黄淮井灌区不同基因型夏玉米产量及其水分利用效率研究

创新黄淮井灌区玉米高产栽培技术,优化农田水分管理模式,是实现玉米高产、稳产、高效栽培主要路径。本研究结果表明,环境、基因型互作显著(P 0.05)影响夏玉米产量形成及其水分利用效率;黄淮井灌区不同地点间夏玉米品种产量水平、水分利用效率差异显著(P 0.05),其不同基因型间也存在显著差异(P 0.05)。高产量水平的夏玉米品种有高耗水量、水分利用效率,其产量构成因子如收获穗数和穗粒数与此正相关。高水分条件下,登海605易于获得高的产量水平和水分利用效率;矮单268更易于在水分亏缺或逆境条件下,获得高的产量水平和水分利用效率。     

基于作物生长监测诊断仪的玉米LAI监测模型研究

为探索作物生长监测诊断仪（CGMD-402型）在作物长势监测应用中的精准性与适用性,连续2年在不同氮肥水平下进行不同玉米品种的实验。使用作物生长监测诊断仪采集冠层归一化差值植被指数（Normalized differential vegetation index,NDVI）、比值植被指数（Ratio vegetation index,RVI）,并同步以ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取冠层光谱反射率,构建NDVI、RVI高光谱植被指数;通过对比两种仪器获取的植被指数特征及其定量关系,评价CGMD-402型作物生长监测诊断仪监测精度;基于CGMD-402型作物生长监测诊断仪获取的NDVI、RVI,建立叶面积指数（Leaf area index,LAI）监测模型,并对模型监测精度进行验证。结果表明：玉米冠层NDVI、RVI随施氮量增加而增加,增加幅度分别为8.20%~36.59%、4.40%~25.16%;CGMD-402型作物生长监测诊断仪与ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取的NDVI、RVI相关系数分别为0.991、0.985,决定系数分别为0.983、0.969,说明CGMD-402型作物生长监测诊断仪具有较高的监测精度,可替代ASD FR-2500型野外高光谱辐射测量仪获取NDVI、RVI指数;利用CGMD-402型作物生长监测诊断仪获取NDVI、RVI,建立LAI监测模型的决定系数分别为0.911、0.898;以独立数据对模型精度进行验证,模型预测值与田间实测值间决定系数分别为0.963、0.954,相对误差分别为6.65%、9.37%,表明二者具有高度一致性。研究表明,利用作物生长监测诊断仪能有效监测玉米不同品种LAI动态变化,可以替代AccuPARLP-80型植物冠层分析仪获取玉米LAI数据。     

基于上部叶片SPAD值估算小麦氮营养指数

快速、准确的监测诊断小麦氮营养状态对于评价小麦长势、指导氮肥运筹并预测籽粒产量均具有重要的意义.基于2009-2011年的大田试验,系统分析了小麦上部4张单叶不同叶位的SPAD值和归一化SPAD指数(NDSPADij)与氮营养指数的定量关系,通过简单分组线性回归筛选出在不同年际和不同品种间表现稳定的氮营养指数(NNI)定量方程.结果表明,小麦上部不同叶位SPAD值和NNI随施氮量提高而提高,而NDSPADij随施氮量的提高而降低.小麦单叶SPAD值与NNI的关系呈显著正相关,但这种关系在品种或年份之间不稳定,对小麦氮素诊断存在风险;除NDSPAD12外,NDSPADij与NNI之间呈显著负相关,经简单分组线性分析发现NDSPAD14与NNI之间在年份和品种之间表现最稳定,能够较好的定量估算氮营养指数,从而快速诊断小麦氮素是否亏缺.     

水稻土施用钢渣硅钙肥对土壤硅素形态和水稻生长的影响

钢渣是钢铁厂的副产品,富含硅、钙等养分,是优良的硅钙肥原料。但钢渣为强碱性物质,在稻田施用后对土壤p H值及硅素形态的影响需要阐明。2013年3―12月,通过早稻~晚稻连续2季钢渣硅钙肥温室盆栽试验,研究了钢渣施用对土壤p H值、土壤硅素形态以及水稻生长和植物硅素吸收的影响。结果表明,随着钢渣硅钙肥施用量的增加土壤p H值、土壤水溶性硅量、土壤有效硅量以及植株秸秆硅量均呈增加趋势,当土中施用钢渣有效Si O2用量高于1 600 mg/kg时(Si4和Si5处理),上述指标均显著高于CK。土壤无定形硅量随钢渣施用量的增加则表现出降低趋势,无定形硅量与有效硅量呈显著负相关关系。施入钢渣硅钙肥促进了水稻的生长发育,在2季水稻中,Si4和Si5处理秸秆+叶片干物质量较CK提高了11.9%~17.0%,籽粒干物质量较CK提高了9.52%~20.6%。     

基于株型的水稻光合生产模拟研究进展

株型是反映水稻(Oryza sativa L.)冠层结构与群体光合态势的综合性状,理想株型塑造与籼粳亚种间杂种优势利用相结合是提高水稻单位面积产量的关键。利用计算机可视化技术和三维数字化技术可实现对不同株型水稻的单株及群体冠层三维结构的可视化模拟,克服了G函数应用复杂与繁琐的缺点。通过调控栽培管理措施可构建高光效的水稻冠层结构,提高水稻冠层的光能截获量和单位面积产量。利用辐射度和光线跟踪技术可在三维空间上实现不同株型水稻冠层内光合有效辐射分布的精确模拟,弥补了指数模型应用假设的不足。基于生理生态过程的水稻光分布与光合作用模拟研究得到了快速广泛的发展,为数字农业技术的发展提供了强有力的模型化和定量化支撑。水稻株型的差异明显改变了光在水稻冠层内的分布和利用,进而影响冠层光合作用和物质积累,因而系统分析水稻株型与冠层内光分布及冠层光合作用间的定量关系,有利于提高水稻群体光能利用率与产量。     

不同生育期淹涝对夏玉米叶片叶绿素及产量的影响

为了探明淹涝条件对夏玉米生理生态特性及产量的影响规律,在防雨棚下开展了夏玉米不同生育阶段淹涝的桶栽试验.在苗期、拔节期、抽雄吐丝期和灌浆期分别淹涝1,3,5,7,9 d;以不淹水(适宜水分处理)为对照.结果表明,玉米株高和叶面积在苗期和拔节期受淹涝的影响最大,抽雄吐丝期次之,灌浆期淹涝的影响最小;叶绿素相对含量(SPAD)和气孔导度(Gs)在拔节期受淹涝的影响最大,苗期次之,灌浆期的影响最小;淹涝解除后,SPAD和Gs因补偿生长具有一定的恢复能力,苗期淹涝的恢复能力最强,并随淹涝时期后移呈减少趋势;拔节期淹涝对穗部性状及产量影响最大,苗期淹涝次之,灌浆期淹涝的影响最小.建立了玉米减产率与不同生育期淹涝历时的数学模型,依据其关系推算出苗期、拔节期、抽雄吐丝期和灌浆期的淹涝天数只要分别不超过1.5,2.0,1.5,6.5 d就可以把减产率控制在10%以内,分别超过4,5,4,10 d减产率可达20%以上.研究结果可为夏玉米涝渍灾害损失的评估和农田排水方案制定提供数据参考.     

不同种植密度对水生蕹菜生长指标的影响

为明确水生蕹菜适宜生长的密度,在设施大棚内,行距30 cm时,设置了20 cm(P20)、30 cm(P30)、40 cm(P40)3种不同株距,研究了不同密度对水生蕹菜生长指标和生物量积累的影响。试验结果表明,随着密度的增加,水生蕹菜的主茎高、叶片数和主茎粗均表现为P20P30P40,说明生长空间充足利于水生蕹菜单株生物量的积累,但密度过小也不利于水生蕹菜群体生物量的积累,表现为P30P20P40,因此在行距为30 cm时,最适宜水生蕹菜的生长株距为30 cm。     

水分对夏玉米生物量和水分积累量动态变化的影响

2015年焦作广利灌区灌溉试验站设置了夏玉米不同水分处理的桶栽试验,定量研究了不同水分处理对夏玉米单株生物量、水分积累量及水分生理利用效率动态变化的影响,结果表明:夏玉米单株生物量和水分积累量随播种后天数的动态变化呈现S型曲线,土壤含水量维持在70%左右田间持水量下地上部生物量、水分积累量最高,其动态累积模型的特征参数值最为协调,产量最高。在拔节期之前,夏玉米水分生理利用效率在不同水分处理间保持在0.8~1之间,拔节之后迅速下降并维持在0.3左右,不容易受到外界环境影响,可以作为一个评价夏玉米品种水分利用效率高低的指标。     

植物生长调节剂对黄淮井灌区夏玉米水分利用效率的调控

植物生长调节剂的研制和应用为实现玉米高产稳产、节水栽培提供了新的条件。试验于2018年在河南新乡研究了植物生长调节剂对京农科728、新单61、先玉335等品种水分利用效率的调控效应,试验采用裂区区组设计,品种为主区,副区为植物生长调节剂和清水对照。结果表明,不同基因型夏玉米品种产量水平、水分利用效率存在显著差异(P0.05)。植物生长调节剂能显著改善玉米水分利用效率、增加籽粒产量(P0.05),其中,水分利用效率最高增幅达3.12%,籽粒产量最高增幅达3.09%。植物生长调节剂能显著降低倒伏率(P0.05),降幅最高达90.00%,重塑了玉米株型建成。植物生长调节剂调控玉米水分利用效率的效应发生机制,可能在于改变了激素信号转导关键基因表达量,进而使其内源激素如GA_3、ABA含量发生了变化。     

降雨级别对农田蒸发和土壤水再分布的影响模拟

在野外人工模拟了6级降雨强度(小雨P1、中雨P2、大雨P3、暴雨P4、大暴雨P5和特大暴雨P6),通过分析麦田0~100 cm土壤含水率在3个时期的变化,旨在探讨不同降雨强度土壤蒸发和雨水入渗土壤后的水分分布规律。结果表明,气象条件一致时,不同降雨级别处理的土壤蒸发过程具有相同的变化趋势。土壤日蒸发量随降雨级别的增加均呈对数函数方式增长;不同处理白天土壤蒸发有显著的差异,晚上土壤蒸发差异不显著;冬小麦各生育期日均土壤蒸发量及阶段蒸发量由大到小依次为返青期、拔节期和灌浆期。在3个生育期,不同降雨级别冬小麦土壤蒸发占降雨量的比例(E/P)大小排序相同,均为P1处理P2处理P3处理P4处理P5处理P6处理。降雨入渗后土壤水分再分布规律相似,供水结束后,表层0~20 cm内土壤含水率急剧降低,大雨级别以上处理20~60 cm土层的含水率呈先增大后减少的趋势,60 cm以下土层的含水率变化较小。降雨级别越大,土壤水再分布影响的土层就越深,同时水分再分配过程所需的时间越长。另外,同一降雨级别,土壤初始含水率较低时,土壤水分运移再分布较慢。受作物根系生长发育影响,返青期0~100 cm土层土壤水分变化幅度不如拔节期、灌浆期变化明显。降雨级别越大,转化成土壤水的水量越多,大雨和暴雨转化效率最高。