宁夏中部干旱带玉米生育期热量条件时空特征分析

利用宁夏中部干旱带盐池、同心及海原三地1988—2013年逐日气象资料建立玉米全生育期及各主要生育阶段温度适宜度模型,并对宁夏中部干旱带玉米生育期温度适宜度及≥10℃积温进行时空变化分析。结果表明:宁夏中部干旱带玉米全生育期温度适宜度以及≥10℃积温均呈波动上升趋势,三地的温度适宜度从大到小依次为同心、盐池、海原,数值分别为:0.966,0.911和0.726。温度适宜度在播种~出苗,出苗~拔节,拔节~抽雄,开花吐丝~成熟阶段均呈上升趋势,其中拔节~抽雄阶段上升速率最快,速率为0.03·10a~(-1)。盐池玉米的热量关键期为抽雄~开花吐丝阶段,同心为播种~出苗阶段,而海原为拔节~抽雄阶段。     

内蒙古东部干旱年份玉米需水规律及灌溉制度优化

基于通辽市丰田灌溉试验站3年野外实测试验,对该地区干旱年份玉米需水规律开展研究,结果表明:研究区干旱年份玉米拔节期与抽雄期耗水量占玉米整个生育期的50%以上,耗水强度依次表现为抽雄期拔节期灌浆期苗期,各生育阶段日耗水强度介于0.79~6.50 mm·d~(-1)之间;玉米干旱年份苗期、拔节期水分胁迫处理减产率较小,均未达到显著水平,抽雄期水分胁迫造成的减产量最大,多年平均达10%以上。干旱年份随着玉米耗水量的增加,产量持续增加,而水分生产率先升后降,合理的水分胁迫有利于提高干旱年份水资源的利用效率;同时通过数学模型与动态规划,提出了干旱年份玉米不同灌溉定额条件下的非充分优化灌溉制度,干旱年份应首先保证玉米抽雄期、灌浆期各灌水1次的要求,每次灌水约600 m3·hm-2。     

旱地小麦产量及其构成因素灌溉效应的模拟分析

为揭示灌水时期与灌水量对黄土丘陵区小麦产量及其构成因素的影响规律,依据黄土丘陵典型区域定西1971-2016年气象数据及定西市安定区凤翔镇安家沟村2016年大田试验数据,利用APSIM（Agricultural Production Systems Simulator）平台,动态模拟各灌溉处理下的小麦生长发育过程,并对各灌溉响应进行模拟分析。结果表明：小麦全生育期需水量为315.25 mm,各生育阶段需水量为播种~出苗21.13 mm、出苗~分蘖26.60 mm、分蘖~拔节33.27 mm、拔节~孕穗77.17 mm、孕穗~开花69.31 mm、开花~灌浆36.19 mm、灌浆~成熟51.58 mm。为提高产量,最佳灌水时期应在播种至拔节,灌水量不宜超过60 mm;开花前各生育阶段灌溉处理都明显提高了单位面积籽粒数量,其中以分蘖~拔节阶段（TS）最明显,拔节~孕穗阶段（JS）灌水量不宜超过80 mm、孕穗~开花阶段（BS）灌水量不宜超过20 mm。开花~灌浆阶段（FS）灌水量40 mm对粒重增加的促进作用最明显。     

华北平原夏玉米各生育阶段农业气候要素变化特征

基于华北平原6个农业气象试验站1981—2009年夏玉米生育期资料,以及同期48个气象站平均、最高和最低温度,降水、日照时数等逐日气象资料,采用线性倾向估计的方法,分析了华北平原近30年夏玉米各生育阶段农业气候要素的变化趋势。结果表明:(1)夏玉米出苗~拔节期的温度升高,其中平均温度、平均最高温度、平均最低温度的增幅分别为0.42℃·10a-1、0.36℃·10a-1和0.58℃·10a-1(P0.05),平均最低温度显著增加的站点多于平均最高温度显著增加的站点,温度日较差降幅为0.22℃·10a-1(P0.05);夏玉米拔节~抽雄期的温度变化不明显,温度日较差降幅为0.22℃·10a-1(P0.05);夏玉米抽雄~成熟期的平均温度、平均最高温度、平均最低温度均下降,降幅分别为0.16℃·10a-1(P0.05),0.15℃·10a-1(P0.05)和0.06℃·10a-1,其中下降显著的站点位于山东省。(2)各生育阶段降水量变化不明显,全区仅山东南部和河南中部出苗~拔节期的降水量增加显著。(3)除播种~出苗期外,各生育阶段的总辐射量均显著下降,其中出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~成熟和全生育期的日均总辐射降幅分别0.83、1.10、0.87 MJ·m-2·10a-1和0.89 MJ·m-2·10a-1(P0.05),且大部分站点下降显著。     

辽宁地区玉米耗水量与产量的关系

为探讨生长季自然降水条件下水分状况对玉米产量的影响,利用锦州2011、2012年和2014年玉米分期播种试验数据和1981—2010年辽宁农业气象历史资料,研究干旱年份水分与玉米产量的定量关系。结果表明:玉米产量和总耗水量间呈二次抛物线的关系(R~2=0.793,F=105,P=0.0001,n=57),当耗水量达到400~600 mm时,玉米能够获得高产;玉米不同生育阶段需水量呈现抽雄~乳熟期拔节~抽雄期出苗~拔节期乳熟~成熟期播种~出苗期的变化规律,各阶段日耗水强度分别为5.75、4.78、2.36、1.84 mm·d~(-1)和1.35 mm·d~(-1)。在分析相对叶面积指数和相对作物系数关系的基础上,提出了作物水分胁迫系数的相对叶面积订正方法,建立了以Jenson模型为基础的玉米水分生产函数模型。     

基于覆膜积温补偿效应的AquaCrop模型优化模拟

基于2013—2018年冬小麦-夏玉米轮作田间试验数据,分析冬小麦和夏玉米覆膜积温补偿效应的特征,估算黄土高原南部覆膜积温补偿效应系数的值域范围,分析利用模型自带参数（方法一）和覆膜积温补偿系数（方法二）两种方法在AquaCrop模型中引入覆膜积温补偿效应的优劣性。结果表明：冬小麦在播种至越冬期,覆膜处理主要表现出增加土壤温度的作用;在返青期至成熟期,覆膜处理增加土壤温度的作用逐步消失,随之出现降低土壤温度的作用;夏玉米整个生育期内,覆膜处理均表现出较好的增加土壤温度的作用;冬小麦生育期内覆膜积温补偿效应在越冬后期出现一定的作用时间阈值。冬小麦播种~出苗阶段覆膜积温补偿系数平均值为1.08,出苗~越冬期阶段平均值为0.54;夏玉米播种~出苗阶段覆膜积温补偿系数平均值为0.81,出苗~抽雄期阶段平均值为0.63;在作物生长前期,覆膜增加地温加速作物生长的效果较好,覆膜积温补偿效应更明显。在AquaCrop模型中,相比方法一,方法二在冠层覆盖度、地上部生物量、作物产量和土壤贮水量模拟方面均表现出了一定的优势,且其能更好地解释覆膜措施对冬小麦-夏玉米轮作系统作物发育进程的影响。     

基于DSSAT模型的京津冀地区主要农作物用水分析

以京津冀为研究区,将GIS（Geographic Information System）技术与DSSAT（Decision Support for Agrotechnology Transfer）模型相结合,对2016—2017年冬小麦和夏玉米的生长需水情况进行模拟,并分析了雨养条件及灌溉条件对冬小麦和夏玉米生物量的影响。结果表明：京津冀地区冬小麦的需水量在323.72~419.58 mm之间,夏玉米的需水量在333.47~438.51 mm之间;2种作物需水量较多的地区主要集中在种植区的东南部及北部,需水量相对较少的地区主要分布在种植区的西部。冬小麦从播种开始的第160天左右,耗水量显著增加,夏玉米对水分需求一直增加,30 d前后,夏玉米地上生物量显著增加,因此,在冬小麦播种的前160 d、夏玉米播种的前30 d内应适度灌溉,避免过度灌溉造成水资源浪费。     

太行山前平原冬小麦生育期干旱分析——以保定市为例

对冬小麦生育期干旱进行精细分析,可以为农业生产和水资源管理提供参考信息,为降水、地下水动态以及作物耗水关系提供研究基础。采用有效降水和综合气象干旱指数(CI)方法,分析了太行山前平原冬小麦56个生育期及各生育阶段(苗期、越冬期、返青期、拔节～成熟期)的平均有效降水和气象干旱发生频率。研究发现冬小麦生育期平均有效降水为55.43 mm,分别占年有效降水和生育期降水量的13.6％和52.5％。其中,5月和10月是生育期有效降水的主要贡献月,平均有效降水量分别占到生育期有效降水量的35.7％、27.1％。生育期平均缺水350 mm以上,并且有效降水的月际、年际间差异明显。逐月旱涝级别和频率分布显示,生育期干旱平均发生频率为58.5％,逐月发生干旱的频率均在50％以上。12月易发生轻旱,2、3月易发生中旱,4月易发生重旱。总体上,太行山前平原冬小麦生育期及各生育阶段的有效降水都表现出非稳定性,逐月平均有效降水量均不同程度小于需水量,干旱发生频率冬后大于冬前。     

基于DSSAT模型陕西杨凌不同降水年型冬小麦灌溉制度研究

基于DSSAT作物模型模拟了不同降水年型水分胁迫条件下的冬小麦生产潜力,对比分析不同生育期灌水对产量、WUE以及土壤蒸发量等的影响,从而确定关键灌水期;并在综合考虑产量、WUE、总灌水量、灌水次数等因素的基础上确定了不同降水年型下的最优灌溉制度。结果表明：(1) 冬小麦越冬水、返青水、拔节水、灌浆水四水中以返青水最为关键,其次为拔节水,最后为越冬水和灌浆水;当不灌返青水时,冬小麦产量和蒸腾量显著降低,土壤蒸发量显著升高;(2) 不同降水年型之间也存在显著差异,产量、WUE、作物蒸腾量等表现为丰水年略大于平水年,二者显著大于枯水年;而灌水边际效益表现为平水年＞枯水年＞丰水年;(3) 枯水年、平水年、丰水年的冬小麦最优灌溉制 度分别为枯水年返青期和拔节期各灌水75 mm和50 mm,平水年返青期灌水75 mm,丰水年返青期和拔节期各灌水25 mm。     

气候变化对陇东塬区玉米播种期的影响

采用数理统计分析方法对西峰农业气象试验站近16年来玉米观测资料和西峰国家基准气象站近35年来气象观测资料进行了详细分析计算,分析结果认为,气候变化使陇东塬区玉米生育期缩短,玉米主要发育期(出苗、拔节、开花、乳熟、成熟)较历年均提前,提前幅度最大的是乳熟和成熟期;玉米生育期内气温偏高,热量增加,降水分配极不均衡,降水量和日照时数呈逐年减少趋势,气候变化对玉米播种出苗和开花至成熟期的生长影响较大;本区传统的玉米适宜播种期已经不适应现在气候背景下玉米生产需要;当玉米播种期提前5～10 d后,玉米的播种出苗期、拔节抽雄期等生长关键期能够避免春旱、初夏旱、伏旱等气象灾害的影响,并使玉米生产的关键期处于有利的气候条件下,对提高产量十分有利.     

河西走廊干旱区的水资源分布及循环过程

运用河西走廊3大内陆河流(疏勒河、黑河和石羊河)1955～2006年河流流量、冰川、地质水文和气象实测资料,系统分析了区域内水资源的分布规律及其循环转化关系等.结果表明,河西走廊水资源主要以冰雪水资源、地表水资源与地下水资源的形式存在,分布于3大相对独立的流域水系中；南部祁连山区发育大小河流共计57条,多年平均出山径流...     

几种针阔叶树种生长水势阈和生命水势阈的研究

为了研究树木生长水势阈和生命水势阈,在干旱、半干旱地区测定研究了樟子松、油松、侧柏、白扦、沙棘、新疆杨和白刺在不同水分状况下的吸水特征、光合作用年进程。结果指出树木生长水势阈和生命水势阈具有树种差异和树木年生长发育时期的变化,年生长末期较宽,对水分胁迫适应性强的树种较宽。嫩枝生长期各树种生长水势阈(Mpa)排序:侧柏>樟子松>油松>白刺>沙棘>白扦>新疆杨;各树种生命水势阈(Mpa)排序:沙棘>油松>白刺>樟子松>白扦>侧柏>新疆杨。     

金昌水资源特点及供需平衡研究

本文通过建立金昌市人口与牲畜增长规律 ,第二、三产业的GDP增长率规律数学模型 ,计算出在长时间序列中的用水量持续增长状况及根据金昌市农业节水技术和城市生态规划 ,得到农业、生态用水量规划数据。根据水量平衡原理 ,分析了金昌市未来水量供需平衡问题 ,对指导金昌水资源利用 ,具有一定的现实意义。     

“南水北调”西线工程与中国西北开发和生态环境的改善

我国是个水资源既丰富又贫乏的国家 ,总量有 2 .8万亿 m3,但人均仅 2 2 60 m3,处于缺水的上、下限之间。北中国人均只有 1 1 2 7m3,接近缺水的下限 ,华北地区更少 ,仅 556m3。随着北中国社会经济的发展 ,缺水问题日益严重 ,不仅制约了社会经济的进一步发展 ,更造成了地下水资源破坏、黄河断流、土地荒漠化等一系列生态环境恶化问题。据估算 ,2 1世纪 50年代 ,北中国将缺水 2 0 0 0亿 m3,解决的根本途径是“南水北调”。今天考虑的“南水北调”,进到北方的水量仅 60 0亿 m3左右 ,只能是“解渴”工程 ,如要“重整河山 ,再造中国”,彻底解决北中国缺水和土地荒漠化问题 ,必须考虑和启动“大时空南水北调”,调除长江水外的西南诸水。这是一项“利在当代 ,功在千秋”的大业 ,更需要全民族不懈地努力和奋斗     

不同水肥条件下春小麦耗水量和水分利用率

通过温室盆栽试验,研究了不同土壤水分和施氮量条件下春小麦的耗水量和水分利用率等相关参数的变化情况。结果表明:春小麦耗水量、生物产量及经济产量均因土壤水分和施氮量的不同而变化。水分充足,春小麦耗水量、生物产量及经济产量均随施氮量的增加而显著增加;中度水分胁迫下,低氮处理的耗水量、生物产量及经济产量均最高,最适氮处理与CK处理接近;干旱条件,低氮与CK处理耗水量和产量接近,而最适氮处理则极显著降低。各生育时期的耗水量和日耗水量在不同生育时期存在差异,其中以灌浆期春小麦日均耗水量为最高。在不同土壤水分条件下,春小麦地上部分干重和籽粒的水分利用效率随施氮量的增加而增加,尤以水分充足条件下水分利用率随施氮量的增加最为显著。     

区域用水效率与节水潜力的能值分析

传统用水效率分析一般采用万元产值用水量(m3/万元),单位面积灌溉用水量(m3/亩)和人均日生活用水量(L/人.日)等指标,指标量纲不统一,无法进行部门间的综合比较。能值(emergy)理论以能值为基准,将生态系统或生态经济系统中不同种类、不可比较的能量转换成统一标准的能值来衡量和分析。本文应用能值这一新的概念和度量标准将传统的三大用水效率分析指标转化成量纲统一的能值指标,便于揭示水资源的真实利用情况,综合分析水资源在各部门行业中的利用效率,为节水和供用水分析提供新思路。     

地下水生态需水量的估算方法及其恢复问题的研究

本文以石家庄市为背景,对地下水生态环境需水量和补给来源等一系列问题进行了研究探讨,提出了生态环境需水量的计算方法,给出了降雨入渗、河道与湖泊等地表水体入渗补给量的估算方法。并在采补平衡的原则上,对石家庄地下水生态环境恢复问题进行了研究。结果表明:石家庄地下水生态环境问题十分严重。既使恢复期是30年时间,该地区允许开采量也只能在4.20~7.76亿m3/a左右,它比石家庄市目前平均的开采量9.51亿m3/a还小。这样,在目前的开采程度下,如果没有外来水的补充,恢复石家庄的地下水生态环境问题是相当困难的。     

新疆主要农作物生产水足迹计算分析

从农作物生产水足迹角度出发,基于彭曼公式结合CROPWAT软件计算,分析了2011年新疆13个地（州）主要农作物的生产水足迹情况。结果表明：新疆地区棉花的单位面积及单位质量需水量分别为8650 m3· hm－2、4．82 m3·kg－1,均大于小麦和玉米的需水量,是三种农作物中最耗水的作物;新疆主要农作物需水以蓝水为主,其中棉花的蓝水比重最高达93．31％,南疆地区蓝水利用量最大;2011年新疆全区主要农作物生产水足迹为2049．31×107m3,其中蓝水足迹为1651．65×107m3,绿水足迹为186．88×107m3,灰水足迹为210．78×107m3;巴州、阿克苏、喀什地区的作物生产水足迹总量较大,是水资源治理的主要地区。对于水资源缺乏的新疆地区,合理调整农作物的种植结构及减少化肥施用量,是落实最严格水资源管理制度的有效措施。     

东北地区玉米大豆水分利用效率研究

利用大安和朝阳玉米研究站点、呼玛和锦州大豆研究站点近20 a作物产量、发育期及土壤水分实测资料,同时结合分期播种试验资料,研究了玉米大豆产量水分利用效率(WUE_g)对降水、温度的响应特征,分析了两种作物产量水分利用效率与群落水平水分利用效率(WUE_b)的关系。结果表明:大安和朝阳站点玉米WUE_g分别为1.75±0.47 kg·m~(-3)和1.98±0.72 kg·m~(-3),呼玛和锦州站点大豆WUE_g分别为0.63±0.35 kg·m~(-3)和0.55±0.18kg·m~(-3);玉米站点WUE_g与播种—成熟期间的降水量和ET均呈显著的二次曲线关系(P0.05),WUE_g与温度关系不明显;大豆WUE_g与播种至成熟期间的降水量呈现显著的负相关关系;历史资料分析结果表明,随着生育期期间平均气温的增加,大豆WUE_g升高;在大安和朝阳站点,取得高水分利用效率与获得高产所消耗的水量(即ET)并不一致,表明对于存在干旱胁迫的半干旱和半湿润区,有效的利用水(Effective use of water,EUW)而不是一味追求水分利用效率(WUE)是提高产量的有效途径,植物消耗的水量(ET)往往是决定作物产量的重要因素。     

陕北地区水资源安全及需求预测分析

在社会经济系统中,水资源是基本生活和生产资料,正日益成为地区社会经济进一步发展的限制因子。陕北地区是我国黄土高原的主体部分,水资源短缺是其面临的主要问题。本文通过计算陕北地区水贫困指数(WPI)、水资源压力指数(WSI),对该区的水资源安全状况作出初步分析;预测了陕北地区在2010、2020年的生活、生产和生态环境需水量,结合2010、2020年陕北地区水资源可利用量,得到预测年内地区水资源承载力供需平衡指数(IWSD),其值分别为-0.13、-0.16,说明陕北地区在现状水资源开发利用条件下,2010、2020年水资源对应的社会经济系统是不可承载的,应提高水资源开发利用程度和效率,增加可利用水资源量,保证水资源足以支撑地区社会经济系统。