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当期目录

2021年 第42卷 第01期    刊出日期:2021-01-20
农业气候资源与气候变化栏目
采样深度和计算方法影响保护性耕作土壤碳氮储量的评估结果
高奇奇, 张玮, 马立晓, 任图生, 张爱平, 李贵春, 胡正江, 杜章留
2021, 42(01):  1-12.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.001
摘要 ( 231 )   PDF (470KB) ( 263 )  
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为探讨不同年限耕作措施下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)在土壤剖面中的分布和累积特征,了解采样深度和计算方法对SOC和TN储量评估结果的影响,基于山东桓台(5a)和河北栾城(17a)耕作定位试验,设置翻耕(CT)、旋耕(RT)和免耕(NT)三个处理(秸秆均还田),分析土壤剖面中(桓台60cm;栾城50cm)土壤容重(b)、SOC和TN浓度的分布特征,并比较不同土层深度下“固定深度法(FD)”和“等效重量法(ESM)”所计算SOC和TN储量的差异。结果表明,连续多年保护性耕作后,NT处理较CT促进了SOC和TN储量在表层积累,增加了SOC和TN浓度的层化比率(SR)值。在山东桓台试验点,NT处理较CT显著增加了0−5cm土层SOC和TN储量(P<0.05),增幅分别为29%和30%,而整个土壤剖面(0−60cm)的碳氮储量分别降低8%和10%。河北栾城试验点,0−10cm土层NT和RT处理较CT分别增加SOC储量10%和14%,但在≥20cm剖面中不同耕作处理之间的碳氮储量无显著差异。由于各处理之间b的差异,传统FD法高估了山东桓台免耕处理SOC和TN储量,但低估了河北栾城碳氮储量。因此,为准确评估不同耕作措施下土壤碳氮固持效应,推荐在“深层采样”(≥30cm)策略基础上,利用ESM法计算其储量。保护性耕作对改善土壤质量有积极作用,但其通过土壤碳截留以缓解气候变化的潜力不应该被高估。
农业生态环境栏目
基于实时含水率数据的土壤墒情动态建模及预测
王铁英, 王仰仁, 战国隆, 牛少卿, 姚丽
2021, 42(01):  13-23.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.002
摘要 ( 257 )   PDF (492KB) ( 352 )  
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实时准确地预测墒情是进行灌溉预报,实现农田水分精准化管理,提高水分利用效率的重要措施。基于根区(0−60cm土层)水量平衡原理,利用泰勒级数对根区下界面水分通量和作物蒸腾量进行了线性化处理,并以实时根区平均土壤含水率为自变量构建了动态的土壤墒情预测模型。采用天津市武清区西吕村无线土壤墒情监测系统(包含3个监测点)实时监测数据(地表下30cm和60cm处的土壤含水率),分别选取5d、10d、15d和20d作为建模系列长度进行回归分析,确定模型参数,对10d和15d两种预见期进行了土壤墒情预测精度分析。结果表明:(1)实时预测模型拟合程度较好,三种建模系列长度条件下的确定性系数均达到0.80以上(样本数均大于550);(2)15d建模系列长度下相对误差最小;(3)15d建模系列长度、15d预见期、10%相对误差界限值条件下,3个监测点的墒情预测合格率分别达到98%、100%和89%。由此可见,研究提出的实时墒情预测模型预测精度较高,便于建模分析,为土壤墒情的预测提供了新方法。
自然状态下栓皮栎人工林空气负离子浓度与相对湿度的关系
施光耀, 桑玉强, 张劲松, 孟平, 蔡露露, 裴松义
2021, 42(01):  24-33.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.003
摘要 ( 220 )   PDF (1304KB) ( 183 )  
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空气负离子是衡量一个地区空气清洁度的重要指标,对人体的心理和生理机能具有重要的促进作用。随着森林生态旅游的兴起,空气负离子的发生过程及影响机制已成为生物气象、森林生态和森林康养等相关领域的研究热点。本研究以华北低丘山地栓皮栎人工林为试验对象,在2018年和2019年6−9月森林植被叶面积相对不变期间,定位观测获取人工林冠层空气负离子及微气象参数,采用Python软件筛选出光合有效辐射约为零,温度、风速及颗粒物浓度相对不变条件下的观测数据,分析空气湿度(RH)对空气负离子浓度(NAI)的影响特征,建立基于空气相对湿度的预测模型,并对模型进行检验。结果表明,在不同空气相对湿度范围内,空气负离子浓度随空气湿度的升高呈现三种变化趋势,在空气相对湿度35%~55%范围内,空气负离子浓度相对稳定,二者呈稳定常数关系;在相对湿度55%~75%范围内,空气负离子浓度迅速上升,二者呈线性递增关系;在相对湿度75%~95%范围内,空气负离子浓度适度下降,二者呈线性递减关系。在此基础上,构建了空气负离子浓度与空气相对湿度的分段拟合方程,3个湿度区间分别为NAI=729;NAI=9.396RH+198.994,决定系数(R2)为0.807(P<0.01);以及NAI=−4.849RH+1232.992,决定系数(R2)为0.642(P<0.01)。各拟合函数的预测值与实测值均不存在显著差异,均方根误差(RMSE)分别为6.175、7.091、8.213,而RH在55%~75%和75%~95%范围内决定系数(R2)分别为0.806、0.836,模型的模拟精度高且均方根误差较小。说明构建的分段拟合函数能够准确反映空气相对湿度对空气负离子浓度的影响,可为进一步深入研究空气负离子对气候变化的响应机制提供基础依据。
农业生物气象栏目
基于光温效应的大白菜生理特性及营养品质动态模拟效果
蔡淑芳, 吴宝意, 雷锦桂
2021, 42(01):  34-43.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.004
摘要 ( 179 )   PDF (473KB) ( 211 )  
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在温室环境下,研究大白菜生理特性及营养品质与气温、光合有效辐射的动态模拟关系,以期为温室大白菜生长管理与环境优化调控提供参考。2020年6−9月,以“新早熟5号”大白菜为试材开展前后三期实验,自动采集温室气温和光合有效辐射数据,每3d进行1次大白菜生理特性及营养品质测定。计算实验期间各处理大白菜光温效应LTF以及辐热积TEP、积温GDD值,利用一期实验数据建立生理特性及营养品质动态模拟模型;利用独立两期实验数据开展模型检验,比较动态模拟模型的预测效果。检验结果表明,对大白菜各项生理特性及营养品质的模拟,以LTF模型效果较佳,R2>0.956,RMSE<46.752,RE<11.99%,LTF模型拟合度和模拟精度优于GDD和TEP模型。其中,大白菜叶片可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C含量呈单峰曲线变化规律,其LTF模型可用Extreme函数表达;硝酸盐含量呈“N”字形变化规律,其LTF模型可用Poly5函数表达;纤维素、根系活力、叶绿素(a、b、a+b)和类胡萝卜素呈“S”型变化规律,纤维素LTF模型可用Gompertz函数表达,其余指标LTF模型可用Logistic函数表达。LTF法能根据气温和光合有效辐射数据较精准地预测温室大白菜生理特性及营养品质,为建立更具普适性的温室大白菜生长模型提供参考。
高温胁迫下番茄临界氮模型的建立及氮素营养诊断
李佳佳, 杨再强
2021, 42(01):  44-55.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.005
摘要 ( 221 )   PDF (826KB) ( 182 )  
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临界氮浓度(Nc)是在一定生长时期内获得最大生物量时的最小氮浓度,对实时了解作物氮素营养状况,提高作物品质与产量,避免肥料浪费具有重要意义。为了研究高温胁迫下设施番茄植株氮素运营规律,确定番茄临界氮浓度,以番茄品种“金粉一号”(Jinfen 1)为试材,在南京信息工程大学Venlo型温室开展高温和施氮量双因素全面试验。设置昼温/夜温4个温度水平,即T1(25℃/15℃,CK)、T2(30℃/20℃)、T3(35℃/25℃)和T4(40℃/30℃),5个施氮量水平,即不施用氮肥N1、0.5倍推荐施肥N2(1.3g·株−1)、0.75倍推荐施肥N3(1.95g·株−1)、正常推荐施肥N4(2.6g·株−1,CK)、1.25倍推荐施肥N5(3.75g·株−1)。在盆栽番茄植株开始吸收肥料后于不同温度处理的气候箱内进行高温试验,高温处理7d后,移至常温下Venlo型试验温室内继续培养,第2日开始,通过定期破坏性取样,系统测定植株生物量和各器官含氮量。结果表明:各高温氮素处理下番茄植株的干物质量(DM)均随着生育期的发展而逐渐增大,设施番茄临界氮浓度与地上部生物量之间符合幂指数关系,即Nc=a·DM−b,其中,T1:Nc= 4.167DM−0.252;T2:Nc= 4.689DM−0.375;T3:Nc= 3.287DM−0.353;T4:Nc=3.812DM−0.403。随着高温胁迫程度加重,番茄临界氮浓度呈现先增大后减小的趋势,低氮处理下的干物质积累量高于高氮处理;随着施氮量的增加,各温度处理下的植株营养指数(NNI)增大,且随着处理时间延长植株营养指数大体呈现降低趋势。
苗期高温高湿影响番茄花芽分化进程的机理探讨
黄琴琴, 杨再强, 刘显男, 王学林, 徐超, 丁宇晖, 李佳佳, 郑芊彤
2021, 42(01):  56-68.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.006
摘要 ( 254 )   PDF (3331KB) ( 290 )  
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以番茄品种“寿和粉冠”为试材,于2020年4−7月在南京信息工程大学农业气象试验站进行气温、空气相对湿度、处理天数的正交试验,气温(昼温/夜温)设4个处理水平:T1(32℃/22℃)、T2(35℃/25℃)、T3(38℃/28℃)和T4(41℃/31℃);空气湿度设3个处理水平:H1(50%)、H2(70%)和H3(90%),误差范围在±5个百分点;处理天数为2、4、6和8d。以昼温/夜温28℃/18℃、空气相对湿度45%~55%处理为对照(CK)。在番茄花芽分化各个时期分别测量顶芽内源激素、淀粉和可溶性糖含量,在现蕾期测量茎粗、单株干质量、壮苗指数和叶绿素含量,以研究苗期高温高湿影响番茄花芽分化进程的机理。结果表明:(1)随着温度升高,整个花芽分化过程随着温度的升高而延长,而空气相对湿度和处理天数对番茄花芽分化进程影响不大。(2)不同处理下番茄顶芽IAA和GA3含量随着花芽分化出现降—升—降的趋势,ZT和ABA含量出现与IAA完全相反的趋势。IAA、ZT、GA3含量均随着温度、相对湿度和处理天数的增加逐渐降低,ABA含量随着胁迫程度的增加逐渐升高。(3)番茄叶片淀粉和叶绿素含量随花芽分化进程逐渐降低,可溶性糖含量从未分化期到雄蕊分化期逐渐升高,雌蕊分化期间逐渐降低。随着胁迫程度的加深,各处理间差异显著。表明高温高湿对番茄花芽分化的抑制作用可能与内源激素含量变化、营养物质减少有关,花芽分化初期环境温度应控制在CK水平,温度越高越不利于番茄花芽分化。
农业气象灾害 栏目
气候变化背景下中国农业干旱时空变化特征分析
赵海燕, 张文千, 邹旭恺, 张强, 沈子琦, 梅平
2021, 42(01):  69-79.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.007
摘要 ( 435 )   PDF (5677KB) ( 528 )  
相关文章 | 计量指标
基于1951−2018年各省(自治区)农作物播种面积、干旱受灾面积、干旱成灾面积等数据,构建了干旱影响强度和干旱成灾强度特征指标,并分析近70a各省(自治区)空间尺度的农业干旱灾害的分布、发生次数、变化趋势和气候变暖背景下的阶段性变化特点。研究表明:(1)内蒙古自治区、山西省和河北省等省(自治区)的干旱受灾面积、干旱成灾面积、干旱影响强度和干旱成灾强度的多年平均值均位于前列;(2)中度及以上干旱等级发生次数最多的前10位均为北方省份(自治区),总次数均≥25次,其中内蒙古自治区、山西省和陕西省位居农业干旱发生次数最多前三位;(3)16省(自治区)的干旱受灾面积和干旱影响强度存在减小趋势,但大部分地区即23个省(自治区)的干旱成灾面积和27个省(自治区)的干旱成灾强度存在增加趋势;(4)受气候变化影响,各省(自治区)在气候较冷的I阶段(1951−1984年)农业干旱较轻,在气候增暖明显的II阶段(1985−1997年)农业干旱大幅加重,在气候增暖趋缓的III阶段(1998−2018年)农业干旱受灾面积、成灾面积和干旱影响强度普遍减小,但其成灾强度在加重。总之,农业干旱具有明显的南轻北重特征,且北方农业干旱更加频繁,因此北方地区仍需加强防御,减轻重大干旱对农业的影响。