旱作覆膜玉米生長和水分利用對氣候變化的響應

董文俊，劉健峰，丁奠元,，陳紫薇，李 悅，王乃江，馮 浩,3

(1.西北農林科技大學中國旱區節水農業研究院，陜西 楊凌 712100；2.揚州大學水利與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225009；3.中國科學院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100)

全球氣候變化持續發展，使得氣溫不斷升高，降水時空分布變異增加，極端干旱頻發，諸多因子變化均對農業生產提出嚴峻挑戰。IPCC報告也指出，受氣候變化的影響，干旱風險有不斷增加的趨勢[1]。我國黃土高原地區生態環境脆弱，有效降雨少，降雨量年際波動大，時空分布差異尤為顯著。該地區農業生產對氣候變化的適應能力較弱，受全球變暖的影響更加突出。

關中地區位于黃土高原南部，是我國糧食重要產區。玉米作為陜西省主要種植作物之一，其常年播種面積達100萬hm2，占陜西省糧食總面積的1/4，占糧食總產量的1/3以上[2]，其中關中地區玉米產量約占陜西全省玉米產量的70%[3]。近50年的觀測數據表明，關中地區年平均氣溫不斷升高，降雨量逐年減少，“暖干”的氣候趨勢明顯[4]；相關研究也表明，關中地區極端天氣事件增多，夏季反常高溫，旱災頻繁，洪澇災害加劇[5]。面對劇烈的氣候變化，關中地區急需采取有效措施穩定當地玉米產量。因此，針對關中地區當地氣候變化的特征，研究制定應對氣候變化的措施，對于穩定和增加玉米產量，保證當地糧食安全具有重要意義。

全州建立測報員+技術員、技術員+片區煙農的二級預警平臺，結合該病發生歷史以及當年氣象指標變化情況，精準預測該病發生的時間段，并逐級及時發布該病預測預報信息，及早組織煙農和煙農專業合作社做好預防準備。

地膜覆蓋是一種既能有效改善土壤水熱條件，又能穩定并提高作物產量的重要農藝措施。隨著該措施大面積推廣，我國已經逐漸成為世界上地膜覆蓋栽培作物面積最大的國家[6]。多個地區的生產實踐證明，覆膜措施能獲得較高的經濟效益，增產幅度達30%～60%，投入產出比1∶2.5～1∶3.0[7]。覆膜措施已經在黃土高原地區廣泛應用。與裸地處理相比較，該措施可以加強作物對深層土壤水分利用，增加作物產量[8]，提高全生育期表層土壤含水率[9]，有助于提升水分利用效率[10]。雖然前人對覆膜措施進行了大量研究，但前人的試驗中多數存在覆膜措施研究歷時較短，缺乏長期研究的問題。

作物模型為長期氣候條件下的模擬研究提供了較好的途徑。AquaCrop模型是由世界糧農組織(Food and Agriculture Organization，FAO)于2009年提出的，其較好地考慮覆膜對土壤水分的影響。該模型操作簡單，使用廣泛，適用性較好。國內外已經利用AquaCrop模型對不同作物進行了大量研究，將它應用于模擬不同的灌溉制度對作物生長的影響[11]，模擬覆蓋條件下的作物生長發育、水分動態變化和產量[12-13]等指標。AquaCrop模型在黃土高原也有少量應用，AquaCrop模型可以較好地模擬關中地區覆膜條件下冬小麥生長動態[12]，也能夠較好地模擬全膜雙壟溝栽培模式下春玉米的生長動態[14]。然而，前人對AquaCrop模型的應用多集中在單作作物，對于冬小麥-夏玉米輪作系統的研究較少；AquaCrop模型能否模擬連續覆膜條件下小麥-玉米輪作系統的產量和水分利用情況有待深入探討。前人針對地區氣候變化的應對策略已經進行部分研究，作物模型已經廣泛應用于氣候變化對作物產量長期效應的評估方面。但是，前人利用作物模型模擬預測覆膜措施應對氣候變化的研究鮮有報道。覆膜條件下作物雖然高產，但是其生長過程往往伴隨著高耗水[15-16]，長期歷史氣候條件下，覆膜玉米能否滿足既能高產，又能實現土壤水分可持續利用，以及干旱年份覆膜能否提高產量，是一個亟待解決的重要問題。

覆膜玉米在不同降雨年型中均能保持較高產量(圖5a、5b和5c)。在干旱年，武功、寶雞和西安地區PM處理產量分別為7 920.6、7 443.9 kg·hm-2和7 096.2 kg·hm-2，CK處理的產量分別為2 486.3、2 767.4 kg·hm-2和2 820.4 kg·hm-2，增產率分別為218.6%、169.0%和151.6%。在平水年武功、寶雞和西安地區PM處理產量分別為8 835.7、6 523.2 kg·hm-2和7 619.4 kg·hm-2，CK處理的產量分別為4 394.2、4 221.9 kg·hm-2和4 514.9 kg·hm-2，增產率分別為101.1%、54.5%和68.8%。在豐水年武功、寶雞和西安地區PM處理產量分別為9 140.7、7 176.5 kg·hm-2和7 917.6 kg·hm-2，CK處理的產量分別為5 060.2、3 717.9 kg·hm-2和5 969.5 kg·hm-2，增產率分別為80.6%、93.0%和32.6%。前人研究表明覆膜使春玉米田蒸散和棵間蒸發降低達 6.0%和57.7%，經濟產量和生物產量分別增加23.7%和15.1%，水分利用效率提高22.6%[29]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年10月—2016年6月在陜西省楊凌西北農林科技大學教育部旱區農業水土工程重點實驗室灌溉試驗站(108°24′E，34°20′N，海拔521 m)進行。該地區屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，位于關中平原，四季分明，降雨量年際分布不均，多年平均降雨量在630 mm左右，主要集中在7—10月份，無霜期213 d。供試土壤為中壤土，土壤基礎理化指標：0～1 m土層的平均田間持水率為23%(質量含水率)，凋萎含水率為8.5%(質量含水率)，pH8.2，容重、有機碳、全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀分別為1.37 g·cm-3，8.14 g·kg-1，0.95 g·kg-1，0.83 g·kg-1，20.42 g·kg-1，21 mg·kg-1和290 mg·kg-1。該站地下水埋深5 m以下，其向上補給水量可忽略不計。

鐘明文等[15]研究表明隧道施工產生的圍巖塑性區主要集中在拱腳處，在拱腳附近需要加長錨桿的長度，可以保證隧道圍巖的穩定性，本文數值計算結果反映了類似規律，在臺階法基礎上設置臨時仰拱和瑣腳錨管后，不僅減小了初支因彎矩產生的應力，還能充分利用錨管的鎖腳作用，能夠較好的控制地層變形。臺階法拱頂變形量為25.3 mm，與之相比，臨時仰拱臺階法變形量會降低22.3%，能控制圍巖變形，保證隧道安全。而且，與CD法和CRD法相比[16]，臨時仰拱臺階法施工更加靈活，能加快施工進度，降低造價。綜合考慮，依托工程最終選用臨時仰拱臺階法施工。

1.2 試驗設計

試驗設置兩種處理措施：裸地不覆蓋(CK)和透明地膜覆蓋(PM)。每個處理3個重復，共6個小區，采用隨機區組設計，小區規格5 m×2 m，小區周圍有0.5 m的保護行。播種前先進行人工翻耕、整地和施肥，所用地膜為普通聚乙烯塑料薄膜，膜厚0.01 mm。其中冬小麥采用條播種植，雨養，深度為5～6 cm，行距30 cm，返青前統一追肥30 kg·N·hm-2(尿素)。夏玉米采用穴播種植，雨養，深度為5～6 cm，行距60 cm，株距40 cm(表1)。

表1 冬小麥-夏玉米田間試驗

1.3 AquaCrop模型原理

作物對水分虧缺反應較為復雜，定量分析二者之間的關系十分困難。實踐中采用經驗生產函數公式來評價作物產量和水分響應之間的關系，它的理論基礎基于以下產量水分響應關系式[17]：

(1)

式中，Yx為作物最大產量(kg·m-2)；Ya為作物實際產量(kg·m-2)；ETx為作物生長過程中最大蒸散量(mm)；ETa為作物實際蒸散量(mm)；Ky為作物相對產量與相對蒸散量之間的關系系數。

上述公式一定程度上混淆了土壤的無效蒸發和作物騰發，導致誤差增大。AquaCrop模型是在FAO模型修訂的基礎上產生的一種新模型[18]，在這方面做了改進，然后利用蒸騰量與歸一化水分生產效率計算地上生物量，再通過收獲指數控制最終產量。優化后的公式構成了模型核心方程(2)和(3)[19-20]：

B=WP*×∑Tr

(2)

Y=HI×B

(3)

式中，B為地上部生物量(kg·m-2)；WP*為歸一化水分生產效率，根據不同水分生產效率對CO2濃度進行歸一化而得到；Y為作物產量(kg·m-2)；HI為作物收獲指數(%)；Tr為實際蒸騰量(mm)。

前幾天有咨詢機構的人詢問生物炭除了做肥料，還能做什么？筆者覺得市場真的需要冷靜了。生物炭不管是秸稈炭、木炭、竹炭等不就是有機物質的干餾反應嗎？本來它生產的產品就是木炭、活性炭，副產木醋液或者竹醋液和焦油。怎么一些機構認為這個工藝的開發，主要目的成了生產生物炭基肥了？

1.4 模型所需試驗指標測定

1.4.1 土壤剖面水分 120 cm土層土壤剖面含水率用TRIME-TDR(TRIME-PICO-IPH TDR，德國IMKO 公司)測定，冬小麥每10 d測定一次，夏玉米每7 d測定一次。TRIME管分布在小區中間位置，測定深度分別為0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 cm和120 cm。

(4) 探究鳥類適于飛行生活的形態結構特點時，發現F具有完善的呼吸系統，其身體里有發達的[ ]____________與肺相通，每呼吸一次，在肺里進行兩次氣體交換，這種特有的呼吸方式是____________。

SWC=10×ρi×ωi×hi

(4)

式中，ρi為第i層土壤容重(g·cm-3)。ωi為第i層土壤含水量(%)；hi為第i層土層厚度(cm)。作物生育期農田耗水量(ET，mm)和水分利用效率(WUE, kg·hm-2·mm-1)計算如下：

ET=(W1-W2)+P

(5)

(6)

式中，W1為播前0～120 cm土層土壤貯水量(mm)；W2為收獲時0～120 cm土層土壤貯水量(mm)；P為作物生育期≥5 mm有效降雨量(mm)；Y為作物籽粒產量(kg·hm-2)。

1.4.2 作物生長指標 葉面積指數(LAI)及冠層覆蓋度(CC)：待冬小麥返青后，采用冠層分析儀(SunScan，英國Delta T儀器公司)測定各生育期葉面積指數，每個小區選取3行進行測定，取其平均值作為結果。待夏玉米三葉期后定苗并掛牌定株，每個小區選取具有代表性的5株植株，于關鍵生育期(拔節期、抽雄期、開花期、灌漿期和收獲期)準確觀測并記錄植株株高和所有綠葉的葉片長度和最大寬度。

AquaCrop模型校準過程中，產量模擬值和實測值之間的RE分布在-15.4%～9.6%之間，這與以往結果相近，如楊寧等[25]的研究結果為-1%

視高考如生命的北方人，早在那個年月里就變態地迫切追求升學率了。我初中時便有晚課，分兩個班，一個叫補差，一個叫培優，月考分數排名靠前去培優，靠后則去補差。我和朋友的功課都屬于中不溜陣營，上下隨便一波動就波動去了隔壁班，兩人一會兒培優一會兒補差，好不熱鬧。

(7)

LAI=0.0001×ρ×A

(8)

CC小麥=1-exp(-0.65LAI)

(9)

CC玉米=1.005[1-exp(-0.6LAI)]1.2

(10)

式中，Lk為第k片葉片葉底部到葉尖端的長度(m)；Wk為第k片葉片最寬處的寬度(m)；0.75為與葉片形狀有關的葉面積系數；公式(9)為小麥CC計算公式，公式(10)為玉米CC計算公式。

地上部生物量及產量：在作物關鍵生育期(拔節期、抽雄期、開花期、灌漿期和收獲期)，各選取5株具有代表性的植株，齊地切斷得完整植株(夏玉米需將莖、葉和穗分開)，立即帶入實驗室稱重并置于烘箱殺青30 min(105℃)，烘干(75℃)至恒重，記錄干物質重量。冬小麥成熟后，在每個小區取單位面積植株，測定株高、百粒重等產量性狀，并將麥穗人工脫粒烘干，測定籽粒產量并換算成公頃產量(kg·hm-2)。夏玉米成熟后，每個小區選取中間兩行植株，測定百粒重和果穗長等產量性狀，風干后稱總重量，并換算成公頃產量(kg·hm-2)。

1.5 模型輸入參數

模型中需要輸入氣象參數、作物參數、土壤參數(表2)、管理參數及初始土壤含水率，其中部分參數由試驗實測值確定，其余參數采用模型中的經驗值，并根據實測值進行修正校準。本研究利用三年田間觀測數據建立模型數據庫，由PM處理試驗數據率定模型，CK處理試驗數據對模型和參數進行驗證。首先利用2014—2015年試驗數據對PM處理參數進行校準，利用2013—2014年和2015—2016年試驗數據進行PM處理的驗證；然后基于PM處理的參數，將CK處理地膜覆蓋度設為0，從而統一CK處理與PM處理的參數，對CK處理參數進行微調；利用2014—2015年CK處理試驗數據對模型參數進行校準，利用2013—2014年和2015—2016年試驗數據對CK處理進行驗證。

地膜覆蓋對作物生長發育及生育期天數具有增溫效應[12]，而AquaCrop模型忽略了溫度的影響，故本研究將覆膜與裸地處理分別設定參數(表3)。

1.6 模型的校準、驗證和評價指標

冠層覆蓋度(CC)是AquaCrop模型中反映作物生長發育狀況的重要參數，LAI與CC呈正相關，葉面積指數用冠層覆蓋度(CC)來代替，能清晰表現作物的生長狀況，所以首先進行作物冠層生長的調試。在模型中輸入氣象資料、作物參數和田間管理等初始條件后，通過調整作物生育期和最大冠層覆蓋度及土壤水分原始條件等參數來進行模擬冠層覆蓋度，與由葉面積指數轉換的實測冠層覆蓋度進行對比校正。在冠層模擬較好的情況下，保持冠層參數不變，通過調整土壤水分原始條件和最大根深等參數進行地上部生物量的模擬。最后校正作物收獲指數，對作物產量進行模擬，通過與實測產量進行對比，對收獲指數和產量形成期各因素影響程度進行校正。冠層覆蓋度、生物量和土壤貯水量評價指標為均方根誤差(RMSE)、標準均方根誤差(NRMSE)和決定系數(R2)，產量以及耗水量評價指標為相對誤差(RE)。

表2 土壤初始參數

表3 AquaCrop模型中的作物參數

注：CK—裸地處理；PM—覆蓋處理；TAW—總的根區土壤有效水。

Note: CK—non-mulching treatments; PM—mulching treatments; TAW—total available soil water content in the root zone.

(11)

(12)

(13)

(14)

非洲豬瘟（ASF）是一種由非洲豬瘟病毒（ASFV）導致的傳染病，臨床癥狀表現為病程短、病死率高、高熱、呼吸以及神經系統功能障礙等，也是我國一類動物疫病。目前，對于非洲豬瘟尚無有效的疫苗進行免疫預防，需要相關技術人員能加強對非洲豬瘟疫情分布以及傳播方式的研究工作，并給該疫病的防控提供充足的數據支撐。

1.7 數據處理

選取關中地區武功、寶雞、西安(表4)3個地區作為典型旱地覆膜夏玉米研究區域。基于過去50 a歷史氣象數據，利用經過校準和驗證的AquaCrop模型模擬研究覆膜夏玉米的生長在長時間序列氣候條件下的變化規律；研究覆膜夏玉米產量、耗水量和1.2 m土層土壤貯水量對氣候變化的響應規律。AquaCrop模型中，將夏玉米播種日期設為6月10日，收獲日期滿足夏玉米自然成熟條件，其它條件與校準和驗證一致，所需氣象資料從中國氣象數據網獲取。

該試驗首先根據干旱指數(drought index，DI)將近50 a夏玉米生育期內降水(6月10日至9月30日)劃分為豐水年(DI≥0.35)、平水年(-0.35

DI=(P-M)/σ

(15)

式中，P為夏玉米生育期內降水量(mm)；M為近50 a夏玉米生育期內平均降水量(mm)；σ為近50 a夏玉米生育期內降水量的標準差。

本研究利用EXCEL2010對數據進行預處理，用SPSS 20.0對數據進行單因素方差分析，采用LSD法進行顯著性分析(P<0.05)，用SigmaPlot 12.5作圖。

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》明確指出，信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視。綱要在第十九章中明確指出要加快教育信息化進程，把教育信息化納入國家信息化發展整體戰略，超前部署教育信息網絡。各高校根據相關文件不斷提出要繼續推進校園信息化建設，逐步建成“智慧校園”。

表4 關中地區降雨基本信息

注：年均值指歷史氣象數據平均值，武功為1956—2012年，寶雞為1956—2007年，西安為1956—2007年。

Note: The average annual values were the average values of historical meteorological data from 1956 to 2012 for Wugong, from 1956 to 2007 for Baoji,and from 1956 to 2007 for Xi’an.

2 結果與分析

2.1 玉米旱作覆膜措施下AquaCrop模型的校準和驗證

在冬小麥及夏玉米生長過程中，冠層覆蓋度(CC)變化趨勢隨玉米和小麥生育期發展而呈現單峰曲線變化(圖1)。CC在作物拔節期迅速增加，在灌漿期達到峰值，之后隨著葉片的衰老緩慢減小。AquaCrop模型校準過程中，CC的模擬值與實測值變化趨勢基本一致(圖1)，其R2在0.25～0.97之間，RMSE分布在1.1%～15.3%之間，NRMSE分布在1.6%～22.6%之間，且50.8%的冠層覆蓋度模擬值在實測值及標準差范圍內波動，說明模型已經具備較好的校準結果。在AquaCrop模型驗證過程中，CC也表現出了較好的模擬結果，模擬值和實測值之間的R2值分布在0.22～0.92之間，RMSE分布在7.8%～11.4%之間，NRMSE分布在12.5%～24.9%之間。比較發現，本研究校準和驗證之后的模擬效果與楊寧等[25]校準結果相似。

地上部生物量在AquaCrop模型中是決定作物產量的主要參數之一。圖2可以看出，地上部生物量模擬值和實測值變化趨勢基本一致，AquaCrop模型校準過程中，地上部生物量模擬值和實測值之間的R2分布在0.89～0.98之間，RMSE分布在0.626～2.184 t·hm-2之間，NRMSE分布在10.8%～29.5%之間，且63.6%的地上部生物量模擬值在實測值及標準差范圍內波動。在AquaCrop模型驗證過程中，生物量也表現出了較好的模擬結果，地上部生物量模擬值和實測值之間的R2值分布在0.96～0.98之間，RMSE分布在0.664～2.540 t·hm-2之間，NRMSE分布在19.8%～50.4%之間。滕曉偉等[26]研究結果RMSE為1.622 t·hm-2，HSIAO等[27]研究結果RMSE在0.58～6.18 t·hm-2之間，與本研究結果相近。

在AquaCrop模型校準過程中，土壤貯水量模擬趨勢線中67.0%在實測值的標準差波動(圖3)。土壤貯水量模擬值和實測值之間的R2分布在0.10～0.94之間，RMSE分布在14.3～28.9 mm之間，NRMSE分布在4.5%～9.6%之間。在AquaCrop模型驗證過程中，土壤貯水量也表現出了較好的模擬結果，土壤貯水量模擬值和實測值之間R2分布在0.05～0.90之間，RMSE分布在14.2～47.4 mm之間，NRMSE分布在3.7%～17.7%之間(表5)。李子忠等[28]研究結果表明RMSE分布在19.4～24.9 mm之間。

單株葉面積(A，m2)、葉面積指數(LAI)和冠層覆蓋度(CC)計算公式如下[21-22]：

圖1 2013—2016年覆膜與裸地處理下冠層覆蓋度模擬和實測結果Fig.1 Simulated and measured canopy covervalues under plastic mulching and non-mulching treatments from 2013 to 2016

圖2 2013—2016年覆膜與裸地處理下生物量模擬和實測結果Fig.2 Simulated and measured biomassunder plastic mulching and non-mulching treatments from 2013 to 2016

圖3 2013—2016年覆膜與裸地處理下1.2 m土層土壤貯水量模擬和實測結果Fig.3 Simulated and measured soil water content in 1.2 m depth under plastic mulching and non-mulching treatments from 2013 to 2016

2.2 氣候變化對夏玉米生育期的影響

隨著時間發展，關中地區夏玉米生育期內年降水量的階段性特征明顯(圖4)。武功、寶雞和西安地區降雨量從20世紀50年代至70年代末表現出微弱減少趨勢，在1980—2000年均表現出明顯的減少趨勢，在2000年之后呈現波動穩定狀態。整體上3個地區降雨量呈減小趨勢。減少幅度大小依次為西安、寶雞和武功，減小量分別為3.59、3.23 mm·10a-1和2.64 mm·10a-1。

隨著公職律師試點在全國的開展，各部門也探索開展了公職律師試點工作，但實際上成效不大。而國外公職律師普遍為專職崗位，不從事其他的行政工作，這是公職律師能夠有效發揮作用的重要保證。據了解，現開展試點的稅務局中沒有一個稅務局設立公職律師專職崗位，大多是在法規部門設立公職律師辦公室，從其他崗位抽調人員參與公職律師工作，且沒有固定工作機制，大多依照稅務機關領導的指示來開展工作，因此很難對機關決策提供公正的法律意見，更別提開展監督了。且部分公職律師其行政工作已相當繁重，難以有精力和時間兼負公職律師的職責。所以，要更好地發揮公職律師的作用，必須使公職律師完全脫離其他事務性工作，使其專門從事公職律師工作。

武功、寶雞和西安地區年平均溫度均隨著時間的推移呈增加趨勢，溫度增加幅度由高到低依次為寶雞、西安和武功，增溫速率分別為0.20、0.12 ℃·10a-1和0.09 ℃·10a-1；特別是1980s以來，三個地區增溫趨勢更加顯著，增溫速率達0.54、0.67℃·10a-1和0.21℃·10a-1。

在武功和西安地區，夏玉米水分利用效率總體均呈上升趨勢，PM處理的增加速率分別為0.20、0.14 kg·hm-2·mm-1·10a-1，而CK處理的水分利用效率增加率為1.12、0.50 kg·hm-2·mm-1·10a-1。在寶雞地區，PM處理水分利用效率呈減少趨勢，減少率為0.61 kg·hm-2·mm-1·10a-1；CK處理的水分利用效率呈上升趨勢，增加量為0.61 kg·hm-2·mm-1·10a-1。

目前我國的肉牛養殖行業得到了進一步的發展，但是部分養殖人員在具體養殖中還存在飼料利用率過低的問題，進而直接影響肉牛的養殖效益。因此，在日常養殖中應科學選種、合理選擇飼料、優化飼養管理模式等，以有效提升肉牛飼料利用率。

2.3 氣候變化對夏玉米產量、耗水量、水分利用效率和1.2 m土層土壤貯水量的影響

鑒于以上研究現狀和存在的問題，本文擬利用三年連續覆膜條件下冬小麥-夏玉米輪作試驗對AquaCrop模型進行校準和驗證；結合關中地區三個氣象站點(武功、寶雞和西安)的多年歷史氣象數據，模擬研究覆膜條件下夏玉米生長和水分利用對當地氣候變化的響應；基于作物產量指標和水分利用情況深入分析覆膜措施對氣候變化的應對效果，分析其可行性。本研究擬為玉米覆膜旱作栽培措施在關中地區的推廣和應用提供數據支持和理論依據。

其身正，不令則行；其身不正，雖令不從。站在講臺上，我們傳遞的不僅僅是科學知識，也傳遞著我們的思想、態度、品行和價值觀，這些內容潛移默化的影響著學生品格的形成。一邊教育學生“仁、義、禮、智、信”，一邊為所欲為、不擇手段追名逐利，這樣的教育是注定不會成功的，而且還會破壞師德形象，破壞教師在學生心目中的權威，讓之前的教育積淀功虧一簣。學生的學習能力是很強的，但是由于經驗和成熟的限制，他們往往缺乏良好的鑒別和判斷能力，如果不加以正確的引導，就會受到社會不良之風的感染，形成一些不良的觀念和習慣，習慣一旦養成就會固定下來，進而影響到人格的形成和發展。

表5 2013—2016年1.2 m土層土壤貯水量模擬評價結果

在干旱年，武功、寶雞和西安地區PM處理產量變異系數分別為16.3%、19.3%和25.4%，CK處理產量變異系數分別為79.2%、101.4%和78.5%。在平水年，武功、寶雞和西安地區PM處理產量變異系數分別為9.5%、35.5%和19.7%，CK處理產量變異系數分別為48.4%、58.5%和52.1%。在豐水年，武功、寶雞和西安地區PM處理產量變異系數分別為10.3%、26.9%和7.9%，CK處理產量變異系數分別為50.3%、58.1%和18.5%。PM處理產量變異系數小于CK處理，是因為覆膜處理對降雨具有調節和分配的作用，可抑制土壤水分蒸發，進而提高水分利用效率，促進旱地作物高產穩產[30-31]。與張俊鵬等[32]研究華北地膜覆蓋提高夏玉米的灌漿速率、產量的結果一致。

表6 2013—2016年冬小麥-夏玉米輪作系統產量和耗水量的模擬值和實測值

注：同一列數值后不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different letters in same column indicate significant difference among treatments at the 0.05 level.

注 Note: 武功 Wugong—a，d，g；寶雞 Baoji—b，e，h；西安 Xi’an—c，f，i。圖4 夏玉米生育期內降雨和溫度的變化及生長周期對氣候變化的響應Fig.4 Tendency of historical precipitation and temperature, and response of growth cycle to climate change during summer maize growth seasons

注 Note： 武功 Wugong—a，d，g，j；寶雞 Baoji—b，e，h，k；西安 Xi’an—c，f，i，l。圖5 夏玉米產量、耗水量、水分利用效率和1.2 m土層土壤貯水量對氣候變化的響應Fig.5 Response of summer maize grain yield,soil water consumption, water use efficiency,and soil water content at 1.2 m depth to climate change

近50年來，武功和西安地區夏玉米PM處理產量均呈上升趨勢，PM產量增加幅度由大到小依次為西安、武功，增加量分別為129.89、91.53 kg·hm-2·10a-1，西安和武功CK產量增加233.44、445.43 kg·hm-2·10a-1；而寶雞PM產量呈減少趨勢，減少量為132.17 kg·hm-2·10a-1，CK呈上升趨勢，增加量為251.15 kg·hm-2·10a-1。寶雞地區PM產量呈減小趨勢，可能與降雨量和溫度波動較大有關。由表4可知，近50年寶雞地區年均降雨量高于其他兩個地區，在降水量較高的地區，PM處理不會帶來顯著的增產效果[33]。另一方面溫度是影響玉米生長發育的重要生態因子，溫度變化會影響玉米生長速度、葉面積指數、干物質量和產量。由圖4可知，溫度增加幅度由高到低依次為寶雞、西安和武功，增溫速率分別為0.20、0.12 ℃·10a-1和0.09 ℃·10a-1，最高溫變異系數由大到小依次為寶雞、西安和武功，變異系數分別為3.69%，3.51%和3.44%。夏玉米年均溫度由大到小依次為西安、武功和寶雞，年均溫度分別為23.71℃、23.45℃和23.03℃(表4)。總體來說，寶雞地區溫度波動較大，而在關鍵生育期溫度過高不利于干物質的積累和運輸[34]，低溫會造成有效積溫不足，導致授粉困難，灌漿期延長，干物質積累緩慢，造成減產[35]。寶雞PM產量呈減少趨勢，而CK呈上升趨勢，是因為灌漿成熟期日溫度高于25℃不利于干物質的積累和運輸，地膜覆蓋可以顯著提高土壤溫度，與氣候變化背景下的溫度不斷升高產生疊加作用，使溫度高于CK處理，產生負效應，所以影響了玉米的灌漿及干物質積累，導致產量呈減少趨勢。而CK處理溫度處于玉米生長正常范圍，所以呈上升趨勢。

寶雞和西安PM處理耗水量均呈上升趨勢，耗水量增加幅度由大到小依次為寶雞和西安，變化量分別為5.74、3.85 mm·10a-1，武功呈下降趨勢，變化量為0.24 mm·10a-1。CK處理武功和寶雞耗水量均呈減小趨勢，變化量為3.33、0.66 mm·10a-1，西安呈上升趨勢，變化量為3.70 mm·10a-1，且PM耗水量高于CK處理。

受氣溫升高影響，夏玉米的生育期天數呈現減少趨勢，減少幅度由高到低為寶雞、西安和武功，減小量分別為2.74、1.66 d·10a-1和1.35 d·10a-1，特別是1980s以來，3個地區夏玉米生育期也顯著減小，減小量達4.82、5.94 d·10a-1和2.78 d·10a-1。

土壤貯水量(SWC，mm)計算如下：

蘑菇醬：小作者在文中對“夫子”的設置非常巧妙，故事也非常具有感情。雖然背景是古代，但我們依然能追隨主人公，被他的思鄉之情所打動。建議小作者從夢中轉到現實時，多一點心理落差的描寫，會更加突顯思鄉之情。

1.2 m土層土壤貯水量PM與CK處理均呈下降趨勢，PM土壤貯水量減少幅度由大到小依次為寶雞、西安和武功，減小量為9.04、7.62 mm·10a-1和5.83 mm·10a-1，CK處理土壤貯水量減少幅度由大到小依次為西安、寶雞、武功，減小量為7.59、4.93 mm·10a-1和0.68 mm·10a-1。

3 討 論

3.1 AquaCrop模型在關中地區的適用性

前人對AquaCrop模型在關中地區的適用性已經進行了初步研究。楊寧等[25]通過對AquaCrop模型模擬覆膜栽培玉米水分利用與產量形成過程進行研究，發現AquaCrop模型可以較好地模擬覆膜玉米的冠層覆蓋度和土壤貯水量。劉匣等[12]驗證了AquaCrop模型在關中地區覆膜冬小麥生長發育和產量形成的適用性，為AquaCrop模型用于覆膜條件下作物生產力的模擬和預測提供了較好的參數支持。張衛華等[36]對AquaCrop模型在黃土高原地區夏玉米生長和農田水分的適用性進行了評價，發現在無水分脅迫條件下，AquaCrop模型可以用于對夏玉米的貯水量及產量的模擬。本研究基于3 a田間試驗數據，對AquaCrop模型模擬連續覆膜條件下冬小麥-夏玉米輪作系統作物生長和水分利用的效果進行校驗。經過校準和驗證，AquaCrop模型可以較好地模擬連續覆膜條件下作物的生長動態、作物的產量和土壤貯水量的變化。

在模擬覆膜條件下冬小麥-夏玉米輪作系統生長過程中，拔節前地上部生物量和CC模擬效果較差，原因可能是模型沒有考慮地膜的增溫效應，忽略了土壤溫度對作物生長的影響，使得模型模擬拔節之前的小麥生長速率滯后于實際生長速率。2015—2016年CK處理小麥生物產量模擬值偏低，這可能是由于模型模擬的冠層覆蓋度較大，使得模型高估了小麥蒸發蒸騰量，導致土壤水分嚴重虧缺，影響后期小麥生物產量。2016年玉米土壤貯水量模擬效果不好，可能是因為該年玉米生育期降雨少，且從7—9月持續高溫，導致實際土壤蒸發較大，作物耗水較多。但是由于模型是由PM處理進行校準，模型校準過程中低估了土壤的蒸發速率，使得土壤貯水量模擬值大于實測值。此外，玉米實際生長過程中，由于持續高溫，玉米提前成熟，冠層覆蓋度迅速減小，也加重了土壤表面蒸發。

3.2 覆膜玉米產量對干旱天氣的響應

近年來，干旱和持續高溫等氣象災害事件隨著全球氣候變化的發展，發生頻率顯著增加，這些極端氣候變化會嚴重威脅作物的生長，容易造成作物減產。溫度的升高和降水量的降低加劇了干旱氣候對產量的負面影響。前人研究表明，干旱氣候已成為影響玉米生產的重要因素，中度干旱脅迫下耐旱玉米產量比充分灌溉處理減少33.7%，不耐旱玉米則比充分灌溉處理減少62.3%[37]。對于關中地區，西安地區玉米干旱災害致災因子危險性等級相對較高，武功和寶雞地區為中等等級[38]，干旱脅迫嚴重影響當地玉米生長發育，最終降低玉米產量。干旱造成的玉米減產率不僅取決于干旱程度，同時與其發生的玉米生長階段密切相關。與干旱相對應，關中地區的糧食產量穩定性很大程度上取決于當地降水的穩定性。模擬研究表明，在1958、1966、1977、1985年和1997年的玉米生長季，干旱氣候使得CK處理的玉米產量大幅減產，產量均低于1 000 kg·hm-2。分析發現，武功和西安地區玉米生育前期降雨多，而生育后期幾乎沒有降雨，導致田間土壤干旱缺水，這可能大大限制了根系吸水，使得植物無法滿足籽粒灌漿需求，造成籽粒灌漿不足，而造成減產，甚至絕產。對于寶雞地區，玉米遭受生育前期干旱，限制了玉米營養生長階段的植株葉片生長，影響其光合作用，導致干物質累積減少；即使后期降雨較多，仍無法扭轉玉米減產的結果。已有研究表明，在干旱年份中，對照沒有籽粒收獲，而覆膜處理仍然可以獲得一定籽粒產量[39]。本研究發現類似結果，模擬研究表明，PM處理在干旱生長季，玉米產量均高于3 500 kg·hm-2，與CK處理相比，PM處理表現出了較好的穩產作用。因此，PM處理可以有效應對關中地區干旱氣候的發生，使得作物在極端干旱天氣下仍然可以達到一定產量。

3.3 玉米水分利用對覆膜處理的響應

覆膜處理可以減少土壤蒸發，提高土壤水分有效性，增強玉米抗旱性。地膜覆蓋作為一層不透氣的物理阻隔，減緩土壤水分蒸發量和蒸發速度，有助于增加土壤貯水量，促進作物生長發育，達到穩產增產的目的。本研究中，與CK處理平均耗水量相比，武功、寶雞和西安地區玉米苗期PM處理平均耗水量分別減少9.1、7.3 mm和6.3 mm，其中干旱年分別減少10.2、7.8 mm和6.9 mm，平水年分別減少8.0、8.7 mm和6.0 mm，豐水年分別減少8.6、5.1 mm和6.0 mm。以上表明，覆膜處理可以有效抑制土壤表層蒸發，在土壤中保蓄更多的前期降雨，為后期玉米的生長提供必要的水分，保證后期干物質的積累和籽粒生長發育，Chen等[15]、柴守璽等[40]的研究成果也證明了這一結論。隨著氣候變化的發展，年平均降雨量呈逐年減少趨勢,在此背景下，充分有效利用降雨資源就成了保證作物生長的關鍵。本研究中，PM處理在不同降雨年型下均顯著提高玉米的水分利用效率。主要原因可能為PM處理有效抑制了無效土壤蒸發，較好地保證有效作物蒸騰，優化土壤水分的蒸發-蒸騰分配模式，緩解了干旱條件對作物生長的限制，保證了作物產量，這也是PM處理在干旱氣候條件下穩定玉米產量的主要原因。

探究干旱半干旱地區氣候變化對作物生長的影響，有助于制定適應策略應對氣候變化，減輕其對農業生產的負面影響。覆膜條件下，玉米播種期可以提高土壤貯水量，有利于提高玉米出苗率，同時地膜覆蓋的增溫保墑、調節水分的運移分配、提高水分利用效率、控制雜草來促進作物生長的作用均有利于提高作物產量，增產作用在干旱年份更突出。本研究利用覆膜措施應對氣候變化，效果顯著。

4 結 論

本研究利用3 a連續覆膜條件下冬小麥-夏玉米輪作試驗驗證了AquaCrop模型在關中地區的適用性。選取關中地區具有代表性的武功、寶雞和西安作為典型氣象站點，利用AquaCrop模型模擬研究了多年歷史氣候條件下夏玉米作物生長和水分利用對覆膜措施的響應規律，探索利用覆膜措施應對氣候變化的可行性，主要得到如下結論：

綜上所述，在建構化學生成課堂時，有很多備選途徑，但根本宗旨是一樣的，那就是激活學生思維，并結合學生的思維進展推動生成，這也將保護學生思維的主動性和靈活性，有助于學生學習能力的提升.

1)AquaCrop模型在關中地區具有較好的適用性，可以較好地模擬連續覆膜條件下小麥和玉米的產量指標、水分利用和作物生長的動態變化。

2010年10月的一天，徐云天到父親的公司辦事。徐河不在，吳麗藻正在父親的辦公室上網。趁吳麗藻起身給他沏茶，徐云天偷偷默記下她的QQ號。

2)關中地區年平均溫度隨著年份的推移呈增加趨勢，降雨量隨著年份的推移呈減少趨勢，增溫導致夏玉米生長周期明顯縮短。

3)在多年歷史氣候條件下，夏玉米覆膜可以有效抑制土壤表層蒸發，在土壤中保蓄更多的前期降雨，為后期玉米的生長提供必要的水分，保證后期干物質的積累和籽粒生長發育，達到穩產增產的目的。

4)關中地區夏玉米覆膜可以有效應對氣候變化，尤其是應對干旱氣候，具有較好地穩產效應。