论文总字数：17522字

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract............................................. .... .................................................................... Ⅱ

1 引言 1

1.1 太阳辐射的变化 1

1.2 太阳辐射减弱对冬小麦的影响研究进展 1

2 实验处理与分方法 2

2.1  试验设计 2

2.2  测定项目与方法 3

2.3  数据处理与分析 3

3 结果与分析 4

3.1 对分蘖数的影响 4

3.2 对株高的影响 4

3.3 对叶面积指数的影响 5

3.4 对冬小麦植株干物质积累的影响 6

3.5 对干物质分配的影响 9

3.6 对冠层不同高度上透光率和LAI、干物质积累的影响 10

4 讨论与结论 12

4.1 讨论 12

4.2 结论 13

参考文献 13

致谢...........................................................................................................15

太阳总辐射减弱和散射辐射增强

对冬小麦干物质积累与分配的影响

刘强

, China

Abstract: In this paper, we had set four treatments of different refractive index and the ratio of diffuse solar radiation in the field:T1（Transmittance14.10%，the ratio of diffuse solar radiation 31.09%）, T2（14.42%，39.98%）, T3（21.31，72.31%）and No-shading(CK). Simulate the effect of solar radiation decrease and diffuse solar radiation increase in the atmosphere on accumulation and distribution of dry matter of winter wheat by comparison among four treatments. The result show that (1)Shading will result in the reduction of the number of groups on the basis of tillers, leaf area index decrease, reducing the amount of dry matter accumulation and impacting on its accumulation process;(2)The increase diffuse solar radiation can promote tillering, increase leaf area index , prolong the period of peak growth、fast growth and slow growth of the dry matter of group ,and increase theirs growth rates. In addition, when the proportion of diffuse solar radiation is lager than 70%, it can promote the accumulation of dry matter of communities and increases stems’ transfer.

Key Words: Solar radiation decrease, diffuse solar radiation increase, winter wheat, the accumulation and distribution of dry matter

1 引言

小麦是我国最主要的粮食作物之一，小麦的高产、稳产是保证我国粮食充足的必不可少的条件。随着现代技术的进步，小麦的生产技术日趋先进，生产设施更加现代化，小麦品种的质量和产量也得到了提高，而小麦生长发育所需的气象条件（尤其是光照）就成了限制小麦产量的主导因素。

1.1 太阳辐射的变化

由于近数十年间工业的迅猛发展，大气中的气溶胶颗粒增加，这严重影响了地球表面所能接收到太阳总辐射。Stanhill G等人的研究表明^[1]，^，在1960~2010年间，照射到地球表面的太阳光已经显著下降。全球平均每年下降0.51±0.05W /m ²,相当于每10a下降2.7%,而主要的下降区域分布在30°-40°N,最大的下降速率达到每年1.7W /m ²或1.2%。

太阳散射辐射是太阳辐射通过大气时，受到大气中气体、尘埃、气溶胶等的散射作用，从天空的各个角度到达地表的一部分太阳辐射，又称天空散射辐射。散射辐射可以提高作物冠层光能利用率，增强冠层碳吸收^[2]，所以散射辐射的研究也显得十分重要。研究表明^[3]，我国散射辐射总体呈东北部低，南部、西部高的特点。另一方面，在1981-2010年，我国散射辐射总体上呈上升趋势，在华南地区和长江中下游地区上升明显，其中大城市（如广州、上海、南京等）的上升趋势最为显著，这可能与城市化发展和气溶胶粒子较多有关^[4]。

太阳直接辐射是总辐射的主要构成部分，除能见度较低和云量较多的天气状况外，直接辐射占有总辐射很大比例。诸多研究表明^[5-7]，20世纪50-80年代，包括中国在内的全球大部分地区直接辐射是持续下降的。另有研究表明^[2]，在我国直接辐射总体趋势是下降的，但各区域的变化并不一致。我国直接辐射减少的主要区域集中在东部和南部，其中，长江中下游地区和华南大部分地区的下降尤为显著，黄河下游地区、东北平原的辐射减弱也比较明显。而黄淮海麦区和长江中下游麦区是我国小麦的主产区，小麦面积和产量占全国的70%以上，太阳总辐射的减弱不可避免的会给小麦生产带来挑战^[8]。

1.2 太阳辐射减弱对小麦的影响研究进展

对于太阳辐射减弱对小麦生长和发育的影响，国内外学者通过不同的试验方法和数值模拟，对小麦各器官的营养生长、干物质积累与分配等方面进行了大量研究。

有研究表明，太阳辐射减弱条件下，作物的株高会升高。这可能是因为遮荫改善了作物生长的微气象条件，使环境的温度、湿度和 CO₂浓度都得到了提高，最终导致生长速率的加快^［9］。遮荫不仅可以加快营养生长的速率，营养生长的时间也会随之增长，经研究发现，遮荫程度每提高25%,小麦进入某个生长发育期就推迟2d左右^[10]。郑有飞认为^[11]，遮荫会抑制冬小麦单株根、茎、穗的生长发育，且抑制作用的强弱与遮荫程度呈正比关系；对叶的生长在遮荫前期呈负效应，后期则为正效应。可见，遮荫对小麦营养生长的影响在各个学者间，还存在分歧，有待于进一步地研究。

在干物质的积累方面，张元燕等人^［12］的研究表明，由于遮荫条件下光照减弱导致光合能力下降，干物质的累积受到抑制，小麦植株地上部分和地下部分干物重均有不同程度的下降，地上部分的降幅比地下部分明显，导致根冠比增加。干物质累积降低也许是由于遮荫对光合作用的抑制导致干物质的生产和积累速率减缓，降低小麦的叶、茎和穗的生物量积累，限制了同化物的转移，使最终的干物质积累量减少。光照的减少可能影响碳水化合物的转移，且在遮荫下没有强光和失水的胁迫，就不会有渗透调节对大分子化合物产生降解作用^［13］，这也会对干物质的累积产生一定的影响。

国内外学者对作物干物质积累与分配模型进行了大量研究^［14-17］，其中的大多是仅考虑了自然光照条件，但随着近年来太阳辐射减弱的趋势日趋明显，也出现了很多研究辐射减弱条件下的模型建立。如郑有飞等人^[11]建立了遮荫条件下冬小麦受有效积温、日温差积累、光辐射积累 3 个因子共同影响的干物质积累与分配模型，结果表明，遮荫严重影响了干物质在各器官分配的关系，严重阻碍了穗的生长和发育。

可见，已有的研究已经对太阳辐射减弱的条件下小麦生长和发育的影响做了系统而完善的研究，然而太阳辐射的变化并不仅限于直接辐射的减弱，还有散射辐射的增强，而对于这一方面的研究涉及较少。本文通过田间遮荫实验来模拟太阳辐射减弱和散射辐射增强，并研究其对于冬小麦个体和群体干物质积累与分配的影响。

2 实验处理与分方法

2.1 试验设计

本实验于2015年11月-2016年5月在江苏省南京市农业气象试验站（32.2°N ，118.7°E）进行。该实验站所在地区年最高气39.7°C，最低气温-13.1°C，年平均温度15.6°C，年平均降水量约1100mm，平均日照时数约1900h。供试小麦品种为扬麦13，播种密度为2.7×10⁶基本苗/公顷，小麦行距25cm。试验地前茬作物为水稻，施行水稻秸秆还田。耕层土壤质地为壤质黏土，有机碳、全氮含量分别为19.4 g/kg、11.5 g/kg，土壤pH（H₂O）值为6.2，黏粒含量为26.1%。试验地施用氮肥为尿素，折合纯N为168kg/hm²；使用磷肥为过磷酸钙，折合P₂O₅为105kg/hm²；施用钾肥为KCl，折合K₂O为135kg/hm²。P、K肥作为基肥一次性施入，N肥分底施（1/2用量）和拔节肥（1/2用量），其他栽培措施同当地高产田。
试验设置3个不同的遮荫处理（遮光强度，散射辐射比例）：T1（14.10%，31.09%）、T2（14.42%，39.98%）、T3（21.31，72.31%），以不遮光为对照（CK）。试验采用随机区组设计，每处理重复3次，每个小区种植面积为3×3m²，在每个小区中选取冬小麦长势均匀的地块进行遮荫处理在小麦三叶期开始进行遮荫处理，将遮荫材料架设在小麦植株冠层顶部，遮荫材料的水平高度随着小麦植株的生长不断升高，使其与小麦冠层的距离保持在0.5m左右，保证群体内的通风状况不受覆盖材料的影响，尽可能只改变光照这一单因子。每小区有效遮荫面积为1.5×1.5 m²。

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