基于过程模型的河北平原冬小麦产量和蒸散量模拟

本文结合作物参数的遥感信息反演和气象要素的空间尺度扩展方法 ,建立以GIS背景数据库为支撑的冬小麦生长模型 ,研究河北平原农田生态系统生物量和蒸散量的区域分布特征。结果显示 ,河北平原 1990年高产区主要集中在保定中南部、石家庄中部、邢台中部和邯郸东部的南北条带上 ,单产在 6 0 0 0～ 84 0 0kghm- 2 之间 ,廊坊东部、沧州大部分、衡水中部、邢台东部和西部太行山区等是低产区 ,单产低于 30 0 0kghm- 2 。总体而言 ,该地区实际产量与光温生产潜力对比仍有较大差距。在冬小麦生长期 ,蒸散量主要在 30 0～ 5 0 0mm之间 ,水分利用效率低于2 0kghm- 2 mm- 1,其中小于 8kghm- 2 mm- 1的概率分布占 4 2 %左右。农业水资源不足 ,水分利用效率低 ,是该地区冬小麦生产面临的严重问题。     

气候变化对甘肃定西、安徽合肥小麦生产影响研究

由于大气中温室气体的不断增加, 全球气候发生了巨大变化。据最新气候模式模拟研究表 明未来全球气候将发生更为剧烈的变化, 这必将对很多部门产生显著的影响特别是对气候变化 十分敏感的农业。尤其对于中国这样的人口大国, 农业作为社会最基本也是最重要生产部门之 一, 气候变化将对中国的农业生产带来巨大的影响。小麦是中国的第二大作物, 其中冬小麦占全 国小麦总产量近90%, 因此评价气候变化对中国小麦生产影响是十分必要的。为了分析在未来气 候变化情景下中国小麦生产可能遇到的风险, 以15 年ECMWF 再分析实验数据(1979~1993)作为 边界条件驱动PRECIS 区域气候模式模拟产生作物模型所需要的气候资料并输入CERES-Wheat 模型, 验证CERES-Wheat 模型与区域气候模式PRECIS 结合的模拟能力。在以上验证工作的基 础上, 将区域气候模式PRECIS 的模拟结果与作物模型CERES-Wheat 相连接, 同时考虑到CO2 对小麦的直接施肥作用, 模拟了两个小麦站点(定西和合肥)在IPCC SRES A2 和B2 情景下雨养 和灌溉小麦的变化趋势。得到如下结论: 无论是在A2 情景还是B2 情景, 定西和合肥的小麦产量 都会有所增加, 但增加的幅度相差很大。A2 情景的增产效应一般要大于B2 情景的增产效应, 灌 溉小麦比雨养小麦更加受益于气候变化, 冬小麦(合肥) 产量的增长幅度要大于春小麦(定西) 增 长幅度。CO2 对小麦生长的肥效作用十分明显, 产量增幅很大。以上结果说明未来气候变化可能 会对我国的小麦生产带来益处, 但由于未来气候情景模拟的不确定性以及CO2 肥效作用通常是 在作物过程中的水肥条件完全满足的情况下才充分体现, 这都给研究结果带来了不确定性, 但本 项研究为评价未来气候变化对中国小麦生产影响提供了一种全面的评价方法。     

用主成分分析法评价渍害土壤肥力

采用主成分分析法对渍害土壤的10项肥力指标进行了综合分析。结果表明：由主成分分析划分的3个主成分可全面概括10项土壤肥力指标的绝大部分信息，且第一主成分与作物的产量呈显著相关，r=0.5573，依此3个主成分对各样点进行聚类分析，可划分为4个不同肥力类型，并提出了相应的改土措施。     

修订后水分盈亏指数在甘肃省冬小麦干旱监测中的应用

提高西北旱作农业干旱监测准确性和时效性,对农业生产防灾减灾有重要意义。利用甘肃省3个农业气象观测站长期土壤水分和冬小麦生育状况观测资料、1971—2016年43个冬小麦种植县气象观测资料及产量资料,基于冬小麦播前底墒和生育期水分盈亏量修订了作物水分盈亏指数,并确定了干旱等级指标,改进后作物水分盈亏指数与土壤贮水和冬小麦减产率高度相关,能更准确的反映甘肃省冬小麦干旱实况,并利用ArcGIS分析了近46 a甘肃省冬小麦不同生育期、不同等级干旱发生频率的时空分布特征。结果表明：甘肃省冬小麦从播种至开花期随着发育期推移,呈现干旱频率增加、范围扩大的趋势,多以中旱居多,其中拔节—开花期发生面积最大,陇中、庆阳市北部、平凉市西部、天水市西部、陇南市南部干旱出现频率较高;开花—成熟期随着降水量增加干旱发生频率减少、程度减轻。     

基于Hargreaves-Samani回归修正的作物参考蒸散发计算适用性研究

为提高Hargreaves-Samani（H-S）模型计算参考蒸散发的精度,利用西北黄河流域与长江中下游平原共128个气象站点1961—2010年的逐日气象资料对H-S模型进行回归修正,以Penman-Monteith（P-M）模型为标准,评价了H-S改进模型H-S_CORR模型的计算精度,并且以第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）气候模式来对H-S_CORR模型进行了未来适应性评价。结果表明：修正后,在验证期内,长江中下游平原4个分区的平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）的平均值分别下降了6.21 mm·月^-1和6.38 mm·月^-1;西北黄河流域4个分区的MAE和RMSE的平均值分别下降了9.26 mm·月^-1和9.23 mm·月^-1,2个研究区域修正后的决定系数（R²）比修正前最少提高1%。在CMIP6气候模式的未来气候情景下R²均达到0.98以上,具有良好的适应性。该研究修正的模型方法可为仅有气温数据的地区提供较高精度的参考蒸散发估算方法,为高频灌溉提供较为准确的数据基础。     

基于信息扩散和混沌理论的西安市玉米生育期旱涝特征

为研究区域旱涝特征以及对作物产量影响,在对比标准化降水蒸散指数和降水温度均一化指标的基础上,利用信息扩散和混沌时间序列分析技术,探讨作物各生育阶段的旱涝演化规律,以及不同生育阶段发生旱涝对产量的影响。以西安市为典型区域,将玉米作为研究对象,根据1951—2015年气象资料和玉米单产等数据,利用该文提出的方法进行分析。研究结果表明：① 西安市玉米各生育阶段的旱涝随时间变化的趋势呈现波峰、波谷交替起伏形式,表现出一定的周期性。2008年后各生育阶段均表现出向相对丰水方向发展的趋势。② 西安市玉米各生育阶段大多数处于正常状态,频率大约为45%。出苗—拔节阶段发生重旱的比例最大,达4.62%。拔节—抽雄阶段发生中涝（含）以上程度的频率最大,达15.39%。③ 玉米各生育阶段的旱涝时间序列的最大李雅普诺夫指数均大于0,各时间序列呈现一定程度的混沌特性。④ 拔节—抽雄阶段相对于其他生育阶段,产量和旱涝相关关系较明显,一定程度上反映出该阶段对水分的敏感性。     

黑龙江双阳河流域土壤-作物-人体系统中硒元素及生态环境与人体健康评价

【研究目的】典型黑土地分布区土壤硒自然禀赋、成因来源、生态环境效应及人体健康评价为健康地质研究焦点，开展双阳河流域土壤-作物-人体系统中硒迁移与累积的定量研究，对黑土地富硒农产品开发和地方病防治具有重要意义。【研究方法】测定成土母质、土壤、大气降尘、灌溉水、作物籽实和人发等多介质硒含量，运用GIS、SPSS软件对测试结果统计分析及评价。【研究结果】划定富硒土地46.4 km²，主要沿双阳河及其支流分布；硒以人为成因为主，主要来源于大气降尘补充，输入通量为0.21~1.47 kg/km² · a。土壤、大豆、水稻、玉米和人发硒含量均值为0.305 mg/kg、0.0352 mg/kg、0.0287 mg/kg、0.0198 mg/kg和0.145 mg/kg；作物对土壤硒的富集系数（0.120）远小于1，人发对作物硒的富集系数（4.834）大于1，揭示人发对硒具有较强的浓缩和放大作用，硒在土壤-作物-人体系统中的迁移与积累呈“V”字型模式。【结论】土壤硒含量整体为足硒或富硒，无硒潜在环境风险。大豆、水稻富硒占比为28.4%、9.4%，未发现硒超标情况，无生物硒中毒风险。人发硒含量明显低于参考值0.20~0.60 mg/kg，人体处于缺硒状态，随年龄增长呈递减趋势，可能存在一定的健康风险，应引起地方相关部门关注。创新点：基于系统的生态地球化学数据，运用统计分析学原理，开展典型黑土区土壤-作物-人体系统中硒迁移与积累研究，为富硒农产品开发和地方病防治提供科学依据。     

对流层臭氧污染对植物生理影响的研究进展

对流层臭氧是一种存在于近地面、对动植物有害的光化学污染物，定量评估和研究其对植物生理的影响和机制对保障全球粮食安全和人体健康具有至关重要的作用.由于过去三十年的快速工业化和城市化，对流层臭氧浓度正以每年约0.5%～2%的速度上升.针对当前臭氧污染加剧的情况，根据前人的基础理论研究和实验探索，本文就臭氧对植物表观、花粉和光合作用的影响特征及机制进行了总结和分析，得到以下认识：（1）臭氧污染下植物叶片受损、光合速率和固碳能力下降，影响干物质的积累与分配，是造成作物减产的主要原因；（2）臭氧污染导致花粉细胞膜受损，细胞脂质过氧化，改变了过敏原蛋白质的结构，增加了人体呼吸道过敏的风险.受损的化石花粉在沉积物中也有发现，通常与大规模生物灭绝同时期，推测与火山爆发或全球快速变暖导致的臭氧浓度增加有关.这些发现表明应加强自然环境下臭氧对植物生态习性的影响研究，重视植物地下生态过程的影响，开展缓解臭氧对作物影响和耐臭氧品种选育的研究.     

遥感信息与作物生长模型结合研究进展北大核心

遥感能周期性地获取大范围的地表作物信息,通过适当的反演方法能够定量地提供作物在区域尺度上的生长状况;而作物生长模型可以在单点尺度上模拟出作物生长发育的动态变化,对作物长势以及产量变化的做出机理性解释。将遥感信息与作物生长模型结合能实现二者优势互补,已成为目前作物长势监测和估产研究中的重要方法。本文总结了遥感信息和作物生长模型结合的两种主要方法,即驱动法和同化法,介绍了两种方法的常用算法、优缺点及国内外的应用情况,同时总结了将二者结合的研究趋势以及目前研究中存在的一些问题,旨在为后续遥感信息与作物生长模型结合的研究提供一定理论参考。