宁夏扬黄灌区玉米叶面积指数动态变化模拟

该研究选用玉米品种先玉335为试验材料,在宁夏典型的扬黄灌区冯记沟试验基地开展不同氮素水平的小区试验,采集获取玉米各生育期的叶面积指数和辐热积,对其动态变化过程进行了定量的分析,然后采用归一化数学方法进行数据处理与分析,得到归一化叶面积指数和归一化辐热积,并采用数据模拟软件曲线专家对归一化叶面积指数和归一化辐热积进行动态模拟。结果表明,有理函数方程能够较准确地对宁夏扬黄灌区玉米叶面积动态进行分析描述,其R2值达0.803。由此可见,基于辐热积的有理函数方程能准确地反映玉米群体动态变化。     

玉米叶面积指数的普适增长模型

建立了1个模拟叶面积指数动态变化的扩充的Logistic模型,利用禹城、沈阳的玉米叶面积指数(LAI)实测资料进行了拟合,结果表明,此模式是模拟叶面积指数随地理位置、品种、播期、密度变化的统一模型．对叶面积指数与积温间关系的分析,综合了不同地理位置、不同品种、不同播期、不同密度的叶面积指数资料,得到1条相对叶面积指数变化曲线,可反映特定区域作物叶面积指数的动态变化,也可用于区域作物产量模拟和遥感估产的研究。     

玉米叶面积指数的普适增长模型

建立了1个模拟叶面积指数动态变化的扩充的Logistic模型,利用禹城、沈阳的玉米叶面积指数(LAI)实测资料进行了拟合,结果表明,此模式是模拟叶面积指数随地理位置、品种、播期、密度变化的统一模型,对叶面积指数与积温间关系的分析,综合了不同地理位置、不同品种、不同播期、不同密度的叶面积指数资料,得到1条相对叶面积指数变化曲线,可反映特定区域作物叶面积指数的动态变化,也可用于区域作物产量模拟和遥感估产的研究.     

有效积温与不同氮磷钾处理夏玉米株高和叶面积指数定量化关系

【目的】探究基于有效积温的不同氮磷钾处理夏玉米株高和叶面积指数(LAI)的生长动态预测模型及其特征参数,以期为利用有效积温定量模拟夏玉米生长发育动态提供理论依据。【方法】在河北廊坊两年大田试验(2019—2020年)基础上,以郑单958为试验材料,分为氮、磷、钾3个单因素肥效试验,每个因素设4个水平,分别为不施肥、低肥、适量肥和高肥处理。采用Logistic模型拟合不同氮磷钾营养水平下夏玉米株高和叶面积指数基于有效积温的动态方程,并利用增长速率曲线及其特征参数定量分析了夏玉米生长发育特征。【结果】(1)在本试验条件下,与其他处理相比,适量施肥处理(N2、P2和K2)夏玉米株高最大值均为最大。过量施用钾肥对夏玉米最大株高有显著的抑制作用。适量施肥处理夏玉米株高进入平台期所需积温为952.43—958.83℃·d。适量施肥能有效增加夏玉米叶面积指数,养分过量或过少均影响叶面积的形成。适量施肥处理夏玉米叶面积指数进入平台期所需积温为849.18—952.43℃·d。(2)各施肥处理条件下以有效积温为自变量建立的夏玉米株高和叶面积指数方程的拟合度R 2分别为0.9949—0.9970和0.98...     

春玉米最大叶面积指数的确定方法及其应用

玉米叶面积指数达到最大时光合产物基本停止向营养器官分配,是玉米进入生殖生长阶段的标志.对锦州农田生态系统野外观测站2005-2011年多品种的春玉米大田试验资料分析发现春玉米最大叶面积指数出现于吐丝后2周左右,提出了春玉米叶面积指数达到最大时的积温指标,即播种至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1085.3℃·d和(或)出苗至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1010.4℃·d.在此基础上,采用修正的Logistic方程构建了春玉米相对叶面积指数动态普适模型.研究结果为准确模拟春玉米叶片生长及光合产物分配提供了依据.     

WOFOST模型在河南省夏玉米主产区的校准与验证

为检验WOFOST模型在河南夏玉米主产区的适用性,通过大田试验数据,对WOFOST进行参数校准,并利用独立数据,对夏玉米叶面积指数、生物量、产量的模拟结果进行验证.结果表明,校准后的WOFOST对叶面积指数、生物量和产量的模拟效果较好.在整个生育期内,叶面积指数模拟值与观测值的归一化均方根误差(NRMSE)为20.7％,茎、叶、籽粒各器官干物质量及地上部生物量模拟值与观测值的NRMSE分别为10.6％、18.3％、21.3％、17.7％,夏玉米收获产量模拟值与观测值的NRMSE为6.1％.校准后的WOFOST可较准确地模拟夏玉米生长动态及生物量积累动态,适用于河南夏玉米主产区夏玉米生长模拟和产量预测.     

廊坊市夏玉米干旱气象保险指数研究——以霸州市为例

利用廊坊市霸州市农业气象观测站点1980—2018年的逐日气象资料和1993—2018年夏玉米产量资料,基于水分亏缺率构建夏玉米干旱气象指数,通过分析夏玉米干旱气象指数与相对气象产量之间的关系,构建夏玉米灾损模型,提出夏玉米干旱保险赔付标准,厘定干旱保险纯费率,设计夏玉米干旱气象指数保险产品。结果表明,在拔节期至乳熟期内发生干旱对夏玉米产量影响最大,选取拔节期至乳熟期和全生育期的干旱气象指数进行灾损分析,构建减产率模型,将夏玉米分为轻旱、中旱、重旱和严重干旱4个等级。设计夏玉米干旱保险赔付标准,起赔标准为干旱气象指数>40%,在拔节期至乳熟期保险费率为5.6%,保费357.6元/hm²,全生育期保险费率6.5%,保费395.7元/hm²。     

河北省夏玉米生长季干旱时空特征及对夏玉米产量的影响

河北省作为夏玉米主要生产地,由于降水时空分布不均,干旱频发,威胁粮食安全。基于1961—2014年河北省19个气象站点降水数据,计算标准化降水指数(standardized precipitation index,简称SPI),通过Arc GIS得到干旱的空间分布,并对SPI进行MK趋势检验,研究夏玉米生长季干旱特征。运用SPSS软件,对SPI与夏玉米产量进行相关性分析。结果表明,短时间尺度的SPI指数能够较好地描述河北省干旱实际情况。20世纪90年代后干旱发生次数多于20世纪90年代前。生长季内,6—9月干旱频率分别为15.8%、16.4%、16.3%、14.7%,7—8月干旱发生情况较为严重,且SPI呈下降(变干)的趋势,干旱趋势显著。在空间分布上,张家口、遵化、南宫站干旱发生频率较高,均达到17.6%以上。邢台、承德、围场则较为湿润,干旱发生频率在13.9%以下。总体来看,河北省东北部和南部干旱发生频率小,西北部和中部干旱频率较高。玉米产量与SPI在7—8月相关性显著。     

玉米生长期干旱特征及其对产量的影响——基于河南省SPEI指数的实证分析

玉米是河南省种植面积仅次于小麦的重要粮食作物,在玉米生长期内极易发生干旱等自然灾害,严重影响着玉米的稳定生产。基于1987—2015年河南省17个地市的玉米生产和气象数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)分析了玉米生长期的干旱时空特征,通过建立变截距和变系数模型研究干旱等气候因素对河南省玉米产量的影响,并识别出受干旱影响较为严重的地区。研究表明,玉米生长期内干旱频繁发生,平均每3年发生1次干旱且干旱程度有增强的趋势;干旱导致了玉米产量的减少,相较于正常年份,干旱年份玉米总产量将平均减产6.75%;地区层面上,干旱对各地区玉米生产的影响差异较大,且受干旱负面影响最大的主要集中在西南部地区;干旱发生频率和干旱强度是导致玉米减产的重要原因,但区域自然条件、经济发展水平等同样是不可忽视的因素。     

东北玉米叶面积指数动态模拟模型研究

利用2009年沈阳玉米叶面积指数(LAI)及相关数据资料,通过Matlab软件中的cftool拟合出模型参数,建立叶面积指数动态变化模拟模型,并提出了相对叶面积指数( RLAI)和相对积温(RDD)的概念.用2008年吉林和2010年沈阳的相关数据资料进行检验,标准误差RMSE(root mean squared error)以及决定系数r2(determinants of coefficient)分别在0.21和0.98左右,在误差范围内;总体看,模型可较好地模拟东北玉米不同生育阶段叶面积指数的动态变化,也可用于作物生长、产量模拟以及对作物的生长监测和遥感估产.     

陇东地区主要农作物干旱灾损风险分析及区划

【目的】研究陇东地区冬小麦和春玉米种植的干旱风险,为指导该区农业生产的合理布局和有效地进行防灾减灾提供科学依据。【方法】从陇东主要农作物产量灾损角度出发,利用作物产量资料和气象资料,对历史干旱灾损情况(干旱分布、干旱发生强度和频率、干旱灾损分布)、受灾体种植面积比例和当地产量水平等方面进行综合分析,建立干旱灾损风险评估模型,确立综合区划指标,并进行干旱灾损风险区划。【结果】陇东多数县(区)冬小麦、春玉米因旱减产率大于20%的年份分别超过20%和14%;冬小麦、春玉米生育期间各类干旱发生频率分别为53%~94%和34%~80%;环县是陇东地区干旱发生最多,重度、极重度干旱发生频率最高的地区,冬小麦、春玉米干旱灾损率最大值均在环县,分别大于30%和20%;根据标准化风险指数将陇东冬小麦、春玉米种植区域分为低、中、较高和高4个风险区,对应的标准化风险指数(Ei)冬小麦分别为:Ei≤0.1,0.1Ei≤0.3,0.3Ei≤0.5,Ei0.5,春玉米分别为:Ei≤0.2,0.2Ei≤0.5,0.5Ei≤0.7,Ei0.7。【结论】陇东冬小麦和春玉米干旱风险分布自南向北逐渐增加,呈纬向分布;陇东北部是高风险区,中北部是较高风险区,中南部是中度风险区,东南部是低风险区。     

DSSAT模型对长期保护性耕作与土壤改良措施下玉米生长过程的模拟及验证

在豫西褐土区,应用DSSAT模型研究长期不同保护性耕作与土壤改良措施下夏玉米的生长过程,验证和评估DSSAT模型在豫西褐土区的适用性,为此模型在该区夏玉米上的应用提供依据。采用DSSAT 4.6内嵌的Glue软件,利用河南省农业科学院节水农业禹州试验基地2013年不同措施(常规耕作、深松、秸秆还田、有机肥)处理夏玉米田间试验观测的土壤体积含水率以及夏玉米的叶面积指数、生物量、产量等观测结果,对玉米的遗传特性参数进行率定,并利用2015年不同处理条件下土壤体积含水率以及夏玉米的叶面积指数、生物量、产量等进行验证。结果表明,在模型率定过程中,2013年夏玉米的叶面积、生物量及产量模拟的归一化的相对均方根误差(RRMSE)和绝对相对误差(ARE)均小于16%。在验证过程中,2015年产量实测值与模拟值之间的RRMSE和ARE分别在1.3%~12.6%和0.8%~12.4%;生物量实测值与模拟值的RRMSE和ARE分别为3.0%~7.3%和2.6%~5.3%;叶面积指数实测值与模拟值之间的RRMSE和ARE分别为2.5%~3.3%和3.6%~7.6%。此外,模拟产量与实测产量具有较佳的相关性,模拟值和实测值较一致。综上,DSSAT模型中的CERES-Maize模型能较好地模拟豫西褐土区夏玉米的生长过程、生物量以及产量。     

三种胡麻生长模型对现蕾期和青果期干旱胁迫响应能力的比较

本研究利用不同胡麻品种、不同干旱程度的大田试验数据，检验、评估3种作物模型干旱胁迫效应算法的精确性，及其在现蕾期、青果期干旱胁迫处理下对胡麻蒸腾速率、气孔导度、叶面积指数及籽粒产量4个指标的模拟预测能力。模拟结果表明，干旱胁迫使胡麻蒸腾速率、气孔导度、叶面积指数和籽粒产量降低。3种作物模型干旱胁迫效应算法可以模拟出胡麻生理生化指标在各干旱处理下的变化趋势，但模拟效果不够理想。3种干旱胁迫效应算法均低估了籽粒产量。综合考虑，WOFOST模型干旱胁迫效应算法对籽粒产量、蒸腾速率的模拟效果最好，APSIM模型干旱胁迫效应算法对气孔导度的模拟效果最好，DSSAT模型干旱胁迫效应算法对叶面积指数的模拟效果最好。     

干旱对内蒙古地区玉米生长发育的影响

为了更好地保障玉米的生长发育，本文以内蒙古大田玉米干旱实验为基础，设置试验对照组，以（CK）和干旱（T1、T2）进行3个处理，每个处理会进行3次重复，通过试验可以明确：不同生育期干旱对玉米株高、茎粗和叶面积指数均有抑制作用，整体来看株高、茎粗和叶面积指数的大小均为CK>T1>T2。由此可见，在营养生长期遭受干旱对玉米生长发育的抑制作用大于生殖生长期。     

基于标准化降水蒸散指数研究干旱对北京地区作物产量的影响

利用华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟种植典型区域北京地区1962—2011年逐月降水、温度资料计算多尺度标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),分析干旱对作物产量的影响。结果显示:1)在过去50年内,SPI与SPEI所评判的干旱演变有巨大的不同,SPEI对气候变暖的响应是造成上述现象的主要原因。2)1990—2011年干旱指数与作物产量的关系显著(P<0.05),短时间尺度的SPI₃-8和SPEI₃-8与玉米气候产量呈曲线关系,所建立的回归方程可以解释60.0%和60.1%的玉米产量变异,适宜的干湿状态在-0.8到3.2(SPI)和-0.9到2.1(SPEI)之间。3)长时间尺度的SPI₂₄-5和SPEI₂₄-5与冬小麦气候产量呈线性相关,可以解释其51.8%和51.2%的产量变异。研究结果符合北京地区玉米以雨养为主、冬小麦以地下水补灌为主的实际情况。4)利用12或24个月尺度的干旱指数判断区域水分状况,可以帮助决断冬小麦返青后的灌水次数和灌水量,在防范产量风险的同时,提高水资源的利用效率。本研究表明,选择适合的时间尺度和月份的SPI和SPEI可以用来评价华北平原旱涝状况对农业生产的影响。降水量缺乏仍然是导致北京地区作物减产的主要因素。但华北平原由于气温升高导致干旱化的趋势明显,未来研究华北平原干旱对作物产量的影响,需更加注重运用综合了降水和蒸散因素的干旱指数,以提高评价干旱对产量影响的准确性。     

怀化市玉米夏秋季气象干旱的实时监控指标

为提升怀化市玉米干旱的监测和预测能力,通过玉米田间试验订正当地玉米夏秋季土壤干旱实时监控指标,分析2011—2016年当地土壤相对湿度指标和其他5种气象干旱指标,以及2011—2016年主要干旱解除降水情况。结果表明:0~10cm相对土壤湿度75%视为旱情开始发生,低于60%时表明旱情恶化。在常用气象干旱指标中,相对湿润指数实时监控效果最好,其次为降水距平和标准化降水指数,水分亏缺指数和综合指数较差。各级旱情解除需要1~3d较强降雨过程,旱期平均10mm降雨可增加约7.6个相对土壤湿度。     

玉米群体消光系数的动态变化及其模拟

[目的]研究玉米群体消光系数的动态变化,提高净第一性生产力或产量的准确评估。[方法]基于中国气象局锦州玉米农田生态系统野外观测站2006年玉米生长季（5～9月）的辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,分析玉米群体的消光系数动态变化。[结果]玉米群体生长季消光系数日变化较大,其最大值分别出现在07：00～09：00、15：00～17：00,最小值出现在12：00前后,但变化幅度在抽雄期变小;在较大的时间尺度上（〉5 d）,消光系数（K）与叶面积指数（LAI）呈抛物线关系,决定系数（R2）为0.960 7。当仅考虑消光系数是太阳高度角或叶面积指数的函数时,方程在模拟玉米群体生长季不同时刻的消光系数K值时准确性较差,为此发展了新的消光系数动态模型K=λ（0.784 8-0.001 6θ）（0.154 8 LAI2-0.558 6LAI＋0.654）。[结论]新的消光系数动态模型综合考虑了太阳高度角和玉米生长季叶面积指数对消光系数的影响,模拟效果优于现有的单因子消光系数模型。     

玉米群体消光系数的动态变化及其模拟

[目的]研究玉米群体消光系数的动态变化,提高净第一性生产力或产量的准确评估。[方法]基于中国气象局锦州玉米农田生态系统野外观测站2006年玉米生长季（5～9月）的辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,分析玉米群体的消光系数动态变化。[结果]玉米群体生长季消光系数日变化较大,其最大值分别出现在7：00～9：00、15：00～17：00,最小值在12：00前后,但变化幅度在抽雄期变小;在较大的时间尺度上（〉5d）,消光系数（K）与叶面积指数（LAI）呈抛物线关系,决定系数R2为0.9607。当仅考虑消光系数是太阳高度角或叶面积指数的函数时,方程在模拟玉米群体生长季不同时刻的消光系数K值时准确性较差,为此发展了新的消光系数动态模型K=λ（0.7848-0.0016θ）（0.1548LAI2-0.5586LAI＋0.654）。[结论]新的消光系数动态模型综合考虑了太阳高度角和玉米生长季叶面积指数对消光系数的影响,模拟效果优于现有的单因子消光系数模型。     

粉用马铃薯叶面积指数与气象条件的关系

利用宁夏西吉县的田间试验结果和气象观测资料,对粉用马铃薯宁薯4号叶面积指数在生长期内的动态特征及其与气象因子(积温、累积降水量和累积日照时数)的相关关系进行了研究.结果表明:宁薯4号的马铃薯叶面积指数在全生育期曲线变化呈现生长前期缓慢增长,中期快速增长和后期缓慢下降的“S”形生长曲线.同时,叶面积指数动态变化与气象因子和生长天数都有极显著的相关性,提取主成分F.通过相关分析得到F与叶面积指数之间的相关方程为:LAI=e0.432-772.054/F,得出马铃薯叶面积指数与生长天数及气象因子之间的关系模型.     

基于SPI的烟台地区干旱特征分析

利用烟台地区11个气象观测站的近30年(1981~2010)降水资料,采用标准化降水指数得到了烟台地区近30年的年度干旱指数和季节干旱指数,并根据干旱标准中干旱发生频率、干旱站次比和干旱强度三项指标分析了烟台地区近30 a干旱的演变特征。结果表明,近30 a来,烟台地区以轻旱为主,中旱和重旱比例持平,有干旱发生频率逐渐减少而发生强度有所增强的趋势;春旱和夏旱有增加趋势,冬旱和秋旱有减少趋势;西部和北部地区发生干旱的次数明显多于东部和中间地带地区。与灾情对比时发现,年SPI能够较好的对长期的干旱进行描述,但在年内发生短期干旱时,效果欠佳。尽管烟台地区近几年来没有重旱出现,仍需注意做好对干旱特别是重旱的预防工作。