江苏省冬小麦需水量时空变化特征及气候影响因素分析

为实现江苏省冬小麦科学灌溉、提高农业用水效率,明晰江苏省冬小麦需水量及气候影响因素的时空变化特征,为全省冬小麦灌溉管理及农业水资源高效利用提供科技支撑,基于江苏省共计12个地区2013-2022年冬小麦季相关气象资料,通过Penman-Montieth法计算近十年来江苏省冬小麦需水量,并利用Pearson相关分析法对近十年江苏省冬小麦需水量时空变化特征、需水特性以及气象影响因素进行了分析。近十年间江苏省年平均气温、日平均湿度、地表温度、降水量、蒸发量、平均日照时数均呈总体上升趋势,太阳总辐射量呈减小趋势。近十年来江苏省冬小麦本田期的需水量平均值为451.82~692.50 mm,年际变化范围在540.19~646.70 mm,不同年份间呈现减小的趋势,空间上则呈现由西北向东南递减的趋势。江苏省大部分地区冬小麦需水强度最小值出现在1月,5-6月抽穗期与灌浆期需水强度最大。江苏省冬小麦全生育期需水量与年均降雨量、日均湿度之间存在负相关关系,与年均水面蒸发量、年均日照时数、年平均气温间存在正相关关系,这其中以日均湿度、年均水面蒸发量、年均气温对冬小麦需水量的影响最为明显。并且,近十年冬小麦全生育期需水量的总体下降趋势可能是由于其与日均湿度明显更高的负相关性所导致。总之,近十年来江苏省冬小麦需水量逐年有下降趋势,且由西北向东南递减,此外全省日均湿度、年均水面蒸发量、年均气温是近年来冬小麦需水量变化的主要影响因素。

豫北两熟区不同夏播作物对后茬冬小麦中后期群体微环境及产量的影响

为探讨不同夏播作物前茬对后茬冬小麦生长和产量的影响,在河南省新乡市获嘉县开展田间二因素试验,设置两个不同施肥水平(常规施肥和不施氮肥)和三种夏播作物前茬(玉米、大豆和花生),分析小麦拔节期至成熟期叶面积指数(LAI)、叶夹角(LA)、光合有效辐射(PAR)、叶片叶绿素含量(SPAD)、叶绿素荧光(F_(v)/F_(m)),以及土壤含水量(SWC)、土壤温度(Ts)和土壤呼吸速率(Rs)变化,并在成熟期测定小麦产量及其构成因素。结果表明,与常规施肥(CK)相比,不施氮肥条件下不同前茬的小麦LA略增,而LAI、IPAR、SPAD、F_(v)/F_(m)、SWC、Ts和Rs均有所降低。不施氮肥条件下,花生前茬的小麦LAI、IPAR、SPAD、F_(v)/F_(m)、SWC、Ts和Rs均显著低于其他两种前茬(P<0.05),其中花生、大豆和玉米前茬的SWC较CK的降幅分别为13.56%、13.39%和10.77%。与CK相比,不施氮肥条件下,花生前茬的小麦LA较CK的增幅在3种前茬中居中,小麦株型较为紧凑,有利于改善植株下层光合辐射,为群体生长创造良好的光合和土壤条件,其产量较玉米和大豆前茬分别高20.0%和21.9%;玉米前茬的整体表现不如大豆和花生前茬,但其和花生前茬的小麦千粒重和群体数均较高,因而产量居中;大豆前茬的小麦结实小穗数和干物质量较高,但其小麦千粒重较低,最终籽粒产量也较低。综合来看,在两熟种植模式中,选用花生作为冬小麦的前茬作物是豫北地区一年两熟区作物配置的一种较优选择。

“油-稻-稻”三熟制早熟冬油菜氮高效基因型及鉴定指标筛选

【目的】旨在筛选适宜“油-稻-稻”三熟制的氮高效早熟冬油菜基因型及其简易筛选指标。【方法】利用田间小区试验,选用了生育期185 d以下的的适宜“油-稻-稻”三熟制种植的14种早熟冬油菜基因型,进行正常施氮(N_(1))和不施氮(N_(0))处理。根据不同冬油菜基因型氮肥利用率(NUE)的差异,利用树状聚类分析进行分类,形成高、中、低3种氮效率基因型。同时通过逆向溯源的方法,观察分析3种氮效率基因型在不同氮水平条件下的产量构成、主要农艺性状、干物质积累及氮素吸收等方面的表现特征。总结分析出氮高效冬油菜基因型的一些简易判断的指标。【结果】不同氮效率基因型冬油菜在产量形成、主要农艺性状等方面存在显著差异。N1处理下成熟期早熟冬油菜的主要农艺性状的表型值和变异系数基本表现大于N0处理。因此,以N1处理下不同基因型的农艺性状表现作为不同氮效率基因型的鉴别标准。N1处理下,氮高效基因型比氮中效和氮低效基因型产量高、单株角果数多、每角粒数多、株高高、主花序长、一级分枝数多、角果密度高、各部位干物质积累量高、籽粒中氮含量高、氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥生理利用率和氮收获指数均较高。【结论】沣油737是适合南方“油-稻-稻”三熟制的氮高效早熟冬油菜;正常施氮条件下,成熟期较多的单株角果数与每角粒数,以及较高株高是判断早熟冬油菜氮高效基因型的简易指标。

二氯异噁草酮应用于作物田杂草防除谱测定

为明确二氯异噁草酮应用于作物田防除杂草的防除谱,在温室内采用盆栽法测定了36%二氯异噁草酮悬浮剂对冬季作物田和夏季作物田的除草活性。冬季作物田杂草防除谱测定结果显示,二氯异噁草酮对小麦田多花黑麦草和日本看麦娘均有较好的防除效果,其GR_(50)分别为39.89、35.11 g(a.i.)/hm^(2),GR_(90)分别为105.88、104.54 g(a.i.)/hm^(2),对雀麦也有较好的效果,但对另两种禾本科杂草菵草和节节麦防效差;该药剂对冬季作物田阔叶杂草播娘蒿、荠菜、猪殃殃、麦家公效果均优,明显好于对禾本科杂草的效果,其中对播娘蒿和荠菜的防除效果最好,其GR_(50)分别为4.86、4.69 g(a.i.)/hm^(2)之间,GR_(90)分别为25.54、17.36 g(a.i.)/hm^(2);对猪殃殃、麦家公的GR_(50)分别为15.77、22.25 g(a.i.)/hm^(2)之间,GR_(90)分别为38.58、53.10 g(a.i.)/hm^(2),但对另一种阔叶杂草泽漆的防效较差。夏季作物田杂草防除谱测定结果显示,二氯异噁草酮土壤封闭处理对夏季作物田禾本科杂草马唐、稗草、牛筋草、狗尾草和虎尾草效果均较好,其中对马唐、稗草、牛筋草、狗尾草的GR_(50)在12.33~27.00 g(a.i.)/hm^(2)之间,GR_(90)在27.40~59.38 g(a.i.)/hm^(2)之间,对夏季作物田阔叶杂草整体效果差,供试杂草中只有马齿苋效果较好,其GR_(50)和GR_(90)分别为33.33、52.82 g(a.i.)/hm^(2),对饭包草、反枝苋、马泡瓜和铁苋菜效果均差。试验结果表明,二氯异噁草酮对冬季作物田杂草和夏季作物田杂草,均有自己的杂草防除谱,田间应用时应根据田间草相,选择合理药剂进行复配。

湖北省小麦潜在产量时空异质性特征及驱动因子分析

气候变化致使气象要素的时空分布格局发生了不同程度的变化,加剧了作物产量空间异质性的形成。因此,评估气候因子对潜在产量的贡献程度,有利于解析区域间潜在产量差异的形成机制,这对于区域内作物的合理规划和缩小区域间产量差具有重要意义。本研究基于1985—2021年湖北省小麦生长期间的气候数据,应用验证后的APSIM-Wheat模型模拟小麦的潜在产量,利用多元回归等方法评估各气候因子对潜在产量变化的贡献程度,解析潜在产量空间异质性的形成机制。结果表明:湖北省小麦潜在产量变化范围为5068.9~7895.3 kg∙hm^(−2),平均潜在产量为7187.6 kg∙hm^(−2)。近35年来,小麦生育期内的平均温度和总降水量分别以0.1℃∙(10a)−1和13.2 mm∙(10a)−1的速率增加,但总太阳辐射以123.3 MJ∙m^(−2)∙(10a)^(−1)的速率下降。这些气候因素变化加剧了生育期内易涝、弱光环境的形成,导致小麦生产潜力降低,潜在产量平均每10年下降422.0 kg∙hm^(−2),降水量的增加对潜在产量下降的贡献最大,相关系数高达−0.73。湖北省小麦潜在产量的空间分布特征为北高南低,南北小麦平均潜在产量和光热熵差距分别为218 kg∙hm^(−2)和0.06 MJ∙m^(−2)∙d^(−1)∙℃^(−1)。光热熵的高度空间异质性是造成潜在产量差异的主要因素,二者相关性高达0.82。受光热熵时空分布不均的影响,荆州小麦拔节至成熟期的平均每日生长速率较襄阳地区低28.5 kg∙hm^(−2)∙d^(−1),最终导致荆州小麦的潜在产量较襄阳地区低。综上,气候变化使得湖北省小麦潜在产量整体呈下降趋势,针对以江汉平原地区为代表的易涝、弱光的小麦生长环境,选育具有高光效和耐涝性的小麦品种对于缩小区域间的产量差距和实现区域粮食总产的全面提高具有重要意义。

补充灌溉对盐渍化农田冬小麦生长生产的影响模拟

为探究适宜干旱半干旱地区盐渍化农田冬小麦的补充灌溉策略,开展了不同灌溉次数和土壤含盐量处理下的田间试验,利用AquaCrop模型对冬小麦生长生产进行了校验,并通过情景模拟优化了典型水文年份下盐渍化农田冬小麦补充灌溉方法。结果表明:(1)AquaCrop模型可较好的模拟补充灌溉对盐渍化农田冬小麦冠层覆盖度、累积腾发量、干物质量及籽粒产量的影响,各指标的相对误差P_e为-28.54%~20.78%,相关性系数R~2为0.90~0.98,均方根误差RMSE分别为5.28%~12.19%、14.99~26.81 mm、0.57~1.04 t/hm^(2)和0.45~0.55 t/hm^(2),归一化均方根误差NRMSE为6.49%~20.10%。(2)随着灌水次数减少和土壤含盐量增加,模型精度有所降低,同时由于AquaCrop在全生育期采用了一致的作物系数,无法准确预测水盐胁迫下冬小麦早衰现象,模型易高估亏缺灌溉和盐渍化土壤条件下的冬小麦生长生产。(3)研究区轻度盐渍化农田推荐的冬小麦补充灌溉策略是干旱年在拔节、开花及灌浆期灌水60 mm、正常年在拔节及开花期灌水60 mm、湿润年在拔节期灌水60 mm,中度和重度盐渍化农田需在此基础上加灌1次60 mm,以上补充灌溉策略可实现6.53~8.37 t/hm^(2)的冬小麦籽粒产量,在节水的同时确保收获大于80%的潜在籽粒产量。

不同锌源叶面喷施对冬小麦和夏玉米产量及籽粒营养品质的影响

为探明不同锌源叶面肥喷施对小麦和玉米产量、籽粒矿质元素含量及锌、铁生物有效性的影响,对冬小麦-夏玉米轮作体系开展不同叶面肥喷施试验。小麦季设置去离子水(CK1)、尿素(CK2)、尿素+纳米氧化锌(U+ZnO)、尿素+壳聚糖纳米锌(U+ZnCNP)、尿素+普通七水硫酸锌(U+Zn)5种叶面肥处理;玉米季增加尿素与锌铁硒多元混合喷施处理(U+Zn/Fe/Se)。结果表明:各叶面肥喷施处理对小麦和玉米籽粒产量均无显著影响,但对籽粒微量元素含量有显著影响。不同锌源与尿素混合叶面肥对小麦籽粒锌含量强化效果由弱到强依次为U+ZnCNP<U+ZnO<U+Zn。与CK2处理相比,处理U+Zn使小麦籽粒锌含量显著提高77.7%(从22.80 mg·kg^(-1)增加至40.52 mg·kg^(-1))、籽粒植酸与锌(PA/Zn)摩尔比显著下降42.1%,使籽粒锌生物有效性(TAZ)显著提高74.5%。对于玉米,与CK2处理相比,处理U+Zn/Fe/Se使籽粒锌含量提高32.3%(从14.93 mg·kg^(-1)增加至19.60 mg·kg^(-1))、硒含量显著提高12.7倍(从17.66μg·kg^(-1)增加至242.04μg·kg^(-1))、籽粒PA/Zn摩尔比显著下降27.0%,使籽粒TAZ显著提高36.9%,使整个植株或玉米秸秆磷与锌(P/Zn)和磷与铁(P/Fe)摩尔比降低。研究表明,叶面喷施普通七水硫酸锌是提高小麦、玉米籽粒锌含量和生物有效性的最佳形式,其强化小麦籽粒锌效果优于玉米。叶面喷施尿素与锌铁硒混合溶液可同时提高玉米籽粒锌、硒含量及锌、铁生物有效性(籽粒、全株、秸秆),是解决人体或动物微量元素营养缺乏的有效农艺强化措施。

轮作及减氮对绿洲灌区农田温室气体排放及土壤酶活性的影响

基于2018年在武威绿洲农业试验站布设的田间定位试验,设春小麦-冬油菜-箭筈豌豆(WRV)、春小麦-冬小麦-箭筈豌豆(WWV)、春小麦-箭筈豌豆-春小麦-箭筈豌豆(WV)、春小麦连作(W)4种种植模式,减氮25%(270 kg·hm^(-2),N 1)、传统施氮(360 kg·hm^(-2),N 2)两个施氮水平,共8个处理,于2020—2021年测定并分析不同轮作模式结合减氮对农田CO 2、N 2O排放的影响及其与春小麦产量和土壤酶活性的关系,以期为当地农业绿色高效发展提供理论依据。结果表明:轮作结合减氮处理可显著降低温室气体排放,增加作物产量,以WRVN 1处理增产减排效果最佳,其CO 2、N 2O排放总量分别较WN 2处理降低了15.2%、28.0%,全球增温潜势(GWP)、温室气体排放强度(GHGI)分别降低15.7%和30.4%,作物产量增加16.7%。土壤脲酶和过氧化氢酶活性均表现为0~10 cm高于10~30 cm土层,轮作降低了小麦开花期土壤酶活性,以WRVN 1处理土壤酶活性最低;在N 1处理下土壤脲酶、过氧化氢酶活性较N 2处理分别降低20.1%~28.7%、8.3%~12.2%,且CO 2、N 2O排放速率与土壤脲酶、过氧化氢酶活性均呈显著正相关关系。综上,春小麦-冬油菜-箭筈豌豆轮作模式结合减氮25%可作为实现绿洲灌区农业增效减排的合理种植模式与施氮制度。

基于ArcGIS Engine和IDL的冬小麦生长动态监测系统

目的:为快速便捷地掌握大范围冬小麦播种、长势及产量信息,及时为农业管理部门的分析决策提供基础数据。方法:基于C#语言集成ArcGIS Engine组件和IDL函数库,设计冬小麦识别、长势监测及产量估算等功能模块,研发冬小麦生长动态监测系统。结果:该系统可较为快速地建立冬小麦空间数据库,便捷地提取冬小麦播种、生长和收获等各个生育期冬小麦农情信息,同时具有功能强大的时空分析和预测决策辅助功能。结论:实现了包括冬小麦在内的农作物的动态生长监测,可以为管理者提供数据及强有力的决策支持。

商丘地区不同降水年型冬小麦-夏玉米需水量和缺水量分析

【目的】研究不同降水年型下冬小麦、夏玉米的作物需水规律及成因。【方法】基于1954—2019年商丘市气象数据、1999—2019年河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站作物生育期观测数据和2011—2018年大型蒸渗仪观测数据,采用描述性统计和Mann-Kendall趋势检验方法,探究作物需水量和缺水量变化趋势,并通过主导分析法探索气象因子对作物需水量的影响。【结果】1954—2019年,周年有效降水量呈上升趋势,冬小麦季、夏玉米季有效降水量上升速率为3.09、5.23 mm/10a;仅丰水年下冬小麦季和周年有效降水量呈下降趋势。周年作物需水量呈极显著下降趋势(P<0.01),冬小麦季、夏玉米季作物需水量下降速率为6.72mm/10a(P<0.01)、18.47mm/10a(P<0.01);不同降水年型下冬小麦季、夏玉米季和作物周年需水量均表现为下降趋势。周年作物缺水量呈极显著下降趋势(P<0.01),冬小麦季、夏玉米季作物缺水量下降速率为9.81、23.70 mm/10 a(P<0.01);仅丰水年冬小麦季缺水量呈上升趋势。在平水年和枯水年,日照时间是影响冬小麦需水量的首要因子,但在丰水年相对湿度为影响冬小麦需水量的首要因子;夏玉米需水量的主要影响因子为日照时间、平均风速和最高温度,在3种降水年型下日照时间均为首要因子,其次是平均风速和最高温度。【结论】在丰水年型下,商丘地区冬小麦应在拔节—抽穗期灌溉,夏玉米季不灌溉;在平水年型下,冬小麦季应在拔节—抽穗期灌溉,夏玉米抽雄期灌溉;在枯水年型下,冬小麦和夏玉米在播前灌溉的基础上,还需分别在拔节—抽穗期和拔节—抽雄期进行灌溉。

长期不同施肥对黄壤单季稻冬闲田春季杂草群落的影响

为探讨长期不同施肥模式下杂草群落变化及其与土壤养分相关性,依托一项连续24年长期施肥试验,采用田间调查法,对不平衡施肥[氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮钾肥(NK)]、常量化肥(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥替代化肥(1/2MNP)、不施肥(CK)模式下黄壤单季稻冬闲田春季杂草群落变化及其与土壤养分相关性进行研究。结果表明,长期不同施肥模式下春季杂草密度、生物量、群落多样性等均发生变化。M处理下土壤养分均较高,杂草群落总密度1208.44株·m^(-2)、总生物量1071.24 g·m^(-2),均为最高,与CK处理相比,春季杂草总密度增加37.74%、总生物量增加179.58%,说明单施有机肥可提升土壤养分,促进春季杂草生长。不同处理对杂草群落影响存在差异:M处理下棒头草(Polypogon fugax)等未发生;长期施用无机化肥处理早熟禾(Poa annua)发生密度(0~4.89株·m^(-2))较低;缺磷处理下日本看麦娘(Alopecurus japonicus)发生密度(36.00株·m^(-2))最低。同时,缺氮导致杂草群落多样性指数增加、优势度指数降低,群落结构相对复杂;缺磷则反之。研究表明,全氮、碱解氮和全磷是影响杂草密度的关键因子,生产上可通过合理施肥控制田间杂草发生,稳定土壤肥力及物种多样性,促进农业生态系统发挥出最大生态效应。

南方双季稻区冬闲期绿肥对田间养分固持和减排的影响

【目的】探究南方双季稻区冬闲期不同绿肥品种混播对稻田氮磷钾养分固持减排效果,为有效降低冬闲期稻田中养分的流失,改善农业生态环境提供参考依据。【方法】2019—2020年,采用田间小区试验,设计紫云英、油菜、黑麦草和肥田萝卜等常见绿肥单播或混播8个绿肥处理,以自然生草为对照处理,监测双季稻区冬闲期间水体氮磷钾养分流失量,测定绿肥总生物量和植株体中总碳氮磷钾含量以及土壤中养分含量。【结果】冬闲期种植绿肥的处理中稻田氮磷钾养分固持和减排效果明显优于对照处理,种植绿肥处理水体中总氮、总磷和总钾流失量较对照处理降幅分别为27.7%~47.6%、14.3%~65.5%和9.8%~93.6%,其中种植黑麦草的处理中总氮磷钾流失量显著低于其他处理(P<0.05,下同);种植绿肥处理的植株总生物量较对照处理增加46.9%~378.7%,植株体中总碳、总氮、总磷和总钾含量较对照处理分别增加67.9%~377.1%、55.4%~2613.6%、68.0%~557.8%和100.0%~664.5%,其中种植紫云英的处理中总碳氮磷钾含量显著高于其他处理;相比对照处理,冬闲期种植绿肥处理中土壤活性有机质含量、缓效钾含量和阳离子交换量分别增加21.3%~29.8%、1.6%~5.7%和1.3%~8.2%,土壤有效磷和速效钾含量分别降低2.3%~17.0%和3.7%~30.1%。【结论】南方双季稻区冬闲期种植绿肥对田间养分固持减排效果显著,其中紫云英和黑麦草混播(紫云英∶黑麦草=4∶6)处理对降低水体总磷钾流失量、提高植株体中总碳磷钾固持量的效果最佳。

河北滨海盐碱地浅层轻度咸水资源冬小麦灌溉安全利用研究

河北滨海盐碱耕地缺少灌溉水资源,该区具有丰富的浅层微/轻度咸水资源,冬小麦生长关键期适当进行微/轻度咸水灌溉能够缓解该区农田灌溉危机。本文以河北省滨海盐碱地为研究对象,选择沧州市南大港产业园区马营村为试验基地,开展浅层轻度咸水冬小麦农田灌溉试验,分析咸水灌溉对冬小麦产量和土壤盐分含量变化的影响。结果表明:1)河北滨海盐碱地浅层轻度咸水(6 g∙L^(-1))在冬小麦拔节—抽穗期进行一次600 m^(3)∙hm^(-2)的灌溉,产量能够达到旱作冬小麦的1.5倍以上,增产效果明显。2)基于暗管排水排盐工程、在雨季保持多年平均降雨量条件下,2016—2018年雨季后试验地土壤平均含盐量分别为2.86 g∙kg^(-1)、1.60 g∙kg^(-1)和1.38 g∙kg^(-1),呈现逐年降低的趋势。由此得出:河北滨海盐碱地浅层咸水资源在冬小麦灌溉方面能够实现安全利用。在此基础上,以河北滨海沧州市为例分析浅层咸水资源利用前景,从水资源量上,1~5 g∙L^(-1)的浅层微/轻度咸水资源可以满足冬小麦农田因地下水压采限采造成的至少1.7×10^(8)m^(3)灌溉水量亏缺,从耕地资源方面,扩大一年两熟种植面积,增加冬小麦种植面积约131000 hm2。研究结果可为河北滨海盐碱地咸水资源安全利用、土壤健康和粮食安全提供科学依据。

引黄灌区夏玉米-冬小麦连作实时灌溉制度研究

为研究夏玉米-冬小麦连作模式下的节水灌溉制度,针对现有实时灌溉预报忽略了实际生产中复种连作的问题,统筹考虑复种连作时上下季作物生育期间隔时段内土壤水分的收支变化,建立了作物连作的实时灌溉预报模型,以三刘寨引黄灌区2014-2017年夏玉米-冬小麦连作为例进行模型的应用。结果表明:与传统灌溉制度相比,采用该模型所确定的实时灌溉制度其灌溉定额年均减少20.4%,灌区的灌溉用水量年均节省1470万m3,各年度夏玉米-冬小麦总产量分别增加2.4%、2.2%、0.8%,各年度水分利用效率分别提升13.6%、12.3%、18.3%。

基于光竞争截止系数的崇礼冬奥核心区华北落叶松人工林目标树抚育间伐模拟

【目的】以崇礼冬奥核心区华北落叶松人工近熟林为研究对象,探讨目标树抚育间伐采伐木选择方法及其对林分空间结构的影响,为更加合理开展森林经营活动、促进人工林质量提升提供科学依据。【方法】设置并调查6块面积0.09 hm^(2)(30 m×30 m)标准地,按125株·hm^(-2)目标树密度,采用定性与定量指标相结合的方法标记目标树。基于树冠重叠和树冠光竞争高度构建采伐木选择指标,设置不同光竞争截止系数(c)模拟选择采伐木,分析采伐强度变化,运用角尺度、混交度、密集度、交角竞争指数、林层指数和综合空间结构指数分析不同c值下目标树和林分空间结构指标的变化。【结果】c取值在0~1之间时,株数采伐强度和断面积采伐强度在10%~35%范围内变化,且呈随c值增大而降低的相同变化趋势。经模拟采伐后目标树空间结构得到优化,改善幅度随采伐强度增大而增大。综合空间结构指数在c值0.6时达到最大提升幅度45.50%,角尺度和密集度在c值0.7时变化幅度最大,分别为17.93%和46.83%,其他空间结构参数在c值0.6时达到最大变化幅度。抚育间伐可同时优化林分空间结构,对林分树种隔离程度、林木透光条件和竞争水平均具有不同程度改善。【结论】基于树冠重叠和树冠光竞争高度的采伐木选择方法,可通过调整光竞争截止系数控制采伐强度。树冠光竞争截止系数可作为目标树经营采伐木选择的约束条件,但具体抚育对象和抚育方式须结合林分特征和作业要求而定。

平水年和欠水年渭北旱地冬小麦临界氮浓度稀释曲线构建

降雨波动大和过量施氮是限制渭北旱地冬小麦生产中氮肥高效利用和高产稳产的主要因子。该研究旨在构建2种降雨年型下冬小麦临界氮浓度稀释曲线,分析氮营养指数诊断冬小麦氮素营养状况的可行性,为考虑降雨条件下旱地冬小麦精准施氮提供理论依据。于2017-2021年在陕西合阳县开展4 a定位施氮试验,以晋麦47为试验材料,设置0、60、120、180、240 kg/hm^(2)5个施氮水平,其中2017-2018年和2020-2021年为平水年,2018-2019和2019-2020年为欠水年。研究2种降雨年型下施氮量对冬小麦氮素利用、产量及产量构成因素的影响,基于2种降雨年型下地上部生物量与植株氮浓度之间的关系,构建临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)优化施肥方案。结果表明:1)施氮量、降雨年型及其二者互作效应对穗数、千粒质量、产量影响显著或极显著。2)2种降雨年型下冬小麦临界植株氮浓度和地上部生物量均符合幂函数关系,但模型参数之间存在差异(模型参数a在平水年和欠水年分别为3.33、2.79 g/kg,参数b在平水年和欠水年分别为0.40、0.31)。模型拟合的植株氮浓度和实际氮浓度线性相关,平水年均方根误差和标准化均方根误差分别为0.20 g/kg、10.30%,欠水年分别为0.14 g/kg、7.69%,均说明模型具有较好稳定性。3)根据产量表现和氮营养指数,平水年适宜施氮量为160~180 kg/hm^(2),欠水年适宜施氮量为101~120 kg/m^(2)。该研究可为渭北旱地冬小麦植株各生育时期氮素评估和精准施氮提供理论依据。

星机协同的冬小麦长势遥感监测研究—以陕西省咸阳市为例

为了解决作物长势遥感监测中星机协同性问题,在田块尺度上通过设置小麦氮素和灌溉梯度试验,在各关键生育时期测定SPAD和LAI两个长势指标并获取无人机遥感数据,构建小麦长势多光谱监测模型,并将优化的波段比值修正法与Sentinel-2A影像结合进行模型升尺度应用。结果表明,在拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期,分别利用Clgreen、Clrededge、OSAVI和OSAVI构建的三次函数、指数函数、指数函数和幂函数对小麦SPAD的拟合效果最佳,升尺度应用至孕穗期、开花期和灌浆期卫星遥感监测后验证精度均较好;上述四个生育时期分别利用Clgreen、Clrededge、DATT和OSAVI构建的幂函数、二次函数、指数函数和指数函数对LAI拟合效果最佳,升尺度应用验证精度均较好。基于该星机协同方法对咸阳市冬小麦长势进行监测发现,2021年武功县、兴平市、三原县等区域小麦各生育时期长势均较优,永寿县、淳化县、彬州市等地的小麦长势均较差。这说明通过对无人机和卫星遥感影像融合方法的完善,可提高冬小麦长势监测中星机协同性。

基于双作物系数法估算晋南地区冬小麦-夏玉米轮作系统蒸散量

冬小麦-夏玉米轮作系统是晋南地区常用的种植模式,为评估双作物系数法在冬小麦-夏玉米轮作系统应用的可靠性,掌握轮作系统耗水规律,通过双作物系数法模拟2016-2019年间冬小麦-夏玉米轮作系统蒸散量,以水量平衡计算结果为标准对其模拟结果进行评价,并区分植株蒸腾(T)和土壤蒸发(E)。该结果表明:在冬小麦-夏玉米轮作系统中,冬小麦初期、发育期、中期和后期的平均基础作物系数(Kcb)为0.2、0.59、0.98和0.15,夏玉米的为0.14、0.69、1.24和0.56;冬小麦的平均土壤蒸发系数(Ke)为1.24、0.63、0.07、0.42,夏玉米的为0.78、0.45、0.06、0.46。冬小麦全生育期内ETc为264.18~526.22 mm,夏玉米的为261.76~519.67 mm;发育期为耗水高峰期,冬小麦、夏玉米发育期蒸散量占各自生育期总蒸散量的比例分别为31.2%~51.3%和34.3%~58.2%;随着灌水次数的减少,冬小麦、夏玉米总蒸散量及植株蒸腾量均逐渐降低,土壤蒸发量也在灌水最少时达到最低,全生育期E/ETc,冬小麦为27.3%~46.4%,夏玉米为29.3%~44.2%。在冬小麦和夏玉米生长初期,80%以上的土壤水分以蒸发形式消耗,在中期时土壤蒸发占比最低,冬小麦为6.1%~13.4%、夏玉米为4%~7.6%。冬小麦、夏玉米各自蒸散模拟值(ETc-FAO)与实测值(ETc)呈现出较好相关性,R2为0.8~0.86,RMSE为0.5~0.6 mm/d,MAE为0.4~0.49mm/d,可见双作物系数法模拟晋南地区冬小麦-夏玉米轮作系统ETc具有较高精度,可为精确掌握冬小麦-夏玉米轮作系统耗水规律,进而制定合理的灌溉计划提供理论依据。

多熟复种模式提高南方稻田土壤团聚体稳定性以及有机碳含量

为探究长期不同多熟复种模式对稻田土壤结构及有机碳分布的影响。以空闲-早稻-晚稻(WF-R-R)模式为对照,设置油菜-早稻-晚稻(RP-R-R)、紫云英-早稻-晚稻(MV-R-R)、马铃薯-早稻-晚稻(PO-R-R)、黑麦草-早稻-晚稻(RG-R-R)4种多熟模式。结果表明,在5~10 cm土层,多熟模式均增加了>2 mm粒级水稳性团聚体含量;其中,RG-R-R模式比对照显著高11.26百分点,平均重量直径(MWD)显著高于对照。在0~5 cm土层中,多熟模式均提高了有机碳含量;在0~20 cm土层中RG-R-R模式SOC含量最高,在各土层中的SOC含量较对照分别增加9.57%(0~5 cm),4.45%(5~10 cm),5.96%(10~20 cm)。随着土层加深以及团聚体粒级下降,多熟模式模式下土壤有机碳含量较对照增加的越明显,在<0.053mm粒级下,RG-R-R模式的土壤有机碳含量显著高于对照。土壤团聚体有机碳的贡献率主要来自>2 mm粒级(59.03%~79.33%),在5~10 cm土层中,其中RP-R-R、MV-R-R、PO-R-R、RG-R-R模式的>2 mm粒级中团聚体碳的贡献率较对照显著提高了5.48,8.50,7.18,14.65百分点。综上,在本研究中,采用黑麦草-早稻-晚稻(RG-R-R)模式有利于南方稻田土壤团聚体稳定和有机碳的固定。

华北平原冬小麦-夏玉米种植体系周年水分高效利用研究进展

在保证周年较高产量的同时,进一步提高水分利用效率是促进华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟种植体系可持续发展的关键。从20世纪中晚期开始国内学者便从节水灌溉技术创新、灌溉制度优化、替代节水种植制度构建和节水抗旱新品种选育等方面开展了以冬小麦-夏玉米两熟种植体系为核心的周年水分高效利用途径的探索,取得了重要进展,显著提高了作物水分利用效率(WUE)。本文综述了华北平原冬小麦-夏玉米种植体系水分高效利用的研究进展,并提出了通过耕作或播/收期调控冬小麦-夏玉米周年降水与地下水平衡利用,促进周年水分(灌溉水和降水)高效利用的技术途径,以充分挖掘华北平原水分生产潜力,为该区冬小麦-夏玉米种植体系节水高产栽培及节水种植制度建立提供思路和依据。