检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2021年第16期37卷 47-57页

作者：陈先冠冯利平白慧卿余卫东中国农业大学资源与环境学院北京100193 中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003

准确模拟水分胁迫并揭示其对作物生长发育过程的影响,是作物模型应用于田间研究和干旱影响评估的关键。该研究将3种主流水分胁迫算法整合到一个标准平台中,组成土壤含水率模型(average Soil Water Content,SWC)、土壤水分供需比模型(Wat... 详细信息

准确模拟水分胁迫并揭示其对作物生长发育过程的影响,是作物模型应用于田间研究和干旱影响评估的关键。该研究将3种主流水分胁迫算法整合到一个标准平台中,组成土壤含水率模型(average Soil Water Content,SWC)、土壤水分供需比模型(Water Supply to Demand ratio,WS/WD)和相对蒸腾模型(Actual to Potential Transpiration ratio,AT/PT)共3种水分胁迫模拟模型。利用河北吴桥2017—2019年冬小麦水分试验田间观测数据结合2008—2009和2013—2016年水分试验文献资料对模型平台进行参数校准与验证。结果表明,3种模型的模拟结果与实测值均吻合良好,地上部生物量、土壤含水率和产量的归一化均方根误差(Normalized Root Mean Squared Error,NRMSE)分别为14.0%~16.5%、5.1%~8.8%和5.4%~7.7%。3种水分胁迫模型模拟的生长季水分亏缺出现的时间和严重程度不同,但模拟的水分胁迫因子年际间变化一致。雨养条件下,生长季降水量分别决定了SWC、WS/WD和AT/PT模型模拟的年际间水分胁迫因子变异的56%、56%和39%。灌水对产量具有促进作用,但灌水量增加会导致灌水利用效率下降。SWC、WS/WD和AT/PT模型模拟枯水年灌四水(底墒水+起身水+孕穗水+开花水)处理的产量较不灌水分别高163%、132%和92%,灌四水处理的灌水利用效率较灌一水(底墒水)处理分别低26.8%、12.3%和40.0%。在吴桥县冬小麦水分管理决策中,WS/WD模型最优,SWC模型次之,AP/TP模型较差。研究结果可为提升作物模型在冬小麦干旱影响评估和水分管理方面的可信度提供参考。

关键词：作物参数化水分管理降水年型 WMAIP 水分胁迫算法比较

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授粉期高温胁迫对夏玉米植株形态、叶片光合及产量的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第1期32卷 106-118页

作者：穆心愿马智艳卢良涛吕姗姗刘天学胡秀丽李树岩蒋寒涛范艳萍赵霞唐保军夏来坤中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 河南省农业科学院粮食作物研究所/河南省玉米绿色精准生产国际联合实验室郑州450002 河南农业大学郑州450046 河南滑丰种业科技有限公司滑县456400

针对黄淮海地区花期高温影响夏玉米安全生产的问题,本研究以热敏感型品种‘先玉335’为试验材料,以大田常温为对照(CK),设置授粉期高温处理(HT),研究授粉期高温胁迫对夏玉米植株形态、叶片光合特性、干物质积累与分配及产量形成的影响... 详细信息

针对黄淮海地区花期高温影响夏玉米安全生产的问题,本研究以热敏感型品种‘先玉335’为试验材料,以大田常温为对照(CK),设置授粉期高温处理(HT),研究授粉期高温胁迫对夏玉米植株形态、叶片光合特性、干物质积累与分配及产量形成的影响。结果表明:2021年和2022年,HT处理的冠层最高温度超过40℃的天数分别为7 d和8 d,高温处理期间冠层最高温度分别较CK高1.7~6.8℃和1.5~4.6℃。HT处理显著提高了夏玉米株高和穗位高,对茎粗和叶面积无显著影响,但延缓了生育后期叶片衰老,2021年和2022年成熟期的叶面积较CK分别显著提高34.69%和163.72%。高温处理期间,HT处理的玉米叶片气孔导度、蒸腾速率和胞间CO_(2)浓度显著升高(P<0.05,P<0.01),叶片羧化效率、气孔限制值和水分利用效率显著降低(P<0.05,P<0.01);叶片净光合速率随处理温度而变化,处理温度过高(一般>40℃时)则显著降低(P<0.05),反之则显著升高(P<0.05)或无显著变化,叶片整体光合性能下降。高温胁迫解除后,HT处理的叶片光合性能相关参数逐渐与CK趋于一致。经授粉期高温胁迫处理后,玉米茎秆、叶片、苞叶、穗轴和单株干重降低,其中穗轴干重降幅最大,而雄穗和花丝干重增加,使得干物质向茎秆、叶片、雄穗、花丝等部位的分配比例增加,而向穗轴的分配比例显著减少(P<0.05)。至成熟期,HT处理造成玉米籽粒和单株干重显著减少48.32%和16.71%(P<0.05),而玉米茎秆和叶片干重显著增加35.01%和9.48%(P<0.05)。HT处理的结实率和穗粒数分别显著下降54.43%和53.19%(P<0.05),百粒重显著提高10.13%(P<0.05),但籽粒产量显著降低46.82%(P<0.05)。综上,授粉期高温胁迫增强了玉米叶片气孔蒸腾,增加了胞间CO_(2)浓度,降低了叶片羧化效率和水分利用效率,导致植株整体光合性能下降,制约了光合同化物积累及向穗部的转移分配,导致结实率显著下降,穗粒数显著减少,制约了花后光合同化物从“源”(茎秆和叶片)向“库”(籽粒)的转运,最终导致籽粒产量大幅下降。

关键词：夏玉米授粉期高温胁迫光合性能干物质积累与分配产量

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一种干热风对冬小麦千粒重影响的评估方法

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干旱地区农业研究 2022年第2期40卷 205-212页

作者：成林张志红胡程达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郑州450003 河南省气象科学研究所河南郑州450003

为科学评估干热风灾害对冬小麦千粒重的影响,助力农业防灾减灾,采用叶片光合作用和干物质积累概念模型,于2010—2011、2011—2012年和2013—2014年在郑州农业气象试验站开展干热风控制试验研究。通过分析不同强度灾害与冬小麦叶片光合... 详细信息

为科学评估干热风灾害对冬小麦千粒重的影响,助力农业防灾减灾,采用叶片光合作用和干物质积累概念模型,于2010—2011、2011—2012年和2013—2014年在郑州农业气象试验站开展干热风控制试验研究。通过分析不同强度灾害与冬小麦叶片光合速率受胁迫程度的关系,对灾害影响下的光合作用速率进行修订,从而实现干热风灾害对千粒重影响的定量评估。结果表明:不同程度干热风使小麦叶片光合作用速率降低了0.66%~36.62%,日最高气温是造成胁迫最关键的气象因子;评估模型在正常年份、干热风典型年和试验条件下对千粒重的估算准确率均在95%以上,相对误差均小于4.5%;通过计算理想千粒重与实测千粒重的差值,评估得到,近年来代表站点灌浆前中期和临近收获期1~2 d轻干热风造成的千粒重损失为1~2 g,减产率为0~5%;其他时期不同程度干热风造成的千粒重损失为1~7 g不等,严重的减产率达12%~18%。综上,该评估方法有一定的适用推广性,能够相对真实地、动态地评估灌浆不同时期干热风对小麦千粒重的影响。

关键词：干热风千粒重小麦灌浆期光合动态评估

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小时和日步长热时对夏玉米生育期模拟的影响

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农业工程学报 2021年第7期37卷 131-139页

作者：余卫东冯利平中国气象局/河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 中国农业大学资源与环境学院北京100193

热时是模拟和预测作物生育期的重要参数,而小时步长热时与日步长热时之间存在差异。该研究利用郑州农业气象试验站2005-2018年逐小时气温数据和同期夏玉米生育期观测资料,南阳、获嘉和黄泛区农场2012-2013年玉米分期播种生育期资料和逐... 详细信息

热时是模拟和预测作物生育期的重要参数,而小时步长热时与日步长热时之间存在差异。该研究利用郑州农业气象试验站2005-2018年逐小时气温数据和同期夏玉米生育期观测资料,南阳、获嘉和黄泛区农场2012-2013年玉米分期播种生育期资料和逐时气温数据,选择线性模型、Logistic模型和Wang-Engel(WE)模型3种作物生育速率温度响应模型,结合玉米三基点温度,分别计算了各模型中夏玉米出苗、拔节、开花和成熟期的小时步长热时和日步长热时的累积值,比较这3种模型的小时步长热时与日步长热时对玉米生育期的模拟效果。结果表明:在夏玉米生长期内,3个温度模型的逐日热时整体上表现为日步长热时大于小时步长热时,气温日变化是造成这种差异的直接原因。日平均气温达到作物生长最适温度附近时,小时步长热时与日步长热时的日差异最大值可达9.7℃·d(线性)、9.1℃·d(Logistic)和7.4℃·d(WE)。线性模型在拔节期、开花期的日步长热时累积比小时步长热时显著偏多(P<0.05),Logistic模型在拔节、开花和成熟期的日步长热时累积也比小时步长热时显著偏多(P<0.05),而WE模型在各生育期均无显著性差异。在同一温度模型条件下,日步长热时与小时步长热时的生育期模拟差异不大于1 d,生育期时长模拟差异不大于2 d。小时步长热时没有显著提高夏玉米生育期模拟精度。

关键词：温度作物模型小时生育期热时夏玉米

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模拟启动时间和双台风对“21.7”河南极端暴雨事件的影响研究

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南京大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 194-208页

作者：张心怡张熠刘昊炎王其伟王迪中尺度灾害性天气教育部重点实验室南京大学大气科学学院南京210093 自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室河海大学海洋学院南京210098 中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室河南省气象台郑州450003

对发生在2021年7月18日至21日的河南极端暴雨事件(“21.7”河南暴雨)进行集合模拟数值试验,旨在探究模拟启动时间以及台风“烟花”和“查帕卡”对此次暴雨事件的影响.不同模拟启动时间的试验组分析表明,在降水峰值发生前24 h启动的一组... 详细信息

对发生在2021年7月18日至21日的河南极端暴雨事件(“21.7”河南暴雨)进行集合模拟数值试验,旨在探究模拟启动时间以及台风“烟花”和“查帕卡”对此次暴雨事件的影响.不同模拟启动时间的试验组分析表明,在降水峰值发生前24 h启动的一组试验能够最准确地模拟双台风的路径和强度演变特征,其再现了“21.7”河南暴雨中心位置、强度及时间演变特征,这主要是由于该试验很好地再现了低层东南风急流及其动力辐合特征,基于此最优试验移除台风环流后,副热带高压西伸南压且水汽输送路径随之发生调整.通过定量分析降水关键区的整层水汽通量发现,在降水最大峰值出现的时段内,台风“烟花”和“查帕卡”分别削弱了东南风和偏南风的水汽输送,表明台风的存在对降水的影响存在不确定性,某些时段内反而减缓了河南地区的极端降水.

关键词： “21.7”河南暴雨水汽输送台风“烟花”(2021) 模拟启动时间

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基于MODIS数据模拟华北平原冬小麦农田生态系统的呼吸作用

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生态科学 2023年第4期42卷 182-189页

作者：叶昊天李颖余珂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郑州450003 河南省气象科学研究所郑州450003 郑州市气象局郑州450003

为探讨华北平原冬小麦农田生态系统的呼吸作用,利用2013—2017年河南省郑州市农业气象试验站的碳通量观测数据分析了冬小麦生长季的呼吸作用,基于MODIS遥感数据讨论了该生态系统的环境因子并模拟了冬小麦的呼吸作用。结果表明:冬小麦呼... 详细信息

为探讨华北平原冬小麦农田生态系统的呼吸作用,利用2013—2017年河南省郑州市农业气象试验站的碳通量观测数据分析了冬小麦生长季的呼吸作用,基于MODIS遥感数据讨论了该生态系统的环境因子并模拟了冬小麦的呼吸作用。结果表明:冬小麦呼吸作用(观测值)和增强型植被指数(EVI)、陆地表面水分指数(LSWI)及地表温度(LST)存在较好的相关关系,可以利用基于MODIS数据的呼吸模型模拟郑州地区冬小麦呼吸作用,呼吸作用的模拟值白天要大于夜间,在2013—2017年冬小麦研究阶段(年积日DOY=73—169)模拟的呼吸作用总累积量分别为472.18、477.02、490.43、482.90、487.37 g·m^(–2)。研究表明,基于MODIS数据模拟郑州地区冬小麦农田生态系统呼吸作用是合理可行的,可为研究中国区域碳收支评估提供数据基础和技术理论支持。

关键词：冬小麦农田生态系统 MODIS数据呼吸作用

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基于国产GF-3雷达影像的洪涝农田遥感监测方法

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自然资源遥感 2023年

作者：阳驰轶官海翔吴玮刘美玉李颖苏伟中国农业大学土地科学与技术学院农业农村部农业灾害遥感重点实验室应急管理部国家减灾中心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气象科学研究所

在全球气候变暖背景下,愈发频繁的洪涝灾害是造成我国粮食作物减产的主要农业灾害之一。雷达遥感技术具备全天候的对地观测能力,是快速监测区域范围内洪涝灾害信息的一种重要手段。随着人工智能领域的发展,机器学习方法广泛应用于洪涝... 详细信息

在全球气候变暖背景下,愈发频繁的洪涝灾害是造成我国粮食作物减产的主要农业灾害之一。雷达遥感技术具备全天候的对地观测能力,是快速监测区域范围内洪涝灾害信息的一种重要手段。随着人工智能领域的发展,机器学习方法广泛应用于洪涝灾害遥感监测,虽然该类算法具有较高的精度,但其训练过程往往需要大量的野外调查或遥感解译样本支持。为克服样本标记限制,提高区域尺度洪涝灾害监测的精度,本研究以2021年7月20日河南北部特大洪涝事件为背景,利用国产高分三号(GF-3)双极化雷达影像(HH-HV),构建了一种基于弱监督高斯混合模型(gaussian mixture model,GMM)的洪涝淹没作物监测方法,通过该方法提取了豫北部分区域农田洪涝淹没范围。通过对比4种典型的机器学习方法,包括随机森林、支持向量机、K最近邻分类和平行六面体方法,发现研究所构建的弱监督GMM方法的精度最高,其总体精度为0.95,Kappa系数为0.90。该研究对于提高基于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)遥感技术监测区域尺度作物洪涝的准确性和普适性具有重要意义。

关键词： GF-3雷达影像洪涝农田洪涝淹没高斯混合模型

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河南省秋季连续两个暴雨日的锋生和不稳定诊断分析

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气象 2022年第9期48卷 1101-1115页

作者：贺哲竹磊磊张霞王丽吴璐席乐中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 河南省气象台郑州450003 河南省气候中心郑州450003 河南省气象服务中心郑州450003

利用观测资料和NCEP再分析资料,对2011年9月河南省连续两个秋季暴雨日的锋生以及稳定度进行了诊断分析。结果表明,两个暴雨日期间,河南省中北部存在东北—西南向锋区,锋区呈准静止特征。两个暴雨日锋生函数的相似之处是,在强降水即将发... 详细信息

利用观测资料和NCEP再分析资料,对2011年9月河南省连续两个秋季暴雨日的锋生以及稳定度进行了诊断分析。结果表明,两个暴雨日期间,河南省中北部存在东北—西南向锋区,锋区呈准静止特征。两个暴雨日锋生函数的相似之处是,在强降水即将发生之前,锋区大部基本都呈现锋生;在强降水发生时,高层和低层锋生加强,但中层600~500 hPa锋生相对减弱,且400 hPa附近出现锋消,这主要是由于垂直运动加强所造成的;在降水减弱时段,锋消区和高层锋生区在高度上均略有下降,与垂直运动的减弱相对应。不同之处在于,第二个暴雨日夜间对流层中层锋区陡立,且锋生中心更靠近暖区一侧,这是由于降水的对流性增强,降水效率加大,凝结潜热释放增加所造成的。锋生函数各项所起的作用不同,对锋生贡献最大的是变形项,而倾斜项则主要起锋消作用,强降水发生时,400 hPa的强锋消中心就是倾斜项贡献的突出表现。两个暴雨日均为惯性稳定。第一个暴雨日对流稳定,但具有对称不稳定,因而强降水带是由对称不稳定的释放所造成的。第二个暴雨日在锋区700 hPa附近出现了对流不稳定与对称不稳定共存的现象,强降水带由对流-对称不稳定造成,夜间所产生的雷暴具有高架雷暴特征。因而,第一个暴雨日,锋区靠近暖空气一侧整体呈现为一致的倾斜上升气流,且锋生中心、对称不稳定中心与上升运动中心相伴出现,说明了锋生的存在为对称不稳定的释放提供了有利条件。第二个暴雨日,呈现出明显的倾斜对流与垂直对流混合的特征,强垂直上升气流的起点恰好就是对流-对称不稳定区,而且垂直上升气流远强于第一个暴雨日的倾斜上升气流,说明重力对流占主导优势。

关键词：秋季暴雨锋生对称不稳定对流-对称不稳定高架雷暴

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1961-2019年黄河流域降雨侵蚀力时空变化特征分析

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农业工程学报 2022年第14期38卷 136-145页

作者：姬兴杰刘美吴稀稀丁亚磊朱业玉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郑州450003 河南省气候中心郑州450003 郑州大学化学学院郑州450001 洛阳市气象局洛阳471003 郑州大学生态与环境学院郑州450001

请研究基于黄河流域317个气象站1961-2019年逐日降雨资料,采用日降雨侵蚀力计算模型计算各站点降雨侵蚀力,统计分析了流域降雨侵蚀力的时空分布特征及其与地理因子和气象因子的关系,从总体趋势角度综合探讨导致土壤水蚀加剧的原因,以期... 详细信息

请研究基于黄河流域317个气象站1961-2019年逐日降雨资料,采用日降雨侵蚀力计算模型计算各站点降雨侵蚀力,统计分析了流域降雨侵蚀力的时空分布特征及其与地理因子和气象因子的关系,从总体趋势角度综合探讨导致土壤水蚀加剧的原因,以期为黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。结果表明:1)黄河流域1961-2019年平均降雨侵蚀力为1223.1 MJ·mm/(hm^(2)·h·a),整体呈不显著下降趋势,下降速率为每10a下降6.71 MJ·mm/(hm^(2)·h·a)。降雨侵蚀力夏高冬低,夏季降雨侵蚀力占全年的61.3%,冬季仅占0.3%。2)黄河流域多年平均降雨侵蚀力值的分布范围为33.0~3550.6 MJ·mm/(hm^(2)·h·a),空间分布呈从西北到东南递增的规律。3)降雨侵蚀力与各地理因子均呈极显著相关关系,其中与经度和坡度呈正相关,相关系数分别为0.587和0.164(n=317,P<0.01),与纬度和海拔高度呈负相关,相关系数分别为-0.498和-0.490(n=317,P<0.01);降雨侵蚀力与降雨量、降水日数、雨强和暴雨日数均呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.839、0.208、0.819和0.753(n=317,P<0.01)。逐步回归分析显示,降雨量对降雨侵蚀力的贡献率最大,降雨量是导致降雨侵蚀力变化的最主要因素。

关键词：侵蚀降雨侵蚀力时空变化地理因子黄河流域

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低纬度高原宇宙线快中子土壤水分监测方法适宜性研究

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中国生态农业学报（中英文） 2022年第8期30卷 1328-1335页

作者：王中金吴苏吴东丽张振强赵杰李鹏陈海波中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 中国电子科技集团公司第二十七研究所郑州450047 中国气象局气象探测中心北京100081

宇宙线快中子土壤水分监测方法具有监测范围大、不受土壤盐碱程度影响、实时无损原位测量的特点,对旱涝预警、节水灌溉、生态环境保护及土壤生产力提升等具有重要意义。为明确宇宙线快中子土壤水分监测方法在低纬度高原的适宜性,本研究... 详细信息

宇宙线快中子土壤水分监测方法具有监测范围大、不受土壤盐碱程度影响、实时无损原位测量的特点,对旱涝预警、节水灌溉、生态环境保护及土壤生产力提升等具有重要意义。为明确宇宙线快中子土壤水分监测方法在低纬度高原的适宜性,本研究在中国南部开展了大范围烘干称重法测量,验证宇宙线快中子法准确性,以频域反射法做连续监测对比,分析土壤水分相关性,并结合雨量站观测数据,研究其对土壤水分连续变化的响应能力。试验结果表明,宇宙线快中子法与多点烘干称重法的线性拟合优度、均方根误差及绝对误差分别为0.898、0.013 cm^(3)∙cm^(-3)和0.027 cm^(3)∙cm^(-3),说明宇宙线快中子法在低纬度高原能够准确测量区域土壤含水量。在较长时间序列上,宇宙线快中子法与频域反射法10 cm的土壤水分变化趋势完全一致,线性拟合优度为0.839;在对降水响应的灵敏性上,降水量2 mm以上的降水过程,两种方法均有明显响应,降水量2 mm以下的降水过程,宇宙线快中子法要略优于频域反射法。在本试验中,宇宙线快中子土壤水分监测方法在低纬度高原区是适宜的,对土壤水分空间变异性不敏感,对百米级范围的平均土壤含水量的测量准确可信,测量性能满足当前土壤含水量观测要求,且能够提供实时土壤水分信息,有效提高中尺度土壤水分监测效率与精度,为相关土壤水分监测研究与应用提供参考,对低纬度高原土地资源开发利用、环境保护、粮食自给等具有重要意义。

关键词：宇宙线快中子土壤水分低纬度高原烘干称重法频域反射法

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