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摘要
作物的综合光合作用能力直接决定粮食产量，探明作物光合特性分布机制是开发新品种、研发新农艺的一个关键科学问题。为探究玉米植株光合特性的垂直分布规律，该研究利用荧光成像技术对不同品种和不同氮、水处理的5叶期样本进行图像采集，对植株不同叶片的荧光淬灭特性及荧光参数进行分析。荧光淬灭特性分析表明，叶片光量子产量随垂直高度的增加呈上升趋势；由非加权组平均法聚类产生的四类淬灭特性中，郑单958在不同环境中的荧光淬灭垂直分布异质性小于先玉335和浚单20。关键荧光参数分析结果表明，叶片最大光能转换效率、实际光能转换效率、光反应电子传递活性随垂直高度的增加呈上升趋势，除衰老叶片外的非光化学能量耗散差异性不显著。光合特性垂直分布分析表明，不同土壤氮含量下样本的最大光量子效率（Fv/Fm）有较为显著的二次函数分布特征，随着土壤氮含量的降低，垂直分布的异质性增大；不同品种间的稳态光适应光化学淬灭（q L＿Lss）有较为显著的一次函数分布特征，郑单958表现出较强的抗逆性。基于机器学习方法，以荧光参数垂直分布数据分类植株组别的结果表明，郑单958样本的最大光量子效率（Fv/Fm）、微量土壤氮含量下样本的最大光量子效率（Fv/Fm）和干旱环境下样本的稳态非光化荧光淬灭（NPQ＿Lss）判别准确率分别达0.82、0.94和0.88，与其他处理及荧光参数相比，垂直分布规律更显著；其他荧光参数的分布特征并不能有效判别样本组别。将叶片按植株形态学自下而上排序，由植株叶片光合垂直异质性关键叶片分析，第2片叶片可以作为垂直分布的“特征叶片”评估玉米品种和土壤氮含量，第1片叶片可以作为垂直分布的“特征叶片”评估植株土壤水含量。
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