不同集雨种植方式对干旱区紫花苜蓿种植的影响

在甘肃省定西半干旱黄土丘陵区采用完全随机设计,研究不同覆盖材料(普通地膜CMR、生物可降解地膜BMR和土垄SR)和不同沟垄比(60 cm∶30 cm、60 cm∶45 cm和60 cm∶60 cm)对径流效率、土壤贮水量、土壤含水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率的影响.结果表明：SR、BMR和CMR的平均径流效率分别为32.0%、90.7%和96.4%.在紫花苜蓿生育前期(4-6月),各处理之间土壤贮水量差异不显著;在紫花苜蓿生育后期(7-10月),BMR和CMR的土壤贮水量显著高于SR,SR的土壤贮水量显著高于平作,如在紫花苜蓿孕蕾期,平作、SR、BMR和CMR 0~140 cm土层土壤贮水量分别为223.27、248.56、277.81和284.16 mm.平作、SR、BMR和CMR全生育期实际干草产量分别为4112.1、3397.5、4317.8和4523.8 kg·hm^-2,水分利用效率分别为11.08、10.48、14.56、14.95 kg·mm^-1·hm^-2.在同一覆盖材料下,不同沟垄比对土壤贮水量和水分利用效率的影响不显著.当沟垄比为60 cm∶44 cm时,CMR和BMR处理的实际产量均达到最大.     

播期对陇中黄土高原半干旱区马铃薯生长发育及产量的影响

在气候变化的背景下,为了探寻陇中黄土高原半干旱区马铃薯的适宜播种期,2010年在甘肃定西进行了马铃薯分期播种试验,并对不同播期条件下马铃薯生长发育及产量形成进行了分析.结果表明:随着播期的推迟,马铃薯全生育期缩短,株高出现明显变化,单株干物质最大积累速率提前;从不同播期来看,5月27日播种的植株高度、叶面积指数、单株干物质积累量和最大积累速率均最大,马铃薯块茎鲜重的增长过程呈“慢-快-慢”S型曲线;块茎鲜重最大积累速率出现的时间随播期的推迟而提前;产量数据的方差和多重比较分析结果表明,播期是影响产量的主要因素,其中5月27日播期的丰产性最好;对各播期不同生育期的气候条件进行比较表明,5月底或6月初是陇中黄土高原半干旱区马铃薯的适宜播种时间.     

甘肃马铃薯种植布局对区域气候变化的响应

基于甘肃省地面气象观测站1961—2008年气象观测资料和马铃薯生长条件,选择最佳小网格推算模型推算出500m×500m的高分辨率的网格序列;确立马铃薯种植适宜性气候区划指标,结合地理信息资料,运用GIS技术,开展马铃薯种植适宜性动态气候区划。结果表明:气候变化使马铃薯最适宜区和适宜区面积分别减小35%和3%,次适宜区和可种植区面积分别扩大18.5%和6.6%,不适宜区面积缩小2.0%。提出了马铃薯应对气候变化建议:各地应根据气候特点,调整作物布局;适当调整播种日期,躲避影响马铃薯产量的春霜冻、块茎形成期的高温危害及伏期干旱等;采取多种农业措施,扩大马铃薯种植面积,提高复种指数。预计随着未来气候进一步变暖,该地区的马铃薯生长发育、产量和结构布局将会继续受到影响,研究成果可为甘肃马铃薯生产以及适应气候变化提供科学参考依据。     

气候变暖对高寒阴湿地区春小麦生长发育和产量的影响水

利用甘肃省岷县农业气象观测站1987--2004年的观测资料,探讨了气候变暖对高寒阴湿雨养农业区春小麦生长发育和产量的影响。结果表明：近18年来该地区气候变化呈明显的暖干化趋势,并且变暖的幅度和速率远远大于全国近50年的平均值,春小麦对气候变暖的响应表现在生长期缩短、产量增加;春小麦整个生长过程中,温度升高对各发育阶段的影响不完全一致,各阶段变暖对产量及产量构成要素的影响也存在差异,开花．乳熟期的温度增加和产量的相关性最大,达到极显著水平（P〈0．01）;出苗-拔节期、开花．成熟期的温度增加以及拔节-孕穗期的温度降低,是引起每穗籽粒数增加而不孕小穗率减少,最终导致产量增加的直接原因;春小麦生长期间日平均气温每升高1℃,生长期缩短约9．2d,产量增加约26．2％;预计随着未来气候进一步变暖该地区的春小麦生长发育和产量将会继续受到影响。     

春小麦对骤旱的响应特征及其阈值分析

与缓慢发展的干旱过程不同,骤旱具有发生速度快,短期内可致害的特点。目前,关于作物骤旱致害的临界阈值及其调控机制尚不清楚。以春小麦为供试作物,通过桶栽试验,模拟研究骤旱过程中小麦受旱致害的过程特征及其控制因素。结果发现,发生骤旱时土壤含水量下降呈先快后慢的变化趋势,叶片水分和叶水势则呈先慢后快的指数变化趋势。叶片光合生理指标对土壤水分的下降存在明显的阈值响应,且不同生理指标的阈值并不完全相同,其中净光合速率与表征叶片光合能力的指标（最大羧化速率）对土壤有效含水量的响应阈值为0.4,气孔导度和蒸腾速率对土壤有效含水量的响应阈值分别为0.5和0.4。而小麦光合生理指标对叶片水分和叶水势的阈值响应并不明显。同时依据各生理指标相关和通径分析结果得出,骤旱发生时引起小麦叶片净光合速率快速降低的主导因子为非气孔因素,而并不是以往作物受旱研究中的气孔因素。本研究结果有望丰富干旱影响认知,并可为科学应对干旱提供依据。     

覆盖材料和沟垄比对土壤水分和紫花苜蓿干草产量的影响

为寻求半干旱黄土高原区种植紫花苜蓿的适宜覆盖材料和最佳沟垄比,采用完全随机设计布置大田试验,以传统平作为对照,研究不同垄覆盖材料(土壤结皮、生物可降解地膜和普通地膜)和不同沟垄比(沟宽:垄宽分别为60∶30、60∶45和60∶60,单位是cm)对土壤水分和紫花苜蓿干草产量等的影响。结果表明:通过对2012年和2013年紫花苜蓿生育期降雨量统计,2a平均值显示,无效降雨次数(53次)大于有效降雨次数(27次),无效降雨对总降雨量的贡献率(19%)小于有效降雨(81%)。就紫花苜蓿全生育期而言,与平作相比,SR_(30)、SR_(45)、SR_(60)、BMR_(30)、BMR_(45)、BMR_(60)、CMR_(30)、CMR_(45)和CMR_(60)(SR、BMR和CMR分别代表土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄,下标分别表示垄宽为30、45cm和60cm)连续2a的平均根层(0—140 cm)土壤贮水量分别提高12.8、19.2、24.4、26.0、30.7、40.5、29.9、37.1 mm和47.7 mm。垄沟集雨种植第1年龄和第2年龄紫花苜蓿根层没有出现明显干层。与平作相比,SR_(30)、SR_(45)和SR_(60)的连续2a紫花苜蓿平均实际干草产量分别降低3%、8%和13%,WUE分别提高52%、58%和55%;BMR_(30)、BMR_(45)、BMR_(60)、CMR_(30)、CMR_(45)和CMR_(60)的连续2a紫花苜蓿平均实际干草产量分别提高14%、12%、7%、17%、19%和9%,WUE分别提高49%、62%、59%、51%、67%和56%。当紫花苜蓿生育期降雨量为380.7—427.6 mm和沟垄比为60 cm∶35—36 cm时,生物可降解膜垄和普通膜垄的紫花苜蓿实际干草产量达到最大值,为该地区垄沟集雨种植紫花苜蓿提供参考。     

不同基因型春小麦对磷胁迫适应性研究

采用盆栽试验,测定了4种基因型春小麦在不同生育期,3种磷水平下植株体内酸性磷酸酶活性、根长、根半径、根干重、根冠比、地上部干重、产量等指标,研究了小麦生长对磷素的利用效率。结果表明：甘春20号对磷素的敏感性在酸性磷酸酶活性、根干重、地上部干重、增产潜力均强于陇春16号、会宁18号和定西33号,是磷高效基因型;高磷对陇春16号的根冠比和根干重影响显著,定西33号和会宁18号的根长较长,因此陇春16号、会宁18号和定西33号仍具有一定的磷素利用潜势。     

CO2浓度增加对半干旱区春小麦生产和水分利用效率的影响

为了解CO₂浓度升高条件下春小麦生产和水分利用效率(WUE)的响应特征,在典型半干旱区定西,利用开顶式气室(OTC)试验平台开展了CO₂浓度增加模拟试验.试验设对照(390 μmol·mol^-1)、480 μmol·mol^-1和570 μmol·mol^-1 3个CO₂浓度.结果表明: CO₂浓度升高使春小麦冠层空气温度小幅上升,10 cm深处的土壤环境温度下降;CO₂浓度增加对春小麦各器官生物量和总生物量都有明显促进作用,在480和570 μmol·mol^-1浓度下,地上干物质量平均增长20.6%和41.5%,总干物质量平均增长19.3%和39.6%.生物量增加主要是由茎叶干物质量增加所致,与生育中期物质生产能力明显增强有关;在两种CO₂浓度处理下,植株根冠比分别降低7.3%和11.8%,CO₂浓度增加对春小麦地上部分干物质积累的贡献大于地下部分;CO₂浓度升高主要通过影响穗粒数来影响最终产量,在480和570 μmol·mol^-1浓度下,小麦产量分别增加了8.9%和19.9%;大气CO₂浓度升高对春小麦光合作用影响的长期效应不明显,随CO₂浓度升高,光合速率显著提高,蒸腾速率降低,蒸发蒸腾量减小.随CO₂浓度升高,叶片、群体和产量3个水平的WUE都增加,其中群体水平的WUE增幅最大,产量水平的WUE增幅最小.     

气候变化对甘肃省农业气候资源和主要作物栽培格局的影响

基于甘肃省80个地面气象观测站1961—2014年气象观测资料和玉米、春小麦、冬小麦、马铃薯的区划指标,分1961—1986(时段Ⅰ)和1987—2014年(时段Ⅱ)2个不同时段,分析气候变化对甘肃省农业气候资源变化特征和主要粮食作物潜在栽培格局的影响。研究发现:时段Ⅱ较时段Ⅰ平均气温、负积温、≥0℃积温和≥10℃积温分别增加0.83℃、113.9℃·d、290℃·d和180℃·d,降水量气候倾向率为-34—16mm/10a,整体表现为减少趋势。时段Ⅱ较时段Ⅰ春小麦不适宜种植区面积显著增加约9%,最适宜、适宜、次适宜种植区面积分别减少1.4%、4.1%和4.8%,其中以河西走廊和陇中黄土高原变化最为显著。冬小麦适宜和次适宜种植区面积分别增加6%和3.4%,最适宜、可种植和不适宜种植区面积分别减少0.4%、3.5%和5.7%,其中以陇中地区变化最为显著。玉米最适宜和可种植区面积分别增加13%和7%。适宜、次适宜和不适宜种植区面积分别减少11%、2%和7%,其中以河西灌区变化最为显著。马铃薯最适宜和适宜种植区面积分别减少3.8%和0.7%,次适宜和可种植区面积分别增加3.5%和1.3%,其中以陇中黄土高原变化最为显著。最后提出适应气候变化调整农业结构和栽培格局的对策建议。     

黄土高原半干旱区农田生态系统蒸散与作物系数特征

蒸散是地表能量平衡和水分平衡的重要组分,与水循环过程密切相关.采用涡度相关技术,对黄土高原半干旱区农田生态系统2010年生长季(4-9月)蒸散特征进行观测,分析了农田作物系数与环境因子的关系.结果表明： 在观测期间,研究区各月潜热通量(LE)日变化呈近似“单峰型”曲线特征,最大峰值出现在8月(151.4 W·m^-2);日间能量分配方式存在明显季节差异,4-6月的日间能量分配表现为LE/R_n＜H/R_n(R_n为净辐射,H为感热通量),7-9月的日间能量分配方式(LE/R_n＞H/R_n)与4-6月相反.黄土高原半干旱区农田日蒸散率存在显著季节变化特征,最大日蒸散率为4.69 mm·d^-1.风速(W_s)、空气相对湿度(RH)、土壤含水量(θ)和饱和水汽压差(D)是作物系数(K_c)的主要影响因子.K_c随W_s增加呈指数降低趋势,随RH、θ增加呈指数增长趋势,随D增加呈线性降低趋势.