气候变化对四川盆地主要粮食作物生产潜力的影响

基于四川盆地1961—2018年63个气象台站的逐日气象资料和1981—2018年46个农业气象观测站的主要粮食作物(水稻、玉米和冬小麦)生育期资料,利用逐级订正的方法计算作物气候生产潜力,分析太阳辐射、气温、降水及气候变化对四川盆地主要粮食作物气候生产潜力的影响,研究旨在为提高区域农业生产力并保障农业可持续发展提供科学依据。结果显示:1961—2018年四川盆地作物多年平均气候生产潜力的分布为水稻由西向东递增,玉米在盆地北部和西南偏高、其他地区偏低,冬小麦南北高、中部低。辐射量减小对3种作物气候生产潜力的影响为负效应;平均气温升高对作物气候生产潜力的影响为正效应;降水量变化是作物气候生产潜力变化出现空间差异的主要原因,降水量增加对作物气候生产潜力的影响为正效应,而降水量减少为负效应。气候变化对水稻气候生产潜力的影响在盆地西南部和北部的部分地区为正效应,其余地区为负效应;气候变化对玉米气候生产潜力的影响在盆地南部和东部的部分地区为正效应,其余地区为负效应;气候变化对冬小麦气候生产潜力的影响在盆地东北部的部分地区为负效应,其余大部地区为正效应。总体来看,气候变化对四川盆地冬小麦气候生产潜力的影响最大,为9.9kg·hm~(-2)·a~(-1),而对玉米和水稻的影响分别为-1.4 kg·hm~(-2)·a~(-1)和0.5 kg·hm~(-2)·a~(-1)。为了适应气候变化,四川盆地应选育光合效率高和抗旱性强的作物品种,并加强农田管理,以提高农业生产水平并保障粮食安全。     

安徽省沿江地区双季稻光热资源利用效率变化特征及对气象产量的影响

为进一步了解安徽省沿江地区双季稻光温资源利用效率的变化特征及光温资源变化对双季稻气象产量的影响,以安徽省沿江地区19个市县气象观测站1961—2017年逐日日平均气温、日照时数及7个双季稻主产市县1961—2006年早稻和晚稻产量为基础,采用线性趋势、M-K突变检验、相关分析、回归分析等方法,分析了早稻、晚稻、双季稻生长季光热资源和利用效率变化特征及光热资源变化对气象产量的影响。结果表明,1961—2017年安徽省沿江地区早稻、晚稻和双季稻生长季太阳总辐射呈极显著下降趋势（P<0.01）,平均每10 a降幅分别为30.5 MJ·m^-2、69.8 MJ·m^-2和86.6 MJ·m^-2;≥10℃积温呈显著增加趋势,平均每10 a增幅分别为39.1℃·d、24.4℃·d和14.7℃·d。早稻、晚稻、双季稻光能和热量利用效率均呈显著增加趋势（P<0.01）,其中光能利用效率增幅分别为0.040%·（10a）^-1、0.103%·（10a）^-1和0.083%·（10a）^-1,热量利用效率平均每10 a增幅分别为0.141 kg·℃^-1·d^-1·hm^-2、0.39 kg·℃^-1·d^-1·hm^-2和0.315 kg·℃^-1·d^-1·hm^-2;早稻、晚稻和双季稻光热资源利用效率显著增加主要源于其产量的大幅提升。太阳总辐射、≥10℃积温与早稻气象产量分别呈极显著（P<0.01）、显著（P<0.05）正相关;晚稻气象产量与太阳总辐射呈显著（P<0.05）正相关,但与≥10℃积温相关性不显著（P>0.05）。太阳总辐射是影响早稻和晚稻气象产量的主要因子,≥10℃积温为次要因子;光热资源变化对早稻气象产量的影响较晚稻更为明显。在太阳总辐射减少、≥10℃积温增加趋势下,可通过选择光合效率高的品种,并采用薄膜育秧或温室育秧方式,增加早稻生长季积温,适当延长晚稻生育期等途径,提高安徽省沿江地区双季稻光热资源利用效率,实现水稻周年产量的高产稳产。     

近50年四川省水稻生产潜力变化特征分析

气候变化对农业生产的影响日益加剧,特别是作为我国粮食重要产区的四川。科学评价气候变化对四川省水稻生产的影响对于区域农业可持续发展具有重要意义。本文基于四川省45个气象站点50年的气象数据和20年的水稻生育期资料,采用侯光良法分析了四川省7个水稻种植区的水稻光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力的时空分布特征,并结合现实生产力数据分析了气候变化背景下四川省水稻的增产潜力。结果表明:1961—2010年四川省水稻生育期内光合生产潜力的空间分布呈北低南高中部最低,光温生产潜力呈现北高南低,气候生产潜力为南北低中间高。近50年来日照时数的减少使得水稻光合生产潜力从20世纪80年代开始持续偏低;温度的升高有利于水稻光温生产潜力的增加,尤其在2006年出现高值;降水量的减少使水稻气候生产潜力从20世纪90年代开始下降明显。四川省水稻存在增产潜力,但增产潜力呈下降趋势,未来应加大农业科技投入,合理利用气候资源,提升水稻生产力。     

1961－2007年长江中下游地区水稻需水量的变化特征

该研究利用长江中下游地区91个气象站点1961－2007年地面观测资料和63个农业气象试验站1981－2006年单季稻和双季稻的生育期资料,采用美国农业部土壤保持局推荐的方法计算了有效降水量,用联合国粮食与农业组织（FAO,Food and Agriculture Organization）推荐的方法分别计算了研究区域内单季稻和双季稻需水量,探讨了不同地区单季稻和双季稻的水分利用效率。研究结果表明：研究时段内长江中下游地区早稻和单季稻生育期有效降水量均表现为增加趋势,而晚稻生育期有效降水量表现为减少趋势;早稻、晚稻和单季稻生育期内需水量皆表现为减少趋势,其中单季稻和晚稻的需水量为显著减少;为满足水稻需水要求,研究区域内双季稻生育期内的灌溉量较单季稻多125?mm,但其水分利用效率在研究区域高于单季稻;从提高水分利用效率的角度来看,长江中下游地区总体更适宜种植双季稻。     

水稻灌溉需水量对气候变化响应的模拟

气候变化会导致作物耗水过程改变,从而影响灌溉需水。研究水稻灌溉需水对气候变化的响应规律,有助于合理制定应对气候变化的灌溉策略,保障水资源可持续利用和粮食安全。该文基于1961-2010年气象数据和HadCM3大气环流模式A2和B2两种情景下的统计降尺度模拟结果,利用经田间试验资料验证后的水稻模型ORYZA2000,模拟淹水灌溉和间歇灌溉两种灌溉处理下、历史和未来情景下水稻灌溉需水对气候变化的响应规律。结果表明:过去50年,间歇灌溉和淹水灌溉模式下水稻耗水量呈现显著上升趋势,而水稻灌溉需水量和产量都呈现下降趋势,分别由降水增加和气温升高、辐射下降导致的生育期缩短引起;未来气候情景下,间歇灌溉和淹水灌溉模式下水稻耗水量在未来3个时期(2020s,2050s和2080s)均呈现不同程度的增加;耗水量的显著增加和降水的减少导致了未来3个时期水稻灌溉需水量的明显增加;受持续增温的减产效应影响,水稻产量在未来3个时期呈现减少趋势,且降幅逐渐变大。     

气候变化背景下江西省早稻气候生产潜力的变化特征

为了科学地评价气候条件变化对早稻生产的影响,采用了1971-2000年全省85站逐日的有关气象要素,按光合、光温和气候三级生产潜力的划分思路,构建气候生产潜力计算模式,以光合生产潜力、温度适宜度、水分适宜度为基本评价因子,计算全省1971-2000年逐年85站光合、光温和气候三级生产潜力,定量化评估气候条件变化对早稻生产的影响,并对其进行了时空分布分析。结果表明:1)1971-2000年江西省早稻的光合潜力呈略减趋势,而光温生产潜力则呈略增趋势,水分条件呈变差的趋势,致使早稻气候生产潜力总体呈减小趋势;2)赣北环鄱阳湖区、赣中和赣南中部地区的早稻气候生产潜力为全省的高值区,而赣东北和赣中西部早稻气候生产潜力相对较低;3)全省的热量条件总体尚好,各分区的早稻光温生产潜力占光合生产潜力的比例均在76%以上,热量条件的改善有利于早稻生产;4)江西省早稻气候生产潜力不稳定性较大,赣南地区早稻生产气候稳定性最好,鄱阳湖区早稻平均气候生产潜力最大。针对早稻气候生产条件的变化特点,提出了适应气候变化、保证早稻生产稳定增长的若干建议。     

江南双季稻生长模型在气候评价中的应用 --以湖南省常德地区为例

以江南双季稻生长评估模型为工具,模拟了常德地区1961-2000年早稻的生长状况。利用 40年早稻各生育期干物重和成熟期穗重的模拟值,对该地早稻历年各生育期长势和产量进行差、较差、正常、较好和好五级评价。通过与1982-2000年常德地区早稻实测产量相比较,检验了模拟和评价结果的准确性。     

浙江杨梅气候生产潜力研究

依据浙江省11个地市1984-2006年的降水量、气温、风速、日照时数等气象资料,在以往有关作物生产潜力研究的基础上,分别模拟计算了浙江各地杨梅在CO2倍增前后的光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力。结果显示：浙江辐射、热量资源基本能够满足杨梅生长的需要,限制杨梅高产的主要因子是水分;气候生产力的分布存在一定的地区差异,东部沿海地区明显高于中西部地区;根据GCM（大气环流模式）的输出结果,假设CO2倍增后浙江全省平均气温上升2℃、降水量保持不变,未来浙江绝大部分地区（除丽水外）的气候生产潜力将有所增加,而且北部的增幅大于南部。     

未来气候情景下四川盆地冬小麦生育期气候资源及生产潜力的变化

选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2和B2气候情景(2071-2100年)及基准气候条件(1961-1990年)气象要素资料,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的方法和侯光良法等分析四川盆地冬小麦生育期内主要气候资源(≥0℃积温、日照时数、降水量、参考作物蒸散量和缺水率)和冬小麦生产潜力(光合、光温和气候生产潜力)的时空变化特征。结果表明,与基准气候条件相比,在A2和B2情景下,2071-2100年冬小麦生育期内≥0℃积温、日照时数和参考作物蒸散量在四川盆地大部地区呈增加趋势。A2情景下,2071-2100年降水量在盆南和绵阳部分地区呈减少趋势,而在其它地区呈增加趋势;缺水率在盆地大部地区呈增加趋势。B2情景下,2071-2100年降水量在盆地大部呈减少趋势,仅在川东北地区呈增加趋势;缺水率在大部地区呈增加趋势。未来四川盆地大部地区冬小麦受干旱灾害的风险加大。在A2和B2情景下,2071-2100年盆地大部地区冬小麦光合、光温和气候生产潜力呈增加趋势,未来四川盆地气候资源变化对冬小麦的增产有利。     

黑龙江省近35年气候变化对粳稻发育期及产量的影响

利用黑龙江省水稻主产区的38个气象观测站1971-2005年的气象数据,以温度、降水量、日照时数作为主要因子,重点分析了黑龙江省西部稻区、中南部稻区、南部稻区的平均温度、降水量、日照时数的时空分布、年际变化和年代际变化。结果表明：随着气候变暖,黑龙江省水稻主产区在过去的35 a中生长季平均气温升高了0.9℃,平均每10 a升高0.225℃;生长季降水量年代际间波动较大,20世纪70年代-90年代年降水量增加,至本世纪初减少;生长季日照时数呈现出20世纪80年代减少、90年代增加、而本世纪初又下降的规律。气候变化使水稻除抽穗期和成熟期外,其它各生育期基本随年代的增加而提前。相关分析显示,影响黑龙江省水稻产量丰歉的主要因子是气温。     

气候变暖对信阳地区水稻生育期的影响

利用1961-2008年信阳气象站气象资料和1981-2007年信阳农业气象试验站水稻生育期观测资料,分析了气候变暖对信阳地区水稻生育期的影响。结果表明:信阳地区近48a年平均气温整体呈上升趋势,但具有明显的阶段特征,1981年之前温度总体呈降低趋势,而1981年之后(含1981年)温度呈显著上升趋势;水稻生长季内4-5月变暖趋势最为显著,平均温度、最高温度和最低温度均显著上升,其它时段变暖趋势不明显。4-5月温度的显著升高使水稻播种和移栽日期呈显著提前的变化趋势;另一方面,由于生长季中后期温度变化不明显,水稻抽穗和成熟日期无显著变化,造成水稻移栽-抽穗期显著延长。播种期和移栽期提前,有利于水稻早生快发,培育适龄壮秧,移栽-抽穗期延长可相应延长水稻穗分化时间,有利于大穗的形成和产量的提高。     

基于信息扩散理论的南方双季早稻气象灾害风险评估

小满寒（GBC）和高温热害（HTD）是影响南方双季早稻生长发育及产量形成最主要的农业气象灾害。为了提高双季早稻气象灾害的预测预报能力,利用双季稻区142个站点1960-2012年常规气象观测数据,根据前人研究的关于小满寒和高温热害临界气象指标,统计分析各站点历年发生小满寒和高温热害次数,运用信息扩散理论对双季早稻种植区各站点进行精细化风险评估。结果表明：（1）双季早稻小满寒及高温热害年平均发生次数空间分布差异显著,小满寒发生次数由南向北大致呈逐级递增趋势,呈明显的带状分布,高温热害频发区主要集中在湖南衡阳、双峰、郴州一带,江西大部分地区以及浙江金华、衢州、丽水附近,湖北甲鱼、武汉、黄石以及安徽安庆部分地区。（2）小满寒和高温热害至少发生1次及以上的概率值空间分布特征较为相似,大部分地区均表现为明显的高概率区,重现期较短,再现率较高;小满寒及高温热害超越概率值低概率区随着年发生次数的增加而逐渐减小。（3）随着年发生次数的明显增加,早稻小满寒及高温热害重现期短的站点数减少,重现期长的站点数相应增加。     

江西省历史气象分析及未来气候变化预测

在全球气温变暖的大背景下,基于江西省15个国家气象站点1961—2012年气象观测资料和政府间气候变化委员会（IPCC）《第四次评估报告》提供的全球气候模式（GCM）资料,采用线性回归等气候学统计方法,分析了江西省历史气象特征,并对未来气候变化进行了预测。结果表明,1961—2012年全省、赣南、赣中、赣北降雨量上升趋势不显著,由南往北降雨量增加;1961—2012年多年年平均气温、最高气温、最低气温增温速率分别为0.16,0.12,0.22℃/10 a,区域间增温速率由南往北递增;预测江西省未来2020—2079年期间,在A₂,B₁排放情景下年均降雨量比历史基准期减少率分别为18.87%,10.13%;A₂,B₁排放情景下2020—2079年多年年均气温增温速率分别为0.41,0.22℃/10 a。     

湖南一季超级稻种植气候区划

根据湖南省各站1961-2003年共43a历史气象资料和2002-2003年田间试验结果,针对一季超级稻播种育秧期的连阴雨及抽穗扬花期的高温热害两种主要气象灾害指标,从气象条件出发,利用GIS手段,研究了湖南省一季超级稻适宜种植区域。     

湖北省主要农业气象灾害变化分析

利用1961—2004年湖北省71个气象台站实测气候资料，采用气候倾向率分析湖北省主要农业气象灾害的变化趋势。分析显示，在26种农业气象灾害中，有17种呈减少趋势。有9种呈增加趋势，但并不意味着气候变化对农业有利。所得结论增强了气象部门为“三农”服务的针对性，也为政府和农业部门充分利用气候资源、趋利避害提供决策依据。     

黑龙江省主要林型气候生产力的特征分析

利用黑龙江省81个气象站点1961-2003年实测气候资料的平均值，从分析林业气候资源的角度出发，计算了黑龙江省红松、兴安落叶松主要林型气候生产力，分析了近43a来气候生产力趋势变化的空间分布特征。研究表明：小兴安岭伊春林区、黑河地区、牡丹江地区是有利于黑龙江省主要林型生长的重点优势区域；大兴安岭地区中部和南部是主要林型生长的次要优势区域，而且具有较大的增长潜力。     

中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征

中国地域广大,水稻生产气候资源分布的时空差异给中国水稻生产带来了较高的不确定性。基于中国主要稻作区333个气象台站1961~1970年(1960s)和1996~2005年(2000s) 2个10 a历史时期的逐日气象资料,使用ANUSPLIN软件包生成栅格化的逐日气象要素表面值;然后基于栅格逐年计算并比较了2个历史时期水稻生育期内主要气候资源（总日照时数、总有效积温、平均气温日较差、总降水量、总降水天数和平均降水强度）的时空分布特征。结果表明,同1960s相比,2000s中国主要稻作区水稻生育期内的平均总日照时数减少了11.93%,东北、西南地区减少的幅度小于中部和南方;平均总有效积温增加了9.40%,东北和西南地区增加的幅度大于中部和南方,但是在中部和南方存在总有效积温减少的地区;平均气温日较差减少了4.86%,东北和西南地区减少的幅度大于中部和南方,但在中部和南方地区亦存在部分增加的区域;总降水量增加了1.59%,平均降水强度增加了3.22%,平均降水强度的变化率在空间分布上与总降水量基本一致,东北地区和宁夏回族自治区总降水量和平均降水强度呈降低的趋势,而中部和南方大部分地区呈增加的趋势;平均总降水天数减少了1.60%,东北地区和中部地区的降低幅度要小于南方沿海地区。该研究结果为进一步分析中国主要稻作区的水稻增产潜力及增产途径提供了技术支撑。