水分亏缺对冬小麦生长发育及产量影响的试验研究

研究了不同水分亏缺处理条件下冬小麦的生长发育及产量.结果表明,苗期水分亏缺不利于绿叶面积的生长;拔节期水分亏缺不利于株高和叶面积的增长,抽穗和灌浆期的水分亏缺加速后期叶面积指数的下降;拔节-抽穗期和抽穗-灌浆期冬小麦的日耗水量较大;冬小麦各生育阶段水分亏缺均降低产量,但轻度的水分亏缺有利于提高冬小麦的水分利用效率.适宜的水分亏缺既可以获得较高产量,又可以降低耗水量.     

基于叶温的作物水分亏缺诊断方法研究

作物冠层或叶片温度的变化可以反映作物的水分状况[1]。为此,根据能量平衡原理分析了作物的冠层(叶片)—空气温差变化的影响因素,并采用模糊推理技术,以叶片—空气温差及相关的环境因素(空气水汽压差、光照强度、空气温湿度和风速等)为输入变量,以CWSI为输出变量,探讨基于植物叶片—空气温差的作物水分亏缺诊断的智能化方法,实现了作物水分亏缺指标的动态分析,有效地解决了环境因素对CWSI计算结果的影响。采用温室生长的黄瓜为对象进行试验,试验表明:该诊断方法可有效地反映作物水分亏缺程度,克服了传统诊断的局限性。     

冬小麦冠气温差及其相关影响因素关系研究

在冬小麦主要生育期(2002年的4月初到5月底),对3个不同水分处理测定了冠层温度、气温以及土壤含水率和叶面积指数,并进一步计算了冠气温差并分析了冠气温差与土壤含水率和叶面积指数间的关系。结果表明:不同的灌溉措施对冠气温差的影响是有差异的;中午14:00左右在H2高度处(冠层之上)的冠气温差能反映作物的水分特征,可以用此时刻的实验结果来检验遥感数据反演冠气温差的精度;在60～80cm土层的土壤体积含水率能较好地反映中午14:00冠层之上冬小麦冠气温差的变化情况,不同水分处理二者的相关系数(R2)分别为0.60361(节水灌溉),0.95668(充分灌溉),0.84597(不灌溉);不同水分处理下的冬小麦主要生育期的叶面积指数与冠气温差也有一定的相关性,冠层之上二者的相关系数分别为:0.76082(节水灌溉),0.40548(充分灌溉),0.99499(不灌溉),这为区域上遥感反演作物冠气温差来监测土壤含水率及作物估产提供了依据。     

不同时期水分亏缺对冬小麦根系效率及后期抗旱性的影响

采用盆栽试验方法研究了不同生育期水分亏缺对冬小麦根系效率、后期抗旱性和水分利用效率的影响。试验设3个水分亏缺处理时期：越冬—拔节期、返青—拔节期、拔节—抽穗期;每个时期水分亏缺程度均为田间持水率的45%～50%。设置对照（CK）土壤含水率为田间持水率的70%～75%。结果表明,返青—拔节期水分亏缺提高了小麦的根系效率和...     

不同生育期水分亏缺及氮营养对冬小麦生长和产量的影响

利用管栽条件研究了不同施氮量条件下不同生育阶段水分有限亏缺对冬小麦生长及其产量的影响。结果表明:在冬小麦拔节期、开花期、灌浆期水分亏缺处理,其株高、根、冠干物质及植株总重差异达到极显著水平,无论任何生育阶段水分亏缺还是全生育期正常供水,株高、根、冠及植株总重都随施氮量的增加而增加,并且氮肥对地上部的促进作用要大于对地下部的促进作用。在拔节期、开花期水分亏缺对小麦的每穗粒数、千粒重、单株产量影响显著,灌浆期水分亏缺对千粒重有显著影响。在适中的施氮水平下苗期、灌浆期适当的水分亏缺对冬小麦的生长和产量没有显著的影响,而在高氮、低氮条件下影响较为显著。     

水分亏缺对冬小麦株高、叶绿素相对含量及产量的影响

通过冬小麦小区试验,在不同时期给以不同程度的亏水灌溉处理,以研究不同生长时期水分亏缺和亏缺程度对冬小麦生理生态及产量的影响。冬小麦生长发育过程被划分为4个阶段:苗期、拔节期、抽穗期和灌浆成熟期。每个生育阶段设置不同水分水平,结果表明:土壤水分调控对冬小麦株高、叶片叶绿素相对含量,产量和水分利用率均有影响;冬小麦株高以及叶片叶绿素相对含量在拔节期、抽穗期以及灌浆成熟期前期均存在一定的补偿效应。     

基于茎秆直径微变化的拔节期玉米水分亏缺诊断指标研究

为了探索利用茎秆直径微变化诊断玉米水分亏缺状况的最优指标,采用桶栽的方法,开展了不同水分处理条件下拔节期夏玉米茎秆直径微变化中的日最大收缩量(MDS)、日增长量(DI)和当日恢复时间(RT)3个指标的变化规律及其与土壤相对含水率之间相关关系方面的试验研究。结果表明,(1)不同处理间的MDS和DI受水分亏缺影响差异较为明显,RT对土壤相对含水率的响应较为一致;(2)玉米日最大收缩量MDS和日增长量DI受到环境因素的影响较大,与土壤相对含水率θ的相关系数较小;(3)恢复时间RT与土壤相对含水率θ的相关系数最高,且受水分亏缺处理的影响较小,可以作为诊断玉米水分亏缺状况的较好指标。综上可知,与MDS和DI相比,RT更适合诊断夏玉米水分亏缺状况。     

冬小麦生育中期农田水分与二氧化碳通量研究

以大兴实验站冬小麦为研究对象,采用涡度相关技术监测农田显热、潜热和二氧化碳通量,依据实测数据分析了冬小麦碳、热通量的变化特征,并研究各分量在抽穗期的关系和农田群体水分利用效率的变化规律。结果表明,①CO2通量的日变化成单谷型下凹曲线,极值出现在12:00左右,潜热和显热通量则呈单峰型上凸变化;②抽穗期,CO2通量与净辐射和潜热通量都呈现出极显著相关关系,而与显热通量在晴天成极显著相关关系;③作物农田水分利用效率在08:00—11:30较高,范围在0.02~0.04 g(CO2)/g(H2O)。     

茎直径变化诊断棉花水分亏缺程度的试验研究

在利用DD型直径生长测量仪测定筒栽棉花茎直径变化的基础上,分析了环境因素对茎直径变化的影响,以及不同土壤水分条件下茎直径变化差异,结果表明:反映茎直径变化特征的2个主要参数(日最大收缩量MDC和日增长量DI)均能诊断作物水分亏缺状况,但MDC值受环境因素(净辐射和空气饱和差)的影响较大;DI值在同一土壤水分条件下比较稳定,比较适宜作为衡量作物水分亏缺程度的指示指标。     

基于SHAW模型的冬小麦近地面层气温模拟

利用一维多层水热耦合SHAW（The simultaneous heat and water）模型,在田间实验的基础上,模拟河南省商丘地区2015年冬小麦拔节后近地面层0~40 cm垂直方向上的每小时气温变化特征。结果表明,冬小麦近地面层气温模拟整体效果较好,其中48%模拟的绝对误差低于1℃,75%模拟的绝对误差低于2℃,不同高度上模型效率ME均大于0.94;夜晚气温的模拟效果优于白天的模拟效果,白天11:00—14:00气温被过低估计,并随着近地面层高度的增加,模拟值误差越大;近地面层内3种气温特征值模拟效果的优劣依次为：日平均气温、日最低气温、日最高气温,其中,日平均气温模拟值与实测值基本吻合,日最低气温被略微高估,日最高气温被过低估计。此外,SHAW模型在冬小麦拔节后6个生育期的模拟效果均存在差异,拔节期、灌浆期和乳熟期模拟效果较好,孕穗期和开花期次之,抽穗期模拟效果相对较差。     

不同水分调亏下冬小麦适宜灌水定额研究

通过测坑试验,对比研究了不同灌水控制下限和灌水定额下冬小麦的生长发育、耗水及产量形成的差异。结果表明,分蘖数倍增是拔节以前冬小麦LAI增加的主要动力;各轻旱和中旱处理间的总耗水量差值以及冬小麦苗期耗水量均随灌水定额增加而增大;冬小麦的茎粗和千粒质量受土壤水分及灌水定额影响均不大;各受旱处理的总耗水量和籽粒产量分别较适宜水分处理下降了约11.98%~35.32%和8.87%~31.12%。综合考虑籽粒产量和WUE,选择灌水定额105 mm作为冬小麦受旱条件下的适宜灌水定额。     

施肥和水分调亏对冬小麦生长和产量的影响

通过盆栽试验对不同施肥处理条件下冬小麦水分调亏效应进行了研究。设置3个施肥处理:不施肥(F0)、施复合肥(F1)和复合肥+有机肥配施(F2);2个水分处理:充分供水(W:75%FC)和水分调亏(D:50%FC～55%FC)。研究表明,在孕穗期,相同施肥条件下,调亏处理冬小麦的叶面积、株高和叶绿素均显著小于未调亏处理。到花期时,各水分调亏处理的叶绿素量与未调亏没有显著差别。F2处理的水分调亏小麦的叶面积和株高与未调亏小麦没有显著差别;F0和F1处理的水分调亏小麦的叶面积和株高均显著小于相应未调亏处理小麦。在拔节期,F0处理的水分调亏小麦的光合速率显著低于未调亏处理;F1和F2处理的水分调亏小麦的光合速率与未调亏处理没有显著差异。但复水后,到抽穗期,F2处理的水分调亏小麦的光合速率显著高于未调亏处理,表现超补偿效应。但F0和F1处理的水分调亏小麦的光合速率和未调亏小麦相比没有显著区别。抽穗后在充分供水条件下,F0和F1处理的小麦,返青-拔节期水分调亏对产量有显著负效应。F2的调亏处理小麦的产量没有受到影响;在干旱条件下,F0和F1处理的小麦,返青-拔节期水分调亏对产量没有影响,但F2处理的水分调亏小麦的产量显著高于未调亏处理的小麦。在相同施肥条件下,水分调亏处理小麦的稳产性均高于未调亏处理小麦。在各调亏处理中,F2处理小麦的稳产性最高,F1处理小麦次之,F0处理小麦的稳产性最低。     

鲁西南地区冬小麦非充分灌溉模式

经过1995～1998年的田间试验，在摸清了鲁西南地区冬小麦需水特性的基础上，结合当地降水及其分布特点，提出了冬小麦非充分灌溉的灌水指标及优化运行模式，该灌溉模式与充分灌溉相比，在单产接近的条件下，减少了灌水次数，节省了灌溉水量，提高了灌溉水的生产效率，使有限的水资源得到充分利用。     

基于SHAW模型的冬小麦叶温模拟

叶温是反映冬小麦健康状况的关键指标,但获取麦田叶温动态变化过程及廓线分布存在着较大困难。本文以河南省商丘市为研究区,引入表达土壤-植被-大气能量传输的SHAW模型,对其进行本地化标定,在垂直方向上0~60cm高度以10cm为间隔进行分层,模拟冬小麦拔节期至抽穗期间的叶温时序曲线及廓线,并结合田间同期不同高度的叶温实测数据,对模拟结果进行分析。结果表明：SHAW模型可有效地用于麦田叶温时序曲线和廓线模拟,决定系数达0.8476,夜间模拟效果显著优于白天,决定系数分别为0.8622和0.7602。对叶温日平均值、最低值和最高值的分析表明,均方根误差范围为1.36~4.09℃,且最低温模拟效果最好,平均值次之,最高温误差最大。叶温廓线模拟分析表明,各高度决定系数均达到0.82以上,且随高度的增加而增大,均方根误差范围为2.41~3.35℃,平均误差均小于0℃;叶温总体上呈现出夜间随高度增加而降低的趋势,而白天随高度增加而升高的趋势。     

利用作物冠层叶气温差预报根系层土壤含水率的试验研究

根系是作物吸收水分的重要器官,根系的生长和分布对水分利用起着重要的作用,试验以番茄作为研究对象,于2011年的春夏两季对日光温室番茄的根系活动层内土壤容积含水率与冠层叶-气温差之间的关系进行了研究。结果表明：反映日光温室番茄的冠层叶-气温差与土壤含水率关系的最佳测定时间是13：00～15：00,根据该时段内的数据分析发现,冠层叶-气温差与不同深度范围内的土壤容积含水率成负相关,且与20～30cm土层内的土壤容积含水率相关性最为显著,相关系数为-0．808,通过回归分析,得出冠层叶-气温差（△T）与20～30cm土层内的土壤容积含水率（Sw）两者之间的回归方程为SW=-0．017AT＋0．155,因此可以确定番茄根系的活动层主要分布在土层的20～30cm范围内。     

河南省冬小麦各生育期水分亏缺的空间分布及降水量突变检验

为探明河南省冬小麦不同生育阶段缺水量情况,将其冬小麦生育阶段划分为生育前期(播种—三叶期)、分蘖—越冬期、返青—成熟期,根据河南省20个基准气象站点1951—2013年旬值气象资料,利用CROPWAT模型计算了冬小麦不同生育阶段有效降水量,用P-M公式计算了冬小麦需水量,进而得到了冬小麦缺水量;利用Arc GIS10.0绘制了有效降水量、需水量、缺水量空间分布图,并分析了其空间变异性;利用Mann-Kendall非参数秩次相关检验法分析了冬小麦各生育阶段降水量时间序列变化趋势。结果表明,(1)不同生育阶段有效降水量整体呈由东南向西北递减趋势,部分地区略高于周边地区;不同生育阶段冬小麦需水量整体呈由西北向东南递减趋势,分蘖—越冬期降水量分布无明显规律;不同生育阶段缺水量整体呈由西北向东南递减趋势,部分地区略低于周边地区;(2)冬小麦全生育期、生育前期、分蘖—越冬期、返青—成熟期多年平均有效降水量分别为201.80、25.04、45.91、130.85 mm,多年平均需水量分别为432.52、39.23、104.22、289.07 mm,多年分别平均缺水量分别为230.72、14.19、58.31、158.22 mm;(3)Mann-Kendall检验结果表明,冬小麦全生育期降水量随时间整体呈降低趋势;而生育前期降水量则整体呈升高趋势;分蘖—越冬期降水量整体呈降低趋势;返青—成熟期降水量整体呈降低趋势,期间各生育阶段降水量亦随UF曲线变化而变化。故河南省冬小麦返青—成熟期缺水量较多,西北部安阳、新乡等地缺水量严重,南部驻马店、信阳等地水分充足;除生育前期外,各生育期降水量随时间整体呈下降趋势。     

不同亏缺灌溉方式对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】优选适宜的小麦节水灌溉模式。【方法】采用田间小区试验,以生育期内灌越冬水、拔节水和开花水为对照(CK),设置了3种不同的亏缺灌溉模式:浇拔节水和开花水(T1)、拔节水+开花水隔畦交替灌溉(T2)、返青水+孕穗水+开花水隔畦交替灌溉(T3)。在拔节期和开花期,测定了小麦光合速率、蒸腾速率、棵间蒸发量、干物质量,并测定了小麦的产量和水分利用效率。【结果】T1处理小麦的光合速率与CK无显著差异,但蒸腾速率显著低于CK。在T2、T3处理中,干区、湿区的光合速率与CK也无显著差异,但干区小麦的蒸腾速率显著低于CK和湿区。各处理棵间蒸发量均显著低于CK。T2、T3处理中干区小麦的棵间蒸发量均显著低于湿区。T1处理提高了小麦花后干物质积累量,但花前干物质转移量减少。T2、T3处理湿区小麦花后干物质积累量高于CK,但花前干物质转移量显著低于CK。T2、T3处理干区小麦花后干物质积累量均显著低于湿区,但花前干物质转移均高于湿区小麦。T1、T2和T3处理对小麦产量没有显著影响,但均显著减少灌溉水量和作物的耗水量。【结论】3种时空亏缺灌溉模式均显著提高了小麦灌溉水利用效率和水分利用效率。