模拟不同降水年型对玉米生长和水分利用的影响

通过分析北京大兴区近30年的降水资料,并按降水量划分为枯水年、平水年、湿润年和丰水年4种降水年型。利用旱棚模拟4种降水年型,研究其对玉米地上部生长、根冠比、产量和水分利用效率的影响。结果表明,平水年玉米的地上部长势较好,根冠比较高,产量较高,达9255kg/hm2,其水分利用效率也相对较高;丰水年由于肥料淋洗、根系发育不良对玉米高产不利。因此,平水年(夏玉米生育期内降水约400mm)实行旱作节水栽培,不会影响玉米产量,且可创造高产。     

不同降水年型旱地小麦休闲期耕作的蓄水增产效应

为明确旱地小麦通过休闲期耕作实现蓄水增产的技术途径, 2009-2012年连续3个小麦生长季, 在山西闻喜县进行了休闲期深翻、深松或无耕作的田间试验, 以明确不同耕作措施对土壤水分变化、小麦产量形成的影响。结果表明, 深翻和深松处理播种期0~300 cm土壤蓄水量增加, 枯水年增加63~91 mm, 平水年增加41~70 mm, 丰水年增加54~74 mm, 尤其在枯水年和丰水年生育后期蓄水效果仍显著, 休闲期土壤蓄水效率显著提高, 枯水年提高147%~205%。深翻和深松处理在枯水年和丰水年可促进小麦生育后期吸收300 cm土层土壤水分, 使产量和产量构成因素显著提高, 尤其在枯水年产量提高34%~45%。在平水年, 穗数、穗粒数和产量显著提高, 且在平水年和丰水年深翻和深松处理对产量构成因素中的穗数影响最大。深翻和深松处理后降水生产效率和水分利用效率显著提高。不同降水年型休闲期耕作条件下, 穗数与播种至拔节期120~180 cm、拔节至开花期60~120 cm土层土壤贮水减少量关系密切, 穗粒数与播种至拔节期60~120 cm土层关系密切, 产量与拔节至开花期60~120 cm、开花至成熟期 120~180 cm土层关系密切。总之, 在本研究条件下, 旱地小麦休闲期深翻或深松耕作有利于蓄积休闲期降水, 改善底墒, 尤其枯水年的效果更为明显; 有利于增加土壤水分, 促进小麦向深层吸收土壤水分, 优化产量构成, 实现增产。在枯水年和平水年, 以休闲期深翻效果较好, 在丰水年以休闲期深松效果较好。     

旱作区玉米田土壤水分变化对产量的影响及水分利用效率分析

为了应对气候变化,提高作物抵抗灾害的能力,减轻灾害对作物生长的影响,利用位于黄土高原董志塬的西峰农业气象试验站观测资料,分析0~50 cm土壤水分变化对玉米产量的影响。结果表明,该区土壤贮水量呈逐年减少,气候趋向暖干化的变化特征。玉米全生育期内土壤贮水量变化具有阶段性：稳定期—迅速下降期—上升期;土壤水分突变年发生在2000年,之后递减趋势明显;玉米发育期日耗水强度最大时段出现在拔节—乳熟期,且土壤水分发生突变后比突变前日耗水量减少0.1 mm;玉米生长期水分利用效率呈现逐年增加趋势,但该趋势并不明显,土壤水分发生突变后（2000—2012年）比突变前（1990—1999年）水分利用效率增加了0.3 mm/kg。分析不同水分年型的水分利用效率发现,平水年水分利用效率最高,产量也最高,枯水年次之,丰水年水分利用效率和产量最低。     

不同降水年型节水小麦产量构成与效益分析

于2003~2006年间3个不同降水年型,以28个小麦品种为材料,采用只浇冻水一水的节水措施,比较品种间产量构成因素和农艺性状等方面的差异性,并与常规灌溉管理小麦在产量水平、产量相关性状和效益等方面进行比较分析。结果表明：（1）从产量水平看,参试品种间抗旱性存在显著差异。节水栽培条件下,各品种产量水平与不同降水年型生长期降水量有着密切的关系。（2）初步认为“京农02-2”、“中麦326”、“北农9580”、“中麦12”、“京农04-133”和“京冬8”六个品种在参试品种中具有较好的抗旱性,其中“中麦326”在丰水年和平水年2个不同年度表现出较好的对不同水分条件的适应性。（3）干旱条件下,小麦分蘖成穗过程受影响最大,分蘖成穗率可以作为小麦抗旱性筛选鉴定的较早期指标。（4）在丰水年和平水年大面积推广抗旱性好的小麦品种和节水型栽培技术,可以明显改善本区水资源亏空的状况。但枯水年只灌溉一次冻水难以满足小麦正常生长需要,比正常灌溉小麦产量降低48.89%以上。     

北疆干旱荒漠地区青贮玉米需水量与需水规律研究

为了确定北疆地区青贮玉米在生育期内不同阶段需水量与需水规律,提出青贮玉米合理的灌溉制度,为灌区规划、设计提供科学依据,避免水利工程设计偏大造成的浪费。于2010年在新疆北部阿勒泰地区,对青贮玉米采用非充分灌溉试验,通过对非充分灌溉试验数据进行分析,初步得到该区域青贮玉米需水量与需水规律。结果表明,在适宜水分条件下青贮玉米需水量为593 mm,需水量变化规律是生育前、后期需水量较少,生育盛期需水量多,需水过程线为抛物线型,耗水强度随气温的变化较为明显,耗水强度的高峰在气温最高的8月上旬。不同处理的苗期耗水模数均为各个生育阶段的最小值,除了孕穗—开花期受旱处理的耗水模数最大值为分蘖—拔节期外,其他处理的耗水模数最大值均为孕穗—开花期。充分灌溉条件下产量最大为54.5 t/hm2,不同生育阶段的不同程度缺水对最终产量的影响不同,拔节期和孕穗—开花期连续受旱时,产量最小为22.9 t/hm2。孕穗—开花期受轻旱的处理水分生产率最大,为12.42 kg/m3。在水量充足情况下,青贮玉米灌水量不超过YM8的灌水量;当灌溉水量十分紧缺时,为了保证有限的水资源得到充分利用,应该采用YM3处理模式。     

不同底墒条件下补灌对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响

我国黄淮平原水资源紧缺,而且年际间降水量及其时间分布存在较大差异,探明不同底墒条件下补充灌溉对冬小麦产量和水分利用效率的调节效应及其生理基础,可为该地区冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持。2013—2014和2014—2015年冬小麦生长季,在播种期0~100 cm土层土壤贮水量分别为201.5(A)、266.3(B)和317.0mm(C)3种底墒条件下,各设置4个补灌水处理,包括不灌水、拔节期+开花期补灌、越冬期+拔节期+开花期补灌、播种期+拔节期+开花期补灌,研究不同处理冬小麦耗水特性、旗叶光合、干物质积累与分配、产量及水分利用效率的差异。结果表明,冬小麦生育期总耗水量和土壤水消耗量均随播种期底墒的提高而增加。在底墒A和B条件下,冬小麦主要消耗降水和灌溉水。提高播种期补灌水平或于越冬期补灌,冬小麦在底墒A条件下对土壤水的消耗量显著增加,在底墒B条件下对土壤水的消耗量显著减少。在底墒C条件下,冬小麦耗水以土壤水为主,其次为降水,再次为灌溉水;播种期或越冬期补灌显著增加生育期总耗水量,对土壤水消耗量则无显著影响。于播种期、拔节期和开花期补灌,冬小麦在底墒A条件下可获得较高的籽粒产量,但水分利用效率较低;在底墒B条件下籽粒产量和水分利用效率均较高;在底墒C条件下,仅于拔节期和开花期补灌即可获得高产和高水分利用效率,播种期和越冬期无需补灌。综上所述,播前底墒是实施冬小麦合理补灌的重要依据。     

夏玉米需水及耗水规律的研究

分析了试验地区夏玉米在降雨年型为-干旱年的需水与耗水规律。结果表明，试验条件下，夏玉米全生育期需水量为359．8mm。夏玉米日需水强度呈抛物线型，苗期较小，拔节到抽雄达到最大，抽雄到酸浆后需水强度逐渐减小。土体供水在耗水来源组成中所占比例很小，甚至出现负供水。但是在某个生长发育阶段，特别是出现水分胁迫的条件下，土体供水可在玉米耗水组成中占主导地位。     

旱地冬小麦产量、氮肥利用率及土壤氮素平衡对降水年型与施氮量的响应

研究不同降水年型施氮量对旱地冬小麦产量、氮素利用及土壤氮素表观平衡的影响,探讨渭北旱塬旱作麦田稳产增效的最佳氮素投入量,为高效施氮提供理论依据。田间定位施氮试验于2017—2020年连续3年在陕西合阳县开展,以长6359为试验材料,设置5个施氮量处理包括0、60、120、180和240 kg hm^-2 (分别以N0、N60、N120、N180和N240表示),研究旱地冬小麦产量、氮肥利用率及土壤氮素平衡对降水年型与施氮量的响应。连续3年定位试验表明:(1)降水年型对冬小麦产量和经济收益影响显著,丰水年较平水年和欠水年分别增产33.6%和113.3%,经济收益提高2～3倍以上。冬小麦氮肥回收利用率和农学效率与产量有相似的变化规律,丰水年氮肥回收利用率和农学效率较平水年和欠水年分别提高4.7个百分点、0.6 kg kg–1 (平水年)和11.9个百分点、2.5 kg kg–1 (欠水年)。(2)无论何种降水年型,冬小麦产量、氮肥回收利用率和农学效率均随施氮量增加呈现先增加后下降的趋势。在丰水年和平水年,均以N180处理下最高,收获期0～100 cm土层土壤硝态氮积累分...     

豫西旱地冬小麦农田耗水特征及调控措施的研究

通过对冬小麦不同降水年型的耗水特性特征与水分调控措施研究，结果表明：无论在何种降水年型，冬小麦在不同生育期的耗水规律基本是一致的，即抽穗-成熟期为冬小麦的耗水高蜂期，且前期耗水满足不了需求，后期也仅在丰水年满足耗水需求。因此必须采取措施储水保水，同时节约用水，提高水分利用效率。在水分调控方面，免耕、深松、补灌、覆盖是目前旱区行之有效的蓄水节水保水措施。     

科尔沁沙地南缘地区主要作物耗水规律及水分利用评价

采用FAO-Penman Monteith公式法和水量平衡法对科尔沁沙地南缘地区玉米、花生和谷子等主要作物的耗水规律进行了研究。结果表明,玉米的日需水量、全生育期需水量和土壤水分亏缺量均最大,需水量与降水的吻合程度最差,作物系数平均值较大;谷子的日需水量、土壤水分亏缺量和作物系数平均值较大,由于生育期相对较短,全生育期需水量最少,需水量与降水吻合程度较好;花生的日需水量和土壤水分亏缺量均最小,全生育期需水量较少,需水量与降水吻合程度最好,作物系数平均值较小,作物系数变化较为平稳,生育中前期需水量相对较小。从水分利用效率的角度,区域优先种植的作物应为玉米、谷子、花生。从水分经济效益的角度,区域优先种植的作物顺序为花生、玉米、谷子;优先灌溉的作物顺序为花生、谷子、玉米。     

基于水分亏缺指数的贵州省水稻干旱特征分析

为探究贵州省水稻生长期的干旱特征,以作物水分亏缺指数作为干旱研究指标,结合协同克里金插值法及趋势分析等方法,利用贵州省31个气象站点逐日气象数据,分析贵州省水稻种植区水稻各生育时期的降水-需水变化特征及不同等级干旱的频率分布特征。研究表明：水稻生长期的降水量呈“东增西减”特征分布,各生长期累积降水量为移栽-分蘖期>抽穗-成熟期>播种-秧苗期>拔节-孕穗期,播种-秧苗期降水呈减少趋势,可能会加剧干旱灾害的发生;各生长期累积需水量为抽穗-成熟期>移栽-分蘖期>拔节-孕穗期>播种-秧苗期,播种-秧苗期水稻需水量小于同时期降水量,在播种-秧苗期各等级干旱发生的频率较低,铜仁地区及黔东南地区的东部在拔节-孕穗期和抽穗-成熟期是重旱及特旱的高频发生区。     

天津市武清区冬小麦各生育期灌溉需水量分析

为了量化武清区冬小麦各生育期灌溉指标,利用天津市武清区2009-2016年气象监测资料,1988-2016年农业气象观测资料,采用美国农业部土壤保持局推荐方法计算了有效降水量,应用FAO推荐的Penman-Monteith方法,并引进土壤修正系数,计算了武清区冬小麦8个生育阶段需水量及灌溉需水量。结果表明：近8年天津市武清区有效降水呈现降低趋势,冬小麦在播种至成熟阶段,水分亏缺较为严重,各生育阶段灌溉需水量具有明显差异。其中,返青至拔节期及开花至乳熟期需水量最多,灌溉量分别为56.48mm及53.71mm。其次是分蘖至越冬期、拔节至抽穗期,灌溉量分别为37.96mm、31.27mm。为满足冬小麦生产用水,冬小麦全生育期需水量为251.94-328.00mm,灌溉需水量为189.65-292.53mm。武清区冬小麦需水量及灌溉量在时间上具有隔年增加趋势,但在空间上差异不明显。     

Effect of Drought Stress on Yield and Quality of Maize/Sunflower and Maize/Sorghum Intercrops for Biogas Production

Intercropping represents an alternative to maize (Zea mays L.) monoculture to provide substrate for agricultural biogas production. Maize was intercropped with either sunflower (Helianthus annuus L.) or forage sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] to determine the effect of seasonal water supply on yield and quality of the above‐ground biomass as a fermentation substrate. The two intercrop partners were grown in alternating double rows at plant available soil water levels of 60–80 %, 40–50 % and 15–30 % under a foil tunnel during the years 2006 and 2007 at Braunschweig, Germany. Although the intercrop dry matter yields in each year increased with increasing soil moisture, the partner crops responded quite differently. While maize produced significantly greater biomass under high rather than low water supply in each year, forage sorghum exhibited a significant yield response only in 2006, and sunflower in none of the 2 years. Despite greatly different soil moisture contents, the contribution of sorghum to the intercrop dry matter yield was similar, averaging 43 % in 2006 and 40 % in 2007. Under conditions of moderate and no drought stress, sunflower had a dry matter yield proportion of roughly one‐third in both years. In the severe drought treatment, however, sunflower contributed 37 % in 2006 and 54 % in 2007 to the total intercrop dry matter yield. The comparatively good performance of sunflower under conditions of low water supply is attributable to a fast early growth, which allows this crop to exploit the residual winter soil moisture. While the calculated methane‐producing potential of the maize/sorghum intercrop was not affected by the level of water supply, the maize/sunflower intercrop in 2006 had a higher theoretically attainable specific methane yield under low and medium than under high water supply. Nevertheless, the effect of water regime on substrate composition within the intercrops was small in comparison with the large differences between the intercrops.     

Der Einfluß der Wachstumsrate auf die Effizienz des produktiven Wasserverbrauches durch die Kulturpflanze unter Berücksichtigung von C3- und C4-Arten

The influence of the growth rate on the water use efficiency by different cultivated plants in consideration of C3- and C4-species
The influence of the growth rate (dry matter production per unit of time) on the water use efficiency by different cultivated plants (maize, sunflower, durum wheat, sorghum, amaranthus) was examined using hydroponic culture. The water use efficiency was expressed by the relative water requirement (1 transpirated water per kg produced dry matter), at which the evaporation was absolutely eliminated. The results showed a definite conformity with the hypothesis, which was taken as the basis for these studies:
– The relative water requirement was not constant on the basis of the changing growth rate during the course of growth and development of the plants. With increasing growth rate decreased the relative water requirement. The effect of the increasing growth rate on the decrease of the relative water requirement was greater all the more, the more the growth rate increased.
– Plants of one and the same species and variety but with different growth rates had different relative water requirements. Those ones with a higher growth rate showed a lower relative water requirement.
An influence of the growth rate on the different relative water requirement of C3- and C4-species also was observed. Under better growth conditions for C3-plants than for C4-plants, the growth rate of C4-plants was slowed down, so the relative water requirement was higher than by C3-species.
Concluding from this research, there is the possibility to employ the growth rate of plants for a measure to use water more efficient in plant cultivation.     

山西中北部春玉米生长季土壤水分动态及对产量的影响

为了掌握土壤水分与玉米生长发育内在关系,提高土壤水分利用率,统筹调配水资源和防灾减灾提供理论依据,利用1994—2010年山西省忻州市忻府区农业气象观测站春玉米生长季0~50 cm土壤水分和玉米产量观测资料,分析了玉米生长季土壤水分变化规律及对玉米产量的影响。结果表明：春玉米生长季土壤水分年际变化振荡明显,呈多波动变化,与年降水量相关显著;一年中土壤水分变化分为水分消耗期、水分补给期和水分平稳期3个阶段;土壤水分的垂直变化明显,在20~30 cm层含水量最大,0~20 cm为多变层,20~50 cm为缓变层,雨季土壤水分变化较干季复杂;玉米拔节—乳熟期土壤贮水量与气候产量呈正相关,抽雄期是需水临界期,此时0~50 cm土壤贮水量每增加10 mm,产量增加200~250 kg/hm²。     

淮河流域冬小麦生育期水热资源时空变化及其影响

研究淮河流域冬小麦不同生长阶段水热资源时空变化特征及其影响,为该区冬小麦生产趋利避害、稳产高产提供科学依据。利用淮河流域106个气象站点1971—2010年逐日气象资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、线性倾向率方法、变异系数法分析了冬小麦不同生育阶段热量条件、水分条件的空间分布和时间变化特征。结果表明：淮河流域冬小麦生长期间热量条件分布不均,不同生育阶段平均气温和≥0℃积温均随时间显著增加,其中营养生长阶段增温最显著。热量条件的增加会使冬小麦生育期缩短,干物质积累减少,进而影响产量,同时冬季气温的增加有利于病虫越冬、繁殖,使冬小麦遭受病虫害的危害加重。冬小麦全生育期除沿淮西南部外,其他地区降水量均不足,其中北部地区降水量亏缺在200 mm以上;各生育阶段以并进生长阶段水分亏缺最大。40年来降水量无显著变化趋势,而北部部分地区需水量显著减少,有利于缓解降水不足对冬小麦生长的影响,沿淮大部和中东部需水量增加,导致发生干旱的风险增加;同时降水量的年际变化有增大趋势,发生旱涝灾害的风险加大,给冬小麦产量造成一定程度的损失。     

渍水时间对油菜生长及产量的影响

长江流域油菜生产期间雨水偏多,加上主要采用水稻油菜轮作模式,地下水位高、土壤粘重,常发生渍害。为了研究油菜各生育期渍水对其生长及产量形成的影响,设计盆栽试验,在油菜4个生育期分别进行3个不同渍水时间处理后,然后恢复正常水分管理。其中,苗期、蕾薹期分别进行10、20和30 d渍水处理,花期、角果期分别进行10、15和20 d渍水处理,各处理4次重复,比较2个耐渍性不同的油菜品系在各生育期的生长状况及产量。结果表明: (1) 渍水影响油菜各生育期根系发育、地上部生长及最终产量的形成,并存在品种间差异;(2) 苗期渍水导致叶片叶绿素(Chl)含量下降、丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)含量增加,其变化过程在指标间存在差异;(3) 以产量为指标,渍水的敏感性依次为蕾薹期、花期＞苗期、角果发育成熟期;(4) 研究不同渍水处理对产量的影响可为持续降雨对大面积油菜生产影响的估算提供依据。     

Strahlungsnutzung durch Bestände ölreicher Körnerfruchtarten — Winterraps, Öllein und Sonnenblume im Vergleich

Radiation use by oil seed crops — a comparison of winter rape, linseed and sunflower For the production of grain crops rich in oil, winter rape, linseed and sunflower are similarly suitable at many arable locations. We wanted to compare the extent to which radiation (PAR) is intercepted and utilized by the individual species for dry matter and yield production. For this purpose, a 2‐year field experiment comprising the factors genotype, N fertilization and soil tillage was conducted. For five phases of crop development, growth rates (CGR, RGR and NAR) and PAR utilization were calculated. At full ripeness, total dry matter, grain, oil and energy yields, the crop‐ and year‐specific PAR supply, its interception and utilization for dry matter production and the resulting energy binding were determined. Due to the different individual vegetation periods, the PAR supply of the crops differed. The crop assimilation areas also differed, with values for winter rape and sunflower higher than those for linseed. The yield productivity of winter rape and sunflower was also higher than that of linseed. N fertilization increased yield to different extents for the different crops. On average, winter rape and sunflower produced the same amounts of dry matter and energy yield. Due to a higher harvest index, sunflower had the highest grain yield, and because the oil concentration in grain was comparatively high sunflower produced the highest oil yield, too. Under cool and wet climate conditions, however, the productivity of sunflower is offset by a relatively high yield risk because of uncertain ripening. The highest PAR utilization by linseed did not compensate for its very short vegetation period in combination with the lowest PAR interception.