干湿变化与作物补偿效应规律研究

干湿变化是作物生产的水分环境,利用植物旱后复水所产生的补偿效应是农业抗旱节水的新途径。论述了农业干湿变化类型和补偿效应的内涵、干湿变化对作物生态补偿和生长发育阶段间补偿及生理代谢功能间补偿性。通过土壤大气温度组合的玉米实验,研究了大气温度提高补偿土壤干旱作物生长与水分效应的规律。     

夏玉米不同生育阶段干湿变化的补偿效应研究

通过玉米单阶段和双阶段干旱及复水处理的小区试验研究证明，补偿效应是作物生长发育中存在的一种生存本能，其表现有产量、生长和生理等方面，苗期旱后的拔节期复水存在生长超补偿效应和较大产量补偿效应，其生理补偿效应可持续到抽雄期；抽雄期干旱的产量和水分利用效率明显降低，苗期、拔节期连续干旱则产量最低。     

基于SPEI的黄河流域多时间尺度干湿变化分析

黄河流域是我国重要的经济地带和生态屏障,水资源匮乏,研究流域的干湿变化对于水资源的合理管理和利用、促进流域的可持续发展具有十分重要的现实意义。运用1966—2015年3个时间尺度(年、半年、季节尺度)的SPEI数据,基于EOF,Mann-Kendall方法研究了全球变暖背景下黄河流域的干湿变化特征,并进行归因探讨。结果表明:在过去的50年中,黄河流域的SPEI有显著的年际波动,但大部分区域的SPEI未有显著的增加或降低的趋势,区域之间的干湿变化具有非同步特征; 黄河流域气温与SPEI相关性弱,SPEI与降水有更好的同步性; 黄河流域夏、秋季节的干旱较冬、春季节严重,中部黄土高原区的干旱事件频率高于黄河流域西部高原和东部平原区。研究表明黄河流域干湿状况存在区域差异,降水是决定SPEI大小的关键因子,异常气候事件—厄尔尼诺在一定程度上会影响流域的干湿状况。     

作物缺水补偿节水的分子生理机制研究进展

作物缺水补偿节水理论及其技术具有重要理论意义和农业应用潜力, 受到国内外专家的重视并取得一系列重要研究成果, 然而作物适度胁迫缺水产生补偿节水效应的分子生理机制却仍是一个尚待研究的问题。在系统总结近年来的相关进展基础上, 对引起作物适度缺水反弹补偿节水的分子生理过程进行了初步分析探索。作物在发生水分胁迫和复水后, 在根、茎、叶等营养器官生长、渗透调节、蒸腾速率、光合作用等生理活动以及蛋白质活性、生化代谢、分子和基因调节等方面都有相关适应变化。水分亏缺补偿存在阈值范围, 如果控制适当, 在一定水分亏缺强度范围内可提高作物水分利用效率并使作物不减产甚至增产。这种缺水补偿节水技术如能在农业生产上推广应用, 可有效节约水资源, 提高作物经济效益和粮食安全。     

作物施硫生态效应研究

通过田间试验和盆栽试验研究了小白菜和油菜在不同的土壤类型、肥料品种和不同施肥量条件下的生态效应 ,结果表明施用硫肥能促进作物生长、提高其干重生物量和含硫量 ,但施用石膏效果更佳 ,并随施肥量增加 ,效果也增强。盆栽试验中 ,同一处理油菜干重生物量和含硫量都表现为黄棕壤 >红壤 >灰潮土。施用单质硫能提高土壤中的有效硫 ,有利于改变土壤缺硫状况。缺硫土壤中油菜表现出花期延迟、花粉粒发育不全等。     

河北省土壤温度与干湿状况的时空变化特征

土壤温度和干湿状况是表征土壤特性的重要参数,在土壤系统分类中作为诊断土壤某些亚纲、土类及亚类划分的参考依据。基于河北省142个气象观测站1951—2010年的日值气象数据,利用GIS空间分析技术,对河北省近60年的土壤温度和干湿状况的时空变化规律进行了分析。结果表明:(1)1951—2010年的平均土温和平均干燥度指数呈现上升趋势,且1981—2010年的上升速率均高于1951—1980年。(2)河北省主要有冷性和温性两种土壤温度状况,与1951—1980年相比,1981—2010年的温性土壤向北有所移动,移动的距离和面积大约为14.26 km和5 665 km2。(3)河北省的土壤干湿状况分布具有明显的地域差异,地表干湿状况可分为湿润、半湿润和半干旱三个等级;东部和北部区域气候湿润状况优于西部和南部,也间接表明了土壤的干湿分布状况。该研究结果为土壤系统分类定量化的诊断特性取代传统土壤分类中的地带性概念提供参考。     

作物旱后复水补偿效应产生的源-库-流的响应及机制

[目的]作物在生长过程,尤其在干旱半干旱地区,时常经受干旱和复水(降雨或灌溉)过程。干旱胁迫下作物的生长发育受到抑制,产量降低;同时,经过干旱胁迫后作物对干旱胁迫的耐受性有所提高;而干旱胁迫后复水,为了弥补作物干旱期间的损失,作物往往表现出补偿性生长,在产量上产生补偿甚至超补偿效应。作物旱后复水补偿效应是作物对干旱胁迫的积极响应与复水后补偿性生长的共同结果,在旱区作物生产中合理利用旱后复水补偿效应可以有效提升作物产量和水分利用效率。[方法]“源库”关系被广泛用来解释作物产量的形成过程,调控源库关系也是提高作物产量的重要途径。旱后复水补偿效应的产生与作物“源—库—流”响应关系密切。[结果]基于当前的研究进展,从“源库”关系总结作物旱后复水补偿作用产生的机制。在干旱胁迫过程中,源端表现为气孔关闭、光合降低、可溶性碳水化合物累积增加,而库端表现为库活性增加。复水后补偿效应产生过程中,在源端气孔打开、光合恢复、短时间内甚至高于干旱胁迫前,同时源端(叶片)可溶性碳水化合物代谢增强,促进作物光合作用,碳水化合物的合成能力提高;在库端(籽粒)库活性维持较高水平,同化物卸载和累积速度加快;同时流中同化...     

地膜覆盖作物农田光温效应研究

试验研究地膜覆盖作物农田光温效应结果表明 ,夏季作物旺长期 (棉花开花～吐絮期、玉米抽雄穗～乳熟期、大豆开花～结荚期 )地膜覆盖作物枝叶茂盛 ,白天所截留的太阳总辐射量多 ,作物中下部光照强度小于对照地 ,且地膜覆盖作物农田土壤温度低于对照地 ,其中白天地面最高温度降温较明显 ,棉花、玉米与大豆农田土壤温度比对照分别降低 3 1℃、2 7℃和 2 5℃ ,其光温效应可有效减轻夏季高温对作物的危害而利于增产     

黄土高原南部作物水肥产量效应的田间研究

本文采用田间试验和统计分析方法定量地研究了黄土高原南部典型旱作农田的水肥效应,得出了小麦和玉米在试验年份的水分满足程度和农田水分供需平衡过程。指出,影响该区当前作物产量提高的主要限制因素是肥力,而不是水分。本文再次明确指出土壤水库在旱农条件下作物供水调节中的不可替代作用。根据全生育期中土水势剖面的变化再次提出低土水势水分的较高有效性问题。本工作所取得的结论对发展黄土高原南部旱作农业是极为重要的。     

砷污染土壤的作物效应及其影响因素

生长在砷污染土壤中的作物，其叶绿素的合成及酶促作用受到抑制，土壤的酸碱反应，氧化还原状况、机械组成以及污染物来源及其持留时间等对砷的溶解度，吸附强度，存在形态均有影响，从而影响到砷的剂量－作物效应间的定量关系。     

填闲作物对日光温室土壤环境作用效果比较研究

为了探讨温室土壤可持续利用的栽培模式,以连作3年黄瓜的日光温室土壤为研究对象,连续两年在夏季温室休闲期间引入甜玉米、大葱、菜豆(毛苕子)、速生叶菜等几种填闲作物,研究了其对土壤环境的影响.结果表明:在温室夏季休闲期种植大葱后,0～30 cm土层土壤中的细菌和放线菌数量明显增加,细菌和真菌的比值(B/F)显著增大,土壤微生物总量增加,且土壤微生物生物量增加,同时抑制了黄瓜致病菌镰刀菌的繁殖.土壤中的线虫总量、根结线虫数量、寄生性线虫数量受到抑制;在温室休闲期间种植速生叶菜和甜玉米后,土壤中的速效养分含量大量减少,土壤EC值减小.从本试验的结果来看,在温室夏季休闲期种植大葱可以明显改善土壤的生物环境,种植速生叶菜和甜玉米可显著降低土壤的养分积累,减缓次生盐渍化的形成.     

钾钠替代作用及对作物的生理效应

钠可以部分替代钾的生理功能 ,这对缓解我国的钾资源短缺具有重要作用。本文综述了作物对钠和钾的吸收 ,从钾的生理功能和缺钾时的生理效应提出钠对钾的部分替代的可能性 ,并且针对其提高作物耐盐能力和钾素利用效率的研究进行了说明     

微咸水喷灌对作物影响的研究进展

微咸水喷灌条件下, 作物同时受到土壤盐分和喷灌水盐分的双重影响。大部分作物通过叶片吸收盐分的速率与盐分浓度和喷水历时基本上呈线性函数关系; 同时, 喷灌过程中不仅要监测灌溉水的电导率, 而且与其他水源混合时也要监测离子组成, 尽量降低Mg²⁺、Cl^-和Na⁺的含量。喷灌频率的增加比喷水历时的增加更能增加作物盐分的吸收, 并加重对作物的损伤。微咸水喷灌后短时间的淡水冲洗可以减少作物叶片对盐分的吸收。微咸水喷灌显著降低成熟植被的生物量和作物累积耗水量, 造成作物一定程度的减产, 而且具有累积效应; 但作物产量和叶片汁液离子浓度没有明显的相关关系。今后, 应重点研究以下5个方面的问题: (1)微咸水喷灌下作物的耐盐性评价指标, 建立相应的评价体系; (2)选育耐微咸水喷灌的品种, 尤其是用于草场恢复重建、城市绿化、盐渍土改良等耐盐牧草、草坪草的选育; (3)制定与微咸水喷灌相适应的灌溉制度, 研究微咸水喷灌条件下作物叶片上和土壤中盐分的淋洗对微咸水喷灌具有重要的作用; (4)微咸水喷灌对作物影响的区域性和时效性, 应建立微咸水喷灌对作物产量影响的区域性评价和研究长期微咸水喷灌对作物的影响; (5)微咸水喷灌对土壤盐分积累及分布的影响。     

菌泥对作物生长影响的研究

农田作物施入菌泥试验结果表明，在风沙土和草甸土施用菌泥玉米可增产25.0%-26.3%，大豆增产8.93%-10.0%，可改良土壤结构、增加有机质含量和微生物量，菌泥可作为1种生物活性有机肥应用于农业。     

作物耐旱性与叶片水势简报

用SPAC理论分析大豆、花生、玉米、甘薯4种作物水势分布特点及耐旱性结果表明，植物叶片水势是植物水分状况的较好生理指标，玉米根、叶间水势差为0．293MPa，叶位间水势差为0．067MPa。不同作物叶片水势差异显著，作物叶片水势越高， 其耐旱性越强。     

灌淤土区长期施钾对作物产量与养分及土壤钾素的长期效应研究

通过在宁夏灌淤土区长达14年的连续施钾和小麦秸秆还田试验, 研究钾素投入对作物产量、养分和土壤钾素状况的影响.结果表明:小麦秸秆还田和长期施用钾肥均可不同程度提高小麦和玉米的经济产量, 其中施钾年平均增产小麦244 kg·hm-2, 玉米397 kg·hm-2, 处理之间产量表现为氮磷钾肥配合秸秆还田>施用氮磷钾肥>氮磷肥配合秸秆还田>只施用氮磷肥.定位后8～10年施钾肥开始显著有效, 玉米显效时间早于小麦;秸秆还田和钾肥的投入均可提高籽粒和秸秆的钾素吸收量, 秸秆含钾丰富, 籽粒钾含量仅占植株钾总量的13%～17%;施用钾肥可提高作物籽粒大中微量元素含量而降低秸秆中、微量元素含量, 促进籽粒对大部分元素的吸收;长期不施钾肥处理(NP和NP+St)0～20 cm土层土壤速效钾和缓效钾含量较定位开始时下降; 所有处理土壤全钾含量均表现下降, 下降幅度为0.8～1.2 g·kg-1.     

华北灌溉区秸秆焚烧与直接还田生态效应研究

2年试验研究初步表明,华北灌溉地区夏季麦秸覆盖直接还田较焚烧处理可保持土壤水分,降低土壤温度,有利于玉米的生长发育,作物产量增加。秸秆焚烧初期的土壤速效养分含量(P、K)高于秸秆还田处理,尤其是速效磷含量远高于秸秆还田处理,但至收获时差异不大;秸秆焚烧比秸秆还田处理除草效果好,且可使部分病虫害减轻,但有的病虫害却因秸秆直接还田而加重。     

大气[CO2]和温度升高对农作物生理及生产的影响

全球大气[CO2]和气温升高是全球气候变化对农作物产量影响最为重要的两个因子。本文着重介绍了[CO2]和温度升高对农作物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、产量、品质等方面影响的研究进展。研究表明随着[CO2]升高,作物光合速率及蒸腾速率有上升趋势,呼吸作用和气孔导度下降,产量有所提高,品质将会降低,但研究仍有不确定性。随着[CO2]变化,不同光合途径(C3、C4)作物的响应不一致且存在短期和长期效应。普遍认为大气温度升高抑制作物光合作用,作物产量下降。现有的研究多采用模型或模拟试验的方法研究气候变化对作物产量的影响,但研究发现模型研究结果与模拟试验研究结果有差异,不同学者对产量的评估结果也不一致。最新研究认为温度对作物产量影响成非线性,当温度高于关键温度后产量会迅速下降。现阶段大部分模拟试验均在气室中研究,与野外实际情况差异较大,结论仍需进一步验证。目前尚缺乏对作物模型结果的实验验证。