江汉平原小麦生产面临的挑战及对策

针对江汉平原小麦生产现状,从生态条件、生产条件等限制因素出发,分析了日照不足、降水量过多、低温、水稻土和播种面积不足、排灌条件差、机械化水平低等因素对小麦产量及品质形成的影响,并提出了提高江汉平原小麦产量的三点建议,以期为该地区小麦低产田实现高产栽培技术创建提供理论依据。     

基于Logistic回归的中稻推荐施肥模型

以湖北省洪湖市测土配方施肥项目2006、2007年中稻肥料效应试验结果为数据源构建Logistic逐步回归模型,得到目标产量≥6 750 kg·hm-2、≥7 200 kg·hm-2和≥7 500 kg·hm-2时的Logistic模型,模型中引入有效磷、速效钾养分等级和氮肥用量为自变量,3个回归模型的显著性和各参数效应均满足了显著性检验(P＜0.05).由概率预报模型可计算出不同土壤养分等级和不同氮肥用量下的中稻产量≥6 750kg·hm-2、≥7 200 kg·hm-2和≥7 500 kg·hm-2的概率分布,可为当地施肥决策提供科学依据.     

基于决策树和随机森林模型的湖北油菜产量限制因子分析

利用1961-2014年湖北省主产县油菜产量统计资料及同期气象观测资料,采用决策树和随机森林模型,对影响油菜产量的气候因子进行分析。结果表明：温度、日照时数及干旱、湿渍害对油菜产量均有不同程度的影响,且因生育期不同而存在差异。油菜开花期以前对低温敏感,开花期以后对高温敏感;苗期和蕾薹期对干旱较敏感,开花期和角果期对湿渍害更敏感;日照时数对油菜产量的影响受水分状况的制约,在干旱状况下日照偏多不利于产量形成,偏湿状况下则表现为日照越多越有利于产量形成。在各限制因子中,以湿渍害发生频率对油菜产量的影响最高,其次是干旱和冻害。湿渍害对产量的影响以高湿寡照的次生灾害影响较土壤偏湿的直接影响更大     

基于GIS的湖北省江陵县土壤养分空间变异研究

结合应用GIS与地统计学,研究了湖北省江陵县土壤表层(0～20cm)碱解氮、速效磷、速效钾和有机质等属性的空间变异规律。结果表明,所有观测养分的变异系数均属于中等变异强度。结构分析结果表明,碱解氮、有机质、速效磷变异函数曲线的理论模型符合指数模型,速效钾的理论模型符合高斯模型;碱解氮、速效磷、速效钾的空间变异主要是随机性因素引起的,但程度有所差异,有机质的空间变异则主要是结构性因素引起的;4种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关,但尺度范围不同,碱解氮、有机质、速效磷的空间相关距离较大,达49.1km,速效钾自相关距离为17.9km。采用Kriging插值方法生成了养分分布等值区图,可更直观地了解县域的土壤养分丰缺状况。     

江汉平原四湖流域近50年高温热害及热涝相随特征

利用江汉平原四湖流域荆州、潜江、监利、石首和洪湖5站点1960-2010年逐日气象资料,运用常规统计手段和Mann-Kendal突变检测方法,对四湖流域高温热害过程年际变化趋势,高温热害过程在7-8月内各旬发生频次,高温热害发生密集度,热、涝相随灾害发生特征等进行初步探讨.结果表明:(1)四湖流域1960-2010年年高温热害天数以3～ 19d为主,20世纪60年代初-80年代中期缓慢下降,80年代中期以后呈上升趋势,且5站点均有突变点出现,但出现的时期有所不同;(2)四湖流域高温热害以轻度热害为主,且集中在7月中旬、下旬和8月上旬这3个时段(即7月10日-8月10日),同时存在两次高温热害相连发生的现实,其中以间隔1～3d相连发生的次数最高,发生周期为3a,就热害形式来说,轻度高温热害与其它高温热害相连发生的次数最多,51a共发生39次,周期为1.31a;(3)四湖流域发生次数最多的热、涝相随灾害形式为轻度热害、偏涝相随型灾害,51a各站点平均发生了15次,占热、涝相随灾害发生总次数的44.12％,且大部热、涝相随灾害中两种灾害的间隔期在1～5d内.     

气候变暖对早稻产量与生育进程的影响

利用OTCs系统模拟了气温升高2℃和CO2浓度升高60 mg/kg等气候变化条件,研究了气候变暖对早稻两优287产量和生育进程的变化特点,统计了主要农业气象灾害发生特点。结果表明,增加CO2浓度处理经济产量最高,增温处理次之,大田对照(无增温,无CO2浓度增加)产量最低;秸秆产量变化也有类似特点。模拟气候变暖条件下的农业气象灾害特点为,增温条件下,高温热害频发,基本避开了低温冷害;不增温条件下,高温热害与低温冷害均有发生。气候变暖对早稻发育期的影响特点为,生育前期差异不大,间隔均在1 d以内。进入拔节期开始,增温处理与增加CO2浓度处理生育进程逐渐加快,其中,增CO2增温+增CO2增温OTCs对照大田对照。增温2℃与CO2浓度升高60 mg/kg的气候变暖条件下,荆州市早稻露地育秧播期可提前至3月14日;如果是温室育秧,育秧的日期可安排在3月10日左右,比当前气候条件下早稻播种期提前了13 d左右。     

工厂化集中育秧模式下荆州市双季早稻低温冷害风险分析

利用荆州市6个国家气象站1981-2014年早稻生育期和日平均气温观测资料,统计传统露地育秧(TS)情况下早稻的生育期和积温,设定比传统方式提前10d播种于温室集中育秧(CS-10)和提前20d播种于温室集中育秧(CS-20)两种育秧模式,推算出相应的生育期,利用日平均气温观测资料和weibull分布模型,统计分析当地采用这两种育秧模式时早稻关键生育期冷积温(指早稻某生育期内冷害临界温度指标与日平均气温差值的累积值)变化及概率密度分布,比较分析3种育秧模式下早稻遭遇低温冷害的风险。结果表明,相较于TS模式,提前10d集中育秧时,移栽-分蘖始期、幼穗分化始期、抽穗开花始期、灌浆结实始期和收获始期分别提前14d、10d、8d、11d和7d;提前20d集中育秧时,各生育期则分别提前24d、15d、11d、17d、10d。其中,轻度冷害发生概率在发育前期(移栽-分蘖期、幼穗分化期)逐渐下降,发育后期(抽穗开花期、灌浆结实期)逐渐增加,而中度以上冷害的发生概率在发育前期增幅较大,其中提前10d集中育秧时,移栽-分蘖期和孕穗分化期的冷害概率分别为14.7%、49.7%;提前20d集中育秧时,冷害概率分别可达57.1%、71.7%,是传统育秧模式的数倍。因此,为降低冷害风险、保障早稻稳产,荆州市早稻集中育秧模式的适宜播种期应不早于3月25日,即比传统育秧模式提前7d左右。     

基于GIS的县域肥料配方设计

以湖北省洪湖市为例,利用土壤养分丰缺指标法,结合运用了ArcGIS 9.0软件的地统计分析模块(Geostatistical Analyst) 空间分析模块(Spatial Analyst),研究了湖北省洪湖市中稻、棉花适宜的复混肥料配方及其在县域上的分布.结果表明,中稻、棉花适宜的复混肥料配方(N-P2O3-K2O比例)各3个,中稻配方为21%-6%-18%、20%-9%-16%、20%-11%-14%,棉花配方为19%-8%-18%、20%-9%-16%、21%-12%-12%.     

棉花苗期叶片关键生理指标对涝渍胁迫的响应

利用盆栽棉花幼苗进行不同时长(3、6、9、12d)的淹水试验,观测棉花叶片的叶绿素组分(Chl)、叶色度(Rc)、叶绿素荧光动力学参数(F0、Fm)、丙二醛(MDA)、可溶性糖(DS)、脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等关键生理指标,并与对照进行比较,分析其对涝渍灾害的响应.结果表明,淹水后的前3d棉苗叶片叶绿素水解速度最快,叶绿素荧光活性下降的峰值则出现在淹水后第6～9天.说明在田间管理上,应抓住时机在棉田淹水后的3d内尽快排涝降渍,避免植株光合能力受强烈抑制.涝渍胁迫发生后,叶片细胞内代谢平衡被打破,产生了如MDA含量增加和SOD活性下降等负面变化,不利于植株的恢复,同时也产生了如DS、Pro含量增加和POD活性提高等一系列正面变化,这对活性组织有保护作用.在淹水12d内,这些生理指标的变化速率呈现快-慢-快的规律,可用三次曲线来模拟其变化特点.     

不同施氮下双季稻田白天CO2交换与叶面积、生物量的相互影响

研究缓/控释氮肥、氮肥配施硝化抑制剂和微生物菌剂对稻田生态系统白天CO_2净交换、群体叶面积和生物量的影响及其相互关系,有助于进一步了解这几类新型氮肥对稻田碳同化的促进作用及增产效果。为此于2012—2013年在湖北荆州进行大田试验,设置了五种氮肥处理:常规尿素(CK)、树脂包膜控释尿素(CRU)、尿素添加硝化抑制剂氯甲基吡啶(NU)、尿素添加硝化抑制剂二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、尿素配施微生物菌剂(EM)。采用静态箱-气相色谱法连续观测双季稻生态系统白天的CO_2净交换通量,并在各生育期测定水稻群体的叶面积和地上生物量,分析不同氮肥处理下这些指标的变化。结果表明:水稻生长季稻田生态系统白天表现为CO_2的净吸收,净交换通量受气温、降水等气象要素影响较大,在拔节-抽穗阶段出现较高值。相比普通尿素,新型氮肥在不同程度上提高了稻田CO_2净交换,在单个水稻生长季NU提高了13.2%~51.6%的平均CO_2净吸收通量,其次为CRU提高了9.8%~34.1%。在各生育期,新型氮肥对水稻群体叶面积指数和地上生物量表现出更高的促进效果,其中以CRU最为显著,其最大峰值相比CK分别提高了12.4%~18.6%和9.1%~18.8%。通过回归分析发现,水稻群体叶面积指数与CO_2净吸收通量为线性正相关关系,地上生物量与CO_2净吸收通量为抛物线型关系,这在一定程度上说明了水稻群体生长状况与稻田生态系统CO_2同化速率间的关系。包膜控释尿素、添加硝化抑制剂、添加微生物菌剂有助于提高水稻群体叶面积和生物量,促进稻田生态系统CO_2同化,其中树脂包膜控释尿素效果最佳。