陕西省不同农业种植区热量资源的变化特征

利用陕西96个气象站1971-2013年气象观测资料,将陕西省分为4个农业种植区,采用线性倾向估计法、累积距平、t-检验和GIS技术等方法对各区及全省范围近43a来热量指标包括平均气温、极端气温、≥0℃和≥10℃界限温度有关指标的变化及分布特征进行分析。结果表明：近43a,陕西全省范围内年、季平均气温均呈显著上升趋势（P＜0.05）,春季增温最快(0.4℃-10a-1),且各热量资源要素与气温极显著正相关 (P＜0.01)。关中平原春季平均气温增幅最大,且各区突变时间一致;榆林北部风沙区夏、秋、冬和年平均气温增幅最大,且夏季平均气温突变时间最晚。陕南浅山丘陵区年、季平均气温增幅均最小,且秋、冬季平均气温突变时间最晚。陕西≥0℃和≥10℃初日普遍显著提前,终日变化不显著。≥0℃和≥10℃初日提前幅度最大地区分别为关中平原和榆林北部风沙区。受初日提前和终日推后的共同影响,陕西≥0℃和≥10℃持续日数和积温分别以3.5d-10a-1、2.4d-10a-1、90.3℃-d-10a-1和74.9℃-d-10a-1的倾向率显著增加,其中关中平原区增幅最大。冬季平均气温突变时间最早,为1987年,其它热量资源要素均在20世纪90年代中后期发生突变,突变后≥0℃和≥10℃积温等值线明显西移,关中平原热量资源增加最多且最快,陕北黄土高原变化较小。     

气候变暖背景下南疆棉花种植区划的变化

利用南疆地区52个气象台站1961-2013年逐年≥10℃积温、无霜冻期和最热月(7月)平均气温资料,使用线性趋势分析、累积距平和t检验以及基于Arc GIS的混合插值法对各热量要素的时空变化进行分析;结合新疆棉花种植气候区划指标,对比分析了1997年前后南疆棉花种植气候区划的变化。结果表明:南疆地区热量资源的空间分布总体呈现平原和盆地多,山区少的特点。全球变暖背景下,近53a,南疆地区≥l0℃积温、无霜冻期和7月平均气温分别以56.64℃?d?10a-1、3.15d?10a-1和0.15℃?10a-1(P0.05)的倾向率呈显著上升趋势,并分别于1997、1997和1994年发生突变,受其影响,1997年后较其之前,南疆地区中熟棉、中早熟棉区面积分别扩大17682km2和43033km2,早熟棉区面积变化不明显,特早熟棉区和不宜棉区分别减少4940km2和56589km2。     

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.     

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。     

黑龙江省热量资源变化及其对作物生产的影响

气候变暖背景下,热量资源变化势必对寒地农作物生产环境、生长发育及种植制度产生重要影响。本文利用黑龙江省1971—2014年67个观测站逐日气象资料,计算了≥10℃活动积温和≥0℃活动积温(以下简称积温)及无霜期等农业热量指标,采用线性倾向率、累计距平、M-K检验和经验正交函数(EOF)方法等统计方法,分析了热量资源变化特征及突变特征,以及对农业生产的可能影响。结果表明:≥10℃积温和≥0℃积温分别以86.7℃?d?(10a)-1和80.5℃?d?(10a)-1的速率显著增加,无霜期呈延长趋势[倾向率为3.8 d·(10a)-1];≥10℃积温和无霜期在1993年发生突变,突变后二者初日提前,终日延后。≥10℃积温和≥0℃积温的增加幅度西部大于东部,无霜期延长幅度中西部大于东北部,农业热量资源变化幅度大的地区亦是热量敏感区域。热量资源增加对农业的影响,表现在农作物适宜生育期延长;适宜水稻和玉米种植的区域向北、向西扩张,大豆种植重心北移;原适宜种植极早熟、早熟品种的区域逐步被中熟、中晚熟品种替换。热量增加使水稻、玉米和大豆三大作物产量的进一步提高成为可能。     

RCP情景下中国一季稻热量资源变化动态

本文基于20个统计降尺度的高分辨率全球气候模式模拟数据,以平均气温、≥10℃积温和温度适宜度作为热量资源指数,分析了未来2种典型浓度路径情景下全国不同产区一季稻热量资源的变化特性,以期掌握未来水稻热量资源动态调整水稻生产。结果表明:一季稻主要生长季平均气温、≥10℃积温和温度适宜度地区间差异明显;RCP4.5和RCP8.5情景下,不同地区平均气温、≥10℃积温呈现不同程度的增加,且RCP8.5情景下的增幅较RCP4.5更为明显。1986—2005年,四川盆地和长江中下游地区一季稻温度适宜度较其他地区高;RCP4.5情景下,东北、宁夏、西南地区南部和东南部温度适宜度呈增大趋势,RCP8.5情景下这种变化趋势更为显著,可见热量资源的变化将利于这些地区一季稻生长;而四川盆地和长江中下游地区温度适宜度呈减小趋势,主要归因于高温日数的显著增加,因而热量资源变化并不利于该两地的一季稻生长。未来不同地区热量资源的变化特征将有助于指导不同地区合理优化水稻生产,趋利避害以应对气候变化。     

甘肃省近55年来积温变化趋势特征分析

选用甘肃省27个资料序列较长的气象站点1960—2014年日平均气温资料,运用线性倾向估计、M-K检验等气候统计诊断方法,对近55年来甘肃省≥0℃和≥10℃积温的时间变化趋势、突变特征进行了检测分析,采用基于ArcGIS的混合插值法对其空间分布特征及变化趋势进行了分析。结果表明:（1）甘肃省稳定通过≥0℃和≥10℃的积温空间分布总体呈现“自东南向西北,由平川、河谷、盆地向高原和高山逐渐减少”的布局;（2）1960—2014年稳定通过≥0℃和≥10℃的积温分别以66℃/10 a和64.75℃/10 a的倾向率呈显著上升趋势,并均在1998年发生了突变,突变前后积温增加幅度的空间分布总体呈“随纬度增高由西南向东北增大”的格局;（3）气候带的分布在气候变暖形势下呈现出整体向高海拔扩张和高纬度北移的趋势,具体表现为北亚热带、中温带以及暖温带区域逐渐扩大,高原气候带区域减少。     

黑龙江省近45年积温变化及积温带的演变趋势

选取黑龙江省80个地面气象站1961-2005年≥10℃积温资料,研究黑龙江省积温变化及其引发的积温带变化和演变趋势.积温用逐日平均气温通过5日滑动平均方法计算得出,采用Mann-kendall方法进行突变检验.结果表明:随着全球气候变暖,近45a黑龙江省≥10℃积温呈明显增加趋势;积温的年代际变化显示出20世纪70年代略有减少、而后显著增加的变化趋势;M-K检验结果显示,积温在1993年发生突变性增加.由于黑龙江省≥10℃积温的累进增加,全省≥10℃积温带出现明显的北移和东扩,其中,第一积温带北移最明显,平均达0.5个纬距,第三积温带东扩最明显,达2个经距.     

近45年来新疆≥10℃期间积温和降水量的变化特征

利用新疆1961-2005年86个气象站点系统的气象观测资料,分析新疆日平均气温稳定通过10℃的积温、积温期间降水的空间变化、年际变化、初终间日数、1961-1986年与1987-2005年差值变化。结果发现,全疆及各区域日平均气温稳定通过10℃的积温变化不一,北疆总体增幅高于南疆;≥10℃积温期间降水总体呈增加的趋势,山区多于平原,北疆多于南疆。西部多于东部;全疆1987-2005年与1961-1986年平均初终间日数的差值、积温的差值规律性差,南疆只有51%、59%的站增加;两个时段≥10℃积温期间降水增幅明显,南疆增幅≥50%的站明显高于北疆。     

气候变暖对西北干旱区农业热量资源变化的影响

气候变暖将改变农业气候资源尤其是热量资源的时空分布。本文通过分析西北干旱区67个气象站点的气象数据,研究了西北干旱区近50年气温、积温、霜冻的变化特征与规律。结果表明,西北干旱区气温呈上升趋势,上升幅度为0.33℃.10a 1,高于全国平均水平,其中北疆增温幅度大于其他地区。年内变化上,冬季增温幅度最大。近50年,西北干旱区≥0℃、≥10℃积温变化率分别为67.8℃.10a 1和68.8℃.10a 1,≥0℃和≥10℃积温持续的时间也呈增加趋势,其中≥0℃积温持续天数的增加主要是由于结束日期的推迟引起的,而≥10℃积温天数的增加主要是因为初始日期的提前。研究区无霜期呈增加趋势,主要表现为初霜日的延迟和终霜日的提前,其趋势分别可达2 d.10a 1和1.4 d.10a 1,前者贡献略大。西北干旱区初霜出现日期的年际波动小于终霜日,终霜出现日期晚于≥10℃积温开始日期约10 d,且气温变暖的趋势并没有引起这一状况的改变,而多数站点≥10℃积温结束日期早于初霜开始日期。     

北疆棉花典型丰歉年的气象条件对比分析

以北疆典型植棉区农六师为例,通过对农六师1981-2007年气温、积温、无霜期以及各生育时期温度、降水、日照等气象资料进行整理汇总,并结合农六师阶段棉花单产,选取两个连续的丰歉年份为代表,进行气象条件的比较分析。初步得出北疆棉区丰歉年的主要气象条件评价指标,其中,丰产年为全年≥10℃积温大于3600℃.d,7月份平均气温高于25℃,无霜期大于170d,歉产年全年≥10℃积温小于3300℃.d,7月份平均气温低于24℃,无霜期小于160d;造成丰歉年产量差异的主要原因是中后期热量不足,及受夏秋季低温等不利气候条件的影响。研究结果可为棉花的栽培管理、气候评价和种植结构调整提供理论依据。     

黄土高原红枣种植区积温变化特征分析

为了揭示黄土高原红枣种植区积温的变化特征,为红枣产业的布局和科学管理提供依据。利用1971—2010年12个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计、M-K及小波分析等方法,对≥0℃,5℃,10℃积温及负积温的变化特征进行了分析。结果表明,40年来≥0℃,5℃,10℃积温呈增加趋势,气候倾向率分别为64.557℃/10 a,66.235℃/10 a,48.023℃/10 a。负积温呈减少趋势,气候倾向率为-33.759℃/10 a。持续日数呈增加趋势,各界限温度初日呈提前趋势,终日除10℃外均呈推后趋势。各界限温度积温均发生突变现象,负积温突变出现最早1986年,其次为≥0℃积温1995年,≥5℃、≥10℃积温1996年;各界限温度积温变化存在多时间尺度的周期变化特征,具有2～4,9～11,32～33 a左右的周期振荡,其中32～33 a左右的周期最为明显。黄土高原红枣种植区近40 a来0℃以上各界限温度积温和持续时间呈增加趋势,热量资源明显改善,适宜种植红枣的区域扩大;但需采取有效措施防御可能发生的干旱灾害及红枣病虫害。     

未来中高排放情景下松嫩平原农业气候资源变化分析

基于松嫩平原地区基准时段（1961−1990年）的观测数据,应用统计方法对模型模拟的未来30a(2021−2050年)温度、降水、辐射的逐日数据进行偏差订正,同时采用五日滑动平均法计算≥10℃积温,分析研究区域相对于基准时段,未来30a农业气候资源指标的时空变化特征。结果表明：在RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下,未来30a松嫩平原大部分地区平均温度在4～8℃,较基准时段升高2.5～2.8℃,且北部地区的增温幅度大于南部地区;此外,大部分地区≥10℃积温介于3000～3700℃·d,两种情景下分别增加500～550℃·d和600～670℃·d,其中南部部分地区增幅超过670℃·d;大部分地区年降水量在460～580mm,增量为50～90mm不等,降水增量在空间分布上表现为南多北少,其中南部地区增量超过90mm,而北部地区年增量则不足50mm,两种情景在相同区域的降水增量表现为RCP4.5多于RCP8.5;相较于基准时段,年辐射量减少85～100MJ·m−2,生长季内辐射量减少10～40MJ·m−2,变化趋势均不明显。综上所述,未来松嫩平原地区农业气候资源表现为整体提升趋势,农作物可种植期相对延长,因此,应适当种植生育期更长的作物,避免因未来气温升高,造成现有作物生育期缩短,导致产量降低的情况发生;同时研究结果对调整种植结构、改变种植措施和选育作物品种等具有指导意义,有利于充分利用气候资源,提高作物产量。     

海南岛农业气候资源的时空变化特征

基于海南岛18个气象站1961-2010年的气温、降水量、日照时数等观测资料,分Ⅰ（1961-1980）、Ⅱ（1981-2010）两个时段计算与农业生产密切相关的年平均气温、1月平均气温、不同界限温度的积温、全年及≥15℃和≥20℃界限温度生长期间的日照时数、湿润度等光热水指标的年平均值和各指标1961-2010年的气候倾向率,同时结合海南岛主要种植作物类型,分析各指标的时空变化特征。结果表明：1961-2010年,海南岛各站年平均气温、1月均温和≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温均呈增加趋势,平均增速分别为0.26、0.36℃·10a-1和94.4、130.1、147.4℃·d·10a-1,且大部站点增加显著（P＜0.05）。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ适宜热带作物种植的区域面积扩大、不适宜面积缩小。18个站全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间日照时数的气候倾向率均值分别为-52、-37和-19h·10a-1,大部站点呈减少趋势,其中,全年和≥15℃界限温度生长期间日照时数下降显著的站点所占比例分别为72%和56%,主要分布在北部、东部和南部沿海地区,≥20℃界限温度生长期间对应的比例为33%,主要位于北部。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ日照时数低值区明显扩大,高值区缩小。18个站点全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间降水量的气候倾向率均值分别为40、41和47mm·10a-1,绝大多数站点变化趋势不显著,仅文昌市和三亚市增加显著,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ高值区明显扩大,低值区略缩小。湿润指数分布状况及变化趋势与降水量相似。     

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。     

基于GIS的新疆阿克苏地区棉花区划

通过对以往新疆棉花区划成果的分析，选用≥10℃积温、无霜期、7月平均气温作为阿克苏地区棉花区划指标，采用回归方法建立它们的空间分布模型。利用GIS技术将阿克苏地区分为早熟长绒棉、早中熟陆地棉、早熟陆地棉、特早熟陆地棉四个棉花种植区。     

石家庄地区夏季高温日数变化特征分析

利用石家庄地区17个地面气象观测站极端最高气温≥38℃的高温日数,分析了高温日数的时空分布特征,以求为精细化预报提供一些参考。运用线性倾向估计或多项式拟合曲线、墨西哥帽小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法对石家庄地区5个代表站高温日数变化特征进行了分析。结果表明:石家庄地区高温日的出现次数表现为山区及丘陵地带高于平原地带;高温日线性增多趋势在市区及西南部山区偏强,西北部山区、东南部平原相对较弱,而东北部平原高温日呈弱的线性减少趋势;21世纪以来高温日数呈显著上升趋势,但增多的开始时间平原地带晚于山区及丘陵地带,并且,10a以下短周期内各站均处于高温日偏多期,而东南部平原在长周期内处于高温日偏少期。通过对典型高温日影响因素的分析发现:特殊地形下的焚风效应、中低空暖气团的维持以及城市化效应,均对高温强度有加剧作用。     

气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响

基于新疆102个气象台站1961-2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温资料,采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS的空间插值技术,对影响新疆核桃种植的关键气候因子（≥10℃积温、最低气温≤-25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数）的时空变化特征进行分析的基础上,结合核桃种植气候适宜性区划指标,研究了气候变化对新疆核桃种植气候适宜性及其分布的影响。结果表明：新疆≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多,北疆少;平原和盆地多,山区少”的格局,最低气温≤-25℃日数有“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的特点,夏季最高气温≥40℃日数为“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的特点;终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈现“西部多,东部少;山区多,平原和盆地少”的格局。在上述气候要素空间分异的综合作用下,新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部平原;次适宜区在塔里木盆地大部和吐哈盆地南部;北疆大部,阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地、塔里木盆地东部为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下,近55a新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数分别以64.7℃·d·10a-1、0.48d·10a-1、0.120d·10a-1的倾向率呈显著（P＜0.05）增多趋势,冬季日最低气温≤-25℃日数以-0.980d·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1986年和1997年发生了突变,受其影响,1997年后较其之前,新疆核桃种植的气候适宜区和次适宜区明显扩大,而不适宜区明显减小,气候变暖对新疆核桃种植总体趋于有利。     

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。