干旱区冬小麦不同生长阶段的光谱特征与叶绿素含量估测研究

通过实测的冬小麦整个生长阶段的叶片光谱与其SPAD值,分析了二者的变化规律,比较了15种高光谱指数与SPAD值的相关性,最后确定不同生长阶段估算小麦叶片SPAD值的最佳植被指数。结果表明:冬小麦叶片SPAD值在整个生育期内的变化规律显示出先升高后迅速下降的趋势,最大值出现在灌浆期;通过15种植被指数与叶片SAPD值的相关性比较,在拔节期,优化的土壤调节植被指数(OSAVI)与冬小麦叶片SPAD值的相关性最高,其模型精度为0.74;在孕穗期和开花期,叶面叶绿素指数LCI与SPAD值的相关性最好,其模型精度为0.72和0.79;在灌浆期R700与SPAD值的相关性最佳,其模型精度为0.70;在乳熟期红边位置REP与SPAD值的相关性最好,其模型精度为0.69。     

猕猴桃叶片SPAD值高光谱估算模型构建

利用便携式野外光谱辐射仪和叶绿素仪在陕西杨凌蒋家寨村测定了猕猴桃不同生育期叶片光谱反射率及其对应的叶绿素相对含量(SPAD)值,通过分析其光谱反射率、一阶微分光谱和SPAD的相关关系,构建了不同生育期基于红边位置、红边幅值、红边偏度和红边峰度的SPAD估算的单因素回归模型和多元逐步回归模型。结果表明:(1)随着猕猴桃叶片叶绿素含量升高,红边位置"红移",红边幅值随着SPAD值的增大而递减,红边面积有所减小,红边曲线形状由右偏逐渐转变为左偏,峰度值逐渐降低;(2)红边偏度能够更好地反映叶片叶绿素含量;(3)在不同生育期,均以红边偏度建立的单因素模型效果最好,建模R2分别为0.821、0.874、0.842;(4)与单因素多项式回归模型相比,多元逐步回归模型在不同生育期均有更好的建模精度和预测精度,在不同生育期,其预测R2分别为0.848、0.926、和0.850,是估算猕猴桃叶片SPAD值的最佳模型。     

纳米碳对关中地区土壤水分养分和小麦生长的影响

通过在冬小麦田表层5~10 cm条施(宽5 cm×长100 cm)纳米碳(质量含量分别为0、0.001、0.005、0.007、0.010 kg·kg~(~(-1))),研究了纳米碳对农田土壤水分、养分、冬小麦生长发育以及其产量的影响。结果表明:农田土壤条施纳米碳后,冬小麦根系层土壤水分含量增加,深层土壤含水量降低,且土壤水分分布波动减小,其中纳米碳质量含量为0.007 kg·kg~(~(-1))和0.010 kg·kg~(~(-1))的小区从冬小麦幼苗期到灌浆期5~10 cm土壤深度内土壤平均含水量与对照组相比分别增加了4.5%和6.8%;纳米碳在冬小麦各生育期内均可以有效提高小麦田间土壤剖面吸持养分的能力,且同一生育期内,纳米碳含量越高,土壤表层剖面养分浓度越大,其中纳米碳质量含量为0.007 kg·kg~(~(-1))和0.010 kg·kg~(~(-1))的小区在灌浆期5~10 cm土壤深度内平均硝态氮、速效磷、速效钾含量与对照组相比分别增加了25%、33.6%,43.7%、51.3%,6.6%、17.5%;冬小麦茎粗、叶面积与生物量大体上与施用纳米碳的含量成正相关,其中纳米碳质量含量为0.007 kg·kg~(~(-1))和0.010 kg·kg~(~(-1))的处理对冬小麦生长发育过程的影响最为显著,产量与对照组相比分别增加了2.4%和3.5%。     

宁夏种植甘草δ13C组成与水分利用的关系

以宁夏盐池退耕还草地人工种植乌拉尔甘草(以下统称甘草)为研究对象,比较研究了甘草叶片的δ~(13)C组成、叶片相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量等指标及其相互关系。结果表明:(1)自然降水条件下不同处理土壤含水量显著低于灌溉条件下的土壤含水量(P0.05),甘草叶片的δ~(13)C值、水分利用效率、叶片相对含水量显著大于灌溉条件下的相应值(P0.05),脯氨酸含量和叶绿素含量则呈相反变化趋势;(2)野生甘草与自然降水条件下种植甘草之间的生境土壤含水量、δ~(13)C值及水分利用效率无显著差异,与灌溉条件下种植甘草之间的各项指标差异显著;(3)同一水分条件下2 a生和3 a生甘草之间的脯氨酸含量和叶绿素含量差异显著(P0.05),其他指标差异不显著;(4)甘草叶片δ~(13)C值与土壤含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量呈显著负相关,与叶片相对含水量呈显著正相关。综上可知,甘草叶片δ~(13)C值可同时反映甘草植株和土壤的水分状况。自然降水条件下,人工种植甘草与野生甘草一样具有高的δ~(13)C值和水分利用效率,在研究区,甘草可在无灌溉条件地区大面积种植。     

土壤干旱对小麦叶片光合和氮素水平及其转运效率的影响

研究了两个冬小麦品种(济南17和鲁麦21)的叶片氮素含量动态变化及其转运效率对4个土壤水分水平分别占土壤最大持水量的75%～80%、55%～60%、40%～45%及30%～35%)的响应。结果表明:中度和严重土壤干旱显著降低了叶片相对含水量、叶绿素含量、光合速率、气孔导度、氮素含量和生物产量,但中度干旱提高了叶片氮素转运效率和籽粒蛋白质含量。尽管高蛋白小麦品种济南17叶片的氮素含量较低,但氮素转运效率较高,适度土壤干旱对其籽粒蛋白质的激发作用亦较强。表明适度土壤水分亏缺可促进叶片氮素向籽粒运转,有利于改善小麦品质。     

仪器测墒按需补灌对冬小麦产量和水分利用效率的影响

利用频域反射法(FDR)、时域反射法(TDR)和驻波率法(SWR)三种便携式土壤水分快速测试仪,在田间条件下测定土壤田间持水量(FCv)和体积含水量(WCv),于冬小麦越冬前、拔节期和开花期设补灌的目标土壤相对含水量分别为80%、70%和70%,每一补灌时期设20 cm、40 cm和60 cm三个测墒土层深度,研究不同仪器法在冬小麦生育期间对土壤水分测定的准确度和稳定性,探索用不同仪器测定数据计算灌水定额进行冬小麦补灌的效果及其差异原因。结果表明,FDR和SWR仪器测得的FCv换算为以水土质量百分比表示的田间持水量FCv-m,与传统方法测得的田间持水量FCm之间的相对误差为0.4%~2.6%;TDR仪器测定计算得出的WCv-m值与烘干法测得的WCm值的相对误差与相应土层土壤温度呈极显著正相关,在冬小麦播种期、开花期和成熟期较高,在越冬前和拔节期较低;SWR仪器测定计算得出的WCv-m值与WCm值的相对误差与相应土层土壤含水量呈极显著负相关,在土壤含水量较高的条件下测量的准确度较高。FDR仪器在冬小麦生育期内测量的准确性受土壤温度和水分的影响较小,准确度和稳定性均较高,直接利用其测定的FCv和WCv值计算灌水定额补灌,获得了与传统烘干法测墒补灌一致的效果。     

应用粒子滤波同化条件植被温度指数的土壤水分估测

为了准确地获取2013—2015年关中平原冬小麦主要生育期土壤含水量(0~20 cm)的时空信息,基于Landsat-8遥感数据反演条件植被温度指数(CVTI),并结合CVTI和实测土壤水分间的线性相关性构建土壤水分反演模型。应用粒子滤波(PF)算法同化基于CVTI反演的和CERES-Wheat模型模拟的土壤水分,得到以天为步长的土壤水分同化值,利用土壤水分实测值分别检验土壤水分模拟值、反演值和同化值的精度。结果表明,CVTI和实测土壤水分间的线性相关性显著,尤其在小麦拔节期和抽穗~灌浆期,其相关性达到极显著水平(P0.01);土壤水分同化值和实测值间的线性相关性(r=0.96,P0.001)大于土壤水分模拟值和实测值间的相关性(r=0.71,P0.01)以及土壤水分反演值和实测值间的相关性(r=0.89,P0.001);土壤水分同化值的均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)比土壤水分模拟值的RMSE和MRE分别降低了0.025 cm~3·cm~(-3)和2.70%,比土壤水分反演值的RMSE和MRE分别降低了0.016 cm~3·cm~(-3)和4.15%,同化过程提高了时间序列土壤含水量的估测精度。因此,基于CVTI和PF算法能够较为准确估测关中平原小麦主要生育期的土壤含水量。     

杏棉间作对棉花产量及其构成因素的影响

在新疆南疆自然生态条件下,研究了杏棉间作对棉花产量及其构成因素的影响.结果表明:间作棉花的LAI在整个生育期低于单作,且峰值出现早,后期下降缓慢,比单作低15.9%;叶片的净光合速率Pn与SPAD值联系密切,盛花期前叶片的Pn、SPAD值增长快,间作的叶片Pn和SPAD值均低于单作;间作棉花地上部干物质快速积累持续期比...     

有机质对黄土善土持水性与水肥效应的影响

黄土高原南部台塬地区有机质对土壤含水量的影响试验研究表明土壤水势相等时,随着土壤有机质含量提高,土壤水分含量增加。土壤水分能量(土壤水势)水平不同,有机质对土壤水分含量的效应值不同,在土壤水势为-40～-50kPa时,有机质对土壤水分含量的效应值最大,土壤水势大于-40kPa小于-50kPa,有机质对土壤水分含量的效应值逐渐变小;在不同土壤含水量条件下,土壤肥力(土壤有机质含量)与水势呈显著负相关,其直线斜率值能更好反映土壤水肥效应状况,并随着土壤含水量的降低,土壤水肥效应值增大,在低肥力土壤中,增施有机肥土壤水肥效应值增加最为显著。     

西峰麦田土壤水分动态分布特征

利用西峰1989~2004年3~11月的土壤水分资料,分析0~200 cm土壤贮水量的旬月变化、垂直分布特征和年际变化规律,以及逐月土壤含水量与冬小麦产量间的相关关系。结果表明:西峰土壤贮水量年季变化振荡明显,呈多波动变化,与降水量相关关系显著;一年中含水量最高的时段是11月和3月,最低的是6月和7月;0~30 cm为多变层,30~110为缓变层,110~200 cm为稳定层;土壤水分含量对冬小麦千粒重影响有两个显著阶段,分别是3~5月与9月,均达到α=0.01的信度水平。     

土壤干旱对冬小麦生理特性和干物质积累的影响

试验用盆栽和防雨池栽２种方法研究了不同土壤水分对小麦生长发育和产量的影响。结果表明,小麦生育中后期随着土壤干旱程度的加剧和干旱时间的延长,小麦叶片的光合强度、冠层蒸腾强度降低,生长明显受到抑制,导致籽粒产量减少。起身期改善土壤水分状况,显著地增加植株和各器官的干物质含量,延缓了绿叶干重的急剧降低。穗脖长（穗基部与旗叶鞘顶部之间的距离）、穗粒数,绿叶干重、植株生长速率对土壤水分反应较敏感,可作为小麦     

垄膜沟播与平膜侧播对冬小麦光合特性及产量的影响

为了探索我国西北半湿润易旱区合理覆膜种植方式,为该区作物生产及覆膜种植制度的建立提供参考,本研究以传统平作为对照,设两种覆膜方式:垄膜沟播(R)与平膜侧播(F).结果表明,与传统平作(CK)相比,垄沟宽均为40 cm(R40)和60 cm(R60)的沟播处理全生育期0-200 cm土壤平均含水量分别提高8.82％(P ＜0.05)和10.84％ (P＜ 0.01),膜宽为40 cm(F40)和60 cm(F60)的侧播处理提高4.40％和3.96％,沟播处理较侧播处理平均提高了5.42％(P＜0.05).不同覆膜方式处理的旗叶叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均较传统平作(CK)显著增加,同宽度的沟播处理较对应的侧播处理提高幅度明显,但胞间CO2浓度显著低于传统平作(CK).不同覆膜方式处理的小麦经济产量和水分利用效率均较传统平作(CK)显著提高,平均提高幅度达21.52％和30.97％,同宽度沟播处理的生物产量、经济产量和作物水分利用效率显著(P＜0.05)高于对应的侧播处理.试验表明,在半湿润旱作区冬小麦垄膜沟播是一种高效栽培模式.     

不同化学及营养调控措施配合对旱地冬小麦生长及产量的影响

黄土高原南部旱作区,田间试验不同化学及营养调控措施对小麦生长发育及产量的影响。结果表明,施氮可以明显促进小麦分蘖,使用植物生长调节剂及其与微量元素(MnSO4)配合对小麦分蘖有促进,其中以多效唑及其与MnSO4配合处理较为突出;多效唑处理降低了小麦株高。植物生长调节剂及其与MnSO4配合增加了小麦叶面积和叶片的SPAD值,其中多效唑 MnSO4 甜菜碱处理的叶面积及SPAD值的增加尤为突出。采用多效唑、MnSO4和甜菜碱以及多效唑和MnSO4配合显著提高了小麦产量,较清水对照产量分别提高了1 014.7kg/hm2和640.5 kg/hm2。说明不同的化学及营养调控措施可以有效地调节小麦生长,提高作物产量。     

干旱年份播期对旱地冬小麦产量及水分利用效率的影响

通过田间大区试验研究了干旱年份播期对旱地小麦生长发育、籽粒产量和水分利用效率的影响.结果表明,9月30日播种,分蘖成穗率高,群体合理,灌浆前中期旗叶叶绿素SPAD相对值最高,上三叶总干物质转移量和总转移率居中,快、缓增期籽粒灌浆持续时间T2和T3最长,灌浆平均速率最高,成穗数最多,千粒重最高,籽粒产量最高,达2 623...     

不同氮水平下化学调控对旱地冬小麦生长及产量的影响

通过田间试验研究了不同氮水平下分阶段采用多效唑及其与6-BA配合对小偃6号和小偃22两小麦品种生长及产量的影响.结果表明,多效唑浸种显著增加了小麦的单株分蘖,拔节初期喷施多效唑明显降低了两品种的株高.不同生长阶段使用生长调节物质均增加了两品种的叶面积和叶片叶绿素SPAD值,尤其以灌浆初期喷施6-BA后对成熟期叶片SPAD值的增加幅度最为突出,表明其具有延缓叶片衰老,延长叶片功能期的效果.采用多效唑及其与6-BA配合进行分阶段化学调控具有明显增产作用,其中多效唑与6-BA相结合处理较清水处理小麦产量提高了601.2 kg/hm2,增产幅度达显著水平;小麦穗粒数和千粒重的增加是其籽粒增产的主要原因.由此可见,在小麦生长的不同阶段采取不同的化控措施,可以有效地调节小麦生长发育,达到提高作物产量的目的.     

生物炭施用对冬麦田土壤水热环境及土壤呼吸的影响

探究施用生物炭对冬麦田土壤水热因子及土壤呼吸的影响,对生物炭在麦田应用及农田固碳减排有重要的实践意义。2018年10月至2021年6月在关中灌区连续3 a进行了麦田生物炭施用试验,试验设置生物炭施用量水平分别为：0 t·hm^-2·a^-1（C0）、10 t·hm^-2·a^-1（C10）、20 t·hm^-2·a^-1（C20）,通过测定小麦生长季的土壤温度、土壤水分、土壤呼吸速率及产量,明确不同施炭量对冬小麦田土壤水热因子及土壤呼吸的影响。各处理生育期内土壤呼吸速率及全生育期CO₂排放量存在显著性差异（P<0.05）,均表现为C0>C20>C10。生物炭施入增加了生育期内的平均土壤温度,同时显著提高了0～20 cm土壤含水量（P<0.05）,并减弱了土壤水分在生育期内的变化幅度。C10、C20处理3 a平均土壤含水量较C0分别增加了17.0%、29.0%。5 cm及10 cm土壤温度能分别解释土壤呼吸变化的54.7%～...     

旱地冬小麦秸秆带状覆盖不同模式的水分效应

在黄土高原半干旱雨养条件下以露地种植为对照(CK),设置了4种玉米整秆带状覆盖方式:带状3行(MS3),带状4行(MS4),带状5行(MS5),带状6行(MS6),比较研究了不同带幅对冬小麦产量、土壤水分变化的影响。结果表明:适宜带幅(MS3、MS4)的秸秆带状覆盖能显著改善土壤水分状况并提高冬小麦产量和水分利用效率,MS3、MS4分别较CK增产69.1%、41.3%,水分利用效率提高88.1%、39.1%。MS3与MS4对土壤含水量在不同时期、不同土层均具有增墒和降墒的双重效应,但增墒效应更为突出,全生育期平均分别较CK提高土壤含水量1.00和0.35个百分点。MS3可以显著改善土壤水分在各生育时期各土层的分布情况,其在播种期~越冬期、返青期~孕穗期的供水效果,以及60cm以下土层对60 cm以上土层的水分补给效果均好于其它处理,有利于冬小麦生长、成穗,提高穗粒数,因此MS3更适合黄土高原半干旱雨养地区的冬小麦生产。     

保水剂对小麦生长及生理特性的影响

为探明保水剂施用后对耐旱品种矮抗58生长及光合作用等的作用特征,通过大田试验,测定了保水剂不同用量(0,30,60,90 kg/hm2)的土壤水分、株高、叶面积、叶片相对含水量及光合特征等.结果表明:保水剂不但提高了各生育期表层土壤含水量,而且促进了20 cm以下土层土壤水分的提高.在拔节期,随保水剂用量的增加.叶片相...     

测墒补灌对新麦26产量、品质及耗水特性的影响

于2015—2016年选用优质小麦品种新麦26进行大田试验,在拔节期和开花期分别设置目标相对含水量为田间持水量的70%、75%、80%进行补灌。通过3个测墒补灌处理W70、W75、W80和一个传统灌溉Wck,用全生育期补灌水(W0)为对照,研究不同生育时期和不同目标含水量的测墒补灌对冬小麦产量、耗水特性、品质等的影响。结果得出:冬小麦在拔节期和开花期补充灌水量为WckW80W75W70;四个灌水处理下冬小麦对土壤水的消耗量主要分布在0～80 cm土层且测墒补灌处理增加了对土壤水的消耗比例。三个测墒补灌处理下的冬小麦湿面筋含量显著高于Wck。水分利用效率为W75W70W80WckW0,W70、W75、W8处理之间差异不显著。W75处理下籽粒产量显著高于W70。综合考虑不同处理的灌水量、籽粒产量和水分利用效率等指标,可得在本试验条件下在冬小麦的需水关键期(拔节期、开花期)将土壤墒情保持在田间持水量的75%为较佳灌水处理,冬小麦高产节水成效显著。     

Quantifying the impacts of soil water stress on the winter wheat growth in an arid region, Xinjiang

Wheat growth in response to soil water deficit play an important role in yield stability. A field experiment was conducted for winter wheat (Triticum aestivum L.) during the period of 2002-2005 to evaluate the effects of limited irrigation on winter wheat growth. 80%, 70%, 60%, 50% and 40% of field capacity was applied at different stages of crop growth. Photosynthetic characteristics of winter wheat, such as photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, photosynthetically active radiation, and soil water content, root and shoot dry mass accumulation were measured, and the root water uptake and water balance in different layer were calculated. Based on the theory of unsaturated dynamic, a one-dimensional numerical model was developed to simulate the effect of soil water movement on winter wheat growth using Hydrus-1 D. The soil water content of stratified soil in the experimental plot was calculated under deficit irrigation. The results showed that, in different growing periods, evapotranspiration, grain yield, biomass, root water up- take, water use efficiency, and photosynthetic characteristics depended on the controlled ranges of soil water content. Grain yield response to irrigation varied considerably due to differences in soil moisture contents and irrigation scheduling between seasons. Evapotranspiration was largest in the high soil moisture treatment, and so was the biomass, but this treatment did not produce the highest grain yield and root water uptake was relatively low. Maximum depth of root water uptake is from the upper 80 cm in soil profile in jointing stage and dropped rapidly upper 40 cm after heading stage, and the velocity of root water uptake in latter stage was less than that in middle stage. The effect of limited irrigation treatment on photosynthesis was complex owing to microclimate. But root water uptake increased linearly with harvest yield and improvement in the latter gave better root water uptake under limited irrigation conditions. Appropriately controlled soil wate