华南主产区双季水稻物候变化及其与气候条件的关系

为探索华南水稻生长发育对气候变化的敏感性，估算气候变化、品种更替对水稻物候期变化的贡献，选取1981-2013年华南双季水稻种植区物候和气象观测数据，采用Theil-Sen估计线性倾向率、Mann-Kendall趋势显著性检验等方法，分析双季水稻物候期的时空变化趋势。结果表明：与其它地区不同，华南早稻播种期提前、晚稻成熟期推迟趋势较小；早稻、晚稻营养生长期存在缩短趋势，而生殖生长期存在延长趋势。早稻、晚稻的营养生长期、生殖生长期均随着降水量和日照时数的增加而延长，随着气温上升而缩短；平均气温每上升1℃，生长期长度缩短0.5～4.7d。气候变化与品种对水稻物候期影响的贡献率分析表明，品种更替对早稻和晚稻生长期长度的影响大于气候变化。研究期内品种更替中，早稻倾向于选择营养生长期和生殖生长期均长的品种；晚稻倾向于选择营养生长期短、生殖生长期长的品种。     

河西走廊东部不同类型植物物候对气候变化的响应

基于甘肃省武威市气象局1980-2004年对多年生植物旱柳和中国槐物候期、1981-2008年对一年生植物春小麦和玉米发育期的观测资料,运用线性倾向估计法、膨化相关、SPSS统计软件进行逐步回归和方差分析,建立了关键物候期的气候预测模型。结果表明：（1）在分析期内,多年生木本植物相同物候期最晚与最早出现日期相差达20～38d,一年生草本植物达11～30d,反映出物候期对气象条件年际变化非常敏感。（2）分析期内多年生植物春季多数物候期提前（线性倾向率-2.008～-3.246d/10a,P〈0.05）,秋季物候期推迟（线性倾向率6.631～7.108d/10a,P〈0.01）。一年生植物的春、夏季物候期均有提前的趋势（线性倾向率-1.494～-4.122d/10a,P〈0.05）,秋季物候期推后不显著。（3）从各物候间隔期变化看,多年生植物绿叶期延长速率为1.046～7.738d/10a,营养生长期延长速率为0.877～8.454d/10a,干物质积累期延长速率为4.392～7.738d/10a,秋季生长期延长速率为0.477～3.015 d/10a。一年生植物春季营养生长期缩短速率为2.17～3.41d/10a,秋季生殖生长期延长速率为3.322d/10a。（4）对多年生植物而言,平均气温、平均最低气温、平均最高气温和20cm、80cm、160cm地温是影响春、夏、秋季物候期的主要气象因子,温度越高春季物候期越提前,夏、秋季物候期越推迟。对一年生植物而言,平均气温、平均最低气温、平均最高气温和20cm、80cm、160cm地温也是主要影响因子,气候变暖,春、夏、秋季物候期均提前。     

赣州近30年气候变化对双季早稻产量的影响

以赣州市1980-2009年逐日气温、降水量和日照时数等资料为基础,对赣州双季早稻生长期的气候变化特征进行分析,并对早稻气象产量与其生长期气象因子间进行了相关分析。结果表明：（1）近30a早稻的单产随时间呈增加趋势,20世纪90年代以前基本呈线性增长,90年代后期开始增长速度明显放缓;（2）近30a早稻生长期的气温总体呈增加趋势,升温速率为0.35℃/10a,90年代末以前增温不明显,但随后气温跳跃上升,其中2000-2009年的平均气温比90年代上升了0.7℃,气温与早稻产量存在极显著的负相关,气候变暖对早稻增产起抑制作用;（3）近30a早稻生长期的降水量呈减少态势,其递减速率为157.6mm/10a,降水量与早稻产量存在明显的正相关,早稻生长期间降水量由多变少,并有逐年减少趋势,降水不足将是影响未来早稻高产的主要因子之一;（4）近30a早稻生长期的日照时数没有明显的变化趋势,但年际间和年代际间的变幅都较大,日照时数与早稻产量呈明显的负相关,表明日照太强对早稻生产有不利影响;（5）近30a早稻灌浆乳熟期的气温呈明显增加趋势,特别是从90年代后期开始＂高温逼熟＂天气明显增多,且灌浆乳熟期气温与早稻产量存在明显的负相关,灌浆乳熟期的高温热害也是影响赣州早稻优质高产的关键因子之一。     

气象条件对若尔盖草地早熟禾生育期的影响

以四川省阿坝州若尔盖气象站1985-2006年的地面气象观测和牧草观测资料为基础,研究当地主要牧草——草地早熟禾(Poa pratensisL.)的生育期持续时间及其与水热条件的关系,分析了各生育期开始时间及与前期气象条件的关系。结果表明:若尔盖草地早熟禾整个生育期持续时间在125~176d,平均为144d,其中草地早熟禾营养生长期持续时间为79~111d,平均为92d,生殖生长期持续39~64d,平均为49d;草地早熟禾营养生长期、生殖生长期及整个生育期长短与≥0℃的积温呈负相关,与降水呈正相关,而积温是制约其生长季长短的主要因子;草地早熟禾返青期在3月26日-4月16日,展叶期在5月2日-16日,抽穗期在6月30日-7月16日;草地早熟禾返青期提前或推后与前期≥0℃积温的关系不明显,其余生育期开始时间与前期积温有一定关系,前期积温偏小,生育期有推后的趋势。     

莎车日平均气温≥5℃初日的变化特征以及对杏树开花期的影响

利用新疆喀什地区莎车县1961-2010年日平均气温和1983-2010年杏树物候期观测资料,通过相关分析和回归分析,研究气温稳定通过5℃初日的变化特征及其对杏树开花期的影响。结果表明,1961-2010年,莎车县5℃初日呈现较为显著的提早趋势,且各年代际间5℃初日呈波动变化趋势,其中20世纪70、80年代出现最晚,2001-2010年出现最早。杏树开花盛期也呈较显著提早的趋势,其中2001年以来比20世纪90年代提早了4d,比1983-1990年提早了5d。杏树的开花盛期与5℃初日日期呈显著的正相关,利用回归模型开展的杏树开花盛期预报结果显示,其相对误差在±2%。研究结果可为当地杏树开花物候期的预测以及春季果树生产管理提供科学依据。     

基于站点数据分析中国大陆区域喜凉/温作物界限温度的时空演变

喜凉/温作物界限温度的时空分布能够影响作物物候和种植区域。利用全国585个气象站点1961-2020年地面气象观测资料,以喜凉/温作物界限温度(0℃和10℃)的积温、初日、终日作为农业热量资源研究指标,基于ANUSPLIN气象插值软件,从年际和年代际时间尺度分析1961-2020年喜凉/温作物界限温度的时空演变特征,并探讨热量资源变化对全国农业生产格局的影响。结果表明：受纬度和地形影响,全国热量资源变化幅度较大,东部地区≥0℃、≥10℃积温随纬度变化呈阶梯状分布,而在西部地区主要受海拔影响,总体表现为由南向北逐渐递减。各地≥0℃和≥10℃积温范围分别为700.0～8960.0℃·d和46.3～8960.0℃·d,≥0℃和≥10℃积温气候倾向率平均为72.8℃·d·10a^-1和73.7℃·d·10a^-1。60a内,界限温度0℃、10℃初日分别提前9.6d和8.4d,终日分别推迟4.8d和7.8d。界限温度初日的提前和终日推迟使60a内日平均气温≥0℃和≥10℃的持续日数分别增加14.4d和16.2d。2011-2020年是研究时段内最温暖10a...     

东北地区近46年玉米气候资源变化研究

利用东北3省70个基本气象站1961—2006年逐日日平均气温、日最低气温资料,计算分析各年代80％保证率下≥10℃初日、初霜日、生育期天数、≥10℃有效积温及玉米不同品种的布局变化。结果表明：与20世纪60年代相比,玉米气候资源在2001—2006年增加较显著。≥10℃初日除大兴安岭漠河外其它地区普遍提前了2～10d;初霜日除大兴安岭地区提前5～20d,小兴安岭和辽宁省变化不明显,其它地区普遍推迟5～10d;生育期天数除大兴安岭北部减少10d左右,吉林省北部变化不明显,其它地区普遍增加了10d左右;≥10℃有效积温除大兴安岭变化不明显,其它地区普遍增加200～400℃·d。在玉米适宜生长区域内适宜播种期较60年代普遍提前了2～10d;不同品种熟型玉米分布界线在2001—2006年北移东扩很显著,小兴安岭可以种植极早熟品种,三江平原成为中熟和中晚熟品种区域,松嫩平原南部亦可种植晚熟品种,长白山地带以前不能满足玉米生育热量条件的区域,也可以种植早熟品种了。     

气候变化对柴达木灌区小麦生育期的影响

利用柴达木盆地的格尔木、德令哈、诺木洪3个气象测点1980-2007年逐日平均气温和小麦生育期资料,研究气候变化对柴达木绿洲灌区小麦生长发育的影响。结果表明:日平均气温≥0℃、≥10℃界限温度初日提前,终日推后,积温增多,作物生长季延长;3个农业气象测点的小麦播种期推迟、成熟期提前,生长期缩短;播种-出苗期的缩短是营养生长期缩短的主要原因,乳熟-成熟期的缩短是生殖生长期缩短的主要原因;诺木洪热量条件好的区域可以在小麦收割后种植生长期较短的蔬菜。     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

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。     

山东地区木本植物春季物候对气候变化的响应

利用山东省境内10个国家级农业气象观测站1981-2009年逐年春季物候序列和同期逐日气象资料,通过一元线性回归、相关分析和突变检验方法,分析了山东地区木本植物春季物候期的趋势变化特征及物候期对气候变化的响应关系。结果表明：（1）1980-2009年山东地区春季气温明显升高,春季水汽压呈增大趋势;（2）山东地区近29a的木本植物春季物候期普遍提前,提前的线性倾向率为0.13～1.11d.a-1;（3）山东地区木本植物春季物候期与其前期活动积温、春季气温和3月份水汽压呈负相关关系,物候前期的活动积温是诱发春季物候现象的重要因子,春季气温升高和3月份水汽压增大是近29a春季物候现象提前的可能原因。     

近40年中国东部木本植物秋季叶全变色期变化

根据中国物候观测网络17个站点的物候资料和气象资料,分析了近40a中国东部地区木本植物秋季叶全变色期变化及其对气候变化的响应。结果表明:近40a,中国东部地区木本植物秋季叶全变色期变化总体表现为推迟的趋势,推迟的幅度为3.7d.(10a)-1;从年代上看,20世纪80年代后木本植物叶全变色期的推迟趋势明显;最低气温每升高或降低1℃,植物叶全变色期平均推迟或提前约3d;气候增暖可能是导致植物叶变色期推迟的主要原因之一。结果对丰富物候与全球气候变化关系研究具有重要意义。     

黑龙江省活动积温时空变化特征及其对水稻单产的影响

利用Berkeley Earth提供的高精度陆地表面日平均气温格点资料,计算1951-2012年黑龙江省≥10℃年活动积温,用自然正交分解（EOF）法对积温年代际和年际变化的时空特征,以及积温变化对全省水稻单产的影响进行分析。结果表明：研究期积温年代际变化可分成平稳期Ⅰ（1951-1993年）,转换期（1993-2000年）和平稳期Ⅱ（2000-2012年）,3个阶段的平均气温均呈递增趋势。平稳期Ⅱ与平稳期Ⅰ相比,平均积温全省大部普遍升高200℃·d以上,升高幅度最大的区域在该省西南部,达240～320℃·d。在平稳期Ⅱ,2100℃·d积温线已北移通过黑河地区到达大兴安岭,说明水稻种植北界可以达到北部较寒冷的黑河地区。黑龙江省水稻生长季年活动积温和水稻单产均存在准2a周期为主的短期年际变化。相关分析表明,在哈尔滨、齐齐哈尔、大庆、绥化、伊春以及佳木斯市,积温的短期年际变化对水稻产量的影响较大,而在南部的尚志、牡丹江和鸡西,其影响则不大。     

克里雅河流域植被物候时空变化及影响因素

[目的] 探究克里雅河流域2000—2015年植被物候期时空变化规律，在气候变化背景下为该流域植被演变过程研究提供参考。[方法] 以MODIS MOD₀₉Q₁产品和当地气象站点数据为数据源，利用植被指数动态阈值法提取流域植被物候信息并进行空间趋势分析，以偏最小二乘回归方法分析克里雅河流域植被物候期与不同月份气象因子的相关性。[结果] ①研究期内植被生长期开始时间主要在第60—180 d之间，结束时间在第180—322 d之间，植被生长期长度在70~250 d之间。中游的人工绿洲植被生长期开始时间最早，结束时间最晚，植被生长时间最长。②2000—2015年克里雅河流域植被返青期整体呈提前趋势，变化速率均值为-1.3 d/10 a，植被枯黄期呈推迟趋势，生长期延长，其中以中游的变化趋势最为明显。③春季气温和降水量的升高促进植被返青期提前，秋季气温和降水量的升高会对植被枯黄期起到推迟作用。[结论] 克里雅河流域植被物候期在不同的海拔梯度上有明显的分布变化规律，中游人工绿洲植被的物候变化规律远异于自然植被物候变化规律，并且可能影响到了下游。     

甘肃黄土高原气温稳定通过10℃初日对冬小麦生育期的影响

用1971-2004年甘肃黄土高原39个站的气温10℃初日和西峰农业气象试验站的冬小麦生育期资料,分析了对冬小麦生育期的影响.结果表明,甘肃黄土高原日平均气温稳定通过10℃的初日有3个偏早区,分别位于北道、兰州、泾川,有3个偏迟区,分别位于华家岭、东乡、岷县附近;最早的是北道为4月14日,最迟的是华家岭为6月5日;其空间分布特征是定西、临夏偏迟,天水、平凉、庆阳早,西北部的白银也较早;总的趋势是日平均气温稳定通过10℃的初日越来越早,特别是90年代以来的趋势更加明显;70年代大部分地方偏迟,80年代北部偏早,南部偏迟,90年代定西、临夏偏迟,其余偏早.西峰初日早的年份,积温高,日照充足,冬小麦各平均生育期普遍提前了3d以上,尤其是抽穗、开花期,提前了11～12d,全生育期提前了11d,最早的2004年比最迟的1993年的各生育期普遍提前了9d以上,特别是返青、起身期,提前了14～16d,全生育期提前了20d.     

气候变化背景下华北平原夏玉米各生育期水热时空变化特征

气候变化背景下,华北平原气候资源也发生了相应变化。研究作物生长季各生育期的水热时空变化特征,对适应气候变化技术与政策的制定有重要意义。本文基于华北平原49个气象站点的逐日气象数据和27个农业气象试验站的物候期数据,分析了1961—2010年在夏玉米营养生长期、并进期、生殖生长期和全生育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及气候倾向率的时空分布。结果显示,华北平原夏玉米各生育期GDD、HDD均呈东北-西南走向的递增趋势,降水量呈东南-西北递减趋势。华北平原夏玉米在全生育期GDD倾向率、HDD倾向率、降水量倾向率分别为8.14℃·d·10a-1、-2.45℃·d·10a-1、-10.75 mm·10a-1。华北北部GDD在营养生长期呈递减趋势,在并进期、生殖生长期以及全生育期呈递增趋势,而华北南部GDD变化趋势与之相反;HDD在各生育期均呈现北部递增,南部递减趋势。降水量在各生育期均表现为北部降低,南部增加趋势。因此,河北省北部、北京市和天津市等华北北部地区夏玉米生产高温风险与干旱风险呈增加趋势,而河南省大部、山东省南部等华北南部地区高温风险与干旱风险呈降低趋势。     

辽宁地区近50年无霜期时空演变特征

结合GIS技术、气候倾向率以及突变分析方法,利用近50a辽宁省52个气象观测站的逐日气温资料对无霜期初日、终日以及持续日数的时空演变特征进行分析。结果表明:(1)区域平均无霜期初日以2.2d/10a的速率提前(P0.01),在1989年前后发生突变;终日和持续日数分别以1.9d/10a和3.9d/10a的速率延后和增多(P0.01),终日在1975年前后发生突变。辽宁大部地区无霜期日数以3～4d/10a速率增加(P0.01)。(2)不同基准年的气候平均值(A时段:1961-1990年,B时段:1971-2000年)有明显差异,B时段较A时段初日提前、终日延后、无霜期日数延长。(3)从年代际变化来看,无霜期日数在20世纪70年代的高值和低值区域较60年代有所扩大,80年代高值区再次扩大,低值区缩小,90年代较前者空间格局变化不大,2000年以后高值区已覆盖辽宁大部地区,低值区明显缩小。     

1961-2008年山东省农耕期的动态变化

应用山东省86个气象观测站48a的气象资料和山东省1∶25万数字高程,采用回归分析法对山东省农耕期的初、终日及农耕期进行计算,用GIS工具对其进行栅格化,得到15幅栅格面层,并分别对各栅格层进行空间分析和统计计算。结果表明:①在空间上,山东省的各个年代农耕期初日首先从鲁西南开始,然后逐步向东北方向展开,最迟进入农耕期的是山东半岛和鲁中山区;而农耕期终止日期首先从鲁中山区开始,由鲁西北北部逐步向鲁东南展开,终止日期最晚的是鲁南南部和鲁东南沿海;各个年代平均农耕期天数由北向南逐渐增加。②在时间上,20世纪70年代农耕期初日最迟,2001-2008年最早;农耕期终日也是70年代最早,2001-2008年最迟;农耕期天数最少的是70年代,2001-2008年最多。1961-2008年山东省的农耕期变化倾向率为4.2d/10a,有明显增加的趋势。③≥0℃和≥10℃的积温,70年代最少,2001-2008年最多,≥0℃和≥10℃积温的变化倾向率分别为46.3℃.d/10a和23.13℃.d/10a,都有明显增加的趋势。     

东北地区不同时间尺度下气温和无霜期的变化特征

利用东北三省71个气象站点1961-2012年地面气象观测资料,分析年代、年、季、月、旬各级尺度下气温和无霜期的变化特征。结果表明：气温和无霜期等值线存在年代际北移的现象,1980-1999年气温和无霜期增幅最大,与1961-1979年相比,3℃温度等值线北移约1个纬度,气温高于3℃的面积增加了1.14×10.5km2,无霜期155d等值线北移2～4个纬度,无霜期大于155d的面积增加了2.02×10.5km2。1961-2012年东北地区温度升高速率为0.30℃10a-1,冬季增幅最大（0.47℃10a-1）,夏、秋季增幅较小,无霜期增加速率为3.5d10a-1,初霜日推迟8.1d、终霜日提前9.8d。2月气温增幅最大（0.8℃10a-1）,是造成冬季气温增幅大的主要原因,2月下旬（第51-60天）气温气候倾向率达到峰值,约1.00℃10a-1,水汽含量变化可能是产生这一现象的主要原因。     

湖北省早稻适宜播期及其气候风险

利用湖北省早稻种植区4个代表气象站1953-2012年逐日气象观测资料,以1983年为时间节点,分析前后30a不同保证率下早稻安全播期的变化,并基于CERES-Rice作物生长模型模拟不同播种日期下的早稻潜在产量,结合低温阴雨指标统计不同播期下播种-幼苗期早稻遭受低温阴雨的风险,综合确定湖北省早稻适宜播期。结果表明:与1953-1982年相比,1983-2012年不同保证率下早稻安全播期普遍提前2~7d。在近30a气候背景下,各代表站适宜播期在50%~80%保证率下稳定通过10℃的初日之间;具体来说,武汉在3月24日-4月1日,荆门在3月26日-4月4日,荆州在3月25日-4月3日,黄石在3月23日-3月31日播种,不仅能降低早稻播种-幼苗期发生烂种烂秧的风险,还能确保高产稳产。研究结果可为湖北省早稻的播期安排提供科学依据。