夏玉米产量时空变化及气候年型分析

定量分析夏玉米同一品种产量及产量构成要素时空变化,探讨造成产量时空差异的气候年型组合变化特征。基于2004～2013年夏玉米种植区郑单958多点田间试验数据分析表明,夏玉米区域平均产量为9 055 kg/hm~2,年际差为1 635 kg/hm~2,变幅为18.1%;地点差4 258 kg/hm~2,变幅为47.1%。夏玉米区域平均千粒重为313 g,年际变幅为13.1%;地点变幅为27.8%。夏玉米区域平均穗粒数为479,年际变幅为18.0%,地点变幅为38.7%。千粒重的增加导致夏玉米产量显著增加。穗粒数显著降低和时空差异大是造成产量波动和时空差异变幅大的主要原因。夏玉米产量和产量构成要素,低产点受各气候要素变化的影响显著;平产点受温度和日最高温度大于33℃的天数影响显著;高产点受降水影响显著。     

向日葵和马铃薯间作条件下氮素的吸收和利用

间套作不但能提高作物产量和资源利用效率,也是有效降低土壤风蚀的重要措施。明确间套作体系中氮素竞争与互补机理,提高氮素利用效率对区域农业可持续发展有着重要意义。该研究于2010年和2011年在内蒙古武川进行了大田试验,利用半微量凯氏定氮方法测定植株各器官氮素含量和氮吸收量,探讨间作中作物对氮素吸收和利用的特征。结果表明,从系统角度出发,向日葵和马铃薯间作系统的氮吸收当量比(NER)为0.95～1.02,差异不显著,这种间作模式对作物氮的吸收效率没有影响。从作物角度出发,间作没有显著提高向日葵的氮素吸收和利用效率,却降低了系统中马铃薯的氮素吸收和利用效率。间作中,向日葵氮偏吸收当量比为0.53～0.74,大于其种植比例(50%),说明间作向日葵具有显著的氮素竞争和吸收优势;而马铃薯氮偏吸收当量比为0.28～0.42,低于其在间作中所占的比例(50%),处于显著劣势。间作马铃薯产量(鲜薯质量,80%含水率)的氮素生理利用效率(NPE)为249.2g/g,略低于单作(269.8g/g),其中4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)间作马铃薯的NPE为238.2g/g,显著低于单作。4P:4S间作向日葵产量(籽粒质量,12%含水率)的NPE为30.1g/g,高于单作(25.9g/g)和2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)间作的NPE(22.8g/g)。在4P:4S间作模式中,向日葵的NPE有所提高,作为代价,降低了马铃薯的NPE。间作中马铃薯的收获指数HI(0.83)低于单作(0.87),间作向日葵的HI(0.40)高于单作的HI(0.33)。间作作物NPE的变化主要受作物收获指数HI的影响。     

向日葵和马铃薯间作模式的生产力及水分利用

本研究通过对不同间作模式中作物水分吸收和利用的分析比较,探讨间作提高产量的机理,提出适合当地生态环境的最优间作模式,并提供一定理论依据。于2009年和2010年在内蒙古武川进行了大田试验,研究马铃薯/向日葵不同间作模式水分吸收和利用,结果表明,马铃薯/向日葵2种间作模式:2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)和4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)的土地当量比LER为1.2～1.3,都具有较强的间作产量优势。其中,4P:4S间作体系2年平均的LER为1.26,间作优势最大。4P:4S间作马铃薯的农田蒸散量ET与单作马铃薯的ET相比差异不显著。单作向日葵和间作向日葵的农田蒸散量ET无显著差异。虽然,2P:2S间作模式和4P:4S间作模式的马铃薯水分利用效率WUE比单作分别降低了81%和66%,但2种间作模式下向日葵的水分利用效率与单作相当。因此,在马铃薯和向日葵间作模式中,整体的水分利用效率提高了,水分当量比WER在1.2～1.3,其中4P:4S间作系统的水分当量比2a均为1.3,说明该体系具有显著的水分利用优势。综合分析认为,马铃薯/向日葵间作特别是4P:4S间作模式有利于提高土地生产力和农田水分的利用效率,在可持续雨养农业发展中具有很好的应用价值。     

农牧交错带不同间套作模式的土地生产力

农牧交错带不同带状间套作不但是一种高产高效的生产技术,而且还是一种冬春季节防风固沙的生态保护措施。研究间套作对作物干物质积累过程和产量的影响,对于合理利用间套作技术提高土地生产力和改善生态环境有重要意义。该研究从2009年到2011年在内蒙古武川县进行大田试验,通过地上部干物质质量随大于0℃有效积温增长的指数线性(expolinear)关系对不同作物间作和单作的地上部干物质增长动态进行拟合,量化了间作模式下作物的生长速率的变化和生长与发育延缓的程度。采用土地当量比(land equivalent ratio,LER)研究了农牧交错带几种典型间作模式的土地生产力。结果表明:向日葵/马铃薯、莜麦/马铃薯和莜麦/豆类大带宽(2m:2m带宽)间作具有显著的产量优势,基于经济产量的土地当量比LER分别为1.12、1.09和1.05,说明间作能提高土地生产力5%～12%。窄带宽模式(1m:1m带宽)间作优势小于大带宽模式,而且年际间的变幅较大。间作显著提高了向日葵收获指数,对其他作物收获指数的影响不显著。间作中高秆作物如莜麦在莜麦和豆类的间作中具有显著的边行优势。间作和单作相比,显著降低了作物最大生长速率(cm);但相对生长速率rm和单作的差异不显著;在间作中,矮秆作物(马铃薯和箭舌豌豆)的生长进程都有不同程度的延缓,到达冠层最大盖度时所需的有效积温比单作多117～387℃·d,考虑到试验区作物生长季内的日平均温度为15℃左右,这2种间作作物的生长延缓了约8～26d。总体来讲,农牧交错带的这几种典型带状间作种植模式都具有一定的间作产量优势和更高的经济效益,特别是大带宽间作模式,间作优势较为明显,而且还能降低农业生产的气候和市场风险。     

农林间作生态系统的资源利用研究进展

简要叙述了农林复合生态系统间作研究进展及农林间作系统中各生态因子的特征。归纳了国内外不同农林间作系统中光能、温度、湿度、土壤水分、风速、土壤养分以及农林间作系统的经济生态效益的研究进展。指出了农林间作系统中生态因子方面的研究不足及需要进一步研究的科学问题。提出了农林复合间作系统获得高产高效的关键技术。     

华北平原青贮-籽粒玉米双季弹性种植模式的水热资源利用效率分析

2020-2021年在中国科学院禹城综合试验站进行青贮-籽粒玉米双季弹性种植模式夏玉米弹性播期试验,并对其周年籽粒当量产量、水热利用效率进行分析,以期论证水热资源和粮食需求结构变化的背景下,夏玉米弹性播期为特色的青贮-籽粒双季玉米种植模式在华北平原的可行性和应用前景。结果表明：(1)双季玉米周年热量利用效率较高的夏玉米弹性播期在6月1-29日,周年热量利用效率平均为3.1kg·hm^-2·(℃·d)^-1;(2)双季玉米周年水分利用效率较高的夏玉米弹性播期为6月1-15日,周年水分利用效率平均为2.1kg·m^-3;(3)基于水热高效利用的夏玉米弹性播期为6月1-15日,其周年籽粒当量产量平均为12886.4kg·hm^-2,比本站冬小麦-夏玉米多年平均周年产量略低14.0%,但周年作物耗水量降低34.4%,周年水分利用效率提高30.9%。青贮-籽粒双季玉米弹性种植模式可以在产量相当的情况下有效减少周年作物耗水量,提高周年水分利用效率。     

北京山桃开花期变化及其气候影响因子分析

为了给植被开花期预报和气候变化的生态影响评估提供科学依据,笔者利用1951—2004年北京颐和园山桃开花期观测资料,分析山桃开花期年际、年代际变化和影响其的气候因子。结果表明:山桃多年平均开花期为3月26日,年际间呈显著提前趋势。山桃开花期的转折点在1980s,1980s后呈显著提前趋势(P<0.01),较1950s—1970s平均提前6天。山桃10年平均、最晚、最早开花期均显著提前,尤其是2000年以后山桃的平均、最晚、最早开花期,较1951—1990年分别提前14天、14天、16天。影响山桃开花期时间最主要的是从当年1月1日到山桃开花期的平均气温。1980s开始影响山桃开花期显著提前的主要气候因子是时间段内（冬、春季）平均气温的升高。     

黄河下游地区青贮-子粒双季玉米种植模式的热量资源可行性分析

为了解黄河下游地区的热量资源并设计青贮-子粒新型双季玉米种植模式,基于位于黄河下游灌区的中科院禹城综合试验站1961-2020年逐日平均气温资料,对玉米可能生长期日数、初始日序、终止日序、活动积温、有效积温的历史趋势变化特征以及不同熟期青贮-子粒玉米的组合模式进行系统分析和预测,比较青贮-子粒新型双季玉米种植模式与传统双季玉米种植模式。结果表明,禹城地区玉米积温与可能生长期日数在近60年内的年际增加趋势显著。根据可利用热量资源与玉米品种熟期,禹城地区双季玉米适宜的种植模式为早熟青贮-早熟子粒玉米、早熟青贮-中熟子粒玉米和中熟青贮-早熟子粒玉米,夏播子粒玉米的可调整弹性播期有显著增加趋势。     

高温胁迫对玉米关键生育期生理特性和产量的影响研究进展

以气候变暖及极端气候为主要特征的全球气候变化,会对农业生产产生重大影响,甚至威胁全球粮食安全。随着技术进步和社会对粮食需求的改变,玉米已成为中国第一大粮食作物。高温胁迫对玉米生理生化特征及生长发育产生不利影响,导致玉米产量和品质降低。本文对高温胁迫对与产量相关的玉米器官的生理生化影响和不同生育期高温胁迫对玉米生长及产量的影响进行综述。高温胁迫对玉米细胞膜及抗氧化系统、叶片光合作用及相关酶活性、雄穗分支分化及花粉活力、雌穗吐丝及花丝活力、子粒内淀粉合成相关酶活性均有负面影响;不同生育期高温胁迫对产量及产量构成有不同程度影响,玉米生育期对高温胁迫的敏感程度由高到低分别为开花期灌浆期穗期苗期。同一生育期高温胁迫在不同玉米品种间亦有较大差异。