基于多因素模型重构陕西苹果主要物候数据序列

苹果生长发育受气象因素影响较大,陕西高低温灾害发生频率的增加对苹果的产量和品质有很大影响。物候期的确定是指导果业生产、进行灾害风险管理的重要依据。目前,物候期观测数据十分匮乏,通过构建物候模型可对历史物候期进行重构。在陕西的四个果区,分别选取物候资料记录相对全面的两个代表站点,礼泉和凤翔（关中果区）、旬邑和长武（渭北西部果区）、铜川和白水（渭北东部果区）、延长和洛川（延安果区）。在各果区的两个代表站点中,选取历史物候期记录时间序列更长的站点,利用SPSS软件对该站点物候期日序与所选气象指标进行逐步回归分析,建立多个单项或多项物候期预测模型,再通过回代检验和预测检验两种方法选取最优模型。采用平均绝对误差（MAE）、物候期模拟值与实际值相差0～3d的相对准确率（RA）评估检验结果,并选择最优模型。结果表明：（1）萌芽期模型MAE为0.8～2.4d,RA为84.6%～100%;花期模型MAE为2.5～3.4d,RA为55.6%～75%;果实发育期模型MAE为0.9～2.8d,RA为63.2%～100%;成熟期模型MAE为2.2～3.2d,RA为69.2%～72.2%;模型模拟效果由好到差依次为萌芽期、果实发育期、成熟期和花期。（2）重构1981−2019年延安果区、渭北东部果区、渭北西部果区和关中果区苹果萌芽期年日序分别为72−98、70−88、73−98和71−85,花期年日序分别为102−116、86−107、100−125和84−115;1981−2019年延安果区、渭北东部果区和关中果区苹果果实发育期年日序分别为114−122、89−118和87−117,成熟期年日序为260−301、276−297和224−348。（3）重构物候期的空间分布,1981−2019年延安果区和渭北东部果区萌芽期由东南向西北逐渐推迟,关中果区和渭北西部果区自西向东推迟;花期整体自南向北越来越晚;果实发育期从南向北逐步推迟;延安果区和渭北东部果区成熟期从东向西逐步推迟,关中果区和渭北西部果区自西向东逐步推迟。本研究构建的物候模型的模拟效果总体较好,所重构的苹果物候期数据序列可为苹果生产管理和灾害风险防范提供基础性支撑,对果树物候期模型的研发具有借鉴意义。     

陕西苹果主产县花期冻害风险评估

为评估陕西礼泉和旬邑两个苹果主产县富士苹果的花期冻害风险,通过热时模型利用日平均气温重构礼泉和旬邑两地1967-2018年苹果始花期,并利用日最低气温根据苹果花期冻害指标阈值提取两地同时期内重度、中度和轻度不同等级冻害终日,采用线性倾向法和风险指数法分析两地苹果花期冻害风险情况。结果表明:1967-2018年礼泉和旬邑的重构苹果始花期呈显著提前趋势,提前速率分别为2.8d·10a~(-1)(P0.01)和0.8d·10a~(-1)(P0.05);礼泉地区重度冻害终日呈显著提前趋势,提前速率为3.3d·10a~(-1)(P0.01),中度、轻度冻害终日无显著变化,旬邑地区三个等级冻害终日均无显著变化;礼泉地区苹果平均始花期日序为DOY100,晚于平均轻度冻害终日日序DOY95,冻害风险较小,旬邑地区苹果平均始花期日序为DOY107,晚于平均重度冻害终日日序DOY93,但早于平均轻度冻害终日日序DOY118,冻害风险较高;礼泉和旬邑两地苹果花期冻害风险指数无显著变化,但是两地冻害风险指数≥0的频次增加,说明苹果花期冻害风险有上升趋势。     

陕西果业基地苹果花期冻害指数及预报方法

为了提高陕西果业防灾减灾能力,实现果业基地苹果花期冻害分区定量预报,根据果业基地县的生态环境、气候特点和果业生产水平,选择具有代表性的7个气象台站,利用近40a(1970-2009年)的气温和苹果部分物候监测资料,得到物理意义明确的苹果花期冻害指数计算模型。将花期冻害指数分为强、偏强、中等、偏弱和弱5个等级,依各果区花期冻害指数序列,用典型K阶自回归AR(K)预测模式进行独立样本预测试验,结果表明:预报准确或基本准确率为66.7%,该预报模式经2010年实际使用,预报效果尚好,具有实用价值。     

基于物候模型研究未来气候情景下陕西苹果花期的可能变化

陕西苹果种植面积大、产量高,但产量易受晚霜冻影响。冻害的发生与苹果花期和晚霜冻时间密切相关,因此准确预测苹果花期,研究苹果花期的变化规律对苹果生产防灾减灾具有重要意义。本研究利用物候模型（春暖模型、连续模型、重叠模型和平行模型）研究气候变化背景下陕西苹果花期（包括始花期和末花期）的变化规律。首先,评价4种物候模型在陕西苹果产区模拟苹果花期的效果,筛选出研究区最佳花期预测模型。然后,基于所选最佳花期模型模拟历史（1980−2019年）时期各代表站（洛川、白水、凤翔和长武）的苹果花期。最后,基于33个全球气候模式（Global Climate Models,GCMs）生成的未来气象数据集,利用所选最佳模型分别模拟RCP4.5和RCP8.5两种情景下2021−2100年各代表站的苹果花期并研究花期时空变化规律。结果表明,连续模型是模拟渭北东部和西部苹果花期的最佳模型,而延安和关中西部苹果花期的最佳模型为平行模型。1980−2019年各代表站始花期提前速率为3.4～4.7d·10a−1,末花期提前速率为3.3～4.6d·10a−1,空间分布上,研究区苹果花期从东南到西北逐渐推迟,年平均花期持续时间为10～11d。在RCP4.5情景下,各代表站2021−2100年始花期提前速率为0.7～0.9d·10a−1,末花期提前速率为0.6～0.8d·10a−1;与1980−2019年相比,各代表站2021−2060年平均始花期提前0～4.4d,末花期提前0～5.0d,各代表站2061−2100年平均始花期提前3.4～7.6d,末花期提前2.6～8.2d。在RCP8.5情景下,2021−2100年各代表站始花期提前速率为1.3～1.8d·10a−1,末花期提前速率为1.3～1.6d·10a−1;与1980−2019年相比,各代表站2021−2060年平均始花期提前1.3～5.9d,末花期提前1.0～6.1d,各代表站2061−2100年平均始花期提前6.7～12.4d,末花期提前6.2～12.3d。未来气候条件下,苹果花期空间分布与历史时期基本一致,但花期持续时间略有缩短。本研究首次综合花期预测模型和未来气候数据研究陕西苹果产区苹果花期变化,可为陕西苹果产区应对气候变化产生的花期冻害提供一定的理论依据。     

中国北方主产地苹果始花期模拟及晚霜冻风险评估

建立中国北方苹果主产地苹果始花期模型，分析苹果花期晚霜冻气候风险，为有效防御晚霜冻灾害对当地苹果生产的影响提供科学指导。该研究选取中国新疆的伊宁、阿克苏、黄土高原的万荣、白水、礼泉、陕州区和渤海湾的福山、熊岳分别代表中国3大苹果产区，利用各区代表站的苹果始花期资料和同期气象数据，建立并检验了不同站点苹果始花期模型，并利用该模型重建了1962－2019年苹果始花期，分析其时空变化特征。结合晚霜冻气象指标，对苹果花期晚霜冻气候风险进行评估。结果表明：1）苹果始花期模型能够在数据独立的情况下较准确地模拟各区代表站的始花期变化，新疆、黄土高原和渤海湾苹果产区内部检验的均方根误差分别为2.5～4.8、2.4～5.0、2.3～3.0 d，交叉检验的均方根误差分别为5.0～6.6、3.4～6.0和3.6～4.1 d。2）模拟得到的苹果始花期均呈显著提前趋势，趋势系数分别为-1.84～-1.04、-3.09～-2.62和-2.37～-1.88 d/10 a。3）不同区域苹果晚霜冻气候风险有着明显的差异。新疆和黄土高原果区苹果晚霜冻气候风险指数相对较大，其中伊宁最大达2.38，其次是万荣达1.81，而渤海湾果区的福山苹果晚霜冻气候风险指数为0。新疆和黄土高原果区苹果遭受晚霜冻的影响较大，渤海湾果区受晚霜冻影响最小。     

福建省引种台湾青枣的寒冻害风险分析与区划

为了摸清台湾青枣在福建复杂地形下引种的寒冻害风险, 规避在高风险区引种, 本文依据灾害风险系统理论、气象和农业经济资料, 在分析寒冻害危险性、青枣脆弱性和引种区防寒防冻能力的基础上, 应用层次分析法、熵权系数法、加权综合评价法等构建了台湾青枣寒冻害风险评价指标和模型, 对福建省引种台湾青枣的寒冻害风险程度进行等级评价和区域划分。结果表明: 在风险因素构成上, 寒冻害危险性在综合风险中起决定性作用, 引种区防寒防冻能力只能略微减轻寒冻害带来的风险。惠安县、厦门市以南沿海县市的青枣引种区为轻度寒害风险区域, 该区域寒冻害致灾危险性指数低, 中度以上的寒冻害发生频次少或没有出现过; 漳州市内陆的较低海拔地区, 福州市沿海低海拔地区, 同安区、惠安县及永春县的部分区域为中度寒冻害风险区域, 该区域寒冻害危险性指数相对较低, 中度以上寒冻害发生频次相对较少; 其余青枣引种区的冻害风险在重度以上, 其中龙岩市、漳州市西部山区、福州市西部和北部山区、永春县、宁德市辖区及霞浦县有严重冻害风险。结合近年来福建出现的青枣寒冻害个例分析, 青枣寒冻害形态表征程度与该地域风险评估结果较为吻合, 风险区划结果可为福建引种台湾青枣提供布局决策参考。     

河南省农业水旱灾害风险评估与时空分布特征

为了加强河南省农业水旱灾害的风险评估和管理,该文利用信息扩散模型和风险等级划分,对河南省农业水旱灾害风险进行评估与时空特征研究,从而得出不同程度水旱灾害发生的可能性及其时空特点。研究结果表明:河南省17个市的农业水旱灾害风险概率均较大,且旱灾风险概率、风险等级、成灾面积均大于水灾;农业水灾风险空间分布表现出西北到东南风险概率增加的特点,低风险区为豫西、豫北区,高风险区主要是豫东、豫南区,尤其是黄淮4市风险较高;旱灾风险空间分布表现出西部、南部大于东部和北部的特点,豫北区的安阳、新乡、濮阳风险较小,豫西、豫南区则处于高风险。该研究为河南省粮食核心区战略地位的提升及灾害防治提供了依据。     

黄河故道砀山酥梨花期低温冷害风险的评估方法初探

低温冷害为砀山酥梨花期的主要气象灾害之一,其风险评估具有重要意义。运用数理统计方法研究分析1983-2006年砀山酥梨物候资料和同期气象资料,从酥梨始花期和整个花期的日最低气温的概率分布入手,建立了酥梨花期低温冷害风险评估模型。结果表明：（1）砀山酥梨花期内遭受某一级别的低温冷害的风险,可由始花期出现的概率与花期内逐日出现某一级别低温冷害的概率之和的乘积来表示,一般是酥梨始花期越早、花期历时越长,遇到某一级别低温冷害的风险越大。所得风险评估方程,可用于风险评估。（2）砀山酥梨开花始期具有正态分布特征,即始花期早和迟的出现频率较小,处于历年始花期均值附近的频率较大。（3）砀山酥梨花期遭受低温冷害的指标可分为花期内出现日最低气温≤7℃、≤5℃、≤3℃三个级别。（4）酥梨始花后到某一日遭受某一级别低温冷害的累积概率,除始花日出现≤3℃低温冷害的概率与始花期早晚呈线性关系外,其他日期的累计概率均与始花期的早晚呈指数关系。     

枇杷幼果冻害低温等级指标的确定

根据福建省近5a枇杷幼果低温箱试验和低温过程山坡地枇杷冻害观测试验结果,以及主产省福建、浙江历史灾情资料,采用归纳分析和对比印证等方法,对枇杷幼果冻害的低温等级指标进行研究。结果表明:枇杷幼果冻害低温等级指标可用日最低气温(Tmin)和低温持续天数(DD)表示,各级冻害指标分别为,轻度:-2.5℃Tmin≤-1.0℃,DD≤3d;中度:-3.5℃Tmin≤-2.5℃,DD≤3d或-2.5℃Tmin≤-1.0℃,DD3d;重度:-4.5℃Tmin≤-3.5℃,DD≤3d或-3.5℃Tmin≤-2.5℃,DD3d;极重:Tmin≤-4.5℃,DD≤3d或Tmin≤-3.5℃,DD3d。历史灾情资料验证结果表明,冻害等级指标在福建莆田的推算准确率为61%,在浙江临海、黄岩为87.5%,说明枇杷幼果低温冻害等级指标可应用于低温冻害预测。     

基于低温冻害的重庆市秋马铃薯适宜性区划

利用1971—2000年最低气温资料,根据马铃薯的生理特性,研究了重庆市秋马铃薯低温冻害的发生频率与发生时间,并结合马铃薯的品种特性,以积温为区划指标,应用1∶25万DEM和GIS分析技术,将重庆市划分为早熟区、中熟区、中晚熟区3个秋马铃薯气候适宜区。研究表明,重庆长江沿线秋马铃薯低温冻害的频率最低,以东部为主的中高山区低温冻害的频率最高;秋马铃薯低温冻害发生的时间中、西部晚,东部早。早熟区主要分布于南川北部、涪陵南部以及东部的中高山区;中熟区主要分布于西部的大足、荣昌,中、东部的垫江、梁平、忠县等地;中晚熟区主要分布于西部及长江河谷地区。     

渭北旱塬苹果黑星病流行因子分析

利用渭北旱塬7年(1997～2003年)的温度、相对湿度、降水量和苹果黑星病流行程度资料,采用逐步回归法分析了影响渭北旱塬苹果黑星病流行的因子,求得最优回归子集,包括4月和8月份的降水量、前1年12月份的平均相对湿度、1月和7月份的平均温度,建立苹果黑星病多元线性回归预测模型,以残差绝对值<0．5为统计标准,对1997～2003年苹果黑星病的流行程度进行回测。结果表明,预测模型回测准确率高,可用于指导渭北旱塬苹果黑星病的防治工作。     

基于van Genuchten模型的渭北苹果园土壤水分能量特征分析

针对渭北地区干旱缺水,果树生长发育受限的客观实际,开展了苹果树生育期0～150 cm土壤水吸力动态变化规律研究。依据渭北果园土壤剖面构型,将离心机法与水汽平衡法相结合,按照发生学土层,逐层测定了供试土壤水分特征曲线,并用van Genuchten模型拟合。基于该模型,将在幼龄果园、老龄果园以及农田定期逐层监测的土壤水分含量转化为土壤水吸力,以农田为对照,评价植果条件下土壤水分的胁迫状况。结果表明,van Genuchten模型能很好地拟合渭北果园耕层、农田耕层、黑垆土层及黄土母质层的水分特征曲线,拟合精度均达0.96以上。渭北地区农田受干旱胁迫较严重,3月中旬－7月初,0～100 cm土层均处于水吸力高于3.98的重度胁迫状态;受植被冠层覆盖及果树生育期的影响,干旱对果树的胁迫程度较农田小,对老龄果园胁迫程度比对幼龄果园的大,幼龄果园在3月中旬－5月初、5月底－7月初仅0～20 cm土层为高水吸力区,直至6月中旬－7月中旬高水吸力区才延伸到40～70 cm土层;老龄果园在3月中旬－4月底的0～40 cm土层、5月底－7月中旬的30～100 cm土层和7月中旬－8月底的0～20 cm土层为高水吸力区。可得出,渭北不同园龄苹果园在不同生育期的不同深度土层会间歇性地出现高水吸力的土壤水分胁迫区,但相对于农田而言,果园受到的干旱胁迫相对较轻,渭北地区植果有助于缓解干旱胁迫。     

基于CFD的日光温室墙体蓄热层厚度的确定

日光温室墙体蓄放热能力的优劣取决于墙体蓄放热特性与蓄热层厚度,确定日光温室蓄热层厚度,对于推进日光温室墙体改进意义重大。该研究以温室内太阳辐射与室外气温作为输入条件,按照试验温室实际尺寸和相关关系进行参数化建模并模拟计算不同月份墙体蓄热层厚度。选择乌鲁木齐地区2018年1月-4月典型晴天进行测试,以温室地面、墙体表面的太阳辐射为输入条件,室外空气温度为边界条件,利用AutodeskCFD软件对晴天9:00至次日9:00的温室砖墙内部温度场进行了模拟,并通过对比墙体内部0、10、20、30、40、50 cm处温度测点的实测值与模拟值验证模拟结果的准确性。结果表明,温室墙体模拟结果与测试结果吻合度较高,1月9日、2月9日、3月6日各层平均误差均在1.5℃以下,4月6日实际值与模拟值误差较大,模拟值较实际值滞后,趋势随着深度与墙体温度的升高而更加明显。在温室墙体材料、结构、室内外的光温环境的共同影响下,温室墙体传热是一个复杂的非稳态过程。砖墙温室与土墙温室类似,墙体可划分为"保温层、稳定层、蓄热层",各层的厚度与墙体蓄热材料、保温材料的热物性有关。对墙体温度场、各层的温度衰减因子以及延迟时间分析可知,墙体厚度在0～30 cm范围内,墙体温度波动较为明显,墙体厚度大于30 cm时,温室墙体一天内温度波动较为平缓,波幅较小。随着气温回升,温室墙体内部温度整体提高,各层温度波动相差不大。在温室结构、保温性能不变的情况下,温室蓄热层厚度及波动情况受外界光温环境的综合影响较小。综上所述,采用CFD模拟温室墙体温度场的变化,并根据温室墙体温度场变化确定温室墙体蓄热层厚度是可行的,可靠性较高。该研究可为其他区域优选温室墙体结构,推进日光温室墙体改进提供依据和参考。     

陕西省太阳辐射及其日照时数的时空变化特征

根据陕西省气象台站观测资料,分析了陕西省太阳总辐射和日照时数的时空演变特征.结果表明,陕西省太阳总辐射和日照时数呈现出一致性的从北向南递减趋势,且在渭北高原一带存在太阳总辐射和日照时数的次高值区,同时指出了陕北地区4～8月,关中、陕南地区5-8月是太阳能资源利用的最佳时期.研究结果可为进一步研究区域气候变化、指导农业生产及合理利用太阳能资源提供参考依据.     

渭北黄土高原刺槐林-草地景观界面土壤水分影响域及其动态变化规律研究

对渭北黄土高原刺槐林—草地景观界面土壤水分影响域及其时空动态变化规律进行了研究。采用移动窗口法分析得出刺槐林—草地景观界面土壤水分影响域为林内4 m到林外12 m之间,宽度16 m,为渐变型界面,由此可将刺槐林—草地景观划分为3个区域：草地区、界面区和刺槐林区。经典统计分析表明,历经3个区域,不同层次的土壤水分在水平方向上随着水平距离梯度的变化表现出不同的上升或下降的趋势,在界面区域土壤含水量变化最为显著。基于标准差和变异系数两个指标,可将草地和林地区域土壤剖面水分垂直变化划分为4层,界面区域划分为3层。3个区域土壤含水量的季节变化表现为基本一致的“高-低-高”规律,可以划分为3个时期,4～5月中旬为土壤水分贮存期,6～7月中旬为土壤水分消耗期,8～10月中旬土壤水分恢复期。水分在时间和空间上的这种变化主要受植被类型、根系分布、降水资源再分配的影响。     

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。     

品种和播期对春玉米生长发育及产量的影响

为探讨不同品种和播期对春玉米生长发育及产量的影响，给河西地区玉米高产栽培提供依据。以主栽玉米品种先玉335、郑单958、农华101为供试材料，设置5个播期处理。结果表明，播期对玉米生长发育影响显著，播期推迟，生育进程逐渐加快，生育期逐渐缩短。播期对株高、穗位影响显著，平均播期每推迟5 d，株高增加11.6～14.8 cm，穗位高增加1.2～4.8 cm。播期对穗长、穗粗和秃尖长影响不明显，对穗粒数影响显著，最高穗粒数对应产量最高指标值。播期对玉米产量影响显著，先玉335、农华101于4月26日播种较5月6日播种产量分别提高了14.8%、7.6%；郑单958于4月21日播种产量较5月6日播种产量提高了14.0%；先玉335、农华101、郑单958在河西地区最适宜的播期分别为4月26日、4月26日、4月21日。     

华北地区杨树烂皮病发生发展气象适宜度预报模型

利用河北省18个代表站点2002-2008年杨树烂皮病病情资料和相应气象资料,通过相关、回归分析等方法,分析河北省杨树烂皮病发生发展与气象条件的关系。结果表明：降水量、降水日数、相对湿度、温湿系数与杨树烂皮病发生率呈正相关,降水增加、雨日增多、相对湿度和温湿系数增大有利于杨树烂皮病发生发展;日照时数、夏季高温日数、极端最低气温与杨树烂皮病发生率呈负相关,天气晴朗、日照充足、极端气温升高不利于杨树烂皮病发生发展;影响河北省杨树烂皮病发生发展的关键气象因子分别是3月和4月温湿系数、3月下旬和4月下旬日照时数、4月上下旬气温、3月上旬和4月上旬以及上年12月上旬极端最低气温,利用归一化处理后的关键气象因子建立气象适宜度预报模型,通过回代检验,气象适宜度等级与杨树烂皮病实际发生等级相比,模型拟合准确率为91%;对河北省2009年5-6月杨树烂皮病盛发期气象适宜度等级进行预报,准确率为78%,效果较好;3-4月气象条件是影响华北杨树烂皮病发生发展的关键生态环境因子。模型可用于从气象角度对华北地区杨树烂皮病发生发展进行监测和预报。     

气候变暖背景下江西不同育秧方式双季早稻安全播期分析

明确双季早稻安全播种期及春季气候资源变化规律,是提高早春气候资源利用率和农业生产效率的重要基础。本研究基于江西省79个国家气象站过去30a（1992−2021年）2月1日−4月30日的逐日平均气温数据,系统分析了气候变暖背景下江西省不同区域不同育秧方式双季早稻50%保证率和80%保证率安全播种期的时空分布情况。结果表明,1992−2021年江西省2−4月平均气温和候平均气温呈显著逐年上升趋势,2−4月平均气温的年际变化倾向率为0.055℃·a⁻¹,候平均气温升高极显著时段主要集中在2月第5、第6候,3月第4、第5、第6候及4月第1候。近30a来,江西省双季早稻覆膜旱育秧、覆膜湿润育秧和直播3种育秧方式安全播种日期均呈显著提前趋势,且提前幅度从大到小依次为覆膜旱育秧＞覆膜湿润育秧＞直播。与传统播种日期相比,覆膜旱育秧赣北赣中可提前至3月上旬后期,赣南可提前至3月上旬前期;覆膜湿润育秧赣北维持3月下旬后期的传统播期或提前至3月下旬前期,赣中赣南可提前至3月中旬后期;直播方式下赣北赣中可提前至清明前2～3d,赣南可提前至3月下旬后期。