黄绵土坡耕地大豆的水肥产量效应

研究了不同施肥量(N、P配施)下黄绵土坡耕地大豆的水肥产量效应．结果表明,水分利用效率(WUE)与作物产量(Y)正相关,y＝0．0017l 0.0035WUE．单施磷时,作物产量和WUE随磷的增加而增大;单施氮时,作物产量和WUE随氯的增加先增大后降低,表明施用氮应该配合施用一定量的磷．施肥能显著提高作物产量和WUE,与不施肥相比,施肥时作物产量和WUE分别提高了86．76％一470．16％和69．64％一438．47．与单施氦、磷相比,氮、磷合理配施能提高作物产量和水分利用效率,适宜的N、P(P205)配施比例为1．3：1．     

预测未来40年气候变化对我国玉米产量的影响

气候变化将对我国农业生产造成重要影响.传统的积分回归模型和最新的气候预测相结合可能适合评估未来气候变化对作物产量的影响程度.本文首先利用积分回归方法建立了我国不同省区玉米产量与气象要素间的相关模型,然后利用最新的气候预测成果探讨了未来40年气候变化对我国玉米产量的可能影响,并分析了其原因.结果表明:如果玉米品种改良以及目前的科技水平发展速度不变,未来40年我国玉米单产将以减产为主,且随时间递增有减幅增大趋势,但一般在5%以内.A2气候变化情景下,除2021—2030年外,我国玉米减产幅度最大的地区为东北,在2.3%~4.2%;西北、西南和长江中下游地区在2031年以后减产幅度也较大.B2气候变化情景下,东北地区在2031—2040年减产幅度最大,达5.3%;其余仍以西南和西北地区减产幅度较大.两种情景下,华北地区减产幅度均较小,一般在2.0%以内,而华南地区几乎不变.A2相较B2情景下,除2021—2030年外,其余年代的绝大多数地区减产幅度均更大.各旬降水量在我国北方地区对玉米产量几乎都为正效应,而各旬温度对我国各省区玉米产量一般为负效应.未来我国各省区玉米减产的主要原因是气温升高,仅个别省份减产与降水量减少有关.不同方法对未来我国玉米产量变化的评估结果很不一致.进一步增强评估准确性一要考虑品种和科技进步因素的影响,二要增强各类评估模型的机理性.     

玉米-大豆带状套作下玉米株型对大豆干物质积累和产量形成的影响

通过田间试验, 以大豆单作为对照,设置登海605/贡选1号(RI₁)、川单418/贡选1号(RI₂)、雅玉13/贡选1号(RI₃)3种玉米 大豆带状套作种植模式,研究了玉米株型对大豆干物质积累和产量的影响.结果表明： RI₂和RI₃处理大豆的积累速率低于RI₁处理,且RI₁处理大豆叶片、茎秆和荚果的干物质积累量分别比RI₂和RI₃处理高17.6%、16.5%、13.7%和34.6%、33.1%、28.4%.带状套作大豆叶片、茎秆的分配比例均以RI₁处理最高、RI₂处理其次、RI₃处理最低,而荚果分配比例的变化趋势与其相反.与RI₂和RI₃处理相比,RI_1处理显著提高了大豆营养器官(叶+茎)干物质向荚果的转运量、转移率及其对荚果的贡献率,RI₁处理大豆的单株荚数、单株粒数、每荚粒数、单株粒质量和产量分别比RI₂和RI₃处理提高了6.8%、11.5%、4.4%、15.9%、15.6%和14.3%、22.2%、6.7%、33.4%、36.8%.带状套作大豆营养器官干物质的积累速率、转运量、转移率和贡献率与产量及产量的构成呈显著正相关,且均以RI_1处理最高,实现了紧凑型玉米对带状套作大豆干物质积累、转运和分配的有效调控,促进了产量的提高.     

土壤水分胁迫对玉米形态发育及产量的影响

未来气候变化可能加剧的干旱化将对我国主要粮食和最重要的饲料作物玉米产生严重影响。为增进玉米对干旱化响应与适应的理解及制定应对策略 ,利用大型活动遮雨棚及池栽对玉米进行了全程水分控制试验研究。对不同土壤水分胁迫下的玉米形态表征、生长发育及产量的分析表明 ,玉米受干旱胁迫的影响程度因受旱轻重、持续时间以及生育进程的不同而不同 ,受旱越重 ,持续时间越长 ,影响越甚。大喇叭口期前 ,玉米株高和生物产量受有限供水或轻度干旱影响不算很大 ,但从大喇叭口期后直至抽雄和灌浆期 ,轻度干旱胁迫持续久了也会对株高和生物产量产生较大不良影响。严重干旱胁迫则从拔节始至灌浆期均对株高和生物产量影响更为不利。进而引起果穗性状恶化 ,穗粒数和百粒重减小 ,最终导致经济产量大幅下降。说明玉米生育前期(大喇叭口期前 )进行有限的控水可行。而玉米生育前期干旱胁迫将使生育进程明显延缓 ,严重干旱胁迫可使抽雄、吐丝期较水分充足滞后 4 d左右 ,并引起成熟期推迟     

不同覆盖方式对旱地马铃薯耗水特性和产量的影响

在陇中半干旱区设置玉米整秆带状覆盖(ST)、地膜覆盖(PT) 2种覆盖方式,以露地平作为对照(CK),研究了不同覆盖方式对马铃薯田土壤水分、耗水规律、产量及水分利用效率的影响。结果表明:与CK相比,覆盖处理显著(P<0.05)提高了马铃薯播种至收获期0～200 cm土壤贮水量,ST和PT处理土壤贮水量较CK的增幅分别以收获期(12.3%)和淀粉积累期(9.1%)最大;覆盖处理降低了马铃薯全生育期耗水量,以ST处理的降幅最大(23.4%);与CK相比,ST处理显著降低了生育前期(播种-块茎形成期)和后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量,显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,并增加了深层土壤水分,而PT处理主要降低了生育前期和中期耗水,显著增加了生育后期耗水; ST和PT处理分别使马铃薯产量较CK显著增加32.4%和32.9%,水分利用效率提高73.8%和48.8%。综上可知,玉米整秆带状覆盖处理能显著改善马铃薯生育中后期0～200 cm土壤水分状况,使马铃薯关键生长阶段耗水增多,能显著提高马铃薯产量和水分利用效率。     

气候变化对邢台夏玉米的影响及品种适应性

研究气候变化对华北平原粮食生产的影响及其机理,对制定有针对性的适应措施以保证国家粮食安全具有重要意义.应用Hybrid-Maize模型研究了1981—2010年气候变化对河北邢台夏玉米产量潜力的影响及农民采用长生育期品种的适应措施.结果表明:研究期间,邢台地区气温显著上升,平均温度上升速度达0.49℃·10 a-1;日照时数和太阳辐射显著降低,降幅分别达0.56 h·d-1·10 a-1和265.1 MJ·m-2·10 a-1;降水量相对稳定,但年际间波动较大.在该气候背景下,利用20世纪80年代典型夏玉米品种模拟发现,21世纪初灌溉与雨养条件下夏玉米产量潜力均显著下降,降幅高达0.63~0.64 Mg·hm-2·10 a-1.产量潜力的降低主要是生育期内太阳辐射下降和由温度升高导致的生育期缩短共同作用的结果.其中,太阳辐射下降对产量下降的贡献较大,高达60%.在实际生产中,农民采用长生育期品种来适应气候变暖.21世纪初主要夏玉米品种出苗到生理成熟期有效积温比20世纪80年代增加19%(280℃),相应灌溉和雨养玉米产量潜力提高了34%~40%(2.73~3.40 Mg·hm-2).     

扎龙湿地芦苇沼泽蒸散耗水预测

使用扎龙湿地周边5个气象站1961～2000年最高气温、最低气温、降雨、风速的逐月数据,采用建立的经验模型计算了扎龙湿地区域1961～2000年芦苇沼泽蒸散耗水量,在IPCC数据发布中心4个GCMs模型（HadCM3、CCSRNIES、CSIRO-Mk2、CGCM1）未来60a气候情景下,预测了2001～2060年湿地芦苇沼泽的蒸散耗水量,分析了气候变化对湿地区域芦苇沼泽蒸散耗水量变化的影响.结果表明,基于GCMs模型发布数据的计算结果在未来的3个时段内（2001～2020年、2021～2040年、2041～2060年）的平均值均大于前40a平均值,最高气温、最低气温的上升是芦苇沼泽蒸散耗水变化的决定因素,二者升温速度的差异决定蒸散耗水的变化趋势,根据GCMs预测的未来气候情景,在研究区域最高气温上升1.1～3.5℃、最低气温上升1.2～3.9℃的情况下,芦苇沼泽蒸散耗水量将增加15%～22%,湿地区域的生态用水需求将进一步增加.     

林分生长量估测模型的研究

本文用ARIMA（2,2,0）序列模拟了林分的平均生长过程,给出了落叶松（LarixolgensisHenry）人工林林分在树高、胸径、材积三个指标上平均总生长量的2阶求和自回归滑动平均模型,经模型残量的自相关检验及预测效果检验,估测效果良好．     

基于热扩散技术的三倍体毛白杨单木及林分蒸腾耗水研究

定量分析单木及林分的蒸腾耗水特征,是林木水分管理的关键环节。采用热扩散式边材液流检测技术,结合自动气象站,对三倍体毛白杨树干边材液流及环境因子进行了连续2年的动态观测。结果表明:(1)单株尺度上,三倍体毛白杨边材液流速率日变化在晴天表现为"单峰型",关键影响因子为水汽压亏缺(VPD)和太阳辐射(Qs),日平均液流速率在4—10月分别为0.65×10-3、2.12×10-3、2.09×10-3、1.78×10-3、1.84×10-3、1.76×10-3、1.04×10-3cm/s;(2)林分尺度上,三倍体毛白杨在2008、2009年(栽植第4年和第5年)的蒸腾耗水量分别为339.52和410.62 mm,主要影响因素为气孔导度(Gc)、相对湿度(RH),以及VPD;(3)多元线性回归模型可以较好的模拟三倍体毛白杨边材液流速率对环境因子的响应特征(P0.01,2008年),模型预测值较实测值偏大6.39%(2009年),二者极显著线性相关(R2=0.910,Sig.=0.00054,n=1008)。     

林木耗水调控机理研究进展

林木的蒸腾耗水量是造林设计与环境水分研究的重要参数。本文就林木耗水的气孔与非气孔调节机制、木质部空穴和栓塞的发生和恢复机理、树体组织水容等方面进行了综述,对它们在树木水分传输过程中的调控作用和意义开展了探讨。目前在蒸腾气孔调节方面,包括,蒸腾午休、夜间蒸腾、气孔振荡和补偿现象等气孔行为的研究工作有待深入。栓塞木质部和空穴化导管恢复的临界条件与重新充注对植物水分运输的重要生理作用要进一步加强。树体组织水容对树木水分传输和耗水的调控机制问题应加以重视。     

Effects of fire on regional evapotranspiration in the central Canadian boreal forest

Changes in fire regimes are driving the carbon balance of much of the North American boreal forest, but few studies have examined fire‐driven changes in evapotranspiration (ET) at a regional scale. This study used a version of the Biome‐BGC process model with dynamic and competing vegetation types, and explicit spatial representation of a large (10⁶ km²) region, to simulate the effects of wildfire on ET and its components from 1948 to 2005 by comparing the fire dynamics of the 1948–1967 period with those of 1968–2005. Simulated ET averaged, over the entire temporal and spatial modeling domain, 323 mm yr⁻¹; simulation results indicated that changes in fire in recent decades decreased regional ET by 1.4% over the entire simulation, and by 3.9% in the last 10 years (1996–2005). Conifers dominated the transpiration (E_C) flux (120 mm yr⁻¹) but decreased by 18% relative to deciduous broadleaf trees in the last part of the 20th century, when increased fire resulted in increased soil evaporation, lower canopy evaporation, lower E_C, and a younger and more deciduous forest. Well‐ and poorly drained areas had similar rates of evaporation from the canopy and soil, but E_C was twice as high in the well‐drained areas. Mosses comprised a significant part of the evaporative flux to the atmosphere (22 mm yr⁻¹). Modeled annual ET was correlated with net primary production, but not with temperature or precipitation; ET and its components were consistent with previous field and modeling studies. Wildfire is driving significant changes in hydrological processes by affecting mean stand age, forest species, and energy balance. These changes, particularly in poorly drained areas, may control the future carbon balance of the boreal forest.     

1961-2010年陇东参考作物蒸散量时空变化及气候影响因子

基于陇东地区15个气象站点1961-2010年的逐日气象资料,采用气候倾向率、偏相关分析、线性回归分析等方法,结合GIS空间分析技术中的反距离权重法(IDW),对各站不同时间和空间尺度的参考作物蒸散量(ET0)进行定量化分析,并研究其时空变化特征及气候影响因子.结果表明:近50年陇东地区年均ET0呈微弱下降趋势;夏季ET0显著减少,是造成年均ET0下降的主因,春季ET0明显增加,秋、冬季变化趋势不明显;各站点月均ET0变化趋势呈一致的单峰型;本区北部和中部年均ET0较大,西部较小;春季大部分地区ET0呈增加趋势,夏季全区ET0呈减少趋势,秋、冬季各站变化趋势不明显;ET0的变化与相对湿度和降水量呈负相关,与温度、日照时数和风速呈显著正相关;日照时数、风速和相对湿度为影响本区ET0的主要气象因子.     

长白山阔叶红松林蒸散量的测算

2001年7－9月应用水量平衡法对长白山阔叶红松林蒸散量进行了测定,同时应用波文比（BREB）法对其蒸散量进行了估算,两种方法得到的总蒸散量分别为288.18mm和214.94mm,均小于该时段的降雨量301.9mm。通过两种方法分别得出了各月平均日蒸散量,并通过第二种方法计算出每日的蒸散量及每日不同时刻的蒸散速率,从而对水量平衡法和BREB方法测算阔叶红松林蒸散量的可行性及其精度进行了验证。     

温室大棚内作物蒸发蒸腾量计算

以彭曼-蒙特斯（Penman-Monteith）方程为基础,引进作物冠层高度,对方程中与风速有关的空气动力学项进行修正,推导出适合于温室大棚计算作物蒸腾量的简单方法.对推导公式进行理论分析,并应用气象资料给予验证计算.结果表明,修正后的Penman-Monteith计算精确度较高,与实测值较为吻合,相对偏差为4.7％～17.1％,平均相对偏差为11.1％.该公式适于在温室大棚中用于作物蒸腾量的计算.     

林分空间格局的研究方法

森林群落中的植物种群以其特有的生态学和形态学属性,在与环境因子的相互作用下,成为森林生态系统中基本结构与功能单元.研究森林群落的种群空间格局及其动态可以为森林群落演替趋势、森林生态系统可持续经营提供基础理论.格局分析的数量指标还可以为生物多样性保护、森林可持续经营评价等提供可靠依据.但采用何种方法进行种群分布格局的分析研究是一个争论性的问题.本文介绍了林分空间格局的分析方法,根据取样的不同分为样方法和距离法.而它们都有各自的优缺点,而本文认为空间点格局方法是一种研究空间格局的比较好的方法.     

中国西北潜在蒸散时空演变特征及其定量化成因

潜在蒸散是区域干湿状况评价、作物需水量估算和水资源合理规划的关键因子。基于FAO推荐的Penman-Monteith公式和126个台站1961—2009年逐日气象观测资料估算西北干旱半干旱区的潜在蒸散量ET0,并对其空间分布特征进行了讨论。通过非参数化Sen趋势分析法和M-K统计检验法方法分析潜在蒸散的时间演变规律,并定量探讨了西北地区影响ET0变化的主导因素。结果表明:49 a来,西北地区ET0的年平均值约为980.63 mm,其中夏季的值最大,冬季的值最小。年平均ET0的大值区位于西北日照时数的高值中心,低值区主要位于海拔高,气温低的山区。西北地形和气候的多样性导致多年平均潜在蒸散的变化及其原因具有明显的时空差异。ET0的变化主要归因于风速和气温,而相对湿度和日照时数的作用较小。由于风速的负贡献超过气温的正贡献,导致年平均ET0整体上呈下降趋势。四季中,春冬两季的ET0缓慢上升,冬季的变化率是春季的两倍;夏秋两季的ET0有所下降,但只有夏季的变化趋势显著。春、夏、秋三季ET0变化的首要主导因子是风速,而冬季的首要主导因子是气温。空间上,西风带气候区ET0降低主要归因于风速的减小,陕南地区ET0下降主要归因于日照时数的减少,其它地区ET0上升的主要原因是气温的增加。     

Determinants of the ratio of actual to potential evapotranspiration

A widely used approach for estimating actual evapotranspiration (AET) in hydrological and earth system models is to constrain potential evapotranspiration (PET) with a single empirical stress factor (Ω = AET/PET). Ω represents the water availability and is fundamentally linked to canopy–atmosphere coupling. However, the mean and seasonal variability of Ω in the models have rarely been evaluated against observations, and the model performances for different climates and biomes remain unclear. In this study, we first derived the observed Ω from 28 FLUXNET sites over North America during 2000–2007, which was then used to evaluate Ω in six large‐scale model‐based datasets. Our results confirm the importance of incorporating canopy height in the formulation of aerodynamic conductance in the case of forests. Furthermore, leaf area index (LAI) is central to the prediction of Ω and can be quantitatively linked to the partitioning between transpiration and soil evaporation (R² = 0.43). The substantial differences between observed and model‐based Ω in forests (range: 0.2~0.9) are highly related to the way these models estimated PET and the way they represented the responses of Ω to the environmental drivers, especially wind speed and LAI. This is the first assessment of Ω in models based on in situ observations. Our findings demonstrate that the observed Ω is useful for evaluating, validating, and optimizing the modeling of AET and thus of water and energy balances.     

Water use of a multigenotype poplar short‐rotation coppice from tree to stand scale

Short‐rotation coppice (SRC) has great potential for supplying biomass‐based heat and energy, but little is known about SRC's ecological footprint, particularly its impact on the water cycle. To this end, we quantified the water use of a commercial scale poplar (Populus) SRC plantation in East Flanders (Belgium) at tree and stand level, focusing primarily on the transpiration component. First, we used the AquaCrop model and eddy covariance flux data to analyse the different components of the stand‐level water balance for one entire growing season. Transpiration represented 59% of evapotranspiration (ET) at stand scale over the whole year. Measured ET and modelled ET were lower as compared to the ET of reference grassland, suggesting that the SRC only used a limited amount of water. Secondly, we compared leaf area scaled and sapwood area scaled sap flow (F_s) measurements on individual plants vs. stand scale eddy covariance flux data during a 39‐day intensive field campaign in late summer 2011. Daily stem diameter variation (?D) was monitored simultaneously with F_s to understand water use strategies for three poplar genotypes. Canopy transpiration based on sapwood area or leaf area scaling was 43.5 and 50.3 mm, respectively, and accounted for 74%, respectively, 86%, of total ecosystem ET measured during the intensive field campaign. Besides differences in growth, the significant intergenotypic differences in daily ?D (due to stem shrinkage and swelling) suggested different water use strategies among the three genotypes which were confirmed by the sap flow measurements. Future studies on the prediction of SRC water use, or efforts to enhance the biomass yield of SRC genotypes, should consider intergenotypic differences in transpiration water losses at tree level as well as the SRC water balance at stand level.     

三种方法测定高寒草甸生态系统蒸散比较

利用涡度相关技术(Eddy covariance technique)、小型蒸渗仪(Mini-lysimeter)和波文比-能量平衡法(BREB)对2005年和2006年夏季(7～8月份)青藏高原海北高寒草甸生态系统的昼间蒸散(E)变化进行了对比观测研究.在观测期间,存在能量不闭合现象,涡度相关系统测定的湍流通量相当于有效能量的73%.3种不同方法测定的蒸散量之间具有较好的相关性,涡度相关系统与小型蒸渗仪测定的蒸散量相关系数达0.96,与波文比法的结果相关系数为0.95.然而,波文比法计算的蒸散量最大,比涡度相关系统的观测值高43%;小型蒸渗仪法的测定值次之,比涡度相关法的观测值高19%;涡度相关法测算的蒸散值最小.研究结果表明,利用涡度相关技术测定该高寒草甸生态系统的潜热通量,可能会过小评价该生态系统的蒸散量.     

Separating the effects of climate and vegetation on evapotranspiration along a successional chronosequence in the southeastern US

We combined Eddy‐covariance measurements with a linear perturbation analysis to isolate the relative contribution of physical and biological drivers on evapotranspiration (ET) in three ecosystems representing two end‐members and an intermediate stage of a successional gradient in the southeastern US (SE). The study ecosystems, an abandoned agricultural field [old field (OF)], an early successional planted pine forest (PP), and a late‐successional hardwood forest (HW), exhibited differential sensitivity to the wide range of climatic and hydrologic conditions encountered over the 4‐year measurement period, which included mild and severe droughts and an ice storm. ET and modeled transpiration differed by as much as 190 and 270 mm yr^?1, respectively, between years for a given ecosystem. Soil water supply, rather than atmospheric demand, was the principal external driver of interannual ET differences. ET at OF was sensitive to climatic variability, and results showed that decreased leaf area index (L) under mild and severe drought conditions reduced growing season (GS) ET (ET_GS) by ca. 80 mm compared with a year with normal precipitation. Under wet conditions, higher intrinsic stomatal conductance (g_s) increased ET_GS by 50 mm. ET at PP was generally larger than the other ecosystems and was highly sensitive to climate; a 50 mm decrease in ET_GS due to the loss of L from an ice storm equaled the increase in ET from high precipitation during a wet year. In contrast, ET at HW was relatively insensitive to climatic variability. Results suggest that recent management trends toward increasing the land‐cover area of PP‐type ecosystems in the SE may increase the sensitivity of ET to climatic variability.