基于COSIM模型的棉花冷害预测研究

 为了防御和减轻新疆地区棉花低温冷害,对冷害发生进行可行性预测,本文运用COSIM棉花模型逐年模拟石河子地区乌兰乌苏1961－2005年、喀什地区莎车1961－2009年的棉花生长状况,对模拟结果进行统计学分析。结果表明,棉花吐絮日期和7月1日、8月1日、9月1日等关键日期的生物量与冷害是否发生具有显著的相关关系;运用模型预测的准确率、漏报率、空报率对冷害预报因子进行优度评价,认为吐絮期日期、7月1日的发育期指数、8月1日的叶质量占总干物质质量比例和9月1日的生殖器官质量均可以作为冷害预报的要素指标,在新疆棉区应用取得较好的结果,其中用于南疆棉区的冷害预测结果符合度达到97%以上。这说明基于作物模型进行冷害预测是可行的。     

黄土高原北部坡梁地微地形气候的温度变化特征研究

用多个热敏电阻温度计对准格尔旗五道敖包坡梁地不同部位离地面30,80,150cm的气温进 行测定,结果表明,黄土高原的沟壑地形中,同海拔高度南坡的温度较北坡高,有的高出0．3-0．5℃。近 地面30cm的日平均气温一般高于150cm,有的位点白天温度平均高1．0℃,尤以光照条件好地方明 显;而夜间近地面的温度相对较低。地形影响到温度差异,同时影响到降水的重新分配,进而将影响 到作物的生长发育。     

微咸水灌溉对冬小麦叶片抗干热风能力的影响

干热风是华北地区冬小麦生产的主要气象灾害之一,同时该区农业用水资源严重短缺,为缓解灌溉水资源不足,华北地区开展了微咸水灌溉应用技术,而微咸水灌溉对冬小麦抗干热风能力的影响尚无定论。为此,在中国科学院禹城综合试验站设置1 g·L–1(淡水对照)、3 g·L–1和5 g·L–1 3个矿化度微咸水在返青—拔节期和开花—灌浆期分别对冬小麦进行灌溉处理,在灌浆期进行干热风模拟试验,观测冬小麦叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度等生理参数。综合4年(2016—2019年)4次试验结果,发现:1)与1 g·L–1矿化度微咸水灌溉相比, 3 g·L–1和5 g·L–1矿化度微咸水灌溉可以显著降低冬小麦叶片光合速率32.2%和59.3%、蒸腾速率29.2%和51.9%、气孔导度30.7%和54.8%。2)干热风可以显著降低叶片光合速率35.4%～86.6%、蒸腾速率35.6%～67.5%、气孔导度36.4%～69.4%。3)在1 g·L–1、3 g·L–1和5 g·L–1矿化度微咸水灌溉下,叶片光合速率干热风胁迫指数4年均值分别为0.55、0.45和0.74;叶片标准化蒸腾速率(蒸腾速率/水汽压饱和差)热风胁迫指数4年均值分别为0.54、0.26和0.41;气孔导度干热风胁迫指数4年均值分别为0.56、0.28和0.43。这些结果表明:1)微咸水灌溉的生理胁迫作用与干热风的生理胁迫作用对叶片光合蒸腾和气孔行为产生的影响具有相似性;2)3g·L–1矿化度微咸水灌溉比淡水提高了叶片对干热风的生理适应能力,证明适量微咸水灌溉可以提高冬小麦叶片适应干热风的能力。     

近50年来河北省降水和温度极端事件分析

极端气候事件对农业生产有重要影响。利用河北省(含北京和天津)17个站点1957-2006年逐日降水、最高、最低和日平均气温资料,采用线性分析并结合GIS空间分析的方法,对河北省50a来极端天气事件的变化趋势及空间分布特点进行了研究。结果表明:1957-2006年河北省暴雨日数、极端降水事件的频率都在减少,而且干燥事件的频率在增加,但其线性增加趋势并不明显;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的东西差异。极端高温事件增加而极端低温事件减少,冬季变暖的趋势比较显著;低温日数有显著减少趋势,但高温日数有一个微弱的上升趋势,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。河北省具有干暖化倾向,农业生产应采取相应的适应对策。     

华北平原青贮-籽粒玉米双季弹性种植模式的水热资源利用效率分析

2020-2021年在中国科学院禹城综合试验站进行青贮-籽粒玉米双季弹性种植模式夏玉米弹性播期试验,并对其周年籽粒当量产量、水热利用效率进行分析,以期论证水热资源和粮食需求结构变化的背景下,夏玉米弹性播期为特色的青贮-籽粒双季玉米种植模式在华北平原的可行性和应用前景。结果表明：(1)双季玉米周年热量利用效率较高的夏玉米弹性播期在6月1-29日,周年热量利用效率平均为3.1kg·hm^-2·(℃·d)^-1;(2)双季玉米周年水分利用效率较高的夏玉米弹性播期为6月1-15日,周年水分利用效率平均为2.1kg·m^-3;(3)基于水热高效利用的夏玉米弹性播期为6月1-15日,其周年籽粒当量产量平均为12886.4kg·hm^-2,比本站冬小麦-夏玉米多年平均周年产量略低14.0%,但周年作物耗水量降低34.4%,周年水分利用效率提高30.9%。青贮-籽粒双季玉米弹性种植模式可以在产量相当的情况下有效减少周年作物耗水量,提高周年水分利用效率。     

内蒙古黄土高原区降水规律与集雨利用潜力分析

在黄土高原干旱少雨,地下水埋深较深的地区,通过建立水窖集雨供人畜饮用和作物补充灌溉具有重要意义。本研究利用沙圪堵镇的准格尔旗气象站1959—2000年气象资料,进行降水规律分析。结果表明,位于内蒙古黄土高原区的准格尔旗年均降水量为392.1mm,最大年降水量为635.5mm,最小降水量仅为142.5mm。年降水量在500mm以上的保证率为19%,接近五年一遇,年降水量400mm以上的保证率为44%,可基本上满足短季耐旱作物的生长之需;降水量在300mm之下的频率为21%,不能满足作物生长对水分的需求。有1/3的年份年降水量300—400mm之间,作物生长所需水分亏缺的部分,需要适当补灌。由于4—5月作物播种和苗期降水量少,存在生长障碍,如能在前一年集雨次年春天补充灌溉将有利于全苗和增产。对于10mm以上的降水,保证率80%以上的降水量仅为135mm,保证率60%的降水量为200mm。中雨雨量为达到300mm的保证率只有30%。对于大雨过程,总降水量200mm只有15%的可能性,100mm以上的保证率为60%。如果降水10mm以上才能集到雨水,100m2的集雨面,只有60%的年份产水量大于20方。不同集雨面的集流效益不同,在建立集雨水窖时,要根据水窖体积和集雨面材料的集流效率,合理确定集雨面,保证80%以上的年份达到满意的集雨效果。另外,根据降水规律可利用自然地面进行田间集雨,利用土壤库容保存降水供作物生产之用。     

高温胁迫对玉米关键生育期生理特性和产量的影响研究进展

以气候变暖及极端气候为主要特征的全球气候变化,会对农业生产产生重大影响,甚至威胁全球粮食安全。随着技术进步和社会对粮食需求的改变,玉米已成为中国第一大粮食作物。高温胁迫对玉米生理生化特征及生长发育产生不利影响,导致玉米产量和品质降低。本文对高温胁迫对与产量相关的玉米器官的生理生化影响和不同生育期高温胁迫对玉米生长及产量的影响进行综述。高温胁迫对玉米细胞膜及抗氧化系统、叶片光合作用及相关酶活性、雄穗分支分化及花粉活力、雌穗吐丝及花丝活力、子粒内淀粉合成相关酶活性均有负面影响;不同生育期高温胁迫对产量及产量构成有不同程度影响,玉米生育期对高温胁迫的敏感程度由高到低分别为开花期灌浆期穗期苗期。同一生育期高温胁迫在不同玉米品种间亦有较大差异。     

黄河下游地区青贮-子粒双季玉米种植模式的热量资源可行性分析

为了解黄河下游地区的热量资源并设计青贮-子粒新型双季玉米种植模式,基于位于黄河下游灌区的中科院禹城综合试验站1961-2020年逐日平均气温资料,对玉米可能生长期日数、初始日序、终止日序、活动积温、有效积温的历史趋势变化特征以及不同熟期青贮-子粒玉米的组合模式进行系统分析和预测,比较青贮-子粒新型双季玉米种植模式与传统双季玉米种植模式。结果表明,禹城地区玉米积温与可能生长期日数在近60年内的年际增加趋势显著。根据可利用热量资源与玉米品种熟期,禹城地区双季玉米适宜的种植模式为早熟青贮-早熟子粒玉米、早熟青贮-中熟子粒玉米和中熟青贮-早熟子粒玉米,夏播子粒玉米的可调整弹性播期有显著增加趋势。     

基于COSIM模型的新疆棉花延迟型冷害指标分析

 应用新疆石河子和莎车两地的棉花试验资料,对棉花模型COSIM进行参数调试及有效性验证,模型可较好地模拟石河子和莎车两地的棉花生长发育过程及产量水平。利用COSIM模型45年连续模拟结果及2004年不同播种期的模拟结果进行统计学分析,结果表明：棉花生育期≥12℃有效积温、开花期和子棉产量有显著的线性关系。提出：棉花生育期≥12℃有效积温较多年平均的减少量和开花期较多年平均的推迟日数是定量评估新疆棉花延迟型冷害的指标。通过检验,延迟型冷害指标对严重气候减产年的拟合率达到80%。     

黄土高原北部坡梁地微地形气候的温度变化特征研究

用多个热敏电阻温度计对准格尔旗五道敖包坡梁地不同部位离地面30，80，150cm的气温进行测定，结果表明，黄土高原的沟壑地形中，同海拔高度南坡的温度较北坡高,有的高出0.3-0.5℃。近地面30cm的日平均气温一般高于150cm，有的位点白天温度平均高1.0℃,尤以光照条件好地方明显;而夜间近地面的温度相对较低。地形影响到温度差异，同时影响到降水的重新分配，进而将影响到作物的生长发育。