夏玉米苗期对不同时长干旱-复水的生理响应机制

为探究干旱-复水环境下夏玉米苗期的生理调节机制,采用桶栽的方式,设置3个水分处理：正常处理(CK) :75%~85%θ_f（田间持水量）,轻度胁迫(W₁) :60%~70%θ_f,中度胁迫(W₂) :50%~60%θ_f;设置3个胁迫时长,7 d(T₁)、10 d(T₂)、13 d(T₃);于胁迫与复水期间测定夏玉米苗期叶片的渗透调节物质、抗氧化酶及光合指标。结果表明：在轻度和中度胁迫下,脯氨酸(Pro)含量呈先增大后减小趋势,第3天达到峰值,相较于CK分别提高32.7%、44.1%;复水后,胁迫10 d处理的Pro累积量高于胁迫7 d的处理,而胁迫13 d无明显累积效应。超氧化物歧化酶(SOD)活性在胁迫期间呈先增大后减小趋势,第3天达到峰值,相较于CK分别提高22.0%、12.4%;复水后活性增强,且胁迫13 d处理的SOD活性高于胁迫10 d和胁迫7 d处理。过氧化物酶(POD)活性在轻度胁迫处理下呈先增大后减少趋势,在第3天达到峰值,相较于CK提高28.5%,而在中度胁迫处理下POD活性呈减小趋势,且低于CK;复水后酶活性均恢复至正常处理水平。丙二醛(MDA)含量在胁迫期间呈增高趋势,且胁迫时长越长,增幅越大,在胁迫13 d处理下,中度和轻度胁迫下的MDA含量相较于CK分别提高140%和281%;复水后胁迫缓解,所有处理组的MDA含量均恢复至正常处理水平。在轻度和中度胁迫下,夏玉米的净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率分别为CK的92.5%和77.7%、93.9%和74.3%、87.9%和74.5%,光合作用受到限制;复水后,中度胁迫处理表现出光合补偿效应,光合指标值均高于其他处理。研究表明,持续10 d维持土壤50%~60%θ_f较利于夏玉米生长,其复水后出现显著的光合补偿效应。     

马铃薯抗旱栽培土壤含水量及产量效益研究

于2014年在宣威市农业技术示范基地开展了玉米间作马铃薯集雨保墒抗旱栽培复合技术试验研究。试验处理包括：T₁：玉米+开沟覆膜‖马铃薯;T₂：玉米+打塘覆膜‖马铃薯;T₃：玉米+平作覆膜‖马铃薯;T₄：玉米平作覆膜单作;T₅：马铃薯单作。结果表明,T₁和T₂处理玉米土壤含水量均高于其它处理,T₁、T₂处理0～7.6 cm土层玉米平均土壤含水量比T₄处理最多增加28.32%,0～20 cm土层最多增加28.12%;间作处理马铃薯的土壤含水量均高于马铃薯单作,T₁、T₂处理马铃薯平均土壤含水量在0～7.6 cm和0～20 cm两个土层分别比T₅处理最多增加23.52%和12.78%;T₁、T₂处理玉米产量、复合产量和土地当量比（LER）均高于T₃处理,其中,T₂处理的土地当量比最大（LER=1.20）,比T₃处理增加10.52%,产量效益明显。     

不同覆盖种植方式与平衡施肥对旱地春玉米产量及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了不同覆盖种植方式与平衡施肥对旱地春玉米产量及其水分利用效率的影响。结果表明, 三种覆盖种植方式中,全膜双垄沟播种植方式有利于玉米碳水化合物的合成,增加玉米干物质积累量,N、P、K平衡施肥干物质积累量增加效果明显;与全膜双垄沟播相比,半膜覆盖和裸地种植玉米籽粒产量分别减产8.5%～17.6%和61.1%～95.3%,水分利用效率分别降低3.5%～15.1%和52.8%～60.2%;N、P₂O₅和K₂O的用量分别为225、120、60 kg·hm^-2时,F₁N₁处理玉米籽粒产量和水分利用效率最高。研究表明,在玉米全膜双垄沟播栽培技术条件下,平衡施肥可显著提高玉米籽粒产量和水分利用效率。     

外源5-ALA对干旱胁迫下玉米幼苗生长的缓解效应及抗氧化酶基因表达的影响

以抗旱玉米自交系郑58和干旱敏感自交系TS141为材料,研究了5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）对15% PEG-6000模拟干旱胁迫下玉米幼苗生长的缓解效应及抗氧化酶基因表达的影响。结果表明：与对照相比,郑58及TS141在干旱胁迫下幼苗的苗长、鲜重、干重明显降低,郑58分别下降18.49%、29.06%和20.00%,TS141分别下降25.66%、23.97%和13.64%;叶片丙二醛（MDA）及过氧化氢（H₂O₂）含量明显增高,MDA含量分别提高了164.58%、263.53%,H₂O₂分别提高了134.95%、203.83%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化酶（APX）活性增加,郑58分别提高了65.61%、29.48%、68.49%、141.51%,TS141分别提高了63.01%、48.00%、85.68%、204.29%;叶绿素含量降低,分别降低33.46%、 42.26%;光合参数P_n、G_s、T_r下降,郑58的P_n、G_s、T_r分别下降48.78%、45.31%、52.39%,TS141的P_n、G_s、T_r分别下降57.66%、57.46%、65.14%;抗氧化酶基因SOD3、POD3、CAT1相对表达量提高,郑58分别提高54.58%、34.12%、69.70%,TS141分别提高54.95%、21.36%、59.34%。喷施25 mg·L^-1的5-ALA能明显缓解干旱胁迫对玉米幼苗造成的损伤,与PEG处理相比,玉米自交系郑58和 TS141的幼苗苗长、鲜重、干重明显增加,苗长分别增加了13.31%和11.21%,幼苗鲜重分别增加了22.29%和18.23%,幼苗干重分别增加了16.67%和10.53%;叶片中MDA含量分别降低了17.85%、25.39%,H₂O₂含量分别降低了23.26%、19.15%;SOD、POD、CAT和APX活性进一步增加,郑58分别增加16.49%、18.15%、36.98%和28.13%（P＜0.05）,TS141分别增加16.65%、16.54%、28.49%和26.76%（P＜0.05）;叶绿素含量和光合参数P_n、G_s、T_r增加,叶绿素含量分别增加18.29%、19.87%;光合参数P_n分别增加35.87%、42.12%,G_s分别增加36.63%、36.81%,T_r分别增加37.67%、67.88%;玉米幼苗叶片中抗氧化酶基因SOD3、POD3、CAT1相对表达量较干旱胁迫处理都有进一步提高,郑58分别提高20.99%、32.18%和23.51%,TS141分别提高25.97%、23.16%和40.94%。     

基于产量和品质的陕北苹果滴灌水量和追施氮量优化研究

通过2 a田间试验,研究陕北黄土高原沟壑区滴灌水量和追施氮量对苹果生长指标、产量和品质的影响,优化苹果灌水量和追施氮量,以达到节水、节肥和高产优质的目的。试验设置4个灌溉水平：高水（W₁：100%I,I为计算灌水量）、中水（W₂：80%I）、低水（W₃：60%I）和不灌水W₄,各处理追施氮量均为230 kg·hm^-2（N₂）,探究最优灌水量;设置4个追施氮水平：高氮（N₁：施纯氮0.69 kg·棵^-1,约合345 kg·hm^-2）、中氮（N₂：施纯氮0.46 kg·棵^-1,约合230 kg·hm^-2）、低氮（N₃：施纯氮0.23 kg·棵^-1,约合115 kg·hm^-2）和不施氮N₄,各处理灌水量均为80%I（W₂）,探究最优追施氮量。试验结果表明,灌水量和追施氮量对苹果生长、产量和品质影响显著。W₁N₂、W₂N₂和W₃N₂处理2 a平均叶片相对含水率比W₄N₂分别增加了7.5%、6.3%和2.5%,各追施氮处理的追施氮量对叶片相对含水率影响不显著。叶片SPAD值随生育期的变化呈现出先增加后减小的趋势,2 a的SPAD值均在W₁N₂处理取得最大值,平均为61.30。W₂N₂处理能显著增加横径70~80 mm和＞80 mm的苹果产量和苹果总产量,提高优果率。W₁N₂处理2 a的单果重均最大,平均为212.86 g,W₂N₂处理的单果重为210.20 g,与W₁N₂无显著差异。W₂N₂处理维生素C含量在2 a间均取得最大值,平均为5.6 mg·（100g）^-1,比W₁N₂增加2.7%,比W₂N₁增加11.6%。W₁N₂、W₂N₂和W₃N₂处理2 a平均可溶性固形物分别比W₄N₂处理减少11.3%、4.9%和2.5%,W₂N₁、W₂N₂、W₂N₃处理2 a平均可溶性固形物分别比W₂N₄处理减少11.7%、9.7%和4.8%。W₁N₂处理平均可溶性糖含量为11.53%,仅比W₂N₂增加2.4%。2年W₁N₂处理的可滴定酸均为最小,平均为0.35%,与W₂N₂处理不存在显著差异。全面考虑果树生长、产量、品质及节水节肥等因素,W₂N₂处理为该研究区较优的苹果灌水和追施氮策略。     

干旱胁迫下辣椒幼苗光合与荧光参数测定的最佳叶片

为明确干旱胁迫下不同叶位光合、荧光特性的变化规律,进而选择出典型叶片来准确测量干旱条件下植株光合、荧光参数,以实现干旱条件下植株光合能力的快速评价。研究通过盆栽试验对不同干旱处理下（充分供水（CK）：75%~85%田间持水量;中度胁迫（MS）：65%~75%田间持水量;重度胁迫（SS）:55%~65%田间持水量）辣椒幼苗不同叶位叶片的光合、荧光特性进行比较分析。结果表明：充分供水时,随叶位的增加,气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率)、叶绿素含量、叶面积、叶绿素荧光参数(光化学淬灭系数、光系统Ⅱ最大光化学量子产量)均呈先增大后减小的趋势,在第3叶位达到最大值;在干旱条件时,各叶位的参数随水分胁迫程度的增加在1~3叶位逐渐减小,4~6叶位先增加后减小,并在第4叶位达到最大值(C_i、F₀、F_v/F_m、NPQ除外);水分胁迫对辣椒叶片光合作用影响较大,MS与SS处理,第3叶位的P_n分别较CK下降14.05%和55.91%,第4叶位的P_n MS处理较CK增加25.20%,SS处理较CK降低15.42%;第3、4叶位是对辣椒幼苗生长具有主要贡献的叶片,但在水分胁迫条件下,第3叶位光合参数、叶面积、叶绿素含量及叶绿素荧光参数的变异系数较第4叶位更大,尤其对于C_i、Chlb、F₀,在光合参数、叶绿素参数及叶绿素荧光参数中变幅最大,其第3叶位的变异系数分别较第4叶位增大了133.33%,180.00%及200.00%。第3叶位对于水分胁迫更加敏感,因此,在干旱胁迫实验中,宜选用第3叶位测量辣椒幼苗光合、荧光参数。     

滴灌定额对棉花株型、产量及纤维品质的影响

在膜下滴灌条件下,以新陆早45号为试验材料,设5个滴灌定额处理（W₁：600 m³·hm^-2,W₂：540 m³·hm^-2;W₃：480 m³·hm^-2,W₄：420 m³·hm^-2,W₅：360 m³·hm^-2）,研究棉花农艺性状、成铃模式、产量及纤维品质对滴灌定额的响应。结果表明：随滴灌定额的减少,棉花株高表现为W₂>W₁>W₃>W₄>W₅,果枝台数和蕾花铃总数（8月10日）均以W₁处理最大,分别为9台和13.8个,W₅处理最小,分别为8.75台和10.2个,其中W₁与W₂处理上、中、下部铃数及铃重均无显著差异。棉花籽棉和皮棉产量均以W₁处理最高,达到6 431 kg·hm^-2和2 520 kg·hm^-2,但与W₂处理间均无显著差异。棉纤维长度、整齐度、断裂比在W₁和W₂处理间无显著差异,W₃、W₄、W₅处理棉纤维长度、整齐度较W₁处理分别低0.4、1.1、1.6 mm和0.5%、0.7%、0.9%。因此,控制滴灌定额在540 m³·hm^-2,可在不显著降低棉花产量和纤维品质的前提下,提高水资源利用效率。     

干旱复水对春玉米幼苗生长和生理特性的影响及其根源ABA调控效应

为了探明根源ABA对春玉米干旱后复水补偿生长的调控效应,采用盆栽试验以春玉米酒单2号为材料,设CK（正常供水,保持最大持水量的75%~80%）、MS（中度干旱,保持最大持水量的50%~55%）、SS（重度干旱,保持最大持水量的35%~40%）、MS-CK（中度干旱再复水）、SS-CK（重度干旱再复水）等5个处理,研究苗期干旱及复水条件下春玉米生物量积累、光合特性、抗氧化酶活性、根源ABA含量的变化。结果表明：重度干旱胁迫具有较高的根源ABA含量,诱导叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性显著提高,增幅分别为85.48%、72.67%、22.58%,并导致其叶片气孔导度(Gs)和光合速率(Pn)降低51.56%、12.16%,同时最大电子传递速率（J_max）、最大羧化速率(V_Cmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)及RuBP羧化酶的羧化效率(CE)降低,使其单株生物量较正常供水降低46.56%;复水后,较高的根源ABA含量影响其细胞膜修复和光合功能恢复的速度,使单株生物量较未复水重度干旱胁迫增加90.36%,较正常供水增加1.73%,表现出补偿效应。中度干旱胁迫具有相对较低的根源ABA含量,诱导叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性提高幅度较小,增幅分别为64.72%、41.72%、11.62%,并使Gs和Pn分别降低15.01%和6.42%,同时J_max、V_Cmax、TPU及CE稍有降低,其单株生物量较正常供水仅降低13.64%;复水后,相对较低的根源ABA含量最终使单株生物量较未复水的中度干旱胁迫增加30.71%,较正常供水增加12.88%,表现出超补偿效应。综上,干旱胁迫产生的根源ABA主要对旱后复水春玉米光能吸收、光合碳同化及抗氧化保护功能起积极调节作用。     

干旱胁迫下外源硫化氢对芸豆苗期光合与生理特性的影响

为研究外源硫化氢（H₂S）对干旱胁迫下芸豆苗期光合与生理特性的影响,以奶花芸豆2242为试验材料,采用盆栽称重法控水进行干旱胁迫,以正常供水为对照,将硫氢化钠（NaHS）作为H₂S供体进行5种浓度喷施试验。结果表明：与对照相比,干旱胁迫降低了芸豆叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度（C_i）,降幅为48.79%~63.72%;提升了植株体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）等抗氧化酶活性,增幅为22.00%~78.28%;提高了超氧阴离子（O^-₂）、过氧化氢（H₂O₂）、丙二醛（MDA）含量和相对电导率（REC）,增幅为91.11%~185.47%;增加了游离脯氨酸（Pro）和可溶性糖（SS）等渗透调节物质的含量,增幅为30.98%~55.55%。随复水天数增加,各类指标值不同程度增加。施用外源NaHS后,与MD处理（干旱胁迫+喷施0 mmol·L^-1外源NaHS溶液）相比,芸豆叶片光合效率、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量均表现为先升后降,浓度为0.2 mmol·L^-1时增幅最大,分别为39.18%~89.69%、28.40%~94.63%和15.03%~86.12%;膜脂过氧化程度表现为先降后升,0.2 mmol·L^-1浓度时降幅最大,为19.91%~48.37%。相关分析表明,同类特性各指标间均呈极显著正相关关系,且相关系数表现为抗氧化酶活性>光合效率、膜脂过氧化指标>渗透调节物质含量;不同类特性间,抗氧化酶活性和渗透调节物质含量之间正相关性最强。综上可知,外源H₂S可以缓解干旱胁迫对芸豆苗期光合与生理特性的不利影响,减轻植株受到的伤害,增强其抵御干旱的能力。NaHS溶液喷施浓度为0.2 mmol·L^-1时缓解芸豆苗期干旱胁迫的效果最佳。     

秸秆和紫云英覆盖还田对玉米光合生理特性的影响

为探究秸秆和紫云英覆盖还田对玉米光合生理特性的影响,设置半量秸秆覆盖(HS)、全量秸秆覆盖(WS)、紫云英覆盖(M)、半量秸秆加紫云英覆盖(HS+M)、全量秸秆加紫云英覆盖(WS+M)、无覆盖(CK)6个处理,于玉米乳熟期测定光合气体交换参数的日变化、光响应曲线以及叶片生理指标和干物质量等。结果表明,净光合速率和气孔导度都呈“双峰”曲线变化,胞间二氧化碳浓度（C_i）和蒸腾速率(T_r)整体呈“单峰”曲线变化;HS+M处理的日平均净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)最高且较CK处理分别显著增加了33.44%、60.81%、33.36%,而各处理间的日平均胞间C_i差异不大;光响应曲线中,WS+M处理的P_nmax和LSP的实测值在各处理中最高,分别为23.46、1 900 mol·m^-2·s^-1,且各处理的光响应曲线拟合决定系数均高于0.99;Rubisco和PEPC的活性在各处理间均表现为：WS+M>HS+M>M>WS>HS>CK,各处理中,以WS+M处理的Rubisco和PEPC活性最高分别为12.92 U·L^-1、6.59 U·L^-1,且较CK处理高出1.12和1.59倍;玉米穗位叶叶面积和地上部分单株干物质量都以WS+M处理最高,分别较CK处理显著增加了16.40%、46.32%;气体交换参数与玉米叶片生理指标间均呈正相关关系。本研究结果表明,将秸秆、绿肥覆盖还田可提高玉米的光合作用能力,促进玉米地上部分干物质积累,为玉米最终增产提供物质基础。     

生物炭对不同水氮条件下小麦产量的影响

研究生物炭与氮肥互作在不同水分条件下对小麦关键生育期旗叶光合参数、产量与主要农艺性状的影响,探讨生物炭改良不同水肥条件土壤并提高其作物产量的效果与内在机理,可为农田有机物资源合理利用提供理论支撑。本研究采用盆栽试验,生物炭用量设置五个水平(0,1%,2%,4%和6%),氮肥设置N0,N1和N2(0,0.2 g·kg~(-1)和0.4 g·kg~(-1))三个水平,小麦拔节期控制土壤田间持水量的80%和50%模拟正常水分和干旱胁迫两种水分环境。于小麦拔节期和抽穗期测定旗叶光合参数和SPAD值,成熟后对小麦籽粒产量及主要农艺性状进行统计。结果显示:(1)与不施生物炭处理相比,1%和2%生物炭用量平均增产6.62%和11.01%,4%和6%生物炭用量平均减产6.88%和10.1%,同时会导致千粒重、穗粒数和株高的降低;(2)正常水分条件下,1%和2%生物炭用量与N1和N2之间存在协同增产作用,而4%和6%生物炭用量表现出负面效应;(3)干旱胁迫条件下,仅1%和2%生物炭用量与N1存在协同增产作用,生物炭处理削弱N2增产潜力;(4)N0水平下,生物炭处理均表现出促进小麦旗叶光合速率,增加产量的作用;(5)N1条件下,生物炭促进小麦旗叶光合速率且在干旱胁迫条件下效果更明显。总体上生物炭对小麦旗叶光合参数和产量的影响受生物炭用量、氮素水平和水分条件共同制约且存在复杂的交互作用,干旱会限制生物炭与氮肥的协同增产作用;在低肥力土壤上应用生物炭的增产效果较好,而在质地较细且肥力中等的土壤应用时推荐48 t·hm~(-2)(2%)生物炭用量。     

干旱胁迫对大豆光合、产量及品质的影响

以大豆品种陇中黄601、陇中黄602、中品661、晋豆21为材料，设置正常灌水(CK)、中度干旱(D₁)、重度干旱(D₂) 3个水平进行干旱胁迫处理，采用2 a试验分析大豆苗期、开花期和鼓粒期光合生理生态指标以及成熟后农艺性状、产量和品质的差异。结果表明，随着干旱胁迫程度的加重，大豆生长指标、光合指标及产量均呈递减趋势，在重度干旱胁迫(D₂)下，大豆产量降幅最大达到56.7%。D₂处理开花期的P_n降幅最大，达45.15%,苗期的叶绿素SPAD值升高幅度最大，为21.92%。各品质指标均随干旱程度的增加呈上升趋势，D₂处理下，大豆蛋白质和脂肪含量比CK分别增加4.51%和1.77%。不同品种的蛋白质、脂肪、果糖、亚油酸、亚麻酸、油酸、硬脂酸、非必需氨基酸和必需氨基酸含量与产量呈负相关，蔗糖、淀粉多糖和棕榈酸含量与产量呈正相关，说明干旱胁迫下大豆产量和品质的提升仍存在矛盾。早熟品种陇中黄601丰产抗旱，适宜在干旱半干旱区种植。     

滴灌高频施肥条件下玉米适宜灌水量的试验研究

通过大田试验,在高频施肥条件下设置了低水(H1,0.56K_cET_0),中水(H2,0.8K_cET_0),高水(H3,1.04 K_cET_0)3个不同灌水量,研究风沙土滴灌灌水量对玉米生长、干物质积累和产量的影响。结果表明:H1处理土壤含水率长期低于60%的田间持水率,H2和H3处理土壤水分能长期保持在田间持水率的60%以上;灌水量对玉米生长有显著影响,表现为H2处理玉米株高在灌浆期和完熟期显著高于H1和H3处理,其中灌浆期比H1和H3处理分别高13.8%和10.8%,完熟期分别高12.9%和10.7%;H3处理的茎粗在拔节期～完熟期显著高于H1处理,拔节期H3处理的茎粗最大,为28.9 mm,比H1处理粗8.5%;H2处理的叶面积指数(LAI)分别比H1和H3处理高22.6%和16.7%;H2处理的叶绿素含量(SPAD值)在穗期和灌浆期显著高于H1和H3处理,其中穗期分别高13.8%和10.8%,灌浆期分别高12.9%和10.7%;地上部干物质量H2处理最大,达303.5 g,比H1和H3处理分别增加了15.4%和3.3%;灌水量对各单项产量构成性状的影响不显著,但H2处理穗重最重,达382.9 g,比H1和H3处理分别重30.8%和4.2%,产量和水分利用效率(WUE)从大到小依次为H2、H3、H1,H2处理的产量和WUE分别为12.3 t·hm~(-2)和2.16 kg·m~(-3)。在风沙土地区,低水处理会使玉米前期缺水,中、高水处理能为玉米提供适宜的水分条件,但高水处理降低了肥效。综上,风沙土地区玉米滴灌高频施肥条件下推荐灌溉水量为0.8K_cET_0。     

干旱胁迫对玉米根际氮的有效性及其相关酶活性和细菌的影响

通过盆栽试验,研究了干旱胁迫下两基因型玉米根际有效态N及其两种相关酶活性和细菌的变化.结果表明:除白单9苗期外,干旱胁迫增加了玉米根际NH4 -N的含量,增加幅度为白单31＞白单9;NO3--N受干旱胁迫的影响比较小.干旱胁迫增加了玉米苗期根际蛋白酶的活性,减少了拔节期和抽雄～开花期的活性;脲酶活性受干旱胁迫的影响随基因型和生育时期而发生变化.干旱胁迫减弱了玉米氨化细菌的根际效应,与对照根际氨化细菌数量相比,白单31在苗期和拔节期根际氨化细菌数量受干旱胁迫的影响达极显著水平,在抽雄～开花期达显著水平;根际硝化细菌数量在干旱胁迫下有所增加.干旱胁迫改变了玉米根际NH4 -N和NO3--N与蛋白酶、脲酶、氨化细菌和硝化细菌的相关性.     

甘肃省河东地区春玉米干旱演变特征及灾损风险区划

甘肃河东地区为全省春玉米主要种植区,同时也是易发生干旱的地区,基于FAO推荐的Penman-Montith模型以及其提供的作物系数计算了甘肃省河东地区春玉米作物水分亏缺距平指数(CWDI_a),采用甘肃省河东地区54个气象站1961—2017年逐日气象数据以及河东各县(区)春玉米多年产量资料,从干旱的年际变化趋势、干旱空间分布特征以及春玉米干旱灾损风险区划三方面对近57年来河东地区春玉米各生育期干旱演变特征及其灾损风险区划进行了分析。结果表明:受降水的影响,河东地区春玉米生长期各旬需水量、CWDI_a值均呈先增大后减少的趋势,全区CWDI_a值15,表明该区虽为雨养农业区但仍需通过灌溉补给保证作物生长期所需水分。生长季内春玉米水分亏缺的变化幅度:抽雄～开花期拔节期乳熟～成熟期出苗～七叶期。出苗～七叶期水分亏缺程度由南向北呈递减趋势,其他三期水分亏缺程度由南向北呈递增趋势。河东地区春玉米干旱风险具有明显的区域性和差异性,低风险区主要在陇东南部地区,陇南中部、北部、南部地区,甘南高原东北部地区;中风险区主要在陇东中部地区,陇南东南部地区,陇西黄土高原中部地区;较高风险区主要在环县,渭北地区;高风险区主要在黄河以南地区至靖远-榆中区。总体来看,河东春玉米干旱灾损风险区由南向北呈纬向分布,且受积温影响,海拔高于2 500 m的高山区不适于种植春玉米。     

黄淮海地区夏玉米对干旱和涝渍的生理生态反应

利用黄淮海地区多站点的夏玉米水分控制试验,探讨旱涝对夏玉米发育进程、光合能力、干物质分配、叶面积扩展、产量结构及最终产量的影响,进而分析旱涝对夏玉米生长过程的影响机制。结果表明:干旱减缓了夏玉米营养生长阶段的发育速率,但加快了生殖生长阶段的发育进程,而涝渍对夏玉米发育进程的影响较小;夏玉米全生育期土壤湿度距适宜湿度减小1%,其叶片最大光合速率将下降0.3 mol·m~(-2)·s~(-1),比叶面积上升8×10-6hm~2·kg~(-1);夏玉米全生育期土壤相对湿度下降1%,其地上总干重和穗干重均下降0.55%,而产量将减少155kg·hm~(-2);干旱不仅使玉米灌浆时间变短,而且使叶片光合能力下降;营养生长阶段干旱使干物质更多地分配向茎秆,导致叶面积扩展乏力,生殖生长阶段干旱减少干物质向贮存器官的分配而影响产量构成;尽管干旱使叶片变薄而促进其扩展,但仍不足以减缓干旱的整体负面影响,最终导致玉米减产;而涝渍主要使玉米叶片光合能力下降,并导致干物质向穗的分配减少而减产。     

PEG胁迫下不同品系藜麦抗旱性评价

利用不同浓度PEG溶液模拟干旱胁迫，研究5种品系藜麦幼苗的形态、生理生化及光合特性，并对其进行耐旱性评价。结果表明：15%PEG处理下各品系藜麦株高增量、叶面积及生物量显著（P<0.05）低于对照，其中株高增量、叶面积、生物量下降幅度最小的品系分别是NK1、NK2和NK5，分别比对照下降了44.38%、25.39%和48.23%;随着干旱胁迫加剧, 各藜麦品系叶片内相对含水量显著（P<0.05）下降, 叶片的质膜透性、丙二醛（MDA）含量、脯氨酸（Pro）含量上升，15%PEG胁迫下NK2和NK3的Pro含量分别是对照的2.69和1.93倍, 超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均先升后降，SOD、CAT和APX活性在5%PEG处理下达到最大值, 而POD活性在10%PEG处理下达到最大; 随干旱胁迫增强，5种品系藜麦幼苗的净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）和气孔导度（G_s）降低，胞间CO₂浓度（C_i）先降后升，叶绿素（Chl）先升后降，其中NK5品系P_n下降幅度最小，比对照下降了51.15%。运用隶属函数法对藜麦抗旱能力进行综合评定，不同藜麦品系耐旱性为NK5>NK1>NK2>NK4>NK3。     

分蘖期干旱胁迫对水稻光合特性及产量的影响

采用测坑试验方式,设置3个水分梯度(相对田间持水量80%～85%、70%～75%、60%～65%),以相对田间持水量为90%～100%为对照,通过对滴灌水稻分蘖期进行干旱胁迫,测定不同处理叶绿素含量、光合特性、叶面积指数、分蘖动态、干物质积累量和产量等指标,分析不同干旱胁迫处理对滴灌水稻光合特性及产量的影响。结果表明:轻度和中度胁迫下水稻拔节期叶片总叶绿素含量分别较CK提高4.66%、17.62%,拔节期净光合速率分别较CK提高5.73%、10.98%,生育后期叶面积指数较CK分别提高21.41%、26.49%;轻度和中度干旱胁迫减少了拔节前干物质积累,提高了拔节后干物质积累量,优化干物质积累动态;轻度和中度干旱胁迫有利于控制水稻的分蘖数量,显著提高有效穗数,与CK相比提高了8.05%、23.29%;轻度和中度胁迫下水稻穗粒数和千粒重显著降低,各处理间结实率无显著差异,成穗率显著高于CK,与CK相比3种胁迫下成穗率分别提高了22.83%、32.50%、13.20%;轻度和中度胁迫下产量与CK相比分别增加2.73%、6.08%。滴灌水稻分蘖期水分调控时应考虑利用干旱胁迫的补偿效应,于分蘖期采用轻中度控水措施,有利于滴灌水稻光合作用和产量的提高。     

东北三省春玉米旱灾动态风险评估

干旱演变趋势的不确定性决定了旱灾风险的动态变化特征,如何采用有效的方法探究风险随时间的变化是评估旱灾动态风险的关键。由于干旱发生发展缓慢,长时间尺度数值预报产品精度较低,用于干旱预报有一定的局限性。本研究选用天气发生器随机生成未来逐日气象数据的大量样本预测干旱演变趋势,驱动作物模型评估不同趋势下作物产量因旱损失及动态风险。选取东北三省为研究区,在2012—2017年田间试验数据的基础上,率定及验证APSIM作物模型,利用BCC/RCG-WG天气发生器随机生成未来气象数据,驱动APSIM作物模型模拟春玉米产量因旱损失,计算期望产量因旱损失率,以典型干旱年2000年为例,实时动态评估东北三省春玉米生育期内（5月1日—9月18日）旱灾动态风险。结果表明：（1）APSIM作物模型模拟春玉米播种到开花日数、生育期日数以及产量与试验观测结果决定系数R²均大于0.5,标准均方根误差NRMSE均在10%以下,表明APSIM模型在东北三省模拟春玉米生长效果较好;BCC/RCG-WG天气发生器生成100个气象要素样本与1961—2020年各气象数据年均值R²均在...