新疆棉花播种-开花期低温冷害的初步判断

参考新疆不同棉区地膜栽培棉花的气候减产年方面的研究，结合各监测点的农业气象资料和单产资料，初步研究不同棉区棉花播种-开花期低温冷害判别的气象指标。结果表明：当北疆棉区6月月平均气温距平≤-0．5℃，南疆棉区5—6月气温持续偏低且月气温距平均≤-0．5℃、或棉花的开花日期滞后，其中喀什棉区棉花开花期比常年晚5d以上，石河子棉区、博州、巴州和阿克苏棉区晚3d以上时、或当6—8月中至少有两个月的月气温为负距平、且6—8月的平均气温距平在0～-0．4℃时，就可能出现一般气候减产年。而当6—8月各月的气温距平均为负值，且其平均气温距平≤-0．5℃时，就可能出现严重的气候减产年。研究结果为当地棉花生产防灾减灾提供参考。     

新疆高产棉花的钾肥施用效果

研究表明，钾肥在新疆主要棉田土壤上施用，对高产棉花有显著的增产作用，增产效果南疆大于北疆。施钾可提高棉花的单铃重和单株铃数。在一定氮磷施用条件下，最高产量的施钾（K2O）量，南疆为133．3kg/hm^2，北疆为146．8kg/hm^2，本试验条件下获得棉花高产，其氮磷钾施用比例，南疆为N:P2O3：K2O＝1：0．50：0．48，北疆为N:P2O：K2O＝1：0．50：0．53。氯化钾和硫酸钾对高产棉花有相似的增产作用。     

气候变暖背景下南疆棉花种植区划的变化

利用南疆地区52个气象台站1961-2013年逐年≥10℃积温、无霜冻期和最热月(7月)平均气温资料,使用线性趋势分析、累积距平和t检验以及基于Arc GIS的混合插值法对各热量要素的时空变化进行分析;结合新疆棉花种植气候区划指标,对比分析了1997年前后南疆棉花种植气候区划的变化。结果表明:南疆地区热量资源的空间分布总体呈现平原和盆地多,山区少的特点。全球变暖背景下,近53a,南疆地区≥l0℃积温、无霜冻期和7月平均气温分别以56.64℃?d?10a-1、3.15d?10a-1和0.15℃?10a-1(P0.05)的倾向率呈显著上升趋势,并分别于1997、1997和1994年发生突变,受其影响,1997年后较其之前,南疆地区中熟棉、中早熟棉区面积分别扩大17682km2和43033km2,早熟棉区面积变化不明显,特早熟棉区和不宜棉区分别减少4940km2和56589km2。     

基于大尺度水肥耦合模型估算新疆膜下滴灌棉花生产潜力

在中国棉花主产区新疆,灌溉是农业生产的重要措施,前人研究获得了丰富的试验数据。该研究综合现有田间试验数据,建立了大尺度水-氮耦合模型,估算新疆膜下滴灌棉花的产量潜力,并根据建立的模型,预测有限水资源供应下2020年新疆的棉花产量。从文献收集1998—2016年新疆地区共172组数据。考虑棉花品种、灌水量和施氮量是影响棉花产量的主要因素,首先根据数据可获性和气候条件,将新疆分为南疆和北疆,然后基于棉花品种,分别建立了南疆和北疆大尺度水氮耦合模型。模型验证表明模型是可靠的,北疆地区模型的R2为0.57,归一化均方根误差为11%,一致性指数0.85,南疆地区R2为0.83,归一化均方根误差为8.3%,一致性指数为0.95。根据模型,南疆最佳灌溉和氮肥施用量分别为604 mm和325 kg/hm~2,相应产量潜力为6 773 kg/hm~2;北疆最佳灌溉和氮肥施用量分别为552 mm和354 kg/hm~2,相应产量潜力为5 961 kg/hm~2;根据新疆未来规划(2020),2020年新疆单位面积棉花可获得灌溉水量为494mm,假设2020年肥力最优供应,根据建立的模型,2020年受水资源限制下,北疆和南疆棉籽单产分别为5 900和6 695 kg/hm~2,皮棉总产可达5.2×106 t。2014年皮棉总产约3.7×106 t,为2020年受水资源限制下皮棉产量潜力的71%。该研究可为新疆膜下滴灌的推广和农业水资源规划提供参考。     

我国主产棉区棉花纤维品质性状的区域分布特征

我国主产棉区及其亚区的棉纤维品质区域特征明显,适时评价各棉区的纤维品质发展现状有助于稳定优势棉花产区和促进特色棉花产区的发展。本研究采用GGE双标图分析了2011—2015年全国棉花品种区域试验中各亚区环境与纤维品质性状的互作模式,分析比较了各主产棉区和亚区的纤维品质特征。结果表明:1)在主产棉区尺度上,长江流域棉区纤维长度和比强度最好,并且都达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,而马克隆值和纺纱均匀性指数居中;黄河流域棉区的纤维长度和比强度较好,但马克隆值偏高;西北内陆棉区的马克隆值和纺纱均匀性指数表现最好,纤维长度和马克隆值达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,但比强度在三大棉区中表现最差。2)在棉花亚区尺度上,纤维长度表现以长江下游和长江上游亚区为最好,黄土高原亚区稍差,其余亚区表现较好;比强度表现以长江下游、长江中游、淮北平原、南襄盆地和黄土高原最好,而南疆棉区、长江上游和北疆棉区比强度稍差;马克隆值以北疆棉区、南疆棉区和长江上游表现最好,而黄土高原、淮北平原、长江中游和华北平原的马克隆值偏高。3)在纤维品质的综合表现上,北疆棉区、长江下游、长江上游和南疆棉区的纤维品质综合表现最好,淮北平原、长江中游和南襄盆地次之,华北平原和黄土高原稍差。本研究展示了GGE双标图的"环境?性状"功能图在纤维品质区域特征评价方面的应用效果,可为我国棉花优势产区发展和棉纺企业合理用棉提供理论依据,也对全国棉花纤维品质生态区划分具有指导意义。     

气候变暖背景下中国三大棉区水热时空变化

气候变化背景下,我国棉区气候资源也发生了相应的变化。研究棉花各生育期的水热时空变化特征,并提出相应技术与策略,对气候变化背景下稳定我国棉花生产具有重要意义。本文基于我国三大棉区——西北内陆(总产占全国80%以上,包括北疆亚区、南疆亚区、东疆亚区及河西走廊亚区)、黄河流域及长江流域棉区377个气象站点的逐日气象数据和50个农业气象试验站的物候期数据,分析了1961—2017年棉花各生育阶段及全生育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及其气候倾向率的时空分布,并提出应对策略。结果显示,1)1961—2017年,三大棉区GDD总体呈增加趋势,全生育期有94.16%的站点棉花GDD呈增加的趋势,各生育阶段GDD倾向率高值(除播种—出苗、吐絮—收获期)主要分布在东疆亚区的淖毛湖、哈密、伊吾及红柳河一带,河西走廊亚区的酒泉、高台及张掖一带,其次是北疆亚区。2)各生育时期HDD空间分布差异明显,现蕾—开花期、开花—吐絮期HDD总体呈增加趋势,分别有85.94%和76.40%站点棉花HDD呈现增加趋势;花铃期前后,长江下游亚区东部、南疆与北疆亚区东部、东疆亚区、河西走廊亚区西部、黄河流域棉区的特早熟亚区西北部及长江流域棉区的长江上游亚区东部棉区,棉花HDD增加趋势明显,高温风险较大;总体上高温风险最小的是北疆亚区。3)棉花全生育期降水量在长江流域的长江中游亚区、长江下游亚区与西北内陆棉区大部呈增加趋势,其他地区均呈减少趋势;棉花全生育期降水量出现北移现象,西北内陆棉区降水量的高值主要分布在北疆亚区,且增加最多。播种—出苗期,除北疆亚区降水量明显增加外,全国大部分棉区干旱风险呈增加趋势。三大棉区GDD总体上均呈现增加的趋势,有利于棉区的扩大与高产优质的潜力挖掘,但需选用具有高产潜力的品种;西北内陆棉区现蕾—吐絮期,在南疆亚区与北疆亚区东部、东疆亚区、河西走廊亚区西部棉花种植存在极端高温风险,生产上需选用抗高温品种,合理水肥运筹等措施,来应对极端高温风险的增加;黄河流域棉区和长江流域棉区北部,干旱风险增加,生产上应采用适当的抗旱品种,采取配套抗旱栽培管理措施来降低气候变化带来的干旱风险。     

西北地区季节性最大冻土深度的分布和变化特征

利用西北地区1961～2000年101个代表站的年冻土观测资料,采用EOF、REOF、小波分析方法,分析了西北地区季节性最大冻土深度的分布状况及其变化特征。结果表明,西北地区多数地区平均最大冻深在0.5～2m之间,平均2m以上的只有在新疆的天山,青海东北部的祁连山区有零星分布。近几十年来,西北地区整体最大冻深减小,上世纪90年代是近几十年来最大冻深最浅的时期,其中变化最明显的区域是新疆;西北最大冻深的变化可分为五个敏感区:西北中部区、南疆区、北疆区、青藏高原区、西北东部区。各区最大冻深随时间变化趋势有所不同,西北中部区、南疆区几乎呈直线下降,上世纪90年代的平均最大冻深均比上世纪60年代减少了0.1m,北疆区和西北东部区呈小-大-小的抛物线型式变化,最大冻深的变幅相对较小,青海高原的最大冻深则表现出与其他区域相反的变化趋势,是一个由大-小-大的变化过程,上世纪90年代比上世纪80年代平均最大冻深增加了0.57m。不同地区因其地形、土壤、控制的气候系统有所差异,变化周期有所差别,但其周期尺度基本相似。在影响冻土的因素中,干旱区以冬季气温较为显著,而半干旱半湿润区则以地温和封冻前的土壤水分的影响更为显著。     

天山北坡经济带棉花精细化气候区划研究

探索气候变化对新疆天山北坡经济带棉花种植区划的影响,对新疆棉花产业的发展规划具有重要意义。利用1961—2010年天山北坡经济带棉区11个代表站的气象资料,采用气候倾向率、滑动t-检验、MannKendall法和IDW插值等方法,同时以≥10℃积温、7月平均气温和无霜期3个气候要素作为衡量棉花气候区划的指标,通过GIS技术研究各年代棉花种植区划的风险棉区、次宜棉区和宜棉区的变化。结果表明,近50年,新疆天山北坡经济带7月平均气温、无霜期和≥l0℃积温,分别以0.05℃?10a?1、2.9 d?10a?1和64.6℃?d?10a?1的速率升高、延长和增多。受气候变暖的影响,天山北坡经济带棉花区划总体呈现风险棉区向东缩小并南移、次宜棉区向东缩小和宜棉区南移并东西双向扩展的变化特征。21世纪前10年与20世纪60年代相比,风险棉区从石河子市站点附近以及呼图壁县以东广大地区缩小至乌鲁木齐市站点附近,面积缩小98.4%,减少至3.6×102 km2;次宜棉区从原来的呼图壁县以西的大部分县市缩小至乌鲁木齐市站点以南的地区,面积缩小88.0%,减少至8.6×103 km2;宜棉区面积则增加18.4倍,达9.2×104 km2,占天山北坡经济带棉花总分区的91.2%。随着气候变化天山北坡经济带适宜种植棉花的潜在区域不断扩大,21世纪之后宜棉区已成为天山北坡经济带棉区的主体,有利于当地棉花产业的合理布局,对促进天山北坡经济带棉花产业的稳步发展具有现实意义。     

新疆高产棉花的钾肥施用效果

研究表明 ,钾肥在新疆主要棉田土壤上施用 ,对高产棉花有显著的增产作用 ,增产效果南疆大于北疆。施钾可提高棉花的单铃重和单株铃数。在一定氮磷施用条件下 ,最高产量的施钾( K2 O)量 ,南疆为 13 3 .3 kg/ hm2 ,北疆为 146.8kg/ hm2 。本试验条件下获得棉花高产 ,其氮磷钾施用比例 ,南疆为 N∶ P2 O5∶K2 O=1∶ 0 .50∶ 0 .4 8,北疆为 N∶ P2 O5∶ K2 O=1∶ 0 .50∶ 0 .53。氯化钾和硫酸钾对高产棉花有相似的增产作用     

新疆城市酸雨分布特征及变化趋势分析

通过对新疆乌鲁木齐、伊宁、哈密与和田4个城市1991-2008年降水pH值、K值（电导率）及相关的天气气候资料处理,分析了新疆城市酸雨分布特征和变化趋势。结果表明:北疆城市酸雨观测次数远远多于南疆城市,新疆城市降雨pH平均值有逐年平缓降低的趋势,乌鲁木齐和伊宁变化起伏大,哈密与和田变化小,K平均值年变化较为复杂,并且变化剧烈。北疆城市平均pH值明显低于南疆城市,大部分在6.0附近波动,总体呈下降趋势,南疆城市降水pH平均值变化幅度小于北疆城市,降水pH平均值大部分在7.00附近波动;北疆城市平均K值远低于南疆城市,起伏变化平缓且有逐年降低趋势,南疆城市变化剧烈。影响降雨pH平均值和K平均值大小的因素有很多,对于南北疆城市的这种变化,降水量多少可能是其主要的因素,南疆沙尘多也可能是其影响因素之一。     

近50年冬小麦主产区农业气候资源变化特征分析

在冬小麦主产区内选取113个气象站点的1961-2008年逐日气象资料,应用Mann-Kendall突变检测和气候线性倾向率方法,分析冬小麦生育期内农业气候资源变化趋势和特征。结果表明：研究区域近50a冬小麦生育期内≥0℃积温呈明显的增加趋势（P〈0.01）,90年代初期以来,≥0℃积温增加趋势更加显著（P〈0.05）;冬小麦生育期内的降水量变化趋势不显著,也不存在突变现象,但降水量年际间变化较大;冬小麦生育期内参考作物蒸散量的变化趋势不显著,80年代出现弱的减少趋势（P〈0.1）,90年代以后有弱的增加趋势（P〈0.1）;冬小麦生育期内的初霜冻日期呈推迟趋势（P〈0.01）,终霜冻日期呈提前趋势（P〈0.01）,导致霜冻日长度呈减少趋势。21世纪初初霜冻日的推迟趋势、终霜冻日的提前趋势更加显著（P〈0.05）。     

气候变暖对石家庄冬小麦主要生育期的影响及对策

通过对石家庄近50年来气候资料和20多年来冬小麦主要生育期变化规律的分析,结果表明:20世纪90年代以来,石家庄冬春季升温明显,与之相适应的,冬小麦春季各生育期均有不同程度的提早,特别是1998年以后,各生育期提早更明显;通过对冬小麦各生育期与不同时段气温的相关分析可见,各生育期与春季气温呈反相关,对大多数生育期而言,它与返青到该生育期之间平均气温的相关性最好。在此基础上,提出了适应气候变化的冬小麦栽培管理对策。     

1962-2010年潜在干旱对中国冬小麦产量影响的模拟分析

旱灾是冬小麦生产中常见的气象灾害,该研究旨在了解气候变化背景下中国冬小麦小麦受干旱的历史影响及变化情况,这对合理指导冬小麦生产的减灾、防灾,稳定冬小麦产量有重要的指导意义和作用。该研究采用CERES-Wheat模型,模拟了1962-2010年潜在干旱对中国冬小麦产量影响的时空变化趋势,并分析其与大气环流因子间的关系,以期了解中国近50a来冬小麦受旱程度的变化情况。结果表明:1)1962-2010年中国冬小麦因干旱造成的潜在产量损失总体呈上升的趋势,但不同时期表现不同,其中20世纪60年代、20世纪80年代表现为下降趋势。2)在过去近50a里,中国冬小麦潜在旱灾产量损失中心有向西北移动的趋势,这主要是受黄土高原和河西走廊地区受旱程度增强的影响。3)中国冬小麦潜在旱灾产量损失中心的经纬度和影响中国降水的副热带高压、北极涡系统的部分指数具有显著的负相关关系。冬小麦生长季同期(前一年10月-当年5月)的副热带高压系列指数与中心的相关关系表现显著,而生长季同期和生长季前期(前一年6月-前一年9月)的北极涡系列指数与中心都具有显著的相关关系。当冬小麦生长季同期北半球的西太平洋副高、印度副高和南海副高的强度偏强、范围偏大时,潜在旱灾产量损失中心的位置将会偏西;当北极涡在冬小麦生长季前期或同期偏大偏强时,中国冬小麦潜在产量损失中心将偏南,反之亦然。     

未来气候变化对重庆地区冬小麦产量的影响

分析重庆地区40 a来气候变化对冬小麦产量的影响,用WOFOST作物模型与BCC-T63气候模式相结合,定量化地估算未来50 a(2001-2050年)重庆地区冬小麦产量变化趋势。结果表明:在目前的品种和生产条件下,未来气候变化后重庆地区冬小麦的产量变化波动不是很大,减产幅度在2.0%~5.0%,平均减产3.0%。     

气候变化对河南省主要农作物生育期的影响

利用河南省7个农业气象观测站1981-2004年冬小麦、夏玉米的生育期观测资料和同期的气象资料,分析了这两种作物主要生育期的变化趋势及对气候变化的响应。结果表明:河南省冬小麦自返青到成熟的各生育期均表现出提前的趋势,其中以拔节期提前最明显;冬小麦全生育期缩短,存在1.3d/10a的总减少趋势;相关分析显示导致冬小麦生育期提前的主要原因是2-5月平均气温的上升和3月日照时数的增加。夏玉米所有生育期都表现出延迟的趋势,以成熟期延迟程度最大;夏玉米全生育期天数呈现出显著增加的趋势,增加速率为2.1d/10a;6-9月总降水量减少是造成夏玉米生育期延迟的主要原因。     

农业技术和气候变化对农作物产量和蒸散量的影响

随着农业生产条件的改善、品种改进和有利的气象条件的变化, 世界各地的作物产量得到大幅度提高, 但作物的蒸散量却未出现大幅度提高。本文以石家庄气象站1955~2007 年的气象资料为基础, 分析了河北省冬小麦和夏玉米生长期间主要气象因素变化, 结合中国科学院栾城农业生态系统试验站长期定位灌溉试验的研究结果, 分析了农业生产条件和气象因子变化对冬小麦和夏玉米产量及耗水量的影响。结果表明,1955~2007 年冬小麦和夏玉米生长季的气象因子发生了变化, 日照时数、相对湿度、风速、气温日较差显著降低, 最低气温、平均气温和积温显著升高, 气象因子的变化对作物总蒸散量未产生明显影响, 但由于降水减少,作物生长期间的灌溉需水量呈增加趋势。长期灌溉试验结果表明, 随着农业生产条件的变化和品种的改良, 冬小麦和夏玉米的产量不断增加, 而耗水量的增加幅度小于产量增加幅度, 夏玉米的耗水量呈稳定状态。节水技术的推广和应用对维持耗水量稳定起着非常关键的作用。     

播期对麦(油)后直播棉产量、品质及氮磷钾利用的影响

为明确长江流域下游棉区麦(油)后直播棉生产的适宜播期,本研究以?中棉所50‘为材料,于2017—2018年进行大田试验,研究不同播期(5月15日、5月25日、6月4日、6月14日和6月24日)对直播棉产量、品质及养分利用的影响。结果表明,播期推迟,棉花生育进程推迟;花铃期日均温和日照时数降低、有效积温先升高后降低且以6月4日播期花铃期有效积温最高。可见,前3个播期棉花花铃期温光条件较好。棉株与生殖器官的生物量及氮磷钾累积量随播期推迟降低,且前3个播期的棉株生物量和养分累积进入较高速率累积期早于后2个播期的棉株。随着播期的推迟,直播棉成铃数与皮棉产量显著降低。与5月15日播期相比,其余4个播期直播棉的皮棉产量分别降低15.9%～16.9%、13.1%～16.9%、26.9%～33.5%、58.2～62.0%。100kg皮棉氮、磷和钾吸收量随播期推迟而增加,但养分利用效率降低。不同播期间,以6月4日和6月14日播期棉纤维综合品质较优。综上,本试验条件下,5月15日—6月4日是长江流域棉区麦(油)后直播棉获得较高产量的适宜播期,该播期内适当推迟播种有利于棉花优质纤维的形成。     

安徽省气候变化对水稻生产的影响及应对

收集了近30年来安徽气温和降水资料,统计分析了安徽省气候变化的特征,讨论了气候变化对水稻生产的影响。研究结果表明,近30年来安徽气温整体呈上升趋势,上世纪90年代以来增温明显。降水则表现为变率增大的趋势。当前全省处于气候高变率时期。气候变化对水稻生长期及水稻产量均有明显影响,气候变暖下双季稻生育期明显缩短,在一定程度上对水稻产量产生负面影响,极端气候事件对水稻生产产生了巨大影响。调整作物布局,加强极端气象灾害应对防范体系与能力建设是农业生产应对气候变化的重要途经。     

1981-2009年江苏省气候变化趋势及其对水稻产量的影响

利用江苏省1981-2009年7个农业气象站点的气象和水稻物候、产量资料,从平均气温和降水量对水稻产量影响的基本方程入手,定义了平均气温和降水量变化趋势对水稻产量趋势的贡献率,揭示江苏省近30a气候变化趋势对水稻产量的影响.结果表明,近30a来,江苏省水稻全生育期平均气温和最低气温呈上升趋势,最高气温的变化在苏南和苏北地区差异较大,尤其在开花-成熟阶段,苏南地区呈上升趋势,而苏北地区则呈相反变化趋势.气温(包括平均气温、最低气温和最高气温)与水稻产量呈正相关,1981-2009年平均气温升高对江苏省水稻产量影响的平均值约为1.2％,对产量趋势的贡献率约为30.0％.降水量的变化趋势不明显,降水量与水稻产量的相关性亦不显著,说明在研究区内降水量的变化对水稻产量的影响较小.总体上,江苏省近30a气候变化有利于水稻生产.     

未来气候情景下农牧交错带不同灌溉水平马铃薯产量和水分利用效率

未来气候变化对农牧交错带不同灌溉水平马铃薯产量和水分利用的影响鲜有研究。该研究基于农牧交错带张北和武川站不同灌溉条件下大田试验数据评估了APSIM-Potato模型的适应性;基于33个全球气候模式(global climate model,GCM)通过统计降尺度方法获得的未来2个气候情景(RCP4.5和RCP8.5)逐日气候数据驱动APSIM-Potato模型,模拟未来气候变化对不同灌溉水平(灌1水、灌2水、灌3水和灌4水)马铃薯产量和水分利用的影响。结果表明:APSIM-Potato模型能够较好地模拟2个站点马铃薯产量和土壤水分动态。2个站点实测产量和模拟产量的相对误差均小于22.6%,实测土壤水分和模拟土壤水分相对均方根误差均小于18.1%。基于33个GCM模拟结果,2030 s、2060 s和2090 s马铃薯生育期温度、CO2浓度、总降水量和总辐射量相比于基准期(1981-2010)均呈增加趋势。相比于基准期灌1水、灌2水、灌3水和灌4水马铃薯产量,张北站和武川站在RCP4.5情景下均有提升,张北站为4.1%~36.2%,武川站为2.5%~13.6%。RCP8.5情景下,2个站点分别提升3.1%~36.8%和3.1%~38.5%。且2个气候情景下均是灌1水情景下马铃薯产量提升最高。2个气候情景下,马铃薯水分利用效率在2030 s-2090 s均呈增加趋势。研究结果表明未来气候变化对农牧交错带地区马铃薯产量和水分利用效率具有积极影响,未来气候情景下该地区更适宜灌溉马铃薯的生产。