新疆巴州地区小麦干热风时空变化特征及风险区划

掌握巴州地区小麦干热风灾害的发生发展规律,有针对性地采取防御措施,对于保障当地粮食安全具有重要意义。选取若羌县、轮台县和焉耆县作为代表地,根据不同地区干热风对小麦的影响,参照小麦干热风气象行业标准,利用1981—2023年5—6月巴州地区9个国家级气象站及农区114区域自动站逐日气象观测数据、农业气象观测站小麦发育期数据及地理基础信息等资料,结合ArcGIS10.8作图,分析巴州地区小麦干热风日数和过程的时空变化特征,并进行风险区划与评估。结果表明,近43 a来巴州地区干热风整体呈波动上升趋势,趋势倾向率分别为2.2 d/10a、1.2次/10a。20世纪80年代减少较为明显,20世纪90年代、21世纪10年代呈增多趋势,2011年后明显增多,具有时间阶段性特征,其中2017、2022年为干热风高发年份。从3种不同等级的干热风占比来看,轻型>中型>重型。研究发现,巴州地区小麦干热风高风险区主要分布在塔里木盆地南缘且末、若羌沿车尔臣河以南小麦种植区域,塔里木盆地东南部的若羌、铁干里克一带以及尉犁县沿塔里木河北部的部分地区,低风险区主要分布在焉耆盆地平原农区大部,库尔勒东部、轮台县西部等地,其余区域为较重及中度风险区。根据不同风险区,可因地制宜采取不同的灾害防御措施。

河南省小麦干热风发生规律分析

通过对河南省30个站1967～1996年近30年的气象资料统计 ,得到全省干热风发生日数 ,并对其进行了EOF分析。结果发现全省干热风日数场主要呈“南少北多”空间分布型 ,另外还有其它几种空间分布型 ;随时间推移 ,全省干热风发生日数呈减少趋势 ;对时间系数进行功率谱分析 ,发现具有准6年和准3年周期 ;通过相关分析 ,发现第一、第二模态时间系数与全省小麦单产存在显著相关关系。

过去50年黄淮海地区冬小麦干热风发生的时空演变规律

【目的】研究近50年来中国黄淮海麦区小麦干热风时空变化特征,针对其变化趋势,提出有效防御干热风的科学对策。【方法】基于黄淮海地区68个气象台站1961—2010年的逐日气象资料,采用中国气象局发布的气象行业标准"小麦干热风灾害等级"指标,系统分析近50年来黄淮海冬小麦高温低湿型干热风年平均发生日数与过程次数的时空分布特征,针对其变化趋势,提出有效防御干热风的主要途径和技术措施。【结果】(1)1961—2010年,黄淮海地区冬小麦轻度、重度高温低湿型干热风出现的平均日数和过程次数随时间的变化总体呈减少趋势,其中1960—1980年和2001—2010年均为缓慢减少时期,1981—2000年变化则不太明显。1968年各地干热风危害均最为严重,1987年危害均最轻;(2)近50年来,该区轻度、重度干热风灾害的年际变化很大,这和该时期气象要素匹配程度有关。各地20世纪60年代干热风发生最严重。其次,为20世纪70年代和最近10年。20世纪80、90年代危害较轻;(3)就空间平均分布状况而言,该区轻度和重度干热风年平均发生日数和干热风过程次数分布具有一致性,总体呈中间高、两头低的趋势,且地区间差异都很显著,同纬度地区的内陆高于沿海。河北省的北部和西北部、河南省的东南部一带等地干热风危害最轻,河北省南部、河南省西北部等地危害最重,该地作物产量受到冲击很大,生产相对更脆弱。【结论】1961—2010年,中国黄淮海地区冬小麦干热风灾害总体表现为减少趋势,但由于不同时期和不同区域气象要素温度、水分、风速等匹配组合的差异,干热风灾害年际变化很大,地区间差异显著,在不同时期、不同区域仍有可能发生。实际生产中,必须重视小麦干热风灾害的防御,可从生物措施、农业技术措施和化学措施着手来减少干热风对小麦生产的影响和危害。

干热风对冬小麦灌浆速率和千粒重的影响

为定量分析冬小麦灌浆不同时期出现的干热风对小麦产量形成带来的危害,利用郑州农业气象试验站连续两个年度的干热风人工控制试验数据,结合前期作物观测资料,研究了干热风对冬小麦籽粒灌浆速率及千粒重的影响。结果表明,干热风导致冬小麦灌浆速率不同程度下降,不同时期干热风的降幅表现为灌浆中期>灌浆后期>灌浆前期,重度干热风>轻度干热风。随着干热风后冬小麦的自身修复和后续灌浆进程,最终千粒重不同程度降低,降低幅度最大的是灌浆后期重度干热风,千粒重降低5.4g,降幅达14.5%;其次为灌浆中期重度和轻度干热风,千粒重分别降低9.7%和4.8%;再次为灌浆后期轻度干热风;而灌浆前期干热风对千粒重影响不显著。

宁夏春小麦干热风危害的光谱特征分析

为利用遥感监测春小麦干热风受害程度,在春小麦发生干热风前后,利用Unispec-SC单通道光谱仪测定了春小麦群体不同干热风受害程度的高光谱。对光谱进行重采样,获得了不同干热风危害程度的光谱响应曲线。结合春小麦炸芒率、千粒质量等田间调查,对干热风危害程度进行了分级,研究了不同危害程度的高光谱特征。按照EOSMODIS可见光通道的波谱范围,构建了RVI、NDVI等多种指数。通过显著性分析,建立了判定春小麦干热风等级的高光谱植被指数指标和判别方程。结果表明,春小麦不同干热风受害程度的反射光谱差异明显。随着春小麦干热风的加重,近红外平台降低,红谷抬高,红边斜率下降,红边位置向短波方向移动。RVI、NDVI、PVI、红边植被指数NDVIRededge和红边位置λrep均与春小麦干热风受害等级关系极显著。模拟EOSMODIS相应通道值合成的RVI、NDVI指数能反映出不同干热风危害程度,NDVI指数比RVI指数反映更明显。研究表明利用EOS MODIS遥感资料可以分辨出大面积春小麦干热风受害程度,这为开展春小麦干热风危害的遥感监测评估提供了依据。

春小麦干热风灾害监测指标与损失评估模型方法探讨——以宁夏引黄灌区为例

利用小麦干热风观测资料和产量统计年鉴 ,结合民政部门灾害历史资料 ,运用产量逐级分离模拟和给定初始聚类中心的逐步筛选聚类分析方法 ,分别确定了宁夏引黄灌区春小麦两类干热风灾害等级判别指标 ,并建立了各自的等级判别方程 ;通过小麦抽穗扬花前的气候模拟 ,分离出灌浆期间两类干热风影响的产量 ;根据不同时期小麦受不同程度的灾害对产量的综合影响建立了综合灾害等级查询表和灾损评估模型 ,代入灾害综合等级 。

喷施木醋液与有机水溶肥协同对小麦抗干热风的影响

为了检验木醋液与有机水溶肥协同作用能否提高小麦抗干热风的能力。采用盆栽试验,通过模拟干热风胁迫,研究了叶面肥、木醋液、木醋液+含海藻酸水溶肥(木+海肥)、木醋液+含腐植酸水溶肥(木+腐肥)对小麦产量、叶绿素、养分、抗氧化酶等指标的影响。结果表明:与清水处理相比,叶面肥、木醋液、木+海肥、木+腐肥处理的产量、穗粒数、千粒重分别增加1.15%~26.57%、5.36%~23.00%、0.88%~7.99%;木醋液、木+腐肥处理的秸秆重分别增加7.43%和14.76%;木醋液、木+腐肥处理的根重分别增加27.26%和13.89%;木+腐肥处理的叶绿素含量最高,增幅为0.88%~3.94%;木醋液处理的秸秆氮、磷含量分别增加9.20%和11.11%;叶面肥、木醋液、木+海肥、木+腐肥处理的籽粒氮、磷、钾含量增幅分别为2.19%~6.57%、13.04%~23.91%、9.68%~12.90%;5月11日的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性增幅分别为9.09%~18.15%、1.08%~15.30%,丙二醛(MDA)含量降低0.94%~11.69%。说明木醋液与有机水溶肥协同能够提高小麦抗干热风的能力,主要表现在提高小麦产量、生物量及氮磷钾向籽粒的转移,提高SOD、POD活性,降低MDA含量。在产量、生物量、叶绿素、SOD、POD、MDA方面,木醋液+含腐植酸水溶肥效果最好;在促进养分向籽粒转移方面木醋液+含海藻酸水溶肥效果最好。

华北地区冬小麦主要气象灾害风险评价

为了对华北地区冬小麦生育期内遇到的主要气象灾害(干旱和干热风)的综合风险进行评价,根据气象灾害发生机理及区域环境特征建立危险性、暴露性和脆弱性评价模型,并构建综合风险模型,具体分析各地区综合风险的大小及主导风险因子,该文利用华北地区48个农气站冬小麦发育期资料(1981-2010年)和气象资料(1961-2010年)以及近50 a产量资料,将冬小麦全生育期划分为前期(播种期-起身期)、中期(拔节期-开花期)、后期(灌浆期-成熟期)3个阶段,并充分考虑了底墒形成期(播种当年7-9月)内的降水,分别基于水分亏缺指数和加权干热风日数构建了干旱、干热风等级指数,对华北地区冬小麦干旱、干热风灾害以及综合气象灾害风险进行分析。结果表明:危险性、脆弱性和暴露性的权重分别为0.3272、0.3116和0.3612。华北地区冬小麦农业气象灾害风险值有2个高值中心,一个位于冀鲁豫交汇处,一个位于河北省泊头、黄骅等地,风险值由中心向四周逐渐降低。根据该文构建的综合风险评估模型,将华北冬小麦种植区划分为5个不同风险等级区。评价结果具有较强的针对性,可以为华北各地区农业气象灾害风险管理提供参考。

我国北方小麦干热风危害特征研究

全面系统综述小麦干热风气象灾害在危害特点、类型与指标、气候特征、形成原因、对全球气候变暖的响应、防御技术与应对策略等6个方面的研究成果。全面和深刻了解干热风气象灾害,可为应对极端气候事件的发生发展,为监测预测提供科学的理论支撑;对安全生产、趋利避害、减轻不利影响、科学决策,实现人与自然和谐的可持续发展具有重要的指导意义。

华北冬麦区干热风发生规律及风险区划

基于冬小麦干热风发生指标,构建了冬小麦干热风的发生强度指标,反演了华北平原冬小麦主产区1961年以来干热风的发生规律。通过分析发现,河北中南部、山东西部和北部、河南北部等冬小麦区属于干热风高发区,而进入20世纪80年代以来,干热风发生呈减少趋势。利用冬小麦观测站的气象资料、产量及其结构资料和发育期资料等数据,构建了包括干热风强度风险指数、综合抗灾能力指数的干热风风险评估指标体系,建立了干热风风险评估模型,对华北冬小麦主产区的干热风风险进行了评估,制作了华北平原冬小麦区干热风风险区划评估图。评估结果显示,河北东南部和山东西北部为干热风影响高风险区,而河南南部、山东东部、河北东部为干热风影响低风险区。

利用作物模型提取小麦干热风灾损方法探讨

如何将干热风灾害对小麦造成的产量损失从全部产量损失中提取出来,是目前小麦干热风研究的一个难点。根据小麦生物学特性以及产量结构与干热风发生规律的关系,构建了小麦作物模型,并利用河南省19812004年气象资料与小麦产量资料对模型进行了分析与验证。结果表明:利用作物模型方法得到的小麦产量损失与传统方法得到的产量损失相近,两者的标准均方根误差(NRMSE)为0.36,平均准确率为68.69%,决定系数(R2)为0.81。这表明利用小麦作物模型来提取干热风灾损是可行的,可以用于干热风非典型年份的灾害产量损失计算。

含木醋液水溶肥对干热风胁迫下小麦生长的影响

为明确在干热风胁迫下含木醋液水溶肥(简称木肥)对小麦生长的影响,以济麦22为研究对象,采用盆栽试验,通过设置清水、木肥、市购水溶肥(简称市购)、含海藻酸水溶肥(简称海肥)4个处理,研究了干热风胁迫3 d情况下,木肥对小麦生长、抗氧化酶活性、养分吸收的影响。结果表明:与清水处理相比,木肥处理使小麦产量、穗数、穗粒数、千粒重分别提高24.22%、8.85%、9.95%和6.07%;秸秆、根生物量分别增加16.58%和11.84%;叶绿素含量提高2.41%~8.92%;籽粒氮含量提高6.28%;干热风胁迫处理后第1天(5月7日)所取叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性分别提高6.14%、105.32%、45.91%,丙二醛(MDA)含量降低6.76%。市购、海肥、木肥处理间相比,海肥处理的产量、穗粒数、千粒重和根重均最高,木肥处理的穗数、秸秆重最高,海肥、木肥处理的叶绿素含量基本显著高于市购处理,干热风胁迫处理后第9天(5月15日)所取叶片海肥处理的叶绿素含量显著高于木肥处理;海肥、木肥处理的秸秆钾含量高于市购处理,海肥处理的根钾含量高于市购处理,海肥、木肥处理的籽粒氮、磷、钾含量均高于市购处理;海肥、木肥处理的SOD、POD、CAT活性、5月7日所取叶片的MDA含量均高于市购处理。综合各项结果,在轻干热风胁迫3 d情况下,含木醋液水溶肥能显著提高小麦产量和穗粒数,主要原因是促进了小麦籽粒氮的吸收及干物质的累积,提高了小麦叶片合成叶绿素的能力,提高了抗氧化酶活性,降低小麦叶片膜脂过氧化程度,进而提高了小麦抗干热风的能力。

黄淮海地区干热风灾害致灾因子时空特征分析

黄淮海地区是我国冬小麦主产区,也是干热风灾害危害最重、影响最广的地区,本研究利用黄淮海冬麦主产区81个站点1961-2017年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区小麦成熟期和干热风致灾因子的时空变化特征。在81个测站中,有23个成熟期提前趋势显著或极显著,但大部地区成熟期变化趋势不显著,有63%的站点未通过显著性检验。对干热风致灾因子达标日数和相似系数的分析表明,达到干热风灾害阈值的概率依次为14:00风速>14:00相对湿度>日最高气温,最高气温是形成干热风的主要限制因素,轻干热风的发生最高气温和相对湿度起主要作用,重干热风则是高温胁迫起决定作用,低湿条件使胁迫加重,风速只起辅助作用。揭示了该地区干热风危害总体减轻的气象条件基础,即干热风3要素表现为最高气温略降、14:00相对湿度略增、14:00风速明显减小的特征,3要素均向有利于减轻干热风发生的方向变化,对于冬小麦籽粒灌浆和产量形成是有利的。但灌浆成熟期内最低气温的显著升高,意味着气温日较差减小、小麦夜间呼吸消耗增大,对其干物质积累和产量形成带来潜在不利影响。

不同调理剂对干热风胁迫下小麦光合特性和产量的影响

为探讨小麦抗干热风胁迫的防控技术。以淮麦33为材料,研究了不同调理剂处理在干热风胁迫对小麦光合特性和产量的影响。结果表明,干热风能显著降低小麦叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及叶绿素含量,增加胞间二氧化碳浓度。3种调理剂处理较干热风胁迫显著提高了叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素含量,有效减小了干热风对叶片光合组织的损害。此外,3种调理剂处理还显著增加了叶片中超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,降低了丙二醛含量,减轻了干热风对叶片的氧化损伤。同时,3种调理剂均提高了小麦穗粒数和千粒重,最终促进了小麦产量的提升。由此可知,黄腐酸钾、氯化胆碱和劲丰处理均能显著缓解干热风对小麦植株生长和产量造成的危害,提高植株抵御干热风的能力,对小麦的稳产增产有积极作用。

山西冬小麦干热风分布特征及对产量的影响

基于山西39个气象站1971—2013年43 a的逐日气象资料,分析了干热风的发生日数、发生过程次数的时空分布特征。结果表明,山西冬小麦干热风在1971—2013年之间总体呈波动略减小趋势,20世纪70年代干热风发生较为严重,轻、重干热风发生均较多,20世纪80年代危害最轻,90年代以后有缓慢增加趋势;干热风高发区主要分布在南部的临汾和运城盆地,其次为晋中盆地,晋东南发生最轻。干热风是山西冬小麦主产区最主要的农业气象灾害之一,干热风发生日中空气相对湿度较小是引起千粒质量降低和产量减少的重要因素,采取有效措施防御干热风是小麦稳产增产的重要保障。

小麦干热风抗性鉴定及热胁迫相关基因TaHSPs的表达分析

为鉴定黄淮麦区小麦品种干热风抗性以及不同抗性品种热激蛋白(TaHSPs)基因的表达差异,以98个小麦品种为试验材料,于花后10~20d进行人工模拟干热风处理,通过测定小麦不同生长时期的叶绿素含量、收获后的千粒重与籽粒品质,评价不同品种干热风抗性;对筛选出的干热风抗性不同的品种在出苗15d进行热胁迫处理,通过荧光定量PCR测定热胁迫0~4.5h内TaHSPs基因表达量的变化。结果表明,干热风处理后,供试小麦品种旗叶的叶绿素含量均降低,高抗干热风品种降幅较小,热敏感型品种降幅较大;供试小麦品种的千粒重均降低。山农23号等3个品种达到高、中抗干热风等级,且抗性比较稳定,师栾02-1为热敏感型品种。干热风处理后籽粒蛋白质含量升高,总淀粉含量降低,抗干热风小麦品种总淀粉相对含量降幅较小。不同小麦品种幼苗在热胁迫0~4.5h期间,TaHSPs基因表达量均为抛物线趋势,抗干热风品种在热胁迫1h时TaHSP16.9基因表达上调幅度大于热敏感型品种。对于TaHSP17.8基因,抗干热风品种在热胁迫期间,上调表达反应时间均早于热敏感型品种;在热胁迫0.5h时,山农23号、周麦18与泰山9818三个抗干热风品种基因表达均上调至590倍以上,而师栾02-1与济南17号的上调幅度在300倍以下。对于TaHSP23.6基因,山农23号的上调表达峰值远高于其他品种。对于TaHSP26.6基因,热敏感型品种在热胁迫后期的上调倍数高于抗干热风品种,师栾02-1与济南17号两个热敏感型品种在热胁迫4.5h时上调幅度均在4 000倍以上,而抗干热风品种山农23号、周麦18与泰山9818上调幅度均在3 000倍以下。

基于GIS的河南省冬小麦干热风风险评估及区划

干热风是影响河南省冬小麦后期生长发育及产量的重大农业气象灾害之一,对小麦安全生产造成严重威胁。根据冬小麦干热风国家气象行业标准,基于河南省冬麦区(18个地市)1980-2014年的逐日地面气象观测数据和耕地面积、冬小麦播种面积和产量、灌溉面积等统计资料,利用AHP(层次分析法)和WCA(加权综合评价法)构建以危险性、易损性、敏感性和抗灾能力为主要指标体系的小麦干热风综合风险评估模型,对河南省的干热风风险进行全面评估;并在GIS技术支持下,对其风险分布进行区划和制图表达。结果表明:河南省干热风高风险区域主要分布在驻马店、许昌、豫东商丘、开封和豫北安阳、鹤壁等地;中等风险区域主要位于南阳中东部、周口、豫北新乡、濮阳以及郑州东部和洛阳北部的部分地区;河南西北部济源、焦作以及豫西三门峡和洛阳、豫中部平顶山和漯河、信阳西部等地为干热风低风险区域。

高温与干热风对小麦的影响及其防控措施

小麦生长后期常遇到高温、干热风的危害。本文就高温、干热风对小麦产量、品质及生理生化的影响、防控措施及研究进展进行了论述,以期为我国小麦耐高温、抗干热风育种提供参考。

“金太龙”叶面肥对冬小麦产量及干热风抗性的影响

为探究"金太龙"叶面肥对冬小麦产量及干热风抗性的调节作用,通过两因素随机区组试验,对不同水、肥喷施量下冬小麦产量及干热风抗逆指数进行了分析。结果表明,干热风胁迫下,冬小麦的产量、干热风抗性与叶面肥用量和喷施水量均密切相关。孕穗期喷施"金太龙"叶面肥的增产作用主要归因于穗粒数、千粒重增加,尤其是千粒重。喷施水量较低时,提高叶面肥用量不利于增加粒重,低叶面肥用量则可保证冬小麦高产和提高抗干热风的能力;喷施水量较高时,提高叶面肥用量有助于延长旗叶功能期,有利于增加粒重。综合来看,孕穗期"金太龙"叶面肥用量为3kg·hm^(-2)、喷施水量225kg·hm^(-2)时,冬小麦产量最高,对干热风的抗性最好。

不同时期灌水对冬小麦干热风的防御效应

灾前灌水是防御灾害发生的有效措施,为掌握灌水的关键发育期及适宜灌水量,在防雨棚和自然大田进行冬小麦抽穗期、开花期、灌浆初期灌水试验。结果表明:在开花期,灌水100、150 mm自然大田干热风穗的发生率比遮雨棚降低31.77%、32.85%,而穗粒重自然大田比防雨棚提高12.25%、5.45%;无论开花期还是抽穗~灌浆初期,灌水处理的千粒重均比对照大,防雨棚中随灌水时间推后千粒重逐渐增大,而自然大田以开花期灌水千粒重最大,为47.664 g。灌水100、150 mm处理,灌水效率自然大田均比防雨棚高,且均以开花期灌水效率最高,为4.110 g·m^-2 ·mm ^-1 ,防雨棚灌水150 mm比灌水100 mm高约0.2 g·m ^-2 ·mm^-1 ,而自然大田受自然降水补给调节土壤水分,灌水150 mm比灌水100 mm低0.565~1.301 g·m ^-2 ·mm ^-1 。灌水对干热风防御效应效果自然大田较防雨棚更为显著,且以开花期灌水效应最为显著。