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Influence of light and temperature factors on biomass accumulation of winter wheat in field.

光温因子对大田冬小麦累积生物量的影响


为了探索光、温因子对冬小麦各生育阶段生物量的影响及冬小麦各组织器官生物量的变化规律,利用甘肃省西峰农业气象试验站1981—2008年冬小麦生产年度物候期、产量分析要素等观测资料、1995—2008年冬小麦生产年度三叶期、越冬期、拔节期、抽穗期、乳熟期及成熟期生物量测定资料及相应时段的温度、日照资料,分析了冬小麦生物量变化过程及光温因子综合作用辐热积对各生育阶段生物量的影响.结果表明:冬小麦全生育期生物量的累积过程呈“S”型曲线,抽穗期、乳熟期生物量达到最大.自1981年以来,抽穗期、乳熟期的辐热积以3.314 MJ·m-2·a-1的速度上升,其他各生育阶段辐热积随年份呈抛物线变化;返青期、拔节期及乳熟期、成熟期辐热积在20世纪90年代较大,20世纪80年代及21世纪初较小;拔节期、抽穗期辐热积在20世纪90年代较小,20世纪80年代及21世纪初较大.各生育阶段辐热积与产量相关显著.各生育阶段的叶面积指数与该阶段的辐热积利用率呈显著相关,拔节期及抽穗期叶面积指数增加1,其辐热积利用率分别增加0.049和0.259 g·MJ-1.

To explore the influence of light and temperature factors on the biomass accumulation of winter wheat at its development stages and in different organs, this paper analyzed the variation patterns of the biomass accumulation and the influence of TEP (thermal effectiveness photosynthetically active radiation) on the accumulation at each development stage, based on the observation data from the Xifen Agrometeorological Experiment Station in Gansu Province, including winter wheat phenophase and yield factors in 1981-2008, biomass at three-leaf, over-wintering, jointing, heading, milky maturity, and maturity stages in 1995-2008, and meteorological data in 1995-2008. The biomass accumulation of winter wheat in its whole growth period presented “S” curve, with the maximum value at heading-milky maturity stage. Since 1981, the TEP at heading-milky maturity stage increased with a rate of 3.314 MJ·m-2·a-1, and the TEP at other stages varied as parable curves. The TEP at turning green-jointing and milky maturity-maturity stages had a higher value in the 1990s and a lower value in  the  1980s and early 21st century, while that at jointingheading stage had a lower value in the 1990s but a higher value in the 1980s and early 21st century. There was a significant correlation between the TEP at each development stage and the actual yield. The LAI (leaf area index) at each development stage also had a significant correlation with the utilization rate of TEP at corresponding stage. When the LAI at jointing and heading stages was increased by 1, the utilization rate of TEP was correspondingly increased by 0.049 and 0.259 g·MJ-1, respectively.


全 文 :光温因子对大田冬小麦累积生物量的影响*
马鹏里1,2**摇 蒲金涌3 摇 赵春雨4 摇 王位泰5
( 1 中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室 /中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验
室, 兰州 730020; 2 兰州区域气候中心, 兰州 730020; 3 甘肃省天水农业气象试验站, 甘肃天水 741020; 4 辽宁省气象局气候
中心, 沈阳 110001; 5 甘肃省西峰农业气象试验站, 甘肃西峰 745000)
摘摇 要摇 为了探索光、温因子对冬小麦各生育阶段生物量的影响及冬小麦各组织器官生物量
的变化规律,利用甘肃省西峰农业气象试验站 1981—2008 年冬小麦生产年度物候期、产量分
析要素等观测资料、1995—2008 年冬小麦生产年度三叶期、越冬期、拔节期、抽穗期、乳熟期及
成熟期生物量测定资料及相应时段的温度、日照资料,分析了冬小麦生物量变化过程及光温
因子综合作用辐热积对各生育阶段生物量的影响.结果表明:冬小麦全生育期生物量的累积
过程呈“S冶型曲线,抽穗期鄄乳熟期生物量达到最大.自 1981 年以来,抽穗期鄄乳熟期的辐热积
以 3郾 314 MJ·m-2·a-1的速度上升,其他各生育阶段辐热积随年份呈抛物线变化;返青期鄄拔
节期及乳熟期鄄成熟期辐热积在 20 世纪 90 年代较大, 20 世纪 80 年代及 21 世纪初较小;拔节
期鄄抽穗期辐热积在 20 世纪 90 年代较小,20 世纪 80 年代及 21 世纪初较大.各生育阶段辐热
积与产量相关显著.各生育阶段的叶面积指数与该阶段的辐热积利用率呈显著相关,拔节期
及抽穗期叶面积指数增加 1,其辐热积利用率分别增加 0郾 049 和 0郾 259 g·MJ-1 .
关键词摇 光温因子摇 冬小麦摇 生物量
文章编号摇 1001-9332(2010)05-1270-07摇 中图分类号摇 P463. 2摇 文献标识码摇 A
*中国气象局兰州干旱气象研究所干旱气象基金项目(IAM200803)和科技部公益行业(气象)科研专项(YHY200806021)资助.
**通讯作者. E鄄mail: mapl0531@ 163. com
2009鄄07鄄03 收稿,2010鄄03鄄03 接受.
Influence of light and temperature factors on biomass accumulation of winter wheat in field.
MA Peng鄄li1,2, PU Jin鄄yong3, ZHAO Chun鄄yu4, WANG Wei鄄tai5 ( 1Gansu Province Key Laboratory
of Arid Climatic Change and Reducing Disaster / Key Open Laboratory of Arid Climatic Change and
Disaster Reduction, Institute of Arid Meteorology, China Meteorological Administration, Lanzhou
730020, China; 2Lanzhou Regional Climate Center, Lanzhou 730020, China; 3Tianshui Agrometeo鄄
rological Experiment Station, Tianshui 741020, Gansu, China; 4Climate Center of Liaoning Meteor鄄
ological Bureau, Shengyang 110001, China; 5Xifeng Agrometeorological Experiment Station, Xifeng
745000, Gansu, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(5): 1270-1276.
Abstract: To explore the influence of light and temperature factors on the biomass accumulation of
winter wheat at its development stages and in different organs, this paper analyzed the variation pat鄄
terns of the biomass accumulation and the influence of TEP (thermal effectiveness photosynthetically
active radiation) on the accumulation at each development stage, based on the observation data
from the Xifen Agrometeorological Experiment Station in Gansu Province, including winter wheat
phenophase and yield factors in 1981-2008, biomass at three鄄leaf, over鄄wintering, jointing, head鄄
ing, milky maturity, and maturity stages in 1995-2008, and meteorological data in 1995-2008.
The biomass accumulation of winter wheat in its whole growth period presented “S冶 curve, with the
maximum value at heading鄄milky maturity stage. Since 1981, the TEP at heading鄄milky maturity
stage increased with a rate of 3郾 314 MJ·m-2·a-1, and the TEP at other stages varied as parable
curves. The TEP at turning green鄄jointing and milky maturity鄄maturity stages had a higher value in
the 1990s and a lower value in the 1980s and early 21st century, while that at jointing鄄heading
stage had a lower value in the 1990s but a higher value in the 1980s and early 21st century. There
was a significant correlation between the TEP at each development stage and the actual yield. The
LAI (leaf area index) at each development stage also had a significant correlation with the utiliza鄄
tion rate of TEP at corresponding stage. When the LAI at jointing and heading stages was increased
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 5 月摇 第 21 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2010,21(5): 1270-1276
by 1, the utilization rate of TEP was correspondingly increased by 0郾 049 and 0郾 259 g·MJ-1, re鄄
spectively.
Key words: light and temperature factors; winter wheat; biomass.
摇 摇 太阳辐射是植物累积生物量的能量源泉. 如何
最高程度地利用太阳辐射最大限度地获取生物量一
直是人类研究和追求的目标之一.在一定条件下,植
物光能利用不但依赖太阳辐射量的多寡强弱,也与
植物在光合同化过程中对温度的适宜性关系密
切[1-6] .即使同一种植物在不同的生长阶段,其对温
度的适宜性也大不相同. 倪纪恒等[7]、李永秀等[8]
用光温因子模拟了温室番茄、黄瓜生物量的变化过
程,刁明等[9]、高志奎等[10]研究了光温因子对温室
甜椒叶面积及茄子生物量变化的影响,揭示了所研
究植物在设施环境中不同温度适宜性条件下光照对
累积生物量的作用特征.早在 20 世纪 80 年代,许多
学者就开始对光温因子对大田作物生物量的累积影
响进行研究,但以往研究着重关注光照、温度对作物
生育期及最终生物量形成的作用[11-16],对不同生育
阶段、不同组织器官累积生物量受光温因子影响的
研究报道较少.这一方面是由于大田光温因子变化
较大,各生育阶段有效温度差异也较大[17-20],在实
际生产中,作物生育期内各种不同光温组合出现次
数有限;另一方面缺少较长时间序列不同生育阶段
生物量测量及相应时段的光照、温度资料.因此光温
因子对大田作物累积生物量的影响研究仍有待深
入.本文根据甘肃省西峰农业气象试验站冬小麦多
年连续测量资料,研究了光温因子对冬小麦不同生
育阶段、不同组织器官生物量的影响,以期揭示光温
因子对大田冬小麦累积生物量的影响规律,为冬小
麦的科学种植和管理提供依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 资料来源
试验资料来自甘肃省西峰农业气象试验站
1981—2008 年冬小麦历年观测值.试验地段为该站
冬小麦试验田,与西峰国家基准气候站大气观测场
毗邻,海拔高度差为 1 m.供试冬小麦品种为当地主
播西峰系列品种(西峰 21 ~ 25 号,冬性).冬小麦物
候期测定、植株高度、密度、生物量测量及产量因素
分析等参照有关标准进行[21] . 1995—2008 年冬小麦
生产年度,在冬小麦三叶期、越冬开始、返青期、拔节
期、抽穗期、乳熟期及成熟期,进行冬小麦叶、鞘、茎、
穗等组织的生物量测定及叶面积指数测量. 每次测
定在观测地段不同代表性地点取样 10 株,4 个重
复.在室内进行剥离、烘烤,测定鲜、干物质量,计算
单株各组织器官的生物量、含水率及生长速度等.日
平均气温、日照等气象要素值来自西峰国家基准气
候站相应时段的测量值.
1郾 2摇 辐热积的计算方法
影响冬小麦累积生物量的温度和光照因子有多
种表示方法[22] . 对于特定基因品种,作物完成某一
生育阶段及一定量累积生物量所需要的最适宜温度
条件下的光辐射量应该是基本相同的. 非适宜温度
范围的光辐射对作物的生长发育及累积生物量的作
用应该小于最适宜温度的光辐射. 根据有关文
献[7-9],本文采用辐热积来表示光照和温度的综合
作用(式 1),在计算中引进了相对热效应( relative
thermal effectiveness,RTE),考虑了光合有效辐射
(photosynthetically active radiation, PAR)在一定温
度范围内的有效性,使光温因子对冬小麦生长发育
及累积生物量影响的评价更趋于合理.
TEP = 12 移
n
i = 1
RTE iSi f (1)
式中:TEP表示辐热积(MJ·m-2),物理意义为单位
面积上的辐射能;n 为生长发育阶段的总天数(d);
Si 为 i 日的日照时数(h);f 为日照时数转换为辐射
量的系数,根据文献[23],取 f=2郾 25 MJ·h-1;光合有
效辐射与太阳辐射的转换系数取 1 / 2;RTE i 为 i 日
的相对热效应. RTE 表示温度为 T 时的相对热效
应,其数值在 0 ~ 1 之间,它表示实际温度条件下生
长速率与最适宜温度条件下生长速率的比例,用三
段线性函数来描述[24](式 2):
摇 RTE =
0 (T < Tb)
(T - Tb) / (Tob - Tb) (Tb 臆 T < Tob)
1 (Tob 臆 T 臆 Tou)
(Tm - T) / (Tm - Tou) (Tou < T 臆 Tm)
0 (T > Tm
ì
î
í
ï
ï
ïï
ï
ï
ïï )
(2)
式中:Tb 为生长下限温度(益);Tm 为生长上限温度
(益);Tob为生长的最适宜温度下限(益);Tou为生长
的最适宜温度上限(益).冬小麦各主要生育期的三
基点温度差别较大[25](表1) . 根据式(2)定义,T<
17215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 马鹏里等: 光温因子对大田冬小麦累积生物量的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 冬小麦不同生育期的三基点温度
Tab. 1摇 Minimum, optimum and maximum temperatures of winter wheat at different growth periods(益)
生育期
Growth period
最低温度
Minimum temperature
Tb
最适温度 Optimum temperature
Tob Tou
最高温度
Maximum temperature
Tm
出苗期鄄三叶期 Emergence-Three leaves 5 15 18 20
三叶期鄄越冬开始 Three leaves-Over wintering 3 13 18 18
返青期鄄拔节期 Reviving-Jointing 0 6 8 16
拔节期鄄抽穗期 Jointing-Heading 10 18 20 32
抽穗期鄄乳熟期 Heading-Milky maturity 13 18 22 27
乳熟期鄄成熟期 Milky maturity-Maturity 13 18 22 25
0 益,RTE=0,在越冬开始鄄返青期冬小麦停止生长,
也无生物量累积,在本研究中该时段的辐热积不予
考虑.
摇 摇 为了探讨生物量与辐热积的关系,根据光能利
用率的表示方法,用式(3)表示辐热积的利用率.
U= GTEP (3)
式中:G为单位面积的生物量( g·m-2); TEP 为辐
热积; U为辐热积利用率(g·MJ-1),表示辐射能转
化为生物能的比率.
1郾 3摇 数据处理
采用 Excel 2003 软件处理数据及制图,用 SPSS
统计软件进行生物量累积过程、植株含水率的模拟
及辐热积与有关因子的相关分析.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 冬小麦生物量和含水率的变化特征
2郾 1郾 1 生物量摇 冬小麦全生育期的平均生物量随生
育进程呈“S冶型曲线变化(Y = e7郾 676-5郾 462 / x,R = 0郾 943,
F= 65郾 82,P<0郾 01,x 为从三叶期至成熟期的生育
期,三叶期 x=1;越冬开始 x =2;返青期 x =3;拔节期
x= 4;抽穗期x = 5;乳熟期x = 6;成熟期x = 7) .由图1
图 1摇 冬小麦各生育期生物量变化(1995—2008 年)
Fig. 1 摇 Biomass variations of winter wheat at different growth
periods (1995-2008).
A: 三叶期 Three leaves; B: 越冬开始 Over wintering; C: 返青期 Re鄄
viving;D: 拔节期 Jointing; E: 抽穗期 Heading; F: 乳熟期 Milky ma鄄
turity; G: 成熟期 Maturity郾 下同 The same below.
可知,拔节期是冬小麦累积生物量的转折点. 出苗
期鄄三叶期、三叶期鄄越冬开始、返青期鄄拔节期的生物
量增长速度分别为 0郾 52、1郾 44 和 3郾 82 g·m-2 ·
d-1;拔节期鄄抽穗期是全生育期生物量增长速度最
快的阶段,为 18郾 63 g·m-2·d-1;抽穗期鄄乳熟期的
生物量增长速度为 12郾 15 g·m-2·d-1;乳熟以后,
生物量增长速度又开始变缓,乳熟期鄄成熟期的生物
量累积速度为 4郾 60 g·m-2·d-1 .抽穗期鄄乳熟期是
冬小麦旺盛生长阶段,该阶段累积生物量占总生物
量的 41% ,拔节期鄄抽穗期占 36% ;返青期鄄拔节期
占 16% ,冬前生长期间(出苗期鄄越冬开始)占 7% ,
乳熟期鄄成熟期占 1% .
摇 摇 冬小麦出苗以后,随着生长发育的进行,不同生
育期不同组织器官的生物量占整株植株的比例变化
较大(表 2).拔节期以前植株的累积生物量以叶、鞘
为主,叶、鞘组织占整株生物量的 85%以上,拔节以
后叶、鞘生物量在整株生物量中所占比例减少,茎、
穗生物量所占比例增加,到成熟期茎、穗生物量占整
株生物量比例已达 80%以上.
2郾 1郾 2 含水率摇 冬小麦植株含水率随着生育进程呈
二次曲线下降(Y= -1郾 8905X2+8郾 5902X+67郾 46,R =
0郾 820,F= 65郾 3,P<0郾 01,Y 为含水率(% ),X 为从
三叶期至成熟期的生育期,三叶期 X=1;越冬开始 X
=2;返青期 X=3;拔节期 X=4;抽穗期 X=5;乳熟期
X=6;成熟期 X=7)(图 2).含水率最高期出现在三
叶期,拔节期鄄抽穗期为返青生长以后水分含量较多
的时段.此后,随着鞘、茎、穗等组织的不断形成并逐
渐老化,含水率逐渐降低,成熟期植株含水率只有三
叶期的 38% .
2郾 2摇 冬小麦辐热积的变化特征
试验年份内,冬小麦生产年度(播种鄄收获)平均
辐热积为 845 MJ·m-2,年际差异不明显 ( CV =
9郾 8% ),但各生育阶段辐热积变化较大. 返青期鄄拔
节期及乳熟期鄄成熟期辐热积随时间变化为开口向
2721 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 2摇 冬小麦不同组织器官生物量在不同发育期所占比例
Tab. 2摇 Percent of organ biomass in whole plant of winter wheat at different growth periods (%)
器 官
Organ
三叶期
Three leaves
越冬开始
Over winter
返青期
Reviving
拔节期
Jointing
抽穗期
Heading
乳熟期
Milky maturity
成熟期
Maturity
叶 Leaves 85 79 78 55 24 8 6
鞘 Vagina 15 21 22 30 22 12 11
茎 Stem 0 0 0 15 35 32 26
穗 Head 0 0 0 0 19 48 57
图 2摇 冬小麦各生育期植株平均含水率变化(1995—2008
年)
Fig. 2 摇 Water content variation of winter wheat at different
growth periods (1995-2008).
下的抛物线,其中返青期鄄拔节期:Y= 168郾 2+8郾 766X
-0郾 335X2,R = 0郾 2932,F = 5郾 105,P<0郾 05;乳熟期鄄
成熟期:Y = 100郾 4 + 9郾 654X -0郾 408X2,R = 0郾 5361,
F=14郾 436,P<0郾 01,Y 为辐热积(MJ·m-2);X 为年
份,1981 年 X=1,1982 年 X=2,…,2008 年 X = 28).
拔节期鄄抽穗期辐热积随时间变化呈开口向上的
抛物线(Y = 237郾 2-16郾 847X-0郾 584X2,R = 0郾 2943,
F=5郾 205,P<0郾 05);抽穗期鄄乳熟期辐热积以 3郾 314
MJ·m2·a-1的速度递增(R = 0郾 623,P<0郾 01) (图
3).返青期鄄拔节期及乳熟期鄄成熟期在 20 世纪 90
年代辐热积较大,有效光温资源比较丰富,20 世纪
80 年代及 21 世纪初辐热积较小,有效光温资源比
较欠缺.拔节期鄄抽穗期辐热积变化同上述两个生育
阶段相反,20 世纪 90 年代辐热积较小,20 世纪 80
年代及 21 世纪初辐热积较大. 值得指出的是,冬小
麦不同生产年度各生育阶段辐热积是相互补偿的.
例如 20 世纪 90 年代拔节期鄄抽穗期较少的辐热积,
由相同年代返青期鄄拔节期及拔节期鄄乳熟期较多的
辐热积补偿;20 世纪 80 年代及 21 世纪初返青期鄄拔
节期及拔节期鄄乳熟期较少的辐热积,由相同年代拔
节期鄄抽穗期较多的辐热积补偿.这也是冬小麦各生
产年度辐热积差异不大的原因. 各年度不同生育阶
段辐热积的差异影响了植株的累积生物量及最终产
量的形成.
摇 摇 各生育阶段的辐热积以抽穗期鄄乳熟期占全生
育期的比例较大(表3),为29% ;其次为返青期鄄拔
图 3摇 不同冬小麦生产年度各生育阶段辐热积的变化 (1981—2008 年)
Fig. 3摇 TEP variation of winter wheat at different growth periods in every wheat production year (1981-2008).
a)返青期鄄拔节期 Reviving-Jointing;b)拔节期鄄抽穗期 Jointing-Heading;c)抽穗期鄄乳熟期 Heading-Milky maturity;d)乳熟期鄄成熟期 Milky matu鄄
rity-Maturity. TEP:Thermal effectiveness photosynthetically active radiation. 下同 The same below.
37215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 马鹏里等: 光温因子对大田冬小麦累积生物量的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 冬小麦各生育阶段辐热积、占太阳辐射比例及日平均值
Tab. 3摇 TEP, PTS and daily average value of TEP of winter wheat at different growth periods
生育期
Growth period
辐热积
TEP
(MJ·m-2)
辐热积占太阳辐射
比例 PTS
(% )
占全生育期比例
Percent in whole
growth period (% )
日平均辐热积
Daily average TEP
(MJ·m-2·d-1)
出苗期鄄三叶期 Emergence-Three leaves 43郾 3 18 5 1郾 6
三叶期鄄越冬期 Three leaves-Over wintering 196郾 1 20 11 2郾 5
返青期鄄拔节期 Reviving-Jointing 210郾 6 27 25 4郾 6
拔节期鄄抽穗期 Jointing-Heading 136郾 9 36 16 6郾 7
抽穗期鄄乳熟期 Heading-Milky maturity 238郾 8 36 29 7郾 7
乳熟期鄄成熟期 Milky maturity-Maturity 110郾 1 38 13 8郾 9
全生育期 Whole growth period 835郾 8 30 100 4郾 8
TEP: Thermal effectiveness photosynthetically active radiation;PTS: Percent of TEP in solar radiation.下同 The same below.
表 4摇 冬小麦各生育阶段辐热积与生物量叶面积指数(1995—2008 年)及试验地段单产(1981—2008 年)的相关系数
Tab. 4摇 Correlation coefficients between TEP and biomass leave area index (1995—2008), and per area yield in test plot of
winter wheat at different growth periods (1981-2008)
项目
Items
出苗期鄄三叶期
Emergence-
Three leaves
三叶期鄄越冬开始
Three leaves-
Over winter
返青期鄄拔节期
Reviving-
Jointing
拔节期鄄抽穗期
Jointing-
Heading
抽穗期鄄乳熟期
Heading-
Milky maturity
乳熟期鄄成熟期
Milky maturity-
Maturity
生物量 Biomass 0郾 2075 0郾 8473** 0郾 4357* 0郾 4260* 0郾 3075 0郾 2645
单产 Per area yield -0郾 2492 0郾 4798* 0郾 6250** 0郾 7860** 0郾 4632* -0郾 2740
叶面积指数 Leave area index -0郾 2063 0郾 4341* 0郾 7841** 0郾 8843** 0郾 4248* -
* P<0郾 05;** P<0郾 01; -无数值 No value.
节期,为 25% ;出苗期鄄三叶期的辐热积只占全生育
期的 5% .由于受温度适宜性限制,辐热积只占实际
太阳辐射的 18% ~38% .冬小麦全生育期日平均辐
热积为 4郾 8 MJ·m-2·d-1,其中乳熟期鄄成熟期较
大,出苗期鄄三叶期较小.
2郾 3摇 冬小麦各生育期的辐热积与生物量的关系
辐热积是作物生物量累积的能量基础. 由表 4
可知,试验年份冬小麦各生育阶段的生物量与相应
时段的辐热积相关性较好,尤其是三叶期鄄越冬开
始、返青期鄄拔节期、拔节期鄄抽穗期的辐热积与相应
时段的生物量线性相关性比较显著. 大部分关键生
育阶段的辐热积都与试验地段单产呈较显著的线性
相关,只有出苗期鄄三叶期及乳熟期鄄成熟期的辐热
积与试验地段单产的相关性不能通过假设检验.
摇 摇 利用式(3)计算了不同年份及生育时段的冬小
麦辐热积利用率. 结果表明,1995—2008 年冬小麦
生产年度辐热积利用率的变异较大(CV= 34% ),这
是造成历年冬小麦产量差异较大的主要原因. 冬小
麦各生育阶段的辐热积利用率也各不相同(图 4),
其中拔节期鄄乳熟期的辐热积利用率较高,三叶期鄄
开始越冬及乳熟期鄄成熟期的辐热积利用率较低.
摇 摇 叶面积是光能转化为生物能的基础,在试验年
份的叶面积指数范围内(0郾 1 ~ 6郾 5),自三叶期以后
各生育阶段叶面积指数与辐热积利用率都呈比较显
著的正相关.拔节期、抽穗期叶面积指数与相应时段
的辐热积利用率相关比较显著,拔节期的叶面积指
图 4摇 冬小麦不同生育期辐热积利用率的变化
Fig. 4摇 Variation of TEP utilization rate of winter wheat at dif鄄
ferent growth periods.
数增加 1,辐热积利用率将增加 0郾 049 g·MJ-1(R =
0郾 784,P<0郾 01),抽穗期的叶面积指数增加 1,辐热
积利用率将增加 0郾 259 g·MJ-1 ( R = 0郾 884, P <
0郾 01).
3摇 结摇 摇 语
冬小麦生物量随生育期的变化而变化,拔节期
是变化的转折点. 拔节期以前,生物量累积较少,生
长速度较低;拔节期以后,生物量累积速度加大,抽
穗期鄄乳熟期达到全生育期的最大值.抽穗期以前生
物量主要由叶、鞘组织构成,抽穗期以后以茎、穗组
织为主.植株含水率随生育进程呈二次曲线下降,三
叶期及拔节期植株含水率较高,成熟期植株含水率
降至全生育期的最低.自 1981 年以来,冬小麦抽穗
4721 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
期鄄乳熟期的辐热积随年份呈线性变化;返青期鄄拔
节期、乳熟期鄄成熟期及拔节期鄄抽穗期的辐热积呈
抛物线变化.返青期鄄拔节期及抽穗期鄄乳熟期在 20
世纪 90 年代辐热积较大,20 世纪 80 年代及 21 世
纪初辐热积较小;拔节期鄄抽穗期辐热积正好相反,
20 世纪 80 年代及 21 世纪初较大,20 世纪 90 年代
较小. 抽穗期鄄乳熟期辐热积占全生育期的比例最
大,全生育期辐热积占太阳辐射的比例较少,小麦对
温度的适宜性在一定程度上限制了太阳光能的有效
利用.各生育阶段辐热积对生物量的累积作用较大,
生物量与相应时段的辐热积相关性比较显著;辐热
积与试验地段实际单产相关性显著,返青期鄄抽穗期
辐热积对产量的贡献较大.拔节期鄄抽穗期的辐热积
利用率较高,叶面积与辐热积利用率的相关性以拔
节期鄄抽穗期最显著.
辐热积较好地综合了辐射、温度对冬小麦累积
生物量的影响,其大小、分布与多种产量因素的相关
性表明,辐热积对在有效温度下评价冬小麦各生育
期各组织器官对太阳辐射的利用及生物量的累积有
一定意义.但由于在大田试验中无法仔细考察越冬
期停止生长阶段光辐射对冬小麦生长的潜在影响,
将会限制其应用的广泛性,这在以后的研究中还有
待进一步补充、完善.
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作者简介摇 马鹏里,男,1966 年生,高级工程师.主要从事气
候变化及应用气象研究,发表论文 40 余篇. E鄄mail:mapl0531
@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
6721 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷