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.     

应用NOAA/AVHRR资料监测松毛虫危害研究初探

探讨了利用气象卫星定量监测松毛虫危害程度的可能性.以针叶被害率代表松毛虫的危害程度,轻度、中度、重度危害分别定义为针叶被害率<30%、30%～60%和>60%.根据地面光谱观测资料,建立了归一化植被指数与针叶被害率的相关方程,无松毛虫危害时NDVI为0.8823;为了消除大气等因子影响,利用松毛虫危害与未被危害的植被指数相对值表示松毛虫轻、中、重危害程度的遥感监测指标,无危害为1,0.78～1为轻度危害,0.57～0.78为中度危害,<0.57为重度危害.监测危害面积时,利用线性可加垂直植被指数进行混合象元分解.并分别对严重、中度、轻度3种类型发生年进行了定量监测分析,结果表明,AVHRR资料对中等以上松毛虫危害可进行定量监测分析,监测受灾面积比用同期的陆地卫星TM资料监测的受灾面积小12.1%～14.3%;对于轻度危害区域,采用气象卫星不易分辨,主要是由于不同下垫面和大气影响的差异,以及气象卫星空间分辨率较低.     

关键发育期干旱对春玉米产量及籽粒品质的影响

为探明不同发育期不同干旱条件对春玉米产量及籽粒品质的影响,以"丹玉405"为试验材料,利用大型农田水分控制试验场,在春玉米拔节、抽雄、乳熟三个关键发育期分别开展中度和重度干旱胁迫对比试验,分析干旱对玉米产量及结构性状、籽粒含水量和品质组成的影响.结果表明:与水分适宜对照相比,其他处理下,干旱导致玉米秃尖比、籽粒氨基酸和...     

基于改进作物水分亏缺指数的玉米干旱致灾过程识别与动态定量评估

干旱的发生是一个累积渐进的过程,其对农作物的影响机理非常复杂,准确识别干旱的发生发展演变过程并做出动态定量评估非常重要。本文从作物、气象、土壤三个方面综合考虑,优化和改进了作物水分亏缺指数模型中供需水项的计算方法,实现了从出苗开始逐日模拟玉米的水分亏缺状况,进而能够动态定量描述玉米干旱发生发展致灾演变过程。基于辽宁地区1981—2018年气象、玉米发育期、土壤水分和产量数据,利用改进后的作物水分亏缺指数(CWDI_wp)结合春季、秋季、春夏季典型干旱年代表站点减产率与干旱强度的关系,确定了持续时间和CWDI_wp的双因子干旱致灾动态阈值指标,在此基础上对辽宁地区典型时段干旱致灾过程进行评估。结果表明:CWDI_wp与土壤相对湿度呈显著负相关,与改进前相比,CWDI_wp能够更精确地识别干旱的起止时间、干旱历时和干旱程度,更准确地刻画干旱的发生、发展、持续、缓解和解除的演变过程。区域应用显示,该方法可以逐日滚动评估干旱的发生发展,且与实际发生情况一致性较好,不同程度干旱面积对比误差约为9%。     

不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

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.     

基于多时相MODIS数据的东北地区一季稻面积提取

利用2007-2008年MODIS/Terra陆表反射率数据提取的归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)及陆表水分指数(LSWI),分析了东北地区水稻、旱田、林地、湿地和水体5种不同下垫面在作物生长季的动态变化,同时结合水稻发育期观测数据,建立了东北地区一季稻面积提取模型,并制作了东北地区水稻种植面积分布图.以辽宁盘锦为试验区,利用ALOS数据提取结果对该模型进行了试验,提取精度达到89.5％,结果表明该方法可以较高精度进行大范围的一季稻种植面积提取.     

长白山阔叶红松林主要树种光合作用的光响应曲线

以叶片光合作用观测资料为基础,利用直角双曲线与非直角双曲线两种方法对长白山阔叶红松林的主要建群树种红松(Pinus koraiensis)、紫椴(Tilia amurensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)光合作用的光响应曲线进行了拟合.结果表明,两种方法拟合结果不同,直角双曲线方法简单,但非直角双曲线的拟合结果更符合生理意义.由直角双曲线拟合得出4个树种的初始量子效率α、最大净光合作用速率P_max以及暗呼吸R_d大于非直角双曲线的拟合结果,而光补偿点L_cp随树种不同而有差异.两种方法得出4个树种的α、R_d大小顺序相同,分别是：α为水曲柳＞紫椴＞蒙古栎＞红松;R_d为水曲柳＞蒙古栎＞紫椴＞红松,但由两种方法得出的P_max、L_cp值大小顺序有差异.     

基于改进的双作物系数法估算辽河三角洲芦苇湿地蒸散量

以辽河三角洲湿地芦苇群落为研究对象,利用涡动相关通量、小气候梯度要素、群落内水面蒸发量以及芦苇群落生长参数等数据,基于FAO-56模型的双作物系数法,分别计算作物系数K_c、基础作物系数K_cb和水面蒸发系数K_w,分析其日变化动态及主导影响因子,建立基于生物因子和环境因子的小时尺度双作物系数模型。结果如下:(1)芦苇生长初期,K_c和K_cb的日变化呈现早晚高、中午略低的多峰波动曲线;在快速生长期和稳定生长期,K_c和K_cb白天波动幅度较小,早晚波动幅度较大;生长末期,K_c和K_cb夜晚波动幅度较大,白天呈现多峰波动曲线;K_w白天较小、夜晚较高,生长初期白天的数值显著高于其他时期。(2)相关分析表明,气温、相对湿度、风速、株高和叶面积指数是K_c、K_cb和K_w的影响因子;基于生物因子和环境因子重新构建双作物系数模型,基...     

玉米农田蒸散过程及其对气候变化的响应模拟

应用基于生理生态学过程的EALCO模型,对玉米农田生态系统的蒸散(ET)过程进行了模拟,在模型检验基础上,使用该模型模拟了玉米农田生态系统ET过程对未来气候变化的响应。结果表明,EALCO模型中能量与水过程的动态耦合机制使模型能够较好地模拟农田蒸散过程,基于涡度相关法的观测值与模型模拟值在小时、日尺度上均吻合较好,模型可以解释67%的日蒸散的变化特征。对土壤蒸发与冠层蒸腾的分别模拟显示,生长季土壤蒸发约占ET的36%。温度的升高会引起ET与冠层蒸腾的增加,同时土壤蒸发减少;ET对降水减少的响应较为敏感,主要表现在土壤蒸发的下降。大气CO2浓度升高对冠层蒸腾影响显著,该情景下冠层蒸腾下降幅度最大。研究所假设的2100年气候情景下,该农田生态系统生长季蒸散将减少,然而相对于降水的减少而言,蒸散的减少量较小,即水分支出项相对增加,因此,发生土壤水分匮乏的可能性加大,这可能会加剧该地区的暖干化趋势,给作物产量及生态环境带来威胁。