磷钾肥配施对小麦茎秆力学特性的影响

为了对小麦精准施肥,提高小麦的抗倒伏能力,该文以郑麦9023为研究对象,磷钾肥配施共6个处理,分别在小麦拔节期、孕穗期、扬花期、灌浆期、成熟期等5个生长期,利用非金属材料万能试验机,对去鞘茎秆作3点弯曲试验,测试茎秆基部第2节间的弯曲强度和抗弯刚度。分析结果表明：施用钾肥,可显著提高茎秆基部第2节间的弯曲强度和抗弯刚度。研究结果可为小麦的高产栽培、抗倒伏研究提供参考依据。     

玉米茎秆往复切割力学特性试验与分析

为了研究玉米切割器切割茎秆的切割力与切割功耗,提高切割性能,研制了摆切式茎秆切割试验台。采用悬臂梁称重传感器、高频数据采集卡和LabVIEW软件组成的测试系统进行切割力学性能影响因素试验研究。根据测得的切割力连续变化曲线求得切割功耗,并分析了削切角、切割速度、切割位置、茎秆外皮与节点等因素对切割力及功耗的影响。试验结果表明：峰值切割力和切割功耗随着切割速度的增大和切割位置的增高而逐渐减小,且在削切角为20°左右时较小,切割性能较好;峰值切割力和切割功耗在节点处比节间增加56%,外皮所需切割力占63%～83%。该研究为提高切割器的切割性能提供了理论依据。     

杂交粳稻茎秆力学性状与理化特征对抗倒伏能力的影响

倒伏严重影响着水稻的产量和品质,为探究田间自然栽培条件下杂交粳稻茎秆力学性状与理化特征对抗倒伏能力的影响,研究选取北方地区生产上主要推广的弯曲穗型杂交粳稻品种辽优2006（LY2006）、辽优5218（LY5218）、辽优5273（LY5273）为供试对象,易倒伏常规粳稻品种农林313（NL313(CK)）为对照,测量其农艺性状和微观组织构成等理化指标,并通过弯曲试验及拉伸试验,测定其茎秆最大抗折力、断裂弯矩、抗弯截面系数、单茎自重质量矩、弯曲强度、杨氏弹性模量、惯性矩等力学指标,并研究测量的理化指标及力学指标与倒伏指数之间的相关关系。结果表明：供试对象的倒伏指数和对照之间存在极显著差异（P<0.01）,供试对象抗倒伏性显著高于对照。供试对象和对照在株高、基部节间长度、组织构成等理化指标及力学指标间均存在极显著差异（P<0.01）,供试对象的株高、单穗鲜质量均大于对照,因此,在相同的栽培条件下,并不是株高越矮、穗越轻,抗倒伏能力就越强。缩短基部节间长度、延长叶鞘长度、提高组织厚度及维管束面积、增加纤维素、木质素及钾元素含量等均能有效提升水稻植株的抗倒伏能力。研究还发现,水稻植株的抗倒伏能力与其茎秆最大抗折力、断裂弯矩、抗弯截面系数、弯曲强度、杨氏弹性模量之间存在显著正相关（P<0.01）,与单茎自重质量矩、惯性矩之间存在显著负相关（P<0.01）,选取其作为水稻植株抗倒伏能力的参考指标是可行的。研究结果可为北方杂交粳稻抗倒伏品种选育、改良及抗倒伏农艺性状调控提供综合的数据支持和理论支撑。     

不同生长期小麦茎秆力学性质与形态特性的相关性（简报）

为了研究小麦茎秆生物力学性质指标与小麦优种特性的相关性,以正在优种选育过程中的4个北方小麦品种为研究对象,试验测定了开花期、乳熟期及蜡熟期茎秆基部第二节间的惯性矩、拉伸强度、弯曲强度、剪切强度、弹性模量、抗弯刚度等生物力学指标及小麦形态、生理特性指标值;应用SAS软件进行相关性分析,筛选出了开花期主要生物力学评价指标为弯曲强度,乳熟期为抗弯刚度.并且确定了与相应生物力学相关度较大的形态、生理特性指标,开花期为:外径、茎秆干质量、株高、节间距、含水率、壁厚、穗质量;乳熟期为穗质量、外径、株高、叶鞘高、茎秆干质量.并且随着生长期的不同,相关度也不同,尤其是与含水率的相关度逐渐减小.该研究为建立生物力学指标评价体系提供了选择依据.     

DCPTA和ETH复配剂对玉米茎秆力学特性及籽粒产量的影响

为探究植物生长调节剂对玉米茎秆力学特性的影响以及与产量的关系,以东农253为试材,在玉米9叶期喷施2种外源物质:玉黄金、自配的DCPTA和ETH复配剂(代号KP),以喷施清水为对照(CK)。喷施处理后,分别在玉米抽雄前10 d、抽雄期、灌浆初期、乳熟期和完熟期取其茎秆研究力学特性,并在收获期测产。结果表明,与CK相比,喷施KP和玉黄金后,株高分别下降8.87%和6.65%,穗位高分别下降17.79%和4.04%,扁率最高下降45.86%和15.86%;茎秆横折强度、穿刺强度、单位节间长度干物重、节间横截面积及皮厚最高分别提高150.17%、103.56%、215.79%、85.03%、110.48%和115.46%、56.44%、53.33%、76.19%、27.41%。收获期玉黄金处理下籽粒水分含量较CK显著下降4.97%。KP和玉黄金处理下的产量较CK增加9.23%和5.78%。相关性分析表明,植物生长复配剂处理后茎秆的皮厚、穿刺强度、横折强度、横截面积、单位节间长度干物重和田间致倒伏推力与产量呈正相关;株高、穗位高和扁率与产量呈负相关。由此可见,植物生长复配剂可以提高玉米茎秆强度以及籽粒产量。本研究结果为黑龙江玉米化控高效栽培提供了理论依据。     

豆禾牧草茎秆的力学特性试验

为了应用力学性能指标对豆禾牧草茎杆进行评价,以多年生豆科牧草紫花苜蓿、绿宝石小冠花和禾本科牧草扁穗冰草、无芒雀麦4个品种刈割期茎秆为试验对象,在500 N微机控制电子万能试验机上进行拉伸和剪切试验,测得4个品种拉伸和剪切（砍切、斜切和滑切）的最大载荷、应力、应变和弹性模量等力学指标。用统计软件对牧草茎秆力学特性进行相关性分析。结果表明：豆禾牧草的抗拉强度与其直径之间呈幂函数负相关关系;刈割期茎秆外径差异不大,豆科略大于禾本科牧草,但禾本科牧草抗拉强度是豆禾牧草的3～4倍;茎秆抗剪切强度均随直径增大有减小的趋势;加载速度为100 mm/min时,砍切的切割阻力最大,斜切的切割阻力比砍切低30%～40%;当滑切角为30°时,滑切阻力比砍切阻力降低50%～60%。试验结果为设计牧草收获机、打捆机及深加工等机具提供了理论依据。     

高供氮水平下不同硅肥对水稻茎秆特征的影响

【目的】 倒伏是水稻生长的主要限制因子,不仅降低稻谷的产量,而且还影响其品质。因此,通过在两种氮水平条件下,研究硅肥对水稻茎秆特征及其抗倒伏的影响。 【方法】 以唐粳2号水稻品种为材料,在田间试验条件下,设不施硅 (–Si)、硅酸钠 (Si1) 和硅钙肥 (Si2) 三个硅处理 (SiO₂ 用量 70 kg/hm2),每个硅处理含正常和过量两个氮水平 (分别为N 180 和450 kg/hm2)。水稻成熟期,测量株高、第1节和第2节长度、茎粗、旗叶和倒2片叶夹角、茎秆厚度和茎秆抗折力,分析水稻植株中硅和钾的含量,并观测了水稻茎秆的解剖显微结构。 【结果】 正常供氮水平(180kg/hm2)下,施硅对水稻株高、节间长度、茎粗、旗叶和倒2片叶夹角均无显著影响。过量供氮条件下,施硅显著降低水稻基部第1节和第2节长度,倒2片叶夹角显著降低了20%(P < 0.05),显著增加了水稻基部第1节和第2节壁厚度和茎粗,增加了茎的细胞层数和紧实度,促进维管束的发育。过量供氮水平下,与不施硅相比,施用硅酸钠的植株硅含量在水稻拔节期和成熟期分别显著提高了14.2%和11.3% ( P < 0.05),施用硅钙肥处理的均显著提高了14.9% ( P < 0.05);成熟期各处理水稻植株抗折力从大到小表现为Si2 > Si1 > –Si,施硅的水稻茎秆倒伏指数均显著低于不施硅处理,且过量供氮水平,施硅钙肥的倒伏指数比施硅酸钠的处理显著降低了6.2% ( P < 0.05);施用硅酸钠和硅钙肥的水稻产量分别显著增加12.3%和12.5% ( P < 0.05)。 【结论】 过量施用氮肥条件下,可增加水稻基部第1节和第2节壁厚度和茎粗,增加茎细胞层数和紧实度,从而提高茎秆的抗倒伏指数,显著提高水稻产量。供试土壤上硅钙肥效果好于硅酸钠。      

晚播对春玉米倒伏及茎秆力学特性的影响

以玉米为研究对象,通过调查晚播春玉米倒伏发生类型、程度,同时测定与倒伏密切相关的性状。结果显示:晚播条件下,春玉米倒伏率显著增加,茎倒伏(SL)率高于根倒伏率;茎秆第2-7节间是茎折的主要发生部位,其中第3、4节间最为严重;晚播玉米株高显著降低(p<0.05,下同),穗位高和穗高系数显著增加;晚播玉米第2-4节间直径显著降低而长度显著升高,同时其惯性矩和抗弯截面系数显著低于适期播种玉米。     

乙烯利和激动素对玉米茎秆抗倒伏和产量的影响

倒伏是影响玉米产量的主要原因之一,为了探明不同时期喷施不同生长调节剂对玉米抗倒伏性和产量的影响,选用玉米品种‘德美亚1号’和‘德美亚2号’为试验材料,在5、7、9展叶期分别喷施乙烯利(ETH)和激动素(KT),以喷施清水为对照,测定灌浆期基部茎秆形态、力学、化学组分及成熟后的倒伏率和产量。结果表明,与对照相比,‘德美亚1号’5展叶期喷施KT,节间直径显著增加21.11%,节间密度增加13.23%;与对照相比,‘德美亚2号’7展叶期喷施ETH,使基部节间总长度显著降低14.41%,节间直径显著增加10.70%,节间密度显著增加15.46%。‘德美亚1号’和‘德美亚2号’7展叶期喷施ETH,分别与对照相比,折断力显著增加26.04%和16.77%,穿刺强度显著增加22.77%和14.62%。‘德美亚2号’9展叶期喷施ETH,节间半纤维素、纤维素和木质素组成的化学组分总含量比对照显著增加25.49%。KT对两个品种茎秆力学影响表现不同,ETH对两个品种茎秆力学调控效果优于KT处理。两种调节剂处理均降低了两种玉米收获期的倒伏率。节间直径与折断力呈极显著正相关(r=0.905**),节间化学组分总含量和节间直径与倒伏率呈显著或极显著负相关。两个品种9展叶期喷施KT,产量比对照极显著增加22.24%和19.98%,喷施ETH对产量影响不显著。综上,KT于两个品种9展叶期喷施可显著增加产量,ETH于两个品种7展叶期喷施对抗倒伏性调控效果较好。     

引起小麦倒伏的因子分析

田间调查和室内测试的结果表明 ,倒伏主要是由于品种、密度、氮肥力及其交互作用造成 .氮肥力过高是倒伏的基础 ,品种、密度、降雨是倒伏的诱因     

机械直播同步深施肥对冬油菜茎秆抗倒性和产量的影响

为探明机械直播同步深施肥对冬油菜抗倒伏能力及产量的影响，该研究选用"华油杂62"油菜品种为供试作物，设置肥料深施、肥料混施和不施肥3个处理，于2020年10月至2021年5月在湖北监利和沙洋试验地开展了田间试验，研究不同施肥处理对油菜根系特征、茎秆发育特性、干物质累积、植株氮素吸收、倒伏性状及产量等指标的影响，明晰机械直播同步深施肥冬油菜茎秆抗倒性及产量对株型特征的响应。结果表明，肥料深施较肥料混施处理促进了油菜茎秆生长发育且影响倒伏相关性状，茎粗、茎秆干质量、地上部鲜质量和茎秆抗折力分别显著（P<0.05）增加了9.5%、16.6%、17.4%和31.5%，而油菜株高及地上部鲜质量乘积的增幅小于茎秆抗折力的增幅，导致倒伏指数降低了5.0%，说明深施肥能够增强油菜茎秆抗倒性。此外，肥料深施较肥料混施处理显著增加了油菜根干质量、地上部干质量及地上部氮素积累量，增幅分别达到23.2%、20.4%和27.4%，最终使得油菜产量提高了20.7%（P=0.014），收获指数提高了2.0%。综上，长江中下游地区，肥料深施能改善冬油菜株型，优化油菜群体结构，提升油菜抗倒性能且提高油菜产量，是实现油菜高产且低倒伏风险的机械化种植方式。     

频率直方图与植被指数结合的冬小麦遥感产量估测

基于机器学习方法建立的作物产量估测模型常因过拟合等问题导致泛化性能偏低,产量估测精度不高。该研究以河南省为研究区,分别对不同波段地表反射率数据采用均值法和频率直方图法构造样本特征集作为输入变量,结合随机森林（Random Forest,RF）算法建立冬小麦遥感估产模型。研究结果表明,频率直方图法预测效果优于均值法,平均绝对误差和均方根误差分别为660和860 kg/hm2,决定系数最高达到0.83,达极显著水平（P<0.01）;7个地表反射率波段中,近红外1波段表现最好;单个合成指数中,归一化水分指数的表现要优于归一化植被指数;波段组合中,归一化植被指数和归一化水分指数的组合验证效果最优,平均绝对误差和均方根误差分别为444和527 kg/hm2,决定系数为0.89,达极显著水平（P<0.01）,其组合预测效果在4月15日至22日时段内表现最佳,该时段对冬小麦产量的影响最大。该研究通过采用基于频率直方图法构建样本特征结合随机森林算法建立冬小麦遥感估产模型,可为县域冬小麦遥感估产提供一种有效的解决方案。     

表征冬小麦倒伏强度敏感冠层结构参数筛选及光谱诊断模型

针对倒伏胁迫下冬小麦冠层结构变化规律不清、冠层光谱响应机理不明的问题,以灌浆期倒伏冬小麦为研究对象,分析不同倒伏强度下冬小麦冠层结构参数变化规律,通过光谱探测视场内的茎、叶、穗面积比率与倒伏角度的相关性分析,筛选出表征倒伏强度的敏感冠层结构参数,采用传统光谱变换方法与连续小波变换方法对倒伏冬小麦冠层高光谱数据进行处理分析,筛选冠层结构参数的敏感波段和小波系数,采用偏最小二乘法构建冠层结构参数与高光谱特征参量的响应模型,并利用野外实测样本验证模型精度(建模集样本28个,验证集样本13个)。研究结果表明:倒伏后的冬小麦茎叶比与倒伏角度的相关性最高(-0.687,P0.01),能较好地表征冬小麦倒伏强度,且茎叶比随着倒伏角度的减小而增加;基于连续小波变换的冬小麦倒伏灾情诊断模型优于常规光谱变换方法,检验样本的决定系数为0.632(P0.01);以冠层茎叶比预测结果进行倒伏灾情等级划分的精度可达84.6%。因此,不同倒伏强度的冠层茎叶比与冬小麦冠层光谱之间的响应规律可以有效区分倒伏灾情等级,有助于为区域尺度的冬小麦倒伏灾情遥感监测提供先验知识。     

推迟灌拔节水条件下种植模式对冬小麦抗倒伏特性和产量的影响

华北平原冬小麦在粮食生产中占据重要地位,受到灌溉用水短缺影响以及生育后期易倒伏减产的制约,冬小麦供需矛盾日益突出。该研究探究了推迟灌拔节水条件下不同种植模式对冬小麦抗倒伏特性的影响,设置宽幅精播（W）与常规种植（C）2种种植模式,每种种植模式设置灌拔节水60 mm（I1）和推迟10 d灌拔节水60 mm（I2）2种灌溉处理,研究冬小麦关键生育期茎秆物理指标,倒数第2节间茎杆力学、抗倒伏指数、蠕变变形量、产量及其组成等指标,探究冬小麦抗倒伏特性综合调优的种植模式和灌溉制度。结果表明,宽幅精播模式下推迟灌拔节水对抽穗期倒数第2节间茎杆抗折力有显著提升的趋势,显著提高了抗弯刚度,显著降低了蜡熟期倒数第2节间茎杆抗折力和抗弯刚度,以及植株蜡熟期鲜质量;宽幅精播模式下推迟灌拔节水显著提高了抽穗期抗倒伏指数,并提升了灌浆期抗倒伏指数,该处理在抽穗期、灌浆期和蜡熟期的抗倒伏指数平均值分别为2.03、1.58和1.87 N/(m·g)。冬小麦倒数第2节间茎杆在施加小于其极限抗折力的不同比例荷载时具有蠕变特性,宽幅精播模式下推迟灌拔节水茎杆蠕变极值平均值在抽穗期最大,灌浆期表现仍然较好,均由减速蠕变过渡到稳定蠕变阶段,蠕变极值范围介于0.6%～3.7%,蠕变极值平均值介于0.7%～2.5%。综合考虑抗倒伏指数和蠕变试验结果,冬小麦在宽幅精播模式下结合推迟10 d灌拔节水处理的抗倒伏特性最优。研究结果可为华北平原冬小麦节水高产提供理论依据和技术支持。     

作物生长模型的适用性评价及冬小麦产量预测

为了研究CERES-Wheat模型在北京地区的适用性及应用模型对冬小麦产量进行预测,在对模型进行参数校正的基础上,通过连续3 a的试验数据对模型适用性进行评估,进一步采用试验点气象观测站2007－2008年气象数据作为驱动模型展开模拟,预测了2007－2008年北京冬小麦产量为6 000 kg/hm2,并对比了2004－2008年的模型模拟值（包括生殖生长期时间、叶面积指数和产量）与实际观测值。结果表明：模型模拟开花期时间一般较实际观测时间推迟6 d以内,成熟期时间一般较实际观测时间推迟5 d以内,叶面积指数和产量较真实值偏高,综合4 a产量预测数据发现模型模拟产量准确度在90%以上,说明CERES-Wheat模型在北京适用性良好,可以作为一个有效的冬小麦产量预测工具在农业中应用。     

麦棉套种共生期不同土壤水分对冬小麦生理特性及产量与品质的影响

冬小麦、棉花套种共生期包括小麦灌浆期和棉花的苗期,这一时期对冬小麦生长及产量和品质形成具有重要意义。该文在3-1式和4-2式两种麦棉套种配置方式条件下,研究了麦棉共生期土壤水分条件对小麦生理特性以及产量和品质的影响。试验结果表明,土壤水分显著影响了小麦的光合蒸腾日变化动态。共生期较高的土壤水分不利于干物质向籽粒的运输和分配,其产量以70%土壤含水率处理最高。较低的土壤水分有利于小麦籽粒蛋白质和湿面筋含量以及沉降值的提高。3-1式小麦更容易受到土壤水分亏缺的抑制。     

冬小麦土壤电导率与其产量的相关性

以冬小麦品种京冬12为试验对象,采用1：5土水浸提液的方法在整个冬小麦生长周期测量了土壤电导率。冬小麦产量由带有全球定位系统的联合收割机获得,定位系统可以记录小区位置。使用统计方法对冬小麦在不同生长期的土壤电导率和产量进行了相关分析,线性分析结果表明冬小麦在抽穗期以后两者间有一定线性关系。建立了冬小麦在抽穗期、乳熟期和灌浆期土壤电导率值和产量的关系模型,模型的决定系数R2均大于0.630,其中灌浆期模型的决定系数最高达到0.678,表明应用土壤电导率建立产量预测模型可以得到较好的结果。试验结果表明,土壤电导率作为一种复杂的土壤理化参数,可以作为土壤生产潜力的评价指标,可以用来评估作物产量、定义管理区和为精细农业提供变量处方管理。     

两种种植密度下施肥对冬小麦生物学性状及产量的影响

以土垫旱耕人为土为供试土壤,采用大田试验,研究半湿润农田生态系统两种种植密度下不同施肥处理对冬小麦生物学性状及子粒产量的影响。试验设两种种植密度:常规密度（播种量为150.0 kg/hm2）和低密度（播种量为90.0 kg/hm2）。常规密度设7个施肥处理,即不施肥（CK）,单施磷肥（PN0）,单施氮肥（P0N135）和在施P的基础上每公顷施N 45、90、135和180 kg（即PN45,PN90,PN135,PN180）;低密度施肥处理设不施肥（CK）、单施磷（PN0）、单施氮（P0N135）和氮磷配施（PN135）。结果表明,低密度时,CK处理分蘖数最低（每株平均3.2个）,PN135分蘖数最高（每株平均6.9个）;常规密度时,仍以CK分蘖数最低（每株平均3.2个）, PN180分蘖数最大（每株平均6.8个）。低密度下,PN0和CK与P0N135和PN135间植株绿叶面积差异达显著水平（P0.05）,以PN135绿叶面积最大,PN0绿叶面积最小;常规密度下,PN180绿叶面积最大,为80.7 cm2/单茎,PN0绿叶面积最小,为44.4 cm2/单茎。低密度时,CK旗叶面积最小,PN135旗叶面积最大;常规密度下,CK和PN0处理间旗叶面积差异不显著,但均极显著小于其它施肥处理（P0.01）。绿叶面积、旗叶面积与子粒产量呈极显著正相关,相关系数分别为0.875**和0.931**（n=11）。群体全生育期,叶面积指数和透光率呈相反的变化趋势,透光率最小值出现在开花期,叶面积指数最高值也出现在开花期,透光率和叶面积指数与子粒产量密切相关,相关系数分别为0.942**和0.954**（n=11）。低密度时,PN0与CK子粒产量极显著低于P0N135及PN135（P0.01）;常规密度时,以PN135处理子粒产量最高,为7605.1 kg/hm2。以上结果揭示,在评价施氮对冬小麦生物学性状及产量影响时,还应该考虑播种密度,密度较高时影响比较显著。综合考虑群体冠层特征和经济效益,本试验条件下,在施磷（100 kg/hm2）的基础上,以每公顷施氮135 kg比较适宜。