黄淮海地区冬小麦关键生育期不同灌溉水平对产量影响的模拟

研究黄淮海地区不同灌溉水平下冬小麦产量的变化规律,对于识别干旱对冬小麦产量的影响和制定合理的节水灌溉措施具有指导意义。基于DSSAT作物模型,参考各生育阶段的水分亏缺量以及当地的灌溉习惯,制定模型输入的不同处理的灌溉量,模拟分析近30年黄淮海灌溉冬麦区4个典型站点冬小麦关键生育期不同灌溉水平下,产量及产量构成的相对变化规律,并且以典型处理为例,探讨2个关键生育阶段减产的累积概率。结果表明,拔节至抽穗期的水分胁迫对冬小麦的产量影响最大,产量相对变化主要由水分胁迫引起单位面积粒数的相对变化引起。在重度干旱条件下,拔节至抽穗期胁迫造成中等程度减产概率约为灌浆期胁迫的2倍(山东兖州点除外);在河北石家庄和天津点,轻度和重度减产主要由拔节至抽穗期胁迫引起,而在山东兖州和河南新乡点,拔节至抽穗期及灌浆期胁迫造成轻度减产概率差别不大,但灌浆期重度干旱导致一定概率的重度减产。因此,在黄淮海冬小麦灌区偏南部,不但要加强拔节至抽穗期的灌溉措施,还应该注重灌浆期的干旱风险。     

淮河流域冬小麦生育期水热资源时空变化及其影响

研究淮河流域冬小麦不同生长阶段水热资源时空变化特征及其影响,为该区冬小麦生产趋利避害、稳产高产提供科学依据。利用淮河流域106个气象站点1971—2010年逐日气象资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、线性倾向率方法、变异系数法分析了冬小麦不同生育阶段热量条件、水分条件的空间分布和时间变化特征。结果表明：淮河流域冬小麦生长期间热量条件分布不均,不同生育阶段平均气温和≥0℃积温均随时间显著增加,其中营养生长阶段增温最显著。热量条件的增加会使冬小麦生育期缩短,干物质积累减少,进而影响产量,同时冬季气温的增加有利于病虫越冬、繁殖,使冬小麦遭受病虫害的危害加重。冬小麦全生育期除沿淮西南部外,其他地区降水量均不足,其中北部地区降水量亏缺在200 mm以上;各生育阶段以并进生长阶段水分亏缺最大。40年来降水量无显著变化趋势,而北部部分地区需水量显著减少,有利于缓解降水不足对冬小麦生长的影响,沿淮大部和中东部需水量增加,导致发生干旱的风险增加;同时降水量的年际变化有增大趋势,发生旱涝灾害的风险加大,给冬小麦产量造成一定程度的损失。     

基于作物水分生产函数的冬小麦干旱评估模型

干旱是影响华北冬小麦生产的主要灾害之一。为定量评估干旱对冬小麦产量的影响,利用作物水分生产函数,建立了河北省冬小麦干旱评估模型。本研究选择河北省冬麦区南宫、河间、霸州等农业气象观测站,基于3站1991-2007年冬小麦观测数据及气象资料,采用Penman-Monteith公式计算冬小麦各生育阶段的相对蒸散量,以联合国粮农组织（FAO）“农作物生产潜势”方法估算的光温生产潜力作为最大产量,应用统计方法求解Jensen模型参数,并以该模型为基础建立干旱评估模型。结果表明,各站冬小麦水分敏感系数与冬小麦全生育期灌溉次数关系密切。对于灌溉3次的南宫、河间二站,利用大田种植条件下的数据,得到的冬小麦水分敏感阶段与试验的结论相似,呈前期小、中期大、后期又变小的变化趋势;全生育期干旱评估模型的模拟和预测结果与实际产量相关较好,相关系数通过了0.01的显著性统计检验。应用干旱评估模型对冬小麦播种-拔节、播种-抽穗、播种-灌浆、播种-成熟各阶段的干旱评估结果与实际相符。霸州一般灌溉5次,干旱胁迫不明显,仅抽穗-灌浆期水分敏感系数为正值,其他生育阶段均为负值,对水分亏缺表现不敏感。     

淮河流域夏玉米生育阶段需水量及农业干旱时空特征

基于淮河流域110个气象站点1961—2015年日尺度气象资料,利用Penman-Monteith (P-M)公式和作物系数法,分析夏玉米各生育阶段需水量时空变化特征,以作物水分亏缺指数(Crop Water Deficit Index, CWDI)为农业干旱评价指标,揭示夏玉米生育期干旱时空演变规律,并利用四大类33种分布函数拟合水分亏缺指数序列,建立最优概率分布模型,估算淮河流域夏玉米各生育阶段干旱发生概率。结果表明:1)近55年来,夏玉米生育期需水量均呈明显下降趋势,空间分布均大致呈现流域中北部较高而西南部和东南部较低的特征;2)夏玉米各生育阶段水分亏缺指数无明显趋势变化,除拔节—抽雄期外,其余生育阶段流域整体上均呈现水分亏缺状态,且流域北部相对于南部水分亏缺严重;3)夏玉米生育期中,播种—出苗期和抽雄—乳熟期干旱发生概率最大,除播种—出苗期特旱发生概率在30%～50%之间,各生育阶段不同等级干旱概率均大致在20%以内。     

2009-2011年气候异常对河北冬小麦生育影响分析

为了分析气候变暖背景下,异常低温天气对冬小麦生育的影响,根据2009-2011年河北省小麦主产区气温、积温、降水、日照和发育期等观测资料,应用数理统计方法,系统分析低温天气过程对冬小麦生育的影响。结果表明,2010年度冬小麦受到冬前低温、冬季冷冬和春季持续低温的影响,河北省冬小麦冬前停止生长提前17天,返青、拔节和成熟分别推迟10天、8天和7天。2011年度冬小麦受到冬季低温和春季气温忽高忽低的影响,返青、拔节和成熟分别推迟7天、6天和4天。在气候变暖背景下,冬小麦生育期内出现的阶段性低温天气,使积温偏少,冬小麦生育期明显推迟。     

鲁西北生育期降水与小麦产量相关关系回归模型研究

小麦生育期降水过程复杂多变,不同生育时段降水对小麦生长发育的影响不同。利用相关和逐步回归方法,对小麦生育期44个降水时段的变化及其与产量进行线性和回归分析,确定不同因子与小麦产量的相关关系,建立降水产量预测模型,明确不同降水因子对小麦产量形成的影响。结果表明:播种一越冬前及抽穗开花期的降水是影响冬小麦产量形成的关键降水因子,其中10月上旬降水、11月中旬降水、11月下旬降水及6月上旬降水与产量的偏相关系数均达到了极显著水平。该结论将有利于充分发挥自然降水的作用和进行灾害调控,实现增产。     

豫东农区冬小麦生育期气候变化的多时间尺度分析

为了研究豫东农区冬小麦生育期内的气候变化特征,预测气候变化趋势,选取豫东地区5个气象观测站1951—2011年的气候观测资料,集成Mann-Kendall、一元线性回归、5年滑动平均、Morlet小波及变异系数等方法,分析了豫东农区冬小麦生育期10月至翌年5月气候的突变事实、变化趋势、变化周期及年际变率特征。结果表明,豫东农区冬小麦生育期内气温序列存在突变年份,主要表现为增温突变;降水序列不存在突变年份,其变化趋势不明显。近60年来气温和降水变化趋势的震荡周期特征复杂,存在多重时间尺度上的嵌套结构。气温序列变异系数普遍较小,降水序列变异系数普遍较大。豫东农区近60年气温升高趋势明显,主要由近20年增温贡献,未来一段时期内气温可能会出现升降温交替现象,但变化幅度较小,总体上呈持续增温趋势,气候变暖对农业生产的影响既有利也有弊,冬春季增温显著一方面有利于提高冬小麦产量,另一方面会加剧病虫害及霜冻干旱灾害的发生。降水变化趋势在60年时间序列上不明显,周期预测显示未来一段时期内降水有增加趋势,年际变率较大,给降水准确预测带来难度,加剧豫东农区旱涝灾情。     

气候变化对陇东塬区冬小麦生长的影响分析

为了研究气候变化对冬小麦生长的影响,利用陇东塬区1981—2013连续33年冬小麦生育期观测资料及气候因子资料,采用线性回归、多项式函数、气候倾向率等方法,分析气候变化对冬小麦的影响。结果表明,33年来,冬小麦生育期内,平均气温显著增加,气候倾向率为0.75℃/10 a;有效积温上升,气候倾向率为45.79℃/10 a;降水总量下降,气候倾向率为-29.17 mm/10 a;日照时数增加,气候倾向率为25.75 h/10 a。气候变化引起陇东塬区冬小麦播种期和越冬开始期推迟,返青、拔节、抽穗、成熟期提前,冬小麦全生育期显著缩短,倾向率为-6.69 d/10 a;植株生长高度下降;植株密度,三叶期增加,其余发育期减少;分蘖数和大蘖数减少;越冬死亡率下降;不孕小穗率减少,籽粒数、千粒重、亩成穗率增加。1981—2013年陇东塬区冬小麦气候产量呈上升趋势,气候产量与生育期内平均气温呈负相关,与降水量、有效积温和日照时数呈正相关,水资源短缺是陇东塬区冬小麦生长的制约因素,温度是影响冬小麦产量的关键因子。     

底墒差异对夏玉米生理特性及产量的影响

研究了底墒差异对夏玉米生理特性及产量的影响。试验结果表明,在夏玉米生育期间极度干旱的条件下,以冬小麦生育期间灌拔节水和抽穗水(各40mm),夏玉米生育期间灌两水(共计100mm)的处理夏玉米产量最高,达7466.58 kg/hm2。而且该处理的叶面积、光合速率、蒸腾速率等生理指标高于其余各处理,气孔阻力和叶温等生理指标则低于其余各处理,以上各生理指标的变化是由于前茬冬小麦不同生育期灌溉而造成的。本试验同时表明,研究作物的水分问题应与特定的种植制度相结合。     

小麦水分胁迫影响因子的定量研究 Ⅱ.模型的建立与测试

基于冬小麦水分生理生态关系，综合考虑土壤水分有效性、作物不同生育阶段对干旱或渍水胁迫的敏感性、作物主要生理过程（蒸腾、光合作用、干物质分配等）对干旱胁迫的差异性、渍水持续天数等确定了支持作物生长模拟的干旱和渍水胁迫影响因子的算法。用独立于建模的盆栽小麦水分试验观测资料对干旱和渍水胁迫影响因子的算法进     

河北省冬小麦干旱综合监测模型研究

干旱是影响河北省冬小麦生产的主要灾害之一。为了客观地辨识、监测干旱的发生发展,针对河北省冬小麦干旱监测业务服务需求,开展冬小麦干旱综合监测模型研究,选取能反映土壤、作物、大气三方面干旱的土壤相对湿度指数、作物水分亏缺距平指数、降水量距平指数,采用层次分析法确定各指数权重系数,建立冬小麦干旱综合监测模型;应用1981-2010年唐山、涿州、定州、黄骅、深县、栾城、南宫、肥乡8个农业气象观测站资料,计算各站冬小麦干旱综合指数,并对其描述干旱的能力进行分析。结果表明：当不存在旱情时,各单一指数和综合指数均可正确反映,这种情况占总样本的17.6%。当存在旱情时,综合指数克服了距平指数不能反映灌溉对旱情的影响,及土壤相对湿度指数受灌溉影响,掩盖前期旱情的不足,比较客观地反映了旱情的发生发展情况,这种情况占总样本的67.6%;同时,综合指数也克服了距平指数对降水过渡敏感的不足,既能反映降水对旱情的影响,又能反映降水大小对旱情的影响程度,较单一指数能更准确的反映旱情,这种情况占总样本的14.8%。     

洪洞县农业干旱灾害风险评价与区划研究

干旱是人类面临的主要自然灾害之一,笔者结合降水距平公式对洪洞县1980—2010年冬小麦的干旱情况进行了详细的划分,深入探讨了不同阶段冬小麦干旱的时间和空间特征,并总结了一定的规律。此外,对洪洞县的所有站点,运用人类生存环境风险评价法,结合GIS软件对冬小麦干旱灾害风险指数DDRI进行研究与区划。结果表明：（1）洪洞县一般干旱和强干旱的发生频率均表现为20世纪80年代最高,21世纪初次之,20世纪90年代最低;（2）洪洞县冬小麦干旱灾害高风险区主要集中在万安镇和曲亭镇,这2个乡镇是洪洞县防御冬小麦干旱的重点区域,低风险和轻微风险主要分布在北部地区及中南部地区。     

新疆喀什市冬小麦生育期气候因子变化特征及其影响分析

为研究喀什冬小麦区气候对小麦生长的影响以及为农作物生产提供气象服务。利用1981—2014 年喀什市冬小麦生育期气温、降水量、日照时数等资料,采用气候学统计方法,研究了喀什市主要气候因子变化特征及其对冬小麦发育期的影响。结果表明,喀什市冬小麦生育期平均气温年际变化呈上升趋势;降水量除了越冬后前2 个月（3—4 月）呈线性减少趋势外,其余时期呈明显的增加趋势;有效积温、日照时数均呈增加趋势;近34 年冬小麦各发育期均表现出不同程度的提前趋势,尤其是起身期、拔节期的提前趋势较明显,但是越冬开始期呈延迟趋势。气温、有效积温、日照时数与冬小麦各发育期呈负相关。总之,气温升高、有效积温、日照时数增加是喀什冬小麦生育期提前的主要原因,喀什地区气候变暖对冬小麦生育期的影响较为显著。     

河北滨海平原区小麦主要隐性灾害与防控策略

为了明确河北滨海平原区冬小麦的主要隐性灾害,通过对河北滨海平原区冬小麦隐性灾害发生情况的调查,研究了该地区在1996—2011年小麦的主要隐性灾害,包括冷害、冻害、干旱危害、干热风危害、盐碱危害等危害,并提出了防控措施。结果表明,在河北滨海平原区小麦生育期间的降水量为138.32 mm,季节性干旱以重旱为主;近几年干热风危害有减轻的趋势。为指导滨海平原区小麦生产提供理论依据。     

安徽淮北平原冬小麦不同发育期干旱等级的形态特征指标

为了建立冬小麦干旱灾害监测与评估的形态特征指标,利用1980—2013年冬小麦生育期间的干旱灾害观测资料和典型干旱年份的调查数据,结合干旱胁迫试验,通过采用定性与定量统计分析方法,分析研究了干旱发生期间冬小麦茎、叶、穗、粒、株高、叶面积等主要形态特征参量的变化。从而得到了安徽省淮北平原冬小麦播种—三叶期、苗期（三叶—分蘖期—越冬前）、越冬期、返青—拔节期、拔节—抽穗（开花）期、抽穗（开花）—乳熟期6个生育时段,发生轻度、中度、重度和特重类型干旱时的主要形态特征及其分级标准。可作为冬小麦干旱灾害田间调查分级的参考依据。     

潍坊市冬小麦生育期气候因子变化特征及其影响分析

为了研究气候变化对冬小麦生产的影响,利用潍坊市1981—2010年连续30年冬小麦生育期观测资料及其生育期的气温、降水量、日照等资料,采用气候变化倾向率、三次多项式函数、线性回归等方法,分析潍坊市冬小麦生育期的主要气候因子变化特征及其对冬小麦影响,以期对冬小麦种植提供依据。结果表明,潍坊市冬小麦生育期平均气温年际变化呈上升趋势,气候倾向率为0.24℃/10年,降水量年际变化呈减少趋势,气候倾向率为-0.49 mm/10年,日照时数年际变化明显减少,平均每10年减少50.18 h;冬小麦全生育期显著缩短,每年缩短0.426天,苗期、返青期和灌浆成熟期缩短,越冬期、拔节孕穗期延长;冬小麦的气候产量呈下降趋势,气候产量与气温呈负相关关系,而与降水量和日照时数呈正相关关系。     

昆明小麦的气候风险评估

在全球气候变化背景下,研究昆明小麦的气候风险度,可为科学地规避气候风险提供参考和依据,运用模糊数学理论,综合小麦气候适宜度,构建风险度模型,对昆明小麦的气候风险度进行评估。结果表明,近几十年来,昆明小麦气候风险度和日照风险度变化不大,趋势较为平稳;降水风险度偏高,变化幅度大而且有增加的趋势。随着近几十年的气候变暖,温度风险度有较为明显的下降趋势,小麦全生育期降水风险度最高,温度风险度次之,日照风险度维持在较低水平,且基本无变化。运用模糊数学理论建立的作物气候风险度模型能客观反映气候条件对小麦生长发育的风险程度。昆明小麦降水风险度高,因此在生产中可通过合理安排种植制度、水分调控等方面的措施规避气候风险。