基于作物生长模型的东北玉米冷害监测预测研究

在全球气候变暖背景下,东北地区的气温明显上升,但由于存在玉米相对晚熟品种越区(北扩)种植现象,区域性和阶段性的玉米低温冷害仍时有发生。因此,开展东北玉米低温冷害监测预测研究仍十分必要。本文首先利用东北玉米生长模型(NEC_MaGM)构造冷害监测指标,然后开展玉米冷害监测预测方法研究并进行个例分析。结果显示,从不利天气条件和玉米对低温响应两方面遴选的8个单项指标中,以指标2 (DC_Tas9,抽雄期到9月底的累积热量单位与同期多年平均值的差值百分率)和指标1 (DN_Tas,当年抽雄期与多年平均抽雄期的差值)对历史玉米冷害的概括能力最强;根据冷害致灾机理、单一指标的历史概括能力及其独立性等因素,构建了由指标1、2以及指标4 (DW_GrS,水分适宜条件下模拟穗重与多年平均穗重的差值百分率)和指标7 (DW_Fro,初霜冻日时模拟穗重与模拟成熟时穗重的差值百分率)组合而成的东北玉米低温冷害综合指标;基于NEC_MaGM和冷害综合指标进行单点冷害监测,确定了若45%以上站点出现玉米冷害即为区域性冷害的标准,独立样本监测检验与实际情况一致;利用NEC_MaGM在网格尺度上的监测可以得到更详细的冷害空间分布状况,有利于开展农业气象业务服务工作;根据前期天气实况加上区域气候模式预测的气象要素数据,再结合预报时效之后的多年平均气候数据,在格点尺度利用NEC_MaGM可以实现对东北玉米低温冷害的预测。预测个例表明,该方法能够反映冷害的形成过程和严重程度,但其准确性不仅与作物模型有关,还依赖于区域气候模式的模拟能力。     

基于作物生长模型的玉米生殖期冷害致灾因子研究

利用东北玉米生长模型(NEC_MaGM)结合历史冷害数据分析了东北玉米灌浆期低温和初霜冻的发生规律,探讨了两者对玉米生长发育过程的影响与实际冷害年份之间的对应关系。结果表明,东北地区玉米灌浆期间较易出现15~16℃以下的急剧降温天气,对籽粒灌浆影响很大;出现在发育指数(DVS)为1.9之前且日平均温度连续5 d低于16℃的低温将对玉米贮存器官干重(WSO)积累造成重大影响,其出现年份与实际冷害发生年份符合度较高,是发生大面积冷害的致灾因子之一;随着气候变暖,东北各地初霜冻日和新玉米品种的成熟期均在推迟,但初霜冻日的年际波动不断增大。模拟显示,初霜冻发生在玉米成熟前的频率也在增加,初霜冻对玉米的影响仍不容忽视;初霜冻对WSO积累影响严重的年份与历史上出现冷害的一些典型年份比较一致,也是重要的冷害致灾因子之一。灌浆期低温和初霜冻出现时间以及由此导致WSO的损失程度可以作为基于作物生长模型进行玉米冷害监测预测的重要指标。同时,作物生长模型可以成为研究农业气象灾害致灾因子的有力工具。     

玉米低温冷害远程诊断管理系统的设计

夏季低温冷害是中国低温灾害的主要类型之一,尤其在东北地区发生比较频繁,造成影响相当严重,基于此,笔者旨在为玉米低温冷害设计一个基于网络的远程诊断与管理的系统平台。通过对基于web的远程诊断管理系统关键技术的分析,在总结东北地区玉米低温冷害领域专家经验和知识的基础上,初步实现了一个基于web技术的玉米低温冷害远程诊断与管理系统。该系统采用J2EE技术规范和Java语言进行开发,并且与无线远程监测系统相结合,使之具有实时管理功能。用户可以通过访问该系统,实现玉米低温冷害主动和被动防御、低温冷害实时监控管理、专家知识浏览和系统维护等功能。该系统具有可靠性、易维护、易操作和普适性等性能,并可通过重建知识库和数据库,为更多种类作物气象灾害提供远程诊断及管理服务。     

玉米耐低温冷害研究进展

玉米是典型的喜温C4作物,低温冷害胁迫是影响玉米生产的重要非生物逆境因素。为了研究低温对玉米生长发育的影响,归纳了玉米在低温胁迫条件下生理生化指标、光合作用参数的变化及耐冷遗传机制等方面的研究进展,并介绍了国内外抵御低温冷害所采取的方法,探讨了玉米耐低温研究的方向,提出玉米耐低温研究应更加注重玉米耐冷种质资源的创新及耐冷基因的挖掘利用。     

灌浆初期低温对春玉米产量构成的影响研究

旨在研究东北地区低温冷害对春玉米灌浆的影响,确定春玉米灌浆期间冷害影响农业气象指标。用人工气候室通过模拟自然低温（平均15℃、17℃、19℃）方法,对灌浆初期盆栽春玉米进行（3、5、7天）胁迫处理。结果表明：春玉米在灌浆初期经不同天数的低温处理后,穗粒数减少,穗粒重、百粒重和叶绿素降低,成熟期延迟,果穗秃尖长度和籽粒含水量增加,作物产量呈不同程度的下降。温度越低,持续时间越长,对玉米产量的影响越严重。其中在15℃低温下处理7天后,玉米产量下降最大,较对照穗粒重减少了32.4%,百粒重减少9.2%。可见,灌浆初期低温对春玉米产量结构影响最大的因素是结实率和籽粒干物质含量的双重降低。     

玉米抗冷性研究进展

玉米是典型喜温喜光的C4植物,对温度条件要求较高,对冷害的杭性一般较弱。本文综述了冷害的概念及机理、玉米抗冷性鉴定方法、杭冷机理、玉米在低温胁迫下生长发育、生理生化变化、基因研究进展以及提高玉米杭冷性的途径。     

低温胁迫对玉米幼苗某些生理指标的影响

东北地区玉米的冷害通常是发生在苗期的延迟性冷害。为研究玉米抗冷害机制,筛选适合黑龙江省种植的抗冷害品种,选取东北地区主栽的44份玉米材料,在5℃下进行低温胁迫试验,抗冷性分级后从不同的级别中筛选出4个代表性的品种。采用盆栽方法,在三叶期进行低温胁迫试验,设5个温度梯度,5个胁迫时间。试验结果表明,丙二醛和游离脯氨酸含量均随着低温胁迫时间的延长而快速增加,随着胁迫程度的增强而增加;抗性强的品种,脯氨酸含量增加的幅度大,丙二醛含量增加的幅度小。不同温度下、同一温度不同品种保护性酶有着明显变化和差异。玉米幼苗叶片叶绿素含量均降低,但下降幅度随胁迫程度的加强而增加,抗性强的品种下降幅度小。 ;     

芽苗期低温对玉米生长的影响及抗逆栽培措施

芽苗期低温冷害是影响玉米分布和稳产高产的制约因素之一,如何通过栽培技术措施提高玉米的抗寒性是玉米生产过程中亟待解决的问题。本研究综述了芽苗期低温对玉米生长形态和生理生化的影响,并对相关的抗逆栽培措施进行了介绍和评价,以期为抗低温栽培提供可行的思路。     

低温年玉米种子田喷施叶面肥促熟增产效应研究

玉米是一种喜温的C4植物，对温度条件要求较高。在生长期内受到低温冷害的侵袭，常造成大幅度减产。本试验是通过低温年喷施叶面肥对玉米种子田增产效应进行了研究。结果表明：在苗期、大喇叭口期、吐丝期辅助喷施叶面肥能够提高叶绿素含量，增大光合作用强度，加快植株生长速度，增加穗粒数、百粒重；在低温年份能够有效防御低温冷害，提高种子成熟度，保证玉米种子高产、稳产。     

低温冷害对黑龙江省水稻的影响及其防御对策

20 0 2年夏季的 6～ 8月份 ,黑龙江省中东部、尤其是三江平原及牡丹江东部地区 ,包括佳木斯、鹤岗、双鸭山、七台河、鸡西、牡丹江等 2 7个市(县 )及农垦的牡丹江、宝泉岭、红兴隆、建三江分局发生严重的低温冷害。冷害发生在 6月 1 0～ 1 5日、 2 0～ 2 4日 ,7月 1 3～ 1 6日     

玉米耐寒性鉴定研究进展

玉米是对低温逆境较为敏感的重要的禾谷类作物。早春低温冷害是影响玉米产量水平提高的重要因素之一。选育和创造耐寒玉米种质是减少此种危害的有效途径。耐寒性鉴定则是耐寒育种研究的基础。综述了国内外玉米耐寒性的鉴定方法和评价指标,分析了目前玉米耐寒性鉴定存在的问题,探讨了未来研究的方向,为深入开展玉米耐寒性研究提供参考。     

气候变化背景下吉林省春玉米冷害特征研究

为了研究气候变化背景下过去55年及未来35年吉林省春玉米冷害的时空变化特征,笔者利用气象行业标准《北方春玉米冷害评估技术规范》规定的指标和计算方法,分析了1961—2015年以及2种未来气候情景（RCP4.5和RCP8.5）下2016—2050年吉林省春玉米冷害的时空分布特征。结果表明：（1）1961–2015年及2种情景下2016—2050年各地区5—9月月平均气温之和均呈增加趋势,但RCP8.5情景下的5—9月月平均气温之和均高于RCP4.5情景。（2）1961—2015年吉林省西部和中部中度冷害发生频率较高,东部重度冷害发生频率较高。（3）RCP4.5情景下冷害频率高于RCP8.5情景,冷害均集中在东部。（4）1996年之前春玉米冷害范围以大范围冷害为主,之后均为局部冷害;RCP4.5情景下以区域性冷害发生为主;RCP8.5情景下以局部冷害为主。未来气候变暖背景下吉林春玉米冷害时空变化特征研究结果可为吉林省农业生产的防灾减灾工作提供技术支撑。     

1961—2018年吉林省水稻低温冷害时空变化特征

为了研究吉林省水稻低温冷害时空演变规律,采用水稻生长发育和产量形成气象影响模式,判定吉林省1961—2018年水稻障碍型和延迟型冷害,利用数理统计方法分析水稻低温冷害时空变化特征。结果表明:1961—2018年吉林省水稻障碍型和延迟型低温冷害发生站数比呈降低趋势,障碍型低温冷害主要以轻度冷害为主,中度次之,重度最少。重度延迟型冷害发生站数比高于轻度和中度冷害。障碍型冷害发生站数比在1981—1990年最高,延迟型冷害发生站数比在1971—1980年最高。吉林省水稻障碍型低温冷害发生频率呈由西向东逐渐升高的趋势,20世纪90年代之后,冷害主要分布在东部。延迟型冷害发生频率也由西向东逐渐上升,但轻度和中度冷害主要集中分布在中西部,重度冷害主要集中在东部。研究成果可为吉林省合理搭配不同熟性的水稻品种,充分利用热量资源,抵御低温冷害提供保障。     

低温对玉米种子发芽的影响

玉米是典型的喜温性植物,由于它对温度条件要求较高,对冷害的抗性较弱.北方地区早春正值玉米播种期,常遇低温.玉米种子发芽试验是在适宜的温度、水分、氧气及光照条件下进行的,其试验结果是对在萌发条件与理想条件相近的田间出苗信息做出较准确的评估.     

衢州市早稻低温冷害风险评估及大气环流背景分析

应用衢州市1960—2012 年日气象观测资料,针对早稻苗期出现低温冷害灾害,从气象因子入手,建立定量评估模型,分析较严重的早稻春季低温冷害年大气环流背景,为提高春季低温冷害预报和预警水平,应对春季低温冷害对早稻构成的严重威胁。采用主分量分析法确定主分量及表达式,建立综合评价指标模型,计算出综合评价指标,并且对历年综合指标进行了评价。应用NCEP 1°×1° 500 hPa、850 hPa 资料,分析了较严重春季低温冷害年的大气环流背景。结果表明：从1960—1997 年春季低温冷害发生频率3~4 年出现一次,强度为1987—1997 年最强,2000 年以后,春季低温发生次数甚少。1987年、1993 年、1996 年、2010 年出现了较严重的早稻春季低温冷害,相对应的气候异常。综合评价指标和早稻产量相关密切,能客观地反映低温冷害的风险程度。较严重的早稻春季低温冷害年4 月上中旬亚欧地区呈径向型环流,使冷空气活动频繁南下,导致长江中下游地区气温偏低,而副热带高压强度强,南支槽、西南暖湿气流活跃,造成长江中下游地区持续阴雨天气。西风带、副热带、热带系统的有利配置,是造成早稻春季低温冷害发生的大气环流背景。     

不同基因型甜玉米自交系芽期耐冷性鉴定及评价

东北地区易发生低温冷害,筛选耐冷性强的玉米种质资源,选育优良耐冷品种是目前亟待解决的问题。本试验以沈阳农业大学特种玉米所提供的30份甜玉米自交系为试验材料,利用人工气候箱模拟低温环境条件,对不同甜玉米自交系进行低温胁迫和标准发芽试验,分别测定发芽率、活力指数、苗长、根长、苗干、鲜重、根干、鲜重等指标,并计算各个指标相对值、隶属函数值及综合D值等耐冷性评价指标,对30份自交系的耐冷性进行综合评价。采用聚类分析的方法将自交系分为耐冷性强、耐冷性中等、低温敏感3类,其T12和T21是耐冷性强自交系,T10和T27是低温敏感自交系。本试验采用低温处理的方法筛选出一批耐冷性强的自交系,为甜玉米耐冷品种的选育及生理生化、分子生物学研究提供了优良多样的基因资源。     

低温对玉米光合作用、超氧物歧化酶活性和籽粒产量的影响

玉米在孕穗期和灌浆期,尤其是在孕穗期遇低温逆境会导致光合速率下降,光合有效叶面积降低,叶片和雌穗(或籽粒)超氧物歧化酶(SOD)活性下降、丙二醛含量剧增和相对电导率提高,造成低温冷害。孕穗期低温处理主要抑制了雌穗分化和发育,减少了穗粒数,灌浆期低温逆境主要影响了籽粒灌浆,致使百粒重下降,引起产量降低。     

不同生态型玉米品种低温下出苗机理研究

为了探讨不同的玉米品种对冷害的抗性,本研究以黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山西等地的10个玉米品种‘郑单958’、‘辽单565’、‘中地77’、‘永玉3’、‘山西708’、‘山西712’、‘银河32’、‘吉单198’、‘九单48’、‘龙单13’为试验材料,测定各个品种在5℃低温和25℃恒温条件下的发芽率、吸水率、电导率、细胞内游离脯氨酸含量、淀粉含量,研究结果表明：不同的玉米品种在低温下的活力差异应与24 h内种子吸水率、电导率、细胞内游离脯氨酸含量、淀粉含量、细胞内各种酶的活性有关。经低温处理后,‘辽单565’的发芽率降幅最低,仅为5.34%,其次为‘龙单13’和‘中地77’,降幅分别为5.67%和7%,表明这3个玉米品种对冷害的抗性比较强,适合在黑龙江等冷害灾害较为常见的地区播种。     

水稻低温冷害及其综合防御

<正>低温冷害会造成早稻无法或重新播种而推迟栽插,晚稻和迟熟中稻形成大量空壳"翘穗头",损失惨重,应引起足够重视。随着全球气候变暖,一些人放松了对水稻低温冷害的警惕,事实表明,近些年水稻低温冷害不是减少了,相反,在有的年份和个别地方发生更频繁,危害更大。一、低温冷害的种类     

北方水稻低温冷害的防御技术分析

水稻是否优质高产,与水稻所处环境的温度存在一定的相关性,寒冷稻作区水稻冷害防治是实现水稻稳产和高产的关键。常见水稻的低温冷害有3种类型,分别是延迟型冷害、障碍型冷害和混合型冷害。主要分析了延迟型冷害和障碍型冷害及其防御技术。