气候变暖背景下中国冬小麦物候期的时空特征

利用国家农业气象试验站和国家基本气象站实测的冬小麦物候数据和气温数据,通过地理信息技术、5日滑动平均法、相关性分析,探讨了2003—2012年我国冬小麦主要种植区内冬小麦返青期、拔节期、成熟期起始日期的时空分布特征及其对气温因素的响应。结果表明:近年来研究区域内冬小麦返青期、拔节期、成熟期起始日期在空间上自东南向西北逐渐推迟,在时间序列中返青期、拔节期、成熟期的发生时间主要呈延后趋势;农业界限温度初日自东南向西北逐渐推迟;农业界限温度的通过日期在西北地区呈提前趋势,在东部地区呈延后趋势;冬小麦物候期起始日期与农业界限温度初日呈极显著正相关,说明温度升高可以促进冬小麦生物过程进行,有利于冬小麦拔节期、成熟期等生育期发生,从而导致冬小麦物候期提前发生。     

不同生育期水分亏缺和施氮对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】研究不同生育期土壤水分亏缺和施氮对冬小麦产量及水分利用效率的影响,探讨小麦生长的水分亏缺敏感期和合理施氮量。【方法】以冬小麦小偃22为试验材料,设置4个氮肥水平和11个水分亏缺处理,采用盆栽试验,研究不同生育期水分亏缺和施氮水平对冬小麦水分利用效率、产量及其构成要素的影响。【结果】不同生育期土壤水分亏缺和施氮水平对冬小麦产量和水分利用效率有一定影响。与全生育期不亏水处理相比,返青期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了7.70%,产量、水分利用效率显著增加了4.95%和7.56%;拔节期、抽穗期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了13.69%,15.88%,产量显著降低了5.69%,8.06%,且对有效穗数、穗粒数也有显著降低作用;灌浆期水分亏缺对冬小麦产量影响不显著,但耗水量显著减少了5.44%,水分利用效率显著增加了8.02%。与全生育期不亏水处理相比,返青期+拔节期、返青期+抽穗期、返青期+灌浆期、拔节期+抽穗期、拔节期+灌浆期、抽穗期+灌浆期水分亏缺处理冬小麦干物质和产量均有显著降低,其中返青期+拔节期、拔节期+抽穗期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了17.44%,17.57%,产量显著降低了11.60%和14.52%,水分利用效率显著降低了8.02%和7.56%,且对有效穗数、穗粒数也有显著降低作用。施氮对冬小麦产量和水分利用效率有显著促进作用。中氮处理(0.3 g/kg,N2)冬小麦产量最高,耗水量较低,水分利用效率较高。【结论】冬小麦对拔节期、抽穗期、返青期+拔节期、拔节期+抽穗期水分亏缺很敏感,中氮处理具有最高的产量和较高的水分利用效率。     

黄土旱塬区近40年降水对冬小麦耗水和产量的影响

冬小麦是黄土旱塬区重要口粮作物,产量受降水等因素影响较大,为研究降水对冬小麦耗水规律和产量的影响,收集、统计甘肃省农业科学院镇原试验站近40年冬小麦长期观测数据,分析冬小麦产量、耗水量等指标随降水变化的趋势。结果表明,黄土旱塬区近40年冬小麦产量以每年51.2 kg·hm-2速度增加,但持续系数仅为0.43;10月中旬至11月中旬、3月中上旬、5月上旬和下旬降水量增加,产量随之显著增加;全生育期降水满足率为64.4%,干旱年型仅为52.7%,不同生育时期中拔节-灌浆期满足率最低。冬小麦生育期耗水量近40年呈降低趋势,平均为361.3 mm,播种-返青期耗水占全生育期的34.3%,为全生育期耗水最大的时期;干旱年和平水年分别在出苗-拔节期和拔节-灌浆期降水满足率最低,分别为36.9%和42.2%,此阶段降水对冬小麦产量影响显著。冬小麦产量相关的因素由高到低依次为耗水量>穗数>穗粒数>播前底墒>生育期降水量>全年降水量。近40年来黄土旱塬区冬小麦稳产性差,原因为播种-返青期耗水占全生育期比重较大,降水满足率低,影响了冬小麦分蘖成穗和水分高效利用。以上结果表明,...     

气候变化对河北低平原冬小麦需水量及水分生态适应性的影响

在气候变化和水资源短缺背景下,河北低平原地区冬小麦生产面临着巨大挑战。本研究以沧州市吴桥县为例,分析该地区1981—2015年冬小麦生育期内各项气象因素变化特征,采用SIMETAW模型模拟冬小麦各生育期需水量变化,分析冬小麦各生育阶段的水分生态适应性,提出影响冬小麦各生育阶段需水量的重要气象因素。结果表明:近35年来,气温是冬小麦生育期内变化最为显著的气象因素,其中最低气温呈极显著上升趋势,增幅为0.41℃/10a,平均气温呈显著上升趋势,增温幅度为0.27℃/10a;其次是降雨量的变化,冬小麦生育期内降雨量历年来呈增加趋势,每10年增加6.06mm;其他气象因素均呈不显著上升趋势。在上述气候变化背景下,冬小麦生育期内需水量近35年总体呈上升趋势,其中1981—1998年需水量呈下降趋势,1998—2015年呈上升趋势;冬小麦3个生长阶段(播种~越冬、返青~拔节、孕穗~成熟)的需水量均为上升趋势,其中拔节~返青阶段需水量显著高于其他2个生育阶段,且水分生态适应性最差,降水耦合度多年平均仅为17.84%。影响冬小麦各生育阶段需水量的气象因素有所不同,其中影响冬小麦返青~拔节阶段需水量的主要因素包括空气相对湿度(-)、最高气温(+)、平均风速(+)、太阳辐射(+)、最低气温(+)。根据回归方程,预测吴桥县冬小麦生育期需水量在2020和2030年分别为466.7和472.6mm。本研究结果将为河北低平原地区冬小麦节水种植制度构建提供理论依据。     

我国西北冬小麦生长发育对气候变化响应分析

西北地区为我国气候变暖较明显区域之一,为明确主要农作物冬小麦对气候变暖的响应程度,选取我国西北地区农业气象观测站冬小麦的发育期资料,运用线性统计方法分析其20多a来冬小麦的生长发育变化特征,研究西北地区主要农作物的生长发育对气候变暖的响应程度。结果表明:(1)西北大部分地区冬小麦的播种日期推迟。(2)冬小麦的返青期受局地小气候及干旱等气候条件影响,大部分呈推迟趋势。(3)所选区域冬小麦均一致性地表现为成熟期提前。(4)西北地区大部分冬小麦返青—成熟期间的天数在缩短,仅甘肃庆阳和新疆莎车冬小麦返青—成熟期间的天数在延长,且延长趋势不显著。     

气候变化背景下四川省玉米生育期农业气候资源变化趋势

【目的】为合理利用当地农业气候资源科学开展玉米种植。【方法】本文基于四川省盆地区、盆周山区及攀西农区1961-2017年124个站点逐日气象资料、1981-2017年15个农业气象观测站玉米生育期资料,分析了该玉米种植区全生育期及不同生育阶段光、温、水农业气候资源时空变化状况。【结果】玉米全生育期和各生育阶段热量资源大都呈升高趋势,播种-拔节期升高速率最快。全生育期和各生育期平均日较差攀西农区均明显高于盆地,攀西农区近50年平均日较差气候倾向率呈减少趋势;玉米全生育期和各生育阶段的总辐射量均呈减小趋势,光能资源较高的区域为盆地西南地区和攀西农区南部,其中播种-拔节期总辐射量最大;全生育期和各生育阶段的参考蒸散量总体呈现下降趋势,其中播种-拔节期参考蒸散量和缺水率最大,水资源较为缺乏的集中在攀西大部及盆中老旱区。【结论】各地应合理利用光、温、水资源,为相关部门制定农业生产措施提供科学依据,确保玉米高产优质发展。     

不同土壤肥力下冬小麦春季干旱的复水补偿效应研究

 【研究目的】为探明冬小麦春季旱后复水补偿效应及其对土壤肥力的响应;【方法】采用盆栽试验,对生长在不同土壤肥力条件下的冬小麦,于返青、拔节期进行不同程度干旱复水处理;【结果】返青期中度干旱,在高肥力下复水15天时,叶绿素含量已超过对照水平,复水5天后,光合速率超过对照;中、低肥力下,叶绿素含量和光合速率分别在复水15天、20天时比对照略有增加。拔节期中度干旱只在高肥力下复水20天后,光合速率比对照略有增加;其他处理的叶绿素含量和光合速率均未达对照水平。除低肥力下重度干旱外,返青期旱后复水处理与对照相比,产量均无明显降低,收获指数和水分利用效率明显提高,在高、中肥力下中度旱后复水产量还略有增加;拔节期旱后复水处理与对照相比,产量明显降低,收获指数和水分利用效率下降。【结论】冬小麦春季受旱复水后,光合速率比叶绿素含量更容易恢复;返青期旱后复水比拔节期旱后复水在产量和水分利用效率上表现出更强的补偿效应,这主要缘于收获指数的增加;提高土壤肥力可增强冬小麦旱后复水的补偿效应,中、高肥力下返青期中度旱后复水更有利于产量及水分利用效率的提高。     

商丘市气候变化对小麦生长发育及产量的影响

利用商丘市1964—2010年气象资料和1985—2010年商丘市农林科学院区试记录,确定各年型适宜播种期、气象学越冬期、生产越冬期、返青期、拔节期、抽穗期和成熟期,依据1985—2010年的小麦产量统计结果,利用多元回归分析方法,分析了小麦气候产量和光、温、水与小麦产量的相关性。结果表明,随着气温的升高,日照时数的减少,该区小麦播种期、越冬期、成熟期呈推迟趋势,返青期、拔节期和抽穗期呈提前趋势,致使小麦全生育期和越冬期缩短、灌浆期延长,产量受气候的影响逐渐加重。小麦实际产量与生育期活动积温呈极显著正相关,与日照时数、降水量呈负相关,其中与日照时数相关性显著;高温和干旱胁迫均抑制了籽粒灌浆速率,使最大灌浆速率出现时间提前,灌浆持续期缩短,导致籽粒干物质积累量下降,粒重降低;其中积温是影响小麦产量的主导因子。     

信阳地区冬小麦生育期水分供需及干旱特征

旱涝灾害是影响信阳地区农业经济发展的重要因素,分析信阳地区近50 a冬小麦生育期水分供需及干旱特征,可为冬小麦生产合理布局、合理用水以及防灾减灾政策的制定提供理论参考。基于信阳地区1962—2011年9个气象站点日尺度数据,通过估算冬小麦全生育期和各生育阶段有效降水量和需水量,计算水分盈亏指数,分析水分供需时空变化特征,并利用不同时间尺度标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)进行干旱特征研究。结果表明:冬小麦生育期需水量空间分布主要呈现西北部和东南部较高,而中部地区相对较低的特征,变化趋势以增加趋势为主;冬小麦生育期水分盈亏指数表明水分亏缺,西北部相对于中南部水分缺乏更为严重,变化趋势以减少趋势为主;冬小麦全生育期SPI值呈现不显著下降趋势,其变化幅度为0.125·10 a^-1,冬小麦冬前生长期、返青抽穗期和灌浆成熟期SPI值呈现不同程度的不显著减少趋势,而越冬期SPI值则呈现不显著的增加趋势;各生育阶段干旱发生状况存在差异,不同生育阶段轻旱发生频率和中旱发生频率亦存在差异,北部冬小麦生育期发生轻度以上干旱频率较高,西部和南部冬小麦生育期发生中度以上干旱频率较高。综上,信阳地区冬小麦生育期水分呈亏缺状态,各生育阶段的干旱状况存在差异。     

华北冬小麦降水亏缺变化特征及气候影响因素分析

为了探究气候变化背景下作物降水亏缺变化规律和影响因素,该文基于华北地区1971－1980年和2001－2010年气象数据和冬小麦生育期资料,研究了冬小麦生育期内降水亏缺变化特点,利用构建的敏感度分析模型探讨了降水亏缺量对主要气候要素的敏感性特征,主要结论：2001－2010年华北中部地区冬小麦全生育期内干旱加重,降水亏缺面积略有增加;播种—返青期内降水亏缺程度自江苏徐州—河南许昌一线往北都有所加剧,返青—拔节期内降水亏缺程度缓解,拔节—抽穗期内降水亏缺程度加重,仅在山西中部太原地区降水略有盈余,抽穗—成熟期内降水亏缺有所缓解;冬小麦拔节—抽穗期降水亏缺量对日照时数高度正向敏感站点最多,主要分布在河北北部地区和安徽省,其次是风速,对温度和降水的高度正向敏感站点最少。该文为制定灌溉定额,农业水资源管理和缓解水资源供需矛盾提供科学依据。     

免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析

【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。     

黄土塬区冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化与生育期差别供水的响应

【目的】通过黄土塬区播前底墒变化和生育期差别供水(降水+补充灌溉)对冬小麦产量、耗水量以及水分利用效率影响的田间试验,揭示该区域农田有限水资源高效利用的调控机制,明确现有措施下冬小麦旱作生产潜力可实现水平。【方法】划设田间试验小区,在夏闲期通过覆盖保水与生物耗水措施形成底墒差异的基础上,设计如下试验:(1)由不同底墒+生育期降水形成4个冬小麦全生育期无补灌处理,以分析冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化的响应。其2 m土层底墒变化范围为350—550 mm。(2)相同底墒下不同生育期灌一水处理:在平均底墒约为500 mm下分别在拔节期、孕穗期和灌浆期补充灌溉40 mm,探讨冬小麦不同生育期对等量灌溉的响应差别。(3)高底墒542.3 mm与571.6 mm下分别进行灌2水与4水处理,形成冬小麦全生育期比较充分的供水条件,研究冬小麦在低水分胁迫下产量提升的可能程度及其水分利用效率特征。【结果】(1)在黄土塬区降水季节分布特征下,播前底墒对冬小麦产量具有决定性作用,产量随底墒线性增加。在做好夏闲期蓄水保墒的基础上,旱作冬小麦产量可达到充分供水情况下能够取得产量的88%—90%水平。(2)与2 m土层底墒为500 mm且生育期无补充灌溉的处理比较,供水增加同为40 mm时,表现为底墒增加处理的产量提高了11.8%,次之是在拔节期与孕穗期分别补灌的处理,但三者间产量无显著差异;播前底墒较高并在拔节期及孕穗期补充灌溉的处理冬小麦产量达到试验年份较高水平,且作物水分利用效率(WUE)也得到提高。(3)冬小麦产量与耗水量表现为Logistic曲线关系,随着耗水量的增大,产量提升速率表现为先快后慢,边际水分利用效率(MWUE)则持续降低,而WUE表现为上升、达到峰值和下降三个阶段,且WUE到达其最高值的耗水量小于产量到达其最高值的耗水量。【结论】黄土塬区气候条件下,播前底墒差别与生育期差别供水对冬小麦产量均有影响,由底墒或不同生育时期分别增加等量供水在总供水水平相同时其增产效应基本一致;采用Logistic曲线模型可以较好地模拟冬小麦产量与耗水量之间的关系,揭示产量、耗水量及WUE间的内在联系。     

旱地春小麦产量对不同生育阶段温度变化的响应模拟

【目的】定量分析陇中黄土丘陵沟壑区旱地春小麦不同生育阶段温度变化对小麦产量的影响,为陇中黄土丘陵沟壑区制定合理种植模式提供理论指导和决策依据。【方法】基于灰色关联度分析不同生育阶段温度与旱地春小麦产量间的关联性,确定影响旱地春小麦产量的关键生育阶段。应用APSIM（Agricultural Production System Simulator）模型模拟不同生育阶段温度变化条件下春小麦的产量,通过二次多项回归分析、单因素边际效应分析方法研究旱地春小麦产量对不同生育阶段温度变化的响应机制。【结果】（1）APSIM模型对模拟陇中黄土丘陵沟壑区不同播种期旱地春小麦的产量和生育期具有较高的适用性,模拟产量和生育期的均方根误差（RMSE）平均值分别为39.95 kg?hm ^-1和2.78 d,归一化均方根误差（NRMSE）平均值分别为1.55%和1.87%,模型有效性指数（M_E）平均值分别为0.73和0.83;（2）陇中黄土丘陵沟壑区旱地春小麦全生育期平均温度总体呈上升趋势,但不同生育阶段的温度增幅各不相同,播种—出苗、出苗—分蘖、分蘖—拔节、拔节—孕穗、孕穗—开花、开花—灌浆和灌浆—成熟阶段的平均气温倾向率分别为0.44℃?（10a） ^-1、0.34℃?（10a） ^-1、0.17℃?（10a） ^-1、0.41℃?（10a） ^-1、0.49℃?（10a） ^-1、0.52℃?（10a） ^-1和0.35℃?（10a） ^-1;（3）不同生育阶段温度变化对旱地春小麦产量的影响大小依次为灌浆—成熟、开花—灌浆、播种—出苗、孕穗—开花、拔节—孕穗、出苗—分蘖、休闲和分蘖—拔节阶段;（4）在其他生育阶段温度不变的条件下,播种—出苗阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均增加0.45%;孕穗—开花阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均减少0.34%。开花—灌浆阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均减少0.65%;灌浆—成熟阶段温度每增加0.5℃,春小麦产量平均减少1.09%。【结论】APSIM模型对陇中黄土丘陵沟壑区不同播种期旱地春小麦的产量和主要生育期有较好的模拟效果。研究区旱地春小麦全生育期平均温度总体呈上升趋势,但不同生育阶段温度增幅不同。不同生育阶段温度变化对春小麦生长和发育影响不同。播种—出苗阶段增温倾向于增产,其他阶段增温倾向于减产。     

运城盆地不同播期小麦春季冻害风险评价

为评价山西南部地区不同小麦品种在不同冬前积温下的春季冻害风险,明确适应当前气候变化的适宜播期和品种,分别于2017-2018霜冻发生和2018-2019霜冻不发生的两个不同气候年型,在山西运城盐湖区采用播期、品种二因子裂区试验设计,对3个不同生态类型小麦品种(济麦22、周麦18和西农529)在不同冬前积温下的春季冻害风...     

短期地膜覆盖以幸干旱区春小麦生长发育和产量的影响

在黄土高原半干旱地区，以旱地春小麦进行短期地膜覆盖试验，结果表明：地膜覆盖可明显提高小麦生长前期的土壤温度，有效防止春季低温对作物的伤害，促进分蘖成穗，并显著提高结实小穗数和穗粒数，从而达到增产目的。播种后1－30d左右为旱地春小麦最佳覆膜时间。覆膜时间增长，增温效果减弱，产量有下降的趋势。     

河北省粮食两熟产区小麦冬前应变灌溉的气候分析

以选取的河北省山前平原区和黑龙港区的6个县(市)为样点,通过统计各地1973—2007年35年气象资料,分析了与灌溉决策有关的气候条件和冬前应变灌溉方案。结果表明:河北省小麦玉米两熟产区1/3年份的降水可满足播种出苗需要,这时趁墒播种应为首选。其他年份应尽量采取灌足底墒水播种的方式。若因农时紧张需适时抢播,播后应马上灌"蒙头水"。由于冬季气候变暖,越冬前的灌水应以保证越冬期和返青至拔节期水分供应为主,防御冻害为辅,应通过合理的冬前灌溉保证春季第一次肥水时间能推迟到拔节前后。     

气候变暖对保定冬小麦的影响——-以容城为例

以容城县农气站1981—2015年的逐日观测数据为基础,分析了保定市冬小麦适播期、越冬期负积温以及拔节至抽穗期需水量的变化,结果表明：冬小麦适播期有后延趋势,趋势变化率为0.759d/10a—0.627d/10a,但变化趋势不明显;越冬期负积温呈减少趋势,减少趋势率为24.3℃.d/10a,变化趋势率不明显;拔节至抽穗期需水量呈下降趋势,下降趋势率为下降趋势率为2.3mm/10a,同样变化趋势不明显。     

气候变化对临沂冬小麦主要生育期的影响及适播期研究

为了研究气候变化对临沂市冬小麦生产的影响,确定合理播期和适宜的田间管理措施。利用2001—2021年临沂市气象资料和农业农村部门苗情调查数据,同时参考1962—2000年临沂市历史天气数据,采用线性趋势性预测对小麦生育期温度、积温以及主要生育期日期和持续时间进行变化规律分析。结果表明：临沂市冬小麦适播期和各生育期均对气候变化发生了不同的响应,适播期为10月8—19日,最佳播期为10月11—14日;分蘖期出现反复降温频率变高,促进了小麦冬前抗寒锻炼,利于形成壮苗;冬前积温增多和越冬期延迟,间接推迟了适播期,为上一季玉米晚收创造了条件;返青大幅提前和返青后积温显著增加,大幅缩短了小麦停止生长和越冬时间,增加了冬小麦实际生长时间,有利于冬小麦苗情转化;拔节期大幅提前,使小麦更容易遭受晚霜冻（冷）害和倒春寒;4月和5月温度下降为小麦抽穗、扬花、灌浆提供了更好的气候条件,特别是5月温度下降既减少了干热风的发生机率又利于小麦后期灌浆。确定了临沂市冬小麦适播期,为小麦全生育期田间管理和高产栽培提供了依据。     

晚播小麦抗淋抗湿应变高产技术

针对小麦播种期间降水多易形成晚播弱苗的实际,综合了近几年来晚播小麦的高产经验,总结并提出了以提高播种质量、促弱转壮、增穗增粒为应对管理目标,以适当增加播量、晚冬灌、早春返青期肥水管理、适时化控、拔节期肥水齐攻等为关键点的应对技术措施,对指导区域生产具有积极意义。