基于WOFOST模型的内蒙古河套灌区玉米低温冷害评价

利用内蒙古河套灌区玉米生长发育观测资料,结合已有研究成果,对WOFOST模型进行本地化及适应性检验;利用研究区内12站1961-2010年逐日气象资料,分区作物参数,模拟玉米生长发育过程,确定抽雄期延迟日数、灌浆指数为玉米低温冷害指标,贮存器官干物重波动百分率为减产情况评价指标,对历史低温冷害年及减产情况进行分析。结果表明：本地化的WOFOST模型在内蒙古河套灌区的应用效果较好,可以用于该地区玉米生长的模拟;WOFOST模型能够较好地模拟玉米发育程度对低温冷害的响应,以抽雄期延迟日数和灌浆指数为冷害指标评估的历史冷害发生状况基本符合实际情况,1961-2010年研究区12个站点共发生不同程度低温冷害260站次,其中重度冷害占37.3%,轻中度占62.7%,在发生严重冷害的年份中,84.7%的年份表现为减产的趋势。本文结论与传统方法相比,玉米低温冷害评价的生物学意义更加明确,本地化的WOFOST模型可以在河套灌区玉米低温冷害监测、评估等业务中应用。     

东北地区活动积温和极端持续低温的时空分布特征及其对粮食产量的影响

低温冷害是制约东北地区粮食产量的主要气象因素,了解低温冷害的演变规律及其对粮食产量的影响对于防灾减灾、合理搭配农作物品种熟期具有重要的指导意义。应用东北地区73个气象站1960-2004年温度资料以及ArcGIS地理信息系统技术和谐波分析方法,分析了≥10℃活动积温和持续低温指数的时空分布特征,评价了其对粮食和水稻产量的影响。结果表明,活动积温表现出由南向北、由西向东减少的趋势,持续低温指数表现出由南向北、由西向东增加的趋势。谐波分析表明,东北地区活动积温存在着明显的2．5-4a的周期振荡,持续低温指数主要表现为2．5-5a和10a左右的周期振荡。粮食产量的波动带有明显的活动积温和持续低温指数的信息,纬度越高,粮食产量受活动积温的影响越大,受持续低温指数的影响越小。活动积温是制约东北地区粮食和水稻产量的最主要因素,但持续低温指数的影响也不容忽视,持续低温指数每增加1d,会导致辽宁、吉林、黑龙江水稻平均单产。分别下降6．2％、5．8％和2．1％。     

根据积温条件,确定主栽品种

在广泛开展防御低温冷害的研究中,普遍认识到栽培品种从播种到成熟需要的积温过多是造成不能正常成熟而减产的一个重要原因。因此,根据当地的积温条件,确定主栽品种,是从战略上防御低温冷害的一个重要措施。但是,究竟如何考虑积温条件,意     

基于气候适宜度的河南夏玉米发育期预报模型

准确预报作物发育期是开展农业气象条件分析评估和灾害监测预警等工作的基础,利用河南省19个农气站1981-2006年夏玉米发育期观测资料和地面气象观测资料,建立综合温度、降水、日照三要素的气候适宜度评价模型,构建基于气候适宜度的夏玉米发育期预报生理指标及预报模型.利用2007-2010年观测数据对模型的预报结果进行验证,结果表明,各发育阶段持续日数模型的预报值与观测值吻合度较高,二者相关系数除抽雄-乳熟期稍低呈显著相关外,其它发育阶段均为极显著相关.各发育阶段持续日数预报值与观测值之间绝对误差（ABSE）在1.8 ～2.9d,标准误差（RMSE）在2.8～3.9d,七叶-拔节期预报精度最高,标准误差（RMSE）为2.8d,乳熟-成熟期稍差,RMSE为3.9d.模型的预报精度基本能满足业务服务的需求,具有推广应用价值.     

三江平原地区农作物低温冷害发生规律

低温冷害是影响三江平原地区粮食作物单产不高、总产不稳的主要气象灾害.5～9月日平均气温低于历年平均值0.5℃以上时,即产生低温冷害.1949～1986年间,本区共发生10次低温冷害年,气候概率为28%.平均每个低温冷害年粮食作物减产14.3%、总产减少3～6亿kg.低温冷害关键期是5、6、8三个月气温,玉米、大豆与5、6二个月气温相关显著,水稻与8月气温相关显著,r值分别为0.609、0.629和0.637.冷害类型以延迟型为主,水稻兼有障碍型冷害.本区低温冷害的发生,与大气环流和太阳黑子活动有关,每当太阳黑子出现极大、极小值或出现厄尔尼诺(El Nino)现象时,大多是低温冷害年.     

夏玉米生长中后期连阴雨灾害指标研究

以河南省夏玉米为例,利用9个代表站点1981-2010年作物发育期观测资料、1961-2010年产量资料、逐日气象观测资料,构建日照持续不足、连续降水以及两者组合的6种不同阴雨日数类型并分别进行统计。通过对夏玉米减产率序列的提取、减产年份不同类型阴雨日数的筛选,分析夏玉米生长中后期连阴雨日数与减产率的关系。将高频出现的连阴雨日数与均值对比,建立阴雨日数与减产率间的多元线性回归方程,最终确定夏玉米花期和灌浆期连阴雨气象灾害等级指标及其可能造成的产量损失。结果表明:在划分的不同等级减产率区间中,各类型阴雨日数与5%~20%减产率序列正相关关系明显,其中,持续日照不足指标与5%~10%减产率的相关性整体较高,持续降水日指标则与15%~20%减产率相关性较高;相对于灌浆期而言,夏玉米花期持续降水或日照不足与减产率的相关性更强;连阴雨气象灾害指标以最长连续无日照日数(N1)、最长连续日照不足2h日数(N3)、最长连续降水日数(P1)、最长连续降水和无降水日日照小于2h的组合日数(P3)为因子,指标分为轻、重两个等级,花期和灌浆期遇轻度灾害的平均减产率分别为10.4%和8.5%。研究结果可为开展夏玉米高产稳产气象保障服务提供基础依据。     

东北水稻障碍型低温冷害变化特征及其与关键生育期温度的关系

利用东北地区153个气象站1961-2010年逐日气温资料,采用统计学方法分析水稻障碍型低温冷害的气候特征,并与孕穗期和抽穗-开花期温度进行相关分析。结果表明:东北大部水稻障碍型低温冷害事件呈减少趋势,且其区域性分布较明显,表现为吉林大部在水稻孕穗期、辽宁局部在抽穗期低温冷害呈增加趋势;近50a低温冷害发生站次年际波动较大,总体呈减少趋势,但2001-2010年冷害发生站次明显增多;障碍型低温冷害对发育期气温变化较敏感,二者呈显著负相关关系,温度每升高1℃,整个东北地区低温冷害发生站次减少35个;对冷害和发育期气温的年际、年代际变化特征进行分析发现,发育期气温升高导致低温冷害减少是年代际和年际变化共同影响的结果。     

论危害作物的高温和低温指标——危害积温

<正> 农业气象灾害种类繁多,按引起灾害的农业气象要素来分,其中由温度引起的农业气象灾害就是重要的一类。如高温引起的热害和低温引起的冷害等。关于这一方面,近年来已引起了国内农业气象研究者的重视。作者根据作物受高温热害和低温冷害的有关实际资料,提出一种农业气象灾害的温度指标-危害积温,并应用这一指标来研究由温度引起的农业气象灾害。     

气候变化背景下中国主要作物农业气象灾害时空分布特征[Ⅰ]:东北春玉米延迟型冷害

基于东北三省春玉米潜在种植区内65个气象站点1961-2010年逐日气象数据,以气象行业标准5-9月逐月平均气温之和与其多年平均值的距平作为春玉米冷害等级判断指标,分析东北三省春玉米生育期冷害发生概率的空间分布和年代际演变特征,并利用每月逐日平均气温与其多年平均值的距平值明确了春玉米生长时段内低温事件发生风险较大的月份。结果表明:(1)近50a(1961-2010年)东北三省春玉米冷害发生区域范围大小表现为重度轻度中度,其中轻度冷害的高发区位于吉林省西部,低发区位于辽宁省南部地区;中度冷害主要发生于黑龙江和吉林省部分地区,辽宁省发生较少;重度冷害高发区位于黑龙江省北部、东南部以及吉林省东部地区,发生频率在25%以上,低发区位于辽宁省中西部,发生频率低于5%。各等级冷害发生频率年际间总体呈下降趋势,近20a(1991-2010年),各等级冷害的发生范围明显缩小。(2)东北三省春玉米各等级冷害低温事件主要发生在5月和6月,生产实际中需关注5月和6月的温度变化及冷害发生。     

基于WOFOST的东北地区玉米生育期气象条件适宜度评价

利用东北地区1981-2007年164个气象站逐日气象资料、玉米产量资料和30个农业气象试验站的玉米生育期资料,建立东北地区玉米生长发育期气象条件适宜程度诊断模型,计算玉米主要发育阶段(播种-出苗、出苗-拔节、拔节-开花、开花-乳熟、乳熟-成熟)的综合气象适宜度指数.应用WOFOST模型模拟玉米生物量,采用优化方法确定了基于模拟生物量(地上总干物重、穗重)的东北地区玉米不同发育阶段气象适宜程度诊断指标,动态、定量评价了玉米各生育阶段的气象适宜程度,并以2006年玉米全生育期气象适宜程度评价结果为例进行比较验证.结果表明,该方法的评价结果与利用综合气象适宜度指数得到的评价结果相比,等级完全相同和相差一个等级的占85％～90％,与研究区农业气象部门的监测公报也基本一致.表明该方法得到的评价结果可为玉米生产适应气候变化提供决策依据,相应的评价指标可在农业气象业务中推广应用.     

数值模拟气候情景下未来30年内蒙古三种主要粮食作物的单产趋势预估

基于内蒙古10个盟（市）农区58个气象站1961-2010年降水和气温日资料,38个旗（县）1961-2008年小麦、1979-2008年玉米和马铃薯单产资料,用自然对数曲线模拟作物趋势产量,并从单产序列中剥离气象单产。多元线性回归分析表明,大部盟（市）3种主要粮食作物的气象单产与生长季降水量和气温变化存在显著相关关系（P〈0.05）。利用PRECIS区域气候模式在SRES（A1B、A2和B2）和国家气候中心CMIP5数值气候模式对未来30a（2011-2040）10个盟（市）3种作物生长季平均气温、积温和降水量的模拟结果,采用多元线性回归模型预测各盟（市）作物的气象单产。结果显示,大部盟（市）气象单产总体呈增长趋势,预计未来30a全区平均小麦气象单产将增加179.0kg/hm2,玉米和马铃薯的增幅分别为51.6和50.7kg/hm2。叠加趋势产量后,小麦预计约增产1221.4kg/hm2,玉米和马铃薯预计约增产2121.1和1008.0kg/hm2。研究结果可为应对未来气候变化、确定粮食生产发展战略提供参考依据。     

内蒙古东部中晚熟区青贮玉米产量和品质与气象因素的关系

为研究青贮玉米(Zea mays L.)产量和品质与气象因素的关系,于2018—2019年在通辽市农业科学研究院试验基地,以北农青贮368、东科301、京科青贮516及京科968为材料,设置D1(4月24日)、D2(5月1日)、D3(5月8日)和D4(5月15日)4个播期,比较不同播期条件下青贮玉米产量和品质的变化,分析青贮玉米产量和品质形成与气象因素的关系。结果表明,随着播期的推迟,各品种青贮玉米生育期缩短,株高和茎粗均呈增加趋势,绿叶数变化不大,D2播期的穗位较高。各品种在D2播期的平均生物产量最高(35.2～40.2 t·hm^-2)。随着播期推迟,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量呈增加趋势,粗蛋白含量变化不明显,D2播期淀粉含量较高。生育期日照时数(R²=0.381,P=0.031)和吐丝后日照时数(R²=0.507,P=0.003)与干物质产量呈负相关,生育期降雨量(R²=0.591,P<0.001)和吐丝后降雨量(R²=0.367,P=0.03...     

基于GIS的内蒙古东部地区玉米低温冷害精细化风险区划

通过分析内蒙古东部地区的热量条件、热量条件变异性及低温冷害发生频率,得出低温冷害综合风险指数,运用逐步回归建立其与地理信息的空间推算模型,基于GIS和1∶5万地理信息数据,对玉米低温冷害风险进行空间展布并分区,得出内蒙古东部地区玉米低温冷害精细化风险区划图。结果表明,低温冷害高风险区位于纬度和海拔较高的呼伦贝尔市北部和西部地区;通辽市中南部、赤峰市东南部和兴安盟南部等海拔较低、地势相对平坦的地区低温冷害风险最低;低温冷害风险程度基本呈西北-东南向带状分布,受海拔高度及地形、地势等因素的影响,低温冷害风险分布又具有错落的局地性特点。研究结果有利于规避玉米低温冷害风险,发掘可利用气候资源,优化种植结构和布局,保障区域粮食安全。     

基于自然灾害风险理论的东北地区玉米干旱、冷害风险评价

为了分析干旱、冷害灾害对农作物生长的综合影响,全面评价其综合风险,该文利用东北地区35个农业气象站1961-2010年气象资料、1981-2010年玉米发育期资料、1961-2010年产量面积资料、近50 a东北三省的灾情资料以及近10 a东北三省各县的社会经济统计资料,以玉米出苗—抽雄、抽雄—成熟2个生长阶段发生的干旱及冷害为研究对象,基于水分亏缺指数和热量指数分别建立了干旱指标和冷害指标,对东北地区玉米干旱、冷害进行风险分析。建立了包括危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力4个方面的东北地区玉米干旱、冷害风险评价模型,指出危险性和防灾减灾能力是风险评价模型中最重要的两个影响因子。研究结果为,东北地区玉米干旱、冷害高风险值区位于黑龙江西南部和东北部,以及辽宁西部建平县一带,风险指标值在0.8以上;吉林西北部、东南部、辽宁东北部为次高值区,风险指标值在0.6~0.7之间;低值区位于辽宁中南部及辽东半岛,风险值在0.3左右。研究结果可为东北地区防灾减灾工作提供客观依据。     

基于Holdridge分类系统的内蒙古草原类型气候区划指标

利用内蒙古105个气象站资料,计算了Holdridge生命地带分类系统的年降水量、年生物温度和可能蒸散率,确定了内蒙古各草原类型区上述三个气候要素的界限值。在此基础上,构建了内蒙古草原综合气候指数(GCI),确定了定量化的内蒙古草原类型综合气候区划指标,并对该指标划分的内蒙古草原类型进行了验证。结果表明,利用内蒙古草原类型综合气候区划指标划分的内蒙古草原类型与内蒙古实际的草原类型具有较好的一致性,能够反映内蒙古不同草原类型的空间分布状况,可以用于内蒙古草原气候区划。     

气候变暖对内蒙古三种主要粮食作物单产影响的初步分析

在采集、整理和分析了内蒙古10个产粮盟（市）3种主要粮食作物即小麦（1961-2008年）、玉米和马铃薯（1979-2008年）的单产数据和农区58个气象站的气温及降水量资料（1961-2008年）的基础上,归纳了内蒙古农区作物生长期的气候特征,计算了干燥度指数;利用统计回归模型分析了干旱对单产的影响并计算了影响系数,预估了未来不同增温幅度和降水量配置的温湿条件下粮食作物气象单产的变化,提出了当地应对气候变化、保证粮食产量的建议。结果显示：农区作物生长期的气温在近48a间呈上升趋势,2001-2008年10个盟（市）平均温度比气候均值（1971-2000年平均值）增加了0.9℃,同期降水量比气候均值减少了48.9mm;农区3种作物生长期的干燥度指数逐年代上升,特别是近8a（2001-2008年）小麦、玉米、马铃薯生长期干燥度指数比20世纪60年代分别上升了1.291、.82和1.49,说明近8a的干旱比60年代严重;干旱对气象单产的影响系数表明,内蒙古农区作物受干旱影响均比较显著,赤峰、锡林郭勒盟和乌兰察布市的气象单产受干旱影响较大,呼伦贝尔市和巴彦淖尔市受干旱影响较小;对单产变化的预估结果表明,降水量维持在气候均值水平时,温度如果增加0.2℃、0.5℃和1.0℃时绝大多数盟（市）会减产,增温幅度越大,减产越多;当增温0.2℃时,降水量增加越多增产幅度越大;增温0.5℃时,只有降水量增加20%以上才有望增产;温度增加1.0℃,降水量增加30%时大多数盟（市）仍会减产,仅在个别盟（市）有可能增产。     

内蒙大兴安岭林区年降水量变化特征及周期分析

利用内蒙古大兴安岭林区11个气象站1971—2010年降水观测资料,采用一元线性回归、累积距平法、曼—肯德尔检验(Mann-Kendall)法和Morlet小波分析方法对内蒙古大兴安岭林区近40年年降水量变化进行了分析,以揭示该地区在气候变暖大背景下年降水量的变化特征。结果表明:1971—2010年内蒙古大兴安岭林区年降水量整体在波动中呈微弱下降的趋势,倾向率为-7.4mm/10a,降水量年际变化幅度较大,降水气候倾向率具有很强的区域特点,整体经历了丰—枯—丰—枯的变化过程;结合累积距平分析与曼—肯德尔检验(Mann-Kendall)法两种方法判断出降水量发生突变的大致时间为1975—1979年与1999年;Morlet小波分析结果表明,近40年内蒙古大兴安岭林区年降水量包含多个不同时间尺度的周期,其中27a左右的周期振荡最为强烈,对降水作用最为显著,且在2014—2020年可能出现降水偏多期。