拔节期水分胁迫-复水对冬小麦干物质积累和水分利用效率的影响

选用华北地区冬小麦的代表品种——石家庄8号为供试品种,采用盆栽试验,按亏缺程度（轻度60%FC和重度40%FC）和胁迫历时（5d和10d）在冬小麦拔节期设置4个水分胁迫处理和1个对照（全生育期充分灌水）,研究拔节期水分胁迫-复水对冬小麦干物质积累、分配以及产量和水分利用效率的影响。结果表明,拔节期不同程度的水分胁迫均会造成根、茎、叶和整株干物质量的减少,而且胁迫程度越大、历时越长,影响越大;复水可对小麦不同器官干物质积累产生不同程度补偿效应,但程度有限,各处理最终的干物质量均低于对照;轻度历时5d的水分胁迫利于根系增长,根干物质分配指数和根冠比均高于对照,但任何程度和历时的水分胁迫均对叶干物质的积累和分配造成不利影响;所有胁迫-复水处理的产量均低于对照,但轻度历时5d的水分胁迫却可显著提高水分利用效率,相比对照水分利用效率提高了9.4%。总之,本试验研究表明在冬小麦拔节期适宜的轻度胁迫可以优化调控干物质的分配,有利于提高作物植株整体的抗旱能力,对冬小麦干物质积累和产量的影响很小,同时适度水分胁迫减少了冬小麦耗水量从而明显提高了水分利用效率。     

Ecological Conservation and Improvement for China’s Farmlands

在对国内外农田生态保育现状与研究进展分析的基础上,提出中国农田生态保育的新观念,其基本内涵包括基本农田保护、农田基础设施与条件建设、农田防污治污体系构建和生物多样性保育等;讨论了该领域的若干重大问题,揭示出相关重要科学问题;提出了“藏粮于田”战略及其基本对策。     

近50年黄淮海平原气温变化趋势和突变特征

利用黄淮海平原40个气象站点1961-2010年近50a气象资料,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall突变特征统计检验方法,分析黄淮海平原地区年平均最高、平均和最低气温的变化趋势、区域差异和突变特征。结果表明,(1)黄淮海平原地区年平均最高、最低气温在时间变化上表现为非对称性升高,年平均最高气温变化倾向率0.174℃/10a(P<0.01),年平均最低气温变化倾向率0.399℃/10a(P<0.01),年平均最低气温发生突变年份最早(1989年),其次是平均气温(1991年),年平均最高气温发生突变年份最晚(1993年);(2)年平均最高、平均和最低气温均为2月显著升高的站点最多,冬季最高和最低气温显著升高站点最多,冬季增温较明显,平均最高、平均和最低气温变化趋势区域分布不尽相同,但均表现为北部增温幅度高于南部;(3)全区域年平均最高、年平均和最低气温由低到高发生突变的时间和空间分布有差异,最早发生分别为1981年河北秦皇岛、河南郑州和1974年山东朝阳,最迟发生分别是2002年山东济南、朝阳、河南开封以及江苏盱眙地区,2003年河北廊坊、山东惠民、河南开封和江苏盱眙地区,2003年河北石家庄、唐山和江苏盱眙地区。     

华北冬小麦降水亏缺变化特征及气候影响因素分析

为了探究气候变化背景下作物降水亏缺变化规律和影响因素,该文基于华北地区1971－1980年和2001－2010年气象数据和冬小麦生育期资料,研究了冬小麦生育期内降水亏缺变化特点,利用构建的敏感度分析模型探讨了降水亏缺量对主要气候要素的敏感性特征,主要结论：2001－2010年华北中部地区冬小麦全生育期内干旱加重,降水亏缺面积略有增加;播种—返青期内降水亏缺程度自江苏徐州—河南许昌一线往北都有所加剧,返青—拔节期内降水亏缺程度缓解,拔节—抽穗期内降水亏缺程度加重,仅在山西中部太原地区降水略有盈余,抽穗—成熟期内降水亏缺有所缓解;冬小麦拔节—抽穗期降水亏缺量对日照时数高度正向敏感站点最多,主要分布在河北北部地区和安徽省,其次是风速,对温度和降水的高度正向敏感站点最少。该文为制定灌溉定额,农业水资源管理和缓解水资源供需矛盾提供科学依据。     

近30年黄淮海平原干旱对冬小麦产量的潜在影响模拟

为了探明黄淮海平原冬小麦需水关键生育阶段干旱对产量的潜在影响,该文基于黄淮海平原6个农业亚区典型站点的1981—2009年气象数据及田间观测资料,使用作物模型DSSAT模拟探讨了近30 a冬小麦关键生育阶段潜在干旱对产量的影响,并分析了各典型站点干旱减产的概率分布以及典型丰水和缺水年土壤水分的变化规律与产量的关系。研究结果表明:DSSAT模型的区域模拟误差在可接受的范围内(模拟的冬小麦开花期、成熟期和产量的相对均方根误差分别为2.0%、2.5%和12.4%),调试的区域品种3H能够代表黄淮海平原冬小麦品种进行区域模拟。黄淮海平原冬小麦需水关键生育阶段潜在干旱减产率在1980s均呈现出明显减轻的趋势。冬小麦拔节—抽穗期的潜在干旱减产率由南向北逐渐加重,黄淮海农作区天津(Ⅰ区)、石家庄(Ⅱ区)和莘县(Ⅲ区)的减产率超过了40%,临沂(Ⅳ区)、商丘(Ⅴ区)与寿县(Ⅵ区)分别为38%、27%和13%,干旱减产的区域差异主要是由各地气候因素的差异所导致。另外,黄淮海平原冬小麦同一水平的干旱减产率,在拔节—抽穗期发生的概率要远大于灌浆期的概率,北部地区冬小麦在拔节—抽穗期同一水平的潜在干旱减产率要明显高于南部地区,而在灌浆期的概率差别不明显。该研究可为黄淮海平原冬小麦实际生产过程中的抗旱管理与合理灌溉提供理论依据。     

GC-C-IRMS分析氨基酸碳氮同位素的衍生化方法及其展望

碳氮稳定同位素在地球科学、生命科学、环境科学、农业科学等各个领域有着广泛的应用。由于同时含有碳氮原子的氨基酸是蛋白质的构成单位,参与机体的代谢,具有重要的生物功能,因此在利用同位素示踪研究中,氨基酸有其重要的研究价值。本文仅就利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪（gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry,GC-C-IRMS）分析氨基酸的碳氮同位素比值的衍生化方法进行总结,比较各种方法的优缺点,以期对于分析氨基酸的碳氮同位素比值的研究工作提供有益的帮助。     

西藏土壤硒状况与富硒青稞生产路径

西藏土壤普遍缺硒,已经严重影响该区居民身体健康。青稞作为西藏居民主要粮食而广泛种植,青稞硒生物强化的研究具有重要意义。硒生物强化是改善人体硒营养健康的热点研究领域,虽然国内外对主要农作物硒生物强化研究已有很多,然而西藏硒生物强化研究,特别是富硒青稞研究目前尚无报道。本文从西藏硒状况出发,结合西藏青稞生产现状和青稞硒含量,讨论富硒青稞生产的问题和解决路径。（1）已有的研究明确了西藏土壤全硒含量及分布。西藏土壤全硒含量平均值为（0.150±0.084）mg·kg^-1,仅为中国土壤全硒含量平均值（0.290±0.255）mg·kg^-1的一半;西藏缺硒土壤主要分布在雅鲁藏布江以北地区,同时也是大骨节病高发区域,土壤全硒含量不足0.1 mg·kg^-1。值得注意的是,西藏同时存在部分土壤全硒含量较高的土壤,土壤全硒含量超过0.3 mg·kg^-1,主要分布在雅鲁藏布江以南区域,例如日喀则市的岗巴县、山南地区的错那、隆子、措美;（2）西藏青稞种植面积和总产量分别为12万hm²和62万t,占到全国大麦种植面积和总产量的21%和29%,但西藏土壤全硒和有效硒含量总体上处于较低水平,青稞籽粒硒含量平均值仅为0.02 mg·kg^-1,青稞秸秆等饲料硒含量平均值为0.03 mg·kg^-1,同时牛、羊等牲畜血液硒含量均低于临界浓度。西藏居民每人每天通过食用青稞的摄硒量仅为8 μg,即使考虑肉、奶和蔬菜的硒摄入量,每日硒摄入总量为10-16 μg,也远低于FAO推荐标准;（3）考虑到西藏的高海拔和复杂气候特征,针对西藏富硒青稞生产中不同海拔青稞产区适宜的硒肥施用量、不同青稞品种在自然土壤和施用硒肥条件下的不同响应,以及西藏富硒区域的合理规划和利用等问题,提出相应的解决措施。青稞硒生物强化有希望成为改善西藏作物和牲畜品质的有效措施之一,并最终达到有效地提高居民硒营养状况的目标。     

基于叶面积指数改进双作物系数法估算旱作玉米蒸散

为准确估算和区分黄土高原旱作春玉米蒸散(evapotranspiration,ET),该文基于实测叶面积指数(leaf area index,LAI)动态估算基础作物系数,利用LAI修正土壤蒸发系数,并基于修正后的双作物系数法估算和区分黄土高原地区旱作春玉米ET,并以2012、2013年寿阳站基于涡度相关系统和微型蒸渗仪实测的春玉米ET和土壤蒸发(soil evaporation)对修正后的双作物系数法的适用性进行评估。结果表明:修正后的双作物系数法能够较为准确的估算春玉米ET,2012年春玉米全生育期ET估算值、实测值分别为365.3、372.6 mm,2013年分别为385.6、369.4 mm;2012年全生育期改进双作物系数法决定系数、均方根误差、模型效率系数和平均绝对误差分别为0.824、0.561 mm/d、0.817和0.449 mm/d,2013分别为0.870、0.381 mm/d、0.871和0.332 mm/d;同时,修正后的双作物系数法可对春玉米各生育期ET进行准确区分,土壤蒸发估算值与实测值有较好的一致性,2012年全生育期估算和实测土壤蒸发分别为0.98和0.99 mm/d,分别占ET的38.12%和37.08%;2013年估算和实测土壤蒸发分别为0.86和0.89 mm/d,分别占ET的33.59%和35.90%。因此,修正后的双作物系数法能够较为准确地估算和区分黄土高原地区旱作春玉米ET。该研究可为黄土高原区农田水分精准管理提供科学指导。     

不同灌溉施肥制度对土壤水分变化及夏玉米产量的影响

在山东试验区,用夏玉米品种郑单958为试验材料,通过田间试验,对比分析传统沟灌施肥、水肥一体化、滴灌常规施肥3种处理对土壤水分布规律、夏玉米生长发育及水分利用效率的影响。结果显示,该试验区夏玉米季滴灌与常规沟灌相比,60～160cm土层土壤含水量较高,充分满足夏玉米开花期、蜡熟期深层根系吸收水分,而水肥一体化处理较之滴灌常规施肥呈现了夏玉米各项生长指标较高,稳定性较好的特点,更好的提高夏玉米产量和水分利用效率,表现出节水高产的优势。     

探讨品种间差异改良作物水分利用效率

提高水分利用效率是缓解水资源危机实现作物可持续生产的重要策略。本文对叶片尺度的瞬时WUE和单株尺度WUE的品种间差异,瞬时WUE到田间尺度WUE的尺度转换,以及瞬时WUE与产量之间的关系进行了讨论。瞬时WUE具有较大的遗传变异性,在亏水条件下品种间差异更显著。在禾谷类作物上,气孔导度与瞬时WUE密切相关。单株尺度WUE在亏水条件下品种间差异显著,足水条件下差异相对较小。气孔导度是影响单株尺度WUE的重要性状,品种之间气孔对水分亏缺的敏感性差异较大。瞬时WUE向田间尺度WUE的尺度转换不仅受到冠层阻力和边界层阻力的制约,还受土壤蒸发与作物蒸腾比率以及同化物分配模式的影响。瞬时WUE与产量的关系决定于环境的水分条件,在作物生长发育主要依靠土壤中储存水分的干旱条件下,瞬时WUE高对获得高产有利。相反,在水分条件较适宜的地区,高瞬时WUE性状不利于高产。