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当期目录

2023年 第44卷 第07期    刊出日期:2023-07-20
农业生态环境栏目
不同气候区潜在蒸散量变化趋势及归因分析
刘文辉, 张宝忠, 魏征, 韩松俊, 韩聪颖, 王雅琦, 韩信
2023, 44(07):  545-559.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.001
摘要 ( 234 )   PDF (3706KB) ( 199 )  
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以全国710个气象站点常规观测资料为基础,采用Penman-Monteith公式计算1970−2017年逐日ETo,运用Mann-Kendall趋势检验法、贡献量分析法等,分析不同气候区年尺度ETo变化特征及敏感因子,量化气候因子对ETo变化的贡献。结果表明:(1) 全国710个气象站点中,有177个站点年ETo呈现显著增加趋势(0.51~5.55mm·a−1,P<0.05),147个站点ETo呈现显著减少趋势(−0.65~−5.00mm·a−1,P<0.05),而386个站点变化趋势不显著。不同气候区平均温度(T)和风速(U)呈增加趋势,相对湿度(RH)和净辐射(RN)呈减小趋势;(2)不同气候区ETo敏感因子不同,极端干旱区、干旱区和半干旱区ETo主要敏感因子为RN,半湿润区、湿润区ETo对RH最敏感,且随着湿润度的增加,ETo对RN和RH的敏感度增加;(3)ETo变化趋势受气候因子敏感性和相对变化率共同影响。极端干旱区、干旱区、半干旱区和半湿润区ETo增加主要由温度上升变率较大所致,ETo下降主要由风速下降变率较大主导,而湿润区ETo变化由其对RH和RN的高敏感性所引起。综合而言,相比较敏感系数,考虑相对变化率的贡献量指标对表征气候因子对ETo变化的影响更具有指示意义。
陕西省主要农作物生产水足迹分析
何雨桐, 谢立勇, 靳泽群, 李阔, 柳瀛, 郭李萍
2023, 44(07):  560-574.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.002
摘要 ( 187 )   PDF (1112KB) ( 169 )  
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农业生产对水资源的需求及消耗巨大,为探索区域性农业水资源利用的可持续性,为陕西省农业生产的水资源管理和农业可持续发展提供数据支撑,本研究运用水足迹理论,基于气象数据及农作物种植管理数据,分析了陕西省2011−2020年代表性农作物(夏玉米、冬小麦、大豆、苹果和露地蔬菜)生产在地级市尺度的单位面积水足迹数量及组成结构、地区特征及全省主要农作物生产的总水足迹及其占比和年际变化趋势。结果表明:(1)在省级尺度上,陕西省主要农作物单位生产面积的水足迹依次为苹果(10498.6m3hm−2)、露地蔬菜(10233.6m3hm−2)、大豆(5451.7m3hm−2)、夏玉米(4771.9m3hm−2)和冬小麦(3357.4m3hm−2),露地蔬菜和苹果生产的单位面积水足迹是粮食作物的2倍以上,非自然降水水资源(蓝水和灰水)消耗占比分别达农业生产水资源消耗的75.7%和55.3%。(2)陕西省10a平均农作物生产总水足迹依次为苹果(69.1亿m3)、露地蔬菜(37.7亿m3)、冬小麦(33.7亿m3)、夏玉米(26.8亿m3)和大豆(8.9亿m3);露地蔬菜灌溉水资源消耗量高于其他农作物,苹果和露地蔬菜因氮肥施用而消耗的水资源量高于其他农作物;种植面积占全省农作物总面积31%的水果和蔬菜作物,其水足迹占到农作物总水足迹的47%,优化蔬菜和水果种植生产过程的水肥管理益于高效释放陕西省农业节水潜力。(3)在市级尺度上,苹果生产水足迹集中于延安、咸阳和渭南地区(77.0%),露地蔬菜水足迹集中在关中和陕南地区(90.4%),夏玉米和冬小麦集中于关中地区(84.9%和87.1%),大豆生产主要集中于陕北和陕南地区(81.1%)。不同作物集中产区区域水资源高效利用及降低农作物生产水足迹策略需因地制宜,结合作物特性和当地实际实行集雨节水灌溉、高效节水灌溉技术及水氮耦合等农作管理措施进行综合调控,以实现农业生产节水增效目标。
农业生物气象栏目
药隔期倒春寒对小麦主茎穗不同穗粒位结实数与粒重的影响
陈翔, 于敏, 王捧娜, 代雯慈, 翁颖, 蔡洪梅, 吴宇, 许辉, 郑宝强, 李金才
2023, 44(07):  575-587.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.003
摘要 ( 197 )   PDF (466KB) ( 120 )  
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在大田盆栽条件下利用智能超低温光照培养箱,对烟农19(YN19,抗倒春寒性强)和新麦26(XM26,抗倒春寒性弱)两个小麦品种于幼穗分化的药隔形成期进行4h·d−1的倒春寒模拟试验。设置2℃和−2℃两个低温胁迫水平,对照(CK)为10℃,以明确不同程度倒春寒胁迫对不同抗倒春寒性品种小麦主茎穗各穗粒位结实粒数及粒重的影响。结果表明:(1)各处理主茎穗不同小穗位的结实粒数和粒重均呈先升后降的二次曲线变化。(2)倒春寒胁迫导致小麦主茎穗不同穗粒位结实粒数显著降低,且降幅随胁迫程度的加重而增大。2℃和−2℃胁迫处理下YN19主茎穗的下、中、上部小穗总粒数分别显著降低40.74%、18.75%、35.00%和70.37%、32.50%、15.00%(P<0.05);XM26分别显著降低62.50%、7.87%、20.00%和100%、42.22%、100%(P<0.05)。(3)轻度倒春寒胁迫(2℃)导致小麦主茎穗粒重降低,重度倒春寒胁迫(−2℃)下粒重反而会因穗粒数的大幅降低而有所上升。与对照相比,2℃胁迫处理下YN19主茎穗各小穗粒重降幅在2.93%~47.53%,XM26降幅为19.72%~49.96%(P<0.05);−2℃胁迫处理下YN19主茎穗各小穗粒重增幅在20.57%~60.84%,XM26增幅为1.20%~42.78%(P<0.05)。(4)倒春寒胁迫导致两品种小麦主茎穗不同小穗位总粒重较CK降低。YN19在2℃和−2℃胁迫处理下,下部和中部小穗总粒重较CK分别显著降低49.49%、28.99%和65.76%、29.47%,上部小穗在−2℃胁迫处理下总粒重较CK显著降低23.09%(P<0.05);XM26下、中、上部小穗总粒重较CK分别显著降低69.76%、28.61%、20.02%和100%、42.33%、100%(P<0.05)。综上所述,倒春寒对小麦主茎穗不同穗粒位结实粒数和粒重均会产生不利影响,对小麦穗位的危害表现为下部>上部>中部,对小麦粒位的危害表现为第3粒位>第1粒位>第2粒位。本试验分析认为,倒春寒对小麦主茎穗结实粒数的影响大于对粒重的影响,影响程度随倒春寒胁迫程度的加重而增大。无论是结实粒数还是粒重均表现为下部小穗受害程度最大,即弱势小穗和弱势粒受倒春寒影响更大。药隔期倒春寒主要通过减少主茎穗上部小穗和下部小穗的穗粒数,降低弱势粒粒重,最终导致小麦减产。综合比较,品种YN19的受害程度轻于XM26,YN19抗倒春寒能力更强,所以选用抗倒春寒性强的小麦品种是生产中降低倒春寒危害的重要措施。
基于AquaCrop模型评估气候变化下棉花生产的可持续性
王洪博, 李国辉, 徐雪雯, 黄维雄, 赵泽艺, 高阳, 王兴鹏
2023, 44(07):  588-598.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.004
摘要 ( 188 )   PDF (2491KB) ( 196 )  
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运用2017−2018年南疆绿洲区膜下滴灌棉花土壤水分、冠层覆盖度、生物量、蒸散量(ET)及产量(Y)数据,校准和验证AquaCrop模型中作物参数,将数据输入AquaCrop模型气象、作物、灌溉、田间管理模块模拟了6种灌溉水平(18、24、30、36、45和54mm)和5个播期(3月23日、4月3日、4月13日、4月23日和5月3日)共30种情景下南疆绿洲区膜下滴灌棉花的生物量和产量,并分析1988−2017年连续30a棉花产量的稳定性和可持续性。结果表明,AquaCrop模型能够较好地模拟不同灌溉和播期下棉花冠层盖度、地上生物量和土壤水分,归一化均方根误差(NRMSE)均小于20%,协同指数(d)和相关系数(R2)均接近1。AquaCrop模型低估了棉花蒸散量和产量,相对误差(RE)分别为−4.5%~1.2%和−8.6%~−6.8%,但证明了AquaCrop模型可以进行情景模拟。模型预测表明,棉花生产稳定性和可持续性受播期影响较小,而随灌水定额的增大而提高。播期相同时,棉花生物量和产量随灌溉定额的增大而增加,在495mm的灌溉定额下获得了较高的灌溉用水效率,并确保棉花产量无显著下降。同时,在495mm灌溉定额下适当推迟播期至4月13日,可以节约用水36.78mm,如运用早熟棉种于4月23日播种,可以节约用水65.34mm。因此,对于水资源富裕地区可考虑早播获得高产,而水资源匮乏地区在品种与栽培模式配套下,晚播是一种适应现在和未来气候变化下水资源短缺的经济、有效的策略。
灌浆期高温对玉米叶片光合特性及抗氧化酶活性的影响
余梦奇, 路梦莉, 张雅婷, 陈志英, 李文阳
2023, 44(07):  599-610.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.005
摘要 ( 269 )   PDF (513KB) ( 195 )  
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2021年6−10月以玉米品种隆平206、安科985为材料,采用盆栽试验,设置灌浆期高温处理,即白天平均温度为(37±2)℃,持续处理30d,以自然温度为对照,即白天平均温度为(31±2)℃,测定不同处理下玉米产量、穗位叶叶绿素相对含量(SPAD)、光合参数、叶绿素荧光参数、抗氧化酶(CAT、SOD、POD)活性及丙二醛(MDA)含量,研究高温处理对玉米穗位叶光合特性、荧光特性及抗氧化酶活性的影响。结果表明:与对照相比,高温处理显著降低玉米行粒数、百粒重,进而降低玉米单株产量。高温处理下玉米叶片叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)显著降低,胞间二氧化碳浓度(Ci)显著增加,表明净光合速率(Pn)的降低主要受非气孔因素的影响。高温处理对玉米荧光参数具有显著影响。高温处理下玉米穗位叶最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)显著降低,非光化学猝灭系数(qN)显著增加。高温处理后玉米超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均显著降低,丙二醛(MDA)含量显著增加。可见,高温处理对玉米叶片光合机构造成损伤,降低了抗氧化酶活性,增加了膜质过氧化程度,降低了叶绿素相对含量,光合性能受到抑制,进而导致光合同化物积累受阻,最终造成玉米产量显著降低。
基于微气候适宜度指数构建番茄生长速率模拟模型
郭申伯, 刘福昊, 王 笛, 黄 博, 曹晏飞
2023, 44(07):  611-623.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.006
摘要 ( 202 )   PDF (1024KB) ( 140 )  
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设施微气候是番茄生长的重要影响因素,具有参数复杂、变化快的特点。为了科学掌握微气候特征,探明微气候适宜度指数与番茄生长速率的关系,本研究于2021年以番茄为试材,开展春、秋茬实验,对设施内微气候包括气温、相对湿度、太阳辐射、CO2浓度和饱和蒸汽压差(Vapor pressure deficit,VPD)进行监测,每7d进行一次番茄形态指标和生长速率测定。运用因子分析法提出设施微气候适宜度指数计算方法,利用多元线性回归方法构建基于微气候适宜度指数的番茄生长速率模拟模型,对秋茬番茄生长速率进行模拟验证。结果表明:基于计算方法辨别微气候适宜度与基于人工经验判断相符率为75%,微气候适宜度与番茄鲜重(r=0.690)、干重(r=0.623)、株高(r=0.748)的增长量相关性均达到显著水平(P<0.05)。秋茬番茄生长速率模拟结果中,生长速率模拟的拟合度和精度较好,苗期相对生长速率模拟值与实测值R2=0.875,RMSE=0.048d−1,开花坐果期绝对生长速率模拟值与实测值R2=0.785,RMSE=0.877g·d−1。综上所述,本研究为设施微气候定量分析提供了一种新的方法,比温度判断更为全面,同时也为番茄生长速率模型构建提供了新思路。
基于温光效应的江淮地区一季稻稻米营养品质模拟模型
王学林, 尚秉琛, 张玉龙, 柳军, 蒋跃林
2023, 44(07):  624-632.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.007
摘要 ( 163 )   PDF (553KB) ( 128 )  
相关文章 | 计量指标
以江淮地区一季稻主栽品种“辐优17”为试验材料,采用分期播种试验,系统测定不同温光条件下稻米赖氨酸、蛋白质、直链淀粉以及脂肪含量等营养品质指标,建立基于温光效应的水稻稻米营养品质模拟模型,并利用独立试验资料对模型进行检验。结果表明:(1)水稻稻米营养品质含量与水稻生长发育过程中温度和光照条件密切相关,稻米赖氨酸、蛋白质、直链淀粉以及脂肪含量与水稻生长期内累计温光效应值呈正相关。(2)灌浆期累计温光效应值影响水稻灌浆过程和籽粒粒重积累过程,开花后累计温光效应值越高,籽粒灌浆过程越快,粒重积累持续时间越短。(3)温光效应模型对水稻稻米赖氨酸、蛋白质、直链淀粉以及脂肪含量的模拟,与传统的辐热积法和有效积温法相比,显著提高了水稻稻米营养品质预测精度。
农业气象灾害 栏目
油茶开花期冻害分级指标构建
袁小康, 邬定荣, 王培娟, 王庆龄, 范雨娴, 何娜
2023, 44(07):  633-641.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.008
摘要 ( 250 )   PDF (462KB) ( 166 )  
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为构建普通油茶开花期冻害指标,以普通油茶品种“铁成1号”为试验材料,分别于2020年和2021年在湖南省常德市油茶基地开展人工控制试验。以自然状态为对照,利用低温冻箱设置−6~3℃(或−8~2℃)多个不同强度低温处理,以非离体的方式将开花期油茶树枝条置于冻箱处理4h,处理结束后7d观察油茶树枝条冻害症状,测定油茶落花(果)率和光合作用参数。结果表明:低温对油茶形态、落花(果)率和光响应参数均有明显影响。温度越低,冻害症状越明显,落花(果)率越大,最大净光合速率、表观量子效率和光饱和点越低。根据冻害症状和上述生理指标对不同低温的响应,确定−2℃为开花期油茶遭受冻害的上限,−6℃是冻害明显加重的临界温度,−8℃是严重冻害的临界温度,进而建立油茶开花期轻度冻害指标为,−6℃<日最低气温≤−2℃,中度冻害指标为,−8℃<日最低气温≤−6℃,重度冻害指标为,日最低气温≤−8℃。