河套灌区玉米低温冷害监测评估指标的研究

低温冷害指标的确立是冷害研究的重要环节.为了减轻和防御河套灌区玉米低温冷害,利用内蒙古河套灌区12个站点1981-2012年的气象、玉米产量资料,及3个站点玉米发育期资料,通过分析晚熟、中晚熟、中熟品种正常年份的热量需求和主要发育期平均出现日期及标准活动积温,基于相对活动积温距平计算方法及其与产量的关联性,建立了积温指数指标,以动态监测玉米延迟型冷害的发生发展.通过20a的回代检验冷害发生与减产的一致性为68.3％,2a的外推检验一致性为85.7％.该指标综合反映了生长季各阶段低温累积效应和高温补偿效益,农学和生物学意义明确,可以在低温冷害监测、评估业务中应用.     

河西走廊中部≥10℃界限温度演变特征及其对玉米生产的影响

采用数理统计方法对河西走廊中部六县（区）1961—2009年逐日实测气温资料进行分析,分析≥10℃界限温度分布特征、年际和年代际演变规律及其异常变化特点,并分析≥10℃界限温度的演变对当地主导作物玉米的种植结构、生长性状及产量等的影响,结果表明：近50 a河西走廊中部≥1O℃界限温度表现为初日提早、终日推迟、持续日数延长、积温增加的趋势;20世纪70年代至80年代前期各地≥1O℃积温偏少,持续日数较短,90年代以来,积温增加趋势明显,尤其2001—2009年增加幅度为近50 a最大,热量资源充足;70年代、80～90年代初均出现积温异常偏少、持续日数异常偏短的年份,2000—2009年,河西走廊中部≥10℃积温异常偏多的年份占近50 a来异常偏多年份的83％;生长季≥10℃热量资源显著增加,利于扩大河西走廊中部主导作物玉米的种植面积和区域,提高了玉米单产及总产产量。     

黑龙江省低温冷害风险评估与区划研究

黑龙江省是我国重要的商品粮生产基地,也是低温冷害发生比较频繁的地区之一,研究低温冷害发生的风险水平及其空间分布,是各级政府部门进行防灾减灾的重要依据。文中采用自然灾害风险指数法、层次分析法和加权综合评价法,在计算黑龙江省各县市低温冷害的危险性、暴露性和脆弱性的基础上,通过计算黑龙江省低温冷害风险指数LCDR Ii,对黑龙江省低温冷害进行风险评估与区划研究。研究结果表明:黑龙江省低温冷害高风险区主要集中分布于黑龙江省西北部漠河县和塔河县,这一地区应该成为黑龙江省防御低温冷害的重点;黑龙江省低温冷害中风险区零星分布于黑龙江省各个地区,这些地区承灾体的脆弱性较大,所以低温冷害风险较大;黑龙江省低温冷害低风险区主要成片分布于黑龙江省中部和西部地区,轻风险区主要分布于黑龙江省中西部地区、东部地区和南部地区,这些地区低温冷害发生风险较低。     

苗期低温胁迫对玉米生长发育及产量的影响

通过对玉米苗期进行不同低温胁迫试验,研究两个玉米品种（丹玉39、丹玉42）对苗期低温的响应。结果表明,苗期低温胁迫后,两个玉米品种的生长发育及产量存在明显的差异：（1）三叶期—七叶期,低温胁迫处理阶段玉米生长均受到抑制,对丹玉39的影响大于丹玉42;（2）拔节期—乳熟期,经过苗期低温胁迫后,丹玉39后期叶面积逐渐接近并最终在乳熟期达到对照正常水平,而丹玉42的后期恢复能力较差;（3）丹玉42低温胁迫后呈现苗期天数增加、穗期天数减少的趋势,丹玉39无明显变化;（4）成熟后的丹玉42果穗大小、茎杆重、籽粒重和百粒重均小于对照,生物量及产量显著下降,而丹玉39的果穗性状、生物量及产量受影响较小。     

甘肃省河东地区春玉米干旱演变特征及灾损风险区划

甘肃河东地区为全省春玉米主要种植区,同时也是易发生干旱的地区,基于FAO推荐的Penman-Montith模型以及其提供的作物系数计算了甘肃省河东地区春玉米作物水分亏缺距平指数(CWDI_a),采用甘肃省河东地区54个气象站1961—2017年逐日气象数据以及河东各县(区)春玉米多年产量资料,从干旱的年际变化趋势、干旱空间分布特征以及春玉米干旱灾损风险区划三方面对近57年来河东地区春玉米各生育期干旱演变特征及其灾损风险区划进行了分析。结果表明:受降水的影响,河东地区春玉米生长期各旬需水量、CWDI_a值均呈先增大后减少的趋势,全区CWDI_a值15,表明该区虽为雨养农业区但仍需通过灌溉补给保证作物生长期所需水分。生长季内春玉米水分亏缺的变化幅度:抽雄～开花期拔节期乳熟～成熟期出苗～七叶期。出苗～七叶期水分亏缺程度由南向北呈递减趋势,其他三期水分亏缺程度由南向北呈递增趋势。河东地区春玉米干旱风险具有明显的区域性和差异性,低风险区主要在陇东南部地区,陇南中部、北部、南部地区,甘南高原东北部地区;中风险区主要在陇东中部地区,陇南东南部地区,陇西黄土高原中部地区;较高风险区主要在环县,渭北地区;高风险区主要在黄河以南地区至靖远-榆中区。总体来看,河东春玉米干旱灾损风险区由南向北呈纬向分布,且受积温影响,海拔高于2 500 m的高山区不适于种植春玉米。     

不同干旱方式和干旱程度对玉米苗期根系生长的影响

以玉米杂交种高油115为材料,研究了直接干旱和渐进干旱两种方式(各设水分充足、轻度干旱和严重干旱3种处理)对管栽玉米苗期根系发育的影响.结果表明,采用渐进干旱方式,根系在轻度干旱时生长最好,严重干旱时最差;而采用直接干旱方武,根系在水分充足时生长最好,轻度干旱次之,严重干旱时最差.在水分充足条件下,细根(直径0.05～0.25 mm)的根长和根表面积及其占总根系的比例高于中等根(直径0.25～0.45 mm)和粗根(直径＞0.45 mm),直接干旱表现出降低细根比例、增加中等根和租根比例的趋势,说明细根受干旱的影响较中等根和粗根更大.这可能是玉米幼苗根系生长对干旱的一种适应性反映.     

近52年来北疆≥10℃初日时空变化特征及其对春玉米播期的影响

利用1961—2012年北疆48个气象台站的气象资料,采用气候倾向率、t-检验、一元线性回归、IDW插值等方法分析了北疆以及各地州近52年≥10℃初日的变化及其对春玉米播期的影响。结果表明:(1)1961—2012年北疆平均≥10℃初日整体以-0.9 d·10a-1的倾向率呈提前趋势,20世纪80年代之前,以平均4.8 d·10a-1的倾向率呈推迟趋势,之后至今呈持续提前趋势,20世纪90年代提前趋势最为明显,倾向率达-13.5 d·10a-1。(2)北疆春玉米平均播期的提前受气候变暖显著影响,21世纪初北疆春玉米平均播期在3月26日—5月5日,且较20世纪60年代,平均播期最多提前达10~21 d,大部分县市提前1~9 d。随着气候持续变暖,北疆地区春玉米平均播期将进一步提前。     

基于SPI的山西省1972—2012年春夏干旱特征及对玉米产量的影响分析

利用山西省50个气象站1972—2012年春季和夏季降水量资料,基于标准化降水指数SPI,从山西省整体干旱趋势、干旱面积变化趋势、干旱强度变化趋势、干旱持续时间特征和干旱空间变化等方面,研究了山西省近40年的春季夏季干旱特征,同时结合玉米产量资料,揭示了SPI指数表征干旱特征的优势。结果表明,春季SPI呈增大趋势,气候倾向率为0.15·10a^-1,有湿润的倾向,干旱强度和干旱面积均呈下降趋势,1972—1981年山西省春季平均干旱面积为42%,而近10年为26%,表明山西省春季干旱程度有减轻趋向,但区域性或持续性极端干旱事件频发,因此,春季的干旱并未得到有效缓解。夏季SPI呈减少趋势,气候倾向率为-0.14·10a^-1,有干旱的倾向,但干旱强度呈下降趋势,气候倾向率为-0.055·10a^-1;1972—1981年夏季平均干旱面积为11%,而近10年上升到14%,但较少出现区域性或持续性干旱事件。夏季干旱特别是中等以上强度的干旱显著影响玉米产量,而春季干旱对产量影响较小。SPI值与玉米产量的相关系数要高于降水量,表明基于标准化降水指标的干旱分析在农业生产方面更具指导意义。     

生物可降解地膜覆盖对干旱灌区玉米产量和水分利用效率的影响

为探索生物可降解地膜在河西干旱灌区的增温保水和增产效应,于2014年3-10月在甘肃省黄羊镇甘肃农业大学试验站进行田间试验,研究不同覆盖材料(普通地膜、生物可降解地膜、秸秆和无覆盖)对玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响.试验结果表明,普通地膜覆盖和生物可降解地膜覆盖表层土壤温度较无覆盖分别提高1.2℃和0.9℃,秸秆覆盖较无覆盖降低0.4℃;玉米生育期土壤贮水量由高到低依次为普通地膜覆盖、生物可降解地膜覆盖、秸秆覆盖和无覆盖;与无覆盖相比,普通地膜覆盖、生物可降解地膜覆盖和秸秆覆盖玉米净光合速率分别提高32.68％、28.04％和9.33％,玉米籽粒产量分别提高14.84％、13.70％和8.35％,WUE分别提高25.52％、22.26％和13.75％.综上所述,从增温保水、增产和环保方面长远考虑,生物可降解地膜环保无污染,有利于环境和农业生态系统可持续发展,适合在该地区推广应用.     

干旱胁迫对不同株型玉米光合特性及产量性状的影响

在大田干旱胁迫条件下,对3种株型玉米品种即平展型豫玉22号、中间型沈单16号和紧凑型先玉335的形态、光合特性和产量要素进行了分析研究.研究结果表明:(1)干旱胁迫导致3个不同株型玉米叶片叶绿素含量显著降低,先玉335的叶绿素含量受干旱胁迫的影响最小,豫玉22号影响最大.(2)3个品种的Pn、Tr、Gs、Ci随干旱胁迫...     

基于订正后的CI指数分析近50年干旱对山西省玉米产量的影响

利用1961-2010年山西省气象站逐日气温和降水资料计算出逐日综合气象干旱指数(CI);通过对比CI指数与临近农田站1992-2010年的土壤墒情观测资料,分区域和发育期订正了玉米发生干旱时的CI指数评判标准.同时结合近50年山西省玉米单产资料,采用线性回归法分区域构建了山西省玉米干旱减产定量评估模型.结果表明,玉米不同发育期发生干旱的CI指数评判标准与传统的气象干旱等级划分标准差异较大.以晋南区为例,玉米播种至出苗期、拔节至抽雄期、乳熟至成熟期发生干旱的CI指数评判标准为≤-1.2,出苗至拔节期为≤-1.3,抽雄至乳熟期为≤-0.9.山西省玉米全生育期干旱累积指数与气象影响产量显著正相关,相关系数分别达到0.9335(晋北区)、0.6929(晋中区)和0.8041(晋南区);不同区域玉米干旱减产定量评估模型模拟的近50年玉米产量变化与实际气象影响产量通过Pearson相关性显著性检验,能较为准确地评估玉米发生干旱时的产量损失。     

基于WOFOST模型的辽宁省春玉米干旱灾损风险评估

利用锦州农业气象试验站的作物生长发育和土壤实测数据对WOFOST模型水分胁迫模块进行了调参,适用性验证表明,WOFOST模型适用于辽宁省春玉米生长发育和产量的模拟,辽宁省春玉米受干旱的影响可以利用WOFOST模型较敏感地反映出来。利用调参后的WOFOST模型模拟了全生育期及出苗～拔节、拔节～抽雄、抽雄～乳熟和乳熟～成熟各阶段发生轻、中、重旱情景对辽宁省春玉米产量的影响,并根据模拟结果确定了不同干旱风险等级下辽宁省东、中、西部玉米生产的灾损范围。结果表明:不同生育期发生干旱对产量的影响不同,总体上,抽雄～乳熟期发生干旱的影响最大,其次是拔节～抽雄期,而出苗～拔节期和乳熟～成熟期发生干旱对产量的影响较小,全省春玉米在抽雄～乳熟期发生重旱的减产风险达30%～70%;在相同干旱水平下,不同区域受影响程度也不同,在全生育期及各生育阶段发生轻、中、重旱情景下,干旱导致的减产率总体上表现为由东部向西部地区逐渐加重的趋势,在全生育期重旱情景下,辽宁省东部的春玉米减产率为40%～75%,中部为60%～90%,西部达65%～95%。     

一种土壤调理剂对玉米幼苗抗旱性的影响

为研究新型高效土壤调理剂M3T对作物抗旱性的影响,开展水分胁迫下不同浓度M3T对盆栽玉米幼苗的抗旱性影响的试验。结果表明:添加M3T可增强土壤保水能力;M3T处理延长玉米幼苗的存活时间3~11天,增加玉米幼苗的株高和生物量;玉米幼苗体内叶绿素、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白含量及过氧化物酶和超氧化歧化酶活性的动态测定结果表明,未加M3T的处理玉米幼苗最早感受到水分胁迫而产生生理生化反应,M3T处理的玉米幼苗出现水分胁迫反应延迟。干旱胁迫下,0.01%~0.03%M3T处理有利于玉米幼苗生长,0.04%~0.05%M3T处理增强了玉米幼苗抗旱性,其存活时间更长;0.02%~0.03%M3T处理下农作物在干旱胁迫下可正常生长发育,且具有较好的抗旱性,为较佳处理。     

玉米苗期抗旱性评价方法研究

选用12个玉米自交系,采用NC设计组配32个杂交组合,在大田严重干旱条件下,调查了顶部展开叶片的卷曲宽度,提出了玉米苗期叶片卷曲度的计算公式和用叶片卷曲度评价玉米自交系和杂交种的方法,同时分析了12个自交系在苗期的抗旱性,自交系与杂交种抗旱性的相关系数为0.776,达到显著正相关。     

抗旱拌种剂对玉米幼苗生长及产量和籽粒品质的影响试验研究

采用盆栽试验和小区试验,分别研究了抗旱拌种剂对玉米幼苗生长、产量及籽粒品质的影响。盆栽试验结果表明,抗旱拌种剂能够促进玉米幼苗的根系发育,增加玉米幼苗鲜重和干物质重,提高叶绿素含量以及抗氧化酶SOD、POD和CAT活性,降低丙二醛含量,且在药种比为1∶14时效果最佳。小区试验结果表明,抗旱拌种剂能够使玉米水分含量、粗蛋白和赖氨酸含量分别提高0.40%、0.84%和0.03%,粗脂肪含量和粗淀粉含量分别降低0.13%和0.88%;使玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、百粒重和产量分别较对照组增加1 cm、0.24 cm、0.7行、3.3粒、79粒、1.89 g和14.20%,秃尖较对照组短0.38 cm。由此可见,抗旱拌种剂能够促进玉米幼苗生长,改良玉米果穗性状及籽粒营养品质,提高玉米产量。     

土壤干旱下玉米幼苗解剖结构的伤害进程

石蜡切片和电镜观察发现,土壤中度干旱下,玉米叶片气孔密度增大,气孔的长、宽度明显减小;叶表皮细胞失水皱缩,"花环型结构"逐步被破坏;根皮层细胞体积变小,维管束杂乱分布;茎薄壁组织由排列整齐变为无序;叶肉细胞叶绿体在形状上膨胀麦圆,脂类小滴增多增大,叶绿体被膜逐渐膨散乃至断裂,叶绿体片层结构由排列整齐变为混乱,且间质片层对水分胁迫较敏感.     

干旱胁迫对玉米苗期叶绿素荧光参数的影响

采用盆栽试验,以抗旱性强的郑单958和抗旱性弱的陕单902玉米品种为材料,研究干旱胁迫对玉米苗期叶片光能利用和能量耗散的影响。结果表明,随着干旱胁迫的增加,2个玉米品种叶片叶绿素含量(Chl),实际量子效率(φPSⅡ)、电子传递速率(ETR),光化学淬灭(qP)下降,最大电子传递速率(ETRm)和光量子利用效率(α)都有不同程度的降低,非光化学淬灭系数(qN)增加,而PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)变化不明显。表明2个品种在中度干旱下没有造成光合机构的破坏,只是通过减少光能的利用和增加热耗散维持光合机构的稳定。但品种间存在基因型差异,与陕单902相比,郑单958各项生理参数值变化幅度小,且干旱胁迫下保持较高的电子传递速率和转化能力,是其高产抗旱的重要生理基础。     

董志塬区气象干旱特征及其对作物产量的影响

本文利用1955—2013年庆阳市西峰气象站气象数据及1991—2013年西峰区冬小麦、春玉米和马铃薯产量统计数据,分析了该区域气象干旱特征及其对作物产量的影响。结果表明:(1)近60年来,董志塬区的降水量和干燥度年际变化显著,1985年之后起伏进一步加大。整体上看,降水量呈微弱下降趋势,干燥度表现出微弱上升趋势;多年平均降水量为550.6 mm,多年平均干燥度为1.81。干燥度最大值出现在1995年,为3.22,相应年份的降水量负距平达到了最大值(-216.9 mm)。(2)前一年8—9月份降水量及干燥度对当年冬小麦产量的影响都达到了极显著水平(P0.01),表明播种前底墒对冬小麦产量影响很大;6—7月份干燥度、降水量对春玉米产量的影响达到了显著水平(P0.05),其中,7月份的影响最大;而在6月份,干燥度对马铃薯产量的影响达到显著水平,但降水量对其产量的影响却未达到显著水平。粮食产量除了受到气象条件的影响外,品种、管理措施也是影响其变化的重要方面。     

冷型小麦产量及其构成因素的施肥效应分析

2002~2004年的田间小区试验结果表明,冷型小麦的产量构成因素与暖型小麦无显著差异,但施肥后,冷型小麦的有效穗数、穗粒数、千粒重、单茎粒重和产量的增加幅度均大于暖型小麦,如冷型小麦小偃6号、陕229和RB6的产量增加幅度分别为38.2%、31.6%和40.0%,而暖型小麦NR9405和9430的产量增加幅度分别为9.3%和27.3%。在供肥条件下,暖型小麦的库源矛盾比冷型小麦突出。冷型小麦的肥料农学效率比暖型小麦高,前者分别为7.45、5.94和8.56 kg/kg,后者分别为1.52和5.19 kg/kg;冷型小麦对肥料有较大的响应度,施肥后增产效果显著。供试土壤中氮肥的农学效率显著高于磷肥,应优先施用氮肥。     

干旱胁迫对玉米苗期植株生长和保护酶活性的影响

以2个不同抗旱性玉米品种云瑞47(抗旱性强)和云瑞88(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱胁迫(LS)、中度干旱胁迫(MS)、重度干旱胁迫(SS)3个干旱处理和正常灌水(CK),研究了干旱胁迫对2个玉米品种苗期株高、叶面积、生物量、根冠比和保护酶活性的影响,以探讨干旱胁迫对玉米苗期生长发育及其生理过程的影响机制。结果表明:(1)干旱胁迫抑制2个玉米品种苗期植株生长,导致植株株高降低、叶面积减少、整株生物量显著下降,根冠比增加,且抗旱性弱的品种云瑞88对干旱胁迫的敏感性高于抗旱性强的品种云瑞47。(2)干旱胁迫下2个玉米品种叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性表现为先升高后降低趋势,在MS处理下达到最高。与CK相比,云瑞47叶片SOD、POD和CAT分别增加了27.04%、16.95%和19.13%;云瑞88叶片SOD、POD和CAT分别增加了22.55%、11.20%和12.64%;(3)干旱胁迫增加了2个品种叶片丙二醛(MDA)含量,随着干旱胁迫程度的加剧,云瑞47(耐旱性强)叶片MDA变化幅度小于云瑞88(耐旱性弱),尤其SS处理下云瑞88的MDA积累量是云瑞47的1.31倍。云瑞47的各生理参数比云瑞88受旱影响小,干旱胁迫下仍具有较强的保护酶活性和较低的MDA含量,是云瑞47适应干旱环境的主要生理原因。