基于光温的温室多杆切花菊干物质生产与分配的预测模型

根据菊花生长对光温的反应,设计不同品种、不同单株主杆数、不同定植密度和不同定植日期的试验,构建了以生理辐热积(Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP)为尺度的温室多杆切花菊的干物质生产与分配预测模型,并用与建模相独立的试验数据对模型进行了检验。结果表明:随单位面积杆数增加,切花菊的单位面积地上干物质产量增加,单枝切花鲜重减少。所建模型对温室多杆切花菊的单株叶干重、茎干重、花干重和地上部分鲜重的预测值与实际观测值基于1∶1线的决定系数(R2)分别为:0.96、0.95、0.82和0.97,回归估计标准误(RMSE)分别为:0.863、1.005、0.201和10.190g.株-1。模型模拟精度较高,可为温室切花菊栽培密度和保留杆数的优化调控提供理论依据。

定植密度对日光温室甜椒干物质生产与分配影响的模拟研究

2007年10月—2009年5月,在中国山东省寿光市日光温室内设计不同定植密度和不同定植日期的甜椒栽培试验,系统收集温室环境数据和作物生长数据,分析定植密度对日光温室甜椒干物质生产与分配的影响。结果表明,定植密度在2.0—6.7株·m-2范围内,不同定植密度处理的甜椒叶面积指数与定植后天数的关系较好地符合logistic模型,收获时最大叶面积指数与定植密度呈线性正相关。研究发现,不同密度处理的单位面积甜椒生物量与冠层累计截获的光合有效辐射日积分呈线性正相关,单位面积植株干物质增长率和叶片的干物质分配指数随定植密度增加而增加,果实的干物质分配指数随密度增加而减少,茎的干物质分配指数受密度影响不显著。在此基础上,首先构建甜椒叶面积指数模型和冠层光截获模型,然后建立以冠层截获的PAR日积分为尺度的温室甜椒干物质生产与分配模型,并利用独立试验数据对模型进行检验,表明定植密度为2.0、4.0、6.7株·m-2的总干重、叶干重、茎干重、果实干重和产量的模拟值与实测值间基于1:1线的决定系数(R2)分别为0.946、0.891、0.945、0.923和0.867,回归估计标准误差(RMSE)分别为51.97g·m-2、3.53g·株-1、4.72g·株-1、16.4g·株-1和910.8g·m-2,说明所建模型的模拟值与实测值有较好符合度,能够较准确地模拟日光温室甜椒的干物质生产与分配,模型参数少,实用性强,可以为日光温室甜椒产量预测提供决策支持。

FACE对杂交籼稻汕优63干物质生产与分配的影响

2005—2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)研究平台,以三系杂交籼稻汕优63为供试材料,设计比大气CO2浓度(对照,370μmol·mol-1)高200μmol·mol-1的FACE处理(570μmol·mol-1)和施N量为125kg·hm-(2LN)、250kg·hm-(2NN)处理,研究其对汕优63物质生产与分配的影响。结果表明:(1)两季平均,FACE处理使汕优63移栽-分蘖中期、分蘖中期-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-成熟期干物质生产量分别比对照增加了39%、20%、32%和41%,结果使成熟期生物产量显著增加(+33%);(2)与干物质生产量相比,汕优63平均叶面积指数(LAI)和净同化率(NAR)对CO2的响应有相似的季节性变化趋势,但LAI的响应值明显大于NAR;(3)FACE处理使汕优63不同生育时期叶片和稻穗占地上部干重的比例下降,而使茎鞘占地上部干重的比例明显增加;(4)三系杂交籼稻汕优63成熟期生物产量以及不同生育阶段平均LAI、NAR和干物质生产量对FACE的响应与粳稻品种存在明显差异,而干物质分配差异较小。

农田施用水葫芦对水稻干物质生产与分配的影响

为促进农田养分循环利用和农业生态环境健康，以粳稻品种运2645为供试材料，设计农田施用水葫芦（将晒干水葫芦按4500kghm^-2农田施用）和不施用水葫芦处理（对照），施N量为120kghm^-2（LN）、240kghm^-2（NN），研究其对水稻物质生产与分配的影响．结果表明：1）农田施用水葫芦使水稻移栽～分蘖中期、分蘖中期～拔节期、拔节～抽穗期、抽穗期～穗后20d和穗后20d～成熟期平均分别比对照8．6％、9．8％、12．2％、15．9％和3．1％，使得成熟期生物产量显著增加（＋9．0％）；2）与干物质生产量相似，水稻平均叶面积指数（LAI）和净同化率（NAR）对水葫芦处理的响应呈相似的季节性变化趋势，但NAR在穗后20d～成熟期有所下降；3）农田施用水葫芦对水稻不同生育时期叶片、茎鞘和稻穗占地上部干重的比例影响不大；4）增加施N量能够明显增加水稻的干物质生产量；水葫芦xN的互作效应对水稻干物质生产与分配无明显影响．5）农田施用水葫芦使水稻生育前、中期干物质生产量增幅较大，对生育后期影响相对较小．

果实负载量对黄瓜生长、产量及干物质生产和分配的影响

以荷兰型短黄瓜为试材,在现代化温室栽培条件下,研究了不同果实负载对黄瓜植株生长、产量以及干物质生产和分配的影响。结果表明,每3节留2个瓜的处理和每5节留3个瓜的处理的植株高度、叶片数量和根、茎、叶干质量都明显大于对照(每节留1个瓜的处理),但果实干质量小于对照。每5节留3个瓜处理的根、茎、叶干质量大于每3节留2个瓜的处理。从干物质分配率来看,对照的果实干物质分配率最多,为54.26%,每5节留3个瓜处理中果实干物质分配率最低,为42.95%。随着果实去除数量的增加,植株高度、叶片数量和叶面积也随之加大。果实的去除直接造成单株产量和单株结瓜数量下降,同时,畸形瓜比例也明显下降。因此,适当的去除果实可以增加植株的长势,虽然单株产量有所降低,但提高了商品瓜率。

光质对温室甜椒干物质生产和分配指数的影响

为了研究不同光质对甜椒植株干物质生产与分配指数的影响,以甜椒茎有限生长品种"苏椒13号"为试验材料,于2010年计不同种彩色塑料薄膜(红、黄、蓝、绿、紫,白色为对照)试验。结果表明:不同光质处理的甜椒单位面积干物质生产量(Wt)与冠层截获的太阳光合有效辐射日积分(daily photosynthetic active radiation integral,PARi,MJ·m-2)之间的模型为Wt=22.07×e0.0054λPARi;单位面积植株总干重、果实的干物质分配指数、果实采收指数和单位面积果实产量均以红膜最高,紫膜最低;蓝膜的茎干物质分配指数最高,红膜最低;蓝膜、绿膜和紫膜的植株叶片干物质分配指数明显高于红膜和黄膜;不同光质处理对甜椒植株地上部分干物质分配指数的影响差异不显著;研究认为红膜和黄膜能够促进甜椒植株的干物质积累和果实发育,紫膜和蓝膜则有明显的抑制作用,该研究结果可为温室甜椒栽培的光质选择和环境调控提供决策依据。

灌浆期弱光逆境对小麦生长和产量影响的模拟模型

【目的】定量研究灌浆期弱光逆境对弱筋小麦生长和产量的影响,为应对全球气候变化造成的弱光天气事件对小麦生产的不利影响提供决策依据。【方法】以弱筋小麦品种扬麦15号、扬麦13号和宁麦9号为试材,通过设定灌浆期4个光照强度(光照强度分别为自然光强的100%、50%、34%和16%)和4个弱光持续时间(2 d、4 d、6 d和8 d)的遮阴处理试验,模拟连阴雨天气导致的弱光逆境对小麦生长和产量的影响。在定量分析试验数据的基础上,确定弱光逆境对小麦叶片光合作用、叶面积指数和经济系数的影响因子的计算方法。将上述影响因子计算公式与SUCROS模型结合,建立灌浆期弱光逆境影响小麦生长和产量的模拟模型,并使用独立试验资料对模型进行检验。【结果】小麦灌浆期日总光合有效辐射低于3.71 MJ.m-2且持续2 d以上对叶片净光合速率产生显著影响;日总光合有效辐射低于3.71 MJ.m-2且持续4 d以上对叶面积指数、干物质生产和产量产生显著影响。用独立试验资料对模型检验的结果表明,模型对叶片净光合速率、叶面积指数、总干重和产量的模拟值与实测值基于1﹕1线的决定系数(R2)分别为0.78、0.88、0.96、0.96,相对均方根差(rRMSE)分别为5.69%、12.46%、3.32%、5.24%。【结论】本研究建立的模型可以较好地模拟不同强度和持续时间的弱光逆境对小麦灌浆期生长和产量的影响,从而为评估全球气候变化背景下弱光天气事件对小麦生产的不利影响提供了模型工具。

温室盆栽一品红生长发育模拟模型

红生产中的光温精准调控提供理论依据与决策支持。以一品红品种‘中国红’(Euphorbia pulcherrima Willd.Red China)为研究对象,通过不同定植期和不同密度的试验,定量分析了一品红生长发育与光温的关系。在此基础上,以生理辐热积(Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP)为尺度,建立了温室盆栽一品红生育期模拟子模型;以冠层吸收的生理辐热积(Canopy intercepted PTEP,PTEPint)为尺度,建立了温室盆栽一品红干物质生产和分配模拟子模型;综合生育期模拟子模型与干物质生产和分配模拟子模型,建立了温室盆栽一品红生长发育模拟模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验。模型对从摘心到短日处理、单苞、单蕾、多蕾和开花期的模拟预测值与实测值的符合度较好。模拟值与实测值基于1︰1线的决定系数R2为0.99,回归估计标准误差RMSE分别为0.7、3、3.5、0.7和2d,预测精度明显高于以有效积温为尺度的发育模型(RMSE分别为8、4.5、3.8、2.8和7.2d)。模型对单位面积总干质量、叶干质量、茎干质量和苞叶干质量的模拟值与实测值基于1︰1线的R2和RMSE分别为0.98、0.97、0.91和0.95;7.12、7.49、3.89和2.48g/m2。模型对一品红单位面积总干质量的预测精度明显高于基于光合作用驱动的生长模型(R2和RMSE分别为0.77和35.06g/m2)。该研究建立的模型能够较准确地预测温室盆栽一品红各生育期出现时间、干物质生产和各个器官干质量的动态,模型的预测精度较高、参数少且易获取、实用性较强。

结实期人工模拟倒伏对水稻生长和产量的影响

2015年土培条件下,以‘日本晴’和‘L81’为供试材料,在抽穗后20、10天进行人工模拟倒伏处理,研究结实阶段不同时期倒伏对水稻籽粒产量、产量构成以及物质生产和分配的影响。结果表明:抽穗后20、10天人工倒伏处理使‘日本晴’籽粒产量平均下降8%(P>0.1)、20%(P<0.1),使‘L81’平均分别下降21%(P<0.01)、29%(P<0.01)。人工倒伏处理对供试品种单位面积穗数和每穗颖花数均无影响,但使结实能力明显下降:抽穗后20、10天倒伏处理使‘日本晴’饱粒率分别下降8%、16%,使‘L81’分别下降16%、21%,均达显著或极显著水平;水稻饱粒重、所有籽粒平均粒重表现出相似的趋势,但降幅均小于饱粒率。品种与抽穗后20天或10天倒伏处理对水稻结实能力特别是饱粒率有交互作用。两期人工倒伏处理使地上部总干重和各器官干重均显著或极显著下降,最大降幅达31%。与此不同,人工倒伏对两品种特别是‘L81’物质分配的影响因处理时期而异:抽穗后10天倒伏处理使生物量在生殖器官中的分配比例减少,而抽穗后20天倒伏处理表现出相反的趋势。本试验结果表明:结实期倒伏对水稻最终产量的影响因供试品种和倒伏发生时期而异,倒伏引起的产量损失主要与结实能力特别是饱粒率下降有关,后者可能又与灌浆结实期光合生产能力下降有关。

不同NPK营养水平对甜菜营养、光合效率及产量形成的影响（二）NPK营养水平对甜菜营养状况的影响

甜菜叶面积指数和叶绿素含量随NPK施肥量的增加而增大，并呈明显正相关。随NPK施肥量的增加，甜菜单叶及群体的光合速率增加，但高肥N240P214KM240处理的群体光合速率增加很小，与N180P160K180处理的差异不显著。干物质对块根的分配率随施肥量增加而降低，至9月下旬块根干物质的积累表现为N180P160K180〉N120P107Kl加〉N240P214K240〉N60P53K60〉NOP0K0。甜菜含糖率与NPK施肥量是明显负相关，r=-0．998。甜菜块根产量、产糖量均与NPK施肥量呈二次曲线相关。本研究结果表明，在本研究的土壤肥力条件下N180P160K180处理是甜菜高产糖量的适宜施肥水平。