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Adaptation of potato production to climate change by optimizing sowing date in the Loess Plateau of central Gansu, China

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Journal of Integrative Agriculture 2015年第2期14卷 398-409页

作者： WANG Chun-ling shen shuang-he ZHANG Shu-yu LI Qiao-zhen YAO Yu-bi School of Applied Meteorology Nanjing University of Information Science and Technology Key Laboratory of Arid Climate Change and Reducing Disaster of Gansu Province Lanzhou Institute of Arid Meteorology China Meteorological Administration Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disaster Meteorological Bureau of Dingxi City

Potato grows in most part of China, it achieves higher yield and better quality in Gansu Province than in others. With global warming, its growth duration has been prolonged and sowing date become earlier than before. Therefore, to regulate its sowing date and growing period is of great significance for better harvest. In this study, experiments were conducted with six sowing-date treatments of potato in Dingxi, which is in the Loess Plateau of central Gansu Province in Northwest China in 2010. The growth period, morphological index and change in yield and their relationships with temperature, precipitation, and other climatic factors were investigated for each treatment. Results show that the crop with different sowing dates experienced different climate conditions, leading to distinct growth duration, plant height, and leaf area index. The growth duration was shortened due to a delay in sowing date. For each 15-day delay in sowing, the growth duration was reduced by 12 days on average. A significant linear relationship was found between numbers of days either from seeding to emergence or from flowering to harvest and mean temperature over the corresponding period. Dry matter accumulation, tuber fresh weight, and final yield were all decreased because of insufficient cumulative temperature over the shorter growing periods. Marked differences in tuber yield were discovered among the six treatments of sowing date, the potato planted on May 27 giving the highest yield. The potato planted either earlier or later would produce invariably lower yield than the treatment of May 27. Late May therefore can be taken as the optimum sowing time of potato in this region because the crop can fully utilize thermal resource. We conclude that to postpone sowing time is a good practice for potato production to adapt to climate warming in the Loess Plateau of central Gansu, China.

关键词： potato climate change optimum sowing date growth and development tuber yield

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Estimating daily actual evapotranspiration of a rice–wheat rotation system in typical farmland in the Huai River Basin using a two-step model and two one-step models

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Journal of Integrative Agriculture 2021年第1期20卷 274-288页

作者： LI Meng CHU Rong-hao Abu Reza Md.Towfiqul ISLAM JIANG Yue-lin shen shuang-he School of Resources and Environment Anhui Agricultural UniversityHefei 230036P.R.China hefei Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment Ministry of Agriculture and Rural AffairsP.R.China Anhui Public Meteorological Service Center Anhui Meteorological BureauHefei 230031P.R.China Department of Disaster Management Begum Rokeya UniversityRangpur 5400Bangladesh Key Laboratory of Meteorological Disaster Ministry of Education(KLME)ZJoint International Research Laboratory of Climate and Environment Change(ILCEC)/Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CICFEMD)/Jiangsu Key Laboratory of Agricultural MeteorologyCollege of Applied MeteorologyNanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044P.R.China

The objective of this study is to evaluate the performance of three models for estimating daily evapotranspiration(ET) by employing flux observation data from three years(2007, 2008 and 2009) during the growing seasons of winter wheat and rice crops cultivated in a farmland ecosystem(Shouxian County) located in the Huai River Basin(HRB), China. The first model is a two-step model(PM-Kc);the other two are one-step models(e.g., Rana-Katerji(R-K) and advection-aridity(AA)). The results showed that the energy closure degrees of eddy covariance(EC) data during winter wheat and rice-growing seasons were reasonable in the HRB, with values ranging from 0.84 to 0.91 and R2 of approximately 0.80. Daily ET of winter wheat showed a slow decreasing trend followed by a rapid increase, while that of rice presented a decreasing trend after an increase. After calibrating the crop coefficient(Kc), the PM–Kc model performed better than the model using the Kc recommended by the Food and Agricultural Organization(FAO). The calibrated key parameters of the R-K model and AA model showed better universality. After calibration, the simulation performance of the PM-Kc model was satisfactory. Both the R-K model and AA model underestimated the daily ET of winter wheat and rice. Compared with that of the R-K model, the simulation result of the AA model was better, especially in the simulation of daily ET of rice. Overall, this research highlighted the consistency of the PM-Kc model to estimate the water demand for rice and wheat crops in the HRB and in similar climatic regions in the world.

关键词： daily evapotranspiration crop coefficient crop water demand rice–wheat rotation system Huai River Basin

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物候模型研究进展

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生态学杂志 2008年第1期27卷 89-95页

作者：韩小梅申双和南京信息工程大学应用气象学院南京210044

近年来随着全球气候变暖,物候提前,物候学的研究越来越受到人们的关注。通过建立物候模型使物候期的预知成为可能,从而为生产实践活动提供依据和指导。本文探讨了物候模型研究的意义,总结了影响植物和昆虫物候的温度、水分、光和养分等... 详细信息

近年来随着全球气候变暖,物候提前,物候学的研究越来越受到人们的关注。通过建立物候模型使物候期的预知成为可能,从而为生产实践活动提供依据和指导。本文探讨了物候模型研究的意义,总结了影响植物和昆虫物候的温度、水分、光和养分等主要环境因子的作用。根据国内外物候模型的研究现状,重点介绍了作物、树木、植被和昆虫4类物候模型的研究内容和进展。作物物候模型注重生理生态过程;树木物候模型以统计方法为主,但近期也有尝试将激素水平作为物候的决定因素;植被物候模型以遥感技术的应用为发展趋势;昆虫物候模型则进一步对发育起点的确定和对温度因子的修正,GIS的引入将昆虫物候模型的应用范围扩大。最后指出了目前物候模型研究中存在的问题。

关键词：物候模型作物树木植被昆虫

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作物生长模型的应用研究进展

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中国农业气象 2019年第7期40卷 444-459页

作者：孙扬越申双和南京信息工程大学应用气象学院南京210044 南京信息工程大学气象灾害预警预报与评估协同创新中心南京210044

作物生长模型不仅能够进行单点尺度上作物生长发育的动态模拟,而且能够从系统角度评价作物生长状态与环境要素的关系。本文通过梳理当前作物生长模型应用的诸多研究成果,剖析模型在气候变化对农业生产影响研究、作物生长模型区域应用中... 详细信息

作物生长模型不仅能够进行单点尺度上作物生长发育的动态模拟,而且能够从系统角度评价作物生长状态与环境要素的关系。本文通过梳理当前作物生长模型应用的诸多研究成果,剖析模型在气候变化对农业生产影响研究、作物生长模型区域应用中的关键问题,总结了当前以作物生长模型为核心的农业决策支持系统开发的研究情况,意在促进作物生长模型在生态、农业、区域气候资源和气候变化等研究中更广泛地应用。结果表明,作物生长模型在国内外的研究与应用广泛而深入,在气候变化背景下,应用作物生长模型进行历史时期气候条件和农业气象灾害对作物生产状况和产量的影响研究已相当广泛且相对成熟。利用全球气候模式(GCM)或区域气候模式(RCM)构建未来气候变化情景,再与作物生长模型耦合已发展成为评估未来气候变化对农业生产影响的重要手段。通过集成与整合多作物生长模型、多气候模式集合模拟、优化气候模拟数据订正方法可有效降低气候变化对农业生产影响评估的不确定性。遥感数据同化技术能够将站点模型运用到区域尺度上评价不同环境因子对农业生产的影响,拓宽了作物生长模型的应用尺度范围并有效提高作物产量估算的精度。以作物生长模型为核心的农业决策支持系统的研究与应用越来越多元化,是辅助农业生产管理和决策的重要工具。然而,由于作物生态系统的复杂性,作物生长模型模拟结果仍存在很大的不确定性,今后对作物生长机理及过程间耦合机制的探索还需加强,以便进一步完善和改进模型,促进作物生长模型更广泛地应用。

关键词：作物生长模型作物模型气候变化遥感研究进展

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黑云杉林大气CO_2稳定同位素组成δ^(13)C,δ^(18)O的分析

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南京气象学院学报 2006年第5期29卷 650-655页

作者：胡凝申双和南京信息工程大学应用气象学系江苏南京210044

研究CO2稳定同位素特征可以揭示光合、呼吸作用等众多信息,从而有助于了解生态系统与环境之间的碳循环过程。利用大气CO2浓度及其稳定同位素的测定资料,分析稳定同位素比1δ3C、1δ8O,发现两者具有相似的时空分布特征。主要表现在1δ3C... 详细信息

研究CO2稳定同位素特征可以揭示光合、呼吸作用等众多信息,从而有助于了解生态系统与环境之间的碳循环过程。利用大气CO2浓度及其稳定同位素的测定资料,分析稳定同位素比1δ3C、1δ8O,发现两者具有相似的时空分布特征。主要表现在1δ3C和1δ8O在冠层内具有明显的垂直变化趋势,冠层上部重同位素含量较高,而底部含量较低。从时间变化看,1δ3C和1δ8O在午后到日落具有较高的水平,而凌晨,1δ3C和1δ8O较低。运用Keeling图法分析1δ3C、1δ8O和CO2浓度的关系,发现1δ3C值主要受光合和呼吸作用影响,与CO2浓度的高低密切相关;而1δ8O的变化比较复杂,因为1δ8O除受光合、呼吸强度影响外,还取决于环境空气湿度。

关键词：黑云杉林空气CO2 δ^13C δ^18O 光合作用呼吸作用

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基于特征保持的线性多通道最优求和SAR图像滤波算法

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测绘学报 2006年第4期35卷 364-370页

作者：杨沈斌李秉柏申双和张萍萍南京信息工程大学应用气象系江苏南京210044 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014

在线性多通道最优求和滤波算法的基础上,提出一种基于特征保持的线性多通道最优求和滤波算法。该方法结合图像局域方差系数和具有恒虚警概率的比值结构检测,对滤波窗口内图像的纹理结构进行检测和判断,有区别地进行滤波去噪。该算法在... 详细信息

在线性多通道最优求和滤波算法的基础上,提出一种基于特征保持的线性多通道最优求和滤波算法。该方法结合图像局域方差系数和具有恒虚警概率的比值结构检测,对滤波窗口内图像的纹理结构进行检测和判断,有区别地进行滤波去噪。该算法在去除斑点噪声的同时,可减少边缘、线及点目标等纹理信息的损失。

关键词：斑点噪声多通道滤波 SAR 边缘检测

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我国太阳日总辐射计算方法的研究

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南京气象学院学报 2008年第4期31卷 587-591页

作者：曹雯申双和南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044

对全国23个站点的日照时数、日最高气温、日最低气温、太阳日总辐射量等气象要素实测资料进行统计分析，利用回归分析法建立了以日照百分率和气温日较差为主要相关因子的各地日总辐射估算模型。结果表明：除了高原站拉萨以外，推算模型... 详细信息

对全国23个站点的日照时数、日最高气温、日最低气温、太阳日总辐射量等气象要素实测资料进行统计分析，利用回归分析法建立了以日照百分率和气温日较差为主要相关因子的各地日总辐射估算模型。结果表明：除了高原站拉萨以外，推算模型的复相关系数均介于0．80～0．93之间，拟合效果较好。在春、夏季使用独立的季节模型有一定的必要性，该方法适用于我国各地太阳日总辐射的推算，

关键词：太阳日总辐射日照百分率温度日较差

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“蒸发悖论”在吉林省的表现及成因分析

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生态学杂志 2017年第7期36卷 1993-2002页

作者：岳元申双和金宇王琪南京信息工程大学应用气象学院南京210044 气象灾害预警预报与评估协同创新中心南京信息工程大学南京210044 环境保护部南京环境科学研究所南京210042 吉林省气象科学研究所长春130062

利用吉林省45个气象站1970—2014年的气象资料,分析过去45年吉林省蒸发皿蒸发量和各气象要素的变化趋势,重点对"蒸发悖论"在吉林省的分布规律和成因进行分析。结果表明:过去45年,吉林省范围内气温显著增加,蒸发皿蒸发量呈显著下降趋势,... 详细信息

利用吉林省45个气象站1970—2014年的气象资料,分析过去45年吉林省蒸发皿蒸发量和各气象要素的变化趋势,重点对"蒸发悖论"在吉林省的分布规律和成因进行分析。结果表明:过去45年,吉林省范围内气温显著增加,蒸发皿蒸发量呈显著下降趋势,总体上存在"蒸发悖论";四季中春季蒸发量显著下降,而其他三季中蒸发量小幅上升,但并不显著;年平均状态下全省共有30个气象站存在悖论,空间上自西向东逐步增加;春季存在悖论的站点数最多,其他三季中存在悖论的站点数较春季有所下降,仅出现在吉林省西部以及中东部的个别站点;相关气象因子对蒸发量影响程度排序为风速>水汽压差>气温>日照时数;春季影响蒸发量变化的主因子是风速,而夏、秋、冬三个季节中影响蒸发量变化的主因子为水汽压差;空间上,影响吉林省西部和中部蒸发年变化的主导因子是风速和日照时数,而南部则是水汽压差。

关键词：蒸发悖论蒸发皿蒸发量气候变化吉林省

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棉花叶片氮含量的空间分布与光合特性

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生态学报 2009年第4期29卷 1893-1898页

作者：张雪松申双和宋洁南京信息工程大学重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 北伊利诺大学地理系美国60115

在棉花生长旺季,将冠层按高度分多层测定了田间叶片含氮量和叶片净光合速率对光合有效辐射通量密度的响应(光响应曲线,Pn-PPFD response curve)及相应的生物指标。结果表明,各层叶片氮含量与光合作用关系密切,各层平均值大小依次为上层... 详细信息

在棉花生长旺季,将冠层按高度分多层测定了田间叶片含氮量和叶片净光合速率对光合有效辐射通量密度的响应(光响应曲线,Pn-PPFD response curve)及相应的生物指标。结果表明,各层叶片氮含量与光合作用关系密切,各层平均值大小依次为上层>中层>下层,对应层叶片的最大净光合速率Pmax、表观暗呼吸速率Rd、光补偿点LCP及光饱和点LSP均从上到下依次递减,与氮含量分布一致,而表观光合量子效率AQY则略有不同;氮含量的指数衰减系数kn=0.762(R2=0.593),根据观测结果,棉田叶片氮含量(N)空间分布可以用相对累积叶面积指数(Lc/Lt)为自变量的指数方程来模拟,从而为建立光合作用机理模型与进行生产力奠定基础。

关键词：叶片氮含量的空间分布光响应曲线特征参数模型模拟

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“中国农业系统模型”在长江流域的适应性检验及其模拟应用

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中国农业气象 2009年第4期30卷 477-480,485页

作者：郝菁申双和南京信息工程大学应用气象学院南京210044

利用水稻生长观测资料和气象资料,对＂中国农业系统模型（ChinaAgrosys）＂在整个长江流域水稻发育期、叶面积指数和生物量方面的模拟能力进行了综合评价。模型检验结果显示：发育期、叶面积指数和生物量的模拟值与观测值的均方根误差（... 详细信息

利用水稻生长观测资料和气象资料,对＂中国农业系统模型（ChinaAgrosys）＂在整个长江流域水稻发育期、叶面积指数和生物量方面的模拟能力进行了综合评价。模型检验结果显示：发育期、叶面积指数和生物量的模拟值与观测值的均方根误差（RMSE）分别为4.4d、2.4、2010 kg·hm^-2,相对误差分别在-10%-11%、-30%-30%、-23%-24%,表明该模型可以用于长江流域历史和未来时期水稻的生育期、叶面积指数和生物量的模拟研究。利用此模型模拟了1955-2005年流域30个站点历年一季稻生物产量,并计算了各点的逐年变化趋势。结果表明：过去51a长江流域一季稻生物产量总体呈下降趋势,这可能与近年来流域夏季降水增多、日照时数减少有关。

关键词：水稻长江流域中国农业系统模型模型适应性

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