葉面積指數(shù)是判定農(nóng)作物產(chǎn)品的重要指標(biāo)之一
作物產(chǎn)量是作物自身生長(zhǎng)發(fā)育特性、環(huán)境條件(氣象、土壤條件等)和栽培技術(shù)三者共同作用的結(jié)果。
根據(jù)這種認(rèn)識(shí),我們對(duì)產(chǎn)量與上述三者的相互關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并通過(guò)模擬加以確定和概括,即可用以作出產(chǎn)量預(yù)報(bào),為控制作物產(chǎn)量形成過(guò)程提供較為可靠的依據(jù)。
一、產(chǎn)量預(yù)報(bào)因子的選擇和產(chǎn)量模擬方程的建立
農(nóng)作物產(chǎn)量的90一95%是通過(guò)光合作用制造有機(jī)物質(zhì)積累起來(lái)的。太陽(yáng)輻射能是綠色植物進(jìn)行光合作用的唯一能源。但對(duì)作物產(chǎn)量有實(shí)際意義的是投射到作物體的那一部分太陽(yáng)輻射能,在現(xiàn)有條件下,要實(shí)測(cè)其數(shù)值是困難的。尤其是因?yàn)樗苋后w大小的影響很大,而群體大小又不一,所以植株實(shí)際接受到的太陽(yáng)輻射能也各不相同。葉面積指數(shù)是衡量群體大小的主要標(biāo)志之一,它在很大程度上制約著群體的截光量,一般可使用葉面積測(cè)量?jī)x等專業(yè)儀器進(jìn)行測(cè)定。
葉片對(duì)氣象條件以及水、肥、密度等措施反應(yīng)敏感,它能夠綜合地反映出環(huán)境條件、栽培技術(shù)的作用;它是作物進(jìn)行光合作用的主要器官,與產(chǎn)量形成過(guò)程相關(guān)密切。
1975一1978年我們?cè)鴾y(cè)定了春小麥(豐產(chǎn)試驗(yàn)任)主要發(fā)育期(分集、拔節(jié)、孕穗、揚(yáng)花、乳熟)的葉面積指數(shù)和對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量。葉面積測(cè)定采用長(zhǎng)x寬的方法,品種為墨卡,樣品共25個(gè),其中包括不同密度(基本苗10一36萬(wàn)/畝)、施肥量(折純氮肥。一60斤/畝)、灌頭水期(4月30日一5月13日)等處理,畝產(chǎn)700一1。。0斤,所取樣品代表中等以上生產(chǎn)水平。
依據(jù)上述資料,計(jì)算了產(chǎn)量與分桑、拔節(jié)、孕穗、揚(yáng)花、乳熟期葉面積指數(shù)的相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)分別為一0.25,0.49*、0.66**、0.79**、0.74.*。除分縈期因當(dāng)時(shí)尚未封行,光不是限制因子,其葉面積指數(shù)與產(chǎn)量關(guān)系不顯著并且表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)以外,拔節(jié)一乳熟期相關(guān)均顯著,而且相關(guān)系數(shù)逐漸增大,至揚(yáng)花期達(dá)最大值,乳熟期稍有下降。我們?cè)?jì)算最大葉面積低。拋物線曲線都存在著一個(gè)極值。求出圖1、2、3、4所列出的四個(gè)拋物線的極大值,即得到主要發(fā)育時(shí)期的臨界葉面積指數(shù):拔節(jié)期5左右、孕穗期9左右、揚(yáng)花期7左右、乳熟期5左右。了解各發(fā)育階段臨界葉面積指數(shù),對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有一定參考價(jià)值。因?yàn)樵谀壳吧a(chǎn)條件下,必須把群體控制在臨界值左右,才能獲得較高產(chǎn)量。
利用積分回歸方法分析了不同時(shí)期葉面積指數(shù)對(duì)產(chǎn)量的“貢獻(xiàn)”。積分回歸表達(dá)式為:
夕二a。+a;x;+a:x:+a3x3+a;x‘+asx。(z)式中鄉(xiāng)為產(chǎn)量估價(jià)值、x:、xZ、x3、x4、x。分別表示分粟、拔節(jié)、孕穗、揚(yáng)花、乳熟期葉面積指數(shù),a。、a,、a之、a3、a4、a。為回歸系數(shù)。經(jīng)計(jì)算,求得al=一194。85,a:二一68。55,a3=3!。53,a、=123.54,as=108.22。
小麥揚(yáng)花期葉面積大小反映了前期葉面積增長(zhǎng)狀況。如揚(yáng)花期葉面積指數(shù)與分孽、拔節(jié)、孕穗期葉面積指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為一0.32、0.81**、0.86**;揚(yáng)花期后進(jìn)入子粒形成期,即是決定產(chǎn)量高低的關(guān)鍵時(shí)期。相關(guān)分析表明,在分孽、拔節(jié)、孕穗期葉面積指數(shù)保持一定條件下,揚(yáng)花期葉面積指數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)在。.9以上,即產(chǎn)量高低幾乎完全取決于揚(yáng)花期的葉面積大小。因此,選擇揚(yáng)花期葉面積指數(shù)作為產(chǎn)量預(yù)報(bào)的主要因子。
如前所述,產(chǎn)量與揚(yáng)花期葉面積指數(shù)可以用拋物線形式表示,夕二424.65+133.95F揚(yáng)一9.43F2揚(yáng)(2)式中夕為產(chǎn)量預(yù)報(bào)值(斤/畝),F揚(yáng)為揚(yáng)花期葉面積指數(shù)。經(jīng)F檢驗(yàn),回歸效果極顯著;即利用揚(yáng)花期葉面積指數(shù)預(yù)報(bào)產(chǎn)量是可行的。
試驗(yàn)研究證明:葉面積指數(shù)大小與水分條件(指灌水適時(shí))、氮肥多少、種植密度關(guān)系密切。氣象條件(主要是出苗至灌水期間的總降水量和平均氣溫)對(duì)葉面積指數(shù)影響也很大。如果溫度高,蒸發(fā)量大,則土壤蓄存水分較少,會(huì)使發(fā)育期提早,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期縮短,在這種情況下一般群體較小。我們?cè)治龃杭?指4月中旬一5月上旬,下同)不同氣象條件(主要是降水量和溫度)的配合,春小麥生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量形成的特點(diǎn)及其相應(yīng)的栽培措施。春季干早、高溫,小麥生育受抑制,群體較小,分粟多且成穗率較高,每畝穗數(shù)較多,但每穗粒數(shù)較少,故此時(shí)主要問(wèn)題是防止群體過(guò)小和穗粒數(shù)減少。春季多雨低溫,小麥生長(zhǎng)量較大、發(fā)育遲,群體較大,分孽少且成穗率較低,每穗粒數(shù)也減少,故此時(shí)主要問(wèn)題是防止群體過(guò)大和穗數(shù)、每穗粒數(shù)減少。綜合上述,制約揚(yáng)花期葉面積指數(shù)大小的因子與F揚(yáng)的關(guān)系可以下列函數(shù)式表示:
F揚(yáng)=b。+b,x,+b:xZ+b3x。+b‘x‘(3)式中F揚(yáng)為揚(yáng)花期葉面積指數(shù)估計(jì)值,b。、b:、b:
b。、b4為多元回歸系數(shù),xl為出苗一灌頭水時(shí)的降水量(毫米),x:為種植密度(萬(wàn)苗/畝),x。為氮肥量(將所施入麥田肥料折算成純氮肥斤/畝),x、為出苗一灌頭水期間的積溫。
計(jì)算求得:b。二8.45,b孟=0.1327,b:二一0.0386,b3=0.0303,b、=一0.2030。
F揚(yáng)=8.45+0.1327x工一0.0386x:+0.0303x3一一0。1030x4(4)上式的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.84,標(biāo)準(zhǔn)誤差為士0.34,相對(duì)誤差為6.。%,經(jīng)F檢驗(yàn),多元回歸方程式(4)極顯著。即運(yùn)用(4)式估算揚(yáng)花期葉面積指數(shù)可靠。
二、產(chǎn)量摸擬方程的具體應(yīng)用
1.產(chǎn)量預(yù)報(bào)
現(xiàn)以1976年代號(hào)S,一:試驗(yàn)田為例,說(shuō)明產(chǎn)量預(yù)報(bào)計(jì)算過(guò)程。
出苗至灌頭水時(shí)累積降水量x;二8.6毫米,種植密度xZ=36.34萬(wàn)苗/畝,施肥量折純氮肥量x3=48.62斤/畝,5月9日灌頭水,出苗至灌頭水時(shí)積溫、、二3500C。將x,、x:、x3、x、代入方程(4),求得F揚(yáng)二6.1,實(shí)測(cè)值F揚(yáng)二5。8,兩者相差0.3。將F揚(yáng)再代入方程(2),求得夕=89。斤/畝,實(shí)測(cè)值Y二863.4斤/畝,相差27.5斤。
2.選擇適宜的栽培措施
(1)選擇適宜的灌頭水時(shí)間如果已知x:=。,x:二19.07萬(wàn)苗/畝,計(jì)劃施純氮肥x3二60.94斤,要求F揚(yáng)=7,選擇什么時(shí)間灌頭水較為適宜呢?
將上述各值代入方程式(4),求得x‘二250“C,即出苗后積溫達(dá)25�！鏁r(shí),是適宜的灌頭水時(shí)間。如果要求F揚(yáng)=6.5,可求得x;二300℃。實(shí)際情況是,當(dāng)x、=3300C時(shí)灌頭水,則揚(yáng)花期葉面積指數(shù)達(dá)到6.5,積溫估計(jì)值與實(shí)測(cè)值相差30℃,相當(dāng)2天時(shí)間。
(2)確定施肥量已知:、,二15.4毫米、x:=37.63萬(wàn)苗/畝,計(jì)劃5月13口灌頭水,則x、=凌6少C,要求F揚(yáng)=6,每畝需要施純氮多少斤?同樣將上述各值代入方程式(4),求得x3二53斤/畝,實(shí)際情況是施用純氮55斤,F揚(yáng)達(dá)到6.1,估計(jì)位與計(jì)算值接近。
(3)確定適宜頭水期和施肥量己知x*=。、x:二18.8。萬(wàn)苗/畝,要求F揚(yáng)=6,現(xiàn)在需要確定適宜頭水期和施肥量。
同樣將上述各值代入方程式(4),求得當(dāng)x。二透。斤/畝時(shí),x‘二290“C;x3=50斤/畝時(shí),x‘“3200C;x3二60斤/畝時(shí),x、=35�！疌。上述結(jié)果說(shuō)明,若保持群體大小不變,低肥宜早灌頭水;高肥宜遲灌頭水。
