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湖北省双季稻生长季降水及洪涝变化特征

长江流域资源与环境 2012年第S1期21卷 173-178页

作者：邓爱娟刘敏万素琴刘安国武汉区域气候中心湖北武汉430074 华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

利用1961～2008年湖北省双季稻区常规气象站资料,统计计算了双季稻产区在早晚稻生长季的降水量、暴雨量、暴雨日数以及洪涝发生次数,揭示了近50a来双季稻区降水及洪涝的变化特征。结果显示:湖北省双季稻区在早晚稻生长季的降水量都有弱... 详细信息

利用1961～2008年湖北省双季稻区常规气象站资料,统计计算了双季稻产区在早晚稻生长季的降水量、暴雨量、暴雨日数以及洪涝发生次数,揭示了近50a来双季稻区降水及洪涝的变化特征。结果显示:湖北省双季稻区在早晚稻生长季的降水量都有弱的增加趋势,尤其是鄂东北局部和江汉平原南部;在水稻抽穗扬花至成熟期间,早稻暴雨量大部有不显著的增加趋势,而晚稻则大部为弱减少趋势。早稻生长季内洪涝的发生次数总体呈增加趋势,局部地区严重洪涝发生次数加大;晚稻生长季洪涝总次数有略减少趋势,重度以上洪涝发生很少,但呈略增加趋势。

关键词：湖北早稻晚稻降水暴雨洪涝

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F2：3设计多QTL定位新方法研究

F2：3设计多QTL定位新方法研究

作者：万素琴南京农业大学

学位级别：硕士

多数动植物重要经济性状是遗传率较低的数量性状,其遗传分析精度较低。为提高其精度,植物遗传工作者一直在探索。在玉米、棉花和黄瓜等株型较大植物的QTL定位研究中,常常采用F设计,即将F单株衍生的F家系平均数作为F单株的遗传型值进行... 详细信息

多数动植物重要经济性状是遗传率较低的数量性状,其遗传分析精度较低。为提高其精度,植物遗传工作者一直在探索。在玉米、棉花和黄瓜等株型较大植物的QTL定位研究中,常常采用F设计,即将F单株衍生的F家系平均数作为F单株的遗传型值进行遗传分析,以减少试验误差,提高试验精度。早期的F设计忽略了异质家系的混合分布,只是将F家系平均数作为F个体的遗传型值,套用F模型进行分析。Zhang&Xu(2004)研究表明,这一忽视会显著降低QTL检测功效。这一结果还被Hu(2006)等从胚乳性状角度和Zhu(2007)等从抗性性状角度加以证实。因此,利用QTL异质F家系内的混合分布是十分必要的。就F设计的进展来说,目前的F设计的QTL定位基本上局限于单QTL分析,虽然Zhang等(2004)提出了F设计的多QTL的Bayesian压缩估计分析方法,但未作细致的模拟研究,也无实际资料的应用研究;至于上位性检测,还未见报道。为了更好的指导遗传分析实践,有必要发展F设计的多QTL定位方法。本研究基于F设计目前存在的问题,应用Bayesian压缩估计方法,提出解决方案,并将其拓展到上位性检测。其研究内容和结果如下: 1) F设计全基因组标记的Bayesian分析。考虑异质F家系的混合分布能提高QTL检测功效和作图精度;同时,用多QTL模型检测QTL会提高QTL检测的功效。因而,在利用QTL异质F家系内混合分布基础上,提出了F设计全基因组标记联合分析的Bayesian压缩估计方法。Monte Carlo模拟研究表明:该新方法优于传统的F设计和区间作图(IM)法;随着F家系数或家系内植株数的增加,QTL检测功效将显著提高,QTL位置、效应的估计值越来越精确,误差方差估计值标准差越来越小。此外,还比较了QTL效应抽样的两种策略。在新策略中,新抽样得到的QTL效应不是立即被接受,而是经过比较确定是否接受。结果表明:新策略能显著提高QTL检测的功效。 2) F设计全基因组多QTL的Bayesian分析。与F设计全基因组标记的Bayesian分析相比,QTL位置估计的引入将进一步完善了多标记联合分析,克服当QTL远离标记而造成定位精度不高的弊端。由此,有必要提出多QTL的Bayesian分析方法。Monte Carlo模拟研究表明:随着F家系数或家系内植株数的增加,利用多QTL的Bayesian分析方法可显著提高QTL定位精度。在抽样策略的模拟研究中,在F家系数和每家系内植株数乘积固定情况下,可通过适当提高F家系数,减少家系内植株数,来提高定位精度,即家系数比家系内植株数提供更多的信息。若F单株数量性状观测值及衍生的F家系平均数均已获得,F+F联合分析优于单一的F分析或F分析。 3) F设计全基因组标记间上位性检测的Bayesian分析。若模型中QTL之间存在两两互作,Bayesian压缩估计方法能检测QTL间的互作。Monte Carlo模拟研究证明,随着F家系数的增加,QTL检测功效越来越高,QTL位置及效应估计值越来越接近真值,误差方差也越来越准确;随着家系内植株数的增加,表现出同样的变化趋势。在抽样方案的研究中,在F家系数和家系内植株数乘积固定情况下,发现家系数对QTL定位结果的影响要高于家系内植株数。

关键词： Bayesian压缩估计多标记分析多QTL分析 F2:3设计上位性数量性状基因座

杂原子掺杂的含单空位缺陷BN纳米管的非线性光学性质

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高等学校化学学报 2013年第2期34卷 441-446页

作者：石芝铭陈巍万素琴李辉黄旭日吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130021

采用密度泛函理论(DFT)研究了杂原子M(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca,C和Si)在B/N单空位缺陷处的掺杂对(6,0)BN纳米管体系非线性光学性质的影响.采用B3LYP方法共得到了14种几何构型,并采用BHandHLYP方法计算了这些结构的第一超极化率β0值.研究结... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)研究了杂原子M(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca,C和Si)在B/N单空位缺陷处的掺杂对(6,0)BN纳米管体系非线性光学性质的影响.采用B3LYP方法共得到了14种几何构型,并采用BHandHLYP方法计算了这些结构的第一超极化率β0值.研究结果表明,单纯的B或N缺陷几乎不影响BN纳米管体系的非线性光学性质;与B缺陷处掺杂的体系相比,杂原子在N缺陷处的掺杂更有利于提高BN纳米管体系的第一超极化率β0值;对于同周期掺杂原子,还原性越强的原子掺杂对BN纳米管体系的第一超极化率β0值的改善越明显,表现为β0(Ⅰ族)>β0(Ⅱ族)>β0(Ⅳ族);对比同主族掺杂原子,第三周期元素Na和Mg的掺杂能更有效地提高体系的第一超极化率β0值,原因主要在于原子半径和还原性等因素共同决定其对BN纳米管体系第一超极化率β0值的改善程度.本文研究结果为有效提高BN纳米管体系的非线性光学性质提供了一种新思路,为基于BN纳米管的非线性光学材料设计提供了有价值的理论信息.

关键词：密度泛函理论 BN纳米管非线性光学空位缺陷掺杂

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未来气候变化对华中地区中稻产量影响的模拟

生态学杂志 2012年第11期31卷 2788-2796页

作者：万素琴刘志雄刘敏帅细强向华邓爱娟武汉区域气候中心武汉430074 湖南省气象科学研究所长沙410007

按照政府间气候变化专业委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)中的A2和B2情景,将基于区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景与水稻生长模型ORYZA2000相结合,在多年试验数据和模型适宜性验证的基础上,模拟基准时段(1961—1990年)和2011—2... 详细信息

按照政府间气候变化专业委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)中的A2和B2情景,将基于区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景与水稻生长模型ORYZA2000相结合,在多年试验数据和模型适宜性验证的基础上,模拟基准时段(1961—1990年)和2011—2050年时段A2、B2情景下的中稻发育期和产量,分析未来气候变化对华中地区中稻的影响。结果表明:1)相对于基准年,未来40年华中地区中稻生育期缩短,A2情景下中稻生育期平均缩短3.5d,B2情景下生育期平均缩短1.3d。其中,生育期缩短4d以上的区域集中在鄂西。2)不考虑CO2肥效作用时,未来40年华中地区中稻产量下降:A2情景下,雨养中稻产量平均减少17.8%,灌溉中稻产量平均减少14.2%;B2情景下,雨养中稻产量平均减少16.4%,灌溉中稻产量平均减少12.7%。A2情景比B2情景减产幅度大,说明升温幅度越大,对中稻负面影响越大。同一情景下,灌溉中稻比雨养中稻减产幅度小,说明灌溉一定程度上能抵消升温的不利影响。3)考虑CO2肥效作用后,未来40年华中地区中稻产量变化趋势不一致:A2情景下,雨养中稻产量平均减少4.3%,灌溉中稻产量平均增加4.3%;B2情景下,雨养中稻和灌溉中稻产量分别增加3.6%、11.8%。4)与不考虑CO2肥效相比,考虑CO2肥效时,A2情景下雨养中稻减产幅度缩小,A2情景灌溉中稻、B2情景雨养中稻、B2情景灌溉中稻均为增产,但增产幅度小于相同情景下的减产幅度,说明CO2肥效一定程度上可提高中稻产量,但不足以抵消升温的负面影响。5)无论是否考虑CO2肥效,雨养还是灌溉,未来气候变化将增加中稻产量的不稳定性,华中地区中稻生产风险加大;灌溉中稻稳定性大于雨养中稻,CO2肥效下稳定性大于无CO2肥效,因此灌溉、CO2肥效是提高区域中稻产量稳定性的有效措施。

关键词：华中地区气候变化中稻 ORYZA2000 产量

1961～2010年华中区域降水变化特征分析

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长江流域资源与环境 2013年第S1期22卷 90-95页

作者：任永建高媛肖莺万素琴王苗武汉区域气候中心湖北武汉430074 湖北省气象局气候变化中心湖北武汉430074

收集1961～2010年华中区域239个气象站点,选择通过均一化检验的233个站点作为研究对象,系统分析了近50a华中区域降水变化特征。结果表明:1961～2010年华中区域年降水量无明显的增减趋势,20世纪60年代降水接近常年,90年代降水偏多,70～8... 详细信息

收集1961～2010年华中区域239个气象站点,选择通过均一化检验的233个站点作为研究对象,系统分析了近50a华中区域降水变化特征。结果表明:1961～2010年华中区域年降水量无明显的增减趋势,20世纪60年代降水接近常年,90年代降水偏多,70～80年代、21世纪初降水偏少。降水纬向分布特征比较显著,由南向北逐渐递减,且空间分布不均匀。年降水日数减少趋势显著,减少速率为3.4d/10a。1989年以后区域降水量增加明显,2006年以后降水减少,同时存在2a左右周期振荡;降水日数在1986年以后减少明显。春、秋季降水总体减少,减少速率分别为5.4、12.2mm/10a;夏、冬季降水总体增加,增加速率为15.9、6.3mm/10a。四季降水日数的变化速率分别为-1.4、0.2、-2.1、-0.1d/10a。

关键词：华中区域降水量降水日数变化趋势

不完整气象资料下基于作物模型的产量预报方法

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应用气象学报 2016年第4期27卷 407-416页

作者：秦鹏程刘敏万素琴苏荣瑞武汉区域气候中心武汉430074 湖北省荆州农业气象试验站荆州434025

针对基于作物模型开展产量实时预报后期气象资料的获取问题,提出通过相似类比,从历史气象资料库中获取替代资料的方案,基于CERES-Rice模型系统评估了平均值处理方案和历史相似类比方案的可预报性和误差分布特征。结果表明:水稻产量对成... 详细信息

针对基于作物模型开展产量实时预报后期气象资料的获取问题,提出通过相似类比,从历史气象资料库中获取替代资料的方案,基于CERES-Rice模型系统评估了平均值处理方案和历史相似类比方案的可预报性和误差分布特征。结果表明:水稻产量对成熟前2个月内的气象条件较为敏感,基于气象资料和作物模型开展产量预测,在5%误差范围内可获得60%以上的预测概率;以多年气候平均值替代起报日后期气象资料,在成熟前2个月起报预测概率约为60%,成熟前1个月约为70%,但预报误差系统性偏高;采用气候相似类比方法,从历史气象资料中获取起报日后期替代资料,可有效降低预报误差的系统偏差,若引入后期气候趋势信息,成熟前2个月起报预测概率可达80%以上,较采用历史平均值有显著提高。研究结果为基于作物模型和气象观测及气候预测信息开展产量预报提供了技术方案。

关键词： CERES-Rice模型相似类比可预报性误差分布

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花园口年平均流量对不同气候条件的响应

人民黄河 2012年第3期34卷 24-26页

作者：曾小凡万素琴华中科技大学水电与数字化工程学院湖北武汉430074 武汉区域气候中心湖北武汉430010

基于花园口水文站以上区域的71个气象站1961—2005年逐日降水量、气温和花园口水文站1961—2005年逐日实测流量,利用人工神经网络模型建立月平均流量与降水、气温之间的关系,并设定不同气候变化条件,研究了花园口水文站年平均流量对不... 详细信息

基于花园口水文站以上区域的71个气象站1961—2005年逐日降水量、气温和花园口水文站1961—2005年逐日实测流量,利用人工神经网络模型建立月平均流量与降水、气温之间的关系,并设定不同气候变化条件,研究了花园口水文站年平均流量对不同气候条件的响应。结果表明:花园口水文站年平均流量在降水增加10%和20%、气温变化-2～2℃时均为增加趋势,在降水减小10%和20%、气温变化-2～2℃时均为减小趋势,且增大幅度大于减小的幅度。

关键词：水文效应气候人工神经网络年平均流量花园口黄河

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三峡库区复杂地形下的降雨时空分布特点分析

长江流域资源与环境 2005年第5期14卷 623-627页

作者：陈正洪万素琴毛以伟中国气象局武汉暴雨研究所湖北武汉430074 宜昌市气象局湖北宜昌443000 武汉中心气象台湖北武汉430074

根据三峡水库坝区周边10个气象站1992～2002年逐日降雨资料,先用比值法将短期考察资料延长,再通过对比、回归等方法,客观分析降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等指标随时间(年内、年际)和地形(高度、坡向)的变化,其特点如下:三峡坝... 详细信息

根据三峡水库坝区周边10个气象站1992～2002年逐日降雨资料,先用比值法将短期考察资料延长,再通过对比、回归等方法,客观分析降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等指标随时间(年内、年际)和地形(高度、坡向)的变化,其特点如下:三峡坝区冬干、夏雨、秋雨明显,近年降雨增多;与武汉市相比,有降雨日多但降雨量、暴雨日及大暴雨日少的特点;降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等多随高度上升而递增;由于受南北边山地阻挡和峡谷的影响,长江以南降雨大于长江以北;水体抑制库周降雨,且夜间比白天明显,强降雨过程比弱降雨过程明显.三峡地区降雨周边山地多于谷底,蓄水后差异将更明显,使地质灾害容易发生,应引起高度重视.

关键词：三峡水库降雨时间分布高度变化坡向差异水体效应降雨资料复杂地形三峡库区特点

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湖北省早稻适宜播期及其气候风险

中国农业气象 2014年第4期35卷 429-433页

作者：曹秀霞万素琴吴铭湖北省监利县气象局监利433300 武汉区域气候中心武汉430074

利用湖北省早稻种植区4个代表气象站1953-2012年逐日气象观测资料,以1983年为时间节点,分析前后30a不同保证率下早稻安全播期的变化,并基于CERES-Rice作物生长模型模拟不同播种日期下的早稻潜在产量,结合低温阴雨指标统计不同播期下播种... 详细信息

利用湖北省早稻种植区4个代表气象站1953-2012年逐日气象观测资料,以1983年为时间节点,分析前后30a不同保证率下早稻安全播期的变化,并基于CERES-Rice作物生长模型模拟不同播种日期下的早稻潜在产量,结合低温阴雨指标统计不同播期下播种-幼苗期早稻遭受低温阴雨的风险,综合确定湖北省早稻适宜播期.结果表明：与1953-1982年相比,1983-2012年不同保证率下早稻安全播期普遍提前2～7d.在近30a气候背景下,各代表站适宜播期在50％～ 80％保证率下稳定通过10℃的初日之间;具体来说,武汉在3月24日-4月1日,荆门在3月26日-4月4日,荆州在3月25日-4月3日,黄石在3月23日-3月31日播种,不仅能降低早稻播种-幼苗期发生烂种烂秧的风险,还能确保高产稳产.研究结果可为湖北省早稻的播期安排提供科学依据.

关键词：早稻适宜播期 CERES-Rice模型湖北省