不同水分处理对冬小麦生长及产量的影响

[目的]寻求适合于黄淮海地区冬小麦需水规律的灌水模式。[方法]以郑麦98为供试品种,对冬小麦6个不同生育期进行不同程度的干旱处理,研究不同水分处理对冬小麦生长和产量的影响。[结果]不同生育时期、不同程度的水分亏缺对冬小麦株高、分蘖、叶面积及干物质累积量影响不同。冬小麦生长前期(苗期、越冬期和返青期)亏水后恢复正常灌溉,对株高、最终的分蘖、叶面积及干物质累积量的影响不大。在冬小麦生长前期灌水控制下限为45%田间持水量,在拔节期、抽穗扬花期和灌浆成熟期的灌水下限分别控制在田间持水量的65%、70%和65%,是适合于黄淮海地区冬小麦需水规律的灌水模式。[结论]该研究提出的灌水模式显著提高了冬小麦产量和水分利用效率。     

黄淮海地区冬小麦-夏玉米生育期内水分供需时空变化特征

为明确影响黄淮海地区作物需水的关键气象因子及其变化特征,基于该地区的66个国家标准气象站点1987—2016年长时间序列的逐日观测资料,采用敏感性分析、因子趋势检测和GIS空间分析等方法,定量计算冬小麦-夏玉米生育期内的有效降水量(Pe)、作物需水量(ETc)及灌溉需水量(ETaw),分析1987—2016年黄淮海区冬小麦-夏玉米水分供需的时空变化特征以及ETc对不同气象因子的敏感性差异。研究表明,1987—2016年冬小麦生育期内Pe远不能满足其生长需求,年均ETaw达264mm,特别冬小麦生育期内Pe呈较明显的下降趋势,伴随气温不断升高,使其面临较严重的水分亏缺;而夏玉米生育期与Pe耦合度高,年均ETaw仅为79mm。黄淮海地区北部为冬小麦ETc和ETaw的高值区,南部ETaw相对较低,但1987—2016年增加趋势明显。相对湿度和气温对ETc的影响最大,其次是平均风速和日照时数,相对湿度的减少和气温的显著升高都将导致ETc的增加。     

去电子水灌溉对冬小麦生长及其水分利用的影响

为探究去电子水灌溉对冬小麦生长及其水分利用的影响,选取关中平原典型灌区为研究区开展大田试验。以冬小麦"小偃22号"为供试作物,设置不同的灌水类型(普通水与去电子水)和灌溉量水平(60、120、180 mm与240 mm),分阶段对冬小麦的生长指标与光合指标进行测定,分析冬小麦的耗水特性、土壤水分变化状况及水分利用效率。结果表明,同一灌溉量水平(180 mm)下,与普通水灌溉相比,去电子水灌溉的冬小麦生长速率更快,同时耗水量较高,其籽粒产量与水分利用效率亦显著提高了17.8%与15.1%;与0 mm灌溉相比,去电子水灌溉的冬小麦增产46.9%,高于普通水灌溉处理(24.7%)。去电子水不同灌溉量处理中,灌溉量为180 mm时冬小麦的籽粒产量与水分利用效率均最高。因此,可以将去电子水灌溉180 mm作为关中平原冬小麦高效用水和高产的较优灌溉方案。     

不同生育期水分亏缺和施氮对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】研究不同生育期土壤水分亏缺和施氮对冬小麦产量及水分利用效率的影响,探讨小麦生长的水分亏缺敏感期和合理施氮量。【方法】以冬小麦小偃22为试验材料,设置4个氮肥水平和11个水分亏缺处理,采用盆栽试验,研究不同生育期水分亏缺和施氮水平对冬小麦水分利用效率、产量及其构成要素的影响。【结果】不同生育期土壤水分亏缺和施氮水平对冬小麦产量和水分利用效率有一定影响。与全生育期不亏水处理相比,返青期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了7.70%,产量、水分利用效率显著增加了4.95%和7.56%;拔节期、抽穗期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了13.69%,15.88%,产量显著降低了5.69%,8.06%,且对有效穗数、穗粒数也有显著降低作用;灌浆期水分亏缺对冬小麦产量影响不显著,但耗水量显著减少了5.44%,水分利用效率显著增加了8.02%。与全生育期不亏水处理相比,返青期+拔节期、返青期+抽穗期、返青期+灌浆期、拔节期+抽穗期、拔节期+灌浆期、抽穗期+灌浆期水分亏缺处理冬小麦干物质和产量均有显著降低,其中返青期+拔节期、拔节期+抽穗期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了17.44%,17.57%,产量显著降低了11.60%和14.52%,水分利用效率显著降低了8.02%和7.56%,且对有效穗数、穗粒数也有显著降低作用。施氮对冬小麦产量和水分利用效率有显著促进作用。中氮处理(0.3 g/kg,N2)冬小麦产量最高,耗水量较低,水分利用效率较高。【结论】冬小麦对拔节期、抽穗期、返青期+拔节期、拔节期+抽穗期水分亏缺很敏感,中氮处理具有最高的产量和较高的水分利用效率。     

气候变化背景下冀西北半干旱区玉米水分盈亏变化特征

为研究气候变化条件下冀西北半干旱区玉米水分盈亏情况,本文基于1991-2020年气象数据,分析玉米需水量的主要影响因素和变化特征,通过水分盈亏指数(CWSDI)研究玉米生育期内各月份的水分供应情况。结果表明：玉米全生育期多年平均相对湿度、日照时数和平均风速随着年际的变化不断降低,平均温度则呈上升趋势,其中日照时数变化尤为显著。生育期内玉米需水量呈先增后减的抛物线趋势,需水量与日照时数和平均温度呈显著正相关,与平均相对湿度呈显著负相关。多年降雨量呈先降后升的变化趋势,仅存在一个突变点,未出现“反复震荡”变化趋势。玉米全生育期不同月份有发生干旱的可能性,其中7~8月份正值灌浆期,应及时监测玉米水分情况,防止水分亏缺造成减产。本研究以期为冀西北半干旱区玉米科学灌溉提供参考。     

膜下滴灌调亏对制种玉米植株生长、产量和水分利用的影响

为探寻不同生育期调亏灌溉对河西走廊绿洲灌区制种玉米产量和水分利用的影响，以充分灌溉(CK)为对照，设置轻度水分亏缺(占田间持水率的60%～70%)、中度水分亏缺(占田间持水率的50%～60%)2个调亏梯度，在制种玉米苗期和拔节期开展不同调亏梯度试验，共6个处理(含CK)。在每个生育期测定制种玉米的叶面积指数和干物质积累量，收获后测定制种玉米的产量及其构成要素。结果表明，苗期轻度调亏处理的产量、水分利用效率、灌溉水利用效率与CK无显著差异(P>0.05),而苗期中度调亏处理、拔节期轻度调亏处理、拔节期中度调亏处理、苗期中度+拔节期轻度调亏处理的产量较CK显著(P<0.05)降低7.07%～23.90%。从提高产量和水分利用效率方面考虑，苗期轻度水分亏缺的调亏方式，即苗期土壤含水量保持在田间持水量的60%～70%,其他生育期保持在70%～80%的方式可作为河西绿洲灌区适宜制种玉米的灌溉方式。     

胶东半岛冬小麦生育期气象干旱变化分析

为探明胶东半岛冬小麦生育期气象干旱的规律,更好地为粮食增产增收服务,采用有效降水评估方法和标准化降水指数(SPI),以莱州代表平原,莱阳代表山地丘陵,分析1971-2012年胶东半岛不同地区冬小麦各生育阶段平均有效降水情况和气象干旱发生频率。结果表明:冬小麦生育期平均有效降水占常年降水总量的3%左右;有效降水年际差异极大,平原区和山地丘陵区的冬小麦各个生育时期降水变化趋势不一;干旱累计发生频率为31.0%,轻旱发生次数最多,重旱以上发生次数山地丘陵区显著多于平原区,越冬期重旱最严重,但干旱总体呈减少趋势。尽管山地丘陵区有效降水较多,但与平原区一样,均无法满足当地冬小麦生长发育所需;应加强当地灌溉能力建设,做好水资源统筹分配工作,以保证冬小麦正常生长。     

近59年保定市谷子生育期需水变化特征和影响因素分析

[目的]利用保定市气象站1955—2013年逐日气象数据,分析谷子各生育时期需水量、有效降水量和水分亏缺指数变化特征,以期为保定市谷子生产制定合理的灌溉制度。[方法]利用FAO推荐的Penman-Monteith公式对谷子生育期需水量进行计算,分析谷子需水规律及影响因素。[结果](1)保定市谷子生育期需水量、有效降水量和水分亏缺指数多年平均值为372.44mm、301.49mm和0.45,年际发生干旱的概率为33.90%。谷子生育期需水量整体上呈减少趋势,气候倾向率为-1.93mm·10a~(-1),主要是由于6月下旬(播种-拔节)和7月中旬(拔节-抽穗)需水量显著减少造成的。丰水年、平水年和干旱年谷子生育期需水量分别为355.01 mm、364.12 mm和390.36 mm,有效降水量分别为463.75mm、296.10mm和186.79mm。(2)谷子生育期季节性干旱明显,8月上旬、9月上旬和中旬均出现轻旱,8月上旬(抽穗-灌浆期)水分亏缺指数显著升高,干旱风险增加。丰水年未形成干旱;平水年在8月上旬和9月中旬达到轻度干旱;干旱年8月上旬处于中旱,8月下旬～9月中旬均处于轻旱。(3)谷子需水量与平均气温、最高气温、日照时数和风速均呈极显著正相关关系(P0.01),与相对湿度呈极显著负相关关系。造成谷子生育期需水量减少的原因是日照时数减少和风速降低,气候倾向率分别为-38.1h·10a~(-1)、-0.04m·s~(-1)·10a~(-1)。需水量与气象因子建立的回归方程为ET_c=13.89 T_(mean)-2.20 T_(max)-1.53 RH+0.22 n+30.43 U_2-1.15。[结论]保定市谷子抽穗-灌浆期干旱风险较大,因此在农业生产中,应当注意完善该时期灌溉制度,加强保水抗旱措施。     

基于RZWQM2的黄土高原旱地冬小麦生长关键气象因子分析

利用根区水质模型(RZWQM2),结合过去56年(1956～2012年)基本气象因子的变化规律,研究黄土高原旱地冬小麦生长、产量和水分利用对气候变化的响应及其关键气象因子。结果表明:在过去56年中,冬小麦生育期内"暖干"趋势明显,冬小麦生育期内日平均气温和有效积温(GDD)均呈增加趋势,增幅每10年分别达0.2℃、44.5℃·d,1983年以后增加趋势更为显著,每10年分别达0.52℃、140.7℃·d,而降水量和太阳辐射整体随着时间变化呈缓慢减小趋势。冬小麦生育期内GDD的增加,显著缩短冬小麦生育期时间,1983年以后,冬小麦返青期、开花期和成熟期历时每10年分别缩短4.7、5.6和5.7d,出苗-越冬期缩短的时间占整个缩短时间的80.7%,返青-开花期缩短的时间占整个缩短时间的17.5%。冬小麦营养生长期缩短使得小麦植株干物质累积时间和累积量相应减少,进而影响冬小麦穗的形成和籽粒对氮素的吸收,导致冬小麦产量和水分利用效率均减小。降水资源是该区域冬小麦生长的决定性气象因子,同时太阳光热资源的变化则进一步限制冬小麦产量潜力和水分利用效率的提升。     

基于自然降水条件下的冬小麦生育期干旱频率及应对措施

依据聊城1961～2011年小麦生育期的降水统计资料,采用小麦生育期内供需水量比作为干旱指标,对冬小麦生育期内的自然降水和小麦需水量进行计算分析。结果表明,51年中冬小麦生育期内出现干旱年份44年,其中重旱22年、极旱5年、轻旱17年,干旱频率为86%。说明在自然降水条件下,聊城冬小麦生育期发生干旱的概率极大,而且以重旱等级为主。聊城市农业干旱发生频率较高,根据生产实际提出了相应的应对措施。     

气候变化条件下陕西省不同气候区灌溉对冬小麦减产风险影响评估

研究未来气候变化条件下灌溉对陕西省不同气候区冬小麦生长情况、减产风险及其对气候变化的响应机制,以期为决策者制定应对气候变化长期粮食战略,提供必要的参考依据.联合运用作物模型DSSAT4.6和天气发生器LarsWG5.5,模拟气候变化条件下陕西省不同气候区域、时期灌溉对冬小麦生长的影响.同时计算本研究提出的新概念——冬小麦减产风险,横向和纵向综合评估气候变化对冬小麦产量的影响.选取陕西省干旱半干旱地区、半湿润地区、湿润地区作为研究对象,选择典型站点并获取土壤数据,统一设定灌溉制度,运用天气发生器LarsWG5.5模拟预测未来气象数据,并输入已校准验证的作物模型,模拟气候变化条件下不同地区在雨养、灌溉时的冬小麦产量并评估减产风险.结果表明,未来50年,陕西省大部分地区冬小麦生育期内降水先减少后增多,年平均温度不断增加.不同区域产量、减产风险变化情况不尽相同,气候变化对冬小麦产量的影响程度自北向南逐渐降低,总体上气候变化对陕西地区冬小麦产量的稳定具有积极作用.3区(陕西省北部黄土高原干旱半干旱地区)受气候变化的影响较大,2区(关中平原半湿润易旱区)次之,1区(陕西南部湿润地区)受气候变化的影响较弱,但各地区增产总量差距不大.1区减产风险逐年增加,2区、3区减产风险逐年减少.灌溉能够减缓并利用气候变化对冬小麦生长的不利影响,大幅提高产量、水分利用率,降低减产风险.灌溉条件下,1区减产风险逐年上升,但仍远低于雨养下的减产风险;2区、3区减产风险则逐年下降至零.综合各区域灌溉对减产风险的影响,建议1区、2区增加灌溉设施,3区不推荐但有充足灌溉资源的地区仍可以增加灌溉.     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

基于作物水分亏缺指数的江苏省冬小麦生长季干旱时空特征

近年来,江苏地区季节性干旱频发,很大程度上制约了冬小麦产量的增长。研究作物生长季干旱发生的时空规律,对于采取有效防灾减灾措施具有重要意义。基于江苏省1981—2010年14个气象站点的逐日气象资料、冬小麦生育期及产量资料,利用作物水分亏缺指数(CWDI),分析近30年江苏省冬小麦生长季干旱的时空变化规律。结果表明,CWDI值在冬小麦各生育期均表现为江苏北部高于南部,2个地区的CWDI多年均值在年代间变化趋势大体一致,20世纪90年代是剧烈波动期。从各等级干旱发生站次数的年代变化来看,30年里冬小麦拔节至抽穗期的干旱发生站次数为持续增加趋势,其他3个生育阶段呈现先增后减的单峰变化,峰值均出现在20世纪90年代,说明30年里旱情总体在加重,最严重的时期是20世纪90年代,21世纪初有所缓和。干旱发生概率的空间分布规律基本一致,总体为由苏南向苏北逐渐增大。在冬小麦各生育阶段,苏北的赣榆区、徐州市、宿迁市是干旱频率的高值区,干旱频率随着干旱等级的升高而降低。江苏省冬小麦生长中后期干旱灾害发生的可能性较大,徐州市更是干旱灾害的高发区,须加强对干旱灾害的预警和预防。     

滨渤海甜高粱需水特征分析与灌溉管理

环渤海滨海地区春季干旱、淡水缺乏,利用优势作物-甜高粱分析其生育期水分亏缺特征,对加强该区域农业科学水管理具有重要意义。基于标准气象数据、甜高粱生育期覆盖度、株高等监测数据,计算并分析土壤蒸发及甜高粱蒸腾变化规律,结合实际降水时间分布规律,计算并分析作物水分亏缺特征。本文旨为解决滨渤海地区农用水调度及科学灌溉提供参考。     

冀鲁豫灌溉条件下冬小麦干旱风险区划方法研究

分别以冬小麦年生育期降水量平均值加减若干倍样本方差的方法界定不同等级的干旱年份,在以气象产量减产率大于等于3%为标准界定冬小麦受灾年份的基础上,计算了冀鲁豫地区冬小麦旱年的平均减产率,分析了冀鲁豫冬小麦不同旱灾强度的频率分布规律。根据冬小麦干旱灾害风险指数的概念和计算方法,分析了冬小麦干旱灾害风险指数的区域分布规律,并提出了有灌溉条件下的冀鲁豫地区冬小麦干旱风险区划技术方法,以旱年平均减产率、干旱灾害风险指数和冬小麦生育期降水量等因子为指标,采用GIS统计分析功能和叠加分析功能,对冀鲁豫冬麦区干旱灾害造成的冬小麦减产风险进行了区划和评估,实现了不同气候年景下和不同风险区冬小麦减产情况的风险评估,给出了冬小麦旱灾的防灾减灾措施。     

气候变化对河北低平原冬小麦需水量及水分生态适应性的影响

在气候变化和水资源短缺背景下,河北低平原地区冬小麦生产面临着巨大挑战。本研究以沧州市吴桥县为例,分析该地区1981—2015年冬小麦生育期内各项气象因素变化特征,采用SIMETAW模型模拟冬小麦各生育期需水量变化,分析冬小麦各生育阶段的水分生态适应性,提出影响冬小麦各生育阶段需水量的重要气象因素。结果表明:近35年来,气温是冬小麦生育期内变化最为显著的气象因素,其中最低气温呈极显著上升趋势,增幅为0.41℃/10a,平均气温呈显著上升趋势,增温幅度为0.27℃/10a;其次是降雨量的变化,冬小麦生育期内降雨量历年来呈增加趋势,每10年增加6.06mm;其他气象因素均呈不显著上升趋势。在上述气候变化背景下,冬小麦生育期内需水量近35年总体呈上升趋势,其中1981—1998年需水量呈下降趋势,1998—2015年呈上升趋势;冬小麦3个生长阶段(播种~越冬、返青~拔节、孕穗~成熟)的需水量均为上升趋势,其中拔节~返青阶段需水量显著高于其他2个生育阶段,且水分生态适应性最差,降水耦合度多年平均仅为17.84%。影响冬小麦各生育阶段需水量的气象因素有所不同,其中影响冬小麦返青~拔节阶段需水量的主要因素包括空气相对湿度(-)、最高气温(+)、平均风速(+)、太阳辐射(+)、最低气温(+)。根据回归方程,预测吴桥县冬小麦生育期需水量在2020和2030年分别为466.7和472.6mm。本研究结果将为河北低平原地区冬小麦节水种植制度构建提供理论依据。     

基于土壤水分动态平衡方程的天津冬小麦干旱变化特征分析

利用天津宝坻区1959～2009年气象资料,应用土壤水分动态平衡方程,对无灌溉条件下1m深土层非胁迫水分累积亏缺量进行计算,根据干旱指标,分析该地区干旱变化特征。结果表明,在自然条件下,该地区冬小麦生长季97%年份出现不同程度的干旱,春旱极易发生。     

河北省冬小麦灌溉预报系统

利用计算机技术,根据冬小麦不同生育期的作物系数和潜在蒸散量,预测时段末土壤含水量,并结合冬小麦不同生育期的适宜水分下限和干旱指标、中期天气预报,建立了河北省冬小麦灌溉量预报系统.     

近35年吴桥县夏玉米水分亏缺变化趋势分析

为探讨自然降雨和有限灌溉条件下提高夏玉米的产量和水分利用效率。本研究利用1981—2015年吴桥气象数据和SIMETAW模型,分析黑龙港流域夏玉米全生育期及播种-出苗、出苗-拔节期、拔节-吐丝期和吐丝-成熟期4个生育阶段的有效降水量、需水量、降水耦合度和水分亏缺指数(CWDI)的变化趋势,同时分析水分亏缺对夏玉米产量的影响。结果表明:1)近35年来夏玉米全生育期水分亏缺指数呈不显著下降趋势;降水耦合度呈不显著上升趋势;需水量呈显著上升趋势。生育期延长是夏玉米需水量上升的主导因素,30年来生育期延长20多天;2)夏玉米全生育期干旱程度主要为无旱和轻旱,概率分别为51.43%和45.71%,播种-苗期和吐丝-成熟期水分亏缺指数最高;3)一般年份,夏玉米需水量与降水耦合度高,降水基本能满足夏玉米生产;水分亏缺严重的年份,应在吐丝-成熟期补灌1次。     

河北省两熟产区冬小麦气象干旱风险分析

选取河北省山前平原区和黑龙港区的10个县1973-2007年气象资料,计算冬小麦光温生产潜力和气候生产潜力,用气候生产潜力偏离光温生产潜力的差值反映干旱状况。计算出干旱减产率及不同干旱等级在不同区域发生的风险概率,并与冬小麦前、中、后期的自然水分亏缺率进行相关分析。结果表明:河北省两熟产区冬小麦气候生产潜力低、干旱减产率高、冬小麦气象干旱风险高,且区域之间差异大,年际间波动明显。冬小麦中、后期自然水分亏缺率与干旱减产率的相关性极显著。