行距和灌水量对番茄冠层光截获和光合能力、物质积累及果实品质的影响

【目的】冠层内光合有效辐射和叶片光合生理特性存在较大异质性。探究番茄冠层不同部位叶片光截获和光合能力对行距和灌水量的响应,研究行距和灌水量对番茄冠层光合生产力的影响,并对果实综合品质进行分析,为机械化栽培番茄行距和灌水量的设置提供理论依据。【方法】以番茄为试材,宽窄行栽培,株距35 cm,小行距40 cm,设置3个大行距水平(70cm(P1)、120 cm(P2)和170 cm(P3))和两个灌溉水平(常规灌溉(W1)和轻度亏缺灌溉(W2)),全因子试验,共6个处理,测定各叶位叶面积和光截获量,冠层均分为6个部位,测定叶片净光合速率(photosynthetic rate,Pn)、比叶质量(leaf mass per area,LMA)、叶绿素(Chlorophyll,Chl)及N、P、K含量,并分别以各部位叶面积占全株叶面积的比例或各部位叶片干重占全株叶片干重的比例为权重综合分析各处理冠层光合能力,通过Pearson相关系数分析各指标相关性,测定地上部干鲜重、单株产量及第二穗果品质,采用PCA法和基于博弈论的组合赋权-TOPSIS法对番茄综合品质进行评价并排序。【结果】行距增大对冠层叶面积、光截获和光合能力的影响主要体现在冠层中部和下部。冠层中部叶面积随行距增大表现为先增加后减少,冠层下部叶面积及冠层中部和下部光截获均表现为P1到P2显著增加,P2到P3小幅增加;冠层中部和下部Pn表现为P2较P1提高8.06%—11.32%,P3较P2提高14.25%—24.40%;LMA表现为P2较P1提高1.31%—33.24%,P3较P2提高6.09%—17.86%;Chl含量表现为P2较P1提高3.42%—6.81%,P3较P2提高3.19%—4.96%;N含量表现为P2较P1提高13.89%—34.73%,P3较P2提高2.21%—19.74%;P和K含量无明显规律。整体来看,Pn、Chl和N含量均随行距增大而增加,LMA轻度亏缺灌溉下随行距增大而增加,常规灌溉下表现为P3>P1>P2;3种行距水平下,LMA和N含量均表现为常规灌溉高于轻度亏缺灌溉,Pn表现为P1和P3下常规灌溉高于轻度亏缺灌溉,而P2下轻度亏缺灌溉更高,Chl含量表现为P1常规灌溉更高,而P2和P3轻度亏缺灌溉更高。地上部干鲜重,常规灌溉下随行距增大而增加,轻度亏缺灌溉下随行距增大而先增加后减少;常规灌溉的地上部干鲜重高于轻度亏缺灌溉。两种灌溉水平下单株产量均随行距增大而增加,P1到P2增加幅度较大(常规灌溉和轻度亏缺灌溉下,P2较P1分别增加33.75%和24.32%),P2到P3单株产量仅小幅增加(常规灌溉和轻度亏缺灌溉下,P3较P2分别增加2.87%和4.30%);常规灌溉单株产量高于轻度亏缺灌溉。增加行距、减少灌水量可以优化果实综合品质,综合品质得分前3位为P3W2、P2W2和P3W1。【结论】叶片Pn、LMA、N含量、地上部干鲜重和单株产量为P3W1最大;冠层光截获量、Chl含量及番茄综合品质评分为P3W2最高。

基于三维模型的枇杷冠层光截获模拟与分析

利用点云数据与L-系统规则结合的建模方法,生成高精度、高真实感的枇杷果树模型;利用辐射度模型模拟枇杷冠层截获的光合有效辐射,并从受光面积与光合速率的角度对不同冠形的枇杷冠层光截获效率进行定量分析.结果表明:植物冠形对于入射光的响应有明显差异,枝叶排列较为开阔且均匀的冠形,其光截获能力与光合速率更优,冠层日平均直射和散射的光合有效辐射强度分别为154.77和47.20μmol·(m^(2)·s)^(-1),日最高光合速率为3.97μmol·(m^(2)·s)^(-1).

玉米群体冠层特征与光截获及产量关系的研究

本研究通过3年试验,证明了玉米群体冠层特征及群体内光分布和光合效率随种植密度和施N量而有明显变化。叶面积大小是导致冠层特征变化的主导因子。平展型单交种丹玉13的籽粒产量高限出现在最大LAI变化于4.10—4.75之间,其冠层垂直方向上最大叶面积密度趋于由中部向中上部推移。叶片倾角和消光系数调节幅度趋于明显增加,光合速率、净同化率和相对生长率尚未明显下降。光截获率达94.0—95.0％,冠层中部透光率在15％以上,光合有效辐射在200—300μE/m^2s,群体光能利用率达1.38％左右。

水稻冠层光截获与叶面积和产量的关系

【目的】旨在解析水稻(Oryza sativa L.)冠层光合有效辐射(PAR)截获量及其分布与叶面积和产量的关系。【方法】以2个不同株型水稻品种为材料,设置高、中、低3个施氮水平,构建不同的群体冠层结构,于拔节至成熟期系统测定水稻冠层PAR截获量及其分布、以及叶面积和产量。【结果】水稻群体向上累积叶面积指数的垂直分布呈S型曲线,符合Logistic方程(R2>0.99);抽穗期、抽穗后17d和成熟期的冠层最大叶面积密度分别出现在0.53、0.56和0.60的相对冠层高度左右;随生育进程的推进,冠层上中部的相对叶面积密度呈递增趋势,而冠层下部的相对叶面积密度呈递减趋势。PAR截获率(FIPAR)与向下累积叶面积指数之间的关系可用方程FIPAR=α×(1-e-K×LAI)来定量描述(R2>0.86);消光系数K随生育进程的推进而递减,其日变化表现为早晚较高、中午较低。冠层PAR截获量(AIPAR)随生育进程的推进呈多峰分布,最高峰出现在移栽后58-70d,即孕穗至抽穗期,且随施氮量的增加而增大;在典型晴天下,冠层PAR截获量的日变化呈单峰分布,最大值出现在11:00-13:00。【结论】水稻群体叶面积的垂直分布影响冠层光截获;水稻产量与PAR利用率呈正相关,而PAR转化率随PAR截获量的增加呈先增大后减小的趋势,因此维持一定的漏光损失量对水稻高产有利。

树形对油桃幼树光截获能力和结果的影响

目的研究设施栽培中树形对幼树光截获能力和生长结果的影响。方法以一、二年生油桃沪油004为试材,设计4种树形、在生长季节用不同浓度梯度的多效唑树冠叶面喷施处理的方法。结果(1)树形对冠层消光系数(K)的影响表现为主干形>Y形>开心形>十字形,十字形和开心形叶面积指数(LAI)之间无明显差异,但都稍高于主干形而极显著大于Y形;冠层光直接辐射透过系数(Tr)和光散射辐射透过系数(TDP)的大小表现为Y形>开心形>十字形>主干形。(2)多效唑处理后,幼树单株平均果实数和平均单果重均表现为主干形多于Y形,而每667m2平均产量则以主干形较高。结论设施栽培中采用主干形,树冠形成早期光截获能力较高。多效唑对不同树形的生长结果均产生一定的影响。

主干形桃树对光截获能力和果实产量品质的影响

以6a生八月脆桃为试材,在果实成熟期观测分析了2种树形(主干形和开心形)对光截获能力和果实产量及品质的影响。结果表明,2种树形同一层次的平均单果质量、着色指数、光洁度差异不显著;果实硬度和可溶性固形物有显著差异,果实硬度表现为主干形﹥开心形,可溶性固形物则表现为开心形﹥主干形。对光截获能力的影响表现为主干形>开心形;叶面积指数、果实产量指标均表现为主干形高于开心形;果实产量是开心形的2.11倍。桃树主干形是高光效、高产树形。

不同株行距配置对夏大豆群体结构及光截获的影响

以田间试验(2006—2007年)为基础,分析了地上部干物质、叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)、光能利用率和植株形态指标变化特征,夏大豆‘鲁豆4号’(Glycine maxcv.Ludou 4)在同一密度(3.09×105株/hm2)下设5种株行距配置方式,即行距×株距分别为18 cm×18 cm(A)、27 cm×12 cm(B)、36 cm×9 cm(C)、45 cm×7.2 cm(D)、54 cm×6 cm(E)。结果表明,大豆在生育期间干物质变化因株行距不同而产生差异,2006和2007生长季的各处理干物质分别在播种后第70天和90天达到最高,播种后第80天和100天时,A处理比E处理分别高21.6%和34.0%;不同层次干物质积累重心随行距加大有上移趋势。各处理LAI随行距扩大、株距减少有下降趋势,其中,A和B处理LAI表现较稳定,LAI相对较高且时间较长。光能利用率随行距加大有降低趋势,A和B处理显著高于E处理(P<0.05)。夏大豆在不同株行距配置下,株粒数、百粒重与产量相关系数分别为0.941*和0.926*(2006年),0.995*和0.892*(2007年),随行距变小PAR透射率降低、截获率和光能利用率上升而产量增加,A和B处理产量显著高于E处理(P<0.05)。说明夏大豆在雨养农业条件下,植株相对均匀分布可改善群体结构和增强光截获,进而提高群体光能利用率和产量。

高产花生冠层光截获和光合、呼吸特性研究

在产量为 7.0～ 7.7t/hm2 高产条件下研究了中熟、疏枝、直立、大果花生品种冠层的某些生理特征 ,结果表明 ,在花生生育中期 ,冠层 2 / 3以上叶层为群体主要吸光层 ,LAI和LIR分别约占各自总量的 1/ 2和 4 / 5 ;花生消光系数 (k)为0 .82～ 0 .87,适宜最高LAI为 5 .5 ;始花后 ,群体光合作用日变化呈单峰曲线 (晴日无云 ) ,高峰出现在 10 :0 0～ 13:0 0 ,自然光照条件下 (最高 16 0 0～ 180 0 μmol·m-2 ·s-1) ,没有明显的“午休”或光饱和现象 ;群体暗呼吸在一昼夜内出现一峰(11:0 0～ 15 :0 0 )一谷 (3:0 0～ 5 :0 0 )。光强和温度分别是群体光合作用和呼吸作用日变化的主导影响因子 ;干旱显著降低群体光合速率。

小麦生长后期群体光截获量及其分布与产量的关系

在高产条件下 ,通过设计群体数量大小和植株分布不同的小麦群体类型 ,测定了小麦生长后期群体光合有效辐射 (PAR)截获量及其分布、小麦产量和干物质生产量。研究表明 :群体分布状况明显影响群体的光截获量。均匀分布群体比大小行种植的不均匀群体具有较高的光截获率。种植密度对均匀分布群体的光截获量影响较小 ;随着密度增加 ,不均匀分布群体的光截获量增加。种植密度和植株分布都能明显影响群体光截获量的分布。降低密度、大小行种植都可以减少群体上层光截获比重 ,增加群体下层光截获比重。随着群体光截获量的增加 ,光转化效率降低 ,从而使群体光能利用率降低 ,小麦产量下降。维持一定的漏光损失量 ,对小麦高产有利。在PAR反射率为 4 %、漏光损失率 4 %、截获率92 %时 。

青藏高原冬小麦冠层几何结构、光截获及其对光合潜能的影响

在西藏拉萨测量了藏冬系列３个冬小麦品种的冠层几何结构及冠层对光合有效辐射（ＰＡＲ）的反射率、透过率和截获率。通过实测和理论计算，结果表明：高原地区冬小麦叶片比平原地区的更趋于直立，具有比平原地区低的消光系数，能够容纳较大的绿叶面积和有效穗数；当冠层对ＰＡＲ的截获率趋于饱和时，高原地区麦田可容纳的最大绿叶面积可达８．６，是平原地区的１．４倍左右；开花到成熟期间的叶日积（ＬＡＤ）大约可达平原地区的２倍，绿叶面积持续时间长；整个生长季期间，高原地区的ＰＡＲ总量是平原地区的１．７倍，单位绿叶面积所截获的ＰＡＲ是平原地区的１．３倍，又由于其叶片的趋于直立，故从上到下叶片受光比平原地区更均匀和充分，群体光合潜力高，对ＰＡＲ的利用率更高。这些因素是高原冬小麦高产的重要原因。

北京地区高产小麦品种的冠层形成、光截获和产量

北京地区的小麦在平均亩产突破300公斤之后,要继续高产稳产,极需进一步地改善品种的产量潜力。本研究将叶面积指数(LAI)、光截获(LI)、光衰减系数(?)、叶面积持续时间(LAD)、干物质积累(DMA)、作物生长速度(CGR)等性状与冠层形成联系起来,研究它们与产量的关系。几年来,通过7个高产品种的14个冠层参数对籽粒产量的相关、通径、多元回归分析,确定了开花——成熟的 LAD,返青——开花的(?)和开花期冠层顶——地表的(?)等3个重要参数,它们可以解释产量变异的91.2%。这些结果表明,要获得亩产400公斤左右的高产,从返青到开花必须使冠层尽快覆盖地面;在开花期应改善冠层叶片的空间排列,以截获更多的有效光合辐射;在本麦区允许的条件的范围之内,在开花到成熟阶段争取较长的绿色面积持续时间。以上结果对高产育种和高产栽培极有参考价值。

不同氮素水平下双季稻株型与冠层内光截获特征研究

本文旨在阐明双季稻株型与冠层内光合有效辐射截获的时空分布特征。选用4个不同株型早、晚稻品种,设置4个不同施氮水平,系统观测其植株形态和冠层内光合有效辐射截获率(IPAR)的时空分布状况。结果表明,施氮水平对早、晚稻株高、穗长、叶长和叶基角均有显著影响,均表现为随施氮水平的增加而增大;早、晚稻孕穗期的分层叶面积指数(LAI)和向上累积LAI大于抽穗后12d,分层LAI呈冠层中部大于上部和下部的分布特征,最大分层LAI出现在0.58相对高度处;冠层上中部分层LAI和向上累积LAI随施氮水平的增加而增大;向上累积LAI随相对高度呈S型曲线分布,可用Logistic方程定量描述(R^2>0.99);早、晚稻孕穗期的冠层IPAR大于抽穗后12d,且随施氮水平的增加而增大,其日变化表现为正午较小,早晚较大;株型紧凑的早、晚稻品种,冠层IPAR低;冠层IPAR与向下累积LAI之间的关系可用方程IPAR=a (1-e^-b×LAI)定量描述(R^2>0.88);冠层内IPAR 的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上IPAR较低,光斑变化大,冠层下部水平面上IPAR较高,光斑变化较平缓,同一冠层高度水平面上的IPAR呈不均匀分布。研究结果可为双季稻高产栽培及理想株型的优化设计提供支撑。

主干形桃树冠层3D模型构建及光截获与果实品质的空间分布研究

以6a生主干形桃树为试材,研究树体空间的枝条分布、果实数量、果实品质及光截获效率（STAR）变化。应用三维数字化仪和PiafDigit软件对桃树进行数字化信息采集,构建冠层叶幕3D模型,按照树体空间坐标,将树体划分为16个区位（上、中上、中下、下,内膛、中内膛、中外膛、外膛等8个区域的交叉部分）。结果表明：1花束状果枝数量最多且主要分布于（1-1.8m,40-60cm）和（1.8-2.6m,20-60cm）;短果枝主要分布于（1.8-2.6m,20-40cm）和（〉2.6m,〉60cm）;中果枝主要分布于（1-1.8m,〉40cm）、（〉2.6m,〉40cm）、（1.8-2.6m,20-60cm）;长果枝主要分布于（〉2.6m,〉40cm）和（1-1.8m,〉60cm）;徒长性果枝主要分布于（1-1.8m,〉60cm）。2在（〉2.6m,〉60cm）区域内果实数量最多,其次为（〉2.6m,20-40cm）和（1.8-2.6m,20-40cm）。3在（1-1.8m,〈20cm）区域内的果实色差最大;在（〉2.6m,20-40cm）区域内的果实可溶性固形物°Brix值最高;在（〈1m,〉60cm）和（〉2.6m,〈20cm）区域内果实总酸质量分数最大;在（〈1m,〈20cm）和（〈1m,40-60cm）区域内果实硬度最大;在（〉2.6m,〈20cm）区域内果实单果质量最大。4在（〉2.6m,〈20cm）区域内枝类STAR值最大,其次为（1.8-2.6m,〉60cm）和（〉2.6m,〉20cm）区域内,与其他部位存在显著性差异。表明,果实的主要结果、高产区域（〉2.6m,〉60cm）和（〉2.6m,20-40cm）不仅光照好、果实品质优而且中长枝数量多。

山东省冬小麦品种冠层结构及光截获的研究

研究了山东省 14个冬小麦高产品种 (系 )的冠层结构和光截获 (L I)及分布特性。结果表明 :参试材料间盛花期冠层消光系数 K存在显著差异。中下层叶片相对光强 (I/ I0 )的差异程度大于上层叶片。适度的增加上部节间长、提高株高构成指数 (IL)、降低上层叶片面积所占比例和角度指数 ,有助于减小冠层 K并改善透光条件。盛花期 L I及分布特性对作物生长率 (CGR)、籽粒形成及最终产量有重要影响。并对小麦冠层结构改良和研究的有关问题进行了探讨。

基于三维数字化仪的高纺锤形苹果树光截获率测定

利用三维数字化仪,结合Piaf Digit和Vege STAR软件,建立了13a生高纺锤形苹果树数字化模型,并对树体模型进行立方单元分割以及分析总冠层及冠层内各类型枝条的光截获率。结果表明:不同类型的枝条,光截获率(STAR值)有差异。大树的短果台副梢、长果台副梢、短营养枝和长营养枝的STAR值分别小于中树,中树小于小树;每棵果树的短果台副梢和短营养枝的STAR值分别小于长果台副梢和长营养枝;不遮阴枝条的光截获率比遮阴枝条大,并且短果台副梢和短营养枝因其它类型枝条遮阴减少的STAR值分别比长果台副梢和长营养枝大。果树由底部到顶部及由冠层中部到外部,光截获率逐渐增大,与用光量子探头(LS190)测得的透光率递增趋势相符。冠层STAR值越大,果树产量越高。因此,冠层光截获率能够作为冠层内部光分布特征的一个评价指标,并能有效指导果树管理,提高果实产量。

宽窄行种植方式对玉米光截获和辐射利用效率的影响

种植方式影响玉米对光的截获和辐射利用效率进程。在本研究中,采用如下两种种植模式:宽窄行KZ:30+170和匀垄CK65,密度均为6.4株/m2。测量了玉米生长发育阶段的生理机能,对比了不同种植模式下玉米的光截获分数(F)、叶面积指数(LAI)、消光系数(K)、辐射利用效率(RUE),两种模式中,K值呈现出KZ>CK的特征;F值在KZ中显著低于CK,而两种种植方式间叶面积指数没有显著的差异;两种方式的RUE表现为KZ>CK。结果表明,尽管宽窄行种植截获了较少的有效辐射,但冠层中的光环境得到改善,辐射利用效率有明显的提升。

水稻机穴播密度对群体冠层光截获及产量构成影响

以杂交粳稻‘花优14'为试验材料,在机械直播下研究了播种密度对水稻群体冠层光合有效辐射(PAR)分布和产量构成的影响。结果表明:在水稻生长中后期,群体冠层叶面积指数(LAI)、光合有效辐射截获量(IPAR)及PAR截获率与密度呈正向趋势,各层级冠层自下而上逐渐递减,并随生育进程延续而逐渐降低。群体冠层底部光合有效辐射(TPAR)与密度呈负向趋势,同密度群体冠层TPAR自下而上呈递增趋势。在相同播种密度条件下,各层级水稻群体冠层TPAR与LAI呈现对数关系,Y=-1.49 ln(x)+10.27(腊熟期),R^2=0.9965^(**)。在本试验密度处理范围内,密度与单位面积内有效穗数呈正向趋势,而与千粒重存在负向趋势,与穗粒数和产量呈现二次曲线关系。水稻精量穴直播的密度以行穴距20 cm×16 cm,孕穗期群体基部冠层PAR截获率控制在95.0%左右,有效穗数为283.7万/hm^2,则获得较高穗粒数,稻谷产量可突破10 500 kg/hm^2水平。

美洲黑杨冠层光截获特性的遗传学研究

对美洲黑杨种内杂交F_1无性系的光截获特性进行了探索性的研究。叶面积指数、消光系数、光截获能力和叶倾角是影响群体和个体光能利用的主要因子,遗传力与遗传相关分析表明,它们对林木的生长和遗传改良具有重要意义。在本群体中,中层树冠对生长的直接影响最大;上层枝叶较浓密,中、下层叶面积指数较小而叶倾角较平展是美洲黑杨理想的树冠结构。

新疆北疆种植密度对杂交棉标杂A_1光合速率、光截获及其产量的影响

在新疆北疆生态条件下研究了种植密度对杂交棉标杂A1叶片叶绿素含量和光合速率的影响,分析了不同群体冠层光截获及产量的变化。结果表明,标杂A1在收获株数13万~16万株·hm-2条件下,叶片叶绿素含量和光合速率在生育前期保持较高值,且生育后期衰退缓慢,单株生长势强,产量水平较高;收获株数21万~23万株·hm-2条件下,棉株个体生长受到限制,单株铃数和铃重较低,但群体优势明显,单位面积总铃数较高,最终产量水平也较高。

紫椴幼苗的叶片运动与光截获

从水平、垂直方向和叶片的旋转运动等角度对紫椴 (Tilia amurensis)幼苗的叶片运动特征进行了描述 ,并就枝条、叶片空间取向及叶片运动对叶片截获光合有效辐射的影响进行了讨论。结果表明 :紫椴幼苗通过叶片运动有效地调节了对光合有效辐射的截获 ,提高了早、晚叶片光合作用旺盛时间段内的光合有效辐射截获量 ,在一定程度上减缓了中午强光、高温对叶片生理活动的危害。由于活跃的叶片运动 ,适度遮荫环境中幼苗的西部叶片所截获的光合有效辐射接近于全光环境中个体各向叶片平均截获量 ,这为该环境中紫椴幼苗叶片在全天保持较旺盛的光合作用提供了能量保障。枝条和叶片的空间取向决定了紫椴幼苗叶片的空间分布 :适度遮荫环境中个体的东西向叶片所占比例最高 ,全光环境中个体次之 ,强度遮荫个体枝条与叶片的空间分布趋于随机化。这意味着强度遮荫环境中的紫椴幼苗叶片对太阳辐射截获的调节能力较差 ,这可能是该环境中紫椴个体生产力较低的重要原因之一。