水稻生长和产量形成的数值模式

水稻生长和产量形成与外界环境条件之间有着密切关系。本文通过作物光合作用、呼吸作用两个生理过程,把水稻生长与环境条件有机地联系起来,对水稻生长过程进行定量的数学描述。本文探讨了水稻生长过程中干物质的分配规律,建立了水稻器官干物质积累过程、光合作用、呼吸作用、叶面积动态变化等模式。尽管还不够完善,但用它计算模拟水稻生长与产量形成的结果是较为满意的。     

遥感信息结合植物光合生理特性研究区域作物产量水分胁迫模型

首先给出利用遥感信息结合作物光合生理特性研究作物产量水分胁迫模型的一般性概念,然后论述作物产量水分胁迫模型中作物蒸散和光合作用的关系.建立以作物蒸散为显参的作物产量水分胁迫模型;对模型的参数给出求解公式,利用遥感信息反演模型参数.最后利用发展的作物产量水分胁迫模型对华北平原典型区进行作物产量填图,将本模型与作物产量经验模型的1997年计算结果进行比较,发现本文发展的模型有可比的精度.     

陆面模式的植物叶光合生理的数值模拟试验及分析

根据C3、C4植物生态生理过程中植物叶水平的光合同化机制过程和植物叶片尺度的光合作用限制函数方程。采用单叶光合作用模式进行C3、C4植物光合模拟试验,模拟不同环境影响因子对C3、C4植物光合作用的影响。结果表明,植物叶尺度光合作用模型能较好地模拟不同环境影响因子下的C3、C4植物光合作用状况。本文依据C3、C4植物光合生理特性进一步分析植物光合作用的三个限制函数方程在C3、C4植物光合的不同作用,揭示吸收光合有效辐射(PAR)、叶内温度(Tc)和CO2浓度(Ci)的敏感性。结果可用于植被—大气相互作用的能量和碳同化过程的物质交换研究。     

O3,CO2浓度及太阳光谱变化对作物光合作用影响的数值模拟研究

对光合作用 蒸腾作用 气孔调节进行耦合 ,从生物化学尺度扩展至冠层尺度 ,发展了一个冬小麦冠层光合作用生态动力模式 ,模式考虑了O3,CO2 和光谱变化对作物光合的综合影响。利用美国光合作用实测资料对模式进行验证 ,叶片模式通过了相关显著性检验并具有较高的准确度。数值分析表明 :当O3 浓度由 0× 10 -9V/V上升至2 0 0× 10 -9V/V时 ,冠层光合速率下降 2 9%左右 ;当CO2 浓度由 330× 10 -6V/V上升至 6 6 0× 10 -6V/V时 ,冠层光合速率增加大约 37% ;当光谱比例系数由目前的 0 .5下降至 0 .4时 ,冠层光合速率将下降 2 7%左右。对于污染严重、易发生光化学烟雾的城郊附近 ,在阳光强烈的典型晴天 ,中午O3 浓度达到 2 0 0× 10 -9V/V时 ,即使气候条件不发生改变 ,CO2 浓度对作物光合作用的正效应也不足以弥补O3 浓度升高所造成的负效应 ,冠层光合速率将比目前干洁地区略有下降 ,如果进一步考虑光合作用有效辐射光谱成分下降至 0 .4左右 ,冠层光合作用将比目前的BASE值下降 35 %左右。     

光热资源和农作物的光热生产潜力——以河北省栾城县为例

本文在前人研究成果的基础上,提出作物光合生产过程可分三个阶段分析其效率和限制因素,以确定各项参数建立计算方案,进行温度订正。并以河北省栾城县为例,计算了小麦、玉米、水稻和不同熟制的光热生产潜力。最后,对提高光热利用效率的途径进行了探讨。     

从光能利用看农作物增产的途径

雨露滋润禾苗壮,万物生长靠太阳。农作物生长实质上是把太阳能进行转化的过程。深入分析农作物光能利用规律,才能进一步取得增产、高产的自由。一、光合生产的过程和效率光合生产可分为三个阶段:一是能源和原料的输送阶段,光及二氧化碳通过辐射及扩散进入作物层,直到叶绿素内所谓的光合作用“反应中心”;二是能量转     

风与农作物生长的关系

农作物生长发育过程中 ,会受到多种因素的影响。其中 ,风是影响农作物的重要因素。风是多种作物的“红娘” ,靠它传粉 ,提高结实率。尤其小麦、水稻、高粱等作物的花形不大 ,色不艳 ,香不浓 ,蜜蜂很少“光顾” ,主要靠风的帮助 ,才能顺利地传播花粉 ,农谚有“风传花丰年”之说。微风对农作物的生长最有利。首先微风可以促进作物群体内的空气不断更新 ,改善作物群体周围的二氧化碳条件。作物之所以能正常进行光合作用 ,创造有机物 ,全靠风把二氧化碳源源不断地送进“绿色工厂” ,在宁静无风的晴天 ,作物群体则往往会因二氧化碳供应不足影响光…     

对小麦光能利用率变化的初步探讨

“万物生长靠太阳”。作物的产量形成主要是利用光能,通过光合器官进行光合作用,将所吸收的二氧化碳和水合成碳水化合物。最大限度地利用太阳辐射能,不断提高作物的光能利用率,是充分利用气候资源,提高农作物产量的一项重要任务。 我们在研究丰产麦田光条件的同时,1974—1975年对小麦各生育期的光合生产量作了初步测量,以探讨提高光能利用率的途径。 一、研究方法 作物光合效率的测定方法很多,本文采用取样称重法。即在小麦返青后的各发育期间,每10天取样     

北方玉米冠层光合有效辐射垂直分布及影响因子分析

玉米冠层内光合有效辐射(PAR)的大小直接影响冠层内叶片的光合作用,进而影响玉米净第一性生产力或作物产量的准确评估。为弄清玉米冠层内光合有效辐射的分布规律及其影响因子,基于锦州玉米农田生态系统于2006年生育期的光合有效辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,对玉米冠层光合有效辐射的垂直分布特征及其影响因子进行了分析。结果表明:玉米冠层内不同垂直层次叶片的PAR分布随生育期变化显著,与叶面积指数呈显著的负相关(R2=0.89);玉米冠层光合有效辐射的消光系数K值在生育期呈动态变化,约为0.76,且表现为苗期较大、生育后期较小。分析表明,在进行光合有效辐射及与此密切相关的光合作用模拟时,应考虑消光系数的动态变化。     

北方玉米冠层光合有效辐射垂直分布及影响因子分析

玉米冠层内光合有效辐射（PAR）的大小直接影响冠层内叶片的光合作用,进而影响玉米净第一性生产力或作物产量的准确评估。为弄清玉米冠层内光合有效辐射的分布规律及其影响因子,基于锦州玉米农田生态系统于2006年生育期的光合有效辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,对玉米冠层光合有效辐射的垂直分布特征及其影响因子进行了分析。结果表明：玉米冠层内不同垂直层次叶片的PAR分布随生育期变化显著,与叶面积指数呈显著的负相关（R2=0.89）;玉米冠层光合有效辐射的消光系数K值在生育期呈动态变化,约为0.76,且表现为苗期较大、生育后期较小。分析表明,在进行光合有效辐射及与此密切相关的光合作用模拟时,应考虑消光系数的动态变化。     

淹涝胁迫对水稻植株叶片光合性能的影响

为提高水稻作物生长模型中淹涝胁迫对水稻生长和产量影响的定量评估能力,通过开展水稻盆栽淹涝试验,研究了不同淹涝胁迫程度对粳稻和籼稻植株叶片光合性能的影响,并将两者之间的关系进行了定量化,结果表明:1)两种水稻植株叶片的光量子效率AQE、最大光合速率P_m均随淹涝天数的增加而明显下降,全淹处理的下降幅度较大,受全淹处理8天后平均下降幅度近五成,而半淹处理的下降幅度较小,半淹处理8天后平均降幅约一成左右;叶片基础荧光F_0、最大荧光产额F_m和最大光化学效率F_v/F_m也均随着淹涝胁迫天数的增加出现不同程度的降低。2)植株叶片光量子效率和最大光合速率随淹涝深度和淹涝天数变化可用定量关系模型y=1-aH-bH~3T来描述,用独立的试验资料对该模型进行检验后表明,模型的模拟值与实测值有很好的一致性,两者的相关系数高、RMSE值低,模拟效果令人满意。3)全淹处理下,水稻植株叶片最大光合速率P_m和最大荧光产额F_m下降幅度具有较好的相关性,可运用荧光测定的信息来快速估计淹涝胁迫对水稻叶片光合速率影响的程度。本研究可为改进水稻模型中淹涝胁迫条件下的水稻干物质累积和产量的模拟提供依据。     

IMPACTS OF OZONE CONCENTRATION CHANGES ON CROPS AND VEGETABLES IN CHINA

The controlled simulation experiments revealed that ozone concentration increases cause various degrees of injury to leaves of crop and vegetable.The injury to vegetables is greater than that to crops.Ozone can dramatically affect stomatal conductance,photosynthetic rate and transpiration rate,and consequently the yield of crops.No matter how long exposure time was, stomatal conductance increased and photosynthetic and transpiration rates decreased with increases in ozone concentration.When ozone concentration was 100 nmol/mol,yields of rice and winter wheat declined by 27.1% and 60.5% respectively.When up to 200 nmol/mol,there was a significant reduction of yields:a decline up to 33.7% for rice and 81.3% for winter wheat.On the other hand,ozone benefits the improvement of grain quality such as amino acid and protein.     

水稻净光合的模拟研究

根据农业气象学和植物生理学的基本原理，利用人工气候箱盆栽试验观测资料，建立了水稻净光合模拟模型，确定了模型有关参数，探讨了水稻叶片的净光合能力与温度、光照等气象条件之间的本质联系，为研究水稻植株干物质积累、分配规律和产量预报提供了理论依据。     

不同方法在湖南省早稻产量动态预报中的比较

为了提高产量趋势预报的准确性和定量预报的准确率,利用1962—2002年气象、早稻产量和田间观测资料,建立基于气候适宜度、关键气象因子、作物生长模型的湖南省早稻产量动态预报方法,进行回代检验;并利用2003—2012年资料进行预报检验。分析表明:3种方法的预报准确率比较接近,平均在93.8%以上;基于气候适宜度预报方法的趋势预报准确性最高,较基于关键气象因子的预报方法高4%~6%;基于作物生长模型预报方法的误差5%以内样本百分率最高,较基于气候适宜度的预报方法高2%~20%。研究结果为湖南省早稻产量动态预报筛选出了较优的方法,即产量趋势预报选用基于气候适宜度的方法,定量预报选用基于作物生长模型的方法,同时可供我国其他早稻区的产量动态预报方法研究借鉴。     

辐射增温效应对水稻叶片温度及光合速率的影响

根据人工气候箱试验资料，分析了水稻叶片温度随环境温度、辐射强度的变化规律及辐射增温效应对单叶光—光合曲线的影响；由直角双曲型光合模型模拟了辐射增温效应对叶片光合特征的影响。结果表明，环境温度低于光合的生理适宜温度时，辐射增温效应将使叶片温度升高，从而有利于光合能力的提高；反之则相反。     

全球粮食气象产量及其与降水量变化的关系

利用全球150个国家和地区1951~1985年（部分国家为1951~1991年）小麦和水稻的原始产量及降水量资料,分析了小麦和水稻气象产量的特征、全球粮食气象产量与降水量变化的关系。结果表明,气象产量的贡献约占作物产量的3%~14%,且小麦和水稻气象产量占作物产量比重的分布具有明显的地域性。气象产量大都服从正态分布,其长期变化在地域性分布上有一定的规律,在时间分布上存在准12年、准8年和准2年周期。气象产量同降水量关系密切,欧洲、非洲中南部和南美洲大部的小麦气象产量与年降水量呈反相关,而非洲北部和中东则呈正相关,除非洲西部、孟加拉国和黑海附近等少数地区外,全球大部分国家和地区水稻气象产量与降水量呈明显的正相关。     

Seasonal and interannual variations of carbon exchange over a rice-wheat rotation system on the North China Plain

Rice-wheat (R-W) rotation systems are ubiquitous in South and East Asia, and play an important role in modulating the carbon cycle and climate. Long-term, continuous flux measurements help in better understanding the seasonal and interannual variation of the carbon budget over R-W rotation systems. In this study, measurements of CO2 fluxes and meteorological variables over an R-W rotation system on the North China Plain from 2007 to 2010 were analyzed. To analyze the abiotic factors regulating Net Ecosystem Exchange (NEE), NEE was partitioned into gross primary production (GPP) and ecosystem respiration. Nighttime NEE or ecosystem respiration was controlled primarily by soil temperature, while daytime NEE was mainly determined by photosythetically active radiation (PAR). The responses of nighttime NEE to soil temperature and daytime NEE to light were closely associated with crop development and photosynthetic activity, respectively. Moreover, the interannual variation in GPP and NEE mainly depended on precipitation and PAR. Overall, NEE was negative on the annual scale and the rotation system behaved as a carbon sink of 982 g C m-2 per year over the three years. The winter wheat field took up more CO2 than the rice paddy during the longer growing season, while the daily NEE for wheat and rice were -2.35 and -3.96 g C m-2, respectively. After the grain harvest was subtracted from the NEE, the winter wheat field became a moderately strong carbon sink of 251-334 g C m-2 per season, whereas the rice paddy switched to a weak carbon sink of 107-132 per season.     

基于遥感数据的江苏省水稻收获期时空分析研究

本研究基于2001—2020年中分辨率成像光谱仪遥感产品,使用谐波分析重建完整作物生长过程植被指数变化曲线,对江苏省范围内水稻种植区域的收获期进行提取。同时利用Sen趋势分析与相关分析方法,研究水稻收获期时空动态变化趋势与影响因子。结果表明:利用谐波分析方法能够较好地重建作物生长期生理参数变化曲线,滤波值与原始值线性相关系数达到0.8;水稻收获期分布在9月中旬到12月上旬之间,2010年之后,10月中下旬之后占比增加,达到50%以上;部分地区水稻收获期呈现延迟趋势,南京北部、扬州、盐城北部地区为3 d·a^-1及以上,泰州、南通等地区保持稳定,趋势绝对值低于1 d·a^-1;9—11月降水日数与降水量均对水稻收获期有影响,10月降水量与收获期存在负相关,10、11月降水日数与收获期存在正相关。本研究的基于遥感的水稻收获期提取方法为大范围的水稻农业物候信息提取提供参考。