光温要素对水稻群体茎蘖增长动态影响的分析及模拟

为研究水稻茎蘖增长阶段光温要素对茎蘖动态的影响,并验证现有茎蘖动态模拟模型中的光温影响方程,以籼型两系杂交稻陵两优268和两优培九为试验品种,进行了为期2年每年7个播期的大田试验。首先,采用Richards方程对茎蘖观测数据进行拟合,获取茎蘖增长动态的特征参数。然后,分析特征参数与茎蘖增长期内平均光温要素和气候要素的关系,并在此基础上,以光温组合因子为自变量,分别构建2个品种茎蘖增长速率和分蘖率的光温组合影响方程,将获取的方程替换水稻群体茎蘖动态模拟模型中的光温影响方程。最后,验证和比较替换前后模型的模拟结果及与实测茎蘖动态的误差。结果显示,受光温要素的共同作用,平均茎蘖增长速率和最大茎蘖密度均与光温要素显著正相关,表明光温要素不仅影响茎蘖增长速率,也影响实际最大群体茎蘖密度,这在构建的光温组合影响方程中得到了较好的反映。较现有模型,替换后模型在茎蘖增长动态上的模拟误差总体减小,模拟的茎蘖增长速率和最大茎蘖密度与实际吻合较好,但在部分验证数据上仍存在较大误差。然而,本文提出的验证和改进光温影响方程的方法,对了解光温影响机制和完善群体茎蘖动态模拟模型具有一定的参考价值。     

基于Richards扩展方程提取水稻灌浆结实光温特性参数

以籼型两系杂交稻陵两优268和两优培九为材料,进行了为期两年(2012-2013)的大田分期播种试验,每年分7期播种,旨在研究水稻灌浆期光温要素对籽粒灌浆结实的影响,并提取与此有关的光温特性参数。因此,以Richards方程拟合观测数据得到的平均灌浆速率为纽带,通过引入光温订正方程,建立Richards扩展方程。结合全局优化算法SCE-UA (Shuffled Complex Evolution Algorithm),优化方程参数,估算2个品种灌浆结实的光温特征参数和响应曲线。结果显示,光照主要通过影响籽粒最终重量而间接作用于平均灌浆速率,温度则通过影响灌浆进程的快慢作用于平均灌浆速率。陵两优268灌浆结实期的光照阈值(R₀)、最低(T_min)、最高(T_max)和最适温度(T_op)分别为18.94 MJ m^-2 d^-1、6.81℃、30.28℃和33.29℃; 两优培九上述参数分别为21.71 MJ m^-2 d^-1、6.10℃、24.16℃和33.74℃。形成的光照和温度响应曲线,能够较好地反映两品种平均灌浆速率对光温条件的响应差异,其中陵两优268平均灌浆速率表现为“温度敏感型”,而两优培九表现为“光照敏感型”。本文运用数学模型方法定量分析和比较了光温要素对有效灌浆期内平均灌浆速率的影响,其方法和结论为建立相应的农业气象指标,评估气候资源对水稻产量的影响提供了重要参考依据。     

不同麦类作物籽粒灌浆特性研究

为研究不同麦类作物籽粒的灌浆特性,以小麦品种‘宁麦13’、大麦品种‘龙啤1号’和青稞品种‘昆仑15号’为试材,利用Logistic模型对籽粒灌浆过程进行拟合,分析了3种作物粒重增长进程和灌浆参数的差异。结果表明：小麦、大麦和青稞千粒重分别为51.60、49.01、46.43 g/(1000grain),三者之间差异显著(P<0.05)。小麦籽粒有效灌浆时间为45.89 d,分别比大麦和青稞长9.84 d和3.59 d (P<0.05);小麦粒重快增期和缓增期持续时间显著长于大麦和青稞,青稞与大麦无显著性差异。大麦籽粒平均灌浆速率为1.37 g/(1000grain·d),高于小麦和青稞18.10%和24.55%(P<0.05);大麦籽粒粒重快增期灌浆速率、缓增期灌浆速率和最大灌浆速率显著高于小麦和青稞,青稞与小麦无显著性差异,但大麦在快增期灌浆速率下降最快。可见,小麦与大麦、青稞之间粒重的差异主要取决于籽粒灌浆持续时间,大麦与青稞之间粒重的差异主要取决于籽粒的灌浆速率。     

秸秆还田与施氮量对小麦、玉米产量与品质的影响

为了研究高产条件下秸秆还田与不同施氮量对冬小麦/夏玉米一年两熟灌溉农田作物产量、品质的影响,在山东龙口进行了田间试验。结果表明,高产条件下,短期(2 a)秸秆还田对小麦、玉米增产效果不显著,但可以提高小麦籽粒蛋白质含量、延长面团稳定时间,改善加工品质。麦季施氮240 kg/hm2(N2)和减氮处理168 kg/hm2(N1)、玉米季施氮皆为112.5 kg/hm2条件下,N1、N2处理间小麦产量2 a均无显著差异,麦季氮肥后效对玉米季产量亦无显著影响。试验第1年,N1、N2处理对小麦和玉米籽粒品质无显著影响,试验第2年,小麦籽粒湿面筋含量及淀粉含量,N1处理显著高于N2处理,N2处理玉米籽粒的淀粉含量显著高于N1,同时也改变了玉米籽粒直链淀粉与支链淀粉比值。综合比较认为,在秸秆还田条件下,氮肥用量以麦季168 kg/hm2、玉米季112.5 kg/hm2较适宜。     

喷施不同化学制剂对高温胁迫水稻干物质积累与碳氮代谢的影响

以陵两优268为研究对象,采用盆栽试验,在水稻拔节末期连续3 d对叶片分别喷施22.04 mmol/L磷酸二氢钾(KH_2PO_4)溶液和20.0 mmol/L的氯化钙(CaCl_2)溶液,以喷施蒸馏水为对照,然后利用人工气候箱进行5 d高温处理(6∶00—18∶00,40℃±0.5℃/18∶00—次日6∶00,30℃±0.5℃,日平均气温为35℃),在高温处理5 d期间和高温处理结束5 d后分别测定水稻剑叶光合速率、叶片和茎秆的干物质量、含氮量和可溶性糖含量,成熟时测定产量,以探讨不同化学制剂对高温胁迫水稻干物质积累与碳氮代谢的影响。结果表明,在高温胁迫下和高温结束后的恢复过程,喷施2种化学制剂皆可提高水稻剑叶的光合速率和蒸腾速率,提高水稻叶片和茎秆的干物质量、含氮量和可溶性糖含量;喷施2种化学制剂均能提高水稻的穗粒数和结实率,每穗粒数分别比对照多21.00粒和18.66粒,结实率分别高10.83%和5.90%,穗粒重分别高0.44 g和0.36 g。喷施22.04 mmol/L KH_2PO_4溶液的处理提高水稻抗高温胁迫能力效果要好于喷施20.0 mmol/L CaCl_2溶液的处理。     

少免耕对灌溉农田冬小麦/夏玉米作物水、肥利用的影响

土壤耕作可影响土壤硝态氮的淋失、土壤的贮水量和作物的水分利用效率。为了研究少免耕在冬小麦套作夏玉米一年两熟灌溉农田对作物产量、水分利用效率和土壤硝态氮含量的影响，采用了5种土壤耕作体系(常规耕作无秸秆还田、常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、缺口圆盘耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖)在山东龙口进行了田间试验。利用烘干法测定了土壤含水率，利用连续流动分析仪测定了土壤硝态氮的含量。结果表明：相对于常规耕作，少耕特别是旋耕还田方式能够增加土壤贮水量、提高作物水分利用效率和全年作物产量，提高土壤0～60 cm层次硝态氮含量、减少硝态氮的淋失。以旋耕还田为主的耕作体系可以在该地区应用，而免耕覆盖则不适宜。     

麻竹丰产栽培技术

通过近几年的引种试验,对麻竹的生物学特性、生态适应性以及繁殖技术、栽培技术进行探索,总结出一套完整的丰产培育技术。     

气候变暖对冬小麦生长发育、产量和品质的影响

以‘扬麦13’和‘徐麦31’作为试验材料,采用数理统计等方法,分析气候变暖对冬小麦生长发育、产量和品质等方面的影响机理。结果表明:气候变暖使冬小麦的物候期提前,总生育时期天数缩短;穗长、总小穗数和结实小穗数下降,不孕小穗数增加,有效穗数、千粒重下降,产量三要素的共同下降,导致冬小麦减产;冬小麦籽粒总淀粉含量和支/直比不同程度下降;冬小麦籽粒总蛋白含量不同程度增加,但谷/醇比略微下降。随着气候变暖,冬小麦的生育时期将会缩短、产量下降,而淀粉含量和蛋白质含量变化较为复杂,增减不一。     

气候变化对鲁西南地区气候生产潜力的影响

为了明确不同气象要素对生产潜力的影响程度,分析影响该地区作物生长的主导限制因素,基于鲁西南地区50年的气象数据,应用线性趋势法分析了研究区的气候变化趋势,运用布达格夫斯基连乘原理估算了研究区的生产潜力。结果表明：平均气温以0.16℃/10 a的速率呈极显著上升,年降水量的变化趋势不显著,以3.0 mm/10 a的平均速率增加,日照时数以112.05 h/10 a的速率呈极显著减少。近50年的光合、光温、光温水生产潜力平均值分别为22.6×104、17.6×104、7.4×104 kg/hm2,其变化趋势分别为：光合、光温生产潜力总体呈减少趋势,而光温水生产潜力的总体减少趋势不明显。温度对气候生产潜力具有负效应,降水对气候生产潜力具有正效应,与温度相比,水分是制约鲁西南地区气候生产潜力的关键气候因子。     

玉米花粉扩散频率及距离研究

利用紫色玉米紫糯18作为花粉供体,常规玉米吉单35作为花粉受体,通过模拟玉米花粉扩散实验,研究玉米外源基因向周围环境遗传漂流的频率和距离。结果表明,玉米花粉的扩散频率和距离与供、受体花粉的数量、花粉活力持续的时间及玉米散粉时的气象条件有直接关系。不同玉米品种花粉产量不同,紫糯18的单株花粉平均产量干重为3.251 5 g,吉单35为2.207 3 g。花粉的存活时间与空气湿度和温度有关,湿度高,气温低,花粉易存活。当基因的漂流阈值为1%时,供体与受体隔离距离应在45 m;当基因漂流阈值为0.1%时,隔离距离应为300 m。鉴于转基因玉米的特殊性,建议将0.1%作为转基因玉米基因漂流的管理阈值。