用分时段修正双源模型估算南京地区冬小麦生育期蒸散量

冬小麦是南京地区重要的粮食作物,模拟冬小麦蒸散量(evapotranspiration,ET)并研究其对气象因素的响应可为冬小麦田间水分管理提供参考。该文基于大型称重式蒸渗仪实际测定值分析了冬小麦ET变化规律,分别采用单源模型(Penman-Monteith,PM)和双源模型(Shuttleworth-Wallace,SW)模拟不同时期冬小麦ET,并探讨分时段修正SW模型的模拟方法,在此基础上,分析了ET对气象因素的响应。结果表明,生育初期,冬小麦的ET逐步增加,进入越冬期则逐步降低并保持在较低水平。返青期和拔节期ET迅速增加,开花和成熟期又保持稳定。2011-2012和2013-2014年分时段采用SW模型估算整个生育期冬小麦的蒸散量比整个生育期采用单一估算模型能够减小模拟平均绝对误差0.01~0.04 mm/h。小麦乳熟成熟期采用最小气孔阻力150 s/m计算的修正SW模型可以比整个生育期用单一最小气孔阻力的SW模型降低冬小麦蒸发蒸腾量的估算平均绝对误差0.03~0.13 mm/h。冬小麦蒸发蒸腾量与气象因素密切相关,与净辐射、空气温度和饱和水汽压差等环境因素决定系数顺序为净辐射饱和水汽压差空气温度风速。这表明南京地区冬小麦蒸发蒸腾量主要决定因素为净辐射。该研究能够为冬小麦蒸散量的模拟方法以及田间水分管理提供参考。     

旱涝交替胁迫对水稻干物质生产分配及倒伏性状的影响

为揭示旱涝交替胁迫水稻干物质生产和分配规律,研究其对水稻倒伏相关形态性状、力学性状及化学成分的影响,于2013年5—10月在江苏省河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室进行不同灌溉方法的粳稻盆栽试验。试验共设分蘖期涝-轻旱交替胁迫(T-LD)、分蘖期涝-重旱交替胁迫(T-HD)、拔节期涝-轻旱交替胁迫(J-LD)、拔节期涝-重旱交替胁迫(J-HD)和全生育期浅水勤灌(CK)5个处理。结果表明,在开花期以后,各灌溉处理的功能叶的叶绿素含量与水稻移栽后天数呈二次曲线关系,且决定系数R2均大于0.97(P0.01);在开花期后,水稻剑叶的叶绿素含量和光合速率存在线性正相关(P0.001)。分蘖期旱涝交替胁迫处理(T-LD和T-HD)的剑叶面积、开花后平均叶绿素含量以及光合速率为CK处理的1.1~1.2倍,而茎鞘贮藏物质的平均输出率和转化率则分别为CK处理的32%和22%;拔节期旱涝交替胁迫处理(J-LD和J-HD)的剑叶面积、茎鞘贮藏物质的平均输出率和转化率分别为CK处理的84%、33%和37%,而开花后其平均光合速率为CK处理的1.19倍。与CK及分蘖期旱涝交替胁迫处理相比,拔节期旱涝交替胁迫处理显著提高基部以上第1伸长节间的抗折安全系数(P0.05)。研究可为通过灌溉方式实现水稻抗倒和高产的目标提供依据。     

水稻天然稳定碳、氮同位素组成与产量及品质的关系

利用天然稳定同位素技术研究了不同灌溉方式下不同生育阶段碳、氮含量以及碳、氮稳定同位素组成与水稻产量及品质之间的关系。试验结果发现水稻产量与水稻黄熟期根系、茎秆以及叶片的δ13C值(碳稳定同位素组成)存在显著的相关关系(P0.05);水稻籽粒的蛋白质含量以及垩白度和垩白率与水稻拔节期以及黄熟期根系、茎秆以及叶片的δ15N(氮稳定同位素组成)存在显著相关关系(P0.05)。通过主成分分析(Principle component analysis,PCA)以及多元线性回归分析可知,水稻产量和品质均可通过不同时期、不同器官的碳、氮含量以及稳定同位素含量预测,表明水稻的产量和品质与水稻碳、氮含量以及碳、氮稳定同位素组成存在相关关系。PCA分析结果表明,前8个主成分(Principle components,PCs)能够解释水稻各器官碳、氮相关指标90.5%的变异。通过多元线性回归分析可知,不同时期、不同器官的碳、氮相关指标分别能够解释产量、粗蛋白含量、出糙率、垩白度、垩白率以及直链淀粉含量89%、62%、80%、86%、86%和68%的变异。结果表明,通过不同时期和不同器官的碳、氮含量以及稳定碳、氮同位素含量能够有效预测不同灌溉处理的水稻产量和相关品质。     

基于日照时数的太阳辐射通用模型提升参考作物蒸散估算精度研究

准确的太阳辐射(R_s)信息是农业、气象和能源等领域和业务部门的重要基础资料，但R_s的可靠观测在全球极具挑战。利用中国96个辐射站1967-2016年观测数据，评估了32个(S1～S32)基于日照时数估算R_s的模型精度，确定了适用于无R_s观测区的最佳通用模型，并最终更新了FAO56推荐的Penman-Monteith方程参考作物蒸散量(ET₀)中R_s的计算方法。结果表明，S18～S32模型的表现较好且接近，其适用于单站点的模型回归系数、决定系数、均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RRMSE)和模型效率的均值分别为0.975～0.976、0.882～0.886、2.368～2.412 MJ/(m²·d)、0.171～0.175和0.881～0.885。进一步对S18～S32模型进行一般化后发现S18模型仅需3个参数，估算精度较高且稳定性好，推荐该模型为中国无辐射观测区估算日R_s的通用模型。基于通用S18模型估算...