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%。     

不同发育阶段干旱胁迫对春玉米土壤温湿度及产量形成的影响

本试验设CK(整个生育期供水充足的对照处理)、DT1(从拔节期限制供水的干旱处理,即持续不灌水直至生育期结束)、DT2(从抽雄期限制供水的处理,即持续不灌水直至生育期结束)3种处理,讨论水分胁迫对地温、土壤水分含量和春玉米产量形成的影响。结果表明:土壤温度的变化与控水密切相关,20 cm深度DT1和DT2处理的地温平均值分别较CK高1.6℃和1.3℃;40 cm深度DT1和DT2处理的地温平均值分别较CK高1.7℃和0.5℃。土壤水分贮存量和地温在20 cm深度呈负相关,40 cm深度呈正相关,土壤水分贮存量对作物生长造成影响的下限指标是18 mm,地温对作物生长造成影响的上限指标是19.2℃。DT1和DT2处理均对作物的生长因子和产量结构造成一定影响,DT1处理下的减产幅度更为剧烈。     

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。     

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%。     

干旱及灌溉对冬小麦根系和产量的影响研究

在郑州农业气象试验站开展不同程度干旱、灌溉试验,研究了不同水分条件对冬小麦根系活力、形态及产量的影响。结果表明,干旱条件下,冬小麦根系活力和根直径均有明显的降低,根长有明显增加,土壤下层所占根系总体积比例增大,且随着发育期的推进,下层根系所占比例呈现增大的趋势,水分利用效率有明显提高;随着干旱程度的增加,上述变化趋势更加明显。在灌溉量相同的情况下,越冬期灌溉,有利于冬小麦根系活力和根直径增加,但不利于根系的向下伸展;返青期和拔节期灌溉有利于根系向下伸展、水分利用效率提高、理论产量增加,但不利于根系活力和直径的增加;拔节期灌溉,可适当增大灌溉量,减少灌溉次数,以提高水分利用效率。综合根系形态和活力、水分利用效率及产量,在冬小麦干旱持续发生条件下,在返青期、孕穗期灌水600 m~3·hm~(-2)左右,可根据干旱程度适当增减灌水量,重旱条件下适当增加灌水次数,少量多灌缓解旱情,而重大干旱年份灌水困难条件下可只在拔节期灌水600 m~3·hm~(-2),以实现产量的减损和节水效果。     

富裕县农田土壤湿度变化及其对玉米发育期和产量的影响

本文旨在分析黑龙江省富裕县农田土壤相对湿度对玉米发育期和产量的影响,以期为松嫩平原西部玉米生产提供科学参考。以黑龙江省富裕县为研究区域,利用1982—2017年土壤相对湿度资料、1995—2017年玉米发育期资料、玉米产量资料,采用对比分析、相关分析、Mann-Kendall突变检验法,分析土壤相对湿度变化特征,研究土壤相对湿度对玉米发育期和产量的影响。结果表明：富裕县近36 a土壤相对湿度呈增加—减小—增加的趋势。播种期—出苗期、拔节期—抽雄期、乳熟期—成熟期土壤干旱平均每4—6 a一遇,抽雄期—乳熟期每2—3 a一遇,出苗期—拔节期土壤基本无旱。各发育期土壤相对湿度减小的突变年在1987年前后,增加的突变年在2013年前后。20世纪80年代土壤较适宜,干旱轻,90年代土壤相对湿度迅速下降,干旱最重,之后随着年代的推移土壤干旱逐渐减轻。玉米主要发育期中播种期—出苗期、出苗期—拔节期土壤干旱对产量影响较小,拔节期—成熟期是土壤干旱影响产量的主要时期。     

石羊河流域水分胁迫对玉米生长发育指标和产量的影响

本实验设计正常灌水处理（CK）和水分胁迫处理（DT）2种模式,通过比较2种水分处理下不同发育期玉米各生育指标的变化,研究干旱地区水分胁迫对玉米不同生育时期生长的影响。结果表明：拔节期后,植株对水分需求迫切,干旱易造成营养器官发育不良、植株矮小、叶片早衰,植株的各项生育期相关指标均显著低于正常灌水处理;抽雄—乳熟期,干旱导致果穗发育不良、籽粒不饱满、穗小粒少,并影响植株内部的干物质分配,穗重所占比例明显低于正常灌水处理,最终导致成熟期产量大幅度下降,部分植株出现空杆。     

1981—2020年沈阳地区春玉米生长季水热资源时空特征

利用沈阳地区7个气象站点逐日气象数据以及春玉米生育期数据, 对1980—2020年春玉米播种期、苗期、拔节期、抽雄期、成熟期和全育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及其气候倾斜率的时空变化特征进行了分析。结果表明: 春玉米全育期生长度日呈上升趋势, 各生育期生长度日空间分布差异不太显著, 总体上呈由北向南递增趋势, 高值主要分布在浑南区和苏家屯区, 低值分布在康平县和法库县。春玉米全育期高温度日呈递增趋势, 除康平县在成熟期高温度日呈减少趋势, 其他各地生育期高温度日均呈增加趋势, 空间上由西北向东南不断递增。沈阳地区在近40 a春玉米全生育期均呈降低趋势, 空间上由东南向西北呈递减趋势, 在苗期各地降水均呈增加趋势, 其他时期均以减少趋势为主。沈阳地区春玉米全育期热量资源呈增加趋势, 但降水量呈减少趋势, 此种趋势增大了该地区极端高温和气象干旱风险。     

基于实际蒸散量辽西地区春玉米生物量及产量评价

为了确定辽西地区春玉米各发育阶段生长状况及最终产量的评价方法,基于2011—2015锦州农业气象试验站开展的玉米分期播种试验,利用锦州地区气象观测数据、玉米发育期数据和玉米各发育阶段地上生物量及产量数据,采用Penman-Monteith方法和数理统计方法分析锦州地区玉米不同发育阶段实际蒸散量与地上气象生物量和气象产量的相关关系,并建立玉米各发育期生长状况及最终产量评估模型。结果表明:2011—2015年锦州地区玉米各发育阶段实际蒸散量与地上气象生物量和气象产量之间的线性关系显著,播种—七叶阶段二者呈显著的相关关系(P0.05),播种—拔节、播种—抽雄、播种—乳熟和播种—成熟阶段二者呈极显著的相关关系(P0.01)。建立的玉米各发育期生长状况及产量评估模型的预报准确率为77.8%—94.5%。辽西地区玉米正常生长全生育期水分供应的下限为333.2 mm,其中播种—七叶、七叶—拔节、拔节—抽雄、抽雄—乳熟和乳熟—成熟阶段水分供应的下限分别为49.9 mm、23.3 mm、83.4 mm、118.9 mm、57.7 mm。玉米各发育阶段干旱对产量影响的程度由重至轻依次为:拔节—抽雄抽雄—乳熟七叶—拔节播种—七叶乳熟—成熟。本文基于玉米实际蒸散建立的辽西地区春玉米生物量及产量评估方法,可以满足农业气象产量预报服务的需求,在实际业务中具有应用价值。     

淹水对夏玉米性状及产量的影响试验研究

为定量探求洪涝灾害对玉米生长及产量的影响,于2008和2009年在河南省驻马店地区进行以淹水日数和淹水发育期为试验因素的模拟试验。结过表明:淹水1 d对玉米产量影响甚微,淹水3 d以上减产率40%以上,拔节期淹水5～7 d,抽雄期淹水7 d夏玉米基本绝收。淹水对夏玉米植株死亡率、果穗成穗率、单株籽粒重影响明显;对株高、果穗长、粗、百粒重和秃尖率影响较小。拔节期的淹水危害重于抽雄期。讨论了淹水日数与淹水发育期对玉米产量影响的交互作用。初步建立了淹水的玉米产量损失率评估模型。     

东北地区春玉米主要生理参数对拔节至灌浆期干旱的响应

为了深入了解玉米干旱的影响机理,采用持续无补水方式进行东北地区春玉米拔节至灌浆期干旱胁迫试验,对主要光合变量(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r、气孔导度G_s、胞间CO_2浓度C_i)、茎流速率及叶和根水势进行动态观测,研究春玉米关键发育期干旱对各生理参数的响应。结果表明:G_s、P_n和C_i对轻度干旱胁迫响应较慢,3个生理参数在中度干旱胁迫以上随干旱加重均快速减小,T_r对轻度干旱胁迫的响应比其他生理参数更快;随着干旱程度加重光合作用的响应由单纯受气孔因素转为受气孔与非气孔双重因素的影响;复水后,各生理参数均可以恢复正常,G_s、P_n和T_r在短时间内补偿性快速增大,其中T_r对复水后土壤湿度下降的响应不敏感;玉米植株日茎流量不受轻度和中度干旱胁迫的影响,但干旱后复水出现补偿性增大现象;叶水势对干旱胁迫的响应比根水势偏慢,复水后叶水势恢复能力比根水势偏弱。     

气象干旱指数在东北春玉米干旱监测中的改进

利用土壤相对湿度数据和县级春玉米单产数据,在气象干旱指数SWAP（standardized weighted average of precipitation）的基础上,研究我国东北地区春玉米受干旱影响的界限指标,结果表明:SWAP在春玉米播种-出苗期低于-0.9,出苗-拔节期低于-1.0,拔节-抽穗期低于-1.2,抽穗-乳熟期低于-0.7时,土壤相对湿度偏低,即气象干旱一般为中旱时,不利于春玉米生长。以此构建春玉米干旱指数,对比我国东北地区春玉米干旱指数与省级农作物干旱受灾面积的关系,发现两者相关关系显著,尤其在典型干旱年份,两者对应关系更好,说明构建的东北地区春玉米干旱指数能够较好地反映干旱对春玉米的实际影响。利用东北地区县级春玉米单产数据对春玉米干旱指数进行等级划分,划分结果可为东北地区春玉米防旱减灾和安全生产提供参考。     

有限供水对冬小麦根系生长发育的影响及其对底墒的利用特征

试验在中国气象局固城农业气象试验基地人工控制农田水分试验场进行。在底墒充足的条件下采用三种水分处理:I₁拔节期一次性供水75 mm; I₂返青期供水37.5 mm, 拔节期供水37.5 mm; I_CK生长季内无水分供应。生育期内遮去自然降水。试验结果表明, I₁处理由于有充足的底墒配合有限水分胁迫, 有助于减少冬小麦表土层 (0~30 cm) 的根生物量, 增加根系干物质向土壤深层分配, 挖掘深层土壤水分, 提高了土壤水供应量和有效底墒供水率.另外, I₁处理增加了需水关键期的有效蒸腾耗水比例, 提高了水分利用效率.虽然由于前期的水分胁迫降低了I₁处理总穗数, 但由于增加了籽粒数和籽粒重, 产量反而有所增加。     

华北平原冬小麦根系在土壤中的分布研究

小麦根系在土壤中的分布是准确量化植被与气候相互作用不可缺少的参数,也是小麦生产的科学管理和节水农业发展的重要科学依据。利用中国气象局固城生态环境与农业气象试验站大型根系观测系统,观测冬小麦“济麦-22”的根系参数,对根长、根长密度、根重密度和根系粗度在土壤中的垂直分布进行分析。结果表明：垂直方向上,冬小麦的根量（根长和根干重）随土壤深度增加呈减少分布。重旱、轻中旱、适宜和偏湿4种处理的根长垂直分布与自然对照的相关系数分别为0.91、0.29、0.90和0.86,其中重旱与自然对照的相关性最好,轻中旱较差。土壤水分可以影响冬小麦根系的生长。土壤水分充足时,有利于根系生长,使表层根系量增多,根干物质量增加;土壤水分亏缺时,则相反。轻度干旱有利于中下层根系的延伸生长。冬小麦的根长密度与根重密度的相关系数呈显著的正相关,根系粗度随土壤深度的增加减少。     

干旱环境下夏玉米各生育时期光响应特征

2011年6—9月在中国气象局河北固城生态试验站借助大型电动式防雨棚及人工灌溉, 开展水分影响夏玉米生长发育的田间试验。首先进行夏玉米叶片光合作用日变化和光合作用光响应曲线的观测,然后利用不同模型拟合光响应曲线确定最适模型并提取光合特征参数,探讨土壤水分条件对不同生育时期夏玉米叶片光合特性的影响规律。结果表明:土壤水份适宜时,玉米抽雄期的光合能力最强,重度干旱时,抽雄期的光合能力降低幅度也最大,其次为乳熟期、拔节期;直角双曲线修正模型最适合描述干旱环境下的玉米光合能力光响应过程,轻度干旱使各生育时期光饱和点及最大净光合速率下降,而对光补偿点量子效率和光补偿点的影响不明显; 重度干旱下各生育时期光饱和点、最大净光合速率较轻度干旱又进一步下降,同时各生育时期光补偿点量子效率也有明显下降,而光补偿点明显上升,表明玉米叶片的强光利用能力对干旱敏感,而它的弱光利用能力对干旱响应较迟钝。     

不同水分处理对荒漠刺蓬和冰草生长的影响

为认识区域荒漠生态系统干旱致灾过程和干旱对冰草、刺蓬生长的影响,设计持续干旱胁迫、补充灌水和自然生长3种处理,比较2种荒漠草本植物在不同土壤水分下外部形态和干物质产量的变化。结果表明:持续干旱胁迫导致荒漠刺蓬和冰草营养生长期延长,生殖生长期缩短,全生育期缩短。受干旱胁迫影响,荒漠刺蓬和冰草的生长高度、干物质和覆盖度减小,且随生育进程影响逐渐增大。受持续干旱胁迫影响,在土壤体积含水量只有0.4~0.6 mm,返青64~73 d是刺蓬生长高度的拐点;在土壤体积含水量低至0.3~0.4 mm,返青130~135 d是冰草生长高度的拐点。返青106~121d,土壤体积含水量下降至1.0~1.1 mm,是持续干旱胁迫对刺蓬干物质积累影响关键期;而返青181~197 d,土壤体积含水量低至1.5 mm左右是冰草干物质积累影响关键期。     

1971—2015年乌兰察布市春玉米干旱的时空分布特征

文章基于乌兰察布市11个气象站1971—2015年逐日气象观测数据和春玉米生育期观测资料,采用PenmanMonteith模型和作物系数计算春玉米需水量,同时结合有效降水量计算水分亏缺指数,分析春玉米生育期内干旱发生频率及等级的空间分布,揭示春玉米干旱时空变化特征,为科学、合理制定春玉米种植区划、优化生产布局提供重要依据。结果表明:轻旱在生育前期发生频率高,中旱发生频率在各个发育期都是最高的,重旱在抽雄—乳熟期发生频率最高,特旱发生频率较高的是在生育后期;空间分布上,春玉米各生育期干旱程度整体呈北重南轻的带状分布,这与该区降水量南多北少的分布特征有关。     

海南番茄春季干旱灾害等级指标

春季干旱是威胁海南岛番茄生长的主要灾害,为了实现番茄春季干旱实时监测预警,需要建立合适的干旱等级指标。以持续干旱日数和补充水量为试验因子,进行2因素9水平的均匀设计试验,以番茄死苗率评估干旱程度,筛选番茄干旱致灾因子,以土壤相对湿度划分干旱等级为参考,构建干旱灾害等级指标,分析番茄生理参数和产量对不同等级干旱胁迫的响应。研究结果表明:在干旱胁迫下,番茄死苗率呈明显的增加趋势,与持续干旱日数的一次项和二次项关系显著;在不同深度土壤层中,番茄死苗率与20 cm土壤相对湿度的相关关系最明显,相关系数达到-0.84;以20 cm土壤相对湿度划分的干旱等级为参考,得到番茄无旱、轻旱、中旱、重旱的等级指标分别为26 d、26~31 d、31~35 d、≥35 d。在无旱-轻旱-中旱-重旱胁迫下,番茄净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别呈减小-增大-减少-减小的趋势,胞间CO_2分别呈减少-增大-增大-增大,番茄相对产量损失逐渐加重。     

内蒙古中部地区春玉米水分亏缺时空特征

水分亏缺指数是判识作物干旱程度的重要指标之一,分析作物水分亏缺指数时空变化规律可为作物合理布局和科学有效灌溉提供理论依据。基于内蒙古中部地区24个气象站1971—2015年降水、气温、风速等逐日气象观测数据和春玉米生育期观测与调查资料,以Penman-Monteith模型为基础计算春玉米需水量,并结合作物有效降水量,定量分析春玉米水分亏缺指数的时空分布特征。结果表明,内蒙古中部地区春玉米生长季内水分亏缺指数呈"高、低、高"的波动变化;近45 a来,春玉米水分亏缺指数在生育前期和后期呈下降趋势,而在生育中期则呈上升趋势,且抽雄-乳熟期的水分亏缺指数上升趋势明显,1990年代以后上升趋势达到显著性水平,说明水分亏缺指数表现出向春玉米需水关键期增加的趋势,并在1991年发生显著突变;空间上,春玉米水分亏缺指数呈带状分布,且呈北高南低的分布格局,这与该区降水量南多北少的分布特征有关。     

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。