气候变化背景下华北平原夏玉米适宜播期分析

【目的】随人口增加、饮食结构变化和能源需求的增加,中国粮食安全问题日益严峻,在耕地资源有限的背景下,高产稳产仍是保证粮食安全的主要途径。华北平原是我国夏玉米主产区,明确气候变化背景下该区域夏玉米的适宜播期,对于稳定和提升该地区夏玉米单产,保障我国粮食安全具有重要意义。【方法】依据夏玉米生长季积温和降水将华北夏玉米区分为8个气候亚区,在每个气候亚区内基于1981—2015年气候资料、农业气象观测站夏玉米种植资料和土壤资料,对农业生产系统模型(APSIM-Maize)进行调参验证,选用决定系数(R~2)、D指标、均方根误差(RMSE)和归一化均方根误差(NRMSE)等指标来评价模型调参验证结果。在此基础上设置不同播期,利用调参验证后模型模拟各气候亚区不同播期夏玉米产量,采用高稳系数并综合考虑下茬作物冬小麦的播期,明确各气候亚区冬小麦-夏玉米两熟系统下充分灌溉和雨养条件夏玉米适宜播期,并分析与实际播期相比适宜播期下的夏玉米增产幅度。【结果】(1)模型适应性评价指标中决定系数(R~2)均在0.75以上,D指标均在0.80以上,归一化均方根误差(NRMSE)均在7%以下,表明调参后的APSIM-Maize模型在华北平原夏玉米生育期和产量模拟方面具有较好的模拟效果,可用于华北平原夏玉米生育期和产量模拟研究。(2)充分灌溉条件下,第一气候亚区夏玉米推荐适宜播期主要在6月下旬,第二气候亚区到第七气候亚区,主要在6月中下旬,第八气候亚区主要在6月中上旬。雨养条件下,第一气候亚区主要在6月下旬和7月上旬,第二、三A、四、五、六气候亚区主要在6月中下旬,第三B、七气候亚区适宜播期范围较广,6月均可播种,第八气候亚区在6月上中旬。(3)在充分灌溉和雨养条件下,与实际播期相比,适宜播期在各气候亚区的增产幅度为第一气候亚区到第五气候亚区增产幅度最大,平均在4%—10%;第六气候亚区到第七气候亚区次之,平均在2%—5%;第八气候亚区增产幅度最小,平均在3%以下。【结论】华北平原夏玉米适宜播期随着纬度的升高而提前。充分灌溉和雨养条件下,随着年代的推移,夏玉米适宜播期呈现推迟趋势,自20世纪80年代到21世纪00年代,每10年推迟3 d左右。第一和第二气候亚区雨养条件下的适宜播期晚于充分灌溉条件下适宜播期,其他气候亚区无显著差异。与实际播期相比,各气候亚区适宜播期下产量有2%—10%的提升,但雨养和充分灌溉条件下增产幅度没有明显差异,增产幅度由南到北呈现减小的趋势,第一到第五气候亚区,增产幅度较其他气候亚区大。     

黑龙江省春玉米产量潜力及产量差的时空分布特征

【目的】研究黑龙江省春玉米不同水平产量潜力及各级产量潜力之间产量差的时空分布特征,分析研究区域制约春玉米生产的限制因素。【方法】以黑龙江省春玉米种植区为研究区域,利用当地气候资料、作物生育期、栽培管理措施和土壤资料,使用区域尺度验证后的农业生产系统模型（APSIM）,分析研究区域春玉米1981-2010年不同水平产量潜力,明确春玉米产量潜力及各级产量差的时空分布特征。【结果】研究区域内春玉米产量潜力与玉米生长季内日照时数分布趋势一致,西部高于东部,产量潜力年际变化趋势有增有减;春玉米雨养产量分布特征与生长季降水量分布特征相似,表现为中部高于东西部的趋势,降水量愈少的地区,雨养产量低且稳产性愈差;最近30年研究区域82%的站点雨养产量呈下降趋势,雨养产量的不稳定性远高于产量潜力的不稳定性,气候土壤生产力区域特征为西部齐齐哈尔和绥化地区最低。近30年因降水变化造成的产量差呈增加趋势,表明生长季干旱发生风险加大。【结论】降水是制约黑龙江省西部玉米产量的主要因素,可通过灌溉提高产量;中部伊春地区、通河地区和牡丹江地区,水分不是限制春玉米产量的因素,提高产量的途径是改良土壤条件及优化栽培管理措施;在雨养条件下,东部的三江平原通过改良土壤物理性状,可提高产量16%-22%。     

东北三省春玉米产量差时空分布特征

【目的】随着人口增加、气候变化和环境问题日益凸显,粮食生产能力及粮食安全受到广泛重视。然而,目前中国粮食产量远远低于作物潜在产量,如何利用有限耕地生产更多粮食已经成为中国农业目前面临的重大问题。东北三省是中国重要的玉米生产区,其春玉米产量占全国总产量的29%,该区玉米产量提升对中国粮食安全具有重要的意义。【方法】论文以东北三省春玉米种植区为研究区域,基于1961—2010年气候资料、农业气象观测站作物资料和统计资料,利用农业生产系统模拟模型(APSIM-Maize)和数理统计方法,解析气候变化背景下研究区域春玉米潜在产量与实际产量的差及各级产量差的时空分布特征,为提升东北三省春玉米产量提供科学依据和参考。【结果】东北三省春玉米潜在产量与农户实际产量之间产量差(总产量差)呈明显的经向和纬向分布(P0.01),即由南向北递减,由西向东递减,且地区间差异较大,变化范围为4.8—11.9 t·hm~(-2)。春玉米潜在产量与可获得产量之间的产量差(产量差1)、可获得产量与农户潜在产量之间的产量差(产量差2)均呈现随经度升高而降低的趋势,这与春玉米生长季内降水量分布有关。产量差1变化范围在0.06—3.2 t·hm~(-2)之间,产量差2地区间差异较大,变化范围为1.7—8.0 t·hm~(-2),主要是由于栽培管理措施的差异造成的。从全区50年平均来看,春玉米潜在产量与实际产量间的产量差为64%,其中由于不可转化的技术因素、农学因素和经济社会因素限制的产量差分别为8%、40%和16%。从时间变化趋势来看,过去50年(1961—2010)研究区域春玉米各级产量差均呈现减小的趋势,其中总产量差和产量差3呈显著缩小趋势(P0.01),每10年分别缩小1.55 t·hm~(-2)和1.40 t·hm~(-2),但产量差1和产量差2变化趋势并不显著。【结论】东北三省春玉米潜在产量与农户实际产量之间的产量差呈明显的经向和纬向分布,即由南向北递减,由西向东递减。农学因素是限制当地玉米产量提升的主要因素,通过改善农学因素,如提高栽培管理措施、改善土壤条件和更换高产品种可有效缩小产量差达40%。     

中国不同年代主推玉米品种品质性状的变化趋势

【目的】以中国20世纪50年代以来各时期生产上大面积应用的主要推广品种为材料,研究中国玉米主推品种籽粒品质性状的变化趋势,以期为未来的优质玉米品种选育提供参考。【方法】选取1950-2000年代各时期生产上大面积推广的品种共35个,种植在中国农业科学院作物科学研究所顺义试验基地,随机区组设计,每个品种种植5行,3次重复,选中间2行收获,收获后考察每小区籽粒产量、容重,利用近红外光谱分析仪测定籽粒中淀粉、蛋白质与脂肪的含量。对所有品种的品质性状、产量进行方差分析,同时对品质性状与产量间的相关性进行分析。根据每个年代的各品质性状、产量的平均值进行回归分析,研究品质性状与产量随年代的变化趋势。【结果】年代内,玉米品种淀粉含量、蛋白质含量与容重的变异系数均在10%以下,脂肪含量的变异系数在9.54%-18.74%,产量的变异系数为4.53%-33.33%,表明每个年代内不同品种的淀粉含量、蛋白质含量、容重差异较小,脂肪含量与产量变异幅度较大。年代间的产量呈极显著差异,淀粉含量、蛋白质含量和容重在年代间的差异也呈极显著水平,但脂肪含量差异不显著。1950-2000年代主推玉米品种的产量随着年代变化呈逐渐上升趋势,平均每10年上升871 kg•hm-2;淀粉含量随着年代变化总体呈上升的趋势,平均每10年上升0.25%;蛋白质含量随年代变化呈逐渐下降趋势,平均每10年下降0.31%;容重随年代变化总体呈上升趋势,平均每10年上升5.97 g•L-1。淀粉含量与产量呈显著正相关（r=0.493）,蛋白质含量与产量呈显著负相关（r=-0.678）。由以上说明,1950-2000年代玉米主推品种淀粉含量的上升,蛋白质含量的下降与产量的提高具有相关性。【结论】1950-2000年代主推玉米品种的产量得到大幅度提高,淀粉含量与容重有所提高,蛋白质含量稍有下降趋势,脂肪含量没有显著变化。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响ⅩⅢ. 东北三省春玉米熟型调整的降水限制及其对产量的可能影响

【目的】研究气候变化背景下东北三省春玉米品种熟型调整敏感区域内的降水条件变化及其对产量的可能影响,为当地春玉米种植品种熟型的调整提供科学参考。【方法】以1985年为时间节点,将1961—2017年分为2个时间段（1961—1985年和1986—2017年）。基于东北三省春玉米品种熟型调整敏感区域内的24个地面气象观测站点1961—2017年地面气象观测资料和16个农业气象试验站点1981—2007年玉米生育期的观测资料,分析春玉米不同生育阶段水分条件的变化特征,并运用作物生产潜力逐级订正法计算降水条件变化对生产潜力的影响。【结果】（1）1961—2017年,东北三省春玉米品种熟型调整的敏感地带内实际播种期呈提前趋势,成熟期呈推迟趋势,实际生产中品种熟型的调整导致实际生育期延长。（2）敏感区域内春玉米品种熟型的调整,使生育前期（播种—拔节）和后期（开花—成熟）需水量增加,生育中期（拔节—开花）需水量减少;同时,生育前期有效降水量呈现增加趋势,生育中期和后期有效降水量呈现减少趋势。（3）品种熟型调整后,春玉米生育中期有效降水量满足率最低。（4）品种熟型调整后,气候生产潜力在中晚熟品种调整为晚熟的区域5南部和西部的宽甸和通榆站点呈减小趋势,波动性增加,在特早熟品种调整为早熟的区域1和早熟品种调整为中熟的区域3北部气候生产潜力呈增加趋势且波动性降低。【结论】全球气候变化的背景下,东北地区敏感区域内有效降水量满足率在生育中期和后期降低,气候生产潜力在研究区域的西部和南部减小、东部增大且不稳定性高。因此,在敏感区域的东部、西部和南部仍要进一步关注品种熟型的选取,同时在春玉米生育中期和后期,及时进行灌溉补充水分,确保春玉米产量。     

近20年东北气候变暖对春玉米生长发育及产量的影响

【目的】探求东北三省近20 年气候变暖对春玉米生长发育进程及产量的影响,为东北地区气候变暖下粮食安全问题提供理论依据。【方法】选取东北黑龙江、吉林和辽宁省三省进行区域研究,利用东北地区近20 年气候观察数据和春玉米长期观测数据,通过相关和回归等数理统计方法系统分析东北三省春玉米生长季的气候因子（温度和降水量）与春玉米生育进程数据和历史产量数据之间的关系。【结果】东北地区1989-2009 年春玉米生长季日最高温度、最低温度以及平均温度均呈明显上升趋势,气候倾向率每年分别为0.050、0.045和0.044℃,表现为春玉米生育期间白天增温幅度较夜间增温幅度大,降水量变化不显著。近20 年黑龙江省各试验站平均播种日期变化趋势是每年提前0.10 d,而吉林省、辽宁省各试验站每年分别推迟0.18和0.21 d。黑龙江省、吉林省以及辽宁省各试验站春玉米平均成熟日期变化趋势分别每年推迟0.39、0.35和0.55 d,平均生育期天数变化趋势分别每年增加0.49、0.17和0.34 d,成熟日期推迟的幅度大于播种日期的推迟幅度导致三省试验站春玉米生育天数增加。对1991-2006 年东北地区审定品种生育期数据与气候数据关系进行相关性分析表明,黑龙江省最高温度（Tmax）上升会延长审定品种生育期,而吉林和辽宁省春玉米的审定品种生育期与平均温度（Tavg）、最高温度（Tmax）和最低温度（Tmin）均呈现为正相关。采用T检验法分析春玉米审定品种生育期和试验站春玉米生育期关系表明,黑龙江和辽宁省的审定品种和试验站春玉米生育天数呈一致的增加趋势,且无显著性差异。采用线性偏回归测验法分析品种和气候因子对春玉米生育期影响重要性的结果表明,品种生育期的延长是导致春玉米生育期不断延长的主要原因。三省春玉米近20 年平均产量表现为增加趋势,其趋势由小到大的次序是辽宁省、吉林省以及黑龙江省,越往北其产量增加趋势越大,产量增加越明显。东北各省地级市1989-2009年面板数据分析表明,东北地区平均温度（Tavg）、最高温度（Tmax）和最低温度（Tmin）的变化均会影响春玉米的产量。温度上升,东北部产量增加明显,尤其是黑龙江省东部的三江平原地区,而东北地区西南部减产。【结论】受气候变暖的影响,东北春玉米品种对气候变暖是逐步适应,可以利用其适应潜力,通过春玉米品种改良和调整播期等措施来适应气候变暖,从而提高春玉米产量。     

秸秆还田与花后灌溉提高春玉米产量及水氮利用效率

【目的】研究秸秆还田与花后灌溉量对春玉米产量及水氮利用效率的影响，探究实现黄土高原东部河谷平原区春玉米水氮可持续高效利用的有效管理措施。【方法】基于连续7年长期定位试验（2014—2020年），在2021—2022年开展田间试验，采用裂区设计，主区为秸秆还田（R）和无秸秆还田（U），副区为5个花后灌溉量0(I0)、50(I50)、100(I100)、150(I150)、200(I200) mm，分析春玉米花后干物质累积量与耗水量的关系，并研究不同处理对春玉米产量、经济效益以及水氮利用效率的影响。【结果】秸秆还田与花后灌溉量及二因素互作显著提高春玉米产量、经济效益及水氮利用效率。与无秸秆还田相比，秸秆还田后玉米增产15.1%—43.5%，经济效益提高15.9%—49.1%，水分利用效率提高16.8%—36.9%，氮素回收利用效率、农学效率与偏生产力分别显著提高15.8%—62.0%、26.5%—126.0%和15.1%—43.6%。花后干物质累积量与耗水量之间呈现二次函数关系，与无秸秆还田相比，秸秆还田处理表现出较强的花后水分生产力，同时，产量响应系数显示秸秆还田处理在受到干旱胁迫时具有...     

适宜与广西春玉米套种的夏大豆品种筛选试验

【目的】筛选在广西不同地区适宜与春玉米套种的夏大豆品种,提高夏大豆与春玉米套种的单产和良种普及率。【方法】2010年选用4个广西审定和2个国家审定的大豆品种在广西4个有代表性的春玉米产区进行春玉米套种夏大豆品种筛选试验。【结果】除华夏1号在隆安县较对照减产26.64%外,其他品种在各示范县均比对照增产,增产幅度为23.72%～99.89%,增产极显著。【结论】桂夏1号、桂夏2号、桂夏3号、桂夏4号和华夏3号适合在马山县与春玉米套种;桂夏1号、桂夏3号、桂夏4号和华夏3号适合在隆安县与春玉米套种;桂夏1号、桂夏3号、桂夏4号适合在都安县与春玉米套种,重点推广桂夏3号;桂夏1号、桂夏2号、桂夏3号、桂夏4号和华夏3号适合在河池市金城江区与春玉米套种。     

灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响

【目的】研究灌溉水量和水质对土壤水盐分布和春玉米耗水的影响。【方法】在石羊河中游,通过2007—2008两年的灌溉试验,对供试春玉米采取不同的水量和水质处理,测定土壤含水量和含盐量及玉米生长指标。【结果】灌溉水量对土壤含水量变化的影响在60—100cm土层较为明显,2008年9g·L-1处理和6g·L-1处理20—100cm土层平均含水量保持在25%以上;土壤含盐量随灌溉水矿化度的增大而增大,随灌溉水量的减少而降低;供水不足时,作物耗水量及土壤储水变化主要受水量的影响,供水充足时则主要受灌溉水质的影响;咸水灌溉条件下,一定的水分亏缺同样能够提高水分利用效率(WUE),但是当土壤含盐量超过一定水平时,WUE将随灌溉水矿化度的提高而显著降低;咸水灌溉使春玉米产量降低19.4%—57.9%,连续两年充分灌溉下矿化度为9g·L-1处理的产量仅为淡水的42%。【结论】咸水灌溉下,合理的降低灌溉水量有利于提高WUE,减少盐分积累,3g·L-1的水配合适当的淋洗可以作为后备灌溉水源。     

不同生态区玉米适时晚收增产效果

【目的】研究不同生态类型区玉米适时晚收技术的增产效果和适应性,为玉米适时晚收技术在生产上的应用提供理论依据。【方法】2007年和2008年分别在中国主要玉米产区(东北、华北和黄淮海地区)的41个试验点,设置推迟7d和14d两个时间收获,分析适时晚收对玉米产量的影响。【结果】调查数据显示,适时晚收,玉米产量和千粒重显著增加。推迟7d收获,两年各试点的平均产量分别比对照增产4.20%和4.94%;推迟14d收获,两年各试点的平均产量分别比对照增产7.79%和7.92%。玉米晚收增产效果随着纬度的降低而增加(东北地区华北地区黄淮海地区),推迟7d收获时,纬度每降低一度,2007年和2008年的增产幅度分别为0.08%.d-1和0.06%.d-1;推迟14d收获时,纬度每降低一度,2007年和2008年的增产幅度分别为0.06%.d-1和0.07%.d-1。玉米适时晚收提高了对光温资源的有效利用,推迟7d和14d收获,有效积温分别增加了109.5℃和194.5℃,日照时数分别增加了44.55h和83.38h。【结论】玉米适时晚收具有明显的增产效果,但增产幅度随着纬度的降低而增加,适宜的晚收时间与当地生态条件也密切相关。     

全球气候变暖对中国种植制度的可能影响Ⅹ.气候变化对东北三省春玉米气候适宜性的影响

【目的】研究气候变化背景下中国东北三省春玉米气候适宜性的变化特征,为东北地区春玉米种植的合理布局提供科学依据。【方法】本文以1981年为时间节点,把1961-2010年分为两个时间段,基于东北三省74个气象站点1961-2010年的观测资料,根据农业气象学指标,在分析1981-2010年较1961-1980年东北三省春玉米可能种植北界变化的基础上,利用APSIM-Maize模型模拟春玉米可能种植区域内各气象站点逐年的雨养产量,结合统计学方法,分析春玉米雨养产量高产性和稳产性的变化特征,并综合得到气候变化背景下中国东北三省春玉米的气候适宜区分布的变化特征。【结果】（1）与1961-1980年相比,1981-2010年春玉米的可能种植北界向北移动了158.3-285.8 km,春玉米可能种植面积增加了3.87×104 km2,占东北三省土地面积的4.91%。（2）1981-2010年,东北三省春玉米雨养产量的最高产区、高产区和次高产区面积占可能种植面积比例由81.14%增加为86.66%,其中最高产区和高产区面积比例由36.61%减少为34.82%,而次高产区则由44.53%增加到51.85%,低产区面积占研究区域面积的比例由18.86%减少为13.34%。研究区域内雨养产量的单产减少40 kg•hm-2,但由于春玉米可能种植区域总面积的扩大,特别是高产区和次高产区面积的增加,研究区域内雨养产量的总产增加了7.0%。（3）东北三省春玉米雨养产量的最稳产区、稳产区和次稳产区面积占可能种植面积的比例由80.20%增加为89.28%,且最稳产区和稳产区面积比例由40.97%增加为49.97%,而低稳产区面积占研究区域面积的比例由19.80%减少为10.72%。（4）东北三省春玉米气候适宜区和次适宜区面积占可能种植面积的比例由61.09%增加为83.00%,但最适宜区面积比例由18.83%减少为6.67%,可种植区面积占研究区域面积的比例由20.08%减少为10.33%。研究区域内春玉米可稳定获得的雨养产量的单产总体下降了171 kg•hm-2,但由于春玉米可能种植区域总面积的增加,特别是适宜区和次适宜区面积的增加,研究区域内可稳定获得的雨养产量的总产增加了2.6%。【结论】全球气候变暖背景下,东北三省春玉米种植北界明显向北向西移动,春玉米的可能种植面积增加;在春玉米可能种植区域内,如果不考虑品种和栽培管理措施的适应,雨养产量的最高产区面积所占比例缩小,春玉米雨养产量的单产下降,但由于可能种植面积的增加,东北三省春玉米雨养产量的总产增加;春玉米雨养产量的稳定性增加,其中最稳产区和稳产区面积占研究区域面积的比例增加;在春玉米可能种植的区域内,春玉米的气候最适宜区面积减少明显,研究区域内春玉米可稳定获得的雨养产量的单产下降,但由于春玉米可能种植面积的增加,特别是适宜区和次适宜区面积的增加,可稳定获得的雨养产量的总产增加。     

黄土旱塬几种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收及分配的差异

【目的】以高原沟壑区典型代表性土壤黑垆土为供试土壤,以紧凑型玉米品种先玉335为供试作物,根据目标产量,在高密栽培及优化施氮量和施氮时期基础上,研究4种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收、分配及转移规律,以期为黄土高原南部半干旱区春玉米高产高效栽培提供依据。【方法】田间试验以补充灌溉、雨养、地膜覆盖和秸秆覆盖等为农田水分管理模式,通过在玉米苗期、大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆期、蜡熟期和生理成熟期等关键生育时期采集地上部植株样品,研究春玉米各生育时期不同器官氮素累积、分配和转移规律与产量及水分养分效率的关系。【结果】随生育阶段推进,春玉米生长速度加快,氮素吸收累积逐渐增加,进入生殖阶段后,各器官氮素分配随生长中心转移而发生变化。不同农田水分管理模式明显影响春玉米氮素累积、分配及转移,在各个测定时期,补充灌溉处理氮素累积量均高于其它3个处理,地膜覆盖处理在玉米成熟期氮素累积量仅次于补充灌溉处理,成熟期雨养和覆秸秆处理氮素累积量相对较低。在补充灌溉条件下,各器官氮素向籽粒转移量最多,完熟期籽粒氮素累积量最大,为235.5kg·hm-2,其次是覆膜处理为225.3kg·hm-2,二者差异不显著;秸秆覆盖处理籽粒氮素累积量与雨养处理差异也不显著,但补充灌溉处理和地膜覆盖处理显著高于雨养和秸秆覆盖处理,与产量及氮素利用效率高低具有一致性。【结论】有利于提高产量及水分利用效率的农田水分管理模式可提高氮素吸收及籽粒氮素累积。从玉米氮素累积、分配及与产量和水分养分效率关系看,补充灌溉和地膜覆盖为本试验条件下的较优农田水分管理模式,从节约水资源及充分利用天然降雨角度考虑,应首选地膜覆盖管理模式。     

2011—2050年RCP4.5新情景下东北春玉米种植布局及生产评估

【目的】研究东北地区春玉米适种区域及其生育期、产量对气候变化的响应。【方法】基于气候模式RegCM4输出的未来RCP4.5新气候情景逐日资料,采用经验频率法预测80%保证率下2011—2050年中国东北地区早、中、晚熟型春玉米种植区域时空变化,同时结合作物模型DSSAT4.5对黑龙江省晚熟品种的生育期、产量变化特征及该省因气候变化而新增的晚熟品种可能种植区内晚熟玉米的适种性进行模拟评估。【结果】RCP4.5情景下,2011—2050年东北三省≥10℃的积温呈增加趋势,早、中、晚熟型玉米品种种植界限均有不同程度的北扩或东移,可能种植范围扩大。黑龙江省2011—2050年间晚熟玉米新增可能种植区域内适宜种植晚熟品种;气候变化对原有种植区内晚熟品种生殖生长期的影响程度大于对营养生长期的影响,全生育期天数平均缩短2—11 d;产量变化存在明显空间差异,不考虑CO2肥效作用和考虑CO2肥效作用两种方案下的产量变化范围均介于±20%以内,但考虑CO2肥效作用时的产量较高。【结论】因气候条件变化而新增的春玉米种植区域的适种性需要综合考虑多方面因素来评估。未来40a玉米全生育期天数变化主要源于生殖生长期缩短,大气中CO2浓度增加带来的肥效作用可抵消一部分因温度升高产生的对玉米产量形成的不利影响。     

耕作、施氮和密度及其互作对旱地春玉米土壤水分及产量形成的影响

【目的】 黄土旱塬半湿润易旱区属于雨养农业区,水分亏缺为主要限制因素,因此,有必要筛选适于黄土旱塬半湿润易旱区春玉米综合栽培模式,从而提高旱地春玉米水分利用效率和产量。【方法】 2017—2018年玉米生长季,探讨不同耕作方式（翻耕、免耕、深松）、施氮（0、150、225 kg·hm^-2）和种植密度（52 500、67 500 株/hm²）对春玉米田土壤水分动态、水分利用效率、春玉米生长、产量及其构成因素的互作效应,提高玉米综合生产力。【结果】 （1）2017—2018年春玉米播种期0—200 cm土层土壤蓄水量均表现为免耕>深松>翻耕,2年平均免耕与深松播种期0—200 cm土层土壤蓄水量较翻耕分别提高6.1%和4.1%。2年春玉米水分利用效率均在深松高密高氮（STH2）处理最高。（2）深松与免耕处理较翻耕处理显著提高叶面积指数与干物质积累量,随密度与施氮量的增加,春玉米叶面积指数与干物质积累随之增加,耕作×密度对拔节、抽雄期叶面积指数有显著影响,密度×施氮对灌浆中期叶面积指数有显著影响。STH2处理下,玉米成熟期干物质积累量较其他处理提高3.3%—32.9%。（3）穗粒数和百粒重与施氮呈显著正相关关系（P<0.05）,深松与免耕处理玉米产量显著高于翻耕。STH2处理产量最高,2017年STH2产量较其他处理增幅为1.4%—63.3%;2018年增幅为2.9%—39.6%。【结论】 在黄土旱塬半湿润易旱区,深松耕配施150—225 kg·hm^-2施氮量与67 500株/hm²种植密度,不仅可以提高春玉米水分利用效率,还可获得较高的玉米产量效益;免耕配施225 kg·hm^-2施氮量与67 500株/hm²种植密度,可获得较高的经济效益。     

密度与氮肥运筹对陇东旱塬全膜双垄沟播春玉米产量及生理指标的影响

【目的】研究全膜双垄沟播玉米在陇东雨养农业区产量和生育指标同步提高的最佳种植密度、氮肥施用量及运筹方式,制定合理的栽培措施。【方法】本试验以先玉335为试材,在全膜双垄沟播种植条件下设置了2个氮肥用量（150、225kg·hm^-2）,2个密度（6×10⁴、7.5×10⁴株/hm²）和5个氮肥追施比例及时期（底肥100%;拔节期追施100%;底肥50%、拔节期50%;底肥50%、拔节期30%、抽雄期20%;底肥50%、拔节期10%、抽雄期40%）。通过3年田间试验,研究种植密度、氮肥用量及运筹方式对旱地春玉米产量及生理指标的影响。【结果】在试验氮肥用量及密度范围内,相同施氮量随种植密度增加,玉米产量极显著增加,净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）均减少;相同密度不同氮肥用量间产量差异不显著,但高氮处理玉米产量优于低氮处理;相同密度及氮肥用量条件下,氮肥运筹方式间产量差异均极显著,以基肥﹕拔节肥比例为50%﹕50%的处理Pn、Gs、Tr均最高,水分利用效率与产量变化一致。与播前或拔节期一次性施肥相比,氮肥分期施用可以延缓玉米生育后期叶片叶绿素相对含量的下降,增加生育后期光合物质生产量和转运量,优化产量构成,基肥和拔节肥施用比例为50%﹕50%时效果尤为显著。因此,通过种植密度和氮肥运筹方式的集成优化,可以实现陇东雨养农业区春玉米产量和生理指标的协同提高。【结论】产量不降低是农业生产的目的,玉米生理指标的提高是保证产量的根本。因此,在本试验条件下,采用密度7.5×10⁴株/hm²、施氮量150 kg·hm^-2以及基肥：拔节肥比例为50%﹕50%的氮肥运筹方式,是陇东雨养农业区的一种高产、节氮、增效、环保的栽培模式。     

2002-2009年东北早熟春玉米生育期及产量变化

[目的]分析气候变暖背景下中国东北春玉米生育期及产量的变化趋势,为品种栽培和育种目标方向提供科学依据.[方法]利用2002-2009年国家东北早熟春玉米品种区域试验中对照品种生育期、产量和气候资料等相关数据,分析气候变暖对东北早熟春玉米生产及育种的影响.[结果]对照品种的生育期、营养生长期、花粒期与相应期间的活动积温呈较强的正相关,随着活动积温的增加,生育期和花粒期均有延长的趋势.对照品种产量和年平均气温呈显著正相关(r=0.647*,Sig.=0.041,o=0.05).随着年平均气温的增加,对照品种产量有进一步提高的趋势.同时,随着生产水平、栽培方式等因素的变化,东北玉米种植密度呈增加趋势.[结论]气候变暖显著影响中国东北早熟春玉米的生育期、产量、生产栽培和育种.选育总生育期长、营养生长期短但生殖生长期长,耐密植的高产品种是东北春玉米适应气候变暖的育种方向.     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅳ.未来气候变暖对东北三省春玉米种植北界的可能影响

【目的】在全球气候变化背景下,中国气温明显升高已成为共识,这一变化对中国农业生产尤其是对种植制度及作物布局的影响越来越受到农业生产管理部门和专家学者的重视。【方法】本文结合SRES的两种排放情景A2(强调经济发展)和B1(强调可持续发展)预估的未来气候数据,采用经验频率法计算不同保证率下的积温,探讨了未来气候情景下东北三省春玉米不同熟型品种种植北界的变化趋势,同时探讨了未来气候情景下研究区域内春玉米缺水率的变化趋势。【结果】未来气候情景下,在不考虑CO2浓度升高对作物生长发育影响的前提下,东北三省春玉米不同熟型品种种植北界不同程度向北移动,在界限敏感区域内中晚熟品种替代早熟品种,使得玉米生育期延长,干物质积累增加,可以提高东北三省春玉米产量。然而在未来21世纪中期,春玉米缺水率亦呈现增加的趋势,为种植界限北移带来一定的风险。【结论】在未来气候条件下,春玉米不同熟型品种种植北界北移需综合考虑热量和水分的影响,适区种植以减少由于干旱造成的春玉米减产。     

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。