黄河流域积温数据栅格化方法优选

在获得黄河流域109个气象站点45a的逐日平均气温、各气象站的经纬度以及海拔高度数据和中国数字高程模型的基础上,采用Cokriging、积温垂直递减和"回归分析计算+残差插值"3种方法对黄河流域≥0℃的积温栅格化进行了探讨,结果表明:相关性为"回归分析计算+残差插值"＞积温垂直递减＞Cokriging,T检验的双尾显著性概率Sig.:"回归分析计算+残差插值"＜积温垂直递减＜0.05＜Cokriging,Cokriging方法结果差异不显著,"回归分析计算+残差插值" 方法比积温垂直递减差异性更显著,比较分析可知"回归分析计算+残差插值"是最适合的.     

基于SPEI的辽宁省玉米生育期干旱特征分析

在全球气候变暖的背景下,探究玉米生育期的气候变化及干旱特征,对于预防干旱灾害对作物造成的损失,以及农业可持续发展意义重大。基于1967—2018年辽宁省33个国家级气象台站逐日观测数据,计算了不同月尺度下玉米各生育期标准降水蒸散指数（SPEI）,并结合干旱频率及干旱站次比综合分析了干旱时空变化情况。结果表明：（1）辽宁省玉米生育期降水量以13.31 mm/10a的速率减少,与SPEI呈显著正相关（P<0.01）;气温以0.25℃/10a的速率显著上升（P<0.01）,与SPEI呈负相关。（2）播种-出苗期、出苗-拔节期和喇叭口期SPEI在时间上均呈上升趋势,抽雄期和成熟期呈降低趋势;在空间上全生育期SPEI表现为西北向东南递增趋势。（3）全生育期干旱站次比以0.41%/10a的速率上升;出苗-拔节期干旱站次比呈减少趋势,其他生育阶段均呈上升趋势;发生干旱类型频次区域性干旱 > 部分区域性干旱 > 局域性干旱 > 全域性干旱。（4）全生育期干旱频率整体呈现出由西北向东南递减的特征,且干旱频发区主要在辽西地区;干旱发生频率轻旱 > 中旱 > 重旱 > 特旱。（5）出苗-拔节期为干旱站次比最高的时期;SPEI平均值和不同等级干旱频率最高的时期均为播种-出苗期。该研究成果可为区域农业干旱风险评价以及抗灾减灾等提供参考。     

海拔对甘肃河西走廊玉米生育期的影响

为了研究海拔高度对玉米生育期的影响,1999年和2004年在甘肃省河西走廊的张掖市安排了4个试点的田间试验,海拔高度分别是1506.5、1706.5、2000.0和2231.5m.结果表明,608、酒单3号和中单2号3个不同熟期类型的玉米品种在同日播种条件下,随着海拔的升高成熟期延迟,海拔与品种的生育期之间呈极显著正相关,海拔每升高100m,生育期延长5～6d.海拔与播种至拔节天数之间也表现正相关,海拔与株高之间为负相关.     

逐日气象要素空间插值方法的比较

采用距离反比权重法(IDW)、协克里格法(CK)和薄盘样条法(TPS) 3种不同的空间插值方法,对我国1951-2005年气象数据完整的559个气象站点逐月第15日的平均基本气象要素(最高气温、最低气温、日照时数和降水量)进行了插值分析与评价.结果表明：3种插值方法中,TPS法对最高气温和最低气温插值的根均方差（RMSE）最小(1.02 ℃和1.12 ℃)、R²最大(0.9916和0.9913);不同季节中,TPS法对秋季最高气温、夏季最低气温进行插值的RMSE均最小(0.83℃、0.86 ℃),R²均为秋季最高.对于日照时数和降水量而言,TPS法的RMSE最小(0.59 h和1.01 mm)、R²最大(0.9118和0.8135);不同季节中,TPS法对冬季日照时数进行插值的RMSE最小(0.49 h)、R²最大(0.9293),TPS法对冬季降水量进行插值的RMSE最小(0.33 mm),IDW法对夏季降水量进行插值的RMSE最小(2.01 mm),CK法对春季降水量进行插值的R²最大(0.8781).TPS法可作为我国大量逐日基本气象要素的最优空间插值方法.     

气候变化下辽宁省春玉米水热时空特征及干旱风险

探究辽宁省春玉米各生育期内的气候资源变化特征及干旱风险,能够为宜农政策制定提供理论依据,从而增强玉米种植气候适应能力。基于辽宁省19个气象站点逐日气象数据及玉米生育期数据,利用度日指标、显著性检验、干燥度指数及地理信息技术分析1970-2018年5个年代际玉米全育期生长度日（GDD）、高温度日（HDD）、降水量的时空变异特征。结果显示：（1）春玉米GDD整体呈上升趋势,不同年代际间GDD在苗期、成熟期及全育期存在显著差异;从2000年开始,高值区向朝阳、鞍山等地集中。（2）2000-2018年春玉米全育期HDD增长趋势明显,尤其在抽穗期;空间上以朝阳为中心的辽西北地区高值区变化范围明显。（3）春玉米降水量在拔节期、抽穗期及成熟期年际变化大,波动性强;以中部地区变化最为明显,且1990-1999年降水量分布变化较大。（4）辽宁省春玉米全育期干燥度指数在不同年代际存在差异,从干燥度指数与GDD、HDD及降水量的聚合分析看,HDD的升高和降水量的减少引发干旱的风险性较高。（5）虽辽宁省春玉米全育期的热量资源增加,但降水量呈减少趋势,未来极端高温和农业干旱的风险将有所提升,因此,下一步应针对农业气候变化及其对农业影响等开展分区研究。     

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.     

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.     

不同生育期玉米上草地贪夜蛾的发生为害规律

2019年在广东湛江、江门调查了玉米上草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda (Smith)发生为害动态,分析了不同生育期玉米上该虫发生为害差异规律。发现各个地区草地贪夜蛾的虫口数量与玉米受害程度存在较大差异,呈现不均衡性;该虫对玉米苗期为害最严重,其次为大喇叭口期;建立了2个地区玉米6个生育期受害率与虫口数量之间的线性回归模型。研究结果可为草地贪夜蛾监测预警及防控提供参考。     

春玉米最大叶面积指数的确定方法及其应用

玉米叶面积指数达到最大时光合产物基本停止向营养器官分配,是玉米进入生殖生长阶段的标志.对锦州农田生态系统野外观测站2005-2011年多品种的春玉米大田试验资料分析发现春玉米最大叶面积指数出现于吐丝后2周左右,提出了春玉米叶面积指数达到最大时的积温指标,即播种至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1085.3℃·d和(或)出苗至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1010.4℃·d.在此基础上,采用修正的Logistic方程构建了春玉米相对叶面积指数动态普适模型.研究结果为准确模拟春玉米叶片生长及光合产物分配提供了依据.     

基于气候适宜度的东北地区春玉米发育期模拟模型

以春玉米的生理生态发育过程为基础,基于作物生理发育时间恒定原理,建立了可推广应用的作物发育期模拟模型.本文充分考虑光、温、水对作物生育进程的综合影响,设计了基于气候适宜度来动态确定作物生理发育日数的算法,为模型的大范围推广应用奠定了基础.利用东北地区农业气象站2009、2010年观测资料对模型进行了分析和验证,模型运行结果与实际观测情况比较吻合,全生育期的均方根误差(root mean square error,简称RMSE)为3.8d,营养生长阶段发育期模拟结果的相关系数在0.84以上,生殖生长阶段发育期模拟结果的相关系数在0.77以上.模型生物学意义明确、精度较高、数据易获、可操作性强,能够在农业气象业务服务中应用于玉米生育进程的模拟与预测.     

东北地区春玉米气候适宜度模型

农作物生长是一个连续的动态过程,因而作物生长的最适宜气象指标也是连续变化的.据此,本文提出作物生长日可利用降水量的推算方法和气象指标时间插值算法,构建了日尺度气候适宜度模型,利用东北地区农业气象站的多年玉米观测资料进行检验.结果表明： 模型计算的气候适宜度与株高、百粒重存在显著正相关;在春玉米营养生长期间,气候适宜度与株高的相关系数(R²)在0.58以上;春玉米生殖生长期间,气候适宜度与春玉米百粒重的R²在0.45以上.本文建立的日尺度气候适宜度模型能客观地反映营养生长阶段及生殖生长阶段作物与气候条件的相互作用关系.
     

Impact of derived global weather data on simulated crop yields

Crop simulation models can be used to estimate impact of current and future climates on crop yields and food security, but require long‐term historical daily weather data to obtain robust simulations. In many regions where crops are grown, daily weather data are not available. Alternatively, gridded weather databases (GWD) with complete terrestrial coverage are available, typically derived from: (i) global circulation computer models; (ii) interpolated weather station data; or (iii) remotely sensed surface data from satellites. The present study's objective is to evaluate capacity of GWDs to simulate crop yield potential (Yp) or water‐limited yield potential (Yw), which can serve as benchmarks to assess impact of climate change scenarios on crop productivity and land use change. Three GWDs (CRU, NCEP/DOE, and NASA POWER data) were evaluated for their ability to simulate Yp and Yw of rice in China, USA maize, and wheat in Germany. Simulations of Yp and Yw based on recorded daily data from well‐maintained weather stations were taken as the control weather data (CWD). Agreement between simulations of Yp or Yw based on CWD and those based on GWD was poor with the latter having strong bias and large root mean square errors (RMSEs) that were 26–72% of absolute mean yield across locations and years. In contrast, simulated Yp or Yw using observed daily weather data from stations in the NOAA database combined with solar radiation from the NASA‐POWER database were in much better agreement with Yp and Yw simulated with CWD (i.e. little bias and an RMSE of 12–19% of the absolute mean). We conclude that results from studies that rely on GWD to simulate agricultural productivity in current and future climates are highly uncertain. An alternative approach would impose a climate scenario on location‐specific observed daily weather databases combined with an appropriate upscaling method.     

弱光胁迫对不同基因型玉米生长发育和产量的影响

以不同基因型玉米为材料,在玉米生长发育的3个主要阶段(苗期、穗期、粒期)进行分期遮光试验,研究不同时期弱光胁迫对不同基因型玉米生长发育和产量的影响。结果表明,遮光延缓了玉米叶片的出生速度,使叶片变薄;遮光可以延缓叶片的衰老,但遮光解除后则加速叶片的衰老;遮光造成植株高度增加,但恢复正常光照后,其株高却逐渐低于对照;遮光使干物质积累下降,抽雄吐丝日期推迟,尤其是吐丝日期推迟更多,并使产量降低,但不同基因型玉米不同遮光处理下降程度不同。试验的4个品种中,掖单2 2和豫玉2号受遮光影响较小,而掖单36 38和丹玉13受影响较大,即不同基因型玉米对弱光胁迫的敏感性不同     

关键发育期干旱及复水过程对春玉米主要生理参数的影响

为深入了解玉米在关键发育期干旱条件下的耗水特征及致灾机理,对春玉米‘丹玉39’分别从拔节(T₁)和抽雄(T₂)期开始采用持续无补水方式进行干旱及复水试验,基于对叶和根水势、主要光合变量(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r、气孔导度g_s、胞间CO₂浓度C_i)以及茎流速率(SF)的动态观测,研究各生理参数对干旱及复水过程的响应特征.结果表明: 叶、根水势均与土壤湿度呈对数关系,不同时期干旱使二者都减小,对根水势的影响比叶水势提前,与拔节期相比,抽雄期叶水势的干旱响应偏早,根水势偏晚;叶水势在T₁处理复水后能得到恢复,但不能恢复到正常水平,T₂处理不能恢复;T₁处理的根水势对复水的响应比叶水势更快,且更接近于正常水平.P_n和T_r对T₂处理的响应快于T₁处理;复水后二者对T₁处理的恢复速度快于T₂处理,T₁和T₂处理P_n分别超过和达到正常水平,而T_r分别能和不能达到正常水平;T_r对T₁处理的响应早于P_n,二者对T₂处理的响应一致;各处理g_s对干旱的响应与P_n一致;T₁处理的C_i与P_n趋势一致,T₂处理相反.各干旱处理SF比对照减小,在晴天比阴天响应明显,SF对T₂处理的响应比T₁处理敏感,在一定干旱水平后响应敏感性减弱;复水后SF比对照明显增大,T₂处理的增幅小于T₁处理.     

甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化

根据甘肃河东地区15个气象站点1961-2010年的气象资料以及春玉米生育期资料,利用数理统计分析方法及GIS技术研究了该区50年春玉米生长季的气候因子变化特征及光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力的时空分布特征.结果表明:近50年来,河东地区春玉米生长季平均气温波动上升,平均增温0.36℃·10a-1,太阳辐射总量明显下降,降雨量波动下降;光合生产潜力下降,光温生产潜力上升,气候生产潜力略微增加;光合生产潜力从南到北逐渐增加,光温生产潜力中部低,北部、南部及东部高,气候生产潜力从东南向西北递减;该区太阳辐射的下降导致了光合生产潜力的下降,但温度的大幅升高,弥补了太阳辐射带来的负面效应;另外,由于该区降水呈下降趋势,且季节分配不均匀,在一定程度上影响了作物气候生产潜力.研究结果揭示了甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化.     

基于分期播种的气候变化对东北地区玉米(Zea mays)生长发育和产量的影响

利用在东北地区中部开展玉米(Zea mays)分期播种试验资料,分析气候变化对玉米出苗速度、生长发育速度、灌浆过程、植株干物质积累和产量的影响,进而分析未来气候变化对东北地区玉米生产的影响及适应性对策.结果表明,气候变化对玉米生长发育和产量的影响十分明显,在水分基本适宜的条件下,东北地区气候变暖导致玉米生长季气温升高、积温增加,使玉米生长发育和灌浆速度加快,生物量增加,从而提高单产.但气候变暖的同时,气候变干会限制热量资源的利用,将缩短玉米灌浆时间,降低灌浆速率,使千粒重下降,从而造成明显减产,而且减产幅度明显大于温度升高的增产幅度.在水分条件基本得到满足的条件下,未来夏半年气候变暖对东北地区玉米生产是有利的,偏晚熟玉米品种比例可以适当扩大,东北玉米带可以向北部和东部扩展,单产和总产都会增加;但如果水分得不到满足,气候的暖干化趋势会使东北地区的中、西部玉米主产区的农业干旱变得更加严重且频繁,造成产量下降和不稳定,给玉米生产带来严重威胁,因而更应加强农业干旱的综合防御工作.     

沟垄全覆盖种植方式对旱地玉米生长及水分利用效率的影响

2008-2010年在渭北旱塬区,以沟不覆盖为对照(CK),研究垄上覆地膜沟内分别覆普通地膜(PP)、生物降解膜(PB)、玉米秸秆(PS)和液体地膜(PL)4种沟垄全覆盖种植模式对土壤水温、玉米生长、产量及水分利用效率的影响.结果表明,在玉米生长前期,PP、PB和PS处理可明显提高0-200 cm土壤蓄水量;生育中期,PS处理蓄水保墒效果最为显著;生育后期,各沟垄全覆盖处理与对照的土壤蓄水量无显著差异;整个生育期PL处理与CK的土壤蓄水量差异不显著.PP和PB处理3a玉米生育期5-25 cm平均土壤温度分别较CK增高1.6℃和1.3℃,PS处理降低1.9℃,而PL处理与CK无显著差异.PP和PB的增温保水效应使玉米株高、叶面积及地上生物量均高于CK;PS处理的降温效应促进玉米中后期生长,其株高、叶面积及地上生物量均高于CK;PL处理对玉米各生长指标影响不显著.与CK相比,PP、PB和PS处理3a平均的籽粒产量分别提高13.0％、13.8％和15.0％,水分利用效率分别提高9.8％、10.2％和11.6％.可见,垄覆地膜沟覆地膜、生物降解膜或秸秆的沟垄全覆盖种植可明显改善土壤的水温状况,促进玉米生长,从而显著提高作物产量和水分利用效率,对渭北旱塬区春玉米丰产栽培具有重要指导意义.     

Development stage distribution as a proxy for feeding success and growth for first feeding Norwegian spring spawning herring larvae

The estimation of growth rates in young herring larvae (Clupea harengus) in the field can be difficult because the primary increments in the otoliths may not be discernible or formed at a daily level. Likewise, the estimation of mortality rates of fish larvae in the field is very difficult to achieve, especially in a rigorous quantitative manner. In this study, the authors suggest the use of a stage-based proxy of feeding success, growth and potential survival or mortality risk of field-caught larvae. The stage-based proxy is derived based on observations from previous laboratory studies where larvae successfully completing start-feeding on external food sources will advance through the early development stages, whereas those that do not (unsuccessful larvae) remain and accumulate in the development stage preceding first feeding. The relative occurrence of larvae in the early development stages is therefore expected to reflect feeding conditions of the larvae, with higher ratios of unsuccessful larvae indicative of poor feeding success and higher mortality risk. Using field data on Norwegian spring spawning herring, the authors document that the relative occurrence of larvae in the late non-feeding stage is significantly higher at lower average zooplankton concentrations, in line with the predictions of the authors that this novel approach of using a stage-based proxy could be a useful indication of feeding success, growth and mortality in the field. Further, there was a significant interaction effect with ambient temperature, with the ratio being higher at low zooplankton concentrations at higher temperatures. This study also suggests that these findings are not population specific as the same accumulation of non-feeding larvae in the late non-feeding stage was observed in laboratory-reared larvae of both autumn and spring spawning herring populations.     

黑色地膜覆盖对旱地玉米土壤环境和植株生长的影响

针对渭北旱塬地区使用普通白色地膜导致玉米生长出现的早衰、减产等问题,2012—2013年开展了黑色地膜覆盖、白色地膜覆盖和裸地玉米栽培试验,系统分析了黑色地膜对土壤温度、水分和玉米生长的影响。结果表明,黑色地膜与白色地膜的土壤保水效果相同,均使0—120cm土壤水分含量显著(P0.05)高于裸地对照。与白色地膜覆盖相比,黑色地膜覆盖能够有效降低0—15 cm土壤白天温度,可以使白天0—15cm土壤日地温平均降低0.8℃。黑色地膜覆盖后,玉米的籽粒灌浆期延长,吐丝后单株干物质积累量快速增加。玉米生殖生长期较裸地栽培延长2—3 d,成熟期单株干物质积累量增加18.11%;较普通白色地膜覆盖玉米生殖生长期延长2 d,成熟期单株干物质积累量提高7.31%。黑色地膜覆盖玉米产量和水分利用效率显著提高(P0.05),较白色地膜分别提高10.36%和10.40%,较裸地对照分别提高22.11%和25.28%。在旱地春玉米区,用黑色地膜代替普通白色地膜,对促进玉米增产具有一定的可行性。