旱地春小麦产量对不同生育阶段温度变化的响应模拟

【目的】定量分析陇中黄土丘陵沟壑区旱地春小麦不同生育阶段温度变化对小麦产量的影响,为陇中黄土丘陵沟壑区制定合理种植模式提供理论指导和决策依据。【方法】基于灰色关联度分析不同生育阶段温度与旱地春小麦产量间的关联性,确定影响旱地春小麦产量的关键生育阶段。应用APSIM(Agricultural Production System Simulator)模型模拟不同生育阶段温度变化条件下春小麦的产量,通过二次多项回归分析、单因素边际效应分析方法研究旱地春小麦产量对不同生育阶段温度变化的响应机制。【结果】(1)APSIM模型对模拟陇中黄土丘陵沟壑区不同播种期旱地春小麦的产量和生育期具有较高的适用性,模拟产量和生育期的均方根误差(RMSE)平均值分别为39.95kg·hm~(-1)和2.78 d,归一化均方根误差(NRMSE)平均值分别为1.55%和1.87%,模型有效性指数(ME)平均值分别为0.73和0.83;(2)陇中黄土丘陵沟壑区旱地春小麦全生育期平均温度总体呈上升趋势,但不同生育阶段的温度增幅各不相同,播种—出苗、出苗—分蘖、分蘖—拔节、拔节—孕穗、孕穗—开花、开花—灌浆和灌浆—成熟阶段的平均气温倾向率分别为0.44℃·(10a)~(-1)、0.34℃·(10a)~(-1)、0.17℃·(10a)~(-1)、0.41℃·(10a)~(-1)、0.49℃·(10a)~(-1)、0.52℃·(10a)~(-1)和0.35℃·(10a)~(-1);(3)不同生育阶段温度变化对旱地春小麦产量的影响大小依次为灌浆—成熟、开花—灌浆、播种—出苗、孕穗—开花、拔节—孕穗、出苗—分蘖、休闲和分蘖—拔节阶段;(4)在其他生育阶段温度不变的条件下,播种—出苗阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均增加0.45%;孕穗—开花阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均减少0.34%。开花—灌浆阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均减少0.65%;灌浆—成熟阶段温度每增加0.5℃,春小麦产量平均减少1.09%。【结论】APSIM模型对陇中黄土丘陵沟壑区不同播种期旱地春小麦的产量和主要生育期有较好的模拟效果。研究区旱地春小麦全生育期平均温度总体呈上升趋势,但不同生育阶段温度增幅不同。不同生育阶段温度变化对春小麦生长和发育影响不同。播种—出苗阶段增温倾向于增产,其他阶段增温倾向于减产。     

降水量和气温变化对定西地区旱地春小麦产量的影响

为定量评估甘肃省定西市旱地春小麦‘定西35号’产量对各生育阶段降水量和气温变化的响应,以研究区1971—2017年逐日降水量和气温数据为基础,利用APSIM模型对小麦生育期和产量进行模拟,对近47年来研究区降水量和气温变化与春小麦产量的相关性进行了分析,并用二次多项式回归法分析了气候变化对小麦产量的影响。结果表明：8个生育阶段中,与小麦产量显著相关的6个气候因子分别为灌浆–成熟期的降水量、日均温和日均最高温,拔节–孕穗期的降水量、日均温和日均最高温;主效应分析显示,灌浆–成熟期的日均最高温、降水量、日均温和拔节–孕穗期的日均最高温、日均温、降水量对春小麦产量的直接贡献依次降低;单因素效应分析结果表明,拔节–孕穗期的降水量与产量呈开口向上的二次抛物线上升趋势,灌浆–成熟期的降水量与产量呈开口向下的二次曲线变化,小麦产量随拔节–孕穗期日均温的升高呈二次抛物线下降变化,随灌浆–成熟期日均温的升高呈二次曲线上升变化;小麦产量随着拔节–孕穗期日均最高温的升高而增加,但产量在达到某一峰值后随着温度的升高出现报酬递减;灌浆–成熟期日均最高温对产量的直接贡献率为负效应,但二次项偏回归系数为正值,表示为叠加正效应。     

灌水时间和灌水比例对单套作玉米产量 及水分利用效率的影响

目的 探究不同灌水比例和灌水时间对单套作玉米产量及其水分利用效率的影响,为构建套作复合群体水分高效管理技术提供依据。方法 采用自动式遮雨棚水分精量控制,2016—2017年连续2年在灌溉定额4 050 m ³·hm ^-2条件下,设置2种种植模式（单作A1、套作A2）、3种灌水比例（播种水25%+拔节水25%+抽雄水25%+灌浆水25%,B1;播种水25%+拔节水25%+抽雄水15%+灌浆水35%,B2;播种水25%+拔节水35%+灌浆水40%,B3）两因素随机区组试验。研究不同种植模式下灌水时间和灌水比例对玉米生育期内土壤含水量、棵间蒸发量、耗水特征、产量及水分利用效率的影响。 结果 相同的灌溉定额下,玉米拔节后单作土壤含水量比套作平均高出16.60%,拔节期—成熟期套作棵间蒸发量平均较单作高出23.60%;单套作耗水强度高峰期均为拔节—抽雄期,日耗水强度最高达到7.21 mm·d ^-1,耗水量占全生育期21.62%—31.67%,拔节期后套作阶段耗水强度均显著高于单作,平均高出3.68%;单作玉米产量在播种水25%+拔节水35%+灌浆水40%时达最高,平均较单作其他处理提高16.49%,水分利用效率平均提高11.71%,而套作则在灌水处理为播种水25%+拔节水25%+抽雄水15%+灌浆水35%时,穗粒数、有效穗数平均较其他灌水处理增加4.47%、6.97%,从而使产量平均增加22.07%,水分利用效率平均提高19.11%。 结论 本试验灌溉定额为4 050 m ³·hm ^-2下,播种、拔节期、灌浆期分别灌水25%、35%、40%有利于提高单作玉米产量,而套作玉米采用宽窄行带状栽培则需要增加一次灌水时间,在播种、拔节期、抽雄期、灌浆期分别灌水25%、25%、15%、35%有利于提高其产量及水分利用效率。     

淮北地区优质食味粳稻温光适应性和最佳播种期

【目的】 探明淮北地区不同温光条件对优质食味粳稻产量的影响。 【方法】 以优质食味中熟中粳南粳2728和南粳505,迟熟中粳南粳9108和福粳1606为试验材料,设置5月10日（S1）、5月17日（S2）、5月24日（S3）、5月31日（S4）、6月7日（S5）、6月14日（S6）、6月21日（S7）7个播期处理。研究不同播期处理下水稻产量、生育期、日均温度、积温和日均辐射量的差异,水稻产量与日均温度、积温、日均辐射量的相互关系。 【结果】 （1）随播种期的推迟,水稻产量显著下降。播种期每推迟7 d,中熟中粳和迟熟中粳产量分别降低0.49 t·hm ^-2、0.63 t·hm ^-2。（2）随播种期的推迟,播种至拔节期、拔节至抽穗期和全生育期天数呈下降趋势。抽穗至成熟期生育天数呈增加趋势,迟熟中粳S5—S7处理不能正常成熟,抽穗至成熟期生育天数缩短,2种类型水稻产量与全生育期天数极显著正相关。（3）随着播种期的推迟,播种至拔节期日均温度显著升高,拔节至抽穗期、抽穗至成熟期和全生育期日均温度显著下降。2种类型水稻产量与播种至拔节期日均温度极显著负相关,与拔节至抽穗期、抽穗至成熟期和全生育期日均温度极显著正相关。（4）2种类型水稻播种至拔节期、拔节至抽穗期、抽穗至成熟期和全生育期积温随播期推迟均呈下降趋势。播种期每推迟7 d,中熟中粳和迟熟中粳全生育期积温分别降低106.6℃、123.1℃。2种类型水稻产量与各生育阶段积温极显著正相关。（5）随播种期推迟,全生育期日均辐射量显著下降,中熟中粳产量与拔节至抽穗期和全生育期日均辐射量极显著正相关,与播种至拔节期和抽穗至成熟期日均辐射量呈正相关关系。迟熟中粳产量与播种至拔节期日均辐射量显著正相关,与全生育期产量极显著正相关,与拔节至抽穗期和抽穗至成熟期日均辐射量正相关。【结论】在稻麦两熟的淮北地区,与光照相比,产量对温度的响应更为敏感。在播期范围内,各生育阶段积温越高,水稻产量越高。为了保证2种类型优质粳稻能够安全成熟,中熟中粳和迟熟中粳应分别于6月14日和5月31日之前播种。当2种生育类型水稻播种期在5月10日至5月24日,水稻能获得较高的产量。     

洪涝灾害对水稻发育期及产量结构影响的评估分析

按照挖掘试验池栽培水稻适时灌水的方式,模拟了在水稻拔节孕穗(对照区拔节普遍期后10 d)、抽穗开花(始期)、灌浆(对照区抽穗普遍期后10d)3个生育阶段发生洪涝,对不同程度和持续时间的洪涝灾害对水稻各生育期(生育阶段)产量结构各要素的影响进行了定量评估.试验数据分析表明,随着淹水深度增加、时间延长,水稻发育期有不同程度的推迟或提前结束发育期、水稻产量结构各要素呈线性下降趋势,呈显著负相关.     

华北地区夏玉米滴灌施肥的肥料效应

目的 通过研究华北地区中低产土壤条件下不同氮、磷、钾肥施用量在滴灌夏玉米上的肥料效应,从而优化滴灌施肥系统,为夏玉米高效滴灌施肥提供理论依据,推进水肥一体化技术。方法 通过两年田间试验,以郑单958为供试品种,滴灌带设置为一管带两行,氮磷钾分别设4个处理,其中氮肥处理为0、144、180、216 kg·hm ^-2（记为N0、N1、N2、N3）,磷肥处理为0、72、90、108 kg·hm ^-2（记为P0、P1、P2、P3）,钾肥处理为0、72、90、108 kg·hm ^-2（记为K0、K1、K2、K3）,氮磷钾肥料分4次滴施,以研究不同处理对夏玉米产量及不同生育时期干物质积累的影响,分析不同处理下肥料的利用率。结果 （1）华北地区中低产田条件下夏玉米产量随施氮磷肥的用量呈抛物线性变化,当施氮量为180 kg·hm ^-2,施磷量为90 kg·hm ^-2时,作物产量最高;当氮磷肥施用量超过最高产量施肥量时,作物产量随施氮磷用量的提高呈下降趋势,但氮肥处理的下降程度差异不显著,而磷肥施用量超过90 kg·hm ^-2时,作物产量随施磷量的提高显著下降（P＜0.05）;在本处理中,夏玉米产量随施钾量的提高,均呈增加趋势。（2）不同施肥处理对夏玉米生育前期干物质积累几乎没有影响,在灌浆期与收获期时干物质积累与施氮量、施磷量均呈抛物线性变化,变化趋势与产量基本相同。（3）不同处理的氮磷钾肥利用率不同,分别为33.39%—58.44%、14.15%—28.88%、54.70%—65.75%,当夏玉米产量最高时的氮、磷、钾肥利用率两年平均为51.21%、28.88%、65.75%;在最高产量条件下,氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为8.08、11.41和8.83 kg·kg ^-1;偏生产力分别为59.88、119.75和100.65 kg·kg ^-1。结论 在华北地区中低产土壤滴灌施肥条件下,最适宜的氮磷施用量分别为180 kg·hm ^-2和90 kg·hm ^-2,当施氮量超过180 kg·hm ^-2、施磷量超过90 kg·hm ^-2时,夏玉米产量会出现下降,但随施钾量的提高,产量有增加的趋势。滴灌施肥可获得较高的氮磷钾肥利用率,分别为51.21%和28.88%和65.75%。     

宁夏引黄灌区春小麦氮磷钾需求及化肥减施潜力

【目的】明确宁夏引黄灌区春小麦氮、磷、钾肥的施用现状及需求情况,为合理施肥和科学减施化肥提供理论依据。【方法】通过农户调查和田间小区试验,分析宁夏引黄灌区春小麦产量水平及氮、磷、钾肥施用情况,阐明不同氮、磷、钾水平对春小麦产量构成及氮、磷、钾养分需求的影响。【结果】农户调查结果表明,宁夏引黄灌区春小麦产量平均为（6 985±867）kg·hm ^-2,偏高产及高产农户比例达82.7%;随着产量水平提高,氮、磷肥施用量和过量施肥量均呈降低趋势,钾肥施用量总体不足。平均来看,氮、磷、钾施用量分别为294、162和49 kg·hm ^-2;97.1%的农户氮肥投入过量,过量施氮量为69—114 kg·hm ^-2;20.5%的农户磷肥投入过量,过量施磷量为18—42 kg·hm ^-2;钾肥投入总体不足,比推荐施钾量少30—51 kg·hm ^-2。氮肥试验结果表明,当施氮量在120—240 kg·hm ^-2时,地上部生物量、籽粒产量、收获指数、穗粒数均显著增加,并在施氮量180 kg·hm ^-2时达到最高,此时籽粒吸氮量、吸磷量和吸钾量亦达到最大,分别为168.2、23.9和23.2 kg·hm ^-2;随施氮量增加,氮收获指数无显著变化,平均值为56.5%,磷收获指数呈增加趋势,钾收获指数表现为下降趋势。施氮180 kg·hm ^-2时,春小麦氮素需求量达45.8 kg·Mg ^-1,比对照增加19.6%;磷需求量从不施氮的6.0 kg·Mg ^-1显著降到高量施用氮肥（240 kg·hm ^-2）的5.3 kg·Mg ^-1,而钾需求量则从42.6 kg·Mg ^-1增加到49.7 kg·Mg ^-1。磷肥试验结果显示,施用磷肥时春小麦千粒重和收获指数明显增加,但地上部生物量和穗粒数均明显降低,因此籽粒产量无明显差异,平均为5 446 kg·hm ^-2。施用磷肥可显著提高籽粒吸氮量、氮素收获指数和氮素需求量,平均值分别为141.6 kg·hm ^-2、54.5%和25.9 kg·Mg ^-1,分别比不施磷肥提高28.6%、27.9%、26.2%;施用磷肥亦可促进磷素向籽粒转移并提高磷收获指数,籽粒吸磷量和磷收获指数分别比不施磷肥提高15.9%和15.2%,磷需求量呈增加趋势,但未达显著水平。 钾需求量随施磷量增加显著降低,从不施磷的68.1 kg·Mg ^-1降到施磷120 kg·hm ^-2的49.7 kg·Mg ^-1。钾肥试验结果发现,施钾量对生物量,籽粒产量,收获指数,每公顷穗数,籽粒氮、磷、钾含量均无显著影响,但高量施钾（75 kg·hm ^-2）可显著减少穗粒数,增加千粒重和氮、磷、钾收获指数,穗粒数比对照下降9.1%,千粒重比对照增加7.6%,氮、磷、钾收获指数分别可达57.2%、73.5%、7.3%。施钾60 kg·hm ^-2时,氮、磷、钾需求量均达最高,分别为55.3、5.5、57.6 kg·Mg ^-1,而高量施钾（75 kg·hm ^-2）时,氮和钾需求量显著降低20.6%和13.7%。可见适量施钾可提高氮、钾需求量,而高量施钾则降低氮、钾需求量。【结论】减少氮肥、调控磷肥、适当增加钾肥依然是宁夏引黄灌区春小麦化肥结构调整的主要方向。春小麦氮需求量为38.3—57.2 kg·Mg ^-1,在适量施用氮、磷、钾肥时可显著增加;磷需求量为5.1—6.0 kg·Mg ^-1,随氮肥用量增加而降低,对磷、钾肥无显著响应;钾需求量为42.6—68.1 kg·Mg ^-1,随施氮量增加呈升高趋势,随施磷量增加呈降低趋势,在高量施钾时显著降低。推荐氮肥适宜用量为120—180 kg·hm ^-2,比农户平均施氮量减少25%—60%;磷肥用量在48—96 kg·hm ^-2时,更有利于稳定春小麦产量并促进氮、磷向籽粒的转移,比农户平均用量减少40.7%—70.3%;钾肥用量在0—60 kg·hm ^-2时可稳产增质,在现有施肥水平上适量增加即可。     

施氮量对黄土高原旱地冬小麦产量和水分利用 效率影响的整合分析

【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得82篇大田试验文献,包含355个独立研究的1 169组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为66.09%和72.38%（P＜0.05）。施氮后西北部产量相对增长率（69.27%）高于东南部,水分利用效率增长率（65.53%）低于东南部;西北部在施氮量212 kg·hm ^-2时产量达到最高,东南部需多施15 kg·hm ^-2才能获得最高产量;西北部施氮232 kg·hm ^-2时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施氮224 kg·hm ^-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率（79.12%,75.00%）均高于＞10℃地区;年均温＞10℃地区施氮189 kg·hm ^-2和187 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年均温≤10℃地区施氮225 kg·hm ^-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮239 kg·hm ^-2时达到最高。施氮后在年均降水≤600 mm地区产量相对增长率（70.48%）更显著,而水分利用效率则在年均降水＞600 mm时更显著;年均降水≤600 mm地区在施氮量235 kg·hm ^-2和244 kg·hm ^-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水＞600 mm地区实现高产的施氮量为250 kg·hm ^-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下,产量和水分利用效率的相对增长率（78.24%, 86.55%）均高于＞12 g·kg ^-1条件,前者在施氮量226 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为163 kg·hm ^-2和175 kg·hm ^-2。【结论】在黄土高原,冬小麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为227 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2;年均温＞10℃地区合理施氮量为187 kg·hm ^-2,年均温≤10℃地区为239 kg·hm ^-2;年均降水＞600 mm地区合理施氮量为250 kg·hm ^-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm ^-2;耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm ^-2,高于12 g·kg ^-1时则为163 kg·hm ^-2。     

不同生育阶段干旱胁迫下的水稻产量效应

以冀粳 1 4水稻为材料 ,研究了 5种水分胁迫下各生育阶段的产量效应。结果表明 :水分胁迫在不同生育阶段的产量效应差异显著 ;其效应由弱到强依次为 :无效分蘖期、灌浆成熟期、有效分蘖期、拔节孕穗期、开花灌浆期。     

再生稻和双季稻田CH4排放对比研究

【目的】 为了探索生态可持续的稻作模式,对比研究了长江中下游地区双季稻和再生稻稻作模式的产量潜力和CH₄排放特征,以此为选取绿色、生态经济可持续的稻作模式提供科学依据。【方法】 于2017—2018年依托湖南省益阳市大通湖区宏硕生态农业农机合作社科研基地,设置了双季稻和再生稻2种模式,对比分析了产量潜力、稻田生育期间CH₄排放动态和稻田生态系统CH₄季节性累积排放规律以及评估了单位产量稻田CH₄排放。【结果】 试验期间,从产量方面来看,双季稻早稻产量为7.37 t·hm ^-2,再生稻头季产量为8.84 t·hm ^-2,头季相比早稻增产19.95%。双季稻晚稻产量为6.82 t·hm ^-2,再生稻再生季产量为3.39 t·hm ^-2,再生季相比晚稻减产50.29%。综合两季,双季稻总产量为14.19 t·hm ^-2,再生稻总产量为12.22 t·hm ^-2;从生育期间CH₄排放动态来看,双季稻在分蘖期和齐穗期左右排放较强峰值,再生稻除了在分蘖期和齐穗期有较强的排放以外,其在施用促芽肥时也出现了小峰值。但总体双季稻的排放范围（- 0.06—1.30 μmol·m ^-2·s ^-1）要高于再生稻的排放范围（- 0.01—0.70 μmol·m ^-2·s ^-1）;从稻田CH₄季节性累积排放来看,双季稻CH₄累积排放要高于再生稻。再生稻头季累积排放范围在23.90—266.59kg·hm ^-2,再生季累积排放范围在0.00—46.14 kg·hm ^-2。双季稻早稻季节累积排放范围在为35.57—251.29kg·hm ^-2,晚稻季节累积排放范围在为10.74—321.59 kg·hm ^-2。双季稻CH₄季节累积排放A-B（两叶一心至分蘖后期）段>B-C（分蘖后期至齐穗期）段>C-D（齐穗期至成熟期）段,且全生育期双季稻累积排放达922.35 kg·hm ^-2。再生稻CH₄累积排放B-C段>A-B段>C-D段,且全生育期CH₄累积排放为609.74 kg·hm ^-2,即相比对照双季稻,再生稻CH₄累积排放降低了33.89%;最后通过评估单位产量CH₄排放可知,早稻单位产量CH₄排放为0.069 kg·kg ^-1,头季单位产量CH₄排放为0.062 kg·kg ^-1,头季相比早稻减少了10.14%;晚稻单位产量CH₄排放为0.061 kg·kg ^-1,再生季单位产量CH₄排放为0.018 kg·kg ^-1,再生季相比晚稻降低了70.49%。综合两季,双季稻单位产量CH₄排放为0.065 kg·kg ^-1,再生稻单位产量CH₄排放为0.050 kg·kg ^-1,再生稻相比双季稻降低了23.08%。 【结论】 从单位产量下CH₄排放角度来看,在长江中下游双季稻的主产区扩大种植再生稻是为良策。     

青藏高原不同积温条件下春小麦光温生产潜力及其对气候变化的响应

【目的】 准确评估青藏高原春小麦光温生产潜力及其对气候变化的响应,可以为合理开发地区农业资源和保障区域粮食安全提供参考。【方法】 首先基于文献数据资料,在对WOFOST模型进行参数校验的基础上,利用青藏高原113个气象台站1958—2017年的逐日气候数据,逐年模拟了春小麦光温生产潜力并进行空间分析,然后利用Theil-Sen Median 坡度、Pearson相关和逐步多元线性回归（SMLR）等方法,统计分析了不同积温条件下春小麦光温生产潜力变化对气候要素变化的响应。【结果】 1958—2017年,青藏高原各个气象台站春小麦的多年平均光温生产潜力在3.20—8.68 t·hm^-2之间,其中5—9月多年平均活动积温在1 600—3 400℃·d区间的潜力相对较高,并且呈轻微上升态势,主要分布在西藏“一江两河”、青海“河湟谷地”、四川甘孜州北部等,而<1 600℃·d和>3 400℃·d区间的生产潜力相对较低,且分别呈显著上升和下降态势（P<0.01）。青藏高原作物生长季的日平均温度、最高温度和最低温度均呈显著上升趋势（P<0.01）,并且最低温度的上升速率高于平均温度和最高温度;温度日较差和太阳辐射则均呈下降趋势（P<0.01）,下降速率分别为0.08℃·(10a)^-1和8.96 MJ·m^-2·(10a)^-1。不同积温区间,气候要素的变化趋势存在明显差异,随着积温的增加,日最高温度、最低温度和平均温度的上升速率均呈下降态势,日较差的下降速率也呈减小态势,而太阳辐射的下降速率则为增加态势。青藏高原及各个积温区间春小麦光温生产潜力变化与太阳辐射变化均呈显著的正相关关系（P<0.01）,而对温度变化的响应存在差异,积温区间从<1 600℃·d到>3 400℃·d,生产潜力对平均温度和最高温度的响应程度逐渐下降,且对最低温度的响应由正向变为负向,与日较差和太阳辐射的正相关性程度也呈先升高后下降的态势。在<1 600℃·d积温区间,平均温度变化是影响光温生产潜力变化的关键因素,平均温度每升高1℃,光温生产潜力可增加885.71 kg·hm^-2（P<0.01）;而在1 600—3 400℃·d区间,太阳辐射变化对春小麦光温生产潜力变化起决定作用,太阳辐射每升高1 MJ·m^-2,生产潜力可增加3.42 kg·hm^-2（P<0.01）;而在>3 400℃·d区间,日最低温度和太阳辐射每升高1℃和1 MJ·m^-2,春小麦光温生产潜力可分别下降和升高398.65和3.07 kg·hm^-2（P<0.01）。【结论】 青藏高原不同积温区间的春小麦光温生产潜力及其对太阳辐射强度、温度变化的响应存在显著差异。研究结果有助于理解青藏高原不同积温条件下春小麦产量潜力水平及其对气候变化的响应,对区域春小麦布局和增产潜力开发提供支持。     

免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析

【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。     

基于产量和养分含量的旱地小麦施磷量和土壤有效磷优化

【目的】 探讨长期定位施磷条件下小麦产量、土壤有效磷水平及籽粒养分含量变化,为旱地小麦合理施用磷肥,提高产量、改善品质提供理论依据。【方法】 基于2004年在黄土高原开始的长期定位试验,于2014—2015、2015—2016和2016—2017连续3年取样,研究不同施磷量对小麦产量,生物量,产量构成,籽粒氮、磷、钾含量,土壤有效磷含量及磷吸收利用的影响。【结果】 与不施磷相比,长期施磷使小麦产量平均提高67%,生物量提高58%,穗数和穗粒数分别增加64%和8%,而千粒重降低7%。施磷量与小麦产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6 465 kg·hm ^-2的施磷量为144 kg P₂O₅·hm ^-2。籽粒氮含量随施磷量增加而降低,磷和钾含量随施磷量增加而提高。土壤有效磷含量与施磷量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期有效磷含量分别为16.9和20.4 mg·kg ^-1。磷吸收利用效率随施磷量增加而降低,施磷量提高50 kg P₂O₅·hm ^-2,需磷量增加0.4 g·kg ^-1,磷收获指数降低1.3%,生理效率降低45.1 kg·kg ^-1。【结论】 综合考虑小麦的籽粒产量和关键养分含量,研究区域旱地小麦应以95%的最高产量为实际生产目标,施磷量为94 kg P₂O₅·hm ^-2,播前土壤有效磷为12.0 mg·kg ^-1,成熟期为13.8 mg·kg ^-1。     

短期地膜覆盖以幸干旱区春小麦生长发育和产量的影响

在黄土高原半干旱地区，以旱地春小麦进行短期地膜覆盖试验，结果表明：地膜覆盖可明显提高小麦生长前期的土壤温度，有效防止春季低温对作物的伤害，促进分蘖成穗，并显著提高结实小穗数和穗粒数，从而达到增产目的。播种后1－30d左右为旱地春小麦最佳覆膜时间。覆膜时间增长，增温效果减弱，产量有下降的趋势。     

我国北方麦区小麦生产的化肥、农药和灌溉水使用现状及其减用潜力

【目的】化学品和灌溉水资源的不合理使用是限制小麦生产的重要因子。本研究旨在查明我国北方麦区小麦生产化肥、农药和灌溉水使用现状及其减施潜力,并尝试阐述农田经营规模对小麦生产的影响,为小麦可持续生产提供参考依据。【方法】于2018—2019年在我国北方七省开展的大范围小麦生产中化肥、农药和灌溉水使用现状,基于小麦产量形成的养分需求评估北方麦区的化肥减施潜力、基于标准推荐用药量评估农药减施潜力、基于Penman-Monteith估算节水潜力,并尝试分析农田经营规模对小麦产量、化肥和灌溉水投入成本的影响。【结果】各麦区产量间差异较大,春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区平均产量分别为3.0、7.6、4.7和7.4 t·hm^-2。春麦区氮磷钾用量分别为87 kg N·hm^-2、91 kg P₂O₅·hm^-2和1 kg K₂O·hm^-2,汾渭平原灌区氮磷钾用量分别为280 kg N·hm^-2、133 kg P₂O₅·hm^-2和1 kg K₂O·hm^-2,黄土高原旱地氮磷钾用量分别为178 kg N·hm^-2、117 kg P₂O₅·hm^-2和25 kg K₂O·hm^-2,绿洲灌区氮磷钾用量分别为225 kg N·hm^-2、168 kg P₂O₅·hm^-2和15 kg K₂O·hm^-2。氮磷肥用量偏高,钾肥用量不足普遍存在。汾渭平原灌区的氮、磷肥减施潜力分别为25%和40%,黄土高原旱地的氮、磷肥减施潜力分别为24%和57%,春麦区和绿洲灌区的磷肥减施潜力分别为65%和54%。不同麦区农药喷施的次数差异较大。春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区的平均喷药次数分别为1.8、1.4、1.6和1.6次。春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区的减药潜力分别为40%—70%、54%—83%、40%—65%和50%—83%。施用农药的种类为杀虫杀菌剂和除草剂,杀虫杀菌剂的施用频次较高,占比为73%。杀虫杀菌剂中吡虫啉和三唑酮的用药频次较高,在杀虫杀菌剂中占比分别为32%和12%,除草剂中苯磺隆、2,4-D丁酯和二甲四氯钠用药频次较高,在除草剂中占比分别为48%、15%和19%。调研农户小麦生产的灌水次数多为2—4次,汾渭平原灌区灌溉次数较少,为2.2次,均采用河水灌溉;绿洲灌区灌溉次数最多,为3.5次,均采用井水灌溉。汾渭平原灌区和绿洲灌区的节水潜力分别为14%和42%。各麦区中小规模经营占比最大,经营碎片化现象明显。相对于农田小规模经营,大规模经营在增产7%—36%的同时可使肥料和灌溉成本降低17%—19%。【结论】本研究查明了我国北方麦区小麦产量及其生产过程中的化肥、农药和灌溉水使用现状,发现不同农户、不同区域间的用量存在较大变异,同时具有较大的减用潜力;并与农田经营规模结合,发现农田适度规模经营能在增产的同时减少投入成本,这为我国北方麦区优化经营规模提供参考。     

补灌量和覆盖量变化对旱地春小麦叶面积指数的影响

免耕覆盖中补灌量和秸秆覆盖量变化对叶片生长有较大影响,以甘肃省定西市安定区1979—2019年历史气象数据为基础,运用APSIM模型对补灌量与覆盖量耦合变化时旱地春小麦的叶面积指数进行模拟,并采用方差分析、二次多项式回归、单因素分析等方法,研究补灌量和覆盖量对旱地春小麦叶面积的影响机制。结果表明：在试验设计范围内,旱地春小麦叶面积指数随着补灌量变化在分蘖—拔节期呈开口向下的二次抛物线先增后减变化,补灌量在252.09 mm时春小麦叶面积指数出现最大值为1.83,其他各个时期均呈开口向上的二次抛物线递增变化。随着秸秆覆盖量变化,叶面积指数在出苗—分蘖期,呈开口向下的二次抛物线先增后减变化,试验设计范围内秸秆覆盖量为2397.09 kg/hm²时春小麦叶面积指数出现最大值为0.59,分蘖—拔节期呈开口向下的二次抛物线递增变化;其他各个时期均呈开口向上的二次抛物线递增变化。相同阶段下,补灌量每增加50 mm,春小麦叶面积指数最大增幅13.95%;秸秆覆盖量每增加1000 kg/hm²,春小麦叶面积指数最大增幅3.7%。补灌量对春小麦叶面积指数的影响程度远大于秸秆覆盖量的影响。免耕覆盖中,合理的进行秸秆覆盖和补灌能够保持土壤中的水分,有利于旱地春小麦叶片生长。     

黄土残塬沟壑区林粮间作树种枯落叶对连作麦田土壤极化的防治效应

连作引起的农田土壤性质极化是导致土壤退化和连作障碍的重要原因之一,防治的途径除了进行施加有机肥外,引入种间关系协调的其他树种形成林粮间作复合系统是重要的生态举措。作者通过野外采集黄土残塬沟壑区典型麦田耕层土壤、麦秸和不同树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验的方法,对当地连作麦田土壤性质的极化趋势和引入不同林粮间作树种后的种间土壤关系进行了研究。结果表明,①小麦连作会引起土壤有效锌和有机质含量的持续增加和土壤多种酶活性不断提高的正向极化,但同时会引起土壤向贫养化发展。②引入苹果、核桃等8个树种进行林粮间作后,其枯落叶分解均可以防止连作麦田土壤碱解氮不断减少这一负向极化;除桃树、核桃树种外,引入其他树种可以防止土壤脲酶活性不断降低这一负向极化;除杏树外,引入其他树种可以防止土壤速效P含量不断减少这一负向极化;除桑树外,引入其他树种可以防止土壤有效铁含量连续减少这一负向极化。③从枯落叶对麦田土壤的影响角度考虑,最适合进行林粮间作的树种是桃树、核桃,其次是枣树、桑树,较不适宜进林粮间作的树种是柿树、苹果、花椒、杏树。     

我国主要麦区农户施肥评价及减肥潜力分析

【目的】明确我国主要麦区农户小麦施肥存在的问题及减肥潜力,为科学施肥、合理减肥提供依据。【方法】连续3年对我国主要麦区的小麦种植户进行施肥调研和取样,基于农户产量、养分需求量和土壤养分供应水平对其施肥状况和减肥潜力进行评价和分析。【结果】我国主要麦区农户小麦产量和生物量平均为6.0和13.2 t·hm ^-2,二者极显著线性相关。小麦产量与施肥量和土壤养分无显著相关。我国小麦氮（N）、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）肥用量平均分别为191.1、112.8和53.4 kg·hm ^-2,春麦区农户氮、磷和钾肥用量平均分别为171.7、108.9和10.6 kg·hm ^-2,旱作区分别为154.3、111.8和32.6 kg·hm ^-2,麦玉区分别为236.4、128.1和74.0 kg·hm ^-2,稻麦区分别为177.5、77.0和71.8 kg·hm ^-2。就施氮量而言,春麦区过量施氮的农户较少,为34%,其次是麦玉区、稻麦区和旱作区,分别为42%、55%和63%;产量较低的农户是氮肥减施的重点,减氮潜力最高达43.6%,平均需减氮2.3—135.5 kg·hm ^-2。过量施磷问题比较突出,各麦区施磷过量的农户分别占63%、87%、68%和57%,即使小麦高产时,仍有超过50%的农户施磷过量;各麦区不同产量等级的农户均需减施磷肥,减磷量平均为3.8—91.1 kg·hm ^-2,旱作区减磷潜力最大,达55.6%。施钾状况因麦区而异,在春麦区,主要问题是施钾不足,占84%,平均需增施钾肥22.8 kg·hm ^-2;旱作、麦玉和稻麦区,减钾潜力分别达43.2%、25.7%和56.0%;产量较低的农户是减钾的重点,平均需减钾31.7—45.9 kg·hm ^-2。【结论】我国农户施肥状况和减肥潜力因农户产量和麦区不同存在差异,中低产农户过量施肥问题较为严重,应注意根据产量适量减少施用氮、钾肥,所有农户均需警惕磷肥过量投入问题,其中旱作区氮、磷肥减施潜力最高,稻麦区减钾潜力最高。