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。     

基于稻田实测温度的水稻模型ORYZA2000应用

利用安徽省淮南市寿县水稻试验站2016?2018年水稻高温热害田间试验观测数据和气象数据,对ORYZA2000水稻模型进行本地化定标,再运用其对稻田实测温度和台站温度进行对比模拟研究,分析稻田不同高度的实际温度与台站温度的差别及其对ORYZA2000水稻模型模拟结果的影响。结果表明：（1）获取田间离地35、75、125cm处气温,并将各高度田间气温组合成稻田组合温度,代表田间水稻冠层的生境温度,将这4种温度及台站温度进行比较,在平均日最高温度方面,以稻田组合温度最高,高于台站温度近2.5℃;在平均日最低温度方面,田间各高度温度与台站温度相比差距相对较小。（2）本地化作物参数定标后,ORYZA2000水稻模型在模拟寿县水稻生育期和生物量方面精度较高,其中作物生育期及地面总生物量（WAGT）模拟精度最高。（3）在水稻产量模拟方面,利用稻田组合温度的产量模拟效果优于台站温度,稻田组合温度和台站温度模拟产量的NRMSE分别为4.2%和6.1%。研究表明,ORYZA2000水稻模型模拟中采用实际田间温度比采用气象台站温度更为合理,尤其在可能发生水稻高温热害时精度更高。     

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。     

近58年江西省气候及其生产潜力时空变化特征

为深入认识气候变化背景下江西省气候及其生产潜力变化特征,利用1960—2017年江西省16站降水和气温数据,通过Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,运用线性拟合、Mann-Kendall突变和滑动t检验、ArcGIS空间分析等方法,分析了该地区降水、气温及气候生产潜力的时空变化特征,并探讨了...     

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。     

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。     

基于遥感和CASA模型的西江流域NPP时空分布特征研究

基于EOS/MODIS遥感资料,采用CASA模型分析西江流域陆地植被净第一性生产力（NPP）的时空变化特征。结果表明:西江流域平均植被NPP为400～500 gC/（m²·a）,上游地区偏低,为200～300 gC/（m²·a）,中下游地区较高,平均500～600 gC/（m²·a）,部分地区可达到800 gC/（m²·a）以上;植被NPP季节变化显著,夏季最高,春、秋季节次之,冬季最低小;西江流域植被NPP的空间差异明显,在5-10月,上游地区植被NPP较低,中下游地区较高;在1-3月,上游地区尤其是南盘江流域的植被NPP较高,中下游地区尤其是中游地区明显较少。西江流域植被NPP的空间特征还表现在汛期空间差异大,枯水期空间差别小。     

基于GIS的重庆市冬小麦生育进程精细化空间分布

根据四川盆地不同播期冬小麦生产的实测资料,建立了四川盆地小麦主要生育期的空间分布量化表达式,通过对个别地区进行适当订正后,在1：25万重庆市DEM图上分别制作了重庆市精细化的小麦适宜播种期、抽穗期、成熟期和生育期天数空间分布图,为地形复杂的重庆地区应用基于GIS的精细化小麦生育进程空间分布提供依据.