中国东北春玉米区干旱时空分布特征及其对产量的影响

为了研究东北地区春玉米不同生育阶段干旱时空分布规律及其对产量的影响,基于研究区域1961—2012年69个气象站点逐日气象资料和春玉米生育时期及产量资料,采用Penman-Monteit法计算潜在蒸散量,在此基础上利用农业干旱指标标准化降水蒸散指数(SPEIPM)划分干旱等级-最后利用干旱等级权重及发生概率评分等级计算每个站点的干旱危险指数(DHI);利用Mann-Kendall检验法计算5个生育阶段的SPEI变化趋势,利用回归分析进行SPEI与玉米气候产量的关系分析。结果表明,吉林省西部和辽宁省西部在玉米生长季内始终为干旱高风险区,吉林省东部和辽宁省东部则为干旱低风险区,黑龙江省东部干旱风险随生育进程增大;近52 a玉米苗期干旱强度和范围有减小趋势,而生育后期在增加;1991—2012年辽宁省西部玉米气候产量与SPEIPM3-7(5—7月份的SPEIPM)以及吉林省西部、吉林省东部和松嫩平原气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)的关系达极显著(P0.01),吉林省中部气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)关系达显著水平(P0.05)。春旱严重地区如松嫩平原、吉林省西部、辽宁省西部和南部的干旱强度和范围正在减小,而东北干旱程度在玉米生育后期整体呈增强趋势,其中东部最明显。在降水充沛的吉林省东部,气候产量与干旱指数的回归方程对称轴在0附近,表明正常降水情况下即能保证高产和稳产。降水较少的地区如辽宁省西部和吉林省西部等地,回归方程对称轴在1附近,提高玉米产量需增加灌溉和提高水分利用效率。     

生育后期干旱对冬小麦产量和生理特性的影响

盆栽试验的结果表明:后期干旱明显降低冬小麦叶片光合速率和蒸腾速率,并导致保护酶活性下降,MDA累积,叶片衰老加速,硝酸还原酶活性下降,干物质生产受到显著影响。但中度干旱会提高籽粒中酸性转化酶、蔗糖合成酶、碱性转化酶的活性,有利于同化物向籽粒库转运分配;而严重干旱会降低籽粒的代谢活性,不利于同化物向籽粒库转运分配。后期中度干旱对穗粒数、千粒重无影响,对籽粒产量的影响较小,提高了收获指数和水分利用效率。严重干旱显著降低了株高、有效穗数、穗粒数和千粒重,显著降低了产量;同时收获指数和水分利用效率也降低。     

华北冬小麦干旱产量损失评估方法

根据气候相似、农业生产水平相近的原则将华北分成15个亚区,利用1970-2010年华北逐日气温和降水资料计算逐日综合气象干旱指数（CI指数）,采用线性内插法将相邻土壤墒情观测资料处理成逐日数据,通过对比逐日CI指数与土壤墒情资料,分区域和发育阶段对冬小麦发生干旱时的CI指数评判标准进行订正,并基于该指标建立冬小麦干旱累积标准指数,同时结合冬小麦单产资料,构建冬小麦干旱产量损失评估模型。结果表明,冬小麦生育期内CI指数与对应的土壤墒情变化趋势基本一致;各亚区修订后的冬小麦干旱指标均与直接用CI指数判别干旱的指标存在较大差异,且不同亚区冬小麦干旱指标不一致,其中豫西、鲁北、鲁东南、京津、豫中东干旱指标较小,鲁中、冀东北、冀中、冀南干旱指标较大;华北15个亚区冬小麦干旱产量损失评估模型均通过0.05水平的F检验,冬小麦干旱累积标准指数与干旱产量损失具有显著的相关性,其中京津、晋中、晋南、鲁中、鲁东南、豫西等亚区的模型历史评估结果与对应的干旱产量损失相关性显著。模型能较准确地评估冬小麦发生干旱时的产量损失,具有一定的应用和深入研究价值。     

陕西省气候波动对冬小麦产量的影响

本文用积分回归方法,统计分析了陕西省气候波动对冬小麦产量的影响。指出在陕西省气候波动中以降水波动对冬小麦产量波动的影响最为明显,其次是温度和日照。并相应地提出削减气候波动对产量影响的技术措施,可供农业生产时参考。     

冬小麦气象产量分析

采用多年滑动平均法和曲线模拟法计算河南省五二农场小麦的趋势产量及气象产量，发现小麦气象产量波动振幅越来越大。本文试引入年份序数作为时间放大因子，以10月气象因子为例进行多元回归计算，结果表明此方法能明显提高计算的相关系数。     

干旱胁迫对玉米光合和产量的影响

干旱或渗透胁迫下，３个测试的玉米杂交种幼苗叶片叶绿素含量均下降，其净光合速率、呼吸速率亦显著下降，下降幅度为：玉单３５８＜桂三２号＜南校８号。叶片Ｃａ２＋－ＡＴＰ酶和Ｍｇ２＋－ＡＴＰ酶活性显著增加，增加幅度为；玉单３５８＜桂三２号＜南校８号。田间试验结果表明：干旱处理后，各品种株高、穗长、穗粗和籽粒百粒重均有不同程度的下降，下降幅度均为：玉单３５８＜桂三２号＜南校８号。干旱胁迫显著降低了玉米产量。减产程度为：玉单３５８＜桂三２号＜南校８号。说明花粉植株杂交种玉单３５８的抗旱能力大于桂三２号和南校８号。     

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。     

华北平原不同等级干旱对冬小麦产量的影响

华北平原是中国重要的粮食生产基地,其中冬小麦播种面积和产量均居中国首位,在国家粮食安全中具有重要作用,干旱是影响该区域冬小麦产量的最主要农业气象灾害.该研究基于华北平原44个气象站点1981—2017年的逐日气象数据以及作物、土壤和田间管理资料,以作物水分亏缺指数为农业干旱指标,基于调参验证后的农业生产系统模型(Agr...     

盛夏干旱对晋中盆地春播玉米产量影响的分析评估

依据1972-2006年35a晋中11个县市历年的逐月、旬、侯降水资料,结合不同的气候特征和地理环境,将晋中划分为4个区域。用数理统计方法,分区域分析了干旱及旱灾造成粮食减产的时空分布特征,分组量化研究了4个区域丰产年、歉收年、干旱年、平常年4类不同产量类型年中干旱对玉米产量的影响,分时段分析了干旱对玉米产量的影响以及玉米主生育期内各生育阶段的成旱因素和缓旱因素。结果表明：干旱显著年份,对玉米减产的影响平均为23.5%-42.3%,灾年全市平均减产在1.05-3.5亿kg。对全市性的5个灾年进行计算,玉米减产达10.95亿kg,旱灾损失占到全市各种灾害损失的65%-84%。全市干旱发生频率在加大,干旱烈度在加重,导致玉米减产年份相应增多,减产幅度也呈相对增大趋势。     

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。     

拔节期干旱胁迫下冬小麦品种间产量及生理响应的差异

拔节期干旱是影响冬小麦产量的重要灾害,揭示不同品种对干旱胁迫生理响应的差异,可为鉴选与培育抗旱品种提供指导。选取黄淮海平原不同冬麦区种植面积较大的晋麦47、洛旱2号、石家庄8号、豫麦18和郑麦9023共5个品种和1个抗逆性较弱的品种偃麦20,利用防雨棚开展盆栽试验研究。从籽粒产量以及气孔特性、膜稳定性和渗透调节特性等方面,分析拔节期受水分胁迫后,各品种抗旱性和干旱胁迫响应途径的差异。结果表明:(1)灌溉条件下,晋麦47、洛旱2号和石家庄8号产量较高,豫麦18和偃麦20产量较低。拔节期受干旱胁迫后,晋麦47、洛旱2号和豫麦18产量较高,石家庄8号和偃麦20产量较低。可见,以籽粒产量为抗旱性评价的核心指标,晋麦47、洛旱2号和豫麦18抗旱性较强,石家庄8号和偃麦20抗旱性较弱,郑麦9023抗旱性居中。(2)3个抗旱品种间干旱胁迫响应途径并不一致。与抗旱性较弱的石家庄8号和偃麦20相比,拔节期干旱胁迫下,豫麦18气孔导度较低,气孔调节能力强;洛旱2号细胞渗透势较低,渗透调节能力较强;洛旱2号膜离子渗漏率较低,膜稳定性较强;晋麦47在气孔调节、渗透调节和膜稳定性调节方面与抗旱性较弱的品种无显著...     

冬小麦灌浆期干旱对灌浆速率的影响

利用驻马店市1990-2005年的降水、土壤墒情和田间调查基本资料,筛选出灌浆前期干旱、后期干旱和全程干旱三种干旱年型,分析了各典型年小麦灌浆过程以及灌浆速率的变化特点.结果表明：与正常年型相比,干旱明显影响小麦的灌浆速率,而且使小麦灌浆时间缩短;灌浆前期干旱有促进灌浆和增加粒重的作用,而后期干旱对小麦灌浆有抑制作用,全程干旱使小麦的灌浆速率明显减弱.结果可为拓展干旱协迫下的小麦灌浆理论和灌浆期合理灌溉提供参考.     

冬小麦根冠指标对干旱持续发展的响应

基于2015/2016年、2016/2017年两个年度冬小麦返青后干旱持续控制试验,研究土壤水分持续减少对冬小麦叶片含水率、根系活力、气孔导度等的影响,以明确冬小麦根冠指标对干旱持续发展的响应特征。结果表明：冬小麦不同器官含水率随干旱持续呈非线性递减,拔节后递减更明显,其中叶鞘含水率平均降幅最大,达41.9%。叶片气体交换参数随干旱持续与对照的差异不断增大,其中净光合速率随干旱持续进一步减小,叶片气孔导度和蒸腾速率在返青期不同程度升高,拔节后开始不断下降,干旱持续时间越长,影响光合作用的非气孔限制因素越明显。持续干旱改变了根系在深层土壤中的分布,60-80cm土层根系体积百分率明显高于对照,根系的生理机能提前衰减,拔节-孕穗期根系活力急剧下降,孕穗后根系活力比对照减少60%以上。整体来看,植株含水率、叶片气体交换参数、根系活力等指标对干旱持续的响应既各具特点又有共性,其中根系活力对土壤水分变化的敏感系数最高,器官含水率对土壤水分变化响应最迟缓。     

后期倒伏对冬小麦干物质分配和产量的影响

2014-2015年利用人工模拟方法开展冬小麦倒伏试验。在冬小麦抽穗期、灌浆初期和灌浆中后期3个时段均设定与竖直方向成30o(T1)、60o(T2)、90o(T3)3种倒伏程度和自然正常生长(CK)4个处理,观测比较冬小麦各器官的干物质量和产量构成要素。结果表明,冬小麦干物质分配格局因倒伏时段和倒伏程度的不同而发生改变。与对照CK相比,抽穗期和灌浆初期冬小麦倒伏造成茎和鞘干物质迅速向穗部转移,导致其干物质累积量迅速降低,叶片干物质发生改变略有滞后,同时受到光照不足和转移速率改变的共同作用,各器官干物质量分配格局不断发生变化,茎、叶和鞘生长速率无明显变化规律;灌浆中后期倒伏造成冬小麦不同器官干物质含量均明显下降,随着生育时期推进其减幅缩小。倒伏对冬小麦产量构成要素的影响表现为,抽穗期和灌浆初期倒伏主要造成冬小麦不孕小穗增加、穗粒数和千粒重减少,进而导致产量下降;灌浆中后期倒伏主要导致冬小麦千粒重减小,而穗粒数无明显变化。各处理冬小麦产量降低表现为灌浆初期最大、抽穗期次之、灌浆中后期最小。     

氮肥运筹对潮土冬小麦/夏玉米产量及氮肥利用率的影响

为探究适宜于黄淮潮土区的合理氮肥运筹方式,为中国化肥施用量零增长目标提供理论依据和技术支撑,在黄淮潮土农田定位试验地研究了氮肥运筹对冬小麦/夏玉米产量、氮肥利用率及经济效益的影响。试验设置4种氮肥运筹方式:基施控失尿素(T1)、基施普通尿素+追施普通尿素(T2)、基施控失尿素+追施普通尿素(T3)和基施普通尿素+追施控失尿素(T4),各氮肥运筹方式均包含0、80、160和240 kg·hm~(-2)(以N计,下同)4个施氮水平。结果表明,随施氮量增加,平均单季籽粒产量、周年产值及周年纯效益均表现为先增加后降低趋势,而氮肥利用效率则表现为逐渐降低趋势,其中以160 kg·hm~(-2)时效果较优。T1处理小麦季籽粒产量、周年产量、周年产值及周年纯经济效益均显著高于其他3个处理。效益分析表明,虽然T1处理在等氮条件下氮肥投入成本相对较高,但其较其他氮肥运筹减少了追肥人工成本,加之该处理产量相对较高,最终该处理纯效益相对较高。结合施氮量与产量曲线方程,在160～173 kg·hm~(-2)施用范围内一次性基施控失尿素符合当前研究地区农村劳动力缺乏的实际情况,且能保证产量收益。     

施钴对冬小麦产量和蛋白质含量及土壤有效钴含量的影响

采用盆栽试验的方法,研究了石灰性褐土上不同钴施用量对冬小麦产量、蛋白质含量及土壤有效钴含量的影响。试验结果表明:施用适量的钴可以显著提高冬小麦的产量和蛋白质的含量。各施钴处理较对照增产0.98-13.73%, 生物产量增加2.01-18.47%,其中以处理Co3增产最高。在施钴量4mg kg-1以内,随着施钴量的增加,增产效应提高,但当施钴量超过4mg kg-1时,冬小麦的籽粒产量和生物产量增加,但增产效应下降。处理Co1、处理Co2的蛋白质含量分别比对照增加2.14和1.1个百分点,但处理Co3、处理Co4的蛋白质含量分别比对照减少0.07和0.21个百分点。各处理的蛋白质产量比对照增加0.06%-20.02%,其中以处理Co1增加最大,处理Co2次之。土壤有效钴含量与施钴量呈极显著正相关,小麦籽粒中钴含量与施钴量呈显著正相关。     

冬小麦籽粒产量及其构成要素随晚霜冻害变化规律研究

以国审矮抗58小麦品种为研究对象,考察其100个田间样点在2013年4月7、10和21日发生的3次自然霜冻过程中的冻害状况.依据受冻穗的长短对冻害进行分级,构建残穗指数（DEI）作为总体冻害程度评价指标,比较每百穗中不同冻害级别的籽粒产量及其构成要素之间的差异,对每百穗中籽粒产量及其构成要素随冻害级别的变化以及1 m2内穗数和实际产量随残穗指数的变化趋势进行拟合,以揭示冬小麦产量及其构成要素随晚霜冻害变化的规律.结果表明,每百穗中各级冻害穗数、穗粒数和实际籽粒重均显著低于未受冻穗（P＜0.01）.冻害级别越高,穗粒数和实际籽粒重越低,穗数呈先显著降低后小幅回升的变化态势,千粒重先显著增加而后降低（P＜0.01）.随着冻害级别提高,每百穗中穗数、穗粒数、千粒重和实际籽粒重分别呈上开口抛物线型、线性函数型、下开口抛物线型和幂函数型降低趋势;残穗指数越大,每平方米内穗数和实际产量越低,二者分别呈幂函数型和线性函数型特点.研究结果对揭示拔节至孕穗期冬小麦霜冻害的影响机理具有指导作用.     

地表臭氧浓度增加对南京地区冬小麦生长和产量的影响

利用改进后的开顶式气室（OTC）,开展了O3浓度增加对冬小麦生长与产量影响的大田实验研究。实验设置三种处理：CK为未经处理的空气,CF100处理O3浓度为100nL／L,CF150处理O3浓度为150nL／L。结果表明,地表O3浓度增加,冬小麦生育期缩短,籽粒的灌浆期缩短,植株提前老化;同时,冬小麦的株高、生物量、叶面积等生长指标均显著下降（P〈0．05）,最大降幅分别达到了10．01％、36．56％和29．17％;冬小麦的穗数、穗粒数、单位面积产量等产量指标也都出现了显著下降（P〈0．05）,其中CF100、CF150处理的单位面积产量分别比CK下降了16．11％和39．17％。试验结果对于评估地表O3浓度增加对粮食安全的影响具有重要的指导意义。