四川盆区直播与移栽水稻旱灾风险比较

定量评价和比较四川盆区移栽水稻与直播水稻各发育阶段及全生育期干旱灾害风险,能为各区域水稻防旱减灾生产技术转型和推广提供科学依据.基于自然灾害风险理论和水稻干旱灾害风险形成机理,利用四川盆区1961—2017年的气象资料、水稻生产观测资料、农业统计资料和基础地理信息,对移栽和直播水稻全生育期和播种-拔节、拔节-孕穗、孕穗-齐穗、齐穗-成熟4个发育阶段干旱危险性进行评价和比较,对四川盆区水稻干旱灾害承灾体易损性、成灾环境敏感性和防灾减灾能力进行分析,从而构建四川盆区水稻干旱风险评价模型,并对评价结果进行区划.结果表明: 四川盆区水稻旱灾风险整体较高,两种播栽方式下均为中等风险区分布面积最广;两种播栽方式下干旱风险空间分布特征总体一致,表现为中东部高、西南部低,从东向西、从中部向周围递减的趋势.两种播栽方式下,水稻干旱危险性差异最大的时期出现在播种-拔节阶段,直播水稻在播种-拔节阶段的干旱危险性明显低于移栽水稻,且分布范围也较移栽水稻小;直播水稻干旱灾害的轻-低风险区分布较移栽水稻广,高风险区分布面积较移栽水稻略小.     

基于GIS的四川盆周北部山区夏玉米农业气象灾害风险评估——以旺苍县为例

气象灾害是制约我国农业发展的主要因素之一,明确夏玉米农业气象灾害风险对于防灾减灾具有重要意义。本研究基于自然灾害风险理论,以四川盆地北部山区的典型区域(旺苍县)1981—2018年气象数据和玉米产量数据为基础,确定影响夏玉米生产的主要致灾因子,并结合孕灾环境敏感性及承灾体脆弱性构建夏玉米综合农业气象灾害风险评估模型,对四川盆地北部山区夏玉米生产过程中的农业气象灾害风险进行评估。结果表明: 研究期间,成熟期高温、花期暴雨、成熟期暴雨、灌浆期连阴雨和孕穗期干旱是影响研究区夏玉米生长发育的主要农业气象灾害。旺苍县夏玉米农业气象灾害综合风险分布大致呈西南-东北走向,高风险和较高风险区分布区域约占旺苍县总面积的二分之一;灾害风险高值区主要位于研究区西南部,基本与致灾因子危险性高值区一致;灾害风险低值区多集中在西部边缘,此区域亦为成熟期高温、成熟期暴雨、花期暴雨气象灾害的低风险区。     

基于GIS的四川盆区小麦条锈病风险评价与区划

利用四川盆区1961—2017年气象数据、1999—2016年小麦条锈病监测资料以及农业生产、地理信息等数据,基于自然灾害风险评估原理和四川盆区小麦条锈病发生机理,运用集优法、加权综合评价法、层次分析法等,构建了四川盆区小麦条锈病发生风险评价指标体系和评价模型。在GIS技术支持下,对条锈病孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承载体易损性和防灾减灾能力4要素分别进行了评价,对四川盆区小麦条锈病发生风险进行了评估和分区。结果表明:四川盆区整体气象环境对小麦条锈病越冬和春季流行适宜;危险性指数较高的区域主要分布在盆地的西部地区;盆西平原、盆中浅丘的易损性指数较高;盆西、盆南和盆中与盆东北相交的浅丘地区防灾减灾能力较强。研究将条锈病发生风险划分为轻、低、中、高4个不同等级,高风险区分布在盆地西部;中、低风险区分布面积相当广,前者呈零散状分布,后者主要集中在盆地西部和中部;轻风险区分布面积最广。     

不同播栽方式对水稻生长发育特性的影响

以粳稻品种武运粳24为材料,设置直播稻Ⅰ(6月1日播种)、直播稻Ⅱ(6月17日播种)、手栽秧和机插秧4个处理,研究了不同播栽方式对水稻生长发育特性的影响。结果表明:不同播栽方式对水稻生育期影响显著,手栽秧生育期最长,机插秧其次,直播稻最短;机插秧水稻产量最高,直播稻产量最低;生物量上,水稻生育前期手栽秧较大,机插秧相对较小,到水稻成熟期直播稻Ⅱ的生物量最小,机插秧和手栽秧大致相当;叶面积指数上,水稻生育前期,手栽秧最大,抽穗时,不同播栽方式水稻叶面积指数无显著差异,水稻生育后期,直播稻叶面积指数下降较快,手栽秧和机插秧水稻叶面积指数较直播稻显著提高;不同生育阶段,不同播栽方式水稻光合势均是直播稻较小,手栽秧和机插秧较大;群体生长率上,水稻生育前期直播稻Ⅰ和手栽秧较大,水稻生育后期直播稻Ⅱ显著提高;水稻抽穗期单位干重根系的α-萘胺氧化量,机插秧要显著大于手栽秧和直播稻;水稻分蘖中期和拔节期手栽秧和直播稻Ⅰ的叶片叶绿素含量较高,抽穗期到成熟期均是机插秧叶片叶绿素含量最高。综上所述,机插秧水稻生育期天数相对较长,生育前期生长良好,中后期叶面积指数高、光合势强、叶片叶绿素含量较高、根系活力强,有利于水稻种植的高产稳产。     

基于生育时段的湖南省早稻洪涝等级指标及时空变化特征

研究早稻洪涝气象指标对实时开展区域早稻洪涝灾害监测预警与评估具有现实意义。本文以湖南省早稻为研究对象,利用湖南省68个气象站点1961—2010年逐日气象资料、早稻灾情史料,以及早稻生育期资料,筛选基于水稻生育时段、洪涝等级、过程降水量的洪涝灾害样本385个,得到早稻移栽-拔节期、孕穗-抽穗期、乳熟-成熟期的轻、中、重度灾害样本集合9组。采用K-S检验法和学生氏t-分布置信区间方法界定早稻不同生育时段、不同等级洪涝灾害的过程降水量指标阈值,构建基于生育时段的湖南早稻洪涝等级指标,进行独立样本验证。依据建立的洪涝等级指标和Arc GIS技术,分析1961—2010年湖南早稻各生育时段洪涝的时空分布特征。结果表明:各生育时段轻度、中度、重度洪涝下限阈值分别为移栽-拔节期,129、154、241 mm;孕穗-抽穗期,135、170、260 mm;乳熟-成熟期,145、190、295 mm。指标验证结果与历史记录有较好的一致性;1961年以来湖南早稻总洪涝次数总体呈现增加趋势,重度洪涝主要发生在岳阳北部和郴州南部地区;移栽-拔节期洪涝主要发生在湘东及湘南地区,孕穗-抽穗期洪涝主要位于湘东与湘中地区,乳熟-成熟期洪涝主要位于湘东北和湘中以北地区;20世纪90年代是湖南近50年早稻洪涝灾害最为严重的年代,全生育期间均有高频次、高强度的洪涝发生;2000年后早稻在移栽-拔节期和孕穗-抽穗期洪涝主发区有所变化,前者增加了湘中部地区,后者增加了湘中东部至南部地区。     

1961—2017年攀西烤烟生育期农业气候资源变化特征

研究当地主要农作物生育期的农业气候资源变化特征,对于区域农业可持续发展具有重要意义。本研究基于四川攀西地区1961—2017年15个烤烟种植县气象站点数据,采用平均温度、平均温度日较差、缺水率和总辐射4个气候因子,分析攀西烤烟种植区全生育期及不同生育阶段光、温、水等农业气候资源时空分布状况。结果表明: 1961—2017年,攀西烤烟全生育期平均温度呈现由南至北逐渐降低的分布特点,大部分区域呈升高趋势,且显著升温的区域占播种总面积的54.5%;攀西东部大部及中部部分区域平均温度日较差呈上升趋势,且显著增大的区域占总面积的76.4%;攀西农区烤烟缺水率从南到北逐渐降低,总体呈上升趋势;攀西农区总辐射量呈现从西南到东北逐步减小趋势,其中,西南部气候倾向率为正值。研究期间,攀西烤烟平均温度在旺长-开始成熟期最高,总体均呈升高趋势;平均温度日较差在移栽-蹲苗期最大;移栽-蹲苗期的缺水率最大;开始成熟-成熟期的总辐射量最大,蹲苗-旺长期略有增长。     

青菜/油菜茬口下水稻栽植方式对温光资源利用和产量的影响

轻简化栽培和优质稻是当前我国水稻生产的主要方向,气象因子是对水稻生长发育和产量形成影响最大的环境因素,但在不同轻简化栽植方式下水稻产量与其田间小气候的关系鲜有研究。为探究西南地区不同前作下杂交稻各生育阶段温、光和水等气候因子与水稻产量形成的关系,在2019—2020年,以杂交籼稻‘宜香优2115'为试验材料,采用两因素裂区设计,主区为青菜和油菜2种前作,副区为机直播、毯苗机插和人工移栽3种栽植方式,研究杂交稻产量对气候因子的响应及水稻植株对温光资源的利用。结果表明: 与油菜-水稻模式相比,青菜-水稻模式下杂交稻积温生产效率和降水生产效率显著提高,进而提高了有效穗数、结实率和千粒重,2年产量分别提高了12.7%和8.3%。与人工移栽相比,机插稻提高了单位面积有效穗数、全生育期光能生产效率、积温生产效率、籽粒光能利用效率和降水生产效率,2年平均产量提高了4.6%;而机直播全生育期降水生产效率、光能生产效率、积温生产效率、籽粒光能利用效率、每穗粒数和千粒重都显著降低,导致2年平均产量下降了8.7%。与2019年相比,2020年机插稻和人工移栽稻在同一茬口下提前一个月播种造成花后生育期缩短、气温降低和降雨量增多,导致有效积温和光辐射量大幅减少,积温生产效率、光能生产效率、降水生产效率和籽粒光能利用效率以及每穗粒数、结实率和千粒重均大幅降低,进而导致产量严重降低。用偏最小二乘法回归分析建立的气象因子产量预报方程标准化回归系数显示,水稻产量与阶段生育期或全生育期内有效积温和总辐射量呈正相关关系,与全生育期内降水量呈显著负相关关系。综上,青菜-水稻模式下机插秧与西南地区稻季光温资源匹配度最高,更有利于温光资源的充分利用和获得高产,但不宜过早播种或移栽。     

黄淮海地区夏玉米生长季的干旱风险

干旱是对农业影响最大的农业气象灾害,进行干旱风险评估对于提升区域灾害风险管理和决策水平、减轻农业损失具有重要的指导意义.本文基于自然灾害风险理论,利用黄淮海夏玉米主产区69个站点的气象、夏玉米播种面积和产量数据,以及当地有效灌溉面积等数据,从灾害风险的危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力4个方面构建风险评估指标和模型,对黄淮海夏玉米主产区干旱灾害的风险进行评估分析.结果表明: 黄淮海地区夏玉米生长季(6—9月),干旱发生危险性最大的阶段主要是播种-出苗期和乳熟-成熟期,其中,河北中南部、河南西部和北部的危险性最大.经加权叠加脆弱性、暴露性和防灾减灾能力后,夏玉米干旱综合风险最大的地区主要分布在河南西部和西南部部分地区;其次是河南南部、河北沧州、邢台以及山东德州等地,属于次高风险区;风险低值区主要分布在山东南部、安徽北部和河南的信阳等地;其他地区属于中度风险区.     

基于GIS的秋季连阴雨对农业生产影响的风险评估——以四川省盆地区为例

为探索秋季连阴雨对四川省盆地区农业生产的影响,利用盆地区102个气象台站1961—2014年逐日降水、日照时数、水文地形、作物种植面积等资料,从气象灾害要素、区域环境条件和承灾体特征几个角度构建灾害风险评估模型,进而获得能综合体现风险程度的评估指数,并以此为分区指标将四川省盆地区划分为5个风险区域.结果表明: 四川省盆地区秋季连阴雨风险最高的区域位于西南部的平坝和坡台地区、南部的浅丘地区、东北部的丘陵地区,以及嘉陵江和渠江的沿江地区,这些区域需要加强秋季连阴雨天气及其影响的预测和防御;盆周山区因地势起伏较大,耕地面积较少,连阴雨危害不重,属于低风险区;盆地其余地区大部介于较低风险与较高风险之间.     

小麦杂种世代生育期与产量的遗传关系

用二个杂交组合的F2-F4代材料, 研究了小麦生育期性状的遗传变异以及与产量的关系。各生育期的变异如下:开花-成熟期>拔节-抽穗期>播种-拔节期>抽穗-开花期。各生育期性状在杂种早期世代(F2、F3)具较高遗传力。单株产量与开花-成熟期正相关,与拔节-开花期负相关,与全生育期相关不显著。对开花-成熟期正向选择,拔节-开花期负向选择,产量可获较大遗传改进。     

葡萄生长季内需水特征

为了定量评估我国鲜食葡萄主产区降水量对葡萄生长发育过程需水量的满足程度,本研究基于研究区域内(东北地区的吉林和辽宁,华北地区的山西和河北,西北地区的甘肃、宁夏和陕西,西南地区的四川、贵州和云南以及东南地区的江苏、山东、浙江、安徽、福建、河南、湖北、湖南和广西)1981—2016年429个气象站逐日气象数据,分析葡萄不同生育阶段降水量、需水量和水分亏缺量时空分布特征。结果表明: 研究期间,葡萄各生育阶段降水量整体由北向南、由西向东增加;萌芽-开花阶段的降水量最少且呈下降趋势,成熟-落叶阶段也呈下降趋势,开花-着色和着色-成熟阶段呈上升趋势。研究区各生育阶段的葡萄需水量均呈上升趋势,新疆和甘肃省北部的葡萄需水量最高。新疆、甘肃省北部、宁夏、陕西省北部、山西省北部、河北省、辽宁省西部和吉林省西部各生育阶段以及云南省北部、四川省南部萌芽-开花生育阶段的降水量无法满足葡萄需水量,其他地区,特别是我国东南和西南部部分地区水分盈余明显;萌芽-开花和成熟-落叶阶段的葡萄水分亏缺量呈上升趋势,开花-着色和着色-成熟阶段呈下降趋势。     

气候变化背景下中国南方地区季节性干旱特征与适应Ⅱ.基于作物水分亏缺指数的越冬粮油作物干旱时空特征

近年来中国南方地区的季节性干旱频繁发生,对当地越冬作物造成严重影响.本文基于中国南方地区268个气象站点1959-2009年的地面气象观测资料,以作物水分亏缺指数为指标,分析了中国南方地区越冬作物冬小麦和油菜的季节性干旱时空特征.结果表明:对于中国南方地区而言,西南、淮北和华南部分地区的越冬作物在生育阶段内易发生干旱.在长江中下游地区,冬小麦在生育中后期的干旱发生范围和强度增加,且随着生育期后移,其干旱越加严重;油菜在冬前生育阶段和生育后期的干旱发生范围和强度呈增加趋势.在西南地区,冬小麦和油菜在冬前生育期的干旱发生范围和强度均显著增加.20世纪90年代初以来,研究区域冬小麦和油菜在生育阶段中后期发生干旱的范围和强度都增加.     

基于海温的江苏省水稻高温热害预测

根据1986-2007年江苏省8个主要农业气象观测站水稻观测资料、常规气象观测资料,分析了典型高温年份（2003年）副热带高压异常偏强偏南的环流特征、副热带高压异常与前期的太平洋海温异常的可能关系以及水稻生长关键期对异常高温的生理响应,并将西太平洋海温作为因子,与江苏省淮北、江淮、苏南3个地区的高温热害指标进行了场相关分析结果表明：淮北、江淮、苏南3个地区的水稻高温热害指标与西太平洋海温存在共同的高相关区,即Nino区、西太平洋北部地区及西太平洋暖池区,但3个地区的相关程度及其随时间的变化趋势不甚相同;对高相关海区的温度进行最优化相关处理,提高了预测因子的相关合理性;在淮北、江淮、苏南3个地区建立的水稻高温热害预测模型的模拟结果均达极显著水平（P<0.01）.     

西南地区水稻水分亏缺率时空变化特征及其影响因素

基于西南及周边地区1960—2013年气象观测资料,分析了近54年西南地区水稻生长季水分亏缺率时空变化特征,探讨了环流异常、地理环境与水分亏缺率时空变化的关系。结果表明:在空间格局上,由于受气候条件和地理环境影响,东部丘陵区水分亏缺相对较多,云贵高原水分供给相对充足,且水分亏缺区和盈余区分别呈现出“一带两中心”的分布特征;在变化趋势上,近54年西南地区水稻水分亏缺呈现“整体变干、局部变湿”的空间格局,“甘孜—钦州”一线以南地区水分亏缺率呈现增大趋势,“甘孜—钦州”一线以北地区水分亏缺率呈现“增大—减小相间”的分布格局;在影响因素上,NAO、ENSO与西南地区水稻水分亏缺率变化具有相关性。在NAO正相位时,除广西丘陵区沿海地带部分站点水分亏缺率呈下降趋势外,整个地区干旱化程度加剧;在厄尔尼诺年,西南地区水分亏缺率存在地域分异,横断山区、四川盆地和云贵高原水分亏缺率呈上升趋势,东部丘陵区水分亏缺率则呈下降趋势。全球变暖背景下,西南地区水稻水分亏缺率逐年增加,对灌溉蓄水依赖明显,增大了区域农业脆弱性。     

Comprehensive metabolomic,proteomic and physiological analyses of grain yield reduction in rice under abrupt drought–flood alternation stress

Abrupt drought–flood alternation (T1) is a meteorological disaster that frequently occurs during summer in southern China and the Yangtze river basin, often causing a significant loss of rice production. In this study, the response mechanism of yield decline under abrupt drought–flood alternation stress at the panicle differentiation stage was analyzed by looking at the metabolome, proteome as well as yield and physiological and biochemical indexes. The results showed that drought and flood stress caused a decrease in the yield of rice at the panicle differentiation stage, and abrupt drought–flood alternation stress created a synergistic effect for the reduction of yield. The main reason for the decrease of yield per plant under abrupt drought–flood alternation was the decrease of seed setting rate. Compared with CK0 (no drought and no flood), the net photosynthetic rate and soluble sugar content of T1 decreased significantly and its hydrogen peroxidase, superoxide dismutase, peroxidase activity increased significantly. The identified differential metabolites and differentially expressed proteins indicated that photosynthesis metabolism, energy metabolism pathway and reactive oxygen species response have changed strongly under abrupt drought–flood alteration stress, which are factors that leads to the rice grain yield reduction.     

基于WOFOST模型和水分胁迫的河南省冬小麦减产风险

以河南省30个站点1981—2014年冬小麦观测资料、历史气象资料和土壤资料为依据,将河南冬小麦主产区划分为5个区域,基于WOFOST作物生长模拟模型,分析了水分胁迫条件下河南省冬小麦减产风险值的变化规律.结果表明: 1981—2014年,各区域冬小麦减产率均呈上升趋势,平均每10 a增加2.8%～5.0%.冬小麦减产率由北向南呈降低趋势,减产率超过20%的事件在豫南地区约10年一遇,豫北的新乡、封丘和濮阳一带约2年一遇;减产率超过50%的事件,在新乡、郑州地区约3年一遇,豫南少遇.豫北及豫中偏北的大部分地区为冬小麦减产风险高值区,豫西卢氏、豫西南南阳、豫南信阳和驻马店南部地区为冬小麦减产风险低值区,其他地区为风险中值区.