北疆春小麦蒸散规律及蒸散量估算研究

通过对2002～2003年北疆春小麦田试验数据的分析结果表明,北疆春小麦全生育期蒸散量在410～430mm左右,蒸散强度为4.11～4.14mm,蒸散量和蒸散强度均在抽穗～乳熟期达到最大,平均棵间蒸发占总蒸散量的比例为38.3%～42.0%。叶面积指数与蒸散强度关系极为密切,可用复合曲线方程来描述二者的关系。通过采用Penman-Montieth模式配合单值平均作物系数和水分胁迫系数估算农田蒸散量的方法,对当地春小麦田的日蒸散量进行估算,精确度检验结果表明该方法是切实可行的。     

夏玉米蒸散优化参数模型及参数敏感性分析

分别采用2种不同的冠层阻力模型和土壤阻力模型,组合成4种Shuttleworth-Wallace(S-W)模型,模拟夏玉米农田灌浆期的逐时蒸散量,以涡度相关法观测蒸散量为实测值检验模型改进的效果,找出最优冠层阻力模型和土壤阻力模型,并分析最优S-W模型对各阻力参数的敏感性。结果表明:李俊改进型有效叶面积指数冠层阻力模型和Sellers土壤阻力模型组合的S-W模型模拟效果最好,S-W模型估算玉米田蒸散的精度显著提高,蒸散发模拟值与实测值的相关系数、一致性指数更接近1,蒸散发模拟的相对误差和均方根误差变小。敏感性分析表明,在计算各个阻力参数模型中,S-W1模型估算蒸散发对冠层阻力最敏感,其次是土壤阻力和有效叶面积指数;采用改进型有效叶面积指数冠层阻力模型和Sellers土壤阻力参数模型组合后,在一定程度上提高了模型精度,提高了计算准确率。     

基于无人机多光谱遥感估算西北半湿润区葡萄基础作物系数研究

为提高西北半湿润区葡萄园蒸散量的估算精度，以波文比系统实测蒸散量ET_c为基础，基于彭曼公式法计算参考作物蒸散量ET_o,得到葡萄作物系数K_c后，采用FAO-56双作物系数法计算土壤蒸发系数K_e与水分胁迫系数K_s,获得基础作物系数K_cb;同时利用无人机多光谱遥感影像获取葡萄光谱数据，提取多个波段反射率计算4种植被指数(归一化植被指数NDVI、土壤调节植被指数SAVI、比值植被指数RVI、差值植被指数DVI),建立葡萄K_cb与植被指数的关系模型(一元线性回归、多项式回归、多元线性回归),从而计算葡萄园实际蒸散量用以验证无人机多光谱遥感估算葡萄K_cb的精度。结果表明：(1)相同建模方法下，植被指数与K_cb的模型拟合精度受到其种类与葡萄生长时期的影响。在生育前期，利用一元线性回归建模得到的K_cb-VI_s模型拟合精度表现为NDVI>RVI>SAVI...     

利用Penman-Monteith法和蒸发皿法计算农田蒸散量的研究

根据西北农林科技大学灌溉试验站1998－2000年实测数据，用Penman-Monteith法计算了参考作物日蒸散量（ET0），用大型称重式蒸渗仪测量作物逐日实际蒸散量（ET），计算了作物系数（Kc），用蒸发皿法估算了农田蒸散量。对耗水量进行误差分析表明，冬小麦估算耗水最大偏差为13％，夏玉米估算耗水最大偏差为18％，这表明简易的蒸发皿方法估算作物耗水量是有效可行的。     

AquaCrop作物模型在黄土塬区夏玉米生产中的适用性评价

为评价Aqua Crop作物模型在黄土塬区的适用性,基于Hsiao等人推荐的玉米参数对模型参数进行调试及验证。在陕西长武地区模拟2003、2004、2005、2007、2008、2010年玉米生育期内生物量、蒸发蒸腾量的变化过程及收获时产量、地上部生物量,将模拟值与收集到的实测值进行对比、分析。结果表明,这6年模拟产量与实测产量间的校正决定系数(Adj)R2为0.9270,相对误差在-2.479至11.182之间;模拟地上部生物量与实测地上部生物量间的Adj.R2为0.7842,模型对产量的模拟效果优于对生物量的模拟;2005年和2008年模拟蒸散量与实测蒸散量间的Adj.R2分别为0.6229和0.7973。模拟效果较好,对黄土塬区夏玉米水分优化管理模拟有重要意义。     

砾石覆盖量对夏玉米作物系数及水分利用效率的影响

为评价半湿润易旱地区砾石覆盖对土壤贮水量、作物生长与产量及水分利用效率的影响,利用杨凌地区夏玉米2014年实测数据及气象数据,基于Penman-Monteith公式计算了砾石不同覆盖量下全生育期内参考作物蒸发蒸腾量,并根据FAO推荐的分段单值平均法,计算夏玉米各生育期作物系数,以及砾石不同覆盖量下作物水分利用效率。结果表明:砾石覆盖的保水效果主要体现在作物生长初期,拔节期最大砾石覆盖处理0~200 cm土壤贮水量较对照增大12.8%,后期由于冠层覆盖影响其效果减弱;夏玉米全生育期作物系数与覆盖量呈线性关系;覆盖量越大,不同生育阶段的作物系数也相应增加;叶面积和株高与作物系数有着较好的回归关系,可以对生育期内的玉米蒸散量进行预报;砾石覆盖可以缩短夏玉米生育期的天数,最大可缩短19 d;砾石覆盖能促进作物生长,提高作物产量,且在该试验覆盖量范围内,覆盖量越大,增产增效越明显,随覆盖量增加,各处理分别较对照提高4.65%~38.17%;作物水分利用效率随覆盖量的增大分别较对照提高2.94%~32.99%。     

太行山山前平原作物系数与降水年型关系探讨

利用中国科学院栾城农业生态系统试验站1995~2001气象数据和同期大型称重式蒸渗仪监测的小麦、玉米蒸散量,采用参考作物法探讨分析了小麦、玉米生长期作物系数与降水年型的关系。结果表明,不同降水年型下小麦生长期作物系数差异不明显,统计时段内小麦生育期作物系数平均值为0.90,丰水年玉米生长期作物系数偏高,平均值为1.2,而平水年与枯水年玉米生长期作物系数差异不明显,平均值为0.94。为准确估算作物需水量,实现精确灌溉,建议尽量采用长系列观测数据确定的不同降水年型的作物系数,尤其是在玉米生长期。     

基于Hydrus-1D模型的大安灌区旱田灌溉入渗补给研究

以吉林省大安灌区为研究对象,在野外调查和资料收集的基础上,借助Hydrus-1D模型,模拟分析了旱田(玉米地)灌溉条件下地下水入渗补给过程。结果表明：模拟期间蒸散发动态变化较大,蒸腾量约为蒸发量的2.18倍,玉米生育期内,土壤水分蒸腾损失约占蒸散发消耗的79.74%,蒸散发在作物生长旺季以蒸腾为主,其它时段则以蒸发为主;旱田灌溉条件下,降水灌溉大量入渗形成土壤水,土壤水与地下水发生双向的、动态的水量频繁交换,模拟中地下水入渗补给量约为33.63 mm,入渗比为5.21%,其与研究区细密的包气带介质岩性有关。研究成果可为进一步开展旱田灌溉合理方案的制定提供科学依据。     

基于双层阻抗模型的玛纳斯河流域ET遥感估算

针对水文水资源分析计算中最难估算的分量-蒸散发(Evapotranspiration,ET),以典型干旱区流域-玛纳斯河流域为研究对象,采用理论基础坚实、区域应用限制小、反演陆面蒸散发较为合理准确的双层阻抗模型,并根据研究区实际情况进行了模型参数化的基础上,结合MOIDS数据、气象观测数据和DEM数据,估算了该流域的陆面蒸散发量,并分析了其时空分布特征。研究结果表明:中高山区和绿洲平原区,由于植被覆盖度高,以植被蒸腾为主,蒸散发量小;而低山丘陵区和沙漠区,由于植被稀疏,以土壤蒸发为主,蒸发强烈,因而蒸散发量最大。     

利用SEBAL 模型与P—M 公式估算乌裕尔河下游地表蒸散

先通过SEBAL模型估算了乌裕尔河下游沼泽旱地交错区1992年7月9日、1994年7月15日、1995年7月18日、1999年7月13日4个时相的日蒸散量,并通过P-M公式与作物系数进行时间尺度扩展得到了这4个时相所处月份的蒸散量,最后对日蒸散量、作物系数、月蒸散量的特征及其影响因素进行分析.结果表明:日蒸散量的频率分布图呈双峰结构,分别体现了旱地的蒸散特征、湿地与水体的蒸散特征;平均日蒸散量依照1994-07-15、1999-07-13、1995-07-18、1992-07-09的顺序依次降低;时相1994-07-15的平均日蒸散量与平均作物系数最高;通过逐步回归分析发现日平均风速、日照时数、日最低气温对参考作物日蒸散量的影响较为明显.     

内蒙古不同气候区域参考作物腾发量估算模型适用性分析

本研究基于内蒙古自治区50个站点1951—2013年的气象资料,对文献中已有的33个参考作物腾发量(ET0)模型进行详细的统计分析,采用10个统计指标对ET0估算模型的性能进行评价,并引入全球绩效指标(GPI)来对模型进行排名.结果表明,在特干旱和干旱地区,基于质量转换(Mass transfer-based,MTB)...     

黄河上游重要水源补给区参考作物蒸散量变化特征分析

利用甘南牧区4个气象观测站1971-2010年的地面气象观测资料,运用Penman-Monteith公式计算得出牧区四站逐月ET0值.通过统计分析、相关分析、小波及Mann-Kendall法等方法对甘南牧区ET0的变化特征进行了分析,并就高原上气象因子与ET0的相关性做了进一步研究.结果发现甘南牧区各县ET0年际变化呈逐年上升趋势,上升趋势达8.8～ 19.5mm/10a;1985年以前有明显的准10 a周期,2000年到2010年间出现了准5 a周期;在90年代以后的20年中上升更快,并于1996年以后出现了突增.牧区ET0夏季最大,并且逐年上升最快;冬季最小,逐年上升最慢.牧区ET0的空间分布不均匀除了与当地高原特殊地形地貌复杂性有关外,还与影响参考作物蒸散量的主要气象因子的不同有关.     

甘肃中东部半干旱区参考作物蒸散量多种计算方法的比较研究

为明确甘肃中东部丘陵沟壑地区参考作物蒸散量(ET0)在气象资料短缺条件下的计算方法,依据6个气象站的长系列资料,以FAO Penman-Monteith方法为标准,对7种ET0计算方法进行评价。结果表明:Hargreaves与FAO Penman-Monteith吻合最好,其次为Jensen-Haise,各地区年均标准偏差(RMBE)分别为120.0 mm、446.1 mm。Pennman、FAO-17 Penman、FAO-24 Radiation、Preiestley-Taylor计算结果偏高,各地区年均RMBE在3 122.1～1 383.4mm间,以FAO-24 Radiation差异最大。8种方程计算的年内月均ET0趋势基本呈单峰曲线,峰值出现在7月份。Hargreaves、Jensen-Haise两种方程3-9月差异大于1-2月和10-12月份; Penman、FAO-17 Penman、FAO-24Radiation、Preiestley-Taylor、Makkink 5种方程7月份差异最大,地区间表现不一。不同的方程与FAO PenmanMonteith方程均存在显著的线性相关关系(0. 994**≤R≤0.8743**),回归系数t检测均达到显著水平,以FAO Penman-Monteith方程为基础对各方程进行矫正是可行的。     

新疆焉耆盆地ET_0计算方法的适用性评价

以新疆焉耆盆地为例,以PM模型计算值为标准,评价了H-S、P-T与Mc Cloud模型在研究区的适用性。结果表明:太阳总辐射与ET0日值之间呈现极强的相关性(r=0.937)与偏相关性(r=0.962),说明太阳辐射能量是影响ET0的主要因素;在ET0日值计算中,H-S模型计算结果显著大于PM模型,P-T模型与Mc Cloud模型计算值显著小于PM模型,其中H-S模型计算精度最高,均方根误差为0.836 mm,平均偏差为0.638 mm;通过对H-S模型、P-T模型与Mc Cloud模型进行修正,不同模型的计算精度均有所提高,修正后P-T模型的计算精度最高(均方根误差RMSE为0.613 mm,纳什效率指数E为0.6821),且3种模型修正后ET0日值与PM模型计算值均无显著差异。     

Effects of leaf blast on growth and production of a rice crop

Rice crops grown under irrigated conditions were inoculated withPyricularia oryzae during early growth stages to study the effect of leaf blast on yield formation. The inoculations led to severe epidemics of leaf blast around maximum tillering, characterized by the presence of typical blast lesions and an accelerated senescence of heavily infested leaf tissue. Leaf blast led to a prolonged tillering and a delay in flowering and maturity.Crop growth rate and leaf area formation declined sharply during establishment of the disease and continued to be reduced till maturity. This resulted in a marked reduction of total dry matter production and grain yield. Dry matter distribution was not affected. Leaf blast reduced spikelet number, 1000 grain weight, and the fraction filled grains. From this last observation it was concluded that the reduction in grain yield was exclusively source determined.Nitrogen uptake of the inoculated crops before flowering was reduced compared to the N uptake of the control crop, but shoot N content of the inoculated crops at flowering was higher. Uptake of nitrogen after flowering was negligible in both healthy and inoculated crops. Redistribution from vegetative tissue was therefore the main source of N for grain growth. The higher N content of the shoot organs in the inoculated crops during ripening led to the conclusion that the reduced N uptake was not responsible for the yield reduction observed. Consequently, the reduction in grain yield was solely determined by a reduced carbohydrate supply.     

<Emphasis Type="Italic">In vitro</Emphasis> Selection of Maize Rhizobacteria to Study Potential Biological Control of <Emphasis Type="Italic">Aspergillus</Emphasis> Section <Emphasis Type="Italic">Flavi</Emphasis> and Aflatoxin Production

The aims of this study were to select bacterial isolates from the non-rhizophere of maize soil and to examine their antagonistic activity against Aspergillus section Flavi strains. The first selection was made through ecophysiological responses of bacterial isolates to water activity (a_w) and temperature stress. Subsequently, an Index of Dominance test (I_D), ecological similarity and inhibition of the lag phase prior to growth, growth rate and aflatoxin B₁ accumulation were used as criteria. From the first assay nine bacterial strains were selected. They grew well at 25 and 30 °C, with growth optima between 0.982 and 0.955 a_W using 48 h of incubation. There was ecological similarity between the bacterial strains Bacillus subtilis (RCB 3, RCB 6), Pseudomonas solanacearum RCB 5, Amphibacillus xylanus RCB 27 and aflatoxigenic Aspergillus section Flavi strains at 0.982 at 25 °C. The predominant interaction between all selected bacteria and fungi in dual culture was mutual intermingling at 0.982. Mutual inhibition on contact and mutual inhibition at a distance was observed at 0.955 a_w, between only four bacteria and some Aspergillus strains. Bacillus subtilis RCB 55 showed antifungal activity against Aspergillus section Flavi strains. Amphibacillus xylanus RCB 27, B.␣subtilis RCB 90 and Sporolactobacillus inulinus RCB 196 increased the lag phase prior to growth and decreased the growth rate of Aspergillus section Flavi strains. Bacillus subtilis strains (RCB 6, RCB 55, RCB 90) and P. solanacearum RCB 110 inhibited aflatoxin accumulation. Bacillus subtilis RCB 90 completely inhibited aflatoxin B₁ accumulation at 0.982 a_W. These results show that the bacterial strains selected have potential for controlling Aspergillus section Flavi over a wide range of relevant environmental conditions in the stored maize ecosystem.     

CO2浓度升高对取食不同寄主的西花蓟马和花蓟马生理酶活性的影响

为明确取食不同寄主植物的西花蓟马和花蓟马对CO_2浓度升高的响应机制,分别选取四季豆、茼蒿和辣椒寄主,分析不同CO_2浓度对2种蓟马成虫体内解毒酶和保护酶活性的影响。结果表明,2种蓟马的羧酸酯酶(Car E)、乙酰胆碱酯酶(Ach E)、微粒体多功能氧化酶(MFO)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均随着CO_2浓度的升高而增强。与对照相比,高CO_2浓度下西花蓟马取食四季豆时Car E和POD活性分别升高了21.70%和40.16%,取食茼蒿时Car E、MFO和POD活性分别升高了40.11%、6.73%和43.85%,而以辣椒为寄主时超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了57.56%;在800μL/L高CO_2浓度下,花蓟马的Car E、Ach E和MFO活性均略有升高;四季豆、茼蒿和辣椒饲养的花蓟马SOD活性分别下降了26.84%、52.16%和53.71%。研究表明,2种蓟马均能通过调节体内的生理酶活性来适应环境的变化,且西花蓟马的适应能力强于花蓟马。     

短时极端高温对亚洲玉米螟卵、初孵幼虫和成虫的影响

为探明短时极端高温对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)的影响,采用耐热能力测定方法,研究了亚洲玉米螟经6 h高温处理后的半数致死温度(LT50)、存活率以及不同高温下的半数致死时间(Lt50)。结果表明,经6 h高温处理后,亚洲玉米螟卵、初孵幼虫和成虫的LT50分别为40.24~40.44、38.59和42.84~44.54℃;当卵、初孵幼虫、1日龄和3日龄成虫分别在37、35、41和37℃时,其存活率与对照均无显著差异,而分别在39、37、43和39℃时,其存活率显著低于对照,卵、初孵幼虫、1日龄和3日龄成虫的短时高温阈值分别为37~39、35~37、41~43和37~39℃;当温度高于高温阈值时,卵、初孵幼虫和成虫的Lt50分别为0.38~6.31、0.22~8.35和3.80~24.15h,且雄成虫的Lt50小于雌成虫。研究表明,短时极端高温对亚洲玉米螟的存活率具有显著影响。     

Histochemical studies on the accumulation of reactive oxygen species (O2 and H2O2) in the incompatible and compatible interaction of wheat—Puccinia striiformis f. sp. tritici

The generation and accumulation of reactive oxygen species (ROS), superoxide anion (O₂⁻) and hydrogen peroxide (H₂O₂), were studied in the interaction between wheat cv. ‘Suwon 11’ and two races of Puccinia striiformis f. sp. tritici (avirulent and virulent). Generation of O₂⁻ and H₂O₂ was analyzed histochemically using nitroblue tetrazolium (NBT) and 3,3-diamino-benzidine (DAB), respectively. At the pre-penetration stage during appressorium formation both stripe rust races induced H₂O₂ accumulation in guard cells. In the incompatible interaction, a rapid increase of O₂⁻ and H₂O₂ generation at infection sites was detected. The percentage of infection sites showing NBT and DAB staining was 36.1% and 40.0%, respectively, 12 h after inoculation (hai). At extended incubation time until 24 hai, percentage of infection sites showing H₂O₂ accumulation further increased, whereas those exhibiting O₂⁻ accumulation declined. The early infection stage from 12 to 24 hai coincided with primary haustoria formation in mesophyll cells. In contrast, in the compatible interaction, O₂⁻ and H₂O₂ generation could not be detected in most of the infection sites. In the incompatible interaction, intensive DAB staining was also determined in mesophyll cells, especially in cell walls, surrounding the infected cells 16–24 hai; thereafter, these cells contained fluorescing compounds and underwent hypersensitive response (HR). The number of necrotic host cells surrounding the infection sites increased continuously from 20 to 96 hai. It might be concluded that H₂O₂ accumulation during the early infection stage is associated with the occurrence of hypersensitive cell death and that resistance response is leading to arrest the avirulent race of the obligate stripe rust pathogen. In the compatible interaction at 96 hai, H₂O₂ accumulation was observed in mesophyll cells surrounding the rust lesion.     

基于辐射和温度的ET0模型在吐鲁番地区的比较与修正

利用吐鲁番地区3个气象站2000—2015年逐日气象资料,以FAO-56 Penman-Monteith(FAO-56 PM)模型为标准,对6种ET_0模型(M-A模型、P-T模型、M-H模型、H-S模型、Traj模型和B-H模型)进行评价并修正,采用均方根误差(RMSE)、绝对平均误差(MAE)、平均相对误差(MRE)评价指标和Wilcoxon非参数检验法比较年、月尺度上各模型修正前后的估算精度,以筛选适用吐鲁番地区ET_0简化估算模型。结果表明:吐鲁番地区ET_0的主要影响因子是R_s(太阳辐射),其次是e_s(饱和水汽压)和R_n(作物表面净辐射);修正前,年尺度上,M-H模型的估算精度最高;月尺度上,各模型误差较大且与FAO-56 PM模型存在显著差异,适用性较差;修正后,各模型在年、月尺度上的精度均有明显提高,无显著差异,其中修正后的P-T、M-H和B-H模型估算精度最高,可作为吐鲁番地区ET_0简化估算模型。