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当期目录

2023年 第44卷 第08期    刊出日期:2023-08-20
农业生态环境栏目
未来气候变化情景下东北地区中晚熟春玉米机械粒收气候适宜区分析
苏正娥, 刘志娟, 杨婉蓉, 祝光欣, 史登宇, 杨晓光
2023, 44(08):  649-663.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.001
摘要 ( 169 )   PDF (4957KB) ( 136 )  
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玉米生产全过程机械化是玉米生产的发展方向,当前机械粒收是中国转变玉米生产方式的重点。籽粒含水率是影响机械粒收的主要因素,其主要受玉米农艺性状、生育后期生态气象因子以及栽培管理措施等因素影响。东北地区作为中国玉米主产区之一,也是对气候变化最敏感的区域之一,因此,明确未来气候条件下该地区玉米机械粒收的气候适宜性及适宜区,可为未来进一步提高玉米生产的机械化水平,实现玉米生产全过程机械化提供科学依据。本文以RCP4.5和RCP8.5两个温室气体浓度情景,分别代表中等排放情景和高排放情景,结合两种情景下预估的2021−2060年气候数据和春玉米生育期数据,利用籽粒含水率预测模型确定未来40a当前广泛种植的春玉米中晚熟品种机械粒收各等级气候适宜区北界,并基于此得出基于多品种的机械粒收气候适宜区。结果表明:未来40a不同品种的气候最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区表现为由西南向东北延伸的分布特征,不同品种间各级适宜区北界由西南向吉林省东南部山区的长白、东岗和松江一带以及高纬度的黑龙江北部变动。RCP4.5(RCP8.5)气候情景下,50%和80%春玉米中晚熟品种的最适宜区均位于辽宁省南部(辽宁省西部和南部),最北分别可达42.0°N和41.0°N(42.8°N和41.9°N),最东可达123.4°E和123.3°E(124.5°E和123.3°E),面积分别占研究区域面积的5.9%和1.8%(11.2%和5.9%);适宜区分别位于辽宁省北部和中部(辽宁省北部和吉林省西南部),最北可至43.0°N和42.7°N(44.8°N和42.9°N),最东可至124.7°E和124.4°E(124.7°E和124.5°E),该区域面积占比分别为8.3%和8.9%(4.7%和6.6%)。未来40a,与RCP4.5气候情景相比,RCP8.5气候情景下春玉米中晚熟品种机械粒收气候适宜性更强,但两个气候情景下气候最适宜区和适宜区范围均较小。未来春玉米机械粒收气候适宜区在品种间差异较大,未来可选育种植生育期更短、脱水速率更快的适宜机械粒收品种,以提高机械粒收的质量和效率。
川明参生态适宜性及四川潜在分布区预测
赵金鹏, 王明田, 罗伟, 李昱锐, 李潮, 王茹琳
2023, 44(08):  664-674.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.002
摘要 ( 117 )   PDF (3353KB) ( 167 )  
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基于川明参实际分布点位数据及CMIP6推出的未来气候情景数据,结合最大熵(MaxEnt)模型构建川明参种植分布与环境因子的关系模型,分析影响川明参分布的关键环境因子,模拟和验证气候变化下四川省川明参的分布规律及适生区范围,为川明参野生资源调查保护、生态修复及人工生产培育和产业发展等提供科学参考。结果表明:影响川明参潜在分布的关键环境因子为年降水量、最冷季降水量、最冷月最低温和温度年较差,中适生及以上区域的关键环境因子阈值分别为874.0~1231.2mm、22.1~83.9mm、−4.4~3.5℃和25.0~31.2℃。当前气候情景历史时期2010s(2000−2020年),川明参适生区域主要集中于四川盆地底部、盆缘山地及攀西高原东部,总面积达21.49×104km2。相较当前气候情景历史时期,2050s(2041–2060年)SSP1−2.6和SSP2−4.5情景下川明参高适生面积分别减少14.07%和10.04%,SSP5−8.5情景下增加3.46%,三种未来气候情景下中适生区面积分别增加27.36%、10.94%和30.66%;2090s(2081–2100年)三种未来气候情景下高适生区面积分别减少40.89%、33.53%和36.71%,中适生区分别增加4.85%、20.05%和8.9%。未来气候变化对川明参生长发育不利,为应对不利影响,应以成都、巴中、广元、南充等现存川明参主要产地为依托,开展川明参野生种质资源保护研究,选种育苗、储存优良基因,大力推广人工种植,发展特色产业,间接保护野生资源。
温度升高和CO2浓度增加对冬小麦田土壤氮磷含量的影响
苑嘉承, 陈粲, 虞凯浩
2023, 44(08):  675-684.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.003
摘要 ( 149 )   PDF (409KB) ( 128 )  
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采用T-FACE(Temperature-free air carbon dioxide enrichment)试验平台,设置田间常规温度和CO2浓度(CK)、田间常规温度和增加CO2浓度至575μmol·L−1(C)、升高温度(高于大气温度2℃)和田间常规CO2浓度(T)以及升高温度(高于大气温度2℃)和增加CO2浓度至575μmol·L−1(CT)共4个处理,对田间冬小麦进行控制实验。在小麦播种期、越冬期、分蘖期和成熟期分别采集不同层次的土壤样品(耕作层0−14cm、犁底层14−33cm、潴育层33−59cm和潜育层59−80cm),分析大气CO2浓度增加和温度升高后农田土壤N、P含量及其有效性的动态变化,以揭示气候变化对农田土壤中养分含量的时空影响。结果表明:(1)冬小麦在越冬期CO2浓度增加的情况下,常规或升高温度可使潴育层土壤中硝态氮含量出现下降趋势,在越冬期除T处理外,CK、C和CT处理的硝态氮含量在播种期低于耕作层。在越冬期的各处理中,硝态氮含量以CK处理增加最为明显。(2)在增加CO2浓度和升高温度的情况下,耕作层土壤中铵态氮含量在越冬期和分蘖期显著低于田间正常的CO2浓度和温度处理,且在不同土壤层次中未表现出明显的上升或下降的现象;铵态氮含量在小麦整个生长期相对稳定,但CT、C和T三种不同处理条件下,小麦成熟期铵态氮含量明显增加,且温度升高处理下的增加趋势显著(P<0.05);在小麦整个生育期内,C处理下铵态氮表现出先上升后下降的趋势,而CK、CT和T处理则表现出上升—下降—上升的趋势。(3)小麦全生育期内CK处理的速效磷含量明显高于其它处理,且在播种期、越冬期和分蘖期,CK处理与CT和T处理速效磷含量差异显著(P<0.05)。未来气候变化引起的CO2浓度增加和温度升高情况下,应合理施用N、P肥,减少不必要的养分流失。
农业生物气象栏目
梅雨季节高温高湿环境下调亏灌溉对设施番茄生产的影响
江晓东, 张建取, 雷虎
2023, 44(08):  685-694.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.004
摘要 ( 122 )   PDF (423KB) ( 129 )  
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2021年6−7月梅雨期间在南京信息工程大学日光温室开展田间试验,以充分灌溉(100% ET0)为对照(CK),在番茄开花结果期设置T1(90% ET0)、T2(75% ET0)和T3(50% ET0)3个调亏灌溉处理,测定不同灌溉水平下番茄的生长指标、营养品质、感官品质和产量。结果表明,番茄的株高、叶面积、根茎叶干物质积累量等生长指标均随灌溉量的减少呈现先增加后减少的趋势,T1处理各项指标均最大,T2处理次之,显著高于CK和T3处理。番茄产量表现为T1>T2>CK>T3,T1和T2处理分别比CK增产23.21%和9.33%,而T3处理则比CK减产19.36%。番茄可溶性蛋白、可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸含量以及糖酸比等营养品质指标,果实颜色、光泽、气味、果皮厚度、甜度等感官品质指标也随灌溉量的减少呈现先增加后减少的趋势,T2处理可溶性固形物含量、可溶性糖含量、糖酸比、果实颜色、气味、甜度和果皮厚度为各处理最大,T1处理次之。采用隶属函数法评价各处理果实营养品质和感官品质,结果均表现为T2>T1>T3>CK。综合番茄植株的生长状况、果实的营养品质、感官品质和产量认为,T1处理可显著促进番茄植株生长,提高产量并改善品质,为南京梅雨季节高温高湿环境条件下设施番茄开花结果期的推荐灌溉量。
基于Copula函数分析华北地区年高温干旱复合事件发生特征
俞昕, 张琪, 杨再强
2023, 44(08):  695-706.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.005
摘要 ( 284 )   PDF (2053KB) ( 379 )  
相关文章 | 计量指标
基于华北地区36个气象站1960−2019年逐日最高气温和降水数据,识别逐年高温强度和干旱强度,利用Copula函数构建高温强度和干旱强度的二维联合累积概率分布函数,分析不同类型高温干旱复合事件的重现期以评估复合事件的发生特征。结果表明,对年高温日数和干旱强度进行边际分布拟合时,GEV函数在更多的站点效果最好;将年高温日数和干旱强度进行二维联合,应用最多的Copula函数为Symmetrised Joe-Clayton函数。相比于高温强度,干旱强度对复合事件联合重现期的影响更大。华北地区西南部更容易发生高温强度高的复合事件,中南部更容易发生干旱强度高的复合事件。华北地区高温干旱复合事件不同区域的主导因素存在差异,需针对不同区域复合事件的特征采取措施以减轻其带来的危害。
农业气象信息技术 栏目
病毒病侵害下番茄叶片SPAD值高光谱估算模型
项倩, 杨再强, 吴磊, 张建建, 魏伟
2023, 44(08):  707-720.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.006
摘要 ( 129 )   PDF (966KB) ( 123 )  
相关文章 | 计量指标
以番茄品种‘凯萨’(Kaisa)为试材,于2022年6−8月在南京信息工程大学人工气候室进行盆栽试验。将粉虱作为介体,通过刺吸方式对番茄植株进行病毒传播。设置人工气候箱最高气温/最低气温为28℃/18℃、空气相对湿度为70%(±5个百分点)。利用SOC710光谱仪和SPAD-502叶绿素仪测定番茄苗期叶片不同侵染程度的光谱反射率和叶绿素相对含量(SPAD值),对原始光谱进行一阶导数变换,分析不同侵染程度番茄叶片各高光谱参数和叶绿素相对含量的关系,进而筛选出番茄叶绿素相对含量的敏感波段与特征参数,以期构建叶绿素相对含量的最佳估算模型。结果表明:不同侵染程度下番茄叶片的红边位置不同。在710nm处光谱曲线波峰位置发生左移现象,健康、轻度、中度和重度侵染的番茄叶片最大峰波长分别出现在711nm、700nm、695nm和690nm。通过光谱参数与SPAD值的相关性分析,选出最大极显著相关(P<0.01)的要素R531、R816(正)、R’500和R’721(正)为光谱特征参数。利用光谱特征参数构建光谱指数,与SPAD值呈极显著相关的要素为Dy、λb、λr、Rg、RVI、DVI、PRI、GNDVI、NDVI、mNDI和SAVI。通过逐步回归方法筛选出mNDI、GNDVI、R816、Rg和R’500构建病毒病侵害下番茄叶片SPAD值高光谱估算模型,验证模型的R2为0.835。研究显示,利用光谱技术对病毒病侵害下番茄叶片SPAD值检测是可行的,可为植物病害的早期无损诊断提供参考。
基于星地协同的降水数据插值方法及其适用性
徐勇, 郭振东, 盘钰春, 郑志威
2023, 44(08):  721-734.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.007
摘要 ( 146 )   PDF (2915KB) ( 109 )  
相关文章 | 计量指标
以长江中下游地区为研究区,协同地面气象站点降水数据和TRMM以及GPM卫星降水数据,利用六种Anusplin插值模型,基于验证站点实测降水数据对比分析星地协同降水数据插值结果与单一的TRMM和GPM降水数据、TRMM和GPM降尺度降水数据,以及基于地面气象站点插值降水数据的优劣,进而为获取地面气象站稀缺地域的高精度、高分辨率以及优良的空间细节性降水数据提供理论支撑。结果表明:(1)2001−2019年长江中下游地区TRMM(R2=0.81,BIAS=0.06,RMSE=171.1mm)和GPM星地协同插值方案(R2=0.81,BIAS=0.07,RMSE=172.8mm)各模型结果多年平均精度优于地面气象站点(R2=0.66,BIAS=0.02,RMSE=198.66mm)插值方案各模型、TRMM降尺度(R2=0.79,BIAS=0.06,RMSE=174.8mm)和GPM降尺度(R2=0.81,BIAS=0.09,RMSE=192.4mm)多年平均精度。(2)星地协同插值结果在降水数据空间细节表达、图像完整性以及模型稳定性上具有明显的优势,TRMM星地协同插值方案模型五插值效果最优。(3)Anusplin插值模型的变量、样条次数对地面气象站点插值结果精度影响显著,但对星地协同插值结果的影响微弱。(4)降尺度模型受辅助变量影响,会对降尺度结果造成一定的精度损失和图像残缺。
农业气象概念方法 栏目
中国农业气象观测业务的发展及未来展望
张全军, 宏观, 吴东丽, 侯英雨, 庄立伟, 朱永超, 杨大生, 刘聪, 石耀辉, 侯飙, 张静, 令聪婧, 李雁
2023, 44(08):  735-749.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.008
摘要 ( 206 )   PDF (5482KB) ( 182 )  
相关文章 | 计量指标
农业气象观测是农业现代化发展的重要基石。本研究全面梳理了中国农业气象观测发展历程、业务服务现状和存在的问题,探讨了未来中国农业气象观测业务服务的发展趋势,以期为护航现代化农业可持续发展和国家粮食安全提供参考。中国农业气象观测业务发展大致经历了理论探索、机构组建、试点建设、形成规模、优化调整和稳定快速发展六个阶段。目前全国已经建立了以653个农业气象观测站(含70个农业气象试验站)为基础的观测站网体系,开展作物、土壤水分、自然物候、畜牧、果树、林木、蔬菜和农业小气候等的观测与研究;在观测业务发展的基础上,构建了结构科学、功能先进的国家、省、市、县四级农业气象业务服务体系,全国农业气象监测评价、作物产量预报、农业气象灾害监测评估与影响预报、农用天气预报、农林病虫害发生发展气象等级预报、农田墒情、抗旱救灾及生态气象监测与预测预报等的业务服务技术已较为成熟,服务成效显著。随着全国农业产业布局优化、种植结构和种植方式调整,以及自动观测技术和设备的迅猛发展,农业气象观测业务服务逐渐显现出观测站网布局不够合理、观测规范不能满足需求、观测技术和观测设备自动化不足、业务服务精细化多元化程度不够等问题。从对农业气象观测业务发展战略部署、农业气象观测高质量发展目标以及现代农业发展对农业气象服务需求的角度来看,未来中国农业气象观测业务需形成观测站网布局和观测任务科学合理、业务质量管理体系健全、现代化观测体系完善、业务服务多元精细,以及与国际接轨的现代化农业气象观测业务服务体系。
农业气象情报 栏目
2023年春季气象条件对农业生产的影响
刘涛, 李祎君, 赵晓凤, 韩丽娟
2023, 44(08):  750-752.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.009
摘要 ( 158 )   PDF (287KB) ( 154 )  
相关文章 | 计量指标
2023年春季(3−5月),全国平均气温为11.3℃,较常年(1991−2020年,下同)同期偏高0.6℃,但波动明显。全国平均降水量为127.2mm,较常年同期偏少7.4%,为2012年以来同期最少;降水空间分布不匀,整体呈中部多南北少的分布特征。全国平均日照时数为634.6h,接近常年水平。2023年春季夏收粮油区光热充足、墒情适宜,利于作物穗粒数增加,形成大穗;但3月中旬、4月下旬陕西、山西、河南等地强降温、降雪天气导致部分冬小麦、油菜遭受不同程度冻害,5月末陕西、河南小麦遭遇严重“烂场雨”,阴雨时段与小麦成熟期高度重叠,导致成熟小麦出现粒籽霉变、穗发芽现象。东北春播区墒情总体适宜,春播进展顺利;江南、华南稻区播种育秧期间未出现明显低温寡照天气,但4月下旬、5月中旬的阶段性低温,使早稻返青和分蘖进程略推迟;四川南部、云南中北部发生中度及以上的农业干旱,影响玉米播种出苗、一季稻生长和烤烟移栽。