气候变化背景下未来中国气候生产潜力时空动态格局

基于气温及降水数据,运用Thornthwaite Memorial模型,分析了气候变化背景下中国未来(2021-2099年)RCP4.5和RCP8.5气候情景相对于基准期(1986-2005年)气候生产潜力的时空分布及动态变化特征。结果表明:基准期、未来RCP4.5及RCP8.5情景下中国气候生产潜力(CPP)年均值分别为754.14、878.48、920.34g/(m~2·a)。未来CPP呈显著增加趋势,但并未发生突变。其中,RCP4.5情景下年均增加124.34g/(m~2·a),只21世纪前半叶显著增加;RCP8.5情景下年均增加166.20g/(m~2·a),21世纪前半、后半叶均显著增加,且后半叶增幅更大。未来RCP4.5、RCP8.5情景下中国CPP呈年代际递增趋势,20年代最低,分别为841.90、849.94g/(m~2·a),90年代最高,分别为894.43、1001.44g/(m~2·a);随着年代增加距平百分率由负到正,增幅逐渐变大。在空间上CPP总体呈现出从西北向东南逐渐递增的带状分布。未来CPP在大部分区域都增加,增幅在北部大于南部,大部分地区增幅在300g/(m~2·a)以下,只有西北部分地区增幅超过600g/(m~2·a),最高达14倍。在西、南部少数地区,未来CPP将下降,最大降幅为293g/(m~2·a)(93%)。该研究对于未来合理利用气候资源、科学应对气候变化、实施可持续发展战略具有一定的指导意义。     

气候变化对甘肃省雨养农业区玉米种植区划的影响

以甘肃省雨养农业区55个气象站1971—2015年气温和降水实测资料为基础,根据玉米生长发育对气象条件的需求,运用综合评判法筛选出7月平均气温、≥10℃积温和年降水量作为玉米种植适宜性气候区划指标。采用线性倾向率法、累积距平、ArcGIS空间分析技术及Mann-Kendall法对研究区气候指标的时空变化特征及其突变进行了分析,结合玉米种植地理分布信息,建立适宜度评价模型,对气候变化背景下玉米种植适宜区的空间分布变化进行分析。结果表明:(1)近45 a来,甘肃省雨养农业区7月平均气温和≥10℃积温均呈明显的上升趋势,以0.29、98.13℃·10 a~(-1)的速率显著增暖,并分别于1994年、2000年发生突变;年降水量总体呈减少趋势,存在强烈波动变化,以-2.57 mm·10 a~(-1)的速率缓慢下降,1988年发生突变。(2)从空间分布来看,7月平均气温和≥10℃积温总体呈现出由北向南、由西向东递增的格局;降水量空间变化不规律,研究区中部降水少,四周降水较多。(3)气候变化导致研究区玉米可种植区域向高海拔地区移动,海拔上移了500 m,玉米种植的界限发生了较明显的空间位移,北移、西扩显著,从陇中、陇东、陇南地区扩展至甘南地区,适宜于种植的耕地总面积达2.27×10~6 hm~2,比2000年前增加了5.85×10~4 hm~2,在总耕地面积的基础上增加了2.4%,其中最适宜区增加最为显著,达15.9%。玉米种植适宜程度区划的区域分配有差异,2000年后甘肃省雨养农业区玉米种植最适宜区耕地面积较之前增加3.84×10~5 hm~2,次适宜区、适宜区和不适宜区耕地面积分别缩小2.54×10~5 hm~2、7.1×10~4 hm~2和5.9×10~4 hm~2。     

21世纪开都-孔雀河流域未来气候变化情景预估

利用Downscaled CMIP3 and CMIP5 Climate and Hydrology Projections (DCHP)提供的31个 CMIP5降尺度数据和CRU逐月气温、降水格点数据集,通过评估PLS(偏最小二乘回归)、RR（岭回归）和EE（等权平均）3种多模式集合平均预估模型对历史气候变化的模拟能力,确定最优集合方法,进而预估开都-孔雀河流域21世纪气候变化情景。结果表明：① 所建立的PLS模型对流域的气温和降水具有较好的模拟能力,尤其对气温的模拟, r值均达到了0.64以上,明显优于降水（0.19~0.36）,但存在空间异质性;② 21世纪开都-孔雀河流域各子区气温呈显著增加趋势,且RCP8.5情景下的增温速率〔0.58~0.67 ℃·（10a）-1〕是RCP4.5情景下〔0.25~0.31 ℃·（10a）-1〕的2倍以上,21世纪中叶是2种情景产生明显差异的开始。整个流域增温速率由西北山区向东南荒漠区逐渐增大;③ 未来降水在不同排放情景下变化速率的分布状况略有不同,但均呈显著增加趋势,且RCP8.5情景下的增加速率〔1.22%~1.54%·（10a）-1〕总体上高于RCP4.5〔0.80%~1.32%·（10a）-1〕。     

甘肃河东雨养农业区旬降水变化及其与土壤湿度关系

利用甘肃省河东雨养农业区分布均匀的13个农业气象试验站1971～2007年的逐日降水量和土壤湿度资料,分析了该区域作物生长期(3～11月)逐旬降水量的空间分布特征、变化趋势及其与相应时段土壤湿度之间的关系.结果表明,近37 a来,河东雨养农业区逐旬平均降水量的空间分布表现为两种主要的形式--南部型和东部型.南部型,降水...     

气候变化对河北坝上不留茬农田土壤风蚀扬尘排放速率的影响

基于全球气候模式NorESM1-M产生的RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5气候变化情景数据,利用国家原环境保护部推荐的土壤风蚀扬尘计算方法,模拟分析了未来气候变化对河北坝上砂粘壤土、粘壤土、壤粘土、砂壤土、砂粘土和风沙土不留茬农田土壤风蚀扬尘总可悬浮颗粒物（Total suspended particle, TSP）、 PM₁₀和PM_2.5的季节和年排放速率影响。结果显示：气候变化影响下坝上地区气温上升,年降水量和风速波动较大,不同情景下变化趋势不同。RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景与基准情景下比较,不同土壤风蚀扬尘TSP、PM₁₀和PM_2.5季节排放速率在春季分别高15%、47%、28%和46%,夏季分别高1%、14%、3%和7%,秋季分别高17%、54%、45%和38%,冬季分别低36%、42%、39%和44%。在RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下与基准情景下比较,按月排放累加计算,各土壤风蚀扬尘TSP、PM_10<...     

气候变化下基于GIS的农田恶性杂草旱雀麦在中国的分布与发展趋势

为确定旱雀麦在我国的空间分布及其对气候变化的响应,以期进一步开展生态防控,本研究利用旱雀麦在中国的地理分布数据,结合当前气候数据和未来气候变化情景（RCP8.5情景下2050s,2070s）,建立最大熵模型（MaxEnt模型）,确定影响旱雀麦分布的主导环境因子。应用地理信息系统（GIS）对中国地区旱雀麦的适生区进行划分,以ROC曲线作为模拟的准确性评价指标。结果表明,MaxEnt模型模拟效果极好（AUC=0.965）;当前气候条件下,旱雀麦适生面积为2.5534×10⁶ km²,主要集中分布于青海省东北部、甘肃省与青海省接壤的地区、四川省的西北部,以及新疆的西北部;其中影响旱雀麦分布的主要环境因子为海拔、bio12（年降水量）、bio9（最干季度平均温度）和bio15（降水量季变异系数）,其贡献率分别为45.0%、17.5%、9.7%、9.7%,累计贡献率达81.9%;在RCP8.5情景下,未来2个时期,旱雀麦潜在高适生区分布面积与当前相比增加了12.2%~23.3%,但RCP8.5情景下2070s较RCP8.5情景下2050s旱雀麦的潜在高度适生区分布面积减少了8.9%。综上所述,气候变化情景下旱雀麦的潜在分布面积呈现出扩大趋势,且RCP8.5情景下2070s较RCP8.5情景下2050s的适生区分布面积有缩减趋势。     

CMIP5多模式对朝鲜干旱模拟与预估

利用英国东英格利亚大学CRU(Climatic Research Unit)逐月降水格点数据,评估耦合模式比较计划CMIP5多模式集合数据对朝鲜地区气象要素的模拟能力,并通过SPI旱涝指数预估不同典型浓度路径情景下朝鲜干旱时空特征。结果表明:1)CMIP5多模式集合数据对朝鲜地区降水的空间分布有一定的模拟能力,并能很好的反映出月降水量的波动变化;2)三种典型浓度路径情景下,朝鲜地区降水表现出增长趋势,西部地区降水增幅大于东部;3)三种典型浓度路径情景下,朝鲜干旱均有所缓解;RCP4.5情景与基准期相比干旱发生频率有所降低,轻旱和中旱发生频率"南增北减"。     

从水土资源匹配关系看中亚地区水问题

中亚地区是世界上水土资源开发利用引起生态问题最突出的地区之一。运用基尼系数法和单位面积耕地所拥有的水资源量法,对中亚地区水土资源空间匹配关系进行定量分析。结果表明：中亚作为一个整体,水土资源匹配状况良好,通过调配可以达到水土资源均衡。但中亚五国间差异较大,表现为上游国家匹配状况优于下游国家。此外,通过对水土资源匹配状况的定量分析,得出中亚水问题不仅仅是量的问题,核心所在是国家间、尤其是上下游国家间对跨界河流水资源的利用与分配问题。     

基于FY-4A QPE的中亚五国降水时空分布特征北大核心CSCD

FY-4A定量降水估计产品(Quantitative PrecipitationEstimation,QPE)为深入研究中亚五国降水的时空分布特征提供了数据源。本文首先采用全球降水观测(Global PrecipitationMeasurement,GPM)多星集成降水终级产品IMERG-F(Integrated Multi-satellite RetrievalsforGPM Final run)评估FY-4A QPE,然后利用FY-4A QPE分析中亚五国的降水特点及时空分布特征,结果表明:(1)FY-4A QPE能够精细地反映中亚五国降水的空间分布差异,降水估计结果比较合理且与IMERG-F的时序变化具有较好的一致性。(2)中亚五国年平均降水量的空间分布差异大,且与海拔高度有关,高海拔地区的年平均降水量超过500 mm,但面积占比不足10%;低海拔地区的年平均降水量不足350 mm,但面积占比却超过90%。(3)中亚五国降水的空间分布有明显的季节性,夏季降水范围最广,平均降水量超过50 mm;秋季平均降水量最小,绝大部分地区平均降水量不足40 mm。吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦四季降水相对充足,部分区域季节平均降水量超过480 mm;哈萨克斯坦中西部、乌兹别克斯坦中西部和土库曼斯坦北部季节平均降水量不足40 mm。(4)根据月平均降水量超过40 mm区域的聚集度,中亚五国月平均降水的空间分布可以大致分为点状离散分布型、干旱型、半干半湿型和三明治型四种分布形态。(5)中亚五国夏季降水多发区的逐小时平均降水量具有“准三小时”周期性日变化特征,午后至前半夜是降水多发时段之一,降水类型以小雨为主,其次是少量的中雨。     

甘肃省雨养农业区气候变暖背景下秋粮生产脆弱性研究

利用甘肃省雨养农业区4个地(市)31个县近40 a的秋粮产量和气候资料,分析了这几个区域40 a来的气候变化特征、产量演变规律,并对秋粮生产的脆弱性进行了评价。结果表明,近40 a来甘肃雨养农业区的气候表现为暖干化演变趋势;气候的暖干趋势对秋粮的增产不利,气候的暖干化减缓了粮食的增产速度;气候波动剧烈的地区秋粮生产的脆弱度大。强脆弱区主要集中在陇东东部及天水北部地区。     

凝胶基保水缓释尿素的稳定性

利用共聚法将保水剂和尿素共聚制成一种凝胶基保水缓释尿素肥料,并用热分析法、土壤培养及紫外老化法,结合红外光谱及电子显微镜、吸水倍率考察凝胶基保水缓释尿素的稳定性。热分析结果表明,保水缓释尿素的热稳定性与其材料合成中尿素/保水剂比有关,其配比为0.54∶1和0.44∶1时热稳定较佳。吸水倍率测试表明,保水缓释尿素在土壤培养中释放尿素后,保水剂仍保持吸水、保水特性。红外光谱和电镜观察解析表明,凝胶基保水缓释尿素既释放尿素,又交换吸附了土壤养分和盐分。紫外老化实验结果反映出保水缓释尿素形态及颜色发生了变化,但红外光谱解析表明其保水材料化学结构未改变,仍保有吸水保水和养分缓释的功能。因此,实验合成的凝胶基保水缓释尿素是具有一定稳定性的吸水保水功能的缓/控释肥料,其尿素/保水剂比为0.54∶1和0.44∶1较合理。     

黄淮海平原灌区节水高效耕作制度构建

黄淮海地区是我国重要的粮食产区,平均复种指数为150%,小麦-玉米一年两熟加春播作物组成的两年三熟制为该区域的主要种植制度。受水资源限制,部分地区复种指数呈现下降趋势,严重影响了区域粮食安全。发展节水高效耕作制度成为解决区域粮食安全和生态安全的重大科技问题。介绍了山东农业大学在小麦-玉米周年节水高效耕作制度和春播作物覆盖节水耕作制度两个方面的最新进展：前者重点介绍秸秆还田与高效耕作、高杆喷灌水肥一体化、肥水耦合、测墒补灌等生物节水与农艺节水的技术创新与集成;后者重点介绍多功能生物降解地膜的研制与花生、马铃薯等覆盖节水增产技术体系。在此基础上,提出黄淮海地区耕作制度的发展方向与技术需求(采取深松与秸秆还田技术相结合、深松与高杆喷灌结合、废弃物还田、合理灌水与施用氮肥相结合、地膜覆盖技术等),以期为黄淮海平原灌区粮食安全和生态安全提供战略支撑与技术支持。     

欧李内生促生菌分离、鉴定及促生、耐盐碱特性

为获得欧李(Cerasus humilis)根系优良内生促生菌,以欧李根系为研究材料,采用组织匀浆法分离纯化可培养内生细菌,测定其固氮、解磷、溶磷、合成植物生长素IAA(吲哚乙酸)和耐盐碱特性,并通过16S rRNA序列系统发育分析进行初步鉴定.结果显示:分离的7株菌均表现出一定的促生潜力,菌株固氮酶活性在50.64～...     

盐碱胁迫下藜麦种质幼苗生理特性及耐盐碱性评价

以藜麦为研究对象,使用盆栽育苗法,设置0(CK)、150、300 mmol·L^-1 3个混合盐碱(NaCl∶NaHCO₃=1∶1)浓度处理,通过测定幼苗鲜质量、干质量及叶片叶绿素、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量、抗氧化酶活性等生长及生理指标,研究盐碱胁迫对10份藜麦(Q1～Q10)种质幼苗生长和生理特性的影响。结果表明：随盐碱胁迫程度加剧,幼苗的株高、根长较对照有少量增高,Q1的150 mmol·L^-1和300 mmol·L^-1处理较CK增高3 cm,而鲜质量相较CK有明显的下降趋势,在300 mmol·L^-1至150 mmol·L^-1减少0.19 g;叶片叶绿素含量中的Q6由CK的2.7 mg·g^-1在150 mmol·L^-1时上升至4 mg·g^-1,在300 mmol·L^-1时下降至2 mg·g^-1;Q1的可溶性糖由CK的30.8 mg·g     

莴笋根部促生菌筛选与促生特性测定

为获得莴笋(Lactuca sativa)根部优良促生菌株,为后续研制微生物接种剂(菌肥)提供优良菌种,以莴笋根系为对象,利用选择性培养基分离、筛选莴笋根系溶解有机溶磷、无机溶磷细菌和固氮细菌,测定其溶磷能力、固氮能力、分泌植物生长激素能力以及对植物病原菌的拮抗能力;对性能优良的菌株进行16S rDNA分子生物学鉴定。研究表明:莴笋根部分离到25株溶磷菌株,其溶解无机磷能力为60.83～290.66μg·mL~(-1)(菌株PGBA2溶磷量最高,为290.66μg·mL~(-1)),溶解有机磷的能力普遍较低,为8.12～71.87μg·mL~(-1);分离出固氮菌株20株,固氮酶活性为8.37～371.54 nmol·h~(-1)·mL~(-1)(GNB6固氮酶活性最强,为371.54 nmol·h~(-1)·mL~(-1));分离筛选分泌植物生长激素(IAA)菌株14株,分泌量为0.78～5.29μg·mL~(-1)(MGBD1分泌IAA的能力最强,为5.29μg·mL~(-1));菌株MGNB4、MGBC3、PGBA2对黄瓜枯萎病(Fusarium oxysporum)有抑菌作用,抑菌率达到50%以上。对9株优良PGPR菌株进行分子生物学鉴定,菌株MGBC2、MGBC3、PGBA2为醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus),菌株MGNB3、MGNB4为华夏氏肠杆菌(Enterobacter huaxiensis),菌株MGBD1为铜绿假单胞菌(Pseudomonas brassicacearum),菌株GND5为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),菌株GNA6为气泡微细菌(Microbacterium aerolatum),菌株GNB6为放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter)。     

基于SPEI和时空立方体的中国近40年干旱时空模式挖掘

利用1980—2019年中国612个气象站点逐月降水量和温度数据计算多尺度标准化降水蒸散指数(SPEI),根据中国气温条件划分7大地理分区并结合时空立方体、时空热点分析、时空聚类和时空异常值来探究中国近40年多尺度标准化降水蒸散指数SPEI的时空分布特征。结果表明:(1)通过干旱频率的计算,发现轻度干旱和极端干旱最为严重的地区为内蒙古草原地区,严重干旱和中度干旱在西北荒漠地区最为严重。(2)通过时空立方体展示出中国旱情在时空分布上差距较为显著,西北地区最为严重,其次是西南的西部地区和华北的北部地区;(3)对我国近40年SPEI 12的时空热点进行分析可得我国旱情的时空趋势,其中冷点地区和热点地区各有2个,热点主要分布在华中和东北地区的西部,冷点主要分布在华中的中部地区;4)对多尺度SPEI进行局部异常值分析得到,年尺度的华南西部和华中、华南湿润亚热带地区的中部呈低-低聚类,说明该地全年旱情相对更严重。     

一种播补一体化新型马铃薯播种机的设计与试验

现有马铃薯漏播补偿方案普遍需附加补偿种箱及单独设置补偿排种通道,导致系统结构复杂、补偿种薯落点偏差较大。为此,本研究提出了基于单向离合器的播补一体化马铃薯播种机新方案。该方案排种链轮正常播种使用地轮动力,而补偿状态在单向离合器协调下转移至补偿专用电动机,补偿完成后则继续恢复至地轮。基于此,在计算所需时间内,采用后一取种勺上的种薯直接追赶前一缺种位置的追赶式补偿方案,可以使补偿种薯也在原排种通道中运动,独立的补偿种薯专用通道不再需要,从而使系统结构简化、可靠性提高。样机田间试验表明,所采用的红外辐射排种监测系统误判率不超过1‰,系统平均自然漏播率对排种速度不敏感,漏播补偿成功率随着排种链速度的增加而快速降低,但即使达到正常排种链速最高值0.8 m·s^-1,依然有平均74%以上的漏播能被成功补偿,系统平均最终漏播率不足平均自然漏播率的1/4,漏播补偿作用效果明显。     

生物有机肥对核桃园土壤细菌群落结构的影响

为了探究生物有机肥对核桃园土壤细菌群落的影响,采用16s rRNA高通量测序技术,研究了不施肥(CK)、常规施肥(TN)和施生物有机肥(TB)3个处理土壤细菌群落多样性和结构组成。结果表明,TB处理中土壤有机质、全氮、全磷比CK处理分别提高了46.3%、30.6%和50.8%。TB处理α-多样性指数均为最高,而TN处理中香浓指数和ACE指数较CK处理分别降低了0.5%和1.2%。在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)为优势类群,共占细菌总量的85.2%～90.6%。鞘脂单细胞菌属(Sphingomonas)和节杆菌属(Arthrobacter)为主要属,其相对丰度在TB处理较CK处理分别增加了17.6%和56.6%,较TN处理分别增加了51.5%和104.3%。冗余分析结果表明,环境因子解释了细菌群落变化的94.6%,土壤有机质、碱解氮和速效钾含量是造成核桃园土壤细菌群落结构差异的主要原因。     

播期对江苏省冬小麦产量及其构成的影响

以江苏省冬小麦播期为主要研究对象,利用近20年冬小麦大田播期试验数据相关文献,按照晚播天数、品性、区域、年代进行分组,利用Meta分析方法定量研究了播期变化对江苏省冬小麦产量及其产量构成的影响。结果表明：近20年江苏省冬小麦的播期随时间的推移总体呈现出延迟的趋势,约5.5 d·10a^-1,苏北和苏南地区冬小麦均在晚播18~22 d开始出现减产趋势,苏中地区冬小麦在晚播23~27 d开始出现减产趋势;整体上江苏省晚播13~17 d左右的冬小麦有显著增产效应,增产达3.1%（95%置信区间0.4%～5.8%）,晚播18~22 d及以上时,冬小麦产量开始呈现减产趋势。随着年代不断向后推移,晚播的减产效应出现的越来越早。2000—2010年,晚播23~27 d开始出现减产趋势;2011—2017年,晚播18~22 d开始出现减产趋势;（弱）春性冬小麦从晚播18~22 d开始出现减产效应,（半）冬性冬小麦从晚播8~12 d开始出现减产趋势,冬小麦的选择偏于春性化。Meta分析的数据中,冬小麦穗数对产量的影响更大（P＜0.05,R²＝0.3166）。适当晚播是江苏省稳定冬小麦产量,适应气候变化的有效手段,其主要是通过影响晚播小麦穗数进而影响冬小麦产量。     

自走式青稞联合收获打捆一体机参数优化与试验

为进一步研究提升自走式青稞联合收获打捆一体机工作性能,结合课题组前期研究基础与试验结果,以样机前进速度、纹杆-杆齿组合滚筒转速、脱粒间隙和打捆装置主动带轮转速为自变量,籽粒破碎率、碎芒率和成捆率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与籽粒破碎率、碎芒率和成捆率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明：4个因素对籽粒破碎率影响的主次顺序为纹杆-杆齿组合滚筒转速、脱粒间隙、样机前进速度和打捆装置主动带轮转速;对碎芒率影响的主次顺序为纹杆-杆齿组合滚筒转速、样机前进速度、脱粒间隙和打捆装置主动带轮转速;对成捆率影响的主次顺序为打捆装置主动带轮转速、脱粒间隙、纹杆-杆齿组合滚筒转速和样机前进速度。该一体机最佳工作参数为：样机前进速度为1.95 m·s^-1,纹杆-杆齿组合滚筒转速为864 r·min^-1,脱粒间隙为13 mm,打捆装置主动带轮转速为600 r·min^-1。田间验证试验表明,自走式青稞联合收获打捆一体机作业的籽粒破碎率均值为1.32%、碎芒率均值为97.58%、成捆率为98.36%,表明在优化工作参数条件下一体机能够降低青稞在机械化收获过程中的籽粒破碎,解决了青稞机械化收获中不易碎芒、秸秆回收劳动强度大的难题。