基于订正后的CI指数分析近50年干旱对山西省玉米产量的影响

利用1961-2010年山西省气象站逐日气温和降水资料计算出逐日综合气象干旱指数(CI);通过对比CI指数与临近农田站1992-2010年的土壤墒情观测资料,分区域和发育期订正了玉米发生干旱时的CI指数评判标准.同时结合近50年山西省玉米单产资料,采用线性回归法分区域构建了山西省玉米干旱减产定量评估模型.结果表明,玉米不同发育期发生干旱的CI指数评判标准与传统的气象干旱等级划分标准差异较大.以晋南区为例,玉米播种至出苗期、拔节至抽雄期、乳熟至成熟期发生干旱的CI指数评判标准为≤-1.2,出苗至拔节期为≤-1.3,抽雄至乳熟期为≤-0.9.山西省玉米全生育期干旱累积指数与气象影响产量显著正相关,相关系数分别达到0.9335(晋北区)、0.6929(晋中区)和0.8041(晋南区);不同区域玉米干旱减产定量评估模型模拟的近50年玉米产量变化与实际气象影响产量通过Pearson相关性显著性检验,能较为准确地评估玉米发生干旱时的产量损失。     

宁夏中部干旱带玉米生育期热量条件时空特征分析

利用宁夏中部干旱带盐池、同心及海原三地1988—2013年逐日气象资料建立玉米全生育期及各主要生育阶段温度适宜度模型,并对宁夏中部干旱带玉米生育期温度适宜度及≥10℃积温进行时空变化分析。结果表明:宁夏中部干旱带玉米全生育期温度适宜度以及≥10℃积温均呈波动上升趋势,三地的温度适宜度从大到小依次为同心、盐池、海原,数值分别为:0.966,0.911和0.726。温度适宜度在播种~出苗,出苗~拔节,拔节~抽雄,开花吐丝~成熟阶段均呈上升趋势,其中拔节~抽雄阶段上升速率最快,速率为0.03·10a~(-1)。盐池玉米的热量关键期为抽雄~开花吐丝阶段,同心为播种~出苗阶段,而海原为拔节~抽雄阶段。     

辽宁地区玉米耗水量与产量的关系

为探讨生长季自然降水条件下水分状况对玉米产量的影响,利用锦州2011、2012年和2014年玉米分期播种试验数据和1981—2010年辽宁农业气象历史资料,研究干旱年份水分与玉米产量的定量关系。结果表明:玉米产量和总耗水量间呈二次抛物线的关系(R~2=0.793,F=105,P=0.0001,n=57),当耗水量达到400~600 mm时,玉米能够获得高产;玉米不同生育阶段需水量呈现抽雄~乳熟期拔节~抽雄期出苗~拔节期乳熟~成熟期播种~出苗期的变化规律,各阶段日耗水强度分别为5.75、4.78、2.36、1.84 mm·d~(-1)和1.35 mm·d~(-1)。在分析相对叶面积指数和相对作物系数关系的基础上,提出了作物水分胁迫系数的相对叶面积订正方法,建立了以Jenson模型为基础的玉米水分生产函数模型。     

基于降水距平的黄淮平原夏玉米干旱评估指标研究

以降水和产量资料为基础,研究确定了夏玉米干旱评估指标。首先对历史产量序列进行处理,利用三次多项式拟合趋势产量,分离相对气象产量;分析不同生育阶段降水距平和相对气象产量的相关关系,结果表明,玉米出苗~抽雄期降水距平与相对气象产量呈显著的正相关;通过统计分析,建立了它们之间的回归方程,并结合农业干旱划分标准,确定了夏玉米生长季不同等级的农业气象干旱指标,即降水负距平<20%、20%~50%、50%~80%、>80%时,分别出现轻旱、中旱、重旱和严重干旱,产量分别减少<10%、10%~20%、20%~30%、>30%。     

近15a陇东玉米生长期辐热积动态变化及与干物质累积量关系的研究

利用甘肃省西峰农业气象试验站1994~2008年玉米试验田观测资料及同期西峰国家基准气候站气象资料,建立了基于玉米生长发育期温度适宜性评价光能利用率的辐热积计算方法,分析了试验年份内光照、温度的分布特征及辐热积对玉米生长发育及各组织器官干物质累积的影响。结果表明:自20世纪90年代中期以来,陇东玉米生长期的积温呈逐年增加趋势,太阳辐射呈逐年减少趋势。各年份间全生育期内辐热积变化不大,但出苗期~三叶期及乳熟期~成熟期的辐热积差异较大。七叶期~拔节期、抽雄期~乳熟期及出苗期~三叶期的温度适宜性最好,太阳辐射的利用率较高;拔节期~抽雄期、乳熟期~成熟期太阳辐射利用率较低。拔节期~抽雄期的辐热积与同期叶片干物重、乳熟期~成熟期辐热积与同期茎干物重、抽雄期~乳熟期辐热积与同期穗干物重相关性均通过了信度为0.1的假设检验。这些时段的辐热积是影响玉米植株主要组成组织器官干物质累积的主要因子。     

干旱区春玉米生长对持续干旱的响应机制

干旱限制作物生长发育和产量形成，要科学解除干旱，需明确作物受旱开始时间和对干旱的响应机制。本文以春玉米“科河28号”为材料，设置正常灌溉和持续干旱两种处理，探求干旱区大旱年干旱发生发展过程中春玉米生长受限和干旱胁迫的早信号、显著影响期及土壤水分阈值。结果表明：（1）捕捉大旱年干旱对田间指标影响的早信号，试验处理21 d叶片含水率开始减小，试验处理28 d影响株高和叶面积增长，试验处理32 d影响叶片干物质积累。（2）解除持续干旱产生不可逆影响的时间，株高、叶面积、各器官干物质积累和含水率分别在试验处理49、56、63 d和70 d；最小土壤贮水量为74.6、69.0、58.0 mm和56.5 mm，最大土壤水分亏缺量为30.4、37.8、47.2 mm和43.6 mm。（3）持续干旱对春玉米干物质积累和含水率的影响，叶片＞叶鞘＞茎＞穗，且持续干旱造成经济产出小。（4）持续干旱对田间指标的影响效果为：拔节期显著，抽雄期最大，乳熟期出现负增长。（5）持续干旱对产量构成的影响：与正常灌溉相比，果穗长减小70%，果穗粗减小45%，秃尖长增大33%，百粒重减小73%，株子粒重减小84%，理论产量减小85%。（6）干旱持续21 d是春玉米受旱早信号，49 d是影响不可逆期。春玉米三叶～七叶期和灌浆后期少灌水或不灌水对产量影响较小，拔节水、抽雄水是保障产出的关键水。     

河套灌区玉米膜下滴灌灌溉制度研究

为研究河套灌区膜下滴灌条件下玉米高产、节水、高效的灌溉制度,通过两年的田间试验,分析了膜下滴灌条件下玉米的耗水量规律,用Jensen模型建立了玉米的水分生产函数,并对玉米的灌溉制度进行了优化。结果表明:膜下滴灌条件下玉米在苗期对水分的敏感性较弱,此时期缺水对产量的影响较小;在拔节—抽雄、抽雄—花期和花期—灌浆期对水分的敏感性较强,此时期亏水将会减产。对玉米膜下滴灌灌溉制度优化得出:灌溉定额为275~325 mm,玉米的产量较高;对灌水量的分配为苗期—拔节灌水量为20~40 mm,拔节—抽穗的灌水量为40~60 mm,抽雄—开花的灌水量为115 mm,开花—灌浆的灌水量为80 mm,灌浆—乳熟的灌水量为20~40 mm,较本地常规地面灌每公顷节水2 546.25~3 296.25 mm,节水效果十分显著。     

内蒙古东部干旱年份玉米需水规律及灌溉制度优化

基于通辽市丰田灌溉试验站3年野外实测试验,对该地区干旱年份玉米需水规律开展研究,结果表明:研究区干旱年份玉米拔节期与抽雄期耗水量占玉米整个生育期的50%以上,耗水强度依次表现为抽雄期拔节期灌浆期苗期,各生育阶段日耗水强度介于0.79~6.50 mm·d~(-1)之间;玉米干旱年份苗期、拔节期水分胁迫处理减产率较小,均未达到显著水平,抽雄期水分胁迫造成的减产量最大,多年平均达10%以上。干旱年份随着玉米耗水量的增加,产量持续增加,而水分生产率先升后降,合理的水分胁迫有利于提高干旱年份水资源的利用效率;同时通过数学模型与动态规划,提出了干旱年份玉米不同灌溉定额条件下的非充分优化灌溉制度,干旱年份应首先保证玉米抽雄期、灌浆期各灌水1次的要求,每次灌水约600 m3·hm-2。     

气候变化对陇东塬区玉米播种期的影响

采用数理统计分析方法对西峰农业气象试验站近16年来玉米观测资料和西峰国家基准气象站近35年来气象观测资料进行了详细分析计算,分析结果认为,气候变化使陇东塬区玉米生育期缩短,玉米主要发育期(出苗、拔节、开花、乳熟、成熟)较历年均提前,提前幅度最大的是乳熟和成熟期;玉米生育期内气温偏高,热量增加,降水分配极不均衡,降水量和日照时数呈逐年减少趋势,气候变化对玉米播种出苗和开花至成熟期的生长影响较大;本区传统的玉米适宜播种期已经不适应现在气候背景下玉米生产需要;当玉米播种期提前5～10 d后,玉米的播种出苗期、拔节抽雄期等生长关键期能够避免春旱、初夏旱、伏旱等气象灾害的影响,并使玉米生产的关键期处于有利的气候条件下,对提高产量十分有利.     

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。     

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...     

旱作条件下氮肥处理对春小麦产量及生理特性的影响

以辽宁省春小麦主栽品种辽春10号为试材,研究了氮肥不同生育时期施用比例对产量的影响。研究结果表明,旱地春小麦适当施用种肥具有重要的增产作用,种肥氮素施用过少、不施或施用过多,都不能发挥品种的增产潜力。在合理施用种肥的基础上,于拔节期和开花期追施氮肥,有利于维持生育后期较大叶面积指数和旗叶较高叶绿素含量,进而提高光合性能,促进干物质积累以及光合产物更多向籽粒运转。     

水分亏缺对膜下滴灌制种玉米生长及产量的影响

张掖国家重点灌溉试验站大田采用膜下调亏滴灌试验方法,在苗期、拔节、抽穗和灌浆期分别进行不同强度水分胁迫(土壤水分梯度:田间持水量的75%、60%、45%),观察分析制种玉米对水分亏缺的反应.结果表明,拔节～抽穗期缺水抑制叶面积的扩展,造成植株矮小,产量降低;抽穗～灌浆期胁迫影响制种玉米库容建立,籽粒小,千粒重低;苗期～拔节、灌浆～成熟期缺水对产量影响甚微;持续或交替水分胁迫严重抑制叶龄进程,显著降低产量.据此提出了在拔节～灌浆期充分供水,成熟期减小供水、保持适度的水分亏缺的制种玉米节水高产水分调控模式.     

气候变化对陇东塬区农作物生长发育的影响与对策研究

根据农田试验观测和气象资料平行分析,随着气候变暖,陇东塬区冬小麦冬前各发育期推迟,冬前旺长现象突出,而春季各发育期显著提前,干旱灾害频繁发生;在大秋作物玉米生长过程中,大部分发育期呈现提前趋势,发育期间隔日数显著缩短,春旱和初夏旱危害严重。通过综合分析,在气候变暖情景下,为了提高本区农作物产量,避免不利气候因素的影响,通过调整作物播种期和收获期等农业技术措施,可以有效地提高本区的玉米播种质量,预防冬小麦冬前旺长和减轻春季干旱的危害。同时加强对农业气象灾害的监测、预警和预报服务系统的建设,为地方政府防灾抗灾的正确决策提供科技支撑作用。     

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。     

不同生育时期非充分灌溉对间作作物产量构成因子及收获指数的影响

针对内蒙古河套灌区干旱缺水的实际情况,以春小麦间作玉米、春小麦间作向日葵复合群体为研究对象,以不同生育期的非充分灌溉为试验处理,进行间作模式下的非充分灌溉试验。结果表明:间作下小麦分蘖期每多灌溉15 mm有效分蘖数提高5.4%~15.07%,而乳熟期随着水分胁迫加剧间作模式下的小麦穗粒数、千粒重、产量均呈现出先升高后降低的规律。对于间作下的玉米产量构成,适当减少小麦分蘖与拔节期的灌水量,相应增加小麦乳熟与玉米灌浆吐丝期的灌水量,有利于大幅提高缺水地区间作模式下的玉米产量,且随着灌水总量的升高,穗粒数以1.27~2.47粒·mm~(-1)的速度递增,产量以62.24,94.93,29.73 kg·hm~(-2)·mm~(-1)的"S"型曲线逐渐升高。而对于间作下的向日葵产量构成,其主要受小麦乳熟期与向日葵现蕾期水分处理的影响,且随灌水总量的提高间作向日葵的单株粒数呈先升后降的规律,而百粒重和产量则呈"N"型和"M"型规律变化。对于不同水分处理下各间作作物对水分的敏感指数表现为小麦的敏感指数最高,玉米次之,向日葵最低。不同水分处理对各间作作物收获指数的影响表现为间作模式下的小麦受水分胁迫后其收获指数普遍提高,间作模式下玉米的收获指数随灌水总量上升而逐渐上升,而间作模式下受水分胁迫处理的向日葵收获指数反而下降。     

基于标准化降水指数的河南省近45年干旱时空特征分析

依据河南省45个气象站近45年逐月降水资料,以标准化降水指数作为干旱指标,详细分析河南省范围内干旱强度、影响范围、发生频率的时空演变规律。结果表明:(1)在过去45 a中河南省干旱具有明显的周期性且近年来有增强的趋势;从干旱发生站次比上来看,年尺度干旱站次比呈阶段性先增后减的变化趋势,且在全省范围内多发全域性、局域性干旱,分别为11、12 a;春季、夏季、秋季三季干旱站次比呈现上升趋势,上升率分别为1%·10a~(-1)、5.5%·10a~(-1)、9.6%·10a~(-1),其中,夏旱多为区域性干旱,春、秋两季多为全域性干旱,分别为13、12 a。(2)全省平均干旱频率为9.83%,秋季干旱频率高于其他三个季节,为17.53%;河南省东部商丘地区、西部三门峡地区是年、季尺度干旱高发地区,年尺度干旱强度与干旱站次比在时间上变化规律一致,都存在2～6 a的周期性。(3)年尺度干旱强度呈现增强趋势,20世纪90年代干旱强度最高,不同季节中干旱强度都表现为增强的趋势,为此河南省未来发生全域性干旱的风险依然很高。     

不同灌水和施氮对河西绿洲春玉米生长、产量和水分利用的影响

通过大田小区试验,设置8个不同生育期灌水处理:各生育期都灌水(CK)、苗期不灌水(I1)、拔节期不灌水(I2)、抽穗期不灌水(I3)、灌浆成熟期不灌水(I4)、苗期+抽穗期不灌水(I13)、苗期+灌浆期不灌水(I14)、拔节期+灌浆期不灌水(I24)和4个氮肥水平:不施氮(ZN)、低氮(LN,60 kg N/hm2)、...