基于APSIM模型的不同降水年型下春小麦水氮管理模式优化研究

为优化不同降水年型下春小麦高产稳产和高效利用水氮资源的管理决策方案,利用2009-2012年内蒙古自治区额尔古纳市上库力农场试验站与拉布大林农场试验站春小麦(内麦19)的试验观测资料,确定APSIM-wheat模型中小麦生长发育关键参数;基于校准后的APSIM-wheat模型模拟分析1967-2017年雨养条件下春小麦生长发育过程,并依据降水量划分了3种降水年型(干旱、平水和湿润年型),根据土壤水分亏缺指数(soil water deficit on photosynthesis,SWD_(ef))确定最优水分管理时期;设计8个灌溉量梯度(15、30、45、60、90、120、150和180 mm)和13个施N量梯度(30、45、60、75、90、105、120、150、180、210、240、270和300 kg·hm^(-2))情景模式,结合水氮管理决策的遴选关键指标[水分利用效率(water use efficiency,WUE)、氮肥利用效率(nitrogen use efficiency,NUE)和产量],探究不同气候年型下最优春小麦水氮管理模式。结果表明:(1)校准后的APSIM-wheat模型春小麦发育期模块(出苗期、抽穗期和成熟期)模拟值与观测值的均方根误差(root mean square error,RMSE)在1.17~3.64 d范围内,归一化均方根误差(normalized root mean square error,NRMSE)在0.82%~1.90%范围内;产量模块模拟值与观测值的RMSE为371.50 kg·hm^(-2),NRMSE为8.54%,说明APSIM-wheat模型可以较好地反映不同降水年型下小麦的动态生长发育过程。(2)雨养条件下春小麦分蘖期—拔节期、拔节期—抽穗期和抽穗期—开花期的SWD_(ef)较低,且在生育期内仅灌溉一次的前提下,拔节期灌溉可以减轻干旱胁迫并显著提高产量。(3)干旱、平水和湿润年型春小麦拔节期最优水氮管理模式分别为灌溉量60 mm和施氮量105 kg·hm^(-2)、灌溉量60 mm和施氮量120 kg·hm^(-2)、灌溉量30 mm和施氮量150 kg·hm^(-2),其产量分别为4810.96±551.43、5378.06±768.86和6421.33±454.09 kg·hm^(-2)。

抗旱丰产春小麦新品种陇春43号选育报告

为甘肃省小麦生产提供抗旱、抗病、丰产、优质小麦新品种,以促进小麦更新换代,实现小麦稳产增产,以衡7728为母本、陇春27号为父本进行了有性杂交,通过异地生态选择、采用系谱法成功选育出了抗旱丰产春小麦新品种陇春43号。2018—2019年参加甘肃省旱地春小麦区域试验,平均折合产量3074.70 kg/hm^(2),较对照品种西旱2号增产10.02%。2020年参加甘肃省旱地春小麦生产试验,平均折合产量3582.61 kg/hm^(2),较对照品种西旱2号增产9.81%。该品种具有高产稳产,优质,株型紧凑,抗旱,抗倒伏,中抗条锈和白粉病等特点,适宜在甘肃省中部旱地春麦区以及类似生态地区种植。

长期施用有机肥对半干旱区春小麦产量及其水分利用效率和土壤有机碳的影响

以国家土壤质量安定观测试验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究对象,研究长期施用有机肥对半干旱区春小麦产量及其水分利用效率和有机碳的影响。结果表明,连续种植7年春小麦,施肥显著影响小麦产量及其水分利用效率,以化肥与有机肥配施(NPKM)处理效果最好,较单施化肥(NPK)、单施有机肥(OM)处理春小麦产量和水分利用效率分别增加了7.18%和7.82%、5.91%和3.83%;在定位施肥初期(前3年),NPKM和NPK处理的效果优于OM,在第4年三者无差异,而第5年及之后,NPKM和OM处理的效果明显好于NPK处理。长期NPKM和OM处理较NPK处理0~20 cm土层土壤有机碳含量分别显著增加了36.88%和31.98%,有机碳储量分别显著增加了31.17%~41.94%和27.80%~35.81%,表层0~10 cm的增加效果显著好于10~20 cm土层。不同施肥处理对0~20 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)的影响表现为NPKM>OM>NPK>CK,且差异显著,长期NPKM和OM处理较NPK处理土壤MBC分别显著增加了46.4%和28.7%,长期单施NPK处理可显著增加土壤MBC含量,但对有机碳影响不明显。综上所述,长期NPKM或OM处理可显著增加黄绵土小麦地土壤有机碳和MBC含量,增加有机碳储量,有利于农田土壤固碳增汇,提高小麦产量及其水分利用效率。

基于SWAP模型分析青铜峡灌区春小麦播期优化及其对灌溉需水量的影响

以宁夏青铜峡灌区春小麦为研究对象,基于2a田间观测试验和率定后的SWAP模型,构建旱作区春小麦模型参数集,以偏差校正后的7个大气环流模式(General Circulation Models,GCMs)数据驱动模型,评估未来不同气候情景下(SSP2-45和SSP5-85)春小麦产量和灌溉需水量变化,定量分析播期调整对青铜峡灌区春小麦生长和耗水过程的影响。结果表明:参数校正后的SWAP模型能有效模拟青铜峡灌区春小麦生长过程;SSP2-45情景下未来两个时期(2021-2050年和2051-2080年)青铜峡灌区多模式平均最高温度相对于历史基准期(1991-2020年)分别增加1.6℃和2.6℃,两个时期SSP5-85情景下最高温度将分别增加1.8℃和3.6℃。在不改变播期和品种条件下,未来春小麦全生育期长度将随温度升高而缩短,最大缩短天数达14.2d,出现在SSP5-85情景下2051-2080年。SSP2-45情景下未来两个时期春小麦多模式平均产量将分别下降9.6%和12.9%,SSP5-85情景下则分别下降12.1%和17.2%;不同情景不同时期春小麦灌溉需水量变化幅度相对较小,均不超过3.5%;提前播种可有效减少青铜峡灌区春小麦产量损失,但不能完全抵消气候变化的负面影响,其中,SSP2-45情景下未来两个时期分别提前23d和33d播种,产量损失可控制在1.5%和5.3%,在SSP5-85情景下分别提前30d和42d播种,产量损失可分别控制在2.9%和5.4%。优化播种日期后,青铜峡灌区春小麦收获日期平均提前5d左右。未来不同情景不同时期下春小麦灌溉需水量增加明显,增加比例在4.0%~8.0%。

土壤水分对不同抗旱性春小麦品种叶片保护性酶活性及产量的影响

【目的】研究土壤水分对不同抗旱性春小麦品种叶片保护性酶活性及产量的影响,为选育春小麦抗旱品种及制定节水高产措施提供理论依据。【方法】在大田条件下,以抗旱性较强的品种新春46号、抗旱性中等的品种新春37号、抗旱性较弱的品种新春26号为材料,设置3种水分处理,研究土壤水分对不同抗旱性春小麦品种旗叶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量及产量的影响。【结果】随着水分亏缺程度的加剧,春小麦旗叶SOD、CAT活性在扬花期呈升高的趋势,而在灌浆期则呈先升高后降低的趋势;POD活性在扬花期呈先升高后降低的趋势,灌浆期则呈升高的趋势;MDA含量呈升高的趋势;SOD、POD活性表现为抗旱性较强的品种新春46号>抗旱性中等的品种新春37号>抗旱性较弱的品种新春26号,MDA活性在春小麦品种间则呈相反的趋势。收获穗数、穗粒数和产量均随着水分亏缺程度的加剧而降低,抗旱性较强的品种新春46号在有限灌溉和亏缺灌溉处理下,其收获穗数和穗粒数降低幅度小于新春37号和新春26号,且产量高于新春37号和新春26号。【结论】抗旱性较强的品种新春46号在有限灌溉和亏缺灌溉条件下,旗叶SOD、POD酶活性较高,MDA含量较低,活性氧清除能力较强,有效延缓了小麦植株的衰老,收获穗数和穗粒数较抗旱性中等的新春37号和抗旱性较弱的新春26号下降幅度低,在水分亏缺条件下有利于获得较高的产量。

灌溉模式和播种密度对东北地区春小麦光合效率及产量的影响

为挖掘辽宁小麦品种增产增收潜力,以‘辽春33’春小麦为供试品种,采用二因素裂区设计,设置4种灌溉模式,包括两种喷灌模式(P1:一条喷灌带服务10行小麦,P2:一条喷灌带服务12行小麦)和两种滴灌模式(D1:一条滴灌带服务6行小麦,D2:一条滴灌带服务8行小麦),并设置4个播种密度水平:225(M1)、262(M2)、300(M3)、337 kg·hm-2(M4),探究播种密度及灌溉模式对春小麦光合作用及产量的影响。结果表明:同一播种密度条件下,滴灌处理的春小麦光合特性、SPAD值、叶面积指数和产量均高于喷灌处理,其中滴灌处理D2的春小麦产量较D1、P1和P2处理分别提高2.15%、4.57%和6.16%;同一灌溉模式下,M3密度处理的叶片光合特性、SPAD值、叶面积指数和产量均优于M1、M2、M4处理,增产幅度为2.44%~10.75%。D2M3处理春小麦籽粒产量达7025.48 kg·hm^(-2),较其他处理提高1.24%~15.90%。综上,一条滴灌带服务8行小麦的滴灌方式配合300 kg·hm^(-2)的播种密度可作为辽宁省推荐的春小麦种植模式。

秸秆覆盖量和施氮量对陇中春小麦的产量效应模拟

为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试验,得到早播(ESW)、正常播(NSW)、晚播(LSW)春小麦产量的实测值,利用APSIM模型模拟2016—2018年春小麦的产量,将模拟值与实测值进行对比,对模型的适用性和模拟精度进行分析;对春小麦产量与秸秆覆盖量、施氮量的耦合关系进行二次多项回归和通径分析,利用Matlab计算春小麦的最大产量及对应的秸秆覆盖量和施氮量。结果表明:不同处理下产量的模拟值与实测值均位于15%置信带内,模型模拟精度较高,归一化均方根误差值为4.64%~12.22%,表明该模型在研究区具有良好的适用性;秸秆覆盖量和施氮量的增长对春小麦的产量效应为正效应,相应关系表现为开口向下的二次抛物线变化关系;ESW、NSW和LSW模拟情景下,春小麦最大产量分别为3548.64、3149.59、2507.58 kg/hm^(2);ESW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为7062.04、194.91 kg/hm^(2);NSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为8211.31、218.81 kg/hm^(2);LSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为6215.15、162.01 kg/hm^(2)。

基于机器学习算法和ARIMA模型的旱地春小麦产量预测

为探究机器学习算法与时间序列结合预测春小麦产量的可行性,使用HP滤波算法,将1971-2021年甘肃省定西市安定区和2014-2021年定西市渭源县的产量数据分离为气象产量和趋势产量,利用研究区的气象数据,分别基于随机森林(random forest,RF)、循环神经网络(recurrent neural network,RNN)、支持向量机(support vector machine,SVM)、反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)和长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)5种机器学习算法实现春小麦气象产量的预测对比;构建了ARIMA时间序列模型,探究旱地春小麦趋势产量的最佳预测模型。结果表明,旱地春小麦产量中气象产量占比大,趋势产量占比小,且气象产量的变化趋势基本与总产量一致。LSTM模型对研究区内气象产量的模拟效果最佳。通过参数率定,获得最优的趋势产量预测模型为ARIMA(4,1,2)模型,其残差基本为白噪声,符合正态分布。利用LSTM和ARIMA(4,1,2)模型组合,对2014-2021年渭源县的春小麦产量进行预测,并与研究区的实际产量数据比较,预测结果与实际值接近,模型精度较高,其R^(2)为0.96,MAPE为1.22%,MAE为32.12 kg·hm^(-2),RMSE为35.32 kg·hm^(-2)。在本研究条件下,LSTM和ARIMA(4,1,2)组合模型具有良好的预测精度,可实现旱地春小麦产量的预测。

旱地春小麦新品种银春11号生产性能评价

为全面了解银春11号的生产特性,依据2016—2017年甘肃省旱地春小麦区域试验和2018年甘肃省旱地春小麦生产试验,对其丰产性、稳产性和适应性等进行了分析。结果表明,银春11号丰产性好,增产潜力大,2016、2017年的区域试验中,分别较对照品种西旱2号增产13.25%、9.90%;银春11号具有较好的高产稳产性,2016、2017年高稳系数分别为102.82、100.06,均高于对照品种西旱2号的90.90;银春11号具有广泛的适应性,2016、2017年适应度分别为80%、60%,在各试验点中增产点率为90%。综上,银春11号丰产性、稳产性较好,适应性较强,适宜在甘肃中部旱地春麦区栽培。

基于Sentinel-2的青铜峡灌区春小麦和苜蓿早期识别

【目的】基于决策树分类算法对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行早期识别。【方法】在实地调研的基础上,结合Sentinel-2遥感影像,构建能够不断融入遥感数据的决策树分类算法,对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行早期识别。【结果】4月上旬,由于春小麦和苜蓿生长特征较为相似,春小麦和苜蓿的总体分类精度分别为69%和75%。此后,随着观测数据的不断融入,分类精度逐步提升,5月14日二者的分类精度即可达到90%以上。5月31日利用全部5期卫星影像数据时,春小麦的总体精度可达到94%,Kappa系数为0.75,苜蓿的总体精度可达到97%,Kappa为0.86。2023年青铜峡灌区春小麦种植面积为24 000 hm^(2),苜蓿种植面积为2 000 hm^(2)。其中,春小麦种植结构较为复杂,既存在集中连片的大规模种植,也存在大量面积较小的碎片化种植带。【结论】基于Sentinel-2遥感数据的决策树分类方法,可在4月上旬获取初步分类结果,在5月中旬苜蓿第1次收割之前对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行较为准确的识别。

基于无人机多光谱影像的春小麦SPAD值估测研究

【目的】探究无人机遥感技术对春小麦SPAD值的无损估测,建立小田块尺度上的春小麦SPAD值估测模型。【方法】利用多光谱无人机获取2022年内蒙古河套地区春小麦冠层多光谱数据,并提取5种植被指数,通过分析植被指数与植株SPAD值的相关性,结合支持向量机回归(SVR)、偏最小二乘回归(PLSR)和随机森林回归(RFR)构建春小麦关键生育时期SPAD值估测模型,并筛选各时期SPAD值最优估测模型。【结果】通过与5种植被指数配对来确定最佳模型,在春小麦的拔节期、抽穗期、开花期和灌浆期,这15种组合方法均可对SPAD值进行估测。对3种建模方法的最优模型进行比较发现,NDVI+RFR模型在估测春小麦SPAD值方面具有最高的准确性和良好的鲁棒性,其R^(2)=0.96,RMSE=0.19。【结论】利用无人机估测春小麦的SPAD值是可行的,最优模型为NDVI+RFR模型。

西北旱塬免耕的产量效应受降水特征和施肥显著影响

【目的】在冬小麦-夏春玉米轮作体系,研究不同降水年型条件下西北雨养农业区耕作与施肥对作物产量的影响,为西北旱塬作物高产稳产提供理论依据。【方法】基于2005年甘肃陇东旱塬设置的土壤耕作与培肥长期定位试验(3年冬小麦—1年春玉米),主处理为传统耕作和免耕,副处理为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、单施农家肥(M)、氮磷配施(NP)和氮磷配施农家肥(NPM)。结合对冬小麦和玉米产量的分析,探究不同耕作与施肥处理下作物产量在不同降水年型的差异机制。【结果】降水年型、耕作和施肥方式显著影响冬小麦和玉米产量。无论何种降水年型或耕作方式,配施有机肥的NPM处理作物产量(冬小麦3441 kg/hm^(2),春玉米8991 kg/hm^(2))均显著高于其他施肥处理,并且NPM处理对作物的增产效果在丰水年型更为明显。在丰水年型,相对于传统耕作,免耕处理的作物产量无明显差异,但在干旱及平水年型下,免耕冬小麦平均产量分别下降了15.6%和25.7%,玉米平均产量分别下降了17.9%和4.6%;与传统耕作相比,免耕处理下的冬小麦和玉米水分利用效率在干旱年型分别下降了6.7%和17.0%,冬小麦水分利用效率在平水年型下降了24.0%。免耕处理下土壤有机质、全氮、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量显著高于传统耕作。【结论】在西北半干旱雨养农业区,干旱及平水年型免耕虽然提高了土壤养分含量,但降低了作物水分利用效率,这是导致作物产量降低的主要原因。因此,需要根据降水情况选择耕作方式,提高西北黄土旱塬作物产量的稳定性。

播种量对浅埋滴灌宽幅匀播春小麦农艺性状及产量的影响

为研究筛选甘肃河西地区浅埋滴灌条件下春小麦最佳播种量,以宁春4号为试材,研究了不同播种量对浅埋滴灌条件下春小麦产量构成、农艺性状及产量的影响。结果表明,在浅埋滴灌宽幅匀播栽培条件下,随着播种量的增加春小麦的株高也随之逐渐提高,穗长和穗粒数随播种量增加均呈先增后降趋势。春小麦播种量为675万粒/hm^(2)时,穗长最长,为8.02 cm;穗粒数最多,为38.05粒;千粒重也较高,为39.4 g;折合产量最高,为8175.0 kg/hm^(2),且均显著或极显著高于其余处理。建议在甘肃河西地区春小麦浅埋滴灌宽幅匀播栽培中播种量以675万粒/hm^(2)为宜。

氮肥与生物质炭配施对春小麦生长、产量及品质的影响

为了解氮肥和生物质炭配施对北疆灌区春小麦生长、产量及品质的影响,采用随机区组试验设计,以春小麦品种新春37号为供试材料,设置3个氮肥水平[不施氮肥(N0:0 kg·hm^(-2))、常规施氮(N1:300 kg·hm^(-2))、减量施氮(N2:255 kg·hm^(-2))]和4个生物质炭水平[不施生物质炭(B0:0 kg·hm^(-2))、低量生物质炭(B1:10×10^(3)kg·hm^(-2))、中量生物质炭(B2:20×10^(3)kg·hm^(-2))、高量生物质炭(B3:30×10^(3)kg·hm^(-2))],分析了不同处理下春小麦干物质积累与转运特性、籽粒产量及品质指标的差异。结果表明,生物质炭与氮肥配施可增加春小麦单株干物质积累量,提高花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率,促进籽粒灌浆和产量形成,改善加工、营养品质。对小麦生长、品质及产量指标进行综合分析,减量施氮配施中量生物质炭(N2B2)处理综合表现最好,且该处理下成熟期单株干物质积累量最高,达5.12 g·株^(-1),花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率分别为0.46 g·株^(-1)、15.32%、17.41%,产量较单施氮肥(N1B0)处理提高22.12%,蛋白质(干基)含量、淀粉(湿基)含量、面筋(湿基)含量、Zeleny沉降值和硬度分别为16.59%、62.12%、31.31%、46.95 mL和63.79。综上所述,在本试验条件下,减量氮肥配施中量生物质炭(N2B2)有利于北疆灌区春小麦高产优质生产。

西北春麦区APSIM-Wheat模型作物参数全局敏感性分析与比较

为提高西北春麦区APSIM-Wheat模型的适应性及校准的效率和精度,需要对作物参数进行重新率定,并对参数的取值范围进行标定,设定±10%、±20%、±30%、±40%和±50%五个参数取值范围,采用EFAST法和Morris法比较不同参数取值范围下模型的18个作物参数对春小麦产量和生物量的敏感性,并分析EFAST方法下最适宜的参数取值范围,同时对比两种敏感性分析方法的一致性。结果表明,对产量敏感的参数分别为每克茎籽粒数量(GPGS)、初花期积温(TFI)、灌浆期积温(TSGF)、出苗期到拔节期积温(TEOJ)、开花期积温(TF)、潜在灌浆速率(PGFR);对生物量敏感的参数分别为出苗期到拔节期积温(TEOJ)、灌浆期积温(TSGF)、初花期积温(TFI)、开花期积温(TF)。模型敏感参数和不敏感参数的适宜取值范围分别为±30%和±5%。不同参数取值范围下EFAST法和Morris法得到的敏感性结果一致性较好,在进行参数的敏感性分析时可以互相替代。

244份春小麦苗期抗旱性的鉴定

【目的】干旱是限制全球小麦生产的主要环境因素,培育抗旱品种是全球小麦育种面临的核心挑战。春小麦作为短生育期小麦品种,为国家粮食安全和种植结构提供了重要保障,确定春小麦材料的抗旱性,为选育抗旱稳产新品种提供依据。【方法】为了解春小麦品种(系)的苗期抗旱性,以来自10个不同地区的244份春小麦品种(系)为试验材料,利用控制含水量法进行苗期干旱胁迫,于三叶期选择长势均匀一致的幼苗,测定最大根长(MRL)、第一叶长(FLL),第一叶宽(FLW)、胚芽鞘长(CL)、地上部鲜重(SFW)和地下部鲜重(RFW)等13个苗期指标,通过描述统计法、隶属函数法、主成分分析、聚类分析和相关性分析等方法对各春小麦品种(系)的抗旱性进行综合评价。【结果】春小麦品种(系)之间的耐旱性表现出丰富的变异,干旱处理条件下,所测定性状的变异系数为2.1%—32.9%,对照组变异系数范围为1.0%—29.3%;与对照相比,干旱处理条件下的胚芽鞘长度、根干重、鲜重根冠比和干重根冠比均不同程度增加。主成分分析将原13个指标归纳为5个主成分,贡献率达79.6%,根据各主成分特征向量和各性状指标的抗旱系数,计算出综合抗旱系数D值,并对D值进行聚类分析,将供试材料分为5个亚群,据此筛选出根部生物量(地下部鲜重和干重)作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。将苗期指标抗旱系数与田间相关农艺性状进行相关性分析,发现苗期胚芽鞘长、第一叶长和成熟期旗叶长、株高、穗长、小穗数和籽粒长呈极显著正相关性,苗期整株生物量与籽粒千粒重呈极显著正相关。【结论】筛选出高抗旱春小麦品种22份,明确了根部生物量(地下部鲜重和干重)可作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。

播种模式对新疆小麦干物质积累和产量及水分利用效率的影响

为确定北疆小麦适宜的播种模式,以北疆主栽冬小麦品种新冬18号和新冬41号及春小麦品种新春44号和新春48号为材料,设置晚播冬小麦(10月8日播种,用B1表示)、极晚播冬小麦和冬播春小麦(10月28日播种,用B2表示)以及春播春小麦(4月4日播种,用B3表示)三种播种模式,比较分析了播种模式间小麦的生育进程、总茎数、叶面积指数、光合势、干物质积累量、经济系数、产量及水分利用效率的差异.结果表明,B2处理的冬小麦较B1处理晚熟约7d,生育期缩短162d,出苗率、最高总茎数、LAI、总光合势、干物质积累量及总耗水量分别降低27.6个百分点、17.1%、11.5%、9.6%、3.7%和15.9%,而水分利用效率提高15.7%,平均经济系数和产量与B1处理无显著差异;B2处理的春小麦较B3处理早熟7d,生育期延长约4 d,出苗率、最高总茎数、LAI和总耗水量分别降低28.1个百分点、7.6%、5.2%和12.3%,总光合势、成熟期干物质积累量、经济系数、水分利用效率和产量分别提高6.3%、4.0%、4.5%、24.0%和8.7%;B2处理下冬小麦较春小麦晚熟约4d,生育期延长约3d,出苗率和最高总茎数的平均值分别降低7.9个百分点和7.6%,产量和水分利用效率均无显著差异.极晚播冬小麦和冬播春小麦的平均产量和水分利用效率均较高,其中产量与晚播冬小麦差异均不显著,熟期接近.综合考虑高产和节水及早熟的需求.本试验条件下,冬小麦极晚播和春小麦冬播是北疆地区小麦的适宜播种模式.

生物炭用量与灌水量对北疆灌区春小麦籽粒产量和品质综合评价

为探讨生物炭与灌水对春小麦产量和品质的综合效应,以北疆灌区春小麦为研究对象,通过随机区组试验,设置3个灌水量[4500 m^(3)·hm^(-2)(W0)、4050 m^(3)·hm^(-2)(W1)和3600 m^(3)·hm^(-2)(W2)]和3个生物炭施用量[0 t·hm^(-2)(B0)、10 t·hm^(-2)(B1)和20 t·hm^(-2)(B2)]水平,比较分析了不同生物炭用量与灌水量组合条件下春小麦干物质累积、产量和籽粒蛋白质含量等品质指标的差异,并运用基于熵值的DTOPSIS法进行综合效应评价。结果表明,不同灌水量条件下施用生物炭对春小麦干物质累积量影响均不显著,但可提升籽粒品质,灌水量和生物炭的交互作用对春小麦籽粒品质与产量的影响显著。在W0条件下春小麦籽粒蛋白含量随生物炭用量增加呈先升高后降低趋势,且所有施加生物炭处理的籽粒蛋白质含量均低于B0W0处理;W1条件下施加生物炭处理的籽粒蛋白质含量变化趋势与W0条件下一致;在W2条件下,籽粒蛋白含量(干基)、面筋含量(湿基)和Zeleny沉降值均随生物炭施加量的增加而升高,其中B2W2处理下三个指标均最高。在W0和W1条件下春小麦产量随生物炭施加量的增加呈先升高后降低趋势,其中B1W0处理产量最高,较B0W0处理高16.2%。采用基于熵值的DTOPSIS法分析表明,接近度f值前三名依次为B1W2、B2W2和B2W0处理。因此,生物炭施用量在10~20 t·hm^(-2)、灌水量在3600~4050 m^(3)·hm^(-2)时可实现北疆灌区春小麦节水生产,具有较高的提质增产潜力。

药隔期倒春寒对小麦根际细菌群落结构的影响

以抗倒春寒性强的小麦品种烟农19(YN)和抗倒春寒性弱的小麦品种新麦26(XM)为实验材料,于小麦幼穗分化的药隔形成期利用智能超低温培养箱进行4℃(T1)和-4℃(T2)低温胁迫处理,以15℃作为对照(CK),利用高通量测序技术对开花期小麦根际土壤细菌群落进行测定,研究药隔期倒春寒对小麦根际细菌多样性和群落结构的影响。结果表明:(1)倒春寒危害后两品种小麦根际土壤细菌的ACE指数较CK均有所降低,且对抗倒春寒性弱的品种XM影响显著(P<0.05)。(2)两品种小麦根际土壤细菌群落主要由变形菌门(53.20%~57.55%)、放线菌门(13.34%~21.69%)、拟杆菌门(10.56%~12.37%)和芽单胞菌门(6.17%~9.19%)等33个门及819个属的细菌组成,且不同程度倒春寒处理间各菌门相对丰度表现出差异性,其中放线菌门(Actinobacteria)相对丰度在YN中升高9.79%~19.11%,在XM中降低26.43%~38.47%。(3)根际土壤细菌功能预测分析显示,药隔期倒春寒提高了膜运输、氨基酸代谢、碳水化合物代谢、复制与修复功能基因在YN根际土壤中的相对丰度,降低了其在XM根际土壤中的相对丰度。综上所述,药隔期倒春寒降低了小麦根际土壤细菌群落的丰富度,改变了细菌群落结构,影响了细菌群落的膜运输、氨基酸代谢、碳水化合物代谢和复制与修复功能。

播种方式对旱地春小麦产量、干物质及水分利用效率的影响

为提高新疆旱地春小麦产量及水分利用效率,筛选出适宜的播种方式,采用单因素随机区组试验,设置传统平作(T1)、起垄沟播(T2)、起垄覆膜沟播(T3)3个播种方式,研究不同播种方式下旱地的土壤含水量及春小麦的叶面积指数(leaf area index,LAI)、干物质量、产量,并进一步比较土壤贮水量、耗水量及水分利用效率等。结果表明,在抽穗期之前,T2和T3处理均可显著增加旱地春小麦的LAI和干物质量;在抽穗期之后,T3处理较T2和T1处理更有利于提高旱地春小麦的LAI和干物质量。同时,T3处理可显著提高拔节期土壤0—80 cm土层的含水量和贮水量,分别较T2、T1处理显著提高32.09%、34.64%和38.20%、38.85%;T3处理降低了播种—拔节期土壤耗水量,增加了拔节期—收获期的土壤耗水量,有利于植株中、后期的生长发育。T3处理可提高旱地春小麦的有效穗数、单穗粒数、籽粒产量、水分利用效率和降水利用效率,其中产量最高为2474.43 kg·hm^(-2),较T1、T2处理分别显著增加50.13%和50.47%;水分利用效率和降水利用效率分别显著提高48.99%、51.02%和49.41%、50.15%。综上所述,起垄覆膜沟播有利于小麦增产和水分高效利用,为新疆旱地春小麦蓄水保墒和高产高效提供了理论依据及技术参考。