基于图像处理技术的夏玉米群体长势监测研究

试验采用均匀设计,在大田条件下固定数码相机高度垂直拍摄夏玉米拔节期和大喇叭口期的群体图像,利用图像处理技术获取玉米地面覆盖度,建立覆盖度与人工测得的叶面积指数(LAI)和干物质积累(DMA)的回归关系模型,并对该模型的适用性进行统计检验。结果表明：地面覆盖度与LAI和DMA间存在极显著正相关关系,相关系数分别达到了0.946和0.935,在叶面积估算模型中引入密度因素后模型的精确性得到了进一步改善,表明利用图像处理技术估测夏玉米群体长势具有很好的可行性。     

灌浆期低温对夏玉米光合性能及产量的影响

以郑单958为供试品种,设置了6月15日(对照)、6月25日和7月5日3个播期,研究灌浆期低温对夏玉米光合性能、干物质生产转运及产量的影响,以期为华北平原夏玉米充分利用热量资源、指导生产实践和实现高产稳产提供理论依据。结果表明:6月25日和7月5日播期的夏玉米在灌浆期均遭遇不同程度的低温胁迫,且随着播期的推迟受胁迫程度随之加剧,这2个播期的玉米光合性能、干物质积累量与转运量、群体生长率均较对照呈逐渐降低趋势。3个播期的单位面积总粒数之间差异不显著,但千粒重在不同播期间差异显著,最终6月25日和7月5日播种的玉米产量较对照分别显著下降了17%和31%。因此,应该选择适宜的夏玉米播种时间,降低玉米在灌浆后期遭遇低温逆境的几率,进而保障玉米生育后期的正常灌浆,最终实现玉米抗逆高产的目标。     

玉米产量与干物质积累过程模型中品种参数的建立方法与分析

对吉林省3个不同玉米生态产区(乾安县、公主岭市和桦甸市)开展田间试验,将2005~2014年6个玉米品种、3个种植密度所产生的试验数据和Logistic模型相结合,同时加入品种参数以构建产量模型。试验结果表明,所建立的综合多品种的产量模型决定系数达0.8以上,独立样本的模型模拟值和实测值差异不显著(P0.05)。玉米收获指数(HI)与干物质积累内禀生长率(特征参数c)存在线性关系,品种参数v_1~v_2为无单位无量纲线性参数,且v_1介于0.209~0.780,v_2介于-0.036~0.028,v_1~v_2存在较大差异。引入的品种参数是基于多年多点多因素的田间资料,能较好反映不同品种间对干物质积累过程变化的产量响应机制,v_1~v_2可作为品种产量性状的遗传参数。     

播期对春玉米生长发育、产量及水分利用的影响

以郑单958和鲁单984为材料,研究了两个播期条件下春玉米的生长发育、产量形成和水分利用情况。结果表明：播期对春玉米生长发育和产量影响显著,且品种间表现趋势一致。晚播春玉米生育期缩短,在各时期叶面积指数和干物质积累均显著高于早播春玉米。晚播春玉米产量(干重)提高,粒重在播期间、品种间差异均不显著。晚播春玉米穗粒数显著提高,品种间差异不显著。推迟播期后总耗水量增加,但增加幅度小于产量增加的幅度,水分利用效率略高于早播春玉米。在本试验条件下,晚播春玉米具有较优叶面积指数,有利于干物质积累并向子粒转移,增加穗粒数。因此,在春玉米播期的选择上不应单纯考虑生育期的延长,应重视早播春玉米前期营养生长受限对产量的影响。     

深松对夏玉米物质生产、光合性能及根系生长的影响

以郑单958为试验材料,设播前深松、4叶期深松处理,以黄淮海地区普遍采用的免耕直播作为对照,分析玉米全生育时期内叶面积指数、净光合速率、叶面积持续期、干物质积累、相对生长率、根系性状以及产量及其构成因素的变化。结果表明,两种深松方式对比,物质生产、光合性能及根系生长方面均差异显著。与免耕直播相比,播前深松可以显著提高玉米拔节期叶面积指数,有效提高吐丝期净光合速率,显著增加拔节期干物重、吐丝期0~100 cm根系总干重以及20~30 cm土层内根系的活力;叶面积持续期、净同化率与相对生长率变化幅度不大。4叶期深松则导致植株的各方面表现较差,营养生长受到限制,叶源不足,叶片早衰。与对照(免耕直播)比较,播前深松增产1.7%,4叶期深松减产11.5%,两种深松方式间差异显著。夏玉米区播前深松具有提升玉米产量的优势,4叶期深松则限制了玉米生长和产量提升。     

非灌溉条件下播前深松对冬小麦水分利用和产量的影响

为了解华北地区深松土壤的蓄水保墒节水和增产效果,在中国农业大学吴桥实验站,对播前深松+旋耕(S)和旋耕(N)两种耕作方式下非灌溉冬小麦田的土壤容重和水分及小麦根条数、干物质生产和水分利用进行了评价。结果表明,与N处理相比,S处理下0~35cm土层的容重显著降低,越冬期、返青期、拔节期、开花期和成熟期的土壤蓄水量分别提高35.8、34.2、23、80和41.3mm,越冬期和拔节期根数显著增加,花前干物质积累量、生物产量和籽粒产量分别增加28.1%、16.3%和23.2%,花后干物质积累量变化不明显,同时耗水量降低28.7mm,籽粒产量-水分利用效率提高39.3%。因此,冬小麦播前深松在降水量稀少的华北地区应该大力推广。     

不同基因型小麦对NaCl胁迫的反应

在液培条件下研究了NaCl胁迫对小麦生长及体内矿质营养含量的影响。结果表明 ,与对照相比 ,NaCl胁迫明显降低了小麦地上部、地下部的干、鲜重以及降低根中钾和镁含量 ,而茎叶中钾和镁含量仅在 200mmol/LNaCl处理时降低 ;提高了茎叶和根中钠含量和根中钙含量 ,茎叶钙含量在 50mmol/L时降低、200mmol/L时上升。植株茎叶钠含量与生物量高度负相关。4个品种抗盐性大小的顺序是 :J9428LK7LK6J411。     

不同种植密度下的夏玉米冠层结构及光合特性

研究了种植密度对夏播玉米(CF008、郑单958和金海5号）冠层结构及光合特性的影响,目的是通过密度调控,构建高效冠层,发挥品种潜力,同时确立不同夏玉米品种高产高效冠层的定量化技术指标。结果表明,3个夏玉米品种均在中或低密度下（CF008为9.75和11.25万株 hm-2,郑单958为8.25和9.75万株 hm^-2,金海5号为6.75和8.25万株 hm^-2）构建的冠层较合理,冠层光合性能较高。冠层内透光率、叶夹角、茎粗、叶绿素相对含量（SPAD值）和净光合速率（Pn）均随着密度的增加而降低,说明高密度易造成群体内光分布不合理,导致光合性能的降低。灌浆中期前群体光合势（LAD）和叶面积指数（LAI）均表现为中或高密度条件下较高,而后为中或低密度下较高,并且吐丝后LAD所占比率为中或低密度处理显著高于高密度处理,说明高密度条件下冠层结构不合理,造成生育后期叶片提早衰老。在中或低密度下,群体穗位层透光率较大,吐丝期和灌浆中期分别为13.4%~19.45%和16.19%~21.48%;叶面积发展动态较为合理,吐丝期LAI达5.59~6.75,成熟期仍然保持在2.24~3.68,尤其中上层叶片LAI高值持续期较长;吐丝期中上层叶片Pn达到33.6~43.8 μmol CO2 m^-2 s^-1;吐丝后的群体LAD较高,特别是中密度下LAD达172.01~235.91 m2 d m-2,后期光合面积持续时间较长,更有利于玉米产量的提高。     

有机无机配施对旱地春玉米产量及土壤水分利用的影响

通过田间试验,研究夏旱发生年份有机无机配施对旱地春玉米产量及水分利用状况的影响.结果表明,施肥处理显著提高旱地春玉米产量(1.49 ～ 2.63 t/hm2)和水分利用效率WUE(41.3％～72.3％)、降水利用效率PUE(45.7％～80.7％).以有机无机配施的处理产量(5.89 t/hm2)和WUE[13.15 kg/(hm2·mm)]、PUE[14.39 kg/(hm2·mm)]最高.增施有机肥极显著降低了表层(0 ～ 40 cm)土壤容重,增加了土壤总孔隙度,提高了土壤的蓄水保墒能力.在夏旱发生前期,由于降雨和土壤贮水稳定,施肥处理尤其是有机肥处理能够提高表层(0 ～ 60 cm)土壤含水量,60 ～ 200 cm土层土壤含水量变化不明显.随着夏旱发生程度的加剧,0～ 200 cm土层含水量持续降低,各处理的表层土壤含水量无明显差异.同时,施肥处理条件下由于作物生长耗水量持续增加,对深层土壤贮水消耗增加,导致40 cm以下的土壤含水量较无肥处理下降较快.     

黑龙港流域夏玉米产量提升限制因素

从产量构成因素及物质生产着手分析了黑龙港流域夏玉米产量进一步提高的限制因子.分析结果显示:穗数、穗粒数和千粒重均与产量显著相关,说明该地区夏玉米仍有继续增产的潜力;但在再高产过程中,单纯依靠穗数增加,产量增产幅度较小,应稳定在一定适宜的密度下,注重单位面积穗粒数和粒重的提高,但在穗数确定的情况下,穗粒数相对稳定,增加粒重成为再高产重要因素.因此,采取措施增强灌浆速率和延长灌浆时间是关键,即增强或稳定叶片在花后的有效光合能力.结果表明,增加叶片数量对产量贡献很小,而改善叶片质量、提高叶片功能,进而增加花后同化物合成至关重要.因此,茎秆和叶片的质量是再高产实现的关键技术突破点.同时,提高茎秆的花前物质转运比例也有助于提高于粒重,促进产量提升.在生产实践中,进一步挖掘产量必须搞清楚地上和地下两方面的关系,但目前对“根系-土壤”复合体的结构和功能研究相对较少.不合理耕作方式造成了土壤耕层太浅,严重影响了玉米根系生长发育,使生育后期吸收功能减弱,不利于产量形成.加之,吐丝前后阴雨寡照,造成穗粒数形成决定期的“源”不足,同时也限制了灌浆速率,提前播期,躲避灾害天气或推迟收获时期,延长灌浆时间等逆境栽培措施就显得尤为重要.