黑龙江省积温时空变化及积温带的重新划分

根据黑龙江省1981-2012年78个气象站点的逐日平均气温资料,运用5日滑动平均法计算≥10℃积温,并对其进行Kiring空间插值分析,研究气候变暖后黑龙江省≥10℃积温的时空变化,选取80％保证率计算黑龙江省各地区积温并对全省积温带进行重新划分.结果表明：（1）黑龙江省1981-2012年年平均气温为3.18℃,呈显著上升趋势（P＜0.05）,气候倾向率为0.21℃/10a;（2）时间分布上,20世纪80年代以来,黑龙江省≥10℃积温呈增加趋势,线性拟合增长率为83.95℃·d/10a（P ＜0.05）,1981-2012年积温均值为2645.39℃·d;（3）空间上,黑龙江省≥10℃积温年代际变化呈显著增加趋势,各积温带北移东扩现象显著;1981-2012年全省大部地区80％保证率下≥10℃积温高于2300℃·d,各积温带大致向北移、东扩了一个积温带.研究结果对黑龙江省农作物的种植区划具有指导作用.     

SRES A2/B2情景下未来黑龙江省积温带格局的演变

采用区域气候模式PRECIS,模拟SRES A2和B2情景下2021-2050年黑龙江省积温,利用GIS精细划分积温带,并对积温带的移动与变化进行分析。结果表明:PRECIS能较好地模拟黑龙江省生长季气温及积温的空间分布;2021-2050年黑龙江省大部地区≥10℃积温增加300~500℃·d,西部新增2900~3100℃·d积温带(定义为APP),集中在松嫩平原南部;第一积温带大幅北移东扩达8个经度和2个以上纬度,第二积温带主带北移约1.5个纬度,APP、第一和第二积温带面积总和占黑龙江省总面积的50%以上,比基准时段(1961-1990年)增加约42个百分点,区域面积扩大4倍以上;第三积温带主带北移2个以上纬度,第四、五积温带在农区基本消失,第三、四、五、六积温带面积均显著收缩,面积总和占黑龙江省总面积的45%左右,区域缩小一半。研究结果对黑龙江省应对气候变化,调整农作物种植结构和品种熟性具有指导意义。     

华东地区≥10℃积温的时空演变特征

利用1961-2013年华东地区86个气象台站的日平均气温等资料,采用趋势分析法、克里金空间插值法(Kriging)、Mann-kendall突变检验以及Pearson相关分析等方法,分析该区域近53a日平均气温稳定≥10℃期间积温、持续日数、初终日以及积温带的变化特征。结果表明：（1）近53a华东地区日平均气温稳定≥10℃积温及其持续日数呈显著增加趋势,气候倾向率分别为89.71℃-d-10a-1(P＜0.01)和2.96d-10a-1(P＜0.05),二者主要受初日提前和终日推迟的共同影响,且初日提前的影响更大。（2）日平均气温稳定≥10℃积温及其持续日数在空间分布上呈现明显的纬度地带性和垂直地带性特征,其变化趋势均呈现自东向西、自中部向南北两端递减的规律。（3）随着全球气候变暖,华东地区气候带的分布呈现明显的北移东扩,其中南亚热带、中亚热带的面积不断扩大,分别向北移动1.2、2.2个纬距;北亚热带约向北移动1个纬距,面积有所减小;暖温带的面积不断减小。（4）华东热量资源对平均气温的响应主要表现在积温的上升、持续日数的增加、初日的提前以及终日的延迟。     

近50年华东地区热量资源变化特征分析

利用1961-2010年华东地区87个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对华东地区近50a来≥0℃和≥10℃积温及其持续天数和起止日期的时空分布特征进行分析,以了解气候变暖对该地区热量资源分布的影响。结果表明,1961-2010年华东地区气温持续增高,回归系数达0.24℃/10a,趋势系数为0.68(P<0.01),各项热量资源指标与气温呈显著正相关(P<0.05)。随着气候变暖,≥0℃和≥10℃的积温及持续天数普遍显著增加;≥0℃积温为5000、6000℃.d和≥10℃积温为4500、5500℃.d,以及≥0℃持续天数为300、340d和≥10℃持续天数为220、240d的等值线从华北平原南部和长江下游地区向北大幅推进,长江下游地区北移幅度较大,≥0℃和≥10℃积温及持续天数明显北移的起始年代分别为20世纪90年代和21世纪前10a。≥0℃和≥10℃积温及持续天数普遍增加是受起始日期提前和终止日期延后的共同影响,而前者的影响更明显。     

宁夏引黄灌区近50年北移冬小麦越冬期温度变化特征分析

利用宁夏引黄灌区所辖市（县）的11个气象站点1961-2009年的逐日温度数据,分析了当地北移冬小麦种植区各项温度指标的变化特征。结果表明：近50a来,宁夏引黄灌区1月极端最低气温的平均值为-19.8℃,冬小麦北移后比北移前升高了3.9%;1月的平均温度为-7.4℃,冬小麦北移后比北移前升高了12.8%,1月平均气温低于-9℃的年数减少了75%,说明宁夏引黄灌区北移冬小麦已经处于冬小麦种植北界内的适宜种植区;北移冬小麦生育期≥0℃积温平均值为1969.6℃.d,冬小麦北移后比北移前增加了11.1%,但无论冬小麦北移之前还是之后,宁夏引黄灌区冬小麦生育期≥0℃积温都能保证冬小麦正常生长;北移冬小麦越冬前≥0℃积温平均值为363℃.d,北移后比北移前增加了10.3%,接近华北冬小麦生长所需冬前≥0℃积温400℃.d的下限;越冬期负积温平均值为-586℃.d,北移后比北移前增加了22.3%,但仍然达不到华北冬性和强冬性品种安全越冬的越冬期负积温的下限。因此,适时早播和加强水肥管理以增加冬前≥0℃积温、培育壮苗和提高冬小麦的越冬存活率是保证北移冬小麦高产的关键技术措施。     

华北平原近45年农业气候资源变化特征分析

利用华北平原53个气象站1961—2005年逐日气温、降水资料,运用最小二乘法进行线性倾向估计,分析华北平原主要农业气候资源时间、空间变化趋势及其差异。结果表明：华北平原年≥0℃活动积温、5-10月≥10℃活动积温以及〈0℃负积温绝对值的变化与年平均气温的变化密切相关,20世纪60年代-70年代中期是热量贫乏阶段,70年代中期-90年代末是热量增加阶段,90年代末-2005年热量最丰富,但趋势表现为减少;华北北部和东部沿海热量增加趋势明显,中南部≥10℃活动积温呈减少趋势;华北平原全年、夏季降水量减少趋势不显著,但年际间变化增大,多年来降水偏少,2003—2005年的降水量增加;华北平原降水量分配在南北之间、沿海与内陆之间趋于平均,夏季表现尤为明显。     

去城市化作用前后黑龙江省积温对比分析

肩负粮食安全重要职责的黑龙江省,地处中高纬度,温度资源是限制该省农业生产的重要因素。≥10℃积温及积温带的变化,对农业品种布局、农业种植结构调整、产量形成都起着决定性作用。本研究采用1961−2020年黑龙江省31个国家气象站实测日平均气温、月平均气温和“基于城市化偏差订正的中国大陆月平均地面气温网格数据集”资料,进行了去城市化作用前后黑龙江省≥10℃积温对比分析。研究表明,与去城市化作用前相比,去城市化作用后近60a黑龙江省积温线性变化趋势和变化倾向率有所放缓;1991−2020年近30a积温平均值普遍降低,城市化作用导致的积温增量孙吴站超过200℃·d,呼玛、黑河、尚志、北安站超过100℃·d,其他大部地区在20～100℃·d;黑龙江省6条积温带中有5条因去城市化作用而调整,第一积温带范围大幅缩小,进而导致第二积温带范围显著增大,第三、四、五积温带有所南移。     

1961-2010年中国农业热量资源分布和变化特征

利用全国508个气象站点1961-2010年地面气象观测资料,采用气候倾向率和GIS方法研究了近50a全国尺度热量资源分布,并比较分析1961-1980年(Ⅰ)和1981-2010年(Ⅱ)两个时段的热量资源变化特征。结果表明:全国热量资源分布不均匀,总体特征为南多北少,东部主要受纬度的影响,西部则受地形影响。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ平均温度0℃、10℃和15℃等值线均存在北移现象;日平均气温≥0℃和≥10℃的持续日数平均增加5.5d和4.7d;日平均气温≥0℃和≥10℃积温分布和变化趋势相似,华南地区5500~6100℃·d(≥0℃积温)和5300~6500℃·d(≥10℃积温)积温带面积分别增加5.32×104km2和1.92×103km2。1961-2010年,平均温度气候倾向率为0.27℃/10a,增暖趋势显著,且北方增暖趋势较南方明显;最低、最高温度气候倾向率分别为0.37℃/10a和0.21℃/10a。≥0℃积温和≥10℃积温增加趋势大体一致,约为70℃·d/10a。近50a,全国热量资源(平均温度、最高、最低温度和积温)呈增加趋势,且最低温度变化幅度高于最高温度,对气候增暖起主要作用。气候增暖将对农业生产的空间分布产生影响,使基于原来指标和气候确定的农业气候区划边界与当前气候现实存在偏离,研究热量资源的分布和变化对合理利用热量资源,确定合适的农业气候指标和作物种植区域具有指导意义。     

黑龙江省热量资源变化及其对作物生产的影响

气候变暖背景下,热量资源变化势必对寒地农作物生产环境、生长发育及种植制度产生重要影响。本文利用黑龙江省1971—2014年67个观测站逐日气象资料,计算了≥10℃活动积温和≥0℃活动积温(以下简称积温)及无霜期等农业热量指标,采用线性倾向率、累计距平、M-K检验和经验正交函数(EOF)方法等统计方法,分析了热量资源变化特征及突变特征,以及对农业生产的可能影响。结果表明:≥10℃积温和≥0℃积温分别以86.7℃?d?(10a)-1和80.5℃?d?(10a)-1的速率显著增加,无霜期呈延长趋势[倾向率为3.8 d·(10a)-1];≥10℃积温和无霜期在1993年发生突变,突变后二者初日提前,终日延后。≥10℃积温和≥0℃积温的增加幅度西部大于东部,无霜期延长幅度中西部大于东北部,农业热量资源变化幅度大的地区亦是热量敏感区域。热量资源增加对农业的影响,表现在农作物适宜生育期延长;适宜水稻和玉米种植的区域向北、向西扩张,大豆种植重心北移;原适宜种植极早熟、早熟品种的区域逐步被中熟、中晚熟品种替换。热量增加使水稻、玉米和大豆三大作物产量的进一步提高成为可能。     

晋陕蒙地区≥10℃积温的时空变化特征

利用1960-2014年晋陕蒙三省75个气象站逐日平均气温实测数据,采用多元线性回归模型的积温空间模拟方法和气候倾向率法,对晋陕蒙地区1960-2014年日平均气温稳定≥10℃积温的时空特征进行分析。结果显示：（1）从整个分析期来看,1960-2014年晋陕蒙地区日平均气温稳定≥10℃积温总体呈上升趋势,近55a积温增速为74.60℃·d·10a-1,93%的气象站点积温增加趋势显著（P＜0.05）,仅有7%的站点变化趋势不显著。（2）从空间分布来看,分析期内≥10℃积温平均值呈现由低纬度向高纬度、由低海拔向高海拔逐渐减少的规律。（3）从各年代积温线的移动情况看,＜1600℃·d、1600～3200℃·d占的区域面积占总面积比例呈现逐年代降低的趋势;3200～4500℃·d的区域面积占总面积的比例呈现逐年代升高趋势;＞4500℃·d所占区域面积占总面积的比例在1970-1979年、1980-1989年呈降低趋势,在1990-1999年、2000-2014年呈升高趋势。（4）从时段Ⅰ（1960-1989年）和时段Ⅱ（1980-2014年）气候带的变化情况看,中亚热带从无到有,北亚热带、暖温带区域面积逐渐增加,中温带和寒温带区域面积逐渐减少,气候带在气候变暖背景下呈北移西扩的趋势。总体上,≥10℃积温呈现出向高海拔扩张和高纬度北移的趋势。     

龙眼角颊木虱发育起点温度和有效积温的研究

报道了龙眼角颊木虱的各个虫态及全世代的发育起点温度和有效积温, 并与实际发生情况作了初步验证。研究结果表明, 该虫全世代的发育起点温度C为6.966±2.0142 (℃), 有效积温K 为770.224±88.2071 (日度), 龙眼角颊木虱在福州地区全年发生的理论代数为5.907 代, 与实际发生6 代相吻合     

关于积温一词及其度量单位科学性问题的讨论

积温是农业气象及相关学科常用的一个基本概念,但长期以来对于其科学意义和度量单位的认识很不一致。本文回顾了积温概念的由来和发展,评述了积温概念在科学性上存在的问题,介绍了国内外的有关修正和改进工作,特别是英国学者J.L.Monteith应用热时理论对于积温本质做出的科学阐述。通过对文摘数据库CAB中1990-2008年10月发表的科技文献检索结果的统计分析,比较了积温及其同义词在文献题目中的应用频率和地域分布特征,表明国际学术界的主流正在日益摈弃传统积温概念的不科学表述形式。为改变目前农业气象界在积温概念及其度量单位上的混乱状态,结合第二届科学名词审定工作,建议赋予"积温"和"热量资源"名词以新的表述方式,使之既不违背物理学原理,又能照顾目前已被广泛使用而约定俗成的现状,以利农业气象学科的健康发展和促进农业气象科技的广泛应用。     

黑龙江省不同积温带水稻产量差异分析

利用黑龙江省1951-2012年不同积温带18个气象观测站的气温资料和水稻产量统计资料,通过2011和2012年黑龙江省不同积温带水稻田间试验,用统计分析方法对不同积温带下水稻产量构成及穗部性状表现差异进行分析.结果表明,分析期内黑龙江省年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温显著升高,线性倾向率分别为0.512、0.258和0.478℃·10a-1（均通过0.05水平的显著性检验）;各积温带相比,气温相对较低的第六积温带升幅最大,积温越低线性趋势倾向率越大,气温与水稻产量的相关性也越大.不同积温带产量构成要素与产量的相关系数由高到低依次为穗粒数＞结实率＞穗数＞千粒重,除千粒重外其它指标的差异均显著.所选穗部性状中多数指标与水稻单产呈显著或极显著正相关,相关性依次为着粒密度＞二次枝梗数＞二次枝梗粒数＞一次枝梗结实率＞一次枝梗数＞一次枝梗粒数.生产上可根据相应指标进行优化以便在不同积温带上获得高产.     

播期对冬小麦生长及所需积温的影响

为给应对气候变暖而进行播期战略性调整和确定播量提供科学依据,以济麦20为供试材料,对时间跨度为67d的12个播期的冬小麦生长及所需积温进行了对比研究。结果表明：随着播期的推迟,播种-出苗期需0℃以上积温有所增加,冬前主茎每长1叶、冬后关键生育期和全生育期所需0℃以上的积温大幅度减少。晚播处理的苗后积温利用率显著提高,推迟播期有利于节约光热资源,为上茬秋作物腾出较多积温,让其在田间充分灌浆和成熟。     

高温时数和热积温对超级早稻结实率的影响

以超级稻淦鑫203为材料,于2012年和2013年分别进行分期播种试验,根据田间试验获得的产量结构数据和地面观测站气象资料,探讨该品种抽穗后各阶段内高温时数、热积温对超级稻结实率和秕谷率的影响。结果表明：影响超级稻结实率的主要原因是乳熟-成熟期高温导致秕谷率增加,高温与空壳率相关性不明显。高温时数、日热积温及时热积温均与结实率和秕谷率之间存在一元二次函数关系,结实率与三者呈负相关,秕谷率与之呈正相关。且三者影响结实率存在临界值,乳熟-成熟期不同量级（35.0～37.0℃）的高温时数对结实率影响的临界值分别为：44.4h、32.6h、22.6h、15.0h和6.0h;日热积温对结实率影响的临界值抽穗-成熟期为18.6℃·d,乳熟-成熟期为12.8℃·d;时热积温对结实率影响的临界值抽穗-成熟期为44.9℃·h,乳熟-成熟期为53.2℃·h。低于临界值时,随着高温影响的累积,结实率呈下降趋势;当高温因子达到临界值后,结实率变化不再明显。研究认为乳熟-成熟期的高温天气导致超级稻籽粒灌浆不充实,秕谷率增大,是影响结实率下降的一个重要原因。     

甘肃省近55年来积温变化趋势特征分析

选用甘肃省27个资料序列较长的气象站点1960—2014年日平均气温资料,运用线性倾向估计、M-K检验等气候统计诊断方法,对近55年来甘肃省≥0℃和≥10℃积温的时间变化趋势、突变特征进行了检测分析,采用基于ArcGIS的混合插值法对其空间分布特征及变化趋势进行了分析。结果表明:（1）甘肃省稳定通过≥0℃和≥10℃的积温空间分布总体呈现“自东南向西北,由平川、河谷、盆地向高原和高山逐渐减少”的布局;（2）1960—2014年稳定通过≥0℃和≥10℃的积温分别以66℃/10 a和64.75℃/10 a的倾向率呈显著上升趋势,并均在1998年发生了突变,突变前后积温增加幅度的空间分布总体呈“随纬度增高由西南向东北增大”的格局;（3）气候带的分布在气候变暖形势下呈现出整体向高海拔扩张和高纬度北移的趋势,具体表现为北亚热带、中温带以及暖温带区域逐渐扩大,高原气候带区域减少。     

降水量和积温变化对天津冬小麦产量的影响

利用天津1960-2008年冬小麦单产资料,采用统计方法分析了影响冬小麦产量变化的主要气象因子及其变化趋势。结果表明:3个时段(全生育期、拔节-灌浆期、播种前)的降水量以及越冬前正积温是影响天津冬小麦产量的两种主要气象因子。趋势分析表明,49a中天津地区3个时段的降水量呈先减少后增加的变化趋势,越冬前正积温呈直线增加趋势;根据分别建立的冬小麦气象产量与影响时段降水量、越冬前正积温的回归方程,计算得出全生育期降水量达到122mm、拔节-灌浆期降水量达到41mm、播种前降水量达到36mm和越冬前正积温达到511~627℃.d是天津冬小麦气象产量为正值的水分和温度临界指标;据此标准,49a中,3个时段降水亏缺概率为22%~80%,但由于灌溉能力的提高,降水对产量的影响作用减小;冬小麦越冬前遭遇低温的概率为10%~50%,遭遇高温的概率为8%,并随年代增加呈上升的趋势,积温对产量的影响作用逐渐增强。     

积温及热量资源概念的科学性问题与改进

积温与热量资源的概念广泛存在于国内文献及教材,但其传统定义有违物理学原理,英译用词及度量单位也不统一,需要给予准确的科学诠释并进一步规范化。本文分析了Web of Science的相关文献,综述了积温与热量资源概念的由来与发展,提出了应用中存在的问题。研究表明：虽然积温作为农业热量资源的主要指标并广泛应用,但植物和变温动物完成某个阶段的生长发育并非需要一定数量的积温,而是需要适宜温度条件和必要的持续时间;过高的温度或过多的热量反而可造成伤害,有时有的物种反而需要相对较低的温度条件。建议将“热量资源”改称“温度资源”,即有利于植物与变温动物生长发育的温度条件与其持续时间的综合,从而赋予积温和温度资源充分的生物学与物理学意义。     

陕北、渭北冬季负积温变化特征及趋势预测

利用陕北、渭北各气象站1960-1990年日平均气温资料统计各站的负积温，用小网格分析法分析其空间变化规律；选择榆林、绥德、延安、洛川和铜川等5个代表站，对40年负积温进行3年滑动平均模拟，分析时间变化特点和变化趋势，发现它们都有4年和9年的基本周期；分析确定了冬季冷暖评判指标；根据负积温变化趋势和变化规律，选择直线回归和方差分析叠加，对未来几年冬季冷暖状况进行预测。