矿玉米光合生产模拟模型初探

建立了在水肥适宜情况下逐日模拟夏玉米光合生产的动态模型ＳＩＭＰＳＭ，并用其对夏玉米从播种到成熟地上部干物质增长进行模拟，经与１９９０、１９９２和１９９３年实测值比较，表明效果较好。     

水稻计算机模拟模型及其应用之三：水稻群体光合生产的动态模拟模型

本文根据农业气象学和植物生理学的基本原理,建立了水稻群体光合生产的动态模拟模型,该模型包括3个子模型,即:(1)叶面积动态;(2)光合作用与呼吸作用;(3)干物质积累与产量形成。利用模拟模型,对水稻群体光合生产过程进行了动态模拟,并利用大田资料对模拟结果进行了验证。     

土壤干旱条件下锰肥对夏玉米光合特性的影响

在盆栽条件下进行了土壤干旱时夏玉米施用微量元素锰的试验。通过测定拔节期玉米叶片气孔导度(Cs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、光合速率(Pn)和水分利用效率(WUR)等指标,探讨了干旱胁迫下外源锰对夏玉米光合特性的影响。结果表明,施用锰肥能降低光合作用的气孔限制和非气孔限制,显著提高夏玉米光合能力。锰肥对夏玉米光合作用的影响在土壤干旱时尤为显著。土壤干旱情况下,锰肥可使玉米叶片Cs增加58.11%,Pn和WUR分别增加42.07%和50.00%,从而减轻了土壤干旱对玉米光合作用的抑制。     

免耕夏玉米施肥方式初探

试验分析了５种免耕播种夏玉米施肥方式对植株体内叶绿素含量、植株形态构成,产量及其形成相关因素的影响。结果表明,不等距间施肥方式效果最好,吉绿素含这３．９４ｍｇ／ｇ,不同时期叶面积均最高,有利于全苗垃苗,增强抗旱能力６,夏玉米产量最高达７６４６４．３ｋｇ／ｈｍ＾２,增产幅度为３５．２３％。     

气候变化对河南省夏玉米主栽品种发育期的影响模拟

为模拟气候变化对夏玉米发育期影响,本文将河南省划分为4个夏玉米主栽区,分区进行主栽品种遗传参数调试验证,确定各区域品种平均遗传参数。将未来气候变化情景(A2和B2)下,2020s、2050s和2080s各时段的温度和降水增量加上基准值,模拟未来气候变化对河南省夏玉米发育期的影响。模型调参验证结果表明：各区域品种遗传参数存在一定差异,豫西地区当前种植品种播种-开花所需积温高于其它地区,而豫北和豫东当前种植品种开花-成熟所需积温高于其它地区;各区开花期调参和验证误差RMSE为2～4d,相对误差NRMSE均小于10%;各区域成熟期调参误差RMSE均小于4d,验证误差RMSE为3～7d,除豫西区外,各区域调参及验证期间的成熟期相对误差NRMSE均小于10%。表明CERES-Maize模型对河南省各区域夏玉米发育期模拟精度均较高。未来气候变化影响模拟结果表明：A2和B2情景下,夏玉米营养生长期平均缩短4.7d和3.1d,全生育期平均缩短12.9d和8.6d。夏玉米生育期缩短日数与各时段增温幅度趋势一致,全省4个区域中豫西区生育期日数缩短最多。     

免耕夏玉米施肥方式初探

试验分析了5种免耕播种夏玉米施肥方式对植株体内叶绿素含量、植株形态构成、产量及其形成相关因素的影响。结果表明,不等距间施肥方式效果最好,叶绿素含量达3.94mg/g,不同时期叶面积均最高,有利于全苗壮苗,增强抗旱能力,夏玉米产量最高达7646.3kg/hm²,增产幅度为35.23%。     

调亏灌溉对夏玉米光合生理特性的影响

在移动式防雨棚下，采用子母盆栽土培法和池栽微区试验相结合的方法，以夏玉米（Zeamay L．）为材料进行了调亏灌溉试验研究。结果表明，适时适度的水分调亏显著抑制蒸腾速率（Tr），而光合速率（Pn）下降不明显，复水后Pn又具有超补偿效应，光合产物具有超补偿积累，且有利于向籽粒运转与分配；抑制营养生长，促进生殖生长。玉米节水高产的调亏灌溉指标是：调亏时段为三叶-心-拔节（七叶一心），调亏度为45％FC（Field water capacity，FC）～65％FC，历时21d；或拔节一抽穗调亏，调亏度为60％FC～65％FC，历时21d；平均比对照增产25．24％，节水15．41％，水分利用效率提高45．05％。根据3因子正交旋转组合设计综合试验资料，分别建立了经济产量（Y）及水分利用效率（WUE）数学模型。     

施氮对超高产夏玉米干物质及光合特性的影响

以苏玉30、苏玉20、苏玉29 3个玉米品种为材料,4年在大田设计6个施氮水平(0、360、405、450、495、540kg·hm-2)的试验,测试了玉米5个生育期内的光合及干物质指标,并用模型模拟产量及干物质的积累。研究了施氮水平对超高产夏玉米(≥15 000kg·hm-2)产量、干物质生产及光合特性的影响。结果表明:(1)450kg·hm-2施氮水平处理下产量最高,3个品种的最高产量分别为13 798、15455、16 787kg·hm-2;确定了3个品种的最佳施氮量,分别为461.3、463.8、452.8kg·hm-2,过高过低施氮均不利于增产。(2)450kg·hm-2施氮水平增大了开花期光合速率,降低了灌浆期光合速率下降幅度。450kg·hm-2施氮水平下的玉米群体干物质积累速率在灌浆中前期大,积累量多。450kg·hm-2施氮水平下,对干物质积累的Richards方程解析表明,3个品种的干物质积累速率最大时的日期均在花后10d内,且越晚产量越高;生长活跃期越长(花后25d),实际和理论干物质积累量越大的品种,产量就越高。对比3个品种的实际和理论干物质积累量的差值后知,苏玉20、苏玉29仍具有较大的增产潜力。因此,通过氮肥运筹增大灌浆期的光合速率,推迟干物质积累速率最大时的日期,促使灌浆前期有着较大的干物质积累量及积累速率,将是获得超高产玉米群体的关键。     

夏玉米叶片光谱吸收率初探

对不同株型、不同发育期、不同部位的夏玉米叶片光谱吸收率及冠层中的光谱分布状况作了初步分析,发现各绿色叶片对各波段光的吸收率随波长的变化趋势基本相同,但对不同叶龄、不同部位的叶片,不同品种同一部位的叶片而言,在吸收率的高低上有差异。     

长期定位施肥对夏玉米光合特性及产量的影响研究

在长期定位试验基础上,采用以化肥为主处理、玉米秸秆为副处理的二因素裂区设计,通过对夏玉米叶面积、叶面积指数、功能叶叶绿素含量等光合特性及产量构成等的研究,探讨了秸秆与氮磷化肥配施对夏玉米光合特性及产量的影响.研究结果表明:长期施用秸秆对夏玉米增产有积极作用,但产量的增加主要靠化肥的投入,秸秆和化肥配施能更大幅度地增加夏玉米产量.从植株光合特性看,随氮磷化肥用量的增加,夏玉米叶面积和叶面积指数增大,到灌浆后期叶面积指数维持在3.5左右.长期不施肥和仅施秸秆处理玉米功能叶叶绿素含量低.长期施用秸秆促进了玉米叶面积的增加,其增产作用表现在穗粒数的增加上.化肥和秸秆配施在促进玉米生长的同时还能延缓叶片衰老,更大程度地增加穗粒数,提高千粒重,进而增加夏玉米产量.秸秆还田和氮磷化肥配施是该区较好的施肥模式.     

氮肥后移促进受渍夏玉米根系形态恢复和提高花后光合性能

江淮地区受梅雨影响,玉米苗期易发生渍害,如何通过合理运筹氮肥达到减灾效果值得研究。以夏玉米品种‘隆平206’为试验材料,研究不同氮肥运筹方式[氮肥全部基施(N1)、基肥70%+拔节肥30%(N2)、基肥50%+拔节肥50%(N3)和基肥30%+拔节肥50%+大喇叭口肥20%(N4)]对苗期受渍夏玉米根系形态和花后光合性能恢复的影响,以期为苗期受渍夏玉米合理施肥提供理论依据。结果表明,苗期渍水7 d抑制根系生长,根重、根长度、根表面积和根直径均显著降低,渍水对根系形态指标抑制效应表现为:根长度根表面积根直径。氮肥后移对渍水后根系生长有显著的补偿效应,氮肥后移量增加,根重、根长度和根表面积显著增加。渍水胁迫解除后18 d,N1-N4处理根长度较渍水前提高1.9~5.1倍,根表面积提高6.3~10.3倍,根直径提高0.7~1.0倍,氮肥后移对根系形态指标补偿生长效应强弱表现为:根表面积根长度根直径。渍水使群体叶面积系数降低9.3%~22.5%,氮肥后移可提高群体叶面积系数,较全部基施处理提高3.2%~20.7%。苗期渍水7 d显著降低灌浆期间穗位叶片的光合能力,净光合速率下降,灌浆中期和末期净光合速率分别下降16.1%和28.9%,灌浆后期光合能力下降幅度高于对照,非气孔限制是导致渍水胁迫下净光合速率下降的主要原因。渍水胁迫下,氮肥后移处理改善了穗位叶光合性能,光合能力优于氮肥前移处理。在苗期易导致渍害的地区适当减少基肥比例,后移氮素至拔节期和大喇叭口期,能够对受渍夏玉米起到较好的补偿生长效应。     

耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性及周年产量形成的影响

【目的】作物的光合特性及干物质积累与转运是影响产量的重要因素。研究不同耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性、干物质积累转运及周年产量的影响,以期为冬小麦-夏玉米两熟地区选择适宜的耕作方式提供理论和实践依据。 【方法】以黄淮海地区2003~2014年连续12年定位试验为平台,在秸秆还田前提下,试验设4种耕作方式:传统翻耕（PC）为对照、免耕（PZ）、深松（PS）和旋耕（PR）。对2014~2015季冬小麦和2015季夏玉米各项光合参数、干物质积累和产量进行了测定。 【结果】长期不同耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性和周年产量影响显著,免耕、深松和旋耕处理的光合特性和周年产量均优于对照传统翻耕,依次为PS > PZ > PR > PC。PZ、PS和PR耕作方式显著提高了生育后期冬小麦和夏玉米功能叶的叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率,其中冬小麦灌浆后期叶绿素含量分别提高了97.0%、121.1%和71.4%,光合速率分别提高了57.6%、71.6%和51.2%;夏玉米灌浆期叶绿素含量分别提高23.6%、28.1%和10.4%,光合速率分别提高18.6%、26.5%和19.2%,延缓了叶片衰老,使光合作用始终维持在较高水平。PZ、PS和PR处理冬小麦花后同化物对籽粒的贡献率分别达65.3%、67.8%和65.0%,夏玉米为66.3%、70.6%和63.4%,而对照处理（PC）冬小麦和夏玉米的贡献率仅为59.3%和60.9%。PZ和PS处理冬小麦和夏玉米的穗粒数和千粒重显著高于PC处理,穗数显著低于PC和PR。PZ、PS和PR可显著提高周年产量,分别提高15.4%、18.2%和11.0%。 【结论】在黄淮海地区,采用长期秸秆还田下免耕、深松和旋耕均可提高冬小麦和夏玉米叶绿素含量和光合速率,提高胞间CO₂利用能力,降低非气孔限制,增强花后干物质积累能力,增加花后同化物对籽粒的贡献率,协调产量构成因素的关系,提高单季和周年产量,其中深松效果最佳,免耕次之。     

不同生育期水分胁迫对夏玉米叶片光合生理特性的影响

以苏玉20和郑单958为材料,采用盆栽控水试验,设置干旱、水涝和对照3个处理,研究不同水分胁迫条件对两个夏玉米品种关键生育期（拔节期和抽雄期）光合生理特性的影响。结果表明：（1）干旱和水涝均会降低夏玉米的叶片绿色度值（SPAD）、净光合速率（NPn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）,增加叶片胞间CO2浓度（Ci）。（2）两个夏玉米品种抽雄期对水分的敏感程度高于拔节期,且对水涝的敏感程度大于干旱。（3）两个夏玉米品种对水分逆境胁迫的抗性相比,苏玉20与郑单958的抗旱性相同,而苏玉20的抗涝性小于郑单958。研究结果可为探明不同种植区夏玉米水分抗逆性研究提供理论依据。     

宽行垄作增强苗期淹水夏玉米光合和抗倒性提高产量

为探明苗期淹水夏玉米对不同种植方式的响应规律,在大田条件下,以先玉335为材料,设置传统平作和宽行垄作两种种植方式,分别进行正常水分处理(模拟不淹水年型)和淹水处理(模拟淹水年型),分析了传统平作和宽行垄作两种种植方式对苗期淹水夏玉米光合特性和抗倒性能以及产量的影响。结果表明:淹水年型下,宽行垄作功能叶SPAD值和光合速率恢复至不淹水年型水平与传统平作相比提前了10 d,宽行垄作与传统平作相比在淹水年型下可以快速改善夏玉米功能叶光合能力。淹水年型下,宽行垄作叶面积在淹水后15 d即可恢复至不淹水年型水平,而传统平作至淹水后30 d仍不能恢复至不淹水年型水平,宽行垄作与传统平作相比在淹水年型下提供了更大的绿色光合面积。淹水年型下,传统平作第3节间茎粗、刺穿强度和弯折强度等抗倒指标显著变差,两年平均值比不淹水年型分别降低了20.1%、16.1%和20.0%;宽行垄作第3节间抗倒指标在两种水分年型下差异不显著;同一水分年型下,两种种植方式抗倒性能差异不显著。淹水年型下,宽行垄作空秆率和千粒质量显著低于传统平作,两年平均值分别降低了21.5%和5.7%。传统平作淹水年型下穗粒数显著低于不淹水年型(P0.05),两年平均值降低了11.3%;宽行垄作在两种水分年型下穗粒数差异不显著,宽行垄作较传统平作可以获得相对稳定的穗粒数。与不淹水年型相比,淹水年型下传统平作和宽行垄作均显著减产(P0.05),两年减产平均值分别为1 349.6和547.3 kg/hm2,但无论淹水与否,宽行垄作产量均不低于传统平作;淹水年型下,传统平作减产率显著高于宽行垄作(P0.05),两年分别高14.1%和6.8%,宽行垄作稳产性更好。研究结果可以为涝害易发生地区夏玉米高产稳产栽培提供理论依据和技术支持。     

基于气候适宜度的河南夏玉米发育期预报模型

准确预报作物发育期是开展农业气象条件分析评估和灾害监测预警等工作的基础,利用河南省19个农气站1981-2006年夏玉米发育期观测资料和地面气象观测资料,建立综合温度、降水、日照三要素的气候适宜度评价模型,构建基于气候适宜度的夏玉米发育期预报生理指标及预报模型.利用2007-2010年观测数据对模型的预报结果进行验证,结果表明,各发育阶段持续日数模型的预报值与观测值吻合度较高,二者相关系数除抽雄-乳熟期稍低呈显著相关外,其它发育阶段均为极显著相关.各发育阶段持续日数预报值与观测值之间绝对误差（ABSE）在1.8 ～2.9d,标准误差（RMSE）在2.8～3.9d,七叶-拔节期预报精度最高,标准误差（RMSE）为2.8d,乳熟-成熟期稍差,RMSE为3.9d.模型的预报精度基本能满足业务服务的需求,具有推广应用价值.     

夏玉米冠层光合有效辐射垂直分布模型

吸收光合有效辐射分量（FPAR）是研究植被群体光合作用和光能利用的重要参数,弄清冠层内FPAR的垂直分布规律及其与冠层结构等参数之间的定量关系,可以为遥感定量反演冠层FPAR提供模型基础。该文基于平均冠层的辐射传输过程,结合冠层结构建立玉米冠层内FPAR垂直分布计算模型,并就模型的参数如植被组分光学特性、株型、太阳高度角以及天空散射光比例等对FPAR垂直分布结果的影响进行了分析。利用实测结构参数模拟了玉米冠层内FPAR,并与SUNSCAN测量值进行了比较,结果表明模型对封垄后的玉米冠层内FPAR垂直分布的模拟精度较高,RMSE均小于0.18,并能较好地计算封垄前冠层内FPAR的垂直分布趋势。     

夏玉米叶面积指数增长模型的研究

以玉米多品种多年试验资料，研究了反映区域叶面积指数(LAI)动态变化的模拟模型，该模型以积温指标表示的生育阶段为自变量，综合不同地理位置、品种、播期、密度等的影响，是一个扩展的Logistic叶面积生长模型，经检验可很好地模拟不同生育阶段叶面积指数动态变化，可用于区域作物生长模拟模型和区域作物生长监测及遥感估产。     

滴灌夏玉米土壤水分与蒸散量SIMDualKc模型估算

为研究西北半干旱地区作物蒸腾和土壤蒸发规律,以及土壤蒸发量占蒸散量的比例(简称蒸发占比),开展2 a夏玉米滴灌控水试验,设置正常灌水(W1)、适度水分亏缺(W2)和中度水分亏缺(W3)3个灌水水平.采用W2实测土壤水分数据对SIMDualKc模型进行参数率定,并采用W1和W3实测土壤水分数据对模型进行验证;进一步基于SIMDualKc模型对不同水分供应的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量、植株蒸腾和蒸散量进行定量模拟分析.结果表明,SIMDualKc模型可以较好地模拟西北半干旱区滴灌夏玉米不同水分供应条件下的土壤水分动态变化过程,实测值与模型预测值有较好的一致性(R2＞0.88,RMSE＜5％);夏玉米生长期,模型能较好地估算不同水分供应的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量和植株蒸腾.土壤蒸发主要集中在生育前期,而生育中期较低,后期略微升高.植物蒸腾主要集中在快速生长期和生长中期,整个生育期呈先增大后减小的趋势.蒸散量随着土壤蒸发和植物蒸腾的变化而变化,前期主要受土壤蒸发的影响,快速生长期、生长中期和后期主要受植物蒸腾的影响.Wl～W3处理土壤蒸发量为78.1～100.2 mm,植株蒸腾为221.8～293.3 mm,蒸散量为299.3～383.0 mm,蒸发占比为24.1％～28.7％.研究可为西北半干旱地区制定合理的夏玉米滴灌制度和灌溉决策提供理论依据.     

长期定位施肥对夏玉米籽粒灌浆影响的模拟研究

在25年肥料定位试验的基础上,2006年对夏玉米籽粒灌浆过程进行了研究,旨在探讨玉米高产栽培措施。结果表明:在冬小麦夏玉米轮作条件下,随着肥料用量的增加穗粒数明显增加,其中化肥增加幅度为103.6～161.6%,秸秆的增加幅度较小为11.9～58.9%,化肥和秸秆配合施用穗粒数增加的幅度为105.7～159.6%。子粒干物质积累过程呈“S”型曲线,可用Logistic模型进行模拟,相关系数均达0.99以上。随着施肥量的增加,达到最大灌浆速率的时间延长,整个灌浆进程延长,但最大灌浆速率差异不显著。