A preliminary study on simplified simulation model of spring wheat growth

In the model developed in this paper, taking the characters and requirements of meteorological services into account, some conventional meteorological observations which are easy to be obtained have been ch.osen, and mathematical equations describing micro-growth processes of crops have been established on the basis of the field experiments, laboratorial analysis and computer's modelling tests with time interval of ten-days for several years (1987-1989), in accordance with the known biological and physical rules and corresponding reference literatures. It is a preliminary simplified simulation model of spring wheat growth in optimal water and nutrient conditions. The field experiments show that simulation results of this simplified model are satisfactory. The potential operational application and theoretical sense are significant in the meteorological forecast of yield and in the assessment of influences of climatic change on agriculture.     

Impacts of ozone on the biomass and yield of rice in open-top chambers

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＯｚｏｎｅ(Ｏ3)ｆｏｒｍｅｄａｓｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｍｏｇｉｓｔｈｅｍｏｓｔｄａｎｇｅｒａｎｄｗｉｄｅｓｐｒｅａｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｔｈｅａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎ.Ｎｏｗａｄａｙｓ,ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｄａｉｌｙｍａｘｉｍｕｍＯ3ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｕｒｂａｎｓｕｂｕｒｂａｎａｎｄａｒｅａｓｈａｖｅｒｅａｃｈｅｄ100～400ｎｌ/Ｌａｎｄ50～120ｎｌ/Ｌ,ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｕｎｄｅｒｃｅｒｔａｉｎｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｒｕｒａｌ…     

佛山春季两次典型臭氧污染过程分析

近地层臭氧污染与气象条件密切相关,为了解珠三角地区春季臭氧（O₃）污染的气象成因,选取了2020年4月9日和28日佛山地区春季两次典型O₃污染过程进行对比分析.结果表明：（1）小风、低湿和高温是造成佛山春季O₃污染发生的气象成因.（2）两次过程各站点O₃峰值浓度大致出现在16:00—18:00,较年均统计偏晚1 h左右,最高气温明显低于夏、秋季;大多数站点日变化以单峰型为主,部分站点受局地风场和城市下风向传输影响呈现“倒U型”和“双峰型”.（3）垂直探测分析表明,4月9日O₃污染过程主要由局地反应生成,垂直方向下沉气流主导,污染主要积聚在1000 m以下的近地面层;28日受局地生成和垂直交换作用影响,O₃污染自下而上扩展,且早间残留层下传影响显著.（4）与长距离和高层输送相比,短途和低层传输对局地O₃污染发生的作用更为明显（输送频率可达60%以上）.春季佛山地区O₃污染的主要传输源为珠三角东部和南部地区,污染防控...     

Modelling the meteorological influence onthe yellowing of spring wheat leaves

ＭｏｄｅｌｌｉｎｇｔｈｅｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｙｅｌｌｏｗｉｎｇｏｆｓｐｒｉｎｇｗｈｅａｔｌｅａｖｅｓＷａｎｇＦｕｔａｎｇ；ＷａｎｇＳｈｉｌｉ（ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃ...     

臭氧和模拟酸雨对冬小麦气体交换、生长和产量的复合影响

为探明酸雨和臭氧(O3)对作物是否存在复合影响,运用田间原位开顶气室研究了pH4.0模拟酸雨(SAR)和O3对冬小麦气体交换、生长和产量的影响.该实验包括3种处理:CF处理采用经活性炭过滤后的空气,作为对照;CF100处理采用经活性炭过滤后的空气加人恒定浓度为100 nL·L-1的O3;CF100 SAR处理为在CF100的基础上对冬小麦喷施pH 4.0模拟酸雨,喷施量为150 mL·m-2,每10d一次.结果表明:①CF100和CF100 SAR组冬小麦叶片细胞膜系统受到破坏,光合色素含量和气体交换参数降低,抑制了作物生长,导致生物量和产量下降.与CF相比,CF100和CF100 SAR处理下冬小麦产量分别降低了68.2%和63.6%;②与CF100组相比,CF100 SAR组对冬小麦细胞膜系统和叶绿素a含量产生显著的复合影响(p＜0.05),而对叶绿素b和类胡萝卜素含量、气体交换、小麦生长、生物量和产量的复合影响不显著.     

麦田O3干沉降过程及不同沉降通道分配的模拟

利用涡度相关系统对南京地区冬小麦田和裸土期O₃干沉降过程进行观测的基础上,引入Surfatm-O₃干沉降模型,对其叶片气孔阻力（R_s^leaf）、土壤阻力（R_soil）和表面阻力（R_cut）的公式进行参数化修订和验证,开展了冬小麦主要生育期的总O₃通量（F_O3）、干沉降速率（V_d）及其不同沉降通道分配的模拟,并间接分析了土壤排放的NO与O₃的化学反应对O₃干沉降过程的影响.结果表明：冬小麦田F_O3和V_d的实测值与模拟值趋势相似,平均实测和模拟V_d值分别为0.39和0.37cm/s,模拟值比实测值低估5.3%,其中每一个独立阻力公式的模拟效果均较好.平均非气孔沉降（表面沉降和土壤沉降）是O₃干沉降主要的沉降通道,占总O₃通量的68.8%,表面沉降占非气孔沉降的46.7%;平均绿叶和黄叶气孔沉降分别占总O₃通量的28.6%和2.6%.白天非气孔沉降比例减小至占总O₃通量的58.8%,绿叶和黄叶的气孔沉降比例比值增大,分别占总O₃通量的37.7%和3.5%.夜晚表面沉降和土壤沉降分别占总O₃通量的64.3%和35.7%.土壤排放的NO会与O₃产生化学反应,对O₃干沉降过程产生影响,需要在今后的O₃干沉降模型中考虑.     

近地层O3污染对作物产量与经济损失的影响——以江苏省冬小麦和水稻为例

利用2015年冬小麦和水稻主要生长季期间江苏省各城市逐时O₃浓度观测资料,分析了O₃浓度和AOT40的变化特征,评估了O₃对冬小麦和水稻产量的影响,并估算了其造成的经济损失.结果表明：①冬小麦和水稻主要生长季期间,江苏省平均O₃浓度分别为80.1μg/m³和83.8μg/m³,呈单峰型的日变化规律.空间上,O₃呈现南低北高,东部沿海地区高于西部内陆地区的特征.②冬小麦主要生长季期间,江苏省各市AOT40指数范围为3.08~14.47μL/L·h.水稻主要生长季期间,江苏省各市AOT40指数范围为10.79~21.67μL/L·h.③在当前O₃浓度水平下,近地层O₃对江苏省冬小麦和水稻平均相对产量的损失率分别为23.9%和16.5%,产量总损失分别为368.7万t和385.8万t,经济总损失分别为87.01亿元和106.48亿元.因此,急需采取有效控制措施,降低O₃污染造成的农业损失.     

紫外辐射增加对春小麦根际土壤微生物种群数量的影响

研究了大田栽培和自然光条件下,模拟紫外辐射（UB-B,280－315nm）增加对春小麦根际土壤微生物种群数量的影响。UV－B辐射能显著降低细菌总数以及放线菌和真菌数量;UV－B辐射对好氧性自生固氮菌、亚硝酸细菌、反硝化细菌、好氧性纤维素分解菌和解磷细菌数量也有显著的影响,但这种影响具有生育期之间的差异,春小麦根际土壤微生物种群数量与土壤营养成分有关。     

Effects of elevated ozone on growth and yield of field-grown rice in Yangtze River Delta, China

With rapid industrialization and urbanization in the Yangtze Delta, China, the tropospheric ozone concentration has increased to levels that induce crop yield loss. Rice, a widely grown crop in China, was investigated in field-established, open-top chambers. Four treatments were used： charcoal-filtered air （CF）, non-charcoal-filtered air （NF）, and charcoal-filtered air with two levels of additional ozone （O3-1 and O3-2）. The AOT40s （accumulated hourly mean ozone concentration above 40 ppbv） were 0, 0.91, 23.24, and 39.28 ppmv.h for treatment of CE NF, O3-1, and O3-2, respectively. The rice height and biomass were reduced in the elevated ozone concentration. Less organic matter partitioning to roots under the elevated ozone significantly decreased rice root activity. The yield loss was 14.3% and 20.2% under O3-1 and O3-2 exposure, respectively. This was largely caused by a reduction in grain weight per panicle.     

广东省春季一次区域臭氧污染过程的成因分析

为探究广东省春季环境空气臭氧(O₃)污染成因,选取2022年4月6—10日的一次典型污染过程,结合后向气流轨迹、潜在源贡献因子算法和权重轨迹分析法,较为全面地分析了本次污染过程的特征及传输对O₃的影响.结果表明：本次污染范围涉及全省10个城市,污染前期江门市和中山市O₃小时峰值浓度分别高达264μg·m^-3和272μg·m^-3,后期东莞市每日O₃小时峰值均高于260μg·m^-3.以清远市为代表性城市的分析表明,污染天日最大8 h平均O₃浓度、氮氧化物(NO_x)和挥发性有机物(VOCs)浓度平均值较非污染天分别升高10.8%、44.0%和168.0%.O₃污染天呈高温、低湿的特点,O₃浓度与温度的相关性在污染天显著增强.基于MIR值计算的O₃生成潜势结果表明,与非污染天相比,污染天间、对-二甲苯、乙苯、邻二甲苯和甲苯对O     

Numerical experiments for the impacts of temperature and precipitation variation on the growth and development of winter wheat

The growth process of winter wheat was simulated by CERES-wheat model assuming the daily temperature increase -1, 0,1, 2℃ and daily precipitation increase -20, -10, -5, 0, 5, 10, and 20 percent, respectively. The case study site is Zhenjiang City of Jiangsu Province in the east China. Simulation results show that the impacts of temperature variation on winter wheat is stronger than that of precipitation. Climate warming would speed development rate and shorten phonological period. In general, the adverse effect of climate change on grain yield is greater than that of its beneficial effect, especially when the climate becoming cooler and dryer. The increase of temperature and decrease of precipitation would reduce the plant extractablc soil water content.     

外源Ni对小麦孕穗期生长发育和成熟期产量的影响及其Ni毒害临界值

为探明小麦孕穗期毒害效应与成熟期籽实产量间的关系,实现中期毒害效应诊断与评价,以春小麦"冀张春3号"为材料,采用盆栽试验方法,研究了外源Ni对小麦孕穗期植株生长和成熟期籽实产量的影响,并对不同生育期的生理指标进行了相关分析.结果表明,外源Ni会增加小麦孕穗期株高和叶片干质量,减少茎秆和穗干质量,降低成熟期籽实产量,投加Ni量≥100 mg·kg~(-1)时出现明显抑制作用,茎秆、穗干质量和籽实产量均明显下降(p0.05);小麦孕穗期各器官中Ni含量和富集系数由大到小的顺序为:根系穗茎秆叶片,外源Ni会明显增加小麦孕穗期各器官和籽实中Ni含量,其中,小麦穗和籽实中Ni含量和富集系数随Ni投加量的增加均呈二次吸收富集高峰.相关分析结果表明,土壤中各形态Ni含量与小麦孕穗期各器官和籽实中Ni含量均呈显著正相关(p0.05,p0.01),根系和穗中Ni及土壤不同形态Ni含量与茎秆、穗干质量和籽实产量呈显著负相关(p0.05,p0.01),茎秆和穗干质量与籽实产量均呈显著正相关(p0.05).研究提出,利用小麦孕穗期毒害效应突变点指标表征小麦外源Ni毒害临界值是可行的,其毒害临界值指标为:土壤全Ni含量为139.08 mg·kg~(-1),土壤有效态Ni(DTPA提取)含量为21.59 mg·kg~(-1),小麦穗Ni含量为19.17 mg·kg~(-1),小麦根系Ni含量为318.49 mg·kg~(-1).     

内蒙古河套灌区春小麦挥发性有机物排放特征

于2021年5月下旬至6月中旬,采用动态箱采样法对内蒙古河套灌区17种春小麦排放生物源挥发性有机物(BVOC)进行了研究,同时记录了温度、湿度和光合有效辐射(PAR)等参数.结果表明:内蒙古河套灌区春小麦主要排放异戊二烯、α-蒎烯和甲苯,生长期其排放率分别为(0.85~39.31),(2.60~14.32)和(6.41~35.39)ng/(g·h),成熟期其排放率分别为(1.75~7.99),(1.11~5.81)和(1.91~25.61)ng/(g·h);生长期异戊二烯、单萜烯类和BTEX标准状态(T=303K,PAR=1000µmol/(m²·s))下排放率分别为(12.92±5.14),(11.98±7.13)和(23.13±7.32)ng/(g·h),成熟期分别为(2.47±0.64),(5.73±1.19)和(14.23±5.27)ng/(g·h),生长期的排放率明显大于成熟期;一定环境温度和PAR范围内,河套灌区春小麦BVOC排放率与环境温度和PAR均呈指数相关,具有明显的日变化特征,但环境温度超过45℃时会抑制其BVOC排放率.     

2013~2019年臭氧污染导致的江苏稻麦产量损失评估

基于2013~2019年江苏省115个监测站点的逐时臭氧观测数据和97个县级行政区的农作物年产量,利用AOT40的暴露响应关系,结合空间分析等方法,评估了臭氧污染导致的冬小麦和水稻两种农作物的产量损失.结果表明,2013~2019年,冬小麦和水稻的AOT40分别为（2.76~17.05）×10^-6h和（0.15~31.69）×10^-6,分别在2018年和2016年达到峰值.苏南地区水稻生长期的AOT40高值分布较多,苏北地区近3年两种农作物生长期的AOT40都有明显增势.2013~2019年,冬小麦年相对产量损失为17.7%~31.0%,年绝对产量损失达（1.94~3.75）×10⁶t.年产量损失最高的地级市是盐城和徐州,损失最低的是南京和无锡.2013~2019年,水稻年相对产量损失为8.6%~15.6%,绝对产量损失为（3.03~6.04）×10⁶t.年产量损失最高的地级市是盐城和淮安,损失最低的是无锡和常州.江苏省每年由于臭氧污染导致的农作物产量损失约相当于5000多万人一年的粮食消费量,臭氧污染对粮食生产安全造成了较为严重的威胁,应当采取有效的政策和措施控制臭氧污染,保证粮食生产稳定.     

Impacts of climate change on wheat development and production in the northern China

In this paper, impacts of climate change on wheat development rate and production in the northern China are discussed. The results show that the temperature is a controlling factor of development rate but the precipitation is not. The higher the temperature is. the faster the development and the shorter development period will be. Without consideration to varieties and cropping system, meteorological yield of winter wheat would decrease 170.40, 134.25, 98.70 and 97.20 kg/hm2 in the north China and 13.97, 7.95, 39.60 and 19.80 kg/hm2 in the northwest China compared with that in 1950s, 1960s, 1970s and 1980s, respectively, when the CO2 concentration in the atmosphere is doubled. In drought and semi-drought regions, the spring wheat yield would drop with the temperature rise in and raise with the precipitation increase. The influence of temperature on weight of leaf and stalk is also remarkable.     

深圳市一次典型春季臭氧污染事件成因研究

以往珠三角地区臭氧污染普遍发生在秋季,但近年来春季臭氧污染事件不断发生,并且污染出现时间愈发提前.本研究聚焦于深圳市2022年春季（2月26日）一次臭氧污染过程,系统性地分析了此次臭氧污染过程的主要成因与关键驱动因素.结果表明,在春季臭氧污染的形成过程中,气象条件扮演着重要角色,在高压天气系统影响下的强太阳辐射、高温、低湿和低风速是导致此次臭氧污染的重要因素.通过臭氧的垂直观测数据分析发现,夜间残留层中的高浓度臭氧能够在上午时段混入边界层内,加速地面臭氧浓度累积.此外,通过臭氧前体物浓度的变化特征分析发现,在污染日的下午时段出现臭氧及其前体物浓度的快速升高,推测为上风向区域的外部输送贡献加强,这也是导致此次春季臭氧污染发生的重要原因.敏感性分析表明,污染日的臭氧生成主要受VOCs控制,但在污染加剧时受到NO_x控制,因此,对春季臭氧污染的 防控需要从区域角度开展VOCs和NO_x的协同减排与治理.     

Cadmium pollution enhanced ozone damage to winter wheat: biochemical and physiological evidences

Combined e ects of ozone (O3) and cadmium (Cd) on growth and physiology of winter wheat (Triticum aestivum L. cv. JM22) were determined. Wheat plants were grown without or with Cd and exposed to charcoal-filtered air (< 10 ppb O3) or elevated O3 (80 5 ppb, 7 hr/day) for 20 days. Results showed that O3 considerably depressed light saturated net photosynthetic rate (–20%), stomatal conductance (–33%), chlorophyll content (–33%), and total biomass (–29%) without Cd. The corresponding decreases were further enhanced by 45%, 56%, 60% and 59%, respectively with Cd, indicating a synergistic e ect of O3 and Cd on wheat. Ozone significantly increased the activity of superoxide dismutase (46%), catalase (48%) and peroxidase (56%). However, great increases in malondialdehyde (MDA) content (2.55 folds) and intercellular CO2 concentration (1.13 folds) were noted in O3+Cd treatment compared to control. Our findings demonstrated that the increased anti-oxidative activities in wheat plants exposed to O3+Cd might not be enough to overcome the adverse e ects of the combination of both pollutants as evidenced by further increase in MDA content, which is an important indicator of lipid peroxidation. Precise prediction model on O3 damages to crop should be conducted to ensure agricultural production security by considering environmental constraints in an agricultural system in peri-urban regions.     

内蒙古河套灌区春小麦苗期生态系统CO2通量变化研究

在内蒙古河套灌区用连续自动采样箱的方法对不同施肥方式下的春小麦生态系统CO2净交换(NEE)进行观测,发现苗期(出苗-拔节期)春小麦生态系统主要是一个CO2净交换逐渐增大,固定碳逐渐增加的过程.在速效肥条件下,春小麦生态系统苗期CO2净交换的变化为-390.20～901.25 mg·m-2·d-1,日呼吸量在-800.35～-5865.22 mg·m-2·d-1;缓释肥负荷下CO2净交换变化为-206.00～1258.36 mg·m-2·d-1,日呼吸量在-407.02～-4986.52mg·m-2·d-1."-"表示从生态系统中丢失碳.从CO2净交换中减去生态系统的呼吸速率就得到植物的光合速率.采取缓释的施肥方式可以减少苗期CO2释放.此外,用气象因子包括瞬时光合有效辐射(PAR)、空气温度和土壤温度等对光合速率和呼吸速率构建简单的模型去模拟CO2通量的变化速率.结果表明,PAR与大气温度和10cm土壤温度分别是制约苗期春小麦生态系统呼吸和光合速率的主要因素.     

臭氧污染对不同品种小麦养分吸收与分配的影响

近地层臭氧(O3)污染会危害植物生长,势必间接影响氮素吸收利用.本研究利用开放式臭氧污染(Free-air O3 concentration enrichment,O3FACE)研究平台,研究了大气O3浓度增加(比周围大气高50％)对长江三角洲地区5个冬小麦(Tritcium aestivum L.)主栽品种(扬麦15、扬麦16、烟农19、扬幅麦2号和嘉兴002)的物质积累、氮素吸收与分配的影响.结果显示,O3浓度升高对秸秆和籽粒的影响远大于根系.烟农19、嘉兴002和扬麦16的产量因O3浓度升高而减少,而扬麦15和扬幅麦2号产量则变化不大.扬幅麦2号与嘉兴002的秸秆干物重因O3浓度升高而显著增加,扬麦15与烟农19分别呈增大与降低趋势,而扬麦16则无变化表明O3污染对小麦干物质积累与分配的影响存在品种差异.O3浓度升高影响氮素在小麦根、秸秆和籽粒中的含量与分配趋势,但影响程度因品种而异.O3浓度升高导致扬幅麦2号的总吸氮量显著增加30.6％及烟农19的总吸氮量呈增加趋势,并使嘉兴002的总吸氮量显著降低34.8％及扬麦16总吸氮量呈降低趋势,但扬麦15的总吸氮量则不受影响.除扬麦15外,O3浓度升高具有减少籽粒氮占总氮比例的趋势,表明小麦响应O3污染对氮素吸收与分配调整机制存在品种差异.扬麦16、烟农19和嘉兴002的氮肥偏生产力因O3浓度升高而显著降低,而扬麦15和扬幅麦2号则无明显变化.扬麦16和嘉兴002的氮肥利用率因O3浓度升高显著降低,而扬幅麦2号呈增加趋势,扬麦15、烟农19呈降低趋势.综合来看,小麦扬麦15抗O3污染能力强于其它品种,而嘉兴002则最易遭受臭氧污染危害.评价O3污染对小麦干物质与产量的形成与分配、氮素在植物-土壤系统周转的影响应综合考虑品种差异.     

气候对河南省小麦产量的影响及其变化研究

河南省位于亚热带与温带的气候过渡带 ,小麦产量对气候变化非常敏感 ,气候对小麦产量影响的南北过渡性很明显。文中用正交多项式的方法分离小麦产量 ;用积分回归的方法分析气候对小麦产量的影响。在此基础上 ,首先根据降水量、温度和日照时数对小麦产量影响的区域分布 ,分别把河南省分为4个降水量影响区、4个温度影响区、5个日照影响区 ;然后 ,采用滑动积分回归的方法 ,分别分析了亚热带和温带3个影响因子对小麦产量影响的变化 ;最后 ,讨论了未来气候变化的可能影响。