黄淮海平原冬小麦生长期旱情分析

黄淮海平原降水较少且年际、季际变化大,因此水分供应状况成为该区作物,特别是以冬春季为主要生育期的冬小麦的主限制因素。鉴于作物实际蒸散量与潜在蒸散量关系依赖于作物生长状况和土壤水分的事实,提出反映作物缺水状况的干旱指标———作物水分胁迫指数（ＣＷＳＩ）。计算黄淮海平原冬小麦生长期间的ＣＷＳＩ,并分析其在自然降水条件及适量灌溉条件下的时空分异规律     

黄淮海平原冬小麦生长期旱性分析

黄淮海平原降水较少且年际,季际变化大,因此水分供应状况成为该区作物,特别是以冬春季为主要生育期的冬小麦的主要限制因素,鉴于作物实际蒸散量与潜在蒸散量关系依赖于作物状况的干旱指标－作物水分胁迫指数。计算黄淮海平原冬小麦生长期间的ＣＷＳＩ,并分析其在自然降水条件及适是灌溉条件下的时空分异规律。     

修订后水分盈亏指数在甘肃省冬小麦干旱监测中的应用

提高西北旱作农业干旱监测准确性和时效性,对农业生产防灾减灾有重要意义。利用甘肃省3个农业气象观测站长期土壤水分和冬小麦生育状况观测资料、1971—2016年43个冬小麦种植县气象观测资料及产量资料,基于冬小麦播前底墒和生育期水分盈亏量修订了作物水分盈亏指数,并确定了干旱等级指标,改进后作物水分盈亏指数与土壤贮水和冬小麦减产率高度相关,能更准确的反映甘肃省冬小麦干旱实况,并利用ArcGIS分析了近46 a甘肃省冬小麦不同生育期、不同等级干旱发生频率的时空分布特征。结果表明：甘肃省冬小麦从播种至开花期随着发育期推移,呈现干旱频率增加、范围扩大的趋势,多以中旱居多,其中拔节—开花期发生面积最大,陇中、庆阳市北部、平凉市西部、天水市西部、陇南市南部干旱出现频率较高;开花—成熟期随着降水量增加干旱发生频率减少、程度减轻。     

干旱强度及发生时间对华北平原五省冬小麦产量影响

本文利用2001-2016年时间分辨率为8 d的MOD09A1和MOD16A2的数据集,构建了基于NDVI和ET/PET的干旱指数（DSI）,分析华北平原五省不同程度的干旱在时间和空间上的分布情况,探究不同程度的干旱作用于冬小麦不同生长阶段对农作物产量产生的影响。研究表明：① 年际分布上,2001-2002年干旱最为严重,其余年份干旱显著减缓,年内分布上,干旱主要集中发生在春季和秋季,夏季次之,冬季最少;② 空间分布上,河北北部、河南南部、安徽及江苏的中部和北部、山东东部是干旱多发区;③ 干旱对冬小麦产量的影响研究表明,越冬期发生初旱对产量起促进作用,而在乳熟成熟阶段发生初旱则会导致农作物减产;轻旱发生在乳熟期会对冬小麦产量产生显著影响,而中旱发生在开花、乳熟成熟期都会对产量产生显著影响,随干旱程度加重,干旱对作物产量产生显著负作用的生长期越长;此外,在播种时若出现水分短缺也会对冬小麦的产量产生影响,尤其是发生重旱和特旱。研究不同强度干旱发生在不同生长阶段对冬小麦产量的影响,对研究区的灌溉时间规划以及保墒增产具有重要理论与现实意义。     

不同冬小麦对盐处理和干旱胁迫交互作用响应的差异性分析

通过对抗逆性不同的6个烟台冬小麦品种在盐处理和干旱胁迫交互作用进程中叶片相对含水量（RWC）,膜脂过氧化产物（MDA）和抗氧化酶活力（SOD,POD,CAT）及渗透调节物含量（脯氨酸,可溶性蛋白）的分析,以了解不同冬小麦品种对盐处理和干旱胁迫交互作用响应的生理调节差异。研究表明,在水分供应充足条件下盐处理10 d,6个品种冬小麦生长良好并和对照没有差异,但在干旱胁迫中盐处理组较对照MDA含量低,RWC和抗氧化酶活力和渗透调节物含量均高,且叶片萎蔫较对照出现晚。但经盐处理的6个冬小麦品种对干旱胁迫响应有差异。在长期干旱(12 d),抗旱性强的品种RWC（81%）明显高于抗旱性弱的（62%）,前者叶片MDA含量较后者低30%,抗旱性强的品种抗氧化酶活力和渗透调节物含量略低于抗旱性弱的品种,但是差异不明显。在盐处理和干旱胁迫交互作用下,盐离子自身可作为渗透调节物既增加了土壤的持水力又提高了细胞保水力而使冬小麦耐旱性增强。抗旱性强的冬小麦品种对盐处理反应敏感且保水性强,细胞膜脂过氧化程度较低,故耐旱力高,抗旱性弱的品种则相反。研究进一步表明,在未来干旱地区实施适度的盐水灌溉可提高冬小麦的耐旱力,但选择抗旱力强的冬小麦品种是实施这一农业耕作措施的关键。     

土壤相对湿度在东北地区农业干旱监测中的适用性分析

分析土壤相对湿度(RSM)与标准化植被指数(SVI)、站点农气灾情数据及产量数据的关系,探究土壤相对湿度对东北地区农业干旱的监测能力。结果表明:(1)土壤相对湿度与SVI有较好的相关关系,76%的站点能够通过0.05的检验;水分胁迫下,作物生长状态对土壤湿度的滞后时间为10天。(2)土壤相对湿度低于60时,超过58%的作物生长状态受到影响;土壤相对湿度低于35时,超过92%的作物生长状态受到影响。(3)土壤相对湿度对农气灾情数据记录的不同等级干旱的正确检测概率都超过了50%。(4)7月上旬土壤相对湿度和产量的相关关系最好。土壤相对湿度在东北地区农业干旱监测中具有较好的适用性,本文可为农业干旱监测提供理论支持。     

2010年春季西南地区干旱遥感监测及其影响评估

利用国产环境减灾星多光谱、热红外数据以及美国中分辨率MODIS数据建立了2010 年春季我国西南地区的干旱及其影响的遥感监测与评估方法。主要包括：1) 旱情遥感监测,利用环境减灾星多光谱数据和热红外数据构建旱情遥感综合指数监测西南地区的旱情;2) 地表可用水资源遥感监测,主要利用2010 年3 月中旬及去年同期的多光谱数据,对位于云南、贵州、广西境内的三个典型水体的水面面积进行了动态监测,以评估地表水面面积及水位的变化;3) 干旱对农作物的影响,主要通过农作物生长过程曲线分析各省(市) 区的作物受旱情的影响过程,并利用耕地面积与遥感监测作物种植成数、分类成数,以及耕地受旱比例计算作物受旱面积,通过田间实验对不同生育期冬小麦受到水分胁迫条件下的减产结果,确定不同旱情等级对应的粮食减产比例,计算各省(市) 的冬小麦减产数量。结果表明旱情最严重区域在广西西北部、贵州西南部和云南的中部与东北部,冬小麦、油菜、甘蔗等作物生长过程受到明显抑制,受旱面积分别达到9.13×10⁵ hm²、5.43×10⁵ hm²与9.00×10⁵ hm²,冬小麦产量损失达到8.3×10⁵ t,约占2009 年四省市冬小麦总产量的13.7%、全国冬小麦总产量的0.8%和全国粮食总产量的0.16%,对我国粮食总产量影响不大,但云南和贵州的冬小麦减产分别达到48%和31%,对区域粮食供应影响较大。     

干旱对作物产量影响研究进展与展望

粮食安全关乎人类生存和社会发展,是总体国家安全观的重要组成部分。本文首先梳理了作物产量影响因素及干旱对作物产量的影响过程,进而从基于田间控制实验、统计模型、作物生长机理模型以及遥感反演模型等4个方面系统回顾了干旱对全球主要作物产量影响评估的最新进展,揭示出当前研究呈现出由单灾种向多灾种、由单目标向多目标、由统计模型向综合模型转变的特征。文献计量分析表明,1990—2020年干旱对作物产量影响研究发文量呈指数增长,且研究主题经历了由传统的作物水分胁迫到作物受旱影响与适应综合研究的转变过程,体现出研究视角的不断深化和综合。在学科分布上,农学、植物学和环境科学是研究干旱对作物产量影响的主要学科,建议应加强地理学多要素多尺度的系统性思维在粮食和水资源耦合系统研究中的应用。最后,在分析现有问题和挑战的基础上,将未来应关注的重要议题归纳为以下4个方面,即构建干旱对作物产量影响的多源信息数据库、阐明干旱对作物产量影响的关键过程及机理、发展耦合宏观与微观过程作物生长机理模型和搭建作物产量与粮食安全综合监测平台系统,旨在通过提高干旱对作物产量影响的监测预警和科学管控,实现农业可持续发展和全球粮食安全。     

干旱对2010年夏收作物的影响探讨

根据2009年6月到2010年3月黔南州各站降水资料,黔南州农业委员会秋、春农业生产进程调查资料、农业灾情调查资料,以及贵州省山地所的土壤墒情监测资料、作物长势遥感监测资料等,分析黔南夏秋冬春严重连续干旱的发生、发展情况,分析在同期气候条件下,以夏收为主的作物生长受到的影响,结合干旱调查及历年降水情况,对夏收粮油产量评估分析。这次连旱是黔南有记录以来(自1961年以来)最严重的一次,自2009年8月到2010年3月全州平均降水量偏少54.1%,由于干旱的影响,夏收粮油作物产量将较大幅度减产。     

秸秆覆盖下的夏玉米蒸散、水分利用效率和作物系数的变化

农业用水占华北水资源的70%以上,提高农业用水的效率对华北水资源安全具有重要意义。在节水农业研究中,利用农艺节水提高农田水分利用效率是节水农业的重要组成部分,其中减少农田无效棵间蒸发耗水和优化供水制度是主要的农艺节水措施。夏玉米是华北太行山山前平原的主要作物之一,一般在冬小麦收获前的5～7天套种在其中,以延长夏玉米的生育期。随着联合收割机的广泛应用,冬小麦收获后的秸秆直接覆盖夏玉米,对夏玉米的农田蒸散特别是苗期的蒸散产生影响;夏玉米生长在6～9月的雨季,一般年份降水能够满足夏玉米的需水要求,但夏季降水的分布变异较大,再加上近6年来的夏季干旱,使灌水对夏玉米的高产至关重要。为了提高夏玉米的农田水分利用效率,本研究的目的是建立秸秆覆盖下的夏玉米优化供水制度和研究秸秆覆盖对减少棵间无效耗水的影响及秸秆覆盖下的夏玉米作物系数的变化,为制定秸秆覆盖下的夏玉米优化供水制度提供依据。2年的实验结果显示,秸秆覆盖下的夏玉米产量在8000kg/ha,总蒸散量在390mm,水分利用效率在2.2kg/m3。干旱年份,夏玉米在灌四水的条件下产量最高,再增加灌水量,产量减少。水分利用效率随着灌水量的增加有所递减。     

Impacts of climate change on winter wheat growth in Panzhuang Irrigation District, Shandong Province

Global climate change has significant impacts on agricultural production. Future climate change will bring important influences to the food security. The CERES-Wheat model was used to simulate the winter wheat growing process and production in Panzhuang Irrigation District (PID) during 2011–2040 under B2 climate scenario based on the Special Report on Emissions Scenarios (SRES) assumptions with the result of RCMs (Regional Climate Models) projections by PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) system introduced to China from the Hadley Centre for Climate Prediction and Research. The CERES-Wheat model was calibrated and validated with independent field-measured growth data in 2002–2003 and 2007–2008 growing season under current climatic conditions at Yucheng Comprehensive Experimental Station (YCES), Chinese Academy of Sciences (CAS). The results show that a significant impact of climate change on crop growth and yield was noted in the PID study area. Average temperature at Yucheng Station rose by 0.86℃ for 1961–2008 in general. Under the B2 climate scenario, average temperature rose by 0.55℃ for 2011–2040 compared with the baseline period (1998–2008), which drastically shortened the growth period of winter-wheat. However, as the temperature keep increasing after 2030, the top-weight and yield of the winter wheat will turn to decrease. The simulated evapotranspiration shows an increasing trend, although it is not very significant, during 2011–2040. Water use efficiency will increase during 2011–2031, but decrease during 2031–2040. The results indicate that climate change enhances agricultural production in the short-term, whereas continuous increase in temperature limits crop production in the long-term.     

旱作物利用地下水的实验研究

本文依据南通农水试验站的实验资料,统计分析旱作物(小麦、棉花)利用地下潜水量的规律,阐述在发展节水灌溉农业中,应考虑旱作物利用地下水量的问题。     

钠盐对冬小麦抗旱性增效作用调控机理的生理生态学分析

以冬小麦（烟台-2070）为实验材料,苗期对冬小麦进行不同浓度钠盐(NaCl、Na2CO3、Na2SO4)处理,在随后进行的干旱胁迫和复水过程中进行叶片抗逆生理指标变化对比分析,以期探究盐处理在提高小麦抗旱性中的作用和生理调节机理,为未来干旱区农业实施盐水灌溉提供理论依据。实验采用盆栽法,将冬小麦种子盆栽,待长到第7天进行不同浓度钠盐(70 mM, 135 mM, 200 mM, 270 mM)预处理8 d, 然后进行干旱胁迫12 d和复水5 d。分别在盐处理的第4天,第8天,干旱胁迫的第4天,第8天,第12天,以及复水第5天,从不同盐处理中采集冬小麦叶片,分析叶片相对含水量、丙二醛（MDA）、脯氨酸含量及抗氧化酶活力[超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢（CAT）、过氧化物酶(POD)]的动态变化,同时测定土壤含水量。结果表明,在干旱胁迫过程中,未经盐处理的对照组和低浓度(70 mM)NaCl、Na2CO3、Na2SO4溶液处理的土壤,土壤含水量急剧下降,同时冬小麦叶片相对含水量也相应的急剧下降;而用较高盐浓度处理的土壤和冬小麦叶片含水量降低较慢。在干旱胁迫过程中,对照组冬小麦在短时间（6 d）内干旱叶片便出现萎蔫,并伴随着丙二醛、脯氨酸含量、SOD等抗氧化酶活力急剧增加并一直高于盐处理的冬小麦。相反高浓度盐处理的冬小麦在干旱处理12 d时叶片直立生长良好,叶片MDA、抗氧化酶活力均增加,但增加幅度均低于对照。脯氨酸含量随干旱胁迫增加,但随盐处理浓度增加而上升幅度减小。在复水处理5 d后,叶片含水量均增加,MDA和脯氨酸含量下降,但抗氧化酶活力仍增高。荒漠环境土壤中盐离子一方面可提高土壤和植物的保水率,提高水分利用率,另一方面激活体内的抗氧化酶系统使植物较早获得抗逆能力,这可能是荒漠植物多抗逆性形成的部分生理生化原因。     

Regime of subsurface water resources in shallow groundwater agricultural fields

l introductionYucheng area is located in the downstream alluvial plain of the Yellow hiver in Shandong provillce,Nortll China. bouenced by the conhnenlal monsoon clllnate in wann tCmperate zone, fainfall isdistributed very unevenly in bine. AVerage annual precipitation amounts to 600 ~ with 70%concentrahng from June to September The mother material of soil is conStituted by river alluvium andmainly consistS of mealy sand and light loam. Vadose zone consistS of mealy san4 its dry bulk densi…     

气候变暖背景下中原腹地冬小麦气候适宜度变化

通过构建冬小麦光照、温度、降水及综合气候适宜度计算模型,探讨气候变化对冬小麦气候适宜性的影响。结果表明:冬小麦全生育期温度、光照、降水及综合气候适宜度均值分别为0.54、0.64、0.37及0.50;冬小麦对光照适宜性较好,降水是限制冬小麦生长发育的主要因子;温度和降水适宜度以0.001·a^-1线性趋势下降,光照适宜度以0.002·a^-1线性趋势下降,气候因子匹配效果变差对冬小麦的生长不利。冬前生长阶段温度、光照和降水适宜性较弱,各气候因子匹配效果较差。出苗-拔节期降水适宜性较强,各气候因子组合效果较差;拔节-抽穗期和抽穗-乳熟期温度与光照适宜性较强,水分胁迫较大,气候因子组合效果趋好。乳熟-成熟期光照和降水适宜性较强,综合气候适宜性变差。光照、温度和降水适宜度在全生育期的中后期与冬小麦产量的相关性比较显著。     

基于日尺度SPEI的黄淮海平原冬小麦生育阶段干旱特征分析

黄淮海平原地处燕山以南、淮河以北，包含黄河、淮河和海河冲积平原及部分丘陵山区，属于半干旱、半湿润地区，年降水量500～900 mm，是我国主要的冬小麦种植区。利用黄淮海平原49个农气站点1961—2017年日值气象数据，采用Penman-Monteith模型计算的日尺度SPEI指数，从气象干旱的角度分析了黄淮海平原近56 a冬小麦主要生育阶段干旱持续时间和干旱强度的变化，并采用R/S方法对干旱未来变化趋势进行预测。结果表明：（1） 从空间分布上来看，冬小麦的营养生长期和并进期，北部干旱持续时间较短，干旱强度较小，南部干旱持续时间较长，干旱强度较大，而冬小麦生殖生长期与前两个生育期干旱分布相反。（2） 从各站点变化趋势来看，在冬小麦整个生育期内干旱持续时间与干旱强度呈相反趋势。（3） 从时间变化趋势上来看，1961—2017年干旱有明显减缓趋势，除个别站点外，在冬小麦的营养生长期和并进期，干旱持续时间和干旱强度自2003年起干旱有逐渐减缓趋势，在生殖生长期则从2007年起干旱有逐渐减缓趋势。（4） 从未来变化趋势来看，营养生长期干旱持续时间将缩短，干旱强度将减小，并进期的干旱持续时间和干旱强度的变化将和过去56 a基本保持一致，生殖生长期干旱持续时间将有所增长，干旱强度将有所加重。本研究分析了黄淮海平原冬小麦生育阶段干旱特征，旨在认识分析和掌握冬小麦生育期干旱演变特征以及干旱发生规律，对保障粮食安全和防旱减灾提供了科学依据。     

不同水分胁迫下几种春小麦种子根形态结构的研究

实验采用快速冷冻切片法及显微摄像系统观察法对甘肃陇中地区6个品种春小麦在不同水分状况下的种子根进行了形态结构研究。结果表明,在不同程度水分胁迫下的同一品种春小麦,种子根后生木质部导管(中央大导管)直径有显著的差异,但这种变化趋势并不是简单的线性关系。随着水分胁迫的增大,不同品种春小麦种子根中央大导管的直径有不同的变化趋势。不同品种春小麦在不同程度的水分胁迫下,随着胁迫的增大,各品种中央大导管直径的变化都逐渐趋于同一区域,这一区域很可能是春小麦在形态结构上适应水分亏缺在导管直径上表现出的最佳直径范围。     

气候变化对山东省潘庄灌区冬小麦生长的影响(英文)

Global climate change has significant impacts on agricultural production.Future climate change will bring important influences to the food security.The CERES-Wheat model was used to simulate the winter wheat growing process and production in Panzhuang Irrigation District(PID) during 2011-2040 under B2 climate scenario based on the Special Report on Emissions Scenarios(SRES) assumptions with the result of RCMs(Regional Climate Models) projections by PRECIS(Providing Regional Climates for Impacts Studies) system introduced to China from the Hadley Centre for Climate Prediction and Research.The CERES-Wheat model was calibrated and validated with independent field-measured growth data in 2002-2003 and 2007-2008 growing season under current climatic conditions at Yucheng Comprehensive Experimental Station(YCES),Chinese Academy of Sciences(CAS).The results show that a significant impact of climate change on crop growth and yield was noted in the PID study area.Average temperature at Yucheng Station rose by 0.86℃ for 1961-2008 in general.Under the B2 climate scenario,average temperature rose by 0.55℃ for 2011-2040 compared with the baseline period(1998-2008),which drastically shortened the growth period of winter-wheat.However,as the temperature keep increasing after 2030,the top-weight and yield of the winter wheat will turn to decrease.The simulated evapotranspiration shows an increasing trend,although it is not very significant,during 2011-2040.Water use efficiency will increase during 2011-2031,but decrease during 2031-2040.The results indicate that climate change enhances agricultural production in the short-term,whereas continuous increase in temperature limits crop production in the long-term.     

山西省中部五大盆地主要作物农田热量、水量盈亏分析

本文根据晋中五大盆地的热量、水量实测数据和当地的实际情况,分析计算了不同耕作制度下主要作物农田热量盈亏量和无灌溉条件下的水量盈亏量。为充分合理利用水热资源,发展农业生产,提供科学依据。