灌水量和时期对不同品种冬小麦产量和耗水特性的影响

为明确品种更替过程中冬小麦的耗水特性、产量和水分利用效率(WUE)的变化规律,以及对水分胁迫的响应,于2010-2012两个生长季选取河南中北部建国以来不同年代的7个主栽品种为试验材料,在田间设置三个水分处理下(W0,返青后不灌水;W1,拔节期灌水;W2,拔节和灌浆期分别灌水),研究了冬小麦的耗水特性、产量构成因素、收获指数和水分利用效率的变化过程。研究结果表明:在冬小麦更替过程中,冬小麦总耗水和土壤贮水消耗与年代差异不显著,而受降雨和灌溉影响较大。从20世纪50年代至现在,90年代及以后的冬小麦品种千粒重在41g以上,明显高于早期品种。两年生长季冬小麦籽粒产量增加58.4%和41.8%,平均每次更替增加396和362kg/hm2;收获指数增加37.0%和18.0%,平均每次更替增加0.2和0.1;WUE增加55.3%和40.8%,平均每次更替增加0.11和0.10kg/m3。现代品种源、库关系得到改善,千粒重大幅度增加和收获指数增加是籽粒产量提高的主要原因。籽粒产量和WUE由品种和水分互作效应决定,在拔节期和灌浆期灌水可明显提高籽粒产量水平,并在一定程度上提高了水分利用效率。     

基于高光谱的冬油菜植株氮素积累量监测模型

为无损和定量研究高光谱技术在冬油菜植株氮素积累量(PNA,plant nitrogen accumulation)时空变化监测的适宜性及准确性,该文以两年田间氮肥水平试验为基础,采用单变量线性和非线性回归方法,建立基于特征光谱参数的冬油菜P NA高光谱估算模型。结果表明,采用比值光谱的方法可显著提高冬油菜冠层光谱反射率与PNA间的相关性,其最佳的波段组合为1 259 nm与492 nm处光谱反射率比值(R1259/R492),决定系数R2为0.85。高光谱参数间,以比值植被指数(RVI-5)、归一化光谱指数(NDSI)、线性内插法红边位置(REIP)、三角植被指数(TVI)、742 nm处一阶微分光谱值(FD742)和红边面积(SDR)等光谱参数与PNA相关性较好(平均R2和标准误SE分别为0.69和42.70),且以FD742表现最优(R2=0.79,SE=35.66)。精度分析结果显示,以光谱参数R1259/R492和FD742为自变量的指数方程模型作为高光谱监测油菜PNA的最佳模型,各生育期Noise Equivalent(NE)均较低且表现稳定,同时模型估测精度较高,R2分别为0.98和0.98,相对均方根误差RRMSE分别为0.73和0.72,相对误差MRE分别为14.42%和10.31%。该方法为快捷和精确评估冬油菜PNA提供了新的研究思路。     

种层厚度对油麦兼用集排器供种装置充种性能的影响

为研究种层厚度对油麦兼用集排器供种装置充种性能的影响,该文运用EDEM(engineering discrete element method)软件和高速摄像技术,对不同种层调节板倾角和种层厚度的种群运动与供种性能进行了仿真与试验研究。EDEM仿真分析了种层厚度与转速对种群压力、种群与供种机构切向力和充种数量的影响;台架试验研究了种层厚度对充填角和供种性能的影响。结果表明:倾角为60°种层调节板的种群压力较大,充填角和充种性能均较优;种群压力和切向力随纵向距离增加而增加,随横向距离增加而降低;随转速增加,种群压力趋于稳定,切向力随之增加,单个型孔充种数量降低5%。转速为10~50 r/min时,初始充填角、充填角和供种速率均随纵向距离增加和横向距离降低而增加,但充种数量变异系数呈先降后升的趋势。种群压力、切向力、初始充填角、充填角与供种速率均呈极显著正相关,种群压力和切向力与初始充填角和充填角均呈极显著正相关,种层厚度和转速影响充填角分别源于种群压力和切向力。在纵向距离分别为15和20 mm,横向距离为46 mm条件下,油菜、小麦供种速率变异系数和破损率分别均低于1.0%和0.1%。田间试验表明该优化种层厚度条件下的集排器油菜种植密度满足农艺种植要求。该研究明确了种层厚度影响油麦兼用集排器供种装置充种性能的原因,为油麦兼用集排器供种装置种层厚度调节和结构改进提供了参考。     

基于GIS的长江中游油菜种植区土壤养分及pH状况

为了掌握长江中游油菜种植区土壤养分状况,在湖北、湖南、江西三个省份调查和取样分析5 463份土壤数据的6个指标(土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效硼和pH),基于Arc GIS平台,采用Kriging插值法分析4个不同油菜种植区域(二熟制山地区、二熟制平原区、三熟制山地区、三熟制平原区)的土壤养分状况。结果表明,长江中游油菜种植区土壤有机质、全氮和有效磷均处于适宜/丰富的含量水平,基本没有5级和6级水平的有机质、全氮、有效磷分布。从不同区域来看,以上3个养分指标总体均表现为三熟制地区养分含量高于二熟制地区。长江中游仍有1.82×10~5 hm~2区域土壤速效钾处于缺乏的水平(30~50 mg kg~(-1))。土壤有效硼含量仍有待提高,尤其是在三熟制地区,土壤有效硼缺乏(5级和6级)的比例仍高达13.6%~20.4%。土壤pH多集中在6.0左右,但是三熟制地区仍然有较高比例(约35.7%)的土壤pH处于4.5~5.5。综上所述,长江中游不同种植区域土壤养分性状存在差异,尤其是三熟制地区仍有相当比例需要提高土壤有效硼和改良酸性土壤。     

耕作方式对豫南雨养区土壤微环境及冬小麦产量的影响

针对豫南雨养农业区降水基本满足作物生长需求但年内和年际间分配不均、土壤耕性差的生态实际,为解决小麦播种期和冬春干旱以及改善耕层水、肥、气、热等因子提供理论依据。于2007—2015年,在豫南雨养农业区进行了连续9a的大田定位试验,研究了不同耕作模式对小麦生长季土壤水分、容重、温度及冬小麦产量的影响。试验共设置6个处理:T1(传统翻耕)、T2(不覆盖/不深松+覆盖/免耕)、T3(覆盖/不深松+不覆盖/免耕)、T4(不覆盖/深松+不覆盖/免耕)、T5(覆盖/深松+覆盖/免耕)以及T6(不覆盖/不深松+还田/旋耕)。结果表明,(覆盖/深松+覆盖/免耕)T5可以有效提高小麦播种期0~40cm土层的含水量,为麦播提供较好的水分基础,不同耕作方式处理对冬小麦越冬期和返青期土壤日平均温度影响较小,不足以对冬小麦发育进程产生影响。(覆盖/深松+覆盖/免耕)T5能够有效降低耕层0~20cm和0~40cm的土壤容重。覆盖/深松+覆盖/免耕处理的前3a,冬小麦产量较对照有所降低,从第4年开始较对照增产,2011—2015年增产幅度分别为2.02%、2.83%、10.93%、5.88%、1.97%。以上结果表明,通过T5(覆盖/深松+覆盖/免耕)的简耕覆盖技术可以有效利用降水资源、培肥地力,提高产量,具有节本增效的作用。     

生物降解膜促进冬油菜养分吸收减少土壤硝态氮累积

针对普通地膜覆盖导致的农田环境污染和土地退化问题,通过2 a田间试验,从土壤有机质含量、硝态氮累积与分布、作物养分吸收和籽粒产量等层面出发,进行了普通地膜覆盖(PM)、生物降解地膜覆盖(JM)和露地(CK)栽培冬油菜的对比研究。结果表明,播种后60和150 d,JM处理的土壤有机质含量、土壤硝态氮的累积和分布与PM处理无显著差异;播种后240 d,JM处理的土壤有机质含量显著大于PM处理,土壤硝态氮的累积量显著小于PM处理,且PM处理土壤硝态氮的淋洗下移峰值更大。PM和JM处理冬油菜的产量及地上部各器官的氮、磷、钾吸收量均显著大于CK,且PM和JM无显著差异。与PM处理相比,JM处理在播种后240 d时土壤有机质质量分数提高7.0%,土壤硝态氮累积量减少34.1%。可见,PM处理在冬油菜生育后期过分消耗地力,且残留在土壤中的硝态氮含量较高。该研究从土壤营养和作物养分吸收利用方面为生物降解地膜应用于农业生产的可行性提供了理论依据。     

水氮互作对冬小麦耗水特性和氮素利用的影响

为了探讨河南省豫北地区水氮互作下冬小麦耗水特性、植株氮素积累和氮素利用率等指标的变化特征,结合当地冬小麦灌溉施肥制度设置水氮两因素裂区试验,水分为主区,氮素为副区,设置3个灌溉水平:W0(返青后不灌水)、W1(返青后灌拔节水)和W2(返青后灌拔节水和灌浆水);在每个灌溉水平下设置3个施氮水平:N0(不施氮)、N1(150kg/hm~2)和N2(225kg/hm~2),每次灌水量75mm。结果表明:随着施氮量的增加,冬小麦生育前期的阶段耗水量、日耗水强度和生育后期的耗水模系数增加。随着灌溉的增加,N0的氮收获指数高于施氮处理,施氮提高了植株氮素积累量和籽粒含氮量,且N1的氮吸收率高于N2。在相同施氮量下,灌水有利于提高氮肥生产率和小麦的籽粒产量。水分对籽粒产量和氮素利用率的贡献率高于氮素,氮素对水分利用效率贡献率较高。在干旱胁迫初期可通过施氮来提高土壤贮水的利用率。灌水可以补偿因施氮量不足导致的籽粒产量降低,而施氮过多对灌水的补偿效应较小。本地区冬小麦灌溉施肥制度为冬灌返青后灌拔节水和灌浆水,施氮为150kg/hm~2时,籽粒产量最高,水分利用效率较高,植株氮素积累量、氮吸收效率和氮肥生产率相对较优,可供实际生产中参考。     

白车轴草对冬季富营养化水体总磷净化效果研究

冬季是大多数水生植物处于衰亡的时期,植物资源匮乏,不利于植物对富营养化水体的周年净化,因此筛选适合于水生的旱生植物来修复富营养化水体是生态修复的发展方向。采用水盆浮板栽培技术,首次研究了白车轴草(Tri-folium repens Linn.)在冬季对成都犀池富营养化人工湖泊中主要元素磷的净化效果及动态过程,并与凤眼莲(Eichhorniacrassipes Solms.)的净化效果进行了对比。结果表明,浮板白车轴草在试验期间生长良好,对富营养化水体中总磷具有非常明显的净化效果,当投放量为1.25 g/L时,对总磷的去除率48 d内可达80%,并且重复性好,对总磷的去除过程拟合曲线符合三次方程。与凤眼莲相比较,白车轴草在冬季更易存活且对磷的净化效果更佳。     

冬小麦不同生长期雷达后向散射特征分析与应用

雷达遥感具有全天候观测能力,其时效性保障是作物关键物候期观测的迫切需求。该文以全极化雷达遥感数据RADARSAT-2为数据源,选择冬小麦的孕穗期和乳熟期为研究对象,以理论模型MIMICS模拟为依据,分析了冬小麦不同物候期的散射特征和参数提取方法。结果表明：冬小麦不同生长期由于结构上的差异,散射特征差别很大;模型模拟可以为长势反演提供参考,为作物参数反演提供理论依据;孕穗期可以用极化比HH/VV提取作物长势信息,乳熟期极化比VV/VH更易提取长势信息,且精度更高,同时极化比VV/VH能在乳熟期估算冬小麦的产量。     

不同耕作方式对旱作区冬小麦生产和产量的影响

为了筛选出适宜旱作区推广的耕作技术,在旱作大田条件下,设置一次深翻、免耕覆盖、深松覆盖、传统耕作四种耕作方式,研究了不同耕作方式下花后土壤水分和养分状况、小麦旗叶叶绿素含量、小麦旗叶净光合速率和小麦籽粒灌浆速率及产量。结果表明,免耕覆盖、深松覆盖开花期和灌浆期0～40 cm土层土壤水分含量分别比传统耕作提高了4.13%、6.23%和5.50%、9.27%,0～40 cm土层土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于传统耕作,为小麦开花后生长发育提供了良好的环境,从而提高了小麦灌浆中后期旗叶叶绿素含量和净光合速率,促进花后干物质积累及干物质向籽粒转运,进而提高了籽粒灌浆速率,使得籽粒产量显著提高。