CO2倍增时气候及其变率变化对黄淮海平原冬小麦生产的影响

对CO2有效倍增条件下黄淮海平原气候变率的可能变化提出了3种假设,然后利用哥达德空间研究所研制的大气环流模型(GISSGCM)的有关网格点值,结合研究区域6个样点近40年(1961～2000)的逐日气候资料以及DSSAT(农业技术转化决策支持系统)中的WGEN(天气发生器),生成了黄淮海平原(2×CO2)条件下兼顾气候及其变率变化的3种情景。在上述3种情景下分别运行CERES Wheat(作物 环境资源综合系统 小麦模型),并与当前气候(BASELINE)条件下的模拟值进行比较,评价了(2×CO2)条件下气候及其变率变化对冬小麦生产的影响,同时考虑了大气CO2浓度的直接影响。结果表明,在(2×CO2)条件下,灌溉小麦的模拟产量在所有样点都增加了,但随着气候变率的增大,增产幅度减小,产量变异系数增大,稳产性变差;雨育小麦的模拟结果与灌溉小麦相似,但稳产性明显低于灌溉小麦。     

长江下游平原小麦生长季气候变化特点及小麦发展方向

利用长江下游平原 10个样点 196 0～ 1997年的逐日气象资料 ,分析了近 40年来小麦生长季的气候变化特点 ;根据GISSTransientB模型的有关网格点值 ,展望了研究区域未来 5 0年气候演变的趋势 ;采用上述各样点近40年的小麦单产资料和同期气候资料 ,评价了当前小麦气候产量的变化规律 ;将经修正的CERES Wheat模型在各样点未来不同年份的气候变化情景下运行 ,并考虑大气CO2 增长对小麦产量的增益作用 ,模拟了今后 5 0年研究区域小麦气候产量的走势。结果表明 :近 40年来 ,长江下游平原小麦生长季已出现了明显的增温现象 ,并伴随日照时数和降雨日数的显著降低 ,小麦气候产量因暖冬、阴湿寡照和后期高温等呈下走趋势 ) ;今后 5 0年 ,这种下走趋势将因大气CO2 浓度增长而一定程度地得到缓解或补偿。因此 ,在研究区域目前种植结构调整中 ,合理压缩小麦面积是顺应气候变化的举措之一 ,但不能因此“封杀”小麦在研究区域的应有地位。培育耐阴的弱冬性或春性的优质小麦品种和发展多元化种植 ,将是研究区域今后利用冬季气候资源的发展方向。     

高温对不同水稻品种花粉活力及籽粒结实的影响

以杂交籼稻汕优63、特优559和常规粳稻武育粳3号、华粳1号为材料,于抽穗期用35℃及其以上高温胁迫处理,研究了高温对花粉活力和籽粒结实的影响。结果表明:35℃胁迫1 d,供试品种的花粉活力、花粉萌发率和结实率均下降;随着胁迫温度的升高和时间的延长,供试品种花粉活力、花粉萌发率和结实率都急剧降低;水稻抽穗期受高温的危害存在品种间差异,相同条件下,杂交籼稻汕优63和常规粳稻武育粳3号受高温的伤害分别明显小于同类型品种特优559和华粳1号;花粉活力降低是高温导致籽粒结实率大幅度降低的主要生理原因。     

时间步长对作物日同化量模拟的影响

同化量模拟是作物生长模型的重要组成部分,比较了不同时间步长对日同化量模拟的影响.结果表明:在适宜的温度范围内,高斯三点积分法与逐时法的计算结果基本-致,而日均值法的计算结果-般比逐时法大5%左右;当白日温度低于适宜温度下限时,日均值法与高斯三点积分法的模拟值均高于逐时法;当白日温度高于适宜温度上限时,日均值法最高,高斯法又低于逐时法.高斯三点积分法与逐时法的误差程度与白日温度超出适宜温度的程度正相关.利用田间试验测得的水稻群体实际LAI动态进行全发育期光合量模拟,日均值法较逐时法和高斯积分法大6%左右,而利用模拟LAI动态,则日均值法比逐时法的光合量大10%左右,高斯积分法与逐时法亦有-定误差,因此,在计算条件许可的情况下,建议使用逐时法计算日同化量.     

水稻发育期模型的比较

通过对CERES-rice、ORYZA2000、RCSODS、RiceGrow等模型中发育期模型的比较与分析,揭示了这些模型在发育速率对温度的响应模式、发育期阶段划分与参数设置、日长效应模式的差别,分析了累积生长度日、发育生理日及发育速率的关系。研究表明,4个模型的发育速率对温度的响应模式基本一致;CERES-rice、ORYZA2000、RiceGrow在基本营养生长期和籽粒灌浆期参数设置一致,而在光敏感期虽然都有3个参数(发育速率、临界日长、日长效应系数),但CERES-rice和Rice-Grow中各有一个参数固定,穗发育期CERES-rice和RiceGrow均没有引入新参数,而ORYZA2000则引入新参数;CERES-rice、RCSODS和ORYZA2000的日长效应模式基本一致,而与RiceGrow差异较大。RCSODS中的发育期模型阶段划分较为简单,参数较少;ORYZA2000模型最为通用,但参数较多,且仅根据发育期资料无法唯一确定。     

水稻逐日开花量与结实率的估算方法

根据稻穗日开花概率和结实率的动态变化规律,结合稻田逐日始花穗的数量及其平均穗粒数和结实率等特征,提出了稻田逐日开花量和结实率的估算方法.并以华粳1号为试验材料,观察了其稻穗逐日开花量百分率及稻田逐日始花穗的数量、平均颖花数和结实率,估算了水稻花后逐日开花量及结实率.结果表明:华粳1号稻田日开花百分率呈左偏态分布,开花高峰期出现在始花后的4～9 d,日均开花量占总颖花的10%左右;而颖花结实率在开花后呈衰减变化.     

小麦栽培模拟优化决策系统(WCSODS)

本文介绍了ＷＣＳＯＤＳ的研制过程,阐明了其技术路线和模型结构,描述了ＷＣＳＯＤＳ中主要的模型模型与优化模型。ＷＣＳＯＤＳ具有以下功能：制定常年决策和当年决策,进行小麦模拟试验,评价气候变化对小麦生长的影响,调试小麦品种参数等。检验结果表明,ＷＣＳＯＤＳ的模拟值与实际观测值相当符合。目前ＷＣＳＯＤＳ已在江苏、河南、山东等省大面积推广应用。     

孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响

为探讨孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响,以南粳45与两优培九为供试品种,于孕穗期设置不同高温强度和不同持续天数处理,分析水稻光合速率、物质分配及产量结构等对不同强度和持续时间高温胁迫的响应特征。结果表明,孕穗期高温处理后,水稻光合速率和产量均出现不同程度的降低,且温度越高、持续时间越长,降低幅度越大。与CK相比,41℃高温处理7d时,两优培九、南粳45光合速率降幅分别为44.6%、28.8%;减产率分别为81.6%、87.7%。高温导致颖花结实率降低、颖花量减少,光合物质向穗部运移不畅,进而导致水稻经济系数降低。41℃高温处理6d时,两优培九和南粳45茎秆占植株生物量的比重均超过70%。高温处理后水稻穗粒数、结实率和千粒重均呈减少趋势,其降低幅度与高温强度、持续时间有关。在41℃高温处理7d时,两优培九穗粒数减少41.9%,结实率降低93.5%,千粒重降低25.3%;南粳45穗粒数减少50.1%,结实率降低79.6%,千粒重降低23.7%。由此可见,孕穗期高温对水稻产量构成要素中结实率影响最大,穗粒数次之,千粒重受其影响最小。     

气候及其变率变化对长江中下游稻区水稻生产的影响

 在长江中下游稻区选择19个样点,将每个样点近20年（1979-1998年）的水稻产量资料及同期气象资料分为两组,一组结合当地水稻生态试验或品种区域试验资料用于CERES Rice模型中遗传参数的调试,另一组用于检验该模型在研究区域的适用性。通过对未来气候变率变化(ΔCV)的3种假设并利用WGEN(天气生成器),将每个样点基于3种平衡GCM(大气环流模型)的CO2倍增气候变化情景文件改进为兼顾气候及其变率变化(CC+ΔCV)的9种情景文件。在上述各情景文件下分别运行CERES Rice,并将模拟结果与本底气候 (Baseline)下的模拟值进行比较,再结合蒸散比（β）和产量波动系数等算法,评价了CO2有效倍增时CC+ΔCV对长江中下游稻区水稻生产的影响。结果表明,当CO2有效倍增时,随着ΔCV的增大,不同稻作制度下水稻高温热害将愈演愈烈,早稻和晚稻受低温威胁将显著减轻;水稻生长季内干湿状况较目前无明显差异,但季节性干旱和暴雨的发生频次呈增加之势;研究区域不同稻作制度下的水稻生育期均明显缩短,ΔCV增大对生育期无显著影响;不论是单、双季稻,还是灌溉或雨育水稻都显著减产,其中中游稻区的减产幅度大于下游稻区,单季稻和晚稻的减产幅度大于早稻,UKMO、GISS情景下的减产幅度大于GFDL情景;研究区域不同稻作制度下的水稻进一步减产,且稳产性变差,但良好的灌溉条件可以减缓水稻产量的年际波动。     

农业气候资源数值模拟中气候资料处理模式的研究

给出了农业气候资源数值模拟研究中历年平均逐日气温及太阳辐射日变化过程的模拟模式。验证结果表明;逐日气温反演值与实际值的最大误差仅在１℃左右,由此带来的气候生产力数值模拟相对误差为１．３３％;利用中国科学院禹城综合试验站的实测资料验证辐射日变化模式,结果表明最大相对误差不超过１０％。