玉米叶面积系数动态特征及其积温模型的建立

明确不同播期条件下,玉米关键生育期对积温的需求及叶面积系数动态和积温的关系。本研究选用早、中、晚3个熟期不同的玉米品种(益农103、先玉335和登海661)为材料,设早播(5月3日)、中播(5月28日)、晚播(6月22日)3个播种期和4个种植密度(4.5万株hm-2、6.0万株hm-2、7.5万株hm-2和9.0万株hm-2),并进行全生育期的叶面积系数动态调查和记录田间生态因素,分析其叶面积系数动态特征及积温模型。结果表明:(1)利用CurveExpert1.38软件,对3个播期玉米不同处理的相对LAI和相对积温进行动态模拟后可有6个不同型模型,其中Ration模型y=(a+bx)/(1+cx+dx2)具有很好的模拟效果和生物学意义,a值为出苗时的相对LAI值,(a+b)/(1+c+d)为成熟时相对LAI;通过对2008年的试验和另外试验的进一步验证,模拟的准确度(以k表示)均大于0.9392**,精确度(以R2表示)均大于0.9996**。(2)模型中参数a、c值在播期、密度和品种间变异很小;b、d值在播期、品种间变异较大,密度间变异很小,播期和品种主要通过调节参数b、d值实现对整个模拟模型的调控。(3)播期对全生育期的天数、平均温度、积温、平均LAI、LAI变化速率和籽粒产量均具有调节作用;随着播期的推迟,生育天数、积温、平均LAI和籽粒产量呈减少趋势,平均温度呈增加趋势;生育天数和积温表现为登海661>先玉335>益农103,籽粒产量和平均LAI表现为先玉335>登海661>益农103。

河南新乡地区冬小麦叶面积指数的动态模型研究

为给小麦高产栽培提供理论依据，依据2004～2006年度田间试验数据，研究了新乡地区冬小麦叶面积指数变化规律，及其与有效积温的关系，并利用线性方程和Logistic曲线修正方程，分段建立了以气温估算冬小麦叶面积指数的半经验公式。结果表明，对叶面积指数和有效积温归一化后，冬小麦连续两个生长年度的相对叶面积指数动态变化与相对有效积温相关关系较好。通过对2003～2004年度冬小麦叶面积指数模拟值与实测值比较，平均绝对误差0．1572，相关系数0．98，相关达极显著水平（P〈0．01），这表明该方法可很好地反映叶面积的动态变化规律。

基于氮素效应的烤烟叶面积指数动态模拟

为明确不同施氮水平下烤烟群体叶面积指数的动态特征以及其与活动积温的关系,本研究以‘豫烟12’、‘秦烟96’、‘云烟87’为供试材料,设4个施氮水平,分别为N0(0 kg·hm^(-2))、N1(30 kg·hm^(-2))、N2(60 kg·hm^(-2))、N3(90 kg·hm^(-2)),测定分析不同积温下烤烟群体叶面积指数及其动态特征,利用Curve Expert 1.40软件模拟并通过极限值法筛选建立了归一化积温模型,为烤烟群体光合结构的改善提供一定的理论依据。结果表明:1)烤烟群体叶面积指数随移栽后活动积温呈偏度<0的单峰曲线变化,而随着施氮水平的增加呈现增加趋势,相同施氮水平下烤烟群体叶面积指数峰值大小表现为‘秦烟96’>‘云烟87’>‘豫烟12’。2)有理函数模型y=(a+bx)/(1+cx+dx2)具有较好的模拟效果和生物学意义,能够很好地模拟烤烟群体相对叶面积指数随相对活动积温的变化,决定系数为0.980 7**;利用2015年试验数据对模型进行检验,模拟准确度(k)均大于0.958,精确度(R2)均大于0.95,均方根误差RMSE均小于6.04%。3)模型参数在某些品种和施氮水平之间表现出显著差异性,品种和施氮量主要通过调节模型参数b、c、d实现对整个模拟模型的调节。4)烤烟群体相对叶面积指数变化速率曲线呈"N"型变化,反映了烤烟群体叶面积指数的实际变化趋势。5)施氮量对模型次级参数具有调节作用,随着施氮量增加烤烟群体平均叶面积指数、叶面积指数最大值呈增加趋势,可作为烤烟群体叶面积指数氮素调节的重要参考指标。该模型的建立可以为烤烟群体发育动态监测以及烤烟群体叶片光合特性的提升提供理论依据和决策支持。

吉林西部春玉米的叶面积与有效积温的相关性

为吉林西部玉米生产提供参考,利用2012—2014年在吉林省白城市农试站3年大田分期播种试验资料及相对应气象数据,将出苗后的有效积温利用Logistic标准生物曲线方程进行标准化,建立春玉米相对叶面积指数与其对应的标准化曲线关系模型。结果表明:模型模拟效果较好,2012年和2013年模拟方程相近,未发生阶段性干旱和其他灾害;玉米不同发育期的叶面积指数较小,可能因2014年发生阶段性干旱,但经标准曲线无量纲化后,模拟方程与前2年一致。因此,叶面积指数模拟可采用该方法。

东北粳稻不同开花时段冷积温对结实的影响及冷害指标

在长白山北坡不同海拔高程开展水稻低温处理试验,以揭示水稻开花不同时段的冷积温对结实率的影响及其冷害气象指标。试验设7个海拔、3个低温持续时间、3个开花时段处理。结果表明,水稻空秕率对开花期冷积温反应很敏感,其关系呈二次函数,冷积温越多,水稻空秕率越大。不同开花时段低温影响程度差异明显,盛花期冷积温的影响系数是中花期的1.5倍,是初花期的2.2倍左右。水稻空秕率与昼间冷积温、日最高冷积温的关系更密切,与夜间冷积温和日最低冷积温的关系次之,昼间冷积温对空秕率的影响系数明显大于夜间冷积温的。水稻不同开花时段发生冷害的冷积温指标差异明显,盛花时段昼间冷积温28℃·d以上引发中度冷害,而在中花和初花时段分别是31℃·d和38℃·d;盛花时段日最高冷积温36℃·d以上引发严重冷害,而在中花和初花时段分别是41℃·d和52℃·d。开花期平均而言,昼间冷积温在31℃·d和38℃·d以上,或日最高冷积温在33℃·d和41℃·d以上,分别引发中度和重度冷害,空秕率分别达到10%和15%以上。

不同播期和灌水条件下冬小麦生物量变化与产量模拟

为了阐明播期和灌水对冬小麦生物量积累动态特征的影响并实现不同播期与灌水条件下的产量模拟,在吴桥实验站2年(2017—2019年)播期水分大田试验基础上,结合2011—2017年播期水分文献资料,采用“小麦钟”模型发育指数来定量模拟冬小麦的发育期,以Logistic模型定量模拟不同播期和水分处理对地上部生物量积累动态的影响,并建立冬小麦生物量模型,进而构建冬小麦产量模型。结果表明,播期通过影响冬小麦生长旺盛期来影响生物量积累;播期推迟,冬小麦生长旺盛期缩短而使生物量减小。不同水分处理造成的地上部最大生物量的差异主要由生物量的最大积累速率决定,生物量最大积累速率随灌水量的增大呈先增加后下降趋势。基于冬前积温和生长季供水量建立冬小麦生物量与产量模型,冬小麦地上部生物量实测值和模拟值的均方根误差(RMSE)和归一化均方根误差(NRMSE)分别为1980.2 kg/hm^(2)和15.7%,产量实测值和模拟值的RMSE和NRMSE分别为839.7 kg/hm^(2)和10.6%。基于发育指数的Logistic模型能较好地模拟冬小麦的生物量积累,对不同播期与灌水条件下的产量具有较好的预测效果。足墒播种条件下,冬小麦适宜冬前积温为200~600℃·d,生长季适宜供水量为200~450 mm。该研究为华北地区合理调控播期灌水措施提供了科学依据,为不同播期与灌水条件下冬小麦产量预测提供了思路。

滴灌玉米叶面积指数归一化建模与特征分析

为探讨宁夏引黄灌区不同施氮量条件下滴灌玉米叶面积指数的动态变化特征,反映温度等气象因子对宁夏玉米形态结构和生长发育的影响,预测玉米生长过程与相对叶面积指数动态变化规律,本研究于2017~2018年在宁夏平吉堡和宁夏大学试验农场进行,以玉米天赐19为试验材料,采用水肥一体化管理技术,设6个氮肥水平,对玉米全生育期叶面积指数(LAI)和有效积温(GDD)进行累积并归一化处理,以相对有效积温为自变量和相对叶面积指数(RLAI)为因变量进行动态模拟,得出了5个准确度较高的模型,其中有理函数模型更符合宁夏滴灌玉米相对叶面积指数动态变化规律,模型检验结果表明,准确度均大于0.933**,精确度R2均大于0.915**;因此,此模型能较准确地对玉米群体RLAI进行动态预测;施氮量可调控玉米的LAI、平均叶面积指数(MLAI)及MLAI/LAImax,为滴灌玉米叶面积指数动态模拟精度提供技术途径。

有机物料腐解过程中养分的释放特征及其影响因素

【目的】研究主要作物秸秆养分在土壤中的释放特征,为其合理利用提供科学依据。【方法】在青海农业大学试验站开展有机物料土壤埋袋试验。供试有机物料为马铃薯秆、油菜秆、小麦秆和毛叶苕子,每种物料称取40.0 g于尼龙网袋中,于2021年3月30日埋入20 cm深土壤中自然腐解。埋入土壤后的第7、14、28、42、72、117、162天采样,测定尼龙袋内有机物料干重、碳、氮、磷含量和纤维素、半纤维素、木质素含量,计算物料养分残留率和释放率。【结果】至腐解结束(埋后162天),马铃薯秆、油菜秆、小麦秆和毛叶苕子的碳残留率分别为35.5%、42.2%、53.4%、14.7%。腐解过程中,马铃薯秆、小麦秆和毛叶苕子在埋后0~7天的碳矿化率最大,油菜秆在埋后7~14天的碳矿化率最大。以双库指数积温模型拟合碳残留量随腐解时间的变化,R2均在0.90以上。马铃薯秆、油菜秆、小麦秆、毛叶苕子的年腐殖化系数分别为41%、34%、58%、24%。在整个腐解过程中,小麦秆和毛叶苕子氮素、磷素表现为直接释放,马铃薯秆和油菜秆表现为淋溶—浓缩—释放。腐解至162天,马铃薯秆、油菜秆、小麦秆和毛叶苕子氮素释放率分别为28.0%、10.2%、31.8%、88.3%,磷素释放率分别为45.1%、33.9%、62.4%、71.4%;马铃薯秆、油菜秆和小麦秆磷释放率大于氮释放率,而毛叶苕子的氮释放率大于磷释放率。通过多元逐步回归,有机物料初始碳含量、氮含量、C/P值可以解释氮、磷养分释放的82.5%~98.5%。【结论】有机物料初始碳、氮含量和碳/磷值显著影响着秸秆中氮素和磷素的总释放量。马铃薯秆、油菜秆、小麦秆和毛叶苕子的年腐殖化系数分别达41%、34%、58%、24%。毛叶苕子的氮、磷释放速率快,总释放量高且在腐解过程中持续释放,因而可以替代部分化肥。马铃薯和油菜秆氮、磷释放速率较低,且其释放在腐解过程中表现为淋溶—浓缩—释放过程,在腐解14~72天对养分的富集会与微生物竞争外界氮磷养分,因此,还田时需补充一定量的化肥来满足秸秆腐解对磷氮的需求。小麦秆还田后腐殖化系数最高,氮、磷表现为直接释放,因而培肥土壤的效果最佳。

河套地区玉米叶面积指数的动态模拟

以河套灌区玉米为研究对象,设7个玉米播期,从4月1日开始每10d一个播期,通过观测玉米生育期气象条件和不同播期玉米叶面积指数,建立玉米叶面积指数LAI动态模型。首先建立以生理日数为自变量的普适模型,利用该模型计算的第1-4播期玉米叶面积指数最大值出现在吐丝期后23-26d,第5-7播期的LAI最大值则出现在吐丝期后13-19d,模型对准确描述叶面积指数生长规律有一定局限性。然后,以积温为自变量对模型进行修订,结果显示该模型计算的第1-4播期的LAI最大值点的活动积温为1901.2-1996.7℃·d,第5-7播期的则为1579.7-1825.6℃·d,但该模型并未剔除低于10℃的无效积温,仍有一定局限性。最后,采用修正的Logistic方程构建玉米相对叶面积指数动态普适模型,方程均通过0.01水平的显著性检验,标准化后数据点的离散程度明显下降,出苗后有效积温达1004.4℃·d时河套地区玉米叶面积指数达最大值。研究结果可为准确模拟玉米叶片生长及光合产物分配提供依据。