半干旱风沙区玉米关键需水期叶气温差变化特征及影响因素

【目的】分析玉米关键需水期叶气温差的变化特征,明确半干旱风沙区影响玉米叶气温差的主要气候因子。【方法】以内蒙古赤峰市玉米种植区为研究对象,选取玉米关键需水期(7—9月)为研究时段,于田间开展分布式多点叶温连续测量试验,并分析玉米关键需水期内叶温及叶气温差指标的变化特征,利用相关性分析研究风速、空气湿度、降雨、土壤水分等气候因子对叶气温差的影响程度,并揭示关键气候影响因子。【结果】玉米关键需水期的叶温变化随玉米的生长和干旱时长的累积逐渐变得剧烈,日叶温差变大,叶气温差呈现整体上升趋势;风速的整体变化趋势逐渐减小;空气湿度与降雨的变化过程保持一致;土壤水分随着时间的推移整体下降。风速变化对玉米叶气温差的影响主要体现在晴天,二者呈负相关关系,其对玉米叶温的影响呈正相关关系;空气湿度与叶气温差和叶温均有较强相关性且不受天气状况影响。降雨会使叶气温差的变化波动变小且不规律,但会使叶气温差值变大。当玉米所在地块0~80 cm土层土壤水分贮藏量逐渐减少时,叶气温差逐渐变大。各气候因子对玉米关键需水期叶气温差的影响排序为风速>空气湿度>降雨>土壤水分。【结论】叶气温差在玉米关键需水期呈现波动式上升变化趋势,且受气候因子显著影响,风速与空气湿度是导致玉米叶气温差变化的主要气候驱动因子。

田间土壤氨挥发的原位测定──风洞法

详细介绍了农田土壤氨挥发风洞法测定系统的原理、构造和特点,并通过回收率试验和田间试验进行了验证。所选用的德国风洞主要包括采样箱、采样系统和控制系统3部分,系统内部的气压、温度、湿度、风速等微气象条件接近自然环境条件,测量结果有较好的代表性。回收实验结果表明,回收率为90%,说明风洞的密闭性和浓度分布的均匀程度较好,适合于土壤氨挥发的多处理、多重复的田间原位测定,尤其适用于多因子对比实验。风洞法测定不受天气的影响,对实验区面积要求不高,重复性及可靠性较好,不仅可以测定农田土壤的氨挥发,还可以测定有机肥贮存和施用以及各种肥料形态的氨挥发状况。

生态保育型农业内涵、实施途径与研究趋势

高强度的农业生产导致农田土壤变瘦、变薄、变酸、变干,引起了一系列生态环境问题,对农业可持续发展产生了重大影响。切实转变农业发展方式、加快发展生态保育型农业是我国农业可持续发展面临的紧迫任务。文章论述了生态保育型农业产生的背景,综述了农田生态保育的研究进展,明确了生态保育型农业的内涵及实施的技术途径,并提出了当前生态保育型农业亟需研究的关键科学问题。文章认为,生态保育型农业就是通过实施一系列措施,促进资源增进、环境改善、生产力提高、农业可持续发展的农业生产制度与技术体系;以维护农田生态平衡为根本特征,重点关注环境资源要素之间的平衡、适度投入与合理利用、生产能力与资源高效利用及生态平衡与生态改善等4个方面的关系。实施生态保育型农业的途径包括水分保育、养分保育、固沙保育、适度投入、综合保育等,具体技术体系包括:合理选择作物及品种,合理布局;实施轮作、休耕、免耕、少耕等耕作措施,蓄水保墒,保土保肥;科学施肥,增加地表覆盖等等。农业生产与生态系统的互馈机制、农业生产能力与区域资源环境承载力的协同提升、生态保育机制及其区域化途径等是当前生态保育型农业亟需研究的关键科学问题。

便携式光合作用测定系统仪器误差探析

使用各种便携式光合仪测定植物单叶平均光合速率的总误差是由仪器误差、观测误差和叶片本身产生的某些光合反应综合而成。简析了因CO2 、流量、温度、气压等参数测量所用传感器的精度引起的仪器误差 ,且该误差因测量方式 (开路或闭路 )及叶片光合速率水平而异 ,光合强度越强其误差越小 ,误差变幅为 8%～ 2 0 % (开路 )或2 5%～ 15% (闭路 )。并分析了各测量参数误差对光合速率综合误差的贡献 ,指出仪器误差主要是由CO2

基于作物水分亏缺指数的春玉米季节性干旱时空特征分析

季节性干旱是影响湖南春玉米生产最突出的气象灾害,分析其时空分布特征和发生的规律,可为湖南春玉米生产的发展和合理布局提供技术支持。该文基于湖南省96个气象站点1961-2007年地面气象观测资料,采用FAO于1998年推荐的Penman-Monteith方法计算了参考作物蒸散量、玉米的作物需水量。考虑盈余降水对水分亏缺指数的影响,修正了的水分亏缺指数计算方法,并依据玉米的水分亏缺指数,分析了季节性干旱发生频率的时空特征。并选取不同区域典型站点分析了水分亏缺指数年代际变化特征。结果表明,湖南春玉米生长季节内干旱呈现明显的季节性和空间区域分布特征:干旱频率较高的时段主要在玉米抽雄-吐丝阶段及其后的生育阶段,且随生育期后移干旱频率明显增加,以轻旱程度为主。空间分布特征是以湘中南的衡阳及周边一带干旱频率最高,其次为湘东、湘北一带次高,湘西等地春玉米干旱频率低。各年代之间比较,以20世纪80年代干旱较严重,90年代干旱相对较轻。

华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥的氨挥发

利用可多点原位测定氨挥发的风洞系统,监测了华北平原2002-2004年冬小麦-夏玉米轮作体系传统和优化氮肥管理下的氨挥发损失.结果表明,氨挥发主要发生在施肥后2-3周内,以施肥后连续采样15d的氨挥发累积量作为总排放量,相同施氮量下生长季夏玉米的氨挥发大于冬小麦.优化处理的氨挥发平均损失率（35.9%）显著高于传统处理（20.9%）,但从氨挥发绝对量上看,传统处理为125.1kg N/hm^2,优化处理为42.3kg N/hm^2,降幅达66.2%.施肥和灌水方式显著影响氨挥发,撒施碳铵后翻耕的氨挥发损失为10.1%,追肥撒施的氨挥发损失平均为24.6%;撒施尿素后立即灌水,氨挥发损失为19.7%,5h后灌水氨挥发损失为34.0%,增加了72.6%.

不同氮肥形态的氨挥发损失比较

利用从德国引进的农田土壤氨挥发风洞法测定系统,对不同N肥形态的肥料进行对比实验。结果表明,在相同施N量条件下,硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝酸铵的氨挥发损失分别比尿素减少22.5%、3.2%和8.3%,不同N肥的氨挥发损失差异很大。相同条件下,尿素的氨挥发损失为25.7%,添加DMPP后氨挥发损失为27.6%;硫硝酸铵的氨挥发损失为18.6%,添加DMPP后为20.6%;添加DMPP对尿素和硫硝酸铵的氨挥发影响不显著。

鸡粪施入农田土壤的氨挥发研究

在北京海淀区东北旺乡利用风洞法氨挥发测定系统,研究了不同施肥方式、施肥量和添加剂对鸡粪在农田施用过程中氨挥发的影响。结果表明,施肥方式显著影响鸡粪氨挥发,试验期间在田间裸地24000kg·hm-2施肥量下,表施的累积氨挥发氮损失为19.8%,而表施后立即深翻5～9cm,氨挥发损失为3.3%;不同施肥量下,24000kg·hm-2比12000kg·hm-2和8000kg·hm-2的氨挥发损失分别减少2.1%和4.9%,但统计差异不显著;锯末对鸡粪氨挥发没有起到抑制作用,未添加锯末处理的氨挥发损失为19.5%,而添加锯末处理的氨挥发损失为21.1%;过磷酸钙对鸡粪氨挥发抑制效果显著,未添加过磷酸钙处理的氨挥发损失为31.8%,而添加过磷酸钙处理的氨挥发损失为21.9%,比未添加降低了31.1%。

川中丘陵区紫色土冬小麦/夏玉米轮作氨挥发研究

大气中过量的氨会造成诸多环境问题并危害人类健康。我国农田氮肥施用后的氨挥发是一个重要的氨排放源。紫色土的土壤性质以及该区的气候条件导致其氨挥发潜力较大。与其他集约化农作区相比,该区农田氨挥发研究相对较少。本文探讨了川中丘陵区紫色土冬小麦/夏玉米轮作体系氨挥发情况,为开展陆地生态系统大气碳氮气体交换研究提供基础数据,同时也为氨排放清单的编制及农田氨减排措施研究提供依据。选取川中紫色土丘陵区典型的坡耕地作为研究对象,采用风洞法研究了紫色土冬小麦/夏玉米轮作体系的氨挥发动态过程。每次试验设置1个施肥处理,3次重复。风速、风向、大气温湿度、土壤温湿度等气象数据由试验田微型气象站获取。每隔2~3 d采集土壤样品用以测定土壤NH4＋-N含量。两年的田间试验结果表明,受氮肥深施及低温的影响,冬小麦季氨挥发损失率明显低于夏玉米季;2013年和2014年冬小麦季氨挥发损失率分别为7.4%和8.8%;2013年夏玉米季三叶期氮肥撒施的氨挥发速率为34.1%;2014年夏玉米季三叶期氮肥条施覆土降低了氨挥发损失,损失率为21.4%;2014年夏玉米季十叶期出现极端干旱的气候条件,撒施氮肥后立即灌水使氨挥发损失率高达46.6%,这是由于干旱条件下施肥灌水提供了利于氨挥发的土壤水分条件。因此在极端干旱的气候条件下,应避免采用此施肥方式。综合分析两年的数据可得：紫色土冬小麦季氨挥发损失占施氮量的（8.1±1.0）%,夏玉米氨挥发损失占施氮量的（32.8±1.8）%。

气候变化背景下华北平原冬小麦冬前生育期与节气对应及偏移分析

利用华北平原冬小麦种植区55个气象站点1961-2017年逐日地面观测资料,借助寿星公式,以气候倾向率的方法,选取冬小麦越冬期所需积温为指标,分析了冬小麦越冬期、播种期所在的节气时空分布和变化特征,并对冬小麦相关农事活动与节气的对应及偏移进行探讨。结果表明,近57a华北地区冬小麦越冬期推迟约3.7d,推迟趋势显著(P<0.05)。华北平原冬小麦播种期所在的节气由北向南逐渐推迟,与P1时段(1961-1990年)相比,P2时段(1991-2017年)冬小麦播种期界限显著北移。气候变化背景下华北平原冬小麦农事活动与二十四节气出现了一定的偏差,部分地区以前指导农事活动的谚语已不再完全适用,如山东省中部地区冬小麦最适播种期终止日由秋分节气的第3候推迟至寒露节气的第1候;河南省北部部分地区最晚播种期由寒露节气的第3候推迟至霜降节气的第1候。通过研究二十四节气与冬小麦播种期的对应关系来调整农事活动,未来还需考虑冬小麦生育期内对应节气的光、水等自然因素和农艺措施等人为因素的影响,科学指导农业生产以适应气候变化。

小麦不同光合器官的光合性能研究

试验研究了小麦灌浆期各光合器官光合性能结果表明 ,小麦不同光合器官在 1天中最大光合速率存在明显差异 ,表现为旗叶 >穗梗 (穗下节间 ) >芒 >叶鞘 >去芒穗。小麦非叶光合器官 (穗、鞘和穗梗 )在灌浆期有较强的光合能力。 1天中特别是下午非叶光合器官维持较高的光合能力 ,而旗叶光合速率在下午下降很快。叶片、穗梗和叶鞘光补偿点相近 ,但穗光补偿点较高。

宇宙射线中子法测量土壤水分的原理及应用

宇宙射线中子法是目前测定区域土壤水分较为先进的方法,具有便利、准确、无污染的特性,能够连续、自动地监测半径300 m范围内土壤水分动态变化。目前只有美国Hydroinnova公司进行了宇宙射线中子仪的研发与生产。文章介绍了宇宙射线中子法的工作原理及其在北京郊区的实地安装、使用,并对影响其测量准确性的相关因素进行了分析。试验结果显示,宇宙射线中子法所计算出土壤水分值与土样计算出的水分值之间的均方根误差和R2分别为0.011 kg/kg和0.71,而经气压和水汽修正前,两者的均方根误差和R2分别为0.022 kg/kg和0.313。表明宇宙射线中子法能够准确、灵敏地感应源区内下垫面土壤水分的变化,且在应用过程中,有必要对气压和空气水分的影响做出修正。

中国不同时间尺度地表太阳总辐射估算研究

利用全国95个气象站点逐日地表太阳总辐射和日照时数资料,通过最小二乘法拟合回归建立地表太阳总辐射气候学计算模型。通过对比分析以日值和月值为起点的地表太阳总辐射计算模型的精度,确定了全国不同省份和区域的不同时间尺度(月、季节、生长季和年)地表太阳总辐射计算模型,并探讨了经验系数a、b值的分布及变化特征。结果表明,以日值和月值为起点建立的月、四季、生长季和年地表太阳总辐射计算模型精度无显著性差异,相对误差均低于8.5%,但以日值为起点的计算模型a、b值变异性更小。在以日值为起点建立计算模型的前提下,全国各地a、b值自西北部向南部减小,且从四季到生长季再到年尺度,随着时间尺度增大,a、b值振幅减小。根据不同省份年地表太阳总辐射计算模型经验系数a、b值,全国可划分为新甘蒙地区、青藏高原地区和中东部地区3个区域,分别确定了每个区域四季、生长季和年尺度下地表太阳总辐射计算模型。各区域不同时间尺度地表太阳总辐射计算模型均通过了显著性检验(p<0.01),其中青藏高原地区和新甘蒙地区模型相对误差低于8.0%,模拟精度较高。

多通道土壤呼吸长期自动测量系统的集成与性能测试

全球气候变化已成为公众和科学界关注的热点。CO2作为一种重要的温室气体,其源、汇及通量的精确测定备受重视。全世界范围土壤呼吸高达80．4PgC·a^-1，仅次于海洋释放到大气的CO2通量，

ZZLAS型闪烁仪信号饱和界限的确定

闪烁仪能够快速准确地测量区域尺度水热通量,中国产ZZLAS型闪烁仪因测量准确、操作方便、价格低廉等优势在国内具有广阔的应用前景。为进一步提高ZZLAS型闪烁仪的测量精度,推广其在水热通量等研究领域的应用,本文于2014年8-9月,以BLS900为参考标准,分别选择孔径为0.15m和0.075m的ZZLAS型闪烁仪,在平坦均匀的草原下垫面进行信号饱和测定,确定ZZLAS型闪烁仪的饱和界限;并于2014年9-10月,用孔径为0.15m和0.075m的ZZLAS型闪烁仪在复杂的农田下垫面对饱和界限进行验证。结果表明,ZZLAS型闪烁仪的强饱和界限为0.359,弱饱和界限为0.099。验证结果显示,在上述饱和界限条件下,孔径为0.075m的ZZLAS型闪烁仪饱和率最大,为24.58%。实验所得的饱和界限可成为ZZLAS型闪烁仪饱和判断的参考,且在此饱和界限条件下,ZZLAS型闪烁仪发生的饱和现象多属弱饱和现象,可以通过数学方法进行修正。

1961-2015年华北平原夏玉米生长季光热资源变化及其影响

利用华北平原夏玉米种植区55个气象站点1961-2015年逐日地面观测资料,以≥10℃活动积温和太阳辐射分别为热量资源和光照资源指标,从年代际尺度和年际尺度分析夏玉米生长季光热资源线性趋势和空间分布变化特征,定量研究光热资源变化对夏玉米潜在产量的影响。结果表明:夏玉米生长季热量资源呈显著增加趋势,各积温等值线均发生明显北移现象;所有站点夏玉米生长季辐射资源均呈显著下降趋势。与1961-1980年相比,近15a(2011-2015年)研究区夏玉米生长季≥10℃活动积温增加1.8%,太阳总辐射量减少16.2%。研究时段内夏玉米光温潜在产量呈显著下降趋势,平均变化率为-28.3kg·667m^(-2)·10a^(-1)(P<0.05),高值区面积随着时段变化不断减少,表明辐射资源减少对光温潜在产量的负作用大于热量资源增加带来的正作用。目前研究区夏玉米单产仅达到光温潜在产量的27.5%,仍有很大提升空间。未来研究还需综合考虑光、温、水、农艺措施等气候要素和社会要素的影响,为华北地区夏玉米生产布局和调整提供科学依据,以适应气候变化的影响。

1961-2015年华北平原夏玉米生长季气候年型及其影响分析

利用华北平原夏玉米种植区55个气象站点1961-2015年逐日地面观测资料,依据夏玉米生长季平均气温、太阳总辐射和降水量的异常度划分10个气候年型,分析气候年型及其潜在产量的空间分布和变化特征,定量研究气候变化对不同气候年型的影响。结果表明:近55a来华北平原夏玉米生长季少雨年型发生频次最多,平均为15.8次;多雨年型和寡照年型次之,暖湿年型和高温年型最少。河北中部和山东的中部地区容易出现少雨年型和多雨年型,暖干年型主要出现在华北平原北部地区,寡照年型空间差异性较小。20世纪90年代以来研究区正常年型和多雨年型发生的频率显著减少,暖年(暖干年型、暖湿年型和高温年型)和寡照年型显著增加(P<0.05)。降水和光照是限制华北平原夏玉米气候潜在产量的主要因子,与正常年型相比,降水偏少的年型(少雨年型、暖干年型和冷干年型)气候潜在产量减少超过15%,其中暖干年型对潜在产量影响最大;寡照年型下潜在产量减少了12.5%,且地区间存在显著差异。

黄淮海地区1961-2015年极端气温及其初终日序的变化特征

针对气候变化背景下极端事件频发的现状,采用百分位阈值法、线性回归、M-K突变检验、显著性检验等方法分析了1961—2015年黄淮海地区极端气温及其发生日序的时空变化特征。结果表明:(1)黄淮海地区的平均极端高温为32.6℃、极端低温为-9.0℃;极端高温主要呈经向分布,极端低温呈纬向分布,极端低温受海陆位置影响较小。(2)1961—2015年极端高温呈高—低—高的变化趋势;极端低温有显著升高趋势,其中京津冀地区升幅最大,气候倾向率均达到了0.6℃/10 a以上。(3)极端高温和极端低温的发生初日均呈提前趋势,但极端高温的终日推迟,而极端低温的终日提前结束。这表明黄淮海地区将出现秋季降温和春季升温提前趋势,将对冬小麦和夏玉米生产产生重大影响。

广西典型地区水稻产量形成要素分析

为探究广西壮族自治区典型地区水稻产量与产量构成要素间的关系,利用2007—2016年4个典型试验点水稻区域试验的3个品种的产量相关数据,针对水稻5个产量构成要素,分析不同地点及不同品种的表现,并通过不同统计学分析方法,探讨各要素对产量的影响。灰色关联度分析结果表明,结实率对产量贡献最大,其次是穗数和穗粒数,各产量要素间差异不大;相关分析结果表明,对产量影响最大的是结实率,其次是每穗实粒数和千粒重;回归分析揭示了3个品种各自的培育优势;通径分析解析了产量构成要素对产量的直接影响与间接影响差异程度。根据分析结果,对广西水稻品种培育与栽培提出建议,在优先保障结实率的基础上,探索有效穗数与千粒重的平衡。

饱和修正系数提高ZZLAS型闪烁仪测量显热通量精度

为了研究饱和效应对大孔径闪烁仪估算区域显热通量的影响,在2014年8—9月期间进行试验,以具有抗饱和性能的双光路BLS900型闪烁仪为参考,以孔径尺寸为0.075 m(文中简记为LAS1)、0.15 m(文中简记为LAS2)的中国产ZZLAS型闪烁仪为研究对象,通过光学传播原理计算出饱和修正系数,并对ZZLAS型闪烁仪的观测结果进行饱和修正分析。结果表明:LAS1的饱和修正系数为1.034,LAS2的饱和修正系数为1.019。试验观测中LAS1饱和率为24.58%,LAS2饱和率为2.04%,进行饱和修正后,LAS1的有效饱和修正率为12.87%。与BLS900相比,LAS1修正后显热通量均方根误差变为25.67 W/m2;LAS2的饱和修正率仅为0.32%,修正前后显热通量均方根误差基本无变化。进行饱和修正前,对BLS900与LAS1观测的显热通量进行F检验,未达到显著水平(P=0.15);通过计算得出的修正系数修正后,达到极显著水平(P=0.004);而利用BLS900的实时修正系数进行修正后,接近显著水平(P=0.06)。利用试验计算得出的饱和修正系数修正后,显热通量与参考标准的误差范围为1.28~53.42 W/m2,比修正前更接近BLS900的观测结果。研究对农田、人工林下垫面条件下的观测结果采用文中的饱和修正方法进行验证,结果也表明,经饱和修正后,闪烁仪观测的显热通量更接近BLS900的观测结果。当ZZLAS型闪烁仪发生明显饱和现象时,利用光学传播原理计算得出的修正系数对饱和数据进行修正效果显著。