棉-粮-油菜宽带轮作提升作物产量和光能利用率

棉-粮-油菜宽带轮作种植模式,能够充分利用农田资源,但种植体系内不同作物光能资源利用特性尚不明确。本研究在田间设置棉花单作(对照)、小麦-玉米一年两熟(对照)和棉花-小麦-玉米-油菜宽带轮作(以下简称“宽带轮作”) 3种种植模式,测定棉花、玉米和小麦的产量、地上部干物质重以及叶面积指数、消光系数、光能截获量等指标。结果表明,与棉花单作比较,棉花宽带轮作单位面积产量和地上部干物重分别显著增加15.20%和10.35%。与小麦-玉米一年两熟比较,玉米和小麦宽带轮作的单位面积产量分别显著增加21.61%和11.53%,玉米地上部干物质重显著增加6.17%。7月16日(盛花期)至9月13日(吐絮期),棉花宽带轮作叶面积指数比棉花单作显著增加7.21%~12.76%, 7月24日(盛花期)和8月4日(盛铃期),棉花宽带轮作光能截获率比棉花单作分别显著降低3.59%和3.24%。玉米和小麦宽带轮作的叶面积指数、消光系数和光能截获率未发生显著变化。与棉花单作、小麦-玉米一年两熟比较,棉花宽带轮作和玉米宽带轮作的全生育期光能截获量分别显著降低3.14%和显著增加0.76%,小麦宽带轮作的全生育期光能截获量未发生显著变化,棉花、玉米和小麦的光能利用率分别显著增加18.81%、6.76%和14.10%。本试验条件下,边行优势和轮作效应同时发挥作用增加了棉花、玉米和小麦的单位面积产量以及棉花和玉米的地上部干物质重,改善作物干物质的积累和分配,进而提升棉花、玉米和小麦的光能利用率。该研究明确了棉-粮-油菜宽带轮作对作物产量和冠层光能利用率的影响,可为该模式的推广应用提供理论基础。

多中心干树形对苹果光能利用的影响

以三年生“维纳斯黄金/M9”苹果树为试材,采用多中心干形与自由纺锤形2种整形修剪的方法,研究了2种树形对苹果树体光能利用的影响,以期为我国苹果的生产提供参考依据。结果表明:2种树形在消光系数并无明显差异;多中心干形提高了0~100 cm高度光合有效辐射下叶幕整体的光能截留量,但透光率低于自由纺锤形;多中心干形的光谱吸收优于自由纺锤形;多中心干形提高了生长季节上与下部叶片光合速率,且光合速率季节变化更稳定;多中心干形不同类型枝条群体光合日变化均优于自由纺锤形,单枝光合总量也提高。综上所述,“维纳斯黄金/M9”采用多中心干形,可以显著提升整株树的光合性能与光能截留量,促进树体生长。

强筋小麦群体结构、光能利用及籽粒产量对种植密度与追氮模式的响应

为探索强筋小麦高产高效的种植密度及追氮模式,以强筋小麦品种师栾02-1为供试材料,采用裂区试验,种植密度为主区(设置180万、240万、300万、360万和420万株·hm^(-2)五个密度水平),追氮模式为副区(设置拔节期单追、拔节期+开花期分追两种模式),分析了氮密互作对强筋小麦群体大小、光能利用及产量的影响。结果表明,随种植密度的增加,小麦拔节期植被指数和总茎数逐渐提高,花后21 d各层次光合有效辐射透射率则不断降低;在300万~360万株·hm^(-2)密度基础上增加或降低种植密度对开花期总茎数、花后28 d植被指数、灌浆中后期旗叶净光合速率以及籽粒产量均无显著提升效果。与拔节期+开花期分追相比,拔节期单追氮肥有利于提高小麦拔节期植被指数、开花期总茎数、花后21~28 d的旗叶净光合速率、穗数和籽粒产量。与追氮模式和氮密互作相比,种植密度是调控强筋小麦师栾02-1群体结构、光能利用及籽粒产量的最主要栽培因素。合理密植配合拔节期单追氮肥具有协同提高强筋小麦籽粒产量和光能利用的潜力。本试验条件下,种植密度为300万~360万株·hm^(-2)配合拔节期追氮是强筋小麦师栾02-1获得、高产高效的最优模式。

带状间作不同带间距对玉米光能利用的影响

【目的】探究玉米单株生长环境一致情况下,不同玉米带间距离对带状间作玉米光能利用的影响。【方法】于2021—2022年,以传统间作(1M1S、2M1S)和玉米-大豆带状间作(2M2S、2M3S、2M4S)为研究对象,设置5种玉米带间距离,分别为1 m(1M1S,1行玉米﹕1行大豆)、1.2 m(2M1S,2行玉米﹕1行大豆)、1.6 m(2M2S,2行玉米﹕2行大豆)、2 m(2M3S,2行玉米﹕3行大豆)、2.4 m(2M4S,2行玉米﹕4行大豆),另外设2种单作玉米为对照,单作玉米行距分别为80 cm(M80)和40 cm(M40),分析光环境的差异对玉米光能截获和光能利用率(RUE)的影响。【结果】与单作玉米相比,带状间作改善了玉米冠层中下部的透光率,显著提高玉米的叶面积和光能利用率,增加玉米干物质积累,使玉米叶片保持较高的净光合速率,促进产量的增加。随着玉米带间距离的增加,玉米中下部的透光率升高,带状间作2M2S、2M3S和2M4S处理较单作M80和M40处理分别升高30.67%、20.62%、10.10%和112.70%、96.35%、79.23%。2M4S处理由于玉米占地面积最少,导致单位土地面积上玉米光能截获最小,分别低于单作M80和M40处理44.72%和53.54%,但2M4S处理的单株光能利用率分别是单作M80和M40的1.14和2.16倍。带状间作2M2S、2M3S、2M4S处理的产量较单作M80和M40处理分别提高4.97%、10.47%、13.43%和50.05%、57.08%、61.31%。【结论】在玉米单株生长环境一致时,玉米带间距离的增大改善了玉米冠层中下部的透光性,增大了玉米的叶面积,使叶片保持着较高的净光合速率和光合产物的累积,进而提高了玉米的光能利用率。2M4S处理玉米中下部透光率最大,玉米的净光合速率和干物质积累最高,导致光能利用率和产量优势最高。

绿洲灌区春小麦光能利用与水分生产效益对秸秆还田方式的响应

针对干旱灌区作物生产中光资源浪费和水分生产效益低等问题,研究不同秸秆还田方式对春小麦光能利用率、灌溉水生产力及经济效益的影响,以期为该区筛选适宜春小麦生产的秸秆还田方式提供依据。2014—2016年,在甘肃省武威绿洲农作基地以春小麦秸秆还田为研究对象,传统翻耕无秸秆还田为对照,设4个处理,包括免耕25~30cm高茬收割秸秆覆盖(NTSM)、免耕25~30cm高茬收割秸秆立茬(NTSS)、传统翻耕25~30cm高茬收割秸秆还田(CTS)、传统翻耕无秸秆还田(CT,对照),以期为该区筛选适宜春小麦生产的秸秆还田方式提供依据。结果表明,秸秆还田(NTSM、NTSS、CTS)较CT提高平均叶面积指数(MLAI)达到14.6%~17.2%、10.4~11.9%、7.3%~9.4%,提高总叶日积(LAI-D)达到14.6%~17.6%、9.2%~12.3%、8.3%~9.8%, NTSM较NTSS提高MLAI与LAI-D分别为6.6%~7.1%和5.9%~7.2%,NTSM处理利于扩大春小麦光合源。NTSM、NTSS较CT降低了春小麦孕穗期之前MLAI与LAI-D分别为6.1%~7.6%、4.6%~9.8%和6.0%––7.6%、8.1%~10.4%;相反,NTSM、NTSS较CT提高了春小麦孕穗期之后MLAI分别为38.9%~45.1%、30.7%~32.6%,春小麦灌浆期至成熟期LAI-D分别提高37.0%~47.5%、28.6%~33.9%,且NTSM较NTSS提高MLAI与LAI-D分别为6.2%~9.4%和6.5%~10.1%, NTSM有效调节了春小麦生育期内光合源动态关系,利于花后籽粒灌浆。NTSM、NTSS、CTS较CT春小麦分别增产18.6%~27.3%、16.6%~24.9%、10.2%~18.7%,光能利用率分别提高7.8%~12.2%、6.5%~11.2%、6.2%~8.4%,单方灌溉水利用效率分别提高18.6%~27.3%、16.6%~24.9%、10.2%~18.7%,以NTSM增产与提高水热利用效率幅度较大,具有高效利用土壤水热资源的优势。同时, NTSM、NTSS较CT总投入减少6.5%~7.3%,总产值提高11.4%~19.3%和8.6%~17.2%,纯收益提高32.2%~41.5%和27.8%~37.6%, NTSM因较少的资源投入和较高的经济效益而获得较高的产投比和单方灌溉水效益, NTSM较CTS与CT产投比提高14.2%~16.9%与19.1%~28.8%,单方灌溉水效益提高16.5%~23.1%与32.2%~41.5%。因此,免耕25~30 cm高茬收割秸秆覆盖是河西绿洲灌区提高春小麦光能利用和灌溉水生产效益的理想秸秆还田方式。

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

为深入实施藏粮于地战略,提高小麦产量,本试验以高产小麦品种烟农1212为供试材料,研究每公顷产10500 kg(S)、9000 kg(H)和7500 kg(M)水平麦田小麦光能利用和干物质积累转运的差异。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,开花期叶面积指数达8.9,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%,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%、17.65%和4.25%、10.28%。S麦田越冬期至成熟期干物质积累量显著高于其他麦田,开花后同化物在籽粒中的分配量达8163.03 kg/hm^(2),分别比H和M麦田显著高出38.15%和102.51%;S麦田单位面积穗数、穗粒数和千粒重分别达689.95万/hm^(2)、39.79粒和48.83 g,单位面积穗数、千粒重分别较H和M麦田显著提高12.67%、27.14%和6.73%、10.68%,S麦田产量达11280.54 kg/hm^(2),较H和M麦田分别显著提高19.64%和51.68%。在10500 kg/hm^(2)产量水平麦田,小麦光能利用率显著提高,促进了开花后干物质的积累,通过提高穗数和千粒重获得高产。

基本苗和行距对山农38小麦产量和光能利用的影响

为了完善新品种山农38栽培技术以便大面积推广,试验设置了5个基本苗和3个种植行距共15个处理,研究分析不同基本苗和行距对小麦产量形成、相关光合指标和辐射利用率的影响。结果表明:基本苗处理对各指标影响较大,差异显著,行距次之。225万株/hm^(2)基本苗和23 cm行距在本试验条件下产量构成合理,获得高产。同一时期群体光合速率随着基本苗和行距的增加而增加,随生育期光合速率逐渐下降,基本苗和行距的加大使下降幅度降低。气孔导度和蒸腾速率变化规律一致,与胞间CO_(2)浓度相反,随生育期呈现先增高后降低的趋势,随着基本苗的增加逐渐增加。Fv/Fm只有在B5高密度处理下明显降低,其他处理相差不大。有效辐射量和光辐射截获率随基本苗的增加而增加,随行距的增加而降低,高密度处理下的有效辐射量和光辐射截获率差异不显著,高密度处理下同一基本苗处理下的行距处理差异不显著。

Na_2CO_3胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系

用荧光动力学的方法研究了碱性盐Na2CO3胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系。结果发现在大于-4bar的胁迫下,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/Fo)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)以及开放的PSⅡ反应中心有效光化学效率(Fv′/Fm′)的变化不大;然而在小于-4barNa2CO3胁迫下,Fv/Fm、Fv/Fo和Fv′/Fm′均随着渗透势的增大而增大,而ΦPSⅡ、电子传递速率(ETR)、光化学速率、捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率则随着渗透势的增大而减小。这些研究结果说明星星草幼苗在Na2CO3胁迫所导致的不同的渗透胁迫下(小于-4bar和大于-4bar)其过剩光能的耗散机制可能不同,大于-4bar的胁迫下可能存在精细的渗透调节机制,而在高强度的Na2CO3所导致的渗透胁迫下具有与其它植物不同的保护机制,可能通过两条途径耗散过剩的光能,一方面通过增加捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率;另一方面通过增大ΦPSⅡ、光化学速率、ETR,增强假循环式光合磷酸化过程,而由此引起的活性氧的增加则通过体内较高活性的保护酶系统来清除,以保护光合器官免受过剩光能的损伤。

整形方式对黄冠梨幼树生长及光能利用的影响

【目的】筛选黄冠梨密植省力化栽培模式下的适宜树形。【方法】以采取倒伞形、"Y"字形、纺锤形、圆柱形整形的黄冠梨幼树为试材,研究4种树形对梨树主要树相指标、树冠光能分布、叶片光合速率和光合色素含量以及果实产量、品质的影响。【结果】在(1m×4m)^(2m×4m)的栽植密度下,纺锤形具有成形快的优点,3年生幼树平均株高2.64m,总枝量54.0条/株,短枝量27.7条/株,短枝量、短枝比例(49.0%)显著高于其他树形。纺锤形总花芽量141.6个/株,顶花芽量50.8个/株,高于其他树形。在相似的疏果(疏花)条件下,纺锤形选留果范围大,平均留果量64.47个/株,果实在树冠内呈立体分布。纺锤形叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及叶绿素a+b的含量均高于"Y"字形树,而低于圆柱形与倒伞形。纺锤形树冠平均透光率57.58%,有效光辐射702.21μmol/(m2·s),净光合速率17.90μmol/(m2·s),光能利用率高,果实产量达24.56t/hm2;果实可溶性糖含量62.31mg/g,显著高于其他树形树。【结论】纺锤形是黄冠梨密植省力化栽培的适宜树形。

普通油茶不同树体结构与光能利用的关系

普通油茶（Camellia oleifera Abel．）营养建造与产量形成的生理基础是光合作用，树体结构是形成油茶个体与群体经济产量的基础，培育合理的树体结构是提高油茶光能利用增加生物产量的重要措施之一，通过改善树体结构，提高光合效能，是实现其丰产、稳产的重要途径。

玉米冠层内不同层次对光能利用的差异性

将玉米冠层分为上、中、下3个层次,分析其不同层次对光能利用的规律。结果表明:整个冠层吸收的光合有效辐射(PAR)占总入射的87.7%,其冠层的中、上层吸收比例达到75%;冠层不同层次在可见光范围内的吸收率是上层>中层>下层;上、中、下3层叶温日变化规律一致,不同层次的差异主要是与冠层内的小气候有关;非光化学猝灭系数(qN)与叶温、光化学猝灭系数(qP)与光合速率(Pn)的变化趋势一致;用于光化学反应的能量与用于热能转化的能量呈此消彼长的趋势。

杨农间作光能利用的研究

根据实测光强 ,利用作物和树木光———光合曲线中的最大光合速率和表观量子效率以及各物候期的叶面积系数 ,叶幕消光系数等参数 ,估算了杨农间作与单一农作物 (对照 )的光能利用率。结果表明 ,三种杨农间作模式的总光能利用率都高于对照 ,约可提高 2 7 5 6 %～ 48 6 4%。间作田农作物的日累积光合量随日累积光量减少而降低 ,呈线性正相关。当相对光强 >6 0 %时 ,间作田农作物的光能利用率稍高于对照田农作物 ;相对光强 <5 0 %时 ,间作田农作物的光能利用率与对照田相似 ,这是因为弱光下 ,农作物呼吸并未减弱引起的。日累积光合量和农作物产量测定表明 ,间作田农作物的加权平均产量与对照田产量的比率与两者日累积光合量的比率相近 。

生育后期冠层结构对超高产小麦品种(系)光能利用及产量的影响

为了研究超高产小麦品种冠层结构对产量的影响,以鲁原301、潍麦8号和山农62G三个超高产小麦新品种(系)和对照品种鲁麦14为材料,采用"大田切片法"研究其在生育后期的冠层结构和产量变化。结果表明,与鲁麦14相比,三个超高产小麦品种(系)在生育后期旗叶、倒二叶和倒三叶都具有较高的光合速率,而且各品种下层的叶面积指数、群体的透光率和光能利用率明显高于鲁麦14;鲁原301、潍麦8号和山农62G品种的产量分别比鲁麦14提高8.6%、17.0%、16.7%,差异均达到显著水平。说明超高产小麦具有较合理的群体结构,有利于叶片对光能的吸收、保持群体中下部叶片较高的光合能力、积累更多的有机物质,最终提高籽粒产量。

螺旋藻细胞培养与光能利用的关系

对钝顶螺旋藻 (SpirulinaplatensisGeitler)细胞培养体系的光衰减以及连续培养条件下藻细胞生长对光能的利用特性进行了分析 ,结果表明 :改进的Lambert Beer定律I =I0 exp( -αxL) 可较好地描述细胞浓度及光程对光衰减的综合影响 ;引入平均光强和细胞平均比消光量概念 ,借鉴Monod方程形式 ,较好地描述了它们与比生长速率之间的关系 ,并求得最大比生长速率 μm、光强半饱和参数kI、光能维持系数m和得率系数YG分别为 μm=1.75 /d ,kI=1.45 3× 10 3 lx,m =4.188× 10 -2 mW/(cm2 ·OD560 ·h) ,YG=3.637× 10 -3 (OD560 ·cm2 ) /mW。

桃园林下5种生草植物的光能利用效率及应用研究

桃园林下对白花三叶草、紫云英、大巢菜、多年生黑麦草和蚕豆5种植物进行了栽培试验。结果表明:5种植物秋季种子播种出苗后至第二年5月上旬地上部生物量达到高峰,其中白花三叶草、大巢菜和紫云英的地上部生物量可达100 t/hm^2以上;5种植物对杂草均有一定的抑制作用,白花三叶草、大巢菜和紫云英对杂草的抑制作用明显,春季时对禾本科和阔叶杂草的抑制率均达80%以上;桃园种植生草植物后蜜蜂数量普遍增加,其中紫云英种植区蜜蜂数量增幅最高,达1 210.0%。综合其相对电子传递速率、光能利用效率和半饱和光强等参数分析,蚕豆、白花三叶草和紫云英较适宜于桃园林环境下栽培。

内陆灌区小麦秸秆还田对玉米光能利用及水分生产效益的影响

研究前茬作物秸秆处理方式对后茬作物光能利用及水分生产效益的影响,对于建立高效种植制度、优化栽培措施,建立干旱内陆灌区作物生产的节本增效技术具有重要指导意义。2009—2012年,在干旱内陆灌区,通过田间定位试验,研究了小麦不同秸秆还田方式(NTSS:25~30 cm高茬收割立茬免耕;NTS:25~30 cm高茬等量秸秆覆盖免耕;TIS:25~30 cm高茬等量秸秆翻耕;CT:传统无留茬翻耕)对后茬作物玉米光能利用及水分生产效益的影响,以期为优化试区玉米种植模式提供依据。结果表明,与CT相比,小麦秸秆还田降低了玉米大喇叭口期之前的叶日积(LAI-D),但增大了吐丝期之后的LAI-D,延缓了衰老;NTSS、NTS、TIS比CT处理玉米全生育期总LAI-D分别提高11.2%~14.5%、16.3%~20.8%、6.0%~7.5%,以NTS提高LAI-D幅度较大。秸秆还田有利于提高玉米籽粒产量,以NTS增产效应更高,较CT增幅为13.7%~17.5%。秸秆还田提高了玉米全生育期光能利用率,以NTS提高作用最明显,提高比例为5.3%~11.8%。NTSS、NTS可降低生产成本,提高纯收益与产投比,以NTS最为突出,比CT纯收益增加22.2%~35.5%(高3 953~5 200元·hm-2)、产投比增大16.8%~23.4%,水分生产力与单方水效益分别提高13.7%~17.5%与25.6%~33.1%。因此,小麦秸秆免耕覆盖(NTS)可作为河西绿洲灌区发展节本增效玉米生产关键技术。

生态环境对作物光合作用和光能利用影响的研究进展

光合作用是一个非常复杂的物理、化学和生物的过程,其影响因素也很多。概述了近年来作物光合作用和光能利用的研究进展,分析了作物个体的生理生态结构 ( 叶龄、叶位、叶绿素含量) 和群体状况等等内因对光合速率和光能利用的影响,探讨了作物生长所处外部环境 ( 光强、光质、水分、温度、CO2浓度、各种营养元素等) 对光合作用的制约机制,明确了各种农业技术措施在光能利用中的作用。

株行距配置对超级杂交稻产量及群体光能利用的影响

为了探明不同株行距配置方式对超级杂交稻产量和光能截获的影响,2006和2007年,选用3个超级杂交稻品种,在湖南省长沙、桂东和永州3个试验点进行大田试验,主要研究了等行距、宽行窄株、宽窄行3种插植方式下的超级杂交稻干物质积累特性、群体生长特征、光能利用及产量表现。结果表明,3个超级稻采用宽窄行插植方式的平均产量为9 387 kg/hm2,分别比宽行窄株和等行距处理高2.4%和4.3%。采用宽窄行和宽行窄株插植,在不降低群体有效光合辐射截获量的同时,可提高中下部叶片的光截获量,从而提高群体的光合利用率,增加籽粒充实度,实现较高的产量。

玉米/辣椒间作群体对光能利用的研究

以玉米辣椒单作为对照,研究了东北地区玉米/辣椒间作不同间作方式和氮肥水平下群体的光能利用。结果表明:在群体形成期,3种间作方式行间透光率都有增加,其中2:5间作底部的透光率较小,表明辣椒活动层对光的截获率较高,提高了群体对光的利用程度;间作玉米植株中部与底部的透光率明显高于单作;间作玉米叶面积主要分布在80～200cm高度的空间内,占总叶面积的71.3%,此时辣椒叶层主要分布在30～60cm的空间内,占总叶面积的80.2%。二者占据不同的空间,配置"层次化",为光的透射创造条件。