东北春玉米不同生育阶段日蒸散发模型的适用性研究

为准确估算东北地区春玉米不同生育阶段内的蒸散发量,本研究基于锦州农田生态系统野外观测站2007—2008年涡度相关系统的春玉米蒸散发数据,利用相关系数、平均偏差和均方根误差等量化指标,结合线性加权和法,综合评价了6种日尺度蒸散发模型(组合法:FAO 56-Penman-Monteith;温度法:Hargreaves-Samani、Blaney-Criddle;辐射法:Makkink、Jensen-Haise、Priestley-Taylor)在春玉米不同生育阶段的适用性。结果表明:1)春玉米不同生育阶段内蒸散发平均日动态均呈单峰型曲线变化,生长季内日蒸散发量峰值出现在花粒期初;2)春玉米不同生育阶段反映了其稀疏程度导致的覆盖度差异对蒸散发的影响。综合评价结果表明,除PriestleyTaylor模型外,基于辐射法模型的模拟效果整体优于组合法和温度法模型;3)苗期的修正Blaney-Cridele模型、花粒期的修正Makkink模型以及穗期的原始Jensen-Haise模型具有较高的模拟精度,为东北春玉米不同生育阶段日蒸散发量的准确估算提供参考。     

气候变化对不同产区苹果安全越冬的可能影响

为科学评估气候变化对中国产区苹果安全越冬的影响,结合现有成果提出了分别表征果树初冬低温伤害风险、冬季持续性低温伤害风险、冬季极端低温危害风险和脱驯化期的低温伤害风险4个农业气象指标,利用1961—2015年中国苹果主产区的气象资料,分黄土高原、环渤海湾、黄河故道、西南高地和新疆5个产区,评估了气候变化对苹果安全越冬的可能影响。结果表明：苹果产区越冬期升温明显,霜冻日数和极端低温事件发生频次显著减少。初冬首次低温与初霜日间隔缩短导致渤海湾北部产区、黄河故道及北疆苹果的初冬低温伤害风险增加。越冬期持续性低温伤害风险和极端低温危害风险总体降低,特别是中高纬度表现明显,而黄土高原和新疆产区的极端低温事件发生的不确定性较大。同时黄土高原、辽宁、川西和北疆等产区苹果脱驯化期的低温伤害风险有所增加。总体上,苹果深度休眠期的冬季极端低温和持续性低温冻害风险有所降低,而初冬和脱驯化期低温冻害风险显著增加。     

气候变暖背景下黄淮海平原北部冬小麦生育期霜冻灾害发生规律

为探明气候变暖背景下黄淮海平原北部冬小麦生育期霜冻灾害发生规律,采用线性倾向估计、MannKendall法和R/S分析法,分析1960—2017年的黄淮海平原北部12个气象站点0cm地面最低温度数据。结果表明:1)年均气温表现出一致的上升趋势,北部升温速率高于南部。2)研究区初霜冻推迟,终霜冻提前,无霜期延长,初霜冻延后趋势的空间表现为北部区域比南部区域更明显,终霜冻提前趋势的空间表现为南部区域比北部区域更明显,无霜期延长趋势南部比北部区域更明显。3)初霜冻日期突变年份为2006年,终霜冻日期发生突变的年份为1992年,2007—2017年初霜冻推迟,1993—2017年终霜冻提前。冬小麦(Triticum aestivum)生育期在2004年发生突变,2005—2013年生育期缩短。4)冬小麦生育期间霜冻发生频次平均增加42%,霜冻发生频次显著增加。     

积温及热量资源概念的科学性问题与改进

积温与热量资源的概念广泛存在于国内文献及教材,但其传统定义有违物理学原理,英译用词及度量单位也不统一,需要给予准确的科学诠释并进一步规范化。本文分析了Web of Science的相关文献,综述了积温与热量资源概念的由来与发展,提出了应用中存在的问题。研究表明：虽然积温作为农业热量资源的主要指标并广泛应用,但植物和变温动物完成某个阶段的生长发育并非需要一定数量的积温,而是需要适宜温度条件和必要的持续时间;过高的温度或过多的热量反而可造成伤害,有时有的物种反而需要相对较低的温度条件。建议将“热量资源”改称“温度资源”,即有利于植物与变温动物生长发育的温度条件与其持续时间的综合,从而赋予积温和温度资源充分的生物学与物理学意义。     

碳源和巨大芽孢杆菌添加对土壤微生物环境及N2O、CH4排放的影响

2014年9-10月设计小麦盆栽试验,设置常规施氮处理（CK）、氮肥添加葡萄糖（G）、氮肥添加葡萄糖和巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium,GY）、氮肥添加秸秆（S）、氮肥添加秸秆和巨大芽孢杆菌（SY）5种处理,通过观测小麦苗期温室气体排放、土壤碳氮环境以及微生物菌群等变化,以分析研究不同碳源和巨大芽孢杆菌对土壤温室气体排放和微生物的影响。结果表明：（1）在施氮的同时增施葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢杆菌处理（GY）,对土壤微生物碳含量变化影响不显著,但降低土壤观测物种数与物种多样性;明显抑制硝态氮和铵态氮的增加,继而抑制N2O排放量的增加,同时促进了旱地土壤对CH4的吸收。（2）若用秸秆代替葡萄糖,在施氮的同时增施秸秆（S）,显著减少小麦苗期土壤硝态氮含量,但对N2O排放影响不显著。与秸秆相比,葡萄糖能快速提供有机碳,作为碳源更能体现巨大芽孢杆菌改善土壤微生物菌群、减少硝态氮生成及N2O气体排放的效果。     

内蒙古地区参考作物蒸散变化特征及其气象影响因子

为深入了解不同草原类型下参考作物蒸散特征及其对气候变化的响应,该文利用FAO Penman-Monteith公式研究了内蒙古地区46个站点1961－2010年参考作物蒸散量及其辐射项和动力学项的时空分布规律和变化特征,并对其主要影响因素进行了分析讨论。研究结果表明：近50a来内蒙古各站点参考作物蒸散量的年平均值均介于570～1 674 mm之间,该地区参考作物蒸散量及其构成项的值西高东低,而且从高到低的5个草原类型依次为：荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原、典型草原、草甸草原。各区生长季内参考作物蒸散量约占全年的80%。内蒙古各站点年参考作物蒸散量的变化率在-48～50 mm/10a之间,荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原和典型草原参考作物蒸散量变化均不明显,草甸草原参考作物蒸散量显著上升（P=0.001）。各区域参考作物蒸散量辐射项的年值和月值均呈显著的上升趋势,除草甸草原外各区域参考作物蒸散量动力学项的年值和月值呈下降的趋势。风速是影响荒漠、草原化荒漠、荒漠化草原和典型草原西部地区参考作物蒸散量变化的首要因子,风速下降导致该地区蒸散呈下降的趋势;日平均温度是次要因子,但气温升高对参考作物蒸散量变化的作用有限,参考作物蒸散量并未随气候变暖而显著增大;相对湿度是第三因子,与参考作物蒸散量呈负相关（P=0.006）;日照时数是第四因子,其值降低导致参考作物蒸散量的下降。典型草原东部和草甸草原地区各站点受气象因子综合影响使参考作物蒸散量呈上升的趋势。该研究探讨了内蒙古各类型草原参考作物蒸散对气候变化的响应,为内蒙古各类型草原的生态保护和可持续发展提供科学依据。