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分频北墙结构对日光温室内光热环境的影响

农业工程学报 2024年第14期40卷 171-179页

作者：刘志康伍纲梁浩许超季延海武占会李楠洋北京市农林科学院蔬菜研究所北京100097 农业农村部华北都市农业重点实验室北京100097 河北工程大学园林与生态工程学院邯郸056038 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

日光温室为中国特有的一种栽培设施结构,非对称的结构形式造成温室内南北光环境分布不均匀,一般墙体结构冬季夜间保温不能满足多数作物的生长需求。为构建具有保温蓄热能力、反射补光能力的多功能墙体结构,该研究设计了一种直接吸收太... 详细信息

日光温室为中国特有的一种栽培设施结构,非对称的结构形式造成温室内南北光环境分布不均匀,一般墙体结构冬季夜间保温不能满足多数作物的生长需求。为构建具有保温蓄热能力、反射补光能力的多功能墙体结构,该研究设计了一种直接吸收太阳能的红外分频补光板(infrared frequency divided and supplementary light panel,IFDSLP),可对室内光热环境进行调节。合成了基于氧化锡锑(antimony tin oxide,ATO)-三氧化钨(tungsten trioxide,WO_(3))的水基纳米流体,将该纳米流体补充进IFDSLP内腔,作为传热分光工质。当IFDSLP集热面积为7.2 m^(2),光程为10 mm、体积分数为0.005%时,该流体工质在300~800 nm的植物光合有效波段中的平均反射率为79.6%,在近红外光波段中的平均吸收率为85.4%。该结构在增加温室北侧作物光照的同时,兼具温室夜间升温能力。IFDSLP系统的太阳能总利用率为71.9%,光热转换效率为36.4%,相比传统砖墙光辐射增加25%~28%,夜间空气温度平均提高1.5~2.0℃。该系统依托于现有日光温室结构,进一步改善了温室内的光热环境,是提高温室北墙全光谱利用率的有效途径。

关键词：日光温室温度太阳能分频补光北墙结构

1963—2022年气候变化对黑龙江省大豆需水量的影响

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干旱地区农业研究 2024年第5期42卷 206-215页

作者：吴黎毕洪文郑妍妍庄家煜解文欢张效霏黑龙江省农业科学院农业遥感与信息研究所黑龙江哈尔滨150086 中国农业科学院农业信息研究所北京100081

为揭示黑龙江省气候变化对大豆需水量的影响,基于61个气象站1963—2022年逐日气象数据和20个农业气象观测站1993—2013年大豆生育期资料,利用五日滑动平均法、单作物系数法、ArcMap空间分析、MATLAB计算和Mann-Kendall趋势检验法,计算... 详细信息

为揭示黑龙江省气候变化对大豆需水量的影响,基于61个气象站1963—2022年逐日气象数据和20个农业气象观测站1993—2013年大豆生育期资料,利用五日滑动平均法、单作物系数法、ArcMap空间分析、MATLAB计算和Mann-Kendall趋势检验法,计算并绘制≥10℃活动积温、大豆不同品种熟型交替变化下的需水量、有效降雨量、需水量与有效降雨量耦合度及三者气象倾向率的分布图。结果表明:(1)1963—2022年黑龙江省≥10℃活动积温呈增加趋势,1993—2002年是活动积温快速增长转折期,划定1973—1992年为积温平缓增长期,1993—2022年为积温快速增长期。不同熟型大豆种植边界线北移东扩明显。(2)1963—2022年黑龙江省大豆生长季内有效降雨量为377 mm,呈增加趋势,空间分布上由西向东表现为先增加后减少;需水量为312 mm,以-3.14 mm·10a^(-1)的平均速率下降,空间分布上由西向东呈减少趋势。(3)1963—2022年黑龙江省大豆生长季内需水量与有效降雨量的耦合度总体呈增加趋势,泰来县增加最明显;北部部分地区呈减少趋势,加大对水资源的消耗。(4)气象因子中温度和降雨量显著上升,日照时数和风速显著下降,使得大豆需水量下降、需水量与有效降雨量的耦合度上升,有利于缓解大豆种植区干旱。

关键词：大豆需水量气候变化有效降雨量黑龙江省

干湿交替灌溉和施氮量对粳稻光合特性和氮素吸收利用的影响

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作物学报 2024年第7期50卷 1787-1804页

作者：付景马梦娟张骐飞段居琦王越涛王付华王生轩白涛尹海庆王亚河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002 中国气象局国家气候中心北京100081

水分和氮素对水稻叶片光合特性和氮素吸收利用有重要影响,但在干湿交替灌溉条件下,水、氮是如何影响水稻叶片和根系氮代谢酶活性、产量和氮素吸收利用的仍不清楚。探明这一问题对于协同提高产量和氮肥利用效率有重要意义。本研究以超级... 详细信息

水分和氮素对水稻叶片光合特性和氮素吸收利用有重要影响,但在干湿交替灌溉条件下,水、氮是如何影响水稻叶片和根系氮代谢酶活性、产量和氮素吸收利用的仍不清楚。探明这一问题对于协同提高产量和氮肥利用效率有重要意义。本研究以超级稻品种南粳9108为材料,大田种植,设置全生育期常规灌溉(conventional irrigation,CI)和干湿交替灌溉(alternate wetting and drying irrigation,AWD)2种灌溉方式及5个施氮水平,不施氮(N0)、施氮90 kg hm^(-2)(N1)、施氮180 kg hm^(-2)(N2)、施氮270 kg hm^(-2)(N3)和施氮360 kg hm^(-2)(N4)。结果表明,与CI相比,AWD增加了水稻主要生育时期叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量,提高了叶片净光合速率,并显著增加了叶片中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性,显著降低了过氧化物酶、内肽酶活性和丙二醛含量,显著提高了根系中氮代谢酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性;AWD的产量较CI平均增加了10.4%。AWD显著提高了氮素转运量、氮素转运率、氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力,产量和氮肥利用率均以AWD+N3处理组合的最高。因此,轻度干湿交替灌溉配合一定的施氮量,可以充分发挥水、肥效应,促进根系和叶片的氮代谢水平,提高叶片光合特性,协调地下地上部生长,有利于水稻产量和氮肥利用率的协同提高。

关键词：水稻干湿交替灌溉施氮量光合特性氮代谢酶氮素吸收利用

花铃期不同灌溉处理对棉花光合特性和产量的影响

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棉花学报 2024年第4期36卷 340-352页

作者：齐文婷薛皓文王政钧王航马晓鹏肖娟王建东太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 中国农业科学院西部农业研究中心新疆昌吉831100 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 新疆农业科学院农业节水与土壤肥料研究所乌鲁木齐830091

【目的】揭示花铃期不同灌水下限对棉花叶片光合特征参数及产量的影响,为新疆北疆植棉区灌溉制度的优化提供参考。【方法】2023年在新疆昌吉开展大田试验,以中棉所125为供试品种,在花铃期设置3种灌水下限,分别为55%(T1)、60%(T2)和70%(... 详细信息

【目的】揭示花铃期不同灌水下限对棉花叶片光合特征参数及产量的影响,为新疆北疆植棉区灌溉制度的优化提供参考。【方法】2023年在新疆昌吉开展大田试验,以中棉所125为供试品种,在花铃期设置3种灌水下限,分别为55%(T1)、60%(T2)和70%(T3)田间持水量,以当地常规的滴灌模式作为对照(CK),分析不同处理对花铃期土壤含水率、棉花叶片光合特性及产量性状的影响,并探究了光合指标与叶面温度和气象因子之间的相关关系和回归关系。【结果】花铃期T3处理的0~60 cm土层土壤含水率维持在相对较高且稳定的范围(18.5%~21.6%)。花铃前期(7月11日),T3处理的净光合速率日平均值最大,呈升-降-升-降的日变化趋势。相关分析表明,净光合速率、蒸腾速率均与0~60 cm土层土壤含水率、叶面温度、太阳辐射强度和环境温度呈显著正相关关系。T3处理的籽棉产量和灌溉水利用效率最高,分别较CK显著提高26.46%和71.43%。基于秩和比法的多目标综合评价表明,T3处理的综合效果最优。【结论】在水资源短缺的北疆膜下滴灌棉田,花铃期灌水下限、上限分别设置为70%、90%田间持水量可以实现节水且高产。

关键词：棉花土壤含水率花铃期光合特性产量灌水下限田间持水量

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河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2111-2118页

作者：贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良张天鹏刘宏斌蒋跃林安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通... 详细信息

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样､情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度.结果表明:在LOADEST模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92~2.07,总磷的RMSE值范围为0.06~0.13,均取得了该频率下最低的RMSE值,模型估算精度最高;从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看,对总氮负荷估算结果(RMSE值范围为1.92~2.52)影响要大于总磷(RMSE值范围为0.06~0.18).其中,情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明,在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度,符合我国各地区环境水质采样频率,可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

关键词： LOADEST模型总氮总磷采样情景负荷估算

福建两系杂交稻制种安全高产的精细气候适宜性区划

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中国农业气象 2024年第1期45卷 45-57页

作者：苏荣瑞林瑞坤孙朝锋陈家金吴志源杨凯福州农业气象试验站福州350014 福州市智慧气象行业技术创新中心福州350014 福建省气象服务中心福州350001 福建省农业科学院水稻研究所福州350018 福建省气象科学研究所福州350001

利用福建省67个国家气象观测站1971-2020年气象资料以及地理信息资料、两系杂交稻制种基地调查资料,构建了两系杂交稻制种育性转换敏感期气候风险模型与风险等级指标、扬花授粉期天气综合危害指数模型与等级指标两个安全期气候区划指标... 详细信息

利用福建省67个国家气象观测站1971-2020年气象资料以及地理信息资料、两系杂交稻制种基地调查资料,构建了两系杂交稻制种育性转换敏感期气候风险模型与风险等级指标、扬花授粉期天气综合危害指数模型与等级指标两个安全期气候区划指标,选择不育系育性转换起点温度23℃开展研究,基于两系杂交稻制种气候适宜性分区等级标准,采用多层复合方法,开展基于GIS的福建省两系杂交稻制种安全高产精细气候适宜性区划。结果表明:育性敏感期安排在7月上旬-下旬、7月中旬-8月上旬,扬花授粉期安排在8月上旬-中旬,适宜区分布在福建北部、西南部等县市海拔300m以下的区域,次适宜区分布在福建北部、西南部等县市海拔300-500m的区域;育性敏感期安排在7月下旬-8月中旬、8月上旬-下旬,扬花授粉期8月下旬-9月上旬,适宜区分布在福建北部、西南部等县市海拔400m以下的区域,次适宜区分布在福建北部、西南部等县市海拔400-500m的区域;育性敏感期安排在7月上旬-8月下旬,扬花授粉期安排在8月上旬-9月上旬,低适宜区分布在海拔500-1000m的区域,不适宜区分布在海拔1000m以上区域。

关键词：两系杂交稻制种安全高产气候适宜性区划

西北旱塬免耕的产量效应受降水特征和施肥显著影响

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植物营养与肥料学报 2024年第9期30卷 1694-1704页

作者：张建军党翼赵刚王磊周刚王淑英李尚中樊廷录胡靖宇王鹤龄张文菊甘肃省农业科学院旱地农业研究所/甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室甘肃兰州730070 农业农村部西北旱地作物绿色低碳重点实验室/部省共建农业农村部旱地作物抗逆增产及雨水高效利用重点实验室甘肃兰州730070 中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃兰州730020 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

【目的】在冬小麦-夏春玉米轮作体系,研究不同降水年型条件下西北雨养农业区耕作与施肥对作物产量的影响,为西北旱塬作物高产稳产提供理论依据。【方法】基于2005年甘肃陇东旱塬设置的土壤耕作与培肥长期定位试验(3年冬小麦—1年春玉米)... 详细信息

【目的】在冬小麦-夏春玉米轮作体系,研究不同降水年型条件下西北雨养农业区耕作与施肥对作物产量的影响,为西北旱塬作物高产稳产提供理论依据。【方法】基于2005年甘肃陇东旱塬设置的土壤耕作与培肥长期定位试验(3年冬小麦—1年春玉米),主处理为传统耕作和免耕,副处理为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、单施农家肥(M)、氮磷配施(NP)和氮磷配施农家肥(NPM)。结合对冬小麦和玉米产量的分析,探究不同耕作与施肥处理下作物产量在不同降水年型的差异机制。【结果】降水年型、耕作和施肥方式显著影响冬小麦和玉米产量。无论何种降水年型或耕作方式,配施有机肥的NPM处理作物产量(冬小麦3441 kg/hm^(2),春玉米8991 kg/hm^(2))均显著高于其他施肥处理,并且NPM处理对作物的增产效果在丰水年型更为明显。在丰水年型,相对于传统耕作,免耕处理的作物产量无明显差异,但在干旱及平水年型下,免耕冬小麦平均产量分别下降了15.6%和25.7%,玉米平均产量分别下降了17.9%和4.6%;与传统耕作相比,免耕处理下的冬小麦和玉米水分利用效率在干旱年型分别下降了6.7%和17.0%,冬小麦水分利用效率在平水年型下降了24.0%。免耕处理下土壤有机质、全氮、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量显著高于传统耕作。【结论】在西北半干旱雨养农业区,干旱及平水年型免耕虽然提高了土壤养分含量,但降低了作物水分利用效率,这是导致作物产量降低的主要原因。因此,需要根据降水情况选择耕作方式,提高西北黄土旱塬作物产量的稳定性。

关键词：黑垆土传统耕作免耕施肥冬小麦−春玉米轮作土壤养分产量水分利用效率

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夏玉米农田生态系统碳源汇特征及其气候影响

生态学杂志 2024年

作者：彭记永张溪荷王冰余卫东中国气象局郑州农业气象野外科学试验基地中国气象局.河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南省郑州农业气象野外科学观测研究站河南省气象科学研究所济源市气象局安阳国家气候观象台

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，玉米作为我国种植面积和产量最大的粮食作物，在气候变化背景下，准确评价夏玉米农田生态系统的碳源汇特征，对提高农田生态系统固碳能力具有重要意义。利用1991—2022年郑州国家基本气象站... 详细信息

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，玉米作为我国种植面积和产量最大的粮食作物，在气候变化背景下，准确评价夏玉米农田生态系统的碳源汇特征，对提高农田生态系统固碳能力具有重要意义。利用1991—2022年郑州国家基本气象站气象数据和2008—2022年郑州农业气象试验站夏玉米农田生态系统CO2通量数据、气象观测数据及夏玉米生物量和产量数据，分析了郑州站气候变化特征以及夏玉米农田生态系统CO2通量变化规律，明确了夏玉米农田生态系统碳源汇特征。结果表明：夏玉米农田生态系统CO2通量具有明显的日变化和季节变化特征，除6月份为碳源外，7—9月份均为碳汇。不同气候年型下，夏玉米农田生态系统碳通量具有一定的差异，总初级生产力(gross primary productivity，GPP)多年平均值为(1197.5±129.9)g C·m-2·a-1；生态系统呼吸(Reco)多年平均值为(711.2±129.9)g C·m-2·a-1。不计算收获后的籽粒，夏玉米农田整体表现为CO2的汇，净生态系统碳交换量(net ecosystem exchange，NEE)多年平均值为(-342.8±52.3)g C·m-2·a-1。籽粒收获移出农田后，根据理论产量计算，夏玉米农田表现为弱的碳汇，净生物群系生产力(net biome productivity，NBP)为-41.3 g C·m-2·a-1(占NEE的12.0%)；根据实际产量计算，夏玉米农田在籽粒收获后表现为较强的碳汇，NBP为-105.9 g C·m-2·a-1(占NEE的30.9%)。郑州站气候呈现暖干化变化趋势，气温和降水对夏玉米农田生态系统碳通量无显著影响，日照时数对夏玉米农田生态系统GPP影响显著(P<0.05)，并通过GPP对净生态系统生产力(net ecosystem productivity，NEP)和Reco产生间接影响(P<0.05)。夏玉米生长季，日照时数增加15.6 h·a-1，GPP增加19.4 g C·m-2·a-1，NEP增加6.6 g C·m-2·a-1，表明夏玉米农田生态系统具有较大的固碳潜力。

关键词：气候变化夏玉米农田生态系统碳源/汇净生态系统碳交换量碳达峰碳中和

近20年黄河流域夏季土壤水分时空变化特征及驱动因素分析

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中国科学院大学学报（中英文） 2024年第4期41卷 477-489页

作者：张亚楠宋小宁冷佩高亮尹德伟中国科学院大学资源与环境学院北京101408 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

利用2001—2020年的中分辨率成像光谱仪产品和全球陆地数据同化系统气象数据,基于“植被指数-地表温度”梯形特征空间模型反演黄河流域夏季的土壤水分,并采用Sen斜率与Mann-Kendall法以及地理探测器进行黄河流域的土壤水分时空变化格局... 详细信息

利用2001—2020年的中分辨率成像光谱仪产品和全球陆地数据同化系统气象数据,基于“植被指数-地表温度”梯形特征空间模型反演黄河流域夏季的土壤水分,并采用Sen斜率与Mann-Kendall法以及地理探测器进行黄河流域的土壤水分时空变化格局及驱动因素分析。研究结果表明:黄河流域土壤水分在空间上具有明显的空间异质性,黄河源区和下游地区较为湿润,黄河中游相对比较干旱;2001—2020年黄河流域土壤水分含量在空间上主要表现为不显著增加和不显著减少变化趋势,分别占全流域面积的39.54%和58.01%,其中上游地区土壤水分增长速度最快;降水是黄河流域土壤水分时间变化的主导要素,气温和高程是影响黄河上游土壤水分空间变化的主要因子,归一化植被指数和降水是黄河中游土壤水分变化的主要驱动因子。

关键词：黄河流域土壤水分时空变化梯形特征空间模型地理探测器