基于叶片尺度观测数据的气孔导度模型评价

气孔导度(g)是控制冠层与大气之间能量和水分交换的重要因素。空气湿度是控制植物叶片气孔导度的一个关键环境因子。在过去的十几年中,普遍得到应用的是Ball-Woodrow-Berry(BWB)模型和Leuning模型中气孔导度与湿度的关系。本研究使用一个诊断变量f(H),基于农田叶片水平的光合-气孔导度观测数据,对BWB模型、Leuning模型以及新发展的power-h模型和power-D模型进行了气孔导度模拟效果的比较和评价。结果表明:BWB模型描述的是g和相对湿度(hs)之间的一种线性关系,当空气较为湿润时,模拟结果存在较大的低估;Leuning模型中反映的是g与饱和水汽压差(Ds)的非线性函数,降低了模拟结果的误差,但仍然不能很好地描述g在较湿状况下的显著升高;相比之下,两个新的模型,即Ds的指数函数和(1-hs)的指数函数形式模型能提高模拟结果的精度。这个研究结果也表明基于Ds的模型模拟效果要好于基于hs的模型。     

辽西不同针叶被害率的油松冠层光谱特征

通过对辽宁西部大面积油松冠层反射光谱的测定,分析了不同针叶被害率的油松冠层光谱反射率的差异.结果表明:在可见光波段,健康植被和不同针叶被害率的油松冠层光谱均符合绿色植物的光谱特征,但针叶被害率大于60％的油松冠层的红谷不十分明显;在近红外波段,随着针叶被害率的减少,780～1350 nm波段范围的光谱反射率增大,1450～1800和1950 ～2350 nm波段范围的光谱反射率下降.随着针叶被害率的增加,红边拐点波长位置向短波方向移动,即出现“蓝移”现象.不同针叶被害率与红边特征参数和多种植被指数均具有显著或极显著的相关关系,其中,以DVI(1470,860)为参数所建模型能更好地监测油松冠层针叶被害率.     

干旱对东北春玉米生长发育和产量的影响

选取玉米品种丹玉39为供试材料,利用大型农田水分控制试验场,采用大田池栽方式,在玉米三叶-拔节期、拔节-吐丝期、吐丝-乳熟期分别开展中度干旱胁迫及复水控制对比试验,分析3个关键生育时期干旱胁迫对春玉米生长发育和产量的影响.结果表明：与水分适宜对照（CK）相比,三叶-拔节期遭受干旱胁迫后,全生育期推迟13 d,至拔节普遍期,株高偏低29.8%,叶面积偏小41.2%,复水后,株高和产量得到较大程度恢复,果穗性状和最终产量差异不大;拔节-吐丝期遭受干旱胁迫后,全生育期缩短7 d,至吐丝普遍期,株高偏低18.6%,叶面积偏小14.1%,果穗长、穗粒数、果穗干质量、穗粒质量分别下降6.9%、19.1%、28.1%和29.4%,空秆率增加13.3%;吐丝-乳熟期遭受干旱胁迫后,全生育期缩短15 d,生长至乳熟普遍期,株高偏低2.3%,叶面积偏小37.3%,果穗长、穗粒数、果穗干质量、穗粒质量分别下降9.2%、24.1%、30.8%和27.9%,空秆率增加24.5%.拔节-吐丝期、吐丝-乳熟期干旱胁迫处理并复水后,玉米株高恢复不明显,产量降幅显著.     

气候平均值变化对辽宁水稻延迟型冷害评估结果的影响

5-9月平均气温和的距平值(ΔT_5-9)是评估东北地区水稻延迟型冷害的常用指标,但5-9月平均气温和的气候平均值(∑T_5-9)统计年代的变化,是否会影响辽宁水稻延迟型冷害评估结果,还有待进一步研究.本文利用中华人民共和国气象行业标准《水稻冷害评估技术规范》(QX/T 182-2013)和补充后的（ΔT_5-9）,通过计算辽宁52个气象站1961-1990(S₁)、1971-2000(S₂)、1981-2010(S₃)和1961-2010年(S₄)4个气候年代的∑T_5-9,分别利用冷害发生站数与评估总站数的比值(IOC)和发生频率对辽宁水稻低温冷害时空变化进行分析.结果表明: 1961-2010年,辽宁各地水稻生长季的热量条件(即∑T_5-9)明显增加并发生了显著的时空变化;利用二次多项式模型对原有的水稻延迟型冷害评估气象指标进行补充完善.S2和S4的气候平均值对研究区水稻延迟型冷害时空规律的判识结果较为相似,但并不完全相同,基于S3气候平均值计算的IOC变异系数均低于其他3个气候平均值计算的IOC变异系数.与水稻典型减产年相比,利用S3气候平均值评估研究期间辽宁水稻延迟型冷害的结果更符合实际情况,可为准确评估气候变化背景下辽宁水稻延迟型冷害时空变化规律提供依据.     

东北地区玉米生长发育特征及其对热量的响应

在大田条件下,以3个玉米品种（丹玉39、原单29和龙单13）为试验材料,设置早、中、晚3个播种期,分析了2007-2008年不同播期3个玉米品种关键生育阶段特征及其对温度的响应.结果表明： 从播种到出苗所需天数依次为早播(平均值为13 d)>中播(平均值为11 d)>晚播(平均值为8 d);出苗阶段平均气温在18 ℃左右时的出苗速率最快,气温偏高或偏低都会降低出苗速率.3个玉米品种在苗期营养阶段生育期天数的差异不大且受温度影响较小;从穗期阶段开始,晚熟品种龙单13的生长速率提高,成熟天数明显缩短;3个品种在穗期和花粒期阶段生长天数均随温度的增加呈减少趋势.全生育期地上干物质积累速率、产量、百粒重均表现为丹玉39>原单29>龙单13.     

辽宁省玉米复合农业气象灾害判识及特征

玉米生产过程中常常遭受复合农业气象灾害,为了解辽宁省玉米复合农业气象灾害发生规律和特征,本研究对复合农业气象灾害进行定义和分类,对1961—2017年辽宁省50个气象站玉米生长季的复合农业气象灾害发生情况进行判识,探讨典型年复合农业气象灾害对玉米产量的影响。结果表明: 1961—2017年,大部分年份辽宁省玉米复合农业气象灾害的发生范围大于单一农业气象灾害,大部分地区复合农业气象灾害发生频率高于单一农业气象灾害。最主要的复合农业气象灾害是多个发育期遭遇干旱,其次是干旱与延迟型冷害并发。研究期间,多发育期干旱复合型灾害的发生范围呈现扩大趋势,其他复合类型灾害发生范围均呈缩小趋势。通过分析玉米典型减产年复合农业气象灾害发生情况,发现多发育期干旱复合型和干旱+低温冷害复合型两种灾害出现频率较高。     

芦苇湿地多时空尺度蒸散模拟研究进展

湿地蒸散是湿地水分损失的主要途径,由于其对气候变化的高度敏感性和重要的反馈作用而倍受关注。湿地蒸散过程可以分为叶片、植株、冠层、景观至区域等多种尺度,如何实现不同时空尺度的过程和参数耦合成为湿地蒸散研究的重点和难点。本文回顾了湿地蒸散模拟研究的发展历程,着重总结了芦苇湿地蒸散监测及模拟方面的技术和方法,并从不同时间尺度(日、月、年)和不同空间尺度(叶片、植株、冠层、区域)以及实现不同时空尺度拓展的关键技术研究等方面进行归纳和总结,探讨了今后的研究重点。实现不同时空尺度的芦苇湿地蒸散过程的准确模拟,关键在于大气-植被-土壤界面的参数耦合,而目前针对不同尺度的芦苇湿地蒸散参数化研究很少,因此,有必要探讨适合芦苇湿地多尺度蒸散模拟及参数化方法,为芦苇湿地蒸散评估模型的选择提供理论支持。     

蒸发需求干旱指数(EDDI)在辽宁省干旱识别中的应用

蒸发需求干旱指数(EDDI)是从大气蒸发需求(E₀)角度出发建立起来的一种多尺度的干旱指标,具有不依赖降水量、适用于各种下垫面类型的特点,具备在不同时间尺度捕捉水胁迫信号的能力。本研究基于1961—2018年辽宁省52个气象站气象观测资料,逐日估算E₀,按年、生长季(4—10月)、春季、夏季、秋季、冬季分别计算EDDI,分6个时间尺度识别近58年辽宁省干旱发生的年际变化特征。结果表明: 研究期间,辽宁省EDDI年际变化阶段性明显,多个时间尺度的EDDI呈两个高值集中期。在20世纪60年代,年、生长季、春季、秋季和冬季5个时间尺度的辽宁省平均EDDI高值区相对集中,这一阶段辽宁省发生干旱的年数多、程度重;除冬季外,2014—2018年是其他5个时间尺度的EDDI高值另一个相对集中的时段;1981—1982年,辽宁省的年、生长季、夏季、秋季的EDDI值偏高。1963—1965年(除夏季外)、1972—1973年(生长季、夏季)、1989—1990年(年、生长季、春季、冬季)、1997—1998年(年、生长季、夏季)、2004—2005年(春季、冬季)和2013—2014年(年、生长季、秋季)都发生了干-湿或湿-干逆转事件。1985—1987、1993—1995和2005—2013年,辽宁省存在明显的干旱空窗期。     

干旱对东北春玉米生长发育和产量的影响

选取玉米品种丹玉39为供试材料,利用大型农田水分控制试验场,采用大田池栽方式,在玉米三叶-拔节期、拔节-吐丝期、吐丝-乳熟期分别开展中度干旱胁迫及复水控制对比试验,分析3个关键生育时期干旱胁迫对春玉米生长发育和产量的影响.结果表明:与水分适宜对照(CK)相比,三叶-拔节期遭受干旱胁迫后,全生育期推迟13 d,至拔节普遍期,株高偏低29.8％,叶面积偏小41.2％,复水后,株高和产量得到较大程度恢复,果穗性状和最终产量差异不大;拔节-吐丝期遭受干旱胁迫后,全生育期缩短7d,至吐丝普遍期,株高偏低18.6％,叶面积偏小14.1％,果穗长、穗粒数、果穗干质量、穗粒质量分别下降6.9％、19.1％、28.1％和29.4％,空秆率增加13.3％;吐丝-乳熟期遭受干旱胁迫后,全生育期缩短15 d,生长至乳熟普遍期,株高偏低2.3％,叶面积偏小37.3％,果穗长、穗粒数、果穗干质量、穗粒质量分别下降9.2％、24.1％、30.8％和27.9％,空秆率增加24.5％.拔节-吐丝期、吐丝-乳熟期干旱胁迫处理并复水后,玉米株高恢复不明显,产量降幅显著.     

基于锦州春玉米田间试验的WOFOST模型参数的确定及性能评价

利用2011—2015年在锦州地区开展的玉米分期播种试验资料,确定了玉米初始总干物量(TDWI)、比叶面积(SLA)、出苗时叶面积指数(LAIEM)及发育参数,并采用试错法确定出其他生理参数。利用相关系数、相对误差以及均方根误差验证模型对发育期、叶面积指数(LAI)和不同器官生物量的模拟性能来评价所确定参数的适应性。结果表明:80%花期的平均模拟误差为1.25 d,而75%成熟期的平均模拟误差为3.47 d,LAI和总地上生物量(TAGP)模拟值对实测值的解释能力分别达到0.8412和0.8945;模型模拟性能存在较明显的年际和播期差异,在干旱年较差,2012年(土壤水分适宜)和2015年(干旱) LAI和TAGP的均方根误差分别为0. 38 m~2·m~(-2)、9. 40 kg·hm~(-2)和0. 44 m~2·m~(-2)、22. 65kg·hm~(-2);模型性能随播期的偏离而下降,4月30日(适播期)与5月20日播期LAI和TAGP的均方根误差分别为0. 30 m~2·m~(-2)、15. 19 kg·hm~(-2)和0. 43 m~2·m~(-2)、25. 66kg·hm~(-2)。本研究将为东北春玉米作物模型参数的确定提供重要参考。