海伦地区粮食生产资源利用系统分析

采用机制法对作物生产潜力模型进行了光、温、水、土逐级订正,对海伦地区的主要粮食生产潜力进行估算;并选取产量衰减量、资源满足率和资源增产潜力三个指标评价了农业资源的利用效率。结果表明,光合生产潜力为16801.4kg/hm2,光温生产潜力为12483.9kg/hm2,气候生产潜力为9799.1kg/hm2,农业自然生产潜力为8248.4 kg/hm2。如果以光温生产潜力作为目标产量,海伦地区尚有74.01%的上升潜力,且玉米的资源增产潜力高于大豆。社会经济因素是影响生产潜力实现的重要因素,自然资源中温度对产量的限制作用最大,其次是水分和土壤。在此基础上结合实地考查,对当地的粮食生产资源进行了系统分析,寻找影响粮食产量持续增长的限制性因素。     

绿洲灌区参考作物蒸散量的测算

参考作物蒸散量(ET0)是计算作物需水量的关键因子,目前计算ET0最准确的方法主要是FAO Penman-Monteith模型,但该模型需要大量的参数而在有些地区难以应用。为了寻求利用有限参数确定ET0的适用方法,将模拟蒸散仪（Simulated ETgage Atmometer）实测ET0值与FAO Penman-Monteith等7种常用的、参数需求不同的模型计算的ET0值进行了比较研究。结果表明:①模拟蒸散仪实测ET0值与FAO Penman-Monteith模型计算结果非常接近,说明绿洲灌区ET0可以用模拟蒸散仪直接测定,若参数齐全也可用FAO Penman-Monteith模型直接计算;②如果有效参数仅可满足Hargreaves模型计算需求,也可用该模型计算ET0,但在精确的灌溉设计和农田水量平衡测算中该模型计算的5—8月值需要降低5.2%;③建立了Jensen-Haise、FAO-17 Penman、FAO-24 Radiation等模型的修正模型,若有效参数仅能满足这些模型的计算需求,就可用这些修正模型准确计算试区ET0;④Makkink模型和Priestley-Taylor模型不能用于试区ET0的准确计算。     

同化叶面积指数和蒸散发双变量的冬小麦产量估测方法

同化遥感信息到作物生长过程模拟模型,是估测区域作物产量的重要方法之一。同化变量的选取对同化结果精度至关重要。本文在标定WOFOST作物模型参数的基础上,优化了WOFOST模型的默认灌溉参数。利用ET和LAI作为同化变量,分别构建了时间序列趋势信息的代价函数和四维变分代价函数;采用SCE-UA算法最小化代价函数, 重新初始化WOFOST模型初始参数——作物初始干物质重、作物35 ℃生命期和灌溉量。最后利用MODIS LAI产品（MCD15A3）、MODIS ET产品（MOD16A2）,同化到作物模型估测产量,并对比分析了水分胁迫模式下同化单变量（ET或LAI）和同化双变量（ET和LAI）的估产精度。结果表明：同化双变量ET和LAI的策略,优于同化单变量LAI或ET,双变量策略的冬小麦产量估测精度为R²=0.432,RMSE=721 kg/hm²;单独同化高精度LAI对提高估产精度具有重要作用,其冬小麦产量估测精度为R²=0.408,RMSE=925 kg/hm²;单独同化ET的趋势信息改善了WOFOST模型模拟水分平衡的参数,但是,产量估测精度（R²=0.013,RMSE=1134 kg/hm²）与模型模拟估测产量精度（R²=0.006,RMSE=1210 kg/hm²）相比改善效果有限。本研究为其他区域的遥感数据与作物模型的双变量数据同化的作物产量估测研究提供了参考价值。     

清代北疆作物种植结构对气候变化的响应

提取历史文献中有关清代北疆地区的农事记录,分析作物种植结构的变化,并与树轮重建的北疆5~8月温度序列进行对比,发现作物结构对气候有较好的响应,在3个偏冷阶段,即1732~1744、1776~1796、1828~1848年间,奏折记录显示以青稞、糜子、小麦喜凉、温作物为主。在3个偏暖阶段,即1745~1775年,1797~1827年,1849~1860年间,北疆开始试种豌豆、小麦、谷子喜温作物成功并逐年扩大种植面积。     

黄淮海平原雨养条件下冬小麦水分胁迫分析

雨养条件下的水分胁迫分析能够反映当地气候土壤条件下作物生长的水分环境对农作物生长的影响,可为农业干旱管理及灌溉策略的实施提供依据,减少农业干旱的发生。本文在阐述EPIC(Environmental Policy Integrated Climate Model)作物生长模型水分胁迫计算过程的基础上,模拟黄淮海平原冬小麦在雨养条件下的生长过程,分析水分胁迫现象的时空分异。结果发现,研究区内自然降雨远不能满足冬小麦的正常生长,从水分胁迫现象发生时间上讲,雨养条件下在冬小麦生长期后段(5月中旬以后)水分胁迫现象较为严重,以5月下旬最为严重,重度水分胁迫发生频率高达48.2%;从区域分布上分析,冀鲁豫低洼平原区和山东丘陵农林区水分胁迫现象在整个研究时间段上均较为突出。     

气象条件对作物品质和产量影响的试验研究

利用人工气候室试验研究了高温、高CO2浓度和水分胁迫等气象条件变化对农作物籽粒品质以及粮食安全供给的影响.结果表明:土壤水分胁迫有利于提高农作物籽粒的品质,而大气中CO2浓度升高并伴随高温出现不仅不利于农作物籽粒品质的提高,而且对作物在干旱条件下提高作物籽粒品质的能力有抑制作用,并将在大多数气候变化情景下对中国的粮食安全供给产生不利影响.     

An integrated model to simulate sown area changes for major crops at a global scale

Dynamics of land use systems have attracted much attention from scientists around the world due to their ecological and socio-economic implications. An integrated model to dynamically simulate future changes in sown areas of four major crops (rice, maize, wheat and soybean) on a global scale is pre- sented. To do so, a crop choice model was developed on the basis of Multinomial Logit (Logit) model to model land users' decisions on crop choices among a set of available alternatives with using a crop utility function. A GIS-based Environmental Policy Integrated Climate (EPIC) model was adopted to simulate the crop yields under a given geophysical environment and farming management conditions, while the International Food Policy and Agricultural Simulation (IFPSIM) model was utilized to estimate crop price in the international market. The crop choice model was linked with the GIS-based EPIC model and the IFPSIM model through data exchange. This integrated model was then validated against the FAO statistical data in 2001-2003 and the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) global land cover product in 2001. Both validation approaches indicated reliability of the model for ad- dressing the dynamics in agricultural land use and its capability for long-term scenario analysis. Finally, the model application was designed to run over a time period of 30 a, taking the year 2000 as baseline. The model outcomes can help understand and explain the causes, locations and consequences of land use changes, and provide support for land use planning and policy making.     

近28a河南主要农业气象灾害及其影响

利用河南1978-2005年农作物受灾面积资料和新中国成立以来的产量资料,分析了河南主要农业气象灾害的变化特征和对农业生产的影响,结果表明,28 a来河南农作物受灾面积呈上升趋势,其阶段性变化为20世纪70年代后期至80年代前期较少,80年代中后期至21世纪初明显增多,最近几年又明显减少。气候条件对农业生产的影响以50年代最有利,80年代次之,70年代较差,60年代最差。     

臭氧对作物影响的模型研究概述

近年来，在大量试验研究的基础上，有关臭氧(O3)对作物影响的研究重点为如何建立有效的模型，以评估和预测O3对作物产量和农业造成的损失。文中介绍了有关臭氧对作物影响模型的研究概况，将模型分为3类：统计模型、光化学模型和机理模型；在分析各类模型局限性的基础上，指出O3对作物影响的模型研究将向模块化、普遍化方向发展，形成综合、全面的模型，并讨论了我国相关研究的发展方向。     

基于作物缺水指数的土壤含水量估算方法

为研究江苏省徐州市的土壤水分时空分布及动态变化,基于MODIS数据和站点气象数据,利用蒸散发双层模型和考虑土壤水分可供率的改进双层模型分别计算实际蒸散发量,利用Penman-Monteith模型计算区域潜在蒸散发量,计算获得作物缺水指数(crop water stress index,CWSI),并与2010年7月和11月的土壤相对含水量实测数据分别进行回归分析建模,得到了土壤含水量分布图。结果表明:基于蒸散发双层模型的土壤含水量估算结果与实测值的决定系数分别为0.53和0.72,平均相对误差分别为5.89%和9.6%;对双层模型进行改进后,土壤含水量估算结果与实测值的决定系数都为0.84,平均相对误差分别为3.47%和6.03%,利用改进后的双层模型对土壤相对含水量进行估算效果更好。