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2005~2007年在河南农业大学科教园区进行较为系统的大田随机区组试验,研究了等氮条件下无机肥(尿素N)、有机肥(鸡粪OM)和有机无机肥配施(N+OM)三种处理对豫麦34冠层结构特性、群体光分布、产量和籽粒蛋白质含量的影响,同明构建了有机无机肥配施条件下小麦地上部形态模拟模型。主要结果如下:
(1)三种肥料处理下,拔节期到灌浆期小麦冠层平均叶倾角、透光率都随着生育期的推移呈现先减少后增大的趋势,叶面积指数、消光系数呈现先增大后减少的趋势,四个指标的峰值都出现在抽穗期:孕穗期到抽穗30天,三种肥料处理豫麦34的旗叶SPAD值都随着生育期的推移呈现先平缓上升后急剧下降的趋势。透光率与平均叶倾角成正相关,与叶面积指数成显著性负相关,透光率与叶面积指数的相关性要比与平均叶倾角的相关性要大,消光系数与平均叶倾角成显著性负相关,与叶面积指数成显著性正相关。
(2)拔节期,有机无机肥配施处理小麦平均叶倾角最小,为53.89°,叶面积指数、群体透光率、消光系数依次为4.63、0.055和0.63,均处在有机肥处理和无机肥处理之间。孕穗期到灌浆期,有机无机肥配施处理小麦旗叶的叶绿素含量最高,平均叶倾角介于鸡粪和尿素处理之间,为51.96°,叶面积指数、群体消光系数均为最大,分别为5.80和0.66;群体透光率最小,为0.028。有机无机肥配施处理的小麦穗粒数、穗粒重、生物产量、经济产量均高于鸡粪处理和尿素处理。三种肥料处理以有机无机肥配施的最佳,配施处理小麦冠层结构适宜、群体光分布合理、株型最佳。
(3)在试验基础上,采取基于植物结构与功能反馈机制,以生长周期(GC)为时间步长,以叶元为结构单元,建立了有机无机配施条件下的小麦地上部形态模拟模型(包括发育模型、同化物生产模型、同化物分配和积累模型、叶、茎、鞘形态构建模型等),并且小麦叶元数与积温变化呈线性关系。对各模型的检验结果表明:小麦节间长度、节间粗度模拟植与实测值的标准误差(PMSE)分别为1.419和0.053;、叶片长度和叶鞘长度模拟植与实测值间的标准误差分别为1.709和1.950,模拟误差均在允许范围,预测效果较好,说明构建模型实用有效。