冬小麦及其叶片发育积温需求研究

研究了田间冬小麦不同生育阶段和不同叶位叶片生长发育的积温需求。结果表明 :在不同年份和不同水分、播期条件下 ,品种邯 4 5 6 4和邯 5 316完成整个的生活周期所需的积温差异很大 ,但在 180 0～2 30 0℃ .d均可正常成熟 ,适时播种水肥适宜条件下为 2 2 0 0℃ .d左右 ;开花到成熟期的积温占小麦全生育期积温的 1/ 3～ 1/ 4 ;叶片的出叶积温为 70～ 10 0℃ .d,比较稳定 ,多为 90℃ .d;返青后出现的叶片的出叶积温略大于冬前叶的出叶积温。叶片功能期的积温随该叶片在主茎上叶位的升高而逐渐增大 :适时播种则第一片叶的功能期积温为 30 0～ 4 5 0℃ .d,旗叶的功能期积温 90 0～ 110 0℃ .d,而倒 2、倒 3叶功能期积温略高于旗叶。水、肥缺乏和灌溉咸水均使小麦提前成熟 。

不同种植区玉米生理成熟后田间站秆脱水的积温需求

【目的】机械粒收背景下,明确不同种植区玉米生理成熟后田间站秆籽粒脱水至适宜收获期的积温需求,以期为各种植区选育适宜粒收品种,合理安排农事作业和提高机械利用效率提供理论指导。【方法】2014—2018年,在西北灌溉春玉米、北方春玉米和黄淮海夏玉米产区的典型试验点,选用141个不同熟期的主栽玉米品种,系统观测了籽粒含水率的动态变化,结合气象数据,分析不同产区玉米生理成熟后田间站秆籽粒脱水至含水率25%、20%的积温需求。【结果】不同产区玉米生理成熟期籽含水率不同,黄淮海夏玉米区参试品种的生理成熟期含水率均值为28.5%,西北灌溉春玉米区和北方春玉米区分别为29.9%、29.6%。相关分析表明,不同品种的生育期与生理成熟期籽粒含水率之间无显著相关性。以生理成熟至25%、20%含水率积温和生理成熟期含水率为指标,运用双向平均法将参试品种划分为积温需求少含水率高(I)、积温需求多含水率高(II)、积温需求少含水率低(III)、积温需求多含水率低(IV)4种类型。对于西北地区、华北地区和东北地区一年一熟的春播来说,可以选择III、IV类型品种,但是IV类型品种需要预留足够的积温来进行田间站秆脱水。对于黄淮海地区一年两熟的夏玉米,III类型品种能够较好协调小麦和玉米的生产调配,充分利用可供籽粒脱水的积温的余量。【结论】由于区域间玉米脱水期间热量条件的不同,玉米籽粒生理成熟至25%、20%含水率的天数均表现为西北灌溉春玉米区长于北方春玉米区、黄淮海夏玉米区。通过选择适合不同区域的积温类型品种、科学制定收获时间,可以有效降低收获时籽粒含水率和提高收获质量。

1963—2018年中国垂柳和榆树开花始期积温需求的时空变化

积温需求是决定北半球温带地区木本植物开花时间的主要因子。全球变暖使植物在冬季受到的冷激量减少,可能会改变植物开花的积温需求。气候变化导致的中国木本植物开花始期积温需求的时空变化仍不清楚。有鉴于此,本文基于"中国物候观测网"1963—2018年垂柳(Salix babylonica)和榆树(Ulmus pumila)开花始期数据,利用3种积温算法(GDD、GDDS和GDH)系统分析了两种植物开花积温需求的空间格局和在代表性站点的年际变化,构建了基于冷激日数模拟积温需求的模型。主要结论为:垂柳和榆树开花始期的积温需求在低纬度地区大于中纬度地区。站点多年平均积温需求与冷激日数呈显著的负指数关系,即随冷激日数增加,积温需求降低。时间上,3个典型站点(贵阳、西安和牡丹江)垂柳开花积温需求的变化趋势分别达到1.28~1.41°C·d/a(P <0.01)、1.63~1.89°C·d/a(P <0.01)和0.12~0.58°C·d/a(仅GDD算法P <0.05),榆树开花的积温需求在贵阳和西安同样显著增加,但在牡丹江变化不显著。冷激日数随时间减少是两个站点积温需求显著增加的主要原因。因牡丹江冬季气温低,冷激日数多且年际变化小,冷激对积温需求变化的影响不显著。基于时空耦合样本建立的冷激日数—积温需求模型对垂柳开花积温需求的模拟效果较好,R2达0.54~0.66。对榆树开花积温需求的模拟效果稍差(R2为0.33~0.64)。就不同算法而言,冷激日数对GDD算法得到的积温需求模拟效果更好。本文为量化植物开花积温需求的时空变化及在气候变化背景下的花期预测提供了重要的科学依据。

气候波动对西安39种木本植物展叶始期及其积温需求的影响

过去几十年来暖春等异常气候事件发生的频次和强度显著增加,使植物春季物候期发生了明显变化。但异常气候事件对植物春季物候积温需求的影响仍不清楚,限制了对未来物候变化预测精度的提升。该研究利用西安植物园1963–2018年39种木本植物的展叶始期和相应气象数据,首先根据3–4月平均气温划分了偏冷年、正常年和偏暖年,对比了冷暖年相对于正常年的展叶始期变化。其次,利用3种积温算法计算了各植物逐年的展叶始期积温需求,比较了积温需求在冷暖年和正常年的差异。最后,评估了传统积温模型在模拟偏冷或偏暖年展叶始期时的误差。结果表明,所有植物的展叶始期在偏暖年比正常年平均早8.6天,而在偏冷年平均晚8.2天。在偏暖年,大多数物种展叶始期的积温需求(以5℃为阈值,平均257.5度日)显著高于正常年(平均195.1度日);在偏冷年的积温需求(平均168.0度日)低于正常年,但在统计上差异不显著。就不同类群而言,古老类群相对于年轻类群在偏冷年的推迟天数更多,积温需求变化较小,但在偏暖年无显著差异。不同生活型间物候与积温需求变化也无显著差异。造成偏暖年积温需求增加的可能原因是偏暖年冬季气温较高,导致植物受到的冷激程度减轻,从而抑制了后续的展叶。在正常年,积温模型模拟木本植物展叶始期的平均误差仅为0.4–1.9天。在偏暖年和偏冷年,模拟值分别比观测值平均早4.1天和晚3.0天。因此在预测未来物候变化时,需要考虑气候波动条件下的积温需求变化。

中国北部冬麦区小麦生育期对生育阶段积温变化的响应

利用1993-2013年中国北部冬麦区19个农业气象观测站的冬小麦生育期及气象资料,研究了冬小麦各生育阶段积温和生育期的时空变异特征。通过皮尔逊相关性分析等方法,探究冬小麦各生育阶段积温变化对生育期的影响。结果表明:(1)播种-出苗、返青-拔节阶段≥0℃积温和越冬期负积温的值呈东高西低的空间分布,拔节-抽穗、抽穗-乳熟、乳熟-成熟和播种-成熟阶段≥0℃积温为东南低西北高,而出苗-越冬开始阶段≥0℃积温则呈东南高西北低的分布;拔节-抽穗和乳熟-成熟阶段≥0℃积温均在21%的站点上显著减少,返青-拔节、抽穗-乳熟和播种-成熟阶段≥0℃积温及越冬期负积温分别在26%、37%、21%和42%的站点上显著增加,而播种-出苗和出苗-越冬开始阶段≥0℃积温的变化较小;(2)播种和出苗期呈东部晚西部早的空间分布,抽穗、乳熟和成熟期则相反;越冬开始期呈东南晚西北早的分布,返青期则相反;拔节早的站点主要位于麦区东部。播种、出苗、返青、拔节、乳熟和成熟期分别在21%、16%、37%、26%、42%和21%站点显著推迟且多位于麦区东部,而越冬开始期和抽穗期仅在5%站点变化显著;(3)相关分析表明,各生育阶段≥0℃积温(或越冬期负积温)与多个生育期的相关性显著,生育阶段积温的变化可能直接或间接影响了冬小麦的生长发育。越冬期负积温与返青、拔节、抽穗、乳熟和成熟期相关性最大,且与冬后多个生育期呈现一致的时空变异特征,其时空变异性可能是造成冬小麦冬后生育期在时空上存在差异的原因。

温度对番茄潜叶蛾生长发育和繁殖的影响

【目的】番茄潜叶蛾Tuta absoluta是一种对番茄具有毁灭性危害的世界性入侵害虫,本研究旨在探索温度对入侵番茄潜叶蛾种群生长发育和繁殖的影响,为预测番茄潜叶蛾的分布区域、田间发生动态提供基础。【方法】在室内测定了番茄叶片上番茄潜叶蛾在15,20,25,30和35℃5个恒定温度条件下各虫态的发育历期和存活率、繁殖力和种群增长参数,并应用不同模型分析发育速率、内禀增长率和净生殖率与温度的关系,估计发育起点温度、发育极限温度、发育最适温度、有效积温和年发生代数。【结果】在恒温15~30℃范围内,番茄潜叶蛾各虫态的发育历期随温度升高而逐渐缩短。25℃下幼虫期存活率、成虫前期存活率、雌虫总产卵量、净生殖率、内禀增长率和周限增长率均最大。在35℃下,卵的存活率骤降至11%,孵化的幼虫无法正常发育。卵期、幼虫期、蛹期、成虫前期、全世代的有效积温分别为104.17,232.59,129.87,434.78和526.32日·度,该虫在新疆伊宁县和察布查尔锡伯自治县的理论发生代数为4~5代。基于发育速率与温度关系的模型与基于种群增长参数与温度关系的模型所计算的积温需求参数不同,基于内禀增长率求得的番茄潜叶蛾的发育起点温度、发育极限高温和发育最适温度分别为12.46,30.40和27.36℃。【结论】入侵我国新疆地区的番茄潜叶蛾适温范围广泛,在我国大部分地区具有极高的扩散风险。

Chilling rather than photoperiod controls budburst for gymnosperm species in subtropical China

The mechanisms regulating spring phenology have been extensively studied in angiosperm species.However,given that gymnosperms and angiosperms diverged 300 million years ago,phenology may be triggered by different cues in gymnosperm species.The regulatory mechanisms of phenology in subtropical regions remain largely unknown.In combination,it remains untested whether subtropical gymnosperm species have chilling requirements and are photosensitive.We conducted a climate chamber experiment with three chilling and three photoperiod treatments to investigate budburst during an 8-week forcing period.We tested whether budburst of eight gymnosperms species(Cryptomeria japonica,Cunninghamia lanceolata,Cupressus funebris,Ginkgo biloba,Metasequoia glyptostroboides,Pinus massoniana,Pseudolarix amabilis and Podocarpus macrophyllus)was photoperiod sensitive or has strong chilling requirements and whether photoperiod or chilling was more important for advancing budburst.Chilling advanced budburst and increased the percentage of budburst for gymnosperm species.Gymnosperm species required moderate chilling days to advance budburst.Interestingly,the forcing requirement for gymnosperm species was higher than that for angiosperms in the same forest,suggesting that gymnosperms may need more cumulative forcing to initiate budburst than do angiosperms.Compared with temperate gymnosperm species in Germany(194-600℃days),the subtropical species studied here had a much higher forcing requirement(814-1150℃days).The effects of photoperiod were minor,suggesting that chilling outweighs photoperiod in advancing budburst of gymnosperm species in this subtropical region.These results reveal that increased winter temperatures with continued global warming may impact not only angiosperms but also gymnosperms,leading to their delayed spring budburst.