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玉米/大豆间作体系中植物表型性状对光分配的贡献估算

玉米/大豆间作体系中植物表型性状对光分配的贡献估算

  • 分类:植物表型资讯
  • 作者:李双伟
  • 来源:植物表型资讯
  • 发布时间:2021-02-23 06:10
  • 访问量:

【概要描述】冠层异质空间结构和植物表型可塑性可增加间套作体系的光截获量,从而提高体系的生产力。然而,这些因素是否增加同种同收间作体系的光截获量还鲜有报导。同时,间作体系中从属作物的表型性状对体系光截量的影响也有待确定,近日,中国农业大学马韫韬课题组在《JXB》刊文对此做了介绍。

玉米/大豆间作体系中植物表型性状对光分配的贡献估算

【概要描述】冠层异质空间结构和植物表型可塑性可增加间套作体系的光截获量,从而提高体系的生产力。然而,这些因素是否增加同种同收间作体系的光截获量还鲜有报导。同时,间作体系中从属作物的表型性状对体系光截量的影响也有待确定,近日,中国农业大学马韫韬课题组在《JXB》刊文对此做了介绍。

  • 分类:植物表型资讯
  • 作者:李双伟
  • 来源:植物表型资讯
  • 发布时间:2021-02-23 06:10
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冠层异质空间结构和植物表型可塑性可增加间套作体系的光截获量,从而提高体系的生产力。然而,这些因素是否增加同种同收间作体系的光截获量还鲜有报导。同时,间作体系中从属作物的表型性状对体系光截量的影响也有待确定,近日,中国农业大学马韫韬课题组在《JXB》刊文对此做了介绍,植物表型资讯介绍如下。

 

本研究通过田间试验分别获取单作和间作冠层中玉米和大豆的表型性状,如发育速率、叶长和叶宽、节间长度和直径、叶柄长度、叶片和叶柄倾角等,并基于GroIMP平台建立玉米/大豆间作的功能结构模型 (Functional Structural Plant Model, FSPM)

 

田间单作大豆 (A)、单作玉米 (B) 和玉米/大豆间作 (C,2行玉米和3行大豆交替) 的行配置 (单位: cm)。间作中M1、M2、S1和S3为边行,S2为内行

 

单株大豆 (A)、玉米 (B) 和间作群体 (C, 左: 出苗后54天, 右: 出苗后72天) 的模型可视化结果。图中的颜色渐变代表光截获的比例 (对器官来说颜色从黑色到亮绿色表示光截获的增加,对于地面来说颜色从黑色到黄色表示光截获的增加,亮黄色叶片为死亡叶片)

 

情景分析结果表明:与单作表型相比,间作玉米表型增加2%的玉米光截获量;而间作大豆表型降低5-10%的大豆光截获量。与期望光截获量 (Lexp) 相比,间作结构增加了玉米的光截获量 (29%),但降低了大豆的光截获量 (42%)。间作种植仅具有轻微的光截获优势 (1%)。在所有量化的从属作物大豆表型中,叶片尺寸是影响间作大豆光截获的最主要性状。在间作冠层中,节间越长大豆截获的光越多,而在单作冠层中并无此效应。无论是单作冠层还是间作冠层,叶片寿命越长大豆的光截获量越多。因此,本研究的结果表明同种同收的间作体系中的光截获发生了从矮秆作物 (大豆) 到高秆作物 (玉米) 的重要转移。植物表型可塑性仅轻微的调节了这一整体效应。

 

单作和间作冠层下玉米和大豆具有不同表型时的光截获量。SM, 单作玉米表型; SS, 单作大豆表型; IM, 间作玉米表型; IS, 间作大豆表型; ISB, 间作边行大豆表型; ISI, 间作内行大豆表型. Lexp = Lexp,m + Lexp,s = 0.55Ls,sm + 0.41Ls,ss = 431.6 + 281.7 = 713.3 MJ m-2

 

单作和间作冠层下不同大豆表型对光截获量的影响。○, 模拟中用单作的表型特征值; ●, 模拟中用间作的表型特征值 (间作边行和内行表型特征值的加权平均值,2/3 边行+1/3内行), 其他表型性状在单作冠层中用单作表型特征值,而在间作冠层中用间作表型特征值

 

作者介绍:

 

论文第一作者为中国农业大学土地科学与技术学院博士研究生李双伟,论文通讯作者为马韫韬博士,合作者包括荷兰瓦赫宁根大学的Jochem B. Evers教授和Wopke van der Werf教授、新西兰植物与食品研究所马尔堡研究中心的朱俊奇博士,以及中国农业大学土地科学与技术学院的郭焱教授和李保国教授。

 

中国农业大学数字农业研究团队主要研究方向为多源尺度的植物功能-结构-环境互作的基因型/表型研究。包括植物根/冠生长与环境交互模型、植物三维表型与基因型关联模型、基于无人机和高精度遥感的植物动态生长监测等研究。长期招收多名硕士、博士研究生和合作博士后,有意者请联系:yuntao.ma@cau.edu.cn

 

来源:

Shuangwei Li, Wopke van der Werf, Junqi Zhu, Yan Guo, Baoguo Li, Yuntao Ma*, Jochem B. Evers. Estimating the contribution of plant traits to light partitioning in simultaneous maize/soybean intercropping. Journal of Experimental Botany, 2021, doi.org/10.1093/jxb/erab077.

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