东北地区玉米干旱时空特征分析

利用1961～2007年东北地区124个气象站日气象数据,采用彭曼-蒙特斯方程计算参考蒸散量、作物需水量及玉米水分亏缺指数,按玉米生长的不同发育期确定不同干旱等级玉米水分亏缺干旱指标并计算了干旱频率,并就其时空分布及其年际变化特征进行分析.结果表明:东北地区玉米生长季内干旱呈现明显的季节性和区域性,干旱发生频率较高的时...     

基于水分亏缺指数的北疆春小麦不同生育阶段干旱时空特征

基于水分亏缺指数模型,结合新疆历史干旱资料记载,对比分析典型年份干旱指数,确定北疆春小麦干旱等级指标,利用ArcGIS探究1986—2016年北疆春小麦各生育阶段干旱强度、干旱站次比的年际变化规律以及干旱频率的时空分布特征.结果表明:除春小麦营养生长和生殖生长并进阶段干旱站次比呈微弱增大趋势(0.355％·10a-1)...     

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。     

不同生育期水分亏缺灌溉和氮营养对玉米生长的影响

通过玉米盆栽试验,设置了全生育期土壤充分灌水、苗期亏水、拔节期亏水、灌浆期亏水、成熟期亏水5个水分处理和施氮量分别为0、0.1、0.30、.5 g/kg的4个施氮水平,依次以N0、N1、N2、N3表示。研究了不同生育期水分亏缺和氮营养对夏玉米生长的影响。结果表明:在不同施氮条件下,不同生育期亏水均对玉米的生长产生不同程度的抑制作用,其中对茎叶的抑制作用大于根系,根冠比增加。苗期亏水抑制了株高、叶面积和地上部物质的生长,复水后补偿效应明显;拔节期是缺水敏感期,拔节期亏水对株高、叶面积及干物质累积的影响差异极显著,复水后补偿效应不明显;灌浆期亏水对株高影响不明显,但对叶面积及干物质影响明显;成熟期亏水对玉米生长的各个指标没有显著的影响。施氮对玉米的生长及地下干物质的累积有一定的影响,在试验的土壤肥力水平下,表现为施纯N 0.1 g/kg的施氮水平对盆栽玉米的生长和发育最好,是适宜的施氮水平。水氮交互作用在拔节期和灌浆期对玉米地上部干重、根干重影响极显著,对根冠比分别达到极显著和显著水平,苗期和成熟期对各指标均无显著性影响。     

1960—2015年吉林省玉米生长季有效降水和水分亏缺指数的变化特征

利用吉林省1960—2015年50个气象站的气象数据、1981—2014年玉米生育期观测资料,分别采用FAO推荐的Penman-Monteith方法、参考作物蒸散量和降水量的比率法,计算玉米生长季及各阶段的需水量、有效降水量,进而计算水分亏缺指数并分析其变化特征。结果表明：吉林省近56年玉米生长季平均有效降水量为242～374 mm,变化趋势在-12.0～4.9 mm·10a^-1,多数呈下降趋势,营养生长期有效降水在中西部大部、东部个别地区呈上升趋势,其它各生育时段以下降趋势为主。玉米生长季平均需水量为452～637 mm,气候倾向率在-16.5～10.3 mm·10a^-1,以下降趋势为主,生殖生长期需水量多数呈上升趋势,其它生育时段多数呈下降趋势。玉米生长季平均水分亏缺指数在23%～58%,气候倾向率在-0.8～1.9·10a^-1之间,以上升趋势为主,玉米营养生长期水分亏缺指数以下降趋势为主,其它生育阶段以上升趋势为主。中西部是有效降水量的低值区,需水量的高值区,水分亏缺严重;东部是有效降水量的高值区,需水量的低值区,水分亏缺相对较轻。     

基于标准化降水指数的河南省近45年干旱时空特征分析

依据河南省45个气象站近45年逐月降水资料,以标准化降水指数作为干旱指标,详细分析河南省范围内干旱强度、影响范围、发生频率的时空演变规律.结果表明:(1)在过去45 a中河南省干旱具有明显的周期性且近年来有增强的趋势;从干旱发生站次比上来看,年尺度干旱站次比呈阶段性先增后减的变化趋势,且在全省范围内多发全域性、局域性干...     

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.     

中国北方春玉米干旱灾害风险评估

开展农业干旱灾害风险评估是实施干旱灾害风险管理、减轻旱灾损失和影响的必要途径,如何揭示成险因子变化及其相互作用是开展风险评估的关键。本文以中国北方春玉米为研究对象,利用我国北方各地春玉米产量和气象数据,以及地形、土地利用和土壤有效灌溉面积等数据,基于自然灾害风险评估原理,构建北方春玉米干旱灾害危险性指数,在地理信息系统(GIS)平台下结合春玉米种植的暴露度和其他影响抗灾能力因子对中国北方春玉米干旱灾害进行风险评估区划。结果表明,春玉米干旱较高或高风险地区主要位于内蒙古中部、宁夏、甘肃、辽宁西部和新疆部分地区,风险指标值在0.73以上;春玉米干旱较低或低风险地区主要位于黑龙江西南部、吉林中部、辽宁北部、河北南部和陕西中部等地区,风险指标值在0.72以下。该研究有助于深化认识风险评估中成险因子相互作用,研究结果对指导北方春玉米干旱灾害风险管理具有科学意义。     

不同截取水平下咸阳市干旱特征

根据1959-2005年咸阳市11个测站的降水资料,采用统计分析法,推导出干旱历时的概率分布参数计算公式,取实测序列的均值作为截取水平,对咸阳市11个测站的降水序列进行干旱历时概率分布参数的求解.然后,采用全历时重现期法,对咸阳市干旱历时重现期在两种不同干旱等级(平水年和偏枯年)对应的截取水平进行了精确计算.对于干旱烈度及其重现期,则假定实测序列服从正态分布,且该序列干旱烈度服从Gamma分布,同样,选取两种截取水平,计算咸阳市11个测站降水序列的干旱烈度概率分布参数以及干旱烈度重现期.结果表明:采用偏枯状态对应的截取水平计算的重现期能更好地反映区域干旱发生的内在规律性.     

甘肃河东旱作区不同强度日降水特征

利用1971~2007年甘肃河东旱作区分布较为均匀的13个气象站(兼有农业气象试验观测)共37年的逐日降水量资料,按照Bonsal边缘分布函数方法将日降水量划分为弱、较弱、中等、较强和强5个不同强度等级,从而分析了各强度等级的降水量和降水日数在旱作区的时空分布特征及变化趋势。结果表明:旱作区平均降水日数与降水量的分布不一致,平均年降水日数最多(少)的地方并不对应年降水量最大(小)的地方。各站不同强度等级的降水日数均表现为弱降水日数最多,强降水日数最少。弱降水日数的分布决定了平均总的降水日数的分布;而强降水日数的变化,对降水量的变化起到了决定性的作用。降水量的变化趋势较之降水日数的变化趋势要复杂得多,旱作区中各站降水日数变化趋势的一致性强,而降水量变化的区域性特征却比较明显。较之其它等级的降水,旱作区强降水的年际变化剧烈,各年强降水的日数和降水量都有很大的不确定性变化。     

干旱胁迫下不同玉米品种的耗水特性及其水分利用效率的差异

通过盆栽控水对12个玉米杂交品种的耗水量、生物学产量及其水分利用效率(WUE)进行测试,结果表明:12个品种的耗水量、干物质积累和WUE存在显著或极显著差异,其中郑单958、掖单13、陕单911这3个品种属于高水分利用效率、高产、耗水型品种;中单2号属于高水分利用效率、中产、中等耗水型品种;农大60、陕单902属于高水分利用效率、中产、节水型品种;户单1号、掖单19、沈单10号这3个品种属于中等水分利用效率,生物产量表现一般、节水型品种;户单4号、陕单9号和丹玉13这3个品种属于低水分利用效率、生物学产量较低、节水型品种。     

不同外源调节物质对不同耐旱性玉米自交系的干旱缓解效应分析

以旱敏感玉米自交系TS141为试材,在苗期以20%PEG模拟干旱胁迫处理,添加5种不同浓度外源甜菜碱(GB)或脯氨酸(Pro),以蒸馏水和干旱胁迫分别作为正向(CK+)、负向(CK-)对照处理,筛选得到对玉米苗期干旱胁迫缓解效果最佳的处理浓度:30μmol·L^-1 GB或400μmol·L^-1 Pro。以最佳浓度外源GB或Pro对干旱胁迫下的耐旱玉米自交系昌7-2和旱敏感玉米自交系TS141幼苗进行处理,比较分析两种耐旱性不同玉米自交系的生长参数、生理特性、气孔特性及叶片解剖结构。结果表明:外源GB或Pro可有效缓解玉米幼苗干旱胁迫损伤,恢复生理生化代谢稳态,外源GB对干旱胁迫的缓解效应强于外源Pro;TS141在添加外源GB后各生长参数均显著升高且叶片细胞结构明显恢复并排列整齐,而添加外源Pro后苗长并未出现显著变化且叶片细胞结构未发现明显差异;昌7-2在添加外源GB后脯氨酸含量、SOD、POD、CAT活性分别下降47.01%、26.33%、15.00%、66.08%,但添加外源Pro后只分别下降27.74%、17.65%、11.45%、4...     

不同N、P、K配比对小麦、玉米光合生理及周年水分利用的影响

为探明不同N、P、K配比在等灌水量条件下对小麦、玉米光合生理特征及周年水分利用的机理,采用大田实验,研究了不同N、P、K配比对小麦、玉米光合生理、产量及水分利用等的影响。结果表明:在小麦、玉米关键生育期进行适量灌水并进行追肥,促进了小麦、玉米对水分和养分的吸收,实现水肥同步,改善其光合生理特征,促进节水增产。不同处理均显著提高了小麦和玉米的光合速率和叶片水分利用效率,且均以N3P2K2处理的光合速率和叶片水分利用效率最高(小麦分别为16.59μmol·m~(-2)·s-1和36.07μmol·mmol-1,玉米分别为29.26μmol·m~(-2)·s-1和27.1μmol·mmol-1)。同时,不同N、P、K配比均提高了小麦、玉米的成产要素。最终,以N2P2K2和N3P2K2处理的增产和节水效果最佳,其小麦、玉米单产和二者总产均高于其它处理,其小麦、玉米总产量分别较对照提高了30.3%和26.8%,周年水分利用效率分别较对照提高了30.5%和27.4%。而从经济的角度考虑,本文推荐的N、P、K配比为N2P2K2。     

长岭县不同降水年型玉米需水规律研究

在长岭县开展玉米大田试验,探讨在相同的土壤及农田管理条件下,不同降水年型（丰水年、平水年、枯水年和极枯水年）玉米生长需水及水分来源的变化规律。结果表明：玉米生长过程中各个阶段需水量不同,中期最大,初期和后期较小;2007年(极枯水年)玉米生长需水量最大(460.2 mm),2006年(枯水年)次之(423.8 mm),2008年(平水年)再次之(393.5 mm),2005年(丰水年)最小(342 mm),越是干旱的年份玉米生长需水量和单位质量玉米生长需水量越大;丰水年玉米生长需水量与有效降水量的耦合度最高,平水年次之,枯水年再次之,极枯水年最低;2005—2008年土壤水消耗量依次为79.8 mm、199.1 mm、222.7 mm和104.6 mm,越是干旱的年份土壤水消耗量越大;玉米生长过程中7月和8月土壤水消耗量较大,应适当增加灌溉。     

不同夏玉米品种水分利用效率对氮肥与降水量的响应

以郑单958与农大108为材料,在3种类型氮肥、3个施氮水平条件下,连续两年(2004~2005)研究了华北平原夏玉米水分利用效率(WUE)对氮肥与降水量的响应。结果表明,(1)在施N 0~180 kg/hm2范围内,夏玉米WUE随施氮量增大而增大,且不同氮肥类型间有一定差异;(2)WUE具有明显的基因型差异,在施氮与不施氮条件下均表现郑单958>农大108;(3)WUE与产量呈极显著正相关,与灌浆期穗位叶光合速率、气孔导度与蒸腾速率呈较明显的正相关关系;(4)WUE存在明显的年际间差异,两品种均表现2005年明显大于2004年,这主要由降水量差异所致。夏玉米生育前期及全生育期降水量的减少使夏玉米产量与耗水量均降低,但产量的降幅小于耗水量的降幅,从而使WUE得到提高。可见在本试验条件下,选择合适的品种进行适度干旱或限量灌溉栽培,再配以施氮量180 kg/hm2,可明显提高夏玉米水分利用效率。     

水分胁迫条件下几种化学材料对玉米幼苗抗旱性的影响

通过玉米盆栽试验,研究了在水分胁迫条件下,泥炭、沸石、稀土、保水剂等不同特性化学材料对玉米幼苗生长及生理的影响。结果表明,这些化学材料能够部分补偿水分胁迫给玉米带来的伤害,提高玉米幼苗的抗旱性能,并且各类化学材料的作用效果是不同的。     

干旱胁迫下玉米自交系抗旱性评价及筛选

以39份玉米自交系为材料,2017—2018年在甘肃省张掖市设置田间自然抗旱鉴定试验,筛选抗旱鉴定指标,综合评价玉米自交系的抗旱性。结果表明:在干旱胁迫下,39份玉米自交系的粉丝间隔时间延长了0～3 d,株高、穗位高、穗长、穗粗、穗干重、籽粒干重、出籽率及百粒重均降低,其中,穗干重、籽粒干重和出籽率3个指标分别为正常灌水处理的81.5%、79%和88.5%。穗干重、籽粒干重和出籽率与平均抗旱系数呈显著正相关,可作为玉米自交系抗旱鉴定的主要指标。利用加权抗旱系数法综合评价筛选出强抗旱玉米自交系10份,其中自交系E28、DH351、陇1222、浚92-8和黄早四,抗旱性达到极强。本研究所筛选到的抗旱自交系可在选育抗旱新品种中加强利用。     

外源硫化氢对干旱胁迫下玉米幼苗水分生理特性的影响

采用溶液培养方法,研究了0.01、0.1、0.3、0.6、1 mmol·L-1等不同浓度外源硫化氢供体硫氢化钠(Na HS)对干旱条件下玉米幼苗叶片及根系水分生理特性的影响。结果表明,干旱胁迫显著提高了玉米幼苗根系活力、根系和叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脯氨酸含量,显著降低了叶绿素含量及叶片和根系相对含水量。外源0.01 mmol·L-1Na HS预处理可以显著增加干旱胁迫下根叶相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量及根系可溶性糖和可溶性蛋白含量,但对叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量及根系活力没有显著影响。外源0.1 mmol·L-1和0.3 mmol·L-1Na HS预处理均可以显著增加干旱胁迫下根叶相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量、根系可溶性糖和可溶性蛋白含量及根系活力,但对叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量没有显著影响。外源0.6 mmol·L-1Na HS预处理可以显著增加干旱胁迫下根叶相对含水量、叶绿素a含量、叶片可溶性糖含量、根系可溶性蛋白含量及根系活力,但对根系脯氨酸含量、叶片可溶性蛋白和叶绿素b含量没有显著影响,显著降低了根系可溶性糖和脯氨酸含量。外源1 mmol·L-1Na HS预处理可以显著增加干旱胁迫下根系相对含水量、可溶性蛋白含量及根系活力,但对叶片相对含水量、可溶性蛋白和叶绿素a含量没有显著影响,显著降低了根叶可溶性糖和脯氨酸含量以及叶绿素b含量。这说明,低浓度硫化氢在一定程度上可以增加干旱胁迫下植株的渗透调节物质含量,从而维持自身的水分平衡,提高对干旱环境的适应能力。