气温及降水变化对江苏省典型农业区冬小麦、水稻生育期的影响

基于江苏省徐州、昆山、宜兴三地1992-2005年气温、降水资料,以及1992-2004年徐州、昆山两地冬小麦生育期和1993-2005年徐州、宜兴两地水稻生育期数据,分析了气温、降水的变异与冬小麦、水稻生育期的关系。结果表明：1992-2004年,江苏徐州、昆山两地冬小麦全生育期天数随气温上升而逐渐减少,冬小麦全生育期天数与生育期内总降水量的变异无显著相关性。1993-2005年,随着月平均温度升高,徐州、昆山两地冬小麦拔节、孕穗、开花期提前,而乳熟期随此阶段平均温度的升高而推迟。与冬小麦不同,徐州、宜兴两地水稻生育期天数与生育期内平均温度和总降水量无显著相关关系。并且,随着温度升高,徐州、宜兴两地拔节、孕穗、抽穗、乳熟期也无显著变化。这表明水、旱两种作物对气温的变化呈现出明显不同的变异规律,气温的年际间变化对冬小麦生育期的影响相对更大。     

濮阳冬小麦生育期气候变化及其对小麦产量的影响

利用线性分析方法,分析濮阳多时间尺度气温、降水、日照的变化特征及其对冬小麦生长发育与产量的影响。结果表明：（1）气温：濮阳地区冬季气温异常度在1991年发生跃变,从-0．3到0．8,春季气温异常度在1997年发生跃变,从～0．6到0．9;逐旬气温气候系数25旬有23旬为正值,最大为3月下旬的0．42;冬小麦生育期内寒冷日和酷冷日数平均每10a分别减少4．30d和1．81d。（2）降水：冬季降水距平百分率阶段性明显,极端事件增多,春季极端事件减少,降水变化趋向缓和;逐旬降水气候趋势系数25旬中有17旬为正值,最大为1月中旬,但生育内整体增减趋势不明显。（3）日照：冬季和春季日照异常度发生了跃变,冬季在1984年由0．1跃变到1985年的-2．2,进入一个明显减少的下降通道;春季在1983年由0．3跃变为1984的-1．1,跃变时间同步。逐旬日照气候趋势系数25旬中有19旬为负值,绝对值较大的为1月中旬和6月上旬,均通过0．01水平的显著性检验。结论：生育期内冬季气候明显变暖,寒冷日数和酷冷日数减少,有利于小麦安全越冬,生长期和灌浆期延长;冬小麦生育期各旬降水量呈现抛物线分布,降水为减少趋势,对冬小麦稳产高产不利;生育期内尤其在中后期日照时数迅速减少,不利于小麦发育成熟。     

气候变化对北方冬麦区冬小麦生育期的影响

利用北方冬麦区18个农业气象观测站1983-2005年气象资料和冬小麦生育期观测资料,采用统计分析方法,分析了该区域气象因素和冬小麦生育期变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明：1983-2005年,北方冬麦区降水量、日照时数和日较差的变化趋势不明显;而气温呈明显增加,以冬春季增加最为明显,最低气温的增幅较大;从总体上看,冬小麦播种期和返青期的变化趋势不明显,抽穗期和成熟期分别以0.46d/a和0.27d/a的趋势显著提前;在空间分布上,播种期和返青期的变化趋势差异不显著,而抽穗期和成熟期差异显著,特别是抽穗期表现出随纬度增加提前趋势变小的特点。相关分析表明：冬小麦关键生育期均表现为与日照时数和日较差呈显著正相关;与气温均呈显著负相关;除成熟期与5月降水总量相关性不显著外,其余均表现出显著负相关;从整体上看,最低气温升高是北方冬麦区冬小麦生育期提前的主要原因。北方冬麦区以气候变暖为主要特征的气候变化特征较为明显,其对冬小麦生育期的影响较为显著,研究结果可为北方冬麦区的农作物生产积极应对气候变化提供参考依据。     

淮河流域冬小麦主要生育期旱涝时空特征及对产量的影响

旱涝灾害在淮河流域发生频繁,对农作物产量影响较大。该文基于淮河流域1961-2014年140个气象站逐日降水、气温数据,利用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)和标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)定量分析冬小麦各生育期气候特征,结合1961-2012年20个站点冬小麦单产数据计算标准化产量残差(standardized yield residuals,SYR),探讨冬小麦主要生育期旱涝灾害对其产量的影响。结果表明:1)冬小麦各生育期气温均呈显著上升趋势(P0.05),气温呈南高北低、西高东低的格局,东部趋势高于西部且返青抽穗期大部分站点趋势值最高,而降水量沿纬度变化与气温一致,其变化趋势在冬小麦各生育期差异明显。2)冬小麦返青抽穗期干旱增加趋势最大(P0.05),旱涝灾害在全生育期、返青抽穗期和灌浆成熟期主要受气温影响,在冬前生长期和越冬期主要受降水量影响,同时冬小麦各生育期SPEI干旱化趋势大于SPI。3)除冬前生长期外,SYR与SPI和SPEI均呈负相关关系,以返青抽穗期相关性最高,在返青抽穗期达到中度干旱或中度湿润时产量减少。该研究尝试明晰淮河流域发生在冬小麦生育期的旱涝灾害对其产量的影响,为冬小麦生育期防灾减灾提供基础支撑。     

河北平原气候变化对冬小麦产量的影响

根据河北平原多年降水、气温及冬小麦产量资料,利用回归分析、M-K突变检验、T检验、线性调和滑动平均等统计分析方法,分析了1951～2006年河北省气候变化特征及其对冬小麦气候产量的影响。结果表明:河北省春季气温近56年来线性升高倾向显著,平均每10年升高0.38℃,春季降水近56年无明显线性增减倾向。冬小麦气候产量与气温、降水显著相关,当气温距平在-1.2～1.2℃之间时,小麦气候产量为正值,温度过低或过高都会使小麦减产,高温使小麦减产更严重,降水量和小麦气候产量呈正相关。     

河北省冬小麦气候适宜度及其时空变化特征分析

为定量评价气象要素对作物生长的影响,采用逐日气象要素和统计方法,建立了河北省冬小麦各生育期气候适宜度评价模型,并分析了1981-2010年逐年冬小麦各生育期气温、降水、日照和气候适宜度的时空变化特征。结果表明：冬小麦生育期内日照和气温适宜度较高,降水适宜度最低且变异系数最大。日照适宜度以冬小麦分蘖期最小,变异系数最大;降水适宜度以拔节-抽穗期最小,变异系数最大;气温适宜度以越冬-返青期最小,分蘖期变异系数最大。全麦区气温适宜度高值区分布在西北部,低值区分布在东南部;降水适宜度高值区分布在东北部,低值区分布在东南部;日照适宜度高值区分布在北部,低值区分布在南部。多年气候适宜度变化趋势为：全生育期日照适宜度显著下降,气候适宜度缓慢下降,气温和降水适宜度无明显变化趋势。气候适宜度下降主要由各生育期日照、越冬期和灌浆期气温适宜度下降引起。     

气候变暖对河北省冬小麦产量的影响

根据河北省多年冬小麦产量和冬麦区气候资料,采用改进的气候产量分离方法,分析气候变暖对小麦产量的影响。结果发现：河北省冬麦区冬季气温呈上升趋势,平均每10a上升0．5℃,春季气温也是升高的,但不如冬季升温明显,平均每10a上升0．3℃;冬小麦产量与冬季、春季降水量相关不明显,而与冬季、春季气温存在显著的正相关关系。河北省冬小麦实际单产呈逐年增加趋势,每10a约增加1125kg／hm^2;而气候产量与冬小麦实际单产变化明显不同,随着气候变暖,气候产量波动性逐年增大,近年气候产量波动幅度达到±300kg／hm^2.从总体看,随着气候变暖,气候产量呈下降趋势,平均每10a减少52．7kg／hm^2。气温造成小麦产量波动幅度一般在±10％之间,但随着小麦实际单产逐年提高,气候变暖对小麦单产所造成的损失越来越大。     

陇东塬区冬小麦收获期预报

通过对陇东塬区近35a来的气温资料和冬小麦生长发育资料分析,发现:一方面,由于气候变暖使陇东塬区冬小麦春季各发育期整体提前,从而使成熟期提前;另一方面,由于春末夏初气温偏高、降水偏少,高温持续时间长,加快了冬小麦生殖阶段的发育进程,发育期间隔天数缩短,也使冬小麦的成熟期提前。根据西峰农试站近11a来对陇东塬区冬小麦灌浆速度的测定结果,结合5-6月气象因子观测资料,建立了冬小麦成熟期预报模型,以预测当地冬小麦适宜收获期,预报结论与实际成熟期相吻合。     

太行山山前平原近50 年气候变暖特征及其对冬小麦-夏玉米作物系统的影响

气候变暖及其对作物系统的影响是农业应对全球变化领域的主要研究命题之一。本文以河北省石家庄为例, 通过对近50 年气温数据以及作物系统热量资源变化特征的分析, 探讨了太行山山前平原区气候变暖对冬小麦-夏玉米作物系统的影响。山前平原区近50 年来明显变暖, 增温速率为0.35 ℃·10a^-1, 其中冬季增温幅度最大, 为0.51 ℃·10a^-1。气候变暖对作物的影响主要体现在有效积温的增加。近20 年来, >10 ℃积温较基准时段增加明显, 农业热量资源条件改善, 相当于农作物有效生育期延长10~20 d。由于较大的增温幅度及季节不均衡性, 冬小麦-夏玉米作物系统受到显著影响: 1990 年以来, 冬小麦生长季积温较基准时段上升幅度超过10%, 冬前生长期积温增加易造成旺长, 影响其安全越冬能力, 需推迟冬小麦播种期以适应气候变暖导致的不利影响; 气候变暖改善了夏玉米生育期热量条件, 综合考虑其收获期因小麦晚播而相应推迟的影响,夏玉米生长季>10 ℃积温可超过2 900 ℃, 满足中晚熟玉米品种平播的热量条件。     

县域冬小麦生育期气候要素与产量的灰色关联度分析—以河南省为例

基于河南省及周边39个气象站1996-2015年逐日气象观测资料和冬小麦产量数据,采用灰色关联分析方法,分析生育期各气候要素与河南省县域冬小麦产量关联度的时空变化特征。结果表明:总体来看,各气候要素与河南省冬小麦产量的关联度中,气温的关联度最大,日照时数次之,降水量最小;关联度空间分布上呈现北部地区高于南部地区的格局,南北过渡性明显,尤其是南部信阳市的关联度较其它地区明显偏低。分时段来看,各气候要素与冬小麦产量关联度在1996-2010年有所下降,在2011-2015年突变上升,有明显的年际变化特征,尤其是位于西南部和南部地区的县域单元变化显著,而北部、东部和中部地区的县域单元变化较小。各气候要素与冬小麦产量关联度总体呈上升趋势,气候变化对冬小麦产量的影响逐渐显著,应积极采取策略应对气候变化的影响。     

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）。     

黑龙江省冬小麦气候区划研究

根据近年来黑龙江省各地冬小麦试种的田间试验及生产调查，结合该省气候历史资料分析得出影响冬小麦安全越冬、返青的5个农业气象指标，即冬季严寒、积雪深度、土壤水分、返肝期气温变化及风速大小、春季冻融交替的倒春寒指标，由此计算出的气候综合指标值为主，辅以限制性指标进行修正，将该省划分为3个冬小麦气候区，即冬小麦可能种植区、冬小麦风险较大气候区、冬小麦不宜种植气候区，并提出发展该省冬小麦生产的建议。     

西峰黄土高原冬季积温变化对作物发育期的影响

用黄土高原西峰站1965-2005年冬季积温和1981—2005年冬小麦、苹果、梨树发育期资料，分析了冬季积温和作物发育期的变化规律，用相关计算和典型年份对比方法探讨了冬季积温对作物发育期的影响。结果表明：1965—2005年冬季积温增加率为5．5℃·d／a，2000年以来持续为正距平，1994年以后作物发育期持续变早；冬季积温与冬小麦各发育期呈明显的负相关，最显著的是返青期，其次是抽穗期，再次是起身期；冬季积温典型偏高年份（1986、1998、2000年）均比典型偏低年（1983、1984、1988年）的发育期提前，冬小麦最明显的是全发育期提前了21d，苹果最明显的是叶变始期提前了19d，梨树最明显的是叶变盛期提前了20d。研究结果对掌握作物发育期的变化规律以及物候预测有一定意义。     

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。     

2022年春季气象条件对农业生产的影响

2022年春季（3-5月）,全国平均气温为12.1℃,为1961年以来最高值。其中3月上旬、中旬和4月上旬气温异常偏高,5月中旬气温明显偏低,为典型倒春寒年。全国平均降水量为154.0mm,较常年同期偏多,其中四川降水量为1961年以来历史同期最多。全国平均日照时数为649.2h,接近常年同期。北方冬麦区光热条件适宜,墒情较好,播种期推迟的冬小麦苗情持续转化升级,气象条件总体利于小麦生长发育和产量形成;春播区大部水热条件适宜,阶段性低温影响偏轻,利于作物播种出苗,春播进度总体快于上年,幼苗长势良好。南方冬麦区大部成熟收获期多晴好天气,麦收进展顺利。辽宁西部等地出现明显旱情。春季后期江汉东部、江淮南部、华南西部和西南地区等地出现强降水。西南地区南部多阴雨寡照天气。春末华北东部、黄淮等地部分麦区出现干热风天气,对部分地区春播和冬小麦后期灌浆有一定不利影响。     

增温对河南省冬小麦产量的影响分析

研究历史气候变化背景下增温对作物产量的影响是识别气候变化对农业影响的有效途径。本文利用河南省历史气候资料和冬小麦平均单产资料, 通过提取气候产量、建立不同时段回归方程的方法, 分析了河南省气候变暖对冬小麦产量的影响。结果表明: 河南省1961~1981 年冬小麦气候产量与气温距平显著相关, 1987 年以后产量波动随气温变化的相关性减弱。20 世纪80 年代中期以后河南省冬小麦全生育期气温显著升高, 增温幅度为0.81 ℃?10a^-1。相对于变暖前的1961~1981 年, 1991~2000 年和2001~2007 年增温带来的单产增加量占实际增产量的15.6%~20.7%; 但显著升温后的2001~2007 年相对于1991~2000 年增温带来的增产量仅占实际增产量的1.0%, 冬小麦单产对气温的敏感性降低。     

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明：1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前（P〈0.01）,1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。     

Nitrogen Use Efficiency in an 11-Year Study of Conventional and Organic Wheat Cultivation

Abstract

Resource conservation with respect to nitrogen (N) was compared in organic and conventional cultivation of winter and spring wheat. Sustainability was measured in the nitrogen use efficiency of plant‐available N. The amounts of N entering each system and the amounts removed in the harvested crop and remaining as unused mineral nitrogen in the soil at harvest were determined. Net surpluses and losses during the growing season were also monitored, and the environmental variables influencing N harvest in the different cultivation systems were identified. The study was carried out in three different cultivation systems: conventional animal production (CONV), organic animal production (ORG1), and organic cereal production (ORG2). On average for all years and sampling occasions in winter wheat, there were approximately 60 kg more mineral nitrogen left in the soil during the growing season in CONV than in ORG1, and coefficients of variation were higher in CONV. The maximum values were considerably higher in CONV than in ORG1 (p=0.06–0.09), which increased the risk of leaching in the former, particularly in winter wheat cultivation. Nitrogen use efficiency in winter and spring wheat cultivation was 74% in whole crop conventional winter wheat and 81% in organic. Nitrogen use efficiency in harvested winter wheat grain was 44% for CONV and 49% for ORG1. ORG1 spring wheat was as efficient as ORG1 winter wheat, whereas ORG2 spring wheat used 73% of N in the whole crop and 39% in grain. Multivariate regression analysis showed that climate affected CONV and ORG1 winter wheat differently. High temperature in May increased grain yields in ORG1, but the converse was true for CONV. Large unused mineral N reserves at harvest coincided with large N harvest in CONV winter wheat. Residual fertility effects from the preceding crop produced high yields in ORG1 winter and spring wheat but had no effect in CONV. Generally, an increase in N reserves between plant development stages 13 and 31 was positive for both CONV and ORG1 winter wheat. Both winter and spring wheat require most N during this period, so the potential for improvement seems to lie in increasing mineralization (e.g., by intensified weed harrowing early in stage 13 in winter wheat and between stages 13 and 31 in spring wheat). Cultivation of winter wheat in ORG1 was a more efficient use of nitrogen resources than CONV. CONV efficiency could be improved by precision fertilization on each individual field with the help of N analysis before spring tillage and sensor‐controlled fertilization.