AquaCrop作物模型在黄土塬区夏玉米生产中的适用性评价

为评价Aqua Crop作物模型在黄土塬区的适用性,基于Hsiao等人推荐的玉米参数对模型参数进行调试及验证。在陕西长武地区模拟2003、2004、2005、2007、2008、2010年玉米生育期内生物量、蒸发蒸腾量的变化过程及收获时产量、地上部生物量,将模拟值与收集到的实测值进行对比、分析。结果表明,这6年模拟产量与实测产量间的校正决定系数(Adj)R2为0.9270,相对误差在-2.479至11.182之间;模拟地上部生物量与实测地上部生物量间的Adj.R2为0.7842,模型对产量的模拟效果优于对生物量的模拟;2005年和2008年模拟蒸散量与实测蒸散量间的Adj.R2分别为0.6229和0.7973。模拟效果较好,对黄土塬区夏玉米水分优化管理模拟有重要意义。     

不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量的影响

【目的】为了探究不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量形成的影响,通过2012-2013和2013-2014两个生长季在遮雨棚人工控水试验,对比分析不同分段受旱条件下冬小麦的株高、叶面积指数、生物量、物候期和产量等生理生态指标的动态变化过程。【方法】试验将冬小麦整个生育期划分为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆5个主要生长阶段,每相邻两个生长阶段连续受旱,形成4个不同的受旱时段水平（D1-D4）,根据小麦生育期的需水量,设置灌水定额分别为40和80 mm两个水平（I1和I2）,共形成8个处理,每处理3次重复,在遮雨棚内采用裂区试验布置,此外在旁边设置1个各生育期全灌水的对照处理。【结果】在冬小麦营养生长阶段进行连续水分胁迫时,明显影响小麦的正常生长发育,越冬期和返青期受旱时冬小麦的株高和叶面积指数都最小,但是拔节后受旱对小麦植株生长影响不明显,且拔节期后冬小麦株高和叶面指数的平均生长速率均为拔节前的10倍;拔节期前各处理小麦的生物量都没有明显的差异,但是拔节后各处理差异明显,越冬期和返青期受旱处理的生物量明显低于其他各处理,并且后期复水也不能弥补生物量的严重损失;干旱胁迫能缩短冬小麦的生育期,在同一灌溉水平下,受旱阶段D1、D2、D3、D4的抽穗期和开花期比对照处理延迟1-3 d,且受旱时期越早、胁迫程度越大,则生育期越提前,成熟期最多可提前5 d;相同灌溉水平下,若抽穗和灌浆期受旱（即越冬、返青、拔节期灌水）可获得较高的有效穗数和穗粒数,但千粒重较低;而抽穗和灌浆期灌水,可以提高冬小麦千粒重,但穗数和穗粒数较低;在I1和I2水平下,越冬期和返青期受旱处理的产量最低,仅为对照处理产量的42%左右,但I1水平下拔节期和抽穗期受旱的处理产量最高,约为对照处理的63%,I2水平下返青期和拔节期受旱的处理产量最高,约为对照处理的75%。【结论】灌水定额和受旱阶段具有明显的交互作用,返青期和灌浆期为旱区冬小麦田间水分管理的关键时期,生产中需加强这两个生长阶段的田间水分管理以确保高产。     

土壤改良剂节水增产效应的田间试验研究

采用田间试验,探讨了施用土壤改良剂对冬小麦的产量及水肥利用效率的影响.结果表明,施加土壤改良剂能降低作物生育期耗水量,提高冬小麦的产量,增加水肥利用效率.在不灌水条件下,施加土壤改良剂1 500 kg/hm~2,能够使冬小麦较对照增产15%,水分利用效率(WUE)提高了21.65%,磷肥利用效率(PUE)较单施磷肥增加2.92%.在灌水33.3 mm的条件下,施加土壤改良剂较对照可增产28.57%,将土壤改良剂与磷肥混施增产可达到42.86%.而且,PUE较单施磷肥增加了11.11%,WUE达到25.06kg/(hm~2·mm).     

黄土高原小流域雨水资源化环境效应分析

水土流失和干旱缺水是黄土高原经济落后和生态环境恶化的主要原因。雨水资源化是解决或减缓水土流失和干旱缺水的有效途径。将雨水利用的方式归纳为雨水就地拦蓄利用、覆盖抑制蒸发、雨水富集叠加异地利用3种方式。分析了雨水资源化对水文环境和土壤环境的影响。不同的雨水利用措施都能在一定程度上调节和控制水文过程,改善流域的水质,减少土壤的非点源污染,提高土壤的质量,提高土壤的含水率;而人工林草植被不同程度地减少了土壤含水率,覆盖措施可以延长水在土壤水库中的集蓄时间。     

黄土高原半干旱区集雨补灌生态农业研究进展

 黄土高原半干旱地区在中国旱作农业生产中占有重要地位。干旱缺水与水土流失并存是制约该区域经济发展的两大瓶颈因素。水保农业和径流农业两种旱作农业生产方式已趋于成熟,但对天然降水调控利用能力低下,难于实现农业生产的优质高产高效。集雨补灌生态农业是在继承水保农业和径流农业成功技术基础上,对降雨调控利用方式的进一步发展,它能在时间和空间两个方面实现降雨径流的富集叠加,能充分发挥环境资源与水肥光热因子的协同增效作用,大幅度提高农业生产力,实现同步缓解干旱缺水与水土流失双重目标。集雨补灌是黄土高原半干旱区农业可持续发展的一种综合模式和战略性措施,对黄土高原半干旱区生态型现代农业发展具有重要推动作用。     

MircoRNA156家族在小麦非生物胁迫中的表达分析

MircoRNA (miRNA)作为一类20碱基左右的非编码RNA,它在转录水平调控基因的表达,在植物抗逆境胁迫的调节网络中发挥了重要作用.通过对小麦miRNAs的研究,可以扩展小麦抵抗自然灾害的途径,减少损失.有报道表明miR156作为保守的miRNA在多种植物中参与到抗逆反应[1],Xin等[2]发现不同小麦品种的miR156在不同时间点分别受到白粉菌和热胁迫的诱导,尽管对miR156家族个别成员的研究已经有了相关报道,但对小麦miR156的整个家族的报道较少,对它们在小麦受到非生物胁迫网络中发挥的作用还不清楚.本研究拟明确小麦中miR156家族成员,并选取机械伤害、冷害和对植物损害较大的UV-B三种处理方法,探索miR156家族成员在不同的非生物胁迫中的作用.     

覆盖方式对夏玉米土壤水分和产量的影响

为探索半湿润偏旱区不同覆盖栽培模式夏玉米田土壤蓄水保墒和增产效果,于2014年6-10月在陕西杨凌节水灌溉试验站,通过设置垄覆地膜沟覆秸秆（PSM）、全覆膜平作（PM）、覆秸秆平作（SM）、露地平作（CK）4种栽培模式进行玉米种植试验,对0-200cm土壤不同深度土层含水率进行全生育期动态监测,分析比较各种模式下土壤含水率、土层贮水量以及作物耗水量的变化规律,并结合产量资料计算各种种植模式的水分利用效率。结果表明：一次30.5mm降水过程结束后,PSM处理的集水作用最明显,降水2d后,垄沟中40cm土层土壤含水率最高,达35.8%。与降水2d后相比,降水6d后,CK、PSM处理沟中（PSM-F）、PM和SM处理40cm土层土壤含水率分别下降10.3%、2.9%、1.8%和0.2%,而PSM处理垄下（PSM-B）含水率则提高10.4%。PSM处理在干旱季沟中和垄下土壤含水量差异明显,降雨较多时,沟垄土壤含水率基本达到平衡。PSM、PM和SM处理能显著提高玉米生育期0-20cm土层贮水量,其中以PSM处理最为显著;各处理苗期以后20-100cm土层贮水量均低于对照;100-200cm土层贮水量以SM处理最高,PSM处理最低。夏玉米产量与拔节-灌浆期耗水量呈显著正相关（r=0.98*）。PSM、PM和SM处理的玉米产量较CK分别提高95.3%、83.1%和55.4%,水分利用效率较对照分别提高75.7%、71.0%和58.8%。研究结果表明垄覆地膜沟覆秸秆栽培模式能够显著提高玉米产量和水分利用效率,适宜在半湿润偏旱区夏玉米生产中应用。     

基于CERES-Wheat模型的水氮管理对冬小麦品质的影响

评估CERES-Wheat对不同水氮管理的响应,模拟不同水氮管理对冬小麦品质和产量的影响,筛选优质高产的水氮管理,优化冬小麦农田管理措施。首先利用关中地区2014-2016年2季冬小麦试验数据,对CERES-Wheat进行校准和验证,并评估其模拟籽粒蛋白质浓度和产量的精度。应用CERES-Wheat模拟51 a(1966-2016)历史气象数据下不同水氮管理的冬小麦生长情况,以籽粒蛋白质浓度和产量为主要筛选目标优化水氮管理。结果表明,CERES-Wheat能够较为精确地模拟冬小麦的生长过程,但籽粒和地上部生物量在严重氮胁迫条件下被低估,籽粒蛋白质浓度在低氮胁迫条件下被高估。籽粒蛋白质浓度和产量对不同的水氮处理具有不同的响应,但可以通过调整灌溉定额、灌溉次数、灌溉时期和施氮量之间的耦合作用达到小麦提质增效的目的。越冬期灌溉120 mm,施氮量262.5 kg/hm~2的水氮管理最适合关中地区的气候条件,可以同时实现优质、高产、稳产的目的。     

黄土高原生态林耗水深度和深层耗水量研究

【目的】探讨黄土高原生态林耗水深度和深层耗水量,以明确黄土高原生态林的耗水规律。【方法】选取延安地区16年生的侧柏、沙棘和刺槐三种常见的黄土高原生态林种,以土钻法获取不同生态林和草地的土壤水分含量。首先基于年际的土壤水分含量确定生态林的土壤水分活跃层;其次,基于> 25 m深剖面的土壤水分数据来确定三种生态林的耗水深度和深层耗水量,并分析不同土层的耗水速率。【结果】依据年际土壤水分含量变化,2 m土层为该地区土壤水分活跃层。侧柏、沙棘和刺槐的最大耗水深度分别为12.0 m、12.2 m和23.2 m,其16年内耗水总量分别为304 mm、664 mm和1763 mm。刺槐的深层土壤耗水速率最大,为110 mm a^-1;其次为沙棘,为42 mm a^-1;最小为侧柏,为19mm a^-1。在2～10 m土层刺槐的耗水量仅占总耗水量的44%。【结论】探究黄土高原生态林的耗水量需要根据生态林物种的耗水特性选择合适取样土层深度。     

不同覆盖方式对陕西关中地区冬小麦田杂草群落的影响

为明确不同覆盖方式对陕西关中地区冬小麦田杂草群落的影响,通过连续3a定点覆盖试验,研究麦田杂草的种类、密度、重要值及生物多样性。PermANOVA结果表明,拔节期与成熟期、透明膜与黑膜及9种覆盖处理间的杂草群落均存在显著差异。群落调查结果表明,泽漆是整个生育期内所有处理的优势种,猪殃殃和荠菜主要出现在拔节期,灰绿藜和香附子主要出现在拔节期后。黑色全膜平作处理在整个生育期内杂草总密度最低,杂草种类较少,拔节期除草后的物种丰富度、香农指数和Pielou均匀度指数显著低于对照。因此,黑色全膜平作处理可有效控制麦田杂草种类,降低杂草的密度与生物多样性,可为陕西关中地区冬小麦田合理的耕作与覆盖提供参考。