黄土旱塬Hybrid-Maize模型适应性及春玉米生产潜力估算

通过对Hybrid-Maize玉米高产模型进行田间验证,应用该模型对黄土旱塬春玉米生产潜力进行初步估算。结果表明,Hybrid-Maize模型在黄土旱塬表现出较好模拟效果,总生物量、秸秆生物量和籽粒产量模拟值与实测值间具有极显著线性相关性,其决定系数分别为0.9469、0.8164和0.9650,回归系数分别为1.0198、0.9787和1.1844,接近于1。黄土旱塬区多年光温生产潜力和气候生产潜力因品种不同有所差别,对多年平均光温籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为13.25和22.45t/hm2,平展型玉米品种分别为12.32和20.62t/hm2,年际变化小;对多年平均气候籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为11.97和19.94t/hm2,平展型玉米品种分别为11.37和18.63t/hm2,年际波动大。在黄土旱塬区,玉米产量潜力挖掘的主要途径应集中在提高密度和水分限制条件下,Hybrid-Maize玉米模型在指导玉米高产栽培上具有较好应用。     

乌蒙山区超高产玉米不同群体的小气候特征与增产潜力研究

在黔西乌蒙山区，通过对玉米不同发育期的田间小气候和生长动态的平行观测，探索当地玉米超高产栽培的田间小气候特征与产量的关系。结果表明，供试品种中，以3638的4900株／（667m^2)，毕单4号的4100株／（667m^2)，表现最好，田间光、热、水、风及其通量最有利于产量的形成，实际产量最高达631．6－725．6kg(667m^2)。但根据乌蒙山区当年的气候资源估算，生产潜力可达1182－1244kg/(667m^2)，增产潜力还非常大。     

河北平原中低产区小麦与玉米生产现状及增产潜力分析

本文基于2000—2013年MODIS/NDVI遥感信息与主要粮食作物的统计数据,分析了河北平原中低产区冬小麦和玉米生产的时空格局,并利用各县粮食作物主要生育期累积NDVI的逐年值、14年的最大值及单产统计数据,采用最小二乘法原理,进行数值曲线拟合,构建了单产遥感估测模型,估算了河北平原中低产区冬小麦和玉米的增产潜力。结果表明:1)冬小麦在邯郸和衡水的最大生产力水平较高,在沧州、廊坊及邢台中部的最大生产力水平较低,即后者挖掘增产潜力之后也很难达到前者的最大生产力水平;玉米的最大生产力水平普遍较高,挖掘增产潜力后均可达到较高的生产力水平。2)冬小麦和玉米总产增产潜力在沧州和邯郸较大;冬小麦单产增产潜力多低于10%,平均增产356 kg?hm?2(5.87%);玉米单产增产潜力多高于10%,平均增产798 kg?hm?2(12.33%);单产增产潜力区域分布不同,冬小麦为廊坊保定沧州邯郸邢台衡水,玉米为邢台邯郸保定沧州衡水廊坊。3)以河北平原近14年来作物累积NDVI的最大值估算的全区冬小麦增产潜力为3.90亿kg,玉米增产潜力为9.62亿kg,二者合计可增产13.52亿kg,约相当于区域冬小麦和玉米理论可达增产潜力的1/5。本文估测粮食作物增产潜力的方法可以应用于估测多尺度范围、不同作物的增产潜力,研究结果可为相关部门的决策和管理提供依据。     

开展粮食高产创建 挖掘玉米增产潜力

从2008年开始,农业部、山西省农业厅在长治持续开展以玉米为主的粮食高产创建活动,带动全市玉米种植面积超过20万hm2,产量突破12亿kg。实践证明,大力开展粮食高产创建活动,推进玉米生产技术不断完善,     

基于WOFOST模型的吉林省中西部春玉米灌溉模拟

利用1961?2015年吉林省中、西部气象站资料,采用Peman-Monteith公式计算主要种植区春玉米生长季蒸散量,并确认生育期内有效降水量,得到研究区域春玉米净灌溉量和各生育期灌溉需求指数,据此确定关键灌溉期;再利用WOFOST作物模型模拟代表站点在不同降水年型下各灌溉方案的产量情况,通过模拟产量的结果选取春玉米较优灌溉方案。结果表明：吉林省中西部有效降水量占春玉米需水量的69%左右,乳熟?成熟期、播种?出苗期和出苗?拔节期的灌溉需求指数较高,这3个生育期为春玉米灌溉关键期;吉林省中西部春玉米乳熟?成熟期灌溉效率最高,其次为播种?出苗期,可根据条件加强关键生育期灌溉。     

基于县域的地膜覆盖粮食增产潜力分析

根据中国各地区1999～2001年地膜使用量和作物产量,以小麦、玉米、水稻3种主要粮食作物为研究对象,在调查单位播种面积地膜使用量的基础上,求得全国各县的地膜覆盖率;在此基础上,通过文献资料收集整理3种作物的地膜增产率,求出地膜覆盖单位播种面积的粮食增产潜力。研究表明：中国的地膜覆盖率大多在1%～10%的范围内,粮食单位播种面积增产潜力大多在1000～1500 kg/hm²范围内,但是各地区的差异较大,而地膜覆盖率相对较低和增产潜力相对较大的县主要集中在中国的东部和中部地区。因此,今后一段时间中国地膜应重点考虑投入东部和中部地区。最后,在此基础上,设定两种合理的情景假设,预测了中国总的粮食增产潜力。     

基于密度联网试验和Hybrid-Maize模型的内蒙古 玉米产量差和生产潜力评估

采用科学方法对内蒙古玉米产量差与生产潜力进行定量化研究,对合理规划内蒙古玉米增产途径及产业发展具有重要意义。本研究采用品种×密度联网试验和Hybrid-Maize模型模拟相结合的方法,利用2006年以来内蒙古各生态区历年高产攻关田的最高实测产量和各区域农户平均产量,对内蒙古全区和6大生态类型区的玉米产量差和生产潜力进行了系统分析。结果表明,各生态区的模拟产量、高产纪录、试验产量、农户产量皆表现为从东到西逐步提高。内蒙古玉米模拟产量潜力为14.9 t×hm~(-2),高产纪录产量为14.4 t×hm~(-2),试验产量为11.1 t×hm~(-2),农户产量分别实现了模拟产量潜力的49%、高产纪录产量的51%和试验产量的66%。基于模型模拟的产量差(YGM)、基于高产纪录的产量差(YGR)和基于试验产量的产量差(YGE)分别为7.5 t×hm~(-2)、7.0 t×hm~(-2)和3.8 t×hm~(-2)。基于YGE的短期生产潜力达3 525.2万t,是当前总产水平的1.6倍,短期增产潜力为1 191.9万t。其中,内蒙古东部的呼伦贝尔、兴安盟、通辽、赤峰4盟市对全区的增产贡献率将达61%,西部的呼和浩特市、巴彦淖尔市为16%。造成较大YGE主要原因是栽培管理措施不当,缩小YGE需要针对限制各生态区玉米增产的实际问题,通过栽培技术综合改良、技术简化和技术入户来逐步实现。     

气候变化和品种更替对东北地区春玉米产量潜力的影响

东北地区是中国重要的粮食生产基地。近50 a中国东北地区正经历着一次显著的增温过程,年平均气温每10a增加0.38℃。明确气候变化对东北春玉米产量的影响以及新品种对产量的贡献对实际生产有重要的指导意义。该文利用通过参数调试与验证后的APSIM-Maize模型,对吉林梨树县春玉米的产量潜力进行模拟分析,解析了不同年代育成的玉米品种的产量潜力,明确了气候变化对春玉米产量潜力的影响以及品种对增产的贡献。结果表明,假设1961－2010年种植的玉米品种不改变,种植20世纪60年代的农家种50 a平均产量潜力为7 879 kg/hm2,种植70年代育成品种50 a平均产量潜力为11 482 kg/hm2,种植80年代育成品种50 a平均产量潜力为12 148 kg/hm2,种植90年代育成品种50 a平均产量潜力为13 400 kg/hm2,种植2000年以后育成的玉米品种50 a平均产量潜力为14 139 kg/hm2,随玉米品种育成年代的后移而增大;1961－2010年随着新品种的育成而不断更替品种时,产量潜力50 a平均值为11 537 kg/hm2。在栽培管理措施不改变的条件下,1961－2010年种植同一品种,产量潜力呈下降的趋势,气候变化对玉米产量潜力的影响表现出负效应,减产率在22%～26%,生育阶段内日照时数的下降是产量潜力下降的主要气候因素;当品种不断更替时,玉米的产量潜力呈上升的趋势,新品种的增产贡献率为46.1%～79.0%,品种的改良对气候变化的负效应有一定的补偿作用;新玉米品种从开花到成熟生育阶段天数延长,成熟期生物量和收获指数增大有利于产量的提高。     

基于不同水肥组合的春玉米相对根长密度分布模型

根系分布是模拟作物生长与土壤水分和养分运移,以及制定合理的灌溉制度和作物管理不可缺少的参数之一。现有的根系分布模型大多是于单一灌水和施肥条件下建立的,因此研究不同水肥组合下滴灌玉米的根系分布模型更具有实际意义。利用2a的田间小区试验,以春玉米"强盛51号"为试验材料,设置4个灌水水平,2015年和2016年分别为I_(60)(60%ET_c)、I_(75)(75%ET_c)、I_(90)(90%ET_c)、I_(105)(105%ET_c)和I_(60)(60%ET_c)、I_(80)(80%ET_c)、I_(100)(100%ET_c)、I_(120)(120%ET_c),ET_c为玉米需水量;4个N-P_2O_5-K_2O kg/hm~2施肥水平:F60(60-30-30)、F120(120-60-60)、F180(180-90-90)和F240(240-120-120),共16个处理。在春玉米灌浆期对根长密度(root length density,RLD)进行了测定,建立了不同水肥供应条件下相对根长密度(NRLD,normalized root length density)分布模型。结果表明:春玉米NRLD与土壤剖面相对深度呈现显著的三阶多项式函数关系,且三次项参数(R0)与灌水量和施肥量呈现二元二次多项式函数关系,决定系数(R~2)为0.84;验证结果显示,I_(60)、I_(75)、I_(90)和I_(105)灌水水平下NRLD模拟值与实测值均方根误差(RMSE)分别为0.20、0.16、0.16和0.17,标准化均方根误差(n-RMSE)分别为32%、27%、14%和17%,且R~2达0.95以上;基于NRLD分布模型估算各相对深度RLD分布比例,估算结果表明地表至相对根系扎深1/3处根长占总根长比例平均达73.6%,地表至相对根系扎深1/2处根长占总根长比例平均达82.8%。该模型对于指导大田春玉米灌溉施肥管理具有重要的理论意义。     

大尺度冬小麦-夏玉米微喷灌精准自动施肥增产效应

为了明确微喷灌精准自动施肥对冬小麦-夏玉米产量、产值、生产成本效益等的影响,该文以传统施肥技术为对照,设置6.67 hm~2大尺度微喷灌精准自动施肥在冬小麦-夏玉米上的应用效果试验,定量分析微喷灌精准自动施肥对冬小麦和夏玉米产量、产值、生产成本、效益、氮磷用量和灌溉量等方面的影响。结果表明:大尺度冬小麦-夏玉米微喷灌精准自动施肥具有增产、增收、节约成本、节肥、节水的良好应用效果。与传统施肥相比,微喷灌精准自动施肥在冬小麦季显著提高小麦产量,增产10.6%,增加效益43.77%,降低生产成本26.17%,减少氮磷化肥24.20%,节约灌溉用水57.45%。微喷灌精准自动施肥在夏玉米季显著增加玉米产量,增产13.73%,增加效益13.73%,降低生产成本17.09%,减少氮、磷养分用量20.34%,节省灌溉用水36.94%。微喷灌精准自动施肥在冬小麦-夏玉米轮作季增产12.26%,增收效益37.39%,降低生产成本21.85%,减少氮磷化肥22.26%,节省灌溉用水46.51%,具有良好的经济效益和生态效益。研究结果可为该技术的推广提供参考依据,促进农业生产力和农业可持续发展。     

限量单次灌溉对套作冬小麦和春玉米产量的影响

A field experiment was conducted during the 2002/2003 cropping season of winter wheat (Triticum aestivum) and spring maize (Zea mays) to evaluate the effect of limited single drip irrigation on the yield and water use of both crops under relay intercropping in a semi-arid area of northwestern China. A controlled 35 mm single irrigation, either early or late, was applied to each crop at a certain growth stage. Soil water, leaf area, final grain yield and yield components such as the thousand-grain weight, length of spike, fertile spikelet number, number of grains per spike, and grain weight per spike were measured, and water use efficiency and leaf area index were calculated for the irrigated and non-irrigated relay intercropping treatments and sole cropping controls. The results showed that yield, yield components, water use efficiency, and leaf area index in the relay intercropping treatments were affected by limited single drip irrigation during various growth stages of wheat and maize. The total yields in the relay intercropping treatment irrigated during the heading stage of wheat and the heading and anthesis stage of maize were the highest among all the treatments, followed by that irrigated during the anthesis stage of wheat and silking stage of maize;so was the water use efficiency. Significant differences occurred in most yield components between the irrigated and non-irrigated relay-intercropping treatments. The dynamics of the leaf area index in the relay-intercropped or solely cropped wheat and maize showed a type of single-peak pattern, whereas that of the relay intercropping treatments showed a type of double-peak pattern. Appropriately, limited single irrigation and controlled soil water content level could result in higher total yield, water use efficiency, and leaf area index, and improved yield components in relay intercropping. This practice saved the amount of water used for irrigation and also increased the yield. Therefore, heading stage of wheat and heading and anthesis stage of maize were suggested to be the optimum limited single irrigation time for relay-intercropped wheat and maize in the semi-arid area.     

Drip irrigation and nitrogen fertilization alter phenological development and yield of spring maize (Zea mays L.) under semi-arid conditions

Abstract

Maize response to deficit water and nitrogen for assessing phenological development and yield was studied under semi-arid conditions. Experiment consisting three drip irrigation levels, replenish 60 (DI₆₀), 80 (DI₈₀) and 100 percent (DI₁₀₀) of cumulative pan evaporation, and four nitrogen doses 50 (RN₅₀), 75 (RN₇₅), 100 (RN₁₀₀) and 125 (RN₁₂₅) per cent of recommended nitrogen. A Furrow irrigated treatment was kept as control/check. Significant earliness in visibility of collar of 8^th leaf, tasseling, silking and significant delay in dough stage and physiological maturity was recorded under well water treatment DI₁₀₀ as compared to DI₆₀. Days to collar of 8^th leaf, tasseling and silking had significant negative correlation, and duration of yield formation phase and days to physiological maturity had significant positive correlation with grain yield. Higher DM production, longer yield formation phase and late physiological maturity led to significantly higher grain yield under DI₁₀₀. In case of nitrogen levels, phonological characteristics like collar of 8^th leaf, tasseling and silking were significantly delayed, and dough stage and physiological maturity were advanced under nitrogen deficit treatment RN₅₀ as compared to RN₁₀₀ and RN₁₂₅. Significantly higher dry matter production and longer yield formation phase observed led to significant higher SCY under RN₁₀₀ and RN₁₂₅ as compared to RN₅₀. Yield formation phase was significantly longer under drip irrigated crop as compared to control during 2^nd year of study. Crop phenological development significantly affected by drip irrigation regimes and nitrogen levels, and there was significant correlation between phenological stages development and grain yield.     

控制性交替灌溉对玉米根系层水分再分布与产量的影响

以玉米为试验材料,在蒸渗仪测坑中,对控制性交替灌溉水分再分布规律和产量进行了研究。结果表明,跟均匀灌溉相比,交替灌水方式有助于减少土壤水分的深层渗漏和蒸发,水分利用效率明显提高;因灌水量小,降低了盐害。与均匀灌溉相比,交替灌溉在适宜的灌水量水平下,产量构成因素显示出优势性,产量增加显著,说明交替灌溉在沈阳地区是一种经济可行的灌溉方式。     

春旱背景下春玉米苗情对产量的影响及减产评估模式

为建立基于苗情的玉米春旱指标和春旱减产即时定量评估模式,2010－2011年春季在中国东北玉米主产区开展玉米分期播种-土壤水分控制试验。每年设3个播期和4个水分胁迫处理,用雨棚和人工灌水控制土壤水分,观测土壤湿度、玉米出苗期、保苗率、7叶前后的株高、叶龄、生物量和单产。采用回归方法分析玉米产量对出苗期、保苗率及幼苗长势的响应,建立春旱评估模式。 结果表明,在春旱背景下,玉米产量与出苗期、出苗率、苗期株高、叶龄和生物量相关性显著。出苗期延迟导致产量下降,出苗期每推迟1d,玉米单产下降2.9%;出苗率下降10%,玉米减产9.2%;株高、叶龄和植株干质量每下降10%,玉米单产依次下降13.4%、11.1%和5.5%。用出苗期、保苗率、叶龄和株高等苗情要素建立玉米春旱损失评估模式,可以定量评估（或预测）春旱对玉米产量的影响,模式检验和实际应用表明评估误差在6.5%左右。该研究提供多个评估模式,便于根据不同时间和不同观测要素选择适当的模式开展玉米春旱减产的即时定量评估,为制定减灾对策和开展玉米春旱损失保险业务提供科学依据。     

滴灌施肥水平对宁夏春玉米产量和水肥利用效率的影响

为探讨不同滴灌施肥水平对春玉米产量及水肥利用效率的影响,应用滴灌施肥技术于2016和2017年在宁夏旱作节水科技园区试验站开展大田春玉米小区试验。以"先玉335"为试验材料,设置4个灌水水平(D_(75):75%ET_c、D_(90):90%ET_c、D_(105):105%ET_c、D_(120):120%ET_c,ET_c为玉米需水量)和4个N-P_2O_5-K_2O施肥水平:2016年为60-30-30 kg/hm~2(F_(60))、120-60-60 kg/hm~2(F_(120))、180-90-90 kg/hm~2(F_(180))、240-120-120 kg/hm~2(F_(240)),2017年为150-70-70 kg/hm~2(F_(150))、225-110-110 kg/hm~2(F_(225))、300-150-150 kg/hm~2(F_(300))、375-180-180 kg/hm~2(F_(375)),以1个充分灌水(120%ET_c)无肥为对照(CK),共17个处理。研究不同水肥供应对春玉米株高、茎粗、叶面积指数(leaf area index,LAI)、地上部干物质累积量和产量的影响,并分析其水肥利用效率。2 a试验结果表明:灌水量和施肥量单因素对玉米株高、茎粗、LAI都有显著或极显著的影响,灌水量和施肥量耦合效应对玉米株高有极显著的影响;灌水量和施肥量对玉米成熟期地上部干物质的影响随着2 a施肥梯度的不同而有所差异,在低肥梯度的2016年,灌水量和施肥量对地上部干物质累积有显著的影响,其中D_(120)F_(180)处理籽粒地上部干物质最大,为12 691 kg/hm~2,在高肥梯度的2017年,随着灌水量和施肥量的增加,75%ET_c和105%ET_c处理的地上部干物质累积量有先增加后减小的趋势,D_(90)F_(300)处理下籽粒地上部干物质累积量最大,为14 912 kg/hm~2;在低肥梯度的2016年,灌水施肥量对春玉米产量有显著影响,D_(120)F_(240)处理产量最高,为14 400 kg/hm~2,而在高肥梯度的2017年,D_(90)F_(300)处理玉米产量最高,为16 884 kg/hm~2;2 a试验结果表明灌水量和施肥量对春玉米水分利用效率和肥料偏生产力都有极显著影响。基于春玉米产量和水分利用效率最大值的95%为置信区间优化水肥管理方案,兼顾节水节肥,推荐灌水量在323~446 mm、N-P_2O_5-K_2O施肥量在210-104-104~325-163-163 kg/hm~2。该研究结果对宁夏春玉米滴灌施肥管理具有重要指导意义。     

灌溉方式对西辽河平原玉米产量及水分利用效率的影响

为研究西辽河平原3种主要灌溉方式（浅埋滴灌、膜下滴灌和传统畦灌）对玉米产量和灌溉水利用率的影响,进而为生产上推广适宜节水灌溉方式提供理论依据,2017—2018连续2 a实施大田对比试验,测定了玉米干物质积累量、产量及组成等指标。结果表明,在吐丝后10~40 d,干物质积累总量以膜下滴灌和浅埋滴灌最大,传统畦灌最小,9月26日以浅埋滴灌最高,膜下滴灌最低,但二者均与传统畦灌之间的差异均不显著;干物质转运率及干物质转运量对籽粒的贡献率均表现为浅埋滴灌＞传统畦灌＞膜下滴灌,其中干物质转运率浅埋滴灌分别较膜下滴灌和传统畦灌高16.7%和5.6%,干物质转运量对籽粒的贡献率浅埋滴灌分别较膜下滴灌和传统畦灌高12.8%和3.5%;籽粒干质量强势粒和弱势粒在吐丝后30 d之内处理间差异较小,吐丝30 d后随着生育期推移处理间差异逐渐增大;平均灌浆速率强势粒以膜下滴灌最高,传统畦灌最低,弱势粒则以浅埋滴灌最高,膜下滴灌最低,而活跃生长期强势粒和弱势粒均表现为浅埋滴灌＞传统畦灌＞膜下滴灌;玉米籽粒产量2017年浅埋滴灌显著高于膜下滴灌（P＜0.05）,但与传统畦灌之间差异不显著,2018年表现为浅埋滴灌＞传统畦灌＞膜下滴灌（P＜0.05）;灌溉水利用效率不同处理间2 a变化规律一致,浅埋滴灌和膜下滴灌均显著高于传统畦灌（P＜0.05）。浅埋滴灌不仅具有节水、增产作用,而且由于地表无膜有效地避免了残膜污染,是西辽河平原灌区玉米高产高效栽培适宜的灌溉方式。     

深松对不同耐密性春玉米增密增产调控机制

为了探明深松对玉米品种耐密性的影响机制,该研究在内蒙古三大平原灌区,以不同耐密性春玉米品种为试验材料,在深松和浅旋耕作条件下,设置4.5～10.5万株/hm~2范围5个种植密度梯度,对植株根系结构特征、冠层生理特性及产量变化进行对比分析。研究结果表明,深松后土壤环境得到明显改善,从而促进根系生长发育,有效地缓解植株后期的衰老,延长叶片的持绿期和光合生产时间,延缓单株干物质积累量随密度增加的下降速度,提高玉米的耐密性,最终达到增密增产效果。强耐密性品种通过深松调控能够增密0.79万株/hm~2,增产1.37 t/hm~2;弱耐密性品种通过深松调控能够增密0.60万株/hm~2,增产1.06 t/hm~2。花后日温差10℃天数、花后日照时数8 h天数、花后日均温度和土壤中速效磷含量是造成玉米品种对深松响应区域间差异的主要因素,强耐密性品种的深松调控效果在区域间更稳定,该研究可为内蒙古平原灌区采用深松措施实现再增密增产提供科学依据。