牧草气候生产潜力模拟模型与初步应用

该文以系统工程组装理论为指导，以牧草生长发育有关理论与实验为基础，建立牧草气候生产潜力模型，以黄土高原几个代表性点的实测资料对模型进行检验，结果表明：该模型有较高的可信度，而且操作简单，并用该模型初步分析了光温水及牧草盖度对天然草场生产力的效应。     

基于ORYZA2000模型的旱稻生长模拟及氮肥管理研究

以旱稻田间试验资料为基础,对水稻生长模拟模型ORYZA2000模拟旱稻生长进行参数校正和验证,图解和回归分析结果显示ORYZA2000模拟旱稻生物量、产量、作物吸氮量的模拟值与观测值基本呈线性关系,模拟效果良好,但对土壤水分的模拟效果欠佳,需做进一步研究。应用校正和验证的结果,结合肥料效应函数原理,对旱稻不同灌溉方式和密度管理下的氮肥经济最佳施肥量做了探讨,初步得出了该地区旱稻栽培氮肥经济最佳施肥量,丰富了作物模拟和节水农业的理论和实践,对以后旱稻发展及栽培管理有一定的参考价值。     

应用ORYZA2000模型制定北京地区旱稻优化灌溉制度

通过优化灌溉提高水分利用效率,使有限的水资源发挥最大的效益,是推行节水农业的一个重要方面.在模型验证的基础上,利用ORYZA2000模型和多年气象资料,分析了北京地区不同降水年型条件下早稻产量和水分利用效率与灌溉定额之间的关系,在此基础上制定不同降水年型和产量水平的北京地区旱稻优化灌溉制度.结果表明:当灌溉定额达到一定水平后,最高产量趋于不变.干旱和平水年型条件下旱稻均有较大的增产潜力,灌溉定额为300～500 mm可增产约3000 kg/hm2;丰水年型灌溉定额为250 mm时可增产1000 kg/hm2.70%、80%和90%产量潜力3个产量水平的最优灌溉制度分别需要保持根层土壤相对含水率在67%、73%和83%左右,灌水定额不宜过高,以50～60 mm为宜.灌溉次数和灌溉定额随产量水平的提高而增加,并取决于实际的降水情况:干旱年型3个产量水平的灌溉次数为3～8次;平水年型为2～5次;丰水年型为1～5次.水分利用效率变化范围为0.92～1.28 g/kg,受各年型降水量影响灌溉水水分利用效率变化在1.61～7.76 g/kg之间,丰水年型的灌溉水水分利用效率高于平水年型和干旱年型.80%产量潜力水平时的水分利用效率最高,不同年型灌溉定额在98～239 mm之间,灌溉次数为2～5次.     

陕西省户县气候生产潜力分析

利用户县1971-2000年逐年年平均日照时数、年平均气温、年平均降水量、年平均蒸发量资料,计算分析了户县的光合、光温、光温水生产潜力并提出了提高气候生产潜力的措施.结果表明:(1)户县在这30 a的时间里光合,光温生产潜力总体呈减小趋势,而光温水生产潜力总体趋势略升;(2)光合生产潜力7月最高,3-10月占年光合生产潜力的79.1%,是农作物生产的最重要时期;(3)户县历年各月光温水生产潜力等值线变化剧烈,农作物整个生育期中水因子制约作用超过了温度因子;(4)冬半年使用温室技术、夏半年增强作物水资源供给是户县气候生产潜力提高的有效措施.     

江淮分水岭地区一季稻气候生产潜力评估

为找出江淮分水岭地区水稻限制气象因子,提高研究区水稻现实生产力,利用江淮分水岭地区13个站点1980—2016年逐日地面观测资料,采用逐步订正法对江淮分水岭地区一季稻生长季光合生产潜力(Y_Q)、光温生产潜力(Y_T)、气候生产潜力(Y_W)及气候资源利用率的时空分布进行了研究,并分析了气象因子对气候生产潜力的影响。结果表明:江淮分水岭地区Y_Q,Y_T与Y_W总体呈下降趋势,气候资源利用率随时间变化呈缓慢上升趋势。江淮分水岭地区Y_Q,Y_T在空间分布上较为一致,均沿分水脊线阶梯状平行分布。江淮分水岭分水脊线西北侧为Y_Q,Y_T高值区,脊线附近地区为Y_Q,Y_T中值区,脊线东南侧为低值区。江淮分水岭地区西南部及东北部Y_W高、中部Y_W低。气候资源利用率在空间分布表现为自西向东递增。降水、日最高气温和参考作物蒸散是影响研究区气候生产潜力最主要的3个气象因子。本研究可为江淮分水岭地区一季稻种植优化调整提供理论依据。     

辽西北地区气温和降水变化对气候生产潜力的影响

利用辽西北地区23个气象站1961-2010年逐日平均气温和降水量数据,基于Thornthwaite Memorial模型计算其农业气候生产潜力,通过线性趋势分析、MannKendall突变检验等方法对该区域多年平均气温、降水量和气候生产潜力的时间变化趋势及空间分布特征进行分析,研究农业气候生产潜力对气候变化的响应。结果表明：（1）50a来辽西北地区年平均气温气候倾向率为0.28℃·10a-1（P<0.01）,增温极显著,1987年气温发生突变;（2）50a来辽西北地区年降水量呈波动变化,线性变化趋势不显著,空间分布差异大,降水量呈减少趋势的地区占82.6%;（3）辽西北地区气候生产潜力的时空变化特征与降水量变化相似,其时间变化趋势不显著,气候生产潜力下降的区域占全区的43.5%;（4）气温和降水对农业气候生产潜力的影响作用明显,并以降水的影响为主。气温和降水的组合变化,可以解释气候生产潜力变化的95%以上,暖湿型气候对作物生长最有利,冷干型气候对作物生长最不利;（5）50a来,粮食产量与气候生产潜力的相关性不明显,但两者的波动特点相似,其气候利用率逐年代增加,研究区未来仍存在作物可能增产空间。     

ORYZA2000模型模拟安徽地区不同播期水稻的适应性分析

以2010-2011年安徽宣城两个水稻品种(两优6326,南粳44)3个播期(5月5日、15日、25日)水稻生长发育观测数据为基础,结合当地气象、土壤等数据,将2010年数据作为校准数据对ORYZA2000模型进行参数校正,调试决定作物基本参数,以2011年数据作为检验数据,对水稻生育期、叶面积指数、生物量及产量等指标进行模拟并将结果进行统计验证与评价.结果表明,对水稻生育期发育速率的模拟显示,两优6326的大部分生育期发育速率稍高于南粳44,第三播期两优6326基本营养阶段及生殖生长阶段的发育速率最大,第三播期南粳44穗分化阶段的发育速率最小;水稻生育期模拟值均比实测值小,其差异为2 ～7d.生育期长度的归一化均方根误差(NRMSE)为3.4％ ～7.5％;两组数据所得地上总生物量的NRMSE为16％ ～22％、绿叶生物量的NRMSE为20％ ～25％、茎生物量的NRMSE为17％ ～21％、穗生物量的NRMSE为19％ ～ 25％、叶面积指数的NRMSE为24％～26％,其总生物量及产量的NRMSE分别为6％ ～ 13％和5％ ～ 14％.模拟结果表明ORYZA2000模型可以通过校准作物参数,较准确地模拟水稻发育期、发育速率及其生物量的动态积累过程.     

黑龙江省黑土区气候-土壤生产潜力分析

采用机制法、层次分析法通过对光、温、水、土逐级衰减,计算黑龙江省黑土区各县玉米、水稻、大豆的气候生产潜力与气候-土壤生产潜力,分级统计分析空间分布及其变化特点。结果表明：黑土区玉米、水稻、大豆的气候生产潜力分别为6939～14241kg／hm^2,10720～18079kg／hm^2,1947～3989kg／hm^2;气候-土壤生产潜力分别为3513～12346kg／hm^2,4465～15505kg／hm^2,1032～3553kg／hm^2。空间分布与温度和降水一致,由南向北逐渐递减。在过去45a中,气候生产潜力呈逐渐上升趋势。由两次土壤调查结果比较可知,2005年黑土区各县土壤肥力有的升高,有的降低,但总体呈下降趋势,气候-土壤生产潜力也随之变化,总体有所下降。因此,土壤肥力对气候-土壤生产潜力起着重要的作用;并且在气候资源相对较差的地区,土壤肥力对其气候-土壤生产潜力的影响大于气候资源较好的地区。     

气候变化对云南气候生产潜力的影响

利用1961-2009年云南省117个台站年平均气温、降水量资料和Thornthwaite Memorial模型计算分析云南省气候生产潜力(TSPV)的分布及年际变化特征,并模拟了未来气候变化情景下气候生产潜力的变化。结果表明:云南多年平均TSPV值为1439.2g.m-2.a-1,滇西北和滇东北最低,滇西南和滇东南最高;近49a云南全省以及各站的平均TSPV变化的年际变化不显著;云南TSPV利用率较低,实际粮食产量平均只占气候生产潜力的19%。在云南气温明显上升、降水略减少、年际波动大的气候变化趋势背景下,TSPV与降水的相关系数(P0.01)大于气温,说明降水是当地TSPV的主要限制因素;敏感性分析显示,未来如果出现"暖湿型"气候对作物生长最为有利,出现"冷干型"对作物生长最为不利。而趋势分析表明,未来云南易出现"暖干型"气候,这不利于当地的农业生产。     

皖西山区黄山松与华山松的气候生产潜力

对皖西山区海拔1000m以上的黄山松、华山松的光能生产潜力进行了测算,并在光能生产潜力通式的基础上,应用主要生态因子模拟,得出了黄山松、华山松林生产潜力的数学模式,用模式计算结果表明,在土层深厚肥沃的阴坡上,华山松的光能生产潜力、气候生产力及实测生物量分别比黄山松高1.13×10~3kg/hm~2·年、1.32×10~3kg/hm~2·年,6.33×10~2kg/hm~2·年,在肥沃的阴坡上选用华山松造林,具有较高的经济价值.     

Simulating the Impact of Nitrogen Management on Rice Yield and Nitrogen Uptake in Irrigated Lowland by ORYZA2000 Model

This paper considers the implications of ORYZA2000 model in simulating physiological traits of rice at different nitrogen concentrations. The experiment was conducted over the course of the growing season in 2012 and 2013 in Rice Research Institute, Deputy of Mazandaran, Iran. The variety used was Shiroudi as a high yielding variety. The considered factors were the amount of nitrogen at four levels (40, 80, 120, 160 kg N ha^?1 and control) and nitrogen splitting in four levels. We compared simulated and measured grain yield, biomass, grain nitrogen, total plant nitrogen uptake, and leaf area index (LAI) by Student’s t-test of means and by absolute and normalized root mean square errors (RMSE). Results showed that grain yield was simulated with an RMSE of 411–423 kg ha^?1 and a normalized RMSE of 6%. RMSE was 671–910 kg ha^?1 for biomass on harvesting date. RMSE were 7–11 for grain nitrogen, and 10–13 for total plant nitrogen uptake. LAI was simulated with a normalized RMSE of 17–23%. Generally the model simulated LAI, an exceeded measured value for different nitrogen treatments. The most obvious finding that emerged from this study was that ORYZA2000 model can be applied as a supportive research tool for selecting the most appropriate strategies for rice yield improvement at various nitrogen fertilization concentrations.     

山西寿阳县旱作农业气候生产潜力研究

根据1967-1999年气象资料，依据布达哥夫斯基连乘原理，估算了寿阳县的光合生产潜力、光温生产潜力和光温水生产潜力，其多年平均值分别为19．3、12．9和4．9万kg／hm^2。4—9月作物生育期内气候生产潜力总值的逐年变化趋势为：光合、光温生产潜力呈总体减小变化，而光温水生产潜力总体减少趋势不明显；4—9月逐月气候生产潜力等值线图表明，20世纪90年代末光合、光温及光温水生产潜力均有不同程度的降低，1999年后的三种气候生产潜力保持继续减少的趋势。     

湖南双季稻田不同氮磷施用量的径流损失

研究双季稻田不同施肥量处理的氮磷降雨径流损失规律,对于指导双季稻合理施肥、保护水环境具有重要的现实意义。本研究采用田间试验结合径流小区监测方法,对湖南双季稻田不同氮、磷施用量的径流损失进行了研究。结果表明,单次径流事件中径流水的氮、磷含量随施肥量的增加而增大;基肥和追肥后10d内发生的3次径流事件中径流水的氮磷含量较高,其中总氮含量最高达10.880mg.L-1,总磷含量最高为0.202mg.L-1;铵态氮和硝态氮是稻田总氮径流损失的主要形态,水稻生长前期以铵态氮为主,后期则以硝态氮为主;可溶性磷占总磷比例为11.0%~94.0%;整个双季稻期间不同施肥量处理的总氮流失量为3.710~7.290kg.hm-2,流失系数为1.870%~3.771%,总磷流失量为0.200~0.320kg.hm-2,流失系数为0.327%~0.966%;氮、磷流失量与其施用量存在极显著的线性正相关,相关系数分别为0.978和0.997。氮、磷流失系数随氮、磷施用量增加而下降。适当减少双季稻田氮磷施用量能有效控制稻田的氮磷径流损失量,减小对地表水质的威胁。     

华北地区极端气候事件的时空变化规律分析

利用华北地区84个气象台站近50a(1961-2009年)资料,采用国际上通用的极端天气气候事件指数定义法计算华北地区极端气温和降水指数,并对极端气候指数时空变化规律进行分析。结果表明,华北地区年极端气温(最高、最低)呈明显上升趋势(P<0.05),且极端最低气温的上升幅度高于极端高温。1986年之后年极端最高气温的上升幅度相对较高,冷夜指数的减少趋势明显减弱,暖夜指数上升趋势增强(P<0.05)。空间分布上,极端暖事件(年极端最高气温、暖日指数)变化趋势的大值区位于内蒙古西部和山西大部,极端冷事件(年极端最低气温、冷夜指数)上升趋势最显著的为京津冀及山西东北部(P<0.05)。华北地区极端降水量、降水次数和降水强度均呈下降趋势。1986年之后极端降水次数、极端降水强度的减少趋势更加显著,冬季暴雪量、降雪次数和降雪强度均呈明显上升趋势(P<0.05)。极端降水量变化速率各地不同,其中华北南部(河北、山西等地)极端降水量呈减少趋势,京津地区存在极端降水减少的大值中心。极端降水次数由东向西呈逐渐增加趋势,山西中部上升趋势最显著,日最大降水量上升的高值中心位于内蒙古西部和山西北部,而下降的高值中心位于河北南部。     

Effects of Crop Density and Irrigation Management on Water Productivity of Rice Production in Northern Iran: Field and Modeling Approach

Freshwater availability for irrigation decreases because of increasing demand from urban and industrial areas, degrading irrigation infrastructure, and water quality. The demanding for high production of rice with less water use is crucial for food supply. In this research, a field experiment was conducted during 2001 and 2002 to determine the effect of crop density on water productivity of rice crop. The study was carried out in a split-plot design with three plant spacings as subplots (20 cm × 20 cm, 15 cm × 15 cm, and 10 cm × 20 cm) and four different irrigation regimes (continuous submergence as the control and 100%, 75%, and 50% evaporation of pan) as main plots. To model the various water productivity components, the ORYZA2000 model was used. The comparison of model results with observed data was performed using different statistical methods. The results showed that the irrigation by 75% evaporation from pan evaporation and 20 cm × 20 cm crop size are the optimum irrigation method and crop density management.     

吉林省春玉米土地生产潜力时空变化及其与气候因子的关系

利用1961~2015年气象观测资料、春玉米生长发育及产量资料和土壤数据,计算了吉林省不同区域的春玉米土地生产潜力,并分析其时空变化特征及主要的气候影响因子。结果表明:吉林省各区域的太阳辐射均呈显著减小趋势(P0.05),≥10℃有效积温均呈极显著的增加趋势(P0.01),降水量变化趋势不显著。太阳辐射和≥10℃有效积温呈由西向东逐渐降低趋势,降水量呈由西向东逐渐增加趋势。春玉米土地生产潜力由西向东呈低-高-低的趋势分布。西部和中部区域土地生产潜力呈减小趋势,东部区域土地生产潜力呈上增加趋势,但变化趋势均不显著。西部、中部和东部区域土地生产潜力平均值分别为7544.5、12346.4和11878.0 kg hm~(-2)。土地生产潜力利用率由西向东逐渐降低,西部、中部和东部区域利用率平均值分别为74.2%、61.1%和47.5%。降水量是西部和中部土地生产潜力的主要气候影响因子,≥10℃有效积温是东部土地生产潜力的主要气候影响因子。     

长期施肥下鄱阳湖区双季稻田土壤有机碳演变

以江西鄱阳湖区双季稻田施肥效应和土壤肥力变化长期定位试验为对象,研究了长期施肥条件下鄱阳湖区双季稻田土壤有机碳(SOC)的变化规律。结果表明,不施肥或缺施N、P处理均造成SOC含量显著降低,而有机无机肥配施均促进SOC含量显著提高,且SOC含量随有机肥配施比例提高而增加;土壤有机碳储量随着外源有机碳投入的增加而增加,且随着试验年限延长,土壤有机碳储量逐渐升高;土壤有机碳储量年均变化量与外源碳年均投入量呈显著正相关关系。说明外源碳的投入有利于促进土壤有机碳含量和储量的提升。     

湖南双季稻区5月低温特征及预警信号研究

利用湖南双季稻区66个气象站1961-2013年5月逐日气温资料,建立5月低温强度指数,对5月低温的时空分布和强度特征进行分析,并采用大气变量物理分解法探寻5月低温天气过程的前期信号。结果表明：5月低温在研究区具有南少北多的地域特点,根据影响范围主要可分为全省一致型、湘中以北型和湘北型3种空间分布形态。5月低温过程强度较大,80%达中度及以上程度,影响范围较广,50%的低温过程影响双季稻区70%以上的站点。研究期内15次5月低温过程中有14次分别在850hPa和300hPa图上出现温度扰动和位势高度扰动负值中心,因此,通过追踪850hPa层的温度扰动能提前5～10d预测5月低温的出现。温度扰动的移动路径主要有东路、西北路和西路3条,且以东路为主。移动路径为东路时,出现湘北型5月低温概率最大,为西北路时,一般出现湘中以北型5月低温。     

2000-2014年呼伦贝尔沙地河流湿地植被NPP时空变化及驱动力分析

植被净初级生产力(NPP)可以直接反映植被在自然环境中的生产能力,利用遥感影像、气温降水数据结合简单差值法、趋势分析法以及线性回归分析对呼伦贝尔沙地河流湿地NPP进行了时空变化研究与驱动力分析.结果表明:时间上,呼伦贝尔沙地河流湿地NPP呈现波动式增长,NPP增长面积可达整个湿地面积的92.51％,年增长率为0～2 gC/(m2·a);空间上,河流湿地NPP值呈现东高西低格局.而15年间NPP增加最快的湿地为处于西部的克鲁伦河湿地,增长面积可达99.5％;气候变化与人类活动是导致NPP变化的两个重要因素,NPP增长与降水量呈显著正相关(R=0.703),与气温呈显著负相关(R=-0.559).经济产业结构的变化使得人类活动对生态环境的压力减小,促使湿地NPP的增加.同时,国家政策以及治沙工程同样影响着NPP的变化.