摘要:

为了给地处黑龙港地区的河北省吴桥县制定冬小麦稳产灌溉制度提供理论依据，本文利用1981—2013年吴桥县的气象数据和 SIMETAW 模型，分析了冬小麦全生育期及播种—返青期、返青—拔节期、拔节—开花期、开花—成熟期4个生育阶段的降水量、需水量、耗水强度及水分亏缺指数(CWDI)的变化趋势；同时利用5年滑动平均法将分析年份冬小麦实际产量分为趋势产量和气象产量，计算了不同降雨年型下冬小麦减产率的变异系数。结果表明，近30年河北省吴桥县冬小麦生育时期的水分亏缺指数和需水量均呈现轻微的上升趋势；冬小麦发生干旱的概率为93.75%，其中，中旱和重旱发生概率为65.52%。冬小麦生育时期的平均日降雨量呈现从冬小麦生育中期向后期转移的趋势，日耗水强度表现为从生育后期向生育中期移动的趋势，这是导致返青—拔节期和拔节—开花期水分亏缺指数较大的重要原因。冬小麦减产率的变异系数的绝对值在缺水年最大，为154.241；在丰水年最小，为1.999；正常年份为24.776。因此，冬小麦拔节—开花期的及时灌溉对于保障冬小麦的稳产增产具有重要作用。建议在缺水年份调整冬小麦的水分管理制度，在冬小麦拔节初期一次性充分灌溉或在拔节初期和中后期分次进行少量灌溉。

摘要:

滹滏平原光、热及土壤资源优越,是华北平原重要的粮食生产基地,灌溉是该区农业获得稳产高产的重要保障,持续抽取地下水和无节制利用地表水已经引起了严重的水资源危机,合理高效利用有限水资源进行农业生产势在必行。本文利用单源梯形遥感蒸散发模型(a single-source trapezoid model for evapotranspiration, STME)和中等分辨率成像光谱仪MODIS(2011-2012年共115期)地表温度和反射率产品估算区域地表土壤缺水状况及实际蒸散量,并利用中国科学院栾城农业生态系统试验站(以下简称“栾城站”)和赵县梨园涡度相关系统地表水热通量的观测值对STME模型估算结果进行验证。结果表明该模型可以很好地估算区域蒸散量,误差在可接受范围内。赵县梨园净辐射Rn的观测平均值为4.10 mm,估算平均值为4.69 mm,均方根差RMSD为0.80 mm；赵县梨园蒸散量观测平均值为2.86 mm,估算平均值为3.01 mm,均方根差RMSD为0.95 mm；栾城站蒸散量的观测平均值为2.67 mm,估算平均值为2.44 mm,均方根差RMSD为0.87 mm。将STME模型应用到滹滏平原估算日蒸散量,明确了区域尺度蒸散发的时空变化特征：10月份果园生态系统蒸散量多于农田生态系统；11月份区域蒸散量整体小于1 mm；第2年春季小麦返青、拔节期,农田生态系统蒸散量多于果园生态系统蒸散量；5月份处于植被生长旺盛期,农田和果园生态系统的蒸散量相差不大；6月份小麦收获,玉米播种,农田生态系统蒸散量少于果园生态系统；7月份整个区域蒸散量达到最大,蒸散量不仅与植被长势相关,而且与土壤湿度相关；8、9月份随着植被的成熟和收获,区域蒸散量整体变小。不同时期区域水分亏缺指数不同,可根据其指导区域灌溉量。STME模型继承了基于数理计算确定梯形顶点的方法和水分亏缺指数,使得计算过程得以简化且物理机制明确。

摘要:

在太行山山前平原典型农区,对区域地表能量平衡及日蒸散模型进行了实证研究,且通过中国科学院栾城农业生态试验站田间实测资料对模型估算结果进行了有效性的验证.结果显示,采用LANDSAT-7 ETM+的高分辨率数据结合地面同步的观测数据作为模型的输入变量,可以很好地估算农田的日蒸散量及能量平衡各分量.在典型农区,日蒸散量、NDVI的频率分布随作物生长季节的变化表现出一定的差异性.

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川中丘陵区是西南玉米主产区之一， 季节性干旱是该区最主要的农业气象灾害， 研究不同播种时期玉米不同生育阶段气候资源及干旱特征对该区玉米避旱减灾有重大意义。本文以川中丘陵地区的中江为例， 利用1981—2020年四川省中江县气象站地面气象观测资料， 从3月下旬至6月上旬设置8个播期， 分析不同播期玉米生育期主要农业气候资源变化规律， 同时基于作物水分亏缺指数（CWDI）研究不同播期玉米各生育阶段干旱特征， 为川中丘陵区玉米适宜播期选择和生育期内阶段性干旱防御提供科学依据。结果表明：1）近40年各播期玉米生育期气候资源变化均呈日照时数下降、温度升高、降雨量下降的趋势；随播期推迟， 日均温、生长度日、高温度日均先升后降， 日照时数随播期推迟呈下降趋势， 而降雨量则随播期推迟呈增加趋势。适当推迟播期， 有利于提高玉米对日照、热量和降水资源的综合利用。2）随播期推迟， 玉米播种—拔节、拔节—抽雄阶段CWDI呈明显降低趋势， 3月下旬播种玉米抽雄—灌浆阶段CWDI明显高于其他播期；推迟播期可降低玉米生育期水分亏缺的危险。3）不同播期玉米最易受旱生育阶段存在差异， 3月下旬、5月下旬、6月上旬播种玉米在播种—拔节阶段干旱频率最高， 4月上旬—5月中旬播种玉米在拔节—抽雄阶段干旱频率最高。4）各播期玉米各生育阶段干旱强度以轻旱、中旱为主， 重旱次之， 特旱最低；推迟播期玉米干旱强度由中旱降为轻旱为主， 可降低玉米干旱发生频率， 特别是重旱和特旱发生频率。研究区玉米宜在5月中旬前播种；玉米在3月下旬、4月上旬播种时， 应注重灌浆期以前的抗旱管理；4月中旬到5月中旬播种时， 应注重抽雄前的抗旱管理， 同时预防灌浆—成熟阶段的高温风险。

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[目的]利用保定市气象站1955-2013年逐日气象数据,分析谷子各生育时期需水量、有效降水量和水分亏缺指数变化特征,以期为保定市谷子生产制定合理的灌溉制度.[方法]利用FAO推荐的Penman-Monteith公式对谷子生育期需水量进行计算,分析谷子需水规律及影响因素.[结果](1)保定市谷子生育期需水量、有效降水量和水分亏缺指数多年平均值为372.44 mm、301.49 mm和0.45,年际发生干旱的概率为33.90％.谷子生育期需水量整体上呈减少趋势,气候倾向率为 1.93 mm·10a-1,主要是由于6月下旬(播种-拔节)和7月中旬(拔节抽穗)需水量显著减少造成的.丰水年、平水年和干旱年谷子生育期需水量分别为355.01 mm、364.12 mm和390.36 mm,有效降水量分别为463.75 mm、296.10mm和186.79 mm.(2)谷子生育期季节性干旱明显,8月上旬、9月上旬和中旬均出现轻旱,8月上旬(抽穗-灌浆期)水分亏缺指数显著升高,干旱风险增加.丰水年未形成干旱;平水年在8月上旬和9月中旬达到轻度干旱;干旱年8月上旬处于中旱,8月下旬～9月中旬均处于轻旱.(3)谷子需水量与平均气温、最高气温、日照时数和风速均呈极显著正相关关系(P＜0.01),与相对湿度呈极显著负相关关系.造成谷子生育期需水量减少的原因是日照时数减少和风速降低,气候倾向率分别为-38.1 h·10a-1、-0.04 m·s-1·10a-1.需水量与气象因子建立的回归方程为ETc=13.89 Tmean-2.20 Tman-1.53 RH+0.22 n+30.43 U2-1.15.[结论]保定市谷子抽穗-灌浆期干旱风险较大,因此在农业生产中,应当注意完善该时期灌溉制度,加强保水抗旱措施.

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冠层温度信息可以很好地反映作物的水分状况.自20世纪70年代以来,基于冠层温度的作物缺水指标的研究经历了三个阶段,即单纯研究冠层温度本身变化特征的第-阶段、以冠层能量平衡原理为基础的作物水分胁迫指数的第二阶段和考虑冠层和土壤的复合温度的水分亏缺指数的第三阶段.指标的发展也由使用手持式红外辐射仪信息扩大到使用航空和卫星遥感信息.这一类指标在点和区域尺度上均可应用.加强这一类指标的研究对于我国北方地区农作物的有效灌溉和区域水资源的管理都有重要意义.

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基于1981-2016年黑龙江省玉米农业气象观测站资料,利用国家气象行业标准中≥10℃积温距平、 水分亏缺指数(KCWDI)指标分别判识玉米出苗-抽雄期冷害、 干旱,规定同一站点同一年份内冷害、 干旱均有发生为2种灾害混合发生,分析其时空分布特征,以逐步回归方法构建积温距平、KCWDI与玉米单产的关系,并探讨2种灾害混发逆境对玉米产量的影响.结果表明:1981-2016年间,研究区玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平对气候变暖具有明显响应,呈显著增加趋势(P<0.01),空间上呈北低南高特征;KCWDI随时间呈波动式下降变化(P>0.05),空间上表征为西多东少趋势,较好反映研究区水分资源配置特征;在分析期内,各站玉米出苗-抽雄期冷害、 干旱混合发生年数为2～12年,研究区累计发生94年,两种灾害混合发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前密集发生,之后发生频率下降,空间上,两种灾害混合发生表现为由西至东减少趋势,松嫩平原西部为频发区;玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平、KCWDI与玉米单产存在显著或极显著的相关关系(P<0.05或P<0.01),≥10℃积温距平下降、KCWDI增大,玉米产量呈下降趋势;玉米出苗-抽雄期冷害与干旱混发逆境对玉米产量以负效应影响为主.

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干旱是影响河北省玉米生长的重要农业气象灾害.利用玉米种植区1971—2018年气象资料和1981—2018年玉米(Zea mays)生长观测资料,以有效降水量代替实际降水量计算水分亏缺指数,对河北省玉米生长季干旱分布特征、变化趋势和变化成因进行了分析.结果表明,(1)干旱概率和干旱强度分布特征基本一致,春玉米区由高到低依次为播种期>拔节-抽雄期>抽雄-乳熟期>出苗-拔节期>乳熟-成熟期,夏玉米区依次为播种期>抽雄-乳熟期>乳熟-成熟期>拔节-抽雄期>出苗-拔节期.(2)春玉米区4月下旬至5月上旬(播种期)和6月下旬至8月上旬(拔节-乳熟期)、夏玉米区6月上中旬(播种期)和8月上中旬(抽雄-乳熟期)受干旱影响较大,其中春玉米区以张家口和承德北部干旱最重,夏玉米区以石家庄东部、衡水西部和邢台东北部干旱最重.(3)春玉米区5月上中旬受需水量减少、降水量增加趋势影响,干旱强度和范围随年代显著下降,8月中下旬受需水量增加趋势影响,干旱强度和范围随年代显著上升;夏玉米区6月下旬受需水量减少趋势影响、9月下旬受需水量减少和降水量增加趋势影响,干旱强度均随年代显著下降.需水量减少与日照时数减少和风速减小密切相关,而需水量增加与气温上升、风速增大、空气湿度减少密切相关.

摘要:

为探讨自然降雨和有限灌溉条件下提高夏玉米的产量和水分利用效率.本研究利用1981-2015年吴桥气象数据和SIMETAW模型,分析黑龙港流域夏玉米全生育期及播种-出苗、出苗-拔节期、拔节-吐丝期和吐丝-成熟期4个生育阶段的有效降水量、需水量、降水耦合度和水分亏缺指数(CWDI)的变化趋势,同时分析水分亏缺对夏玉米产量的影响.结果表明:1)近35年来夏玉米全生育期水分亏缺指数呈不显著下降趋势;降水耦合度呈不显著上升趋势;需水量呈显著上升趋势.生育期延长是夏玉米需水量上升的主导因素,30年来生育期延长20多天;2)夏玉米全生育期干旱程度主要为无旱和轻旱,概率分别为51.43％和45.71％,播种-苗期和吐丝-成熟期水分亏缺指数最高;3)一般年份,夏玉米需水量与降水耦合度高,降水基本能满足夏玉米生产;水分亏缺严重的年份,应在吐丝-成熟期补灌1次.

摘要:

在太行山山前平原典型农区,对区域地表能量平衡及日蒸散模型进行了实证研究,且通过中国科学院栾城农业生态试验站田间实测资料对模型估算结果进行了有效性的验证.结果显示,采用LANDSAT-7 ETM+的高分辨率数据结合地面同步的观测数据作为模型的输入变量,可以很好地估算农田的日蒸散量及能量平衡各分量.在典型农区,日蒸散量、NDVI的频率分布随作物生长季节的变化表现出一定的差异性.