不同发育期的干旱对华北地区夏玉米生长发育及产量的影响

以"郑单958"为试验材料,分别在夏玉米出苗—拔节期和出苗—抽雄期进行土壤水分控制试验,研究不同发育期不同程度干旱对华北地区夏玉米生长发育及产量的影响。结果表明:不同发育期的干旱对华北地区夏玉米的生长发育均具有抑制作用,具体表现为株高变矮、叶面积降低及干物重减少等。与对照T5处理相比,T1处理的玉米,株高偏矮33.5%,叶面积指数下降60.7%,果穗长、穗粒数、百粒重分别下降了18.3%、54.7%和22.5%;与对照T5处理相比,T3处理的玉米,株高偏矮35.8%,叶面积指数下降58.8%,果穗长、穗粒数、百粒重分别下降了24.1%、58.9%和24.4%。可见,干旱灾害是制约华北地区夏玉米高产的一个关键因子,干旱程度越重,持续时间越长,对玉米干物质积累和产量影响越大。     

河南省夏玉米气候适宜度评价

为定量评价气象条件对作物生长及产量形成的影响,本文依据夏玉米不同发育阶段上限温度、最适温度、下限温度、需水量、需光性等生物学指标,构建了河南省夏玉米气候适宜度评价模型。通过对13个代表站30 a全生育期气候适宜度和相对气象产量进行相关分析,表明该模型能较好地反映河南省夏玉米的气候适宜水平及其动态变化。利用检验后的模型计算了河南省67个站1981-2011年夏玉米生长季单因子及综合气候适宜度,结果表明河南省夏玉米大部分生育期光热资源较适宜,能满足玉米生长所需,仅在灌浆后期略显不足,降水是影响夏玉米产量形成的主要限制因子,且降水适宜度年际变化幅度大于日照和温度。综合气候适宜度年际波动表现为抽雄—乳熟期〉出苗—抽雄期〉全生育期。空间分布上气候适宜度呈自西北向东南方向的递增趋势,适宜度高值区分布在南阳东部及驻马店部分地区。     

陇东南旱作区土壤失墒规律初探

通过试验分析,探讨了陇东南地区旱作田累积失墒规律,各土壤墒值段散逸速度,模拟了土壤水分散逸过程,得出了土壤从高墒散失水分降至低墒值所用的相对时间。即土壤重量含水率占田间持水量６０ ％ ～９０ ％ 时为最速失墒期,６０ ％ ～４０ ％ 为次速失墒期,重旱（ 占田间持水量≤４０ ％ ）时,散失同样量的水分,比从占田间持水量９０ ％ 至６０ ％ 及轻旱（ 占间持水量６０ ％ 以下） 至重旱间所需时间长１０ ～２０ 倍,为今后这方面的研究及干旱预测提供参考。     

夏玉米在充分供水条件下不同生育期作物系数研究

利用2014年6—10月夏玉米全生育期试验数据和气象数据,采用LG型称重式蒸渗仪分析了在充分供水条件下陕西关中地区夏玉米全生育期最大耗水量及不同生育期的作物系数。结果表明：夏玉米在试验地段从播种到收获共119 d,充分供水条件下夏玉米全生育期最大耗水量599.9 mm。玉米实际蒸发蒸腾量（ET）与参考蒸散量（ET0）的逐日变化趋势倾向率除三叶—七叶期以外,其余时间段呈现出一致性;全生育期日平均ET为5.0 mm/d,抽雄—乳熟期的ET最大,占全生育期的33.2%。夏播玉米各生育期（播种—三叶、三叶—七叶、七叶—拔节、拔节—抽雄、抽雄—乳熟、乳熟—收获）作物系数分别为0.64,0.76,0.80,1.38,1.47,1.58。     

阶段性干旱对夏玉米生长发育及产量的影响

本试验通过可移动遮雨棚对大田夏玉米不同生长阶段土壤湿度进行定量控制,分析了拔节—抽雄和抽雄—成熟期干旱胁迫对玉米生长发育及产量构成等要素的影响。结果表明,玉米受干旱胁迫后,植株生长发育受到抑制,产量明显降低。拔节—抽雄期干旱对玉米营养生长阶段植株性状的影响较大;抽雄—成熟期干旱对玉米营养生长的影响相对较小,但对产量影响较大,其中穗长、穗粒数、穗总重和穗粒重较对照处理均显著减小,穗粗、秃尖比及百粒重变化不显著。     

多情景土壤水分胁迫对固城夏玉米产量的定量影响评估

基于河北省固城生态与农业气象试验站2013—2015年夏玉米田间水分控制试验资料,分多情景模拟自然环境,研究了水分充足条件下夏玉米穗粒重随发育进程(DVS)的变化特征,对比分析了不同持续时间、不同发育阶段、不同程度水分胁迫对产量的影响,并建立了不同情景水分胁迫下土壤相对湿度与产量的定量关系模型。结果表明,在水分充足条件下,夏玉米穗粒重随DVS的增加呈现"慢—快—慢"的增长特征,其中乳熟—乳熟后10d的增长幅度和增长速率均为最大;水分胁迫发生在抽雄后10d—乳熟阶段,粒重减少最明显。夏玉米产量与出苗—拔节(阶段Ⅰ)、拔节—抽雄(阶段Ⅱ)、抽雄—成熟(阶段Ⅲ)以及[阶段Ⅰ+阶段Ⅱ]和[阶段Ⅱ+阶段Ⅲ]5个不同时段土壤相对湿度均呈线性显著正相关关系,其关系模型表明,水分胁迫程度越严重、持续时间越长,产量减少幅度越大,不同阶段、相同胁迫程度和持续时间对产量的影响总体表现为:阶段Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ[阶段Ⅰ+阶段Ⅱ][阶段Ⅱ+阶段Ⅲ],以上阶段土壤相对湿度下降10%,产量分别减少89.7g/m2、122.7g/m2、129.8g/m2、133.7g/m2和144.4g/m2,减幅为22.8%～36.8%。     

富裕县农田土壤湿度变化及其对玉米发育期和产量的影响

本文旨在分析黑龙江省富裕县农田土壤相对湿度对玉米发育期和产量的影响,以期为松嫩平原西部玉米生产提供科学参考。以黑龙江省富裕县为研究区域,利用1982—2017年土壤相对湿度资料、1995—2017年玉米发育期资料、玉米产量资料,采用对比分析、相关分析、Mann-Kendall突变检验法,分析土壤相对湿度变化特征,研究土壤相对湿度对玉米发育期和产量的影响。结果表明：富裕县近36 a土壤相对湿度呈增加—减小—增加的趋势。播种期—出苗期、拔节期—抽雄期、乳熟期—成熟期土壤干旱平均每4—6 a一遇,抽雄期—乳熟期每2—3 a一遇,出苗期—拔节期土壤基本无旱。各发育期土壤相对湿度减小的突变年在1987年前后,增加的突变年在2013年前后。20世纪80年代土壤较适宜,干旱轻,90年代土壤相对湿度迅速下降,干旱最重,之后随着年代的推移土壤干旱逐渐减轻。玉米主要发育期中播种期—出苗期、出苗期—拔节期土壤干旱对产量影响较小,拔节期—成熟期是土壤干旱影响产量的主要时期。     

干旱环境下夏玉米各生育时期光响应特征

2011年6—9月在中国气象局河北固城生态试验站借助大型电动式防雨棚及人工灌溉, 开展水分影响夏玉米生长发育的田间试验。首先进行夏玉米叶片光合作用日变化和光合作用光响应曲线的观测,然后利用不同模型拟合光响应曲线确定最适模型并提取光合特征参数,探讨土壤水分条件对不同生育时期夏玉米叶片光合特性的影响规律。结果表明:土壤水份适宜时,玉米抽雄期的光合能力最强,重度干旱时,抽雄期的光合能力降低幅度也最大,其次为乳熟期、拔节期;直角双曲线修正模型最适合描述干旱环境下的玉米光合能力光响应过程,轻度干旱使各生育时期光饱和点及最大净光合速率下降,而对光补偿点量子效率和光补偿点的影响不明显; 重度干旱下各生育时期光饱和点、最大净光合速率较轻度干旱又进一步下降,同时各生育时期光补偿点量子效率也有明显下降,而光补偿点明显上升,表明玉米叶片的强光利用能力对干旱敏感,而它的弱光利用能力对干旱响应较迟钝。     

安徽省夏玉米干旱天气指数保险产品设计及应用

利用安徽省夏玉米种植区15个农业气象观测站点1971—2010年的逐日降水资料并结合区域夏玉米抽雄-乳熟期(产量形成关键期)的降水距平与夏玉米干旱减产率进行分析,建立了干旱天气指数模型。提出夏玉米干旱的保险赔付标准,并利用各市(县)的干旱风险评估结果修订干旱天气指数保险费率,最终得到各地区的夏玉米干旱天气指数保险产品。将设计的保险产品在安徽省淮北市濉溪县试验应用,该产品可以基本反映实际夏玉米干旱风险状况,有助于农业保险公司客观、快捷地提供农业灾害的经济补偿。     

安徽省夏玉米生长季干旱时空特征分析

利用安徽省夏玉米主产区37个气象站点1961~2010年的气象资料,选取修订后的作物水分亏缺指数作为表征夏玉米干旱的指标,分析了安徽省夏玉米生长季内干旱频率的时空分布特征及表征干旱风险大小的干旱风险度的时空特征。结果表明:近50 a安徽省夏玉米不同发育阶段水分亏缺指数未发生显著变化,但夏玉米成熟后期的干旱现象有加重趋势;抽雄开花期是干旱频率及干旱风险较高的时段;从空间分布特征看,干旱频率与干旱风险度的空间分布特征相似,夏玉米营养生长阶段二者的高值区在淮北北部,而在夏玉米生长中后期,干旱主要发生在沿淮西部和江淮南部。整个生长季内,沿淮淮北西部是干旱高发和高风险区。     

干旱对夏玉米根冠及产量影响试验

为揭示干旱对夏玉米根冠生长及产量形成的影响,2013—2015年在山东夏津、山西运城和河北固城开展夏玉米水分胁迫控制试验,研究不同干旱条件下玉米根冠及产量的变化,厘定干旱敏感时段及临界阈值。结果表明:同一干旱程度,影响玉米地上干物重、产量的关键时段为拔节-抽雄期,抽雄期最敏感,影响根系、根冠比的关键时段为出苗-拔节期,拔节期最敏感。不同干旱程度,在快速失墒阶段,不同生育时段的地上干物重、根干重、根冠比均呈下降趋势,分别较对照减少11.7%~67.8%,35.2%~85.8%和15%~62%;干旱维持阶段与快速失墒阶段相比,地上干物重呈持续下降趋势,较对照减少24.3%~89.7%,根干重、根冠比呈上升趋势或无明显差异,分别较对照减少9.7%~80.8%,9.6%~62%。出苗-拔节期,土壤相对湿度60%~62%为玉米地上部生长及形成合理根冠比的临界阈值;出苗-七叶期,土壤相对湿度51%~60%利于根系生长。土壤相对湿度62%为影响玉米产量的临界阈值,土壤相对湿度31%~40%,出现在拔节、抽雄等敏感期,玉米减产七成以上。土壤相对湿度50%~60%持续时间少于8 d,复水后根冠可迅速恢复生长,但对产量仍有一定程度的影响,减产1.4%~6.6%。     

春大豆鼓粒至成熟期水分胁迫对结实和产量的影响

揭示春大豆后期干旱对产量形成的影响规律,为开展夏秋干旱评估和抗旱灌溉提供科学依据。于2017年和2018年在吉林省中部开展大豆鼓粒—成熟期农田水分控制试验,设7个土壤水分处理和1个自然雨养处理,观测土壤湿度、结荚率、空秕荚率、百粒重及产量。采用回归方法分析土壤湿度对大豆产量性状的影响。结果表明：在田间持水量以下,大豆粒重和产量与鼓粒—成熟期间耕层土壤水分线性正相关,结荚数和空秕荚率与土壤水分呈二次函数关系。鼓粒—成熟期间0—30 cm土层土壤湿度每下降1个百分点,大豆结荚数和有效荚数分别下降3.1和3.7个百分点,相对百粒重和相对单产分别下降0.8和1.5个百分点,空秕荚率上升9.3个百分点。大豆鼓粒—成熟期比较喜水,但也有较强的耐旱能力,土壤湿度22%—23%之间大豆荚数多、空秕荚少、籽粒重、产量高。大豆鼓粒—成熟期轻旱、中旱、重旱和特旱的土壤相对湿度指标分别为66%—75%、57%—65%、50%—56%和50%以下,对应的减产率分别为5%—10%、11%—15%、16%—20%和20%以上。与以往指标比较,本试验重旱、特旱指标明显大于凋萎湿度,更符合大豆水分生理规律,可用于春大豆鼓粒—成熟期干旱影响定量评估。     

Quantitative estimation of skin soil moisture with the Special Sensor Microwave/Imager

A physically based retrieval scheme is described toinfer near surface moisture content of bare soilpatches from time series of the Special SensorMicrowave/Imager (SSM/I) Polarisation DifferenceTemperature (PDT) at 19.35 GHz. The PDT is modelled asa function of soil moisture using Fresnel's relationsfor specular reflection at the air-soil boundary,together with a dielectric mixing model for themoisture-dependent soil dielectric constant. Theproblem of the specification of parameters describingatmospheric and soil roughness effects is avoided byconsidering temporal variations of the PDT. Theretrieval method is applied to the FIFE site for atwo-week period in summer, during which heavy rainfalloccurred on a dry upper soil. Although differences insensing depths made a rigorous validation impossible,remotely sensed soil moisture showed a high degree ofconsistency with ground measurements. An erroranalysis shows that the method is capable of providingan accuracy of approximately 20% of moisture contentat field capacity. Finally, it is demonstrated thatthe method is relatively insensitive to soil texturalcharacteristics when moisture content is scaled withfield capacity.     

自动土壤水分观测数据异常值阈值研究

根据从国家气象信息中心实时资料数据库读取的自动土壤水分监测资料,计算出各个测站相应的土壤容重、田间持水量、凋萎湿度数据。在具体的业务实践中,参照土壤最大吸湿量数值,将6%作为土壤相对湿度的低值异常阈值;参照土壤饱和含水量数值,将190%作为土壤相对湿度的高值异常阈值;参照土壤水分日变化特点,初步将24 h变化幅度0.1%作为10和20 cm土层土壤相对湿度监测异常的变化阈值。具体分析代表站实测土壤相对湿度随时间的变化幅度,认为在土壤水分上升过程中的小时之间变化幅度应小于土壤饱和含水量（%）与前一监测数据的差值;土壤相对湿度>100%时的下降幅度应小于土壤饱和含水量（%）减去95%;土壤相对湿度≤100%时的下降幅度应小于5%。     

低温、干旱并发对玉米苗期生理过程的影响

该文从低温与干旱并发的角度出发, 探讨其对玉米苗期生理过程、生长发育过程产生的影响。通过2004年人工模拟试验, 定量研究了低温、干旱及低温、干旱并发对玉米苗期生理过程、生长发育的影响。研究结果表明:低温对光合作用速率、蒸腾速率均为负效应, 在土壤相对湿度适宜时, 温度由20 ℃降到16 ℃, 光合作用速率下降22.4%, 蒸腾速率下降44.0%。干旱对光合作用速率、蒸腾速率也是负效应, 在温度适宜, 土壤相对湿度由80%降至50%时, 光合作用速率下降11.5%;土壤相对湿度由60%降至50%时, 蒸腾速率下降2.7%。低温、干旱并发的影响远大于低温、干旱单因子的影响, 温度由20 ℃降至16 ℃, 土壤相对湿度由80%降至50%时, 光合作用速率下降32.1%, 蒸腾速率下降52.7%。     

Relationships between surface albedo,soil thermal parameters and soil moisture in the semi-arid area of Tongyu,northeastern China

Continuous observation data collected over the whole year of 2004 on a cropland surtace m Tongyu, a senti-arid area of northeastern China （44°25＇N, 122°52＇E）, have been used to investigate the variations of surface albedo and soil thermal parameters, including heat capacity, thermal conductivity and thermal diffusivity, and their relationships to soil moisture. The diurnal variation of surface albedo appears as a U shape curve on sunny days. Surface albedo decreases with the increase of solar elevation angle, and it tends to be a constant when solar elevation angle is larger than 40°. So the daily average surface albedo was computed using the data when solar elevation angle is larger than 40° Mean daily surface albedo is found to decrease with the increase of soil moisture, showing an exponential dependence on soil moisture. The variations of soil heat capacity are small during Julian days 90 300. Compared with the heat capacity, soil thermal conductivity has very gentle variations during this period, but the soil thermal diffusivity has wide variations during the same period. The soil thermal conductivity is found to increase as a power function of soil moisture. The soil thermal diffusivity increases firstly and then decreases with the increase of soil moisture.     

干旱地区春小麦耗水量和节水措施的探讨

本文研究了春小麦耗水量与产量的关系及其耗水规律，分析了土壤湿度、耗水量对春小麦生长发育的影响。结果表明：拔节至抽穗是春小麦的水分临界期，抽穗至成熟期耗水量最多，耗水模系数最大；产量与耗水量呈二次曲线关系，适宜土壤水分下限为：出苗至拔节期为田间持水量的70％-75％，拔节至抽穗期为60％-65％、抽穗至灌浆初期为55％-60％．灌浆初期至成熟期为50％-55％，本文还对春小麦覆盖地膜的节水增产原因及效果进行了探讨，提出了黑河流域春小麦节水增产的技术措施及进一步研究的意见。     

Evaluating Soil Moisture Predictions Based on Ensemble Kalman Filter and SiB2 Model

Soil moisture is an important variable in the fields of hydrology, meteorology, and agriculture, and has been used for numerous applications and forecasts. Accurate soil moisture predictions on both a large scale and local scale for different soil depths are needed. In this study, a soil moisture assimilation and prediction based on the Ensemble Kalman Filter(EnKF) and Simple Biosphere Model(SiB2) have been performed in Meilin watershed, eastern China, to evaluate the initial state values with different assimilation frequencies and precipitation influences on soil moisture predictions. The assimilated results at the end of the assimilation period with different assimilation frequencies were set to be the initial values for the prediction period. The measured precipitation, randomly generated precipitation,and zero precipitation were used to force the land surface model in the prediction period. Ten cases were considered based on the initial value and precipitation. The results indicate that, for the summer prediction period with the deeper water table depth, the assimilation results with different assimilation frequencies influence soil moisture predictions significantly. The higher assimilation frequency gives better soil moisture predictions for a long lead-time. The soil moisture predictions are affected by precipitation within the prediction period. For a short lead-time, the soil moisture predictions are better for the case with precipitation, but for a long lead-time, they are better without precipitation. For the winter prediction period with a lower water table depth, there are better soil moisture predictions for the whole prediction period. Unlike the summer prediction period, the soil moisture predictions of winter prediction period are not significantly influenced by precipitation. Overall, it is shown that soil moisture assimilations improve its predictions.     

一种自动土壤水分数据质量控制预警方法

根据实时业务中传输的自动土壤水分监测数据的变化规律,对监测数据异常波动产生的异常值进行预警;通过观测值间相互关系推算相应的土壤水分常数,近似确定土壤孔隙度、最大吸湿水含量,以此确定土壤水分理论上下限并据此开展监测值的上下限预警;参考土壤含水量与水势之间的变化关系,提出水势系数的概念,直接利用计算的水势系数进行土壤水分层间变化的预警等3方面对自动土壤水分监测数据进行质控预警,并针对业务应用设计了相应的预警方案,可实时、有效地检测出异常值。从该预警方案的预警效果分析上看,预警检出率较高主要是"常数预警"和"数值变化预警",反映出小部分自动土壤水分观测站的土壤水分常数异常和部分站点业务运行维护不到位,这与野外实地考察的结论相吻合。预警效果较为客观、可靠,适用于各级土壤水分数据检测和分析服务等业务。     

小麦出苗至抽穗期土壤湿度预报及喷灌量计算

以黑龙江省８５０农场的资料进行分析,５至６月份小麦出苗、拔节至抽穗阶段,经常出现干旱,是需水关键期,对产量影响极大。所以利用麦田土壤湿度资料,建立经验公式,对土壤墒情进行预测预报,从而获得最佳喷灌时间及喷灌量,为节约用水、计划用水提供了可靠依据。