不同生育时期冬小麦叶片相对含水量高光谱监测

为实现冬小麦不同生育时期叶片水分含量的快速监测,以冬小麦冠层高光谱数据和红外热成像数据为基础,计算得到5种光谱参数,通过对不同生育时期叶片相对含水量与光谱参数拟合状况进行分析和筛选,分别构建了基于光谱参数的叶片相对含水量反演模型,并对模型进行检验。结果表明,不同生育时期叶片相对含水量与比值指数（RVI）、归一化差值植被指数（NDVI）、比值/归一化植被指数（R/ND）、优化土壤调整植被指数（OSAVI）、冠气温差（TDc-a）均呈极显著相关（P＜0.01）;拔节期、抽穗期、开花期、灌浆前期和灌浆后期叶片相对含水量分别与NDVI、OSAVI、R/ND、TDc-a和TDc-a拟合效果较好,决定系数分别为0.842、0.884、0.831、0.864和0.945;预测模型的均方根误差分别为0.019、0.016、0.027、0.032和0.024,相对误差分别为2.16%、1.80%、3.30%、3.81%和3.53%。因此,在拔节期、抽穗期、开花期、灌浆前期和灌浆后期,可以分别利用NDVI、OSAVI、R/ND、TDc-a和TDc-a估测冬小麦叶片相对含水量。     

不同RCP情景下山东省小麦、玉米关键生育期的气候变化预估

为了研究气候变化情况下小麦、玉米关键生育时期气候要素的变化趋势和对生产的适应性,选用基于BCC-CSM1-1气候系统模式下的3种不同浓度路径(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)的模拟数据,研究了山东省冬小麦和夏玉米播种至出苗期和抽穗至灌浆期的最高温和降水量变化趋势。结果表明:在历史(1961—2005年)气候条件下,小麦季和玉米季关键生育期的最高温均呈增加趋势;在未来情景模式下,小麦季和玉米季播种至出苗期的最高温均在RCP2.6情景下呈下降趋势,在RCP4.5和RCP8.5情景下呈增加趋势,且在RCP8.5情景下增加最快,气侯倾向率分别为0.56、0.62℃/10a;小麦季和玉米季抽穗至灌浆期的最高温在3种RCP情景下均存在不同程度的增加趋势,在RCP8.5情景下增加最快,气候倾向率分别为0.45、0.76℃/10a。在历史气候条件下,小麦季播种至出苗期的降水量呈上升趋势,抽穗至灌浆期的降水量呈下降趋势,而玉米季两关键生育期的降水量均呈下降趋势;在未来情景模式下,小麦季播种至出苗期的降水量在3种RCP情景下均呈下降趋势,在RCP4.5情景下下降最快,气候倾向率为-0.43 mm/10a;小麦季抽穗至灌浆期和玉米季播种至出苗期的降水量均呈增加趋势,在RCP8.5情景下增加最快,气候倾向率分别为1.53、4.62mm/10a;玉米季抽穗至灌浆期的降水量在RCP2.6和RCP8.5情景下呈增加趋势,在RCP4.5情景下呈减少趋势,在RCP2.6情景下降水量增加最快,气候倾向率为2.41 mm/10a。综合来看,在RCP4.5和RCP8.5情景下玉米季关键生育时期最高温的增温速率均大于小麦季,而降水量的变化不显著,因此,在未来气候变化条件下,随着CO2浓度的增加,可通过调整播期和优化作物管理模式实现作物产量的提高。     

冬小麦-夏玉米周年农田资源高效利用限制因素分析

【目的】随着耕地面积的减少、人口数量的增加以及社会经济的迅速发展,增加单位面积作物产量是提升粮食总产量、确保我国粮食安全的重要途径。探索农田资源高效利用途径及限制因素,为提高作物单位面积产量提供指导。【方法】本研究以冬小麦、夏玉米为研究对象,在山东省4个生态区域（鲁东、鲁中、鲁西北及鲁西南）,利用模拟模型等方法研究2008—2017年不同气候、栽培管理条件下作物产量,提出定量化评价指标,分析并明确影响各生态区域资源利用及产量提升的主要限制因素。【结果】（1）鲁东地区冬小麦生长季受光温资源、品种、栽培模式、水资源、氮肥资源因素影响率分别为16.96%、20.68%、1.39%、60.97%、0;鲁中地区受各因素影响率分别为37.72%、20.16%、1.57%、40.55%、0;鲁西北地区分别为17.90%、19.11%、1.20%、61.79%、0;鲁西南地区分别为33.65%、23.80%、1.65%、40.90%、0。（2）鲁东地区夏玉米生长季受光温资源、品种、栽培模式、水资源、氮肥资源因素影响率分别为49.11%、9.07%、10.64%、31.18%和0;鲁中地区受各限制因素影响率分别为56.62%、10.86%、11.65%、20.87%、0;鲁西北地区各因素影响率分别为43.01%、18.95%、11.26%、26.78%和0;鲁西南地区各因素影响率分别为64.42%、5.44%、15.84%、14.30%和0。【结论】冬小麦生长季鲁东、鲁西北地区农田资源主要受水分资源限制,其次是光温资源和品种的限制,栽培模式和氮肥资源影响不大。鲁中、鲁西南地区则主要受光温资源和水分资源的共同影响,其次受品种因素限制。夏玉米生长季4个地区均受光温资源因素影响最大,水资源次之,品种和栽培模式影响较小。     

不同年型下冬小麦适宜播期及密度研究

为探索气候变化背景下的小麦适宜播期和密度,明确不同年型下不同播期和密度对小麦群体性状和产量的影响,以1951—2015年泰安地区的气象数据为基础,根据冬前积温划分出不同年型,并利用DSSAT模型进行不同播期(10月3日、10月8日、10月13日、10月18日、10月23日、10月28日)和密度(每公顷分别为150万、180万、210万、240万、270万、300万)下的小麦生长模拟。结果表明:偏暖年型,该地冬小麦最适播期在10月13日左右,正常年型最适播期在10月8日左右,偏冷年型在10月3日左右;在一定种植密度范围内,小麦产量随密度增大而增加,适宜密度(基本苗)为300万/hm~2;小麦总茎数和叶面积指数随播期推迟和密度减少而减少;各播期下小麦总茎数均表现为偏暖年型﹥正常年型﹥偏冷年型。偏冷年型小麦总茎数随密度增大而增多,偏暖和正常年型低密度条件下小麦通过调节作用也可获得较高的总茎数。播期、密度对产量、穗粒数和单位面积穗数的影响均达极显著;年型与播期的交互作用对穗粒数和千粒重影响极显著,对产量和穗数影响显著;播期与密度的交互作用对产量的影响达显著水平。