亚热带地区水稻田地表反照率变化特征

利用地面实测资料研究稻田地表反照率,一方面可以更好地刻画以稻田为主要土地利用方式的流域地气之间的能量分配过程;另一方面,可以为陆面模式提供更为准确的参数值,以及为遥感反演的地表反照率提供验证,从而为更好地解释土地利用/覆被变化对全球气候变化的影响机制提供参考。本文利用江苏省农业科学院溧水试验基地四分量仪测得的2016年稻田地表反照率数据,分析了稻田地表反照率特征,并结合同期观测的太阳短波辐射、温度、湿度、风速、风向等气象数据,进行相关性分析,识别影响稻田地表反照率的主要气象因子,为进一步量化地表反照率与温度及湿度等的参数化关系提供参考。结果表明:晴天稻田地表反照率整体上呈"U"型分布,中午较低,下午和上午较高。晴天稻田地表反照率在一天内的变化呈不对称特性,其不对称性主要是由露水和风速、风向引起。太阳高度角较小时,露水的散射作用使得上午时分的地表反照率值较下午高;而太阳高度角较大时,西南风促使作物叶面倾斜,从而使得下午的地表反照率值较上午高。稻田晴天地表反照率值较阴雨天高。地表反照率在晴天与出射短波辐射相关系数最高(0.670,P0.01),在阴天与相对湿度之间的相关程度最高(-0.480,P0.05)。在整个观测期间,稻田生长季内地表反照率呈现先升高后降低的趋势,地表反照率最高值出现在灌浆期到成熟期之间,插秧到分蘖期之间最低,其中灌浆期地表反照率与太阳短波辐射及湿度间的相关程度较高,并且均通过了P0.01显著性检验。分蘖期和拔节期是水稻生长季内地表反照率变化较快的两个生育期,并受气象因素的显著影响。     

不同发育期干旱对冬小麦灌浆和产量影响的模拟

为探明不同强度干旱对农作物生长过程所产生的影响,本文基于作物生长模型WOFOST,采用数值模拟方法,模拟分析了河南省郑州地区冬小麦在拔节期、抽穗期和灌浆期分别发生不同程度干旱、两个发育期以及3个发育期都发生不同程度干旱对冬小麦灌浆过程和产量的影响。结果表明,当单一发育期供水减少10~30 mm时,干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第14~18 d下降,可使小麦减产1.34%~12.5%,且以抽穗期干旱影响最大,其次是灌浆期干旱,拔节期干旱影响最小;当两个发育期供水都减少10~20 mm时,干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第10~17 d下降,可使小麦减产4.94%~21.88%,且以抽穗期和灌浆期干旱影响为最大,其次是拔节期和灌浆期干旱,拔节期和抽穗期干旱影响最小;当3个发育期供水都减少5~15 mm时,干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第11~16 d下降,可使小麦减产3.93%~24.84%。可见,干旱致使土壤水分亏缺,影响了作物正常的灌浆强度,进而导致作物减产。干旱发生时段与程度不同,造成作物的减产率也不尽相同,多个发育期干旱导致小麦的减产率往往大于单一发育期干旱相叠加的效应。     

不同发育期干旱对玉米籽粒形成与产量的影响模拟

利用作物生长模型模拟苗期和拔节期发生不同时长干旱（用连续无雨日数表示）时玉米的生长过程,分析单一发育期干旱和两个发育期同时发生干旱对玉米籽粒形成和产量的影响。结果表明：（1）苗期或拔节期分别发生10～40d的持续干旱,均会对玉米籽粒灌浆产生负面影响,并最终导致产量下降,且干旱持续时间越长对灌浆的影响越早,减产越严重。当玉米苗期和拔节期分别发生持续10d干旱时减产率分别为3.24%和3.5%,持续20d干旱时分别减产7.89%和8.31%,持续干旱30d时分别减产12.33%和13.71%,持续干旱40d时分别减产达21.6%和23.94%。（2）当玉米苗期和拔节期均发生持续时间为5、10、15、20d干旱时,分别减产1.77%、9.02%、18.93%和31.28%。可见,拔节期同等程度干旱造成的玉米减产幅度均大于苗期干旱,两个发育期同时发生干旱导致的减产率远大于单一发育期干旱相叠加产生的效应。     

冠层温度-气温差与作物水分亏缺关系的研究

试验研究了冬小麦在不同土壤水分条件下拔节～抽穗期冠层温度-气温差变化规律及其随作物生长发育期的变化状况。结果表明,作物在充分供水条件下冠层温度-气温差变化较平缓;缺水时变化较大。冠层温度-气温差随作物生长发育期的变化趋势为低水分处理高于高水分处理。冠层温度-气温差可较合理反映土壤水分变化状况和作物水分亏缺程度。     

冠层温度—气温差与作物水分亏缺关系的研究

试验研究了冬小麦在不同土壤水分条件下拔节～抽穗期冠层温度－气温差变化规律及其随作物生长发育期的变化状况。结果表明,作物在充分供水条件下冠层温度－气温差变化较平缓;缺水时变化较大。冠层温度－气温差随作物生长发育期的变化趋势为低水分处理高于高水分处理。冠层温度－气温差可较合理反映土壤水分变化状况和作物水分缺程度。     

环境因子与玉米生长对地表温度监测土壤水分的影响

针对当前地表温度受太阳辐射、气象因素及作物生长状态影响,对早晨与傍晚土壤水分估算精度较差的问题,该研究在2020年夏玉米生长的拔节期与抽雄期,利用无人机搭载热红外传感器获取09:00、11:00、13:00、15:00以及17:00的地表温度数据,探究了太阳高度角、饱和水汽压差、植被覆盖度三者与地表-空气温差的相关性,提出了综合调整温度,构建了土壤含水率监测模型,分析模型在玉米吐丝期与水泡期的适用性并绘制了土壤含水率分布图。结果表明：1）同一时刻不同灌溉处理的地表温度与土壤含水率呈现负相关性,同一灌溉处理的地表温度日变化呈现上午升温较快下午降温较慢的负偏态分布趋势。2）太阳高度角正弦4次方根、饱和水汽压差、植被覆盖度与地表-空气温差的线性相关系数分别为0.509、0.948、-0.659。3）相比较基于地表温度构建的土壤含水率监测模型,基于综合调整温度的监测模型将决定系数由0.230提高到0.771,标准均方根误差由18.8%降低至10.3%。4）利用综合调整温度监测其他生育期的土壤含水率,决定系数由0.238提高到0.831,标准均方根误差由18.9%降低至9.5%,表明模型在玉米生...     

宁夏引黄灌区春小麦需水规律及水分指标的研究

采用农田土壤水分平衡方程和联合国粮农组织推荐计算作物蒸散量的方法 ,利用田间试验土壤含水量与气象条件和作物之间关系 ,研究确定宁夏灌区春小麦不同发育期水分指标及发育期需水规律 ,用曲线拟合方法计算出土壤含水量与春小麦生理、生态特征之间统计方程 ,建立了节水灌溉模型 ,并制定了灌区春小麦适宜灌溉量及灌溉时次     

基于APSIM模型旱地春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应

为了探索气候变化对旱地春小麦生长的影响机理,在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数,并对模型进行检验,用APSIM模型模拟7个温度水平和7个CO2浓度水平组合设计下的春小麦产量,并采用二次多项回归和通径分析研究春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应。结果表明:当温度不变,CO2浓度每升高100 mol·mol-1,春小麦平均增产4.9%,最大增产可达到14.6%;春小麦产量随CO2浓度升高呈递增型二次抛物线变化,但春小麦产量会出现报酬递减。当CO2浓度不变时,温度每升高1℃,春小麦平均减产6.1%,最大减产幅度高达14.2%;春小麦产量随温度升高呈递减型二次抛物线变化。温度和CO2浓度同时升高对春小麦产量存在正的协同作用,但温度对春小麦产量负效应大于CO2浓度对春小麦产量的正效应。温度和CO2浓度同时升高会对旱地春小麦产量形成不利。     

西南喀斯特地区水土保持措施因子值计算与评价

定量评价水土保持措施在防治土壤侵蚀中的作用(因子值)是土地利用和水土保持规划的重要依据。运用位于典型西南喀斯特地区3个野外径流场的实测土壤侵蚀数据,计算不同水土保持措施的B、E、T因子值及等高耕作条件下主要农作物——马铃薯、玉米在不同生长阶段的T因子值,结果表明:B因子值介于0.000 7⁰.023 4之间,等高耕作条件下马铃薯作物小区T因子值(0.087 2)大于玉米作物小区(0.006 9),水平梯田措施E因子值为0.124 4;等高耕作条件下马铃薯、玉米在不同生长时期的T因子值大小关系为苗期>发育期>残茬期>成熟期,马铃薯在发育期、成熟期、残茬期的T因子值为玉米在相应时期的10倍左右。     

利用3D模型模拟天空与叶面散射对玉米冠层截光率的影响

该文利用并行蒙特卡罗光线跟踪模型定量分析了天空散射与叶片散射对玉米冠层截光率的影响.模拟试验表明:相同辐射强度时,冠层截获的光强与受剑照射的叶片在天空散射时都比直接辐射时多;当太阳高度角小于60°时,冠层在阴大截获的总光强小于晴大,但至少60%的叶片在阴大截获的光强大于晴大时截获的光强;叶片散射对冠层光分布的影响与波长...     

自然条件下半干旱雨养春小麦生育后期旗叶光合的气孔和非气孔限制

为探究半干旱地区雨养春小麦旗叶的光合作用限制因素、不同生育期差异及其适应策略,分析了大田条件下春小麦旗叶在抽穗期和灌浆期光合生理特征的动态变化规律,探讨了自然条件下光合作用的气孔与非气孔限制特征。结果表明:净光合速率日变化趋势在抽穗期和灌浆期分别为单峰型和双峰型,峰值相当,为18.5μmol(CO2)·m-2·s-1左右。气孔导度具有与净光合作用几乎相似的日变化规律,胞间CO2浓度大致为上午下降、下午回升。胞间CO2浓度变化除受光合作用消耗和气孔限制共同作用外,下午时段叶肉导度增大,也影响胞间CO2浓度变化。在抽穗期和灌浆期,春小麦旗叶光合作用速率与气孔导度相关性十分显著,相关系数分别达0.916(P=0.000)和0.945(P=0.000)。并且2个生育期均出现明显的光合气孔限制,抽穗期达0.64,灌浆期为0.53。其中,抽穗期气孔导度对饱和水汽压差响应十分敏感,下午出现较为明显的气孔限制;灌浆期中午出现较为明显的光合"午休"现象,其主要原因是半干旱区较大饱和水汽压差和强烈辐射致使气孔关闭,气孔限制达到极大值,并且非气孔限制因素也较为突出。抽穗期至灌浆期,由于气孔对饱和水汽压差敏感性的下降以及"午休"策略,光合气孔限制逐渐减小,是春小麦在半干旱地区维持较高光合速率和保证产量的重要自适应机制。     

1961—2010年气候变化对西南冬小麦潜在和 雨养产量影响的模拟分析

利用农业气象试验站作物资料及土壤资料,评价 APSIM-Wheat 模型在西南地区的适应性,应用该模型分析该地区1961—2010年冬小麦潜在和雨养产量的时空变化特征,通过逐步回归分析揭示小麦生长季主要气象因子对潜在产量和雨养产量的影响及相对贡献率。研究结果表明： APSIM 模型对该区5个常用小麦品种的模拟效果较好,模拟与实测生育期的均方根误差(RMSE)在7.0 d 以内,地上部分生物量和产量模拟值与实测值的归一化均方根误差(NRMSE)均低于25%,模型在西南地区具有较好的适应性。1961—2010年研究区域36%的站点冬小麦生长季总辐射显著降低,其中北部、东南部和南部中区最显著;68%的站点生长季≥0℃有效积温显著增加,西部增温显著;30%的站点生长季平均气温日较差显著减小,南部中区最显著;全区生长季总降水大面积减少但不显著,减少区主要位于最南端和东南部。模拟的冬小麦潜在产量在65%的站点呈显著减产趋势,南部中区和北部变化最明显;雨养产量在25%的站点显著降低,北部地区较明显,全区减产趋势较弱。减产显著的站点中,生长季辐射降低、温度升高、气温日较差减小对潜在产量降低的贡献率分别为45%、36%和2%,对雨养产量降低的贡献率分别为36%、39%和－8%,而降水减少对雨养产量降低的贡献率为7%。西南冬小麦生长季辐射降低、温度升高及降水减少共同导致了冬小麦潜在和雨养产量的显著下降,而气温日较差的降低对冬小麦潜在和雨养产量的影响分别表现为负作用和正作用,整体上辐射和温度的影响程度最大。     

波文比仪与蒸渗仪测定作物蒸发蒸腾量对比

为了更准确地估算作物蒸发蒸腾量,该文结合波文比仪和大型称重式蒸渗仪,对波文比-能量平衡法估算的冬小麦蒸发蒸腾量（ET_b）和蒸渗仪实测的冬小麦蒸发蒸腾量（ET_l）进行了分析研究。结果表明,波文比计算值（ET_b）和蒸渗仪实测值（ET_l）的变化趋势基本一致,相关性比较好。波文比计算值（ET_b）和蒸渗仪实测值（ET_l）的日变化曲线都呈单峰型,早晚小,中午大,夜间多为负值,波文比计算值的日变化比较稳定,蒸渗仪实测值的日变化比较敏感。风速较大时,蒸渗仪实测值日变化随风速的增大而减小的趋势比较明显,波文比计算值日变化受大的风速影响较小;风速较小时,波文比计算值和蒸渗仪实测值的日变化与风速呈很弱的负相关关系。波文比计算值日变化和太阳净辐射日变化的关系比较密切,蒸渗仪实测值日变化和太阳净辐射日变化的关系不是很明显。波文比计算值更能稳定地反映出冬小麦蒸发蒸腾量的日变化规律。     

华北地区冬小麦田辐射过程与热量过程的基本特征

观测了冬小麦全生育期田间小气候,分析了冬小麦田辐射过程和热量过程的特征。结果表明,1d中反射率中午低而早晚高,呈“U”字形,反射率中午最低值为0.12～0.17左右。晴天辐射平衡占太阳总辐射的60%～70%。充分灌溉的麦田中午潜热通量占辐射平衡的60%～75%。     

不同土壤水分供给下水稻叶水势的变化规律

用中9B和金早47在温室及网室条件下,设置4个水分处理,对不同生育期的叶水势进行测定.结果表明,不同水分处理下,主要生育期的叶水势日变化表现为早晨和傍晚较大,而在中午前后较小,呈现反抛物线的曲线走向,中午前后是叶水势曲线拐点.水稻叶水势随着土壤水分含量的下降而降低,土壤保持湿润处理和淹水处理的水稻叶水势差异不明显,而水...     

Distribution of Nitrogen between Crop and Weeds in Spring Cereals

Abstract

The nitrogen content of the above-ground biomass of crop and weeds was assessed one week after crop heading in the beginning of July in spring barley and spring wheat. Crops were sown with a combined sowing and fertilizing machine at five seed rates. The trial plots received nitrogen, 90 kg ha^?1. No herbicides were applied. In spring barley sown at a normal seed rate, less than 5% of the nitrogen in the above-ground biomass was accumulated in weeds. In spring wheat stands the corresponding amount averaged 10–15%. The nitrogen concentration in the crop biomass averaged 1.8% of the dry weight and that in mixed weed species 3.2%. Under normal growth conditions the N concentration in crop and weeds was relatively constant at the time of crop heading. Variations in N accumulation between crop plants and weeds are explained by the different biomass production of the plants.     

Usefulness of Foliar Nitrogen-Sulfur Ratio in Spring Red Wheat

Sulfur (S) availability indicators are necessary for a rational use of fertilizers. Experiments were carried out to evaluate the sensitivity and stability of nitrogen (N):S ratio in spring red wheat. Yield responses were determined in three replications over five experimental sites. Sulfur application did not increase N concentration in plant, whereas the effect on total S concentration was varied. Results showed 25, 35, 80, and 85% correctly diagnosed samples at stages Z22, Z24, Z31, and Z39, respectively. In treatments without S limitations, a decrease in N:S ratio was observed as the crop cycle advanced. Nitrogen: S ratio differed according to the site; however, these variations tend to decrease as the crop cycle advance. In summary, for spring red wheat, N:S ratio in plant is a useful method for S deficiencies diagnostic from the end of tillering to flag leaf.     

施钼对不同钼效率冬小麦叶片呼吸作用相关酶的影响

以冬小麦钼高效(97003)和钼低效(97014)品种为供试材料,采用土培方法,研究施钼对冬小麦分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期功能叶多酚氧化酶(PPO)、抗坏血酸氧化酶(AAO)、乙醇酸氧化酶(GO)等呼吸作用相关酶类活性变化的影响。结果表明,施钼后,PPO活性在4个生育期均降低;AAO活性在分蘖期和拔节期降低,而在孕穗期和灌浆期上升;GO活性则在分蘖期、拔节期和孕穗期降低,而在灌浆期升高。钼对不同钼效率冬小麦叶片呼吸作用酶的影响存在着差异。施钼有利于促进冬小麦分蘖期和拔节期碳水化合物的积累,从而促进生物量的提高,而在孕穗期和灌浆期由于植株生长中心的转移,呼吸作用酶变化复杂。     

Tillage and surface moisture effects on bare-soil albedo of a tropical loamy sand

Effects of four tillage systems on the albedo of a tropical loamy sand were studied under dry and moist surface conditions. The aim was to determine whether tillage-induced roughness and soil wetness significantly affected soil albedo. Changes in smooth reference surface albedo with respect to four roughness conditions were used to assess tillage effects. Surface albedo (), soil moisture content (θ_m) and soil surface roughness (δ) were measured. Two types of pyranometers used for albedometers are CM 3 and SP LITE. Mean albedo of a reference smooth surface (<2 mm sieved soil) was 0.16 and 0.20 for CM 3 and SP LITE under moist condition, and 0.29 and 0.28 under dry condition, respectively. Bare-soil shortwave albedo generally increased with an increase in solar zenith angle, whereas albedo decreased with an increase in surface roughness and soil wetness. Linear relationships of albedo with surface roughness and soil moisture content indicated that albedo was more sensitive to surface roughness under dry condition. The goodness-of-fit of a multiple linear regression model combining the effects of roughness and wetness on surface albedo was 0.96 with a standard error of 0.01. This simple model could be used to estimate albedo of bare soil similar to the tropical loamy sand reported in this study. This study provides useful information for modelling tillage effects on the energy budget at the soil surface.