基于SPEI和MI分析陕西省干旱特征及趋势变化

【目的】目前干旱研究多为基于历史干旱事件分析成因与变化趋势,而结合过去与未来长时间序列数据更能揭示干旱变化特点。寻找在基于CMIP5模型输出未来气象数据时模拟干旱指数方法并探究陕西省过去与未来干旱变化特点,为陕西省未来农业水资源管理提供依据。【方法】根据陕西省18个气象站历史数据以及CMIP5模式输出未来气象数据,比较了3种模型模拟参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）,并基于参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）和降水数据计算标准降水蒸发指数（SPEI）和相对湿润指数（MI）反映干旱程度,比较过去（1958—2018年）与未来（2019—2100年）干旱的时空变化特点。【结果】多元线性回归模型（Multiple Linear Regression, MLR）能较准确的模拟参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）（RMSE=0.457 mm·d ^-1）;在RCP2.6和RCP8.5情景下未来干旱指数呈现上升趋势,在RCP8.5情景下,21世纪40年代存在干旱指数的突变年份;陕西省未来干旱程度降低,年内干旱分布更加不均匀;未来时期夏玉米生长季干旱程度减小,冬小麦生长季干旱程度增加。【结论】在不同RCP情景下,未来干旱变化特征存在差异,相同RCP情景下,SPEI和MI反映的干旱特征变化基本一致,但部分时段存在变化差异。为有效应对气候变化对旱作作物产量造成的负面影响,应当增强土壤蓄水保墒能力,尤其加强冬小麦生长季的抗旱工作。     

东北地区粮食作物产量变化特征及其对气象干旱的响应研究

基于东北三省1961—2015年的气象数据,计算了4个时段(雪季、雨季、生长季和年际)的标准化降水蒸散指数SPEI,同时利用HP滤波法分离了1992—2015年4种粮食作物(水稻、玉米、大豆、小麦)的气象产量,并构建相应的标准化产量残差序列,分析东北三省不同时段的SPEI对该地区主要粮食作物气象产量的影响,结果表明1)雪季SPEI与粮食作物产量残差序列显著相关,尤其是在辽宁省更为明显;2)作物气象产量对SPEI的响应与发生区域、时段、作物品种有关,水稻的气象产量与各时段SPEI基本成负相关,大豆气象产量随生长季、年际SPEI的增大表现为先升高后降低,但小麦气象产量与SPEI的关系不甚明显。因此,在东北整体干旱化的背景下,不同时节的SPEI对各作物产量的影响并不同步,可见东北地区主要粮食作物对气象干旱的响应存在地区差异性和季节差异性。在实际工作中,应结合大尺度下的气候变化规律和局地的气候特点对农情进行分析诊断,尤其是非生长季的气象干旱应引起重视,以更全面地指导未来的农业生产决策。     

基于SPEI的陕北黄土丘陵区干旱特征及影响因素分析

为探讨陕北黄土丘陵区干旱特征及其影响因素,借助绥德2000-2014年逐日的气象数据,基于Hargreaves、Thornthwaite和Penman-Monteith蒸散模型及同一套降水资料计算,获得不同时间尺度(月、半年和年)3种标准化降水蒸散指数(SPEI),对比分析上述3种SPEI的差异并选取适宜于陕北黄土丘陵区的SPEI,而后采用SPEI分析干旱特征,并利用通径法分析气象因子对SPEI敏感性。结果表明:1)基于Penman-Monteith蒸散模型的SPEI(SPEI-PM)能够准确反映陕北黄土丘陵区干旱事件,与SPEI-PM相比,基于Hargreaves和Thornthwaite的SPEI值偏低,计算误差为0.26～0.38;2)干旱变化呈现减弱趋势,短时间尺度上(1和6个月)SPEI-PM值变化频繁,长时间尺度上(12、18和24个月)SPEI-PM值变化幅度小且变化周期长;3)在月、半年和年尺度上对SPEI-PM影响程度最大的气象因素分别为气温和相对湿度。     

四川冬春季参考作物蒸散量时空变化及其成因

为深入认识四川冬春季参考作物蒸散量(ET₀)的变化特征,利用1980—2016年四川35个气象站的逐日气象观测资料,采用泰森多边形、气候倾向率和克里金空间插值等方法对其冬春季ET₀的时空变化特征进行分析,并通过敏感性和贡献率分析了ET₀的变化成因。结果表明:ET₀的年代际变化呈先降后增的趋势,空间上呈明显的西南高东部低的分布特征,且高值区范围持续扩大,低值区范围波动缩小。ET₀的年际变化呈上升趋势,春季ET₀气候倾向率和空间差异明显大于冬季,且ET₀高值区与低值区空间分布受海拔高度影响明显。ET₀的同一日多年平均值自初冬至初春逐渐上升,1月22日—5月2日仅有8 d的ET₀值低于多年日平均值,具有明显连续的高值时段。ET₀对日照时数的变化最敏感,其次是对相对湿度与平均气温,对三者均呈高敏感性。平均气温的正贡献率是引起ET₀变化的主导因子,其次是相对湿度。研究时段内平均气温的升高对ET₀的正效应和相对湿度的降低对ET₀的负效应,超过了日照时数减少对ET₀的减少效应,导致四川地区冬春季ET₀呈上升趋势。     

未来气候条件下秸秆还田和氮肥种类对夏玉米产量及土壤氨挥发的影响

【目的】秸秆还田配施氮肥可以提高作物生产力,但在气候变化条件下,不同管理措施对夏玉米农田氮素利用存在很大的不确定性。明确在未来气候条件下秸秆还田与氮肥种类对夏玉米产量和土壤氨挥发的影响,以应对气候变化。【方法】利用DNDC模型预测未来不同情景下,秸秆还田和不同氮肥种类对关中地区夏玉米产量和土壤氨挥发的影响。通过田间土壤温度、水分、产量和土壤氨挥发累积量试验数据的验证,DNDC模型可以很好地模拟未来气候条件下不同处理的作物产量和土壤氨挥发累积量。【结果】模拟和实测结果均表明,在当前气候条件下秸秆还田会提高作物产量并促进土壤氨挥发,稳定性氮肥与普通尿素相比对产量无显著影响但会显著减少土壤氨挥发累积量。敏感性分析表明,作物产量与土壤氨挥发累积量均对施氮量最敏感。在RCP4.5排放情景下,单施稳定性氮肥（NF1）和单施尿素（NF2）分别在2050s—2090s和2070s—2090s产量显著降低,秸秆配施稳定性氮肥（SF1）和秸秆配施尿素（SF2）均在2050s—2090s产量显著升高;在RCP8.5排放情景下,单施稳定性氮肥（NF1）在2070s—2090s产量显著降低,单施尿素（NF2）产...     

冬小麦施氮水平对后茬大豆光合特性及产量的影响

【目的】研究前茬作物对后茬大豆光合特性及产量的影响。【方法】设置前茬冬小麦不施氮(N₀)、225 (N₁)、375(N₂)、525 kg/hm²(N₃)和全年不施氮(CK) 5个处理,分析前茬冬小麦不同施氮量对后茬大豆叶片叶绿素含量(SPAD)、光合生理各指标及产量的影响。【结果】前茬麦季不同施氮水平对后茬大豆光合特性及产量具有后效作用。全年不施氮处理夏大豆SPAD值、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均为最低,胞间CO₂(Ci)最高,且与其他各处理差异显著(P＜0.05);随前茬麦季施氮量的增加,夏大豆SPAD值、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)在整个生育期内均呈不断先增后降的趋势,均以N₂处理最高,同时胞间CO₂浓度(Ci)最低,且夏大豆产量也最高,达到3 164.64 kg/hm²,麦季施氮过低或过高均不利于夏大豆产量的增加。【结论】前茬麦季施氮量为375 kg/hm²时,大豆季施以一定的氮肥,夏大豆叶片光合能力最强和产量最高。     

不同生育期干旱对花生生长发育及产量的影响

【目的】 研究不同生长时期干旱胁迫下花生生长发育、光合特性及干物质分配间的关系,分析干旱胁迫对花生生长发育及产量的影响。【方法】 以花育25号、花育33号为材料,分析农艺性状、光合特性、抗旱特性等指标。【结果】 (1)干旱对开花期的开花量影响显著;(2)干旱胁迫过程中,参试品种叶片的主要光合特性均降低,其中胞间CO₂浓度下降达2倍以上;(3)干旱严重影响花生的干物质量,各个生育期花生根、果针、幼果的干物质量下降均超过50%;(4)抗旱指标中抗旱系数、抗旱指数均表现出苗期>结荚期>花针期>全生育期,干旱伤害指数与抗旱系数、抗旱指数相反。【结论】 花针期是干旱胁迫最敏感时期,其次为结荚期和全生育期干旱,而苗期对干旱最不敏感,栽培中应保证花针期和结荚期花生充足的土壤水分,及时采取灌溉措施,以保证花生产量的增加。     

1961-2010年中国主要麦区冬春气象干旱趋势及其可能影响

【目的】近年来,连续发生的冬春连旱事件已经严重威胁到冬小麦的安全生产和粮食增产,本研究以中国主要麦区为研究对象,分析1961-2010年中国北方主要麦区冬春季降水、无降水日数和极端干旱频率的变化趋势及其对当地冬小麦生产的可能影响,揭示冬春干旱在当前气候背景下的演变趋势,为科学应对冬春干旱提供依据。【方法】采用线性倾向估计与Robust F线性显著性检验分析1961-2010年中国北方各站点冬春季降水、冬春季无降雨日数的线性倾向与显著性,揭示冬季、春季和冬春季的降水和无降雨日数的年代际变化趋势;根据气象干旱等级的国家标准GB/T 20481-2006将干旱5个等级中的重旱和特旱定义为极端干旱,基于降水距平的滑动平均,计算1961-2010年各年冬春季极端干旱频次的线性倾向,分析极端干旱发生频次的年际变化趋势和干旱风险剧增区降水的时间变化,揭示干旱时间动态趋势。【结果】(1)1961-2010年,华北为中心的冬麦区冬春气象干旱呈加剧趋势,其中心区域山西、河北和山东西北部冬春两季极端干旱的频次呈现增加趋势,陕西东部和湖北西北部春极端干旱的频次也呈增加趋势;(2)1961-2010年华北冬麦区的冬季降水呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,即冬季气象干旱呈加剧趋势,其他区域的冬季降水呈增加趋势,无降水日数呈减少趋势;(3)1961-2010年华北冬麦区、黄淮冬麦区中南部和西北春麦区南部的春季降水均呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,其他区域春季降水呈增加趋势,无降水日数呈显著减少趋势;(4)从重点区域降水的时间动态看,近20来华北地区的冬季和春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈显著增加趋势,冬春气象干旱风险呈剧增趋势;近50年来黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区的冬季降水呈增加趋势,而春季降水呈下降趋势,无降水日数呈增加趋势,长江中下游麦区20世纪70年代中期以后春季降水呈持续下降趋势。【结论】华北地区冬春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈增加趋势,华北冬小麦冬、春干旱势必由于地下水位的持续下降和抗旱成本的增加而导致干旱风险加大;黄淮冬麦区南部和长江中下游冬麦区的春季降水尽管也呈下降趋势,由于该区域春季平均降水量对小麦来说以偏多为主,降水减少还不会影响到小麦生长,该区域降水的减少可能对冬小麦生长有利;气候干旱区东北和内蒙春麦区、西北春麦区西部50年来的冬春季降水呈增加趋势,有利于春小麦生产。     

基于热红外图像的小麦品种抗旱性鉴定与评价

【目的】分析不同基因型小麦冠层的温度参数相关信息,探寻快速高效筛选冬小麦抗旱品种的指标和方法,给冬小麦抗旱品种筛选提供参考依据。【方法】本研究以小麦为研究对象,获取干旱胁迫下10个抗旱性存在差异的小麦品种冠层热红外图像,采用温度频率直方图等分析方法提取冠层温度特征参数,明确温度特征参数与抗旱指数之间定量关系,分析冠层温度特征参数对筛选冬小麦抗旱品种的有效性。【结果】基于产量抗旱指数（DRI）的分级标准将测定小麦品种分为4种抗旱类别,其抗旱性越强,最大光化学效率（F_v/F_m）,植株含水量（PWC）,气孔导度（G_s）,蒸腾速率（T_r）和籽粒产量越稳定。基于热红外图像提取冠层温度特征参数,小麦抗旱性越强,冠层温度的差异性越小,冠层温度的离散程度也较小。产量抗旱指数（DRI）与拔节期、孕穗期和开花期的作物冠层温度与环境温度的偏差（CTD）均呈现极显著的正相关关系,相关系数r为0.79—0.84,而与冠层温度标准差（CTSD）、变异系数(CTCV)、水分胁迫指数（CWSI）和冠层相对温差（CRTD）呈显著负相关（r=-0.56—-0.78）。基于单一生育时期冠层温度特征参数建立了产量抗旱指数（DRI）回归模型,估算精度为r²=0.73—0.87,其中以拔节期预测模型精度最高。而基于3个生育时期的相关冠层温度参数CTD、CTCV、CTSD CWSI组合构建产量抗旱指数（DRI）预测模型,较基于单一生育时期预测精度显著提升（r²=0.95）。【结论】利用热红外图像可进行小麦品种抗旱性的早期鉴定与快速评价,这对促进作物高效节水生产具有重要意义。     

不同硅处理方式对干旱胁迫下大麦萌发的影响

【目的】研究不同处理方式下不同浓度的硅对干旱胁迫下大麦萌发的影响,综合评价各处理下大麦幼苗的抗旱性,确定最佳处理。【方法】分别在种子发芽前使用硅溶液浸种(A处理)和在种子发芽的培养过程中向发芽盒里加硅培养液(B处理)两种方式处理新啤6号大麦种子,两种方式均设置0.0、0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L Na₂SiO₃·9H₂O浓度水平,研究对干旱胁迫下大麦发芽指标、形态指标和生长量的影响。【结果】A处理下随着硅浓度的增加发芽势、发芽指数、活力指数、根长、芽长、芽鞘长、根数、根和芽的鲜重与干重均呈现先增加后降低的趋势,而根芽比呈先降低后增加的趋势,发芽率无显著变化。B处理下0.0和0.5 mmol/L Na₂SiO₃·9H₂O浓度下各指标均无显著差异,1.0～2.0浓度区间内根芽比随硅浓度增加呈降低趋势,其他各指标随硅浓度增加而增加。【结论】1.0 mmol/L Na₂SiO₃·9H₂     

改进综合气象干旱指数对广西农业干旱的适用性分析

【目的】分析改进综合气象干旱指数（IM_CI）对广西农业干旱的监测评估效果,探讨改进综合气象干旱指数对广西农业干旱监测评估的适用性。【方法】利用广西89个台站的气象资料,使用农田土壤水分平衡方程（FSWB）、改进综合气象干旱指数（IM_CI）分别模拟监测1961-2010年的广西农业干旱情况,对比分析两种指数的应用效果。【结果】IM_CI对农业干旱的历史灾情、典型过程的旱情演变、季节干旱频率的时空特征及季节的干湿特点有较好的描述,总体优于FSB。【结论】IM_CI对广西农业干旱的监测评估效果较好,适用于广西农业的干旱监测评估。     

基于灰色关联分析综合评估酥瓜品种的农艺性状

【目的】综合评估酥瓜新品种的主要农艺性状,筛选出适合三亚地区种植的酥瓜品种。【方法】在三亚地区进行酥瓜新品种田间比较试验,采用灰色关联分析法,综合评估供试9个酥瓜新品种的坐果率、商品率、产量、中心可溶性固形物含量、果肉厚度、种腔大小指数等6个主要农艺性状。【结果】各供试品种综合性状的等权关联度排序为N₆>绿牛>N₃>N₇>N₄>N₉>N₂>N₁>N₅,综合性状的加权关联度排序为绿牛>N₆>N₃>N₇>N₄>N₉>N₂>N₁>N₅。其中酥瓜新品种绿牛和N₆综合性状表现优良,排序靠前,N₁和N₅综合性状表现不理想,排序靠后。综合性状的加权关联度排序更符合田间观测结果。【结论】应用灰色关联分析法评估筛选出的酥瓜新品种绿牛和N₆综合性状表现优,适合在三亚地区推广种植。     

玉米对持续干旱的反应及红壤干旱阈值

 【目的】研究玉米对红壤干旱的反应以及红壤干旱程度定量表达和干旱阈值。【方法】在田间小区遮雨条件下种植夏玉米，设置连续干旱12～36 d等6个处理，用FDR水分仪每日测量0～60 cm不同土层含水量，定期观测玉米植株生长状况和气孔导度，收割后考种。【结果】玉米的株高、茎粗、气孔导度、根系数量等测量值在不同干旱天数之后显著降低，在不同土壤干旱程度下出现阈值反应，连续干旱25 d之后，玉米籽粒产量显著降低5%。干旱过程中，土层贮水量和累积相对失水量之间的关系可以用对数线性方程表示，将方程的斜率转换为取值在［0，1］区间的指数D，可以定量表达土壤干旱程度。【结论】D值既可以表示土壤干旱状况又可以表示作物受旱程度，玉米拔节－抽穗期红壤干旱程度D达到0.55则产量显著降低。     

基于增强回归树的海河平原小麦赤霉病预测模型构建与验证

【背景】自1995年至今,小麦赤霉病（Fusarium head blight,FHB）逐渐在海河平原蔓延,由零星出现演变成连片发生,在流行年份呈现出暴发快、面积大、损失重的特点,小麦赤霉病已由次要病害上升为主要病害之一。准确的预测预报是有效控制小麦赤霉病发生与发展的关键和难点。【目的】根据海河平原小麦赤霉病发生情况的监测分析,构建适宜的小麦赤霉病预测模型,为科学防控赤霉病提供技术支撑。【方法】基于2001—2016年海河平原21个小麦主产县（市）的赤霉病病穗率数据,以及小麦关键生育期内的气象数据,采用逐步回归分析,筛选影响小麦赤霉病发生的关键气象因子,构建基于多元线性回归模型和增强回归树模型的小麦赤霉病发生预测模型。【结果】明确了增强回归树模型的学习效率（lr）为0.005、树的复杂度（tc）为6时,模型的预测偏差最低,残差标准误为0.006311;筛选出8个对海河平原小麦赤霉病发生影响显著的关键气象因子,即MRH₁₅、Rain_-35、MRH_-55、SD₁₅、LT_-65、MWS_-55、MT_-25、DRain₁₅,并构建了含有8个预测变量的多元线性回归模型（R²=0.8158,矫正R²=0.8018,P<2.2×10^-16）。同时,应用增强回归树模型评估了上述8个关键气象因子的重要性,分别为69.62%、14.08%、4.89%、4.34%、3.35%、2.02%、1.20%、0.50%;根据重要的预测变量进一步简化预测模型,构建了含有4个预测变量的多元线性回归模型（y=-19.45376+0.11689MRH₁₅+0.17346Rain_-35+0.04185SD₁₅+0.26592MRH_-55,R²=0.7575,矫正R²=0.7468,P<2.2×10^-16）;当预测变量由8个调减至4个时,利用2008、2010、2012年安新、定州、馆陶等地历史数据验证模型预测病穗率的准确度,多元线性回归模型预测准确度由88.43%降至85.90%,增强回归树模型预测准确度由87.72%升至91.23%;利用2001—2016年正定、栾城的历史数据验证模型预测病穗率的准确度,两个模型预测准确度无显著变化,多元线性回归模型预测准确度由87.53%变为87.42%,增强回归树模型预测准确度由89.20%变为89.21%。整体而言,多元线性回归模型预测准确度呈下降趋势,而增强回归树模型预测准确度呈上升趋势。【结论】研究构建了含有4个预测变量的增强回归树模型,其预测准确度达89.21%,病穗率预测值与实际观测值的波动趋势基本一致,表明增强回归树模型在海河平原小麦赤霉病预测预报中具有很好的应用前景。     

充分灌溉下毛白杨树干直径变化对气象因子的响应

以三倍体毛白杨为试验对象,在控制土壤水势不低于-25 kPa的充分灌溉条件下,研究了树干直径变化指标与气象因子的关系。对树干直径日最大收缩量(MDS)产生主要影响的气象因子有参考作物蒸腾蒸散量(ET0)、饱和水气压差(VPD)、日平均温度(T_mean)、日最高温度(T_max)、日最低温度(T_min)、空气相对湿度(RH)、太阳辐射(Rn),其中与ET₀、R_n呈极显著正相关,与T_min、RH、VPD极显著负相关,与T_max呈显著正相关; 树干直径日增长量(DG)主要受R_n的影响,影响树干直径日最大值(MXTD)、树干直径日最小值(MNTD)的气象因子主要是3个温度指标:T_mean、T_max、T_min。MDS可以反映大气干旱程度。温度是影响树干直径增长的重要气象指标     

水稻农业气象指数保险产品设计——以浙江省为例

【目的】设计水稻农业气象保险指数产品,为水稻政策性农业保险可持续发展提供技术支撑。【方法】利用水稻产量灾损与气象因子、大气环流指数的密切关系,建立单季稻产量灾损模型。利用长序列的历史气象资料,基于Beta方法,计算全省各县(市)各级灾损的风险概率,设计不同诱发系数下的纯保险费率及保费,综合区域产量指数保险和气象指数保险优点,设计水稻农业气象指数保险合同。【结果】依据水稻减产风险概率,确定沿海台州、温州、舟山、宁波地区中18个县(市)的诱发系数为7.5%,兰溪等16个县(市)的诱发系数为5.0%,嘉兴等34个县(市)的诱发系数为2.5%;确定了3个区域不同诱发系数下的纯保险费率及保费;依据诱发系数及灾损模型,设计了农业气象保险指数的合同。【结论】农业气象保险指数依据保险经营需求设计,充分运用气象部门水稻产量预测的成熟技术,采用客观的气象数据定损,是水稻农业保险方案的重要创新。该指数的运用,有助于降低逆选择,基本解决传统农业保险中理赔时效低、成本高以及理赔准确度低的弊病,促进农业保险的可持续发展。     

芝麻不同抗旱基因型对花期干旱胁迫的生理响应机理

【目的】研究干旱胁迫对不同抗旱性芝麻品种叶片和根系生理生化特性的影响,分析不同基因型芝麻对花期干旱胁迫的生理响应差异,为芝麻抗旱性研究和改良提供理论参考。【方法】采用盆栽法,以抗旱品种金黄麻和干旱敏感品种竹山白为试验材料,在花期进行轻度（T1）、中度（T2）和重度（T3）干旱胁迫处理,以正常浇水为对照（CK）,分别测定植株叶片和根系的丙二醛（MDA）、过氧化氢（H₂O₂）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）、游离氨基酸（AA）、还原型谷胱甘肽（GSH）、还原型抗坏血酸（AsA）等含量,超氧化歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性,分析干旱胁迫下2个基因型间生理响应机理的差异。【结果】干旱胁迫后,芝麻叶片中MDA、H₂O₂、Pro、SS、SP、GSH含量和SOD、POD、PAL酶活性以及根系中MDA、SS、SP、AA、GSH、AsA含量和CAT、PAL活性随着胁迫程度的不断加剧呈不断上升趋势,叶片中的AA、AsA含量和CAT活性以及根系中H₂O₂、Pro含量和SOD、POD活性随着胁迫程度的加剧呈先升后降趋势。相关分析结果显示,叶片中各项指标测定值与根系中指标值均呈正相关,品种抗旱性与膜脂过氧化伤害物质（MDA和H₂O₂）含量呈负相关,与部分渗透调节物质、防御系统物质含量和保护酶活性呈正相关。【结论】在花期干旱胁迫下,对2个不同基因型芝麻测定的12个生理生化指标均出现不同程度上升,响应差异较大,叶片大于根系。抗旱品种较干旱敏感品种表现为细胞膜脂过氧化伤害较轻,渗透调节物质积累量较多,保护酶（SOD和CAT）活性较强,抗氧化物质（GSH和AsA）含量较高。芝麻抗旱性生理机理表现为多方面的综合防御。     

土培条件下玉米萌发期耐旱鉴评技术体系研究

【目的】中国玉米主产区多为干旱、半干旱地区,播种后遇旱问题时常发生,生产上实现良好的出苗与成苗率是保障玉米高产稳产的基础。鉴于不同的玉米品种对萌发期干旱胁迫反应不一,构建玉米萌发期耐旱评价技术体系,鉴定不同品种萌发期耐旱性,为玉米品种筛选与应用奠定基础。【方法】以从田间耕层采集的土壤为介质,设置从种子不能发芽到全部发芽的土壤含水量13个梯度,在25℃光照培养箱条件下测定5个代表性品种种子发芽率,建立不同土壤水分胁迫条件与发芽率的Logistic拟合方程,确立50%种子发芽率时土壤含水量（GW₅₀）;在此基础上,以5个品种GW₅₀平均值作为干旱处理强度,对32份品种的发芽率等11个性状进行测定,通过相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法,解析种子发芽率与其他相关性状间的关系。【结果】在13个水分梯度下5个品种的发芽率拟合Logistic方程的决定系数R²为0.978—0.992,基于Logistic方程估算GW₅₀为18.2%—18.7%,GW₅₀平均值为18.5%。以18.5%土壤含水量作为干旱胁迫处理水平,对32份品种的发芽率等11个性状的分析结果显示,发芽率与胚芽鲜重、胚根鲜重、贮藏物质转运率具有显著的相关性,但相关系数均小于0.5,分别为0.36、0.40和0.38,而发芽率与胚根数等7个性状没有显著的相关性。聚类分析结果表明,基于发芽率以外10个性状的聚类分析将32个品种分为三类,分别包含13、10和9个品种,但这三类品种间的发芽率均值没有显著差异,说明这10个性状不能反映胁迫条件下的发芽率水平。对11个性状的主成分分析表明发芽率、胚芽干重和贮藏物质转运率在第一主成分具有较高的特征值,第一主成分对总方差的贡献率达到36.3%,这三个性状可以作为萌发期耐旱性评价的关键指标。基于建立的萌发期耐旱鉴定技术体系,所鉴定的32个品种中有4个属于萌发期耐旱型,22个属于为中间型,7个属于萌发期干旱敏感型。【结论】明确了限制种子发芽率50%的土壤干旱胁迫强度,提出种子发芽率、胚芽干重和贮藏物质转运率可作为萌发期耐旱鉴定的关键指标,构建了玉米萌发期耐旱鉴定技术方法体系。     

叶面喷施硒与土壤水分耦合对番茄产量和品质的影响

【目的】 外源硒和土壤水分状况都会影响作物生长和品质特性,探明叶面喷施硒与土壤水分状况对产量和品质的耦合调控效应,为富硒番茄栽培的科学用水管理提供理论依据。【方法】 试验以亚硒酸钠（Na₂SeO₃）为硒源,采用盆栽试验,设置了3种叶面喷施硒浓度（S₀：清水对照;S₅：5 mg·L^-1;S₁₀：10 mg·L^-1）,每种硒喷施浓度下设置2种不同灌溉控制水平,灌水控制下限分别为田间持水量的50%（W₁：干旱胁迫）和75%（W₂：充分供水）,研究不同土壤水分状况下叶面喷施不同浓度硒对番茄植株硒含量、生长发育指标、产量和品质的影响。【结果】 不同土壤水分状况对土壤、叶片和果实硒含量均无显著影响（P>0.05）。叶面喷施不同浓度硒对土壤硒含量也未产生显著影响,但植株叶片和果实硒含量均随外源硒喷施浓度的增大而增加,且差异达到极显著水平（P<0.01）,叶面喷施硒的果实硒含量比对照增加了2—4倍。干旱胁迫显著降低了株高和茎粗,叶面喷施硒可适度缓解干旱胁迫对株高的抑制作用,但对茎粗无显著影响。干旱胁迫较充分供水处理的产量平均减少了39.5%,干旱胁迫条件下喷施硒虽可适度增加坐果数,但单果质量有降低的趋势,因而对产量没有显著影响。与充分供水相比,干旱胁迫使果实可溶性糖（SSC）、有机酸（OA）、维生素C（Vc）和可溶性固形物含量（TSS）分别显著提高了28.7%、24.3%、18.7%和24.0%。叶面喷施硒可促进SSC积累,但不同浓度间没有显著差异;与清水对照相比,除S₅W₂处理的OA略有减少外,其他叶面喷施硒处理均显著增加了OA,故而S₅W₂处理获得最佳糖酸比（SAR）,S₀W₂处理的糖酸比表现最差。在充分供水条件下,不同叶面喷施硒浓度的TSS没有显著性差异;在干旱胁迫条件下,TSS随硒喷施浓度的增大呈先增大后减小的变化规律。说明叶面喷施硒浓度由5 mg·L^-1增加到10 mg·L^-1不能进一步提升果实品质。【结论】 叶面喷施硒与土壤水分状况对番茄品质的耦合作用效果明显,干旱胁迫条件下叶面喷施5 mg·L^-1的Na₂SeO₃可大幅提升果实可溶性糖和可溶性固形物含量,使果实营养品质得到明显改善;充分供水条件下叶面喷施5 mg·L^-1的Na₂SeO₃在不降低产量的同时,改善了果实风味品质,可实现稳产提质效果。     

干旱胁迫对甘蔗光合日变化及相关特性的影响

【目的】探究干旱胁迫对甘蔗CO₂交换和H₂O交换的日变化规律、光合作用能力及其他生理特性的影响,为甘蔗抗旱品种选育及探明其耐旱机制提供科学参考。【方法】以云蔗05-51和粤糖93-159为供试材料,采用盆栽试验,设干旱1 d、干旱5 d、干旱9 d和干旱9 d后复水10 d共4个干旱处理,各处理均设正常浇水为对照。使用PTM-48A植物光合生理及环境监测系统监测甘蔗+1叶的水气交换规律,测定与干旱相关的光合指标（光合作用、叶绿素荧光、SPAD值）及生理指标（质膜透性和叶片相对含水率等）,并分析各指标间的相关性。【结果】环境变化影响甘蔗叶片的CO₂和水分交换能力,在高温低湿及高蒸气压差的正常浇水生长环境下,云蔗05-51和粤糖93-159的CO₂交换率和H₂O交换率较高,甘蔗叶片具有更高的气孔导度和净光合速率。干旱胁迫导致云蔗05-51和粤糖93-159的CO₂和水分交换受到抑制。干旱5 d时,2个参试品种的CO₂交换率和H₂O交换率大幅度降低,干旱9 d导致CO₂和水分交换过程接近停滞。与对照相比,干旱胁迫时云蔗05-51和粤糖93-159的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著降低（P<0.05,下同）,云蔗05-51的降幅低于粤糖93-159;干旱5 d和干旱9 d处理的甘蔗叶绿素荧光、SPAD值、土壤含水率、叶片相对含水率显著下降,质膜透性显著提升,干旱时云蔗05-51的SPAD值显著高于粤糖93-159,复水后质膜透性低于粤糖93-159。干旱胁迫下光合系统、叶绿素荧光系统及土壤含水率与叶片相对含水率、SPAD值和质膜透性间有显著或极显著（P<0.01）相关性。复水后,2个品种的光合及生理作用较干旱胁迫显著回升,CO₂交换和水分交换恢复程度较差,云蔗05-51的各指标恢复程度高于粤糖93-159。【结论】高温低湿及高蒸汽压差的环境有利于促进云蔗05-51和粤糖93-159的光合及水气交换作用;干旱胁迫导致云蔗05-51和粤糖93-159的CO₂交换率、H₂O交换率、光合作用能力、叶绿素荧光系统及叶片水分等相关生理活动受到抑制;云蔗05-51在干旱胁迫下具有相对更高的气孔导度和蒸腾速率,其抗旱性和复水后的恢复能力均优于粤糖93-159。