气候变暖背景下江苏省水稻热害发生规律及其对产量的影响

根据江苏省1960-2009年常规气象资料和1980-2009年水稻生育期观测数据,利用温度距平、气候倾向率和M-K检验法研究江苏省不同区域的气候变暖特征,并分析江苏省水稻热害的时空分布规律及其对产量的影响,探讨气候变暖对江苏省水稻热害发生的影响。结果表明:(1)江苏省水稻热害主要发生在拔节-孕穗期和抽穗-乳熟期,苏南地区发生频次最高,淮北和苏北沿海最少。(2)江苏省水稻热害发生频次有明显的13a和3a周期,前者为主周期,后者为副周期。(3)1960-2009年,江苏省平均气温倾向率为0.2775℃.10a-1(P<0.01),气候变暖明显;20世纪60年代气温开始下降,80年代达最低值,之后开始变暖,21世纪前10a达最高值;江苏省水稻热害发生趋势与气温变化基本一致,80年代发生次数最少,21世纪前10a发生次数最多。(4)7-8月平均气温高的年代,热害发生次数则多,淮北地区20世纪60年代气温最高,热害发生次数也最多,其它地区近10a气温最高,热害次数最多。(5)从年际变化看,气候偏暖的年份,水稻热害多,产量相应低,说明气候变暖是造成水稻热害频次上升、产量下降的重要原因。

气象条件对南通地区棉花生长的影响

采用南通市2005—2009年的棉花试验资料和气象资料,使用SPSS软件,分析各个生育期的气象条件(温度、光照、降水)对棉花产量及其构成因素的影响。结果表明,温度对棉花产量及其构成因素无显著影响;花铃期降水量与棉花产量及其构成因素呈负相关,其中花铃期降水量与单株铃数呈极显著负相关;花铃期日照时数与籽棉产量呈极显著正相关,与单株铃数呈显著正相关。

常规氮肥及不同施加量秸秆对冬小麦田土壤理化性质和微生物的影响

为研究秸秆配施氮肥对冬小麦农田土壤真菌和土壤理化性质的影响,检测土壤理化性质,分析土壤有机碳、全氮、速效钾、硝态氮、铵态氮、有效磷、水溶性有机碳含量等土壤检测指标,利用高通量测序技术分析少量秸秆施用(S1)、大量秸秆施用(S2)、氮肥施用(NS0)、氮肥及少量秸秆施用(NS1)、氮肥及大量秸秆施用(NS2)与对照(S0)处理下冬小麦农田土壤真菌群落结构。结果表明,大量秸秆还田配施氮肥对土壤pH值影响显著(P<0.05),同时促进了土壤中有效磷、铵态氮、硝态氮的积累;在秸秆还田土壤中额外施加氮肥减少了土壤中可溶性有机碳的积累;大量秸秆还田配施氮肥降低了子囊菌门(Ascomycota)、粪壳菌纲(Sordariomycetes)菌群相对丰度;各处理真菌群落α多样性中的Chao1指数存在边缘显著差异(0.05<P<0.1),真菌群落β多样性存在显著差异,大量秸秆还田配施氮肥显著增加了真菌Bray-Curtis距离。综上,大量秸秆配施氮肥显著增加了土壤中有效磷、铵态氮积累量,并增加了土壤真菌群落Chao1指数、Bray-Curtis距离,同时降低了子囊菌门菌群和粪壳菌纲菌群相对丰度。

南方塑料大棚冬春季温湿度的神经网络模拟

利用浙江省慈溪市草莓塑料大棚和南京信息工程大学农业气象试验站番茄塑料大棚的小气候观测数据及气象站资料,建立3个以棚外辐射、温度、相对湿度和风速为输入变量,棚内温度和相对湿度为输出变量的BP神经网络预测模型。结果表明,3个模型气温训练值与实测值的均方根误差(RMSE)都在2℃以内,相对误差都在4%左右;相对湿度训练值的RMSE都在7个百分点以内,相对误差不超过7%。利用此模型得到的气温预测值与实测值的RMSE都在2℃左右,冬季气温的相对误差较大,春季通风和不通风模型气温的相对误差不超过6%;相对湿度预测值的RMSE都在7个百分点以内,相对误差不超过9%。说明所建BP神经网络模型对于不同季节、不同通风条件、不同作物的大棚温湿度模拟都有较高的精度,能够满足棚内温湿度的预测要求,且对温度的模拟精度高于对相对湿度的模拟。

基于谐波法的塑料大棚内气温日变化模拟

依据浙江省慈溪市2006-2009年塑料大棚小气候数据进行季节和天气状况分类,以棚外气象要素为自变量进行逐步回归模拟得到棚内气温二阶谐波模型所需参数,据此构建冬春季晴、昙、阴3种天气状况下塑料大棚内24h气温谐波预测模型并进行验证.结果表明：晴天和昙天的气温预测值与实测值间拟合直线方程的决定系数均在0.92以上,预测值与实测值间的均方根误差（RMSE）在3.0℃以内,绝对误差在2.4℃以内;阴天气温预测值与实测值间拟合直线方程的决定系数均在0.79左右,RMSE在3.0℃以内,绝对误差在2.0℃左右.从均方根误差和绝对误差来看,昙天预测模型精度最高,阴天次之,晴天最低;相同天气状况下冬季预测模型精度均略低于春季,两季相差在0.1 ～0.4℃.棚内预测气温相位均略提前于棚外,晴、昙天比阴天明显,冬季比春季明显;棚内日最低气温始终低于棚外,以晴天尤其明显,昙天次之,阴天基本持平;相同天气状况下春季均明显低于冬季.本研究论证了谐波分析方法在特定条件的塑料大棚气温日变化模拟方面的可行性,可为大棚小规模种植管理工作提供参考.

不同土壤水分条件下玉米叶片/冠层气孔导度的光谱监测模型

通过玉米水分控制试验,测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等,以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明:玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升,但叶片气孔导度(Gs)、叶面积指数(LAI)、比值植被指数(RVI)和归一化植被指数(NDVI)随着土壤水分的下降而降低;玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系(P<0.01),且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果,而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度,为大面积作物气孔导度估算奠定基础。

河南夏玉米产量灾损的风险区划

利用河南省96个县1971-2010年的夏玉米实际产量资料,从产量灾损率角度,分析该区夏玉米灾损风险评估指标的分布规律,包括历年平均减产率、减产率变异系数、不同减产率风险概率和灾损减产风险指数,构建夏玉米产量灾损风险评估模型,对河南省夏玉米产量灾损进行风险区划。结果表明,各灾损风险评估指标在河南省夏玉米区分布具有明显的地域性和连片性,根据综合风险指数将河南省夏玉米区划分为高、中、低3类风险区,低风险区分布在豫北、豫东、豫中的华北平原地区和南阳盆地;中风险区分布在豫西北部丘陵地区和豫南雨养夏玉米区;高风险区包括新蔡、上蔡、平舆、沈丘和渑池等县区,此区夏玉米减产综合风险最高,抗灾性较弱。研究结果可对指导河南夏玉米生产趋利避害和防灾减灾提供参考依据。

UV-B辐射增强对不同品种大麦田土壤微生物量碳和土壤呼吸的影响

利用田间模拟UV-B辐射装置,从大麦分蘖期开始进行UV-B辐射增强处理,以后各主要生育期各选择一典型日分别观测作物根际、非根际土壤微生物量碳含量和土壤呼吸速率。UV-B辐射设对照(Ambient)和增强(Elevated,14.4kJ.m-2.d-1)两个水平,增强处理相当于南京地区4-5月自然光UV-B辐射量的120%。3个大麦品种分别为单2号、苏啤3号和苏啤4号。结果表明:3个品种中作物根际、非根际土壤微生物量碳含量均随生育进程表现出一致的规律,即分蘖、拔节、孕穗和抽穗期逐渐增加并达到最大值,成熟期则显著下降,UV-B辐射增强没有改变这种变化趋势;UV-B辐射增强后,各品种在多数生育时期观测的根际与非根际土壤微生物量碳含量显著低于对照(自然光)(P<0.05),而单2号和苏啤4号在孕穗期(4月23日)观测的非根际土壤微生物量碳含量却明显高于对照(P<0.05);UV-B辐射增强条件下,单2号在孕穗期和成熟期、苏啤3号在抽穗期与成熟期观测的土壤呼吸速率显著低于对照(P<0.05),其它阶段的差异不显著,各处理中土壤呼吸速率由分蘖到拔节、孕穗、抽穗期逐渐增加,抽穗期、成熟期逐渐下降的趋势没有改变;在UV-B辐射增强条件下,单2号和苏啤3号两个品种的Q10值显著低于对照(P<0.05),苏啤4号的Q10值则显著增大,明显高于其它品种(P<0.05)。研究认为,不同大麦品种土壤微生物量碳和土壤呼吸速率对UV-B辐射增强的响应存在差异。

江西省水稻高温热害发生规律研究

利用江西省74个台站1961-2010年6-8月日平均气温、日最高气温和日平均相对湿度资料,采用线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析和数字高程模型(DEM),以探究该区水稻高温热害发生时段分布、年际变化、发生频次的时频特征和空间分布等规律。结果表明,(1)江西省水稻高温热害集中于7月中、下旬和8月上旬,其中7月13-24日为高温热害发生概率最大的时段;(2)1961-1982年高温热害总发生次数呈下降趋势,1983-2010年则呈极显著上升趋势(P<0.01),不同等级高温热害发生次数的年际变化特点与总发生次数变化相一致;(3)各等级高温热害次数呈现不同时间尺度的周期震荡,轻高温热害表现为准2a、4a、8a左右、15a、25a周期变化,中高温热害以准2a、4a、10a左右、23a的周期震荡表现显著,重高温热害则表现出准2a、6a、准13a、25a的周期震荡;(4)高温热害发生频次的高值区分布于江西东北部、赣州北部、吉泰盆地和赣抚平原,并向周边山区递减。

ORYZA2000模型模拟安徽地区不同播期水稻的适应性分析

以2010—2011年安徽宣城两个水稻品种（两优6326，南粳44）3个播期（5月5日、15日、25日）水稻生长发育观测数据为基础，结合当地气象、土壤等数据，将2010年数据作为校准数据对ORYZA2000模型进行参数校正，调试决定作物基本参数，以2011年数据作为检验数据，对水稻生育期、叶面积指数、生物量及产量等指标进行模拟并将结果进行统计验证与评价。结果表明，对水稻生育期发育速率的模拟显示，两优6326的大部分生育期发育速率稍高于南粳44，第三播期两优6326基本营养阶段及生殖生长阶段的发育速率最大，第三播期南粳44穗分化阶段的发育速率最小；水稻生育期模拟值均比实测值小，其差异为2～7d。生育期长度的归一化均方根误差（NRMSE）为3．4％～7．5％；两组数据所得地上总生物量的NRMSE为16％-22％、绿叶生物量的NRMSE为20％-25％、茎生物量的NRMSE为17％～21％、穗生物量的NRMSE为19％-25％、叶面积指数的NRMSE为24％～26％，其总生物量及产量的NRMSE分别为6％～13％和5％-14％。模拟结果表明ORYZA2000模型可以通过校准作物参数，较准确地模拟水稻发育期、发育速率及其生物量的动态积累过程。

火龙果幼苗和成龄树寒害指标初探

以火龙果品种"紫红龙"(Hylocereus polyrhizus Briton&Rose)幼苗和6a生成龄树为试验材料,在开花期置于人工气候室,以20℃为对照,设置2、0、-2、-4、-6℃共5个低温处理对其胁迫12h后取枝条测定相对电导率、丙二醛(MDA)、超氧化岐化酶(SOD)和可溶性蛋白质等抗寒性生理生化指标,探讨各项指标与温度间的定量关系,结合寒害症状观察,确定火龙果树的寒害温度指标。试验结果表明:火龙果幼苗和成龄树的枝条分别在0℃和-2℃下表现出明显的寒害症状,随着处理温度的继续降低,症状更为明显,在-4℃下均死亡。随着处理温度降低,幼苗和成龄树相对电导率和MDA含量逐渐升高,SOD活性和可溶性蛋白含量先升高后降低。利用电导法配以Logistic方程求得幼苗和成龄树的半致死温度分别为-1.7℃左右和-2.2℃左右。低温使火龙果幼苗和成龄树受到伤害,且温度越低,受害越严重,成龄树抗寒能力比幼苗强。研究结果可为火龙果寒害防御、种植区划和相关研究提供科学依据。

夜间增温及免耕对冬小麦生长及养分吸收利用的影响

采用被动式夜间增温系统,设置4个处理:增温(W)、免耕(NT)、增温+免耕(WNT)及常温+翻耕(CK),研究夜间增温及免耕对小麦生物量、籽粒产量构成及营养元素(N、P)吸收利用的影响。结果表明:夜间增温(W、WNT处理)促进了小麦叶片生长,叶面积增加,同时地上生物量也显著提高,而籽粒产量却降低,显著低于对照。夜间增温(W、WNT处理)显著提高了小麦抽穗期至开花期植株的叶面积,而在灌浆中后期叶片SPAD值却迅速降低,显著低于对照。夜间增温(W、WNT处理)处理下,小麦氮、磷营养元素的转运量显著增加,但是转运率无明显差异。免耕处理(NT)对小麦株高、叶面积、生物量无明显影响,对小麦籽粒产量及其构成也无显著影响。