典型高温年分期播种冬小麦生育及产量性状差异性分析

在2016/2017年度自然高温年景下进行冬小麦分期播种实验,以适期晚播以来冬小麦多年平均播期（10月10日）为对照,设早播10d（E10）、迟播10d（L10）、迟播20d（L20）处理。通过方差分析、卡方检验、最小显著性差异和Logistic方程模拟等方法,对分期播种冬小麦发育期、生长量及产量因素等进行差异性分析,探究冬小麦在全球气候变暖背景下的适播期及其生长发育和产量性状变化规律。结果表明：不同播期处理的冬小麦冬前各发育期差异较大,越冬后随着气温升高,各播期冬小麦发育进程趋于一致;随着播期推迟,冬前积温递减趋势明显,冬小麦株高、绿叶面积和植株密度等生长要素均呈明显降低或减小趋势,冬小麦结实小穗数和不孕小穗数亦呈极显著减少趋势,各播期穗粒数则差异不显著;不同播期冬小麦千粒重差异极显著,其中早播10d处理极显著低于对照,迟播冬小麦处理与对照差异不显著;对照处理冬小麦产量最高;不同播期处理冬小麦灌浆过程均符合Logistic生长规律,对照籽粒渐增期持续时间长于其它处理,利于冬小麦增加籽粒“库容”,籽粒快增期灌浆速率快,利于提高粒重;随着播期的推迟,灌浆速率和持续时间的变化无明显规律,对照处理冬小麦灌浆过程相对稳定。     

灌溉农田土壤湿度的时空变化特征

为了探讨现代土壤墒情监测手段在业务监测实践中的应用方法,利用中国气象科学研究院固城生态与农业气象试验基地的业务和试验资料,对灌溉农田土壤湿度的时间变化特征和空间关系进行了分析。结果表明,灌溉农田的土壤湿度呈一年的周期性变化;浅层(0-50cm)土壤湿度时空波动显著,且各层的变化存在不一致性,60cm以下土层湿度时空变化很小,0-50cm土层的平均土壤湿度能较好地反映0-200cm土层的土壤水分状况,对土壤湿度的监测应集中在浅层50cm内,并需要逐层测量;浅层土壤湿度变异明显,大田中两点各层土壤湿度的相关性一般随两点距离增加而减小,单个测点的土壤湿度测值的代表性差,因此在自动土壤水分仪器布点时,要获得地段的平均土壤湿度信息,必须设置多个观测重复;表层5cm的土壤湿度变化剧烈而迅速,不能正确反映作物根系主要分布层的土壤水分状况,而表层10cm的土壤湿度与作物根系主要分布层的土壤湿度具有很好的联动性,可以较好地反映作物生长的环境土壤水分状况,因此,在应用微波遥感监测土壤墒情时,其对地表的探测深度需要达到10cm以上才能获得关于作物根系主要分布层的土壤水分状况信息,相应地,在土壤墒情微波遥感监测中,需要采用5GHz以下的频率。     

冬小麦籽粒品质评价及其对气象因子的响应研究

选用南北方冬麦区主要推广品种作试验材料,通过田间分期播种试验方法,采用方差分析、主成分分析对冬小麦籽粒性状和内在品质进行分析评价,利用线性相关、二次曲线相关和逐步回归等方法,选择影响显著的气象因子绘制品质响应曲线,构建冬小麦品质预测模型。结果表明：各供试小麦品种均属中蛋白品种,其主要品质性状中,淀粉含量最高且变异程度最小,蛋白质含量次高变异程度居中,脂肪含量最低但变异程度最大;蛋白质、脂肪和产量区域差异显著,各品质含量地域分布总体呈北方较南方高而稳定的特点;蛋白质组分氨基酸品质可由3个主成分解释,一般非必需氨基酸谷氨酸含量最高,必需氨基酸蛋氨酸含量最低,北方麦区氨基酸品质优于南方麦区,表明北方气温日较差大更利于提高氨基酸含量;脂肪组分脂肪酸品质可由4个主成分解释,一般不饱和脂肪酸亚油酸含量最高,饱和脂肪酸十五碳一烯酸含量最低。温湿条件是影响冬小麦籽粒品质的主要气象因子,可通过调整开花-成熟期气温日较差和降低土壤湿度的方式提高蛋白质或氨基酸品质,通过调节开花-成熟期最低气温和土壤湿度的方式提高脂肪或脂肪酸品质。     

大气[CO2]和温度升高对农作物生理及生产的影响

全球大气[CO2]和气温升高是全球气候变化对农作物产量影响最为重要的两个因子。本文着重介绍了[CO2]和温度升高对农作物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、产量、品质等方面影响的研究进展。研究表明随着[CO2]升高,作物光合速率及蒸腾速率有上升趋势,呼吸作用和气孔导度下降,产量有所提高,品质将会降低,但研究仍有不确定性。随着[CO2]变化,不同光合途径(C3、C4)作物的响应不一致且存在短期和长期效应。普遍认为大气温度升高抑制作物光合作用,作物产量下降。现有的研究多采用模型或模拟试验的方法研究气候变化对作物产量的影响,但研究发现模型研究结果与模拟试验研究结果有差异,不同学者对产量的评估结果也不一致。最新研究认为温度对作物产量影响成非线性,当温度高于关键温度后产量会迅速下降。现阶段大部分模拟试验均在气室中研究,与野外实际情况差异较大,结论仍需进一步验证。目前尚缺乏对作物模型结果的实验验证。     

华北地区夏玉米干物质分配系数的模拟

干物质分配系数是驱动玉米生长发育模型的关键参数。利用2013年、2014年连续两年在山东夏津、河北固城、山西运城进行的田间试验观测资料,采用比值法、线性回归等订正方法,获取完整的玉米全生育期内生物量序列;在此基础上,以有效积温模拟的发育进程为自变量,构建了华北夏玉米干物质分配的动态变化模型。结果表明：（1）三站玉米干物质分配系数有相同的时间动态变化特征。叶片干物质分配系数从出苗开始持续减少;茎秆干物质分配系数先增后减,最大值出现在抽雄前后;穗棒干物质分配系数在玉米抽雄后持续增加,抽雄后20d左右达到1,即干物质不再向叶茎分配。（2）华北夏玉米生育期内叶、茎的干物质分配系数均可用分段式非线性模型模拟。叶的干物质分配系数以抽雄后10～15d为界,之前干物质分配系数随发育进程可用三次多项式动态模型模拟,之后变为0;茎的干物质分配系数以抽雄后20～25d为界,之前干物质分配系数随发育进程可用四次多项式动态模型模拟,之后变为0;穗棒干物质分配系数通过依据任意发育阶段叶、茎、穗棒的干物质分配系数之和为1的原则计算求得。检验结果表明华北地区夏玉米干物质分配系数动态模型模拟效果良好。     

气候变暖背景下华北平原冬小麦生育期温度条件变化趋势分析

利用华北平原42个农业气象观测站1981-2010年逐日平均气温和冬小麦发育期观测资料,结合增温试验数据,统计分析冬小麦生长季各月平均气温的变化特征、冬小麦关键发育日期和各主要生育阶段平均气温的变化趋势,以探究气候变暖对华北平原冬小麦生育过程温度条件的影响。结果表明:研究期内华北平原冬小麦生长季的10月、12月和2-6月增温趋势显著,2月平均气温上升线性倾向率最大。气候变暖使冬小麦越冬阶段和返青-拔节阶段的平均温度显著升高,从而导致冬小麦拔节-成熟日期显著提前,但冬小麦冬前生长阶段和拔节-成熟阶段的平均温度则未呈现上升趋势。冬小麦冬前生长阶段的温度环境因播种期适应性推迟而保持基本稳定,拔节-成熟阶段平均温度变化不明显则归因于发育期前移和当地气温的季节性变化特点。气候进一步变暖将使冬小麦冬后发育期提前更多,而拔节-成熟阶段的平均温度则不会明显升高。     

夜间增温对冬小麦生长和产量影响的实验研究

 【目的】探讨夜间增温对冬小麦生长及其产量的影响及其影响机制。【方法】以冬小麦超优-626(冬性)为试材,利用红外辐射器模拟大田条件下的夜间增温环境(增温从4月3日小麦起身开始,到6月15日小麦收割结束),研究夜间增温对冬小麦生长、产量及其构成的影响。【结果】红外辐射器增温设施增温稳定,使小麦冠层增温2.5℃。夜间增温导致冬小麦生育期缩短,各物候期提前,产量显著降低。夜间增温导致冬小麦乳熟期提前4 d,成熟期提前达5 d,其它各物候期提前1—2 d,灌浆过程缩短5 d;春季夜间冠层增温2.5℃导致冬小麦无效穗数显著增加,小穗数、穗粒数和千粒重显著减小,冬小麦减产达26.6%。【结论】春季夜间增温可导致冬小麦大幅度减产。从生长发育角度分析得出,物候期提前使生育期缩短、灌浆过程缩短使千粒重下降是夜间增温导致冬小麦减产的重要原因;从产量构成分析得出,生育期缩短相应产生的无效穗数大幅度增加、穗粒数大幅度减少是产量降低的最重要影响因子。同时,增温导致蒸散增加,土壤水分降低可能是导致产量下降的另一因子。建议在全球变暖背景下,采取适宜措施应对夜间气温升高,以确保冬小麦稳产高产。     

潮州凤凰单丛生长气候适宜性分析与品质气候评价

为探究潮州凤凰单丛茶种植的气候优势,以凤凰单丛为研究对象,以潮州与饶平站1991—2020年气候观测资料为基础,利用2019—2021年区域内不同高度自动气象观测站气温、湿度、降水等要素观测值和南方丘陵山区气象要素随高度变化规律,推算气象要素气候平均值随海拔高度的变化,应用柯西分布模式阐释气候要素对茶树的影响,采用模糊数学方法计算不同海拔高度茶树生长的气候适宜度,利用气候品质评价方法评估不同高度茶园与不同采摘季节的茶叶气候品质。研究结果表明,总体而言,凤凰单丛茶种植区域的综合适宜度都比较高,该地区普遍适宜种植茶树,尤以300～900 m高度层最为适宜;凤凰单丛茶不同采摘季的气候品质排序为春1茶、春2茶、秋茶、夏茶;同时,中高山茶叶品质好于低山与平地茶叶。该研究较好揭示了凤凰单丛栽培的气候优势和茶叶品质的气候背景,可为这一重要农业文化遗产的保护和可持续利用提供科学依据。     

气候变化对三大粮食作物产量影响研究进展

气候变化对中国农业生态环境及作物产量的影响越来越受到关注。通过总结近十年来国内外的研究成果,着重叙述了气候变化对三大粮食作物的产量影响研究方法及其最新进展,归纳了不同研究方法存在的差异。同时对中国未来粮食产量变化进行了分析,指出存在的问题和可能发展的方向,提出了农业适应气候变化和可持续发展的依据。