旱地小麦产量对光温的响应分析

为探索光温协同作用对作物产量影响的机制和规律,文中运用APSIM模型模拟小麦产量对光照和温度变化的响应机制。研究结果表明:当温度不变时,小麦产量随光照升高呈开口向上的二次抛物线型变化,光照降低阈值点为3.23MJ/m2(日平均光照为17.89MJ/m2)。当光照小于17.89MJ/m2,光照对产量为负效应,每增加0.5MJ/m2,最大减产幅度高达7.1%,平均减产4.2%。当光照大于17.89MJ/m2,光照对产量为正效应,每增加0.5MJ/m2,最大增产幅度为2.9%,平均增产1.0%;当光照不变时,小麦产量与温度呈二次抛物线下降型变化,且温度对产量的贡献呈叠加递减效应。温度每升高0.5℃,最大减产幅度高达13.37%,平均减产7.31%。光照和温度二者之间存在正的互作效应,光照升高的增产效应不能补偿高温所导致的减产。     

基于APSIM的旱地小麦叶面积指数模拟模型构建

为了解旱地小麦叶片生长规律,建立基于APSIM的小麦叶面积潜在生长率模型和叶面积水、氮协同生长率模型,并在田间试验修订参数的基础上,连接到APSIM平台,模拟小麦叶面积指数动态变化过程,采用相关性分析方法定量分析小麦叶面积指数的变化规律。结果表明：基于APSIM的小麦叶面积潜在生长率模型和叶面积水、氮协同生长率模型对旱地小麦生长指标LAI的模拟有较高精度。小麦全生育期内叶面积指数模拟值与实测值呈显著正相关,相关系数(R)为0.996,归一化均方根误差(NRMSE)范围在3.08%～9.38%,模型有效性指数(M_E)为0.594～0.956,均大于0.5。     

不同耕作措施旱地春小麦产量对温度变化的响应

为了探析温度变化对不同耕作措施春小麦产量的影响,利用APSIM模型对2因素9水平3种耕作措施下的春小麦产量进行了模拟,选择日最低温度和最高温度作为自变量因子对产量效应进行分析,并对3种耕作措施条件下最低温度和最高温度的互作效应进行通径分析。结果表明:不同耕作措施条件下,春小麦产量随最低温度升高呈二次抛物线上升型变化,会出现报酬递减,且传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖的增产效应大于免耕耕作措施;传统耕作+秸秆还田和免耕耕作措施下,产量随最高温度升高呈二次抛物线递减型,并呈叠加递减,而免耕覆盖耕作措施下产量随最高温度升高呈负相关。3种耕作措施下,最低温度和最高温度之间还存在正的协同效应,免耕覆盖耕作措施相比其它两种耕作措施,具有更好的协同促进效应。     

不同降水年型下大气CO2浓度和温度对旱地春小麦产量的响应模拟

为量化不同降水年型CO₂浓度升高、增温对旱地春小麦(Triticum aestivum L.)产量的影响,本研究基于甘肃省陇中地区气象数据、土壤数据和管理数据驱动APSIM模型,设置不同CO₂浓度和温度增量变化来模拟甘肃陇中未来气候情景,分析气候变化情景对春小麦产量稳定性和可持续性的影响,评估不同气候处理对应的产量风险。结果表明：APSIM模型模拟的干旱年和湿润年小麦产量的归一化均方根误差NRMSE小于13%,一致性指标D大于0.85,平水年产量的归一化均方根误差NRMSE大于20%,一致性指标D小于0.8,表明APSIM模型对干旱年和湿润年春小麦产量模拟的精确性高于平水年春小麦产量的模拟。CO₂浓度和温度对春小麦产量均具有显著影响,且温度对小麦产量的变化具有主导影响。在增温和CO₂浓度共同升高条件下,降水效应表现为湿润年>平水年>干旱年,二者协同所导致的产量减产效应表现为平水年>干旱年>湿润年。对比不同降水年型产量的变异系数和可持续性指数发现,干旱年增温2.5～3℃小麦产量...     

玉米叶面积生长的影响研究

通过对西峰农业气象试验站观测的玉米叶面积指数资料变化分析得出:玉米叶面积指数年内变化呈缓慢增长—快速增长—缓慢下降趋势;年际变化因发育期不同,环境因子不同,存在着较大差异;叶面积指数的变化与降水相关较好,与积温和日照仅在三叶~七叶期呈现正效应,其它时段相关不显著;玉米产量与抽雄和乳熟期叶面积指数显著相关,抽雄期叶面积指数小于3时,产量不高,达到4以上时,产量开始下降,叶面积指数适合范围为3~4,高产田为3.5以上。     

陇中旱地春小麦产量对降水与温度变化的响应模拟

为了探索降水与温度变化对旱地春小麦产量的影响,本研究以定西市安定区1971—2012年共42年的逐日气象数据为基础,运用APSIM(agricultural production system simulation)模型对不同降水(逐日降水±20%、±15%、±10%、±5%、±0%)与温度(逐日温度±2℃、±1.5℃、±1℃、±0.5℃、±0℃)变化下的旱地春小麦产量进行了模拟,并采用二次多项式回归、单因素边际效应和通径分析研究了温度和降水变化对春小麦产量的影响机制。结果表明:在试验设计范围内,春小麦产量(Y)与降水(X_1)和温度(X_2)变化编码值的回归方程为Y=1452.24+2693.88X_1-287.25X_2-200.38X_2~2-344.47X_1X_2(R~2=0.999,P0.01)。当温度不变时,降水与春小麦产量呈正线性关系,由模拟结果可知,降水每增加5%,春小麦产量最大增幅为21.38%,平均增幅为14.31%;当降水不变时,温度与春小麦产量呈开口向下的二次函数递减关系。根据模拟结果,温度每升高0.5℃,春小麦产量最大降幅为4.92%,平均降幅为3.24%;通径分析显示,温度和降水之间存在负互作效应,但降水增加对春小麦产量的增产效应远大于温度升高所造成的减产效应。     

小麦/玉米带田不同玉米群体结构对光合特性的影响

对小麦/玉米复合群体中不同玉米群体的叶面积指数、光合速率及产量要素间的关系进行研究,结果表明:不同玉米群体的叶面积指数和光合速率的变化趋势均呈抛物线型,二者呈显著正相关;光合速率与经济产量相关极显著;两种带型中,6行小麦2行玉米,玉米密度为6.75万株/hm2的玉米群体平均光合速率最大,经济产量最高,6行小麦3行玉米,...     

不同耕作措施下春小麦产量对温度变化的敏感性分析

为了研究温度变化对不同耕作条件下春小麦产量的影响,利用修正参数后的APSIM模型,自变量因子分别为最低温度、最高温度,在9种变化条件下对传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕覆盖(NTS)3种耕作措施下的春小麦产量进行了模拟,并利用Surfer软件对产量变化率进行了敏感性分析。结果表明:在三种不同耕作措施下,春小麦产量变化率对最高温度的变化更为敏感,最高温度升高,产量变化率呈负敏感;在传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖耕作措施下,春小麦平均产量分别是2 268.8 kg·hm-2和2 274.0 kg·hm-2,明显高于免耕耕作措施下的春小麦平均产量1 815.4 kg·hm-2;传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖耕作措施下,小麦产量随温度变化相对稳定;当最低温度和最高温度在一定区域范围内变化时,传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖产量表现更稳定。     

不同水肥条件对小麦生长及养分吸收的影响

采用盆栽试验研究了不同水肥条件对小麦地上部分和根系生物量、养分吸收状况及产量的影响。结果表明：随着水肥条件的改善，小麦地上部及整体植株生物量均呈明显增加趋势，而根系生物量在水肥条件适宜时较小，次适宜时较大；当水分进一步亏缺时，根系生长受阻，其生物量下降。水肥条件对小麦成穗率及穗粒数均有不同程度的影响，从而导致了籽粒产量在不同水肥条件下的差异；千粒重受水肥条件影响不大。适宜的水肥条件有利于作物对养分的吸收和运输，有利于植株的协调生长；而当水分供应不足时，根系与地上部分存在对养分和光合产物的竞争，根系成为光合产物的优势库，根系养分含量增加，根／冠亦增大。当土壤水分严重亏缺时，根系及茎秆中的养分向穗粒部运输受阻，养分相对积累在根系和茎秆中。     

冬小麦冠层截留及其消散过程

采用擦拭法测定冬小麦不同生育时期的冠层截留。研究发现冬小麦最大冠层截留量为1mm,发生在抽穗开花期,也是叶面积指数最大值时期。在冬小麦生长前期,冠层截留随着叶面积指数的增大而增大,后期冠层截留随着叶面积指数的减少而减少。冠层截留消散过程主要受空气温度和湿度等气象要素的影响,温度越高、相对湿度越低,冠层截留消散的越快;温度越低、相对湿度越高,冠层截留消散的越慢。冠层截留消散过程还受小麦水量的影响,在喷灌刚结束时,小麦植株上的水分多,冠层截留消散的较快,随着水分的蒸发,冠层截留消散的速度减慢。     

Weed suppression ability of three winter wheat varieties at different row spacing under organic farming conditions

For three seasons, six field trials were conducted in winter wheat ( Triticum aestivum ) at different sites in North Rhine-Westphalia, Germany. The aim was to evaluate the performance of three varieties, which differ in their shading behaviour, in suppressing weeds under organic farming (Ökologischer Landbau) conditions and grown at three row spacings. The experimental factors were cultivar, row width and row orientation. Key parameters of crop and weed development, including ground cover and biomass, were assessed at different growth stages and analysed with anova . Growth of the site-specific weed vegetation was significantly affected in five of six trials. Weed growth was reduced by cvs Astron and Pegassos compared with cv. Greif, and was lower at 12 cm compared with 24 cm row spacing. No effect of row orientation (East-West, North-South) on weed growth was observed. The more competitive cultivars Astron and Pegassos were taller than the less competitive cv. Greif and had higher ground cover and light interception, presumably induced by planophile leaf inclination and partly, in the case of cv. Astron, because of higher leaf area index (LAI). Narrow row spacing (12 cm), resulting in a more even spatial plant distribution, increased crop ground cover, LAI, dry matter and light interception. In two trials, the variety with planophile leaf inclination performed better at wider row spacing, suggesting that planophile wheat cultivars may be advantageous in wider row stands.     

干旱年份播期对旱地冬小麦产量及水分利用效率的影响

通过田间大区试验研究了干旱年份播期对旱地小麦生长发育、籽粒产量和水分利用效率的影响.结果表明,9月30日播种,分蘖成穗率高,群体合理,灌浆前中期旗叶叶绿素SPAD相对值最高,上三叶总干物质转移量和总转移率居中,快、缓增期籽粒灌浆持续时间T2和T3最长,灌浆平均速率最高,成穗数最多,千粒重最高,籽粒产量最高,达2 623...     

基于APSIM模型的地膜覆盖与露地种植条件下旱地小麦灌浆过程模拟

准确模拟小麦籽粒干物质积累过程可为调控小麦生产提供技术支持。基于APSIM模型模拟数据和大田实测数据同步研究旱地冬小麦籽粒干物质积累过程,并在模型验证的基础上分析积温对小麦籽粒干物质积累过程的影响。APSIM-Wheat模型模拟地膜覆盖和露地种植在灌浆期各阶段粒重和籽粒灌浆速率的决定系数大于0.92,归一化均方根误差小于16.25%,有效性指数大于0.91,表明APSIM-Wheat模型在研究区模拟小麦灌浆过程具有较好的拟合度和适应性。地膜覆盖种植优于露地种植,两年度模型模拟地膜覆盖籽粒干物质日积累量模拟值高于露地5.23%,田间实测地膜覆盖的最大灌浆速率平均高于露地10.46%,快增期平均灌浆速率高于露地13.68%,千粒重平均高于露地2.50%。Logistic进一步分析表明,地膜覆盖种植有利于提前最大灌浆速率的时间,减少灌浆渐增期、缓增期的持续时间;其次,积温通过影响籽粒干物质日积累量进而影响灌浆速率,在灌浆期大气日积温、土壤日积温与籽粒干物质日积累量均呈极显著正相关关系。     

不同生育期灌水和施氮对河西地区春小麦生长和产量的影响

通过大田小区试验,设置4个氮肥水平和6个不同生育期灌水处理,研究了不同生育期灌水和施氮对河西地区春小麦的生长及产量的影响。结果表明:与春小麦各个生育期都灌水(CK)相比,苗期、拔节期、抽穗期以及苗期+灌浆期不灌水对春小麦的株高、叶面积指数(LAI)和干物质的累积都有显著的影响,其中苗期、苗期+灌浆期不灌水对株高、叶面积指数(LAI)和干物质的累积量影响最大。在平均氮肥水平下,苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期以及苗期+灌浆期不灌水春小麦的产量与对照相比分别降低25.63%、11.88%、13.67%、10.38%及34.06%。因此,苗期不灌水和苗期+灌浆期不灌水对春小麦的产量影响最大,其次为抽穗期不灌水、拔节期不灌水和灌浆期不灌水。施氮对不同生育期灌水的春小麦的株高、叶面积指数(LAI)、干物质的累积量、收获指数(HI)、穗粒数、有效小穗数和产量都有显著的促进作用。     

干旱对太行山山前平原雨养农田产量影响的模拟研究

以多时间尺度标准化降水蒸散指数（SPEI）作为干旱指标，利用APSIM模型（农业生产系统模拟模型）模拟太行山山前平原雨养旱作农田冬小麦-夏玉米近30 a产量变化，分析干旱对作物产量的影响。结果显示：APSIM模型对模拟雨养条件下作物产量具有良好的适用性，玉米产量年际波动较大、变异系数为51.2%，易受降雨因素影响;小麦产量波动相对较为稳定，变异系数为26.4%。干旱指数与作物产量极显著相关（P<0.01），其中小麦产量与SPEI-3-Apr相关系数达0.79，玉米产量与SPEI-3-Sep相关系数达0.88，适宜干湿状态在0～2之间；所建立的回归方程分别可以解释61.8%的小麦产量变异和87.7%的玉米产量变异。研究表明，SPEI-3-Apr、SPEI-3-Sep可分别作为该地区雨养农田小麦、玉米产量的估计指标。     

Potential contribution of selected canopy traits to the tolerance of foliar disease by spring barley

A model of canopy photosynthesis and above-ground growth rate was used to investigate the potential impact of several canopy traits on tolerance of foliar disease by barley. Disease tolerance was defined as the reduction in predicted crop dry-matter growth rate per unit of visible disease symptoms. The traits were canopy area (leaf area index, LAI ), light extinction coefficient ( k ) and the ratio of virtual to visible lesion size ( β ). The effects of altering the area of the healthy flag leaf and its light-saturated rate of photosynthesis (P_max) in response to disease elsewhere on the plant were also investigated. The model was parameterized for spring barley and run with a solar radiation and temperature regime typical of north-east Scotland. Predicted reductions in growth rate per unit increase in disease were greatest at high disease severity and when disease was distributed relatively uniformly through the canopy. Tolerance was increased by increasing LAI to >3 and k to >0·3, but the beneficial effects depended on the severity and, to a lesser extent, the distribution of disease. Tolerance was reduced by increasing β . A sensitivity analysis performed at a single disease severity and distribution showed that tolerance was most sensitive to variations in β and compensatory adjustments in area and P_max of the flag leaf, and least sensitive to whole canopy LAI and k . Future research should quantify the genetic variation in these traits within barley germplasm to evaluate the scope for improving the disease tolerance of spring barley.     

基于同化叶面积指数和条件植被温度指数的冬小麦单产估测

应用数据同化方法将遥感信息与作物生长模型融合,是估测区域作物产量的重要方法之一。以2008—2014年越冬后的冬小麦为研究对象,选择与作物长势、产量及水分胁迫信息密切相关的叶面积指数(LAI)和条件植被温度指数(VTCI),采用粒子滤波算法对CERES-Wheat模型模拟和遥感数据观测的LAI和VTCI实施同化,分别基于观测LAI和VTCI、同化LAI和VTCI构建冬小麦单产估测模型。结果表明,同化LAI变化趋势更加符合关中平原冬小麦的实际生长状况,同化VTCI能更好地反映冬小麦的水分胁迫程度。应用观测LAI和VTCI构建的估产模型决定系数为0.402,而单独应用LAI或VTCI单变量构建的估产模型决定系数分别为0.279和0.339,说明应用LAI和VTCI双变量构建的估产模型的精度优于单独应用LAI或VTCI单变量的精度。相比于观测LAI和VTCI构建的估产模型,基于同化LAI和VTCI构建的估产模型的决定系数从0.402提高到0.547。表明基于同化LAI和VTCI构建的估产模型的精度明显提高。