关中平原冬小麦临界氮稀释曲线建模

临界氮稀释曲线可诊断植株氮营养状况,针对国内目前普遍存在的建模品种单一,可能造成模型普适性偏差的问题,以陕西关中平原主栽的6个冬小麦品种为研究对象,分别设置4个（0、105、210 kg·hm^-2和315 kg·hm^-2）施氮量水平,以两季4个冬小麦品种田间数据,建立了冬小麦花期前地上部干物质临界氮稀释曲线,曲线服从负幂指数函数;进一步通过另外2个冬小麦品种共计两季数据对模型进行了验证,验证结果表明,采用临界氮稀释曲线可以较好地区分独立样本中的氮营养亏缺和氮营养过剩数据。依据临界氮稀释曲线建立的氮营养指数和累计氮亏缺模型,可分别用于诊断植株的氮营养状况和量化氮素盈亏量,诊断结果表明施氮量为0 kg·hm^-2和105 kg·hm^-2条件下植株氮营养亏缺,210 kg·hm^-2和315 kg·hm^-2条件下小麦氮营养盈余,0~315 kg·hm^-2施氮量下的累计氮亏缺量-33.2~50.9 kg·hm^-2。通过建立氮营养指数与施氮量之间的线性关系,得出关中平原冬小麦适宜施氮量约为162 kg·hm^-2。     

半干旱区不同秋覆盖方式对农田土壤水温效应及玉米水分利用效率的影响

2013～2015年在黄土高原半干旱区以传统平作不覆盖为对照(CK)、地膜全覆盖(PA)、可降解膜全覆盖(BA)、玉米秸秆全覆盖(SA)和沟垄集雨半膜覆盖(RH)4种覆盖方式,研究不同秋季覆盖方式的土壤水分保蓄效果及对春玉米生长的影响。结果表明,在冬春休闲期,PA、BA、SA、RH处理均能有效提高播种前土壤水分,SA和RH处理在整个生育期土壤蓄水量显著高于CK,PA和BA处理仅在生育前期有较高的土壤水分;PA、BA和RH处理均有增温效果。不同处理中,PA处理产量最高,2年平均较CK提高58.17%,RH与BA处理分别较CK提高34.16%和27.05%,SA处理低于CK;水分利用效率与产量规律一致,PA、BA和RH处理分别较CK提高36.89%、14.34%和29.51%。     

导入谷子基因组DNA对小麦光合生理特性的影响

为促进小麦高光效育种研究,以小麦品种普冰201、长武134及分别以普冰201和长武134为受体通过花粉管通道法导入谷子品种冀谷18基因组DNA的后代株系为材料,在拔节期、抽穗期和灌浆期分别测定其最上部叶片或旗叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、相对叶绿素含量(SPAD值)等光合生理指标,成熟期收获后调查单株穗数、穗粒数、千粒重等农艺性状,并进行比较分析.结果表明,谷子基因组DNA导入系的光合特性及农艺性状与亲本相比发生了变化.在拔节期,以长武134为受体的导入系01-2-20-10的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别较亲本高出5.5％、12.5％和6.5％.在抽穗期,以普冰201为受体的导入系01-2-12-5的蒸腾速率和气孔导度分别高出亲本11.1％和12.5％,导入系01-2-8-4和01-2-14-2的SPAD值较亲本高出9.7％和3.2％.在灌浆期,以普冰201为受体的导入系01-2-11-3的净光合速率较亲本高出10.0％,导入系01-2-12-2的气孔导度较亲本高出11.1％.对单株穗数而言,普冰201后代导入系01-2-12-2较亲本高出3.3％,长武134后代导入系01-2-17-4较亲本高出4.6％.对穗粒数而言,普冰201后代导入系01-2-12-2较亲本多出3.8％,长武134后代导入系01-2-17-4较亲本高出24.9％.普冰201所有后代导入系的株高和千粒重均高于亲本,长武134后代导入系01-2-17-4、01-2-18-5和01-2-18-12的千粒重均高于亲本.     

应用DNDC模型模拟关中地区农田长期施肥条件下土壤碳含量及作物产量

为探讨长期不同施肥条件下土壤有机碳和作物产量的变化规律及DNDC模型在关中地区的适用性,利用在陕西杨凌设置的长期定位施肥试验数据,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾无机肥(NPK)、无机肥配施秸秆(SNPK)、无机肥配施低量有机肥(M1NPK)及无机肥配施高量有机肥(M2NPK)5个处理,分析了20年来土壤有机碳(SOC)含量、碳循环以及农作物产量的变化趋势等基本特征。分析数据表明:CK使得土壤肥力持续下降,显著地降低了SOC含量和作物产量;NPK处理虽可促进作物产量,但对表层土壤肥力的增加不明显,与CK处理无显著差异;而SNPK、M1NPK与M2NPK处理既增加了作物产量,同时也显著提高了土壤肥力,且以M2NPK的增产增肥效果最佳。在此基础上,利用实测数据标定和验证了DNDC模型,通过均方根误差(RMSE),标准化的均方根误差(N-RMSE)以及符合度指数(d)对模型适用性分析,模型预测精度较好,可用于预测该地区作物产量和土壤有机碳动态。从模型输出20年来土壤碳含量的变化看,施肥能提高作物地上部、地下部生物量以及土壤异氧呼吸作用,即同时提高了外源碳携入量和内源碳消耗量,但各施肥处理均在碳储量上表现为盈余状态。因此,在关中地区,为提高土壤肥力、碳储量以及作物产量,可推广无机肥配施有机肥的措施。     

苗期玉米对根区局部供水不同灌水下限的响应

对玉米苗期根系局部供水条件下生长、生理指标对不同灌水下限(占田间持水量60%、65%、70%、75%)的响应进行了研究。结果表明：占田间持水量65%的灌水下限（T₂）处理的株高、茎粗等生长指标明显优于其他处理,与全面灌溉(CK,占田间持水量60%)相比,T₂处理的生物积累总量提高了1.2%,而其他处理的生物积累总量降低;随着灌水下限的不断提高,苗期玉米叶片组织中脯氨酸、可溶性糖和植物组织相对含水量等生理指标不断降低,占田间持水量65%的灌水下限（T₂）处理的脯氨酸和可溶性糖的含量与CK处理结果相近,差异不显著。     

有机物料输入对关中塿土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对塿土耕层(0—20cm)土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照(CK)相比,秸秆与氮磷肥配施(SNP)和生物炭与氮磷肥配施(BNP)的表层(0—20cm)土壤有机碳(SOC)分别提高了29.5%和29.8%(p0.05);氮磷肥(NP)、有机肥与氮磷肥配施(MNP)、秸秆与氮磷肥配施(SNP)和生物炭与氮磷肥配施(BNP)的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%(p0.05)。BNP处理的土壤可溶性有机碳(DOC)显著高于其他处理(p0.05),分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮(DON)均显著高于CK(p0.05),分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量(p0.05),增加了0—100cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200cm土层的硝态氮累积量(p0.05),而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理(NP,MNP,SNP,BNP)可显著提高0—20cm土层的含水量,增加0—40cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地塿土上一种较好的有机物料施用方式。     

砾石覆盖对冬小麦农田土壤水分及生长发育和产量的影响

【目的】探讨不同砾石覆盖量对农田土壤水分动态变化以及冬小麦生长和产量的影响。【方法】设置不同的砾石覆盖量(0,2,4,6和8kg/m~2)处理,通过连续2年大田试验,探讨不同覆盖量对土壤水分动态变化和冬小麦生长发育及产量的影响。【结果】随覆盖量的增加农田0~100cm土层土壤贮水量增大,砾石覆盖对土壤水分的影响呈先增加后减小趋势;冬小麦苗期8kg/m~2(S8)砾石覆盖量0~100cm土层土壤贮水量较对照增加10.09%和11.92%(P0.05),灌浆期差异不显著,成熟期增加8.87%和9.08%(P0.05)。冬小麦生长过程中,地上部干物质量和叶面积均呈现先增加后减小趋势,分别在灌浆和拔节时期达峰值,灌浆期砾石覆盖量8kg/m~2处理的地上部干物质量较对照分别增加35.03%和18.17%,拔节期砾石覆盖量8kg/m~2处理叶面积指数较对照分别增加10.79%和10.00%。随覆盖量的增加,冬小麦生育期呈现缩短趋势,其中砾石覆盖量8kg/m~2处理比其他处理缩短了1~5d。2013-2014年和2014-2015年冬小麦籽粒产量分别较CK高1.98%~12.13%和2.06%~15.34%,且随覆盖量增大冬小麦产量呈增加趋势。【结论】本试验条件下,8kg/m~2砾石覆盖量效果最佳。     

不同生育时期亏水对河西地区春玉米生长、产量和水分利用的影响

【目的】研究不同生育时期亏水对河西地区春玉米生长、产量和水分利用的影响。【方法】以春玉米东单11号为试验材料,设置4个不同灌水处理(全生育时期灌水(4个生育时期均灌水,CK)、拔节期不灌水(I1)、抽雄期不灌水(I2)、灌浆成熟期不灌水(I3)),研究不同生育时期亏水对春玉米株高、叶面积、地上部干物质、产量和水分利用效率的影响。【结果】与CK相比较,任一生育时期不灌水处理都会造成春玉米株高、叶面积、地上部干物质累积量、产量降低,其中I1处理对株高和干物质累积量影响显著,最高分别较对照降低了11.59%和16.10%;I3处理对春玉米叶面积影响显著,最高降低了24.61%;与CK相比较,I3处理灌溉水利用效率最高,较CK增加幅度最大,达23.77%;不同生育时期不灌水处理对春玉米的产量及其构成因素都有显著影响,其中I2处理对产量影响最大,最大降幅为24.45%,而I3处理对产量没有显著影响。【结论】与全生育时期灌水相比较,灌浆期不灌水不仅对春玉米产量没有显著影响,还可大幅度提高水分利用效率。     

基于SIMDualKc模型估算西北旱区冬小麦蒸散量及土壤蒸发量

为研究西北旱区冬小麦蒸散和土壤蒸发规律,以及土壤蒸发比例与其影响因子的关系,利用2 a冬小麦小区控水试验实测数据,对SIMDual Kc模型进行了参数校正和验证,对比大型称重式蒸渗仪的实测蒸散量值(或水量平衡法计算值)与模型模拟值。用建立的模型模拟精度评价标准对模拟值和实测值的误差进行评价。用经参数校验的模型模拟冬小麦农田土壤蒸发,并与微型蒸渗仪的实测值进行对比。基于通径分析方法研究气象因子(最低气温、最高气温、平均相对湿度、2 m处风速、太阳辐射量)和作物因子(地面覆盖度)与土壤蒸发比例的关系。结果表明,该研究建立的模型模拟精度评价标准能够较为全面地评价模型精度;SIMDual Kc模型可以较好地模拟西北旱区不同灌溉制度下冬小麦蒸散量和土壤蒸发量的变化过程,且在模拟长时段累积值时具有较高精度;拔节-灌浆期是冬小麦的需水关键期,冬小麦全生育期土壤蒸发比例呈现出生长中期生长后期快速生长后期生长初期的规律;灌水仅在短时间内影响土壤蒸发,地面覆盖度是影响土壤蒸发的最主要因子;在实测数据不充足的情况下,可以将地面覆盖度和蒸散量作为输入变量,用该研究确定的土壤蒸发比例与地面覆盖度的回归模型计算土壤蒸发量,该模型在计算不同水分条件下冬小麦农田土壤蒸发量时表现出较高的计算精度,决定系数在0.721~0.902之间,可以作为计算土壤蒸发量的简便方法。研究可为西北旱区冬小麦农田节水和灌溉决策提供理论依据。     

基于SIMDualKc模型估算非充分灌水条件下温室番茄蒸发蒸腾量

为了探讨SIMDual Kc模型在西北地区温室环境不同水分处理的适用性,以番茄为材料,于2013-2015年在陕西省杨凌区温室内进行亏水处理试验,设置全生育期充分灌水处理、仅发育期亏水50%处理、发育期中期连续亏水50%和全部亏水50%共4种水分处理,通过2013-2014年试验数据对SIMDual Kc模型进行率定,采用2014-2015年试验数据对模型进行验证,并通过模型将土壤蒸发量和番茄蒸腾量分开,利用模拟结果分析不同水分处理对土壤蒸发量和番茄蒸腾量的影响。结果表明:模型模拟不同水分处理蒸发蒸腾量与实测值有较好的一致性,其绝对误差为0.22~0.33 mm/d,均方根误差为0.26~0.48 mm/d、决定系数为0.51~0.81。该模型可以准确的将不同水分处理土壤蒸发量和作物蒸腾量分开,且土壤蒸发量模拟值与实测值有较好的一致性,其绝对误差为0.016~0.024 mm/d,均方根误差为0.013~0.034 mm/d和决定系数为0.63~0.84;通过模拟得到的番茄蒸腾量计算不同水分处理的水分亏缺系数,研究表明水分亏缺系数随亏水时间的增加而降低,复水后水分亏缺系数有不同程度的增加,且发育期、中期和后期连续亏水50%时,后期时水分亏缺系数降到最低,为0.63。因此该模型在西北地区温室环境下非充分灌溉条件下有一定的适用性。除此之外,研究通过模拟结果分析非充分灌水下番茄的响应及复水后的补偿机制,为非充分灌水条件下番茄栽培提供理论依据。