不同底墒条件下补灌对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响

我国黄淮平原水资源紧缺,而且年际间降水量及其时间分布存在较大差异,探明不同底墒条件下补充灌溉对冬小麦产量和水分利用效率的调节效应及其生理基础,可为该地区冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持。2013—2014和2014—2015年冬小麦生长季,在播种期0~100 cm土层土壤贮水量分别为201.5(A)、266.3(B)和317.0mm(C)3种底墒条件下,各设置4个补灌水处理,包括不灌水、拔节期+开花期补灌、越冬期+拔节期+开花期补灌、播种期+拔节期+开花期补灌,研究不同处理冬小麦耗水特性、旗叶光合、干物质积累与分配、产量及水分利用效率的差异。结果表明,冬小麦生育期总耗水量和土壤水消耗量均随播种期底墒的提高而增加。在底墒A和B条件下,冬小麦主要消耗降水和灌溉水。提高播种期补灌水平或于越冬期补灌,冬小麦在底墒A条件下对土壤水的消耗量显著增加,在底墒B条件下对土壤水的消耗量显著减少。在底墒C条件下,冬小麦耗水以土壤水为主,其次为降水,再次为灌溉水;播种期或越冬期补灌显著增加生育期总耗水量,对土壤水消耗量则无显著影响。于播种期、拔节期和开花期补灌,冬小麦在底墒A条件下可获得较高的籽粒产量,但水分利用效率较低;在底墒B条件下籽粒产量和水分利用效率均较高;在底墒C条件下,仅于拔节期和开花期补灌即可获得高产和高水分利用效率,播种期和越冬期无需补灌。综上所述,播前底墒是实施冬小麦合理补灌的重要依据。     

安徽省冬小麦和一季稻分时段水分敏感性研究

为了提高干旱灾害损失评估的时效性,更好地适应农业气象业务服务工作需要。根据农作物发育期与月历的对应关系,利用合肥和宿县农气观测站点冬小麦和一季稻1994-2002年的发育期、产量以及土壤水分资料,采用Jensen模型新算法模拟农作物水分的动态变化,得出农作物生长期内逐旬水分亏缺对产量的影响程度,计算作物全生育期内逐旬作物水分敏感系数。并利用安徽省干旱地区、干旱年农作物的实际减产率进行验证。结果表明,作物需水临界期对缺水最敏感,如冬小麦孕穗-抽穗扬花期和一季稻抽穗期均是对缺水最敏感的阶段,而这2个作物的苗期和成熟中后期对缺水反映均不敏感。经验证,敏感性系数计算与减产实况相吻合,因此,计算结果可作为安徽省农作物实时干旱损失评估业务的基础。     

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。     

节水灌溉条件下冬小麦耗水规律及其生态基础研究

从土壤水分、作物生长发育及气象条件三个方面分析了冬小麦农田耗水变化特点。结果表明：在土壤水分状况较好条件下冬小麦农田耗水强度呈双峰曲线变化,不同灌溉处理的耗水高峰出现时期及其峰值不同,而与灌水时期一致,同时灌溉能够明显降低冬小麦利用土壤底墒水能力。在拔节以前冬小麦农田耗水与大气蒸发力呈显著直线相关;拔节后与其干物质积累以及土壤水分含量呈显著正相关,拔节期是冬小麦需水的生理生态临界期。     

影响淮北地区小麦生产的降水因子分析

利用濉溪县1958—2004年小麦产量资料和相应的降水资料,进行同步统计分析,结果表明：小麦气象产量与播种~分蘖和返青~拔节期的降水量显著正相关,与抽穗~成熟期的降水量显著负相关。适宜的降水量为：底墒水60~120mm,生育期内降水220~290mm。濉溪县小麦生产过程中降水总量适中,部分时段略显不足,旱多于涝,要优化品种结构,抢墒早播,浇好播种底墒水、分蘖越冬水和拔节孕穗水,集雨保墒。     

潍坊市冬小麦生育期气候因子变化特征及其影响分析

为了研究气候变化对冬小麦生产的影响,利用潍坊市1981—2010年连续30年冬小麦生育期观测资料及其生育期的气温、降水量、日照等资料,采用气候变化倾向率、三次多项式函数、线性回归等方法,分析潍坊市冬小麦生育期的主要气候因子变化特征及其对冬小麦影响,以期对冬小麦种植提供依据。结果表明,潍坊市冬小麦生育期平均气温年际变化呈上升趋势,气候倾向率为0.24℃/10年,降水量年际变化呈减少趋势,气候倾向率为-0.49 mm/10年,日照时数年际变化明显减少,平均每10年减少50.18 h;冬小麦全生育期显著缩短,每年缩短0.426天,苗期、返青期和灌浆成熟期缩短,越冬期、拔节孕穗期延长;冬小麦的气候产量呈下降趋势,气候产量与气温呈负相关关系,而与降水量和日照时数呈正相关关系。     

黑龙江省双鸭山地区土壤相对湿度气象模型研究

为了定量描述气象因子的协同作用对土壤相对湿度的影响,并对农业旱涝进行定量评估,利用黑龙江省三江平原双鸭山地区1994-2007年各旬气温、降水量、蒸发量、日照时数、土壤相对湿度(10~30 cm)观测资料,基于灰色关联度分析及检验,采用数理统计分析方法(CAR),建立了土壤相对湿度气象因子模型。结果表明：（1）土壤相对湿度与多项气象因子有较好的相关关系,与各气象因子的关联度大小依次为：旬降水量、旬日照时数、旬蒸发量和旬平均气温,降水量与蒸发量在土壤相对湿度变化中占有重要地位,平均气温与日照时数通过蒸发量起作用。（2）模型模拟效果较好,参数物理意义明确,可合理地解释气象因子对土壤相对湿度的影响,也能综合定量地描述气象因子的协同作用对土壤相对湿度的影响程度。10~30 cm各层土壤相对湿度模拟平均误差为7.2%;20 cm、30 cm和10~30 cm土层模拟效果要优于10 cm土层;夏季和秋季模拟效果优于春季,但春季5月份作物播种期模拟效果很好,模拟误差为4.4%。模型可为土壤旱涝定量评估及黑龙江省农业防灾减灾工作提供一定参考。     

安徽省淮北平原夏玉米主要生育时期旱涝指标与影响评估

为给淮北平原夏玉米高产稳产和防灾减灾以及保险理赔等工作提供参考依据。利用1961—2010年安徽省淮北平原夏玉米生育期间降水资料,采用积分回归分析方法确定了逐旬降水量对夏玉米的增产或减产效应及其影响的关键时段,同时采取降水概率≤20%与≥80%分位数法设计了夏玉米不同生育时段及其全生育期间旱与涝的气候指标,统计分析了夏玉米旱与涝灾的区域分布和灾损率及其风险分布特征。结果表明：淮北平原夏玉米生育期间逐旬降水量的负效应多于正效应,抽雄—乳熟期间降水对夏玉米产量影响显著,期间发生旱或涝灾的减产率分别为12.6%和16.3%。淮北平原夏玉米播种—出苗、苗期—拔节、拔节—抽雄、抽雄—成熟和全生育期旱灾与涝灾的气候指标分别是各自时段内的降水总量≤17.0、≤50.0、≤95.0、≤110.0、≤370.0 mm和≥95.0、≥235.0、≥265.0、≥280.0、≥740.0 mm。淮北平原夏玉米生育期间涝灾多于旱灾,且旱灾与涝灾风险分别呈经向和纬向分布,全生育期旱灾与涝灾的气象相对减产率分别为-22.4%和-28.9%,其他生育时段旱与涝灾的气象相对减产率在-8%~-16%之间。     

华北冬小麦开花期补灌的增产效应及其影响因素

为阐明华北地区冬小麦开花期补灌增产效应及其影响因素,制定稳产节灌制度,于2007—2016连续10年进行了大田定位试验,研究在冬小麦拔节期灌水基础上,播前底墒、长期不同施氮及生育期降水等对开花期补灌增产效应及水分利用的影响。裂区设计,灌水量为主区,设春灌1次水(拔节期75mm,W1)和2次水(拔节期和开花期各75mm, W2) 2个处理;施氮量为副区,设6个水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 kg hm-2 (N300)。冬小麦开花期补灌增产效应受播前底墒影响显著,播前2 m土体贮水量越大开花期补灌增产率越小。施氮水平也显著影响开花期补灌增产效应,随着定位试验年限的增加,N0和N60处理土壤有机质和全氮含量逐年下降,从第6年开始开花期补灌的增产效应基本丧失。在足墒播种和正常供氮(施氮量不低于120kghm-2)条件下,开花期补灌的增产效应还受冬小麦生育期有效降水量的影响,尤其是拔节–开花期的有效降水量。开花期补灌增产率随生育期以及开花后的有效降水量的增加而降低。拔节–开花期有效降水量大于25.3 mm时,开花期补灌没有显著优化穗数、穗粒数、千粒重、生物量、收获指数等产量性状,最终增产不显著;此情景下,拔节期灌1次水(75 mm左右),即可在维持较高产量的前提下,降低耗水、提高水分利用效率,实现稳产与节水协同。本研究表明,华北平原冬小麦在足墒播种、施氮量不低于120 kg hm-2、拔节期灌水前提下,拔节–开花期有效降水量可作为开花期灌水与否的重要决策依据。     

新疆喀什市冬小麦生育期气候因子变化特征及其影响分析

为研究喀什冬小麦区气候对小麦生长的影响以及为农作物生产提供气象服务。利用1981—2014 年喀什市冬小麦生育期气温、降水量、日照时数等资料,采用气候学统计方法,研究了喀什市主要气候因子变化特征及其对冬小麦发育期的影响。结果表明,喀什市冬小麦生育期平均气温年际变化呈上升趋势;降水量除了越冬后前2 个月（3—4 月）呈线性减少趋势外,其余时期呈明显的增加趋势;有效积温、日照时数均呈增加趋势;近34 年冬小麦各发育期均表现出不同程度的提前趋势,尤其是起身期、拔节期的提前趋势较明显,但是越冬开始期呈延迟趋势。气温、有效积温、日照时数与冬小麦各发育期呈负相关。总之,气温升高、有效积温、日照时数增加是喀什冬小麦生育期提前的主要原因,喀什地区气候变暖对冬小麦生育期的影响较为显著。     

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%。     

西峰黄土高原土壤湿度与冬小麦气候产量的关系研究

为了进一步研究西峰土壤湿度对冬小麦气候产量的影响关系,以便合理安排田间管理,增加冬小麦产量,提高质量,利用西峰1981—2008年28年0~100 cm逐层土壤湿度资料、西峰农试站试验田冬小麦产量资料,分析土壤含水量与冬小麦气候产量的关系,并计算贡献率,建立回归方程。结果表明：西峰冬小麦气候产量与土壤含水量的年际变化基本一致;3—5月中旬,冬小麦对水分的需求逐渐从浅层向深层发展;5月中旬—7月上旬,深层含水量是冬小麦所需的主要水分来源;8月中旬—9月上旬,土壤蓄水;9月中旬—10月上旬,浅层水分的贡献率最大。土壤含水量对冬小麦气候产量相关性上,蓄墒期中上层(0~40 cm)最为明显,生育前期各层都显著相关,中上层(0~50 cm)尤为显著;生育中期各层相关性显著,生育后期上层0~20 cm为负相关,50~90 cm层为正相关;影响率上,蓄墒期明显的是30~60 cm及80~ 100 cm层,前期是10~40 cm及70 cm、90~100 cm层,中期是30~40c m层及80~100 cm层,后期是60~ 100 cm层,年平均为20~40 cm、60~100 cm层。     

半湿润偏旱区长期定位小麦水肥耦合效应研究——平水年小麦产量及土壤水分变化研究

自2004年开始利用干旱棚,长期定位模拟不同降雨年型对小麦产量及土壤水分的影响。本文以平水年为研究对象,结果表明：在11年间小麦生育期降雨量高于常年降雨量(231.8 mm)有2年占18%,与常年持平的有3年占27%,其他年份均低于常年,且生育期降雨极不均匀,干旱时期也不尽相同,大气候对小麦的生长影响较大。十一年间小麦产量呈下降趋势,2004—2008每年平均以673.5 kg/hm²降低;2009—2014年每年平均以628 kg/hm²降低。小麦成产因素穗数均呈下降趋势,而千粒重呈上升趋势,穗粒数变化比较平稳。小麦播种期土壤水分呈下降趋势,收获期土壤水分比较平稳。产量与穗数和播种期土壤含水量呈极显著相关,与穗粒数显著相关。     

渭北旱塬深层土壤水分特征对水分生产效率的影响

采用田间试验和观测方法研究了渭北旱塬东部旱作区的农田土壤水分特征和水分生产效率,结果表明,该区在麦田夏闲蓄水期(7—9月)降水量在212.7mm以下时,1～1.2m深处存在一相对干土层,使小麦生育后期对深层土壤水分利用产生一定影响,并使旱地农田水分生效率降低。研究还看出,旱地农田水分生产效率具有明显地随播前土壤储水量增加而提高的趋势,说明渭北旱塬使东部的土壤水库在旱农条件下作物供水调节中的不可代替作用。     

冬小麦“一水千斤”简化栽培模式水分运筹规律研究

为进一步研究冬小麦节水灌溉,明确其水分运筹规律,2014—2015年度和2015—2016年度,在冬小麦全生育期降雨量与常年相当的情况下,采取趁墒播种等技术措施,示范研究了"一水千斤"简化栽培模式。试验表明:石家庄地区近十年冬小麦全生育期平均降雨量为132.4 mm,仅占平均需水量三分之一左右;不考虑0~40 cm水分活跃层的情况,40 cm以下土层土壤含水量随土层的下降呈逐渐增加的趋势,冬小麦拔节前各土层的含水量均在萎蔫系数之上;"一水千斤"模式下全生育期冬小麦平均耗水量4404.0 m~3/hm~2,土壤平均耗水量1852.5 m~3/hm~2,全生育期耗水量与常规灌溉模式下接近;明确了冀中南地区实施"一水千斤"模式实现节水与高产相统一,冬小麦灌水量应在1200 m~3/hm~2以上,全生育总耗水量应达到4650 m~3/hm~2以上。     

不同降水年型旱地小麦休闲期耕作的蓄水增产效应

为明确旱地小麦通过休闲期耕作实现蓄水增产的技术途径, 2009-2012年连续3个小麦生长季, 在山西闻喜县进行了休闲期深翻、深松或无耕作的田间试验, 以明确不同耕作措施对土壤水分变化、小麦产量形成的影响。结果表明, 深翻和深松处理播种期0~300 cm土壤蓄水量增加, 枯水年增加63~91 mm, 平水年增加41~70 mm, 丰水年增加54~74 mm, 尤其在枯水年和丰水年生育后期蓄水效果仍显著, 休闲期土壤蓄水效率显著提高, 枯水年提高147%~205%。深翻和深松处理在枯水年和丰水年可促进小麦生育后期吸收300 cm土层土壤水分, 使产量和产量构成因素显著提高, 尤其在枯水年产量提高34%~45%。在平水年, 穗数、穗粒数和产量显著提高, 且在平水年和丰水年深翻和深松处理对产量构成因素中的穗数影响最大。深翻和深松处理后降水生产效率和水分利用效率显著提高。不同降水年型休闲期耕作条件下, 穗数与播种至拔节期120~180 cm、拔节至开花期60~120 cm土层土壤贮水减少量关系密切, 穗粒数与播种至拔节期60~120 cm土层关系密切, 产量与拔节至开花期60~120 cm、开花至成熟期 120~180 cm土层关系密切。总之, 在本研究条件下, 旱地小麦休闲期深翻或深松耕作有利于蓄积休闲期降水, 改善底墒, 尤其枯水年的效果更为明显; 有利于增加土壤水分, 促进小麦向深层吸收土壤水分, 优化产量构成, 实现增产。在枯水年和平水年, 以休闲期深翻效果较好, 在丰水年以休闲期深松效果较好。     

风沙区保护性耕作种植冬小麦的生态经济效益研究

本文在毛乌素沙地南缘靖边县北部风沙区选用免耕（NT）、覆膜（PM）和翻耕（CT）3种耕作措施,在2003-2007年期间,连续4年进行了冬小麦引种及田间观测试验,对比分析了不同耕作措施对土壤温度、含水量、容重 、作物产量、水分利用率及经济效益的影响。试验结果表明：相对于CT,NT和PM在出苗期和越冬期能够提高土壤温度0.35℃和2.27℃,返青期和收获期各措施土壤温度差异不大。NT和PM分别增加土壤含水量16.5%和35.9%。NT在播种前和收获后分别降低了表层土壤容重1%和5%,但是次层20-40cm分别增加了5%和6%,PM增加了表层土壤容重。NT和PM分别提高水分利用率42.1%和78.3%,增加作物产量20.5%和72.2%。NT节省了生产投入,经济效益高于其他两种措施。由此可以看出保护性耕作有利于冬小麦在风沙区越冬,增加作物产量,改善当地种植结构,避免冬春季节农田地表裸露,延长地面覆盖时间,减少土壤风蚀。     

枣麦间作巷道内间作物冬小麦灌浆期冠层光特性

为了探明枣麦间作系统中冬小麦灌浆期的冠层光合有效辐射及冬小麦产量的时空分布特征,以‘灰枣’与‘新冬20号’冬小麦间作的系统为研究对象,采用双因素裂区试验设计,研究了在4 种株行距模式下间作的冬小麦灌浆期时的冠层光特性及其产量的时空分布特征。结果显示,随着距枣树的距离增加,冬小麦灌浆期的冠层光合有效辐射及其产量不断增加,且西侧增加幅度大于东侧,整体呈现出“中间高,两侧低”、“西侧高,东侧低”的趋势;单位面积内,不同株行距的间作系统中冬小麦的有效穗数、穗粒数、千粒重及产量差异显著;相对于单作,3 m×4 m的间作系统中遮阴率及减产率最低。研究发现,株行距是影响冬小麦冠层光合有效辐射截获量的主要因素,光合有效辐射截获量直接决定了冬小麦单位面积上的有效穗数、穗粒数及千粒重,进而决定了冬小麦的产量。实际生产中,可采用3 m×4 m的模式间作生产,并适当增加东部枣树株距,即可有效改善间作系统内光照条件,提高冬小麦的产量。     

基于HJ-1数据的冬小麦种植面积、长势与收割进度遥感监测

及时、准确地获取冬小麦种植面积、长势、收割进度等信息对冬小麦产量预报和农田精细管理具有重要意义。本研究采用HJ-1A/B CCD1/CCD2影像,结合S-G滤波算法、波段最大化的光谱角目标探测器、阈值分割等方法进行新乡市冬小麦种植面积、小麦长势和收割进度等遥感监测。结果表明：（1）利用HJ卫星NDVI时间序列数据结合波段最大化的光谱角度目标探测器方法,可以进行冬小麦种植面积提取,各县市冬小麦种植面积提取相对误差在10%以内;（2）单景影像NDVI值阈值分割可以反映冬小麦长势在时空差异;（3）冬小麦达到抽穗期的时间不一致,NDVI值在4月15日和21日附近达到最大值;（4）利用成熟期和收割期不同时间的NDVI影像,可监测各县市冬小麦收割进度的时空差异。各县市冬小麦在6月4日前开始收割与6月15日左右完成收割工作。HJ卫星时间序列遥感数据可以进行冬小麦种植面积、长势、收割进度等遥感监测。