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基于单作物系数法的华北平原典型农业生态系统蒸散规律研究 被引量：12
1
作者 杨天一 王军 +3 位作者 张红梅 李镕基 张玉翠 沈彦俊 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期356-366,共11页
作物系数法可以简单、准确地反映作物不同生育期内实际蒸散量变化规律及特点,但针对华北平原地区不同类型农业生态系统,尤其是梨园种植区生育期内作物系数的变化及蒸散规律研究并不充分。本研究针对华北平原典型的冬小麦-夏玉米农田生... 作物系数法可以简单、准确地反映作物不同生育期内实际蒸散量变化规律及特点,但针对华北平原地区不同类型农业生态系统,尤其是梨园种植区生育期内作物系数的变化及蒸散规律研究并不充分。本研究针对华北平原典型的冬小麦-夏玉米农田生态系统、棉田生态系统和梨园生态系统,基于FAO56手册推荐的单作物系数法计算和验证了2016—2017年各农业生态系统初始生长期至生育末期的实际蒸散量,分析了不同生育阶段蒸散变化规律。不同作物初始生长期、快速发育期、生育中期和生育末期作物系数,冬小麦分别为0.60、0.88、1.07和0.72,夏玉米分别为0.46、0.76、1.01和0.80,棉花分别为0.34、0.71、1.07和0.78,梨树分别为0.81、0.91、1.02和0.96。冬小麦-夏玉米、棉田和梨园的单作物系数法计算的实际蒸散量分别为694.3 mm、472.2 mm和825.7 mm。3类作物生育期内实际蒸散量计算值比实测值分别低1.0%、低4.9%和高8.1%,变化趋势一致,相关系数为0.80~0.91(P<0.01)。粮、棉和果树生态系统是华北平原农业生态系统的典型代表,本研究不仅明确了各类作物尤其是研究比较缺乏的梨树的不同生育期内的作物系数,同时利用涡度相关实测结果进行了同时空尺度的验证,明确了单作物系数法在华北平原不同农业生态系统的适用性,为制定合理灌溉计划、实现作物耗水精准管理提供科学依据。 展开更多
关键词 作物系数 作物实际蒸散量 参考作物蒸散量 典型农业生态系统 华北平原
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华北平原种植结构变化对农业需水的影响 被引量：38
2
作者 张雅芳 郭英 +2 位作者 沈彦俊 齐永青 罗建美 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期8-16,共9页
不同种植结构下的农田需水研究是调整农业种植结构、制定切实可行的区域灌溉方案的重要依据。为了定量估算华北平原种植结构变化对农业需水的影响,本文基于MODIS NDVI数据和TM/ETM遥感影像提取了2002年和2012年华北平原主要作物类型及... 不同种植结构下的农田需水研究是调整农业种植结构、制定切实可行的区域灌溉方案的重要依据。为了定量估算华北平原种植结构变化对农业需水的影响,本文基于MODIS NDVI数据和TM/ETM遥感影像提取了2002年和2012年华北平原主要作物类型及其种植面积,同时基于作物系数法计算了华北平原7种主要作物需水量,分析了华北平原种植结构变化对作物需水的影响。结果表明:2002-2012年,主要作物种植面积减少60.7万hm^2。其中,种植面积明显减少的作物分别为冬小麦-夏玉米(-43.18万hm^2)、棉花(-32.43万hm^2)、水稻(-9.3万hm^2)和春玉米(-4.9万hm^2),种植面积增加的作物主要是林果(+16.61万hm^2)和蔬菜(+12.6万hm^2)。2002-2012年,华北平原主要作物的总需水量从742.7亿m^3下降至695.5亿m^3,共下降6.37%。其中,需水量减少的作物类型为冬小麦-夏玉米(-35.41亿m^3)、棉花(-24.31亿m^3)、水稻(-7.48亿m^3)和春玉米(-2.1亿m^3),需水量增加的为林果(+11.24亿m^3)和蔬菜(+10.71亿m^3)。从空间分布来看,华北平原作物需水量整体呈减少趋势,仅在河北平原、鲁西北以及滨海平原靠近城市周边的区域呈增加趋势,其中滨海平原需水增加量最大。华北平原由于作物种植面积减小引起的作物需水减少量达44.7亿m^3;由作物种植结构调整引起的作物需水减少量为2.5亿m^3。种植规模的减小是华北平原作物需水量减少的主要原因。 展开更多
关键词 华北平原 遥感提取 种植结构 种植面积 作物需水量
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雄安新区上游农业种植结构及需水时空演变 被引量：9
3
作者 白志杰 任丹丹 +2 位作者 杨艳敏 胡玉昆 杨永辉 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1067-1077,共11页
本文利用作物模型模拟小麦、玉米灌溉需水量,结合蒸发皿法估算蔬菜、果树等其他作物需水量,回溯雄安新区上游1986—2015年农业种植结构及农业需水的时空演变趋势,摸清不同作物的需水量比例及时间变化,并推算了消除降水年际波动的1970—2... 本文利用作物模型模拟小麦、玉米灌溉需水量,结合蒸发皿法估算蔬菜、果树等其他作物需水量,回溯雄安新区上游1986—2015年农业种植结构及农业需水的时空演变趋势,摸清不同作物的需水量比例及时间变化,并推算了消除降水年际波动的1970—2015年农作物灌溉需水量,探讨单纯人类活动下的农业需水量变化趋势。结果表明,1986—2015年,研究区作物播种总面积总体呈上升趋势,耕地面积多年平均84.9万hm^2,有效灌溉面积平均71.3万hm^2,占总耕地面积的84%。其中小麦播种面积稍有下降,玉米、蔬菜播种面积显著增加,果树种植比例在山区增加、平原区减少。研究区多年平均灌溉需水量22.52×10^8m^3,小麦、玉米、蔬菜、果树和其他作物分别占灌溉需水总量的58.6%、12.6%、5.8%、16.3%和6.7%,受播种面积增加影响,1970—2015年,蔬菜和果树需水显著上升。从空间上来看,灌溉需水总量在上游山区上升显著,而在平原区表现为下降;排除降水的年际波动后,研究区作物需水自1970年以来一直呈上升趋势,进入20世纪80年代中期,虽然整体上升减缓,但随农业播种总面积增加和蔬菜、水果需水增加影响,需水量整体呈缓慢上升趋势。因此,控制上游农业用水,种植低耗水作物、减少耗水作物的种植面积,是恢复雄安新区清水产流的关键。 展开更多
关键词 雄安新区 农业种植结构 灌溉需水量 作物模型 蒸发皿法
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作物水分利用效率研究方法及尺度传递研究进展 被引量：25
4
作者 姜寒冰 张玉翠 +2 位作者 任晓东 要家威 沈彦俊 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期50-59,共10页
提高作物水分利用效率(WUE)是缓解农业生产水资源匮乏压力的有效途径,而水分利用效率尺度传递是各尺度WUE相互表征、验证并应用于实际生产的基础。本文概述了作物叶片、植株、群体尺度WUE的主要观测技术,包括叶片气体交换测定、碳同位... 提高作物水分利用效率(WUE)是缓解农业生产水资源匮乏压力的有效途径,而水分利用效率尺度传递是各尺度WUE相互表征、验证并应用于实际生产的基础。本文概述了作物叶片、植株、群体尺度WUE的主要观测技术,包括叶片气体交换测定、碳同位素判别、桶栽称重、涡度相关观测等,其中碳同位素判别法为研究作物水分利用的长期累积效应提供了新的思路,且适用于多个尺度;总结了各尺度WUE的影响因子及作物耗水的生理机制,阐明各尺度WUE均受气孔导度调控。讨论了叶片到植株、叶片/植株到群体的尺度传递的可行性,集中分析了尺度传递的主要限制因素,指出叶片到植株的传递研究难点集中于叶片分布和光分布的不确定性、植物夜间呼吸和蒸腾以及植物适应环境的生理调节机制等过程;而叶片/植株到群体的传递研究主要受冠层形态学差异、冠层阻力、土壤蒸发及植物同化物分配机制等限制。最后总结了尺度传递方法的现有研究成果。目前作物WUE尺度传递主要依靠模型的完善和观测手段的提高,叶片到单株的尺度传递需关注日间与夜间耗水的分离及作物各部分的光合特性;叶片/单株到群体的传递可先明确蒸散结构,了解耗水特征,再以气孔导度和冠层导度的关系为切入点,利用模型探究传递机制。 展开更多
关键词 水分利用效率 尺度传递 碳同位素 气孔导度
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基于HYDRUS-1D模型的华北低平原区不同微咸水利用模式下土壤水盐运移的模拟 被引量：12
5
作者 何康康 杨艳敏 杨永辉 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1059-1070,共12页
华北低平原区深层地下水的不断超采不仅造成淡水资源的枯竭,还引发了地面沉降、土壤盐渍化等一系列生态环境问题。微咸水在农业上的利用已成为缓解水资源危机的研究重点。为了研究不同咸水灌溉模式的可持续性,本文以华北低平原区的河北... 华北低平原区深层地下水的不断超采不仅造成淡水资源的枯竭,还引发了地面沉降、土壤盐渍化等一系列生态环境问题。微咸水在农业上的利用已成为缓解水资源危机的研究重点。为了研究不同咸水灌溉模式的可持续性,本文以华北低平原区的河北省南皮县为例,利用Hydrus-1D模型,基于8种不同微咸水灌溉方案,模拟2008—2013年6年冬小麦-夏玉米轮作制度下,2 m土体水盐通量变化。模拟结果表明,土体剖面盐分积盐区主要集中在下层土壤(100~200 cm);上层土壤(0~100 cm)溶液盐分浓度大部分时间保持在2 g·L^(-1)左右,能保证作物正常生长;但土壤剖面盐分浓度在冬小麦灌浆末期出现峰值且随灌水盐分浓度增加而逐渐升高。土体盐分充分淋洗的关键在于降雨强度,7月份降雨强度是土体脱盐与否的主要影响因素;同时,在丰水年型夏玉米播种后结合出苗水适当灌溉洗盐对土体达到有效脱盐起到重要作用。本文通过综合分析水文年型、土壤剖面盐分的动态分布特征以及结合夏玉米出苗水的洗盐淡水用量3方面因素对土壤盐分迁移的影响,提出华北低平原区两种适宜的微咸水灌溉制度:(1)冬前浇灌小于2 g·L^(-1)的冬小麦越冬水,春后在冬小麦拔节期浇灌一次2~4 g·L^(-1)微咸水;(2)冬前不灌越冬水,春后分别在冬小麦拔节期和灌浆期浇灌2 g·L^(-1)微咸水。两种灌溉制度年均结合夏玉米出苗水的洗盐淡水用量和总耗水量分别为60~70 mm和250~260 mm。本文结果旨在为华北低平原区微咸水利用的节水潜力及其可持续性提供理论指导。 展开更多
关键词 微咸水利用 灌溉模式 HYDRUS-1D模型 水盐运移 水文年型 冬小麦-夏玉米轮作
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冬小麦光合特性对CO_(2) 浓度与土壤含水量的响应机制 被引量：4
6
作者 周晓旭 张玉翠 +3 位作者 吴林 沈逸群 姜寒冰 沈彦俊 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2017年第7期1034-1041,共8页
光合作用是衡量植物对环境响应的重要指标,通过光响应曲线拟合量化光合特征,可从生理机制方面揭示出植物在不同生长环境下自身的调节与适应机制。本文利用Li-6400便携式光合仪测定了冬小麦在4种不同处理条件下灌浆期旗叶的光响应曲线,... 光合作用是衡量植物对环境响应的重要指标,通过光响应曲线拟合量化光合特征,可从生理机制方面揭示出植物在不同生长环境下自身的调节与适应机制。本文利用Li-6400便携式光合仪测定了冬小麦在4种不同处理条件下灌浆期旗叶的光响应曲线,采用直角双曲线模型(RHM)、非直角双曲线模型(NRHM)、直角双曲线修正模型(RHMM)、指数模型(EM)和指数改进模型(MEM)对光响应数据进行拟合,分析了不同CO_(2)浓度和土壤含水量对冬小麦光合特征的影响。结果表明,直角双曲线修正模型对各处理下冬小麦光响应曲线和光响应曲线参数的拟合值都与实测值较为接近,拟合效果最好;随着CO_(2)浓度升高,各水分处理下冬小麦表观量子效率(α)、光饱和点(LSP)和最大净光合速率(P_(nmax))增大,光补偿点(LCP)和暗呼吸(R_d)降低,即CO_(2)浓度升高能有效增加冬小麦的光能转化率和光能利用范围,提高冬小麦的光合能力;随着土壤含水量的降低,冬小麦光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)升高,但表观量子效率(α)、光饱和点(LSP)和最大净光合速率(Pnmax)降低,即冬小麦虽然能通过提高初始光合效率抵消一部分干旱胁迫的影响,但干旱胁迫仍会降低冬小麦光合能力;此外,CO_(2)浓度的增加能抵消部分冬小麦因干旱胁迫引起的光合能力降低。 展开更多
关键词 冬小麦 CO_(2) 浓度升高 干旱胁迫 光响应曲线模型 光合能力
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肯尼亚雨水集流利用现状及思考 被引量：1
7
作者 曹建生 董文旭 +2 位作者 李晓欣 陈素英 胡春胜 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期987-994,共8页
雨水集流作为一项古老技术,已有上千年的历史。由于干旱缺水和缺乏天然的储水介质,雨水集流在肯尼亚具有非常重要的特殊意义。本文从庭院集雨、农田集雨、流域集雨及集雨的区域差异等方面,对肯尼亚的雨水集流现状进行了分析;并从区域水... 雨水集流作为一项古老技术,已有上千年的历史。由于干旱缺水和缺乏天然的储水介质,雨水集流在肯尼亚具有非常重要的特殊意义。本文从庭院集雨、农田集雨、流域集雨及集雨的区域差异等方面,对肯尼亚的雨水集流现状进行了分析;并从区域水循环与水量平衡的角度,探讨了降雨、入渗、径流及蒸发的关系。最后指出,通过不同形式的雨水集流,减少无效蒸发,特别是无效的水面蒸发,是增加水资源总量的关键;而科学利用天然的储水介质与合理开发人工的储水介质,是提高水资源可利用量的关键。雨水集流利用在肯尼亚生活用水方面已相当普遍,技术也相对较为成熟,但是在年降雨量不足500 mm的旱区农业生产方面,还有很大的发展空间,目前面临的主要问题是,如何解决旱区降雨集流效率偏低,以及有限降雨资源的合理储蓄与高效利用。鉴于农田土壤对降雨再分配调蓄能力较低的缘故,通过在农田内开挖沟槽,进行降雨资源的短期储蓄与调控,将生育期前段多余的降雨资源留到无降雨的后段使用,是实现作物生育期内水分供需平衡的关键。本研究为充分发挥雨水集流在肯尼亚旱区农业生产中的积极作用提供了参考。 展开更多
关键词 肯尼亚 季节性干旱 雨水资源化 储水介质 雨水集流
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