干旱对玉米穗发育及产量的影响

干旱作为影响玉米产量的环境因素之首,对玉米植株形态、物质积累、生理作用、性器官发育等方面产生影响,最终降低穗粒数、粒重,导致产量降低。以雌雄穗发育为研究重点,本文综述了不同时期干旱对雌雄穗性状及开花吐丝间隔期的影响。玉米开花前遭遇干旱,延缓雌雄穗发育进程,减少分化小花数,增加籽粒败育,导致穗粒数降低;抽雄吐丝期间遭遇干旱,导致雄穗抽出困难、吐丝延迟,使开花吐丝间隔期拉长,严重时导致花粉、花丝超微结构发生改变,影响玉米授粉、受精过程,最终导致秃尖形成,穗粒数降低;灌浆期遭遇干旱导致叶片早衰,光合产物积累不足,籽粒灌浆受阻,粒重降低,最终均会导致产量下降。从源库关系角度分析,玉米灌浆期前干旱导致玉米产量降低的主要原因是穗粒数降低导致的库强不足;而灌浆期干旱主要是叶片早衰等营养器官发育受阻,限制同化物的积累及转运,此时源不足限制了产量的增加。     

干旱胁迫对玉米光合和产量的影响

干旱或渗透胁迫下，３个测试的玉米杂交种幼苗叶片叶绿素含量均下降，其净光合速率、呼吸速率亦显著下降，下降幅度为：玉单３５８＜桂三２号＜南校８号。叶片Ｃａ２＋－ＡＴＰ酶和Ｍｇ２＋－ＡＴＰ酶活性显著增加，增加幅度为；玉单３５８＜桂三２号＜南校８号。田间试验结果表明：干旱处理后，各品种株高、穗长、穗粗和籽粒百粒重均有不同程度的下降，下降幅度均为：玉单３５８＜桂三２号＜南校８号。干旱胁迫显著降低了玉米产量。减产程度为：玉单３５８＜桂三２号＜南校８号。说明花粉植株杂交种玉单３５８的抗旱能力大于桂三２号和南校８号。     

气候变化下干旱对中国玉米产量的影响

了解干旱的时空变化特征及其对农业生产的影响对于维护农业可持续发展具有重要意义。该研究以中国五大主要玉米种植区中241个地级行政单元作为研究对象,采用AquaCrop作物模型分别对rcp2.6、rcp4.5、rcp8.5,3种代表性浓度路径情景中玉米在不同灌溉条件下的受到的水分胁迫及相应产量进行模拟,在此基础上通过建立回归模型评估干旱强度对玉米产量损失的影响。结果表明,1）未来中国的干旱强度分布及玉米产量损失在空间上均呈现由西北至东南递减的趋势;2）未来时期全国大部分地区干旱水平相比于历史时期有所上升;3）玉米干旱损失率随干旱指数的变化特征符合Logistic曲线,回归结果的R2为0.96。4）未来北方春播玉米区和黄淮海夏播玉米区的玉米产量对干旱强度反应最敏感,应当引起格外重视。     

中国西南地区干旱对玉米产量影响评估方法

为研究干旱对西南地区玉米产量的影响,该文根据气候相似、发育期相近、农业生产水平相当的原则将西南地区玉米种植区分成6个亚区,利用1961-2010年西南地区63个代表站点逐日气象资料,计算逐旬水分盈亏指数,建立逐旬干湿指数,并基于旬干湿指数建立玉米干旱累积指数,同时结合玉米单产资料,构建玉米干旱产量损失评估模型。结果表明,玉米生育期内旬干湿指数与该旬的土壤湿度相关性较好;西南6个亚区玉米干旱产量损失评估模型均通过0.05水平的F检验,通过代表站、西南干旱年玉米干旱累积指数与干旱产量损失间的统计分析,两者之间具有显著的相关性,检验水平F均在0.05以上。模型能较准确地评估玉米发生干旱时的产量损失,具有一定的应用和深入研究价值。     

北方地区不同等级干旱对春玉米产量影响

北方地区是中国主要的玉米种植区,在中国玉米总产和播种面积中占有较大比例,同时也是中国易发生干旱的地区,北方地区干旱常态化严重制约着该地区玉米的稳定发展。该文基于北方地区14个省(市、自治区)217个气象台站1961-2010年的逐日气象数据以及作物、土壤和田间管理资料,依据春玉米生长季内降水量并以100 mm为间隔将全区划分为6个区域(Ⅰ~Ⅵ),选取作物水分亏缺指数为农业干旱指标,基于验证后的农业生产系统模型(agricultural production systems simulator,APSIM),明确了各生育阶段不同等级干旱对春玉米产量的影响。研究结果表明,北方地区干旱造成春玉米减产率在空间上呈由西向东下降趋势,降水的空间分布直接导致了灾损程度在各区的差异,其中西部灌溉绿洲农业区雨养种植春玉米干旱风险非常大,需大力发展节水灌溉,而东部雨养农业区自然降水已基本满足春玉米生长发育需要,干旱对春玉米产量影响较小,在模拟过程中很难准确的反映出旱级对产量造成的差异影响。春玉米在拔节—抽雄阶段发生干旱会对产量造成比较严重的影响,该阶段4个等级干旱造成春玉米减产率的四分位区间分别为特旱(20.1%~33.6%)、重旱(12.0%~20.3%)、中旱(6.3%~15.2%)、轻旱(4.7%~11.6%)。     

干旱胁迫对玉米根系生长及根际养分的影响

通过盆栽模拟干旱试验，测定了干旱胁迫下玉米根系生长情况和根际土壤中速效N、P、K的含量。结果表明，干旱胁迫抑制了玉米拔节期和抽雄-开花期玉米根系的生长，减弱了玉米根系的吸收能力。干旱胁追下玉米根际NH4^＋-N、NO3^--N、速效P和速效K均发生根际富集现象。其中有效N和速效K含量高于正常供水．而速效P却呈现低于正常供水的趋势。干旱胁追抑制玉米根系生长、减弱根系吸收能力是玉米减产的重要原因。     

分蘖期干旱胁迫对寒地粳稻光合特性及产量形成的影响

为了探讨分蘖期干旱胁迫对寒地粳稻产量形成的影响机理及其耐旱机制,以东农425(耐旱型)和松粳6号(干旱敏感型)为试验材料,通过盆栽方式于分蘖期控制土壤水势至0 k Pa(对照)、-10 k Pa(轻度干旱)、-25 k Pa(中度干旱)、-40 k Pa(重度干旱),依次记为A0、A1、A2、A3。处理21 d后复水,研究分蘖期不同程度干旱胁迫对寒地粳稻叶面积、光合特性、叶绿素总含量、产量及产量构成因素的影响。结果表明,分蘖期干旱胁迫导致叶面积减小、功能叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均随土壤水势降低而下降。同时,干旱处理期间寒地粳稻功能叶片叶绿素总含量、叶绿素a/b值均随干旱胁迫程度增加而下降,但类胡萝卜素含量的变化却与其相反。干旱胁迫下寒地粳稻产量显著下降,且下降幅度随土壤水势降低而逐渐增大。有效穗数和穗粒数大量降低造成产量显著下降,说明分蘖期干旱胁迫造成减产的主要原因是低土壤水势造成了寒地粳稻库容量或单位面积颖花量的大量降低。与A0(对照)相比,A1、A2和A3下松粳6号产量降幅分别为13.87%、20.87%和32.51%;而东农425分别为10.58%、15.21%和25.52%,均显著低于松粳6号,且耐旱型品种东农425始终保持较高光合生长能力。本研究结果为寒地粳稻抗旱节水栽培技术措施的制定提供了理论依据。     

干旱胁迫对水稻生长、生理特性和产量的影响

以皖稻153、两优0293等9个品种为材料,利用土壤水势张力计控制土壤水分,在分蘖期和孕穗期进行自然干旱处理与常规水分管理,研究干旱对不同品种水稻生长、生理特性和产量的影响。结果表明:分蘖期和孕穗期水稻土壤水势控制在-75kPa左右10d时间,对水稻的株高、分蘖动态、绿叶面积、叶片水势和叶片含水量均产生明显影响;水稻植株生理指标对干旱胁迫响应明显,MDA浓度、POD活性、SOD活性、可溶性糖含量和脯氨酸含量均有不同程度增加,且差异均达极显著水平;从产量上看,新两优6号、新两优香4号和两优0293三个品种抗旱性较强,其中,新两优6号干旱处理分别比对照减产最小,仅是3.32%和4.27%;新两优香4号和两优0293两个品种虽然也减产,但减产幅度在10%以内。     

钙试剂对干旱胁迫玉米脱落酸与木质部汁液pH的影响

试验研究钙试剂对干旱胁迫玉米脱落酸与木质部汁液pH的影响结果表明,EGTA、异博啶和三氟啦嗪处理均能提高玉米木质部汁液pH;EGTA、异博啶处理后玉米叶茎根中脱落酸含量降低,木质部汁液中脱落酸浓度与叶茎根脱落酸含量并没有明显相关性,表现出复杂变化;三氟啦嗪处理后玉米根中脱落酸含量升高,茎、叶中脱落酸含量降低,且叶木质部汁液中脱落酸浓度亦降低,而茎、根木质部汁液中脱落酸浓度无明显变化。     

氯化胆碱对干旱胁迫下玉米幼苗叶片膜结构保护机制的研究

用300 m g/L氯化胆碱(CC)浸种与叶面喷施相结合作预处理,然后用15% PEG- 6000 模拟干旱胁迫。发现CC在干旱条件下可减缓CAT、POD活力和类胡罗卜素含量的降低, 特别是改变了SOD活力在干旱胁迫下通常呈波浪式变化的规律, 使其在实验条件下一直呈上升趋势。这些可能是膜结构得到保护, 从而使膜脂过氧化产物MDA 产生及细胞电解质渗漏都明显减少的主要原因。     

基于CERES-Maize模型的吉林西部玉米干旱脆弱性评价与区划

自然灾害风险(risk)是灾害损失的可能性,主要取决于致灾因子、脆弱性、暴露性以及防灾减灾能力4个因素。脆弱性(vulnerability)衡量承灾体遭受损害的程度,是灾损估算和风险评估的重要环节,是致灾因子与灾情联系的桥梁。在全面收集研究区气象、土壤、土地类型、田间管理数据等资料的基础上,基于自然灾害风险和气候变化领域对脆弱性的定义,在考虑到扰动、敏感性和适应能力的基础上建立干旱脆弱性评价模型。以吉林省西部的玉米干旱灾害作为研究对象,选取2004年、2006年和2007年3个典型干旱年,运用CERES-Maize模型逐日逐网格对玉米的生长过程进行模拟,并且计算出不同生育期干旱脆弱性;对相应年份的玉米因旱减产率与不同生育期脆弱性的相关分析表明,二者存在指数相关性,并且每个生育期都通过了?=0.05的F检验,说明利用上述模型对玉米干旱脆弱性的评价与区划是合理的;从相关系数的大小中可以看出,玉米因旱减产损失与抽雄—乳熟期和拔节—抽雄期脆弱性相关性较大,其次是乳熟—成熟期和出苗—拔节期。将不同生育期玉米干旱脆弱性指数划分为4个等级,借助GIS技术绘制了玉米干旱脆弱性区划图。结果表明:吉林省西部玉米干旱脆弱性较强的区域主要集中在白城、洮南、镇赉等地区,玉米干旱脆弱性较弱的区域主要集中在松原、扶余等地区。运用此模型可以评价和预测玉米不同生育期干旱脆弱性以及因干旱造成的玉米产量损失,本研究结果可以为研究区农业干旱灾害风险评估以及防灾减灾提供一定的依据。     

Effect of partial defoliation after silking stage on yield components of three grain maize hybrids under semi-arid conditions

The effect of source reduction on yield and yield components of three maize hybrids at three plant densities was studied under agro-climatic conditions in southern Iran. Field experiments were conducted at the research farm of the College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran, located at Bajgah (52° 35′ N and 39° 4′ E, 1810 masl) during the 2008 and 2009 growing seasons. The treatments included three hybrids, three plant densities and defoliation, arranged in the main, subplots and sub-subplots, respectively. Defoliation treatments, which consisted of removing all the leaves from one side of the maize plants, were imposed when plants were at the silking stage. Silking was taken as the time when 50% of the plants in a row presented visible silks. Partial defoliations included control, and 50% defoliation at 25 and 35 days after silking (defoliation treatments were applied to all plants in each plot). The experiments were conducted in a randomized complete block (RCB) design with three replications. Dry matter accumulation was assessed by sampling ears at 7-day intervals from the mid-silking stage to black layer formation. Defoliation treatments decreased grain yields significantly in both years. The highest grain yield in 2008 (19 t ha^?1) was obtained from hybrid Maxima ‘524’ and in 2009 (14 t ha^?1) from hybrid 704 at 95,000 plants ha^?1 density. Defoliation treatments decreased grain yields due to a reduction in the number of kernels per ear, as well as mean kernel weight. Some other measured parameters including stalk, shank, husk and cob dry weights, and cob and ear lengths were also decreased under defoliation treatments. If 50% of the photosynthetic area after silking was removed, the quantity of retransferred assimilates from stalk to kernel was increased. Finally, partial defoliation, 25 days after silking, reduced all the yield components more than any other treatments.     

腐殖酸长效尿素在土壤中转化及其对玉米增产的效应研究

试验研究腐殖酸长效尿素(Ⅰ、Ⅱ)在土壤中转化及其对玉米增产效应结果表明,与普通尿素相比,施用腐殖酸长效尿素玉米生长发育前期可抑制土壤中脲酶活性,向土壤环境供N速度基本与玉米生长发育需N速度相一致。同时可提高玉米不同生育期叶片叶绿素含量和光合作用强度,显著提高玉米籽粒产量。其中以Ⅰ型长效尿素效果最佳,比普通尿素处理增产35.1%。     

中国东北春玉米区干旱时空分布特征及其对产量的影响

为了研究东北地区春玉米不同生育阶段干旱时空分布规律及其对产量的影响,基于研究区域1961—2012年69个气象站点逐日气象资料和春玉米生育时期及产量资料,采用Penman-Monteit法计算潜在蒸散量,在此基础上利用农业干旱指标标准化降水蒸散指数(SPEIPM)划分干旱等级-最后利用干旱等级权重及发生概率评分等级计算每个站点的干旱危险指数(DHI);利用Mann-Kendall检验法计算5个生育阶段的SPEI变化趋势,利用回归分析进行SPEI与玉米气候产量的关系分析。结果表明,吉林省西部和辽宁省西部在玉米生长季内始终为干旱高风险区,吉林省东部和辽宁省东部则为干旱低风险区,黑龙江省东部干旱风险随生育进程增大;近52 a玉米苗期干旱强度和范围有减小趋势,而生育后期在增加;1991—2012年辽宁省西部玉米气候产量与SPEIPM3-7(5—7月份的SPEIPM)以及吉林省西部、吉林省东部和松嫩平原气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)的关系达极显著(P0.01),吉林省中部气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)关系达显著水平(P0.05)。春旱严重地区如松嫩平原、吉林省西部、辽宁省西部和南部的干旱强度和范围正在减小,而东北干旱程度在玉米生育后期整体呈增强趋势,其中东部最明显。在降水充沛的吉林省东部,气候产量与干旱指数的回归方程对称轴在0附近,表明正常降水情况下即能保证高产和稳产。降水较少的地区如辽宁省西部和吉林省西部等地,回归方程对称轴在1附近,提高玉米产量需增加灌溉和提高水分利用效率。     

基于WOFOST作物模型的玉米区域干旱影响评估技术

为探讨作物区域干旱影响评估技术,拓展农业气象灾害区域影响评估方法,基于WOFOST作物模型,以西南玉米干旱为研究对象,对发育期、光合生产等模块进行了改进与提高,利用西南地区8个代表性站点的玉米田间观测数据和同期逐日气象数据对模型进行了适宜性检验,在此基础上,选择西南地区历年典型干旱年份,模拟分析了玉米的产量变化趋势,并与实际减产率作了对比分析。结果表明:改进后,玉米生育期模拟值与实测值归一化均方根误差(NRMSE)由原来的3.25%~6.95%降低到1.48%~3.07%,R~2由原来的0.57~0.79提高到0.63~0.99,平均模拟精度由原来的74.12%提高到78.9%。玉米产量模拟值与实测值NRMSE范围由原来的7.88%~11.99%降低到3.07%~6.79%,R2由原来的0.52~0.93提高到0.77~0.98,平均模拟精度由原来的75.7%提高到80.95%。对1987年、1992年及2006年西南地区关键生育期典型干旱年份产量模拟平均精度分别是69.8%、78.1%与75.9%。结合上述分析可得出模型对发育期与产量的模拟精度都有不同程度地提高,模型对西南玉米主产区干旱影响评估有很好的反应,对干旱分布范围与分布规律的模拟值与实际情况基本接近,表明该方法可为区域干旱影响评估提供一种更为科学的评估技术。     

局部水分胁迫对玉米根系生长的影响

采用分根法进行玉米水培试验, 研究局部水分胁迫对玉米根系生长的影响。设4个水分胁迫水平: CK, 0.2 MPa, 0.4 MPa, 0.6 MPa, 在整个根系经受一定的水分胁迫之后对部分根系复水处理, 测定局部供应后 0 h、6 h、12 h、1 d、3 d、5 d、7 d、9 d等不同时期各部分根系的面积、长度及干重。结果表明, 各胁迫程度均表现为, 与对照相比, 复水侧根区的根系面积、根长与根干重出现了明显增长, 且始终显著大于持续胁迫侧根区, 且随处理时间延长更加明显。不同胁迫程度下复水侧玉米根系的增长幅度不同。水分胁迫预处理后, 0.2 MPa水平下, 复水侧根区根系的面积、长度与干重以及整个根区总根长、总面积均可以达到甚至高于对照水平, 其他处理均显著低于对照。轻度胁迫后复水的根区根系产生明显的补偿效应。适度胁迫后复水有利于作物根系总面积增长, 但对总根长、根干重无显著影响。根系补偿效应与胁迫强度及复水的时间有关。     

施氮对不同品种玉米产量、氮效率的影响

随着人们对农田氮肥过量施用导致肥料利用率下降和农田地下水硝酸盐污染等问题认识的逐渐加深,不同品种玉米氮素营养效率的研究得到普遍重视。本文选择在我国主要应用的15个玉米品种,在0、120kg.hm 2、240 kg.hm 2氮水平下,通过田间试验研究了施氮对不同品种玉米产量和氮效率的影响。结果表明:"郑单958"、"32D22"、"滑玉14"、"豫丰335"、"新单29"、"中科11"和"漯单9号"在施氮量为120 kg.hm 2时产量最高;"先玉335"、"浚单18"、"蠡玉13"、"浚单20"、"农大108"、"NE8"、"豫禾988"和"洛玉4号"在施氮量为240 kg.hm 2时产量最高。以产量差异的显著性关系为标准进行聚类分析,可将15个玉米品种分为高产、中产、低产3个类型。在3个氮水平下,"蠡玉13"都表现为高产品种,"先玉335"都表现为中产品种,"豫丰335"和"豫禾988"都表现为低产品种。根据玉米在中氮和高氮水平下的氮效率,可以将其划分为4个类型,"郑单958"、"浚单20"、"蠡玉13"、"浚单18"和"漯单9号"为双高效型,"农大108"、"NE8"、"豫禾988"、"豫丰335"和"洛玉4号"为双低效型。根据产量和氮效率的聚类分析结果,"蠡玉13"和"浚单20"在中氮和高氮时都是高产又高氮效率的品种;"郑单958"和"漯单9"在中氮时是高产高氮效率的品种;而"豫丰335"、"豫禾988"、"NE8"和"洛玉4号"在中氮和高氮时都是低产又低氮效率的品种;"农大108"在高氮时是低产又低氮效率的品种。玉米产量与氮营养性状的相关性分析结果表明,氮吸收效率对产量的影响较小,氮素利用效率与秸秆吸氮量之间存在抑制作用,氮素利用效率与氮收获指数间有很好的协同作用。通径分析结果表明,在3个施氮水平下,玉米氮素利用效率对产量有较大的作用,而氮素吸收效率对产量的作用很小。在低氮水平下,氮素利用效率和籽粒吸氮量对产量起决定性作用;在高氮水平下,氮素利用效率起主要作用。     

Evaluation of bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes for yield and related traits under drought stress conditions

ABSTRACT

Drought is a major factor threatening crop production worldwide. Developing wheat varieties that are adapted to drought prone environments is a sustainable strategy to improve wheat production and productivity. The aim of this study was to evaluate and select bread wheat genotypes for yield and yield components, and for stability under drought stress and non-stress conditions. One hundred and twenty genotypes were evaluated at five test sites in the 2018/19 cropping season using a 10 x 12 alpha lattice design with two replicates. The level of drought stress was imposed using different sowing dates (early planting representing non-stressed, while late planting as drought stressed conditions) following the onset of the main rain at each site. Grain yield and yield components were recorded, and drought indices were calculated for each genotype. Among the drought tolerance indices, GMP, MP, HM, STI and YI were found to be the most suitable for predicting drought tolerance because they had significant and positive correlations with yield under drought stress and non-stress conditions. Rank sum analysis identified the most drought tolerant genotypes as ‘YS-34', ‘YS-85' and ‘YS-82’. The selected wheat genotypes are useful genetic resources for future drought tolerance breeding programmes in Ethiopia or similar agro-ecologies.     

绿洲灌区小麦免耕秸秆还田对后作玉米产量性能指标的影响

产量性能是决定作物生长发育和产量形成的关键因素,研究前茬秸秆处理方式对后茬作物产量性能指标的影响,对于建立高效种植制度、优化栽培措施具有重要指导意义。2009—2012年,在甘肃河西绿洲灌区,通过田间定位试验,研究了前茬小麦不同秸秆还田和耕作措施(NTSS:25 cm高茬收割立茬免耕;NTS:25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕;TIS:25 cm高茬等量秸秆翻耕;CT:不留茬翻耕对照)对后作玉米产量性能指标的影响,以期为优化试区玉米种植模式提供依据。结果表明,与CT相比,前茬小麦秸秆还田降低了后作玉米大喇叭口期之前的叶面积指数(LAI)与光合势(LAD),但增大了吐丝期之后的LAI与LAD,延缓了衰老,以NTSS、NTS延缓衰老作用突出;NTSS、NTS和TIS处理玉米全生育期的平均叶面积指数(MLAI)比CT分别提高12.8%、19.1%和7.0%,总光合势分别提高12.9%、18.6%和6.8%,免耕秸秆还田(NTSS和NTS)提高MLAI和LAD的效果最好。免耕秸秆还田提高了玉米全生育期的平均净同化率(MNAR),以NTSS提高作用明显,较CT高10.7%;但净同化率(NAR)表现为吐丝期之前增大,吐丝期之后降低。NTSS、NTS提高了后作玉米的籽粒产量,比CT分别高13.0%、15.6%,TIS比CT提高7.9%,NTS增产效应最大。不同秸秆还田及耕作方式下,玉米籽粒产量与MLAI、穗数(EN)、穗粒数(KNE)呈极显著正相关性,与收获指数(HI)呈显著正相关性,但与MNAR无显著相关性。MLAI、EN、KNE增加、HI提高是前茬小麦免耕秸秆还田提高后作玉米产量的主要原因。前茬秸秆免耕还田优化后茬玉米主要产量性能指标的效果最好。因此,前茬小麦25 cm秸秆覆盖免耕还田是绿洲灌区优化后作玉米产量性能指标及获得高产的可行栽培措施。