水分胁迫对冬小麦物质分配及 产量构成的影响

通过设置不同土壤水分条件和不同生育期受旱处理,研究土壤水分条件对冬小麦生长发育的影响。从器官水平上详细考察了水分条件对小麦物质积累、分配以及产量的影响,并建立产量和耗水量关系。在相对适宜的土壤水分条件,茎秆所占比例较小,为24%,穗部则占56%;而过度灌溉和水分亏缺条件下,茎秆所占比例较大,分别为36%和37%,穗部比例相对较小,仅为43%和48%。各种条件下均以茎秆对产量的贡献量大。相对适宜的土壤水分条件,茎秆对产量的贡献量最大,为0.308g/茎;水分亏缺条件下,叶鞘对产量贡献量较适宜土壤水分条件的叶鞘贡献量要大,分别为0.18克/茎和0.09克/茎;而过度灌溉条件下各器官对产量的贡献量均较小。根据实测产量和蒸散耗水量模拟的产量、水分利用效率与蒸散耗水量的关系可知：禹城地区在现有的肥力水平和栽培管理措施下冬小麦的理论最大产量为6240kg/hm²,蒸散耗水量为473mm,而获得最高水分利用效率的蒸散耗水量为403mm。由于该地区地下水埋深浅,地下水对冬小麦生育期需水量的补给作用明显,试验年份冬小麦拔节期至成熟期地下水补给量占同期耗水量的22%。     

冬小麦水分利用效率及其环境影响因素分析

１９９６年４月～６月在华北平原采用波文比－能量平衡法测定冬小麦田蒸散和ＣＯ２通量，求取冬小麦瞬时水分利用效率。土壤湿度较低时，冬小麦瞬时水分利用效率呈Ｌ型或Ｕ型日变化，其变化范围在－０．０１９４～０．６４１４；日较差范围在０．１１３８～０．６３２１。瞬时水分利用效率早晨最高且变化迅速，白天较低且变化平缓。土壤湿度较高时，瞬时水分利用效率范围在－０．０１５７～０．１３８１；日较差范围在０．０６１６～０．１５３７，其日变化不明显。从冬小麦拔节期到灌浆期，水分利用效率白天平均值变化较大，其范围在０．０１１０～０．０５３２，日较差变化范围在０．０６１６～０．６３２１，二者均于５月中旬达到最高，之后在波动中呈下降趋势。冬小麦水分利用效率白天平均值和日较差的季节变化明显受土壤水分影响。冬小麦水分利用效率白天平均值与０ｃｍ～６０ｃｍ的有效土壤水分呈负相关，达到０．０５显著水平；与０ｃｍ～２０ｃｍ和０ｃｍ～１００ｃｍ土层土壤有效水分无明显相关关系。冬小麦瞬时水分利用效率与饱和差呈极显著负相关，达到０．０１显著水平。土壤湿度较低时二者呈幂相关关系；土壤湿度较高时二者呈线性相关，且相关系数比土壤湿度低时高。在低土壤含水量下，冬     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦产量、水分利用效率及氮肥表观利用效率的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究了不同灌溉量(常规灌溉327 mm、节水20%灌溉261 mm和节水40%灌溉196 mm)和施氮量(0、140、221 kg·hm-2和300 kg·hm-2)对留茬免耕春小麦籽粒产量、秸秆产量、收获指数、水分利用效率和氮素表观利用效率的影响。结果表明,在各施氮处理中,春小麦籽粒产量、秸秆产量、收获指数随灌溉量增加而增加,水分利用效率和氮素利用效率随灌溉量增加先增加后降低。节水20%灌溉的水分利用效率和氮素表观利用效率最高。就各灌溉水平平均值而言,当施氮达到221 kg·hm-2,春小麦籽粒产量(6 365 kg\5hm-2)、收获指数 (0.49)、水分利用效率 (14.51 kg·mm-1·hm-2) 和氮素表观利用效率(21.8%)达到最大值。在与该试验条件相似地区,综合考虑籽粒产量、水分利用效率和氮素表观利用效率,节水20%灌溉和221 kg·hm-2施氮量为最优组合。     

华北平原蒸散和GPP格局及其对气候波动的响应

华北平原水资源不足影响农业和经济的可持续发展,威胁国家的粮食安全。有效地预测区域的蒸散量和用水效率是合理配置农业和生态用水的前提。本文发展了一个基于遥感植被指数的蒸散和植被生产力模型,利用MODIS遥感信息模拟了华北平原2000-2009 年的蒸散和第一性生产力(GPP)。结果表明,年和生长季累积蒸散和GPP的分布具有纬度地带性,冬小麦季则更为明显。水分盈亏分析表明,降水显著低于蒸散的地区主要分布在黄河流域以北,南部地区降水有盈余。年尺度上,黄河以北地区水分亏缺0~300 mm;在小麦生长发育期,几乎全区水分亏缺0~400 mm;在玉米生长发育期,黄河以北地区水分亏缺0~100 mm。此外,蒸散和GPP的年际变化明显,既受气候波动的影响,也受植被的动态响应调节。     

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。     

不同灌溉对阜康地区冬小麦产量及土壤水分动态变化的影响

根据阜康生态试验站试验小区1999－2000年冬小麦不同灌溉量控制试验，验证了冬小麦水分敏感期为拔节－灌浆期，探讨了该区冬小麦产量与灌水量之间的关系。提出了阜康地区冬小麦返青水应采用“小水”灌溉的方式。同时通过对小区冬小麦成熟期灌水过程不同深度土壤水分含量的动态观测分析，提出冬小麦在成熟期对灌溉水分的消耗利用集中在0－30cm土壤层内的观点。     

毛乌素沙地蒸散量的遥感研究——以内蒙古乌审旗为例

地表蒸散量的准确估算对全球气候变化研究以及水资源的科学管理意义重大。本文以毛乌 素沙地腹地---内蒙古乌审旗为例, 应用基于互补相关原理的平流- 干旱模型, 结合1km 分辨率 的NOAA/AVHRR、MODIS 反照率资料和气象资料, 对乌审旗1981~2003 年的地表蒸散量进行了 估算, 并对其时空分布进行了分析。结果表明: (1) 乌审旗多年平均年蒸散量为252mm, 变化在 200~310mm 之间, 从西北向东南递增; 多年平均年蒸散量的相对变率在10%~24%之间, 从西北 向东南递减; 逐年蒸散量分布趋势基本一致, 都是从西部地区向东部地区递增。(2) 以2002 年为 例, 按照土地利用/土地覆盖类型划分, 蒸散量最大的是水体, 耕地次之, 再次是草地和林地, 沙地 最小。(3) 蒸散量年际变化大, 最大年份在300mm 以上, 最小年份在200mm 左右; 从年内变化看, 蒸散量呈“单峰”正态分布, 一年内蒸散量主要集中在6~9 月份。(4) 通过误差分析可以看出, 乌审 旗蒸散量的模型估算值比实际测量值偏低, 大约低9%左右。     

灌水量对土壤水肥分布与春小麦水分利用效率的影响

通过对春小麦不同灌水量土壤剖面水分和可溶性养分分布、农田实际蒸散量、作物水分利用效率及生物指标等的测定与计算,对沙坡头层次性土壤种植春小麦最适宜灌水量进行了研究。结果表明:(1)在春小麦拔节期及扬花期,以500 m³·hm^-2、750 m³·hm^-2及1 000 m³·hm^-2水量灌溉,土壤剖面30~100 cm深度土壤含水量随灌水量的增加而明显增加。(2)拔节期3个灌溉水平土壤剖面可溶性养分含量分布的峰值均出现在 0~20 cm土层,但其浓度的下移随灌水量的增加而降低;扬花期土壤剖面可溶性养分含量的峰值随灌水量的增加而下移。在灌水量为500 m³·hm^-2时可溶性养分浓度最高。(3)作物耗水量和农田实际蒸散量均随灌水量的增加而增加,春小麦的水分利用效率则随灌水量的增加而降低,与灌水量为500 m³·hm^-2相比,灌水量为750 m³·hm^-2及1 000 m³·hm^-2时籽粒水分利用率分别降低83.33%和147.50%。可见,在该土壤上种植春小麦的最适宜灌水量为500 m³·hm^-2,灌水量可保持在土壤田间持水量40%左右。     

河北平原冬小麦播种面积收缩及由此节省的水资源量估算

以河北平原1998-2010 年11 地市的农业统计数据和22 个气象站点的逐日气温、降水量、水汽压、风速、日照时数和相对湿度等资料为基础,对该地区冬小麦播种面积的收缩情况及由此引发的耕作制度变化进行了分析;同时,结合作物系数法和逐旬有效降水量法,计算了不同耕作制度下的水分亏缺量,进而估算了该地区因耕作制度变化节省的水资源量。结果表明:① 该时段河北平原11 地市冬小麦的播种面积均呈收缩趋势,总面积下降了16.07%,约49.62×10⁴ hm²。京津唐城市群表现最为明显,下降了47.23%;② 冬小麦的降水满足率仅为20%~30%,而春玉米和夏玉米均为50%以上;冬小麦-夏玉米一年两熟制所需的灌溉水资源量为400~530 mm,而春玉米一年一熟制仅为160~210 mm;③ 该时段河北平原因冬小麦播种面积收缩而节省的灌溉水资源量约为15.96×10⁸ m³/a,相当于南水北调中线一期工程为京津冀三省市供水量的27.85%。     

中国粮食生产潜力和化肥增产效率 的区域分异

根据我国各地区1990－1998年化肥施用量和作物产量，以粮食作物为主要研究对象，从不同年份单位播种面积的粮食产量和肥料施用量变化，求出相应的单位播种面积可能达到的粮食生产潜力，并以此为基础计算出该地区单位播种面积的粮食的增产潜力。研究表明：我国粮食单产大多在3500－5250kg/hm^2范围，粮食单产增产潜力一般在300－600kg/hm^2左右，增施化肥的增产效果一般在5－10kg/kg（粮食／化肥）范围，但是各地区的差异较大，对不同地区的比较研究表明：我国粮食单产（5372kg/hm^2)和生产潜力（7462kg/hm^2)均东部地区（高施肥水平）最高，中部地区（中等施肥水平）的粮食单产和生产潜力居中，分别为4940kg/hm^2和7216kg/hm^2，西部地区（低施肥水平）的粮食单产和生产潜力最低，分别为3844kg/hm^2和5470kg/hm^2，按播种面积计算，粮食单产的增产潜力以西部地区最高，平均达948kg/hm^2，东部地区局中，平均为754kg/hm^2，中部地区则相应较低，为714kg/hm^2，化肥增产效率（增施单位化肥的粮食增产量）以西部地区最高，达9．41kg/kg(粮食／化肥），中部地区居中，为7．17kg/kg(粮食／化肥）；而东部地区最低，为－11．1kg/kg(粮食／化肥），从全国来看，东部地区虽然粮食生产潜力大，但是增产潜力很小，由于施肥量较大，增施化肥的增产效果不明显，因此，今后我国的化肥应该重点考虑投向中部和西部地区。     

漳江口红树林国家级自然保护区海产品产量产值研究

2006年全年对福建漳江口红树林国家级自然保护区红树林主要分布地竹塔村辖区内的海产品类型、产量和价格进行了逐日统计。结果表明:2006年竹塔村滩涂海产品总产量为529956kg(1589.9kg/hm2),远高于一般的红树林。其中缢蛏苗和缢蛏成品的产量最高,分别为312468kg(937.4kg/hm2)和123376kg(370.1kg/hm2),占总产量的59.0%和23.3%。泥蚶、锯缘青蟹成品和泥螺分别占总产量的12.2%、2.3%和2.0%。缢蛏苗以冬季(1月和12月)的产量最高;锯缘青蟹苗年产量为2.59尾/m2,高峰期出现在6月至11月。2006年竹塔村红树林滩涂海产品总产值为1388.0万元(4.17万元/hm2)。研究结果可为红树林生态系统服务功能的评价和红树林的科学管理提供基础数据。     

陕西渭北旱塬苹果种植分区土壤水分特征研究

以渭北旱塬为研究对象，在区域尺度和定位观测的基础上，揭示了渭北不同苹果种植分区土壤水分特征。得出如下结论：(1)渭北旱塬不同苹果种植分区土壤水分特征主要受自然降水和苹果地蒸散量的影响。(2)3种类型区苹果地土壤水分都存在亏缺现象，台塬东部区苹果地土壤水分平均潜在亏缺量为390．9mm，最大亏缺量为674．6mm，最小亏缺量为186．3mm；高原沟壑区苹果地水分平均潜在亏缺量、最大亏缺量分别为264．4和441．2mm，有时也出现水分盈余的现象；台塬西部区总体上表现为亏缺．但苹果地出现水分盈余的现象较高原沟壑区普遍，最大盈余量达151．8mm；(3)渭北旱塬苹果地水分储存量也存在区域分异，2m土层水分储存量在全生育期是渭北台塬西部区大于渭北高原沟壑区大于渭北台塬东部区，土壤水分储存量的变化特性与降水量的时空变化、苹果树对土壤水分的利用量及降水年型有关；(4)3种类型区苹果地耗水量以台塬东部区最大，旱塬沟壑区次之，台塬西部区最小。干旱年苹果全生育期耗水量低于丰水年份。从耗水组分上看，苹果地耗水主要来源于生育期间的有效降水，但在干旱年份，耗水量还有相当一部分依赖深层土壤贮水，耗水深度超过3m，表明深层储水在干旱年份对苹果树生长所需水分的供给起着不可忽视的重要作用。     

京津冀地区夏玉米生产潜力时空变异及其与现实产量的对比分析(英文)

Crop potential productivity is a key index of scientifically appraising crop production and land population-supporting capacity. This study firstly simulated the potential and waterlimited yield of summer maize in the Beijing-Tianjin-Hebei (BTH) region using WOFOST model with meteorological data of 40 years, and then analyzed yield gaps between the actual and potential yield based on statistical data at county level. The potential and water-limited yield of summer maize in the BTH region is 6854–8789 kg/hm2 and 6434–8741 kg/hm2, and the weighted average for whole region is 7861 kg/hm2 and 7185 kg/hm2, respectively. The simulated yields gradually decrease from northeast to southwest with changes in climatic conditions particularly temperature and precipitation. Annual variation of potential yield is higher in the central and southern parts than the northeastern part. Compared to potential yield, the water-limited yield has higher coefficient of variation (CV), because of precipitation effects. The actual yield of summer maize was 2537–8730 kg/hm2, regionally averaged at 5582 kg/hm2, about 70% of the potential yield, implying that the region has room to increase the yield by improving crop management and irrigation systems.     

砂田西瓜不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究

为分析不同粒径砂砾石对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发的影响,2004年在位于黄土高原西北部的皋兰县境内进行了不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究,结果证明砂砾石粒径大小对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发有显著影响,粒径2~5mm覆盖处理的蒸散量显著低于粒径5~20mm和20~60mm处理,但与不覆砂的对照没有显著差异。粒径愈大,砂田土壤蒸发愈多,土壤蒸发在西瓜田总蒸散中占的比例愈高。覆砂能够有效减少土壤蒸发,未覆砂处理全生育期土壤蒸发耗水占西瓜蒸散的40.7%,而覆砂处理仅占总蒸散的17.8%~25%。西瓜田覆砂加覆膜,土壤蒸发比不覆盖田减少78~93.7mm,比仅覆砂不覆膜田减少16.9~26.3mm。不同粒径砂砾石处理之间的产量差异不显著,但水分生产率有显著差异,2~5mm粒径砂砾石覆盖处理的水分生产率显著高于20~60mm粒径处理。但砂砾石粒径减小,砂田西瓜的含糖量降低。研究结果还证明,西瓜田覆砂能有效地提高其产量,含糖量和水分生产率,适合砂田覆盖的砂砾石粒径以5~20mm为宜。     

基于台站和MOD16数据的山东省蒸散及潜在蒸散时空变化

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于Penman-Monteith公式,利用MODIS全球蒸散发产品(MOD16)及气象站点的蒸发皿观测数据,先对数据精度进行评价,再从空间和时间两个尺度上对数据进行统计分析,系统阐释了2000-2014年山东省地表蒸散(ET)及潜在蒸散(PET)的时空分布特征及其与气象因子的相关性。主要结论为：①山东省不同区域蒸散分布差异明显,地表植被对ET的月际变化趋势有重要影响;②山东省ET及PET年际波动不大,全省ET均值为1529 mm,PET均值为2178 mm,年均ET与PET相对较大的差值说明该省整体相对缺水。③ET及PET的时空变化与诸多气象因子相关,其中与降水及温度的关系最为密切。     

河北省低平原地区主要作物农田水分盈亏分析

本文计算了河北省低平原地区主要农作物的需水量,根据农田水量平衡方程估算了冬小麦、夏玉米和棉花整个生长期的水分盈亏及其在地区上的差异,分析了作物需水关键期的水分状况。     

泾河流域上游景观尺度植被类型对水文过程的影响

选择具有土石山区的泾河流域上游为研究对象,应用生态水文模型SWIM对上游景观尺度下各植被类型水文效应进行了模拟,并针对上游土石山区和黄土区分海拔段进行了植被分布的水文格局影响分析。结果表明：泾河流域上游的森林、农田、草地各植被类型的蒸散及组分、径流深和土壤深层渗漏各水文过程具有显著差异,不同区域（土石山区和黄土区）的同一植被类型的各水文过程明显不同;同时,植被景观格局存在区域和海拔差异,这使得不同区域和海拔段的各水文过程有所不同。如在土石山区,以森林为主的海拔段2 250-2 922 m降水量和蒸散量均最大（分别为641 mm和484 mm）,以农田、草地和森林均有分布的海拔段1 750-2 250 m降水量较大（590 mm）,但蒸散量最低（仅为434 mm）;而在较为干旱的黄土区（降水量为514 mm）以农田和草地为主两个海拔段（1 026-1 350 m和1 350-1 750 m）的蒸散量较高（分别为458 mm和440 mm）。另外,从各水文过程要素与降水的比值看,两个区域之间差异比较明显,但同一区域不同海拔段间差异不明显。