新疆棉花生产气候风险评估的模型方法初探

尽管目前新疆棉花单产已达到了较高的水平,但生产仍存在潜在的风险。在有关气象因素对棉花产量影响的相关研究中,多数应用的是统计的方法,如影响新疆和内地棉花产量的主要气象因素分析。此外,田间试验表明,苗期干旱对产量影响不显著,蕾期对水分亏缺反应敏感,花铃期供水越差减产越严重,絮期干旱则对品质和早熟有利;在黄土高原半干旱生态条件下,干燥度的构成因子蒸发量是影响旱地棉花产量的关键。应用模型评估气候对棉花生产的影响的研究,是近十年发展起来的。目前国内外已建立了一些棉花模型,如美国的 GOSSYM、CottonPlus、COTAM ,…     

向日葵和马铃薯间作模式的生产力及水分利用

本研究通过对不同间作模式中作物水分吸收和利用的分析比较,探讨间作提高产量的机理,提出适合当地生态环境的最优间作模式,并提供一定理论依据。于2009年和2010年在内蒙古武川进行了大田试验,研究马铃薯/向日葵不同间作模式水分吸收和利用,结果表明,马铃薯/向日葵2种间作模式:2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)和4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)的土地当量比LER为1.2～1.3,都具有较强的间作产量优势。其中,4P:4S间作体系2年平均的LER为1.26,间作优势最大。4P:4S间作马铃薯的农田蒸散量ET与单作马铃薯的ET相比差异不显著。单作向日葵和间作向日葵的农田蒸散量ET无显著差异。虽然,2P:2S间作模式和4P:4S间作模式的马铃薯水分利用效率WUE比单作分别降低了81%和66%,但2种间作模式下向日葵的水分利用效率与单作相当。因此,在马铃薯和向日葵间作模式中,整体的水分利用效率提高了,水分当量比WER在1.2～1.3,其中4P:4S间作系统的水分当量比2a均为1.3,说明该体系具有显著的水分利用优势。综合分析认为,马铃薯/向日葵间作特别是4P:4S间作模式有利于提高土地生产力和农田水分的利用效率,在可持续雨养农业发展中具有很好的应用价值。     

气候变化背景下的农牧交错区村民认知与应对行为调查分析

气候变化是环境问题,也是社会发展问题,气候变化对我国农牧交错带地区的农牧民生计有何直接或间接的影响,农牧民对气候变化的认知与应对行为怎样,对该问题的调查研究将为政府相关部门制定相应的防灾减灾措施和对策,及促进经济发展有重要的意义。 本文采用定量与定性相结合的研究方法,对内蒙古农牧交错地区4个盟市522户农户开展了关于农牧民对气候变化的认知及应对行为的调查。调查表明,气候变化与气象灾害对农牧民生计影响程度加剧,农牧民预防和应对气象灾害的能力较差。改进和采用适应气候变化的技术诸如禁牧舍饲、作物及牧草相结合的带状间作技术等,不仅可提高农牧民应对气候变化和气象灾害的能力,也可相应增加农民的经济收入。农牧民也认为,获取气象信息是预防气象灾害的主要措施之一等。     

阴山北麓农牧交错带不同沟垄宽度集雨技术对马铃薯的影响

为研究和解决阴山北麓农牧交错带地区降水资源不足、雨养农业产量不稳的问题,于2011~2012年在内蒙古武川县进行了不同垄宽和沟宽的集雨措施栽培马铃薯的试验,测定了沟垄集雨处理下土壤水分状况、马铃薯生长、产量和水分利用效率。结果表明:沟垄集雨技术提高了种植区土壤水分,增幅16.1%~26.0%。马铃薯生育期内的叶面积指数和单株干物重均高于对照处理。沟垄集雨处理的商品薯率较平作高5.0~30.5%,商品薯产量高于平作,垄宽1.0m沟宽1.0m集雨处理商品薯产量平作增产52.0%~81.0%。较平作相比,集雨处理提高了马铃薯水分利用效率。沟垄集雨技术对阴山北麓农牧交错带地区雨养农业规避干旱气候风险以实现马铃薯稳产具有重要的应用价值。     

北方农牧交错带不同退耕方式对生态健康的影响——以武川县为例

以北方农牧交错带武川县为例,针对不同的土地利用方式,对其影响下的生态系统健康状况进行综合评价。选择天然草地、退耕还灌地(柠条地)、退耕还草地(苜蓿地)三类具有代表性的土地类型为研究对象,采用生态系统健康的理论和评价方法,选用生物量、生物多样性指数、土壤含水量和土壤养分含量等指标,从生态系统的活力、组织力和恢复力三方面,对生态系统的健康状况进行了分析比较。结果表明:天然草地具有最高的活力和组织力;两种退耕方式对生态系统活力的影响没有显著差别;退耕还灌较退耕还草地具有较高的物种多样性;退耕还草比退耕还灌消耗更多的土壤水分;两种退耕方式对土壤养分的影响不显著。从水分涵养的角度看,当前退耕还灌较退耕还草好。     

棉花不同群体冠层特征的映像分析

棉田群体冠层特征对于研究棉花光合作用、蒸散作用等和创建棉花理想的高产株型模式非常重要。利用冠层映像分析方法研究棉花的冠层结构方法新、速度快、准确性高,可以同时测定叶面积指数ＬＡＩ、平均叶角度ＭＦＩＡ、透射系数ＴＣ及不同高度角和方位角范围内的消光系数和叶面积分布等。通过对不同遗传型棉花品种、麦棉两熟不同的配置方式和不同打顶时间对棉花群体冠层结构特征影响的研究表明,（１）中早熟棉花新品种（系）９４０９叶面积大,平均叶角度和透射系数均较适中,群体冠层结构较为理想。中棉所１２、１７、１９的叶面积指数、平均叶角度和透射系数也比较协调,有利于构建高产群体模式。（２）小３－２式和４－２式麦棉套种配置方式均可达到适当的ＬＡＩ,但４－２式应注意加强株型控制,以便促进棉花在纵横方向上的均匀生长。（３）打顶时间过早或过晚均不利于建成理想的群体冠层,７月中下旬打顶较好。另外本文还探索研究了应用该映像分析方法的操作技术和使用方法、范围等。     

不同遗传型棉花品种光谱反射特性研究

不同遗传型棉花品种有不同的光谱反射特性,黄叶棉在可见光区的反射率最高,红叶棉最低,绿叶棉居中,绿叶鸡脚叶与普通叶无明显差异;黄叶棉和绿叶棉在可见光区的反射峰在５６０ｎｍ处,而红叶棉在６１０ｎｍ处;近红外反射率可在一定程度上反映棉花群体大小的差异。     

RCP情景下河南省夏玉米发育期变化及可调节热量资源估算

为模拟未来气候变化对夏玉米发育期影响并估算增温背景下夏玉米收获至冬小麦播种间可调节热量资源,将河南省划分为4个夏玉米主栽区,引入未来气候变化情景(RCPs)数据驱动参数本地化后的CERES-Maize模型开展研究。结果表明:2006—2060年夏玉米生长季积温呈显著上升趋势,较基准条件(1951—2005年)平均增加179(RCP 4.5)和235℃·d(RCP 8.5)。未来情景下夏玉米播种—开花和播种—成熟日数均呈缩短趋势,其中豫西(Ⅱ区)的变化率高于其他地区。2050s夏玉米播种—开花期全省平均缩短2.7(RCP 4.5)和3.4d(RCP 8.5),播种—成熟期平均缩短9.4(RCP 4.5)和11.6d(RCP 8.5),其中豫西(Ⅱ区)缩短最多。夏玉米可调节热量资源估算结果表明,未来气候变化情景下夏玉米成熟后—冬小麦播种前可调节热量资源豫东(Ⅲ区)增加最多,分别增加244.6(RCP 4.5)和296.8℃·d(RCP 8.5),豫西(Ⅱ区)增加最少,分别增加152.3 (RCP 4.5)和215.8℃·d(RCP 8.5)。未来气候变化情景下夏玉米可生长日数豫西南(Ⅳ区)增加最多,分别增加9(RCP 4.5)和11d(RCP 8.5),其他各区夏玉米可生长日数在RCP 4.5情景下分别增加8 (豫北Ⅰ区)、6 (豫西Ⅱ区)和8d(豫东Ⅲ区);RCP 8.5情景下分别增加9(豫北区)、8(豫西Ⅱ区)和10d(豫东Ⅲ区)。秋收秋种间可调节热量资源的增加将对提高玉米产量产生重要作用。     

气候变化背景下华北平原夏玉米花期高温热害特征及适宜播期分析

利用华北平原夏玉米种植区55个气象站点1981−2017年逐日地面观测资料,以日最高气温≥35℃持续3、4、5d,且相对湿度≤70%为一次轻、中、重度高温热害,从年代际尺度、年尺度、旬尺度分析37a来华北平原不同播期下夏玉米花期高温热害的时空变化特征;以开花期避开中度高温热害为标准,推算夏玉米花期规避高温的适宜播期。结果表明:6月上旬播种,夏玉米花期遭遇高温热害的频率最大,河南省南部的信阳、固始等地区遭遇高温热害频率超过20%;6月中旬播种,夏玉米花期遭受高温热害频率为9%~12%。2011年以来华北平原夏玉米花期高温热害加重,发生频率高于P1−P3时段(1981−2010年)。华北平原早熟玉米平均适宜播种期在6月15日−7月5日,中熟玉米平均适宜播种期在6月15−27日,晚熟玉米平均适宜播种期在6月15−20日。在各适宜播种期范围内,华北平原南部应适当晚播,北部则应适当早播。     

农牧交错带不同间套作模式的土地生产力

农牧交错带不同带状间套作不但是一种高产高效的生产技术,而且还是一种冬春季节防风固沙的生态保护措施。研究间套作对作物干物质积累过程和产量的影响,对于合理利用间套作技术提高土地生产力和改善生态环境有重要意义。该研究从2009年到2011年在内蒙古武川县进行大田试验,通过地上部干物质质量随大于0℃有效积温增长的指数线性(expolinear)关系对不同作物间作和单作的地上部干物质增长动态进行拟合,量化了间作模式下作物的生长速率的变化和生长与发育延缓的程度。采用土地当量比(land equivalent ratio,LER)研究了农牧交错带几种典型间作模式的土地生产力。结果表明:向日葵/马铃薯、莜麦/马铃薯和莜麦/豆类大带宽(2m:2m带宽)间作具有显著的产量优势,基于经济产量的土地当量比LER分别为1.12、1.09和1.05,说明间作能提高土地生产力5%～12%。窄带宽模式(1m:1m带宽)间作优势小于大带宽模式,而且年际间的变幅较大。间作显著提高了向日葵收获指数,对其他作物收获指数的影响不显著。间作中高秆作物如莜麦在莜麦和豆类的间作中具有显著的边行优势。间作和单作相比,显著降低了作物最大生长速率(cm);但相对生长速率rm和单作的差异不显著;在间作中,矮秆作物(马铃薯和箭舌豌豆)的生长进程都有不同程度的延缓,到达冠层最大盖度时所需的有效积温比单作多117～387℃·d,考虑到试验区作物生长季内的日平均温度为15℃左右,这2种间作作物的生长延缓了约8～26d。总体来讲,农牧交错带的这几种典型带状间作种植模式都具有一定的间作产量优势和更高的经济效益,特别是大带宽间作模式,间作优势较为明显,而且还能降低农业生产的气候和市场风险。