1961—2010年安徽省参考作物蒸散时空变化特征及成因

基于联和国粮农组织推荐的Penman Monteith公式和60个台站1961—2010年逐日气象观测资料,估算了安徽省的参考作物蒸散量(ET₀),在对ET₀空间分布特征和时间演变规律进行分析的基础上,定量探讨了安徽省影响ET₀变化的主导因素.结果表明: 研究期间,安徽省ET₀的年平均值约为878.58 mm·a^-1,夏季最大,冬季最小.年平均ET₀呈现由北向南、由低海拔向高海拔递减的空间分布特征.ET₀的变化主要归因于日照时数和风速,而气温和相对湿度的作用较小.由于日照时数和风速的共同负贡献明显超过气温和相对湿度的共同正贡献,导致安徽省ET₀整体上以-1.61 mm·a^-1的速率显著下降.ET₀在春季呈不显著的微弱上升趋势;夏季ET₀以-1.37 mm·a^-1的速率显著下降;秋、冬季的ET₀微弱下降,但趋势不显著.春、秋、冬季ET₀变化的主导因子是风速;夏季的主导因子是日照时数.ET₀变化的主导因子存在明显空间差异.有36.7%站点的年平均ET₀变化的主导因子是风速,主要分布在淮北南部和沿淮地区;其他大部分地区的主导因子都是日照时数.
     

云南省烤烟需水量及灌溉需求指数的时空特征

基于云南省124个农业气象站点1977—2010年逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman Monteith公式,计算不同时空条件下云南省烤烟生育期的需水量和灌溉需求指数,分析云南省烤烟需水量和灌溉需求指数的时空特征和变化规律.结果表明： 研究期间,云南省烤烟伸根期、旺长期、成熟期和大田生育期需水量分别为76.73～174.73、247.50～386.64、180.28～258.14和528.18～764.08 mm,以旺长期需水量最高;平均灌溉需求指数分别为-0.02、0.38、0.17和0.26,伸根期有效降雨量可以满足烤烟需求.云南省烤烟需水量呈逐年减少趋势,各生育期需水量气候变化趋势分别为-12.42、-21.46、-7.17和-47.15 mm·(10 a)^-1.各生育期及大田生育期灌溉需求指数最小的地区为德宏,最大的为迪庆;大田生育期灌溉需求指数是负值的3个地区为德宏、西双版纳和普洱.参考作物蒸散量、需水量和有效降水量随纬度的升高而减少,而灌溉需水量和灌溉需求指数却随纬度的升高而加强;有效降水量随海拔的升高而减少,灌溉需水量和灌溉需求指数随海拔的升高而增加.     

膜下滴灌土壤湿润范围对棉花根层土壤水热环境和根系耗水的影响

为探明膜下滴灌土壤湿润范围对棉花根区水热环境及棉花根系耗水的影响,设置滴头流量1.69（W₁₆₉）、3.46（W₃₄₆）和6.33 L·h^-1（W₆₃₃）3个水平,观测分析了棉花生育期土壤基质势、土壤温度及棉花根系生长和耗水分布状况.结果表明： 膜下滴灌土壤温度主要受光照影响;不同类型土壤湿润区之间的土壤温度差异不明显,不同土壤湿润区的膜下土壤温度对棉花根系耗水也没有明显影响.但是随着土壤湿润区由窄深型向宽浅型过渡,棉花根区土壤基质吸力在水平方向上分布更趋于均匀,而棉花根系耗水强度主要受土壤基质吸力分布的影响.宽浅型土壤湿润区（W₆₃₃）的棉花膜下内、边行根系耗水强度差值平均为0.67 mm·d^-1,有利于内、边行棉株生长整齐;窄深型土壤湿润区（W₁₆₉）的内、边行根系耗水强度差值平均为0.88 mm·d^-1,不利于内、边行棉株均匀生长.可见,膜下滴灌技术设计中,土壤湿润区不应小于覆膜宽度,应使膜下土壤整体湿润.     

北疆地区棉花作物需水量时空演变及其气象影响因子

基于北疆25个气象站1961—2013年的气象资料和棉花生育期资料,利用 FAO 推荐的 Penman-Monteith 公式及作物系数法,对棉花各生育阶段的作物需水量和灌溉需水量进行估算.结果表明: 过去53年,北疆地区棉花需水量在各个生育期总体呈下降趋势,其中,花铃期作物需水量下降趋势最为显著,变化率为-0.15 mm·a^-1;各生育期内存在多尺度的周期变化,其中在30年左右的大周期尺度上,各生育期作物需水量大致呈现“偏高-偏低-偏高”的变化过程,在15～17年的中周期尺度上,经历了“偏低-偏高-偏低”的变化过程,而在较小年际尺度上,作物需水量无明显的周期特征;在空间分布上,作物需水量、灌溉需水量和水分盈亏指数多年均值总体上大致呈现自西向东递减的分布特征;突变结果显示作物需水量在各生育期均呈显著减少趋势,且在北疆西北和西南地区最为明显.各个生育期内,棉花需水量与平均风速、日照时数和平均气温都呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关.研究结果可为北疆棉花适时定量灌溉和提高水分利用效率提供基础数据支撑.     

基于双作物系数法估算不同水分条件下温室番茄蒸发蒸腾量

2015—2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以华北地区典型日光温室滴灌番茄为研究对象,分析2种灌溉水平[参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量(E_p),设置2种灌溉水平(高水: 0.9E_p;低水:0.5E_p)]下番茄不同生育期土壤蒸发(E)、作物蒸腾(T)、蒸发蒸腾(ET)和土壤蒸发占蒸发蒸腾比值(E/ET)的变化,探讨水分亏缺对作物系数(K_c)的影响以及水分胁迫系数(K_s)在全生育期的动态变化.采用双作物系数法分别估算E、T和ET,并与实测结果进行对比分析.结果表明: 2015和2016年全生育期高水处理的E分别比低水处理高21.5%和20.4%, 占总蒸发蒸腾量的24.0%和25.0%,E/ET在生育初期最大、中期最小;高水处理的K_c值在生育初期、发育期、生育中期和生育后期分别为0.45、0.89、1.06和0.93,低水处理下分别为0.45、0.89、0.87和0.41;低水处理的K_s值在0.32～1.0,生育初期、发育期、生育中期和生育后期分别为0.98、0.93、0.78和0.39.双作物系数法可较精确地估算不同水分处理的ET,其平均绝对误差(MAE)为0.36～0.48 mm·d^-1,均方根误差(RMSE)为0.44～0.65 mm·d^-1;该方法也可精确地估算E和T,其MAE分别为0.15～0.19和0.26～0.56 mm·d^-1,RMSE分别为0.20～0.24和0.33～0.72 mm·d^-1.     

测墒补灌对小麦旗叶光合特性及酶活性的影响

以‘济麦20’为供试材料,通过田间试验,在拔节期和开花期设置土壤相对含水量为65%(W₆₅)、70%(W₇₀)和75%(W₇₅)的测墒补灌处理,以全生育期不灌溉为对照(CK),研究不同测墒补灌水平对旗叶光合特性及酶活性的影响.结果表明: W₇₀处理小麦旗叶净光合速率、蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性在花后14～21 d均显著高于其他处理.成熟期W70处理干物质量与W₇₅处理无显著差异,但显著高于W₆₅处理和CK;W₇₀处理单茎质量显著高于其他处理.W₇₀处理超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性及可溶性蛋白含量在花后14～28 d显著高于其他处理,丙二醛含量在花后14～28 d显著低于CK和W₆₅处理,与W₇₅处理无显著差异.2012—2013年和2013—2014年W₇₀处理小麦籽粒产量分别为8941.4和9125.4 kg·hm^-2,与W₇₅处理无显著差异,显著高于W₆₅处理和CK;W₇₀处理水分利用效率显著高于其他处理.在本试验条件下,拔节期和开花期0
～140 cm土层平均土壤相对含水量均以70%为节水高产高效的最佳灌溉处理.     

不同灌溉畦长对小麦光合特性、干物质积累及水分利用效率的影响

以高产冬小麦品种济麦22为材料,研究不同灌溉畦长对小麦旗叶水势、光合特性和干物质积累与分配的影响.2010—2011年小麦生长季设置畦长为10(L₁₀)、20(L₂₀)、40(L₄₀)、60(L₆₀)、80(L₈₀)和100 m(L₁₀₀)的6个处理,2011—2012年和2012—2013年设置畦长为40(L₄₀)、60(L₆₀)、80(L₈₀)和100 m(L₁₀₀)的4个处理.结果表明: 2010—2011年生长季开花期0～200 cm土层平均土壤相对含水量为L₈₀、L₆₀>L₁₀₀>L₄₀>L₂₀>L₁₀,2011—2012年和2012—2013年为L₈₀、L₆₀>L₁₀₀>L₄₀.开花后11 d和21 d,旗叶水势、净光合速率和蒸腾速率均为L₈₀、L₁₀₀>L₆₀>L₄₀>L₂₀、L₁₀;花后31 d为L₈₀>L₆₀、L₁₀₀>L₄₀、L₂₀、L₁₀.L₈₀各区间开花期和成熟期干物质积累量及籽粒产量变异系数小于L₁₀₀,平均干物质积累量及开花后干物质积累量和对籽粒产量的贡献率显著高于L₁₀₀、L₄₀、L₂₀和L₁₀,平均籽粒产量和水分利用效率显著高于其他处理,是本试验条件下节水高产的最优畦长处理.     

内蒙古河套灌区春玉米苗期光温指标

利用2012-2013年在内蒙古河套灌区巴彦淖尔市的春玉米分期播种试验数据,结合农业气象站多年的作物观测资料,分析了河套灌区光温条件变化对春玉米苗期生长发育的影响,得到不同适宜度光温指标体系,并应用多项式拟合方法将温度指标插值到苗期生长的每一天,形成动态连续温度指标曲线,可以更客观和精细地反映温度对春玉米苗期生长发育的影响.结果表明: 播种 出苗期和出苗 拔节期温度每上升1 ℃,出苗速率和发育速率分别约提升11%和12%,生物学下限温度分别为7.4和11.9 ℃;播种 出苗期适宜温度为16.0～18.0 ℃,三叶期叶面积指数可达0.0172以上;出苗-拔节阶段适宜温度为21.6～23.0 ℃,气温越高,地上部光合作用越强,叶片和植株生长越快,拔节期叶面积指数和株高分别可达2.15和120 cm以上;出苗 拔节阶段日照百分率≥74%、平均日照时数≥11.0 h·d^-1或总日照时数≥540 h,植株叶片干质量可达34 g以上.     

2004—2008年落叶松人工林细根生产和死亡的季节动态

2004—2008年,采用微根管(minirhizotron)技术,对落叶松人工林细根生产和死亡进行连续动态观测,同时测定了温度(大气温度和土壤10 cm温度)和水分(降雨量和土壤10 cm深处含水量)的变化,研究细根生产、死亡的动态及其与温度和水分的关系.结果表明：落叶松细根年根长生产量在0.20～0.78 mm·cm^-2,死亡量在0.26～0.72 mm·cm^-2;2004—2006年细根年根长平均生产量(0.67 mm·cm^-2)和死亡量(0.59 mm·cm^-2)均高于2007—2008年细根年根长平均生产量和死亡量(0.37和0.39 mm·cm^-2);在生长季内（5—10月）,落叶松春末至夏季(6—7月) 的细根生产量占全年产量的51%～68%,秋末(10月)仅占全年的1%～4%;而夏末(8月)和秋季(9—10月)细根死亡量占全年的59%～70%,早春(5月)占全年的1%～5%.相关分析表明,大气温度变化可以解释细根生产量66%的变异,而土壤10 cm深处温度解释24%,降雨量解释27%.细根的死亡量与土壤10 cm深处温度呈指数正相关.     

水肥互作对滴灌玉米氮素吸收、水氮利用效率及产量的影响

优化水、氮供应是实现作物高产与水肥资源高效利用的有效途径.本文研究了田间试验条件下,水(4500、6750、9000 m³·hm^-2)、氮(0、225、330、435、540 kg·hm^-2)互作对高密度(≥105000 株·hm^-2)滴灌玉米干物质积累、氮素吸收及产量的影响.结果表明: 玉米干物质积累与吸氮量均随灌溉和施氮水平的增加明显升高,当施氮量大于435 kg·hm^-2和灌溉量大于9000 m³·hm^-2时则呈减少趋势.完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为W₆₇₅₀(36359 kg·hm^-2)>W₉₀₀₀(35077 kg·hm^-2)>W₄₅₀₀(33451 kg·hm^-2),施氮对玉米吸氮量的变化表现为N₄₃₅(459.9 kg·hm^-2)>N₅₄₀(458.1 kg·hm^-2)>N₃₃₀(416.3 kg·hm^-2)>N₂₂₅(351.3 kg·hm^-2),N₄₃₅比N₃₃₀、N₂₂₀分别升高9.1%、32.7%,N₅₄₀比N₄₃₅降低0.6%.在施氮量0～435 kg·hm^-2范围内,玉米最大氮素吸收速率随施氮量增加而升高,在施氮量为435 kg·hm^-2时达最大(6.57 kg·hm^-2·d^-1).灌水与施氮均可显著增加玉米产量、穗粒数和穗粒质量,二者有明显的正交互作用,且以氮为主效应.在施氮0～435 kg·hm^-2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;灌溉水分生产率随施氮量升高而增加,随灌水量增加而明显下降,灌溉定额为4500～6750 m³·hm^-2时,灌溉水分生产率可达2.57～3.80 kg·m^-3.玉米最高产量18072 kg·hm^-2的施氮量为567.0 kg·hm^-2.最佳经济施氮量为427.9～467.7 kg N·hm^-2时,玉米产量在17109～17138 kg·hm^-2,氮素偏生产力和氮肥利用率分别达122 kg N·hm^-2和45.0%.水氮一体化施肥可实现滴灌玉米高产协同水、氮利用效率的共同提高.     

基于20 cm蒸发皿蒸发量制定的华北地区温室黄瓜滴灌灌水制度

试验分别于2013和2014年在中国农业科学院新乡综合试验基地进行,以20 cm蒸发皿蒸发量（E_p -20）为灌水依据,设置5种水面蒸发系数（K_cp1:0.25;K_cp2:0.5;K_cp3:0.75;K_cp4:1.0;K_cp5:1.25）代表5种灌水水平,分析了不同水量（I_r）对温室黄瓜滴灌耗水量（ET）、产量、品质以及水分利用效率（WUE）的影响,探讨了以E_p -20制定温室滴灌灌水计划的可行性.结果表明：温室滴灌黄瓜整个生育期内的耗水量在129~314 mm,耗水量随着灌水量的增加而增加.当灌水量超过0.75E_p 20时,各处理之间的产量无差异,平均单果质量、单株瓜条数和平均瓜长对灌水量的响应均存在一个阈值（0.75E_p 20）;品质方面,可溶性固形物、维生素C和可溶性糖含量均随着灌水量的增加而降低,而可溶性蛋白质含量为：K_cp2＞K_cp3＞K_cp4＞K_cp1＞K_cp5;采用修正后的Penman Monteith公式计算温室滴灌黄瓜参考蒸发蒸腾量所得结果与E_p -20呈极显著线性相关关系.可见,在华北地区日光温室黄瓜的滴灌灌水制度选用0.75倍的20 cm蒸发皿水面蒸发量作为灌水依据简单可行.     

未来气候变化对河南省冬小麦需水量和缺水量的影响预估

采用美国农业部土壤保持局推荐的方法计算有效降水量,应用Penman-Monteith模型和作物系数法计算需水量,在对河南省1981—2010年冬小麦生育期内有效降水量、需水量和缺水量分析的基础上,结合《排放情景特别报告》的两种排放情景A2(强调经济发展)和B2(强调可持续发展)预估的未来气候情景,探讨了未来气候情景下河南省冬小麦的有效降水量、需水量和缺水量的时空演变规律及其主要气候影响因素.结果表明: 从整体上看,相对于基准时段(1981—2010年),A2和B2情景下,不同时段冬小麦全生育期的有效降水量、需水量和缺水量均表现出增加趋势,有效降水量均以2030s时段增加最多,分别增加33.5%和39.2%;需水量均以2010s时段增加最多,分别增加22.5%和17.5%,年代间呈现明显递减趋势;缺水量在A2情景下以2010s时段增加(23.6%)最多,B2情景下以2020s时段增加(13.0%)最多.偏相关分析表明,A2和B2情景下,太阳总辐射是影响河南省冬小麦需水量和缺水量变化的主要气候因素.由于地理环境和气候条件的差异,不同时段河南省冬小麦全生育期有效降水量、需水量和缺水量的距平百分率在空间分布上具有差异.未来河南省水资源可能更趋于短缺.     

栽培因子对胡麻天亚9号产量的影响

为了探讨甘肃省胡麻高产栽培方案,以‘天亚9号’为试验材料,采用播种量（X₁）、底施氮肥（X₂）、底施磷肥（X₃）、底施钾肥（X₄）、叶面施钾肥（X₅）、叶面施硼肥（X₆）、生长调节剂（多效唑,X₇）、生育期灌水量（X₈）的8因素均匀设计,研究不同栽培因子对高产优质胡麻‘天亚9号’籽粒产量的影响,并对胡麻产量与各栽培因子进行相关性分析、通径分析及主成分分析.结果表明： 影响胡麻产量的因素为播量、底施氮肥、底施钾肥、生长调节剂、底施磷肥、叶面喷施钾肥;其相关性依次为播量>生长调节剂（多效唑）>底施氮肥>底施磷肥>叶面喷施钾肥>底施钾肥.进一步进行最高产量模拟寻优,采用频数分析法得到胡麻产量大于173.58 kg·hm^-2的优化栽培因子为：播量4.68～4.92 kg·hm^-2,底施氮肥11.59～14.75 kg·hm^-2,底施磷肥17.26～21.95 kg·hm^-2,底施钾肥7.00～12.50 kg·hm^-2,叶面肥（磷酸二氢钾）1.41～1.81 kg·hm^-2,生长调节剂（多效唑）751.74～954.04 g·hm^-2.     

底播增殖菲律宾蛤仔碳、氮、磷收支

为从生源要素角度评价底播增殖滤食性贝类在近岸海域生态系统物质循环中所扮演的角色,本文依据在庄河海域现场研究得到的底播菲律宾蛤仔的生理生态学参数建立了其C、N、P收支方程.结果表明： 菲律宾蛤仔对碳、氮、磷的生长余力(SFG_C、SFG_N、SFG_P)均呈现明显的季节变化,即均在春季达到最高值,而SFG_C在夏季时最低,且为负值,SFG_N及SFG_P全年均为正值,变化范围分别为-3.94～49.82 mg C·ind^-1·d^-1、0.72～9.49 mg N·ind^-1·d^-1和0.15～3.06 mg P·ind^-1·d^-1.菲律宾蛤仔对碳、氮、磷的生长效率季节变化显著,其对C、N、P的净生长效率基本表现为K_P2> K_N2> K_C2.C、N、P收支方程显示,菲律宾蛤仔更趋向于对N、P的富集,即与碳元素相比,摄取的氮源及磷源大部分用于蛤仔自身的生长和繁殖.高密度、大规模底播增殖菲律宾蛤仔是庄河海域生态系统碳、氮、磷循环的重要组分,其对近岸海域生态系统生源要素循环的贡献不容忽视.
     

不同耕作方式对复播大豆光合特性、干物质生产及经济效益的影响

013-2014年设置复播大豆田间试验,调查滴灌条件下麦后不同耕作方式复播大豆的生理指标及主要农艺性状,以探究适合北疆滴灌条件下麦后复播大豆的高产耕作方式.结果表明： 麦后实施不同土壤耕作方式复播大豆,在测定期间的群体叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(SPAD)、叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)均表现出翻耕覆膜(TP)>
翻耕(T)>旋耕(RT)>免耕(NT),而胞间CO₂浓度(C_i)呈现相反的结果.其中, TP处理两年LAI、SPAD、P_n、T_r、g_s的均值分别比NT处理高55.0%、9.1%、41.8%、37.5%和56.4%,而C_i下降22.1%,且均达显著差异水平,说明TP处理增强了大豆的光合效率,提高叶片同化CO₂的能力,这是其较NT处理大豆增产的主要光合生理机制.TP处理显著提高了植株干物质积累量,其单株荚数、单株粒数、百粒重分别较NT处理提高50.3%、48.1%、11.8%,增产达20.8%,差异显著.因此,本试验条件下,北疆麦后复播大豆宜采用翻耕后地膜覆盖结合膜下滴灌技术的耕作方式.     

不同水势对黄瓜花后叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响

研究不同水势（SWP）对温室黄瓜花后叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响.结果表明： -10和-30 kPa分别为黄瓜开始产生干旱胁迫和干旱胁迫由气孔限制转向非气孔限制的水势临界值.在无干旱胁迫阶段(-10 kPas)、胞间CO₂浓度(C_i)、净光合速率(P_n)、表观量子效率(ε)、蒸腾速率(T_r)、羧化效率(CE)、Rubisco限制下的最大羧化速率(V_{c max})、最大电子传递速率(J_max)、磷酸丙糖利用速率(V_TPU)、PSⅡ的潜在和实际量子效率(Φ_PSⅡ和F_v/F_m)以及光化学淬灭系数(q_P)下降,光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(R_d)、CO₂补偿点(CCP)、气孔限制值(L_s)、瞬时水分利用效率(WUE_i)和非光化学淬灭系数(q_N)上升,气体交换参数随水势的变化速度快于叶绿素荧光参数,各处理间差异显著;在非气孔限制阶段(-45 kPa≤SWP≤-30 kPa),随着SWP下降,光饱和点(LSP)、R_d、CE、V_{c max}、V_TPU、L_s、WUE_i、Φ_PSII、F_v/F_m和q_P下降,CCP、C_i和q_N上升,叶绿素荧光参数随水势的变化速度快于气体交换参数,各处理间差异显著.设施黄瓜生产中,当土壤或基质的水势下降到-10 kPa时应及时灌溉,灌溉到水势上升为-5 kPa时停止;水势下降到-30 kPa之前的灌溉可有效恢复作物的气孔性限制,水势降到-30 kPa以下,干旱胁迫会对作物造成不可恢复的伤害.