春玉米与生姜间作不同种植方式农田生态效应研究

春玉米与生姜间作不同种植方式农田生态效应研究姚向高王爱玲（河南农业大学农学院,郑州４５０００２）ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｆｃｃｔｓｏｆＤｉｆｅｒｅｎｔＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＩｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇｏｆＳｐｒｉｎｇＭａｉｚｅａｎｄ...     

种植方式对华北春玉米密植群体冠层结构的调控效应

在大田同等密度条件下,设计了单、双株与对、错位组合的4种种植方式,研究其对华北春播"郑单958"密植群体的冠层结构、功能及产量的影响。结果表明:相比常规单株对位种植方式,双株错位、双株对位和单株错位种植方式下玉米群体的冠层垂直分布呈现叶和茎的干重权重比例下移、群体叶片垂直分布趋于"纺锤形";植株个体穗下层茎叶夹角显著增加2.4°~3.4°,尤其双株错位和双株对位有效扩展了个体生态位,显示了耐密调控能力;灌浆期前,各处理群体LAI及叶片功能活性略显劣势,但在此之后LAI、穗位叶及穗下叶片中SPAD值衰减速度延缓,功能期延长;3个处理比常规种植方式增产11.2%~12.7%,但差异未达显著水平;抗倒性强、空杆率低、千粒重显著增多是产量较高的主要因素;密植条件下改变传统的单株对位种植,能够改善密植群体冠层结构,优化个体形态,提高生育后期冠层中下部叶片功能活性,从而实现耐密、增产、稳产。     

高梁根系生长发育规律及动态模拟

高粱［Ｓｏｒｇｈｕｍｂｉｃｏｌｏｒ（Ｌ．）Ｍｏｅｎｃｈ］又名蜀粟，有悠久的栽培历史和独特的抗逆性及适应性，在我国旱作农区，凡不适于玉米、小麦栽培的干旱或半干旱瘠薄耕地，种植高粱均能获得较高和较稳定的籽粒产量［１］，高粱这种抗逆性较强的特点与其有发达的根系系统有关，但由于研究方法和手段的原因，在国内对高粱根系研究开展的还较少，本试验在大田条件下系统研究高粱根系生长发育规律，并与玉米根系进行比较，为进一步开展高粱抗逆性研究和抗旱育种提供依据。１　材料和方法试验于１９９６年在中国科学院石家庄农业现代化…     

计算机模拟渍水时期及持续时间对春玉米生产及产量的影响

借助田间、水槽试验的结果结合Penning de Vries的MACROS模型建立玉米生长发育与水分动态耦合的模拟模型,通过验证后用于模拟不同渍水时期及持续时间对春玉米生长及产量影响的动态,模拟结果表明在田间全程控制水分为田间持水量90％以下,春玉米孕穗期为渍水危害的敏感期,其次为4－6叶期,在自然降水及土壤状况影响下,春玉米幼苗期4－6叶时为渍水的敏感期,8叶及孕穗期相对较耐渍,在玉米4、6叶期时,渍害造成产量下降的临界期为5天;而在8叶、孕穗期为10－15天,但持续20天的渍水对任何时期的春玉米生长都造成严重的影响,因此在生产中应注意在苗期及孕穗期及时排除田间多余的水分及降低地下水位。     

模拟不同雨量下沟垄集雨种植对春玉米生产力的影响

为了探明沟垄集雨种植适宜的降雨量范围,使沟垄集雨系统更加有效,通过大田模拟降雨试验,研究了不同雨量下沟垄集雨种植对农田水温状况及春玉米个体发育、生物量积累、水分利用效率(WUE)和产量的影响.结果表明,在230～440mm雨量下,与平作处理相比,沟垄集雨种植处理后,沟内土壤10cm处温度增加了0.7～1℃,沟内120cm土壤平均储水量增加了5%～12%,玉米的出苗期提前1～2d,生育期普遍提前,株高、功能叶面积和生物量显著增加 (P＜0.05) .玉米籽粒产量及WUE在230mm雨量下分别增加了82.8%和77.4%,340mm雨量下分别增加了43.4%和43.1%,440mm雨量下分别增加了11.2%和9.5%.沟垄集雨种植春玉米适宜的雨量上限可能在全生育期降雨量440mm以下.     

夏玉米植株及叶片生长发育热量需求的试验与模拟研究

通过比较国内多种积温计算方法造成的结果差异,推荐一种有较强生物学意义和普适性的职温计算方法,并以此计算了不同播期,不同品种,不同密度以及不同水肥管理条件下夏玉米各生育阶段,从出苗到各叶片完全展开以及各叶片生期的积温,讨论了影响植株及叶片生长发育期积温稳定性的主要因子,并模拟了单株出速度与出苗后温度累积及叶片生活期积温需求与叶龄的定量关系。     

我国春玉米潜在种植分布区的气候适宜性

根据中国气象局216个春玉米农业气象观测站资料与1971—2000年10 km×10 km空间分辨率的气候资料,基于全国区域和年尺度筛选出了影响我国玉米种植分布的潜在气候指标,利用最大熵(Maximum Entropy,MaxEnt)模型和ArcGIS空间分析技术,构建了春玉米潜在种植分布与气候因子关系模型,研究了影响我国春玉米潜在种植分布区的主导气候因子及其气候适宜性。结果表明,影响我国春玉米潜在种植分布的主导气候因子有:≥10℃积温、≥10℃的天数、最热月平均温度、年平均温度、年降水、湿润指数和气温年较差;结合春玉米存在概率,将我国春玉米潜在种植分布区划分成4个等级:气候不适宜区、次适宜区、适宜区和最适宜区,给出了各气候适宜区的气候特征。选取作物在待预测地区的存在概率这一综合反映各主导气候因子影响的指标来划分作物潜在种植分布区,有助于更加准确地进行气候区划,从而可为制定玉米应对气候变化措施提供科学依据。     

1961-2010年中国春玉米潜在种植分布的年代际动态变化

基于构建的中国春玉米种植分布-气候关系模型,对1961-2010年春玉米潜在种植分布年代际变化进行了分析.结果表明:春玉米潜在可种植面积呈增加趋势;气候最适宜种植面积波动式增加,近10年达5.3×105 km2;适宜种植面积明显扩大,近50年增加约8.2×105 km2,且呈东扩趋势;潜在种植北界呈波动式北移,最大北抬达1.4个纬度.表明,气候变化有利于中国扩大春玉米种植,但一些地区可能受水分条件的限制.     

根区湿润方式对玉米根系生长发育的影响

将厚塑料紧密地固定在盆栽试验用桶壁和底的中央,玉米种子播种于厚塑料布的正上方,在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下,分期测定两个1／2根区根系的长度、面积、干重以及单位面积的平均根长和比根长,研究不同根区根系的生长发育特征。结果表明,处理40d时,与其他根区相比,固定灌水非灌水区的比根长和单位面积平均根长明显增大,说明土壤水分减少使根系直径变小。根面积、长度以及干重的增长速率均表现为,处理0～5d内,与均匀灌水及其非灌水区相比,两种局部灌水的灌水区均显著增大;处理10～15d内,交替灌水的灌水区较其他根区明显增大,固定灌水的灌水区与均匀灌水相近。固定灌水时,灌水区根系的面积、长度、干重及其增长速率较之非灌水区显著增大;交替灌水时,两个根区的增长速率呈交替变化,其绝对数值随时间延长趋于相同。表明交替灌水不仅可刺激供水区根系的补偿生长,而且对恢复供水区也有补偿效应,并能够促使不同根区的根系均衡发展。     

内蒙古河套灌区春玉米苗期光温指标

利用2012-2013年在内蒙古河套灌区巴彦淖尔市的春玉米分期播种试验数据,结合农业气象站多年的作物观测资料,分析了河套灌区光温条件变化对春玉米苗期生长发育的影响,得到不同适宜度光温指标体系,并应用多项式拟合方法将温度指标插值到苗期生长的每一天,形成动态连续温度指标曲线,可以更客观和精细地反映温度对春玉米苗期生长发育的影响.结果表明: 播种 出苗期和出苗 拔节期温度每上升1 ℃,出苗速率和发育速率分别约提升11%和12%,生物学下限温度分别为7.4和11.9 ℃;播种 出苗期适宜温度为16.0～18.0 ℃,三叶期叶面积指数可达0.0172以上;出苗-拔节阶段适宜温度为21.6～23.0 ℃,气温越高,地上部光合作用越强,叶片和植株生长越快,拔节期叶面积指数和株高分别可达2.15和120 cm以上;出苗 拔节阶段日照百分率≥74%、平均日照时数≥11.0 h·d^-1或总日照时数≥540 h,植株叶片干质量可达34 g以上.     

Bt玉米秸秆Bt蛋白的土壤降解及其拟合模型的比较

研究4种Bt玉米(34B24、NK58-D1、R×601RR/YG和农大61)秸秆分解释放Bt蛋白的土壤降解动态,分别应用一级动力学反应方程、双指数模型和移动对数模型进行了拟合。结果表明,4种Bt玉米Bt蛋白的土壤降解均呈现前期负指数大量快速降解和中后期极少量稳定两个阶段,双指数模型与移动对数模型的拟合结果比一级动力学反应方程更符合实际。判断模型拟合精度时不能只用拟合结果的统计指标值来确定,图示对比实测值与模拟值的差异是避免应用统计学拟合精度指标很高但并不符合实际的模型错误估算DT50的有效办法。在研究转基因作物秸秆中Bt蛋白土壤降解规律时,应该根据其土壤降解前期较快的特点,增加前期取样的次数,以便更好地对模拟模型求得的安全性评价关键参数DT50的准确性进行科学判断。     

玉米连作、迎茬和轮作对田间杂草群落的影响

采用定位试验方法研究了北方旱作玉米长期 (1 0～ 1 2年 )连作、米豆米迎茬和豆麦米轮作条件下玉米田杂草群落变化。结果表明 ,3种茬口杂草密度以米豆米迎茬最小 ,杂草密度在不同年际间存在着差异 ,随着连作年限的增加 ,使连作区一些杂草种类增加 ,同时也有些杂草种类减少 ,但这种差别主要是在双子叶杂草之间 ,单子叶杂草种类没有变化 ,如连作 1 2年较连作 1 0年杂草增加了牛繁缕 ,减少了鸡眼草。 2年调查结果可知 ,连作、迎茬和轮作 3个茬口相比 ,米豆米迎茬较连作和轮作杂草种类发生的少     

干旱对东北春玉米生长发育和产量的影响

选取玉米品种丹玉39为供试材料,利用大型农田水分控制试验场,采用大田池栽方式,在玉米三叶-拔节期、拔节-吐丝期、吐丝-乳熟期分别开展中度干旱胁迫及复水控制对比试验,分析3个关键生育时期干旱胁迫对春玉米生长发育和产量的影响.结果表明：与水分适宜对照（CK）相比,三叶-拔节期遭受干旱胁迫后,全生育期推迟13 d,至拔节普遍期,株高偏低29.8%,叶面积偏小41.2%,复水后,株高和产量得到较大程度恢复,果穗性状和最终产量差异不大;拔节-吐丝期遭受干旱胁迫后,全生育期缩短7 d,至吐丝普遍期,株高偏低18.6%,叶面积偏小14.1%,果穗长、穗粒数、果穗干质量、穗粒质量分别下降6.9%、19.1%、28.1%和29.4%,空秆率增加13.3%;吐丝-乳熟期遭受干旱胁迫后,全生育期缩短15 d,生长至乳熟普遍期,株高偏低2.3%,叶面积偏小37.3%,果穗长、穗粒数、果穗干质量、穗粒质量分别下降9.2%、24.1%、30.8%和27.9%,空秆率增加24.5%.拔节-吐丝期、吐丝-乳熟期干旱胁迫处理并复水后,玉米株高恢复不明显,产量降幅显著.     

不同品种玉米对草地贪夜蛾生长发育及繁殖的影响

为评价新入侵害虫草地贪夜蛾对我国不同品种玉米的为害潜能,本文采用组建实验种群生命表的方法研究了草地贪夜蛾对3种甜质型玉米(穗甜1号、正甜68和华金甜1号)以及3种糯质型玉米(京科糯2000、广黑甜糯和广糯1号)的生存适合度,分析了草地贪夜蛾生物学指标与玉米叶片主要营养物质及粗纤维含量间的相关性。结果表明: 取食甜质型玉米的草地贪夜蛾的幼虫存活率、蛹重、雌成虫产卵量均显著高于取食糯质型玉米;取食甜质型玉米草地贪夜蛾的内禀增长率介于0.1566～0.1843,净生殖力介于187.97～353.35,也均高于取食糯质型玉米(内禀增长率介于0.0998～0.1465,净生殖力介于25.89～95.34),表明取食甜质型玉米的草地贪夜蛾具有更高的种群增长能力。甜质型玉米叶片中主要营养物质维生素C、淀粉、可溶性糖、蛋白质、脂肪、总氨基酸及粗纤维的含量普遍高于糯质型玉米,草地贪夜蛾的净生殖力与维生素C、淀粉、可溶性糖、蛋白质及粗纤维的含量均存在显著正相关关系。草地贪夜蛾在甜质型玉米上具有更高的生存适合度。     

不同施氮水平下加工番茄植株生长和氮素积累与利用率的动态模拟

通过3年的大田试验,设置不同的氮素水平(0、75、150、300、450、600 kg·hm^-2)对不同施氮量下加工番茄地上部生物量、氮素累积及利用率的动态变化进行模拟.结果表明: 加工番茄地上部生物量、氮素累积量和氮素利用率随出苗后累积生理发育时间(PDT)的动态变化符合Logistic模型,氮素快速累积起始时间较地上部生物量快速累积起始时间早4～6 d(PDT);瞬时氮利用率随出苗后累积生理发育时间的动态变化呈先增加后降低的单峰曲线.不同施氮水平下,300 kg·hm^-2处理的氮累积量和地上部生物量最多,产量最高.根据Quadratic模型得出,北疆地区加工番茄滴灌栽培的理论适宜施氮量为349～382 kg·hm^-2.     

Effects of defoliation at different growth stages and in different grain-filling environments on the growth and yield of spring barley

The yield of spring barley grown outside was little affected by the removal of all fully expanded leaves during late tillering or early stem extension but was decreased by defoliation either earlier or later. Removal of all except the top two leaves when 50% of the ears were fully emerged also had relatively little effect on yield but damage was increased if only the flag leaf was retained, especially if the leaves apart from the flag leaf were removed 10 days earlier when the first awns were visible. Defoliation treatments, including those which had little effect on barley grown outside, generally had proportionately greater effects if the plants were moved to a warm glasshouse at the start of grain filling.     

气候变化下辽宁省春玉米水热时空特征及干旱风险

探究辽宁省春玉米各生育期内的气候资源变化特征及干旱风险,能够为宜农政策制定提供理论依据,从而增强玉米种植气候适应能力。基于辽宁省19个气象站点逐日气象数据及玉米生育期数据,利用度日指标、显著性检验、干燥度指数及地理信息技术分析1970-2018年5个年代际玉米全育期生长度日（GDD）、高温度日（HDD）、降水量的时空变异特征。结果显示：（1）春玉米GDD整体呈上升趋势,不同年代际间GDD在苗期、成熟期及全育期存在显著差异;从2000年开始,高值区向朝阳、鞍山等地集中。（2）2000-2018年春玉米全育期HDD增长趋势明显,尤其在抽穗期;空间上以朝阳为中心的辽西北地区高值区变化范围明显。（3）春玉米降水量在拔节期、抽穗期及成熟期年际变化大,波动性强;以中部地区变化最为明显,且1990-1999年降水量分布变化较大。（4）辽宁省春玉米全育期干燥度指数在不同年代际存在差异,从干燥度指数与GDD、HDD及降水量的聚合分析看,HDD的升高和降水量的减少引发干旱的风险性较高。（5）虽辽宁省春玉米全育期的热量资源增加,但降水量呈减少趋势,未来极端高温和农业干旱的风险将有所提升,因此,下一步应针对农业气候变化及其对农业影响等开展分区研究。     

Dynamic simulation of an in vitro multi-enzyme system

Parameters often are tuned with metabolite concentration time series data to build a dynamic model of metabolism. However, such tuning may reduce the extrapolation ability (generalization capability) of the model. In this study, we determined detailed kinetic parameters of three purified Escherichia coli glycolytic enzymes using the initial velocity method for individual enzymes; i.e., the parameters were determined independently from metabolite concentration time series data. The metabolite concentration time series calculated by the model using the parameters matched the experimental data obtained in an actual multi-enzyme system consisting of the three purified E. coli glycolytic enzymes. Thus, the results indicate that kinetic parameters can be determined without using an undesirable tuning process.     

田间增温对半干旱区春小麦生长发育和产量的影响

在中国气象局兰州干旱气象研究所定西气象和生态环境试验站,利用开放式红外增温系统设置增加0 ℃(对照)、1 ℃、2 ℃3个温度梯度,模拟田间增温对春小麦生长发育、产量及产量构成因素的影响.结果表明: 冠层温度增加1～2 ℃,春小麦的全生育期比对照缩短7～11 d.生育前期增温使株高增高,叶面积指数增大;从拔节期开始增温使株高和叶面积指数降低,且增温2 ℃处理的效应大于增温1 ℃处理.温度升高导致叶绿素含量降低,尤其是灌浆后期到乳熟期.增温1～2 ℃,产量较对照降低25.4%～45.5%,主要是由于穗粒数和穗粒质量显著减少.增温处理明显降低了春小麦田间土壤贮水量,0～100 cm土壤贮水消耗量随温度的增加呈逐渐增加趋势,而在100 cm以下深层土壤变化趋势不明显.     

免耕对北方旱作玉米土壤水分及物理性质的影响

通过2006-2008年的田间试验,研究了北京地区免耕与传统翻耕条件下土壤水分的时空动态及其对土壤相关物理性质的影响.结果表明：研究期间,免耕和翻耕地0～100 cm土层的土壤贮水量随时间及降水变化的趋势一致,但免耕地的土壤贮水量在不同时刻以及不同降雨条件下均高于翻耕地,增幅在2.7%～30.3%,降雨相对充分条件下土壤贮水量的增量有所增加,但免耕在相对缺水的地区更值得推广;免耕地0～100 cm土层的平均土壤含水量明显高于传统翻耕,增幅在3.4%～12.8%,其中表层（0～20 cm）和底层（80～100 cm）的水分增量明显高于中间层次,最高增量可达22.2%;免耕覆盖的耕作方式可通过降低土壤容重、提高土壤孔隙度、促进土壤水稳性团聚体的形成等作用来提高土壤的保水能力和水分利用效率,进而促进作物增收.与对照相比,免耕3年后土壤水分利用率和春玉米产量分别较传统翻耕提高13.3%和16.4%.