作物冠層分析儀的應(yīng)用
作物冠層分析是作物栽培與生理研究的核心內(nèi)容，對(duì)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)具有重要意義。通過(guò)分析冠層結(jié)構(gòu)、葉面積指數(shù)、光照分布及群體小氣候，可明確光能利用效率，優(yōu)化種植密度與株型配置，避免群體過(guò)密或過(guò)稀導(dǎo)致的光合不足。同時(shí)，冠層監(jiān)測(cè)能快速判斷作物長(zhǎng)勢(shì)、水肥狀況及病蟲害發(fā)生趨勢(shì)，為精準(zhǔn)施肥、節(jié)水灌溉和科學(xué)施藥提供依據(jù)。此外，冠層參數(shù)還可用于評(píng)估作物抗逆性、指導(dǎo)品種選育及產(chǎn)量預(yù)測(cè)，是智慧農(nóng)業(yè)、遙感監(jiān)測(cè)與農(nóng)田管理決策的重要基礎(chǔ)，對(duì)提升產(chǎn)量、改善品質(zhì)、減少資源浪費(fèi)具有關(guān)鍵作用。
以下是在不同作物冠層研究中，研究人員選擇并使用冠層分析儀對(duì)葉面積指數(shù)、光和有效輻射等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，表明了植物冠層分析儀在相關(guān)領(lǐng)域中的重要性和必要性。
案例一（李小敏, 龔紅瑜, 田冰欣, 劉東華, 李春喜, 姜麗娜, 馬建輝. 黃淮海平原不同行距配置和密度組合對(duì)小麥冠層結(jié)構(gòu)和氮素利用的影響[J]. 作物雜志, 2025, (05): 171-176.）
背景介紹：傳統(tǒng)等行距種植方式容易使作物群體結(jié)構(gòu)不佳，田間通風(fēng)透光條件較差。而寬窄行種植通過(guò)寬行與窄行交替布局，能有效優(yōu)化冠層結(jié)構(gòu)，減少葉片相互遮擋，讓中下部葉片獲得更多光照，增大有效光合面積，提升光能利用率，增強(qiáng)光合能力。在相同密度下，寬窄行還能改善田間通風(fēng)透氣性，緩解小麥高產(chǎn)栽培中群體結(jié)構(gòu)失調(diào)、光照不足和植株早衰等問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。目前小麥行距配置仍在持續(xù)優(yōu)化，合理的群體結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步研究完善。
實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)處理見(jiàn)表1；分別于小麥拔節(jié)期、抽穗期、開(kāi)花期和灌漿期，使用SunScan植物冠層分析儀（英國(guó)DELTA-T公司）于晴朗日9:00-11:00在各處理小區(qū)定點(diǎn)測(cè)量，將探測(cè)桿插入行間并置于冠層底部 測(cè)定作物冠層葉面積指數(shù)（leafareaindex，LAI）、 葉傾角（meantilt angle，MTA）和透光率（diffuse normal transmittance，DIFN），每處理測(cè)定10次，取平均值。
使用儀器：SunScan植物冠層分析儀
結(jié)果分析：通過(guò)分析小麥的LAI和DIFN，研究不同種植 密度和行距對(duì)小麥冠層結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明（圖3），在不同生育期，T2、T3和T4處理小麥 LAI均高于T1處理，且呈逐漸上升趨勢(shì)，因此寬 窄行種植、增密和縮行勻株均可以有效提高小麥 LAI。進(jìn)一步分析冠層DIFN，結(jié)果表明，不同處理下DIFN與LAI變化規(guī)律相反，表明寬窄行種植、增密和縮行勻株均可以有效提高光能截獲率，有助于提高光輻射資源利用率。
案例二（高澤雨, 朱金龍, 雒涌婷, 朱琪淳, 石宇晴, 婁運(yùn)生. 弱光脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)生理、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2025, 53 (16): 88-98.）
背景介紹：太陽(yáng)輻射是作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵能量來(lái)源，光照強(qiáng)弱與光質(zhì)直接影響光合作用、生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)。遮陰會(huì)營(yíng)造弱光環(huán)境，使水稻株高、分蘗、葉面積指數(shù)下降，雖能提高葉綠素含量，但會(huì)抑制凈光合速率與干物質(zhì)積累，降低結(jié)實(shí)率、千粒重及加工品質(zhì)，同時(shí)增加堊白，導(dǎo)致產(chǎn)量與品質(zhì)下降，且分蘗、抽穗、灌漿等關(guān)鍵時(shí)期遮陰均有不利影響。此外，遮陰還會(huì)改變冠層光質(zhì)，使藍(lán)光比例上升、紅光 / 遠(yuǎn)紅光比值降低。目前相關(guān)研究多集中在遮陰程度與時(shí)期，針對(duì)不同遮陰材料及光質(zhì)的影響研究仍較欠缺，有待進(jìn)一步深入。
實(shí)驗(yàn)方法：采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，不同顏色遮陽(yáng)網(wǎng)覆蓋水稻冠層模擬弱光環(huán)境，處理設(shè)置為：對(duì)照（不覆蓋，C0）、黑色遮陽(yáng)網(wǎng)覆蓋（C1）、銀灰色遮陽(yáng) 網(wǎng)覆蓋（C2）和白色遮陽(yáng)網(wǎng)覆蓋（C3），遮陰率為60％。小區(qū)面積設(shè)定為4m2（2m×2m），每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列。采用LP-80植物冠層分析儀，在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)不同位置進(jìn)行葉面積指數(shù)的測(cè)定，結(jié)果取平均值。
使用儀器：LP-80植物冠層分析儀
結(jié)果分析：方差分析結(jié)果（表2）表明，水稻各生育期中各處理對(duì)葉面積指數(shù)均有極顯著影響（P＜0.01）。圖2表明，在水稻主要生育期，與對(duì)照C0相比，C1、C2和C3處理均對(duì)葉面積指數(shù)起抑制作用。在分蘗期、拔節(jié)期和成熟期，葉面積指數(shù)表現(xiàn)為C0＞C3＞C2＞C1，C0顯著高于C1、C2和C3，C2和C3顯著大于C1；在孕穗期和抽穗期，LAI呈現(xiàn) C0＞C2＞C3＞C1的趨勢(shì)，其中C0的LAI值顯著大于C1、C2和C3，C2顯著大于C1和C3；在灌漿期，LAI呈現(xiàn)C0＞C3＞C2＞C1的趨勢(shì)，其中C0處理的LAI顯著大于C1、C2和C3，C3顯著大于C1和C2，C2顯著大于C1?？傮w上，與C0相比，C2和C3對(duì)LAI的抑制作用較小，即銀色和白色遮陽(yáng)網(wǎng)處理的葉面積指數(shù)高于黑色遮陽(yáng)網(wǎng)。
不同小寫字母表示相同生育期下各處理間在5%水平差異顯著
圖2. 各生育期不同處理下水稻葉面積指數(shù)變化
案例三（徐恩惠.水稻冠層光強(qiáng)波動(dòng)特征及其對(duì)冠層光合作用的影響[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2025.）
背景介紹：水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)我國(guó)糧食安全意義重大，而光合作用是其產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，冠層光環(huán)境直接影響光合效率。田間條件下，太陽(yáng)、云層及風(fēng)力變化會(huì)使冠層光強(qiáng)劇烈波動(dòng)，同時(shí)冠層結(jié)構(gòu)也會(huì)通過(guò)影響光照分布與葉片遮擋，造成冠層內(nèi)外光強(qiáng)波動(dòng)差異。波動(dòng)光會(huì)改變水稻冠層對(duì)光照的響應(yīng)，進(jìn)而影響光能利用。因此，研究冠層光強(qiáng)波動(dòng)特征、影響因素及對(duì)光合作用的影響，對(duì)優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)、提升光能利用率十分關(guān)鍵。
實(shí)驗(yàn)方法：在晴朗無(wú)云的中午時(shí)段（11:00-13:00），本研究采用植物冠層分析儀（AccuPAR LP-80，Licor，USA）對(duì)冠層不同位置的光合有效輻射（PAR）進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)量。測(cè)量位置包括：（1）冠層頂部（株高的上1/3處）；（2）冠層中部（株高的下1/3處）；（3）冠層底部（離水面3-5 cm處），以計(jì)算冠層各位置的光強(qiáng)攔截率。 測(cè)量過(guò)程中，首先將儀器水平放置在冠層外部記錄PAR基準(zhǔn)值，隨后立即測(cè)量冠層內(nèi)部相應(yīng)位置的PAR值。為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，每個(gè)內(nèi)部位置測(cè)量前均需重新記錄冠層外部的PAR基準(zhǔn)值。在冠層內(nèi)部PAR測(cè)量時(shí)，儀器水平放置于兩行植株中間，每個(gè)小區(qū)分別在寬行和窄行各選取3個(gè)測(cè)量點(diǎn)，共計(jì)6個(gè)測(cè)量點(diǎn)位。
使用儀器：LP-80植物冠層分析儀
結(jié)果分析：在幼穗分化期之前，黃華占在冠層內(nèi)不同位置的光攔截率顯著大于 南粳9108，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，黃華占和南粳9108的光攔截率差異不顯著，密度 之間的差異僅在2023年移栽后30 d冠層底部表現(xiàn)出顯著差異，其他時(shí)期沒(méi)有顯著差異。黃華占品種在不同生育期均展現(xiàn)出較強(qiáng)的冠層光攔截率，且這種差異主要體 現(xiàn)在品種之間，而種植密度對(duì)其冠層光能截獲能力的影響相對(duì)較小。
