玉米株型與冠層光合作用的數(shù)學模擬研究__模型與驗證_圖文_百

1、 作 物 , 字 報 4 2 卷 型 。 圖 3 中 光 通 量 密度 的范 圍 尚 未 達 到 飽 和 點 , 光 合速 。 率 隨 光 通 量密 度的增 加 而 增 加 4 但光 合 效 率 下 降 數(shù) 值 實驗 門 司 佐 伯 指 出 冠 層 光 合 作 用 可 由植 冠 上 方 輻 照 、 , 度 葉 層 消光 系 數(shù) 葉 片 光 合 能 力 和 葉 面 積 指 數(shù) 推 算 、 、 、 。 側(cè) 恤 已 另 歲 日 瓦 亡 記 工 u Jn 對 模 型 輸 入 一 定 的 環(huán) 境 變 量 (如 光 強 太 陽 位 置 等 和 生 理 參數(shù) 通過數(shù) 值計 算 給 出 玉 米冠 層 光 合作

2、 用速 率 作 為 輸 出 值 以 觀 察模 型 的 敏 感性 葉 傾 角分 布 密度 由表 1 給 出 , 。 , , (冠 層 中 部 考 慮 滬 3 N 0 。 O , a 一 15 N o 0 9 的情 況 ( 相 當 于 南 一必 6 + , 4 京 7 月下旬 在 正午 時刻 即 h 一 冠層光 合作 用速 率 (P c , , . 1 。一 。 。 圖 4 是 在 4 個 等 量 增 加 的 光 通 量 密 度 ( 600 , 1 2 0 0 1 5 0 0 , 9 0 0 , 拜m o lm 一2 5 一 , 其 中 直 接 輻 射 3/4 , 3 e Ieof ar 圖 1

3、5 d e n 、 ty i 11、 2 ( 7 / m 3 。 , 漫射 輻 射 。 1 /4下 看出 , , 冠 層 光 合 作 用 速 率 與 葉面 積 指 數(shù) 的 關(guān) 系 。 可以 F 玉 米 冠 層 的 葉面 積 分布 在其 它 條 件不 變 的情 況 下 。 冠 層 光 合作 用 速 率 隨 i g 密度 ( 禺城 . 1 L e a f a , 1 9 9 . 6 8 . 1 9 r e a 葉 面 積 指 數(shù)的 增 加 而 增大 當 L A I 達 到 一 定 程 度 后 h 5 隨 L A I 增加較 小 由于 太 陽 高 度角較 大 ( 一 7 消光 , c P ” d e

4、 n s t i y o f m a i z e e a n o P y ( Y u e h e n g , A u g . 1 9 , 1 9 9 6 , _ 1。 的 。 O 芝 一 日 一 。 。 司 目 口 門 習 1 n之 I已 一 m u 日 召 2 的 司 iz 0 l q。 山 聲 召 旨 里 1 I r r:、 d t ;、 e 。 l、 ( J 2 e n r 3 之 ;12一 n 一 圖 2 玉 米 的冠 層 中太 陽 總輻 射 的實 測 值 與 模 擬 值 ( 禹城 , 1 9 9 . 6 . 8 1 3 . F i g 2 T s o a r h r e o b s

5、e r v e d n a n d a s i m u l a t e d t o t a l l a d i a t i o n z e i i m e a n o P y 圖3 F 廠0 _tn01 8x82 6 2e 1 0s 4( 0 o0 nt u pd10 ll l fy , n 、 o l n 一s 一 玉 米 葉 片 的 光合作 用 速 率 對 光通 量 密 度 的 響 應 ( 禹城 , . . 1 9 9 6 8 2 0 , 1 0 : o o h . 3 o n T a h z e e r e s P o n s e o f o p h t o t o s y n t h

6、e e s i s r a t e m u e i l e a v e s t o p h o n f l u x d n s i t y i g ( Y u e h e n g , A u . g 1 3 , 1 9 9 6 ( Y h e n g , 1 0 , o o , h A u g . 2 0 , 1 9 9 6 表1 T a bl e 1 . . . , 玉 米傾 斜 角的 葉 面 積分 布 密 度 (禹 城 1 , % 8 1 9 , A r e a d e n s it y o f I e a f in e l in a tl n o f m a iz e ( Y ue h

7、e n g A u g o . 1 9 , 1 9 9 6 ” 一 葉 傾麗 角 區(qū) 間丈 。一 . 0 . 0 1 0 葉面 積 深 度 O l 3 . 3 5 6 1 15 尸 八 O Q j 一5 30 0.06 0.16 . 0 14 30 45 45 60 60 75 75 一 90 : ; 一 期 于 強 等 玉 米株 型 與 冠 層 光合 作 用 的數(shù) 學 模 擬研 究 : . 1 模 型 與驗 證 J. 且 . 1月 ,幾 I ! 1 . 1 J n八 1 一 崎 UU 2 a ( 工。 、的 婦 的 一 d 切 一 ,已 巴 巴 衛(wèi) 公 馨 。 j驀 l ,人 -4 0 2

8、0 聲 圖4 . (b a = 0 0 3 , P m . 二 0 4 。 0 0一 . 沙 陣 e 龍 獷 0 4 1 以 o l a n a are i dex (m Z/m Z 玩 f 玉 米 的 冠 層 光 合作 用速 率 對 葉 面 積 指數(shù) 和 輻 照 度 的 依賴 關(guān) 系 (a a 0 0 3 一40 , e a . , , P m . 二 一3 0 ; g. Fi 4 ( 下 同 ea ze ar at T he de 釁 n d enee o f eano py p h otosy nth esis rate on l f area in d ex in m a i un d

9、 er diff rent so l ra di ion intensities e P . 。二 = 3 0 . ( d a , P m 二 = 4 0 . , 一0 05 . 二0 05 . 系數(shù) 為 0 5 左 右 , 冠 層 的下部 仍有 一 定 的 光 合速 率 , , P 。 在 較 強 的輻 照 度 卞 冠 層 光 合 作 用 較 強 在較 高的 輻 照 度 下 P , 與 L A I 保 持近 似 線 性 關(guān) 系的范 圍 較大 由 于 冠 層 上 部 葉 層 接 近 或 達 到 光合 極 限 在 L A I 較 小時 ( 可看 作冠 層 上 層 。 。 , , 。 . 隨 輻

10、照 度 的變化 較 小 。 L A I 越大 , P 。 隨 輻 照 度 的 變 化 越大 。 。 4 2 冠 層光 合 作 用 日 變 化 玉 米 冠層 的 葉面積 指數(shù) 可 達 6 一 7 左 右 本 文 研 究 L A I 6 的冠 層 一 2 5 一 , 。 量遞 增 。 即 日最 高值 為 80 0 , 1 2 0 0 , 1 6 0 0 拜m o lm 太 陽輻 射 日 總 量 按 等 約 3 / 4 漫 射 輻 射 l/4 其 中直 接 輻 射 , 。 。 這 里說 的 光 合作 用 日變 化 是 不 考 慮 其 它 氣 候 因 子時 的情 況 冠 層 光 合作 用 隨 輻 照

11、度 的 日 變化 。 假設 其它 因 子 不 變 。 , 以考察 h 冠 層 光 合作 用 日 變 化 受 太 陽 輻 射 量 和 太 陽 高 度 角 ( 的變化 的 影 響 太 陽 高度 角 影 響 直 s和 面 光 射 光 的消 光 系 數(shù) (K 葉 分 布 圖 5 是 在 不 同 輻 照 度 下 冠 層 光 合作 用 的 日變 化 作 物 。 , 。 作 物 學 。 報 24 卷 。 冠 層 光 合 作 用 隨 太 陽 輻 射 有 明 顯 一 致 的變 化趨 勢 冠層 輻 射 量 以 正 午 為 最 高 并 對 稱 于 正 午 , 在 同 一 時刻 , 冠 層 光 合 作用 強 度 隨

12、輻 照 度 的 增 加 而 增 加 但增 量 逐漸 減 少 。 即 光照 越強 , 光 合效 率越 低 。 2 0 0 0 15 0 0 ( 6 0 8 00 22 1鈞 叫 。 J. 1衛(wèi) J.| 衛(wèi) . , 一 Ts Fe s e . 0e s e s e s e . . l 一從 “八 n匡 舊 弓 日X U叼U I 1 洲舊 引J 坡舊 O側(cè) O 。的 。lo u找 lt u 。羲 。 萬 已 日 6 的 .t 。 - 8 1 (1 12 14 16 18 20 1 熟 狡 認 d 幻 巴 衛(wèi) 號 l 1U 衛(wèi) 崎C 月 乃 n 6 n 月 q - 2 0 4 0 2 l U 八 八

13、U n n , : : 0 60 0 2 D 4 一 ( 8 6 10 1 2 1 4 1 6 4 口 x 田 u 的 卜 口 P尸 d 二 居 l 500 4 6 8 10 12 14 16 1 8 2 : 2 O Tm ody( iefa l 、 1 8 2 (. g. Fi 5 圖 5 玉 米 的 冠層 光 合 作 用 日變 化 對 輻 照 度 的 依賴 關(guān) 系 ai e de pen d en ee o f d i r al var i t on of eano py p h ot ys t e si i m ai on so ar ra di ti un os h s n ze a

14、on Th f 。 應 用 本模 型 模 擬 的 冠 層 光 合作 用 與諸 影 響 因子 之 間的關(guān)系 與 有 關(guān) 實 驗研 究 是 一 致 的 參 考 3 9 7 文 獻 1 2 殷宏章 王天鐸 、 , 1 9 5 9 , 農(nóng) 業(yè)學 報 , 1 , 0 ( 5 3 8 1 王天 鐸 , 9 1 1 6 , 稻麥 群 體 研 究 論 文集 1 , 上 海 科學 技術(shù) 出 版 社 , , 上海 , 5 1 4 6 3 王天鐸 、 衛(wèi)瑾 1 9 9 1 , , 9 6 4 植物學 報 , 1 2 ( , 2 1 5 4 1 5 8 4 左 大康 馬慰 曾 , , 地 球表 層輻 射 研 究 科

15、學 出 版社 北 京 中 國 農(nóng) 業(yè)氣 象 , , 3 , 2 0 0 3 , , 5 6 , 1 9 8 8 , 戶 菊 義 次主 編 于強 D unean 1 , , 9 9 4 薛德榕譯 1 9 7 9 , 作物 的 光 合 作 用 與物 質(zhì) 生 產(chǎn) 科 學 出版 社 北 京 , , 7 8 南京 大 學 博士 論 文 . G , R . S l o m o i s , W . A . W , W . 訊ia e a. 毗 t l 1967 , H i l g t a d i a , 3 8 , 1 8 1 2 0 5 期 ne a r 9 Si l i l0 11 a W n g ,

16、Y 于 , T . R . , C . E 強等 . J r . : 玉 米 株 型 與 冠 層 光 合作 用 的數(shù)學 模 擬 研 究 u r a n . d K R . K n e o r r . 1 模 型 與驗證 3 , 8 1 M p h y , 1 9 7 6 , J . A p p l . E e o . l 1 3 8 2 9 一 P a n . d P G . J a r v i s , 1 9 9 0 , A g r . F o r . M e t e o r o . l 5 1 , 2 5 7 2 8 0 a B l d e c o , h i D . D . , 1 9

17、9 3 , I n : E h l e r i n g e r J . R . a n e d F i ld C . B . ( e d s a c S l i n g p h y s i o l o g i e a l p r c o e s s e s : L e a f t o G o l b e , . p p . 7 7 1 1 4 A e a e d m i e P r e s s , S a n e D i g o N o r m a n , J . M . , 1 9 9 3 , I n : E h l e r n g i e r J . R . a n d F i e . l

18、 d C B . ( e d s a c S l i n g P h y s i o l o g i e a l P r o e e s s e s : I e a f t o G l o b e , . p p 4 1 . 7 6 A e a d e m . i e P . r e s s , S a n D i e g o l3 l4 15 l6 l7 l8 C a l d w e , l l M , H 一 P M e M . 5 i s te r , J . D . T e n h u n e n . e t a . l 1 9 8 6 , T r e e s , l , 2 5 4

19、1 A m t h , r o J . , 1 9 9 4 . P h o t s o y n . R e s . , 3 9 , 3 2 1 3 5 0 o M n s , i . M , T . J L . S . a e , , 1 9 5 3 J . k i a P . J . . t o B , 1 4 , 2 2 5 2 o M n t e i t , h 1 9 6 5 , A n n t o B 2 9 1 7 一37 a r e h e e t u i t r e o f p l a n t s t a n d s , D r W . J u n k P u b l i s

20、h e r s , T h e H a g u e R o ss , R s s o , . J . J , 2 9 5 1 . K , T h e r a d i a t io n r e g i m e a n , N d e t h e r l a n d s a n . d T A . N i l s o n , 1 9 6 , 8 I n R e z h im so l n e e h n o y r a s a d i t ii v r a s t e n o il l m rove ( l R a di ti R e g i e i ar a on n m 即k o S an P

21、 l t C ano Py I s o b e , 5 . 1 9 6 2 , I P A , T a r t u , B u . l l N a t . I n s t . A g r , c S i , ( J a p a n . e S r . A , 9 , 2 9 6 6 A M a t h e m a t e i a l S t u d y o n C r o P a r e h i t e c t u r e a n d . a C n o P y P h o t o s y n t h e s i s 1 M o d e l u Y Q i a n g a n W g T i

22、a n d u o L i u J i a n d o n g Z S u n S h u f e n 3 ( S a h n g h a I o t 眾 e o f t u p l n a t 0 p h y 如1 召y s 。s , N a n , h C t A sh c , P S , s 。 o , 八c “e二 y f s 眾n e s c c a, S h a n g a h i , 2 0 0 0 3 2 , Z e D ”9 戶 U n 5. 夕 . N P h夕 s勿, , h C , se Aca dem少 汀S c 戶g , 2 1 0 0 9 3 , , “ .t e

23、 o t 加 u fA 1 0 0 0 8 0 t 扣r 、 瓜 o f 神 。s , B 川動 g A b s t r a e t e A r o p e a n o P y P o h t o s y n t e h s i s m d o e l w i t h h i g r h e s o l u t i o n , w h i e h i n e l u d e s a e a n o p y a r e h e e i t t u r e s u b m o d e l , a e a n o p y l ig h t d i s t r ib u t i o n s u b n

24、 r e d e l a n d l e a f s u r f a e e p h o t o s y n t h e - ean y 15 div i ed i to severa l l y ers of un it l f area n a ea d 叩 叩 . o ar ra a t on on or zon ta an e 5 ea eu ate y ons n i d ex (L A I S l 1 l l db M i di i h i lpl 5 1 5 s u b m e d o l h a s b e e n d e v e l o p e . d T h e e r 一

25、 S a e k i e x p o n e n t i a l u n f e t o i n . o m d e l T e h e x t in e t o i n e e o . t u r e a n d s o l a r p o s i t o i n A l e a f . r a t e s a r e e a l e u l a t e s e d p e r a t e l y e T h i n t e n s i t e i s o f d i r e e t l ig h t o n I . t a t o i n a n d d e e l i n a t i o n a r e d e t e r m i n e d b y s o l a r o r b i t e q u a t o i n T h e g li h t r e s p o n s e o f p o h . 5 1 5 1 5 m d o u o e l e d b y a e u r v e w h i e h a p p r o a e h e s a m a x i m u m i n a n e g a t v i e e x p o n e t i