作物冠层光谱的获取和应用研究进展

作物冠层光谱受作物的色素、组织结构和冠层结构影响。通过获取冠层光谱,适当数学运算后和农学参数建立相关监测模型,可以监测作物的长势、营养状况、病害危害情况、产量及品质。本文综述了国内近十年来作物冠层光谱的获取方法、光谱分析方法和应用领域,并展望了未来发展方向。     

农田不同耕层构造对玉米生长发育及产量的影响

在公主岭市吉林省农科院长期定位试验田(1983年)4种耕层构造(上虚下实、全虚耕层、全实耕层和虚实并存)上,通过对玉米出苗率、株高、茎粗、叶片数、叶面积、根系及产量指标测定,探讨不同耕层构造对玉米生长发育及产量的影响。结果表明,虚实并存耕层玉米出苗率为94.90%,明显高于其他耕层,增加苗期玉米株高和茎粗,叶片数较全虚耕层和上虚下实耕层分别增加0.8和1.2片,但与全实耕层相比差异不明显。从玉米生育中后期来看,虚实并存耕层促进玉米生长发育,增加叶面积,改善根系性状,与上虚下实耕层比较,根条数增加16.80条,气生根和地下根干重分别增加4.60 g和20.50 g,且气生根层数增加0.80层。同时,虚实并存耕层玉米产量显著高于其他耕层,增产幅度为8.17%~15.02%,上虚下实耕层产量最低。可见,虚实并存耕层"既发小苗,又发老苗",稳产高产,是较为理想的耕层构造。     

种植密度对松玉419群体生理特性及产量的影响

为了明确松玉419在吉林省中部半湿润地区的合理栽培密度,在大田条件下设置了5万、5.6万、6.3万、7.2万和8.3万株/hm2共5个密度,研究不同种植密度下,松玉419的群体生理指标、产量及产量性状。结果表明,随着种植密度增加,叶绿素相对含量降低,群体光合势增加,群体干物质积累量呈先升高后降低的趋势,但单株干物质积累则呈现降低趋势。玉米群体和个体的产量性状相对较为协调的种植密度为6.3万株/hm2,产量可达12 820.5 kg/hm2。     

耕作方式对玉米出苗率、干物质积累及产量的影响

在吉林省公主岭市研究探讨不同耕作方式对玉米出苗率、干物质积累及产量的影响,创制提高玉米产量的适宜的耕作方法。以郑单958为试材,利用吉林省农科院长期定位试验田,对免耕、翻耕、旋耕和深松4种耕作方式下玉米出苗率、干物质重及产量比较分析。结果表明,深松耕作保苗率提高11.3%~14.6%,深松耕作显著提高玉米干物质重,其地上部分较免耕、翻耕和传统耕作提高幅度为4.9%~19.2%,地下部根系提高幅度为2.8%~90.1%。深松耕作较其他处理玉米产量增幅为8.3%~11.5%,留茬深松是促进玉米植株生长发育和提高产量的有效耕作技术。     

玉米抗茎倒能力评价及理想株型

倒伏是影响玉米产量与品质的重要因素,是当前困扰农业机械化收获与农业集约化生产的重要障碍。本文对玉米倒伏影响因素进行了归纳,梳理并总结了玉米倒伏的研究方法与品种抗茎倒能力评价指标,并在此基础上提出了玉米抗茎倒品种的理想株型,为抗倒伏品种的选育与玉米的抗倒伏栽培提供参考。     

模拟犁底层对春玉米物质积累及转运与分配的影响

采用PVC管栽的方法,研究了模拟犁底层和深松处理对春玉米物质积累、转运与分配的影响。结果表明:采用Richards方程可较好地模拟(拟合度r=0.9987~0.9991)玉米出苗后不同天数干物质积累量动态,犁底层处理下玉米最大生长速率以及活跃生长持续期均低于深松处理,表明犁底层限制了玉米的发育进程,同时,也影响了地上干物质积累及其在器官中的分配。犁底层处理成熟期干物质在各器官的分配量显著低于深松处理,但茎的物质分配比例显著高于深松,说明犁底层的存在降低了茎器官向籽粒的转移量和转移率,并最终导致玉米的单株籽粒产量下降。因此,采取深松处理,打破犁底层是当前条件下东北春玉米实现再高产的重要措施。     

播期对吉林省中部春玉米生长发育、产量及品质的影响

以郑单958为试验材料,研究不同播期对春玉米生长发育、产量及品质的影响。结果表明,播期对拔节期至大喇叭口期单株叶面积、株高影响较大,4月27日和5月6日播期处理株高、单株叶面积大于其他处理;4月19日播期处理开花前干物质积累量(DMA)高于其他处理,开花后导致早衰;5月25日播期处理开花前和开花后DMA均小于其他处理;5月7日播种的玉米产量最高;早播(4月19日)处理百粒重比5月7日播种低9.91%;晚播(5月25日)处理百粒重和穗粒数分别比5月7日播种降低11.27%和13.53%。相关分析表明,不同播期处理玉米产量、脂肪含量分别与日照时数、积温(≥10℃)呈极显著正相关(P<0.01),蛋白质含量与日照时数、积温(≥10℃)、降雨量呈极显著负相关(r=-0.798、r=-0.750、r=-0.724)。5月7日播期处理玉米子粒中淀粉和营养成分总含量最高,分别达72.10%和84.60%,为最佳播种日期。     

耕作方式对根土关系的影响及CT技术在其研究上的应用

东北是中国重要的粮食生产基地,在保障国家粮食安全发挥了重要作用,合理的土壤结构促进作物根系生长,为高产奠定了良好的物质基础。而土壤耕作调控土壤结构创造良好耕层结构,促进作物根系生长,是良好土壤结构形成和根系健康生长的“桥梁”,将土壤结构与作物根系之间关系结合起来,起着非常重要调控作用。本文阐述了耕作方式对土壤结构的影响及土壤结构与作物根系之间的互作关系,分析了CT技术在土壤结构和根系结构上的应用,展望了东北农田黑土区土壤结构和作物根系互作关系的研究重点及发展方向：一是要明确保护性耕作原状土体和团聚体结构特征,解析新型耕作技术对土壤结构的调控作用机制,阐明土壤结构决定土壤功能的内在机理;二是要明确保护性耕作玉米根系的结构特征,解析玉米根系生理代谢及衰老机制,揭示玉米根系生长对土壤结构应答的响应机制。其研究将为保育东北黑土,塑造理想根型,提升作物产量和助推全程机械化安全生产提供理论支撑。     

基于最小数据集评价耕作方式对黑土农田土壤质量的影响

东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地，其土壤质量优劣关系着国家粮食安全。本研究以吉林中部耕法定位试验为平台，对连续35年传统耕作(CT)、间隔深松(ST)、免耕(NT)及翻耕(MP)4种耕作方式下的0～20cm土壤进行土壤质量评价。选取26个涵盖土壤物理、化学、生物学性质的指标作为全量数据集，运用最小数据集法筛选指标，计算土壤质量指数，选取适合东北黑土区的耕作方式。结果表明，不同耕作方式耕层土壤质量评价最小数据集由紧实度、平均重量直径、有机质、全磷、β-葡萄糖苷酶、N-乙酰葡糖胺糖苷酶构成。不同耕作方式对土壤质量指数呈现的大小关系为ST>MP>CT>NT。由此可见，间隔深松能显著提高黑土耕层土壤质量，可作为东北春玉米农田可持续发展适宜的耕作方式。