华北平原夏玉米主要生育期对气候变化的响应

利用1981-2009年华北平原夏玉米生育期和气象观测资料,采用线性回归方法分析华北平原各地区夏玉米主要生育期对气候变化的响应规律。结果表明：（1）1981-2009年华北平原夏玉米生育期内最低气温和平均气温均呈显著升高趋势（P<0.05）,升温趋势随纬度递减。日照时数呈极显著下降趋势（P<0.01）。降水量变化趋势不显著;（2）京津冀地区和山东省夏玉米主要生育期有显著（P<0.05）延迟的响应趋势,而河南省夏玉米主要生育期则显著（P<0.05）提前;（3）华北平原夏玉米全生育期天数呈极显著增加（2.72d·10a-1,P<0.01）的响应趋势,京津冀地区生育期天数增加最快,为3.36d·10a-1;（4）夏玉米全生育期天数与同期平均气温在大部区域呈负相关关系,回归系数在-7.16～3.17;生殖生长期天数与同期平均气温在大部区域呈负相关关系,回归系数在-3.56～1.87。生育期内平均气温每上升1℃,全生育期和生殖生长期天数分别平均缩短2.71d和1.07d。因此,在应对气候变化时,华北平原夏玉米不同区域的响应方式存在显著差异,应根据各区域的响应特征安排适宜的播种期并选用合适的品种类型。     

氯化钠不同浓度对夏玉米生长和吸氮的影响

采用珍珠岩为基质的温室盆栽试验,研究不同盐分(NaCl)水平对夏玉米生长和吸氮的影响。试验设灌溉水中NaCl浓度为0、10、20、40和60mmol.L5个处理。结果表明,在出苗后的25～101d(7月25日～10月10日),当NaCl浓度达到60mmol.L时,明显降低了夏玉米的叶面积、株高、干物质量和根长;盐分对植株体内各器官的氮含量影响不大。随着NaCl含量的增加,植株的总氮累积量将减少,且植株中累积氮量随时间呈二次函数增长。     

尿素浓度对喷灌夏玉米生长和产量的影响

喷灌施肥灌溉时叶片对尿素的直接吸收作用是提高氮肥利用率的潜在因素之一。以地面灌溉、尿素撒施处理为对照(CK),通过设置不同的尿素喷施浓度,研究夏玉米生理生态指标和产量的响应特征。结果表明,追施尿素后叶片相对叶绿素含量(SPAD)增加,但不同尿素喷施浓度处理的夏玉米株高、SPAD无显著差异(P>0.05)。尿素喷施浓度对叶面积指数(leaf area index,LAI)和产量的影响具有较大的年际变化,2017年不同尿素喷施浓度处理的产量差异达到了显著水平,尿素喷施浓度为0.146%处理的产量(12.5 t/hm^2)显著高于尿素喷施浓度≥0.178%处理的产量(11.3 t/hm^2),2018年尿素喷施浓度为0.188%处理的LAI在喷灌施肥后的一段时间内出现了显著降低。喷灌施肥后,叶片吸收尿素对光系统活性和光化学效率的影响与SPAD有关,2017年SPAD较高时,喷施尿素后光系统活性和光化学效率呈先减小后增大规律,且尿素喷施浓度≤0.146%处理的抑制作用仅发生在施肥后1 d,尿素喷施浓度≥0.178%处理的抑制作用持续至施肥后3~5 d;2018年SPAD较低时,与CK处理相同,喷施尿素后所有处理的光系统活性和光化学效率均呈先增大后稳定规律。与CK处理相比,施氮量小于等于CK的喷灌处理的产量和水分利用效率与CK处理无显著差异,但氮肥偏生产力显著高于CK处理,证明了喷灌施肥灌溉的可行性及其节肥、增产潜力。     

麦茬管理对夏玉米幼苗生长及产量的影响

试验研究麦茬在不同处理条件下(烧茬、低茬、低茬覆盖和高茬覆盖)对夏玉米“农大108”幼苗生长及产量的影响结果表明,麦秸覆盖促进玉米幼苗根系发育,但焚烧麦茬对其产生抑制。幼苗前期麦秸覆盖对株高的影响不明显,而后期明显促进,但株高受留茬高度的影响最大,焚烧麦秸抑制了株高生长。幼苗(23d龄内)新展叶叶绿素含量均以烧茬处理最高、高茬覆盖处理最低,出苗23d后麦秸覆盖玉米叶片叶绿素含量显著提高,低茬覆盖尤为显著。高茬覆盖、低茬和烧茬籽粒产量差异不明显,低茬覆盖籽粒产量最高(10.68t/hm~2),比其他处理提高9.65％,差异显著。麦秸覆盖尤其是低茬覆盖夏玉米生物量大、抗倒伏、穗粒重高、农事操作方便,有较大推广价值。     

不同水分条件和覆盖处理对夏玉米籽粒灌浆特性和产量的影响

采用二因素完全随机试验设计,研究了3种水分条件(75%、65%、55%田间持水量)下无覆盖(CK)、地膜覆盖(PM)和秸秆覆盖(SM)处理对夏玉米籽粒灌浆特性、产量、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明,不同水分条件下,各处理夏玉米籽粒增重进程符合Logistic生长曲线。相对于无覆盖处理,地膜和秸秆覆盖处理提高了夏玉米的灌浆速率、产量和水分利用效率。其中,中水分(65%田间持水量)条件下地膜和秸秆覆盖处理夏玉米产量及水分利用效率(WUE)增幅最大,增产率分别为21.99%和35.86%,水分利用效率增加幅度分别为16.41%和16.79%;其次为低水分(55%田间持水量)处理,高水分(75%田间持水量)处理增幅最小。     

施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响

在田间小区遮雨条件下,采用有交互作用的双因素试验方法,设置了连续干旱0～32 d等7个水分处理及N 0、140、280 kg/hm2 等3个氮肥处理,研究施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响。结果表明,轻度干旱条件下,随着施氮量的增加,夏玉米的株高、叶长、叶宽、茎粗等形态指标,生物量和产量都增加;中度干旱时,适量施用氮肥,夏玉米的形态指标、生物量及产量均高于不施氮肥和大量施用氮肥;严重干旱时,随着施氮量的增加,夏玉米的形态指标、生物量和产量都呈逐渐下降趋势。本试验结果说明,施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长有不同影响,应根据干旱程度选择合理的施氮量,以减小干旱带来的损失。     

不同施肥处理对夏玉米产量及活性氧代谢的影响

以2009年建立的肥料定位试验为研究平台,于2013年进行了不同施肥处理对夏玉米产量及活性氧代谢影响的研究。结果表明,氮磷钾均衡施肥对夏玉米籽粒产量有显著的增产作用,产量达到9 299.85 kg/hm2,NPK处理的穗粒数和千粒重最高,NP处理的穗长、穗重与NPK处理没有显著差异;氮能有效地提高玉米穗位叶叶绿素含量和籽粒的灌浆速率;氮对玉米穗位叶过氧化物酶活性的影响最大,氮钾配施能够有效地提高玉米穗位叶超氧化物歧化酶活性,增加穗位叶可溶性蛋白质含量,降低穗位叶丙二醛含量。合理配施氮钾能够有效地提高玉米穗位叶光合效率,延缓叶片衰老,提高玉米籽粒产量。     

微喷灌对夏玉米产量和水分利用效率的影响

为研究微喷灌对夏玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响,本试验在旱棚条件下以郑单958为试验材料,设置2种灌水方式:微喷灌P(灌水定额:38 mm/次)和畦灌Q(灌水定额:75 mm/次),3种灌水次数:1次(W1)、2次(W2)和3次(W3),采用土壤水分测定仪实时监测整个夏玉米生长季多土层(0～200 cm)土壤体积含水量的动态变化。结果表明,在2种灌水模式下,随着灌水次数的增加(总灌水量增加),夏玉米产量呈增加趋势;相同灌水次数下,微喷灌处理的产量均低于畦灌。与QW1相比,PW2灌水量相同、灌水次数较多,产量提高5.0%;与QW2相比,PW3灌水量减少24%、灌水次数增加,产量提高14.3%。与QW1和QW2相比,PW3植株具有较高的穗位叶光合速率和干物质积累量,且增加了粒重和产量。进一步分析微喷灌(PW2)和畦灌(QW2)的耗水特性发现,与QW2相比,PW2叶面积指数、穗位叶蒸腾速率、阶段耗水量、耗水强度、灌水后日蒸散量及对0～100 cm土层水分的消耗均降低,而深层尤其是100 cm以下土壤水分的利用比例增加,进而PW2全生育期总蒸散量降低10.8%,WUE提高10.3%。综...     

气象因子变化对华北平原夏玉米产量的影响

利用统计分析方法对中国科学院栾城农业生态试验站11a玉米产量数据和影响夏玉米气象产量变化的主要气象因子进行了分析。结果表明：该区域夏玉米生长期间的日照时数有明显的下降趋势,6、7、9月的日平均温度有逐渐升高的趋势,8月的日平均温度有降低的趋势;该区夏玉米产量的增加,气象因子占有比较重要的位置,占到31．45％;6月下旬的平均气温、8月下旬-9月上旬的日较温差、7月中旬和9月上旬的日照时数是影响夏玉米产量波动的关键气象因子。     

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。     

覆盖方式对夏玉米土壤水分和产量的影响

为探索半湿润偏旱区不同覆盖栽培模式夏玉米田土壤蓄水保墒和增产效果,于2014年6-10月在陕西杨凌节水灌溉试验站,通过设置垄覆地膜沟覆秸秆（PSM）、全覆膜平作（PM）、覆秸秆平作（SM）、露地平作（CK）4种栽培模式进行玉米种植试验,对0-200cm土壤不同深度土层含水率进行全生育期动态监测,分析比较各种模式下土壤含水率、土层贮水量以及作物耗水量的变化规律,并结合产量资料计算各种种植模式的水分利用效率。结果表明：一次30.5mm降水过程结束后,PSM处理的集水作用最明显,降水2d后,垄沟中40cm土层土壤含水率最高,达35.8%。与降水2d后相比,降水6d后,CK、PSM处理沟中（PSM-F）、PM和SM处理40cm土层土壤含水率分别下降10.3%、2.9%、1.8%和0.2%,而PSM处理垄下（PSM-B）含水率则提高10.4%。PSM处理在干旱季沟中和垄下土壤含水量差异明显,降雨较多时,沟垄土壤含水率基本达到平衡。PSM、PM和SM处理能显著提高玉米生育期0-20cm土层贮水量,其中以PSM处理最为显著;各处理苗期以后20-100cm土层贮水量均低于对照;100-200cm土层贮水量以SM处理最高,PSM处理最低。夏玉米产量与拔节-灌浆期耗水量呈显著正相关（r=0.98*）。PSM、PM和SM处理的玉米产量较CK分别提高95.3%、83.1%和55.4%,水分利用效率较对照分别提高75.7%、71.0%和58.8%。研究结果表明垄覆地膜沟覆秸秆栽培模式能够显著提高玉米产量和水分利用效率,适宜在半湿润偏旱区夏玉米生产中应用。     

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.     

北京地区夏播玉米低温冷害及其对策初探

在分析北京地区近十几年的冷害与近３６年气候特征的基础上,探讨北京地区夏播玉米生育期间的热量条件及冷害发生的时空分布规律,为减轻冷害提供农业气候背景分析,并提出了北京地区优化种植制度和夏播玉米品种合理布局及其它有效的防御对策。     

河南省夏玉米花期高温热害风险分析

根据河南省110个气象站1970−2019年逐日最高气温观测资料和19个农业气象观测站夏玉米生育期数据,以32℃和35℃作为轻度和重度夏玉米花期高温热害发生阈值,选取花期日最高气温≥32℃和≥35℃发生频率和日最高气温≥32℃和≥35℃的积热量4个关键致灾气象因子,构建高温热害综合指数,开展河南省夏玉米花期高温热害风险区划,为夏玉米生产趋利避害和防灾减灾提供参考依据。结果表明：（1）1970−2019年河南省夏玉米花期高温日数呈先减小后增加的趋势,21世纪10年代（2010s）后高温日数和频率明显增加,与高温发生频次最低的1980s（20世纪80年代）相比,高温日数增加1.4d（≥32℃）和1.5d（≥35℃）,高温频率增加20.6个百分点（≥32℃）和20.5个百分点（≥35℃）。河南省夏玉米花期高温日数50a平均值在1.8～4.5d（≥32℃）和0.4～1.9d（≥35℃）,高温发生频率在24.3%～64.3%（≥32℃）和2.5%～31.1%（≥35℃）,豫东南为高温热害发生的高频区。（2）近50a轻度和重度高温积热均呈先减弱再增强的趋势,21世纪10年代（2010s）高温积热较1980s（20世纪80年代）增加52.8℃·d（≥32℃）和52.5℃·d（≥35℃）。空间分布上基本呈现出南高北低、东部平原高于西部山区的态势。（3）结合高温强度和发生频率的致灾高风险区主要集中在南阳南部、漯河、许昌东部、周口、驻马店,约占夏玉米主栽区面积的28.5%;研究区域大部地区为中风险区,约占夏玉米主栽区面积的56.2%;而三门峡、洛阳西部、济源西部、安阳等地夏玉米花期高温热害风险相对较低,约占夏玉米主栽区面积的15.3%。     

朝阳市玉米不同生育阶段干旱灾害风险预测

利用辽宁省朝阳市1970-2006年逐旬降水量数据和玉米产量数据,采用多尺度SPI指数、判别式分析法、滑动直线平均法建立玉米干旱灾害风险预测模型,以探寻一种预测玉米不同生育阶段干旱灾害风险的新方法。结果显示,模型预测准确率随着生育阶段的推进不断提高,平均可达83.8%;模型对高风险、低风险、无风险组预测的准确率不同,其中高风险预测准确率最高,可达90.9%,无风险组最低,为78.9%;其中乳熟阶段准确率提高幅度最大,由前一阶段的67.6%提升到83.8%,表明乳熟阶段是否干旱对最终产量影响更明显,是玉米的关键生育期。研究表明,将多尺度SPI与判别式分析法相结合进行风险预测准确率较高,能够满足业务服务需求,尤其适合于干旱为主导灾害的地区。     

粉垄耕作对小麦玉米产量及耕层土壤养分的影响

通过在河南省温县(2013~2014年)和西华县(2014~2015年)小麦、玉米2季作物的试验,研究粉垄耕作对作物产量、土壤养分(碱解氮、有效磷、速效钾、有机质)含量的影响,并分析耕作措施与作物生产、养分吸收的关系,为作物高产和施肥管理提借鉴。小麦播种季,设旋耕(12~16 cm,CK),粉垄耕作(FL1:20~30 cm,FL2:30~40 cm)3个处理,夏玉米在小麦收获后贴茬播种,其它一切农事操作均保持一致。结果表明,FL1、FL2处理小麦当季平均增产幅度分别为18.5%、23.5%,FL2FL1;玉米季,FL1、FL2处理的平均增产幅度分别为10.4%、5.8%。土壤养分方面,与CK相比,FL1、FL2处理能够增加小麦成熟期潮土土壤速效钾含量,平均增加74.49 mg kg~(-1),显著降低土壤碱解氮、有效磷、有机质含量,降低玉米季土壤耕层速效养分含量。FL1、FL2处理显著增加砂姜黑土土壤有效磷含量,平均高2.2 mg kg~(-1),降低土壤碱解氮、速效钾含量,分别平均降低7.54 mg kg~(-1)、13.38 mg kg~(-1)。小麦季,FL1、FL2处理的氮、磷、钾肥偏生产力均显著高于CK,比CK高出5~19个单位;玉米季,偏生产力比CK高出3~15个单位。说明在养分投入、农事操作等保持一致的条件下,粉垄耕作(FL1,FL2)能够增加小麦、玉米两季作物产量,促进作物对养分的吸收,特别是氮的吸收。此外,适当增加耕作层的厚度更有助于当季小麦产量的提高。     

基于作物水分亏缺指数的黄淮海平原夏玉米全生育期干旱分布特征

黄淮海地区是夏玉米主产区,又是受旱最严重的地区之一,明确该区域干旱发生规律,采取相应防灾减灾措施对粮食保产具有重要意义。利用黄淮海地区1981−2015年76个气象站点数据,以作物水分亏缺指数（CWDI）作为干旱指标,根据《北方夏玉米干旱等级》标准对各区域进行干旱等级划分,并计算干旱发生频率和影响范围,通过ArcGIS实现站点数据的空间插值,分析该区域夏玉米干旱时空演变规律。结果表明：（1）1981−2015年夏玉米各生育期内CWDI总体表现为先下降后上升的趋势,播种−出苗期和抽雄−乳熟期干旱发生频率最高,2011−2015年夏玉米干旱有加重趋势,其中河北南部、河南北部及山东夏玉米生育期内CWDI值最高;（2）黄淮海地区夏玉米生长季以轻旱为主,其次是中旱,重旱和特旱发生频率较低,研究区域干旱发生频率北部高于南部,西部高于东部,河南、河北、山东大部、安徽和江苏受干旱影响较大。（3）播种−出苗期特旱站次比最高,其余生育阶段均为轻旱站次比最高。     

夏玉米倒伏气象等级指标构建

大风和降水是诱发夏玉米倒伏的直接外界条件。为界定不同风雨条件下夏玉米倒伏发生程度,利用2001−2019年河南省鹤壁市农业科学院品种区域试验中倒伏灾害的调查资料,反查倒伏发生时的风速（极大风速、最大风速）和降水量数据,分析倒伏率与气象条件的定量关系,构建玉米倒伏气象等级指标,并利用农业气象观测中倒伏典型灾害案例对指标进行验证。首先分析不同时间尺度降水量与倒伏率的关系,确定对倒伏影响显著的“过程雨量”为倒伏发生前1日−倒伏过程1h内的降水量总和,厘定后的“过程雨量”与倒伏率拟合R2为0.924。根据灾年样本“过程雨量”的分布特征,以15mm为界将倒伏致灾天气类型划分为“大风型”和“风雨型”,分类后两种天气类型致灾风速与倒伏率的拟合效果较未分类前显著提升。分别建立“大风型”和“风雨型”气象条件与倒伏率的回归模型,并以倒伏率≥5%、≥10%和≥20%分别作为轻、中、重度倒伏的划分标准,反推不同倒伏等级的气象条件阈值,构建两种天气类型的气象等级指标。结果表明,（1）“大风型”倒伏等级指标为,14m•s⁻¹≤极大风速＜25m•s⁻¹或8m•s⁻¹≤最大风速＜16m•s⁻¹时发生轻度倒伏;极大风速≥25m•s⁻¹或最大风速≥16m•s⁻¹时发生中度倒伏。（2）“风雨型”倒伏等级指标为,≤15mm过程雨量<40mm,极大风速≥11m•s⁻¹或最大风速≥5m•s⁻¹时发生中度倒伏;过程雨量≥40mm,极大风速≥15m•s⁻¹或最大风速≥7m•s⁻¹时发生重度倒伏。利用历史倒伏案例对指标进行验证表明,指标判定的灾情等级与实际完全相符的占73%,相差一个等级的占27%。说明指标可为开展倒伏灾害预警,指导农业生产防灾减灾提供参考依据。