对所研究的植物群体给予定量的描述。门司正三和佐伯敏郎于1953年,第一次从物质生产的角度阐述了植物群体的结构,创造了群体层切法。层切方法是在作物群体内,自上而下逐层测定各层水平面的光强,以群体顶部自然光强为100,求出相对光强的垂直分布。由于群体内部同一层次的光分布并不均一,所以要在同一水平面上测定多个点,求其平均值。接着便进行群体层切。
对生长田间的作物群体自上而下分层切割,测定面积、干重、光分布,用来研究群体光合系统与非光合系统的空间配置状况的方法,也称大田切片法。
B.詹森(Jensen,1932)指出,群体的叶面积达到土地面积的若干倍时,呈水平排列的叶,对叶层的总光合作用是不利的。他把叶的排列性状称为同化系统,不过没有对这一系统进行定量的分析。R.盖格(Gei-ger,1950)曾就植物群体中光强的垂直分布进行了测定,但没有对所研究的植物群体给予定量的描述。门司正三和佐伯敏郎于1953年,第一次从物质生产的角度阐述了植物群体的结构,创造了群体层切法。
层切方法是在作物群体内,自上而下逐层测定各层水平面的光强,以群体顶部自然光强为100,求出相对光强的垂直分布。由于群体内部同一层次的光分布并不均一,所以要在同一水平面上测定多个点,求其平均值。接着便进行群体层切。在大田中选出一定土地面积作测定样方,面积大小视植株高度和种植密度而定,一般取100×100平方厘米或50×50平方厘米。样方四角立以带刻度的标杆,并在秆与秆之间按刻度拉网格线。把样方内的全部植株自上而下按一定间隔进行剪切。切取的间隔,凡植株高大者为20厘米,矮小者为10厘米,剪切时,应尽量按照群体的自然状态切取。剪下来的植株材料按层次分别装在塑料袋内带回实验室。
在实验室内,将供试材料分成光合组织和非光合组织两部分。一般光合组织只包括绿色叶片(黄叶、枯叶不包括在内),非光合组织包括叶柄、茎、枝、繁殖器官乃至根。各个器官均需称量鲜重和干重。全样方内的总叶面积和各层的叶面积可按叶片干重和比叶重换算求得。
先将测定结果整理成表格,然后绘制作物群体生产结构图(见图),以群体高度为纵坐标,将光合组织的重量或面积分层绘在纵轴的左侧,非光合组织的重量绘在右侧。这样的生产结构图可以表明作物群体各个部分在空间的分布。若在植株生育过程中多次进行群体层切,则可看出群体几何结构的发展动态。而对采取不同措施的同种作物群体层切,又可以比较这些措施对群体结构的影响,分析增、减产的原因。一般在群体最繁茂时进行层切。
开育8号大豆群体大田切片图
在作物群体的生产结构图上,一般还标出相对光照强度的垂直分布,将群体内部的相对光强分层标记,连各点成曲线,即可看出作物群体光强的削减程度。门司和佐伯(1953)用实测数据证实,阳光在穿过群体冠层的过程中,其强度随着叶层的增加几乎呈指数降低。群体内某个高度水平面的光强与从冠层顶部到该高度的叶片的叶面积指数(累加叶面积指数)有一定的关系。这个关系与Lambert-Beer消光定律是一致的。如果把叶层看作是均匀的,则光强的削减可以按消光方程式I=I。e-KF计算(式中,Ⅰ为群体内距冠层顶部一定距离上的水平光强;Ⅰo为冠层顶部的水平光强;K为消光系数;F为在计算Ⅰ的水平以上的累加叶面积指数)。消光系数是用来表示光强垂直方向削减的常数。禾本科植物群体中,叶片趋于直立,消光系数在0.5左右,群体中层的光强约为顶部光强的一半。在阔叶型植物的群体中,叶片通常呈水平排列,消光系数在0.7以上,群体中层的光强大约为入射光的1/4~1/3。
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