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当期目录

2021年 第42卷 第08期    刊出日期:2021-08-20
农业生态环境栏目
气候变化背景下羌塘国家自然保护区植被净初级生产力时空变化
周刊社, 杜军, 沈旭, 蒲桂娟, 张东东, 党雪妮
2021, 42(08):  627-641.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.001
摘要 ( 242 )   PDF (19094KB) ( 140 )  
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基于Miami模型和Thornthwaite Memorial模型,利用西藏羌塘国家自然保护区附近5个气象站1971-2018年气温、降水数据和第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个全球模式历史和未来预估数据,分析保护区附近及保护区气温、降水、植被净初级生产力(NPP)的时空变化特征。结果表明:(1)保护区附近年平均气温从西部到东部渐低,年降水量从西部到东部渐多。年平均气温(T)呈显著升高趋势,年降水量(R)和年蒸散量(E)均呈微弱增加趋势,伴随各站气温NPP(NPPt)呈显著升高趋势,降水NPP(NPPr)呈微弱增加趋势,大部分站点蒸散NPP(NPPe)和标准NPP(NPPb)均呈微弱增加趋势;(2)NPPt从西部到东部逐渐变小,NPPr从西部到东部逐渐变大,NPPe、NPPb从西部到东部先变大后变小。狮泉河、改则站植被NPP限制因子为降水,申扎、班戈站为蒸散,安多站为蒸散或气温;(3)21世纪不同年代NPPt、NPPr、NPPe和NPPb与20世纪所有年代相比均显著增大。保护区NPPt、NPPr、NPPe和NPPb在未来不同排放情景下相对于1960-1990年均明显增加。保护区在近48a和未来气候“暖湿化”趋势下,植被NPP均有所增加,东南部的寒冷湿润地区增加幅度较大,而西北部寒冷干旱地区增加幅度较小。未来气候有利于当地植被NPP提高,从而改善生态环境。
若尔盖高原高寒草甸地表能量交换和蒸散研究
郭小璇, 王凯, 李磊, 张寒, 马磊, 姚志生, 张伟, 胡正华, 郑循华
2021, 42(08):  642-656.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.002
摘要 ( 221 )   PDF (3594KB) ( 281 )  
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若尔盖高原高寒草甸生态系统是青藏高原能量和水分循环的重要组成部分,但该地区地面水热通量观测数据非常缺乏。本研究基于涡动相关法,于2013年11月1日−2014年10月31日,利用三维超声风温仪和红外开路二氧化碳/水汽分析仪在若尔盖高原一典型高寒草甸开展周年通量观测,以揭示其地表能量交换和蒸散特征及影响因素。结果表明:高寒草甸地表能量通量各组分呈显著的日变化和季节变化特征,净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量的年均值分别为94.5、21.0、51.8和1.2Wm−2。非生长季感热稍占优势,生长季潜热占绝对主导地位,波文比全年平均值为0.70,能量平衡闭合率年平均值为0.77。辐射是感热通量的主要气象影响因子,潜热通量则受温度、辐射和饱和水汽压差共同影响。日蒸散量变化范围为0.12~5.09mmd−1,全年平均值为1.82mmd−1。非生长季蒸散主要受土壤表面导度因子控制,生长季则由辐射主导,土壤和植被表面导度因子为次要影响因素。在季节尺度上,蒸散的变化取决于降水分布,全年降水和蒸散量分别为682.7mm和673.6mm,其中生长季分别占全年总量的84%和82%。6−7月降水匮乏抑制了蒸散,此时土壤储水成为蒸散的主要水源,从全年看,降水基本都以蒸散的方式返回大气。与青藏高原上同类观测研究相比,地表能量通量和蒸散都有相似的季节变化趋势,但观测到的年平均波文比和年蒸散量最大,气温、降水、地表植被等因素的共同作用导致这一结果。研究数据可作为地面验证资料,用于若尔盖地区陆面模式参数化方案的优化和卫星遥感反演资料的校验。
太行低山区荆条耗水特征及其与参考作物蒸散量的关系
桑玉强, 李龙, 施光耀, 贾长荣, 张劲松
2021, 42(08):  657-665.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.003
摘要 ( 268 )   PDF (625KB) ( 188 )  
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荆条是太行低山区常见的典型灌木,因其具有抗逆性强、耐贫瘠等特点,在水土保持、生态修复、山区绿化等方面广泛应用。研究荆条耗水变化规律不仅可以揭示其耗水机制,还能为植被恢复重建与管理提供理论依据。本研究采用大型称重式蒸渗仪搭配自动气象站的方法,对太行低山区乡土灌木荆条的耗水及气象因子进行观测,同时利用FAO-56 Penman-Monteith公式结合相关气象因子计算参考作物蒸散量(ET0),揭示不同时间尺度下荆条的耗水特征及其与ET0的关系。结果表明:(1)日内尺度上,荆条耗水表现为单峰曲线,与太阳辐射(Ra)、气温(Ta)及饱和水汽压亏缺(VPD)趋势一致,而与相对湿度(RH)相反,荆条耗水峰值出现时间略滞后于Ra。日尺度上,荆条耗水表现为“弱−强−弱”的趋势,即生长季前期与后期日耗水强度较小(分别为1.50mm和2.00mm)、中期较大(4.00mm),生长季内最大和最小日耗水分别出现在8月29日和10月9日,大小分别为6.38mm和0.20mm。月尺度上,荆条耗水表现为8月>7月>9月>10月>6月>5月,主要生长季节荆条共消耗水分513.5mm,同期降水526.6mm,整体上降水可满足荆条耗水需求,但5−6月降水较少,荆条易遭受季节性干旱。(2)荆条具有较强的环境适应性与生态可塑性。在雨季,荆条生长旺盛,水分传输率高,耗水量大;在干旱季节,荆条启动自适应机制,减少水分消耗。(3)荆条日耗水与日ET0之间关系表现为:干旱季节(5−6月)二者相关性较差,降水充沛的季节(7−10月)二者表现为很好的对数关系(R2=0.7431)。利用建立的拟合方程对荆条耗水进行估算,并与实测值进行对比,发现估算值与实测值具有较好的一致性,误差小,说明在降水充沛的季节可利用拟合方程对荆条耗水进行估算。
黑龙江西部浅沟覆膜种植模式在玉米苗期的增温特性
娄德君, 张兴林, 从治宇, 薛瑶, 姜丽霞
2021, 42(08):  666-675.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.004
摘要 ( 243 )   PDF (613KB) ( 189 )  
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2018年5−6月在黑龙江省玉米主产区的富裕县,通过设置玉米大垄双行浅沟覆膜种植模式(FM)和裸地(CK)对比试验,对两种模式的地下5cm表层土壤温度和地上5cm近地表气温进行24h连续观测,分析比较两种模式下的温度变化及差异,并进一步评价浅沟覆膜种植模式的增温特性和优势。结果表明:浅沟覆膜种植模式相比裸地有显著的增温效应。增温主要在玉米种子萌发、出苗和幼苗生长前期,即破膜放风前,表层地温和近地表气温分别显著提高2.8℃和6.1℃。白天和夜间温度均有升高,增温作用白天大于夜间。在幼苗生长后期,即破膜放风后,表层地温和近地表气温略有下降,但降温主要在白天,夜间增温作用明显,温度日较差平均减小3~4℃。覆膜时段表层地温和近地表气温的日最低温度表现为一致增温,表层地温的最低温度显著升高2.0℃。浅沟覆膜种植模式较裸地积温增加35%,约提早生育期8d。研究结果表明浅沟覆膜种植模式在玉米出苗及幼苗生长期增温效果明显,能够减轻玉米苗期低温、大风等灾害的影响,可以为提高玉米对热量资源的利用率、科学引种和优化种植结构等提供依据。该模式全程机器作业,操作容易,便于大范围推广,在黑龙江省乃至东北地区寒地玉米生产中具有广阔的应用前景。
春秋分日保温被顶卷对南北向大棚内光照影响的模拟
范艺然, 刘焕, 闫征南, 李晓野, 杨延杰
2021, 42(08):  676-685.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.005
摘要 ( 216 )   PDF (1883KB) ( 335 )  
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选取跨度为12m、高4.2m的塑料大棚,研究模拟计算春秋分时一日内不同时间段保温被遮光阴影带在棚内东西向的移动位置和距离,模拟保温被顶卷对大棚内东西向不同位置光合有效辐射日总量(DLI)分布的影响,并对棚内遮光情况进行实测计算,分析棚内东西向DLI分布规律。模拟计算结果表明,大棚内东西向中点位置的DLI最小,为10.91mol·m−2·d−1。自中点处向东西各1m范围内为棚内DLI低值区域,由10.91mol·m−2·d−1变为12.20mol·m−2·d−1,上升了11.8%。向东西两侧距离中点越远DLI值越大,最大值为13.70mol·m−2·d−1,位于棚两侧边缘,距中点6m处。实测结果表明,大棚内DLI值也表现为东西向中点位置最小,为7.31mol·m−2·d−1,自中点处向东西各1m范围内为棚内DLI低值区域,由7.31mol·m−2·d−1变为7.56mol·m−2·d−1,上升了3.4%。向东西两侧距离中点越远DLI值越大,最大值为12.70mol·m−2·d−1,位于大棚两侧边缘,距中点6m处。DLI的实测值与模拟计算值变化规律基本一致,均表现为在大棚内中点位置最小,沿大棚中点向东西两侧各逐渐增加,且在光环境较差的季节,中间区域的DLI值过低会限制喜光作物的正常生长。
农业气象概念方法 栏目
积温及热量资源概念的科学性问题与改进
张子源, 郑大玮, 潘宇鹰, 潘志华
2021, 42(08):  686-692.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.006
摘要 ( 397 )   PDF (438KB) ( 384 )  
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积温与热量资源的概念广泛存在于国内文献及教材,但其传统定义有违物理学原理,英译用词及度量单位也不统一,需要给予准确的科学诠释并进一步规范化。本文分析了Web of Science的相关文献,综述了积温与热量资源概念的由来与发展,提出了应用中存在的问题。研究表明:虽然积温作为农业热量资源的主要指标并广泛应用,但植物和变温动物完成某个阶段的生长发育并非需要一定数量的积温,而是需要适宜温度条件和必要的持续时间;过高的温度或过多的热量反而可造成伤害,有时有的物种反而需要相对较低的温度条件。建议将“热量资源”改称“温度资源”,即有利于植物与变温动物生长发育的温度条件与其持续时间的综合,从而赋予积温和温度资源充分的生物学与物理学意义。
对最热月和最冷月温度统计方法的思考
叶尔克江·霍依哈孜, 姜会飞, 戴安然
2021, 42(08):  693-702.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.007
摘要 ( 460 )   PDF (468KB) ( 302 )  
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最热月和最冷月温度是农业气候区划的常用指标,最热(冷)月的时间和温度具有时空变化性,传统方法以7月和1月直接计算最热月和最冷月温度,与实际有误差,探寻相对准确的最热(冷)月温度统计方法是气象服务农业防灾减灾的课题。本研究利用湖南常德地面气象站1951−2018年逐日温度数据,以31d为月时间长度,统计各年度连续31d的滑动平均温度,确定最热(冷)月起止日期及其月平均气温,对比分析最热(冷)月多年平均时段、最热(冷)月份温度与最热(冷)月温度的差异。结果表明:(1)最热月跨越6月下旬−9月上旬,多年平均时段为7月中旬−8月中旬,该时段、7月和8月的平均气温比最热月平均气温分别偏低0.5℃、0.9℃和1.7℃。(2)最冷月跨越12月上旬−翌年3月中旬,多年平均时段在1月上旬−2月上旬,该时段、1月和2月的平均气温比最冷月平均气温分别偏高1.0℃、1.1℃和2.9℃。(3)以温度误差≤1.0℃为标准,则以多年平均时段统计最热月气温的准确率接近90%,而以7月为标准统计其准确率仅61.2%,说明以多年平均时段统计最热月气温比7月更加准确有效。(4)以温度误差≤2.0℃为标准,则以多年平均时段和1月统计最冷月气温的准确率都超过80%;相对而言,平均时段效果略好于1月。综上所述,最热(冷)月多年平均时段比7月(1月)统计最热(冷)月气温的误差相对小且准确率高。因此,建议估算最热(冷)月温度时,不再直接采用7月(1月),而是以最热(冷)月的多年平均时段,并根据实际统计结果对温度指标作相应调整。
农业气象情报 栏目
2021年夏收粮油作物生育期气象条件及其影响分析
郑昌玲, 宋迎波, 赵晓凤, 李森, 钱永兰
2021, 42(08):  703-707.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.008
摘要 ( 224 )   PDF (800KB) ( 214 )  
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2020/2021年度冬小麦、油菜生育期内,产区大部降水充沛、热量充足、光照适宜,干旱、湿渍害等农业气象灾害和作物病虫害影响程度偏轻,冬小麦灌浆成熟期间以晴好天气为主,强降水、干热风影响偏轻,冬麦区气象条件好于上年度。但长江中下游地区和贵州等产区秋播期和春季阴雨寡照及冬季冻害较为突出,影响油菜适时播栽和产量形成,长江中下游地区5月中下旬的强降水天气影响油菜适时收获和晾晒。