作物干旱指数(CWSI)和土壤干旱指数(SWSI)

本文根据邯郸地区的大范围观测资料，对小麦的作物干旱指数（ＣＷＳＩ）和裸地的土壤干旱指数（ＳＷＳＩ）及其与土壤水发的关系进行了研究，并分析了了ＣＷＳＩ和ＳＷＳＩ的影响因素和在旱情监测中的实用性。     

作物冠层表面温度诊断冬小麦水分胁迫的试验研究

利用红外测温装置能够观测获得作物的冠层表面温度,从而诊断作物是否遭受水分胁迫。基于这种技术,使用作物水分胁迫指数CWSI反映我国华北平原地区冬小麦的水分胁迫状况。研究比较了作物水分胁迫指数CWSI的经验模式和理论模式,根据它们的波动特征,可以看出用CWSI经验模式反映华北地区冬小麦水分胁迫不很理想。研究分析了作物水分胁迫指数理论模式与其他一些反映作物水分状况的指标,包括叶水势、叶片气孔阻力,叶片最大净光合速率以及土壤水分含量之间的关系,结果表面理论模式与上述这些指标关系良好,表明其很好地反映了作物的水分胁迫特征。该研究给出了适合于我国华北平原地区冬小麦的作物水分胁迫指数计算的主要参数。研究从实际田间应用的可能性出发,分析并提出了作物水分胁迫指数经验模式和理论模式应用的改进方向     

应用基于红外热画像技术的CWSI简化算法判断作物水分状态

以不同水分处理下的冬小麦为研究对象,通过基于红外测温技术的Jackson理论模式和Jones简化模式分别计算作物水分胁迫指数（CWSI）,并以理论模式计算值为参考,对Jones模式反映华北地区冬小麦水分胁迫的表现进行初步分析.结果表明,两种计算模式得出的CWSI值与不同水分处理下的冬小麦根层土壤含水量均有较好的相关性,但Jones模式可更好地指示作物缺水状态,对叶片气孔导度的变化更敏感.根据研究结果初步确定了冬小麦高产条件下的CWSI阈值.本研究显示Jones简化模型能准确反映作物水分状态,并易于实现田间多点观测,可用于准确指导农田灌溉.     

基于蒸散发模型的定量遥感缺水指数

该文针对西北地区存在着严重的缺水问题,以黑河中游区域范围内的张掖市内的盈科绿洲及荒漠为研究对象,运用ASTER卫星遥感数据,根据地表能量平衡原理,建立作物缺水指数模型。在前人研究基础上,对缺水指数模型涉及的2个参数进行了改进:1)在植被覆盖区,利用半干旱地区基于亚象元的土壤蒸发和植物蒸腾双层模型,剥离土壤的影响,获取缺水指数模型中的植被潜热通量;2)为了更精确地提取地表信息,利用遗传算法对该区进行混合像元分解,获取模型中的地表组分温度参量。通过地表缺水指数估算干旱半干旱区土壤含水率,模拟结果与地表同步实测值土壤水比较,误差精度分布在2.17%～3.58%,表明该方法是可行的。     

基于冠层温度的菜心缺水指数模型初步试验研究

以柳叶菜心为研究对象,测试了不同干旱条件下的土壤含水量、空气温湿度和冠层温度等参数,确定了作物缺水指数经验模型的参数,并针对太阳辐射强度对模型做了改进。研制了蔬菜旱情检测系统,利用红外测温仪、土壤含水量传感器等,可以实时测得田间作物的水分亏缺状态,为同类研究提供了测试手段和数据分析方法。     

作物水分胁迫指数与土壤含水量关系探讨

基于冠层温度的作物水分胁迫指标CWSI（CropWater StressIndex)广泛用于指导作物灌水时间,利用自动气象站的观测资料分别计算了不同供水处理条件下冬小麦中午12：00的作物水分胁迫指数。并将作物水分胁迫指数和对应的土壤含水量进行相关分析。以探讨用作物水分胁迫指数确定灌水量的可行性。结果表明,二者呈一定相关性,但相关关系不密切,复相关系数为0.54,作物水分胁迫指数随土壤含水量的降低呈明显的增大趋势。作物水分胁迫指数随气象因子的波动表现出明显的波动性,且在作物遭受较严重水分胁迫下波动性更强,这预示着利用作物水分胁迫指数直接定量标识作物土壤水分状况的可靠性不强。     

基于冠层温度的夏玉米水分胁迫指数模型的试验研究

探讨并建立了适合于中国华北地区夏玉米水分状况监测的作物水分胁迫指数(CWSI)模型。通过不同的田间试验处理和观测,得到了适合夏玉米的CWSI经验模型中的经验关系,且表现明显。该研究建立了不同生育阶段的经验模型,经过初步的检验和分析,认为这一模型是合理的,可以应用于田间的基于冠层温度信息的夏玉米水分状况监测。     

作物缺水补偿节水的分子生理机制研究进展

作物缺水补偿节水理论及其技术具有重要理论意义和农业应用潜力, 受到国内外专家的重视并取得一系列重要研究成果, 然而作物适度胁迫缺水产生补偿节水效应的分子生理机制却仍是一个尚待研究的问题。在系统总结近年来的相关进展基础上, 对引起作物适度缺水反弹补偿节水的分子生理过程进行了初步分析探索。作物在发生水分胁迫和复水后, 在根、茎、叶等营养器官生长、渗透调节、蒸腾速率、光合作用等生理活动以及蛋白质活性、生化代谢、分子和基因调节等方面都有相关适应变化。水分亏缺补偿存在阈值范围, 如果控制适当, 在一定水分亏缺强度范围内可提高作物水分利用效率并使作物不减产甚至增产。这种缺水补偿节水技术如能在农业生产上推广应用, 可有效节约水资源, 提高作物经济效益和粮食安全。     

阶段性缺水对冬小麦耗水特性和叶面积指数的影响

为了缓解华北平原淡水资源的不足,合理调配水资源,在中国科学院南皮生态农业试验站进行了淡水阶段性缺水灌溉试验研究,结果表明,当某生育阶段灌水被取消时,不但使作物在本生育阶段受水分胁迫,而且在后续生育阶段也受到一定程度的水分胁迫。相比阶段性缺水来说,旱作对叶面积指数和产量的影响程度最大。与充分灌溉的叶面积指数相比,缺水阶段的减小并不是最大的,缺水阶段之后的叶面积指数减少更大,从节水和对作物生长的影响2个方面综合考虑,缺灌浆水对叶面积指数和产量的影响程度最小。在淡水资源缺乏的区域采用阶段性缺水灌溉是节约水资源的重要途径。     

基于CWSI的贵州省干旱时空变化特征及影响因素分析

为了促进贵州省农业和生态环境可持续发展,基于作物缺水指数(Crop Water Stress Index,CWSI),结合气象、植被指数等数据,采用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验、变异系数和相关性分析等方法,对贵州省2000—2019年的干旱时空变化特征、趋势及影响因素进行了分析。研究表明:(1)贵州省CWSI多年均值为0.43,整体处于轻旱等级,空间分布为东南湿润,西北干旱,多年旱情变化呈缓解趋势;(2)从地貌类型来看,非喀斯特地貌CWSI多年均值为0.37,整体处于无旱等级,喀斯特地貌均值为0.47,处于轻旱状态;(3)从植被类型来看,除针叶林整体处于无旱状态外,其他植被类型都处于轻旱等级,且针叶林的变异系数(CV)值较其他林地高,说明其对气候因子的敏感性高,抗旱能力强;(4)贵州省CWSI与降水和气温均呈负相关,负相关面积占比为95%和54%,说明降水对CWSI的影响较大。综合分析得出,贵州省东南部湿润,西北地区干旱,全省干旱受喀斯特地貌、降水的影响较大。     

基于CWSI和土壤水分修正系数的冬小麦田土壤含水量估算

2000年10月～2001年7月在西北农林科技大学灌溉实验站冬小麦田内,进行了利用作物冠层温度定量估算冬小麦田土壤含水量的试验研究。根据水分亏缺条件下作物蒸发蒸腾量计算公式及作物水分胁迫指标(CWSI)的定义,得到了基于CWSI和土壤水分修正系数Ks的不同生育阶段冬小麦田土壤含水量估算公式,其中Ks采用了康绍忠的幂函数形式(KM)及Dooreboos的线性公式(DM)。用该公式对冬小麦田土壤含水量在4个生育阶段进行了估算,并对估算值和实测值进行对比和误差分析。分析结果表明:在出苗越冬期和越冬返青期KM和DM模型对土壤水分的估算偏高,其原因是由于麦田土地裸露导致CWSI观测中出现了较大误差;在返青抽穗开花期和灌浆成熟期KM模型估算冬小麦根层土壤含水量较适宜,误差在15%以内,DM模型误差较大达到30%。     

Canopy-air temperature differential for potato under different irrigation regimes

Abstract

The main objective of this study was to determine canopy-air temperature differential, which can be used to quantify crop water stress index (CWSI) for potato. The crop was cultivated under furrow irrigation and subjected to three irrigation regimes in which irrigation was applied when 30, 50 and 70% of the available water holding capacity was consumed, and three irrigation levels (100, 50 and 0% replenishment of soil water depleted). The highest yield and water use was obtained under non-water-stressed treatments (100% replenishment of soil water depleted) for each irrigation regime. The lower (non-stressed) and upper (stressed) baselines were determined empirically from measurements of canopy temperatures, ambient air temperatures and vapour pressure deficit values and the CWSI was calculated with three irrigation levels for each irrigation regime. Trends in CWSI values were consistent with the soil water contents induced by the deficit irrigations. Average CWSI before irrigation values of 0.49 for irrigation when 30% of the available water holding capacity was consumed, 0.55 for irrigation when 50% of the available water holding capacity was consumed and 0.69 for irrigation when 70% of the available water holding capacity was consumed, produce maximum tuber yield. The yield was also directly correlated with seasonal CWSI values.     

施氮水平对红壤区夏玉米水分胁迫指数下基线的影响

在南方红壤区,分阴、晴两种天气条件,分别模拟不同施氮水平(0、120和240kg·hm-2)的夏玉米水分胁迫指数( CWSI)下基线方程.结果表明,阴天时由于空气饱和差集中于1～1.25kPa,不适合模拟玉米CWSI下基线,而在晴天时,尽管空气饱和差在1 ～3kPa范围内变化,但是模拟建立的CWSI下基线回归检验效果极显著(P＜0.01);晴天条件下,在相同空气饱和差变动范围内,有氮素供给的夏玉米冠气温差低于不施氮的,而且随着施氮量的增多,冠气温差逐渐降低,从而导致不同施氮水平处理夏玉米CWSI下基线各不相同.试验结果表明,在南方红壤区亚热带季风气候条件下,可以在晴天时建立作物CWSI下基线;并且在使用CWSI时,要根据作物施肥水平建立相应的CWSI下基线.     

基于改进综合水质指数法的水库水质特征分析

[目的]对引黄水库水质状况进行分析,提供一种合理有效且有利于比较并适于在水库水质评价中推广的方法。[方法]以山东省滨州市滨城区东海和西海水库为研究对象,以水污染指数(WPI值)为分项指数,以超标倍数法、主成分法和层次分析法进行组合赋权,建立了引入水质标识指数法的改进型综合水质指数(WPSPNQI)评价方法,并对2011年4月至2014年4月时段内两座水库进、出口4个监测断面水质数据进行计算,分析水库水质的总体污染状况及时空变化特征。[结果](1)滨城区水库水质多为Ⅰ类或Ⅱ类水体,总体水质状况较好;(2)在研究期限内,Ⅰ类水体的比例有所增加,但部分污染因子没有得到相应改善;(3)从空间分布特征来看,两座水库的水质差距较小,其出口水质明显优于进口,水库具有一定的自净能力。[结论]经与其他水库水质评价方法对比,改进型综合水质指数(WPSPNQI)评价方法在数据处理、权重赋值等方面都较为优越,评价结果可靠。     

High Rate of Nitrogen Fertilization Increases the Crop Water Stress Index of Corn under Soil Drought

Soil nitrogen (N) availability is dominated by soil water regime and the N fertilizer levels, which affect crop growth in soil water stress. To determine the optimum N applications under different degrees of soil drought, this study investigated the effects of N fertilizer levels on the crop water stress index (CWSI) of summer corn under soil water stress. A 2-year field experiment was conducted in waterproof plots in upland red soils in subtropical China. Three N fertilizer levels and seven soil water deficit levels were employed in 2007 and 2008. Nitrogen fertilization had no influence on the CWSI of the corn under slight to moderate soil drought, but the high-N treatment increased the CWSI significantly (P < 0.01) under soil drought when the mean CWSI exceeded ～0.20. The results suggested that for scheduling irrigation or predicting crop yields, the equations between CWSI and yield should be established on comparable N fertilization levels.     

Assessment of the Crop Water Stress Index and Color Quality of Bur Clover (Medicago polymorpha L.) Under Different Irrigation Regimes

ABSTRACT

Relationship between canopy temperature and soil moisture is important for using the potential of canopy temperature as an indicator of crop water stress. A two-year field experiment was carried out during June to September 2016 and 2017 at the Research Station of College of Agriculture, Darab, Shiraz University, Iran, to determine crop water stress index (CWSI) for bur clover. Irrigation regimes including well-watered [Irrigation according to 100% field capacity (FC)], mild water stress (75% FC), severe water stress (50% FC), and most severe water stress (25% FC) were arranged in a randomized complete block design with four replications. In 2016, CWSI values showed an increasing trend from June (0.066 in well-watered) to August (0.821 in most severe water stress) as a result of higher vapor pressure deficit (VPD) and depression in canopy-air temperature differences (Tc-Ta). A similar trend was observed in the second year. In both years, by increase in mean temperature from June to August, Tc-Ta differential increased and the highest monthly average value of CWSI for all treatments was obtained in August. By enhancing water stress, the color grading score decreased sharply (from 6 to 3) and stayed constant (2) for August and September. Also, a negative relationship was observed between CWSI and dry matter production (R² = 0.88**) and color quality (R² = 0.94**). It was concluded that mild water stress (75% FC) with mean seasonal CWSI being ranged about 0.198 to 0.294, without any loss in visual color quality might be the best irrigation regime for bur clover production.