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对生玉米不同株型力学和光能截获的初步研究

作　者: 吕平
导　师: 程备久；蔡永萍
学　校: 安徽农业大学
专　业: 生物物理学
关键词: 交叉型对生玉米倒伏应力分布冠层内光分布子模型叶数密度函数
分类号: S513.01
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

本研究以两种株型的对生玉米和互生玉米为材料，在株型特征参数调查的基础上对不同株型玉米应力进行了分析，对其平衡性进行了评价，探讨了非交叉型对生玉米倒伏的力学机理。初步建立了对生玉米冠层光能截获的模型，并利用其分析了不同株型对生玉米和互生玉米在光能截获上的区别。结果表明： 1、对生玉米由于结构的对称性，只有压缩应力，几乎没有弯曲应力，因此较互生玉米有更为合理的应力分布。 2、不同株型玉米的稳定性有显著的差别，交叉型对生玉米的节最粗，呈圆形，形成了较大的惯性矩和合理的横截面，而且根系较为发达，因而在株型上表现最为稳定。 3、非交叉型对生玉米倒伏的力学机理是由于在叶原基的发生上出现一定的不稳定性，使其上部的叶片和茎杆不在同一个平面内，产生了垂直于茎叶平面的偏转，从而形成了弯曲。几个节位连续的弯曲导致受力失衡，引起倒伏。 4、通过数学模拟的方法建立了对生玉米的光能截获模型，整个模型分为四个子模型：生长子模型、太阳辐射子模型，冠层内光分布子模型和光合作用子模型。在冠层内光分布的子模型作者提出了叶数密度函数的概念，即单位体积的空间中叶数的多少。这样就可以体现对生玉米和互生玉米在株高，节数和每节叶数的区别，从而大大简化了后续的计算，提高了模型的实际应用效果。 5、交叉型对生玉米的冠层结构在光能截获上具备上漏（上部漏光较多）、中减（中部光强递减均匀）、下收（下部截光较多）的高光效株型特征。模型计算和田间的实测表明交叉型对生玉米光能截获率最高，较互生玉米提高10～20％左右，从而为高产育种奠定了基础。本文利用力学的原理和光能截获模型较系统地分析了对生玉米不同株型的稳定性和倒伏机理以及光能截获的差异，对作物应力分析和光能截获的研究方法进行的探讨，为对生玉米株型选择和高产育种提供了重要的理论依据。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-7
引言  7-16
材料与方法  16-18
结果与分析  18-57
  1 对生玉米株型的形态学研究  18-20
    1．1 对生玉米不同株型的分类  18
    1．2 几个对生株型特征量的调查：  18-20
  2 对生玉米的力学分析  20-40
    2．1 单片叶的力学分析：  20-24
    2．2 植株整体的力学分析：  24-40
      2．2．1 不同株型玉米的应力分析：  24-31
        2．2．1．1 互生玉米的应力分析：  24-30
        2．2．1．2 对生玉米的应力分析：  30-31
        2．2．1．3 应力理论的验证：  31
      2．2．2 非交叉型对生玉米倒伏的力学机理：  31-35
        2．2．2．1 弯曲的形态描述：  31
        2．2．2．2 倒伏力学分析的解剖学基础：  31-32
        2．2．2．3 互生玉米稳定性的力学分析：  32
        2．2．2．4 非交叉型对生玉米倒伏的力学定量分析：  32-35
        2．2．2．5 交叉型对生玉米非倒伏的力学分析：  35
      2．2．3 整体植株的平衡性分析：  35-40
        2．2．3．1 压杆平衡问题的定性分析：  35-36
        2．2．3．2 在正常状态下的平衡性分析：  36
        2．2．3．3 非正常情况下的平衡性分析：  36-40
  3 对生玉米光能利用的研究  40-57
    3．1 模型的整体结构：  40
    3．2 生长子模型  40-42
      3．1．1 Logistic子模型的建立：  40-41
      3．1．2 模型的验证：  41-42
    3．3 太阳辐射的子模型：  42-45
      3．3．1 模型的建立：  42-44
        3．3．1．1 直接辐射：  42-43
        3．3．1．2 散射辐射：  43-44
      3．3．2 模型的验证：  44-45
    3．4 冠层内光分布的子模型：  45-53
      3．4．1 模型的建立：  45-48
        3．4．1．1 叶数函数：  45
        3．4．1．2 直射光通过冠层的传播  45-46
        3．4．1．3 天空散射光在冠层中的传播：  46-47
        3．4．1．4 冠层内散射光的传播：  47-48
        3．4．1．5 地面辐射：  48
        3．4．1．6 总辐射：  48
      3．4．2 模型的验证：  48-53
        3．4．2．1 参数的确定：  48-50
        3．4．2．2 实测与模拟结果的分析  50-53
    3．5 光合作用子模型：  53-57
      3．5．1 模型的建立  53-55
        3．5．1．1 单叶光合速率子模型：  53-54
        3．5．1．2 群体光合速率子模型：  54
        3．5．1．3 群体日光合总量：  54
        3．5．1．4 群体净日光合总量：  54-55
      3．5．2 模型的验证：  55-57
讨论  57-62
结论  62-63
参考文献  63-69
附图  69-71
致谢  71-72
作者简介  72

对生玉米不同株型力学和光能截获的初步研究

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