关键生育期淹涝胁迫对黑龙江省水稻的影响

2019年在黑龙江省庆安县选用龙稻18、绥粳18两个水稻品种进行孕穗期淹水试验,分别设定3个淹水深度（1/3株高、2/3株高、3/3株高）、2个淹水历时（3 d、7 d）共12个淹水处理,测定淹水前后的分蘖数、株高及收获后的结实率、穗结实粒数、千粒重及产量等。结果表明:水稻淹水后,分蘖数与对照相比呈减少趋势,总体上,随着淹水深度加大、淹水历时加长,水稻分蘖数减少幅度加大;水稻受淹后与淹水前相比,株高的增长率高于对照增长率,总体表现为淹水深度愈深、淹水历时愈长,水稻株高增长率愈大,在一定程度上可以说明适度的淹涝胁迫对水稻植株生长具有刺激作用;不同淹涝胁迫均导致水稻减产,全淹没7 d减产最严重,龙稻18结实率、穗结实粒数仅68%、72粒,比对照明显偏低,减产率达66%,而绥粳18结实率、穗结实粒数、千粒重更是分别低至59%、42粒、17.5g,远低于对照,导致减产率高达81%,淹水深度1/3 h、2/3 h、3/3 h处理的两个品种平均减产率依次为39%、47%、62%,淹水持续3 d、7 d的平均减产率分别为43%、56%,可见随着淹水深度加深、淹水历时加长,水稻减产幅度加大;淹涝胁迫对两个供试水稻品种生长和产量的影响程度存在差异,比较而言,淹涝胁迫对绥粳18的影响重于龙稻18。     

不同受旱胁迫下大豆蒸发蒸腾与地上部生长物质之间响应关系研究

农业旱灾损失形成过程中存在着大量的不确定性,不同受旱胁迫下作物蒸发蒸腾与生物量积累之间的定量响应关系是解析该过程的理论基础,对指导区域抗旱减灾具有重要实践意义。基于淮北平原两季夏大豆盆栽受旱试验,分别构建了收获时植株地上部生物量与籽粒产量之间、受旱当期和受旱后复水各生育阶段蒸发蒸腾量与同期地上部生物积累量之间的函数关系,并对不同阶段受旱胁迫下的产量构成要素响应进行了定量分析。结果表明,不同受旱胁迫下大豆收获时地上部生物量与籽粒产量之间均呈显著正相关（2015、2016季相关系数分别为0.91和0.78）,籽粒产量与其各阶段不断积累的地上部总生物量存在定量转化;大豆某一生育阶段受旱当期的蒸发蒸腾量与该阶段的地上部生物积累量呈显著正相关,且在花荚期更为明显;某一阶段受旱对后续各生育阶段的蒸发蒸腾与地上部生长均产生影响,且两者具有一定的相关性,但距受旱时期越远相关性越弱;大豆在营养生长阶段受旱后复水,鼓粒期的地上部生长机制恢复正常,且这种恢复效应在前期轻度受旱后更为明显;不同阶段受旱造成的籽粒产量损失差异较大,与充分灌溉相比,大豆分别在苗期、分枝期、花荚期和鼓粒期遭受干旱时,2015和2016季的产量分别减少了14.2%和28.0%、18.2%和30.5%、53.1%和56.2%、50.1%和45.2%,花荚期和鼓粒期受旱对籽粒形成的不利影响更为严重;两季鼓粒期受旱胁迫下的收获时地上部生物量和千粒重均为最低。     

高寒区温度三因子的时间变化及其与水稻产量的关系研究

利用高寒区——黑龙江省44个气象观测站1980-2014年气象资料和水稻单产资料,以旬为时间单元将生长季(5-9月)划分为15个研究时段,引入日平均气温、最低气温、最高气温3个温度因子,采用数理统计方法,研究温度三因子的时间变化趋势和突变特征,并构建温度因子与水稻产量的相关关系。结果表明:(1)1980-2014年间,研究区作物生长季内各研究时段温度三因子随时间总体以升高为主,其中最低气温升温显著。5-6月是温度升高较快时期,升温形势表征为最低气温与最高气温升温显著不对称。(2)1980-2014年间,5月中旬至下旬、6月下旬至7月中旬、9月中旬至9月下旬有气温因子发生突变,突变主要发生在1980年代末至21世纪初,突变后升温剧烈,升幅为1.2~2.2℃。(3)研究期间,研究区水稻生长季内大部研究时段的温度因子与水稻单产相关显著(P0.01,P0.05),5-7月是温度三因子与水稻单产相关最显著的时间段,其中最低气温与水稻单产相关最显著。(4)1980-2014年间,在不同研究时段内,温度单因子均与水稻单产呈正相关,表明在一定温度范围内,温度对产量的影响为正效应。温度各因子每升高1℃,水稻单产升高幅度为307~722 kg/hm2。     

基于CERES-Maize模型的吉林西部玉米干旱脆弱性曲线研究

自然灾害风险(Risk)是灾害损失的可能性,主要取决于致灾因子、脆弱性、暴露性以及防灾减灾能力四个因素。脆弱性(Vulnerability)衡量承灾体遭受损害的程度,是灾损估算和风险评估的重要环节,是致灾因子与灾情联系的桥梁。在全面收集研究区气象、土壤、土地类型、田间管理数据等资料的基础上,以吉林西部玉米干旱灾害作为研究对象,选取了吉林西部2001年、2002年、2004年以及2006-2009年7个案例干旱年的干旱致灾强度作为输入,运用CERES-Maize模型,模拟和计算出不同干旱致灾强度下不同生育期对最终产量起主要影响的关键指标的损失率,并且拟合出脆弱性曲线。结果表明,脆弱性对最终产量影响由高到低的生育期为抽雄-乳熟期、拔节-抽雄期、乳熟-成熟期、出苗-拔节期。研究结果可以为旱灾损失的快速评估、区域农业干旱灾害风险评估以及预警提供依据,为区域防灾避灾与管理工作提供科学依据。     

江苏高温热害对水稻的影响及成因分析

为了探究全球气候变暖造成的高温热害导致水稻产量结构变化的规律及其影响程度,以江苏省为例,利用通径分析的方法,分析了夏粮产量与表征热害的3个指标,即最高温度、平均温度和相对湿度等因子的关系,及其对夏粮产量的直接和间接影响。并且通过相关普查方法和滑动相关检验法进行稳定性检验,确定大气环流特征量与水稻高温热害指标间的显著性关系,以分析高温热害发生的环流原因。结果表明:日最高温度≥35℃的日数对水稻穗粒数的影响最为直接,且影响程度最大,日平均温度≥30℃日数主要是间接作用。而对水稻千粒重来说,日相对湿度≤70%的日数影响最为直接,且影响程度最大,日最高温度≥35℃日数主要起间接作用。可通过对前一年11-12月南海副高强度指数的平均值和当年2-3月北美副高面积指数平均值的预报,来提前预测7月下旬至9月上旬≥35℃的高温日数。     

基于综合赋权分析的东北水稻低温冷害风险评估及区划研究

农业气象灾害风险评估与区划对农业防灾减灾对策的制定意义重大。以东北三省为研究区,利用日均温、水稻生长发育期、产量和面积数据对水稻冷害风险中的致灾因子危险性、承灾体脆弱性及损失度三要素进行了多指标分析。结合熵值法与层次分析法综合计算指标权重,应用加权综合评价法构建了东北水稻冷害风险综合评估模型。结果表明,冷害风险综合评估指标与典型冷害年水稻单产平均减产率在0.01水平下极显著相关,冷害综合风险等级区划与历史任意冷害发生频率分布大体一致。因此,对冷害风险综合评估模型及区划所做的研究具有合理性,可为防灾减灾提供科学合理的依据。     

东北粳稻不同开花时段冷积温对结实的影响及冷害指标

在长白山北坡不同海拔高程开展水稻低温处理试验,以揭示水稻开花不同时段的冷积温对结实率的影响及其冷害气象指标。试验设7个海拔、3个低温持续时间、3个开花时段处理。结果表明,水稻空秕率对开花期冷积温反应很敏感,其关系呈二次函数,冷积温越多,水稻空秕率越大。不同开花时段低温影响程度差异明显,盛花期冷积温的影响系数是中花期的1.5倍,是初花期的2.2倍左右。水稻空秕率与昼间冷积温、日最高冷积温的关系更密切,与夜间冷积温和日最低冷积温的关系次之,昼间冷积温对空秕率的影响系数明显大于夜间冷积温的。水稻不同开花时段发生冷害的冷积温指标差异明显,盛花时段昼间冷积温28℃·d以上引发中度冷害,而在中花和初花时段分别是31℃·d和38℃·d;盛花时段日最高冷积温36℃·d以上引发严重冷害,而在中花和初花时段分别是41℃·d和52℃·d。开花期平均而言,昼间冷积温在31℃·d和38℃·d以上,或日最高冷积温在33℃·d和41℃·d以上,分别引发中度和重度冷害,空秕率分别达到10%和15%以上。     

基于栅格与云模型的风暴潮洪水风险模拟评估方法——以珠海市香洲区为例

随着气候变化和海平面上升,风暴潮、洪水等自然灾害对沿海城市地区造成的破坏不断加重,风暴潮灾害的发生具有显著的突发性和短历时性,准确高效地应急响应可以显著降低潮灾的损失和影响。尽管目前使用二维水动力学模型建模方法十分成熟,并且计算能力也有较大的提升,但这种方法仍然不适用于许多实时应用。选取受“1713”号天鸽台风影响严重的珠江三角洲地区为例,提出基于栅格水动力学的元胞自动机模型,充分利用高精度DEM数据进行淹没预测,无须进行预处理及网格划分,大幅减少处理计算时间,并引入云模型对风暴潮灾害进行了综合风险评估。实验结果表明,该替代模型在区域最大洪水范围、深度、历时方面都可以提供与MIKE 21模型相当的结果,在保证风暴潮洪水模拟结果准确性的情况下,可将计算效率提高62.4%,洪水风险的制图可视能够较为全面反应风暴潮对区域经济、人口及社会环境的影响,预判灾害风险等级。研究成果可为城市潮灾应对与精细化应急管理提供科学支撑。     

黄淮海地区干热风灾害致灾因子时空特征分析

黄淮海地区是我国冬小麦主产区,也是干热风灾害危害最重、影响最广的地区,本研究利用黄淮海冬麦主产区81个站点1961-2017年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区小麦成熟期和干热风致灾因子的时空变化特征。在81个测站中,有23个成熟期提前趋势显著或极显著,但大部地区成熟期变化趋势不显著,有63%的站点未通过显著性检验。对干热风致灾因子达标日数和相似系数的分析表明,达到干热风灾害阈值的概率依次为14:00风速>14:00相对湿度>日最高气温,最高气温是形成干热风的主要限制因素,轻干热风的发生最高气温和相对湿度起主要作用,重干热风则是高温胁迫起决定作用,低湿条件使胁迫加重,风速只起辅助作用。揭示了该地区干热风危害总体减轻的气象条件基础,即干热风3要素表现为最高气温略降、14:00相对湿度略增、14:00风速明显减小的特征,3要素均向有利于减轻干热风发生的方向变化,对于冬小麦籽粒灌浆和产量形成是有利的。但灌浆成熟期内最低气温的显著升高,意味着气温日较差减小、小麦夜间呼吸消耗增大,对其干物质积累和产量形成带来潜在不利影响。