南疆地区高产棉花光合特性的初步研究(简报)

南疆棉区光照充足，棉花光合速率较高，光合功能延续时间较长，可能是其高产的主要生理原因。叶面积塔形分布的棉花群体内部透光性较伞形分布合理。在高密度栽培条件下，叶面积系数仍以3.0~3.5为宜。封行期叶面积系数3．5能否作为南疆高产棉田群体高限的参考指标，尚须研究。     

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.     

棉花缺钾引起的形态和生理异常

随着棉花新品种特别是转Bt(Bacillus thuringiensis)基因抗虫棉应用于生产和单位面积产量不断提高,棉花缺钾现象在许多植棉国家已越来越普遍和严重。棉花缺钾症状通常首先表现在棉株中下部的老叶上,但近年来也发现症状首先表现在中上部嫩叶上的状况。缺钾导致棉花生育异常,突出表现为叶面积系数,光合速率和于物质生产降低,但比叶重提高、棉花早熟。土壤供钾不足,钾吸收受抑,高产转基因棉花品种的应用以及不良环境因子的胁迫等是导致缺钾的重要原因。缺钾时单叶光合速率的下降主要是叶片气孔导度降低、叶绿素含量减少、叶绿体超微结构受损、光合产物运转不畅、RuBP羧化酶活性降低等所致。群体光合能力的下降则源于单叶光合速率降低和叶面积系数下降。棉株上部功能叶的叶片和叶柄中的K^ 含量可作为缺钾的诊断指标。     

种植密度对新疆高产棉花群体光合作用、冠层结构及产量形成的影响

 在新疆气候生态条件下,研究了种植密度对棉花（Gossypium hirsutum）群体光合作用、冠层结构和产量形成的影响,探讨了新疆棉花高产的生理机理及进一步提高产量的途径。结果表明：群体光合速率在盛铃期以前随密度增加明显增强,盛铃期以后,低密度6万株·hm-2的群体光合速率仍为最低,高密度30万株·hm-2群体光合速率迅速下降,中密度18万株·hm-2则保持较高水平。叶面积指数的变化与群体光合速率的变化相似,其峰值出现在盛铃期。冠层结构各指标的变化表现为,随密度增加平均叶簇倾角变大,株型变紧凑,但密度过大,群体散射辐射与直射辐射透过系数小,冠层结构不良,造成生育后期群体光合速率较快下降。增加密度能增加单位面积总铃数,但密度过高削弱了棉株个体发育,生育后期群体光合速率下降早,造成单铃重降低。群体总光合物质累积与群体光合速率在各生育时期呈显著正相关,籽棉产量与群体光合速率仅在盛铃期和吐絮期呈显著正相关;生产上要实现棉花高产及超高产,应使棉花生育前期群体光合速率稳定上升,至盛铃期达到高峰值,吐絮期群体光合速率保持较高水平     

群体中叶片光合能力的分布及其对群体光合作用的影响

利用数学变分原理分析了群体中叶片光合能力对环境适应和有限氮资源利用的最优分布。叶片光合能力呈现与光强相同的负指数衰减分布时,“群体的光合速率和对氮的利用率最高;叶片对环境光强适应的优越性随群体消光系数和叶面积指数增加而增加。由此推导了叶片光合能力最优分布下的群体光合模型。     

绿色、棕色和白色棉品种光合作用与产量性状的研究

以棕色棉(皖棉38号)、绿色棉(皖棉39号)和白色棉(皖棉25号)为材料,研究了它们的光合表现与产量性状.结果表明:与白色棉相比,彩色棉皖棉38号和绿色棉皖棉39号中前期干物质积累速率慢、积累量少;叶绿素含量低;叶面积系数的增长主要在棉花生育中前期,盛花期以后,叶面积系数下降较快;光合速率在盛花前期略高于白色棉,但盛花...     

新疆北部棉花冠层结构特征对滴灌定额的响应

在新疆北部地区自然生态条件下,采用棉花品种‘新陆早45号’为试验材料,设置5种滴灌定额处理(W₁:600 m³·hm^-2,W₂:540 m³·hm^-2,W₃:480 m³·hm^-2,W₄:420 m³·hm^-2,W₅:360 m³·hm^-2),研究了棉花叶面积指数、冠层开度、群体光吸收率、群体光合速率和产量对不同滴灌定额的响应.结果表明: 随着滴灌定额减少,棉花叶面积指数、群体光吸收率、群体光合速率均呈现降低趋势,其中W₁与W₂处理间的上述参数在盛蕾期至吐絮期均无显著差异;冠层开度则随滴灌定额减少呈增加的趋势.籽棉产量和皮棉产量均以W₁处理最高,分别为6549和2677 kg·hm^-2;W₂处理籽棉产量仅比W₁处理低6.5%,灌溉水利用效率较W₁处理高3.9%.相关分析表明,盛花期至盛铃期叶面积指数、群体光吸收率和群体光合速率均与籽棉产量呈显著或极显著正相关.因此,控制滴灌定额在540 m³·hm^-2有利于棉花在盛花至盛铃期保持较高的叶面积指数、增加冠层开度、保证光吸收率,进而增强群体光合速率,在不显著降低产量前提下提高灌溉水利用效率.     

地膜覆盖棉花、玉米、大豆生育盛期的降温效应

1999～2001年的试验结果表明地膜覆盖在夏季作物旺盛生长期(棉花：开花-吐絮、玉米：抽雄穗-乳熟、大豆：开花-结荚)3种覆盖作物的叶面积均比对照作物大,其叶面积系数分别为：棉花：3．9／3．1、玉米：3．3／2．7、大豆：4．0／3．2。进入作物群体中的光照度(I)主要与叶面积系数(F)有关,而叶面积系数又直接影响消光系数(k)的大小。农田覆盖地膜后,其在作物生育前期的增温保湿作用,使其作物生育速度加快,到作物旺盛生长期因其枝叶茂盛,叶面积系数增大,消光系数减小,白天冠层上部叶片截留的太阳总辐射多,致使最终进入作物群体中下部的光能减少。白天覆盖地虽然蒸发量减少,但因其作物枝叶茂盛,蒸腾量则增大,农田消耗于蒸散(LEc)的能量增多,导致加热土壤(B项)的能量减少。覆盖作物地的土壤温度较对照地低,其中又以白天地面最高温度降温最为明显．棉花、玉米、大豆等3种作物降温幅度分别为3．1C、2．7C和2．5C。地膜覆盖在作物旺盛生长期的降温效应,可减轻夏季高温对作物的危害,夏季白天当温度超过光合作用适宜温度(20～25C)以上时,呼吸作用消耗的有机物质增加,作物生长缓慢,而覆盖作物地因其温度较对照地低,光合强度大,生长活力增强,因而使作物能够增产。     

玉米群体内太阳光辐射垂直分布规律研究

在实验观测的基础上,对玉米群体内总辐射、光合有效辐射(光量子通量)随高度以及叶面积指数的变化规律进行了分析探讨,结果显示,在玉米群体的顶部和底部,叶面积指数较小,而在中部和中上部,叶面积指数较大,在140～200 cm的高度层内,叶面积指数约占群体叶面积指数总量的53%以上.在160～180 cm的高度内叶面积指数出现峰值;太阳光辐射在玉米群体内垂直分布随高度的减小而减少,表现为“S“型变化曲线;太阳辐射透过率在不同高度层上随叶面积指数的增加而减小,表现为指数关系,即Rt=Ae -BLAI.     

海岸带复合梨园的光能分布与利用规律

采用方格法和分层法相结合的技术对江苏省如东县棉花原种场林网保护区内13年生梨园的树冠结构特征和光能分布与利用规律进行了系统研究。结果表明:梨树叶幕光能分布状况直接受叶面积系数、树冠结构、太阳位置及光强的影响。各层叶幕中的光合有效辐射(PAR)分布随自然光照条件的变化而改变,其日平均透光率大小和PAR日变化范围均从叶幕外围向内膛随累积叶面积系数(LAI)的增加而减弱;不同生长时期及不同天气变化下树冠光能分布存在明显的差异性;树冠结构与累积LAI对PAR的分布及利用率具有决定性的影响。在生产实践中,通过密度调控、整形修剪等农业技术措施,维持成年梨园盛果期高效光合生产的叶幕厚度在2.5m以上,有效LAI为4左右,是增强梨树光合生产能力、提高产量和品质的有效措施。     

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。     

马铃薯生育期和干物质积累的动态模拟研究

根据三年的田间试验数据和有关气象资料,提出了马铃薯生育期和干物质积累的模拟模型、用高斯方程计算每天的温度条件对马铃薯生育期和干物质积累的生理效应,改进了前人的生育期模型和温度条件对干物质积累影响系数的计算方法．以每天的单位叶面积变化、群体上方的有效辐射和温度变化模拟群体的干物质积累、结果表明,本研究的模型有明确的机理性和较高的精度．用Visual Basic 6．0界面表达每日生态条件变化对群体光合生产和干物质积累的影响,模拟结果具有直观的机理性,从而克服了同类研究中的缺陷。     

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。     

美国黑核桃实生苗生态生理过程对环境因素响应的数值模拟(Ⅲ):植株冠层光合作用数理模型

以1-2年生北加州黑核桃为试材,建立了具有较高分辨能力的植株群体结构、光分布模型和冠层光合作用模型．将植株冠层按叶面积指数划分为若干层次。上下层之间水平面上太阳辐照度按Monsi＆Saeki所提出的指数递减规律分布．冠层内太阳散射光的消光系数由冠层结构决定,而直射光的消光系数则决定于冠层结构与太阳在天空的位置．在同一层次。将叶片的叶倾角划分为6个等级。将叶片的水平位置划分为8个方位．设同一层次中水平面上的太阳辐照度相同。某一方位角和叶倾角的叶面的直接辐射由太阳视运动方程决定．以此为基础,分别计算“光斑区”和“遮荫区”内叶片的光合速率,并通过数值积分计算整个冠层的光合速率及光合日总量．用田间实测资料验证了冠层内太阳辐射分布模型和冠层光合作用模型．敏感性试验分析表明。模型对环境因子和生物学因素有良好的响应．     

玉米不同株型耐密性的群体生理指标研究

以紧凑型和平展型玉米不同株型的玉米品种为主要研究对象,利用作物生长分析法,系统研究了不同株型玉米品种群体内光分布,物质生产诸因素（LAI、NAR和CGR）和群体库源特征等群体生理指标与品种耐密性的关系,结果表明,群体内光分布合理与否是衡量品种耐密性的重要指标,叶面积系数（LAI）、净同化率（NAR）和作物生长率（CGR）的动态发展规律是反映耐密性的重要指标,叶面积系数（LAI）、净同化率（NAR）和作物生长率（CGR）的动态发展规律是反映耐密性的本质特征,群体库源关系协调与否是鉴定品种耐密性的一个综合指标。     

光电叶面积测定仪

叶子是作物进行光合作用的主要器官。过去,作物的叶子在产量形成中的作用,以及作物的光合生产率的问题,一般只为植物生理学家所注意。自从农作物群体概念提出以后,这方面的研究才被作物栽培和遗传选种等学科的科学工作者所重视。作物栽培上以叶面积系数及其变化作为衡量作物群体是否合理的重要指标之一;选种家则开始注意从叶面积的大小、叶子和茎秆间的角度,以及叶片的排列方式等性状来选育适合于密植的高产品种;不少试验研究已经深入到从     

大气CO2浓度和温度升高对水稻叶片及群体光合作用的影响

大气ＣＯ２浓度升高对植物光合作用的影响研究多集中在单叶水平,在高ＣＯ２及高温下对植物单叶及群体光合进行比较的研究少有报道,而群体水平的研究则是预测生态系统反应所不可缺少的。采用田间开顶式培养室研究了大气ＣＯ２浓度和温度升高对水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）叶片及群体光合作用的影响。发现ＣＯ２浓度和温度对水稻叶片光合作用有协同促进作用,而对群体光合作用的促进则随时间的推移而减弱;单叶光合受到的促进作用大于群体光合;叶面积指数只在营养生长期受到促进,冠层叶片含氮量受ＣＯ２影响降低。群体呼吸（包括茎杆）增加及冠层叶片早衰可能是后期ＣＯ２对群体光合促进作用下降的原因。     

水稻群体光合生产能力的强化及其调控

对进一步强化水稻群体光合生产能力及其调控进行了论述。认为,在保证较高适宜叶面积指数的基础上,进一步优化群体结构和选育具广幅光强适应能力的品种是实现进一步强化水稻群体光合生产能力的关键。同时,在栽培上做到合理密植、提高施肥水平、提高粒／叶比、培育强大根群和加强后期田间管理。     

冬小麦单产的光谱数据估测模型研究

 本文在分析冬小麦群体经济产量与叶面积系数关系的基础上,以地面实测冬小麦反射光谱数据为依据,提出了一种新的动态VI-产量模型,即LAD-产量模型。该模型具有冬小麦生育后期(抽穗一灌浆末期)光合面积和光合时间等信息,其冬小麦单位面积产量(简称单产)估测精度为98%。另外,本文根据常用的某一特定生育期VI-产量模型,用冬小麦各生育期的VI值分别估测小麦单产,确定山东省禹城市冬小麦的灌浆中期为最佳估产时间。此时期．小麦单产估测精度为96%。     

临泽绿洲边缘区棉花群体光合速率、蒸腾速率及水分利用效率

在甘肃河西走廊中部黑河中游绿洲边缘区,于6月下旬和8月上旬,利用Li-8100土壤碳通量测定系统与改进的同化箱联合对田间条件下早熟陆地棉(Gossypium hirsutum)品种新陆早8号的群体光合特性进行了研究.结果表明：试验地6月下旬的土壤呼吸速率和土壤蒸发速率显著高于8月上旬（P＜0.01）;棉花群体光合速率日变化均呈“单峰型”,6月下旬的群体光合速率显著高于8月上旬,其日平均值分别为（43.11±1.26）和（24.53±0.60）μmol CO₂·m^-2·s^-1, 差异极显著（P＜0.01）;群体蒸腾速率日变化也呈“单峰型”,6月下旬和8月上旬的日平均值分别为（3.10±0.34）和（1.60±0.26）mmol H₂O·m^-2·s^-1,两者存在极显著差异（P＜0.01）;6月下旬和8月上旬的群体水分利用效率日平均值分别为（15.67±1.77）和（23.08±5.54） mmol CO₂·mol^-1 H₂O,但差异不显著（P＞0.05）.两生育时期棉花群体光合速率与温度、光合有效辐射及土壤含水量均呈正相关关系.表明棉花群体光合速率在6月下旬和8月上旬均没有出现中午光合下调,8月由于土壤水分降低和植物叶片衰老,棉花群体光合速率和蒸腾速率显著降低,但水分利用效率并无显著下降.