低温、干旱并发对玉米影响的评估研究

通过人工模拟试验,模拟了低温、干旱及低温干旱并发对玉米生长发育的影响。根据试验结果定量地评估了低温、干旱及并发对玉米苗期、抽雄期生理过程的影响。结果表明:低温、干旱对玉米的生理过程为负效应,并发加大了负效应的影响。并建立了低温、干旱及并发对籽粒产量的影响评估方程:y=-516·2162+58·72343x1+125·9081x2+114·8233x3;方程中:y为籽粒产量(kg·hm-2),x1为土壤湿度(%),x2为苗期温度(℃),x3为抽雄期温度(℃)。     

灌水量和气温对玉米生物耗水及产量的影响

为了掌握玉米适宜灌水量,以石羊河流域武威荒漠生态和农业气象试验站为试验地点,按照常规灌水方式设计玉米全生育期灌水量3 750 m3·hm-2、4 500 m3·hm-2、5 250 m3·hm-2、6 000 m3·hm-24种处理,并按1∶1.5∶1∶1比例分4次灌溉,采用水量平衡法计算玉米不同生育阶段的耗水量,分析研究不同灌水处理对玉米产量的影响。结果表明:在相同气候年景下,不同灌水条件对玉米发育期影响不明显;在玉米生物耗水过程中,气温升高耗水量增加,气温升高1℃,耗水量增加124mm;玉米全生育期耗水量呈抛物线变化,峰值出现在拔节至抽雄期间,此期间也正是耗水量影响玉米产量最敏感的时期,期间耗水量每增加1 mm,玉米产量增加0.33 kg·hm-2;不同灌水处理情景下,水分利用率以灌水量为5 250 m3·hm-2最高,可达34.7 kg·hm-2·mm-1,故该灌水量可视为当地适宜灌水量。     

作物长势评估指数的设计与应用

合理有效地开展作物长势评估,可以及时反映作物生长状况及其对天气气候条件的响应。由于WOFOST模型、ORYZA2000模型在模拟冬小麦、玉米和水稻生长发育过程具备较强机理性,研究基于2001年以来全国冬小麦、玉米、水稻主产区逐日模拟的作物发育进程、叶面积指数和地上总生物量,通过隶属函数构建评估指数,开展高时空分辨率的作物长势评估。结果表明:长势综合评估指数在作物生长前期以发育进程、叶面积指数和地上总生物量三要素加权集合表征,中后期以发育进程和地上总生物量与穗重相关性的加权集合表征;长势评估指数与常规地面观测和遥感长势监测一致性较好,可以反映天气气候条件影响。在作物生长季内,以日为单位构建了作物长势评估指数数据库;根据长势评估指数将作物长势分为长势好、长势偏好、长势持平、长势偏差、长势差,实现空间上的长势监测、对比;以空间集成的方式,开展省级作物长势对比分析;利用长势评估指数变化反映典型天气气候条件对作物生长发育的影响。上述基于作物模型的作物长势评估指数符合现代化农业气象科研与业务服务发展的需求。     

沈阳春玉米不同生育阶段需水量及缺水量变化特征

基于1960—2016年沈阳5个气象观测站玉米发育期资料及气象观测资料,计算春玉米不同生育阶段需水量、有效降水量,进而计算水分盈亏指数并分析其变化特征。结果表明:沈阳市春玉米除播种—出苗、出苗—七叶及拔节—抽雄期有效降水量呈增加趋势,其他发育阶段及全生育期呈显著减少趋势;全生育期及各生育阶段需水量均呈下降趋势;全生育期缺水量总体以下降为主,其中拔节—抽雄期处于强下降趋势,播种—出苗和出苗—七叶期呈弱下降趋势。沈阳北部有效降水量偏少、需水量偏高,是缺水量高值区;拔节—抽雄期缺水量最大。     

Water, heat fluxes and water use efficiency measurement and modeling above a farmland in the North China Plain

Net radiation (Rn), water vapor flux (LE), sensible heat flux (Hs) and soil heat flux (G)were measured above a summer maize field with the eddy-covariance technique, simulation and analysis of water, heat fluxes and crop water use efficiency were made with the RZ-SHAW model at the same time in this study. The results revealed significant diurnal and seasonal variability of water vapor flux for summer maize. Most part of Rn was consumed by the evapotranspiration of the summer maize. The proportion of water vapor flux to net radiation ((LE/Rn) increased with the crop development and peaked around milk-filling stage with a value of 60%, a slightly lower than that obtained by the RZ-SHAW model. Daily evapotranspiration estimated by the model agreed with the results measured with the eddy-covariance technique, indices of agreement (IA) for hourly water vapor fluxes simulated and measured were above 0.75, root mean square errors (RMSE) were no more than 1.0. Diurnal patterns of Hs showed the shape of inverted "U" shifted to the forenoon with a maximum value around 11:30 (Beijing time), while LE exhibited an inverted "V" with a maximum value at around 13:00, about an hour later than Hs. Diurnal change of CO2showed an asymmetrical "V" curve and its maximal rates occurred at about 11:30. Variations of water use efficiency during the phonological stages of the summer maize showed a rapid increase with the photosynthetic photon flux density (PPFD) after sunrise, a state of equilibrium around 10:00 followed a decrease. Maximum values of water use efficiency were 24.3, and its average value ranged from 7.6 to 10.3 g kg-1.     

东北地区玉米气候生产潜力时空分布特征

利用旋转经验正交函数和功率谱等方法分析了1961～2007年东北地区玉米光温生产潜力和气候生产潜力的时间变化趋势及区域特征。结果表明,东北地区玉米光温生产潜力呈显著的上升趋势;气候生产潜力呈下降趋势,但变化趋势不显著。玉米光温生产潜力和气候生产潜力均存在7～9年的显著周期变化。玉米气候生产潜力还存在5年和3年左右的显著周期;东北玉米光温生产潜力呈西南区域与东北区域相反的空间趋势分布,生产潜力的高值区位于辽宁大部、吉林西部和黑龙江西南部,低值区位于东北的东部地区;东北玉米气候生产潜力的高值区位于东北的东南部,低值区位于东北的西部。     

岩溶区和非岩溶区玉米光合作用与锌含量和碳酸酐酶关系的对比研究

采用田间试验方法对比研究岩溶区和非岩溶区玉米叶片光合作用与锌含量和碳酸酐酶活性的关系, 结果表明: 岩溶区施加有机肥的土壤有效锌和玉米叶片锌含量均高于非岩溶区,岩溶区和非岩溶区的玉米叶片的锌含量分别为47. 85mg /kg 和43. 35 mg /kg ;岩溶区玉米叶片的碳酸酐酶活性和光合作用也高于非岩溶区,岩溶区的碳酸酐酶活性平均为5. 622U,非岩溶区的碳酸酐酶活性平均为3. 485U;碳酸酐酶活性随玉米叶片的锌含量增加而提高,而玉米光合作用效率随碳酸酐酶活性增加而提高,反映了土壤锌含量对玉米叶片锌含量、碳酸酐酶活性和光合作用的控制。      

高温干旱复合胁迫对夏玉米生长发育及产量形成的影响

为探究不同生育期不同程度复合高温干旱胁迫对夏玉米生长发育及产量形成的影响,以夏玉米品种“登海685”为试验材料,于2022年6—9月在衡水农业气象试验站开展夏玉米高温干旱田间胁迫试验。在拔节—抽雄和抽雄—乳熟两个生育期分别进行试验。干旱处理设置为轻旱和重旱两个水平。通过增温箱分别在两个生育期进行高温处理,这样每个生育期有轻旱、轻旱高温、重旱、重旱高温四种胁迫处理,各处理有两个重复。此外设置全生育期增温无旱处理和对照组,共10个处理,对株高、叶面积、干物质重及产量构成要素进行观测。结果显示,夏玉米全生育期增温会增加株高和叶面积,但会降低干物质积累导致产量下降;夏玉米在拔节—抽雄和抽雄—乳熟期发生严重的干旱可显著降低株高,但干旱复合高温后影响程度变弱;两个时期发生高温复合干旱与单一干旱相比对玉米叶面积的降低程度更明显;两个时期发生高温干旱胁迫对玉米植株干物质的降低主要由果实干物质降低带来;这两个阶段高温干旱胁迫均会影响产量形成,但拔节—抽雄期干旱对产量形成的影响更大,而抽雄—乳熟期高温的影响更大。     

SAR与光学遥感影像的玉米秸秆覆盖度估算

秸秆是农田生态系统的重要组成部分。秸秆覆盖度（CRC）的遥感估算可以大范围、快速地获取地面秸秆覆盖信息，对保护性耕作的推广具有十分重要的意义。基于Sentinel-1 SAR影像和Sentinel-2光学影像分别构建了雷达指数与光学遥感指数，结合吉林省梨树县春秋两期实地采样数据，探究遥感指数与玉米秸秆覆盖度的相关性。为进一步提升玉米秸秆覆盖度的估算精度，结合雷达指数与光学遥感指数，采用最优子集回归的方法建立玉米秸秆覆盖度的估算模型，完成研究区的玉米秸秆覆盖度估算制图。结果表明：土壤质地分区建模可有效解决土壤异质性问题，提升反演精度。各遥感指数在秋季高覆盖时期的表现均优于春季低覆盖时期。STI和NDTI指数在光学遥感指数中表现最好，R²分别为0.701和0.697，而在雷达指数中，基于余弦矫正法的γVH0指数与实测CRC的相关性最高，R²为0.564。结合雷达指数与光学遥感指数能够有效地提高秸秆覆盖度估算精度，在最优子集回归法下基于结合指数构建的回归模型最优，R²为0.799，RMSE为13.67%，达到了较高的精度。研究结果为秸秆覆盖度估算的精度提升提供了一种新思路。     

基于GIS的新疆呼图壁县制种玉米精细化气候区划

利用呼图壁县及周边15个气象站点1961-2018年气候资料和台站地理信息数据，应用地理信息系统(ArcGIS10.0)空间分析技术将新疆1:5万DEM数据转成分辨率为（100m×100m）的数字高程，并提取对应站点上的经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向等，通过地统计回归和反距离权重等方法构建≥10℃积温、无霜期、7月平均气温、≥35℃高温日数等指标因子与地理因子的空间分析推算模型，获取制种玉米各区划指标因子的空间分布模拟值，并将实际值与模拟值之残差部分进行空间内插订正，结合制种玉米区划指标等级，最终得到制种玉米适宜种植精细化区划。区划结果表明，全县划分为最适宜区、适宜区、次适宜区、风险区和不适宜区5个分区。最适宜种植区分布在呼图壁县北部平原地带，包括呼图壁县、十里店镇、五工台镇、园户村镇和大丰镇等广大区域；适宜区分布在中部平原地带，包括独山子乡、龙王庙村、宁州户村、二十里店村等区域；次适宜种植区靠近丘陵、低山地带，包括石梯子乡。