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两种参数化方案下冬小麦品种对发育期的影响

王芳 邬定荣 王春乙

王芳, 邬定荣, 王春乙. 两种参数化方案下冬小麦品种对发育期的影响. 应用气象学报, 2017, 28(4): 493-503. DOI: 10.11898/1001-7313.20170410..
引用本文: 王芳, 邬定荣, 王春乙. 两种参数化方案下冬小麦品种对发育期的影响. 应用气象学报, 2017, 28(4): 493-503. DOI: 10.11898/1001-7313.20170410.
Wang Fang, Wu Dingrong, Wang Chunyi. Effects of cultivar shifts on winter wheat phenology under two parameterization methods. J Appl Meteor Sci, 2017, 28(4): 493-503. DOI:  10.11898/1001-7313.20170410.
Citation: Wang Fang, Wu Dingrong, Wang Chunyi. Effects of cultivar shifts on winter wheat phenology under two parameterization methods. J Appl Meteor Sci, 2017, 28(4): 493-503. DOI:  10.11898/1001-7313.20170410.

两种参数化方案下冬小麦品种对发育期的影响

DOI: 10.11898/1001-7313.20170410
资助项目: 

中国气象科学研究院基本科研业务费项目 2016Y009

河北省科技计划项目 15227609D

详细信息
    通信作者:

    邬定荣, email:wudr@camscma.cn

Effects of Cultivar Shifts on Winter Wheat Phenology Under Two Parameterization Methods

  • 摘要: 利用华北平原47个农业气象观测站1986—2010年冬小麦的品种、发育期观测资料和同期气象数据,基于常用的发育期模型,对两种参数化方案下品种变化对发育期影响的特征进行研究。其中参数化方案1采用固定的三基点温度,参数化方案2通过循环优化得到三基点温度。结果表明:在华北平原冬小麦品种变化频繁的情况下,两种参数化方案均能较好地对返青-抽穗期与抽穗-成熟期的模拟过程进行参数化;两种参数化方案均认为品种变化使返青-抽穗期和抽穗-成熟期日数有延长趋势,但不同参数化方案的趋势值存在较大差异,且参数化方案1模拟的趋势值总是高于参数化方案2。此外,不同的参数化方案也会使模拟的趋势值在区域上的分布规律发生变化。研究表明:不同参数化方案的使用会对模拟结果产生明显影响,因此,在量化品种变化对发育期影响时,需关注不同参数化方案对结果的影响,以及由此带来的不确定性。
  • 图  1  研究区农业气象观测站分布

    Fig. 1  Location of agricultural meteorological stations in the study area

    图  2  参数化方案1中逐日积温增量的计算方法

    Fig. 2  Calculation method of daily accumulated temperature in Method 1

    图  3  参数化方案2中逐日积温增量的计算方法

    (阴影为参数化方案2中某站所有三基点组合的可能区域,通过均方根误差最小化原则确定最优三基点组合)

    Fig. 3  Calculation method of daily accumulated temperature in Method 2

    (the shaded denotes all possible sets of 3 cardinal temperatures for one station, the optimum set is optimized by minimizing root mean square error)

    图  4  1986—2010年华北平原冬小麦品种使用频数的站点数百分比统计(a)及空间分布(b)

    Fig. 4  The percentage of station number(a) and spatial distribution(b) in number of winter wheat cultivars used in North China Plain from 1986 to 2010

    图  5  1986—2010年华北平原冬小麦抽穗期日期(a), 成熟期日期(b), 返青-抽穗期日数(c), 抽穗-成熟期日数(d)观测值和两种参数化方案下模拟值的区域平均值及变化趋势

    (、和分别为实测值、参数化方案1和参数化方案2模拟值; 、和分别为实测值、参数化方案1和参数化方案2模拟值随时间变化趋势; *表示达到0.01显著性水平)

    Fig. 5  Regional mean and trends of observed and simulated heading date(a), maturity date(b), length of turning green to heading(c), heading to maturity(d) of winter wheat in North China Plain under two methods from 1986 to 2010

    (, and indicate observed and simulated value of Method 1 and Method 2; , and indicate trends of observed and simulated value of Method 1 and Method 2; *denotes passing the test of 0.01 level)

    图  6  两种参数化方案下1986—2010年冬小麦模拟误差的时间趋势的空间分布

    (a)参数化方案1,返青-抽穗期,(b)参数化方案1,抽穗-成熟期,(c)参数化方案2,返青-抽穗期,(d)参数化方案2,抽穗-成熟期

    Fig. 6  Spatial distribution of trends of winter wheat simulated error from 1986 to 2010 under two methods

    (a)Method 1, turning green to heading, (b)Method 1, heading to maturity, (c)Method 2, turning green to heading, (d)Method 2, heading to maturity

    图  7  两种参数化方案下1986—2010年冬小麦返青-抽穗期(a)、抽穗-成熟期(b)模拟误差时间趋势区域统计

    Fig. 7  Regional statistics of trends of winter wheat simulated error of length of turning green to heading(a) and heading to maturity(b) from 1986 to 2010 under two methods

    表  1  两种参数化方案对不同发育阶段模拟结果的比较

    Table  1  Comparisons of simulated results of different development stage under two methods

    发育阶段 参数化方案 相对误差范围/% 平均绝对偏差/d 均方根误差/d
    返青-抽穗期 1 -5.10~7.27 2.11 2.69
    2 -4.24~5.31 1.48 2.04
    抽穗-成熟期 1 -3.12~4.37 1.89 2.41
    2 -2.48~3.12 0.79 1.24
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    表  2  1986—2010年华北平原冬小麦主要发育期随时间的变化趋势

    Table  2  Trends of major winter wheat phenologies over year in North China Plain from 1986 to 2010

    发育阶段 负趋势占比/% 显著负趋势占比/% 正趋势占比/% 显著正趋势占比/% 平均趋势/(d/(10 a))
    返青期 46.81 6.38* 53.19 8.51* 0.33
    抽穗期 95.74 59.57* 4.26 0.00* -3.13
    成熟期 82.98 34.04* 17.02 2.13* -1.45
    返青-抽穗期 89.36 44.68* 10.64 2.13* -3.46
    抽穗-成熟期 17.02 0.00* 82.98 51.06* 1.68
    注:*表示达到0.05显著性水平。
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    表  3  两种参数化方案下品种变化对不同发育阶段日数的影响

    Table  3  Effect of cultivar shifts on the length of different stages in simulation under two methods

    参数化方案 返青-抽穗期 抽穗-成熟期 总影响/(d/(10 a))
    影响值/(d/(10 a)) 影响占比/% 影响值/(d/(10 a)) 影响占比/%
    1 1.02* 34.8 1.91** 65.2 2.93
    2 0.68 28.2 1.73** 71.8 2.41
    注:**,*分别表示达到0.01和0.05显著性水平。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-16
  • 修回日期:  2016-01-13
  • 刊出日期:  2017-07-31

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