干旱胁迫对夏玉米叶片光合及叶绿素荧光的影响

选用华北地区大面积种植的夏玉米品种郑单958、承玉2号、鲁单981作为试验材料,通过研究干旱胁迫条件下的玉米叶片光合、叶绿素荧光等指标随着土壤水分的动态变化规律,以期为夏玉米干旱的生理生态变化监测及水分高效利用提供理论依据.研究发现,在土壤含水量70%左右时,随着土壤相对湿度的下降,上述3个夏玉米品种仍能保持其叶片水分状态.郑单958、承玉2号、鲁单981的叶片净光合速率在土壤水分中等条件下最大,分别为39.9、38.8、38.4 μmol CO2/m2 · s;在土壤相对湿度较低时,郑单958、承玉2号、鲁单981的叶片净光合速率下降趋势明显(P＜0.05).叶片水势变化规律为:在土壤相对湿度＞90%时,对水分胁迫郑单958、承玉2号不敏感,鲁单981敏感;在土壤相对湿度＜70%时,水分胁迫条件下承玉2号不敏感,而鲁单981、郑单958敏感.气孔导度(gs)变化规律:随着水分胁迫加剧,3个夏玉米品种气孔导度均下降,在土壤水分较高时,气孔导度变化规律不明显,在土壤水分较低时,气孔导度明显下降(P＜0.01),细胞间隙CO2浓度(Ci)随土壤水分胁迫加剧而上升.上述结果表明:与叶片的光合和水分状况相比,夏玉米的气孔对土壤水分的匮缺更为敏感.     

干旱胁迫对夏玉米叶片光合及叶绿素荧光的影响

根据冬小麦干旱风险评估最新研究成果,对其中的风险评估、灾损评估等模型进行集成,开发了河南省冬小麦干旱评估业务服务系统.该系统主要由基本参数、数据导入、风险分析、动态评估、后期评估和作图等部分组成,能够提供河南全省的冬小麦干旱评估结果,为农业生产提供决策依据.     

高温胁迫对猕猴桃叶片叶绿素荧光特性的影响

为探讨高温对猕猴桃叶片光合机构的影响,建立基于叶绿素荧光反应的高温热害识别指标,利用叶绿素快速荧光诱导动力学分析技术,研究不同温度胁迫下猕猴桃叶片8类叶绿素荧光的变化特征。结果表明：单位面积捕获的光能、单位面积有活性的反应中心数量、300 μs处相对可变荧光强度差值在30℃≤T≤54℃时均受温度胁迫影响,属光系统Ⅱ敏感位点参数,其中单位面积捕获的光能、单位面积有活性的反应中心数量随温度升高呈直线下降趋势,300 μs处相对可变荧光强度差值随温度升高呈指数上升趋势;初始荧光、最大荧光、最大光化学效率、单位面积的热耗散、单位面积用于电子传递的能量在较低温度胁迫下稳定少变,在较高温度胁迫下变化加剧,属光系统Ⅱ次敏感位点参数;多数叶绿素荧光参数在39℃和45℃存在两个突变临界点;叶绿素各荧光参数特征显示,猕猴桃叶片在30℃≤T < 39℃出现轻度温度胁迫,39℃≤T < 45℃出现中度温度胁迫,T≥45℃出现重度温度胁迫。     

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。     

驻马店地区夏玉米生育期间干旱特征及防御

依据水分蒸散、不同降水量的增墒效果和夏玉米生育特点，确定了初夏旱和伏旱的指标，分析了历史上驻马店地区夏玉米生育期间的阶段性干旱的特征及规律，提出了四点防御对策。     

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...     

温度对夏玉米光合生产力影响的数值模拟研究

利用美国Licor-6200便携式光合作用仪测定了夏玉米光合作用速率，给出了叶片光合作用模型，建立了夏玉米冠层光温生产力数值模式，阐明了日平均气温与冠层群体光合作用之间的相对确定性关系，并提出了光合等效温度的概念及计算方法。在此基础上，推导出温度对群体光合作用影响的函数表达式，使温度订正函数f (T)不再是简单的假设，而是建立在较为严格的理论基础之上，从而实现了光合模型的时间尺度转换，为更准确地建立生态动力模型及农业气候资源数值模型提供了前提条件。     

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%。     

安徽省夏玉米干旱天气指数保险产品设计及应用

利用安徽省夏玉米种植区15个农业气象观测站点1971—2010年的逐日降水资料并结合区域夏玉米抽雄-乳熟期(产量形成关键期)的降水距平与夏玉米干旱减产率进行分析,建立了干旱天气指数模型。提出夏玉米干旱的保险赔付标准,并利用各市(县)的干旱风险评估结果修订干旱天气指数保险费率,最终得到各地区的夏玉米干旱天气指数保险产品。将设计的保险产品在安徽省淮北市濉溪县试验应用,该产品可以基本反映实际夏玉米干旱风险状况,有助于农业保险公司客观、快捷地提供农业灾害的经济补偿。     

安徽省夏玉米生长季干旱时空特征分析

利用安徽省夏玉米主产区37个气象站点1961~2010年的气象资料,选取修订后的作物水分亏缺指数作为表征夏玉米干旱的指标,分析了安徽省夏玉米生长季内干旱频率的时空分布特征及表征干旱风险大小的干旱风险度的时空特征。结果表明:近50 a安徽省夏玉米不同发育阶段水分亏缺指数未发生显著变化,但夏玉米成熟后期的干旱现象有加重趋势;抽雄开花期是干旱频率及干旱风险较高的时段;从空间分布特征看,干旱频率与干旱风险度的空间分布特征相似,夏玉米营养生长阶段二者的高值区在淮北北部,而在夏玉米生长中后期,干旱主要发生在沿淮西部和江淮南部。整个生长季内,沿淮淮北西部是干旱高发和高风险区。     

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。     

土壤水分对冬小麦叶片光合速率影响模型构建

植物叶片光合速率是表征植物光合能力的重要参数,对土壤水分反应敏感,建立不同土壤水分对冬小麦叶片光合速率影响模型,有助于准确理解冬小麦的光合作用和产量形成。该文收集整理了1996—2017年我国冬小麦主产区11个试验地点、17个冬小麦品种的干旱和渍水试验数据共64组310个样本,分别构建干旱和渍水对冬小麦叶片光合速率影响的分段式和指数型模型,形成土壤水分对冬小麦叶片光合速率影响模型（the model for Soil Moisture Effects on leaf Photosynthesis rate of winter wheat,SMEP）。结果表明：随着土壤相对湿度增加,冬小麦叶片光合速率系数呈稳定低值-线性增加-稳定高值-缓慢下降的特点;随着渍水时间延长,冬小麦叶片光合速率系数呈缓慢下降-快速下降的特点。对SMEP模型进行回代检验、外推检验、单点验证、单发育期验证发现,模型模拟结果与文献数据有较好的一致性,回归系数在1.0附近,且均达到0.01显著性水平。SMEP模型将嵌入中国农业气象模式（CAMM1.0）,为CAMM不断完善提供科技支撑。     

干旱条件下夏玉米耗水分析

根据田间试验结果，分析干旱年份夏玉米不同发育阶段耗水状况，对比了不同日降水量对玉米田3米剖面的水分分布状况的影响，讨论了土壤失熵过程中的不同深度的水分的变化以及土壤水对玉米干物质积累的影响，为干旱年份玉米水分的科学管理提供依据。     

基于SPEI指数的河北省南部夏玉米生长季干旱特征分析

利用河北省南部8个气象站点1962—2018年的逐月气温、降水量数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI),通过小波分析、Mann-Kendall检验等方法,分析了河北省南部夏玉米生长季(6—9月)干旱变化特征以期为干旱灾害的监测、预报预警及防御提供理论依据。结果表明:夏玉米苗期干旱发生频率为31.5%,1966年后苗期气候呈湿润化趋势,在1968和2009年附近可能发生了气候湿润化的突变,整个分析期(1962—2018年)干湿变化包含13～18a、5～8a周期振荡;夏玉米穗期干旱发生频率为40.3%,2006年后穗期气候呈持续干旱化趋势,在1980和1997年附近可能发生了气候干旱化的突变,整个分析期干湿变化包含15～22a、6～10a周期振荡;夏玉米花粒期干旱发生频率为29.8%,1989年后花粒期气候呈持续干旱化趋势,可能在1992和2002年附近发生了气候干旱化的突变;夏玉米生长季干旱发生频率约为30%,生长季气候总体呈干旱化趋势,特别是1997年后持续干旱化,可能在1996年附近发生了气候干旱化的突变。     

夏玉米不同生育期叶片和冠层含水量的遥感反演

高光谱遥感技术监测作物含水量是了解作物生长状况的重要技术。为实现夏玉米不同生育期叶片和冠层含水量的快速、精细化、无损监测,本文基于2014年和2015年的6—10月华北夏玉米不同生育期不同灌水量干旱模拟试验数据构建了植被水分指数（WI,MSI,GVMI）、复比指数（WNV和WCG）和红边反射率曲线面积（Darea）的夏玉米冠层等效水厚度（EWTC）和叶片可燃物含水量（FMC）的反演模型。结果表明：6个指标反演夏玉米三叶期的EWTC模型均未达到0.05显著性水平,三叶期后各指标反演EWTC模型均达到0.01的显著性水平,且总体而言模型精度从高到低为抽雄期、拔节期、灌浆期、成熟期和七叶期。6个指标反演七叶期和拔节期的FMC均达到0.01显著性水平。因此,同一光谱指标反演夏玉米不同生育期叶片和冠层含水量的精度差异较大。光谱指标反演夏玉米叶片和冠层含水量指标的精度与夏玉米生育期有很大关系,进而提出了夏玉米不同生育期含水量反演模型。研究结果可为准确模拟夏玉米不同生育期含水量提供技术支撑。