小麦叶片和冠层尺度气体交换模型关键参数的季节变化特征

本文从叶片和冠层尺度入手,采用手持式光合仪和涡动相关法,分析确定C3作物春小麦和冬小麦气体交换模型关键参数随季节变化的特征。结果表明:春小麦叶片尺度最大羧化速率和最大电子传递速率在生育末期快速减小,其他阶段差异不显著,但二者之比随发育期变化相对稳定,均值为2.2;春小麦生长季叶片气孔导度模型斜率在9~11间变动,均值为9.7。冬小麦冠层尺度最大羧化速率和最大电子传递速率随发育期呈抛物线变化,但二者之比相对稳定,均值为1.43;冬小麦冠层导度模型斜率在不同年份不同季节变化无明显规律,整个生育期围绕均值12波动。本研究论证了表征作物光合能力的参数随生育期变化以及气孔导度模型斜率相对稳定的特征。可为陆气相互作用过程分析以及生态系统碳—水循环模拟提供参数化依据。

春小麦生理指标对土壤水分持续减少的响应特征分析

为研究春小麦生理指标对土壤水分变化的响应特征,以春小麦品种定西40为试材,于2019年进行春小麦盆栽试验,在拔节初期设置对照(CK)和干旱(DR)两个水分处理,分析春小麦旗叶水势(LWP)及光合生理参数等对土壤水分变化的响应特征。结果表明:随着土壤水分的减少,LWP显著下降,07时LWP较11时LWP对土壤水分变化更敏感;随着土壤水分的减少,春小麦叶片净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、胞间CO_(2)浓度(C_(i))快速下降,平均降幅分别为64%、76%和70%。LWP、P_(n)、T_(r)、R_(s)(气孔阻力)、C_(i)与土壤相对湿度(RSM)呈指数函数关系,决定系数为0.310~0.874,水分利用效率(WUE)与RSM呈幂函数关系(R^(2)=0.212)。该研究可为黄土高原半干旱区春小麦水分的高效利用提供理论依据。

春小麦对骤旱的响应特征及其阈值分析

与缓慢发展的干旱过程不同,骤旱具有发生速度快,短期内可致害的特点。目前,关于作物骤旱致害的临界阈值及其调控机制尚不清楚。以春小麦为供试作物,通过桶栽试验,模拟研究骤旱过程中小麦受旱致害的过程特征及其控制因素。结果发现,发生骤旱时土壤含水量下降呈先快后慢的变化趋势,叶片水分和叶水势则呈先慢后快的指数变化趋势。叶片光合生理指标对土壤水分的下降存在明显的阈值响应,且不同生理指标的阈值并不完全相同,其中净光合速率与表征叶片光合能力的指标(最大羧化速率)对土壤有效含水量的响应阈值为0.4,气孔导度和蒸腾速率对土壤有效含水量的响应阈值分别为0.5和0.4。而小麦光合生理指标对叶片水分和叶水势的阈值响应并不明显。同时依据各生理指标相关和通径分析结果得出,骤旱发生时引起小麦叶片净光合速率快速降低的主导因子为非气孔因素,而并不是以往作物受旱研究中的气孔因素。本研究结果有望丰富干旱影响认知,并可为科学应对干旱提供依据。

干旱胁迫下小麦叶片光合-蒸腾耦合变化特征及调控机制

叶片通过控制气孔将植物碳同化和水分消耗这2个过程紧密耦合,但在不同水分条件下这种碳水耦合关系是否会发生变化目前尚不清楚。选择西北半干旱区大田作物春小麦为研究对象,对其进行不同水分处理(充足供水CK、轻度干旱T1、中度干旱T2、重度干旱T3),在小麦拔节期选择典型晴天观测叶片光合-蒸腾日变化过程(08:00—18:00)。结果表明:空气温度(t)、光合有效辐射(PAR)的日变化均为单峰型,峰值出现在12:00、16:00;叶片气孔导度(G_(s))的日变化在CK、T1、T2下呈双峰型分布,在T3下无明显变化;蒸腾速率(T_(r))呈现双峰型变化的是T1和T2,CK与T3则呈单峰型变化;光合速率(P_(n))的日变化幅度从充足供水到严重干旱处理依次减小,且各处理在12:00前波动较大,而后呈现平缓降低的趋势。各水分处理下小麦叶片光合-蒸腾的日变化呈现显著的正相关关系,P_(n)在CK下的主要调控因子是PAR,在T1、T3下的主要调控因子为G_(s);T_(r)在CK、T1下的主要调控因子是PAR,在T2、T3下的主要正调控因子为G_(s),负调控因子为t。同时,当以P_(n)与T_(r)关系斜率表示小麦叶片碳水耦合关系时,发现不同水分处理下小麦叶片碳水耦合特征存在差异,尤其是重度干旱,导致小麦叶片碳水耦合关系显著降低。

半干旱区春小麦水分与产量关系及其影响因素分析

水分是影响半干旱雨养作物生长、发育及产量形成最重要的环境因素。以中国西北半干旱区田间试验为基础,收集长期观测资料和文献数据,分析春小麦产量与水分之间的关系及其环境影响因素,揭示不同环境条件下春小麦水分限制特征和调控机制。研究表明:半干旱区常规管理水平下,雨养春小麦产量与水分间的关系相对稳定,然而播前土壤储水影响生育期降水与春小麦产量间的关系,不同播前土壤储水条件下,每增加1 mm降水量,春小麦产量的增加量分别为21.3 kg·hm^(-2)和16.8 kg·hm^(-2)。生育期大气干湿条件(潜在蒸发量与降水的差值)对播前土壤储水与春小麦产量间的关系也有影响,其中大气较为干燥时(潜在蒸发量与降水的差值大于425 mm),产量与土壤水分间关系斜率为22.9 kg·hm^(-2)·mm^(-1),大气较为湿润时(潜在蒸发量与降水的差值小于425 mm),斜率为20.1 kg·hm^(-2)·mm^(-1)。相较生育期降水,播前土壤储水对春小麦产量更具有决定性作用。半干旱雨养春小麦的气候年型由播前土壤储水和生育期大气干湿条件共同决定。增加播前土壤水分储量、在生育期的特定阶段灌溉均会改变小麦耗水量与产量之间的关系,并最终导致小麦水分利用效率发生变化。大气干湿条件和灌溉条件共同导致中国西北不同地区春小麦边界函数存在差异。

春小麦叶片气体交换与产量对干旱响应的阈值差异

叶片气体交换过程是作物干物质及产量形成的基础,在干旱发展过程中作物叶片气体交换对水分胁迫存在阈值响应,众多相关生理指标也以此为基础用于监测作物受旱状况。然而作物叶片气体交换过程与产量对干旱的响应阈值是否具有同步性,目前尚不清楚,这在一定程度上影响了利用作物生长期叶片气体交换相关生理指标监测农业干旱的准确性。本研究通过控制试验确定春小麦叶片气体交换对干旱的响应阈值,并利用该阈值特征参数化春小麦生长模型,从而设计水分控制模拟试验,分析春小麦产量对干旱的阈值响应特征及其与叶片气体交换指标阈值的差异。结果表明:春小麦气孔导度对土壤有效含水量的响应阈值为0.50,大于蒸腾速率与净光合速率的响应阈值(0.40)。用净光合速率对土壤有效含水量的响应阈值参数化春小麦生长模型,能够准确模拟春小麦地上部生物量和产量的变化。春小麦地上部生物量与产量对根系层土壤有效含水量的响应阈值为0.18,明显小于叶片气体交换指标对土壤有效含水量的响应阈值。证明了利用作物生育期间叶片气体交换等生理指标表征作物受旱状况,反映作物最终产量降低程度会存在一定问题。本研究结果可为农业干旱监测、预测及干旱影响评估提供参考依据。

黄土高原半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应

为探讨气候变化背景下,黄土高原半干旱区马铃薯生育期气象要素的变化规律及其对马铃薯生长发育的影响,本研究基于黄土高原半干旱区定位观测试验,结合气象要素观测资料,研究了半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应。结果表明,1960—2020年61 a间,马铃薯生育期气温和积温显著升高,气候倾向率分别为0.32℃·10a^(-1)和48.14℃·10a^(-1)(P<0.01);降水量波动减少,气候倾向率为3.97 mm·10a^(-1)(P<0.05);日照时数显著减少,气候倾向率为10.92 h·10a^(-1)(P<0.05)。但2005—2020年16 a间,马铃薯生育期气温显著下降,气候倾向率为-0.54℃·10a^(-1)(P<0.01),各生育时期气温均呈下降趋势,其中块茎膨大~成熟期气温下降最明显,气候倾向率为-1.18℃·10a^(-1),通过0.01水平显著性检验;马铃薯生育期降水量增加显著,气候倾向率为13.89 mm·10a^(-1)(P<0.01),各生育时期降水量变化不同,播种~出苗和块茎形成期降水量呈显著减少趋势,气候倾向率为12.32 mm·10a^(-1),出苗~分枝期和块茎膨大~成熟期降水量呈显著减少趋势,气候倾向率为11.22 mm·10a^(-1)和35.26 mm·10a^(-1)。近16 a来,马铃薯生长日数延长、产量下降,产量与全生育期气温、块茎膨大~成熟期气温和积温呈显著负相关(P<0.05),产量与降水量呈极显著正相关(P<0.01),马铃薯生育期适宜降水量阈值为315.7 mm。马铃薯生育期气温及降水量、块茎形成期降水量和播种~出苗降水量是影响马铃薯产量的关键因子。该研究可为黄土高原半干旱区马铃薯种植应对气候变化及产业健康发展提供重要参考。

干旱灾害对粮食安全的影响及其应对技术研究进展与展望

干旱是当今世界出现频率最高、持续时间最长、危害范围最广的重大气象灾害,对全球农业、生态、社会发展和国民经济等影响巨大而广泛。农业旱灾是影响农业生产的重要因素,农业生产关乎着国家粮食安全。我国是一个农业大国,同时也是一个旱灾频发的国家,深入了解农业干旱灾害的成因、影响特征、旱灾强度、严重程度以及作物致灾的生理过程和机理等是提升农业干旱灾害监测预测预警水平、减轻和防御灾害损失、提高国家粮食安全生产需要解决的重要科学问题。本文综合回顾了国内外不同程度的农业干旱及其对粮食生产影响的最新研究进展,从农作物形态、生理、细胞和分子水平等方面探究了干旱影响特征及机制,围绕粮食生产如何有效应对农业干旱问题,评述了当前农业干旱监测的主要指标、方法、预警系统等,针对农业可持续发展和干旱新特征,讨论了当前防旱减灾和农业干旱应对的现状,强调了适应与减缓并举的一系列干旱应对措施,在此基础上结合国家、区域和行业发展需求提出了今后应着重加强的重要科学问题、研究对策及学科发展展望。

水分胁迫对半干旱区马铃薯产量形成的影响研究

马铃薯是继水稻、小麦和玉米之后的第四大主粮作物,对保障国家粮食安全有重要意义,为探索黄土高原半干旱区马铃薯(Solanum tuberosum L.)产量、叶片光合生理及干物质积累对水分胁迫的响应特征,以马铃薯主栽品种“新大坪”为试验材料,于2021年进行土壤水分胁迫试验,在块茎膨大关键期(8月)控制土壤水分,设置田间持水量的40%±5%(中度水分胁迫,T1处理)、55%±5%(轻度水分胁迫,T2处理),以田间持水量的75%±5%(充分供水处理,T3)为对照进行分析。结果表明:水分胁迫条件下,马铃薯单株最大块茎重、块茎重和产量均下降,块茎个数减少,屑薯重和屑薯个数显著增加(P<0.05),T1和T2处理产量较T3分别下降30%和13%;叶片净光合速率(Net Photosynthetic Rate,Pn)、气孔导度(Conductance to H_(2)O,Gs)、胞间CO_(2)浓度(Intercellular CO_(2)Concentration,Ci)显著下降,其中气孔导度(Gs)降幅最大(59%),T1处理水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)较T3提高31%;在弱光区,中度和轻度水分胁迫对Pn影响不显著(P>0.05),在光强大于等于300μmol·m^(-2)·s^(-1)时,处理间差异增大,T1、T2处理Pn较T3平均下降42%和32%;受水分胁迫影响,最大净光合速率(P_(nmax))、光补偿点(Light Compensation Point,LCP)和暗呼吸速率(Rd)显著下降(P<0.05),轻度水分胁迫光饱和点(Light Saturation Point,LSP)最高,为893.32μmol·m^(-2)·s^(-1),中度水分胁迫叶片可利用的光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)区间缩小,对强光的利用能力下降;水分胁迫导致根、茎、叶、叶柄干物重下降,其中中度水分胁迫叶柄降幅最大(63%),叶片次之(57%),根最小(53%)。该研究可为黄土高原半干旱区马铃薯干旱灾损评估和土壤水分的高效利用提供理论依据。

CO_(2)浓度增加对半干旱区马铃薯生长动态及产量、品质的影响

为了解CO_(2)浓度升高条件下马铃薯生长动态及其产量、品质的变化特征,在典型半干旱区(甘肃定西)利用开顶式气室(OTC)试验平台,以马铃薯‘新大坪’为供试品种,设对照(390μmol·mol^(-1))和590μmol·mol^(-1)共2个CO_(2)浓度梯度,开展CO_(2)浓度增加模拟试验。结果表明:CO_(2)浓度增加至590μmol·mol-1时,马铃薯发育加快,生育期提前,全生育期天数缩短3 d;CO_(2)浓度升高对马铃薯株高、叶面积指数、叶绿素含量和叶片水势有明显促进作用。随着生育进程的推移,马铃薯地上部干物质生产对CO_(2)浓度的响应值呈现先变大再变小的趋势。CO_(2)浓度增加促进了马铃薯块茎产量的提高,单株结薯数和单株薯块质量也有所增加。与对照相比,590μmol·mol^(-1 )CO_(2)处理马铃薯块茎水分、蛋白质、维生素C含量以及铁、锌、铜元素含量分别下降3.43%、11.78%、13.09%、25.58%、31.94%和9.76%,而粗淀粉、粗脂肪、粗纤维和还原糖含量分别增加10.56%、240.00%、14.28%、106.38%。

我国夏季风过渡区陆-气相互作用研究的新进展

中国夏季风过渡区是全球陆-气相互作用强盛区域之一,也是极端天气灾害频发且易造成严重经济损失的区域,对过渡区陆-气相互作用的进一步认识将有助于提升该区域防灾减灾能力。以近年来中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室为平台开展的夏季风过渡区相关项目群取得的研究成果为基础,对过渡区陆-气相互作用时空分布规律、陆面水分收支对夏季风响应新特征、边界层时空变化特征及发展机制、季风与陆-气相互作用对区域气候影响、陆-气相互作用对作物产量影响以及多因子和多尺度动力学粗糙度参数化方案等方面的新进展进行系统总结,并根据夏季风过渡区陆-气作用研究的发展趋势,提出今后应在侧重加强陆-气交换多循环过程对夏季风年循环响应规律研究基础上,探讨陆-气相互作用对夏季风的多尺度动态响应,建立地表过程和大气边界层关键物理量的气候动力学关系,以改进和提升区域气候模式模拟水平。该工作对推动我国陆-气耦合过程的研究具有重要意义。

移栽期对甘肃中部党参生长发育及产量的影响

探究移栽期对黄土高原半干旱区党参生长发育和产量的影响,以期为区域党参高产栽培提供理论依据。于2020年在甘肃省定西市进行党参分期移栽试验,设置3个移栽期,以传统移栽期为对照(CK,4月1日移栽),设置较传统移栽期推迟5 d(T_(1),4月6日移栽)和10 d(T_(2),4月11日移栽)处理,并对不同移栽期党参生长发育、生物量积累特征和产量进行分析。结果表明,不同处理分枝期出现时间差异最大,T_(2)较CK、T_(1)分别推迟5、2 d,移栽期推迟,生长期缩短,参根进入快速生长的时间提前,起始生长势(C0)增大,T_(2)较CK、T_(1)分别提高24.72%和6.65%;生长渐增期持续时间随移栽期的推迟而缩短,快增期持续时间差别不大;T_(1)处理参根平均生长速率(Va)较CK、T_(2)分别提高3.73%、2.45%,快增期干物质积累量和生长速率均最高;地上生物量最大生长速率(MGR)表现为T_(2)>T_(1)>CK,T_(2)较CK、T_(1)分别提高17.29%、10.46%,C0和Va均最大,T_(2)处理C0较CK、T_(1)分别提高7.74%、10.32%,Va增幅分别为19.67%、12.30%;移栽期推迟,地上部不同生长期生长持续时间缩短,干物质积累量和积累速率增大,产量增加,CK、T_(1)、T_(2)处理产量分别为257.67、306.68、524.90 g/m^(2),T_(2)较CK、T_(1)分别增加104%、72%。研究结果可为黄土高原半干旱区党参优质栽培,提高气候资源利用率提供参考。

半干旱区雨养春小麦蒸腾效率的计算与应用

与作物叶片水平的蒸腾效率研究相比,由于群体蒸腾量难以直接测量,作物产量水平的蒸腾效率往往不被重视。本研究根据文献中所给出的产量水平的小麦蒸腾效率与自由水面蒸发量之间的关系,依据文献数据、田间试验观测资料以及桶栽试验观测资料,建立黄土高原西端半干旱区雨养春小麦产量与耗水量之间的关系,并计算获得了该区1987-2011年春小麦蒸腾效率,从而模拟了该区春小麦水分利用效率的变化。结果表明,半干旱区雨养春小麦耗水量与产量呈极显著的线性关系(P<0.01),不受不同年份气候条件、供水变化以及作物品种的影响。春小麦蒸腾效率平均为16.301 kg/(hm^(2)·mm),土壤水分蒸发量平均为156 mm。而依据自由水面蒸发量推算每年的春小麦蒸腾效率,所获得的蒸散量与实测产量关系符合该地区文献记录的耗水量与产量关系,论证了蒸腾效率在不同地区相同作物中的保守性特点。同时依据桶栽试验观测所得的胞间二氧化碳浓度与大气二氧化碳浓度比值与生育期平均空气饱和差之间的关系,修订已有的研究公式,能够模拟所研究地区的春小麦水分利用效率。本研究结果可为半干旱区雨养春小麦产量的提高及水资源的高效利用提供可借鉴的依据。

半干旱雨养农业区春小麦水分利用效率变化及其年型划分

如何利用有限的水分获得更多的作物产量是干旱半干旱农业发展的目标和挑战。以半干旱雨养农业区春小麦为突破口,研究了其在不同气候年型下对不同来源的水分利用效率,以选择适宜种植春小麦的气候年型,旨在为半干旱雨养农业区农民种植决策提供依据。以半干旱雨养农业区的典型代表区域定西市安定区为例,采用定西地面气象观测站与定西农业气象试验站1987—2011年的观测资料,分析了当地春小麦对不同来源水分的利用效率及其影响因素。结果表明,定西市安定区1987—2011年25 a间春小麦主要生育期气候存在暖干化趋势,但春小麦降水利用效率和播前土壤水分利用效率均未出现明显的变化。播前土壤水分是影响生育期降水利用效率的主要因素,但生育期大气干湿状况对降水利用效率也有影响。同时,大气干湿状况影响播前土壤水分利用效率,而播前土壤水分的高低对大气干湿状况与播前土壤水分利用效率的关系亦有影响。根据播前土壤水分、主要生育期大气干湿状况、春小麦历年产量,可将半干旱雨养农业区(定西市安定区)春小麦生长的气候年型划分为5个,分别为高产年份、中高产年份、中产年份、中等偏低产量年份、低产水平年份。不同气候年型下,降水利用效率和播前土壤水分利用效率不相同。水分限制情形下,在春小麦达到最大水分利用效率之前,越是适宜的环境,越有利于提高春小麦水分利用效率。在相对适宜的气候条件下,春小麦对播前50 cm土壤水分的利用效率要高于对主要生育期降水的利用效率。因此,选择播前土壤水分高、大气湿润的气候年型种植春小麦能够保证获得较高产量。

干旱过程、时空尺度及干旱指数构建机制的探讨

由于干旱自身不同于其他自然灾害的发生发展特点,目前国内外对干旱的研究及如何应对干旱所引发的灾害依然存在诸多障碍。根据水文干旱研究中所应用的游程理论,进一步分析阐述了干旱的发展演变过程,及干旱各参数之间的关系,确定了干旱的内涵为水分的供需平衡,从而定义了一个具有广泛意义的干旱概念。在此基础上阐述了不同部门所关注干旱类型之间的区别与联系,分析了各干旱类型的侧重点及其时空尺度。并进一步以干旱概念为基础,分析了干旱指数的构建依据及其优缺点,并得出以SPAC(土壤-植物-大气连续体)为基础构建具有较强物理基础的机理性干旱指数是未来干旱监测研究的方向。同时,干旱是一个非常复杂的过程,需要多学科联动建立一套较为完善的科学理论,才能使干旱研究更深入。

叶片光合生理参数变化特征与小麦受旱状态的关系

以小麦为供试作物布设干旱过程试验,研究干旱过程中小麦叶片光合生理参数(包括净光合速率(Pn)、气孔导度(g ssat)、胞间CO 2与空气CO 2浓度比(Ci/Ca)、最大羧化速率(Vc max)以及最大电子传递速率(J max))的变化特征,并探讨干旱不同阶段Pn与g ssat的关系及其对气孔导度模型斜率的影响。结果表明:土壤有效含水量(ASWC)较大时(>0.5),即水分供给充足条件下,小麦叶片光合生理参数随着ASWC的减少保持相对稳定;而当ASWC降至<0.5时,g ssat、Ci/Ca以及Pn减小,在ASWC>0.3时,Pn与g ssat及Ci/Ca的关系保持相对稳定;当ASWC<0.3时,g ssat随ASWC减小呈显著降低趋势,Vc max和J max也在此阶段随ASWC减小而线性降低,而Pn随g ssat的减小降幅明显增大,拟合所获得的气孔导度模型斜率也随之发生改变;当ASWC<0.1时,Ci/Ca随ASWC减小呈增大趋势,而Pn随ASWC减小而减小,在该阶段,Ci/Ca与Pn呈相反的变化趋势。根据叶片光合生理参数的变化特征,可将小麦受旱过程划分为4个阶段,即无干旱胁迫或干旱胁迫较轻的阶段、只有气孔因素影响光合生理过程的阶段、非气孔因素和气孔因素同时影响光合生理过程的阶段以及光合器官遭受损坏的阶段。

拔节期干旱复水对干旱区玉米干物质积累分配的影响

研究干旱区大田玉米拔节期干旱及复水对干物质积累分配的影响,以期为干旱区玉米栽培及节水灌溉提供科学参考。于2016年在甘肃武威荒漠生态与农业气象试验站大田布设试验,以同一品种设置CK(全生育期供水充足的对照处理)、T_(1)(拔节期控水处理)、T_(2)(拔节期控水-复水处理)3种处理,用对比分析的方法比较不同处理下玉米干物质分配与转移的差异。分析发现,干旱致使干物质积累速度减小(T_(1)处理在拔节期、抽雄期、乳熟期的干物质积累速度分别较CK处理减小22.14%、32.66%、40.43%);最终使得干物质积累总量减小(T_(1)处理在拔节期、抽雄期、乳熟期的单株干物质积累量分别较CK处理减小21.62%、27.52%、34.39%),拔节期干旱后复水使生物量有所增加(抽雄期、乳熟期、成熟期地上干物质积累量T_(2)分别较T_(1)处理增加18.20%、24.13%、20.19%),但不能增加到充足灌水处理的水平。同时,干旱抑制其他器官干物质向果穗转移,乳熟期、成熟期干物质在果穗中的分配比例均为CK>T_(2)>T_(1),干旱后复水虽然存在补偿效应,减轻了干旱对干物质转移的影响,但是干旱对玉米干物质积累仍存在不可逆的影响。

施氮水平对红壤区夏玉米水分胁迫指数下基线的影响

在南方红壤区,分阴、晴两种天气条件,分别模拟不同施氮水平(0、120和240kg.hm-2)的夏玉米水分胁迫指数(CWSI)下基线方程。结果表明,阴天时由于空气饱和差集中于1～1.25kPa,不适合模拟玉米CWSI下基线,而在晴天时,尽管空气饱和差在1～3kPa范围内变化,但是模拟建立的CWSI下基线回归检验效果极显著(P<0.01);晴天条件下,在相同空气饱和差变动范围内,有氮素供给的夏玉米冠气温差低于不施氮的,而且随着施氮量的增多,冠气温差逐渐降低,从而导致不同施氮水平处理夏玉米CWSI下基线各不相同。试验结果表明,在南方红壤区亚热带季风气候条件下,可以在晴天时建立作物CWSI下基线;并且在使用CWSI时,要根据作物施肥水平建立相应的CWSI下基线。

基于模式识别的半干旱区雨养春小麦干旱发生状况判别

为准确判断作物生长发育过程中农业干旱的发生状况,并预估作物产量,该研究以半干旱区1986-2011年生育期气象和产量资料为基础,分析雨养春小麦产量形成所受因素,以产量变动状况作为春小麦干旱和正常年景的判断标准。采用模式识别法,迭代求解建立可预测春小麦年景的线性分类方程,对半干旱雨养区农业干旱的发生状况进行判定。研究结果表明:半干旱雨养区春小麦产量形成受诸多因素影响。若不剔除其他因素的影响,仅以气象要素为基础无法建立判别方程,从而难以定量判断春小麦生育期农业干旱的发生状况。但在剔除播前50 cm层次土壤相对含水率大于55%的年份后,以主要生育期平均温度和降水量能够建立判别方程预测春小麦年景,从而可以对春小麦生长发育过程中的农业干旱发生状况进行定量分析。同时,5月份降水量对春小麦生长发育具有非常重要的作用,在播前50 cm层次土壤相对含水率小于55%时,只用5月份降水量一个气象要素即可较为准确地模拟估测春小麦产出。该研究可为干旱致害机理的进一步深入探讨提供参考依据。

基于冠气温差的作物水分胁迫指数经验模型研究进展

以作物冠层和空气温度的差值为基础,构建指标监测农田作物水分状况,在过去40 a间取得了很大的进步。在简要论述了以冠气温差为基础的3个指标(胁迫积温、作物水分胁迫指数经验模型和理论模型)发展历程后,着重介绍了作物水分胁迫指数(CWSI)经验模型在计算及应用中存在的主要问题。分析认为CWSI经验模型在目前的使用中存在基线计算方法不统一、基线建立所受环境因素过多、不同地区推广存在区域适用性以及CWSI经验模型应用具有单一性等问题。CWSI经验模型计算简便,如何针对存在的问题进行必要的改进,对该指标的标准化和推广具有重要的应用价值。