采用热像仪测量玉米冠层半球方向亮温的四种方法比较

为了提高玉米冠层半球方向亮温（DBT）测量的准确性，对一套由工业用起重机平台和热红外成像仪组成的地面观测系统的四种测量方法进行了对比和评价。这些方法基于不同的测量原理：（1）通过移动起重机和平台，从不同的角度去测量一个样区的DBT；（2）固定起重机和平台的位置，通过旋转热像仪，从不同的区域收集不同角度的DBT；（3）对方法2的改进，转动热像仪朝向的同时，吊车沿作物垄行方向运动，得到大区域内平均的DBT；（4）当热像仪沿着垂直于垄行方向的起重机臂运动时，用高成像频率对目标热辐射进行采样。在对这些方法进行比较时，着重考虑了玉米冠层亮温分布的时间和空间变化所产生的影响，对本观测系统的优点和局限性进行了初步探讨。最后，本文从实际应用的角度，提出了一个基于这个系统且优化了的DBT测量方法。     

Carbon dioxide exchange and the mechanism of environmental control in a farmland ecosystem in North China Plain

CO2 flux was measured continuously in a wheat and maize rotation system of North China Plain using the eddy covariance technique to study the characteristic of CO2 exchange and its response to key environmental factors. The results show that nighttime net ecosystem exchange (NEE) varied exponentially with soil temperature. The temperature sensitivities of the ecosystem (Q10) were 2.94 and 2.49 in years 2002-2003 and 2003-2004, respectively. The response of gross primary productivity (GPP) to photosynthetically active radiation (PAR) in the crop field can be expressed by a rectangular hyperbolic function. Average Amax andαfor maize were more than those for wheat. The values ofαincreased positively with leaf area index (LAI) of wheat. Diurnal variations of NEE were significant from March to May and from July to September, but not remarkable in other months. NEE, GPP and ecosystem respiration (Rec) showed significantly seasonal variations in the crop field. The highest mean daily CO2 uptake rate was -10.20 and -12.50 gC·m-2·d-1 in 2003 and 2004, for the maize field, respectively, and -8.19 and -9.50 gC·m-2·d-1 in 2003 and 2004 for the wheat field, respectively. The maximal CO2 uptake appeared in April or May for wheat and mid-August for maize. During the main growing seasons of winter wheat and summer maize, NEE was controlled by GPP which was chiefly influenced by PAR and LAI. Rec reached its annual maximum in July when Rec and GPP contributed to NEE equally. NEE was dominated by Rec in other months and temperature became a key factor controlling NEE. Total NEE for the wheat field was -77.6 and -152.2 gC·m-2·a-1 in years 2002-2003 and 2003-2004, respectively, and -120.1 and -165.6 gC·m-2·a-1 in 2003 and 2004 for the maize field, respectively. The cropland of North China Plain was a carbon sink, with annual -197.6 and -317.9 gC·m-2·a-1 in years 2002-2003 and 2003-2004, respectively. After considering the carbon in grains, the cropland became a carbon source, which was 340.5 and 107.5 gC·m-2·a-1 in years 2002-2003 and 2003-2004, respectively. Affected by climate and filed managements, inter-annual carbon exchange varied largely in the wheat and maize rotation system of North China Plain.     

温度对夏玉米光合生产力影响的数值模拟研究

利用美国Licor-6200便携式光合作用仪测定了夏玉米光合作用速率，给出了叶片光合作用模型，建立了夏玉米冠层光温生产力数值模式，阐明了日平均气温与冠层群体光合作用之间的相对确定性关系，并提出了光合等效温度的概念及计算方法。在此基础上，推导出温度对群体光合作用影响的函数表达式，使温度订正函数f (T)不再是简单的假设，而是建立在较为严格的理论基础之上，从而实现了光合模型的时间尺度转换，为更准确地建立生态动力模型及农业气候资源数值模型提供了前提条件。     

干旱胁迫下秸秆覆盖增强玉米耐旱性的研究

田间试验于1994- 2000年在吉林省西部半干旱地区洮南市幸福乡实施,试验田包括露地栽培和秸秆覆盖栽培两个处理,覆盖区于玉米植株5叶期用粉碎的长度为2~3的玉米和小麦秸秆全面覆盖,随机区阻设计,重复4次,试验区每年重新安排,以免上一年的覆盖物对试验结果产生影响。于5叶期在每个小区的中部连续标记10株,以后跟踪调查记录,子粒达生理成熟时收获。研究结果表明:秸秆覆盖前处理与对照的土壤含水量无差异,而5叶期实施秸秆覆盖处理的土壤含水量显著高于对照,这种效应一直持续到7月的第二周。6月10日、6月25日和7月15日秸秆覆盖处理的土壤含水量分别比对照高12.86%、7.17%和2.86%,这就保证了玉米植株的根系和地上部生长发育对水分的需求。在半干旱地区及干旱年份实施秸秆覆盖处理可提高田间土壤水分含量、促进玉米植株中后期的生长发育、提高单株叶面积和干物质重、有利于雌穗分化发育、改善穗部性状、增加单穗粒数和粒重、最终增加子粒产量。因此,可把秸秆覆盖作为玉米综合抗旱栽培措施中的一项措施加以实施。     

基于无人机遥感的滨海盐碱地土壤空间异质性分析与作物光谱指数响应胁迫诊断

在已集中连片改造为农田的盐碱地上,开展无人机遥感作物土壤空间异质性分析与光谱指数响应胁迫诊断对于提升盐碱地利用效率、创造更多经济效益与生态价值具有重要意义。本研究以山东省东营市黄河三角洲典型滨海盐碱地集中连片旱作农田的主要作物——高粱和玉米为研究对象,利用固定翼无人机获取400 hm²滨海盐碱地多光谱遥感数据,并结合地面195个采样点的3个土层（0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm）的土壤属性数据,对该研究区域内作物生长的土壤环境因子进行空间异质性分析与光谱指数响应胁迫诊断。基于土壤属性数据,利用反距离加权插值法,绘制该研究区域内土壤盐分、pH、有机质、全氮和速效氮共5个指标含量的水平与垂直空间分布图。插值结果显示,5种土壤属性指标存在显著水平和垂直空间异质性。基于随机森林模型,采用递归特征消除法,结合土壤指标对光谱指数的重要性值,探讨影响作物生长的主要土壤环境胁迫因子。结果表明,5种土壤属性因子均会对玉米和高粱生长造成影响,但主要胁迫因子分别为土壤速效氮含量（10~20 cm）和3个土层的盐分含量。本研究为大面积农情胁迫监测提供了一项有效的地面与航空协同监测方案,为盐碱地旱作农田管理与决策提供了理论依据和技术支持。     

STRATEGY OF MAIZE'S CONCENTRATING TO ADVANTAGE AREAS IN JILIN PROVINCE

Jilin Province is one of the main grain-producing provinces of China, which has dominant position in maize production, by the view of its advantages in policy, location, breed and market. And after entering WTO,some measures have been taken to enhance maize competitive ability. But there are some difficulties in concentrating production to maize advantaged areas. This paper expounds the basis that Jilin Province becomes the advantage area of maize, analyzes the problems and puts forward the supporting policy. Some strategic measures are proposed,as developing comparable advantages, carrying out the strategy of un-equilibrium development and cultivating advantaged product areas of maize to rapidly improve the international competitive ability and productivity of maize in Jilin Province, cast the agricultural predicament off and promote the agricultural development into a new stage.     

华北平原玉米播种期和品种变化对冠层温度的影响及地表生物物理机理

通过改变陆—气界面的地表水热交换,农田管理变化是气候变化的重要反馈过程之一。华北平原玉米的播种期和有效积温发生了规律性变化,改变了叶面积指数(LAI)、地表反照率(α)、净辐射(R_n)、潜热(LH)和冠层温度(T_c)等,成为区域气候变化的重要反馈过程。论文利用SiBcrop模型模拟3种玉米情景(春玉米、夏玉米、潜在玉米)下的LAI、α、R_n、LH和T_c的季节动态。结果表明,春玉米具有早播种、早收获、早LAI峰值的特征;夏玉米具有晚播种、晚收获、晚LAI峰值的特征;潜在玉米具有早播种、晚收获、高LAI的特征。模拟情景之间LAI差异为±2.5 m²·m^-2;T_c差异为±0.5 ℃。地表反照率(α)和地表能量分配是决定情景之间T_c差异的决定因素,播种期推迟,以α升高的降温效应为主;有效积温增加,以LH分配增多的降温效应为主。春玉米具有最高的冠层温度,夏玉米和潜在玉米的冠层温度较低且差异很小。研究结果对于促进农田土地管理变化适应和缓解区域气候变化具有一定意义。     

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。     

东北春玉米生长发育气象条件的适应性分析

统计分析１９８１－１９９０年东北地区３０个试站的气象资料，物候资料和春玉米产量资料。建立光，热，水等资源条件与产量变化之间的统计关系，从而确定出各地种植春玉米的适应性指数及等级。     

干旱胁迫对不同株型玉米大喇叭口期生长的影响

干旱胁迫条件下,在大喇叭口期对2种株型玉米自交系(紧凑株型的廊黄及昌7-2和平展株型的TS141)的形态、生理生化特性进行了研究。结果表明: (1)干旱胁迫导致3个自交系的叶夹角、叶长、叶宽和株高趋于减小,叶向值增大;与廊黄及昌7-2相比,干旱胁迫后, TS141的叶夹角、叶长、叶宽及株高有较大的降低幅度,叶向值有较小的增加幅度。(2)干旱胁迫处理后,3个自交系的地上部鲜重、地下部鲜重、鲜干比、根长和根数都有不同程度的下降;根冠比加大;与TS141相比,廊黄及昌7-2变化的幅度较小;紧凑株型玉米自交系在干旱胁迫下仍能保持较正常的根系形态。(3)干旱胁迫后,3个自交系的相对电导率、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量、保护酶活性都有不同程度的升高,相对电导率及丙二醛含量在TS141中的上升幅度大于廊黄和昌7-2,而脯氨酸、可溶性糖含量以及保护酶活性在廊黄和昌7-2中上升的幅度大于TS141。(4)干旱胁迫后,3个自交系的雌、雄穗发育都受到不同程度的影响,但廊黄及昌7-2受到的影响小于TS141,花丝数量远远多于TS141。