陇东黄花菜越冬覆盖保墒增收机理研究

通过对庆阳优质特色产品黄花菜越冬期进行地膜覆盖和玉米秸秆覆盖,分析越冬期土壤水分损耗、早春地温变化特征,以及不同覆盖材料水、热资源对黄花菜发育期、生长量、产量构成要素的影响。结论认为:在秋季降水充沛、土壤收墒充足、冬季气温偏高、降水明显偏少的年型,采取越冬覆盖能最大限度保持土壤水库蓄水。陇东塬区黄花菜越冬田间覆盖应大力提倡秸秆覆盖,由于秸秆覆盖既环保,又保墒,而且能有效调节黄花菜发育进程,使产量形成期避开陇东春旱最严重时期,提高水、肥利用率,增产显著。6月中、下旬和7月上、中旬降水对陇东塬黄花菜产量形成至关重要。     

气候变化对陇东塬区冬小麦生长的影响分析

为了研究气候变化对冬小麦生长的影响,利用陇东塬区1981—2013连续33年冬小麦生育期观测资料及气候因子资料,采用线性回归、多项式函数、气候倾向率等方法,分析气候变化对冬小麦的影响。结果表明,33年来,冬小麦生育期内,平均气温显著增加,气候倾向率为0.75℃/10 a;有效积温上升,气候倾向率为45.79℃/10 a;降水总量下降,气候倾向率为-29.17 mm/10 a;日照时数增加,气候倾向率为25.75 h/10 a。气候变化引起陇东塬区冬小麦播种期和越冬开始期推迟,返青、拔节、抽穗、成熟期提前,冬小麦全生育期显著缩短,倾向率为-6.69 d/10 a;植株生长高度下降;植株密度,三叶期增加,其余发育期减少;分蘖数和大蘖数减少;越冬死亡率下降;不孕小穗率减少,籽粒数、千粒重、亩成穗率增加。1981—2013年陇东塬区冬小麦气候产量呈上升趋势,气候产量与生育期内平均气温呈负相关,与降水量、有效积温和日照时数呈正相关,水资源短缺是陇东塬区冬小麦生长的制约因素,温度是影响冬小麦产量的关键因子。     

陇东塬区冬小麦生长量对气候变化的响应

为了研究气候变化对冬小麦的影响,利用陇东塬区1995—2013年连续19年冬小麦生长量资料及气候因子资料,采用气候倾向率、相关分析等方法,分析气候变化与冬小麦生长量的生理因果关系。结果表明,19 年来冬小麦生育期内日平均气温上升,气候倾向率为0.552℃/10 a;有效积温增加,气候倾向率为126.1℃/10 a;降水总量上升,气候倾向率为7.619 mm/10 a;日照时数减少,气候倾向率为-42.256 h/10 a。19 年来,陇东塬区冬小麦植物干重、生长率、叶面积、千粒重及气候产量均增加。各气候要素对生长量的影响在各发育期不同,营养生长期降水对冬小麦的生长起决定作用,随着生长发育进程,降水的影响逐渐减弱,积温、日照时数的影响逐渐增强,小麦气候产量与生育期内平均气温呈负相关,与降水量、有效积温和日照时数呈正相关。     

降水对冬小麦产量形成的影响研究

冬小麦在生长过程中很容易受到各种气候因素的影响,其中降水因素对冬小麦生长的影响最为明显。冬小麦各个时期需水量不同,降水量对冬小麦各个时期的影响也各不相同。为了研究降水量对冬小麦产量的影响,分析了影响河北省冬小麦产量的主要水资源问题,并以南宫市为主要研究对象,研究了南宫市冬小麦种植情况、冬小麦生育期内需水量和降水量变化情况以及各生育期内降水量对冬小麦产量的影响。     

微喷补灌对麦田土壤物理性状及冬小麦耗水和产量的影响

黄淮海麦区水资源短缺,探明畦灌和微喷补灌对麦田土壤物理性状及冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率调节的差异,可为该地区冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持。2016—2018年冬小麦生长季,设置畦灌和微喷补灌两处理,研究其对麦田0～40 cm土层土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水率,及冬小麦各生育阶段棵间蒸发量、蒸腾量、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明微喷补灌处理与畦灌处理相比, 0～20 cm土层土壤容重降低,总孔隙度、毛管孔隙度和田间持水率增加;冬小麦返青后春季分蘖明显减少,返青至拔节期的棵间蒸发量和蒸腾量及全生育期总耗水量均显著减少;籽粒产量无明显变化,但水分利用效率显著提高,说明微喷补灌可以改善麦田土壤物理性状,优化冬小麦群体结构,通过减少棵间蒸发和植株无效蒸腾降低麦田耗水量,从而在维持高产水平的同时提高水分利用效率。     

秸秆还田结合秋覆膜对旱地冬小麦耗水特性和产量的影响

秸秆还田和秋覆膜是西北旱地雨养农业区冬小麦生产中有效的节水增产措施。为明确西北半干旱雨养农业区不同作物秸秆还田结合秋覆膜种植模式下冬小麦田土壤蓄水保墒和节水增产效果,于2011年9月至2013年6月连续2个小麦生长季在甘肃省通渭县进行了田间定位试验,比较玉米秸秆还田结合秋覆膜、单一玉米秸秆还田、麦秸秆还田结合秋覆膜、单一麦秸秆还田和传统平作种植对西北旱地冬小麦耗水特性和籽粒产量的影响。结果表明,与传统平作相比,冬小麦全生育期秸秆还田结合秋覆膜处理0～200 cm平均土壤贮水量在2011—2012和2012—2013年度分别提高6.1%和9.6%,而单一秸秆还田分别提高0.7%和4.6%。在降水偏多的2011—2012年度,除玉米秸秆还田结合秋覆膜处理冬小麦全生育期0～200 cm土壤贮水消耗量比传统平作低19.0 mm (P0.05)外,其余各处理无显著差异;在降水偏少的2012—2013年度,秸秆还田及秸秆还田结合秋覆膜处理平均比传统平作多耗水39.1 mm,其中,两个秸秆还田结合秋覆膜处理显著增加冬小麦返青至拔节阶段的耗水量,显著降低开花至成熟阶段耗水量,并增加了对深层土壤水分的调用。与传统平作相比,秸秆还田结合秋覆膜处理可使小麦籽粒产量提高31.0%～69.4%,水分利用效率提高25.6%～43.0%;而单一秸秆还田的小麦籽粒产量提高1.2%～28.0%,水分利用效率提高3.0%～11.6%。以玉米秸秆还田结合秋覆膜处理增产效果最好,2年平均籽粒产量和水分利用效率分别较传统平作提高51.1%和41.7%,且显著高于其他处理。因此,玉米秸秆还田结合秋覆膜种植模式能显著提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,适宜在西北旱农区小麦生产中应用。     

农业气候资源变化对陇东塬区旱作粮食的影响分析

为了研究气候变化对陇东塬区旱作粮食的影响，利用陇东塬区1961—2020连续60年气候因子资料，采用线性回归、多项式函数、气候倾向率等方法，分析农业气候资源变化特征，进而分析80%保证率下农业气候资源变化对主要粮食作物冬小麦、玉米的影响。结果表明：日均气温稳定通过0℃和10℃的初日呈提前趋势，终日呈现推后趋势，初终日期间持续天数呈现极显著增加趋势；80%保证率下，日均气温稳定通过0℃和10℃初终日期间降水量随年代的增加呈现递减趋势，≥0℃和≥10℃积温随年代增加呈现增加趋势，日照时数随年代增加呈现递减趋势。农业气候资源变化造成小麦播种推迟，成熟提前，但生育期缩短主要体现在越冬期缩短上，有效生长期得到保证；夏季热量资源增加保证了玉米生长，成熟期提早为小秋作物收获后的秋播工作赢得了时间，有效扩大了作物种植面积。陇东塬区小麦、玉米气候产量与生育期内降水量呈显著正相关，水份影响着陇东粮食产量的生育全过程，水资源短缺是陇东塬区作物生长的制约因素；平均气温对小麦、玉米是不显著的负效应，温度是重要的影响因子；有效积温和日照时数对小麦、玉米的影响不一致，玉米受气候不确定性影响大于小麦。     

推迟拔节水及其灌水量对小麦耗水量和耗水来源及农田蒸散量的影响

于2007-2008和2008-2009小麦生长季, 以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料, 采用测墒补灌的方法, 研究推迟拔节水及不同灌水水平对冬小麦耗水量、耗水来源、单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率、株间蒸发量、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明, 测墒补灌后0~140 cm土层能够达到目标含水量。相同补灌时期, 随补灌水平的提高, 拔节至开花阶段日耗水量增大, 0~120 cm土层贮水消耗量减小, 生育期总灌水量和田间耗水量增加, 土壤贮水消耗量先增加后减小, 土壤贮水消耗量和降水量占田间耗水量的比例降低。相同补灌水平, 由拔节期推迟至拔节后10 d补灌则麦田日耗水量减小, 挑旗期日耗水量增大, 拔节至开花阶段80~120 cm土层土壤贮水消耗量增加, 生育期总灌水量和田间耗水量亦增加, 降水量、灌水量和土壤贮水消耗量占田间耗水量的比例不变; 灌浆初期单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率降低, 株间蒸发量增加; 公顷穗数降低, 穗粒数、千粒重、籽粒产量、水分利用效率和灌水生产效率增加。本试验条件下, 在拔节后10 d补灌至0~140 cm土层平均土壤相对含水量为75%, 开花期补灌至70% (2007-2008年度)是兼顾节水、高产的最优处理。     

气候暖湿化及其对陇东冬小麦生产的影响

运用甘肃省西峰农业气象试验站1981—2019年冬小麦试验观测及同步气象观测资料，分析了39年气候暖湿化趋势及对陇东冬小麦生产的影响。结果表明，1981—2019年陇东年平均气温以0.0644℃/a趋势持续升高，春季气温升高最明显，冬季次之。1995年以来，陇东年平均气温和年降水量均呈显著增加趋势，暖湿化特征明显。暖湿化对陇东冬小麦生产产生了比较显著的影响：（1）播种期推迟，成熟期提前，全生育期和越冬期缩短，但生长季生长天数并没有明显缩短。（2）营养生长阶段显著缩短，生殖生长阶段显著延长，对产量形成十分有利。（3）水分利用率，产量、千粒重、籽粒数、主要发育期干物重等产量构成要素增加趋势明显，不孕小穗率、越冬死亡率等显著降低，尤其1995年以来，气候产量增加趋势明显。（4）气候暖湿化有效降低了干旱和晚霜冻危害，使冬小麦种植边界北扩，高产适生品种增加。     

旱地冬小麦膜沟栽培水分利用率研究

针对陇东旱作农业区年降水量少、季节分布不均，特别是冬小麦生产中干旱问题，从改善旱地冬小麦生长环境和栽培条件、提高降水利用率入手，将小垄沟集水和覆膜保墒技术有机地结合在一起，进行了旱地冬小麦膜沟栽培水分利用率研究。研究表明，采用膜沟方式栽培，可克服自然降水利用率低等弊端，使使水分利用率（WUE）较露地平播提高13.7kg/(hm2·mm)，冬小麦返青期—成熟期干物质积累较露地平播提高766g/m2；冬小麦单产较传统露地平播栽培增产23.86%。是陇东旱地冬小麦自然降水高效利用、实现高产稳产的最佳模式。     

播种方式对旱区冬小麦产量及土壤水分、土壤温度的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、冬小麦生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了5种不同播种方式对旱区冬小麦土壤温度、土壤水分、产量及水分利用效率的影响。结果表明:全膜覆土穴播方式能有效调控耕层的昼夜温差,减少冬、春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量和孕穗期之前的土壤温度,提高了农田降水利用率和作物水分利用效率;全膜覆土穴播处理的产量可达4268.23kg/hm²,比露地高32.88%;水分利用效率为13.23kg/(hm².mm),比露地高21.97%。     

淮河流域冬小麦生育期水热资源时空变化及其影响

研究淮河流域冬小麦不同生长阶段水热资源时空变化特征及其影响,为该区冬小麦生产趋利避害、稳产高产提供科学依据。利用淮河流域106个气象站点1971—2010年逐日气象资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、线性倾向率方法、变异系数法分析了冬小麦不同生育阶段热量条件、水分条件的空间分布和时间变化特征。结果表明：淮河流域冬小麦生长期间热量条件分布不均,不同生育阶段平均气温和≥0℃积温均随时间显著增加,其中营养生长阶段增温最显著。热量条件的增加会使冬小麦生育期缩短,干物质积累减少,进而影响产量,同时冬季气温的增加有利于病虫越冬、繁殖,使冬小麦遭受病虫害的危害加重。冬小麦全生育期除沿淮西南部外,其他地区降水量均不足,其中北部地区降水量亏缺在200 mm以上;各生育阶段以并进生长阶段水分亏缺最大。40年来降水量无显著变化趋势,而北部部分地区需水量显著减少,有利于缓解降水不足对冬小麦生长的影响,沿淮大部和中东部需水量增加,导致发生干旱的风险增加;同时降水量的年际变化有增大趋势,发生旱涝灾害的风险加大,给冬小麦产量造成一定程度的损失。     

“西峰号”小麦品种的选育及持续旱作育种途径探讨

50多年来,陇东地区共培育和推广了127个优良冬小麦新品种,实现了六次小麦品种更新换代。育成的主要品种遗传基础包含了地方品种白齐麦、山西小白麦,碧蚂4号、农大183以及国外种质钱交麦、新乌克兰83、苏联早熟1号、早洋麦三大基因群。产量持续提高,90年代比80年代产量提高了19.98%,比50年代提高了55.27%;单位面积有效穗数是陇东地区冬小麦产量三要素的主导因素;穗粒数的变化趋势和成穗数基本一致;千粒重不断提高,近期比90年代产量提高了14.78%,比50年代提高了57.14%;收获系数的提高是不同年代冬小麦新品种产量提高的主要来源。加强旱作种质资源的评判、筛选和创造是提高持续旱作育种效率的关键。     

1961—2010年宁夏灌区主要作物需水量时空分布特征

明确气候变化背景下作物需水量的时空分布特征是水资源高效利用和作物合理布局的重要依据。基于宁夏引黄灌区13个气象台站的气象数据及作物生育期数据,利用FAO推荐的彭曼公式和订正的作物系数,计算了1961—2010年宁夏灌区主要作物（春小麦、玉米、水稻、冬小麦）全生育期及不同发育阶段有效降水量及需水量,分析了其时空分布特征,并计算了各作物不同发育阶段灌溉需水量及需水强度。结果表明：1961—2010年宁夏灌区秋粮作物（水稻、玉米）全生育期有效降水量是夏粮作物（春/冬小麦）的2倍,1961—2010年宁夏灌区水稻、玉米生育期有效降水量为降低趋势,春小麦、冬小麦为增加趋势。高值区分布在石炭井、灵武和中宁,北部的石嘴山各站为低值区。宁夏灌区作物需水量从大到小依次为水稻、玉米、冬小麦、春小麦,灌溉需水量在不同发育期的分布和需水量的分布相似,北部的石嘴山各站及中宁为高值区。1961—2010年宁夏灌区4种作物全生育期及不同发育阶段需水量也呈显著增加趋势。所有作物需水强度均在拔节（返青）后开始明显增加,春小麦、冬小麦需水强度开花—乳熟阶段最大,玉米需水强度拔节—开花阶段、开花—乳熟阶段最大,水稻拔节后需水强度一直较大,乳熟—成熟阶段达最大。     

基于TOPSIS黄淮海平原井灌区冬小麦调亏灌溉的多目标优化

为探寻黄淮海平原井灌区冬小麦适宜的调亏灌溉控制指标,通过3季（2015-2017年）不同灌水下限与灌水定额（30、60、90、120和180mm）2因素组合试验,研究调亏灌溉对冬小麦产量及作物水分利用效率的影响。灌水下限分别为：轻旱（LD）,冬小麦苗期至返青期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期田间持水量分别为田间持水量（field capacity,FC）的50%、55%、60%和50%;中旱（MD）,冬小麦苗期至返青期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期田间持水量分别为田间持水量的40%、50%、55%和45%。研究结果表明,随灌水定额的增加,产量呈先增加后下降趋势,水分利用效率呈下降趋势。90mm灌水定额下,随灌水下限的增加,冬小麦产量呈增加趋势。基于CRITIC赋权的TOPSIS法构建冬小麦综合效益多目标优化模型获得的结果与产量和作物水分利用效率分析法获得的结论具有一致性,均表明LD60处理最优。综合考虑,为实现本地区冬小麦稳产与水资源高效利用的双重目标,冬小麦适宜采用轻旱胁迫下灌水定额为60mm的调亏灌溉控制指标。本结论可为黄淮海平原井灌区冬小麦的管理提供科学依据。     

SODm缓释氮肥对半湿润偏旱区冬小麦性状、水分利用效率及经济效益的影响

在甘肃陇东旱塬区以田间试验的方式进行了SODm缓释氮肥施用方式对半湿润偏旱区冬小麦性状、水分利用效率及经济效益的影响研究,结果表明:施用SODm后,由于其缓慢的释放效应,氮肥的效应延长,在冬小麦返青后土壤中依然能有充足的养分,可以使作物营养生长获得有利影响。SODm一次性施用可以使冬小麦较常规氮肥和当地传统施肥方式水分利用效率提高0.76kg/mm.hm²,增产10.48%,产值增加805.88元/hm²,净产值增加1105.88元/hm²,提高21.98%,增产幅度明显高于其他处理,表明SODm一次性施入可以提高陇东旱塬冬小麦产量和经济效益。     

1987—2012年黄淮海地区冬小麦生育期气候适宜指数时空分布特征

为了研究气候资源对黄淮海地区冬小麦生产的气候适宜度,以冬小麦气候适宜度模型为基础,选取5省63站1987—2012年逐旬气象数据分析了该区域冬小麦气候适宜指数时空分布特征。结果表明,黄淮海地区冬小麦生长季内温度适宜度、日照适宜度、降水适宜度的空间分布差异较大,温度适宜指数由北向南、日照适宜指数由东向西,降水适宜指数由南向北总体呈现递减的地域分布特征。黄淮海地区冬小麦气候适宜程度较高,总体能满足冬小麦不同阶段生长发育的需要。光温资源总体较好,相应的气候适宜指数较高,各个发育期日照适宜指数均高于0.8,温度适宜指数除分蘖期受气温起伏影响值偏小以外,其余发育阶段均高于0.7;但降水适宜指数明显较低,均小于0.6,是制约该区域冬小麦生产的关键因素。     

种植方式对寒地冬小麦土壤水分利用及产量的影响

为明确不同种植方式下寒地冬小麦土壤水分效应对根系形态及产量形成的影响,试验采用垄沟播种和传统平播,对黑龙江省冬小麦的土壤水分及产量进行了研究。结果表明:小麦生育中后期沟播土壤水分显著高于平播,分蘖初期20~30cm、30~40cm、40~50cm沟播下土壤体积含水率显著高于平播种植方式,分别提高9.87%、7.82%、4.17%;沟播塑造了较优的根系形态,提高了土壤水分的利用状态,灌浆中后期灌浆速率增加,显著提高粒重,较平播产量提高14.10%,产量增加553kg/hm²。沟播是寒地冬麦区较为安全理想的种植模式。