增温及干旱对海伦地区大豆生长发育的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0788

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (15): 27-33.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0788

所属专题：生物技术；油料作物；农业气象

增温及干旱对海伦地区大豆生长发育的影响

孙锡鹏¹^,²(), 李琪¹^,²(), 乔云发¹^,², 胡正华¹^,², 张徐莹¹^,², 刘园园¹^,²

¹江苏省农业气象重点实验室,南京 210044
²南京信息工程大学,南京 210044

收稿日期:2021-08-19 修回日期:2021-12-05 出版日期:2022-05-25 发布日期:2022-06-07
通讯作者: 李琪
作者简介:孙锡鹏,男,1997年出生,江苏南通人,研究生,研究方向：农业气候资源评估与利用。通信地址：210044 江苏南京浦口区宁六路219号南京信息工程大学,Tel：025-58731378,E-mail： chefsunxp@163.com。
基金资助:
公益性行业(气象)科研专项“气候变化背景下我国北方农业干旱灾害风险评估与对策”(GYHY201506001-06);中国气象局气象探测中心生态环境观测技术创新团队资助

Warming and Drought in Hailun of Heilongjiang: Effects on Growth and Development of Soybean

SUN Xipeng¹^,²(), LI Qi¹^,²(), QIAO Yunfa¹^,², HU Zhenghua¹^,², ZHANG Xuying¹^,², LIU Yuanyuan¹^,²

¹Jiangsu Key Laboratory of Agrometeorology, Nanjing 210044
²Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044

Received:2021-08-19 Revised:2021-12-05 Online:2022-05-25 Published:2022-06-07
Contact: LI Qi

摘要/Abstract

摘要：

研究旨在通过WOFOST模型探究不同程度的增温及干旱胁迫对黑龙江海伦地区大豆生长的影响,为当地大豆种植提供帮助。以海伦综合试验站的大豆生产数据为分析材料,用本地化处理后的WOFOST模型分别进行增温及干旱胁迫模拟,测得不同胁迫条件下大豆的生长数据。结果显示,在1℃~3℃的增温胁迫下大豆的生育期明显缩短,叶面积指数随着胁迫的增加不断减小,且产量随着温度的上升逐渐降低,增温3℃的情况下穗重产量下降11.01%,总重产量下降13.72%。在不同程度的干旱条件下,大豆的生育期长度没有明显的变化,但是叶面积指数有显著的下降,且产量受干旱的影响非常明显,其中重旱胁迫下穗部的减产率达13.26%。本研究从作物模型的角度分析了增温及干旱对海伦地区大豆的生长影响,对大豆防灾减灾、稳定增产具有重要意义。

关键词: WOFOST模型, 大豆, 增温, 干旱, 产量

Abstract:

The purpose of this study is to explore the effects of different degrees of warming and drought stress on soybean growth in Hailun area of Heilongjiang Province by using WOFOST model, and to provide reference for local soybean planting. The soybean production data of Hailun Comprehensive Experimental Station were used as test materials, the localized WOFOST model was used to simulate the warming and drought stress, and the growth data of soybean under different stress conditions were measured. The results showed that under 1℃-3℃ warming stress, the growth period of soybean was significantly shortened, the leaf area index decreased with the increase of the stress, and the yield decreased with the increase of temperature. Under 3℃ temperature increase, the total weight of living storage organs (TWSO) decreased by 11.01% and the total aboveground production (TAGP) decreased by 13.72%. Under different degrees of drought stress, the length of soybean growth period did not change significantly, but the leaf area index decreased significantly, and the yield was significantly affected by drought, particularly, the total weight of living storage organs was decreased by 13.26% under severe drought stress. In this study, the impact of warming and drought on soybean in Hailun was analyzed by crop model, which could have great significance for disaster prevention and mitigation, and stable yield increase in soybean production.

Key words: WOFOST model, soybean, warming, drought, yield

中图分类号:

孙锡鹏, 李琪, 乔云发, 胡正华, 张徐莹, 刘园园. 增温及干旱对海伦地区大豆生长发育的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(15): 27-33.

SUN Xipeng, LI Qi, QIAO Yunfa, HU Zhenghua, ZHANG Xuying, LIU Yuanyuan. Warming and Drought in Hailun of Heilongjiang: Effects on Growth and Development of Soybean[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(15): 27-33.

图/表 12

参考文献 26

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参数	含义	单位	取值
SMW	凋萎系数	%	20.3
SMFCF	田间持水量	%	31.4
SM0	饱和土壤含水量	%	38.5

参数	含义	单位	取值
SMW	凋萎系数	%	20.3
SMFCF	田间持水量	%	31.4
SM0	饱和土壤含水量	%	38.5

参数	定义	单位	取值
TDWI	初始干物质重	kg/hm²	120
TMUS2	开花到成熟时的积温	℃·d	1150
SLATB1	比叶面积	hm²/kg	0.014
SPAN	叶片在35℃时的生命周期	d	23
CVL	同化物转化成叶片干物质重效率	-	0.72
CVR	同化物转化成根干物质重效率	-	0.72
CVS	同化物转化成茎干物质重效率	-	0.69
Q10	温度变化10℃时呼吸速率的增加率	-	2
CVO	同化物转化成贮存器官效率	-	0.48

参数	定义	单位	取值
TDWI	初始干物质重	kg/hm²	120
TMUS2	开花到成熟时的积温	℃·d	1150
SLATB1	比叶面积	hm²/kg	0.014
SPAN	叶片在35℃时的生命周期	d	23
CVL	同化物转化成叶片干物质重效率	-	0.72
CVR	同化物转化成根干物质重效率	-	0.72
CVS	同化物转化成茎干物质重效率	-	0.69
Q10	温度变化10℃时呼吸速率的增加率	-	2
CVO	同化物转化成贮存器官效率	-	0.48

数值	结果
实测平均值/(kg/hm²)	2488.4
模拟平均值/(kg/hm²)	2477
MAE/(kg/hm²)	77
MRE/%	0.031
RMSE/(kg/hm²)	86.113
RRMSE/%	3.5

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Warming and Drought in Hailun of Heilongjiang: Effects on Growth and Development of Soybean

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增温幅度	TWLV/%	TWST/%	TWSO T/%	TAGP T/%
+1℃	-5.91	-5.89	-3.37	-4.69
+2℃	-11.98	-13.46	-6.69	-9.91
+3℃	-15.37	-17.88	-11.01	-13.72

	TWLV	TWST	TWSO	TAGP
轻旱	-12.11	-12.24	-6.00	-9.68
中旱	-16.98	-17.10	-9.16	-13.86
重旱	-22.61	-22.64	-13.26	-18.89

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等级	土壤相对湿度/%
轻旱	50~60
中旱	40~50
重旱	30~40

等级	土壤相对湿度/%
轻旱	50~60
中旱	40~50
重旱	30~40