不同基因型小麦变水处理的产量效应研究

试验研究不同基因型小麦各时期水分变动对产量的影响结果表明,拔节期水分变动对小麦产量的影响较大,干旱减产效应下普通小麦拔节期干旱处理比充分供水处理减产29.45%,而灌浆期水分亏缺处理仅减产12.70%;与水分胁迫处理相比,普通小麦拔节期复水处理增产42.83%,灌浆期复水增产22.29%,而不同基因型间小麦栽培一粒(A1)拔节期复水仅增产8.76%,栽培二粒(A2)拔节期复水产量下降4.38%。     

干旱胁迫下冬小麦产量结构与生长、生理、光谱指标的关系

通过控制生育期水分条件形成不同程度的干旱胁迫,对冬小麦生长、产量及生理指标和冠层高光谱反射率对干旱胁迫的反应进行监测,建立冬小麦减产率与生长、生理及冠层光谱反射率的相关模型。研究结果表明:不同生育期冬小麦干物质积累速度随水分胁迫程度的增大而减小;叶绿素含量与水分条件的关系不同于其他参数,表现为中等水分条件下叶绿素含量最大,严重水分胁迫下叶绿素含量最低;不同水分条件下光合速率呈两种不同日变化特征,且正常供水处理的光合速率明显高于严重干旱处理。光合速率和增强植被指数(EVI)同冬小麦减产率相关性较强,能够建立较好的关系模型用于小麦产量预测。     

春小麦开花前后有限供水的生产效应

在防雨棚内的盆栽实验条件下,研究了4种梯度的10种水分组合对红芒麦和宁春10号产量及耗水量等的影响.结果表明,试验期间充分灌水、轻度、中度、重度干旱处理,随着干旱程度的加剧,株高、干物质积累、产量、耗水量都逐渐减少;红芒麦灌浆期不同程度的干旱处理,均有利于产量的形成,促进物质运输,提高了千粒重,同时减少了水分消耗,提高了WUE;孕穗期干旱处理后,灌浆期复水,会造成减产,和灌浆期相比,孕穗期是水分敏感的时期,而灌浆期对水分亏缺不敏感.两种小麦相比较,宁春10号耗水量大、产量低、抗旱性较强,但适应性较差.     

不同绿肥和覆膜措施对渭北旱塬冬小麦产量和土壤水分动态的影响

  【目的】  冬小麦—绿肥轮作在干旱贫水年份易导致冬小麦减产,我们研究了平水年和干旱年旱地绿肥和覆膜措施相结合对小麦产量及水分利用率的影响,为建立科学高效的小麦–绿肥轮作体系奠定基础。  【方法】  田间试验于2017—2019年布设在陕西省永寿县御驾宫乡御中村,试验采用裂区试验设计,以轮作不同绿肥品种(黑麦豆、油菜,夏休闲为对照)为主处理,覆膜措施为副处理,设常规耕作和垄覆沟播两个水平。在冬小麦返青期、开花期、收获期调查小麦苗期生长状况、产量形成、水分利用效率和麦田0—200 cm土壤水分动态变化。  【结果】  1)平水年和干旱年,轮作油菜的冬小麦产量高于轮作黑麦豆,两年间轮作油菜处理比轮作黑麦豆处理的冬小麦产量分别高出 9.3%和43.5% (P<0.05)。2)采用垄覆沟播,轮作绿肥显著降低了冬小麦生育期耗水量,平水年提高了冬小麦的水分利用效率。平水年轮作油菜的水分利用效率最高[14.3 kg/(hm2·mm)],比夏休闲处理增加了7.4%;而干旱年轮作绿肥降低了冬小麦的水分利用效率,与夏休闲相比轮作黑麦豆和油菜处理分别降低58.5%和38.3% (P<0.05)。轮作绿肥与垄覆沟播对提高小麦水分利用效率有显著的交互作用。3)轮作绿肥并垄覆沟播的栽培模式加重了土壤水分的消耗。相比于夏休闲,平水年冬小麦播前0—200 cm土壤贮水量平均降低10.1% (P<0.05),干旱年平均降低15.7% (P<0.05)。  【结论】  我国渭北旱塬地区在平水年采用种植油菜+垄覆沟播新型种植模式,可以在保证不减产的情况下提高冬小麦的水分利用效率,但干旱年小麦产量和水分利用效率均会受到负面影响。     

进口与国产PEG对拟南芥种子萌发和幼苗主根生长影响的比较

干旱是造成作物减产的主要原因,我国每年因干旱造成的粮食损失达300亿kg。目前全球干旱缺水的状况日益加剧,世界各国都加强了植物水分胁迫响应遗传机理和分子改良作物抗旱新品种培育的研究,我国也开展了作物抗旱节水分子机制的研究。在实验室内聚乙二醇（PEG）6000或者聚乙二醇（PEG）8000被认为是目前模拟水分胁迫最好的大分子化合物,     

红壤干旱过程中剖面水分特征与土层干旱指标

农田水分管理以及产量评估都需要对土壤作物受旱状况定量化和指标化。干旱强度和干旱程度结合才能完整地描述土壤作物干旱状况，土壤干旱强度I是土壤剖面失水速率的函数，干旱影响逐渐累积并增强就构成干旱程度D，据此提出了包含I和D二个指数的土层干旱指标表达模式。通过红壤小区种植玉米并在抽穗期开始设置连续干旱12～36 d等6个不同的处理，研究了红壤干旱过程中剖面水分特征和干旱指标。结果表明：供试红壤干旱过程中剖面40 cm以下含水率下降幅度很小，玉米主要利用了0～40 cm土层的水分，监测30～40 cm土层含水率的变化情况可以指示玉米受到干旱胁迫的程度。连续干旱25 d后40 cm以下土层含水率明显降低，玉米产量也显著下降，此时0～60 cm土层和30～40 cm土层的干旱程度D均为0.55，可用此指标作为灌溉的依据。     

干旱胁迫对水稻生长、生理特性和产量的影响

以皖稻153、两优0293等9个品种为材料,利用土壤水势张力计控制土壤水分,在分蘖期和孕穗期进行自然干旱处理与常规水分管理,研究干旱对不同品种水稻生长、生理特性和产量的影响。结果表明:分蘖期和孕穗期水稻土壤水势控制在-75kPa左右10d时间,对水稻的株高、分蘖动态、绿叶面积、叶片水势和叶片含水量均产生明显影响;水稻植株生理指标对干旱胁迫响应明显,MDA浓度、POD活性、SOD活性、可溶性糖含量和脯氨酸含量均有不同程度增加,且差异均达极显著水平;从产量上看,新两优6号、新两优香4号和两优0293三个品种抗旱性较强,其中,新两优6号干旱处理分别比对照减产最小,仅是3.32%和4.27%;新两优香4号和两优0293两个品种虽然也减产,但减产幅度在10%以内。     

基于CERES-Maize模型的玉米水分关键期干旱指数天气保险：以陕西长武为例一

水分关键期干旱是影响玉米生长和产量的主要限制因子,构建此时期玉米干旱损失模型,研究干旱指数天气保险,对于合理设计天气指数保险和解决目前传统农业保险的困境,转移农业气象灾害风险具有重要意义。针对作物特定阶段单因子气象灾害影响难以剥离的问题,本研究在西北农林科技大学旱作农业长武试验站进行了连续3a的雨养玉米观测试验,利用田间试验数据(玉米生长发育数据、气象数据、土壤数据和田间管理数据)对CERES-Maize模型进行参数校正和验证,模拟玉米水分关键期(6月21日-8月31日)干旱对生长和产量的影响,构建干旱损失模型;依据长武1990-2019年的气象数据,利用EasyFit软件筛选出玉米水分关键期干旱指数最优分布模型,模拟干旱发生概率;结合干旱损失模型,利用纯费率精算方法厘定玉米水分关键期干旱指数保险费率;采用投影寻踪的统计方法,设计干旱指数保险赔付方案。结果表明,CERES-Maize模型校正和验证的平均绝对相对误差ARE和相对均方根误差RRMSE都小于10%,符合作物模型模拟精度的要求;模拟的干旱指数(DI)与玉米减产率(y,%)间呈显著的线性函数关系,即y=-0.55DI+107.17;Log-logistic模型对干旱指数分布的拟合精度最高,Anderson-Darling(AD)检验值仅为0.20,轻旱、中旱、重旱和特旱发生的概率分别为9.75%、5.90%、3.71%和3.50%。基于Log-logistic模型厘定的玉米水分关键期干旱指数保险费率为5.6%。在玉米生长水分关键期,干旱指数保险的起赔点为DI=185,DI≤185时,进行分级赔付。     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。     

基于面板随机效应模型确定鲁北三地棉花干旱指数保险理赔金额

利用鲁北地区滨州市、德州市和聊城市1989-2011年棉花单产资料和各生育期降水量资料,运用三次多项式拟合趋势产量,进而分离气象产量,计算气象灾害造成的棉花减产率,定义减产且干旱的年份(共33个)为有效样本。根据棉花各生育期的降水量和需水量计算缺水量,并设定棉花全生育期的干旱指数。构建面板随机效应模型,定量分析干旱指数(DI)与因干旱造成减产率(DYLR)的关系,即DYLR=0.0003766D1。结果表明,当鲁北三地DI91.08mm时,单位理赔金额为0;当DI≥91.08mm时,启动赔付,单位理赔金额为保险金额与因干旱造成减产率的乘积。因此干旱指数保险赔付触发值为91.08mm,鲁北三地33个有效样本中有15个样本达到赔付标准。棉花干旱指数保险理赔金额的确定,可避免因信息不对称产生的市场失灵问题,降低经营成本,提高理赔效率,最大程度调动农民投保防灾的积极性。     

不同灌溉方式对水稻产量和水分生产率的影响

以杂交水稻两优培九和Ⅱ优725为试验材料,利用测筒栽培条件，比较了4种不同灌溉方式下的水稻产量、品质及水分生产率。结果表明：与淹水灌溉相比，间歇灌溉、半干旱栽培和干旱栽培下两优培九全生育期的耗水量分别减少了10.65%、25.70%、34.68%，产量分别增产7.38%、减产17.29%和减产41.01%；Ⅱ优725耗水量分别减少了12.49%、22.08%、32.24%，产量分别增产8.54%、减产20.00%和减产46.43%。水分生产率以间歇灌溉最高，半干旱栽培次之，淹水灌溉和干旱栽培较低。间歇灌溉下稻粒的整精米率、精米率、粒长均高于其他处理，但垩白粒率、垩白度低于其他处理；随着稻田耗水量的减少，稻粒的直链淀粉含量降低，而胶稠度和蛋白质含量提高。试验结果表明间歇灌溉为南方稻区较适宜的灌溉方式。     

不同发育期干旱对冬小麦灌浆和产量影响的模拟

为探明不同强度干旱对农作物生长过程所产生的影响,本文基于作物生长模型WOFOST,采用数值模拟方法,模拟分析了河南省郑州地区冬小麦在拔节期、抽穗期和灌浆期分别发生不同程度干旱、两个发育期以及3个发育期都发生不同程度干旱对冬小麦灌浆过程和产量的影响。结果表明,当单一发育期供水减少10~30 mm时,干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第14~18 d下降,可使小麦减产1.34%~12.5%,且以抽穗期干旱影响最大,其次是灌浆期干旱,拔节期干旱影响最小;当两个发育期供水都减少10~20 mm时,干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第10~17 d下降,可使小麦减产4.94%~21.88%,且以抽穗期和灌浆期干旱影响为最大,其次是拔节期和灌浆期干旱,拔节期和抽穗期干旱影响最小;当3个发育期供水都减少5~15 mm时,干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第11~16 d下降,可使小麦减产3.93%~24.84%。可见,干旱致使土壤水分亏缺,影响了作物正常的灌浆强度,进而导致作物减产。干旱发生时段与程度不同,造成作物的减产率也不尽相同,多个发育期干旱导致小麦的减产率往往大于单一发育期干旱相叠加的效应。     

冬小麦干旱指标及干旱预测模型研究

干旱是河北省冬小麦生长期内主要的气象灾害之一。准确监测、预测干旱发生程度, 可以为防灾、减灾、救灾提供科学的决策依据。本研究以位于河北省南部冬小麦区的南宫县为例, 选取1991~2007 年冬小麦全生育期农业气象观测数据及常规气象资料, 基于Jensen 模型得到冬小麦返青~拔节、拔节~抽穗、抽穗~乳熟、乳熟~成熟4 个生育阶段的水分敏感系数; 在减产百分率标准的基础上, 确定了冬小麦返青后4 个生育阶段以相对蒸散表示的轻旱、中旱、重旱、严重干旱4 个等级冬小麦干旱指标值; 并应用回归分析方法, 建立了4 个生育阶段的干旱预测模型。结果表明：考虑冬小麦不同发育阶段对水分的敏感程度, 确定的冬小麦干旱指标值比较客观地反映了干旱程度。建立的干旱预测模型均通过了0.05 的显著性检验。模型的拟合正确率70.8%, 预测正确率75.0%, 平均正确率71.4%;经简化干旱等级, 即轻旱为1 个等级, 中旱、重旱、严重干旱为1 个等级, 则模型的拟合正确率达81.3%, 预测正确率达75.0%, 平均正确率达80.4%, 模型预测结果可信。     

不同干旱强度对糜子产量的影响及其在估产中的应用

该利用盆栽试验结果，通过分析糜子在不同生育阶段受不同强度干旱的产量反应，得出：糜子各生育期的受旱缺水指数Ｒｉ减产指数Ｒｉ，及产量反应系数Ｋｙｉ。认为糜子在灌浆期对干旱敏感性最强，此阶段受旱，日减产率量大，水分生产力最低，灌水效果最佳。拔节＋扬花期产量和干旱之间的反应最弱。糜子生育期耗水分蘖期最多，占总量的２８．６％，正常供水盆栽全生育期耗水１８５ｍｍ，不同干旱度下为１６７ｍｍ．水分生产力平均为０     

不同生育期干旱胁迫条件下施钾对水稻生理性状和产量的影响

明确不同生育时期干旱胁迫对水稻影响与钾素调控干旱胁迫机制，可为水稻的钾素管理和节水抗旱提供理论依据。采用不同时期水分和钾素管理两因素盆栽试验，设置施钾（+K）、不施钾（-K）两个钾肥处理；有效分蘖期干旱胁迫（TD）、孕穗期干旱胁迫（BD）、灌浆期干旱胁迫（MD）和正常灌溉（WW）四个水分处理，分析在不同生育期干旱胁迫钾肥对水稻产量和生理性状的影响。结果表明：干旱胁迫显著降低了稻谷产量，TD、BD、MD处理相较于WW处理，在-K条件下稻谷分别减产53.9%、45.2%、7.6%；而在+K条件下稻谷分别减产28.3%、16.5%和5.9%，不同生育期的干旱胁迫对产量的影响程度为：TD>BD>MD，且缺钾加剧了水分亏缺的负面影响。同时，干旱胁迫也造成冠层蒸腾速率、叶水势和叶片净光合速率下降，减少干物质积累，TD、BD处理相较于WW处理，叶片生物量分别平均降低42.9%、31.2%；茎鞘生物量分别降低43.8%和38.0%。不同生育期水分亏缺对生物量的影响为：TD＞BD。而缺钾不仅造成净光合速率下降，也使叶面积和叶绿素含量降低，植株截获光辐射能力显著下降，干物质积累量减少，相较于+K处理，TD、BD及相应同时期WW处理的叶片生物量在缺钾条件下分别降低52.6%、32.7%、42.1%、31.2%，茎鞘生物量分别降低55.3%、63.6%、52.2%、28.0%，干旱胁迫加剧缺钾的消极影响。综上，干旱胁迫会降低净光合速率与叶水势，造成水稻减产，其中有效分蘖期和孕穗期的减产效应较灌浆期明显；缺钾不仅降低叶片净光合速率，也减少叶面积与叶绿素含量，水稻同化积累物质能力下降，抗旱性显著降低。     

干旱胁迫对河西走廊边缘绿洲甜高粱产量、品质和水分利用效率的影响

为研究能源作物甜高粱在干旱区不同土壤水分条件下的生产力和水分利用状况, 在甘肃河西走廊边缘绿洲区, 对3 种土壤水分(正常水分、中度干旱和重度干旱)条件下甜高粱产量、品质和水分利用效率进行分析。结果表明: 中度干旱胁迫下甜高粱茎秆和整个地上部生物产量最高, 其鲜重分别为77.3 t·hm^-2 和101.1 t·hm^-2, 干重分别为27.6 t·hm^-2 和34.9 t·hm^-2。3 种土壤水分条件下茎秆汁液锤度分别为21.9%(正常水分)、22.1%(中度干旱)和22.4%(重度干旱), 但差异不显著。中度干旱胁迫下甜高粱的水分利用效率最高, 为4.72 kg·m^-3。说明适度的土壤水分亏缺, 不仅有利于甜高粱生产力和品质的提高, 而且更有利于节约水资源。     

施氮和干旱锻炼后复水/复旱对小麦水分利用效率的影响

以“XR4347”冬小麦品种为供试作物,在温室内开展盆栽试验。试验设置不施氮（N0）和施氮（N1, 1.5g·盆1）2个氮素水平,每个水平下设置3种水分处理模式,即全程充分灌水（CK）、干旱锻炼后复水（PW）和干旱锻炼后复旱（PD）,研究施氮和干旱锻炼后复水/复旱对冬小麦水分利用效率的影响。结果表明：干旱锻炼后复旱使植株水势降低。与CK和PW处理相比,干旱锻炼后复旱对气孔导度（gs）的降低作用大于光合速率（Pn）的下降,因此,提高了叶片和植株水平的水分利用效率。在CK和PW处理下,施氮与未施氮处理相比,叶片的Pn和gs均显著提高,而内在水分利用效率（WUEint, Pn/gs）小幅度增加。PD处理下,施氮对gs的影响大于对Pn的影响,与不施氮（N0）处理相比,施氮（N1）处理下小麦叶片Pn增加4.5%,而gs下降13.6%,因此,WUEint显著提高。干旱锻炼后复旱显著降低了施氮后植株的gs和耗水量,其WUEb和叶片δ13C在施氮后最高,进一步表明干旱锻炼后复旱条件下施氮提高植株的WUEb主要是由于气孔的调控造成的。因此,在干旱缺水地区,将干旱锻炼与施氮结合,不仅可以显著降低植株耗水量、节约灌溉用水、维持作物生长和养分吸收,还可以提高叶片和植株水平的水分利用效率。     

不同发育期干旱对玉米籽粒形成与产量的影响模拟

利用作物生长模型模拟苗期和拔节期发生不同时长干旱（用连续无雨日数表示）时玉米的生长过程,分析单一发育期干旱和两个发育期同时发生干旱对玉米籽粒形成和产量的影响。结果表明：（1）苗期或拔节期分别发生10～40d的持续干旱,均会对玉米籽粒灌浆产生负面影响,并最终导致产量下降,且干旱持续时间越长对灌浆的影响越早,减产越严重。当玉米苗期和拔节期分别发生持续10d干旱时减产率分别为3.24%和3.5%,持续20d干旱时分别减产7.89%和8.31%,持续干旱30d时分别减产12.33%和13.71%,持续干旱40d时分别减产达21.6%和23.94%。（2）当玉米苗期和拔节期均发生持续时间为5、10、15、20d干旱时,分别减产1.77%、9.02%、18.93%和31.28%。可见,拔节期同等程度干旱造成的玉米减产幅度均大于苗期干旱,两个发育期同时发生干旱导致的减产率远大于单一发育期干旱相叠加产生的效应。     

半干旱黄土丘陵区坡耕地径流损失对土地生产力影响研究

采用表土人工堆积小区试验方法 ,研究了半干旱黄土丘陵区西吉县的坡耕地径流损失对土地生产力的影响。结果表明 ,干旱、半干旱黄土丘陵区由径流损失造成的坡耕地土地生产力下降不可忽视 ,坡耕地平均每年每损失 1mm径流会导致供试作物春小麦减产 9.7% ,马铃薯减产 5 .0 % ,春小麦产量受径流损失的影响是马铃薯的 2倍 ;不同坡度坡耕地春小麦每年因径流损失减产 41.7%～ 6 4.0 % ,马铃薯减产2 1.5 %～ 33.0 % ,每年由此所造成的粮食减产分别是坡耕地和农业用地粮食总产量的 73 .3%和 16 .3 %。     

干旱河谷区坡耕地等高植物篱种植系统土壤水分动态研究

金沙江干旱河谷区坡耕地固氮植物篱种植模式的研究结果表明 ,植物篱与农作物利用土壤水分的深度不同 ,植物篱在旱季主要利用 5 0 cm以下深层土壤水分来度过严酷的旱季 ,在雨季促进水分向深层土壤渗透 ,提高 0～ 15 0 cm土层贮水量 ;据剖面含水量的变异程度可将剖面分为 4个层次 :水分剧变层、水分渐变层、水分弱变层和水分稳定层 ,其中植物篱模式下剧变层为 0～ 30 cm,渐变层为 30～ 10 0 cm ,弱变层为 10 0～ 15 0 cm,稳定层在15 0 cm以下 ,而传统耕作坡地和裸坡地 (梯地 )分别为剧变层 0～ 30 cm,渐变层为 30～ 5 0 cm,弱变层为 5 0～ 12 0cm ,稳定层在 12 0 cm以下 ,渐变层厚度显著小于植物篱种植模式。植物篱模式提高系统中土壤水分周转库容 ,不仅有利于雨季调节地表径流 ,而且有利于旱季改善土壤水分条件。在时间上 ,一个旱季 -雨季周期内干热河谷坡耕地土壤水分动态可分为 3个时期 :水分消耗期、水分补给期和水分平稳期