气候变暖背景下河南省夏玉米花期高温灾害风险预估

为预估未来气候变暖背景下夏玉米花期高温灾害风险,根据河南省19个农业气象观测站夏玉米抽雄期常年观测资料和未来RCPs(representativeconcentrationpathways)气候变化情景数据,构建夏玉米花期高温风险评价指标,开展河南省夏玉米花期高温灾害时空特征及风险演变分析。其中RCPs气候情景数据包括基准气候条件(1951—2005年, RCP-rf)和未来(2006—2050年)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径数据。以抽雄普遍期及之后7d确定为夏玉米花期,并内插匹配气候情景格点数据。以花期最高气温≥32℃和≥35℃作为轻度和重度高温灾害发生阈值,根据轻、重度夏玉米花期高温发生频率和高温积害,建立风险评价指标并分级。结果表明, RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温发生频率在20.5%～81.0%(≥32℃)和3.9%～51.9%(≥35℃)。与基准条件相比,≥32℃高温发生频率增加9.1%(RCP4.5)和11.0%(RCP8.5),≥35℃高温发生频率增加8.7%(RCP4.5)和8.3%(RCP8.5)。RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温积害在48.5～200.9℃·d(≥32℃)和9.8～138.5℃·d(≥35℃)。与基准条件相比,≥32℃高温积害增加25.4℃·d (RCP 4.5)和25.6℃·d (RCP 8.5),≥35℃高温积害增加25.8℃·d (RCP 4.5)和31.4℃·d (RCP 8.5)。由综合风险分析可知, RCP-rf情景下夏玉米花期高温灾害高值风险区主要分布在新乡、郑州、许昌、漯河、周口及其以东以北的地区(商丘除外),约占夏玉米主栽区面积的30.1%;RCP4.5情景下高值风险区扩大至洛阳和南阳以东的大部分地区,约占夏玉米主栽区面积的63.4%; RCP 8.5情景下高值风险区面积进一步向西扩大,约占夏玉米主栽区面积的占76.3%。     

球孢白僵菌不同施用方式对玉米促生作用的研究

采用土壤施用和叶面喷施2种方式将球孢白僵菌(Beauveria bassiana)菌株Bb202接种至玉米,研究不同接种方式及处理浓度对玉米生长的影响。结果表明,2种喷施方式对玉米苗均存在促生作用,且这种促生作用与孢子接种浓度密切相关。在叶面喷施处理中,白僵菌仅对玉米地上部分生长指标有促进作用,而对玉米苗的根长无显著影响;其中1.0×10~4孢子/m L处理组对玉米苗的促生效果最佳,其株高、叶长、叶宽、鲜重指标比蒸馏水对照组分别高出7.47%、15.42%、25.70%和16.85%。在土壤喷施处理中,白僵菌对玉米苗地上与地下部分均有显著促生作用;其中1.0×106孢子/m L和1.0×10~8孢子/m L处理组,玉米株高、叶长、根长、生物量指标较蒸馏水对照组分别提高了28.66%和29.59%、30.66%和37.85%、43.08%和33.60%、28.35%和32.55%。从对玉米苗的促生作用来看,用1.0×106孢子/m L的白僵菌悬浮液处理土壤,可以取得最经济、最显著的促生效果。     

不同施钾方式对吉林省东部玉米钾素吸收积累的影响

旨在探讨超高产玉米钾肥的最佳施用时期和分配比例,为吉林省东部超高产玉米钾肥高效施用方式提供理论依据和技术支撑。通过田间试验的方法,在氮、磷、钾施用量相同的条件下探讨钾肥不同施用时期和分配比例,对玉米产量、钾素吸收积累及钾吸收利用效率的影响。结果表明:本试验条件下,吉林省东部玉米各处理之间产量基本达到差异性水平,最高产处理的产量为15535.6 kg/hm~2,其中3个处理达到了超高产水平,分别较不施钾处理增产30%以上。植株干物质积累量呈线性增长,钾素积累则呈现先增加后减少的趋势,并在灌浆期达到峰值,分析得出玉米在生育后期干物质积累的同时,钾素并不在植株体内大量储存,而是随时间延长逐渐淋失。产量最优处理的钾肥利用率、钾素吸收效率和钾肥偏生产力分别为66.9%、1.7 kg/kg和111.0 kg/kg,各指标均高于其他试验处理。即适宜的施钾方式可以有效提高植株各阶段营养器官的钾素吸收积累量,并使得生育后期植株各营养器官钾素分配比例达到最佳,从而获得较高的钾肥利用率、钾素吸收效率和钾肥偏生产力。在氮、磷、钾施用量一定的条件下(N 300 kg/hm~2、P2O5140 kg/hm~2和K_2O 140 kg/hm~2),吉林省东部超高产玉米钾肥最佳施用方式为:钾肥总量的75%作基肥,25%作大喇叭口期追肥,此时可获得较高的钾素利用效率和最高产量。     

甘蓝型油菜耐低温生长生理生化响应机制

为提高甘蓝型油菜耐寒育种过程中的筛选效率，研究甘蓝型油菜耐低温机理，以8个不同抗寒性的甘蓝型油菜为材料，对低温条件下各材料的生物量、叶绿素、脯氨酸和相对电导率进行测定，发现在室外平均气温2.75℃时，抗性材料的生物量、叶绿素和脯氨酸的累积量都显著高于敏感材料，相对电导率没有显著差异；当平均气温7.52℃回升至12.39℃，抗性材料和敏感材料生物量的累积量无显著差异；在恒定低温10℃/4℃处理下抗性材料和敏感材料在处理前3周生物量均持续累积，但从第4周开始敏感材料新叶出现白斑，生物量减少，抗性材料老叶出现白斑，生物量维持不变。结果表明，耐低温材料在低温条件下叶绿素含量受到的影响较小，脯氨酸的积累量持续上升，具有较强的快速适应能力，在低温下具有显著的持续生长优势。     

不同生物刺激剂对鲜食玉米产量和品质的影响

为研究生物刺激剂对玉米的增产提质效果,试验探讨不同生物刺激剂对玉米的产量和品质方面的影响,为鲜食玉米的优质高产栽培提供技术支撑。以鲜食玉米‘钱江糯3号’为试验品种,以3种生物刺激剂（阿美滋、美基、保康灵1号）为供试药剂,设置6个处理（阿美滋1000倍液、阿美滋1500倍液、阿美滋2000倍液、美基3000倍液、保康灵1号300倍液、清水对照）,研究大田常规施肥水平下药剂对‘钱江糯3号’的经济性状、产量及品质的影响。在阿美滋1500倍液喷施下,玉米的行粒数、单穗鲜重和单穗净重、产量均最高,蛋白质含量、粗纤维含量、还原糖含量、淀粉含量均居第3位;在保康灵1号300倍液喷施下,玉米的穗粗最高,单穗鲜重、单穗净重、产量均居第2位,蛋白质含量最高,脂肪含量最低,还原糖含量居第2位。阿美滋1500倍液在增加玉米产量上是最佳选择,保康灵1号300倍液则对提升玉米品质最有效果。建议生产上将阿美滋1500倍液与保康灵1号300倍液配合施用,这对鲜食玉米的增产提质效果最好。     

考虑植株氮垂直分布的夏玉米营养诊断敏感位点筛选

探明夏玉米氮素营养生化指标(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶片氮含量和叶片氮积累量)与叶片SPAD值垂直分布特征及两者间定量回归关系,确立基于叶绿素仪的夏玉米氮营养无损诊断敏感叶位和叶片部位,以实现氮营养时空变化的快捷和精准监测。利用2018-2019年连续2季不同氮营养水平下夏玉米关键生育期主茎各叶位(顶1叶~顶12叶,TL1~TL12)和叶片部位(每张叶片从叶片基部开始根据叶片长度每20%分为1个测试区间) SPAD值及氮营养指标数据,研究基于偏最小二乘(partial least square, PLS)回归模型的夏玉米不同位点SPAD值与氮营养指标间关系,确定可稳定指示夏玉米氮营养空间异质性变化的敏感叶位及叶片部位。结果表明,不同叶位间夏玉米叶片SPAD值和氮营养指标于植株间分布均呈典型的"钟型"特征,至TL5或TL6时达至峰值。同一叶位不同部位间SPAD值由20%至100%位点时则逐步升高,且80%~100%位点间无显著差异(P>0.05)。PLS分析结果显示,夏玉米不同叶位SPAD值与氮营养指标间模型精度决定系数(coefficient of determination, R2)和相对分析误差(relative percent deviation,RPD)范围分别为0.693~0.821和1.425~2.744。不同测试位点R2和RPD值范围则分别为0.660~0.847和1.607~2.451,满足模型精确诊断需求。此后,基于PLS模型中各叶位和叶片部位无量纲评价指标变量重要性投影值(variable importance for projection,VIP),确定顶4叶(TL4)完展叶60%~80%区间为夏玉米氮营养诊断的敏感区域,VIP值均高于临界值1.40,预测效果较为理想。研究可为实现氮营养的高效、快捷诊断和精准施氮提供参考。     

基于氧同位素的玉米农田蒸散发估算和区分

农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的估算和区分是土壤-植物-大气连续体中的重要研究内容,是农业水资源高效利用的重要基础。该研究分析了土壤水、蒸发水汽、蒸腾水汽和大气背景混合水汽氧同位素组成分布特征,并采用2种同位素的方法对玉米农田蒸散发进行估算和区分:1)结合Keeling plot和Craig-Gordon模型的同位素方法(Iso-CG);2)基于土壤水同位素守恒和水量平衡的方法(Iso-WB)。结果表明,在玉米生育期内Iso-WB方法与Iso-CG方法所计算的玉米蒸腾比例分别为0.64~0.91和0.52~0.91,平均值分别为0.80和0.78。玉米蒸散发总量在前期、中期和后期均值分别为3.95、5.30和4.98 mm/d。通过比较参数并与前人研究结果对比分析,表明采用Iso-CG方法估算区分ET相对精确,采用Iso-WB方法计算蒸散发要求的测量精度相对较高,计算误差较大。该研究成果不仅为玉米农田制定灌溉制度及提高用水效率提供了理论依据,而且对深入探索氧同位素水文学领域具有重要意义。     

玉米主要株型性状与产量的全基因组关联分析

为了深入剖析玉米的株型性状和产量性状的遗传基础及其相关关系,本研究以204份玉米自交系作为关联群体,利用分布于玉米全基因组上的558 529个单核苷酸多态性标记(SNPs)对5个相关性状进行全基因组关联分析。结果表明,供试自交系各性状基本呈正态分布,且各性状间存在丰富的变异,变异系数在9.00%~50.00%之间;通过相关性分析和热图层次聚类分析株型和产量相关性状间彼此紧密关联;且由主成分分析筛选出总体方差累计贡献率达到71.667%的主成分2个;以P≤1×10^-5为显著阙值,利用Q+K模型对供试材料的5个相关性状进行全基因组关联分析,在株高、穗位高和单穗重间共检测到13个显著的SNP位点,分别分布于玉米的第3、第5、第6、第7号染色体上,而在总叶片数和穗上叶数间未检测到显著的SNP位点;在显著SNP上下游各50 kb范围共搜索到39个相关候选基因,其中有注释的基因12个,并对株高与穗位高最佳候选基因进行了预测。本研究通过对玉米株型及产量相关性状进行全基因组关联分析,为后期基因功能的验证与新功能的开发奠定了良好的基础。     

基于FCN的无人机玉米遥感图像垄中心线提取

为解决农业机器人在玉米田行间行走的全局路径规划问题,该研究提出一种基于全卷积神经网络(Fully ConvolutionalNetworks,FCN)的无人机玉米遥感图像垄中心线提取方法。基于无人机获取的高精度可见光遥感图像,设计了针对农田垄中心线提取的数据集标注方法,采用滑动窗口法进行图像分块,利用深度学习语义分割网络FCN对垄中心线附近7～17像素宽度范围的垄线区域进行提取,模型在测试田块上精确率达66.1%～83.4%,召回率达51.1%～73.9%,调和平均值为57.6%～78.4%;对拼接后的图像使用影像分割投影法提取中心线,探究了垄线区域宽度对垄中心线提取精度的影响,训练采用9像素的垄区域宽度,可得到垄中心线在77 mm左右偏差范围准确率为91.2%,在31.5 mm左右偏差范围内为61.5%。结果表明,基于FCN对无人机玉米遥感图像进行处理,可得到整片田地的垄中心线栅格地图,方便农业机器人进行全局路径规划。     

14种悬浮种衣剂防治玉米地下害虫、蚜虫和茎基腐病的防效评价

摘 要：为有效控制玉米地下害虫、蚜虫和茎基腐病的常年危害，筛选具有较好控制作用的种衣剂，笔者开展了14种悬浮种衣剂田间药效试验。试验表明：14种种衣剂对供试玉米品种出苗安全；氟虫腈?噻虫嗪（30%悬浮种衣剂）(1:1000)处理的出苗率96.7%为最高值。氟虫腈?噻虫嗪（30%悬浮种衣剂）(1:1000)对玉米地下害虫、玉米蚜虫的防治效果分别达84.8%、80.0%。精甲?咯?嘧菌（11%悬浮种衣剂）(1:2000)对玉米茎基腐病的防治效果达73.7%。说明以噻虫嗪、氟虫腈和甲霜灵为主的复配防治玉米地下害虫、蚜虫、茎基腐病，能够取得较好的防治效果。建议针对不同的生态类型区域，结合品种、施肥、管理等措施选用不同的配方，以取得最佳的防治效果。