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）.     

基于功能平衡假说的玉米光合产物分配动态模拟

基于中国气象局沈阳大气环境研究所锦州农田生态系统定位观测站2004-2008年玉米各器官（根、茎和叶）生物量及相应环境因子的连续动态观测资料,检验了Friedlingstein模型在站点与日尺度上的适用性,并发展了基于施肥、土壤温度和土壤有效水分系数的玉米农田土壤有效养分系数模型,建立了基于功能平衡假说的日尺度的玉米光合产物的分配模型结果表明：与Friedlingstein模型相比,本文所建的玉米光合产物分配模型能更好地模拟玉米光合产物分配动态,为准确模拟日尺度的玉米农田生态系统生产力提供了技术支持.     

Modeling study on photosynthetic-light response curves of a C4 plant,maize

Aims A light response curve can reflect a plant’s ability to utilize light, which is also a key tool in determining the relationship between photosynthetic capacity and environmental factors; however the model accuracies concerning the light response curve remain elusive. The objectives of this study were to compare and assess the model accuracies related to a light response curve and the effects of drought. Methods A field rain shelter was used to control the soil water conditions. To obtain photosynthesis parameters from the light response curve and the drought effects, the relevant models (including the rectangular model, non-rectangular hyperbolic model, modified rectangular hyperbolic model, exponential model, quadratic function model, and a newly modified model) were applied to fit the light response curves. The validity of each model was tested by analyzing the differences between the fitted values obtained by the models and the measured values. Important findings The newly modified model has been proved to performing relatively better in accurately describing the light response curve patterns, and credibly obtaining the crucial photosynthetic parameters such as the maximum net photosynthetic rate, light saturation point, light compensation point, and dark respiration rate, especially under high radiation conditions.     

北方冬小麦产量灾损风险类型的地理分布

根据风险分析原理,利用北方各县市冬小麦近50年的实际单产资料和气象资料,进行冬小麦产量灾损风险评估和风险类型划分.以历年平均减产率、灾年减产率变异系数、不同减产率及其发生的概率和抗灾指数作为产量灾损风险评估指标.结果表明,产量灾损风险量化指标在北方冬麦区的分布具有明显的区域分异性和一定的连片性.在各风险评估指标的基础上构建了北方冬小麦产量灾损综合风险指数模式,提出了北方冬小麦产量灾损综合风险类型分类指标.根据分类指标将北方冬麦区划分为高、中、低3个风险类型,并进行了分类评述.分类结果表明,高风险类型主要分布在水土条件较差的陕、晋黄土高原地区和华北平原部分地区;中风险类型分布在华北平原东北部和河南南部以及太行山区;低风险类型主要分布在有灌溉条件和农业生产水平较好的华北平原的大部分地区和关中地区.     

遥感信息应用于区域尺度水分限制条件下作物生长模拟的研究进展

第2生产水平(即水分限制条件)下的大范围作物生长动态模拟研究具有十分重要的现实意义.目前,区域尺度上水分限制条件下作物生长模拟存在一定的难度,而遥感信息与作物生长模拟模型的结合,可以为区域尺度水分限制条件下作物生长发育模拟及产量估算提供了一条行之有效的途径.本文简要回顾了遥感与作物生长模拟模型结合研究的发展概况,指出了区域尺度水分限制条件下作物生长模拟需要解决的问题,并在已有遥感反演土壤水分状况研究的基础上,简述了遥感信息应用于区域尺度水分限制条件下作物生长模拟的研究方法,并探讨了当前该领域研究的其他可能途径及需要进一步研究和解决的科学问题.     

植物光合产物分配及其影响因子研究进展

植物光合产物分配受环境因子和生物因子的共同影响。为增进对植物对全球变化响应的理解, 从植物个体水平与群落/生态系统水平综述了植物光合产物分配的影响因子与影响机理的最新研究进展。植物个体在光照增强及受水分和养分胁迫时, 会将光合产物更多地分配到根系; CO₂浓度升高对植物光合产物分配的影响受土壤氮素的制约, 植物受氮素胁迫时, CO₂浓度升高会促进光合产物更多地分配到根系; 反之, 对植物光合产物分配没有影响。植物群落/生态系统的光合产物分配对环境因子的响应不敏感; 光合产物向根系的分配比例随其生长阶段逐渐降低。功能平衡假说、源汇关系假说和相关生长关系假说分别从环境因子、个体发育和环境因子与个体发育协同作用方面阐述了植物光合产物分配的影响机理。在此基础上,指出了未来拟重点加强的研究方向: 1)生态系统尺度的光合产物向呼吸部分的分配研究; 2)地下净初级生产力(belowground net primary productivity, BNPP)研究; 3)温室和野外条件下及幼苗和成熟林光合产物分配对环境因子响应的比较研究; 4)生态系统尺度的多因子控制试验; 5)整合环境因子和个体发育对植物光合产物分配格局的影响研究。     

土壤水分亏缺条件下根源信号ABA参与作物气孔调控的数值模拟

建立了根系吸水模型和根源ABA参与作物气孔调控过程相耦合的气孔导度模型,该模型在根源信号ABA的产生项中考虑了根系吸水影响函数和根系密度分布函数.利用该耦合模型模拟大田状况下根源ABA参与玉米气孔行为调控过程,结果表明,由于充分考虑了根区土壤水势和土壤中根长密度分布对根系吸水的影响,较好地反映了土壤不同层次根系吸水强度,更为确切地描述了当土壤水分亏缺时,根系合成ABA的量、各层根系蒸腾流中ABA浓度、木质部ABA浓度以及最终ABA参与对气孔行为的调控作用.     

降水与CO2浓度协同作用对短花针茅光合特性的影响

降水变化与CO2浓度升高将严重影响陆地生态系统尤其是草地生态系统,阐明干旱半干旱区草原优势植物对降水与CO2浓度变化的联合响应有助于理解和准确评估未来气候变化对草地生态系统的影响.基于开顶式生长箱(OTC),模拟研究了降水变化(-30％、-15％、0、+15％、+30％(以1978-2007年月降水平均值为基准))、CO2浓度变化(对照、450 μmol·mol-1、550 μmol·mol-1)及其协同作用对荒漠草原优势物种短花针茅(Stipa breviflora)光合特性的影响.结果表明:降水变化和CO2浓度升高对短花针茅光合参数影响显著,表现出显著的交互作用.随着CO2浓度升高,短花针茅叶片净光合速率(Pn)呈增加趋势,但随着时问延长(8月份)显示出光合适应现象;气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)则呈下降趋势,水分利用效率(WUE)显著增加.随着降水增加,短花针茅的Pn、Gs和Tr均呈增加趋势,Pn增加速率小于Tr,使得WUE降低.高浓度CO2和降水增加15％的协同作用可以显著提高短花针茅的Pn、Gs和Tr,但Pn增加速率接近于Tr,导致WUE变化不显著.这表明,在干旱半干旱地区,CO2浓度升高可在一定程度上提高短花针茅的抗旱能力,增强短花针茅对暖干化气候情景的适应性.     

基于作物模型的低温冷害对我国东北三省玉米产量影响评估

以东北三省玉米低温冷害为研究对象,对作物生长过程模式WOFOST进行适当改进,同时对模型在区域上的适应性进行分析、检验,然后利用改进的作物模型实现低温冷害对玉米影响定量分析和动态评估。以1961—2006年共46a平均气温驱动下的模拟产量作为正常年份的产量水平,当年实际气温驱动下的模拟产量跟平均气温驱动下的模拟产量对比,以减产率和气象条件作为灾害严重程度划分的标准,利用数值模拟试验,确定导致减产的主要气象因子及其量值,进而确定农业气象灾害评估指标,在此基础上,进行区域低温冷害影响评估,包括历年典型低温冷害年份影响评估和年代际影响评估。从年代模拟结果来看,近50a来各年代冷害分布大致规律均表现为北部大于南部、东部大于西部地区,即表现为由东北至西南方向呈递减的趋势,冷害造成玉米减产面积及冷害等级各有差别。评估结果基本上可以较好地反应历史实际情况且与前人已有研究成果相一致。     

大兴安岭林区10小时时滞可燃物湿度的模拟

随着森林防火预报精细化的需求,小时尺度可燃物湿度的准确模拟成为火险预报的关键。利用2010年8月连续无降雨天气条件下我国大兴安岭林区10h时滞可燃物湿度和相应气象因子的半小时动态观测资料,从可燃物的失水和吸水过程对目前广泛使用的Fosberg模型和Van Wagner模型进行评估,进而发展了准确模拟10h时滞可燃物失水和吸水过程的可燃物湿度模型。结果表明:Fosberg模型对10h时滞可燃物的失水过程模拟较好(R²=0.96,P<0.01),而Van Wagner模型对10h时滞可燃物的吸水过程模拟较好(R²=0.83,P<0.01),但均不能独立地准确模拟10h时滞可燃物的湿度变化。通过分析可燃物失水与吸水过程,考虑可燃物在静风条件下的水汽交换,优化了Van Wagner模型参数,建立了综合反映可燃物失水与吸水过程的10h时滞可燃物湿度模型。据比较,该模型可准确地模拟10h时滞可燃物的湿度变化(R²=0.88,P<0.01),可为精细化火险预报提供技术支撑。