控制灌溉条件下寒区水稻茎秆抗倒伏力学评价及成因分析

为了评价控制灌溉处理与常规灌溉处理下水稻抗倒伏能力的差异,寻求有利于水稻茎秆抗倒伏的灌溉处理方式,以水稻茎秆为研究对象,研究了不同灌溉条件下水稻茎秆抗倒伏性能。引入茎秆系数,对水稻茎秆进行力学分析,比较了2种控制灌溉和常规灌溉3种水分处理下水稻茎秆抗倒伏能力的差异。结果表明,控制灌溉（KI、KII）处理下的水稻节间充实度高于常规灌溉（CK）,KI、KII处理的水稻茎秆壁厚分别比CK高出0.15 mm和0.35 mm;控制灌溉处理下的水稻茎秆系数显然低于常规灌溉处理,大小顺序为：CK＞KI＞KII;临界力的大小依次为：KII＞KI＞CK,因此控制灌溉处理的水稻茎秆更具抗倒伏性。     

茎秆作物抗倒伏生物力学评价研究及关联分析

研究茎秆作物的生物力学性质可为相关作物机械化生产及产品深加工等作业装备提供设计参数,还能对茎秆作物优种筛选进行评价指标。该文在高秆、中秆和矮秆3个品种,4个不同生长期的小麦茎秆弯折性能试验,2个玉米品种灌浆高峰期弯折性能试验,2个高粱品种灌浆高峰期弯折性能试验,2个大豆品种结荚鼓粒期弯折性能试验数据的基础上,进行了茎秆作物抗倒伏特性的生物力学评价指标研究及关联分析。采用灰色关联法分析了不同生长期惯性矩、弹性模量、抗弯刚度、抗弯强度等与弯折性能有关的各生物力学指标与抗倒性之间的关系,并以小麦茎秆为例对评价指标进行了权重数确定和检验。结果表明：茎秆作物不同品种茎秆生物力学性能指标中的弹性模量、抗弯折强度和惯性矩对倒伏的影响程度基本相当,抗弯刚度对倒伏影响较小。该结论为茎秆作物生物力学评价提供了新的途径和方法。     

纵向载荷下作物茎秆"挠曲线"的变化特征测试与分析

摘要：以"非完善压杆"为作物茎秆的力学模型,应用力学理论,分析了纵向载荷下茎秆挠度与影响作物茎杆倒伏的各种因素间的关系。用简易测量装置对3个不同品种的小麦茎秆在不同纵向载荷下的"挠曲线"进行了测量。通过对相关测试数据的科学分析表明,作物茎秆"挠曲线"的形状变化是诸多因素作用的结果,"挠曲线"的坐标物理意义明晰、测量方便、操作简单,可用来评价作物抗倒性。并从理论和试验两方面证明了其评价作物抗倒性的合理性。该研究可为抗倒伏研究和相关农业机械的设计提供参考。     

作物茎秆生物力学性质与形态特性相关性研究

为了应用生物力学性质指标对茎秆作物进行评价,进而指导作物优种筛选和选育,该文以北方优种选育的高粱、玉米、大豆、谷子等作物为研究对象,试验测试了作物的株高、节间距、含水率、茎秆干质量等形态特性指标,和茎秆各节间的弯曲强度、弹性模量、抗弯刚度、惯性矩等生物力学性质指标,并从宏观力学层面分析了生物力学性质指标沿高度的变化趋势,针对各生物力学性质指标及试验结果进行了力学机理分析,利用SAS分析软件对形态特性指标与生物力学性质指标进行了相关性分析.结果表明:不同作物形态指标与茎秆生物力学性质指标相关度不同,形态指标多数都与弯曲强度或弹性模量相关,并在此基础上确定了与力学指标相关度较大的形态特性指标.为应用生物力学方法评价作物抗倒伏及茎秆优势性状等优种特性奠定了基础.     

冰雹对苹果的灾损模式研究

通过调查、试验和测量不同种类苹果各生长期的力学特征,结合冰雹落地末速度计算苹果和冰雹撞击过程中力的转换关系,提出利用碰撞动量法计算苹果冰雹损害的理论,给出苹果临界破损直径的概念及不同品种的指标阈值,揭示了以苹果为代表的水果类作物对冰雹损害的敏感性,得到新的苹果雹损机理概念模型,为人工防雹效益分析提供理论依据.     

不同产量水平下小麦倒伏与茎秆力学特性的关系

为探讨晋中晚熟冬麦区高产与倒伏的矛盾,研究小麦基部茎节形态结构与抗倒力学的关系,该文采用SAN-CMT6104微机控制电子万能材料测试仪,对大田不同产量水平及倒伏程度下的小麦基部第2茎节进行了弯折力、惯性矩、弹性模量、抗弯刚度和弯曲强度等生物力学指标的测定。结果表明：不同产量水平随基本苗的过量增加,拔节期最高分蘖峰值的增加,群体倒伏时间提早,面积加大。虽然成穗数差异不大,但穗粒数降低,特别是千粒质量明显降低,产量递减。表明受该地区自然条件与种植制度的制约,合理的基本苗（450万/hm2左右）,通过返青后适期适量的水肥调控,保持稳健的最高分蘖数是关系高产不倒的两个重要的群体临界指标。研究明确了倒伏与基部第2茎节形态结构、株高、节间距与力学指标弯折力、惯性矩、弹性模量、抗弯刚度、弯曲强度都呈负相关。而茎秆干质量、茎秆外径、壁厚与弯折力、惯性矩、弹性模量、抗弯刚度、弯曲强度都呈正相关。说明随着基本苗的过量增加与拔节最高茎蘖数的增加,基部茎秆力学负荷降低,就会发生倒伏。研究筛选出与茎节抗倒、群体质量、植株形态结构以及产量结构关系密切的两个力学指标,即“弯曲强度”与“弹性模量”,可作为抗倒育种或株型育种以及高产群体架构设计的参考指标。     

成熟农作物田间分布的数学模型

根据成熟农作物各种统计数据,采用多元统计的方法,给出了成熟农作物（以小麦、水稻为例）田间生长空间分布的数学模型结构,并进行了计算机仿真,以描述农作物（包括茎秆、穗头和籽粒）在田间的分布状态。该数学模型可用于进一步研究在计算机上仿真联合收割机收获作业时机具与作物的相互作用。     

旱直播提高南方旱稻产量及抗倒伏性状

为探究南方稻区旱直播对旱稻茎秆倒伏能力及产量的影响,本试验以旱稻品种旱优73和沪优2号为材料,进行不同直播方式大田晚稻试验,共设置3个处理:旱直播(DDS)、湿直播(WDS)和淹水直播(FDS),系统比较3种直播方式下旱稻的产量、产量构成及抗倒伏特性。结果表明,与WDS和FDS相比,DDS可提高旱稻供试品种的出苗率,增幅为6.57%~23.29%,且处理间差异达显著水平(P<0.05)。同时,DDS有利于提高供试品种旱稻产量,两品种增产幅度为7.89%~22.21%,其中沪优2号产量较旱优73增加3.87%。从产量构成因素分析,产量的提高主要得益于单位面积有效穗数的提高。此外,DDS有利于提高供试品种茎秆抗折力和秆型指数,降低弯曲力矩与倒伏指数,株高与基部节间较短,有利于茎秆粗壮和增加茎壁厚度。茎粗、壁厚和秆型指数与抗折力呈显著或极显著正相关,与倒伏指数呈极显著负相关。株高和弯曲力矩与抗折力呈极显著负相关,与倒伏指数呈极显著正相关。上述结果表明,采用DDS种植方式不仅有利于提高旱稻产量,而且可明显提高植株抗倒伏能力,降低倒伏风险,可在生产中推广使用。本研究结果为南方稻区旱稻品种直播高产稳产栽培提供了理论依据。     

氮肥管理对直播杂交水稻抗倒伏能力的影响

为进一步探究氮肥管理对直播杂交水稻茎秆倒伏的影响,在前期研究初步明确直播杂交水稻最适播种量和氮肥运筹方式的基础上,以四川主推杂交稻F优498和新选育杂交稻德优4923为试验材料开展2个大田试验,分别为设5个施氮水平(90、120、150、180和210 kg·hm^-2,基肥∶分蘖肥∶穗肥比均为3∶3∶4);在150 kg·hm^-2施氮水平下设4种氮肥运筹方式(基肥∶分蘖肥∶穗肥比分别为10∶0∶0、4∶4∶2、3∶3∶4 和2∶2∶6),研究不同施氮水平和氮肥运筹方式对直播杂交水稻茎秆形态学、力学指标及茎秆化学成分组成的影响及其与抗倒伏能力的关系。结果表明,施氮水平的提高或氮素穗肥比例的增加均会降低直播杂交水稻茎秆折断弯矩、断面系数、弯曲应力、第4节间直径和茎秆碳水化合物含量和钾含量,且施氮水平的增加还伴随茎秆各节间伸长、株高和重心高度增加,倒伏指数增加,倒伏风险增大。直播杂交水稻F优498和德优4923均在施氮水平150 kg·hm^-2,氮肥运筹方式分别在基肥∶分蘖肥∶穗肥比为 3∶3∶4 和4∶4∶2条件下获得较理想产量,同时也具备较高的抗倒伏能力。水稻茎秆折断弯矩、外径长轴长、纤维素和氮含量等指标在直播杂交水稻抗倒伏能力中起着重要作用。本研究结果为完善直播杂交水稻技术中合理的氮肥管理提供了理论基础。     

福建超级稻品种茎秆结构特征及其与抗倒性和产量的关系

为探讨超级稻品种的茎秆结构特征及其与抗倒伏性和产量因子的关系,以期为选育抗倒伏的水稻品种及高产栽培提供参考依据,选用福建省育成的经农业部认定的4个超级稻品种("Ⅱ优明86"、"Ⅱ优航1号"、"特优航1号"和"Ⅱ优航2号")及对照品种"汕优63"为材料,按常规方法进行田间试验,在成熟期每品种各选取有代表性的20个茎蘖,测定基部伸长节间的抗折力、各节间至穗顶的长度及鲜重、节间长度、粗度和秆壁厚度,并进行室内考种。结果表明,除"Ⅱ优明86"的倒1节间极显著短于对照外,超级稻品种各节间多数不同程度比对照长;各节间粗度多数与对照差异不明显;在节间壁厚方面,除"Ⅱ优明86"倒1节间极显著厚于对照外,其他多数低于对照;超级稻品种各节间的倒伏指数均大于对照,且多数达极显著水平,但倒伏指数均小于200,表明均具有较强的抗倒能力;茎秆基部3个伸长节间的抗折力与相应节间壁厚呈极显著正相关,各节间的倒伏指数与相应节间壁厚呈显著或极显著负相关,而与株高、节间长、节间粗度关系不显著,显示供试品种的抗倒伏性能主要取决于节间秆壁的厚度;穗长与节间壁厚呈显著正相关,增加基部伸长节间壁厚有利于孕育大穗。在超级稻品种培育过程中,可寻找植株矮化以外的抗倒因素,培育茎秆壁厚实的品种,以增强品种的抗倒伏能力。     

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。     

FAO56计算水分胁迫系数的方法在田间水量平衡分析中的应用

从作物水分胁迫系数的基本概念和FAO56的相关公式出发，考虑土壤临界含水量的时间变化，推导出了一个水分胁迫系数计算公式，该公式比较全面地表达了土壤供水能力、作物潜在腾发量与作物所受水分胁迫之间的关系。将该公式和另一幂函数公式应用于山西潇河冬小麦田间水量平衡分析，两者对土壤水分的动态模拟都达到了较高的精度，水量平衡计算结果也比较合理，模型的参数基本一致。与幂函数公式建立的模型相比，新公式建立的田间水量平衡模型具有待定参数少、求解结果稳定、易于收敛的优点，同时还能得到0～1 m土壤临界含水量变化曲线。该曲线反映了作物在土壤水分消退的过程中遭受不同程度水分胁迫的可能性大小，并得出土壤临界含水量在冬小麦生长前期较小，中期最大，后期较大。在返青～收获期，0～1 m深土壤临界含水量最大为290 mm，最小为215 mm，平均值为247 mm。这些结论对于农业用水管理具有一定的参考价值。     

小麦倒伏的雷达极化特征及其遥感监测

研究探索了雷达遥感大面积监测小麦倒伏状况的潜力。利用覆盖整个小麦生育期的5景时间序列Radarsat-2全极化影像数据,对比分析了倒伏小麦与正常小麦在不同时间、不同极化的雷达后向散射动态响应规律,发现雷达极化特征对小麦倒伏十分敏感,基于此提出利用雷达极化指数监测小麦倒伏的方法。并利用内蒙古额尔古纳市上库力农场春小麦抽穗灌浆期的实地调查数据,对提出方法进行验证,结果表明该方法能有效辨识和监测小麦倒伏。为大面积监测小麦倒伏提供了一种简单、快速、有效的手段。     

粉碎秸秆类生物质原料物理特性试验

为分析秸秆类生物质原料的物理特性,该文选取自然晾晒后(全水分8%左右)的6种不同地区玉米秸秆和5种不同种类秸秆,细粉(粒度0～10mm)后进行物理特性研究。结果表明,粉碎秸秆的自然和振实堆积密度范围分别在37.43～140和48.40～200kg/m3之间,静态和动态堆积角分别在44°～51°和17°～31°之间,与金属、橡胶材料的最大静摩擦系数分别在0.45～0.55和0.51～0.62之间,内摩擦系数在0.53～0.73之间。不同地区玉米秸秆和不同种类秸秆的堆积密度和堆积角均不同,秸秆品种和原料的均匀度对堆积密度有影响,不同种类秸秆堆积密度差异较大。原料的全水分越高,堆积角越大。摩擦特性和流动特性无明显差异。这说明在秸秆原料的压缩、输送、储存等相关装备及工艺路线的设计中,应充分考虑不同地区、不同种类的秸秆原料堆积特性的差异性。该研究为秸秆类生物质原料的利用提供基础数据支撑。     

基于无人机多光谱影像的完熟期玉米倒伏面积提取

由于土壤、地形、水分以及耕作方式等存在的时空变异性,致使灾后完熟期玉米地块存在4类作物形态,包括叶片呈绿色的未倒伏玉米、叶片淡黄的未倒伏玉米、叶片淡黄的倒伏玉米、黑色阴影区域。为进一步提高现有倒伏玉米面积提取方法的精度,该文以黑龙江省国营农场典型玉米倒伏地块为研究区,获取无人机多光谱数据,对比4类作物形态的光谱、植被指数以及纹理特征差异,经特征筛选后,首先面向倒伏玉米提取构建了5种典型特征组合。然后针对植被指数特征、光谱和纹理特征组合采用最大似然法分类,最后对提取结果的精度进行评价和分析。结果表明:反射光谱特征或植被指数特征无法准确区分4类作物形态,提取的倒伏玉米面积偏差较大;多类纹理特征法所得结果最优,4类典型作物形态的识别平均误差为9.82%,倒伏面积提取的误差为3.40%,Kappa系数为0.84。该研究延展了纹理特征在倒伏玉米面积提取中的应用并对完熟期倒伏玉米识别具有重要的借鉴意义。     

旱涝交替胁迫增强水稻抗倒伏性能

茎倒伏是水稻减产的重要影响因素。本文采用小区试验,分析了旱涝交替胁迫下旱后浅蓄（T1）、旱后深蓄（T2）与目前常用的浅水勤灌（CK,对照）模式下,水稻茎秆生长指标和抗倒伏指标的差异,并结合水稻茎秆的细观特征,对水稻抗倒伏能力的影响机制进行了探讨。结果表明,与对照相比,适宜的旱涝交替胁迫处理（T1）基部节间长度降低,茎粗、茎杆截面面积增加,但差异不显著;茎杆的抗弯截面模量和累积破坏能量分别增加12.4%和9.4%,差异达到显著水平;茎杆壁厚、维管束数量、维管束面积增加,维管束细胞趋于密实,使得茎杆的抗折力增加,倒伏指数下降。但旱后淹水深度过深（T2）,水稻抗倒伏指标下降。地上部分鲜重增加是 T2处理倒伏指数增加的主要原因。上述情况表明,适宜的干旱胁迫能够拮抗淹水胁迫造成的抗倒伏能力下降,提高后期抗倒伏能力。现有节水模式下适当加大雨后蓄水深度不会增加倒伏风险。     

油菜机械直播同步分层施肥对根系构型和抗倒伏能力影响

为探明油菜精量联合直播同步分层施肥机械作业条件下，深浅层施肥比例对油菜根系生长、植株抗倒伏能力和产量等农艺性状的影响，该研究选用“华油杂62”油菜品种作为供试作物，在施肥量600 kg/hm²条件下，以10 cm定位侧深施肥CK1和机械旋耕浅层混施CK2作为对照，设置机械旋耕浅层混施-定位侧深施肥量分层比例为1∶3(FL)、1∶1(FM)和3∶1(FH)3个施肥处理，于2020年和2021年在长江中游冬油菜区开展田间试验，研究不同分层施肥处理对油菜根系分布、耕层土壤坚实度变化、倒伏指数和产量的影响。结果表明，分层深施处理能显著(P<0.05)改善油菜根系构型并促进根系下移，平均根表面积、根体积、根干质量和主根长分别是CK1处理的1.58、1.47、1.29和1.16倍，是CK2处理的3.63、2.79、1.46和1.28倍，且土壤坚实度相较于CK1和CK2处理平均分别降低4.91%和15.25%。不同分层施肥处理的油菜主根长、根表面积、根体积和根干质量在处理间从大到小依次均为：FM、FH、FL;FH处理植株的根茎粗、倒伏角度、抗折力分别是FM处理的1.11、...