基于CanESM2的渭河流域干旱演变特征研究

【目的】解析气候变化下渭河流域干旱事件发生频率与强度以及时空演变趋势,预估未来区域干旱发生发展情势,为渭河流域未来旱灾防控和水安全保障提供参考依据。【方法】基于CMIP5统计降尺度数据集NEX GDDP中的CanESM2全球气候模式数据,采用象限转换校正方法实施校准,并利用游程分析等方法,从干旱指标标准化降水蒸散发指数（SPEI）与干旱事件特征的角度,分析渭河流域历史基准期（1966-2005年）与未来期（2021-2060年）2种排放情景（RCP4.5与RCP8.5）下的干旱时空演变特征,研究渭河流域干旱事件频率的空间特征与持续性变化。【结果】历史基准期与未来期SPEI在年际尺度下均呈下降趋势,其中RCP8.5情景下渭河流域春旱会显著加剧;未来干旱事件发生频率将呈现“两头减少,中间增多”的态势,即轻旱与特旱高频区域减少,中旱与重旱高频区域增多;流域尺度上,未来发生短历时干旱事件的频率有所减小,中长历时干旱事件频率增加,其中流域北部与渭河源头区的长持续性干旱事件发生频率会显著减小;未来不同间隔干旱事件的发生频率变化不大,依旧以1～6个月间隔的干旱事件为主,局地会有一定差异性。【结论】春季与冬季将是渭河流域未来干旱风险防范的重点季节,流域西部是冬旱防范的重点区域;未来轻旱与中旱仍是渭河流域最主要的干旱类型,但要警惕发生频率持续走高的中旱与重旱灾害所带来的风险;未来期流域中长历时干旱事件会有所增加,应采取应对措施减轻长持续性干旱事件给流域工农业生产带来的不利影响。     

利用CMIP5多模式集合模拟气候变化对中国小麦产量的影响

【目的】利用最新的国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）中30个全球大气-海洋耦合模式（AOGCMs）在典型浓度路径（RCPs）情景下的气候预估结果,基于集合模拟的方法评估气候变化对中国未来小麦产量的影响。【方法】气候变化对农业的影响评估通常基于未来逐日的气象资料,然而AOGCMs模拟的逐日数据存在较大的不确定性。利用“虚拟气候变暖”（PGW）的方法,将CMIP5模式预估的未来气候变化的信号与当前气候的逐日站点观测资料相结合,得到未来气候预估的逐日数据集合。结合作物过程模型CERES-Wheat,利用集合模拟的方法,以概率的形式量化表述气候变化对中国小麦产量影响的不确定性。【结果】未来中国冬春小麦代表站在其小麦生育期内的平均气温均有升高。预估21世纪末期,冬小麦代表站平均增温2.7-2.9℃,春小麦代表站平均增温3.0-3.3℃。RCP8.5情景比RCP2.6情景增温显著。预估未来冬、春小麦在其生育期内的降水量普遍增加,并随着排放量的增长,降水量表现出逐渐增多的趋势。在仅改变未来气候变化的条件下,冬、春小麦的灌溉小麦单产相对于1996-2005年普遍减产,并且随着气候变化,灌溉小麦的减产概率上升。春小麦代表站在灌溉条件下小麦减产的程度比冬小麦代表站更显著。预估到21世纪末期,冬小麦代表站在RCP2.6情景下减产2%左右,在RCP4.5情景下减产6%左右,在RCP8.5情景下减产9%左右,减产概率超过85%。预估春小麦代表站在RCP2.6情景下减产5%,在RCP4.5情景下减产8%以上,在RCP8.5情景下减产15%以上,减产概率超过90%。在雨养条件下,冬小麦代表站的小麦单产相较于1996-2005年显著增产。预估到21世纪末期,冬小麦代表站在RCP2.6情景下增产21%以上,在RCP4.5情景下增产22%以上,在RCP8.5情景下增产25%以上,增产概率超过90%。【结论】利用PGW方法获得未来气候预估的逐日数据集合有效的保留了当前气候的天气信息,尤其是极端天气事件的信息。利用集合模拟的方法评估未来气候在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下对中国小麦单产的影响,表明在灌溉条件下,随着排放量的增加,气候变化导致中国小麦单产减产的概率逐渐上升。雨养小麦单产集合的不确定性较灌溉条件大。     

基于FAO-56双作物系数法估算农田作物蒸腾和土壤蒸发研究——以西北干旱区黑河流域中游绿洲农田为例

【目的】确定中国西北干旱区黑河流域中游绿洲农田蒸散量并区分作物蒸腾和土壤蒸发,为制定合理的作物灌溉制度和提高区域水资源利用效率提供依据。【方法】本文利用中科院临泽内陆河流域研究站绿洲内部大田玉米地2009年的小气候和土壤蒸发等综合观测试验数据,运用FAO-56和ASCE推荐的两种时间步长的四种不同形式的Penman-Monteith模型估算了甘肃临泽绿洲玉米农田2009年参考蒸散量,并结合FAO-56双作物系数法估算了其实际蒸散量。【结果】4种P-M模型FAO-56-PM 24h、ASCE-PM 24h、FAO-56-PM 0.5h及ASCE-PM 0.5h和双作物系数法估算的实际蒸散量依次为672.1、766.2、991.2和805.6 mm。【结论】利用涡动相关数据及小型蒸渗仪实测数据对其进行了检验,结果表明,使用FAO-56-PM 24h模型估算参考作物蒸散量的参考作物蒸散-双作物系数法能够较好估算研究区的蒸散量并有效地区分农田作物蒸腾和土壤蒸发。2009年研究区域农田制种玉米的耗水量大约为671.2 mm,日均蒸散量为4.1 mm,其中作物蒸腾累积量为498.5 mm,土壤蒸发累积量为172.7 mm,分别占蒸散量的74.2%和25.8%。     

陕西省参考作物蒸发蒸腾量的时空特征及其未来预测

【目的】分析陕西省参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的时空特征,并对未来的ET0进行预测,为制定该地区作物灌溉制度、水资源规划提供参考依据。【方法】根据陕西省陕北、关中和陕南3个地区18个气象站1961-2000年历年逐日气象资料,采用世界粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算历年逐日ET0;依据NCEP再分析数据以及大气环流模式HadCM3输出的大尺度气候要素资料,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来A2和B2排放情景下的ET0进行预测。【结果】1961-2000年,陕西省ET0值在空间上自南至北呈递增趋势,除了7个气象站ET0呈上升趋势外,其余11个气象站平均ET0均呈下降趋势。在A2排放情景下,2011-2040、2041-2070、2071-2099年陕西省ET0的平均值较基准期(1961-2000年)分别增加2.7%,4.9%和8.9%,增幅最大的地区分布在陕南的安康、石泉、略阳和关中华山站以及陕北地区,关中地区增幅较小。2071-2099年陕西省ET0值四季变幅不均匀,其中以冬季的增幅最大。【结论】ET0的持续增长会导致陕西省水资源短缺问题恶化,将进一步影响该地区未来的作物需水量和农业灌溉需水量。     

基于SPEI的滇中季节性干旱时空特征分析

【目的】干旱缺水是制约滇中发展的重要因素之一,评价滇中干旱变化规律对制定区域抗旱对策、应对干旱缺水问题十分必要。【方法】以近40年来滇中45个气象站的月降水、气温资料作为基础数据,采用降水蒸发差值(P-PET)初步衡量滇中地区水分盈亏状况,然后以标准化降水蒸发指数(SPEI)作为干旱指标计算了滇中旱季SPEI的总体变化趋势、周期特征,分析滇中地区干旱的时空变化特征。【结果】过去40年,滇中地区冬春两季、干季水分亏缺较为严重,除春季SPEI呈微弱上升趋势外,冬季、干季均以下降趋势变化;干季周期变化为11、18、29年,春季周期变化为6、12、24年,冬季为8、12、18年。滇中各季SPEI空间上具有较好的一致性,表现为总体一致型。【结论】该研究结果可为滇中地区制定抗旱策略、科学合理配置水资源提供参考依据。     

北洛河未来径流变化分析

【目的】分析北洛河流域未来径流变化趋势,为该流域水资源管理与可持续利用提供理论依据。【方法】基于美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料和北洛河流域7个气象站的历史降水及蒸发资料,采用逐步回归法建立统计降尺度模型,在BCC-CSM1.1的2种不同情景(RCP4.5和RCP8.5)下,模拟未来时段的降水、蒸发情况,结合TOPMODEL得出未来的模拟径流。【结果】2种情景下,未来4个时期年平均降水均高于基准期值(除了RCP8.5情景下的2030s),年平均蒸发量均高于基准期值(除了RCP4.5情景下的2040s);除了RCP4.5情景下2015-2020年的冬季径流平均值(0.98亿m3)略低于基准期值(1.06亿m3)外,2种情景下夏、秋季及RCP8.5情景下冬季的径流平均值均高于基准期值,最大值均出现在秋季。【结论】将统计降尺度方法和TOPMODEL结合起来可以很好地分析未来径流的变化情况。     

CropSyst 模型在区域冬小麦产量模拟中的应用

【目的】CropSyst是国际先进的作物生长模拟模型,文章应用欧盟最新开发的基于生物物理过程的作物模拟平台BioMa(Biophysical model application)中嵌入的改进型作物模型CropSyst,进行CropSyst模型中国北方冬小麦模拟适用性评价。【方法】CropSyst模型初始参数不适合中国冬小麦作物模拟,该研究基于冬小麦主产区河北省衡水市11个县(市)的实测作物、物候、生物量及产量等数据,对CropSyst模型在中国华北地区的使用进行了一系列参数的调试、修正和验证,获得了一套CropSyst模型中适合中国华北小区域范围内冬小麦生长过程模拟的模型参数,并运用调试的作物参数对2012—2014年衡水地区冬小麦产量进行了模型模拟。【结果】冬小麦模拟产量和实测产量线性回归的相关系数平均达到0.97,模拟性能指数(EF)为0.94,一致性系数(IOA)为0.98。【结论】改进的CropSyst模型对中国华北黄淮海平原区冬小麦产量模拟总体效果较好。     

喷灌冬小麦耗水与棵间蒸发试验

 【目的】研究喷灌条件下冬小麦的耗水规律,指导田间灌溉实践。【方法】在北京地区2005－2008年3个冬小麦生长季节,开展不同喷灌水量条件下土壤水分分布、冬小麦耗水和棵间蒸发特性的试验研究,并分析影响棵间蒸发的主要因素。【结果】喷灌条件下,0～40 cm土层土壤的含水量受灌溉水量影响较明显,耗水量随着灌水量增加而增加。返青至收获期,冬小麦棵间蒸发为耗水量的25%左右,棵间蒸发随着灌水量的增大而增大,但棵间累积蒸发与作物耗水量之比随之而下降。【结论】适当加大灌水定额,减少灌溉次数,可在一定程度上抑制土壤的无效蒸发,提高灌溉水的利用率。     

气候变化下东北玉米种植风险及适宜品种空间布局分析

【目的 】探讨基于不同气候变化情景下玉米品种的选育和布局,对极端气候变化下的粮食高产稳产具有重要意义。【方法 】文章构建了低温、高温、干旱等玉米风险评估模型,对东北地区玉米种植的低温干旱高温风险等级进行评估,制定风险区划;基于风险区划,对未来东北地区玉米适宜品种的变化和空间布局进行分析。【结果 】（1）采取种植环境空间型聚类方法,东北地区可划分为9个生态亚区。（2）在二氧化碳浓度为4.5(RCP4.5)和二氧化碳浓度为8.5 (RCP8.5)两种情境下,预计2021—2026年东北地区各生态亚区玉米的活动积温变化不大,熟期品种也相差不大,低温冷害风险在V-3和V-5生态亚区存在一定差异;干旱程度整体上由东向西逐渐增强;高温风险主要处于无风险和低风险,少部分地区存在中风险。（3）未来情景下,由于温度升高、活动积温增加,东北地区玉米适宜种植品种均在一定程度上向更加晚熟转变。【结论 】应重点关注这些地区受耕作方式的影响,选择耐低温干旱的玉米品种或者调整玉米播种时期,规避或减缓气象风险。     

作物水肥耦合类型量化方法在华北冬小麦水氮配置中的应用

【目的】研究一种作物水肥耦合类型量化方法及基于这种方法的华北冬小麦水氮优化配置,丰富作物水肥耦合分析方法,为促进冬小麦水肥协同高效生产提供理论基础和实践依据。【方法】根据作物相对产量的真实值与理论值的差异显著性来判定某一具体水肥组合的耦合类型。2006—2016连续10年在黄淮北部进行了冬小麦季不同水氮处理的大田定位试验。裂区设计,灌水量为主区,设春灌1水（拔节期75 mm,W₁）和2水（拔节期和开花期各75 mm,W₂）两个处理;施氮量为副区,设5个水平,分别为0 （N₀）、60（N₆₀）、120（N₁₂₀）、180（N₁₈₀）、240 kg·hm ^-2（N₂₄₀）,共10对水氮组合。研究冬小麦不同水氮组合的耦合类型及其年际转换特征,确选适宜的水氮配置。【结果】某一水肥组合相对产量真实值经统计检验显著高于其理论值,此水肥组合的水肥耦合类型即为“协同”（水肥互相促进）;真实值显著小于理论值,水肥耦合类型即为“拮抗”（水肥互相限制）;真实值与理论值没有显著差异,水肥耦合类型即为“加和”（水肥互不影响）。冬小麦W₂与不同施氮水平（N_x）组成的水氮组合的耦合类型及其年际变化特征受施氮水平的影响显著。W₂N₆₀水氮耦合类型10年平均为“拮抗”,定位第1—2年灌水限制施氮的增产作用,施氮限制了灌水的增产作用,水氮“拮抗”;定位第3 ^-25年耦合类型转变成“增水促氮,增氮促水”的“协同”;定位第6—10年又转为“拮抗”。W₂N₁₂₀的耦合类型在定位第1—4年为“加和”,第5年起就转为“协同”,10年平均为“协同”。施氮超过120 kg·hm ^-2的两水氮组合W₂N₁₈₀与W₂N₂₄₀的耦合类型各年度均为水氮互不影响的“加和”。【结论】基于作物相对产量真实值与理论值差异的显著性来定量判定某一特定水肥组合的耦合类型具有较强的可行性。黄淮北部冬小麦生产中, W₂N₁₂₀组合水氮协同增产效果显著,耦合类型长期为“协同”,因此,在一定年限内可作为该区冬小麦季适宜的水氮配置,年均产量水平维持在8.5 t·hm ^-2左右。     

Analysis of Drought Characteristics and Its Trend Change in Shaanxi Province Based on SPEI and MI

【Objective】 At present, most drought studies were based on historical drought events to analyze the causes and trends. This paper sought to simulate the drought index method when outputting future meteorological data based on CMIP5 model, and explored the characteristics of past and future drought changes in Shaanxi Province, which could provide a basis for the future management of agricultural water resources in Shaanxi Province. 【Method】Based on the historical data of 18 meteorological stations in Shaanxi Province and CMIP5 model, the future meteorological data were output. The reference crop evapotranspiration (ET₀) was simulated by comparing three kinds of models. The standard precipitation evaporation index (SPEI) and relative moisture index (MI) were calculated based on the reference crop ET₀ and precipitation data to reflect the drought degree. The spatial and temporal characteristics of drought in the past (1958-2017) and in the future (2018-2100) were compared.【Result】Multiple linear regression (MLR) simulation could accurately predict the reference crop ET₀ (RMSE=0.457 mm·d ^-1). In the RCP2.6 and RCP8.5 scenarios, the future drought index showed an upward trend. Under the RCP8.5 scenario, there was a sudden change in the drought index in the 1940s. The degree of drought would decrease in the future of Shaanxi Province, and the distribution of drought would be more uneven during the year. In the future, the degree of drought would decrease during summer maize growth season, and the degree of drought would increase during winter wheat growth season.【Conclusion】The characteristics and extent of drought change were different under different RCP scenarios. The changes in drought characteristics reflected by SPEI and MI were basically the same, but there were differences in the changes in some time periods. In order to effectively cope with the negative impact of climate change on dry crop yields, it was necessary to enhance soil water storage and conservation capacity, especially to strengthen drought resistance during the winter wheat growing season.     

东北地区粮食作物产量变化特征及其对气象干旱的响应研究

基于东北三省1961—2015年的气象数据,计算了4个时段(雪季、雨季、生长季和年际)的标准化降水蒸散指数SPEI,同时利用HP滤波法分离了1992—2015年4种粮食作物(水稻、玉米、大豆、小麦)的气象产量,并构建相应的标准化产量残差序列,分析东北三省不同时段的SPEI对该地区主要粮食作物气象产量的影响,结果表明1)雪季SPEI与粮食作物产量残差序列显著相关,尤其是在辽宁省更为明显;2)作物气象产量对SPEI的响应与发生区域、时段、作物品种有关,水稻的气象产量与各时段SPEI基本成负相关,大豆气象产量随生长季、年际SPEI的增大表现为先升高后降低,但小麦气象产量与SPEI的关系不甚明显。因此,在东北整体干旱化的背景下,不同时节的SPEI对各作物产量的影响并不同步,可见东北地区主要粮食作物对气象干旱的响应存在地区差异性和季节差异性。在实际工作中,应结合大尺度下的气候变化规律和局地的气候特点对农情进行分析诊断,尤其是非生长季的气象干旱应引起重视,以更全面地指导未来的农业生产决策。     

基于SPEI的陕北黄土丘陵区干旱特征及影响因素分析

为探讨陕北黄土丘陵区干旱特征及其影响因素,借助绥德2000-2014年逐日的气象数据,基于Hargreaves、Thornthwaite和Penman-Monteith蒸散模型及同一套降水资料计算,获得不同时间尺度(月、半年和年)3种标准化降水蒸散指数(SPEI),对比分析上述3种SPEI的差异并选取适宜于陕北黄土丘陵区的SPEI,而后采用SPEI分析干旱特征,并利用通径法分析气象因子对SPEI敏感性。结果表明:1)基于Penman-Monteith蒸散模型的SPEI(SPEI-PM)能够准确反映陕北黄土丘陵区干旱事件,与SPEI-PM相比,基于Hargreaves和Thornthwaite的SPEI值偏低,计算误差为0.26～0.38;2)干旱变化呈现减弱趋势,短时间尺度上(1和6个月)SPEI-PM值变化频繁,长时间尺度上(12、18和24个月)SPEI-PM值变化幅度小且变化周期长;3)在月、半年和年尺度上对SPEI-PM影响程度最大的气象因素分别为气温和相对湿度。     

四川冬春季参考作物蒸散量时空变化及其成因

为深入认识四川冬春季参考作物蒸散量(ET₀)的变化特征,利用1980—2016年四川35个气象站的逐日气象观测资料,采用泰森多边形、气候倾向率和克里金空间插值等方法对其冬春季ET₀的时空变化特征进行分析,并通过敏感性和贡献率分析了ET₀的变化成因。结果表明:ET₀的年代际变化呈先降后增的趋势,空间上呈明显的西南高东部低的分布特征,且高值区范围持续扩大,低值区范围波动缩小。ET₀的年际变化呈上升趋势,春季ET₀气候倾向率和空间差异明显大于冬季,且ET₀高值区与低值区空间分布受海拔高度影响明显。ET₀的同一日多年平均值自初冬至初春逐渐上升,1月22日—5月2日仅有8 d的ET₀值低于多年日平均值,具有明显连续的高值时段。ET₀对日照时数的变化最敏感,其次是对相对湿度与平均气温,对三者均呈高敏感性。平均气温的正贡献率是引起ET₀变化的主导因子,其次是相对湿度。研究时段内平均气温的升高对ET₀的正效应和相对湿度的降低对ET₀的负效应,超过了日照时数减少对ET₀的减少效应,导致四川地区冬春季ET₀呈上升趋势。     

未来气候条件下秸秆还田和氮肥种类对夏玉米产量及土壤氨挥发的影响

【目的】秸秆还田配施氮肥可以提高作物生产力,但在气候变化条件下,不同管理措施对夏玉米农田氮素利用存在很大的不确定性。明确在未来气候条件下秸秆还田与氮肥种类对夏玉米产量和土壤氨挥发的影响,以应对气候变化。【方法】利用DNDC模型预测未来不同情景下,秸秆还田和不同氮肥种类对关中地区夏玉米产量和土壤氨挥发的影响。通过田间土壤温度、水分、产量和土壤氨挥发累积量试验数据的验证,DNDC模型可以很好地模拟未来气候条件下不同处理的作物产量和土壤氨挥发累积量。【结果】模拟和实测结果均表明,在当前气候条件下秸秆还田会提高作物产量并促进土壤氨挥发,稳定性氮肥与普通尿素相比对产量无显著影响但会显著减少土壤氨挥发累积量。敏感性分析表明,作物产量与土壤氨挥发累积量均对施氮量最敏感。在RCP4.5排放情景下,单施稳定性氮肥（NF1）和单施尿素（NF2）分别在2050s—2090s和2070s—2090s产量显著降低,秸秆配施稳定性氮肥（SF1）和秸秆配施尿素（SF2）均在2050s—2090s产量显著升高;在RCP8.5排放情景下,单施稳定性氮肥（NF1）在2070s—2090s产量显著降低,单施尿素（NF2）产...     

冬小麦施氮水平对后茬大豆光合特性及产量的影响

【目的】研究前茬作物对后茬大豆光合特性及产量的影响。【方法】设置前茬冬小麦不施氮(N₀)、225 (N₁)、375(N₂)、525 kg/hm²(N₃)和全年不施氮(CK) 5个处理,分析前茬冬小麦不同施氮量对后茬大豆叶片叶绿素含量(SPAD)、光合生理各指标及产量的影响。【结果】前茬麦季不同施氮水平对后茬大豆光合特性及产量具有后效作用。全年不施氮处理夏大豆SPAD值、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均为最低,胞间CO₂(Ci)最高,且与其他各处理差异显著(P＜0.05);随前茬麦季施氮量的增加,夏大豆SPAD值、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)在整个生育期内均呈不断先增后降的趋势,均以N₂处理最高,同时胞间CO₂浓度(Ci)最低,且夏大豆产量也最高,达到3 164.64 kg/hm²,麦季施氮过低或过高均不利于夏大豆产量的增加。【结论】前茬麦季施氮量为375 kg/hm²时,大豆季施以一定的氮肥,夏大豆叶片光合能力最强和产量最高。     

不同生育期干旱对花生生长发育及产量的影响

【目的】 研究不同生长时期干旱胁迫下花生生长发育、光合特性及干物质分配间的关系,分析干旱胁迫对花生生长发育及产量的影响。【方法】 以花育25号、花育33号为材料,分析农艺性状、光合特性、抗旱特性等指标。【结果】 (1)干旱对开花期的开花量影响显著;(2)干旱胁迫过程中,参试品种叶片的主要光合特性均降低,其中胞间CO₂浓度下降达2倍以上;(3)干旱严重影响花生的干物质量,各个生育期花生根、果针、幼果的干物质量下降均超过50%;(4)抗旱指标中抗旱系数、抗旱指数均表现出苗期>结荚期>花针期>全生育期,干旱伤害指数与抗旱系数、抗旱指数相反。【结论】 花针期是干旱胁迫最敏感时期,其次为结荚期和全生育期干旱,而苗期对干旱最不敏感,栽培中应保证花针期和结荚期花生充足的土壤水分,及时采取灌溉措施,以保证花生产量的增加。     

1961-2010年中国主要麦区冬春气象干旱趋势及其可能影响

【目的】近年来,连续发生的冬春连旱事件已经严重威胁到冬小麦的安全生产和粮食增产,本研究以中国主要麦区为研究对象,分析1961-2010年中国北方主要麦区冬春季降水、无降水日数和极端干旱频率的变化趋势及其对当地冬小麦生产的可能影响,揭示冬春干旱在当前气候背景下的演变趋势,为科学应对冬春干旱提供依据。【方法】采用线性倾向估计与Robust F线性显著性检验分析1961-2010年中国北方各站点冬春季降水、冬春季无降雨日数的线性倾向与显著性,揭示冬季、春季和冬春季的降水和无降雨日数的年代际变化趋势;根据气象干旱等级的国家标准GB/T 20481-2006将干旱5个等级中的重旱和特旱定义为极端干旱,基于降水距平的滑动平均,计算1961-2010年各年冬春季极端干旱频次的线性倾向,分析极端干旱发生频次的年际变化趋势和干旱风险剧增区降水的时间变化,揭示干旱时间动态趋势。【结果】(1)1961-2010年,华北为中心的冬麦区冬春气象干旱呈加剧趋势,其中心区域山西、河北和山东西北部冬春两季极端干旱的频次呈现增加趋势,陕西东部和湖北西北部春极端干旱的频次也呈增加趋势;(2)1961-2010年华北冬麦区的冬季降水呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,即冬季气象干旱呈加剧趋势,其他区域的冬季降水呈增加趋势,无降水日数呈减少趋势;(3)1961-2010年华北冬麦区、黄淮冬麦区中南部和西北春麦区南部的春季降水均呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,其他区域春季降水呈增加趋势,无降水日数呈显著减少趋势;(4)从重点区域降水的时间动态看,近20来华北地区的冬季和春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈显著增加趋势,冬春气象干旱风险呈剧增趋势;近50年来黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区的冬季降水呈增加趋势,而春季降水呈下降趋势,无降水日数呈增加趋势,长江中下游麦区20世纪70年代中期以后春季降水呈持续下降趋势。【结论】华北地区冬春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈增加趋势,华北冬小麦冬、春干旱势必由于地下水位的持续下降和抗旱成本的增加而导致干旱风险加大;黄淮冬麦区南部和长江中下游冬麦区的春季降水尽管也呈下降趋势,由于该区域春季平均降水量对小麦来说以偏多为主,降水减少还不会影响到小麦生长,该区域降水的减少可能对冬小麦生长有利;气候干旱区东北和内蒙春麦区、西北春麦区西部50年来的冬春季降水呈增加趋势,有利于春小麦生产。     

不同硅处理方式对干旱胁迫下大麦萌发的影响

【目的】研究不同处理方式下不同浓度的硅对干旱胁迫下大麦萌发的影响,综合评价各处理下大麦幼苗的抗旱性,确定最佳处理。【方法】分别在种子发芽前使用硅溶液浸种(A处理)和在种子发芽的培养过程中向发芽盒里加硅培养液(B处理)两种方式处理新啤6号大麦种子,两种方式均设置0.0、0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L Na₂SiO₃·9H₂O浓度水平,研究对干旱胁迫下大麦发芽指标、形态指标和生长量的影响。【结果】A处理下随着硅浓度的增加发芽势、发芽指数、活力指数、根长、芽长、芽鞘长、根数、根和芽的鲜重与干重均呈现先增加后降低的趋势,而根芽比呈先降低后增加的趋势,发芽率无显著变化。B处理下0.0和0.5 mmol/L Na₂SiO₃·9H₂O浓度下各指标均无显著差异,1.0～2.0浓度区间内根芽比随硅浓度增加呈降低趋势,其他各指标随硅浓度增加而增加。【结论】1.0 mmol/L Na₂SiO₃·9H₂     

基于热红外图像的小麦品种抗旱性鉴定与评价

【目的】分析不同基因型小麦冠层的温度参数相关信息,探寻快速高效筛选冬小麦抗旱品种的指标和方法,给冬小麦抗旱品种筛选提供参考依据。【方法】本研究以小麦为研究对象,获取干旱胁迫下10个抗旱性存在差异的小麦品种冠层热红外图像,采用温度频率直方图等分析方法提取冠层温度特征参数,明确温度特征参数与抗旱指数之间定量关系,分析冠层温度特征参数对筛选冬小麦抗旱品种的有效性。【结果】基于产量抗旱指数（DRI）的分级标准将测定小麦品种分为4种抗旱类别,其抗旱性越强,最大光化学效率（F_v/F_m）,植株含水量（PWC）,气孔导度（G_s）,蒸腾速率（T_r）和籽粒产量越稳定。基于热红外图像提取冠层温度特征参数,小麦抗旱性越强,冠层温度的差异性越小,冠层温度的离散程度也较小。产量抗旱指数（DRI）与拔节期、孕穗期和开花期的作物冠层温度与环境温度的偏差（CTD）均呈现极显著的正相关关系,相关系数r为0.79—0.84,而与冠层温度标准差（CTSD）、变异系数(CTCV)、水分胁迫指数（CWSI）和冠层相对温差（CRTD）呈显著负相关（r=-0.56—-0.78）。基于单一生育时期冠层温度特征参数建立了产量抗旱指数（DRI）回归模型,估算精度为r²=0.73—0.87,其中以拔节期预测模型精度最高。而基于3个生育时期的相关冠层温度参数CTD、CTCV、CTSD CWSI组合构建产量抗旱指数（DRI）预测模型,较基于单一生育时期预测精度显著提升（r²=0.95）。【结论】利用热红外图像可进行小麦品种抗旱性的早期鉴定与快速评价,这对促进作物高效节水生产具有重要意义。