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2017年 第38卷 第05期    刊出日期:2017-05-20
论文
封面
2017, 38(05):  1. 
摘要 ( 251 )   PDF (1350KB) ( 272 )  
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目录
2017, 38(05):  2. 
摘要 ( 278 )   PDF (105KB) ( 299 )  
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不同时间尺度下华北平原干湿气候时空变化及成因分析
胡琦,董蓓,潘学标,王潇潇,魏 培,赵海涵,张煦庭
2017, 38(05):  267-277.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.05.001
摘要 ( 1099 )   PDF (8031KB) ( 835 )  
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利用华北平原62个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料以及同期降水量资料,基于Penman-Monteith方法计算的参考作物蒸散量(ET0)研究近54a研究区干湿气候时空变化特征,并利用敏感性和贡献率法分析气候变化背景下主要气象因子对ET0的影响,对干湿气候变化的成因进行探讨。结果表明:华北平原在3个时间段(时段1:1961-1980;时段2:1981-2000;时段3:2001-2014)半干旱区和半湿润区的分界线呈东扩和南移,半干旱区面积不断扩大,湿润区面积变化不明显;研究区1961-2014年ET0呈显著下降趋势,空间差异大,河南和山东部分地区由于ET0下降趋势大于降水量减少趋势,气候变湿润;鲁东、天津、河北东部地区降水量减少且ET0增加,干旱化趋势明显。就月尺度而言,降水量在7月和8月减少幅度最大,夏季ET0减少幅度较大,5月和6月气候呈变湿趋势。ET0对相对湿度的变化最敏感,各月导致ET0变化的主要贡献因子不一,11月-翌年1月风速起主导作用,2月温度为主导因子,6-9月日照时数为主导因子,其它月份为相对湿度、风速等综合作用的结果。

基于称重式蒸渗仪实测日值评价16种参考作物蒸散量(ET0)模型
刘晓英,李玉中,钟秀丽,曹金峰,袁小环
2017, 38(05):  278-291.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.05.002
摘要 ( 1017 )   PDF (1312KB) ( 1368 )  
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参考作物蒸散量(ET0)的准确估算是作物需水量及区域农业水分供需计算的关键,尽管已提出大量方法,但缺乏基于实测值的严格检验。本文利用北京小汤山2012年称重式蒸渗仪实测日值,检验16个ET0模型,包括5个综合法、6个辐射法、5个温度法模型。依据均方根误差RMSE值,各模型估算效果的排序为FAO79 Penman=1963 Peman>1996 Kimberly Penman>FAO24 Penman>FAO56 Penman-Monteith(PM)>Turc>FAO24 Blaney-Criddle(BC)>DeBruin-Keijman>Jensen-Haise>Priestley-Taylor (PT)>FAO24 Radiation>Hargreaves>Makkink>Hamon>Mcloud>Blaney-Criddle (BC)。总体而言,综合法表现最好,其RMSE在1.33~1.47mm?d-1,以FAO79 Penman和1963 Penman为最好;辐射法次之,其RMSE在1.48~1.77mm?d-1,以Turc最好;温度法检验效果最差,其RMSE在1.50~2.68mm?d-1,以FAO24 BC为最好。FAO79 Penman和1963 Penman比最好的辐射法和温度法模型的精度分别高10%和13%。综合法、辐射法模型普适性好于温度法的原因在于其均含有影响ET0的关键因子——辐射或饱和水汽压差VPD。所有模型均具有低蒸发条件下高估、高蒸发条件下低估的阈值特点,综合法及辐射法平均低估0.14mm?d-1和0.33mm?d-1,而温度法平均高估0.52mm?d-1。前两类方法ET0阈值相对较低,更适于低蒸发力条件,而温度法较适于高蒸发力条件。所有综合法、辐射法模型及温度法的Hargreaves和FAO24 BC法估算值与实测值变化趋势一致,说明模型结构合理,可通过参数校正提高精度;但对于与实测值趋势不吻合的温度法,模型结构尚需优化。VPD和最大湿度RHx是影响综合法、辐射法估算偏差的两大主要因子,其中VPD对低估类模型偏差影响最大,且偏差随着VPD增加而增大;而RHx对高估类综合法模型(1963 Penman、FAO79 Penman)偏差影响最大,且偏差随RHx增加而减小。校正后的PT (1.38)、Makkink(0.83)、Turc(0.014)及Hamon(1.248)系数大于原系数,而Hargreaves(0.0019)和BC(0.192)校正系数低于原系数。此外,PT与Hamon的系数利用最小相对湿度、Turc和Makkink系数利用VPD、Hargreaves和BC系数利用辐射或日照时数能得到最佳估算。FAO56 PM表现不佳(RMSE=1.47mm?d-1)的原因与站点气候干燥程度、较低的空气动力项权重有关。后人对原始Penman式的诸多修正并没有显著改善精度,因此建议在类似气候条件地区继续使用老版本Penman式。同时,对FAO56 PM的进一步检验将有助于回答“FAO56 PM是否真正比其它综合法具有优势,在何种气候下表现好,在高蒸发条件下低估是否为普遍现象”等科学问题。
含固率和接种比对猪粪中温厌氧消化特性的影响
徐文倩,董红敏,陈永杏,尚斌,陶秀萍,张万钦
2017, 38(05):  292-300.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.05.003
摘要 ( 877 )   PDF (744KB) ( 1352 )  
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利用全自动甲烷潜力测试仪(AMPTSII),通过猪粪中温批式厌氧发酵试验,比较了不同含固率(4%、6%、8%)和接种比(rI/S=1.5、2.0、3.0)对猪粪产气特性的联合影响。结果表明,含固率和接种比对产气速率及累积甲烷产量均有显著影响,且含固率对厌氧消化产气特性的影响大于接种比。在试验研究参数范围内,单位底物累积甲烷产量随接种比的增加而增大,随含固率的提高呈现先增加后减小的趋势,在含固率为6%,接种比为3时,获得最大累积沼气产量和甲烷产量,分别为469.1mL·g-1VS和333.2mL·g-1VS。在本试验研究条件下,含固率越低,接种比越高,越有利于提高日平均产甲烷速率,缩短反应迟滞期。动力学模型参数表明,First-order模型较修正的Gompertz模型能更好地模拟猪粪厌氧发酵产甲烷规律,且在一定程度上,接种比例越大,含固率越高,First-order模型对试验数据的拟合精度越高。
不同红外补光模式对植物工厂生菜生长及品质的影响
马太光,陈晓丽,郭文忠,李灵芝,李海平
2017, 38(05):  301-307.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.05.004
摘要 ( 919 )   PDF (579KB) ( 1420 )  
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试验在密闭植物工厂内进行,以0:00-12:00照射的白色LED光为基础光,在保证生菜正常生长的前提下以两种峰值波长的LED红外光(850nm和930nm)作为补充光,通过调节红外光补光的时间点使之与白光形成半重叠(S)、全重叠(O)、不重叠(N)3种模式,分别为Fr930S、Fr850S、Fr930O、Fr850O、Fr930N、Fr850N共6个处理,各处理白光及红外光的光强度、供光时长均一致,且处理间的耗电量也基本一致。通过测定各处理生菜生长及品质指标,以分析不同红外光对生菜的作用是否独立或依赖于基础光,以及在相同耗电量下红外光的最佳补光模式。结果表明:(1)同一峰值波长的红外光在不同补光模式下对生菜的生长和品质影响各异;而同一补光模式下,不同峰值波长红外光对生菜的生长及品质的影响也存在差异。(2)6个处理中,850nm红外光独立于白光补光时,生菜地上食用部分的鲜重最高;而生菜粗蛋白和可溶性糖含量均在850nm红外光半重叠模式下最高;930nm独立补光时生菜Vc含量最高,硝酸盐含量最低。因此,实际生产中,在耗能基本一致的前提下,可根据生产目的对红外光的种类及其相对于基础光的补光模式进行选择和调节。
基于云模型的黄河故道砀山酥梨气候适宜性分析
李德,周文麟,孙义,孙惠合
2017, 38(05):  308-320.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.05.005
摘要 ( 822 )   PDF (1039KB) ( 1064 )  
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选取黄河故道砀山酥梨代表性产地砀山县为样点,利用梨树物候期长期定位观测资料和气象监测数据,基于云模型理论建立了光、温、水气候适宜度。采用加权综合法和几何平均法,确定不同物候期和年际气候适宜度。结果表明,日照适宜度可由左半云,气温与降水适宜度可由梯形云来刻画。综合气候适宜度与梨果实际单产、气候产量和单株产量的相关系数分别为0.4452(P<0.05)、0.3734和0.5620(P<0.01)。1961-2015年,砀山酥梨气候适宜度变化趋势不明显,但1961-1989年和1990-2010年分别为气候适宜度偏高与偏低时段,1987年为气候适宜度累计距平最大年份。研究期间,气温适宜度呈极显著增加趋势,每10a约增加0.0274。日照与降水适宜度无明显变化趋势,降水适宜度平均值比日照和气温适宜度低,且变异系数是日照和气温适宜度变异系数的4倍。各物候期气候适宜度未呈现趋势性变化,但萌芽期和花期的气候适宜度偏低,在0.50~0.53,且变异系数较大,在45.0~57.0。其它物候期气候适宜度和变异系数相对偏小。在气候变化背景下,气温升高对梨果生长有利,砀山酥梨生产中应加强萌芽-花期的管理,以增强梨树的气候适宜性。
后期倒伏对冬小麦干物质分配和产量的影响
刘忠阳,陈怀亮,胡程达,郭鹏
2017, 38(05):  321-329.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.05.006
摘要 ( 999 )   PDF (983KB) ( 1278 )  
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2014-2015年利用人工模拟方法开展冬小麦倒伏试验。在冬小麦抽穗期、灌浆初期和灌浆中后期3个时段均设定与竖直方向成 30o(T1)、60o(T2)、90o(T3)3种倒伏程度和自然正常生长(CK)4个处理,观测比较冬小麦各器官的干物质量和产量构成要素。结果表明,冬小麦干物质分配格局因倒伏时段和倒伏程度的不同而发生改变。与对照CK相比,抽穗期和灌浆初期冬小麦倒伏造成茎和鞘干物质迅速向穗部转移,导致其干物质累积量迅速降低,叶片干物质发生改变略有滞后,同时受到光照不足和转移速率改变的共同作用,各器官干物质量分配格局不断发生变化,茎、叶和鞘生长速率无明显变化规律;灌浆中后期倒伏造成冬小麦不同器官干物质含量均明显下降,随着生育时期推进其减幅缩小。倒伏对冬小麦产量构成要素的影响表现为,抽穗期和灌浆初期倒伏主要造成冬小麦不孕小穗增加、穗粒数和千粒重减少,进而导致产量下降;灌浆中后期倒伏主要导致冬小麦千粒重减小,而穗粒数无明显变化。各处理冬小麦产量降低表现为灌浆初期最大、抽穗期次之、灌浆中后期最小。
2016/2017年度冬季气候对农业生产的影响
刘维,韩丽娟
2017, 38(05):  330-331.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2017.05.007
摘要 ( 609 )   PDF (1163KB) ( 809 )  
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2016/2017年度冬季,全国平均气温为1961年以来最高值,暖冬明显;全国平均降水量北方偏多、南方偏少;全国平均日照正常,仅长江中游地区阶段性寡照明显。北方冬麦区逐旬平均气温均高于历史同期,大部麦田墒情适宜,利于冬小麦安全越冬和返青生长;西北地区东南部、黄淮返青期比常年偏早3~10d。南方大部冬季光热充足,利于油菜、小麦等作物生长;2月中东部地区遭遇两次大范围降温雨雪天气过程,导致部分油菜、蔬菜等受冻;新疆、东北等地多降雪,不利于农牧业生产。