1980～2005年玉米物候特征及其对气候的响应

对辽宁省16个站点1980～2005年的玉米物候资料分析表明,玉米播种与出苗微弱提前,但成熟明显推后,导致玉米生育期明显延长;玉米播种期、出苗期、成熟期和全生育期均与温度呈显著负相关,除播种期外,玉米各个物候期与降水则呈显著的正相关;年平均气温的升高导致玉米生育期缩短,年降雨量的减少导致生育期延长。因此,未来气候暖干化将对玉米生长、质量和产量产生重大影响。

气候变化与气候事件对锦州农田生态的影响及预防对策

经监测资料分析,锦州近17 a主要气象要素与前30 a同期相比差异较大,平均气温升高,气候事件多发,气象灾害对农业生产影响加大。针对气候变化特点与农田生态状况,做出评估并提出防灾减灾对策。

玉米农田土壤呼吸作用的空间异质性及其根系呼吸作用的贡献

基于4月底到9月底东北地区玉米农田土壤呼吸作用全生长季的观测,阐明了土壤呼吸作用的空间异质性特征,综合分析了水热因子、土壤性质、根系生物量及其测定位置对土壤呼吸作用空间异质性的影响,并对生长季中根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例进行了估算。结果表明,在植株尺度上,土壤呼吸作用存在着明显的空间异质性,较高的土壤呼吸速率通常出现在靠近玉米植株的地方。根系生物量的分布格局是影响土壤呼吸作用空间异质性的关键因素。在空间尺度上,土壤呼吸作用与根系生物量呈显著的线性关系,而土壤湿度、土壤有机质、全氮和碳氮比对土壤呼吸作用空间异质性的影响并不显著。通过建立土壤呼吸作用与玉米根系生物量的回归方程,对根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例进行了间接估算。玉米生长季中,根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在43.1%～63.6%之间波动,均值为54.5%。

玉米地土壤呼吸作用对土壤温度和生物因子协同作用的响应

基于2005年玉米(Zea mays)生长季土壤呼吸作用及其影响因子的动态观测资料,分析了玉米地土壤呼吸作用的日和季动态及其对土壤温度和生物因子协同作用的响应。结果表明,玉米地土壤呼吸作用的日变化为不对称的单峰型,其最小值和最大值分别出现在6∶00～7∶00和13∶00左右;玉米生长季中,土壤呼吸速率波动较大,其均值为3.16μmol CO2·m-2·s-1,最大值为4.87μmolCO2·m-2·s-1,出现在7月28日,最小值为1.32μmol CO2·m-2·s-1,出现在5月4日。在土壤呼吸作用日变化中,土壤呼吸速率(SR)与10cm深度土壤温度(T)呈显著的线性关系:SR=αT+β。在整个生长季节,玉米净初级生产力(NPP)与直线斜率(α)呈显著正相关,生物量(B)也明显影响直线的截距(β)。基于此,建立了玉米地土壤呼吸作用动态模型SR=(aNPP+b)T+cB2+dB+e。土壤呼吸作用季节变化的大部分(97%)可以由土壤温度、NPP和生物量的季节变化来解释。当仅考虑土壤温度对土壤呼吸作用的影响时,指数方程会过大或过小地估计了土壤呼吸强度。该文的结果强调了生物因子在土壤呼吸作用季节变化中的重要作用,同时指出土壤呼吸作用模型不仅要考虑土壤温度的影响,在生物因子影响土壤呼吸作用的温度敏感性时,还应该把生物因子纳入模型。

不同物候模型对东北地区作物发育期模拟对比分析

作物发育期预报在农业气象业务中具有重要意义。通过比较4种作物发育期模型的模拟效果,为中国东北地区作物发育期预报提供参考。基于东北地区玉米、水稻和大豆的发育期观测数据及其对应的气象资料,利用模拟退火算法估算了4个发育期模型的参数值,并对模型进行内外部验证。结果表明:在参数本地化过程中,高亮之模型和沈国权模型的配置效果较好,均方根误差平均分别为3.31 d和3.72 d。在模型验证过程中,沈国权模型的均方根平均误差为5.22 d,相对而言,模拟效果较好。

基于水热因子的玉米物候模拟

对锦州14 a玉米各生育期特征及其与气候因子的关系分析表明:同品种玉米的物候期相近,变化在2 d左右,而吐丝期到成熟期所需日数变化较大,为6 d或以上;玉米各生育期的影响因子不同,气温与湿度对玉米出苗期、三叶期和七叶期的影响显著,播种期到七叶期的积温占整个生育期积温的20%,并与同期的空气湿度累积量呈显著二次曲线相关(R2=0.91)。积温与空气湿度累积可较好地模拟玉米播种期至七叶期和玉米的总生育期。

三代棉铃虫发生程度与气象条件关系的贝叶斯判别

三代棉铃虫的发生程度与7、8月份的雨量、温度条件密切相关,笔者采用贝叶斯判别分析原理预报了三代棉铃虫的发生程度。

东北春玉米不同发育期干旱胁迫对根系生长的影响

分别在玉米拔节期(BJ)和抽雄期(CX)进行水分胁迫试验,利用微根管技术观测不同发育期干旱过程中根分布动态,并利用根分布模型模拟相关参数(d_(50)和d_(95):累积根比例分别为50%和95%的土层深度),对不同干旱胁迫处理的土壤湿度、根系分布及相关参数时空动态特征进行分析。结果表明:水分控制后的土壤湿度在130cm以上基本达到预期干旱效果,即BJ和CX处理在控水时段0~100 cm土层土壤相对湿度都降至40%以下,但深层土壤湿度并未受到水分控制影响;拔节和抽雄期干旱胁迫条件下,根长密度(RLD)最大值分别为2.18±0.89cm·cm^(-3)和2.10±0.47 cm·cm^(-3),所在土壤深度为60 cm,对照(CK)RLD最大值为1.24±0.77 cm·cm^(-3),所在深度为40 cm,CK和BJ处理的RLD在最大值深度以下随土层深度增加而减小,CX处理的RLD在80 cm以下仍保持较大值;BJ和CX比CK的d50分别增大45%和59%,d95分别增大8%和41%,证明玉米根系因干旱胁迫而向深层土壤生长。

B2气候情景下2011—2050年辽宁农业气候资源演变特征

利用区域气候模式PRECIS输出资料,基于时间序列分析及空间分析方法,对2011—2050年B2气候情景辽宁省农业气候资源时空演变特征进行预测。结果表明:辽宁辐射资源增多趋势不显著,但在2031—2040年达到峰值;生长季降水呈减少趋势,与辐射资源变化呈相反位相,减幅从西向东依次增大,辽东大部地区减幅为20 mm.(10 a)-1或以上。不同年代降水多寡对洪涝和干旱事件的发生具有指示意义。大于等于10℃积温呈极显著增多趋势,大部地区增幅为100(℃.d).(10 a)-1以上。辽西东部和辽北西部地区初霜日延后1—3 d,辽宁北部和辽东部分地区终霜日提前1—2 d。初霜日的延后和终霜日的提前使得无霜期延长,说明辽宁地区未来40 a热量资源明显增多,可为应对气候变化和调整农业种植结构提供参考。

辽西雨养玉米农田土壤水分变化特征及其模拟

土壤含水量是作物生长发育的关键影响因子之一,确定土壤含水量变化及预测土壤含水量变化趋势,对于雨养农业更加有效地保墒、提高作物水分利用效率和增强抗旱防灾能力有着重要的现实意义。利用2008—2011年锦州玉米生长季逢三逢八土壤湿度观测数据,日气温降水数据和2008年玉米生长发育期数据资料,结合CERES-MAIZE土壤水分模块,分析了雨养玉米农田土壤水分时空变化特征和模拟了土壤水分时空变化特征。结果表明：生长季降水并不能反映土壤水分条件的好坏,生长季中雨以下的降水量和降水频次与土壤水分条件的好坏较好的一致性;土壤水分随土层深度而增加,0~40 cm土壤含水量平均值和最低值分别是田间持水量的69%~82%和49%~64%;玉米根系生物量与生长时间呈二次曲线关系,所建根系生物量模型解释率达89.7%;耦合根系生物量模型和叶面积指数模型的CERES-MAIZE中的土壤水分模块能够较好的模拟雨养玉米生态系统土壤水分的时空变化特征。

日光温室气温变化及其影响因子分析

为了深入理解农村日光温室生产与气象要素的关系,并提供基层设施农业气象服务关键的科技支撑,基于锦州日光温室观测数据,分析了日光温室气温的旬变化特征和日变化特征,及其与外界气温和长波辐射的关系。结果表明:非生长季日光温室旬平均气温不呈显著的变化规律,日平均气温呈现显著的变化规律,最高为午后2点,最低为早晨8点。日光温室气温变化主要受温室地面长波辐射和外界气温影响,非生长季气温显著升高,可能有利于设施农业的发展。日照时数减少,导致温室内气温下降,但就近60年的变化程度,日照时数的变化程度不足以限制农村设施农业日光温室的发展。因此,短期的低温寡照将成为日光温室发展的关键因子。

1981～2006年锦州大豆产量与水分条件关系分析

[目的]分析1981～2006年大豆产量与水分条件的关系。[方法]采用SPSS10.0统计软件进行相关、一元及多元回归分析,当P<0.05时认为回归分析显著。[结果]近20年来,大豆生育期累计日照时数的年际波动较大,变异系数为12.0%,但0℃以上年积温呈显著增加趋势,其年际波动较小,变异系数为5.6%;日照时数和积温与大豆产量无明显相关性;降水量与生物量呈较强的显著正线性相关,收获指数与生育期呈负相关;全生育期、三叶期、出苗期、结荚期、鼓粒期和分枝期的土壤有效水含量对大豆产量的影响依次减小,而开花期和成熟期的土壤有效水含量对大豆产量无显著影响。[结论]该研究阐明了大豆产量波动规律及其气候区驱动机制,为在干旱缺水条件下实现大豆的稳产高产奠定了理论基础,为大豆田间管理提供了技术支持。

吉林省蒸发量的时空分布特征

利用吉林省1971—2010年的45个地面气象站逐日气象观测数据,应用累计距平、气候趋势系数、气候倾向率、高桥公式计算并分析吉林省年蒸发皿蒸发量和实际蒸发量的时空分布特征。结果表明:吉林省1971—2010年的蒸发皿蒸发量呈显著下降趋势,其中春季蒸发下降速率最大,在夏、秋、冬三季中存在上升的趋势,但不显著。空间上看,全省蒸发皿蒸发量呈东部减少、中部部分减少、西部增加的趋势,但不同季节的影响范围存在一定的变化。吉林省年实际蒸发量占蒸发皿年蒸发量的25%,实际蒸发量随时间呈微上升趋势,但不显著。在影响蒸发皿蒸发量的气象因子中,风速和温度日较差是主要因素。实际蒸发量与降水量和温度日较差之间的相关性显著,其中温度日较差是实际蒸发量的主要影响因素。

玉米农田生态系统CO_2通量的动态变化

利用2008年锦州农田生态系统野外观测站涡动相关系统通量观测资料,分析了玉米农田生态系统生长季(5—10月)及非生长季CO2通量动态变化。结果表明:玉米农田生态系统的非生长季日动态趋势不明显;生长季日动态明显,呈明显的U型曲线,CO2通量最大值出现在12:00,为-1.19 g·m-2·s-1;不同物候期的日动态呈现U型曲线,各发育期CO2通量日最大值范围为0.07～-0.23 g·m-2·s-1;玉米农田生长季生态系统净碳交换日累积(NEE)为-652.8 g·m-2,非生长季NEE为499.8 g·m-2,2008年碳收支-153.0 g·m-2,表现为碳汇。

东北地区春玉米主要生理参数对拔节至灌浆期干旱的响应

为了深入了解玉米干旱的影响机理,采用持续无补水方式进行东北地区春玉米拔节至灌浆期干旱胁迫试验,对主要光合变量(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r、气孔导度G_s、胞间CO_2浓度C_i)、茎流速率及叶和根水势进行动态观测,研究春玉米关键发育期干旱对各生理参数的响应。结果表明:G_s、P_n和C_i对轻度干旱胁迫响应较慢,3个生理参数在中度干旱胁迫以上随干旱加重均快速减小,T_r对轻度干旱胁迫的响应比其他生理参数更快;随着干旱程度加重光合作用的响应由单纯受气孔因素转为受气孔与非气孔双重因素的影响;复水后,各生理参数均可以恢复正常,G_s、P_n和T_r在短时间内补偿性快速增大,其中T_r对复水后土壤湿度下降的响应不敏感;玉米植株日茎流量不受轻度和中度干旱胁迫的影响,但干旱后复水出现补偿性增大现象;叶水势对干旱胁迫的响应比根水势偏慢,复水后叶水势恢复能力比根水势偏弱。

气候变化下气象因子顺逆变对生态环境影响评估

气候变化的事实及其影响越来越显著,对自然系统和人类经济社会可持续发展构成现实性威胁。由气候变化导致的突发性、极端天气气候事件呈增加趋势。笔者通过对温度上升、降水变率大且时空分布极不均匀等贡献分析,评估得出主要气象因子的顺逆变对锦州生态环境的影响呈明显态势。

基于实际蒸散量辽西地区春玉米生物量及产量评价

为了确定辽西地区春玉米各发育阶段生长状况及最终产量的评价方法,基于2011—2015锦州农业气象试验站开展的玉米分期播种试验,利用锦州地区气象观测数据、玉米发育期数据和玉米各发育阶段地上生物量及产量数据,采用Penman-Monteith方法和数理统计方法分析锦州地区玉米不同发育阶段实际蒸散量与地上气象生物量和气象产量的相关关系,并建立玉米各发育期生长状况及最终产量评估模型。结果表明:2011—2015年锦州地区玉米各发育阶段实际蒸散量与地上气象生物量和气象产量之间的线性关系显著,播种—七叶阶段二者呈显著的相关关系(P<0.05),播种—拔节、播种—抽雄、播种—乳熟和播种—成熟阶段二者呈极显著的相关关系(P<0.01)。建立的玉米各发育期生长状况及产量评估模型的预报准确率为77.8%—94.5%。辽西地区玉米正常生长全生育期水分供应的下限为333.2 mm,其中播种—七叶、七叶—拔节、拔节—抽雄、抽雄—乳熟和乳熟—成熟阶段水分供应的下限分别为49.9 mm、23.3 mm、83.4 mm、118.9 mm、57.7 mm。玉米各发育阶段干旱对产量影响的程度由重至轻依次为:拔节—抽雄>抽雄—乳熟>七叶—拔节>播种—七叶>乳熟—成熟。本文基于玉米实际蒸散建立的辽西地区春玉米生物量及产量评估方法,可以满足农业气象产量预报服务的需求,在实际业务中具有应用价值。

气象要素对大豆产量的影响分析

基于2001—2009年大豆田间试验观测数据,利用相关分析和通径分析揭示了大豆不同发育期气象因子和生物因子对大豆产量的影响。结果表明:不同发育期的气象要素对大豆产量影响效果不同,其中开花—结荚期的平均气温与大豆产量相关性最大,为0.90,其次为播种—出苗期的降水,相关系数为0.71,结荚—鼓粒期的相对湿度和日照时数,分枝期的生物量和开花期的叶面积对大豆产量具有一定影响(r>0.5)。通径分析显示具有显著直接作用的因子是开花期的叶面积,不同发育期的气温与降水主要通过对生物量和叶面积的间接作用来影响大豆产量,结荚—鼓粒期的相对湿度和日照时数对产量有较大的直接作用。耦合气象因子与生物因子建立大豆产量回归模拟方程,能够较好解释大豆产量(R2=0.99)。

1951～2007年东北地区有效积温时空变化特征

利用1951~2007年东北3省86个站点最高气温和最低气温数据,通过arcgis和SPSS软件分析了东北地区近57年来〉10℃的有效积温的时空变化。结果表明,东北3省有效积温在时间上呈显著递增趋势,其中吉林（P=0.024）、黑龙江（P=0.003）和辽宁（P〈0.001）递增趋势依次增强;阐明了东北区域农业气候资源的发展变化,探讨气候变化下,东北区域农业发展存在的问题,增温导致有效积温增加,同时有可能加剧区域性干旱,加快作物的生长和成熟,从而导致作物产量减少和品质下降。

1985—2005年锦州地区大豆物候期变化及气候响应

利用1985—2005年锦州大豆物候期及同期气象资料,应用数理统计方法,分析大豆物候期的气候响应。结果表明:大豆生长期的长短主要受积温和降水的影响,出苗期主要受积温和日照的影响。积温、降水和日照在大豆不同物候期内的作用不同,三叶期和成熟期是积温、日照和降水共同作用的结果,分枝期主要是受积温和日照的影响,开花和结荚期主要是受累计积温的影响。