华北冬小麦生长期旱情指标探讨

选用降水、无雨日因子,参考作物生长与供水关系,拟用模糊数学方法评定旱情,结果令人满意。笔者认为,研究农业干旱,无雨日数和无雨日发生时机的重要性等同。     

我国农业生命周期评价框架探索及其应用——以河北栾城冬小麦为例

根据国内外研究成果,尝试建立农业生命周期评价框架.该框架同样包括目标和范围定义、清单分析、影响评价和结果解释四个步骤,但范围应该包括传统的一二三产业和新兴的废弃资源处理产业;清单分析应该包括涉及不可再生资源、可再生资源和环境负荷三个方面等13项具体指标;影响评价则可根据特征化、标准化、加权评估来进行研究.以河北栾城冬小麦生产为例,介绍了农业生命周期评价方法和程序,并通过与丹麦小麦生产的生命周期环境影响对比,分析了我国华北地区冬小麦生产生命周期中存在的各种潜在风险.结果表明,我国小麦生产能耗较高;水土资源的压力较大;各种环境负荷中,以富营养化、水体毒素、环境酸化和土壤毒素最为严重,分别是世界人均潜在环境负荷的338.83%和166.05%、42.90%、25.70%,我国是以较大的潜在环境风险为代价来获得较高的土地利用效率.     

基于高光谱遥感和HJ 1卫星的冬小麦SPAD反演研究

冬小麦SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）是评价其健康状况的重要农学参数,传统监测方法效率较低,旨在将田间监测和遥感技术相结合,探讨我国江汉平原地区冬小麦SPAD的遥感监测方法。研究选取湖北省潜江市后湖管理区为研究区域,利用ASD Fieldspec 3地物光谱仪和SPAD 502叶绿素仪在田间采集冬小麦冠层光谱和叶片SPAD,选取4种植被指数与叶片SPAD进行回归分析并构建预测模型。经模型精度检验,NDVI较适合对该地区冬小麦SPAD反演。然后将NDVI SPAD反演模型与HJ 1卫星影像相结合,进行研究区域的冬小麦SPAD反演,通过比较HJ 1卫星影像反演SPAD与田间实测值,经分析均方根误差（RMSE）为632。结果表明,利用NDVI植被指数模型能够较好进行研究区内冬小麦SPAD反演。实现了从地面监测到卫星遥感不同尺度的冬小麦SPAD反演,为大面积冬小麦SPAD监测提供技术和方法     

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.     

麦田O3浓度的长期变化及其对冬小麦干物质和产量损失的估算

近地层臭氧污染及其对作物产量和粮食安全的负面效应已成为国内外广泛关注的焦点之一.利用2014~2016年冬小麦主要生长季期间臭氧浓度和气象因子观测资料,分析了麦田臭氧浓度、AOT40的变化特征.根据Pleijel等2007年修正的气孔导度模型,模拟了冬小麦气孔导度的变化,并与实测值进行对比验证,同时结合通量模型,计算了冬小麦气孔臭氧通量.此外,利用前期课题组建立的模型,估算了臭氧对冬小麦干物质累积和产量的影响.结果表明:臭氧浓度在冬小麦生长季期间从前期到后期逐渐增加,并呈现明显的单峰型日变化特征.从2014~2016年的每年3月1日~5月31日,平均臭氧浓度分别为36.2、37.7和33.6 n L·L~(-1),AOT40值分别为17.08、17.90和11.84μL·(L·h)~(-1).Javis气孔导度模型可以用来模拟本地区冬小麦的气孔导度,模型解释了实测气孔导度81%的变异性.2014~2016年冬小麦气孔臭氧吸收通量分别为9.36、9.32和8.65 mmol·m~(-2).在近3年臭氧浓度平均水平下,近地层臭氧会使冬小麦产量减少18.03%,干物质累积减少19.31%.     

UV-B增强与秸秆施用对土壤-冬小麦系统CO2排放影响

通过大田试验,采用人工增强紫外辐射的方法模拟UV-B增强,应用静态箱-气相色谱法测定土壤-冬小麦系统的CO2排放通量,研究UV-B增强与秸秆施用对土壤-冬小麦系统CO2排放通量的影响.结果表明:UV-B增强与秸秆施用没有改变CO2排放通量的季节性变化规律.UV-B具有抑制效应,显著降低了拔节-孕穗期的CO2排放,降幅达15.48% (P=0.055).秸秆施用对CO2排放具有促进效应,使返青期和拔节 -孕穗期的CO2排放分别增加了59.52% (P=0.005)和13.10% (P=0.092).秸秆施用和UV-B增强处理增加了返青期的CO2排放,增幅为30.95% (P=0.083).对照、UV-B增强、秸秆施用和秸秆施用+UV-B增强4种处理的系统CO2排放与气温都存在极显著的指数关系 (P<0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.56,0.60,0.45和0.51,温度敏感系数Q10值分别为1.83,1.97,1.55和1.70.     

Effects of As on As uptake,speciation, and nutrient uptake by winter wheat （Triticum aestivum L.） under hydroponic conditions

A hydroponic experiment was conducted to investigate the effects of arsenic （As） stress on growth, nutrition and As uptake, and speciation in shoots and roots of winter wheat （Triticum aestivum L.）. Winter wheat has high tolerance to As. Most As is accumulated in the roots, and an As concentration of 4,421 mg/kg was observed at a solution concentration of 20 mg/L As. Arsenic concentrations in roots were approximately 40-100 times greater than those in shoots. Arsenic in winter wheat roots and shoots occurred as both As^3＋ and As^5＋ species, although As^3＋ was the main species in winter wheat tissues. Arsenic significantly decreased the biomass of winter wheat shoots and roots and affected absorption and transport of micro- and macro-elements in winter wheat tissue. Arsenic treatment significantly increased the concentrations of total Magnesium （Mg） and calcium （Ca） in shoots and enhanced the transport of Mg and Ca from roots to shoots but decreased potassium （K）, nitrogen （N）, and phosphorus （P） concentrations in both shoots and roots, particularly the concentration of P. Concentrations of iron, copper, and zinc in winter wheat shoots were negatively related to As rates, with correlation coefficients （R^2） of 0.93, 0.94, and 0.97, respectively.