高温干旱复合胁迫对夏玉米生长发育及产量形成的影响

为探究不同生育期不同程度复合高温干旱胁迫对夏玉米生长发育及产量形成的影响,以夏玉米品种“登海685”为试验材料,于2022年6—9月在衡水农业气象试验站开展夏玉米高温干旱田间胁迫试验。在拔节—抽雄和抽雄—乳熟两个生育期分别进行试验。干旱处理设置为轻旱和重旱两个水平。通过增温箱分别在两个生育期进行高温处理,这样每个生育期有轻旱、轻旱高温、重旱、重旱高温四种胁迫处理,各处理有两个重复。此外设置全生育期增温无旱处理和对照组,共10个处理,对株高、叶面积、干物质重及产量构成要素进行观测。结果显示,夏玉米全生育期增温会增加株高和叶面积,但会降低干物质积累导致产量下降;夏玉米在拔节—抽雄和抽雄—乳熟期发生严重的干旱可显著降低株高,但干旱复合高温后影响程度变弱;两个时期发生高温复合干旱与单一干旱相比对玉米叶面积的降低程度更明显;两个时期发生高温干旱胁迫对玉米植株干物质的降低主要由果实干物质降低带来;这两个阶段高温干旱胁迫均会影响产量形成,但拔节—抽雄期干旱对产量形成的影响更大,而抽雄—乳熟期高温的影响更大。     

不同发育期的干旱对华北地区夏玉米生长发育及产量的影响

以"郑单958"为试验材料,分别在夏玉米出苗—拔节期和出苗—抽雄期进行土壤水分控制试验,研究不同发育期不同程度干旱对华北地区夏玉米生长发育及产量的影响。结果表明:不同发育期的干旱对华北地区夏玉米的生长发育均具有抑制作用,具体表现为株高变矮、叶面积降低及干物重减少等。与对照T5处理相比,T1处理的玉米,株高偏矮33.5%,叶面积指数下降60.7%,果穗长、穗粒数、百粒重分别下降了18.3%、54.7%和22.5%;与对照T5处理相比,T3处理的玉米,株高偏矮35.8%,叶面积指数下降58.8%,果穗长、穗粒数、百粒重分别下降了24.1%、58.9%和24.4%。可见,干旱灾害是制约华北地区夏玉米高产的一个关键因子,干旱程度越重,持续时间越长,对玉米干物质积累和产量影响越大。     

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。     

干旱对玉米生长及产量影响的试验研究

干旱已成为西南地区玉米生产最主要的灾害因子,研究这一时期不同程度干旱对玉米生长发育及产量的影响,对稳定该地玉米产量具有重要意义;本研究通过人工控制土壤水分试验,模拟玉米大喇叭口期至乳熟期不同程度的干旱对贵州玉米的影响,同时对这一时期玉米生长的实际灌溉量进行了分析;大喇叭口一乳熟期干旱使得玉米植株矮化,玉米叶面积指数下降,玉米叶老化时间提前,玉米抽雄和吐丝时间推迟,玉米抽雄吐丝间隔期加长,授粉不良,最终使得玉米果穗性状恶化,造成玉米大幅减产甚至绝收,而且此时期的干旱对玉米产量的影响是不可逆转的。不同程度的干旱对玉米营养生长和生殖生长均产生不利影响,随着干旱强度的加强,玉米减产幅度也增加。     

水分胁迫对扬花期冬小麦光合特性和干物质生产及产量的影响

试验于2016-2017年冬小麦生长季在临沂设施农业气象试验站自动控制遮雨棚内的水分控制场进行,以"齐麦2号"为试材,在水分关键期设计5个梯度水分处理(T1适宜水平,T2、T3、T4、T5分别按照冬小麦水分关键期比常年降水量减少20%、50%、75%、100%一次性补水)和1个雨养对照的水分控制试验,模拟研究不同程度干旱胁迫对扬花期冬小麦光合特性、干物质生产及产量的影响。结果表明:干旱胁迫下,扬花期冬小麦叶片叶绿素a含量、光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r),株高、叶面积、地上部分总干重均呈降低趋势,且干旱胁迫越重,降低幅度越大,T5处理叶绿素a含量、P_n、G_s、T_r、株高、叶面积及地上部分总干重分别较T1处理降低33.6%、67.4%、90.9%、84.6%、43.9%、19.1%和33.3%;随着干旱胁迫的加剧,水分利用效率(WUE)则呈先增加后降低的趋势,并在轻度干旱胁迫时达到最高;干旱胁迫促进植株养分向叶、鞘转移,减少对茎、穗的养分供给,不利于冬小麦产量提高,此外,扬花期干旱胁迫还造成冬小麦灌浆速率降低、不孕穗率升高,理论产量大幅降低。     

水分胁迫对华北平原冬小麦地上部分及产量的影响

以“济麦-22”为供试品种,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,研究冬小麦在重度干旱胁迫（≤40.0%）、轻中度干旱胁迫（40.1%-55.0%）和适宜（55.1%-80.0%）3种水分胁迫条件下地上部分对水分胁迫的响应,以探索水分胁迫对华北平原冬小麦产量的影响,分析不同水分胁迫对冬小麦产量的影响程度。结果表明：华北平原冬小麦在轻中度干旱胁迫和重度干旱胁迫下,小麦全生育期的天数缩短,株高、叶面积及灌浆速率均呈不同程度的减少。3种水分胁迫的株高增长量为适宜>轻中度胁迫>重度胁迫,灌浆速率为适宜>轻中度胁迫>重度胁迫。土壤水分胁迫引起冬小麦物质分配更多地向支持生长的茎秆转移,在生长发育过程中受到水分胁迫,小麦产量将降低,重度胁迫条件下小麦产量为适宜水分条件的69%。     

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。     

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%。     

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。     

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%。     

水分关键期干旱胁迫对冬小麦矿质元素积累、产量和品质的影响

干旱是制约我国粮食产量和品质提升的主要农业气象灾害之一。土壤水分与矿质元素交互作用，共同影响冬小麦的生长发育及产量、品质，探究水分关键期冬小麦叶片矿质元素积累、产量和籽粒品质对不同程度干旱胁迫的响应，对科学施肥和干旱灾害防御具有现实意义。本文以冬小麦品种“齐麦2号”为试材，在水分关键期(拔节—扬花期)设计5个梯度的水分控制试验(T1处理为适宜水平，T2、T3、T4处理分别按照基准补水量75.0 mm的80%、50%、25%一次性补水，T5处理不补水)，模拟研究水分关键期干旱胁迫对冬小麦叶片氮、磷、钾矿质元素积累和光合色素、光合参数以及产量和籽粒品质的影响。结果表明：水分控制期间至复水后，T1处理下冬小麦叶片全氮、全磷、光合色素含量及最大净光合速率(Maximum Net Photosynthetic Rate,P_nmax)、表观量子效率(Apparent Quantum Efficiency,AQE)、光饱和点(Light Saturation Point,LSP)均最高，受干旱胁迫影响，T2、T3、T4和T5处理下上述要素均显著降低，且干旱胁迫程度越重降低幅度越...     

干旱胁迫对冬小麦水分关键期的生理特性和物质生产影响

以冬小麦品种“齐麦2号”为试材,在水分关键期(拔节期~扬花期),设计5个水分处理(T1处于适宜水平,T2、T3、T4、T5分别按照水分关键期常年降水量减少20%、50%、75%、100%进行一次性补水)和1个雨养对照水分控制试验,模拟研究不同程度干旱胁迫对水分关键期冬小麦光合生理特性、抗氧化酶活性及产量结构的影响。结果表明：轻度干旱胁迫会造成冬小麦叶片最大光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度降低,气孔限制值升高,气孔因素是导致冬小麦叶片光合速率降低的主要原因;而当干旱胁迫达到重度时,胞间CO2浓度升高,气孔限制值降低,非气孔因素是导致冬小麦叶片光合速率降低的主要原因。轻度干旱胁迫会使得冬小麦叶片SOD酶、POD酶、CAT酶活性显著升高,从而减轻MDA含量升高对冬小麦叶片膜系统的损伤,复水后抗氧化酶活性和MDA含量均可恢复至正常水平,而重度干旱胁迫下冬小麦叶片SOD酶、POD酶、CAT酶活性不同程度降低,复水后抗氧化酶活性及MDA含量均无法恢复至正常水平,抗氧化酶系统遭受不可逆损伤。此外,水分关键期干旱胁迫还导致冬小麦灌浆速率降低、不孕穗率升高,理论产量大幅降低。研究结论可为科学评估干旱胁迫对冬小麦生长发育及产量形成的影响提供理论依据。     

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。     

夏玉米土壤水分指标研究

不同土壤水分状况对夏玉米生长发育和产量形成有着明显的影响,并且通过各种生理生态特征表现出来。本文根据1984—1987年试验资料,系统分析了土壤水分对气孔阻力、光合作用、蒸腾强度、灌浆速度等生理特征和产量的影响,建立了土壤湿度与它们之间的数学模式,运用最优分割理论进行最优分割,确定了夏玉米拨节—抽雄期的适宜土壤水分指标为15.5％,干旱指标为10.5％;分别占田间持水量的71.4％和48.4％,抽雄—成熟期的适宜水分指标为16.7％,干旱指标为10.7％,分别占田间持水量的77.0％和49.3％。从而为灌溉管理提供了依据。     

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。     

低温、干旱并发对玉米影响的评估研究

通过人工模拟试验,模拟了低温、干旱及低温干旱并发对玉米生长发育的影响。根据试验结果定量地评估了低温、干旱及并发对玉米苗期、抽雄期生理过程的影响。结果表明:低温、干旱对玉米的生理过程为负效应,并发加大了负效应的影响。并建立了低温、干旱及并发对籽粒产量的影响评估方程:y=-516·2162+58·72343x1+125·9081x2+114·8233x3;方程中:y为籽粒产量(kg·hm-2),x1为土壤湿度(%),x2为苗期温度(℃),x3为抽雄期温度(℃)。     

播期对浚单20夏玉米生长状况及产量影响分析

通过对浚单20玉米新品种进行分期播种试验,研究不同播期对浚单20各个阶段生长状况及产量形成的影响.首先对各播期发育阶段持续日数进行差异性检验,结果表明,夏玉米全生育期日数随播期推迟而缩短.其次,分析了作物各发育期持续日数与各气象要素的关系:在一定的范围内,温度升高可以促进夏玉米生长,日照减少可加快夏玉米生育进程,不同生育阶段降水量对作物生长影响不同,其中抽雄-乳熟期降水量增加能缩短发育日数.然后,对比分析了播期对浚单20干物质及产量形成的影响:随着播期推迟,穗长有缩短趋势,单株籽粒重、百粒重、籽粒与茎秆比也随播期的推迟呈下降趋势;播期一平均实产达864.12g/m2,比播期二高74.56 g/m2,比播期三高128.33g/m2,在一定程度上说明浚单20适时早播,有助于产量提高.     

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。     

田阳干旱指数对早玉米产量影响的农业气候评价

利用田阳1987年至2012年早玉米产量与其生育前期易旱的3月上旬至5月中旬的旬干旱指数,釆用数理相关统计法,计算旬干旱指数与早玉米产量的相关系数及多元回归方程模式的建立,评价干旱指数对早玉米生产利蔽的影响。结果表明：干旱主要影响早玉米生理需水敏感的抽雄吐丝期,俗称＂卡脖子旱＂,其次干旱影响早玉米播种后全苗齐苗。这对充分开发利用当地农业气候资源,科学规避干旱的影响,趋利避害,夺取早玉米高产稳产意义重大。     

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。