前茬冬小麦不同灌溉处理对夏甘薯产量的影响

【目的】探究前茬冬小麦季水分处理对夏甘薯生长及产量的影响,为周年轮作模式下水分管理提供参考。【方法】于2019—2021年在黄淮海平原南部开展田间试验,在冬小麦季设置3种灌溉处理:W0(不灌溉)、W1(单次灌溉45 mm)、W2(单次灌溉90 mm),各处理均灌溉2次。研究冬小麦不同水分处理对后茬夏甘薯土壤贮水量、生物量、产量和产量构成的影响。【结果】W1处理下土壤贮水量在甘薯收获期较W2处理和W0处理分别显著降低13.86%~19.28%和8.96%~10.92%。W2处理与不灌溉处理相比可显著增加甘薯叶面积指数9.65%~60.27%,提高蔓茎生物量6.42%~45.82%。W1和W2处理可显著提高鲜薯产量,分别较不灌溉处理显著提高13.43%~19.77%和9.18%~15.65%。就水分利用效率而言,2020年W1处理的水分利用效率分别较W2和W0处理显著提高12.66%和19.47%。【结论】该试验条件下,冬小麦季W1处理可促进夏甘薯地上部同化物向地下部分配,进而在提升鲜薯产量的同时提高水分利用效率。

黄淮海平原微喷灌下冬小麦农田水分渗漏 及氮素淋失模拟分析

为了解黄淮海平原冬小麦水分渗漏和氮淋失特征,以优化小麦生产灌溉制度,降低农田水肥施用后土壤氮淋失对环境的影响,本试验于2020—2022年在设置不同灌水处理(充分灌溉、亏缺灌溉)和雨养处理的大田试验基础上,利用土壤-作物系统水热碳氮耦合(WHCNS)模型,通过优化土壤水力学和作物参数,评价模型适用性,并使用校验后的模型定量化分析不同水分管理条件下的农田氮淋失、水分渗漏及特征。结果表明:土壤含水率和硝态氮(以N计)的均方根误差范围分别为0.01~0.07 cm^(3)·cm^(-3)和3.37~6.39 mg·kg^(-1);叶面积指数和干物质量模拟R^(2)≥0.9,一致性指数均≥0.7,模型模拟达到预期效果。使用校验后的模型对0~100 cm土层水分渗漏和氮淋失进行动态模拟的结果显示,硝态氮淋失与水分渗漏动态一致,二者均表现为单日量小且持续时间较长,产生渗漏的累计天数占全生育期天数的59.2%~69.4%。与充分灌溉相比,亏缺灌溉在两季冬小麦产量无显著差异的情况下,日氮淋失和水分渗漏量分别减少3.88%~66.94%和37.01%~44.87%。研究表明,校正后的WHCNS模型可以用于模拟研究区农田水氮运移和作物生长过程。

基于CiteSpace的全球农田氮损失研究进展

【目的】通过检索分析农田氮损失相关研究数据库,把握全球农田氮损失研究现状及热点话题,以期为未来进一步研究提供新视野新思路。【方法】利用CiteSpace软件对Web of Science数据库核心数据集及中国知网(CNKI)中文核心期刊数据库中20 a氮损失相关研究进行文献图谱化计量分析。【结果】氮损失研究文献数量呈逐年增长趋势,美国和中国发文总量分别占据世界第一和第二,研究机构间合作较差。氮损失研究涉及环境科学、土壤科学、农学、生态学、农艺学、水资源利用等多个学科。中文文献研究主题集中在氮利用、氮损失途径及氮肥与作物生产的关系,英文文献主题研究包括氮损失成因、氮环境归趋及过量氮排放对生态环境的影响等方面。【结论】文献聚类分析和突现词发展趋势检测表明,氮损失研究正面临粮食生产与环境污染和气候变化等综合协调发展的问题。

适宜耕作模式提高黄淮海平原冬小麦产量并改善土壤水肥状况

为了探索黄淮海小麦生产适宜的耕作模式,该研究设计长期定位试验(2017—2022年)对比了简化耕作模式深耕(deep tillage,DT)、轮耕(rotational tillage,RT)和免耕(no-tillage,NT)对冬小麦产量和土壤水肥状况的影响。结果表明:RT处理显著提高了冬小麦苗期0~20 cm土层土壤水分吸收利用情况,冬小麦孕穗期、灌浆期RT处理0~20、>20~40 cm土层土壤含水量显著高于DT、NT处理。RT处理0~20、>20~40 cm土壤全氮、有机质含量和碳氮比含量较DT、NT处理显著提高,2021—2022年0~20 cm土壤全氮、有机质含量、碳氮比RT处理较DT和NT处理分别显著提高40.45%和31.58%、56.66%和45.34%、11.62%和9.91%。2020—2021年和2021—2022年RT处理冬小麦产量较DT、NT处理分别显著提高20.20%、13.39%和20.35%、18.74%。RT处理显著增加了冬小麦千粒质量,其产量变异系数最低,产量可持续指数最高,说明RT处理有助于增加冬小麦生产力稳定性和可持续性,可以实现黄淮海冬小麦高产稳产。研究可为黄淮海平原冬小麦生产应用一年深耕、两年免耕的轮耕耕作模式提供理论指导与技术支撑。

基于综合指标协同优化的冬小麦植株水分含量预测

【目的】基于冬小麦冠层温度参数、形态指标和生理指标3种综合指标构建不同生育时期冬小麦植株含水量(PWC)反演模型,探寻更全面、精准的水分亏缺监测方法,为冬小麦抗旱提供理论依据。【方法】以冬小麦为研究对象,设置3个水分梯度,分别为水分亏缺处理(W1):35 mm和(W2):48 mm,对照处理(W3):68 mm;2个小麦品种洛麦22(一般耐旱品种)和周麦27(弱耐旱品种)。分别获取拔节期、孕穗期和灌浆期冬小麦的冠层温度参数(冠层温度标准差(CTSD)和作物水分胁迫指数(CWSI))、形态指标(株高、茎粗、地上部生物量和叶面积指数)和生理指标(气孔导度、蒸腾速率和光合速率),按照平均权重原则分别构建综合温度参数指标(comprehensive temperature parameter indicator,CTPI)、综合生长指标(comprehensive growth indicator,CGI)和综合生理指标(comprehensive physiological indicator,CPI)。分析植株含水量与综合指标之间的相关关系,并采用多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)方法分生育时期构建基于综合指标的PWC反演模型。【结果】不同生育时期内冬小麦的冠层温度参数、形态指标及生理指标水分亏缺处理(W1、W2)较对照处理(W3)均表现出显著性差异(P<0.05)。孕穗期和灌浆期的综合指标(CTPI、CGI和CPI)与PWC具有显著相关关系,相关系数(r)分别为-0.70(-0.78)、0.84(0.80)和0.83(0.76)。采用MLR、PLSR和SVM方法,基于综合指标(CTPI、CGI和CPI)构建PWC反演预测模型均具有较高的预测精度,其中以SVM构建的孕穗期PWC模型最优,R_(cal)^(2)(R_(val)^(2))、RMSE_(cal)(RMSE_(val))和nRMSE_(cal)(nRMSE_(val))分别为0.878(0.815)、2.06%(2.37%)和3.10%(3.33%)。【结论】基于综合指标(CTPI、CGI和CPI)构建的SVM-PWC模型能够很好地预测冬小麦各生育时期水分亏缺状况,可为黄淮海平原冬小麦防旱抗旱提供理论依据。

基于文献计量的植物根系构型研究热点及趋势分析

【目的】通过检索分析根系构型相关研究数据库,以期为进一步研究提供新视野新思路。【方法】基于Web of Science数据库收录2011—2020年有关根系构型研究的相关文献753篇,采用Citespace信息可视化手段对根系构型研究年发文量、研究国家与机构、关键词、研究主旨进行分析,旨在归纳当前研究热点与趋势,总结研究现状,展望未来研究方向。【结果】结果表明,2011—2020年10 a间根系构型文献发表量呈快速上升趋势;主要学科涉及植物科学、农学、土壤科学。中国在该研究发文量占全球总的28.69%;主要关键词为根系生理、根系构型、植物类型等3个聚类,热点关键词为“干旱”和“耐受性”;研究方向可分为探测技术、环境影响、根系生长特性、自身调控等4个聚类,其中环境影响为热点研究方向。研究方向自探测技术和根系生长特性(2011—2013年)、植株自身调控及根系生长特性(2014—2017年)至环境影响(2018—2020年)逐步过渡。【结论】鉴于目前研究多集中于根系本身或根系周围环境对土壤微生物、土壤水分生态及土壤养分生态的影响,推断地上部响应根系构型变化以适应全球气候变化可能会成为未来研究热点。