陕西果区苹果花期冻害农业保险风险指数的设计

围绕苹果政策性农业保险对气象服务的需求,统计分析了陕西果区苹果花期物候和最低气温资料,确定了主要果区苹果花期冻害风险时段:延安和渭北西部果区为4月10-30日,关中和渭北东部果区为4月1-20日。结合有关文献和调查资料,依据低温强度,提出陕西苹果花期低温冻害农业保险的三个等级即低风险等级(TD≤0℃),中风险等级(TD≤-2℃),高风险等级(TD≤-4℃)和不同等级的风险指数空间分布特点:各级风险指数均以延安果区为最高,渭北西部果区次之,渭北东部和关中果区风险指数明显偏低。结合种植环境的复杂性和灾害等级的不确定性,提出了农业保险参保指数指标为:10%参保风险指数80%。结合参保风险指数指标及首先关注高风险等级原则,对主要果区参保等级进行了分区评估:延安果区参保等级为高风险等级和中等风险等级,渭北西部果区参保等级以中等风险等级为主,渭北东部和关中果区参保等级以低风险等级为主。     

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。     

柴达木枸杞成熟期影响因子及集成模拟模型构建

枸杞产业为劳动密集型产业,准确模拟枸杞成熟期对枸杞果实采摘等田间管理至关重要。研究采用相关分析法确定柴达木枸杞成熟期关键气象因子、灰色关联分析法确定与枸杞成熟期密切相关的物候期,建立多元回归线性模拟方程;基于两种模型模拟结果构建集成模拟模型并检验验证。结果表明：（1）三种方法所构建的模型中自变量间不存在多重共线性关系,方程具有统计学意义且均通过显著性检验。（2）基于气象因子构建的模拟模型中,老眼枝果实成熟始期和普期模拟效果最好,回代检验RA分别为63.16%和90.00%,RMSE为2.70d和2.08d,RE为1.39%和1.00%,模拟检验MAE分别为2.31d和1.35d;夏果成熟始期和普期模型模拟效果较差。（3）基于物候期构建的模拟模型中,夏果成熟始期和普期模拟效果最好,回代检验RA分别为89.47%和90.00%,RMSE为1.65d和1.60d,RE为0.75%和0.69%,模拟检验MAE分别为1.38d和1.00d。（4）枸杞集成模拟模型克服了单一模型局限性,模拟精度整体提高,模拟值与观测值误差均在3%以内。综合来看集成模拟模型适用于柴达木枸杞成熟期模拟。     

基于花前物候利用灰色关联分析法建立油菜花期预报模型

采用相关分析法确定与油菜始花期显著相关的冬季气候因子和用灰色关联分析法确定与始花期关联最大的花前物候期因子,分别建立多元回归线性方程,并进行回代检验,以探索简便易操作的油菜始花期预测方法。利用均方根误差（RMSE）和相对误差（RE）对模型的模拟效果进行评价。结果表明：（1）与油菜始花期显著相关的冬季气象因子为1月平均最低气温、2月平均最低气温和2月日照时数,相关系数分别为−0.404、−0.556和−0.478。三个自变量因子不存在共线性关系,建立的回归模型具有统计学意义且通过显著性检验。（2）油菜花前各物候期以抽薹期和现蕾期与始花期关联度大,相关系数分别为0.656和0.634。建立的回归模型同样具有统计学意义并通过显著性检验。（3）分别对两种方法建立的模型进行检验与评价,回代检验表明两种方法建立的模型拟合精度总体上较接近。基于气候因子的模型RMSE气候因子为7.16,RE气候因子为11.2%;基于物候因子的模型RMSE物候因子为6.50,RE物候因子为3.87%。皮尔逊相关分析表明,实际值与两种方法拟合值的相关系数R物候因子和R气候因子分别为0.738和0.658,均通过了0.01水平的显著性检验。R物候因子＞R气候因子,综合各项指标分析认为,灰色关联分析法建立的模型预测油菜始花期比利用气候因子建立的模型更可靠。     

气候变暖背景下西藏中南部苹果物候期变化及其气候影响因子分析

利用2001-2020年西藏泽当农业气象站苹果物候期和逐日平均气温(T_m)、最高气温(T_max)、最低气温(T_min)、气温日较差(DTR)、相对湿度(RH)、降水量(Pr)、日照时数(S)和≥0℃积温(∑T₀)等资料,采用线性回归、Pearson相关系数和逐步回归等方法,分析近20a西藏中南部苹果物候期及生长期长度的变化趋势,以及影响的主导气候因子,以期揭示西藏高原苹果物候期变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：2001-2020年西藏中南部苹果除可采成熟期以1.28d·a^-1的速率呈提前趋势外,其它物候期平均每年推迟2.83～7.64d;果实生长发育期长度、花期长度平均每年分别缩短8.92d和5.98d,而果树全生育期长度略有延长,速率为0.65d·a^-1。各物候期T_max趋于升高,T_min呈降低趋势,DTR显著增大;多数物候期RH、S呈显著减少趋势;Pr在可采成熟期前以增加为主,之后趋于减少。春季物候期主...     

河北省苹果大风灾害风险评估

基于长时间序列的河北省142个国家级气象台站大风观测数据、历史苹果大风灾情统计资料、苹果生育期等数据,选择最优机器学习模型延长极大风速时间序列,利用对应站点的极大风速和灾情统计数据确定苹果两个主要生育期内不同等级大风灾害气象指标阈值,分析了苹果大风灾害时空分布特征,对苹果大风灾害的危险性、脆弱性、暴露度和防灾减灾能力等指标进行综合风险评估。结果表明：随机森林模型模拟精度较高,可以较好地延长极大风速时间序列;苹果花期−幼果期的大风灾害阈值为极大风速≥9.1m·s⁻¹,果实膨大-成熟期为极大风速≥7.9m·s⁻¹,并进一步划分了不同等级大风灾害等级,验证结果与历史记录有较高的一致性;苹果大风灾害每年发生次数呈先降后升的趋势,河北省西北部和沧州市东部大风灾害发生频次较高;苹果大风灾害较高和高风险区域较为分散,约占全省面积的20%,主要分布在张家口市东部、承德市东南部、衡水市中部和石家庄市东部等地。     

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。     

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。     

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。     

陕西果区苹果始花期预测模型

利用陕西省苹果产区2000—2008年气象资料和6个苹果物候观测县站始花期资料,在果树物候模型理论的基础上、应用统计学方法建立了基于气象因子的苹果始花期预测模型：y=-1．4T1-1．13T2＋0．11r＋95．1（n=42,R=0．84;F=29〉F0.01）,y为各县始花日期的预测日序,T1为该县1月份平均气温,T2为该县3月份平均气温,r为该县3月下旬日照时数。根据预测结果与实际的比较,结合对当年前期气象因子的分析,提出了该模型的订正因子。根据陕西果区冬、春季气温变化趋势,模拟显示该区苹果始花期将偏早1～5d。     

水肥一体化技术对不同生态区果园苹果生产的影响

为探究水肥一体化技术对陕西省不同生态区苹果生产的影响,分别选取渭北旱塬区和关中平原区典型‘红富士’苹果园,研究了相同肥料用量的NPK传统施肥[NPK(C)]、NPK水肥[NPK(F)]和肥料用量减半的NPK水肥[1/2NPK(F)]对苹果产量、品质、肥料利用效率、果实养分吸收和果园经济效益的影响。结果表明,因不同生态区环境条件和果园自身土壤和肥力等存在差异,水肥一体化技术对苹果生产的影响也不同。渭北旱塬区果园,与NPK(C)相比,NPK(F)处理苹果增产13.0%,果实硬度增加10.6%,糖酸比提高19.1%,化肥偏生产力(PFP)由18.2 kg·kg?1提高至36.3 kg·kg?1,果实N、P和K养分吸收量分别增加36.0%、75.3%和44.8%;1/2NPK(F)处理对苹果生产的影响基本不显著。关中平原区果园,与NPK(C)相比,1/2NPK(F)使苹果增产26.2%,糖酸比提高16.9%,PFP从27.2 kg·kg?1提高至68.7 kg·kg?1,果实N、P和K养分吸收量分别增加41.8%、98.9%和58.9%;然而,NPK(F)处理苹果仅增产14.1%,果实养分吸收无显著增加,品质亦无明显改善。经济收益方面,在相同肥料用量下,采用水肥一体化技术可使渭北旱塬区和关中平原区果园分别增收1.55万元·hm?2和3.65万元·hm?2;当肥料用量减半时,收益增加分别为0.21万元·hm?2和7.28万元·hm?2。总体而言,在陕西渭北旱塬区和关中平原区果园采用水肥一体化技术均能显著提高苹果产量和改善品质,但其效果存在明显差异,实践中需因地制宜,根据果园实际情况,采用适宜的水肥用量以求达到高产、高效和优质的目标。     

基于物候期的霜冻灾害林果减产风险评估：以河北省为例

基于河北省气象站点1974-2015年气温数据,计算每年1月以来各地的积温,从而确定每年3个易受霜冻灾害影响的苹果和杏的物候期即初蕾期、花期、幼果期的起始和结束时间;再基于Gumbel分布计算不同重现期下三个物候期的日最低气温,即霜冻灾害的危险强度;结合由相关文献构建的三个物候期的脆弱性曲线即日最低温度所对应的减产率,评估霜冻灾害减产风险。以百年一遇重现期为例,河北省北部地区的苹果和杏在幼果期和花期更容易遭受霜冻的影响,张家口市各个物候期受影响最大,平均减产率高达47.44%,花期风险最高,减产59.79%;承德市苹果和杏的花期,减产率达51.42%;而南部地区的邢台市相对特殊,初蕾期减产率最高,达37.91%,根据评估结果,可以针对性地加强这些地区各个物候期的霜冻灾害监测预警,适当调整种植结构,加快研制新型环保的林果抗低温防护技术。     

渭北旱塬果园自然生草对土壤水分及苹果树生长的影响

土壤水分不足是渭北旱塬苹果生产中的首要问题。为了提高果园土壤贮水量,促进果树生长,该试验以果园清耕和人工生草(三叶草)为对照,探讨渭北旱塬果园自然生草(繁缕和牛繁缕群落)对土壤水分及苹果树生长的影响。结果表明:自然生草在苹果开花坐果期可提高0~80 cm土层土壤水分,在幼果膨大期和花芽分化期可提高0~120 cm土层土壤水分,在果实采前膨大期可提高0~160 cm土层土壤水分,而人工生草则降低了土壤水分。自然生草和人工生草主要影响0~80 cm土层土壤水分,且对0~40 cm土层土壤水分影响较大,对120 cm以下土层影响较小。自然生草的土壤蒸散量较人工生草和清耕分别减少了17.30和8.07 mm,单果重分别提高了15.46%和6.21%,产量分别提高了21.29%和6.10%,土壤水分利用效率分别提高了25.09%和7.64%。自然生草不但可提高果园土壤贮水量,而且可提高果实单果重与产量,渭北旱塬应积极推广果园自然生草。     

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。