夏玉米在充分供水条件下不同生育期作物系数研究

利用2014年6—10月夏玉米全生育期试验数据和气象数据,采用LG型称重式蒸渗仪分析了在充分供水条件下陕西关中地区夏玉米全生育期最大耗水量及不同生育期的作物系数。结果表明：夏玉米在试验地段从播种到收获共119 d,充分供水条件下夏玉米全生育期最大耗水量599.9 mm。玉米实际蒸发蒸腾量（ET）与参考蒸散量（ET0）的逐日变化趋势倾向率除三叶—七叶期以外,其余时间段呈现出一致性;全生育期日平均ET为5.0 mm/d,抽雄—乳熟期的ET最大,占全生育期的33.2%。夏播玉米各生育期（播种—三叶、三叶—七叶、七叶—拔节、拔节—抽雄、抽雄—乳熟、乳熟—收获）作物系数分别为0.64,0.76,0.80,1.38,1.47,1.58。     

沈阳春玉米不同生育阶段需水量及缺水量变化特征

基于1960—2016年沈阳5个气象观测站玉米发育期资料及气象观测资料,计算春玉米不同生育阶段需水量、有效降水量,进而计算水分盈亏指数并分析其变化特征。结果表明:沈阳市春玉米除播种—出苗、出苗—七叶及拔节—抽雄期有效降水量呈增加趋势,其他发育阶段及全生育期呈显著减少趋势;全生育期及各生育阶段需水量均呈下降趋势;全生育期缺水量总体以下降为主,其中拔节—抽雄期处于强下降趋势,播种—出苗和出苗—七叶期呈弱下降趋势。沈阳北部有效降水量偏少、需水量偏高,是缺水量高值区;拔节—抽雄期缺水量最大。     

播期对辽南地区春玉米生育进程及产量影响的试验研究

基于2012—2014年以丹玉39为供试品种在辽宁庄河地区开展的分期播种试验观测资料和1980—2010年庄河地区春玉米各发育期的平均日期及产量资料,探讨播期对庄河地区春玉米生育进程及产量的影响。结果表明:播种时间对庄河地区春玉米生育进程有显著的影响,播种时间每推迟1.00 d,春玉米整个生长期长度缩短约0.22—0.57 d,营养生长期缩短约0.48—0.69 d,生殖生长期延长约0.11—0.36 d。不同播期之间春玉米各生育期长度存在较大差异,营养生长期长度差异最显著,而拔节—抽雄期、抽雄—开花期、开花—乳熟期和乳熟—成熟期长度差异均不显著。播期对春玉米产量影响显著,但年际间产量差异显著,除2014年外,随播期推迟春玉米产量呈先增后减的趋势。2012—2014年气象条件对庄河春玉米生育期长度影响的气象因子存在差异,对春玉米营养生长期、生殖生长期和全生育期长度影响较大的气象因子为气温、日照时数、平均风速、水汽压及蒸发量。     

近36年东北地区春玉米气候资源利用率评估

应用1981—2016年中国东北三省170个气象台站的逐日气象资料和50个农业气象观测站的春玉米发育期资料,在前人研究的基础上,采用基于层次分析法和熵权法的组合权重赋权法,对农业气候资源适宜指数模型进行了改进,分析了东北地区春玉米气候资源利用率的时空分布特征。结果表明:东北地区春玉米不同发育阶段的气候资源利用率从大到小排序是,抽雄-成熟期的出苗-拔节期的拔节-抽雄期的播种-出苗期的。从空间分布看,气候资源利用率在播种-出苗期吉林东部的长白山区的最低,热量不足是主要影响因素;出苗-拔节期大兴安岭东部、黑龙江北部和吉林东部长白山区利用率较低,其余大部利用率较高,水分是主要限制因子;拔节-抽雄期吉林和辽宁东部的长白山区的最低;抽雄-成熟期大部分地区利用率较高,且从北到南呈明显递增趋势,黑龙江后期热量不足可能对玉米成熟不利。从时间演变看,播种-出苗期各省利用率在2010年之前增高,之后开始下降,其他发育阶段黑龙江的年代际波动较大,吉林和辽宁的年波动较小。     

多情景土壤水分胁迫对固城夏玉米产量的定量影响评估

基于河北省固城生态与农业气象试验站2013—2015年夏玉米田间水分控制试验资料,分多情景模拟自然环境,研究了水分充足条件下夏玉米穗粒重随发育进程(DVS)的变化特征,对比分析了不同持续时间、不同发育阶段、不同程度水分胁迫对产量的影响,并建立了不同情景水分胁迫下土壤相对湿度与产量的定量关系模型。结果表明,在水分充足条件下,夏玉米穗粒重随DVS的增加呈现"慢—快—慢"的增长特征,其中乳熟—乳熟后10d的增长幅度和增长速率均为最大;水分胁迫发生在抽雄后10d—乳熟阶段,粒重减少最明显。夏玉米产量与出苗—拔节(阶段Ⅰ)、拔节—抽雄(阶段Ⅱ)、抽雄—成熟(阶段Ⅲ)以及[阶段Ⅰ+阶段Ⅱ]和[阶段Ⅱ+阶段Ⅲ]5个不同时段土壤相对湿度均呈线性显著正相关关系,其关系模型表明,水分胁迫程度越严重、持续时间越长,产量减少幅度越大,不同阶段、相同胁迫程度和持续时间对产量的影响总体表现为:阶段Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ[阶段Ⅰ+阶段Ⅱ][阶段Ⅱ+阶段Ⅲ],以上阶段土壤相对湿度下降10%,产量分别减少89.7g/m2、122.7g/m2、129.8g/m2、133.7g/m2和144.4g/m2,减幅为22.8%～36.8%。     

基于气候适宜度的夏玉米发育期模拟模型

结合前人气候适宜度的研究成果,以作物生理生态发育过程为基础,构建了夏玉米发育期预报模型。模型中分别建立了夏玉米温度、降水、日照时数适宜度函数,并结合河南省19个农业气象试验站的夏玉米发育期资料,运用通径分析法确定各个生育期温度、降水和日照的影响权重系数,计算出综合适宜度,用来预测夏玉米生育期。结果表明,模型能够较好地预测各个发育期(出苗、七叶、拔节、抽雄、乳熟和成熟)。建模资料的模拟值与观测值比较的均方根误差分别为1.5、3.1、3.4、2.9、4.0、4.5 d。运用独立资料对模型所作预测值的均方根误差在1.0~4.6 d之间。     

基于WOFOST模型的辽西地区典型旱年不同播期玉米干旱损失评估

针对干旱灾害频发的辽西地区, 以春玉米为研究对象, 选取WOFOST作物模型, 利用干旱胁迫控制试验数据、田间试验数据和气象数据驱动模型, 进行典型旱年的模型适用性及不同播期的干旱损失评估研究。结果表明: 经过参数校准后的WOFOST模型能够较好的模拟辽西地区典型旱年春玉米产量及损失。辽西地区不同播期受干旱的影响程度不同, 因旱减产风险随播期推迟而减小, 2015年(中旱)干旱导致的平均减产率可达59%—61%, 2018年(轻旱)可达20%—39%, 2020年(中旱)可达36%—62%。不同生育期内干旱对产量的影响程度不同, 总体上拔节期—抽雄期和抽雄期—乳熟期持续重旱对产量的影响最大, 其次是抽雄期—乳熟期、拔节期—抽雄期。玉米各生育期受干旱影响程度, 朝阳站最大, 其次是黑山站和阜新站。辽西地区在旱年, 拔节期—抽雄期发生中旱和重旱风险随播期推迟而增加, 抽雄期—乳熟期发生中旱和重旱风险随播期推迟而减少, 当拔节期—抽雄期和抽雄期—乳熟期连续发生重旱, 干旱灾损程度随播期推迟而加重, 减产率可高达46%—84%。     

玉米生育期热量指标及其不同品种的栽培北界

利用玉米分期播种资料,分析不同发育期发育速度与温度的关系得出：在作物营养生长期,用有效积温作为热量指标比较稳定;播种到出苗期,不同品种的生物学下限温度基本在８℃左右;出苗到抽雄所需的有效积温可用品种的叶片数来计算,有效积温与叶片数关系可以写成ｙ＝３０．２ｘ＋３１．８;进入繁殖生长期,用＞１０℃积温作为抽雄到成熟的热量指标,并用抽雄期进行订正。用播种到成熟各发育阶段的热量指标来确定能否成熟和因成熟度所造成的减产程度。把品种在８０％年份能够成熟的地区作为品种栽培的北界。     

阶段性干旱对夏玉米生长发育及产量的影响

本试验通过可移动遮雨棚对大田夏玉米不同生长阶段土壤湿度进行定量控制,分析了拔节—抽雄和抽雄—成熟期干旱胁迫对玉米生长发育及产量构成等要素的影响。结果表明,玉米受干旱胁迫后,植株生长发育受到抑制,产量明显降低。拔节—抽雄期干旱对玉米营养生长阶段植株性状的影响较大;抽雄—成熟期干旱对玉米营养生长的影响相对较小,但对产量影响较大,其中穗长、穗粒数、穗总重和穗粒重较对照处理均显著减小,穗粗、秃尖比及百粒重变化不显著。     

内蒙古玉米气候适宜度及其变化特征

基于内蒙古10个气象站1993—2017年玉米生育期的逐日气象资料,综合气温、降水、日照气候适宜度指标,建立适合内蒙古地区的玉米气候适宜度计算模型,模型检验分析表明此模型能够较为客观地反映内蒙古地区玉米受气候条件影响的情况。对近25 a来内蒙古地区玉米各生育期气候适宜度指数特征及年变化趋势进行分析,结果表明:玉米生长的热量和光照条件较好,而水分条件较差,降水不足是限制内蒙古地区玉米生长的主要气象因素;播种—出苗期和乳熟—成熟期气候适宜度指数变异系数最大,是综合气候条件影响玉米生长发育的关键时期;气候变化特别是降水对内蒙古玉米生长带来的负效应主要表现在抽雄—乳熟期。     

河南省夏玉米气候适宜度评价

为定量评价气象条件对作物生长及产量形成的影响,本文依据夏玉米不同发育阶段上限温度、最适温度、下限温度、需水量、需光性等生物学指标,构建了河南省夏玉米气候适宜度评价模型。通过对13个代表站30 a全生育期气候适宜度和相对气象产量进行相关分析,表明该模型能较好地反映河南省夏玉米的气候适宜水平及其动态变化。利用检验后的模型计算了河南省67个站1981-2011年夏玉米生长季单因子及综合气候适宜度,结果表明河南省夏玉米大部分生育期光热资源较适宜,能满足玉米生长所需,仅在灌浆后期略显不足,降水是影响夏玉米产量形成的主要限制因子,且降水适宜度年际变化幅度大于日照和温度。综合气候适宜度年际波动表现为抽雄—乳熟期〉出苗—抽雄期〉全生育期。空间分布上气候适宜度呈自西北向东南方向的递增趋势,适宜度高值区分布在南阳东部及驻马店部分地区。     

近30年东北春玉米发育期对气候变化的响应

基于1981—2010年东北地区55个农业气象观测站发育期数据、16个气象站逐日气象资料,采用趋势变率、秩相关分析、主成分分析和结构方程模型等方法,分析了近30年东北春玉米关键发育期的变化特征,探讨了春玉米发育期对不同时间尺度气象因子的响应规律。结果表明:1981—2010年春玉米关键发育期 (播种期、抽雄期、成熟期) 均有延后趋势,大部分地区春玉米生长前期 (播种期—抽雄期) 日数减少,生长后期 (抽雄期—成熟期) 日数增加,全生育期日数增加。在绝大多数年份,春玉米播种期在温度适播期之后,成熟期在初霜日之前。近30年对东北春玉米生育期日数影响最大的气象要素为温度,主成分分析结果显示,年际尺度的升温、温度生长期的延长和作物生长期的高温对生育期日数影响显著;结构方程模型指出,作物生长期的最高温度和最低温度对生育期日数影响有间接效应,主导气象要素能够解释生育期日数变异的44%。全球变暖背景下,东北春玉米发育期变化是作物响应气候变化和农业生产适应气候变化的共同结果。     

2005年新疆玉米农业气象条件评述

1春玉米2005年春玉米生长期间,气象条件对春玉米的生长发育利大于弊。有利方面主要表现在:①玉米苗期及拔节生长期前后光热充足,玉米生长前期的发育速度较快,大部玉米发育期提前。②农田底墒较好,玉米需水关键期降水较充沛,南疆灌溉用水有保证。③抽雄和开花吐丝期间,大部地区无日最高气温≥35℃的高温天气,对玉米开花吐丝较为有利。灌浆阶段气温适宜,有利于玉米的充分灌浆。④生长期间热量条件较好,播种至成熟≥10℃积温为2723～3793℃·d,大部地区偏多45～477℃·d。不利方面主要表现在:①拔节至抽雄期间,大部玉米区气温明显偏高,部分地区…     

东北地区玉米不同生长阶段干旱冷害危险性评价

利用东北地区35个农业气象站1961—2010年气象资料、玉米产量资料和1981—2010年玉米生育期资料,选用合适的干旱指标和冷害指标,结合自然灾害风险理论建立了灾害危险性评价模型。基于灾害判别结果和历史灾情资料,从典型灾害年中提取不同灾种的影响差异,构成权重系数,对东北地区玉米不同生长阶段和整个生育期干旱、冷害危险性进行评价。结果表明,东北地区干旱、冷害危险性在玉米生长前期(出苗—拔节阶段)主要集中在东北地区东南部,此阶段主要以冷害为主;而在玉米生长后期(抽雄—成熟阶段),风险高值区转移到西部,此阶段以干旱为主。生长前期和生长后期对整个生长阶段危险性的贡献值分别为0.3473和0.6527。东北地区的主要气象灾害正逐渐从冷害向干旱转变,冷害发生的频次逐渐减少,而干旱发生的频次快速增多,影响的范围也迅速增大。     

翁牛特旗玉米生育期与气象条件的相关分析

利用翁牛特旗农业气象站1983—2013年4—9月玉米生育期和同期逐日气温(最高、最低)、降水量、日照时数观测资料,通过计算玉米不同发育期与光温水条件的相关系数及与产量灰关联度,分析气象条件对生育期和产量的影响。结果表明:(1)翁牛特旗玉米在4月27日播种,9月23日成熟,生育期150d。平均日照时数为1351.3h,积温为2925℃,降水量为297.8mm。(2)玉米各生育期日数与同期日照时数正相关显著;与降水量呈正相关、与气温呈负相关,但只在苗期相关显著。(3)玉米气候产量与日照时数的关联度最高,抽雄—成熟期间的光照条件是影响产量形成的主要因素。     

锦州地区玉米农田生态系统水汽通量变化特征及其调控机制

基于2014年辽宁省锦州地区雨养玉米农田生态系统涡度相关观测数据,分析了锦州地区玉米农田生态系统水汽通量的变化特征,并结合小气候观测数据探讨了水汽通量的调控机制。结果表明:2014年锦州地区玉米农田生态系统各月水汽通量均呈明显的单峰型变化规律,玉米农田生态系统生长季日平均水汽通量可达非生长季的10.31倍。锦州玉米农田生态系统7月水汽通量最大,日最大水汽通量可达0.1202 g·m-2·s-1。玉米农田年蒸散量为417.37 mm,非生长季蒸散总量为49.57 mm,略大于同期降水量;生长季前期5月和6月玉米农田蒸散量占降水量的比例分别为52.0%、71.0%;7月、8月和9月玉米农田的蒸散量大于降水量,其中7月玉米农田的蒸散量为降水量的3.00倍,而此期间正值玉米开花授粉阶段,水分胁迫严重影响玉米产量。玉米农田生长季的水汽通量与净辐射存在显著的正相关关系,同时水汽通量在一定程度上受气温和饱和水汽压差的调控影响。     

干旱对夏玉米根冠及产量影响试验

为揭示干旱对夏玉米根冠生长及产量形成的影响,2013—2015年在山东夏津、山西运城和河北固城开展夏玉米水分胁迫控制试验,研究不同干旱条件下玉米根冠及产量的变化,厘定干旱敏感时段及临界阈值。结果表明:同一干旱程度,影响玉米地上干物重、产量的关键时段为拔节-抽雄期,抽雄期最敏感,影响根系、根冠比的关键时段为出苗-拔节期,拔节期最敏感。不同干旱程度,在快速失墒阶段,不同生育时段的地上干物重、根干重、根冠比均呈下降趋势,分别较对照减少11.7%~67.8%,35.2%~85.8%和15%~62%;干旱维持阶段与快速失墒阶段相比,地上干物重呈持续下降趋势,较对照减少24.3%~89.7%,根干重、根冠比呈上升趋势或无明显差异,分别较对照减少9.7%~80.8%,9.6%~62%。出苗-拔节期,土壤相对湿度60%~62%为玉米地上部生长及形成合理根冠比的临界阈值;出苗-七叶期,土壤相对湿度51%~60%利于根系生长。土壤相对湿度62%为影响玉米产量的临界阈值,土壤相对湿度31%~40%,出现在拔节、抽雄等敏感期,玉米减产七成以上。土壤相对湿度50%~60%持续时间少于8 d,复水后根冠可迅速恢复生长,但对产量仍有一定程度的影响,减产1.4%~6.6%。     

WOFOST模型在内蒙古东南部模拟春玉米生长的适应性评价

在内蒙古东南部地区引入成熟的作物模型并进行适应性验证,可为模型区域化应用提供研究依据。文章基于内蒙古东南部地区田间试验数据、农业气象观测数据结合同期气象数据和土壤数据,利用"试错法"对WOFOST模型参数进行了调试,对WOFOST模型发育期、叶面积指数及各器官生物量、产量等的模拟能力进行了验证。结果表明,模型对玉米发育期模拟较好,抽雄期和成熟期的模拟误差在6d以内,其中对抽雄期的模拟效果更好,在3d左右;模型对生育期内叶面积指数和各器官模拟良好,实测值和模型值的决定系数R2较高,均通过显著性检验,模拟各器官生物量和产量的均方根误差(RMSE)在641～1414kg·hm-2,其中模拟LAI的均方根误差(RMSE)为1.22。通过校准模型参数值,WOFOST模型能够较好地模拟内蒙古东南部地区春玉米生长发育及其生物量的动态积累过程,能够应用于内蒙古东南部地区春玉米生产。     

河南省夏玉米生长季水分供需时空变化特征

水分条件是制约河南夏玉米高产稳产的重要因素,本文利用河南省夏玉米生长季30个农业气象观测站1961～2011年逐日气象观测资料,计算不同生育阶段夏玉米需水量和水分亏缺量,分析其近50a的水分供需条件时空变化特征。结果表明：夏玉米各生育阶段需水量呈显著的下降趋势;各生育阶段之间水分亏缺量没有显著的年际变化。分析各生育阶段水分供需情况,水分亏缺量为正值表明水分供给不足,为负值表示水分有盈余,出苗一拔节期夏玉米水分亏缺量以负值为主,拔节一抽雄期正负交替各占一半,抽雄一乳熟期和乳熟-成熟期以正值为主。空间分布上,夏玉米各生育阶段需水量与各地海拔高度呈显著负相关,全生育期负相关系数为0．799;各阶段水分亏缺量也有一定的相似性,水分亏缺地区主要分布在豫西和豫西北大部,水分较充足的地区主要分布在漯河、南阳、驻马店等地。     

东北地区春玉米关键生育期干旱对根系生长的影响

利用锦州大型土壤水分控制试验场和根系观测系统开展东北地区春玉米拔节与抽雄期不同程度干旱胁迫试验,采用微根管方法观测春玉米根系的生长,研究春玉米不同发育期干旱胁迫对40 cm、120 cm和160 cm土壤深度根系分布的影响。结果表明:春玉米不同土壤深度直径为1 mm以下的细根多于粗根,40 cm土壤深度细根所占比例最大,与之相比,120 cm和160 cm土壤深度直径为1 mm以上粗根所占比例有所增大。春玉米拔节期干旱初期40 cm土壤深度根长密度(Root Length Density,RLD)随干旱加重而增大,干旱胁迫可以促进玉米根系向土壤深处生长;乳熟期后玉米上层根系因拔节期干旱而提前衰老;抽雄后干旱也可使玉米根系向更深层土壤伸展,但干旱出现过晚将减弱对根系生长的促进作用。此外,玉米长期干旱后复水可使根系在短时间内补偿性快速生长。