光合特征和产量变化

大田试验以夏玉米为试料,采用裂裂区试验设计,密度设计包含75000、90000\,105000株/hm² 3个密度作为主区,每个密度处理包括: ①等行距60 cm×单株留苗,②等行距60 cm×双株三角留苗,③宽窄行距(宽行70 cm + 窄行距50 cm)×单株留苗和 ④宽窄行距×双株三角留苗共12种方式进行处理,测定光合及叶绿素荧光参数。研究不同群体结构对夏玉米灌浆期群体光合特性的影响。结果表明,在吐丝期,随着种植密度的增加,群体光合速率提高;蜡熟期以90000株/hm²最高,种植方式上表现为宽窄行大于等行距种植,双株留苗种植方式大于单株种植方式,差异均达到显著水平;随着种植密度的提高,群体内3个层次叶片最大光能转换效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)逐渐降低,种植方式基本表现为宽窄行大于等行距,留苗方式表现为双株大于单株。试验条件下,以90000株/hm²,宽窄行,双株三角留苗产量最高。     

种植方式对华北春玉米密植群体冠层结构的调控效应

在大田同等密度条件下,设计了单、双株与对、错位组合的4种种植方式,研究其对华北春播"郑单958"密植群体的冠层结构、功能及产量的影响。结果表明:相比常规单株对位种植方式,双株错位、双株对位和单株错位种植方式下玉米群体的冠层垂直分布呈现叶和茎的干重权重比例下移、群体叶片垂直分布趋于"纺锤形";植株个体穗下层茎叶夹角显著增加2.4°~3.4°,尤其双株错位和双株对位有效扩展了个体生态位,显示了耐密调控能力;灌浆期前,各处理群体LAI及叶片功能活性略显劣势,但在此之后LAI、穗位叶及穗下叶片中SPAD值衰减速度延缓,功能期延长;3个处理比常规种植方式增产11.2%~12.7%,但差异未达显著水平;抗倒性强、空杆率低、千粒重显著增多是产量较高的主要因素;密植条件下改变传统的单株对位种植,能够改善密植群体冠层结构,优化个体形态,提高生育后期冠层中下部叶片功能活性,从而实现耐密、增产、稳产。     

新疆超高产棉花冠层光分布特征及其与群体光合生产的关系

以新疆超高产棉田(皮棉产量在4000 kg·hm^-2以上)为研究对象,分析不同生育时期棉花冠层光分布、群体光合速率和干物质积累量的变化,研究不同产量水平棉田冠层的光环境变化特征及其与群体光合生产的关系.结果表明： 超高产田盛花期到盛铃后期冠层上、中、下层光吸收率的比例为2∶2∶1,呈均匀分布,群体散射辐射和直射辐射透过系数分别为0.20～0.55和0.22～0.56,处于较适宜范围,中、下层叶片受光良好,冠层各层次叶片群体光合速率差异较小.与高产(3500 kg·hm^-2)和一般高产(3000 kg·hm^-2)棉田相比,超高产田在盛铃前期具有较高的叶面积指数和群体光合速率峰值,在初絮期和盛絮期的叶面积指数下降缓慢,群体光合速率峰值仍保持较高值,非叶绿色器官对产量形成的光合贡献增大,群体干物质积累量较高.在栽培过程中,调节冠层结构,使垂直方向上光辐射和群体光合能力分布均匀是确保棉花高效利用光能、实现超高产的重要途径.     

冠层结构对梨叶片光合特性及果实品质的影响

冠层结构是影响果树生长发育及丰产优质的重要因素。该研究以20年生‘玉露香’梨大冠分层树形为对照(CK),以冠层整形修剪后的3、4和5个主枝的开心树形为处理(分别记为OCC_(3b)、OCC_(4b)和OCC_(5b)),测定了冠层截获的光合有效辐射、叶片的气体交换、叶绿素荧光和果实品质特性,探讨不同冠层结构内光环境的变化对梨树叶片光合特性及果实品质的影响,探讨果树的光合调控和结实规律,为西北黄土高原产区果树的标准化整形修剪提供理论依据。结果表明:(1)OCC_(3b)、OCC_(4b)和OCC_(5b)的冠层不同方位和不同时刻截获的光合有效辐射(PAR)均高于CK。与CK和OCC_(5b)相比,OCC_(3b)和OCC_(4b)叶片光响应的最大净光合速率(P_(nmax))和羧化效率(CE)显著提高。(2)在强光胁迫下,开心树形叶片光呼吸速率(P_r)占总光合速率(P_g)的比例(P_r/P_g)和非光化学淬灭(NPQ)中可恢复组分r(qE)提高,同时不可恢复组分r(qI)降低。(3)OCC_(3b)和OCC_(4b)比OCC_(5b)和CK的单果重、果面红晕面积、果皮花青苷含量、可溶性固形物含量和可溶性总糖含量均显著提高,而可滴定酸含量显著降低。(4)PAR与果面着色面积和果皮花青苷含量呈极显著正相关关系,P_(nmax)与单果重呈极显著正相关关系,而PAR和P_(nmax)均与可滴定酸呈极显著负相关关系。研究发现,OCC_(3b)和OCC_(4b)的梨树冠层内可截获更多的光能,叶片光合能力更强,遭遇强光胁迫时能够通过更高效的热耗散和光呼吸进行自我保护,而且开心形树冠结构还能显著提升果实品质。     

玉米冠层凝露的观测与模拟

对模拟植物冠层温度的能量平衡单层模型进行了某些方法上的改进。并使用实测小气候资料,用数值方法,模拟了玉米冠层顶部的温度,模拟结果与实测的冠层温度相符合。利用冠层温度下的饱和水汽压估算了玉米冠层顶部结露的持续时间和结露量。结果表明：在中纬度低平原地区秋季的晴天,大约下午１７：００开始结露,清晨６：００￣７：００结束,结露的持续时间约１３￣１４ｈ。露形成的时间进程为开始和结束急剧,中间维持稳定。呈倒“     

CO2浓度升高对大豆冠层光合速率影响的数值模拟研究

利用美国Li-6200光合测定系统对鲁豆4号叶片光合速率进行了大量测定研究,确定了大豆叶片光-光合作用模式,模式中考虑了CO2浓度对光合作用速率的影响,在此基础上进一步测定了大豆冠层结构,建立了一个大豆冠层光合速率数值模式.利用GXH-305红外线CO2分析仪外接50×50×120cm同化箱对冠层光合速率进行了实际测定,结果表明当CO2浓度低于660ppm时,模式可以较好地模拟出CO2浓度升高对群体光合速率的影响,平均相对误差为7.41%.本文所测得的大量实验数据,为研究CO2浓度升高对大豆生长影响提供了更加可靠的模型参数,同时也为进一步建立自然状况下大豆生长数值模式提供了一定的理论依据.     

黑石顶常绿阔叶林群落冠层树木光合生理特性研究

本文用封闭式的光合作用测定仪测定了黑石顶南亚热带常绿阔叶林群落冠层的两种优势种群──相和光叶红豆的光合速率以及其它生理因子的日变化,同时测定了群落冠层的环境因子──光量子通量密度、气温和相对湿度等的日变化。冠层中ｃｏ＿２浓度的平均值为３０６．６ｍｇ／ｋｇ,日变幅为±６．０ｍｇ／ｋｇ。树种间光合速率差别很大,硬叶相叶片的日平均净光合速率为２．６３７４μｍｏｌ／ｍ￣２·ｓ．日最高净光合作用速率在１１时左右。分析了净光合速率与叶片气孔导度之间的显著相关性,并指出气孔导度的差异可能是引起不同种间净光合速率差异的主要原因之一。     

甜樱桃植株不同冠层部位光合特性及果实品质的研究

在横断山北段台地选取5株甜樱桃植株,应用Li-6400XP光合测定系统和用CI-700AB/HR2000光纤光谱仪研究其不同植株冠层部位对生理辐射光谱、光合特性及果实品质的影响。结果表明:(1)甜樱桃树冠下层和内部表观量子效率(α)最高,且光补偿点(LCP)最低,对弱光的利用能力强,而在树冠上层和外层光饱和点(LSP)极显著高于下层和内部,利用强光的能力强。(2)甜樱桃植株冠层的生理辐射由树冠的下层至上层、以及由内部至外部逐渐增强,短波光所占比例增大,说明甜樱桃对环境强光和相对弱光都具有一定的适应能力。(3)甜樱桃植株树冠上层叶片的最大光合速率(Pmax)、暗呼吸速率(Rd)、LCP和LSP均极显著高于下层,其光合同化以及代谢能力强;且生理辐射强、短波光多,利于甜樱桃果实可溶性固形物(TSS)、Vc及糖积累,但不利于有机酸积累。     

辽东栎冠层光合生理特性的空间异质性

冠层作为林木与环境因子相互作用最为直接的部分,研究冠层光合作用是分析森林生产力的基础。以北京东灵山辽东栎为对象,利用Li-6400便携式光合仪测定了不同冠层不同方向部位叶片的光合速率和光响应曲线,研究了叶片光合生理特性在冠层空间上的变化。结果表明：在不同冠层和不同方向上,饱和光合速率、光补偿点、光下暗呼吸和表观量子效率均存在差异,随着冠层下降以及从南至北,大多数光合生理特性指标表现出递减趋势。进一步的通径分析结果得出,光强、水气压亏缺、温度是影响不同层次光合速率的主要因子。冠层光合特性的空间异质性研究,对于在冠层水平上揭示植物固碳能力和估算植物生产力具有很重要的意义。     

玉米冠层的数学描述与三维重建研究

采用Lang提出的原理开发了空间坐标仪。利用该仪器测定玉米冠层的空间坐标,以此提出了应用一般二次方程描述玉米叶曲线和叶形的数学方法,方程的系数由最小二乘回归方法得到,其中叶曲线系数由叶片主脉坐标决定,叶形系数由沿叶长方向叶宽测定值决定。从而使应用较少参数描述真实的玉米群体结构成为可能。另外,还实现了玉米冠层的计算机三维重建,为农业生态系统研究提供了新的手段。     

玉米冠层的数学描述与三维重建研究

采用Lang提出的原理开发了空间坐标仪。利用该仪器测定玉米冠层的空间坐标,以此提出了应用一般二次方程描述玉米叶曲线和叶形的数学方法,方程的系数由最小二乘回归方法得到,其中叶曲线系数由叶片主脉坐标决定,叶形系数由沿叶长方向叶宽测定值决定。从而使应用较少参数描述真实的玉米群体结构成为可能。另外,还实现了玉米冠层的计算机三维重建,为农业生态系统研究提供了新的手段。     

单粒精播对花生冠层微环境、光合特性及产量的影响

在大田条件下,以大粒型花生品种‘花育22’为材料,研究了22.5万株·hm^-2(S₁)、19.5万株·hm^-2(S₂)、16.5万株·hm^-2(S₃)3个密度单粒精播条件下,花生冠层微环境、光合特性及产量的差异.结果表明: 与传统双粒穴播15万穴·hm^-2相比,3个密度的单粒精播模式均提高了花生生育期内的冠层透光率、冠层温度、CO₂浓度,降低了冠层相对湿度,改善了生育中后期的冠层微环境;单粒精播模式下花生叶片的光合色素含量、光合速率均高于传统双粒穴播,其中,S₂和S₃处理的效果显著.综合冠层微环境特征、光合特性及产量等因素分析,单粒精播模式S₂(19.5万株·hm^-2)处理的群体大小适宜,个体分布均匀一致,不仅缓解了群体与个体间的矛盾,而且优化了冠层微环境,提高了花生不同层次叶片的光合特性,增加了后期光合产物的合成与积累,实现了产量的最大化.     

高产小麦品种冠层形态结构及其与产量性状的关系

在高产栽培条件下,以多穗型、中穗型、大穗型3种类型9个小麦品种为材料,研究了高产小麦品种的冠层形态结构及其与产量性状的关系。结果表明,高产品种与丰产品种相比,冠层结构具有：上三叶较宽、短,叶片较厚、挺,具有相对较小的基角、开张角和披垂度,株型较紧凑,植株较矮(80cm左右),穗下节间和旗叶鞘较长。冠层形态性状与产量及其构成因素的相关分析结果表明,旗叶宽度、比叶重、倾斜角度及穗下节长和叶鞘长是决定产量构成因素和产量的制约性状。     

不同品种水稻群体冠层光谱特征比较研究

应用分光光谱辐射仪对不同株型水稻品种的冠层光谱辐射能进行观测和计算,比较分析了不同冠层群体光谱分布特征的差异性。结果表明,不同株型水稻品种群体冠层内太阳光谱辐射反率α,透射率β和吸收率τ及消光系数K存在明显差异,尤其以蓝光辐射（400－510nm)差异最为显著。在水稻生长后期,这些差异表现更为突出。     

密度对玉米群体冠层内小气候的影响

 系统研究了两个玉米(Zea mays L.)品种不同密度群体冠层内光合有效辐射、CO2浓度、温度、风速、相对湿度等小气候因子垂直分布及其变化。指出,密度能显著影响小气候因子在群体中的分布,并最终反映在群体的有效贮积能量上。通过合理密植能调节群体结构、充分利用小气候资源,获得较高有效贮积能量。     

麦茬处理方式对夏玉米光合特性的影响

采用两年三点的大田试验,研究了麦茬处理方式（平茬、立茬、除茬）对机播夏玉米光合特性及其产量的影响。结果表明,不同麦茬处理方式的夏玉米光合参数存在明显差异。夏玉米Pn、Gs表现为吐丝期最大,处理间表现为平茬〉立茬〉除茬;Tr在处理间表现为除茬〉立茬〉平茬,叶片水平上的WUE表现为为平茬〉立茬〉除茬;不同麦茬处理夏玉米的产量差异显著。     

耕层调控与有机肥处理下麦田土壤和小麦冠层结构特性及其相互关系

本研究基于5年的耕作定位试验,设置深耕(DT)、深耕有机肥(DTF)、浅耕(ST)、浅耕有机肥(STF)、免耕(NT)和免耕有机肥(NTF)处理,以期通过改良耕层土壤结构,优化小麦冠层结构特性.结果表明: 同一耕作处理下,增施有机肥可降低土壤容重、提高土壤孔隙度,提高20～40 cm土层2～5和0.25～2 mm粒级土壤团聚体含量,降低>5 mm粒级团聚体含量、>0.25 mm粒级团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD).与其他处理相比,NTF处理改善了0～20 cm土层土壤容重、增加土壤孔隙度;DTF处理降低了40～60 cm土壤容重和>0.25 mm粒级机械团聚体的稳定性,增加了土壤透气性.花后各时期,有机肥处理的叶片角度指数降低,叶面积指数(LAI)和旗叶净光合速率(P_n)提高.STF处理的角度指数最低,DTF处理的P_n最高,显著大于其他处理.通径分析表明,自变量容重、孔隙度、>0.25 mm粒级团聚体的数量(R_0.25)和MWD对因变量角度指数、LAI和P_n的直接通径系数均达到极显著水平.0～20 cm土层,MWD值增大有利于P_n和LAI的提高;20～40 cm土层,土壤容重在一定范围内的增加可优化叶夹角,提高冠层透光率;40～60 cm土层,高的土壤容重和低的孔隙度限制了LAI和P_n的增加.综上,豫中补灌区增施有机肥下的深耕或浅耕处理有利于改良土壤结构、增加土壤通透性,优化冠层结构,提高冠层受光率、叶面积指数和光合速率.     

不同类型饲用玉米群体光合生理特性的研究

对两种类型饲用玉米的群体生理特性进行了研究,结果表明：青贮型玉米的叶面积和叶面积系数较大,吐丝前叶面积增长快,吐丝后叶片衰老略快,拔节至吐丝25d期间作物生长率较高,光合势和干物质积累量大,是决定生物学产量的关键时期,青贮型玉米科多8号的适宜密度在67500株／hm^2左右;粮饲兼用型玉米叶面积和叶面积系数较小,吐丝前叶面积增长较快,吐丝后叶片衰亡较慢,吐丝后至成熟期期间干物质积累量和光合势大,作物生长率高,是决定其生物学产量和籽粒产量的关键时期,粮饲兼用型玉米陕单310的耐密性较好。