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。     

基于遥感的东北地区水稻延迟型冷害动态监测

水稻延迟型冷害大范围准确的同步跟踪监测,可为提高稻米品质和产量提供帮助。在明确东北地区水稻种植区域和水稻低温冷害年的基础上,基于MODIS MOD13A2数据产品划分了东北地区水稻各发育普遍期植被指数判识指标的参考范围,构建了基于地理信息的水稻发育期模型,在此基础上制作了水稻静态发育期空间分布图,并以2009年5月24日和8月7日为例开展了东北地区水稻延迟型冷害动态监测的应用研究。结果表明:东北三省发生较大范围水稻延迟型冷害的年份有2002年、2003年、2008年和2009年,其中黑龙江省是水稻延迟型冷害的重灾区;EVI在水稻发育期判识中较NDVI更具优势;利用经度、纬度和海拔高度与日序的相关关系构建水稻发育期模型,推算无观测地区的发育期具有一定的可行性;在同一时间东北三省各地的水稻发育期分布推算结果的基础上,实现了2009年5月24日和8月7日东北地区水稻延迟型冷害动态监测,所得监测结果与2009年农业气象观测记录在时间和空间上有很好的一致性,监测结果正确。     

基于高分辨格点数据东北水稻延迟型冷害风险评估及保险费率厘定

利用5km×5km空间分辨率3h时间分辨率的气象格点数据集,研究东北地区水稻延迟型冷害风险及其保险费率的厘定。基于东北地区1981-2010年5-9月平均温度的格点数据集和99个气象站的站点观测数据,以相关系数和均方根误差评价格点气象数据在东北地区的可用性。以日平均气温稳定通过10℃和18℃的日数作为获取水稻气候安全种植区域的指标,在水稻气候安全种植范围内,分析东北地区水稻延迟型冷害的空间分布特征,确定保险费率。结果表明,东北地区1981-2010年5-9月平均温度气象站点观测数据与格点数据的相关系数高,均方根误差小,表明格点数据在东北地区可用。水稻气候安全种植区域占东北的56.5%,主要分布在辽宁省、吉林省中西部、黑龙江省西南部和东北部、蒙东西部及东部与辽宁和吉林省接壤的区域。在水稻气候安全种植区内,水稻延迟型冷害发生频率呈南低北高,中间低东西高的分布特征,且重度延迟型冷害发生频率最高。低温冷害风险指数空间分布与之相似,内蒙古西部和东北部、黑龙江北部和吉林西部局部地区是风险指数的高值区。东北地区1981-2010年水稻延迟型冷害的天气指数保险费率在空间分布上与东北地区低温冷害风险指数...     

东北地区不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害时空变化

利用东北地区167个气象站1986-2015年的逐日气象资料和28个物候观测站1991-2008年的逐年水稻生育期数据,参照水稻障碍型冷害国家标准,分三个时间段(1986-1995年、1996-2005年和2006-2015年)划分东北地区不同熟性水稻适宜种植区,利用冷害发生频率和站次比分析东北地区近30a(1986-2015年)不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害的时空规律。结果表明:研究期内,东北地区不适宜种植区域面积逐渐减小,不同熟性适宜种植区呈现北移东扩的趋势,其中以晚熟区扩大范围最为明显。不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害具有波动发生的特点,不同熟性区年平均冷害站次比大小表现为早熟区晚熟区中熟区;2006-2015年为早熟区冷害多发时段,1986-1995年为中熟区冷害多发时段,1996-2005年为晚熟区冷害多发时段;在早熟区冷害多发时段内,重度冷害的发生频率减少;2006年以后中熟区和晚熟区冷害总发生频率减小,但部分区域的不同等级冷害发生频率提高。可见,东北地区障碍型冷害发生仍具有不确定性,即使在整体冷害频率下降的情况下,个别区域在某些年份仍可能发生不同程度的冷害。     

气候变化下东北水稻冷害时空分布变化

东北水稻生产对我国粮食安全保障具有重要的作用和意义,加强气候变化下灾害的研究有利于趋利避害。本文通过对1961—2010年各年代东北水稻生长季节(5—9月)的月平均气温、月平均气温之和以及近30年(1981—2010年)月平均气温之和距平3个指标变化的分析,研究了气候变化背景下,东北地区水稻生长季热量资源及冷害发生的变化规律。采用1961—2010年中国地面气温0.5o×0.5o格点数据,提取东北三省359个格点的年代气温数值,根据东北水稻延迟低温冷害气象行业标准(QX/T182—2013),运用Arcgis地理信息技术和概率统计学方法,对1981—2010年东北水稻冷害年代际时空分布及发生概率进行区划,并结合1981—2010年中国气象灾害大典和时事报道中有关东北冷害记载进行对照分析。研究结果表明:1960s—2000s东北水稻生长季5—9月年代际平均气温(T5—9)明显升高,平均气温之和(∑T5—9)明显增加,T5—9≥15℃、≥20℃和∑T5—9≥83℃的区域面积扩大显著。平均气温之和距平(ΔT5—9)随年代由负值转为正值,说明气候增温效应显著,水稻冷害发生也随年代由多到少。受气候变暖影响,东北水稻轻度、中度和严重冷害发生年份、分布区域和发生频率随年代发展都呈现显著减少趋势,到2000s,冷害集中到黑龙江北部、东南部局部地区和吉林东南部局部地区,年频率也降低到0.1~0.2;冷害发生年份和区域能够与历史冷害记载大体相符;冷害的显著减少为东北近10年来的水稻丰产增收创造了十分有利条件,但也需进一步提高对局部地区冷害防御的关注。     

基于气象模型分析东北三省近50年水稻孕穗期障碍型低温冷害时空变化特征

采用水稻生长发育和产量形成气象影响模式计算出的东北三省1961-2010年水稻空壳率作为判定障碍型冷害的基础资料,利用累积距平曲线和小波分析等方法分析近50a东北三省水稻孕穗期障碍型冷害空间分布特征及时间变化规律,以期为预测水稻孕穗期障碍型冷害提供依据。结果表明,东北三省水稻孕穗期障碍型冷害主要发生在吉林东北部和黑龙江东南部。吉林冷害的阶段性变化表现为1972年以前多发,1973-1981年少发,1982-1985年转入多发,1986-2001年少发,2002年开始转入一个新的多发阶段;黑龙江省冷害的阶段性变化与吉林省较相似;辽宁省冷害的阶段性变化不明显。黑龙江和吉林的冷害分别存在24a、16a和24a、8a左右的准周期变化,辽宁无显著的准周期。进入21世纪后,东北三省水稻孕穗期障碍型冷害明显增多。综合各时间尺度周期外推结果,黑龙江和吉林水稻孕穗期障碍型冷害目前的多发趋势将维持到2016年前后,辽宁的趋势不明显。     

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.     

黑龙江水稻孕穗期障碍型冷害及其对产量的影响

以连续3d以上日均气温≤18℃为指标判定障碍型冷害,利用黑龙江省稻作区1961—2006年每年7月中-下旬逐日平均气温和水稻产量资料,采用气候统计方法分析水稻孕穗期障碍型冷害的发生特征,在此基础上利用多元线性回归方法分析水稻实际单产与孕穗期障碍型冷害期间平均温度和低温持续时间的关系。结果表明：1961—2006年,黑龙江省稻作区水稻孕穗期障碍型冷害呈现不规律的时间变化特征,共有17a发生,发生范围大、持续时间长、平均气温低的年份有1964、1971、1990和2006年,20世纪80年代发生最多,为7a,20世纪90年代发生最少,为1a。研究期间,孕穗期障碍型冷害的发生频率在地域上呈现由北向南、由东向西减少的趋势,北部最多,西部最少;在同一冷害年内,孕穗期障碍型冷害的发生具有明显的区域差异,冷害的发生程度在区域上表现为东部重于西部,北部重于南部。水稻实际单产与孕穗期障碍型冷害期间平均温度和低温持续时间具有极显著的相关关系（P〈0．01）,孕穗期障碍型冷害期间平均温度每下降1℃,水稻单产降低1234．177kg／hm^2,孕穗期障碍型冷害持续时间每延长1d,水稻单产下降104．208kg／hm^2。     

基于当量积温对寒地水稻生长季低温冷害年的判定

基于水稻生物学性质,根据气温昼夜节律和水稻温强系数研究成果,从热量影响水稻发育的多种角度出发,设计当量积温、负当量积温、热量匹配累积指数三种水稻生长季热量表征指标,研究寒地水稻低温冷害的判识方法。采用21a滑动平均法,获得黑龙江省1971-2016年水稻生长季各热量指标的距平百分率,分析其对低温冷害的判识能力。结果表明：各热量指标距平百分率取值越低,对冷害的指示能力越高;利用加权隶属度模型构建三者综合距平百分率冷害判定模型,距平百分率＞-5%为无冷害,-10%＜距平百分率≤?5%为轻度冷害,-15%＜距平百分率≤-10%为中度冷害,距平百分率≤-15%为重度冷害;综合距平百分率能够判识水稻生长季的低温冷害,且能反映冷害程度,对典型冷害年的判识准确率达100%;黑龙江省冷害群发性特征非常明显,如1971、1972、1976、1981、1983、1992、2002和2009年典型冷害年,不仅冷害发生区域广,且冷害程度较重;1986、1987、1989、1993、1995和2003年为轻度或局地冷害年。     

水稻花期低温冷害的研究—水稻障碍型冷害研究

长期以来我国北方粳稻扬花期低温危害的客观规律和指标还研究的不够成熟,故于1978—1979年利用长白山系的天佛指山的垂直气温梯度差异,进行这项研究工作。结果认为:1.水稻京引127品种开花时的适宜气温是22—32℃,下限温度是15.5℃;适宜相对湿度50—95%,相对湿度下限是40%。一日最高温度 Tm≥20.5℃是开花障碍日指标;平均最高温度 Tm≥26℃,随温度降低空壳率明显增加,其定量方程式为:Y=241.7-22.6T 9.8Tin 和 Y=249.4-10.9T(这两式用于日较差小的地区、季节);     

吉林水稻关键生育期延迟型/障碍型冷害时空变化

利用吉林省10个农业气象观测站1981−2019年日平均气温、水稻发育日期及产量、历史灾情等数据，识别水稻关键生育期延迟型/障碍型冷害两种类型冷害事件，并对关键生育期不同类型冷害的致灾强度和时空变化进行分析。结果表明：（1）全球变暖背景下吉林省各测站水稻发育期变化显著，其中移栽日期以提前为主，成熟日期以推迟为主，80%的站点移栽−成熟期间隔天数的气候倾向率为正值，且一半站点增加趋势通过了0.05水平显著性检验。（2）延迟型冷害发生次数在不同年代呈明显减少趋势，主要与移栽−抽穗期温度条件的改善有关；移栽−抽穗期延迟型冷害致灾强度更大。（3）障碍型冷害发生次数在不同年代之间无明显变化趋势，开花期障碍型冷害发生频率明显高于孕穗期，但孕穗期障碍型冷害致灾强度更大。（4）在空间分布上，延迟型冷害在全区发生频率差异不大，仅严重延迟型冷害在东部地区略高；障碍型冷害在吉林省东部区域发生频率明显较其他地区严重。综上，在全球变暖、农民调整水稻移栽日期和品种更换的共同作用下，水稻关键生育期延迟型冷害的发生明显减少，障碍型冷害主要在吉林省的东部时有发生。     

工厂化集中育秧模式下荆州市双季早稻低温冷害风险分析

利用荆州市6个国家气象站1981-2014年早稻生育期和日平均气温观测资料,统计传统露地育秧(TS)情况下早稻的生育期和积温,设定比传统方式提前10d播种于温室集中育秧(CS-10)和提前20d播种于温室集中育秧(CS-20)两种育秧模式,推算出相应的生育期,利用日平均气温观测资料和weibull分布模型,统计分析当地采用这两种育秧模式时早稻关键生育期冷积温(指早稻某生育期内冷害临界温度指标与日平均气温差值的累积值)变化及概率密度分布,比较分析3种育秧模式下早稻遭遇低温冷害的风险。结果表明,相较于TS模式,提前10d集中育秧时,移栽-分蘖始期、幼穗分化始期、抽穗开花始期、灌浆结实始期和收获始期分别提前14d、10d、8d、11d和7d;提前20d集中育秧时,各生育期则分别提前24d、15d、11d、17d、10d。其中,轻度冷害发生概率在发育前期(移栽-分蘖期、幼穗分化期)逐渐下降,发育后期(抽穗开花期、灌浆结实期)逐渐增加,而中度以上冷害的发生概率在发育前期增幅较大,其中提前10d集中育秧时,移栽-分蘖期和孕穗分化期的冷害概率分别为14.7%、49.7%;提前20d集中育秧时,冷害概率分别可达57.1%、71.7%,是传统育秧模式的数倍。因此,为降低冷害风险、保障早稻稳产,荆州市早稻集中育秧模式的适宜播种期应不早于3月25日,即比传统育秧模式提前7d左右。     

黑龙江省水稻低温冷害及对策研究

以2002年为例分析了黑龙江省夏季气象条件特点，概述了水稻低温冷害和稻瘟病等灾害发生情况，根据生产损失调查结果，提出了相应的减灾对策。     

用阴冷指数表征寒害程度的方法

针对现有寒害分析在因子选取上普遍缺少表述阴雨状况的问题,提出阴冷指数模型。基于农业和气象行业专家对海南各市县阴冷程度的排序,以及海南各市县1971-2010年逐日气象数据,采用均匀试验设计方法构建能反映低温强度和阴雨寡照综合作用的阴冷指数模型。依据阴冷指数模型,计算海南各市县1971-2010年历次阴冷过程的阴冷指数,按阴冷指数从大到小序列中的10％、30％和60%划分出重度、中度和轻度3级寒害及其指标,据此分析海南寒害的分布及变化。结果表明：寒害的地域分布特征与实际业务所监测的寒害情况相吻合,寒害的年际变化在《中国气象灾害大典》寒害记载中也得到了较好的印证,说明阴冷指数模型具有一定的实际应用性,可为寒害的监测、预警和评估提供新的技术方法。     

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。     

江西省水稻高温热害发生规律研究

利用江西省74个台站1961-2010年6-8月日平均气温、日最高气温和日平均相对湿度资料,采用线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析和数字高程模型(DEM),以探究该区水稻高温热害发生时段分布、年际变化、发生频次的时频特征和空间分布等规律.结果表明,(1)江西省水稻高温热害集中于7月中、下旬和8月上旬,其中7月13-24日为高温热害发生概率最大的时段;(2)1961-1982年高温热害总发生次数呈下降趋势,1983-2010年则呈极显著上升趋势(P＜0.01),不同等级高温热害发生次数的年际变化特点与总发生次数变化相一致;(3)各等级高温热害次数呈现不同时间尺度的周期震荡,轻高温热害表现为准2a、4a、8a左右、15a、25a周期变化,中高温热害以准2a、4a、10a左右、23a的周期震荡表现显著,重高温热害则表现出准2a、6a、准13a、25a的周期震荡;(4)高温热害发生频次的高值区分布于江西东北部、赣州北部、吉泰盆地和赣抚平原,并向周边山区递减.     

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。     

影响湖南早稻生产的五月低温的风险评估

五月低温是影响湖南双季早稻的一种常见的低温冷害。近年来,五月低温发生频率较大,影响早稻生产,对粮食安全生产造成威胁。本文根据湖南省96个气象站1961-2009年5月逐日气象资料和湖南省《气象灾害术语和分级》地方标准,系统分析了五月低温的地域分布特征和发生时段的分布规律。并根据低温对水稻影响的原理,综合考虑低温发生的不同时段和低温程度对冷积温的意义,改进了冷积温计算方法,创建了当量冷积温。同时利用五月低温强度指数,结合湖南早稻种植实际情况,定量评估了基于早稻种植现状的五月低温的生产风险。结果表明：湘北和湘中地区发生五月低温的气象风险较高,且是早稻种植主产区,早稻生产的低温风险较大,是防范重点区域;湘南等地早稻五月低温气象风险小,仅在五月低温发生较重的年份须注意防范;湘西虽是五月低温气象风险的高发区,但由于该区域双季早稻种植面积小,低温对早稻生产影响不大。最后提出了各区域双季早稻生产安排防灾避灾的建议。