1961-2010年中国农业热量资源分布和变化特征

利用全国508个气象站点1961-2010年地面气象观测资料,采用气候倾向率和GIS方法研究了近50a全国尺度热量资源分布,并比较分析1961-1980年(Ⅰ)和1981-2010年(Ⅱ)两个时段的热量资源变化特征。结果表明:全国热量资源分布不均匀,总体特征为南多北少,东部主要受纬度的影响,西部则受地形影响。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ平均温度0℃、10℃和15℃等值线均存在北移现象;日平均气温≥0℃和≥10℃的持续日数平均增加5.5d和4.7d;日平均气温≥0℃和≥10℃积温分布和变化趋势相似,华南地区5500~6100℃·d(≥0℃积温)和5300~6500℃·d(≥10℃积温)积温带面积分别增加5.32×104km2和1.92×103km2。1961-2010年,平均温度气候倾向率为0.27℃/10a,增暖趋势显著,且北方增暖趋势较南方明显;最低、最高温度气候倾向率分别为0.37℃/10a和0.21℃/10a。≥0℃积温和≥10℃积温增加趋势大体一致,约为70℃·d/10a。近50a,全国热量资源(平均温度、最高、最低温度和积温)呈增加趋势,且最低温度变化幅度高于最高温度,对气候增暖起主要作用。气候增暖将对农业生产的空间分布产生影响,使基于原来指标和气候确定的农业气候区划边界与当前气候现实存在偏离,研究热量资源的分布和变化对合理利用热量资源,确定合适的农业气候指标和作物种植区域具有指导意义。     

华北平原冬小麦各生育阶段农业气候要素变化特征分析

基于华北平原48个气象站1961-2008年平均、平均最高和平均最低气温、降水、日照时数等逐日气象资料,以及6个农业气象试验站的冬小麦生育期资料,采用线性倾向估计的方法,分析华北平原近50a冬小麦各生育阶段农业气候要素的变化趋势,并讨论其对冬小麦生产的可能影响.结果表明,(1)全生育期内平均温度上升0.37℃·10a-1(P＜0.05),增温主要集中在越冬-返青、返青-拔节、拔节-开花期,其增幅分别达0.53、0.49和0.39℃·10a-1,显著增温的站点分别达97.9％、75.0％和79.2％.平均最高、最低温度的变化趋势与平均温度相似,平均最低温度的变幅更大,因此冬小麦全生育期气温日较差平均下降0.19℃·10a-1,其中越冬-返青和开花-成熟期下降0.25和0.26℃·10a-1.(2)降水量的变幅无论在冬小麦的全生育期内还是各生育阶段均较小.(3)冬小麦全生育期总辐射量减少54.02MJ ·m-2·10a-1,其中播种-越冬、越冬-返青期分别减少15.74、20.09MJ·m-2·10a-1,开花-成熟期减少12.00MJ·m-2·10a-1,辐射量显著减少的站点集中分布在华北平原中部.研究结果对冬小麦的合理布局和农事安排有积极作用.     

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...     

近52年黑龙江省农业气候资源变化特征分析

根据1961—2012年黑龙江省72个站点逐日气象资料,应用线性趋系数法对全年、四季、年代际的气温、降水、日照时数等主要农业气候资源的变化特征进行分析,结果表明,黑龙江省平均气温有明显升高趋势,升高速率为0.35℃/10 a。冬季是增温的主要贡献者,平均每10 a增加0.52℃。全年和四季平均气温的年代际变化呈增加趋势,2000s增温最明显;黑龙江省年降水量波动中呈减少趋势,减少速率为2.76 mm/10 a,减少趋势不明显,但季节性变化比较明显,秋季是降水量减少最大贡献者。年和四季降水量的年代际变化各不相同;黑龙江省全年和四季日照时数都呈减少趋势,其中,全年日照时数减少速率为26.07 h/10 a。春季是日照时数减少的最大贡献者。全年和四季日照时数随年代际变化呈非一致减少趋势。     

浅析气候变暖背景下蚌埠地区冬小麦适播期的确定

利用蚌埠地区4个气象站1961—2016年的逐日气象数据,采用趋势分析、相关性检验等方法,对冬小麦适播期进行了分析。结果表明:蚌埠地区的≥0℃年有效积温均呈逐年增加趋势,怀远县以5.964 d·a-1的速度递增,五河县以5.258 d·a-1的速度递增,固镇县以6.069 d·a-1的速度递增,蚌埠市以5.504 d·a-1的速度递增。以界限温度16℃的平均日期10月16日作为播种日期,冬前≥0℃的有效积温过多,会造成小麦徒长,形成旺苗,不利越冬。最后确定适播期为11月11—20日,此时日平均气温稳定在9~11℃,认为比常规意义上通过15~18℃来确定冬小麦播种期更具实际意义。     

1961-2015年华北平原夏玉米生长季光热资源变化及其影响

利用华北平原夏玉米种植区55个气象站点1961-2015年逐日地面观测资料,以≥10℃活动积温和太阳辐射分别为热量资源和光照资源指标,从年代际尺度和年际尺度分析夏玉米生长季光热资源线性趋势和空间分布变化特征,定量研究光热资源变化对夏玉米潜在产量的影响。结果表明：夏玉米生长季热量资源呈显著增加趋势,各积温等值线均发生明显北移现象;所有站点夏玉米生长季辐射资源均呈显著下降趋势。与1961-1980年相比,近15a（2011-2015年）研究区夏玉米生长季≥10℃活动积温增加1.8%,太阳总辐射量减少16.2%。研究时段内夏玉米光温潜在产量呈显著下降趋势,平均变化率为-28.3kg·667m-2·10a-1 (P＜0.05),高值区面积随着时段变化不断减少,表明辐射资源减少对光温潜在产量的负作用大于热量资源增加带来的正作用。目前研究区夏玉米单产仅达到光温潜在产量的27.5%,仍有很大提升空间。未来研究还需综合考虑光、温、水、农艺措施等气候要素和社会要素的影响,为华北地区夏玉米生产布局和调整提供科学依据,以适应气候变化的影响。     

1961-2014年华北平原二十四节气热量资源的时空分布变化分析

通过推算历年二十四节气的划分时间,利用华北地区63个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料,分析每个节气期间平均气温、最高/低气温、≥0℃积温的线性变化趋势;基于春分、秋分日计算分析研究区各站点无霜期的终/始日与春分/秋分日差值和无霜期≥0℃积温的时空分布变化特征.结果表明,华北平原气温(平均、最高、最低)最高为大、小暑节气,最低为小、大寒节气.无霜期由北向南递增,终霜日平均发生在春分节气,沿纬度方向由南向北推迟,初霜日平均发生在霜降节气,沿纬度方向由南向北提前.1961-2014年华北地区二十四节气内热量资源(气温、≥0℃积温)均呈现上升趋势,冬春季的节气升温幅度大于夏秋季.雨水节气平均气温、最高、最低气温增幅在二十四节气中最大,分别为0.63、0.74和0.53℃·10a-1.最低气温增幅大于平均气温和最高气温,对气候增暖的贡献较大.近54a来研究区无霜期内≥0℃积温平均增加442.8℃·d.气候变暖同时延长了华北地区的无霜期,研究区无霜期气候倾向率平均为3.9d·10a-1,该变化由初/终霜日的变化共同作用引起,且春季终霜日提前(气候倾向率为2.1d·10a-1)比秋季初霜日推迟(气候倾向率为1.9d·10a-1)更明显.     

晋陕蒙地区≥10℃积温的时空变化特征

利用1960-2014年晋陕蒙三省75个气象站逐日平均气温实测数据,采用多元线性回归模型的积温空间模拟方法和气候倾向率法,对晋陕蒙地区1960-2014年日平均气温稳定≥10℃积温的时空特征进行分析。结果显示：（1）从整个分析期来看,1960-2014年晋陕蒙地区日平均气温稳定≥10℃积温总体呈上升趋势,近55a积温增速为74.60℃·d·10a-1,93%的气象站点积温增加趋势显著（P＜0.05）,仅有7%的站点变化趋势不显著。（2）从空间分布来看,分析期内≥10℃积温平均值呈现由低纬度向高纬度、由低海拔向高海拔逐渐减少的规律。（3）从各年代积温线的移动情况看,＜1600℃·d、1600～3200℃·d占的区域面积占总面积比例呈现逐年代降低的趋势;3200～4500℃·d的区域面积占总面积的比例呈现逐年代升高趋势;＞4500℃·d所占区域面积占总面积的比例在1970-1979年、1980-1989年呈降低趋势,在1990-1999年、2000-2014年呈升高趋势。（4）从时段Ⅰ（1960-1989年）和时段Ⅱ（1980-2014年）气候带的变化情况看,中亚热带从无到有,北亚热带、暖温带区域面积逐渐增加,中温带和寒温带区域面积逐渐减少,气候带在气候变暖背景下呈北移西扩的趋势。总体上,≥10℃积温呈现出向高海拔扩张和高纬度北移的趋势。     

气候变化背景下西藏高原地区界限温度时空变化特征

受全球气候变化影响,农牧业生产面临较大风险,研究界限温度时空变化对调整农业种植结构,实现农业可持续发展具有重要意义。利用近40a(1981-2020年)西藏38个气象站点逐日平均气温观测数据,采用线性倾向估计、Person系数、Mann-Kendall、优势分析等方法,分析了气候变暖背景下近40a西藏≥0℃、≥5℃和≥10℃界限温度(初日、终日、持续日数和活动积温)的时空变化特征。结果表明：(1)西藏≥0℃、≥5℃和≥10℃界限温度分布总体上表现为自东南向西北初日推迟、终日提早、持续日数缩短和积温减少的特征,并具有明显的海拔垂直地带性特征。1991-2020年与1981-2010年平均值比较,西藏各站三种积温均增加,以≥10℃积温增幅较大;绝大部分站点初日偏早、终日偏晚、持续日数偏多。(2)近40a西藏≥0℃、≥5℃和≥10℃初日、终日和持续日数的变幅以≥0℃最大,平均每10a初日提早3.2d、终日推迟3.5d、持续日数延长5.4d;积温增幅以≥10℃最大,为86.1℃·d·10a^-1。≥0℃、≥5℃持续日数增加是由于初日明显提早造成的,而≥10℃持续日数的增加因...     

近50年黑龙江省作物生长季农业气候资源的变化分析

利用1961-2010年黑龙江省28个站点逐日气象资料,应用Mann-Kendall突变检测和线性趋势系数方法分析作物生长季(5-9月)农业气候资源的变化特征,并运用降水集中度和集中期对降水条件进行分析。结果表明,研究区近50a来日照时数平均每10a减少8.8h,稳定突变点在1980年;农业热量资源显著增加,平均气温增加趋势极显著(P<0.01),最低气温升高是增温的主要贡献者,作物生长季气温突变点在1996年,比全年平均气温突变点晚了10a左右,≥10℃积温和积温日数增加也极显著(P<0.01),但积温的初、终日年际间变化较大;农业水资源减少,总降水量平均每10a减少4mm,降水量级越大,降水分配的不均匀性越突出,中雨以下降水日数显著减少(P<0.01),而大雨和暴雨降水日数增加,平均增速分别为0.5和0.45d.10a-1;降水集中期在7月下旬,且降水量级越大,其集中度越大,大雨和暴雨以上降水的集中度分别为57.7%和68.7%,极端降雨过于集中,不利于被农作物有效利用,且容易出现局地洪涝。     

气候变化对天山北坡经济带设施农业气候适宜性的影响*1

新疆天山北坡经济带冬季寒冷且漫长、日照时数少、部分地区多大风,气候条件对设施农业生产总体不利。开展气候变化对该地区设施农业气候适宜性的影响研究,对适应气候变化,科学制定天山北坡经济带设施农业布局和发展规划具有重要意义。利用天山北坡经济带35个气象台站1961?2014年逐年≤0℃负积温、12月?翌年2月日照时数和10月?翌年4月大风日数资料,通过线性趋势分析、累积距平和t检验以及基于ArcGIS的混合插值法对各要素的时空变化进行分析。结合实际调查获取的设施农业气候适宜性区划指标,对比分析了1988年前、后天山北坡经济带设施农业气候适宜性区划的变化。结果表明：天山北坡经济带≤0℃负积温具有高山带多,平原次之,中、低山带少;12月-翌年2月日照时数高山带和平原少,中、低山带多;10月?翌年4月大风日数峡谷地带及风口和风线多,平原和山区少的特点。1961?2014年天山北坡经济带≤0℃负积温、12月?翌年2月日照时数和10月?翌年4月大风日数分别以50.67℃·d·10a-1、20.52h·10a-1和1.31d·10a-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势,上述各要素分别于1988、1987和1987年发生突变。受其影响,1988年后较其之前,设施农业适宜区和次适宜区面积分别增加14466.0km2和4929.7km2,不适宜区减小19395.6km2。     

气候突变后伊犁河谷两熟制作物种植区的变化及风险分析

利用伊犁河谷10个气象台站1961-2010年≥0℃和≥10℃积温、无霜期逐日气象数据指标,采用线性趋势分析、累积距平及t-检验和空间插值等方法对伊犁河谷热量资源的时空特征进行分析;结合当地两熟制种植方式即冬小麦-早熟玉米、冬小麦-早熟大豆和冬小麦-牧草对热量条件的要求,分析了气候突变前后两熟制种植区的变化情况;利用突变后历年热量资料计算各地热量大于两熟制所需热量临界值的保证率,分析了两熟制种植区的气候风险.结果表明,（1）50a来伊犁河谷≥0℃和≥10℃积温、无霜期分别以89.9℃·d/10a、88.0℃·d/10a及5.4d/10a的倾向率上升（P＜0.05）,并均在1997年发生了突变.（2）突变后伊犁河谷热量资源在空间分布上总体呈平原最多,丘陵次之,山区最少的特点.（3）伊犁河谷各区域突变前热量条件无法满足两熟制种植要求,突变后平原区域≥0℃和≥10℃积温、无霜期年平均分别达4217.7℃·d、3649.6℃·d和197d,均超过两熟制热量要求,且最低热量条件保证率85.7％,成为伊犁河谷两熟制最适宜种植区,若平原麦后复播大豆,其热量保证率可达93％以上,但复种早熟玉米仍有一定风险.研究结果可为伊犁河谷乃至整个北疆地区发展多熟制种植提供理论依据.     

阿拉善荒漠两种典型豆科植物主要物候期对气候变化的响应

基于近40a阿拉善荒漠监测点气候要素和植被物候观测资料,采用线性倾向率、逐步回归等方法,分析该地区1981−2019年气候变化特征以及短脚锦鸡儿、猫头刺两种豆科植物主要物候期时间的演化趋势,探讨阿拉善荒漠豆科植物物候变化的气候驱动因子,旨在为气候变化背景下典型荒漠地区植物物候研究提供科学依据。结果表明：（1）近40a监测点平均气温为8.8℃,并以0.46℃10a−1的趋势显著上升（P＜0.01）;年日照时数平均为3136h,以约98h10a−1的速率显著减少（P＜0.01）;年降水量平均为159.0mm,呈波动增加趋势,降水量变化倾向率为19.08mm10a−1（P＜0.05）;（2）研究区短脚锦鸡儿、猫头刺的返青期、开花期明显提前,黄枯期略有推后,整个生长季呈延长趋势;短脚锦鸡儿、猫头刺多年平均返青期日序分别为898、9010,开花期日序为11610、13116,黄枯期日序为30810、31510;（3）植被物候期与气候因子的相关分析发现,短脚锦鸡儿和猫头刺物候期变化主要受到气温的限制,日照时数对两种植物的返青期略有影响,降水量仅对短脚锦鸡儿黄枯期有一定影响。     

气候变化背景下内蒙古马铃薯关键生长期气候适宜性分析

内蒙古是我国马铃薯主产区之一,在气候变化背景下探讨马铃薯的区域适应性有重要的现实意义。依据内蒙古地区119个站点逐日气象观测数据,采用气候适宜度评估模型,分1961—1990年、1991—2015年2个气候年代对内蒙古马铃薯开花—可收期气候适宜度的空间特征及变化趋势进行分析。结果表明:1)1961—2015年内蒙古马铃薯开花—可收期综合气候适宜度为0.62,气候条件总体优越,且日照适宜度温度适宜度降水适宜度。2)从空间分布上看,温度适宜度由西向东呈"低—高—中"的带状分布,降水适宜度由西向东、由北向南递增,日照适宜度西高东低;综合光温水三要素影响,阴山南北麓东段及大兴安岭南麓区为气候适宜度的高值区,具有适宜生产马铃薯的气候资源优势。3)从年代变化上看,1961—1990年,综合气候适宜度除东部偏北及西部偏北呈微弱的下降,总体呈增加的趋势;1991—2015年大部地区综合适宜度由上升转为下降趋势。4)气候变化背景下,1961—2015年内蒙古马铃薯开花—可收期气候适宜性以0.004 0×(10a)~(-1)的倾向率下降,其中日照适宜度基本持平,降水适宜度、气温适宜度呈不同程度的下降趋势,对马铃薯生长发育不利。因此,马铃薯开花—可收期应注意水热条件的管理,研究结果可为马铃薯气候资源利用与管理提供参考。     

贵州西部马铃薯生育期气候因子变化规律及其影响分析

利用贵州西部14县(市)1978-2009年连续32a的马铃薯生育期(3-9月)的定位观测和加密观测资料、1960-2009年3-9月地面平行观测气象资料,采用气候变化倾向率、Morlet小波分析、Cubic函数以及积分回归等方法,对贵州西部马铃薯生育期主要气候因子变化规律及其对马铃薯生长的影响进行分析,以期为马铃薯产业发展提供依据。结果表明,研究区马铃薯生育期平均气温年际变化呈极显著上升趋势,倾向率为1.96℃/10a(P<0.01),马铃薯块茎膨大期(7-8月)气温日较差呈显著下降趋势,倾向率为-1.82℃/10a(P<0.05);马铃薯生育期降水量年际变化呈显著下降趋势,倾向率为-50.26mm/10a(P<0.05),日照时数年际变化呈显著下降趋势,倾向率为-0.62h/10a(P<0.05)。同时降水量存在3a和9a的周期变化,日照时数存在3a、8a和48a的周期变化。马铃薯播种到收获需历时155～175d,>10℃积温达2100～3800℃.d,降水量730～1300mm,日照时数820～1100h。气温对马铃薯产量形成为负效应,但块茎膨大期气温日较差对其为正效应,且该期对气温变化十分敏感;降水量对马铃薯产量形成除开花期(5月中旬-6月下旬)为负效应外,其余时段均为正效应,马铃薯开花期到块茎膨大期(5月中旬-8月下旬)对降水量变化十分敏感;日照时数对马铃薯产量形成除苗期(3月下旬-5月中旬)为负效应外,其余时段均为正效应,马铃薯开花前期(5月中旬-下旬)和块茎膨大期对日照时数变化十分敏感。     

濮阳冬小麦生育期气候变化及其对小麦产量的影响

利用线性分析方法,分析濮阳多时间尺度气温、降水、日照的变化特征及其对冬小麦生长发育与产量的影响。结果表明：（1）气温：濮阳地区冬季气温异常度在1991年发生跃变,从-0．3到0．8,春季气温异常度在1997年发生跃变,从～0．6到0．9;逐旬气温气候系数25旬有23旬为正值,最大为3月下旬的0．42;冬小麦生育期内寒冷日和酷冷日数平均每10a分别减少4．30d和1．81d。（2）降水：冬季降水距平百分率阶段性明显,极端事件增多,春季极端事件减少,降水变化趋向缓和;逐旬降水气候趋势系数25旬中有17旬为正值,最大为1月中旬,但生育内整体增减趋势不明显。（3）日照：冬季和春季日照异常度发生了跃变,冬季在1984年由0．1跃变到1985年的-2．2,进入一个明显减少的下降通道;春季在1983年由0．3跃变为1984的-1．1,跃变时间同步。逐旬日照气候趋势系数25旬中有19旬为负值,绝对值较大的为1月中旬和6月上旬,均通过0．01水平的显著性检验。结论：生育期内冬季气候明显变暖,寒冷日数和酷冷日数减少,有利于小麦安全越冬,生长期和灌浆期延长;冬小麦生育期各旬降水量呈现抛物线分布,降水为减少趋势,对冬小麦稳产高产不利;生育期内尤其在中后期日照时数迅速减少,不利于小麦发育成熟。     

基于最大熵模型研究四川省鲜食葡萄种植潜在分布区及其气候特征

从不同地域鲜食葡萄的生长特性和生理机制出发,基于气候因子对鲜食葡萄区域分布的影响,从时间和空间尺度收集影响其种植分布的气候因子,结合鲜食葡萄种植园区分布信息,利用最大熵模型（MaxEnt）分析四川省鲜食葡萄的潜在空间分布及气候特征,并进行评价分析。结果表明：刀切法筛选出影响四川省鲜食葡萄潜在分布的4个主要环境变量（累计贡献百分率达89.8%）为≥10℃活动积温、气温年较差、年日照时数和年降水量,80%鲜食葡萄潜在分布面积的各影响变量指标范围分别为4145～6283℃·d、6.8～9.0℃、924～1314h和804～1247mm。鲜食葡萄种植高适宜区占全省面积的11.8%,主要分布在广安、成都、乐山西南部、宜宾和泸州北部以及凉山中部地区,气候特征为≥10℃活动积温5197～6082℃·d,气温年较差6.5～7.6℃,年日照时数902～1241h,年降水量861～1124mm;适宜区占全省面积的23.6%,广泛分布于除盆周山区之外的盆地大部分地区以及凉山南部、攀枝花西南部,气候特征为≥10℃活动积温5053～6144℃·d,气温年较差6.7～7.7℃,年日照时数868～1356h,年降水量807～1139mm;低适宜区占全省面积的23.1%,集中在盆北、盆西山区及攀西地区北部,气候特征为≥10℃活动积温3227～5549℃·d,气温年较差7.8～13.4℃,年日照时数948～2049h,年降水量643～1187mm;不适宜区占全省面积的41.5%,主要集中在川西高原和攀西东北部。研究结果说明气候因素仍然是影响四川省鲜食葡萄种植的主要环境因子,4个气候因子主导作用明显,模拟的潜在分布结果能够为四川省鲜食葡萄种植决策提供科学参考。