基于涡度相关的春玉米逐日作物系数及蒸散模拟

作物系数是计算作物蒸散量的关键参数。利用2006—2008年和2011年辽宁锦州玉米农田生态系统的涡度相关、气象、作物发育期及叶面积指数观测数据,分析不受水分胁迫条件下玉米逐日作物系数特征及其与叶面积指数的关系。研究表明:作物系数与玉米农田实际蒸散均呈单峰型变化,约在7月末至8月初达到最大值 (玉米开花吐丝期)。在此基础上,建立了不受水分胁迫条件下玉米逐日作物系数与叶面积指数关系 (达到0.01显著性水平), 同时,采用积温表示的标准化生育期方法模拟相对叶面积指数,并建立了逐日作物系数与相对叶面积指数关系 (达到0.01显著性水平),解决了无叶面积观测地区玉米逐日实际蒸散量的计算。研究结果可为玉米农田用水管理以及灌溉措施的制定提供参考。     

内蒙古河套灌区春玉米作物系数试验研究

作物系数曲线是估算作物生长季耗水量变化的重要参数。基于2013年4—9月内蒙古巴彦淖尔市临河区田间水分试验和1994—2013年气象站观测资料,利用水量平衡法反求春玉米作物系数,分析生长季内的变化规律, 建立动态模拟方程,并与联合国粮农组织 (FAO) 分段直线法结果进行比较, 提出胁迫条件下作物系数的叶面积修正方法。结果表明:玉米作物系数随发育进程可用三项式曲线描述,变化趋势与产量水平无关, 但随产量增高而变幅增大;以出苗后相对积温为时间变量建立模拟方程效果较好,决定系数 (R2) 均在0.92以上;模拟计算出各站点最大 (1.30~1.48) 和平均 (0.831~0.919) 作物系数,与FAO分段直线法计算的典型值和区间值基本一致,生长中期平均相对误差为3.4%~7.2%;提出利用相对叶面积指数修正作物系数的计算方法;通过2014年实例检验,土壤水分模拟值与实测值的平均相对误差为6.3%,相对误差小于15%的占95.8%。     

WOFOST模型蒸散过程改进对玉米干旱模拟影响

分别利用优化蒸散计算（PM方案）、作物系数（CC方案）和二者同时优化（PMCC方案）改进WOFOST模型,基于降水适宜年（2012年）和干旱年（2015年和2018年）在辽宁省锦州开展的玉米分期（4月20日、4月30日和5月10日）播种试验资料评价模型改进效果。结果表明:2012年,PM方案可增大潜在蒸散,CC方案在作物系数小（大）于1时使潜在蒸散减小（增大）;3个方案对叶面积指数、地上生物量和土壤湿度模拟几乎不产生影响。2015年,PM方案的拔节后叶面积指数、地上生物量、产量和土壤湿度较原模型明显减小,蒸腾速率在喇叭口期之前增大,之后减小;CC方案在喇叭口期之前蒸腾速率小于原模型,之后大于原模型,其他4个变量略大于原模型。PMCC方案的各变量模拟值介于PM方案和CC方案之间,3个播期模拟精度叶面积指数分别提高6%,21%和3%,地上生物量分别提高8%,8%和14%,产量分别提高66%,63%和66%。2018年,PMCC方案前两播期地上生物量模拟精度分别提高5%和1%,产量模拟精度分别提高32%和5%。PMCC方案可改善模型在干旱条件下的模型性能。     

WOFOST模型在东北春玉米产区的验证与适应性评价

校准与验证春玉米WOFOST模型,为模型本地化、区域化应用提供研究依据。采用东北春玉米田间观测数据,使用全局敏感性分析EFAST方法对WOFOST模型参数进行敏感性分析,结合土壤数据和同期气象数据等资料对模型进行参数校正与优化,确定春玉米的作物参数;利用独立的观测数据,对春玉米生育期、叶面积指数、各生物量等指标进行详细的验证与适应性评价。结果表明:1)针对不同区域进行作物模型敏感性分析筛选出的作物参数有一定差异,但对产量影响最敏感的前5位总敏感参数相同。2)模型对春玉米生育期的模拟较好,开花期和乳熟期的相对模拟平均误差在1 d左右,在成熟期的平均误差在3 d左右。3)模型对各生物量模拟的回归系数α与确定系数R2较好,均通过显著性检验,从模型整体模拟效果来看,地上部分总生物量和叶面积指数为89%和86%,整体模拟性能较好;残差聚集指数(CRM)为14%和4%,表明模型对地上生物量和叶面积指数的模拟值略偏低。4)通过校准模型作物参数值,WOFOST模型能够较好地模拟东北春玉米生长发育及其生物量的动态积累过程,能够应用于东北地区春玉米生产。     

河套灌区食用向日葵空壳率高的原因及对策

食用向日葵生产已经成为河套灌区农民经济收入的支柱产业,但是在生产中,普遍存在着空壳率高的问题,这是生产中急待解决的问题。本文就影响食用向日葵空壳率高的主要原因进行了分析,并针对此问题提出了应对的对策。     

内蒙古麦后移栽向日葵精细化气候适宜性区划

基于内蒙古麦后移栽向日葵生育期的分区,利用中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)的降水和气温格点资料以及内蒙古地区119个气象站观测数据,结合灌溉农区空间分布数据,以适宜生长日数和全生育期气候适宜度为区划指标,在ArcGIS环境下开展内蒙古地区麦后移栽向日葵精细化气候适宜性区划研究。结果表明:制约内蒙古麦后移栽向日葵正常生长和产量形成的主要因素是热量不足和干旱,全区可分为生长不适宜区、较适宜区、适宜区和最适宜区,其中河套灌区、土默川、西辽河平原灌溉条件良好,为麦后移栽向日葵生长的最适宜区,而内蒙古中部大部和东部大部地区移栽后热量严重不足,中西部偏北地区降水亏缺严重,麦后移栽向日葵无法完全成熟,为不适宜种植区。基于CLDAS格点资料与气象站观测数据的内蒙古麦后移栽向日葵气候适宜性分布一致性较好,但CLDAS格点数据的区划精细程度优于站点数据。河套灌区是最适宜种植区,与当前麦后移栽向日葵产业布局较为一致,故本文区划结果可为内蒙古地区麦后移栽向日葵生产合理布局提供一定参考。     

河套灌区向日葵锈病始见期发生规律及其预报

根据1984--2004年河套灌区主要经济作物向日葵锈病始见期、病情指数与同期气象资料，采用相关分析和回归分析方法，对其发生规律进行分析。结果表明，锈病发生越早，发展成大流行的可能越大。发生在8月份，对向日葵影响较小。降水是向日葵锈病发生的关键，锈病发生主要是一两次降水引起的。降水间隔时间长，有利于抑制锈病的发展，从而减轻对向日葵的危害。     

一种农作物气候生产潜力的改进估算方法及计算分析实例

1 前言 某地农作物气候生产潜力是指在高水平的农业生产条件下,由当地的气候条件和作物的气候生态特性所决定的产量。目前,气候生产潜力的估算方法大致可分为两种:一种是根据在某一光能利用率下所计算得到的光合生产潜力,进行温度、水分以及叶面积系数订正。即 Y_c=Y_p×f(T)×f(E)×f(L)式中,y_c为气候生产潜力,Y_p为在某一光能利用率下的光合生产潜力。f(T)、f(E)、f(C)分别为温度、水分、叶面积的订正系数。另一种则是直接根据光合作用的过程,设定各阶段光能利     

基于气象适宜指数的四川盆地水稻气象产量动态预报技术研究

利用模糊数学中的隶属函数原理,建立四川盆地不同稻区代表点的水稻生育期内逐旬光、温、水3个气象要素的适宜指数模型和综合气象适宜指数模型。并利用积分回归和相关系数方法确定水稻不同生育阶段的气象适宜指数对水稻气象产量形成的权重系数,建立各代表点的水稻自移栽至成熟阶段的动态气象适宜指数模型。最后利用动态气象适宜指数模型计算值与水稻相对气象产量建立回归预测模型,动态预测水稻气象产量增减趋势。结果表明,各代表点进入水稻抽穗期后的气象产量动态预测模型,均通过了显著性检验,可实现在水稻进入抽穗期后动态预测气象产量的变化。      

安徽冬麦区4种干旱指数应用对比

干旱是安徽冬小麦生育期主要的农业气象灾害,对冬小麦生长发育及产量形成均产生重要的影响。利用安徽冬麦区36个气象站1960—2012年逐日气象资料,分别计算冬小麦生育期水分亏缺指数(CWDI)、综合气象干旱指数(CI)、标准化降水指数(SPI)及降水距平百分率(PA),并对上述指标的计算结果进行对比及适应性分析。结果表明:冬小麦生育期4种干旱指数得到的干旱日数时空分布趋势基本一致;SPI和PA指数计算相对简便、稳定,但由于没有考虑水分支出,易导致干旱程度跳跃发展,CI和CWDI指数考虑了最近的降水情况,同时考虑了水分的收支情况,能够较好的表征干旱过程发生发展机制及特征,尤其是CWDI考虑到生长季作物系数,能反映作物水分亏缺状况。通过干旱指数与冬小麦减产率的相关分析,进一步表明CWDI在安徽冬小麦生育期干旱监测评估中具有较好的适用性。     

不同土壤水分对向日葵光合光响应的影响

以食用向日葵为试验材料,大田试验采取人为控制土壤水分在胁迫、适宜和过湿 (土壤田间持水量的40%~54.9%,55%~69.9%和70%~90%) 条件下,研究了向日葵3个生育期 (二对真叶—花序形成期、花序形成—开花期、开花—成熟期) 的光合光响应特性。结果表明:在试验设置光强条件下,各生育期净光合速率随着光合有效辐射的增加而增加,同等的光合有效辐射下净光合速率也随着土壤水分的减少依次降低,尤其是随着光合有效辐射的增大愈加明显。土壤湿度对最大净光合速率和表观量子效率的影响并不是同步的,最大净光合速率随着土壤湿度的增加而增大,而表观量子效率在一定程度的水分胁迫情况下出现最大值。不同的土壤水分含量对光补偿点和光饱和点影响不同,光饱和点随着土壤水分的增加而增加,光补偿点却相反,表明水分胁迫使向日葵可利用光的范围缩小,而适宜水分则扩大了光的利用范围,更有利于干物质积累。暗呼吸速率随着植物的生长进程逐渐降低,不同生育期的水分胁迫均导致暗呼吸速率降低。     

石家庄冬小麦需水量变化特征及气象影响因子

利用石家庄地区9个气象站1964—2012年的气象数据,以彭曼-蒙蒂斯(Penman-Monteith)公式以及作物系数修订公式为基础,计算了冬小麦各生育阶段的需水量;运用趋势分析、5年滑动平均、变异系数、Morlet小波分析、Pearson相关系数等方法分析了各生育阶段需水量的变化规律及影响因子。结果表明:石家庄地区冬小麦各生育阶段需水量总体呈下降趋势,1965—1987年,播种至越冬期、抽穗至成熟期以及全生育期下降趋势尤为明显,1988—2012年,返青至拔节期的需水量表现为显著上升趋势,其余生育阶段以及全生育期的需水量趋势变化不明显;近48年来,各生育阶段的需水量均存在4年以上的振荡周期;各生育阶段需水量的空间分布均由东北向西南递增,变化趋势由北向南递减;日照时数与冬小麦各生育阶段需水量呈最大正相关,相对湿度呈最大负相关。     

甘肃西峰地区麦田蒸散研究

分析了西峰站连续四年的作物发育状况和土壤湿度的观测资料,得出了麦田蒸散耗水的基本规律。探讨了影响小麦生长发育和产量形成的关键需水期。提出作物耗水特性系数的概念,并以此评判冬小麦发育期水分的供需状况,得出两年度冬小麦产量偏低的原因在于拔节－成熟期耗水特性系数明显偏小。建议及时灌孕穗水降低不孕小穗率,灌灌浆水提高小麦重粒重。     

中国北方苹果种植需水特征及降水适宜性

以中国北方7个苹果主产省为研究区域,基于研究区域及周边100 m范围内210个气象站1970—2019年逐日气象数据和1 km分辨率的数字高程数据,采用最小湿度法对作物系数（K_c）进行逐日估算,并利用基于样条函数插值理论的专业气象插值软件ANUSPLIN对逐日气象数据进行空间插值,计算苹果各关键生育期需水量和降水适宜度。结合苹果优势主产区地理分布确定降水适宜度阈值范围。利用相关数理统计方法明确苹果需水特征和降水适宜度时空变化特征,并对苹果全生育期降水适宜性进行评价。结果表明:苹果全年平均需水量大多数区域为500.0~800.0 mm,萌芽-幼果期、果实膨大期和着色-成熟期平均需水量占全年平均需水量的比率分别为0.186~0.282,0.392~0.562和0.159~0.282。苹果全年、萌芽-幼果期、果实膨大期和着色-成熟期降水适宜度阈值范围分别为0.49~2.07,0.25~1.70,0.54~2.25和0.46~2.65。各生育阶段降水适宜度处在阈值范围内的区域分别占85.4%,87.4%,85.6%和84.9%。苹果全生育期降水的最适宜、次适宜和不适宜区分别占研究区域的31.9%,50.6%和17.5%。     

长江下游农业生态区CO2通量的观测试验

利用2001年6月10日~7月20日在安徽省全椒县稻田和2002年6月10日~7月20日在肥西县农作物混作区观测的近地层CO₂和能量通量资料，对农作物混作区和稻田CO₂通量特征进行了比较。结果表明:平均情况下，观测期内稻田白天(夜间)吸收(放出) CO₂为55.16 g·m-2(14.19 g·m-2)；农作物混作区白天(夜间)吸收(放出) C02为22.67 g·m”(12.40 g·m-2)；稻田白天吸收的CO₂通量随水稻生长而逐渐增加，夜间放出的CO₂在拔节期最高；农作物混作区CO₂通量在整个观测期并没有显著改变；稻田和农作物混作区均为大气CO₂的汇。对CO₂通量与光合有效辐射的关系分析表明:白天稻田吸收的CO₂通量与到达地面的光合有效辐射存在着显著的负相关关系。文中结果为数值模拟稻田与近地层大气CO₂交换提供了重要依据。     

天津夏季大气消光性质的研究

利用2010年夏季天津城市边界层观测站颗粒物、黑碳气溶胶、氮氧化物(NOX)浓度、地面能见度和气象梯度观测资料,分析了天津夏季大气消光特性及低能见度事件产生的原因。结果表明,天津夏季主要污染物为PM10和PM2.5,大气气溶胶消光系数为529.06M.m-1,其中,吸收系数为50.17M.m-1,散射系数为478.89M.m-1,气体吸收系数为7.74M.m-1,气溶胶单次散射反射率为0.87。天津夏季边界层大气状态有近一半的时间为中性或偏稳定层结,当出现中性或偏稳定层结大气时则有接近一半的情况出现低能见度事件(能见度<5km),影响人们的日常生活。     

气候变化背景下麦田沟金针虫爆发性发生为害

近年华北地区大面积推行保护性耕作措施和作物秸秆粉碎还田,冬小麦与夏玉米一年两熟连续轮作种植,为沟金针虫创造了有利的取食和栖息环境。地处华北北部的中国气象局固城农业气象野外科学试验基地2018—2019年秋季、冬季、春季气温出现了冷暖交替,尤其最低气温显著偏高,诱发麦田沟金针虫爆发性发生为害。据春季麦田挖土调查,虫口密度最高达144头·m-2,虫口重量最重达18.764 g·m-2。58个调查点达防治指标5头·m-2占98.27%。拔节-收获期调查虫口密度孕穗期最高,拔节期次之,收获期最低。冬小麦与夏玉米禾本科作物连作种植田间虫口密度达35.3~40.4头·m-2,显著高于前茬大豆、玉米、冬小麦休闲地,且花生地、春玉米地比大豆地虫口密度高5倍多,虫口重量高10倍以上。成熟期虫害麦田测产,籽粒减产36.8%;虫口密度增加10头·m-2,籽粒减产率增加4.824%;虫口重量增加1 g·m-2,籽粒减产率增加3.871%;植株虫害率增加10%,籽粒减产率增加11.587%。     

灌水量和气温对玉米生物耗水及产量的影响

为了掌握玉米适宜灌水量,以石羊河流域武威荒漠生态和农业气象试验站为试验地点,按照常规灌水方式设计玉米全生育期灌水量3 750 m3·hm-2、4 500 m3·hm-2、5 250 m3·hm-2、6 000 m3·hm-24种处理,并按1∶1.5∶1∶1比例分4次灌溉,采用水量平衡法计算玉米不同生育阶段的耗水量,分析研究不同灌水处理对玉米产量的影响。结果表明:在相同气候年景下,不同灌水条件对玉米发育期影响不明显;在玉米生物耗水过程中,气温升高耗水量增加,气温升高1℃,耗水量增加124mm;玉米全生育期耗水量呈抛物线变化,峰值出现在拔节至抽雄期间,此期间也正是耗水量影响玉米产量最敏感的时期,期间耗水量每增加1 mm,玉米产量增加0.33 kg·hm-2;不同灌水处理情景下,水分利用率以灌水量为5 250 m3·hm-2最高,可达34.7 kg·hm-2·mm-1,故该灌水量可视为当地适宜灌水量。