粮食作物生长环境（精选12篇）
粮食作物生长环境 篇1
摘要：本文研究了污水利用对河北省粮食作物生长环境及品质的影响, 通过资料收集、污染区试验等形式, 对河北省主要粮食种植区的污水利用情况进行了调查, 对污水利用在不同灌溉条件下对地下水、土壤环境和粮食作物品质的影响和影响程度进行了分析和总结, 为农作物质量安全提供理论指导。
关键词：污水利用,粮食作物生长环境,粮食作物品质
河北省的耕地面积居于全国第4位, 是我国的粮食生产集中产区, 但是缺水的现状制约了农业的发展, 利用污水灌溉已经成为了河北省农业生产的一种有效的生产措施[1]。随着我国粮食供给的基本平衡, 粮食品质安全成为了农业与农村经济发展的核心所在。本文通过对河北省污水灌溉现状的调查, 分析了污水利用对粮食生产环境及品质的影响, 提出了合理利用污水、保障粮食品质安全的措施。
1 污水利用对地下水产生的影响
河北省污水利用的过程中, 采用的大多数都是明渠灌溉的方式, 这些明渠基本上都是没有防渗措施的河道, 污水灌溉会通过污染物下渗的方式对地下水质产生影响。河北省的地下水大部分为潜水, 只有一小部分为承压水, 浅水层的第一补给是降水, 再就是渠灌溉下渗补给。在污水利用的明渠灌溉中, 污水的下渗会给浅层的地下水造成不同程度的污染。
对清污灌区的地下水进行比较之后可以得出:污水灌溉渠的地下水都受到了不同程度的污染;污水灌溉规模较大的沧州等地区地下水污染更加严重, 主要超标的有硝酸盐氮、氨氮和总硬度、氟化物等;通过预测可知在未来的污水灌溉区中硝酸盐的污染会越来越严重。
2 污水利用对土壤环境产生的影响
城市的生活废水和工业生产废水是污水灌溉的主要水源来源。生活污水中往往有细菌、大肠杆菌等污染物, 这些污染物在进入土壤之后能够被土壤中的微生物降解, 不会导致严重的土壤污染情况的出现。但是工业废水就不同了, 工业废水排放在整个废水排放中所占比例加大, 而且很多工业行业的污水中往往会含有铅、汞等重金属污染物, 当这些污染物进入土壤之后会对土壤造成污染, 而且会形成污染物的累积。比如重金属污染物在进入土壤之后就会附着在土壤上, 缓慢的牵引转化会使重金属污染物大部分都积累在土壤耕层, 这也就决定了在污水灌溉区土壤污染的主要问题是重金属污染。
河北省水资源缺乏的现状使得污水灌溉已经普遍存在, 随着水资源供需矛盾的不断加大, 污水灌溉的范围将会持续增大, 对土壤的影响也会越来越广泛。
在污水灌溉区, 土壤中已经有了不同程度铬、汞、镉、铅、砷的积累, 虽然这些重金属积累已经出现, 但是并没有对土壤环境质量产生太显著的影响, 这5个重金属污染指标中, 只有镉超过了国家土壤质量的相关标准和绿色食品产地土壤质量的相关标准, 证明污水灌溉对土壤环境质量的影响并不明显。
3 污水利用对粮食作物产量与品质产生的影响
农作物生产受到污水利用的影响主要表现在2个方面:作物体不同的部位会有污染物的积累, 在粮食作物的籽粒中污染超标就会对作物的品质产生影响;污水灌溉水质没有达到标准, 使长期使用污水灌溉的土壤出现板结、肥力下降等问题, 对农作物的单位面积产量产生影响。除此之外, 污水灌溉使用不当还会产生一些污染事故, 比如作物根部腐烂, 出现死苗、绝收等情况。污染事故主要是因为用于灌溉的污水水质并没有得到很好的监控, 出现了超标的现象, 农民在不知道的情况下利用污水进行灌溉, 就极容易发生类似事情。
由于其“水肥效益”被人们乐观地接受, 使得污水灌溉在农业生产中非常广泛地运用, 也有很多专家学者对于污水灌溉的“增产与节肥”进行了计算。但是长远看来, 污水灌溉终将会对作物的品质产生一定的污染问题, 必须要引起警觉。如河北省的沈抚灌区, 已经有40多年的污水灌溉历史, 近几年来土壤的污染情况越来越严重, 该灌区的粮食作物每公顷产量与对照区相比有了较大的减产。
纵观河北省整个的污水灌溉发展历程, 一些灌区的灌溉历史超过了40a。在这些污水灌溉区, 主要采取污水灌溉的作物为粮食作物玉米和小麦, 水果蔬菜由于容易受到污染而不采用污水灌溉, 大都采用井水灌溉。本文通过对河北省典型的、污水灌溉时间较长的灌区的作物产量和品质进行分析, 对污水灌区的污染事故发生情况进行统计, 得出污水灌溉对作物产量及品质的影响, 使人们能够更加客观地看待污水灌溉的“水肥效应”。
污水灌溉区的粮食作物小麦和玉米都存在着不同程度的重金属超标现象。在小麦中, 这5种重金属污染指标除了砷之外其他4项均超标, 超标率最高的是铬, 超标率为43.5%;玉米中汞和砷没有超标, 超标率最高的为铅, 超标率为33.9%。随着污水灌溉年限的增加, 粮食作物籽粒中的污染物含量也不断增加。重金属的累积对土壤的影响并不大, 对作物的影响却非常大。由于污灌区土壤肥力较高, 污水灌溉区作物的单位面积产量增产效果非常明显。
4 农业生产污水利用的建议
各政府在能力范围内加大对污水尤其是工业污水的处理和监督管理力度, 确保污水中的各项指标尤其是重金属等累积性污染物的含量符合国家《农田灌溉水质标准》中的规定;在灌溉的过程中要做到减少单次灌溉水量、增加灌溉次数的方法, 来避免深层渗透给地下水造成的污染;污水灌溉水量在总灌溉水量中的比例应根据实际情况而有所规定, 严重缺水区域在70%以内, 一般缺水区域不超过50%;根据当年的降水情况对污水灌溉与清水灌溉的比例进行调节, 降水较多的年份减少污水的灌溉水量, 降水较少的年份增加污水灌溉水量;为了减少污水灌溉对作物出苗的影响, 应该避开作物苗期进行污水灌溉;为了减少作物籽粒中污染物积累, 应该避开作物的灌浆期进行污水灌溉。
5 总结
污水利用对植物、土壤、作物的影响都是缓慢的、具有积累性的, 这些因素之间相互作用、相互影响。本文对污水利用的影响作出了具体的分析, 并提出了相应减少不良影响的措施, 希望对河北省农业污水利用提供一定的借鉴与指导。
参考文献
[1]杜益平, 张胜田, 江希流.农产品产地灌溉水环境质量现状及其评价程序研究[J].农业环境与发展, 2012, 03 (34) :09-12.
粮食作物生长环境 篇2
关于今年夏天农作物的生长状况
班级:应用化学精细化工方向10(2)班
姓名:刘王锦1015511254
指导老师:李益杰
民以食为天，农作物的生长状况与我们的生活息息相关它既是农民生活经济的主要来源，也关乎着所有人对粮食价格的一种关注。为了能够跟好的去了解农作物的生长以及农民的收入，今年暑假，我来到了我的家乡——韶关南雄进行了一次实地调查。
今年的南雄具有一个和以往有很大不同的年情，年情在南雄指的是气候的意思，韶关南雄今年春天在初期降雨量几乎为零，但中期却连续阴天或将雨了一个多月，雨水分布十分不均，直接导致了部分农作物的生长状况。一些农作物，如花生，产量受到了很大影响，不过好在大部分的还不坏，只是早期时候有些影响，后来雨水充足，肥料能够吸收到，农作物铆足劲生长得还不错。今年夏季我充分了解了花生，水稻，黄烟，辣椒，玉米等的生长。
花生：
在南雄，花生是几乎每个农户都会种植的一种农作物，是农民的经济来源之一，有80%的农户种植面积在1~2亩之间，也有种植几分地的，几亩的也有。花生产量在500斤每亩上下，高产是可以达到700斤每亩，当然这也和田地的真实面积有关！很多农户种植花生只是为了自给自足，收获的花生一部分榨油，留一部分用来招待客人用，也当赠品送给来做客的人。今年的年情很特殊，在花生种植的季节，也就是初春，本应该是阴雨天气的，却成了阳光明媚，太阳高照的日子，已逝的秋冬季节本来就是一个干旱的季节，雨水在土壤里已经被蒸发了许多，初春真是要有足够的谁用于下耕，可是天公不作美，导致土壤里一再干旱，在田地还比较湿润，但土地就不行了，干旱的泥土根本闻不到水气的味道，导致发芽率很低，且长出的花生苗在缺水的情况下长势非常不好，肥料也很难吸收，这对后期的生长有了很大的影响，直接就影响到了产量。当花生在干燥时候慢慢地长大时，一直到开花结果，那时的土壤干燥且硬，这时的果实一部分就被热得土壤烫坏了，没坏得又扎根不深，很多花生看上去不错，但里面没仁。在果实结过后，天空开始下起雨来了，此时已经
一
定型的花生在土壤的肥力还没怎么失效的情况下又疯狂地长苗了，这对花生的生长实在是一个不好的消息，结果可想而知。很多花生在排水不好的情况下出现了病变，这时的花生很多果实只有一副皮囊了，空有外表，却没内在的花生仁。在这发芽率低，结果颗粒少，结的果实不饱满，产量总体都下降了，也导致榨油出油率低。近年来由于肥料，种子，农药，人均花费的上涨，农民种植花生并没有多大的收益增加。今年的花生油价格创历史，每公斤在40元左右，但是即使是如此的价格，农民的收入相对并不能增长，好在近年来国家对于农民的政策还是有很多的优惠，这才使得农民的生活没有捉襟见肘！
水稻
提起水稻，大家第一个会想起的应该就是袁隆平杂交水稻之父吧，杂交水稻的优点应该是大部分人都了解的，杂交水稻种植面积很广，应该每个地方都会大面积的种植。但有一点大家应该不是很了解，那就是大部分杂交水稻由于生长周期短，米的口感就不是那么的好，虽然高产，价格却比一般的香稻要低，而且种子的价格很高，又不能留种，所以在韶关南雄，很多人选择种植的是香稻。今年的香稻价格比往年的都会高，大概是190元每担，而同是稻谷，杂交水稻就得底30—40元，而且还会分早稻晚稻，早稻的价格会更低些！所以很多农民会选择种植香稻。不过香稻种植也是有条件的，那就是香稻的生长周期比较长，必须种植的早点，才能够获得丰收，这就要求水田地在早春种植的农作物生长周期也不能长。大多的农民在上半年种植黄烟，玉米，下半年才会种植香稻，若是花生，那下半年基本上是种植杂交水稻的了。
今年的早稻还是比错的亩产科达1000斤左右，而且谷的质量也很好，这和今年的特殊年情是分不开的。在早春时期，由于没有过多的雨水，田地里的肥料没有被雨水冲走，营养得到了保证，近年来水稻也会患福寿螺祸害，福寿螺是一种专门吃嫩叶的一种螺累，如果刚抛的秧在田里有福寿螺的存在的话，没几天，田地里的秧苗就会出现大面积被吃光的现象，对今后水稻的产量影响特别大，但福寿螺生长也必须要有水的环境。今年的上半年的气候就不是福寿螺生长的有利环境，所以缺少福寿螺，有利水稻的生长；还有就是在水稻开花时也碰上了好天气，没有下雨，这有利于水稻的授粉，保证了水稻的结实率；在没有太多的雨水的情况下，对于大部分虫害的生长和发生也是不利的。综合上述总总原因，今年的早稻想生长的不好都有点困难！
气候的变化，也使得总体的节气也在跟着变化，今年的节气比往年都有所推后了，黄烟的采摘推后了很多，导致晚稻的种植也推后了，这并不是一个好消息，在水稻大面积种植香稻的情况下，种植时间推后意味着收割时间也必须推后，如果赶上今年寒露风来临的早的话，那水稻的产量就会受到影响，甚至会颗粒无收。
黄烟
提及黄烟，大家并不会陌生，黄烟是制造香烟的原材料，吸烟有害健康这大家都知道的，但是现实生活中黄烟又是很多人的必须品！黄烟是南雄一宝，南雄农民种烟、嗜烟，一辈子离不开烟；南雄卷烟厂产烟、销烟，“百顺”、“珠玑”行销各地。南雄最重要的经济支柱是黄烟，每年黄烟收入要占国民经济总收入的一半以上。
南雄黄烟种植已有300多年历史。南雄烟叶品质优良，为我国烟叶商品的名牌产品，历来饮誉中外，内销全国28个大中城市，曾一度远销67个国家和地区。
今年的黄烟获得了丰收，不过在生长的过程中，最让农民担心的时候还是在那干旱的时候，那时的黄烟被晒的烟叶都已经卷起来了，呈现出的根本就是一种病态黄烟，奄奄一息的感觉，当时的烟农都不知道怎么办，想着今年的烟叶没指望了。干旱的气候使得大量的肥料不能吸收，留在了土壤里，没有被春雨洗刷掉。当第一场及时雨来临时，黄烟开始飞速的生长，一天一个样。今年的黄烟长势的非常好，烟叶很多片，平均有15片，多的20多片，烟叶的多少直接决定这产量的多少。还有今年的烟叶厚，烤出来的烟草又份量，烟草的颜色成色好，这就决定着价格的好坏了。据悉，今年的烟叶价格平均在10元每斤上下，比往年的价格高，但高价格的背后也有着一个高价的成本，煤，肥料等等都需要很大的开销，每亩的成本就需要1000元以上。不过近几年由于政府的大力支持，每个管理区都建了多个大型烤烟房供烟农优惠使用，这使得种植大户能够放心地去种植烟叶，不必再为烤烟的事情烦恼，而且大型的烤烟房更科学，更自动化自能化，减少了风险的同时也减轻了不必要的劳累，更加鼓励了烟农的积极性。今年的黄烟由于烟叶多，采摘晚，采摘时间长，导致了后期水稻的种植期推后了，不知道这对水稻会不会有影响！
辣椒
提起辣椒，很多人都会觉得有点起疙瘩。辣椒在南雄是煮菜必不可少的调味材料，许多家庭那是一餐没辣椒不吃饭，很多人甚至在吃饭时放上几个生辣椒送饭。辣椒在南雄也
是大部分农户都会种植的一种作物，有些人家只种植几株，是为了用来做菜调味，有些农户会种植几分地一亩地的。种植的品种也有很多，要是自己家吃的话那一般都是种植大辣椒，辣味没那么重，有时正值结果旺盛时，吃不了的也会拿去卖，或者拿来晒辣椒干，以备冬天食用。用来卖的辣椒一般都是种植指天椒。
今年的辣椒差强人意，不仅长的不好，价格也低的离谱。今年的气候确实不适合辣椒的生长，干旱的早春让辣椒不易成长，而且让旱地作物辣椒的虫害病害增多，导致辣椒开花不结果，结果结不好，产量低，品质一般，由于辣椒个头小，摘辣椒时更是辛苦。今年的辣椒价格在2元每斤上下波动，九月份的辣椒更是低至1.5元，同比去年的4元多每斤的辣椒有着天壤之别。
玉米
玉米大家一定很熟悉的，尤其是甜玉米，相信大家都会很喜欢吃。玉米在南雄前几年还有大量种植，玉米种是由供销社卖给农户，收获的玉米也是供销社统一收购。南雄邓坊是种植玉米的一个镇之一。玉米生长周期短，产量大概在2000斤每亩左右，每亩用种子一斤。
今年的玉米还过的去吧，玉米在早期种植没有遭到雨水的冲击，肥料能供应上，加之今年的玉米地草可以用新型除草剂，减轻了农户的负担，同时肥料不会被杂草吸收，杂草没有了，自然阳光也会比较充足，虫害也减轻了，玉米颗粒饱满。不过由于近年的粮食价格上涨，加之玉米的管理要精心，较繁琐，玉米的种植面积大幅度减少了，种植的农户寥寥无几，只有少部分的田地种植了玉米。
总结
农作物的生长不仅离不开农户的管理，更离不开气候的影响，环境气候的好坏直接关系着作物的好坏，农民要想有个良好的收获，必须有个适宜的环境。但近年来，环境的破坏导致了气候的恶化，严重的影响者农作物及其其他生物的正常生长，森林资源的锐减，土地的破坏等等都对生物有着不可弥补的祸害。从砍伐森林的面积来看，近几年南雄就有大面积的树木被偷伐，尤其是年轮较大的树木。但从一个地方就可以看出，我国乃至世界森林面积的破坏之广。
要从根本上解决这些问题，首先，必须要对全民的保护环境的意识进行提高；其次，要对砍伐树木的犯罪分子进行严厉的处罚；还有就是一些贪官为了能够敛财，大势收取不法分子的贿赂，让一些原本不该砍伐的树木遭到了灭顶之灾，国家应该重点对这些贪官进行打击，这应该是全世界的问题。如果真的不会对这些不法行为进行制止的话，相信2012就会离我们不远了。
作物的生长发育浅析 篇3
关键词：作物；营养生长；生殖生长；关系；调控
中图分类号： S31 文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-09-0260-1
1 生长和发育
1.1 生长和发育
生长是作物体积或重量的量变过程，它是通过细胞分裂和伸长来完成的，它既包括营养体的生长也包括生殖体的生长。发育是指作物一生中，其结构、机能的质变过程，它的表现是细胞、组织和器官的分化，最终导致植株花、果实、种子的形成。在作物生活中生长和发育是交织在一起进行的。没有生长便没有发育，没有发育也不会有进一步的生长、生长—发育、发育—生长是交替推进的。生长是发育的基础，种子的萌发、叶片的长大、茎秆的伸长增粗、根的伸展，以及分化更多的叶片、支侧根、分枝分蘖等，为生殖器官提供了物质基础。
1.2 营养生长和生殖生长
作物营养器官根、茎、叶的生长称营养生长；生殖器官花、果实、种子的生长称生殖生长。二者通常以花芽分化（穗分化）为界限，把生长过程大致上分为两段。花芽分化（穗分化）之前属营养生长期，之后则属生殖生长期。严格说来，麦类作物的穗分化在茎拔节以前，粟类作物的穗分化则均在茎拔节伸长以后。一般在茎拔节后，茎、叶继续生长，穗也边分化边长大，营养生长和生殖生长平行并进。棉花、大豆、油菜等作物早在现蕾前即已开始花芽分化。现蕾后，茎（枝）、叶仍在分化、伸长，花、果连续出现。早稻的穗分化常在拔节的稍前或同时，而晚稻则在拔节之后。
2 营养生长与生殖生长的关系及其调控
2.1 营养生长与生殖生长的关系
营养生长是作物转向生殖生长的必要准备。一般地说，只有根深叶茂，才能穗大粒满。在营养生长期间，若植株生长健壮，地下有强大的根系网络吸收水分和无机养分，地上有大量的绿色叶片利用阳光制造并积累有机物质，就能促进生殖器官的发育。反之，当温度低，水分、养分不足，或受阴蔽时，营养生长弱，也会影响生殖生长，使产量降低。
由于营养生长和生殖生长在相当长的时间内交错在一起，在同一个时间，根、茎、叶、果（穗）、种各自处于生育进程的不同时期，彼此之间不可免地会发生相互影响。营养生长和生殖生长并进期间，叶片制造的和根系吸收的营养物质不但流向营养体的尖端和幼嫩部位，而且还供应正在成长的生殖体。双方对营养物质有明显的竞争。试验证明，当大豆结荚后，茎叶生长减缓，根系生长变慢，根瘤菌活性下降。为了获得高额的产量，此时有必要追施氮肥，以弥补根瘤菌固氮之不足。
2.2 营养生长和生殖生长的调控
栽培作物的收获对象是多种多样的，有的收获生殖器官，有的收获营养器官。稻、麦、玉米、高粱、谷子、棉花、花生、大豆、油菜等作物是收获果实或种子。甘薯收块根，马铃薯收块根，甘蔗收茎，麻类收麻茎，而烟草则以叶片为收获对象。
由于各种作物的收获部位不同，在促控植株的生长发育、调剂营养生长和生殖生长上就要因作物而异了。对于以果实或种子为收获对象的作物，在开花之前，重点要培育壮苗，使营养器官生长发育健全，先“搭好丰产架子”，为花果的生长发育准备物质基础，还要防止生长过旺，以免进入生殖生长阶段时不能建立起花果生长的优势。谷类作物抽穗开花之前，要适当控制肥水，使叶色自然落黄，以便及时进入生殖生长占优势的阶段，当然要顺其自然，并非越黄越好。假若茎叶徒长，就会造成“好禾无好谷”的现象。同时，应当使茎叶的生命活动时间尽量长一些，避免早衰，否则也将导致减产。
以營养器官为收获对象的甘薯薯苗栽插后30天内发根还苗，后来茎、叶生长加速，块根开始形成，至收获前60天左右，仍以茎、叶生长为主。马铃薯植株在盛花期之前一直以茎、叶生长为主。在此期间块茎虽然也在膨大，但总重不高。甘薯自块根收获前60天左右起，马铃薯在盛花期以后，植株由氮素代谢为主转入碳素代谢为主，茎、叶生长逐渐减慢，下部叶逐步老化黄枯，光合产物主要以碳水化合物形式转运到地下贮藏器官之中，块根、块茎体积增大，干重增加。
茎用作物如甘蔗、大麻、苘麻、苎麻、黄麻、红麻等茎秆都很高，茎的伸长决定着产量的高低。对于这些作物，在营养生长期间要尽量利用肥水条件促进茎的伸长。甘蔗地下茎节的腋等可能长成蘖芽，而早期第一次分蘖的经济价值较高，可以利用。以后再长出的分蘖则没有什么利用价值，徒耗养分，应当通过增加种植密度加以抑制。苎麻的分蘖是从地下茎上长出的。能长成且可用于沤制的有效分蘖在产量中所占比例最大。在栽培上，要促使早期分蘖，多分蘖。黄麻、红麻、大麻、苘麻的地上部腋芽虽能发生分枝，但分枝细而短，其韧皮纤维没有经济价值。若以采种为目的，可以适当稀植，利用分枝增花、增果，提高种子产量。一般地说，应当通过高度密植抑制分枝，使主茎能得到更好的营养条件，以提高纤维产量。
种植烟草以采烟叶为目的。烟草育苗移栽后有一段时间是缓苗发根期。以后逐渐进入茎、叶生长盛期。现蕾后，烟株转入以生殖生长为主的时期，叶内贮藏质逐渐分解，部分可溶性物质流向嫩叶和花蕾，营养生长与生殖生长的矛盾日趋突出。因此，在栽培管理上要控制生殖器官的分化和腋芽的发生，促进叶片生长。待到叶片的干物质积累达到最高值，叶片质地由疏松变紧密时，应及时地自下而上依次采收。
至于饲料作物和绿肥作物，在保证品质的前提下，收获前可任其生育。
粮食作物生长环境 篇4
随着电子信息和无线通信技术的快速发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)也迈开了很大的步伐,加之低廉的成本,使其得到各界的广泛关注,并成为现阶段研究的热点。无线传感器网络是一种信息获取和处理的全新技术,它涉及较多的技术,如嵌入式计算、分布式处理、无线通信和传感器等技术。无线传感器网络是由传感器、数据处理单元、通信模块和电源模块组成,以一种随机分布自组织的方式存在[1]。节点中的传感器通过监测、感知和采集监测对象的信息,然后进行分析、处理,通过无线和自组多跳的方式,将最终信息传送给监测中心,从而使计算机世界、人类社会和物理世界成为一个互相连通的系统。
精准农业的必要前提是提供足够准确的实时环境信息,如大气湿度、温度、CO2的浓度、作物产量、作物生长情况、光照等信息。通过各种各样先进的传感器来监测这些信息,观察农作物生长环境和生长情况的差异,从而实现精准农业的研究。本文提出了一种基于无线传感器网络的农业环境监测系统方案设计。在设计的过程中,经过比较提出了传感器节点的硬件结构,并在TinyOS操作系统的基础上,完成了节点的软件设计。该监测系统主要针对农作物生长环境中的温度和湿度进行了监测和信息的采集。
1 Zig Bee技术
ZigBee是一种基于短距离、低功耗、低成本、易布建的思想基础上提出的一种新兴无线组网通信技术。ZigBee技术有着广泛的应用领域,它在工业控制、家庭智能化、无线传感器网络等领域已得到应用。
1.1 ZigBee技术简介
ZigBee一词是由“Zig”和“Bee”两部分组成,很形象地描述了无线传感器网络中传感器节点传送数据时的路径是蜿蜒曲折的,实际上它是与蓝牙技术类似的一种新兴的短距离无线通信协议。ZigBee作为一种新兴的无线网络技术,其发展的速度却快得惊人,这是由于其诸多方面的优点越来越受人们的青睐。随着ZigBee的快速发展,其应用领域也逐渐拓宽。IEEE802.15.4标准是ZigBee的基础,该技术的应用物理层和MAC层直接引用IEEE802.15.4标准[2]。
ZigBee是蓝牙的“同族兄弟”,但ZigBee协议比蓝牙、个人局域网或802.11X的无线局域网更简单实用。ZigBee使用2.4GHz的公共无线频段资源,采用跳频技术。与蓝牙相比,ZigBee更简单、速率更慢、功率及使用和开发的成本更低。
ZigBee有如下特点:
(1)系统经济节能:ZigBee最大的优点就是节能,两节5号电池就可以支持一个节点工作6~24个月,如果情况稳定的话还可以持续更长时间。同时它采用了休眠的工作方式,只有节点接到命令时才被激活进行工作,所以从很大程度上减少了能量的消耗。而蓝牙、Wi-Fi技术的工作周期只能是数小时,两者之间的功耗无法可比[3]。
(2)开发组建系统成本低:一方面,ZigBee技术协议的简化以及芯片的集成度越来越高,通信器件的成本也随之大幅度降低,低廉的组网使得它的应用范围变得广泛。另一方面,ZigBee协议是免专利费的,用户无需再为协议的应用而多支付费用。
(3)短时延:ZigBee的响应速度较快,有良好的敏感性能,它从休眠状态进入工作状态只需15 ms,节点连接进入网络只需30ms(蓝牙设备节点进入网络需要3~10s,Wi-Fi则需要3s),通常时延仅为15~30ms。
(4)容量大:ZigBee的拓扑结构可采用星状、树形和网状等结构,一个主节点可管理若干个子节点,主节点的上层还可以有上一级的父节点,可构成多级管理模式,一个区域内可同时存在多个网络,尽可能地覆盖所有的监测区域。
(5)安全性能良好:ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)对称密码。它还提供了数据完整性检查和鉴权功能,同时各个应用可以灵活确定其安全属性。
(6)工作频段灵活:IEEE802.15.4工作在工业科学医疗(ISM)频段,定义了两个工作频段,即2.4GHz频段和868/915MHz频段,均为免执照频段。
1.2 ZigBee协议规范
协议是无线传感器网络进行数据交流的必要条件。传统无线传感器网络协议由于其高能量、高费用等一些缺点越来越不受认可,于是人们迫切需要寻求一种能满足低花费、低能量、高容错性等要求的协议来适应新兴的无线传感器网络。在这种情况下,基于IEEE 802.15.4基础上的ZigBee协议应运而生。ZigBee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术,它有自己的协议标准。ZigBee协议对其网络层和API层进行了标准化,它的通信效率很高[4]。无线传感器网络中的节点通过组网,形成很多小型的网络平台,进而相互协调实现通信。
ZigBee协议体系结构由应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。其协议框架如图一所示。
2 基于无线传感器网络的农作物生长环境监测系统研究
本文在分析了无线传感器网络技术和Zig Bee技术的基础上,提出了基于无线传感器网络的农作物监测系统的总体设计方案,设计了系统的无线传感器网络节点硬件部分,包括传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块四大组成部分。结点的软件设计包括系统开发平台Tiny0S系统、数据收发驱动程序的设计、通信程序设计和数据采集模块设计。
2.1 系统硬件平台设计
ZigBee节点的硬件组成有很多种不同的方案。在此提供两种方案供选择:第一种方案是采用MCU+RF收发器,其中MCU可采用FreescaleGT60、Atmel Megal28l、TI MSP430等,RF收发器可采用Freescale MCl3192、TI CC2420、Ember EM240、Atmel Z.Link等;第二种方案是应用SOC片上系统,如Ember公司的EM250、TI公司的CC2430、Jennic公司的JN5121等[5]。经过综合考虑采用第一种方案,包括传感器模块、CC2420收发模块、数据模块和电源管理模块等。
ZigBee软件平台开发主要是ZigBee节点的软件设计,主要包括下面几部分:软件开发平台——Tiny0S系统、CC2420驱动设计、串口和内网通信程序设计、传感器数据采集模块设计。
农作物无线监测网络设计的主要性能指标如表一所示。
传感器节点主要由传感单元、处理单元、无线通讯单元和电源单元四个基本单元组成。无线传感器网络节点结构如图二所示。
在无线传感器监测网络中,四部分单元协调工作实现整个系统的监测。无线传感器终端节点负责信息的采集,这些信息即为农作物生长的信息,如温度、湿度、光照、CO2的浓度等(由于条件所限,本设计只考察作物的温度和湿度信息);当终端节点采集到数据后,经多跳的方式传给中转站路由节点,路由节点负责与传感器节点与网络协调器进行信息的交换;网络协调器作为数据和控制中心,它是路由节点工作的管理者和调度者,是网络控制中心的数据中转站;数据最终传送到监测中心,监测中心建立数据库存储这些作物信息,观察者可以通过收集到的数据了解农作物的生长状况。值得注意的是,成功组网后,不是所有节点都在实时地采集作物生长信息。组网后,终端节点进入休眠状态,只有接受到网络协调器发送采集命令时,终端节点才会被激活进行数据的采集[7]。
2.2 系统软件设计
TinyOS(Tiny Microthreading Operating Systerm)是一种微线程、事件触发、源代码开放的操作系统。之所以选用它作为本设计软件开发平台,是基于它适合于低功率的网络传感器网络这一特点,其目标是用较少的硬件支持网络传感器的并发密集型操作。同时TinyOS功能较为强大,且考虑到无线传感器网络的特点,提供了一些无线通信协议和高层应用模块。TinyOS由一系列组件构成,一个组件就是一个模块。作为一种嵌入式系统,它一般借助于接口与外部进行联系。TinyOS用基地控制台来构建无线传感器网络,控制着传感器的子节点,处理从终端节点获取的信息,各节点通过无线网络互相传递,最终达到协同一致的目的。目前,许多的研究部门已经开始用它来模拟和实现各种算法和协议。总的来说,TinyOS是一个完整的无线传感器网络的软件开发系统,比较方便。本设计综合考虑后选择了TinyOS作为系统设计的软件开发平台[8]。
农作物温湿度采集系统的工作过程:
(1)加电启动传感器节点,激活终端节点进入工作状态,等待加入无线传感器网络的命令;
(2)网关发送启动命令到网络内各个传感器节点;
(3)节点接收到启动命令后加入网络,获取网络的地址信息,配置本地链路地址,建立路由;
(4)节点根据事先设定好的数据采集周期来采集数据,并且将数据信息以数据包的形式传送到网络协调器(网关)和监控设备[9]。
依据系统的工作过程,其数据传输的简要工作流程如图三所示。
数据采集模块是系统设计的重要部分,本文是用ZigBee节点采集农作物温湿度数据,然后将数据发送出去。传感器网络与通信网络不同的是,它的主要任务是数据的采集而不是数据的处理。因此,要选择合适的传感器来保证数据精度、可靠性等性能的要求。传感器节点主要负责温度、湿度的采集,并将这些数据发送给网关节点,并对网关节点的数据进行相关处理加工。传感器节点的工作过程:传感器点上电后首先对MCU初始化,然后初始化TinyOS操作系统并加载SPI驱动来初始化无线通信模块CC2420。为了节省传感器节点的能耗,延长网络的生存周期,传感器节点采用休眠的方式工作,只有当它被激活时才会进入工作状态,连接网关节点以及与其他节点交换路由信息来接收或发送数据。处于低功耗状态的节点关闭传感模块以及MCU部分电路,只保留MCU内部定时器和中断以及无线通信模块。当无线通信模块收到网关发来的广播数据时,唤醒节点进行数据的采集。每一个节点有一个事先分配的唯一ID,当节点接收到一个数据包时,先取出该数据包包头的ID号与自己的ID号进行比较[10],如果一致则接收,否则就丢弃。
3 结束语
本文全面分析了无线传感器网络的研究进展和ZigBee技术的发展,提出了一种基于ZigBee技术的监测系统模型来解决农作物大型化发展所带来的成本负担;设计并制作了基于ZigBee的监测系统中硬件部分的设计:数据处理模块、无线通信模块、传感器模块、电源模块,并给出部分电路图;针对基于ZigBee的监测系统实现的功能,设计了系统硬件部分的同时也给出了软件设计包括组网、数据采集、无线通信以等系统功能模块,并给出了模块具体流程框图。
参考文献
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粮食作物生长环境 篇5
[2009-06-30] ·作者：农技站童刚 ·来源：
人们通常所说的洪涝灾害，实际上是两个不同的概念，洪涝是巨大水体对受灾体的冲击或淹没，由暴雨形成的山洪和低洼地的积涝通常难以阻止，通过筑堤建坝、分流泄洪，可以限制和减轻洪涝灾害。对人畜、房屋、农田等受灾体可以采取防避或加固措施来减轻损失，也具有一定的可管性。洪灾，即洪涝灾害或洪水灾害的简称。洪涝或洪水是自然界的一种正常现象，洪灾是洪水给人类的生存和社会发展带来不利后果的一种现象。与其他自然灾害（如干旱、地震、火山爆发等）一样，洪灾的发生与否通常总是以人员伤亡或社会财产损失为标志。人类最初是回避洪水，择高而居，洪水淹没的是荒芜的河滩地或没有人烟的洪泛区，不能认为洪水成灾。只是随着生产力的发展，洪泛区被人类侵占、垦殖，洪水才侵犯人类的利益，从而出现洪灾。从这个意义上讲，洪灾是人类试图生活在洪泛区的结果。因此，洪水灾害本质上是人类与自然关系不协调的一种反映，体现了自然界对人类行为的制约。
总之，洪水与洪灾是两个不可以混淆的概念。洪水作为一种自然水文现象，其产生的后果有有利的与不利的两方面；洪灾则专指洪水的不利后果。洪灾既具有自然属性，又具有社会属性。尽管洪水是造成洪灾的最直接原因，但在洪灾形成过程中人为因素也具有重要作用。目前，由于防洪工程的建设，发生洪水并不意味发生洪灾，特别是中小洪水一般都能得到有效控制，不致造成危害。
洪涝灾害包括洪水和雨涝两大类型。洪水是指气候季节性变化引起的特大地表径流不能被河道容纳而泛滥，或因山洪暴发而使江河水位陡涨，导致河堤决口、水库溃坝、道路和桥梁被毁、城镇和农田淹没的现象。雨涝指长期大雨或暴雨造成洼地积水不能及时排除，从而因渍生灾的现象。海面突然上升，使海水登陆而泛滥也可以造
成洪涝灾害。由于洪水和雨涝往往同时发生，有
时很难区别，所以通常称做洪涝灾害。
暴雨洪水暴雨洪水是最常见、威胁最大的洪水。它是由较大强度的降雨形成的，简称雨洪。时间主要集中在雨季，北半球主要集中在夏季。雨洪主要威胁江、河、湖、库。河流洪水的主要特点是峰高强度大，持续时间长，面积分散，灾害波及范围广。
涝害对各种作物的影响不同：下面就当前的大春粮食作物遭受洪涝的影响和应采取的预防措施作一介绍：
玉米生长盛期正是雨季，在低洼地种植易涝，导致大片玉米绝收。玉米受涝后下部叶片先枯黄，中上部叶色变浅，生育期推迟，不能正常成熟。总的看，玉米尚属抗涝能力中上等的作物。玉米在土壤通气不良情况下，根系变得短而粗，并产生疏松的气腔组织，还刺激了次生根早发多发。受涝时玉米的根系还会弯曲向上，在地面上可发现许多细小白根，有利于吸收空气。缺氧时玉米进行无氧呼吸也延续了其生命。这些都构成了玉米一定的抗涝机制。1.生长减慢，植株较弱：根系吸收水分和养分需要能量，土壤水分过多使根系周围缺氧，只能进行无氧呼吸，能量转换效率降低，不能提供足够的能量供给根系吸收水肥的需要。因此，玉米受涝时根系吸收的水分很少，在晴天中午前后，叶片发生萎蔫，光合作用减弱，制造的有机物质减少。另一方面，根系吸收的营养物质也因能量供应不足而大大减少。这就使玉米的生长缺少必要的物质基础，表现为生长缓慢，植株软弱。2.叶片发黄，茎秆变红：玉米的氮素营养主要来源于溶解在水中的硝态氮和铵态氮及有机质中的有机氮。当受涝时，前者一部分被流失，另一部分会经反硝化作用而还原为气态氮而跑到大气中去。另一方面，由于缺乏氧气，土壤中好气性微生物无法分解有机物质，所以有机质中的氮素也就不能转化为根系可吸收的速 1
效氮。由于这两方面的原因，受涝地块土壤中速
孕穗期受淹：孕穗期间，特别是花粉母细胞效氮含量很低，玉米由于吸收不到足够的氮素，减数分裂时期，是水稻一生中对外界环境抵抗能叶片变黄。为了增强对这种不利环境的抵抗能力最弱的时期，对外界不良条件反应极为敏感，力，茎秆中的叶绿素转变成花青素，呈现紫红色。3.根系发黑、腐烂：在受涝土壤中，由于缺乏氧气，嫌气性微生物活动加强，有机质发酵分解，大量积累二氧化碳，会使根系细胞受害。同时土壤氧化还原电势下降，有害的还原物质硫化氢、氧化亚铁等大量出现，都会使根系受害。受害比较轻的表现为部分根系变黑，重的全部变黑、霉烂，以至整个植株死亡。涝害常与寡照同时发生，低温、寡照与涝害相结合，对玉米危害比较重，并且常常诱发病害蔓延，使玉米减产。农田积水，但天气晴朗，太阳辐射强烈，温度剧烈上升时，蒸腾加强，叶片很快发生萎蔫；土壤中嫌气性微生物活动加剧，根系受害加重，所以高温强光的涝害对玉米的危害比较严重。
总之是玉米根系在缺氧环境生长下受抑制比地上部分大，淹水越久，受害越重。这是因为呼吸和好气性微生物的活动受抑制及土壤养分淋失，对养分的吸收减少了。氮素流失导致叶绿素含量下降，光合能力减弱。长期积水通气不良，还造成土壤的嫌气性微生物活动占优势，产生有毒还原性物质，使根系发黑。涝害往往伴随光照不足，温度偏低，日较差小及杂草丛生和病害蔓延等。
水稻有部分处于拔节期，有部分处于孕穗期，其受害症状是
拔节期受淹：受涝时正在拔节的节间，随着淹水天数和淹水深度的增加，节间延长程度愈大。但在水退后，植株节间以上的各节长度，淹水的反而比未淹水的要短。因此，全株高度也随着淹水愈久而愈短。在严重受淹情况下，由于植株体内养分消耗殆尽，在退水后，造成茎杆细弱，出现植株弯曲、折断以及倒伏后重新翘竖、挠折等畸形现象，这种弯曲茎也因淹水愈久而愈多。
此时受淹，会出现烂穗、畸形穗等现象。同时未
死亡的幼穗颖花和枝梗退化严重，抽穗后白稃多，甚至会出现畸形穗(没有小穗，只有穗轴)。且抽穗和成熟期推迟5～15天，每穗粒数减少，瘪谷增多。由于主茎幼穗伤亡，顶端生长受阻，使稻株地上部茎节的潜伏芽萌发成分枝，这种高节位分枝，一般在水退后2～3天内就会出现。这些分枝如后期温度高，也能抽穗结实，但由于主茎受涝衰败，养分供应不足，故每穗粒数减少，结实率很低，最后导致严重减产。
甘薯涝害：甘薯很不耐涝，田间积水使薯块腐烂，短时积水的虽未腐烂，蒸煮时也会出现硬心，品质较差，生活力也下降，不耐贮藏。因此，北方甘薯一般应起垄栽培，南方一般在丘陵栽培。受涝后要尽快排除积水。连阴雨茎叶有徒长趋势时要加以控制，蔓长30～40cm时可打顶尖，还可喷施矮壮素、多效唑、缩节安等生长调节剂。针对上述情况，应采取以下防治对策：
1、通过水利和水土保持工程减少涝害的发生。
2、实行深沟、高畦耕作，可迅速排除畦面积水，降低地下水位，雨涝发生时，雨水及时排出。
3、洪涝发生前，如作物接近成熟，应组织力量及时抢收，以免洪涝损失。
4、洪涝灾害发生过程中，要利用退水清洗沉积在植株表面的泥沙，同时要扶正植株，让其正常进行各种生理活动，尽快恢复生长。
5、洪涝灾害过后，必须迅速疏通沟渠，尽快排涝去渍。还要及时中耕、松土、培土、施肥、喷药防虫治病，加强田间管理。如农田中大部分植株已死亡，则应根据当地农业气候条件，特别是生长季节的热量条件，及时改种其它适当的作物，以减少洪涝灾害损失。
浅谈磷肥与作物生长发育的关系 篇6
磷素营养的丰缺，对作物的生长发育有重要影响。在缺磷的土壤上增施磷肥，不但可提高作物产量，而且可改善农产品品质，获得良好的经济效益。
一、磷肥对作物生长发育的影响
1.磷与根系生长
磷能促进根生长点细胞的分裂和增殖，苗期磷素营养充足，次生根条数增加，小麦在越冬前施磷肥，越冬后，次生根条数比不施磷可增加1倍，随着生育期的推进，次生根对水分和养分的吸收起重要作用。可见，在小麦生长期间供给充足的磷素营养，以促进根系发育是夺取高产的重要手段。
磷对根生长的影响，主要不是表现在根重的变化上，而是表现在单位根重有效面积的差异。在低磷条件下，根的半径减小，单位重的比表面积增加，从而提高根系对磷的吸收。但不同作物增加幅度不同，苕子和油菜增加幅度较小，而麻莱、小麦、黑麦草增加幅度较大。这是作物对磷的一种适应性调节，它可通过根的形态变化，增加根的表面积，调节根对磷的吸收，以增强对低磷环境的适应能力。
2.磷与营养生长
磷是作物体内核酸、磷脂、植素和磷酸腺苷的组成元素。这些有机磷化合物对作物的生长与代谢起重要作用。正常的磷素营养有利于核酸与核蛋白的形成，加速细胞的分裂与增殖。促进营养体的生长，尤其在作物生长早期，充足的磷素营养尤为重要，生长前期作物吸收的磷，可以再利用，参与新生组织的形成与代谢。小麦是对磷反应敏感的作物，小麦生长前期吸收磷的强度和数量比较大，小麦籽粒中的磷主要来自抽穗前积累在茎叶中的磷，抽穗后所吸收的磷主要积累在根部。生长前期、磷素营养不足，导致干物质积累少，株型瘦弱，叶片小，叶数少，必然影响最后的产量。
磷与水稻植株体内糖、氮和脂肪代谢有密切关系。土壤供磷不足，影响稻株与体内代谢过程，尤其影响光合作用的正常进行。有试验表明，施磷肥能促进水稻作物的CO，同化和蛋白质合成，稻株的生长正常籽粒重量增加，从而提高产量。
3.磷与植物激素
磷素营养水平将影响植物体内激素的含量，且缺磷影响根中植物激素向地上部输送，从而抑制了花芽的形成。据研究，番茄细胞分裂素的产生与磷的供应有关，缺磷使番茄茎基部伤流液中的分裂素比对照降低了30％，从而使第一花序中的花數显著减少。不施的第一花序数仅有3个，施磷的增至7个。另有研究表明，苹果树叶片磷的浓度与翌年开花数呈正相关，叶片中磷浓度高的，激素活性也高，花芽发育好，花也多。
4.磷与产量形成
由于磷是植物体内代谢的调节者，参与作物体内碳水化合物、蛋白质和脂肪的代谢。因此，磷素营养的丰缺对各种作物产量的形成起重要作用。小麦的产量是由有效穗数、穗粒数和粒重构成。小麦生长前期磷素供应不足，增施磷肥能促进有效分蘖，施磷与不施比较，通常可提高有效穗数目30％～50％，小麦生长前期磷素营养充足，不但促蘖增穗，而且对穗数和粒数的增加也有促进作用。由于干物质积累多，总干物重增加，有利于碳水化合物向穗部输送，以促进籽粒饱满，增加穗粒重。
二、磷肥对作物品质的影响
在作物高产、优质、高效栽培中，磷对养分协调供应，有不可取代的作用，氮磷配施比单施氮有明显改善品质的效果，下面举例说明：
1.禾谷类作物
籽粒中蛋白质含量和氨基酸组成是决定禾谷类作物产品品质的重要指标，据研究结果，氮磷配合施用不仅提高籽粒和蛋白质产量，由单施氮肥籽粒2010kg/平方公顷提高到3345kg，平方公顷，蛋白质由169.5kg，平方公顷提高到390千克/平方公顷，嗣且还提高了必需氨基酸总量，维生素B含量明显改善。小麦面粉的烘烤品质试删表明，氮磷配施能改善米饭柔软性品质的胶稠度，提高了谷子作物产品品质，氮铡配施提高了水稻糙米中蛋白质含量，由单施氮的7.1％提高到10.5％，从而提高了糙米的品质。
2.油料作物
据研究，施用磷肥可降低冬油菜子的芥酸含量，略提高油酸和亚油酸含量，从而改善菜子油的品质。
3.纤维作物
有试验结果表明，增施磷肥提高棉花作物单株结铃率(从7.2提高到8.7)百铃皮棉重(159-171g)，还增加纤维长度(2.78-3.05era)，从而提高棉花皮棉州量并改善品质。
4.糖用作物和果树
藤蔓类农作物生长可视化研究 篇7
关键词：藤蔓类农作物,虚拟植物,几何建模,生长可视化
0引言
随着植物科学和计算机图形学的迅速发展,人们对于虚拟植物的计算机可视化研究也日益深入。虚拟植物是在三维空间内对植物结构及个体生长的计算机模拟,该研究在农林业、景观设计或园林设计、虚拟现实、计算机动画、计算机教学等领域应用广泛[1]。在影视制作、景观设计或园林设计等领 域,其所模拟 的植物着 重于形态 的相像,而不考虑植物的生态和生理意义;在农林业、计算机教学等众多领域,其所模拟的植物更注重于植物的生态和生理意义,追求所模拟植物与现实植物在生态和生理上的相似度。人们对于植物的虚拟研究已有几十年的历史,但早期研究主要是关注植物的整体形态和拓扑结构,且其研究的主要对象为树木类植物[2,3,4,5]。近年来,面向农业领域应用的虚拟植物研究是当今国内外农业科技发展的研究热点,它以三维可视的方 式重构农 作物的三 维形态和 生长过程,在分析作物的株型特征、揭示产量形成规律、优化栽培管理等方面具有重要作用。Fournier等[6]提出了基 于L-system的玉米生长过程可视化模拟,赵春江等[7]对西瓜生长进行了可视化模拟,陆声链等[8]开发了一套关于模拟农作物生长的三维场景整合平台,雷蕾等[9]对黄瓜的生长进行了可视化模拟。葫芦在中国属于播种面积较大的藤蔓类农作物,在现有农作物可视化研究中,尚无其可视化研究。本文基于葫芦的生态和生理意义,对其主要器官进行几何建模,并模拟其动态生长过程。通过对葫芦生长进行可视化模拟,可为模拟其它藤蔓类农作物的生长过程提供有效方法。
1葫芦主要器官建模
由葫芦植株的形态特征可知,葫芦茎、叶、花、果实的形态具有较大差异,需要用不同的数学方法进行建模。
1.1葫芦茎和叶柄的几何建模
茎是葫芦植株整体结构的骨架,茎上着生了叶、花和果实等器官。茎由节间组成,因此对葫芦的茎进行几何建模时可以节间为单位,将多个节间拼接起来便形成葫芦的茎。
对于节间的建模,本文采用Bezier曲线技术,确定一条Bezier曲线作为节间的轴线,对于给定空间n+1个点位置矢量Pi,其Bezier曲线上各点坐标的差值如式(1):
其中,Pi是构成该曲线的特征矩阵,Bi,n(t)是Bernstein基函数,也是曲线上各点位置矢量的调和函数,Bernstein基函数如式(2):
通过差值公式和Bernstein基函数计算出节间轴线的曲线方程,取n为3,即设置4个控制点,则可得葫芦节间轴线方程,如式(3):
使t从0变到1得到轴线上的n个点,对应点的切线方程为式(4):
为计算方便,所选4个控制点的z坐标都设置为0,图1(a)为用4个控制点所得出的节间轴线轮廓线。如图1 (b)所示,设切线与x轴的夹角 为α ,α 可通过切 线方程 (4)求出,设β为r绕xoy平面逆时针旋转的角度,根据这些已知条件可以得到过该点的轮廓线上任意一点的三维坐标,三维点的坐标计算如式(5),计算出的节间三维轮廓点如图1(c)所示。
式(5)中,x0、y0和z0为轴线上点的三维坐标值。而对于r,则可先给出一个最大半径,其它轴线位置的r则可通过设置一个由3个点控制的二次分段函数得出,造型示例如图1(d)。
叶柄、果柄和卷须的几何特征与节间类似,均可采用以上的方法生成,图1(e)给出了利用此方法所生成的不同形状的几何器官造型。
1.2葫芦果实几何建模
葫芦的果实形态分为多种,本文将其主要分为两种, 即双球型(见图2(a))和非双球型(见图2(b))。
1.2.1双球型葫芦果实建模
对于双球型葫芦果实建模,可将果实的上下两部分球型看作两个椭球,因此葫芦果实模型可通过两个椭球来模拟,而顶部和底部的细节部分特征则可通过处理特殊点来模拟。椭球三维点的坐标计算如式(6):
其中,rx、ry、rz分别为x、y、z轴方向上的半径,φ和 φ分别为rz绕yoz平面顺时针旋转的角度和rx绕xoz平面逆时针旋转的角度,如图3(a)所示。
如图3(b)所示,双球型葫芦果实建模可分为如下步骤:1对于第一个椭圆,先将其顶部的1/6部分用另一个椭球的rx、ry、rz来控制其形状,以显示果实顶部的凸出部分,然后将其底部的1/6部分去除,以便衔接第二个椭球。由于果实凸出部分与果柄连接处比较平滑,因此可以选取凸出部分顶部的一些点进行平滑处理,即将点的z坐标减去一个可变变量;2对于第二个椭球,将其顶部的1/ 6部分去除,以便与第一个椭球进行连接。为保持两个椭球的中心点在同一条线上,第一个椭球是以三维坐标原点为中心进行模拟,而第二个椭球则是将其中心沿z轴往下移动一段距离,所移动的距离可设置一个变量进行控制, 此变量必须保证两个椭球不会有重叠部分;3对于第二个椭球,其底部的平滑处理与第一个椭球顶部的平滑处理类似,先选取其底部的一些点,然后将这些点的z坐标加上一个可变变量。
图3(c)为采用上述方法模拟出的模型实例。
1.2.2非双球型葫芦果实建模
对于非双球型葫芦模型,可通过节间建模方法与椭球相结合、单椭球以及类节间的建模方法来模拟。
(1)节间建模方法与椭球相结合的建模方法。如图4 (a)所示,节间建模方法与椭球相结合的葫芦果实建模方法是先将葫芦果实分为椭球部分和非椭球部分,然后对这两部分分别进行建模。对于非椭球部分采用类似于节间的建模方法,只要选好控制点和各段的半径即可;对于椭球部分则可依据实物形态将其顶部去除一部分,以便非椭球部分与椭球部分的中间衔接部分可以很好地吻合,本文是统一去除顶部的1/6,图4(b)为采用此方法所模拟出来的两种非双球型葫芦果实模型。
(2)单椭球的建模方法。如图5(a)所示,此类型的葫芦可通过单椭球来模拟,从而增强模型形态的相似度。单椭球的建模方法是将一个椭球用两个椭球的半径参数去控制,半径参数即上 文提到的rx、ry、rz。建模示意 图如图5(b)所示,先将一个椭球分为上下两部分,上部分椭球为原椭球的1/6,下部分椭球则为原椭球的5/6。上部分椭球的半径参数与下部分椭球的半径参数应分开处理,对于顶部和底部的平滑性处理方法与双球型建模方法中提到的平滑性处理方法相同。图5(c)为采用此方法模拟出的几个模型示例。
(3)类节间的建模方法。类节间的非双球型葫芦果实建模其实就是利用节间的建模方法来对长条型葫芦(见图6(a))进行建模,图6(b)为采用此方法模拟的长条型葫芦模型。
1.3花朵几何建模
葫芦花朵由花梗、花萼、花瓣和花蕾组成,雌花含有一个可以发育成果实的子房。对于葫芦花瓣,可根据实物的脉序和边缘特征用Bezier曲线分别表示花瓣的主脉和两条边缘线,两条边缘线的首尾都要与主脉的首尾重合,这样两条边 缘线和主 脉就够成 了花瓣的 主要框架,如图7 (a)所示,图7(b)为渲染后的结果。
将生成好的一片花瓣 按不同角 度进行旋 转,则可得到星型的花朵早型,花梗则可采用生成节间的方法生成。 花萼的建模方法与花瓣的建 模方法相 似,而整个花 蕾则是用圆半球的1/4按不同的角度进行旋转而得到。图8为采用上述方法得 到的一些 经过渲染 的几何造 型示意图,其中图8(a)为花萼,图8(b)为未开放的花朵,图8(c) 为开放的花朵。对于葫芦 雄花,只需在建 模时不添 加花蕾即可。
1.4叶片几何建模
对于葫芦叶片建模,本文采用纹理映射和几何投影技术。首先选定一些控制点生成一个Bezier曲面轮廓图(见图9(a)),然后将轮廓点连接成三角曲面(见图9(b)),最后将二维白色背景的葫芦叶片图投影到Bezier曲面上,从而使叶片具有三维立体感。在OpenGL中可通过使用函数glAlphaFunc()来去除投影后的白色背景部分,最后得到的三维叶片如图9(c)所示,图9(c)从左至右依次为葫芦嫩叶、葫芦成熟叶片以及葫芦老叶。
2植株可视化
结合器官造型,本文开发了一个具交互性的葫芦植株形态结构设计界面。为了在同一植株上生成具有不同形态特征的器官造型,在设计植株和模拟植株生长过程中, 调用事先定义好的模板来表示特定时期器官的形态。葫芦节间、叶柄、叶片和果实形态的模拟可利用调整器官的几何控制参数来实现,通过改变控制参数来实现器官生长的形态模拟。对于节间和叶柄形态变化模拟主要是在初始的基础上增加直径和长度。图10(a)是事先定义好的带花朵的幼果,图10(b)是事先定义好的几个时期带柄的叶片,图10(c)是某个生长时期的葫芦植株形态。
3植株动态生长模拟
本文通过葫芦植株自身的生长规律来模拟植株的动态生长过程。葫芦植株生长的形态变化主要表现为拓扑结构的演变和各器官的形态变化,首先通过观察实物,结合已有葫芦植株生长知识,获取葫芦植株的拓扑结构发展规律;然后依据葫芦生育或生理年龄,确定特定生理年龄的拓扑结构和各器官的主控参数,再结合已经定义好的模板便可实现植株动态生长的可视化模拟。图11为在计算机上模拟出的葫芦植株生长过程图,其中图11(a)和图11 (b)为幼苗期;图11(c)和图11(d)为初花期;图11(e)为结果期。
4结语
粮食作物生长环境 篇8
钙一般称做中量元素, 是植物细胞质膜的重要组成成分, 有防止细胞液外渗的作用, 也是构成细胞壁的主要物质;影响细胞的分裂和新细胞的形成;是某些酶, 如淀粉酶的活化剂。钙还具有中和酸性和解毒的作用。
2 镁
同钙、硫一样同属于中量元素。镁是叶绿素的组成成分, 缺镁时作物合成叶绿素受阻;镁是糖代谢过程中许多酶的活化剂;镁促进磷酸盐在植物体的运转;镁参与脂肪代谢和促进维生素A和维生素C的合成。
3 硫
植物体内至少有3种氨基酸中含有硫, 硫是蛋白质的组成成分, 缺硫时蛋白质形成受阻碍;硫是一些酶的组成成分, 如脂肪酶、脲酶中都含有硫;硫能提高豆科作物的固氮效率;硫参与植物体内的氧化还原过程, 对叶绿素的形成也有一定的影响。
粮食作物生长环境 篇9
由于气候条件的变化,齐齐哈尔市主要作物品种的布局以及作物的种植制度均发生变化,从而使长期形成的农业生产格局和种植模式随之改变[4]。该文通过对齐齐哈尔市近3年的气候资料进行分析,客观评价农业气候的变化特征和演变趋势,为正确进行农作物品种布局和种植结构调整,促进农业持续发展提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
于2011~2013年在黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院科研试验基地进行气象数据观测,试验基地位于黑龙江省齐齐哈尔市富拉尔基区,基地理位置N 47°16′,E 123°41′,海拔150.0m,属中温带大陆性季风气候,冬冷夏热,气温年较差大,春季干燥,风大,夏季高温多雨,雨热同期,秋季短暂霜早,冬季干冷漫长。该地区年均温3.2℃,最冷月为1月,平均温度-25.7℃,最热月为7月,平均温度22.8℃,年平均无霜期为145d。降水季节分配不均,年际间变化大。年平均降水量415 mm,生长季(5~9月)降雨量为350~370mm,占全年降雨量的85%以上。
1.2 方法
采用中国长春气象仪器厂生产的DYYZ-II型地面气象综合有线遥测仪记录气象数据。记录2011~2013年生长季5~9月份各月逐日的平均气温、5cm地温、降雨量、风速和霜期等气象指标,计算出生长季活动积温和平均气温、无霜期和强风天数。
2 结果与分析
2.1 气温变化
2.1.1 生长季各月平均气温变化
由图1可知,2011~2013年5和9月份平均气温呈逐年上升的趋势;2011年生长季各月平均气温波动幅度较大,5和9月份平均气温偏低,6和8月份较高。2012与2013年波动幅度较小,各年平均气温最高值均出现在7月份。
2.1.2 生长季积温变化
由表1可知,2011~2013年生长季≥10℃总活动温度呈逐年缓慢上升趋势,≥10℃的活动积温也呈逐年上升趋势。终霜期较为稳定,均在5月份直播之前,始霜期变化幅度较大,2011年始霜期较早,为9月17日,比常规年份提前5~7d,较2012和2013年≥10℃的活动积温减少150℃以上,无霜期缩短,有效的活动积温减少,导致农作物成熟度降低,产量下降。2012与2013年始霜期比2011年延后且延长,有效的活动积温增多,有利于增加农作物成熟度,降低水分含量,提高产量和商品品质。
2.2 地温变化
齐齐哈尔地处我国高纬度地区,春季常受到低温冷害的影响。播种至出苗期间若遇到低温冷害,则会出现出苗推迟,苗弱且瘦小以及种子发芽率和发芽势降低等现象,严重则会导致种子失去活力,甚至死亡,从而导致大田农作物的出苗率显著降低。由图2可知,近3年来,齐齐哈尔地区5月份播种至出苗期间,平均地温都稳定通过10℃,达到主要农作物种子发芽的最低要求[5],可根据生产实际适时早播。随着日期的延后,地温呈缓慢上升趋势,但在5月上、中旬容易受倒春寒影响,出现地温下降现象,因此应当预防低温对早播种子的危害。
2.3 降雨量变化
由图3可知,齐齐哈尔地区近3年生长季的降雨量呈递增趋势,2011年生长季降雨量为375.4mm,与往年降雨量相持平,2012和2013年的降雨量均达到了430mm以上,高于往年平均降雨量;2011年5月和2012年9月降雨偏多,2013年6及8月份降雨量较多,但7月份降雨量偏少,总体表现为5、6、8、9月份降雨偏少,7月份降雨集中,各月降雨量分布不均,年际间变化差异较大,易出现春旱、秋吊、夏涝现象。
2.4 风速变化
2.4.1 各月平均风速变化
由图4可以看出,2011~2013年的平均风速值在各月份表现的变化规律基本一致,即5月及9月平均风速较大,7、8月份平均风速较小,呈U型变化趋势。各月的平均风速在年际间变化差别较小,无显著差异。
2.4.2 强风天数变化
由图5可知,对齐齐哈尔市2011~2013年生长季的各月最大风速≥10m·s-1的强风天数统计表明,各月的强风天气出现频率年际间变化较大,总体呈U型变化趋势。在作物生长季(5~9月)最大风速≥10m·s-1的强风天数达到40d以上,其中5、6月份的强风天数达到总天数的51%以上,2011年更达到71%以上。7、8月份强风天数占总天数的20%左右,2012年达到32.5%,夏季雨热同期,生长旺盛,强风天气极易造成农作物倒伏。9月份的强风天数站生长季总天数的16%以上,在强风作用下高秆和早熟农作物易发生倒折现象,造成粮食减产。
3 结论与讨论
通过对2011~2013年生长季农业气象数据分析,可以得出齐齐哈尔市近3年的气温、地温、降雨量和风速等农业气象因子的生长季日、月、年变化情况。近3年来齐齐哈尔市生长季的活动积温年际间变化幅度较小,总体呈递增趋势;终霜期对农作物的影响较小,5月份的气温和地温均达到农作物的发芽温度,农作物可以正常直播,也可根据当年的气候条件适时早播。始霜期波动幅度较大,直接影响到有效活动积温的积累,一旦发生早霜会造成农作物产量降低、品质下降,因此应当选择适宜生育期的农作物品种种植,实时关注天气变化,做好防霜减灾的准备,降低早霜带来的危害十分重要。
近3年齐齐哈尔市降雨充沛,生长季降雨量高于往年平均水平80~100mm,对于缓解春旱、促进农作物生长发育具有积极作用。但降雨量年际间变化大,时间分布不均匀,主要集中在夏季,春秋偏少,容易出现干旱内涝现象。
粮食作物生长环境 篇10
关键词：辽源市,2014年,作物生长,气象条件,分析
1 农业气象条件
2014年辽源农业气候有些异常, 对农业生产影响较大, 及时总结分析农业生产季节气候条件及其对粮食作物生长发育和产量的影响, 对提高农业气象业务服务水平、加强今后农业生产管理和防灾减灾都是很有必要的。
1.1 温度条件
今年辽源农作物主要生长季 (5~9月) 气温稍高, 积温正常稍多。5~9月平均气温为19.1℃, 比历年同期高0.6℃。从大田播种到粮食作物成熟期间日平均气温稳定≥10℃的积温和为2866.0℃, 为大田作物生长提供了充足的热力条件。春季温度波动不大, 只在5月中、上旬出现了阶段性低温, 但对作物出苗影响不大, 终霜出现在4月19日, 该日冻土化通, 秋季初霜来得较晚, 为9月29日, 无霜期162d。
1.2 降水条件
今年辽源在农作物生长季节内降水偏少, 5~9月降水量和为483.7mm, 比常年同期少35.8mm, 降水时空分布不均, 出现了阶段性干旱。4月份降水量为3.0mm, 比历年同期少31.1mm, 整个4月没有有效降水, 土壤墒情严重偏低, 出现了阶段性春旱, 对大田作物播种、出苗不利;春季第1次透雨出现在5月2日, 旱情得到缓解, 5月份降水量为79.1mm, 比历年同期多23.7mm, 春旱在5月中旬结束;6月份降水量为144.6mm比历年同期多51.4mm, 在26~27日出现了1次大雨降水过程, 6月份有16d降水, 此时水稻处于返青、分蘖期, 玉米处于拔节期, 充足的水分, 给大田作物生长提供了良好的水分条件;7月份降水量为113.2mm, 比历年同期少44.8mm, 21日下了1场暴雨, 由于7月中、上旬雨量偏少, 因此, 这次暴雨农田没有积水, 作物没有成灾;8月份降水量为88.3mm, 比历年同期少63.8mm, 从7月22日~8月21日1个月没有有效降水, 出现了阶段性伏旱, 此时水稻处于扬花期、玉米处于灌浆成熟期, 正是作物生长需水量最大时期, 这1次的干旱是今年粮食减产的主要因素;9月份降水量为58.5mm, 比历年同期多10.4mm。
1.3 日照条件
今年辽源在作物生长季光照条件较好, 5~9月日照时数为1207.1h, 比历年同期多92.1h。其中6、7、8、9月日照时数均偏多, 分别为242.6、252.3、257.1、245.0h, 比历年同期偏多12.3、58.1、48.1、25.9h, 只有5月份日照时数偏少, 为210.1h, 比历年同期少34.6h, 良好的光照条件, 为作物生长提供了有利的动力资源。
2 有利于作物生长的气象条件
今年在作物生长季有利于作物生长的气象条件:终霜结束早, 初霜来得晚, 无霜期长, 给大田作物生长提供了充足的时间;气温偏高, 积温多, 为作物生长提供了较好的热力条件;5、6、9月份降水偏多, 使作物播种后出苗生长及秋季成熟提供了良好的水分条件;日照偏多, 为作物生长提供了良好的动力条件。
3 不利于作物生长的气象条件
今年在作物生长季不利于作物生长的气象条件:春季4月份出现的干旱, 对作物播种、出苗不利;7、8月份的伏旱, 对大田作物灌浆成熟, 籽粒形成产生不利影响, 影响了作物的发育期进程和作物品质的形成, 是造成秋季减产的主要因素。
4 小结
粮食作物生长环境 篇11
关键词：根剪；土壤条件；根系特征；光合特性；产量
中图分类号 S5 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）09-31-02
修剪作为一项有效的调节果树生长发育的技术措施，早已为被人们所重视。从广义来看，它包括地上部与地下部的修剪。截止目前，人们对地上部的修剪给予了充分的重视，然而由于研究根系的特殊性，使得地下部修剪的报道较少。根剪在果树方面有着较长的研究历史与实践。通过抑制主根的生长，限制树体的营养生长，从而达到提高果树产量的目的。也有人利用根剪来进行冠层调控，适当修剪根系能限制树体的生长，以此来达到控冠的效果，从而使果树矮化适应密植栽培的要求[1]。
1 根系修剪与土壤条件
根剪处理后，首先，树木为了尽快恢复根系的正常生长和吸收能力，会将大部分同化物运输到根部，使根部具有较多有机物质，从而可提高根部的有机质含量，增加了根系分泌物。杨守军等[2]在6a生的冬枣上采用距树干3倍、5倍和7倍胸径距离的断根措施研究表明，同对照相比，3倍胸径距离根剪提高了根际土的有效NPK含量和pH值；减少了根际土中的细菌数和真菌数，处理间达到显著性差异水平；3倍胸径距离根剪抑制了根际土的过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶及脲酶活性；降低了有机质含量及根分泌物中氨基酸总量、有机酸总量和总糖含量。7倍胸径距离根剪，根际土中的各项指标与对照相比无明显差异。综合认为，3倍胸径距离根剪对根际土理化性状及生物学特性有较大的影响。由此可见，不同的断根措施对土壤理化性状的影响作用明显不同。
2 根系修剪与根系特征
王法宏[3]在小麦上的根剪研究认为，根剪直接影响小麦次生根的生长，减弱了根系的吸收能力，而根系的恢复状况与伤根程度及时间有关。根系分布的表现为根剪越早，表层根系分布的越少而中层和深层根系越多的变化规律，这有助于对深层土壤水分和养分的吸收。余松烈等[4]的研究认为，根剪7d后单株的次生根量增加的很少，根剪14d后能增长10%～14%，而且次生根的增长速度与恢复时间、温度密切相关，冬前根剪由于温度逐渐降低导致恢复时间较长。赵宁[5]对苗木切根的研究表明，切断主根抑制了主根的生长，但刺激增生了大量的毛细根和侧根，又因为地上部制造的养分集中供应到苗根，促使苗根的茁壮生长，从而形成一个庞大的造林有效根群。由此可知，不同的植物根剪后，都能刺激新根萌发，促进根系的再生长，增加切口处的新根数量和重量。根剪对地上部的营养生长具有显著的影响，其作用效果取决于根剪的强度。
3 根系修剪与光合特性
光合作用是植物生长最基本的生理过程之一，植物产量的提高都是通过各种农事活动直接或间接地改善植物的光合生理性能来实现的。因此，植物光合特性的研究就显得尤为重要。冯志敏[6]通过在欧美I-107杨人工林上的研究认为，断根14d后施肥处理的净光合速率明显高于对照，而断根或断根施肥处理在断根1个月后的净光合速率小于对照，但经过几个月的恢复时间，在8月份时已明显高于对照，其中80cm两侧断根施肥措施的提高幅度最大，说明施肥在80cm断根措施中的后期发挥作用最明显，有效地弥补了断根对根系的伤害。断根或断根施肥措施均不同程度地影响了树体的光合性能，可能是因为断根在短时间内影响了根系的正常生长，使根系吸收水分和养分的能力下降，从而降低了光合能力；但这种影响作用在树体根系恢复后的生长后期表现的并不明显，并能通过合理的施肥措施加以弥补，反而提高了树体的光合能力。由此表明，施肥与适当的断根措施相结合可以有效提高树木的光合能力。
4 根系修剪与产量
20世纪60年代，余松烈等[4]研究认为，高产田冬小麦返青期的深耘根剪方式对小麦植株具有先抑制后促进的双重调节作用，小麦增产6.9%～9.1%。陈培元等[7]研究得出，根剪措施减少了单位面积的穗数，而显著增加了穗粒数和单粒重，并且根剪越早增加单粒重、穗粒数的幅度就越大，深耘根剪就是通过适当减少单位面积的穗数、增加穗粒数和单粒重，从而使小麦显著的增产。此外，实现高产、稳产还与根剪促进了根系生理活性的提高，从而延缓了植株的衰老有密切关系。但是如果切除或损伤种子根，一般均会减产，而且越早的切除或损伤，减产就会越严重[8]。不难发现，国内大多数关于根剪与作物生长发育和产量关系的研究都得出，适当的根剪措施可以促进生长并提高产量。但国外关于根剪的研究多集中在断与不断及不同部位断的影响上，且结果不尽相同。有些研究表明切掉一定比例的根系后，对地上部生长的副作用并不明显[9]；而有一些研究则认为，虽然根剪能影响根冠比，而植物有恢复到原有平衡的能力[10]。
5 存在的主要问题
关于作物根系的研究虽然已经开展了30a左右，但各种根系修剪措施对作物生长发育和产量影响的研究结论并不完全一致，有的表现出根剪和产量之间的正向效应，有的则表现出负向效应。这可能与试验方法、供试作物种类、根剪强度、根剪时间以及土壤条件等因素的不同有关[2]。因为根系生长环境的特殊性，给试验研究带来了相当大的障碍，目前不仅相关研究的进展速度非常缓慢，而且研究的作物种类仅仅局限在一个很小的范围内，同时研究的深度不够，大多集中在一些常规的形态与生理指标上，缺乏机理性的深入研究。所以，在今后的研究工作中，必须拓宽研究的作物种类，并且要从分子水平上揭示根剪对作物影响的机理机制，从而更好更有效地实现根系生长的合理调控。
参考文献
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粮食作物生长环境 篇12
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
共和县隶属青海省海南藏族自治州,地处青藏高原东北角,北靠青海潮,南临黄河,东以日月山与东部农业区为界,西与柴达木毗连,东西长221.5km,南北宽155.4 km,总面积17 252.27km2,其中,陆地面积14 640.73 km2,占总面积的84.86%。县辖4镇7乡,14个社区居委会,99个行政村。总人口13.6万余人,有汉、藏、回、蒙、撒拉族等20多个民族,其中藏族占67.6%,地形由西北向东南倾斜,平均海拔3 200 m。
1.2 资料来源
资料来源于青海省共和县气象局1961—2013年4—9月气温、降水、日照、无霜期等常规气象观测资料。
1.3 方法
用线性回归方程[9]:
式中,a0为常数项。a1为线性趋势项,a1×10表示各要素平均每10年的气候倾向率。a1值的符号反映上升或下降的变化趋势。a1<0,表示在计算时段内呈下降趋势;a1>0,表示呈上升趋势。a1绝对值的大小表示其上升、下降的程度。用线性相关系数判断变化趋势的程度是否显著,给定显著性水平a,若|r|>ra,表明y随时间t的变化趋势显著,否则表明变化趋势不显著。按照世界气象组织规定的(1981—2010年)30年平均值作为气候值。
2 结果与分析
2.1 气温变化趋势
气温是影响作物生长的重要指标之一,作物生长季适宜的温度与其产量密切相关。由图1可见,共和地区1961—2013年近53年作物生长季平均气温在波动中呈升温趋势,气候倾向率为0.40℃/10年,相关系数为0.800,通过0.001信度显著水平检验,即近53年增温2.1℃,增温趋势极显著,并呈现出阶段性变化。
从表1可见,共和地区生长季多年平均气温为12.2℃,20世纪60、70、80年代均低于平均值,属于气温偏低期;从20世纪90年代至目前,气温高于平均值,呈现出气温快速升高趋势。其平均气温年际变化振幅较大,最高值出现在2013年,为13.8℃,最低值出现在1976年,为10.6℃,生长季平均气温的年极差达3.2℃。
2.2 积温变化趋势
积温是作物生长发育的重要指标之一。图2显示,近53年共和地区马铃薯生长季≥0℃积温呈增温趋势,气候倾向率为76.8(℃·d)/10年,线性相关系数为0.788,通过0.001信度显著水平检验,即近53年增温407.1℃·d,增温趋势极显著。从表1可见,共和地区生长季多年≥0℃积温为2 252.9℃·d,20世纪60、70、80年代均低于平均值,属于积温偏低期;从20世纪90年代至目前气温高于平均值,呈现出积温快速增多趋势。≥0℃积温的年际变化振幅很大,最高值出现在2013年,为2 529.7℃·d,最低值出现在1976年,为1 947.0℃·d,生长季≥0℃积温的年极差达582.7℃·d。积温的增加将对生长季的延长及植物生长起到显著的促进作用。
2.3 降水量变化
降水与农业生产关系密切,年内特别是作物生长季有效降水的多少,对作物的产量起重要作用。近53年共和地区生长季降水量(图3)呈波动变化趋势,总的趋势是略有下降,气候倾向率为-3.3 mm/10年,相关系数为0.081,未通过0.10显著性水平检验。30年平均降水量为288.2 mm,其中1967年的降水量为53年中的最大值,为495.4 mm,而2009年最少,仅为129.6 mm,降水量年极差达365.8 mm。降水量的年代际变化中(表1),20世纪80年代降水量最多,为311.0 mm,高于30年平均值,其他年代降水量均低于平均值,其中,20世纪90年代降水量最少,为275.3 mm,较平均值偏少12.9 mm。
2.4 日照时数变化趋势
日照是光合作用的条件之一,直接影响农作物光合作用的效率,从而影响作物的生长发育,因此,日照是农作物生长发育不可缺少的条件。共和地区马铃薯生长季近53年日照时数呈减少趋势(图3a),其气候倾向率为-3.4 h/10年,即以每10年3.4 h的速率减少,线性相关系数为0.078,未通过0.10信度水平检验,近53年日照时数减少了18.1 h,日照时数减少的趋势不显著。马铃薯生长季多年平均日照时数为1 487.4 h,由表1可知,20世纪60、70和90年代均高于平均值,属于日照时数偏多期;20世纪80年代、21世纪10年代和2011—2013年日照时数低于平均值,21世纪10年代日照时数与平均值基本持平,20世纪80年代和2011—2013年日照时数较平均值分别偏少27.6、24.9 h。其日照时数年际变化振幅较大,最高值出现在1962年,为1 696.7 h,最低值出现在2009年,为1 349.8 h,年日照时数极差达346.9 h。
2.5 无霜期变化趋势
一年中无霜期越长,对作物生长越有利。近53年共和地区平均初霜日为9月18日,终霜日平均日期为5月24日。由图5可见,无霜期日数总体呈上升趋势,气候倾向率为10.3 d/10年,线性相关系数为0.780,通过0.001信度显著性水平检验,即近53年共和地区无霜期延长了54.5 d。无霜期多年平均为116 d,2008年最长,达到153 d,1962年最短,为51 d,无霜期年极差为102 d。由表1可见,共和地区无霜期自20世纪90年代以来显著延长,20世纪60、70、80年代无霜期短于平均值,较平均无霜期分别短41、18.3、10.9 d。21世纪10年代无霜期比20世纪60年代延长了50.3 d。
3 小结
(1)共和地区近53年作物生长季平均气温在波动中呈极显著升温趋势,从20世纪90年代至今气温呈现出快速升高趋势。近53年共和地区作物生长季≥0℃积温呈极显著增温趋势,近53年增温407.1℃·d。
(2)共和地区近53年作物生长季降水量为129.6~495.4 mm,生长季降水量呈不显著下降趋势,20世纪80年代降水量最多,为311.0mm,其他年代均低于平均值。
(3)共和地区作物生长季近53年日照时数呈不显著减少趋势,其气候倾向率为-3.4 h/10年,近53年日照时数减少了18.1 h。日照时数年际变化振幅较大,最高值为1 696.7 h,最低值为1 349.8 h,年日照时数极差达346.9 h。
(4)近53年无霜期日数总体呈极显著增多趋势,气候倾向率为10.3d/10年,近53年无霜期延长了54.5 d。共和地区无霜期自20世纪90年代以来显著延长,20世纪60、70、80年代无霜期短于平均值。21世纪10年代无霜期比20世纪60年代延长了50.3 d。
摘要：利用青海省共和地区1961—2013年作物生长季(4—9月)气温、积温、降水、日照、无霜期等常规气象资料,对共和地区作物生长季气候变化进行分析。结果表明,共和地区近53年作物生长季平均气温、≥0℃积温呈极显著增温趋势;无霜期日数总体呈极显著增多趋势;而生长季降水量、日照时数则呈不显著减少趋势。
关键词：变化特征,作物,生长季,共和地区
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