西北干旱区旱地玉米叶面积指数与气象因子及生物量的关系

利用甘肃省西峰农业气象试验站1994-2008年玉米试验观测资料,对玉米的LAI变化规律,温度、光合有效辐射对LAI的影响,LAI对50 cm土层土壤贮水量、生物量及产量因子的影响进行了分析。结果表明,三叶期-乳熟期LAI随着出苗后的天数呈S曲线变化。缓慢增长期出现在8~28 d;快速增长期出现在28~74 d;缓慢下降期出现在74~103 d。叶片含水率以0.9%/10 d的速度线性下降。各试验年份间,降水差异较大,变异系数为31%~92%;其次为≥10℃有效积温;光合有效辐射比较稳定。从播种到乳熟期,各年份的气象要素值趋于平均值。LAI与≥10℃有效积温及光合有效辐射呈幂函数变化,有效积温500℃及光合有效辐射值250 MJ/m²是LAI累积速度变化的转折点。≥10℃有效积温500~1 000℃及光合有效辐射800~1 000 MJ/m²是LAI快速增长的阶段。随着LAI的增大,50 cm土层贮水量呈线性减少。LAI对生物量的影响可用幂函数描述,最利于生物量累积的LAI值为3.5,较为适宜的种植密度为60 000株/hm²。七叶期-拔节期阶段LAI与产量因子的相关性较差,抽雄期-乳熟期阶段LAI与产量因子的相关性显著。在一定范围内,抽雄期LAI的增大对提高玉米的经济产量有利。     

衡山酸性云水对森林冠层的作用

利用现场同步采样的方式采集并分析了衡山山顶针叶、阔叶林冠层云水和纯云水样品。比较表明这三类样品的化学组成有很大差别。与云水比较,针叶林冠层云水酸度增加,说明针叶林冠层可放出酸性物质,增加云水的酸度;而阔叶林冠层云水则相反,对云水中的酸有中和作用。在酸性云水作用下,森林冠层被淋失一定的营养物质,这将对植物的生长发育构成危害。同时,研究还表明植物等天然源排放出的有机酸可对云水体系构成一定影响。      

冠层辐射温度对冬小麦生态系统碳通量的影响

用箱式法在太原盆地对冬小麦的碳通量进行了两年的测定,对比分析了气温(T_a)、土壤温度(T_s)和冠层辐射温度(T_c)的日、季节变化与冬小麦碳通量日、季节变化的关系.结果表明,在日、季节尺度上T_c与T_a具有较好的一致性,相关系数在0.90以上;日尺度上,净生态系统碳交换量(NEE)、总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Reco)与T_s的相关系数在绝大部分测定日都小于与T_a和T_c的相关系数,但它们与T_a和T_c的相关系数差异不大;季节尺度上,冬小麦的GPP、NEE和Reco与3个温度(T_a、T_s和T_c)都呈显著的二次抛物线关系.生态系统光合作用的最适温度T_c略低于T_a的,差异约1℃左右.Reco与T_a的关系均好于与T_s的关系,与T_c、T_a关系的决定系数差异不大(0.95~0.96).研究结果可以为基于遥感方式观测的冠层辐射温度在估算碳通量中的应用提供依据.     

基于小光斑激光雷达数据的稀疏林地冠层高程重建

探讨在稀疏林地的条件下,利用小光斑激光雷达获取的多次回波点云数据估算冠层高度,研究不同的高度重建方法包括反距离权重、样条插值以及普通克里格等方法的冠层和地面高度重建的精度。研究发现,在地面和林冠层,不同的重建方法的表现是不一样的,其中样条方法在冠层重建中的精度较高,误差绝对值的平均值为0.95m,并且整体偏差也较小,方差为3.42。而在地面高程重建则是普通克里格方法具有较小的误差,误差绝对值的平均值为0.35m,而样条方法的整体偏差要优于其他两种方法,方差为0.48。经过综合考虑,利用样条方法重建的冠层高程和普通克里格方法重建的地面高程实现了实验区冠层高度的提取。     

冠层结构对亚热带常绿林光能利用效率估算的影响

利用遥感方法可以使用光化学植被指数(PRI)在叶片尺度表征光能利用效率(LUE)的动态变化,但在冠层尺度上,森林植被冠层结构是影响LUE估算精度的关键因素之一。利用2014-2015年中国科学院广东省鼎湖山森林生态试验站自动多角度高光谱观测系统的光谱反射数据,分别计算常绿阔叶林PRI、归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和优化比值植被指数(MSR)。基于通量观测计算的LUE,分析不同表征冠层结构的植被指数对于LUE与PRI拟合精度的影响,并利用不同类型植被指数的组合,构建多元线性回归模型。研究结果表明:(1)亚热带常绿阔叶林冠层结构型植被指数与冠层尺度PRI具有显著的相关性,其中MSR与PRI相关性较为显著(R^2=0.40,P<0.01);(2)在植被冠层密度较大、LAI较高(即高NDVI和MSR)时,PRI对于表征LUE的动态变化更具优势;(3)利用NDVI、EVI、MSR和PRI所构建的估算LUE的多元回归模型,能将LUE估算精度提高18.14%,对于冠层结构变化活跃期(1-5月),能将LUE估算精度提高54%。研究认为利用冠层结构参数能够进一步改进PRI对LUE的估算精度,提升遥感精确评估亚热带常绿林生产力的能力。     

基于城市冠层模式的成都市静稳天气气象场模拟研究

目前城市气象场数值模拟结果与实际情况有一定误差.本文基于Landsat 8高分辨率遥感数据提取采用局地气候分区（LCZ）的城市下垫面,结合WRF模式自带下垫面分类建立了成都市精细分类下垫面,并利用WRF自带的城市冠层模式,设计了7种方案对成都市静稳天气的气象场进行了模拟分析,并结合实际监测数据对模拟结果进行了评估,对比分析了城市冠层模式和精细分类下垫面对成都市静稳天气带来的影响.研究发现：①精细化分类下垫面结合了USGS下垫面和局地气候分区数据的优势,较为准确的反映了成都的下垫面环境;②精细分类下垫面对建筑物的形态特征进行了描述,加大了地表粗糙度,能够模拟出建筑物对风的阻挡作用以及城市风场不连续、随机性强的特性;③城市冠层模式优化了静稳天气过程中城市风、温度和湿度的模拟结果,多层城市冠层模式的模拟结果优于单层城市冠层模式.因此,在成都市对污染物扩散不利的静稳天气使用多层城市冠层模式并结合精细分类下垫面将大大提高模拟精度,进而提高空气质量预报.     

紫外线辐射对小麦和燕麦竞争性平衡的影响--小麦和燕麦生物量结构与冠层结构

在模拟15%臭氧层减薄条件下讨论了紫外线辐射增强对大田中小麦和燕麦在单独种植与混合种植时的生物量结构和冠层结构的影响。紫外辐射使两物种的生物量减少,使节间缩短,叶片着生高度下降,但使根冠比和单株有效穗数增加。两物种在单种和混种时对紫外辐射的反应有所不同,种间竞争有时加强紫外辐射的影响,但有时则又能抵消其作用。紫外辐射使竞争性平衡向有利于小麦的方向发展,这一改变可以部分地由两物种的生物量及冠层结构对紫外辐射反应的不同来解释。结果还暗示单独生长的植物对紫外辐射的反应并不能用来预测其在多种群的群落中对紫外辐射的反应和表现。     

覆膜方式和灌溉对夏玉米产量及农田碳排放强度的影响

为探讨不同覆膜方式和灌溉对夏玉米农田产量和温室气体排放的影响,本研究设计了雨养(R)和灌溉(I)这两个主处理,对照(CK)、半膜覆盖(HM)和全膜覆盖(FM)这3个副处理,利用静态暗箱-气相色谱法监测了2014和2015年土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放通量,并借助碳排放强度(GHGI)指标进一步评价了不同覆膜方式的固碳减排效果.结果表明,与RCK相比,RHM和RFM在2014年增产作用不明显,而2015年分别增加19. 6%和26. 8%;与ICK相比,IHM增产作用不显著,而IFM在2014和2015年均显著增产,达到14. 1%和55. 8%.灌溉仅对2015年CO_2排放有显著促进作用(P 0. 01),同一主处理下覆膜方式对CO_2排放没有显著影响(P 0. 05).灌溉对CH_4吸收没有显著影响(P 0. 05),覆膜对CH_4吸收具有抑制作用. ICK相比RCK,N_2O排放量仅在2015年存在显著性差异,显著减少了22. 3%;与RCK相比,RHM和RFM在2014年N_2O排放量差异不显著,2015年分别显著降低了50. 7%和51. 4%; IHM和IFM与ICK相比,2014年N_2O排放分别显著减少了47. 5%和54. 2%,2015年分别减少了9. 6%和52. 2%.灌溉可以通过提高产量从而显著降低GHGI;与RCK相比,RHM和RFM的GHGI仅在2015年显著降低,分别达到60. 1%和61. 7%;与ICK相比,IHM和IFM在2014年GHGI分别显著降低了39. 7%和53. 2%,2015年分别降低了22. 2%和67. 5%,即全膜覆盖降低GHGI的效果优于半膜覆盖.因此,对夏玉米种植而言,灌溉条件下全膜覆盖能保证作物高产稳产并降低农田碳排放强度.     

成都市混合层高度与气溶胶层高度关系的研究

混合层高度(MLH)和气溶胶层高度(ALH)作为表征污染物在大气垂直结构上的最大高度,两者在某些情况下可近似相等,为探究成都市MLH和ALH是否可以等价替换使用,该文利用2017-2019年四川省环保厅超级监测站(西南交通大学站)以及同期成都温江探空站的监测数据,对成都市MLH和ALH的相关性和差异性进行分析研究。结果表明,MLH和ALH在数据分布上具有较大差异性,且MLH和ALH两者在数据上具有较弱的负相关关系。对成都市ALH和MLH的时间变化规律进行分析和研究表明,ALH在一般情况下明显高于MLH,但在白天,温度和辐射较强的时间段,ALH会低于MLH。因此在使用成都市MLH数据时,不能简单地将MLH用ALH进行替换。     

甘肃省玉米产量的气候特征及其与中国大陆OLR的关系研究

对甘肃省５５个站点的玉米气候产量经ＥＯＦ及ＲＥＯＦ分解后,通过对其载荷量的分析,表明陇东南地区是甘肃省玉米产量最具代表性的区域,并进一步将甘肃省玉米气候产量划分为５个自然气候区：陇东区、陇南区、中部及阴湿山区、干旱山区、河西灌溉农业区。玉米气候产量的第一主分量可代表甘肃省玉米气候产量的时间趋势。它与同年５～９月份ＯＬＲ有很好的相关关系。     

秸秆还田配施生物炭对关中平原夏玉米产量和土壤N2O排放的影响

为探明秸秆还田配施生物炭对夏玉米产量和土壤氧化亚氮（N₂O）排放的影响,基于2019~2020年关中平原田间定位试验,利用静态暗箱-气相色谱法监测了土壤N₂O排放通量,综合分析夏玉米产量、土壤N₂O排放和土壤活性氮组分,明确了秸秆还田配施生物炭在培肥土壤、增产减排方面的效应.以秸秆不还田（S₀）为对照,设置秸秆还田（S）和秸秆还田配施生物炭（SB）共3个处理.结果表明,各处理N₂O排放峰值出现在秸秆还田后10 d,秸秆还田30 d后土壤N₂O排放通量处于较低水平,土壤N₂O排放通量与铵态氮（NH₄⁺-N）、无机氮、微生物量氮（MBN）和可溶性有机氮（DON）含量呈显著的正相关关系（P<0.05）.S较S₀显著增加夏玉米产量、N₂O累积排放量、单位产量N₂O累积排放量和土壤总氮（TN）含量,分别为7.4%~13%、65.8%~132.2%、54.6%~103%和27.8%~33%.虽然SB较S提高夏玉米产量（2.5%~3.3%）的趋势不显著（P>0.05）,但是SB较S显著降低N₂O累积排放量和单位产量N₂O累积排放量,分别为24.0%~27.3%和26.4%~29.2%.在土壤N₂O排放通量达到峰值时,SB较S显著降低土壤N₂O排放通量45.1%~69.6%,生物炭能够缓解秸秆还田所诱发的土壤N₂O排放,具有削峰的作用.SB较S显著增加土壤总氮9.1%~12.2%.综合作物产量、N₂O排放和土壤总氮,对夏玉米生产而言,秸秆还田配施生物炭不仅培肥地力,提高夏玉米产量,而且减少单位产量N₂O累积排放量,是可供推广的兼顾作物产量和环境友好的适宜管理措施.     

华北高产粮区夏玉米生命周期环境影响评价

以山东省桓台县夏玉米生产体系为例,应用生命周期评价方法,以单位产量为评价功能单元,把夏玉米生命周期分为原料开采与运输、农资生产与运输、作物种植3个生产阶段,对不同施氮水平下夏玉米生命周期的资源消耗与污染物排放进行了清单分析和影响评价.结果表明,随着施氮量的增加,夏玉米生命周期环境影响呈指数上升趋势,其中,主要影响类型为水资源耗竭,这与农作物需水量较大、水分生产率较低有关.在低氮量条件下,主要污染影响类型是全球变暖,随着施氮量的增加,富营养化上升为主要污染影响类型.提高作物种植阶段水肥利用效率是控制夏玉米生命周期环境影响的关键,它可减少夏玉米对水资源和氮肥的需求,从而直接减少农田氮素损失污染影响,也间接降低了上游生产环节的资源消耗与污染物排放影响,进而有助于降低夏玉米生命周期环境影响总潜力.     

农田土壤施用系列新型氮肥后气态氮(NH3和N2O)减排效果比较:以夏玉米季为例

为了解不同品种新型氮肥相对常规施肥其氨(NH3)和氧化亚氮(N_2O)的减排效果,本文通过田间原位试验同步研究了夏玉米生长季氮肥施用后的农田NH_3挥发和N_2O排放及其主要驱动因子.以常规施肥(复合肥+尿素,CK)为对照,设置了5个肥料处理,分别为脲铵氮肥(UA)、稳定性复合肥料(UHD)、硫包衣氮肥(SCU)、脲甲醛复合肥(UF)和有机肥(OF),施氮量(以N计)均为300 kg·hm~(-2).相关分析结果表明,氨挥发和N_2O排放受环境因子影响,均与土壤WFPS呈显著负相关(P0.05),N_2O排放还与土壤硝态氮呈极显著正相关(P0.01).进一步回归分析表明,N_2O排放(F_(N_2O))主要取决于土壤硝态氮(x)含量的变化,而氨挥发(F_(NH_3))主要取决于土壤铵态氮(x)含量的变化.与CK相比,除了UA,其它肥料处理都降低了土壤的氨挥发,尤其是UF和OF处理减少了37%~43%.但对于N_2O排放,所有处理与CK皆无显著差异.进一步计算每种处理氨挥发和N_2O的气态氮损失总量,与CK相比,UHD、SCU、UF和OF分别减排了9%、5%、30%和23%,而UA增加了3%.     

秸秆覆盖与氮减施对土壤氮分布及地下水氮污染影响

为探究不同秸秆覆盖方式与氮减施对土壤氮分布、地下水氮污染及夏玉米产量的影响,于2017～2018年在河套灌区开展田间试验.本试验设置常规施肥为对照(CK 处理),以30％氮减施(N1)、20％氮减施(N2)和10％氮减施(N3)为3 个减施水平处理,每个减施水平设秸秆表覆(B 处理)和秸秆深埋(S 处理)这2 个处理....     

近50a华北平原冬小麦-夏玉米耗水规律研究

为明确华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量的变化趋势,为水资源配置提供科学依据,论文搜集文献资料,结合中国科学院禹城综合试验站长期观测数据,采用Mann-Kendall检验法分析了华北平原近50 a冬小麦和夏玉米的耗水量变化趋势,阐明其耗水特性和作物水分利用效率变化,最后通过对蒸发能力和气象要素的变化趋势分析明确了冬小麦-夏玉米耗水量变化的主导原因。研究表明:①近50 a华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量呈下降趋势,冬小麦耗水量从501.2 mm降低到456.3 mm,夏玉米耗水量大体变化在300~400 mm,平均为350 mm左右;②冬小麦和夏玉米水分利用效率大幅度提高,冬小麦水分利用效率由3.31 kg/(hm²·mm)增至15.91 kg/(hm²·mm);夏玉米水分利用效率从3.72 kg/(hm²·mm)提高到23.36 kg/(hm²·mm);③拔节-乳熟期是冬小麦耗水强度和耗水量最大的一个时期,华北平原需要通过多次灌溉满足作物水分供需平衡,拔节-灌浆期是夏玉米耗水强度和耗水模系数都比较高的时期,适逢华北地区雨热同期,一般不需要进行补充灌溉;④大气相对湿度增加和日照时数减少是蒸发能力减弱的主因,进而导致作物耗水量呈现下降趋势。     

氮肥使用对北方夏玉米季氨挥发的影响

氨挥发是农田作物生产中氮肥损失的主要途径之一,对空气质量有重要影响.为研究我国北方地区化肥类型、施用数量、施氮时期以及采样方法等因素对夏玉米季氨挥发的影响,本研究收集了1980~2018年发表的北方地区夏玉米生产中氨挥发的研究文献,并对数据进行统计分析.结果发现,随着化肥施氮量的增加,氨挥发总量呈指数型增长,净氨挥发量呈幂函数型增长.基肥/追肥施氮量为1/1时,追肥期氨挥发总量和净氨挥发量显著高于基肥期（P<0.05）,氨挥发总量分别约占总生育期的58.4%和41.6%.随着施氮量的增加,激发效应先表现为负效应后逐渐转变为正效应,转折点施氮量为297 kg ·hm^-2.采用抽气法与海绵法测定的氨挥发量存在显著差异（P<0.01）,且抽气法测定数据更为稳定.施用缓释尿素相较于普通尿素可降低氨挥发约20%~50%.我国北方夏玉米生产中,合理控制追肥期施氮量更有助于减少氨挥发,且高氮肥条件下抽气法比海绵法更适合于氨挥发的测定.     

模拟气候变化对沈阳城市树木光合固碳能力的影响

以生长在沈阳市区内的银杏为试材,使用开顶箱模拟法对倍增CO2浓度（700μmol/mo）l和正常空气CO2浓度（≈350μmol/mo）l条件下,银杏生长参数、叶面积指数、不同天气中净光合速率日变化进行了初步研究,探讨了高浓度CO2对单株银杏光合固碳能力的影响。结果表明：CO2浓度增高可以显著提高银杏枝条的生长量和银杏的叶面积指数。经高浓度CO2处理后,银杏不同天气下光合速率日变化趋势与对照一致,即晴天为双峰曲线,多云天气为单峰曲线,但净光合速率显著高于对照（P〈0.001）。由于净光合速率和叶面积指数升高,高浓度CO2也显著提高了单株银杏的固碳释氧能力（P〈0.01）,晴天比对照提高了119.5%,阴天提高了175.4%。     

高产粮区不同施肥模式下玉米季农田氮素损失途径分析

研究不同施肥模式下土壤氮素损失的途径,有助于制定合理的施肥措施.2009年在山东桓台典型高产粮区设置了4种施肥模式：对照(CK)、 农民习惯(FP)、 优化施肥(OPT)和控释肥(CRF）,监测了土壤水氮动态和作物生长状况,采用水氮管理模型（WNMM）模拟了不同施肥模式下玉米季土壤的水分动态和氮素去向.2009年夏玉米季3个施肥处理的氮素淋失量占施肥量的比例范围为6%～18%,平均为12.7%,其中优化施肥处理的氮素淋失量最低,仅为14.5 kg·hm^-2.氨挥发量所占的比例范围为5%～34%,平均为20.7%,其中控释肥处理的氨挥发量最低,仅为7.6 kg·hm^-2.4个处理的氮素总损失量顺序为：FP处理> OPT处理>CRF处理≈CK处理.本研究表明在保证作物产量的前提下,优化施肥和施用缓控释肥均可以有效减少氮素损失,提高氮肥利用效率和保护生态环境.     

丹江口库区覆膜耕作土壤氮素淋失随夏玉米生长期的变化

土壤氮素淋失是农业非点源污染的重要形式,也是水源地水质恶化的重要原因.以丹江口库区五龙池小流域为研究区,以农田黄棕壤种植夏玉米为例进行田间氮素淋失实验,通过与无覆膜耕作进行对比,研究覆膜耕作条件下土壤氮素淋失随玉米生长期的变化.结果表明,覆膜耕作土壤TN和NO_3~--N淋失量均明显低于无覆膜耕作,分别低25.68%和20.25%.夏玉米生长期内,覆膜土壤TN淋失量表现为苗期最高,拔节期和抽穗期显著降低,成熟期略微升高的变化趋势;覆膜土壤NO_3~--N淋失量表现为在苗期最高,拔节期显著降低,随后缓慢降低的变化过程;覆膜土壤NH_4~+-N淋失量表现为在苗期较低,拔节期升至峰值,抽穗期降至谷值,成熟期显著升高的变化特征.覆膜土壤TN和NO_3~--N淋失量分别与土壤中TN和NO_3~--N含量之间呈线性函数和指数函数关系;与土壤含水量和降雨量之间呈线性函数关系.上述结果表明,覆膜能降低土壤中氮素的淋失量,将对减少库区农业非点源污染具有明显的作用.