辽宁新民近50年作物生长季农业旱涝程度分析

采用线性回归、气候倾向率、积分湿度指标和干湿指数分析方法,系统分析降水与农业需水和旱涝程度。结果表明,近50年作物生长季降水倾向率为-19.983mm/10a,降水量趋势减少约100mm。有6～7成的年景降水基本满意,自然降水农业需水满意程度趋势下降23%。因降水减少,气候类型在转变,由半湿润、偏旱型转向中旱气候类型。生长季平均缺水56mm,有36%的年份受干旱威胁;春季旱情最重,概率为64%;秋季次之,概率为58%;夏季最轻,概率为24%。5月播种出苗阶段干旱概率为70%,对农业生产影响最大。     

1953—2013年福州市降水量变化的小波分析

运用小波分析法分析1953—2013年福州市年降水变化特征和季节降水变化特征。结果表明:(1)福州市年平均降水量约为1 366.69 mm,最小值(775.3 mm)发生在1967年,最大值(2 074 mm)发生在1990年。(2)降水量变化过程大致为:升—降—升—降—升—降—升,并包含多个不同尺度的时间周期。(3)除了春季外,各季节降水量在61 a间都呈现增长趋势。(4)近61年中降水量较多的年份如1990和1997年都对应厄尔尼诺年份;降水较少的年份如1954、1967、1995年都对应拉尼娜年份。厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)事件与Mann-Kendall突变检验的结果较一致。福州市降水量年际变化与ENSO事件有一定关联。     

许昌市春季干旱发生频率及人工增雨需求分析

[目的]分析许昌市春季干旱发生频率、不同降水量级雨日概率分布和人工增雨可作业几率。[方法]选用许昌观测站1953~2010年3~5月降水资料,采用数理统计分析,分析近58年来许昌市春季干旱发生频率和不同降水量级雨日概率分布,并结合人工增雨原理和催化作业技术,分析了该地区人工增雨可作业几率。[结果]许昌春季降水距平百分率变化范围为-83.03%~168.58%,在极端年份会出现严重春旱和春涝;春季干旱发生频率为36.2%,平均每2.8年出现一次;春季降水距平百分率Pa≤-50%的年份有10年,且近年来Pa≤-50%的年份明显增加;春季出现1.0~2.9和5.0~9.9 mm降水量级雨日的概率较大,分别为36.4%和26.3%;春季降水距平百分率Pa为正距平年份有22年。许昌春季3 mm以上降水量级的作业机会平均有8次,5 mm以上和10 mm以上降水量级的作业机会平均分别为6和3次。[结论]该研究为该地区抗灾减灾、合理开发利用空中云水资源提供科学依据。     

榆中县近42年降水突变及周期变化分析

【目的】掌握黄土丘陵区降水特征、趋势变化和周期演变规律.【方法】利用榆中1971-2012年的日降水量资料,采用Mann-Kendall法和小波分析等方法,对榆中42a来的降水变化和突变现象进行了研究.【结果】近42a来区域年降水量变化在231.1~555.5mm,整体呈现减少趋势,气候倾向率为-3.68mm/10a,1971-1979年属于降水最多的年代,榆中年降水量的突变不太明显.四季降水量变化呈现不同的趋势,其中春季和冬季降水量呈现增多的趋势,夏季和秋季降水量呈现减少的趋势.四季降水突变情况有所差异.夏季降水从2009年开始发生了由多到少的突变.秋季降水在20世纪80年代初发生了突变.春季和冬季降水量没有发生突变.区域年降水量存在21a的最强显著周期和28a、8a的尺度变化周期,且8a尺度是榆中最稳定的变化周期.【结论】黄土高原丘陵区降水呈下降变化趋势,具有一定的周期和规律变化.     

皖北平原近56年来降水时间分异规律研究

利用皖北平原5个气象站1957-2012年逐月降水资料,运用线性趋势分析、距平分析、小波分析和Mann-Kendall法对该区年降水量和季节降水量进行年际和年代际分析,揭示该区降水量时间尺度变化特征,并分析其降水序列的周期变化和突变点。结果表明:(1)皖北平原降水趋势总体呈增长趋势,降水倾向率为8.51mm/10a,其中距平33年为负,23年为正。1960年代、1990年代和2000年代为丰水期。除夏季外,春季、秋季和冬季降水量总体变化趋势不显著,降水倾向率分别为-3.59mm/10a、-2.50mm/10a和2.13mm/10a,夏季降水增长趋势明显,降水倾向率为12.93mm/10a。(2)小波分析结果显示,区域降水量存在不同尺度的周期变化,普遍存在10~15年的震荡周期,5~10年的次周期和3~5年小周期。(3)皖北平原年降水量经滑动t检验,在1994年发生突变,但变化不明显,夏季突变与年降水量一致,春季、秋季和冬季降水量时间上没有发生突变。     

不同时间尺度下的贵州省修文县干旱特征分析

利用修文县气象站1963—2011年连续49 a的逐月降水资料,以降水距平百分率作为干旱等级评价指标,从年尺度、季尺度和月尺度分别对修文县的干旱特征进行了分析。结果表明,修文县的年度干旱存现长短周期交替出现的规律,且在长、短周期变换的年份出现严重干旱的概率较大;春、夏、秋和冬季出现干旱的概率分别是24.49%、20.41%、20.41%和18.37%,春旱出现概率最高。全年每个月都可能发生不同程度干旱,其中11月发生干旱的概率最大,为11.92%;年降水量越小的年份,季尺度和月尺度严重干旱概率越大。     

枣庄市秋季降水变化特征分析

利用枣庄市1971—2010年的秋季(9—11月)逐日降水资料,采用线性趋势估计、5年滑动平均以及降水距平百分率等方法,分析近40年枣庄市秋季降水变化特征。结果表明:近40年枣庄市秋季降水减少趋势明显,通过显著性检验;枣庄市秋季降水年代际变化较明显,其中1971—1987年为多雨期,1988—2010年为少雨期;枣庄市秋季平均降水量距平百分率为偏旱、偏涝的年份占65%,季平均降水量一般在73~110 mm,大旱年份大于大涝年份10%。枣庄市秋季平均降水量近10年比前30年减少了35%,秋季各旬仅9月中旬较常年偏多108%,其他各旬减少12%~68%,秋季阶段性干旱和连年秋季干旱明显。     

信阳地区小麦赤霉病发生与春季降水的相关性分析

为探索江淮麦区小麦赤霉病发生与春季降水间的关系,准确预测小麦赤霉病发生危害的趋势,对信阳地区近12 a春季降水与小麦赤霉病发病率进行相关性分析。结果发现,抽穗前3月降水量和灌浆期5月中旬降水量与当年小麦赤霉病流行关系密切,相关系数分别为0.529和0.641。3月降水较多(≥36 mm),特别是中下旬降水较多时,赤霉病菌子囊壳形成较多,为赤霉病的流行创造了有利条件,5月中旬降水量增多则加重赤霉病的发生。3月降水较少时(36 mm),赤霉病菌子囊壳形成较少,一般不会引起大流行。另外,赤霉病易于流行年份中(3月降水≥36 mm) 4月雨日数与赤霉病发生有密切关系,相关系数为0.576。在生产中,应密切关注3月的降水量,结合中长期天气预报,适时做出赤霉病是否大流行的判断,并及早采取防治措施,有效降低赤霉病危害。     

泰山降水特征和变化趋势分析

利用国家气象局泰山站1954~2011年的降水观测资料,采用最小二乘、Mann-Kendall等方法分析了近58年来泰山年降水量变化特征,并对泰山降水趋势进行了分析。结果表明,近58年来泰山年降水量较多,降水1~7月呈现逐月增加趋势,8~12月为逐月降低。近58年来泰山年降水量在振荡波动中呈略减少趋势,递减速率为21.522 mm/10 a,其中夏季减少最为明显,递减率可达19.612 mm/10 a,仅春季呈现增加趋势,增加率为5.950 mm/10 a。泰山年降水量均存在明显的突变现象。1954~2011年泰山年降水量正常年份仅15年,其余年份为异常年份,旱年多于涝年。     

临夏州气候变化及对干旱影响分析

对临夏州1971~2015年气温、降水,1980~2015年干旱的年际变化进行了分析。结果表明:1999~2015年,气温急剧增暖,气温变暖区主要分布在中部,以临夏市变暖趋势最为显著,南部变暖次之,北部变化最小。20世纪70年代降水量比多年平均降水量偏多,80~90年代偏少,进入21世纪后临夏南部降水量比多年平均偏大幅度较大,北部偏少。临夏出现区域性干旱年份占88.9%,无旱年占11.1%;区域性春旱发生概率为58.3%,春末夏初旱发生概率为44.4%,伏旱发生概率为44.4%,秋旱发生概率为22.2%,春旱、秋旱略有增加,春末夏初及伏旱略有减少趋势。     

太湖稻麦轮作区减施磷肥对土壤供磷和小麦吸收磷的影响

为了探究太湖稻麦轮作区土壤供磷能力,寻找适宜的减磷措施,通过田间减施磷肥试验,以稻麦季均施磷(PR+W)为对照,设置稻季施磷麦季不施磷(PR)、麦季施磷稻季不施磷(PW)、稻麦季均不施磷(Pzero)3种处理,于第7年测定土壤速效磷含量、梯度扩散薄膜技术(Diffusive Gradients in Thin films,DGT)提取态磷含量、小麦产量以及小麦磷吸收量,分析太湖稻麦轮作区减施磷肥对土壤供磷和小麦吸收磷的影响。结果表明:与PR+W处理相比,PW处理的土壤速效磷含量、小麦籽粒产量以及植株全磷含量均无显著降低;但PR处理显著(P0.05)降低了44.8%的土壤速效磷含量、32.8%的小麦籽粒产量以及27.9%的地上部植株吸收磷量。线性回归分析发现,利用DGT技术提取的磷与土壤速效磷有显著的正相关关系(P0.05,R2=0.42),且两者皆与小麦籽粒产量、地上部植株全磷含量及地下部植株全磷含量呈显著的正相关关系。可见,麦季施磷稻季不施磷的减磷措施能够保证土壤速效磷供应和小麦吸磷量,并维持小麦籽粒产量,但麦季不施磷的减磷措施会显著降低土壤速效磷含量、小麦吸磷量以及小麦籽粒产量,同时DGT提取磷可作为稻麦轮作系统土壤供磷与作物需磷动态关系研究的评价指标。     

太湖地区稻麦轮作农田有机和常规种植模式下氮磷径流流失特征研究

为探究不同种植模式对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,在太湖地区稻麦轮作系统中,通过连续两年田间试验,研究比较了等氮投入条件下常规种植和有机种植模式农田径流水中氮、磷浓度特征,以及径流氮、磷流失量、流失系数。结果表明,稻季和麦季农田径流中总氮、可溶性氮、铵态氮和硝态氮平均浓度和总氮流失量均表现为:常规种植有机种植对照。与常规种植相比,有机种植模式能够有效减少稻麦轮作农田中氮的径流流失,且对麦季氮素径流流失的减少效果优于稻季;尽管有机种植模式下磷流失系数低于常规种植,但有机肥投入携带的高磷量会增加农田磷素径流流失量。     

黑龙江省春玉米产量潜力及产量差的时空分布特征

【目的】研究黑龙江省春玉米不同水平产量潜力及各级产量潜力之间产量差的时空分布特征,分析研究区域制约春玉米生产的限制因素。【方法】以黑龙江省春玉米种植区为研究区域,利用当地气候资料、作物生育期、栽培管理措施和土壤资料,使用区域尺度验证后的农业生产系统模型（APSIM）,分析研究区域春玉米1981-2010年不同水平产量潜力,明确春玉米产量潜力及各级产量差的时空分布特征。【结果】研究区域内春玉米产量潜力与玉米生长季内日照时数分布趋势一致,西部高于东部,产量潜力年际变化趋势有增有减;春玉米雨养产量分布特征与生长季降水量分布特征相似,表现为中部高于东西部的趋势,降水量愈少的地区,雨养产量低且稳产性愈差;最近30年研究区域82%的站点雨养产量呈下降趋势,雨养产量的不稳定性远高于产量潜力的不稳定性,气候土壤生产力区域特征为西部齐齐哈尔和绥化地区最低。近30年因降水变化造成的产量差呈增加趋势,表明生长季干旱发生风险加大。【结论】降水是制约黑龙江省西部玉米产量的主要因素,可通过灌溉提高产量;中部伊春地区、通河地区和牡丹江地区,水分不是限制春玉米产量的因素,提高产量的途径是改良土壤条件及优化栽培管理措施;在雨养条件下,东部的三江平原通过改良土壤物理性状,可提高产量16%-22%。     

海南不同林分地表径流特征分析

目的探讨桉树林、橡胶林和次生林3种森林地表径流的月动态以及不同雨量等级发生的地表径流规律,为准确评价3种森林水源涵养效益以及人工林可持续经营提供科学依据。方法在海南黎母山不同林分建立径流场,其中桉树林中有4个（F1、F2、F3、F4）,橡胶林有1个（F5）、次生林中有1个（F6）,从2010年4月到2011年3月进行地表径流观测,对比分析了3种森林类型地表径流特征,并借助G（2,1）模型基本思路以及sigmoid模型预测了月地表径流系数。结果（1）F1 ~ F6径流场全年地表径流量分别为230 、49 、170.1 、84.2 、340 、396.4 mm,其中雨季地表径流量分别占全年地表径流量的90.28%、91.61%、87.89%、92.74%、91.86%、90.88%。（2）各月地表径流量大小呈现相同的顺序,即F6 > F5 > F1 > F3 > F4 > F2。（3）雨季次生林地表径流总量是桉树林的1.75 ~ 8.11倍,橡胶林是桉树林的1.49 ~ 6.89倍。（4）单次降雨超过10 mm才会发生地表径流,地表径流随降雨等级而增大,大于60 mm的降雨量占全年总雨量的57.95%,而F1 ~ F6径流场产生的地表径流分别占全年地表径流量的84.92%、89.08%、82.14%、87.75%、79.56%、83.49%。sigmoid模型对雨季地表径流系数的预测精到高于旱季,但对2010年8月各径流场的地表径流预测偏差较大。结论该地区5年生桉树、6年生橡胶人工林的地表径流并不总是比次生林大,因此在评价人工林水源涵养能力时有必要考虑林龄和地理位置。      

秸秆还田影响长江下游稻田周年氮磷径流风险

为了阐明秸秆还田模式和施氮量对稻田周年氮磷径流风险的影响,于2014年11月—2015年10月通过监测稻田在稻季田面水和麦季径流中的氮磷浓度,研究了秸秆不还田配施推荐施氮(N1)、麦秸还田配施推荐施氮(WN1)、稻秸还田配施推荐施氮(RN1)、稻秸麦秸均还田配施推荐施氮(WRN1)和稻秸麦秸均还田配施常规施氮(WRN2)5处理对长江下游稻田周年氮磷径流风险的影响。结果表明,秸秆还田增加小麦和水稻周年产量,增幅约9.03%～18.5%,其中WRN1和RN1处理增产效果显著高于WN1处理;与WRN2处理相比,WRN1处理可以维持稻田高产。在推荐施氮条件下,秸秆还田分别降低稻季田面水和麦季径流中溶解态总氮(DTN)浓度约5.17%～14.9%和12.3%,降低稻田氮径流风险;但增加溶解态总磷(DTP)浓度,增幅分别为6.67%～33.3%和30.0%,增加稻田磷径流风险。RN1处理下稻季田面水中DTN和DTP浓度均低于WRN1和WN1处理,且其DTP浓度与N1处理间无显著差异。在稻秸麦秸均还田下,WRN1处理下稻季田面水DTP浓度与WRN2处理没有显著差异,但能有效降低田面水DTN浓度的12.4%。研究表明,在长江下游稻-麦轮作农田推荐采用"RN1"模式,该模式可以维持稻田的周年高产和有效降低稻田的周年氮径流风险,同时对稻田的磷径流风险影响不显著,是一种兼顾粮食生产和生态环境效益的耕作模式。     

武汉主汛期小时降水变化

为了加强对武汉市主汛期降水气候和气候变化特征的了解,使用统计方法分析武汉市1955—2015年汛期小时降水数据。结果表明：武汉主汛期降水量443.5 mm,降水小时149 h,降水日数22.7天,降水强度19.5 mm/d;主汛期降水量05时最多28.9 mm,降水发生概率最大是04时13.1%,最小21时8.3%;主汛期内小时降水强度05时最大3.6 mm/h,16时最小1.9 mm/h;降水量、降水强度呈上升趋势,主汛期第3旬的降水强度增加趋势明显。城市防汛抗内涝应更多关注小时降水变化。     

Effects of film mulching regime on soil water status and grain yield of rain-fed winter wheat on the Loess Plateau of China

Shortages and fluctuations in precipitation are influential limiting factors for the sustainable cultivation of rain-fed winter wheat on the Loess Plateau of China.Plastic film mulching is one of the most effective water management practices to improve soil moisture,and may be useful in the Loess Plateau for increasing soil water storage.A field experiment was conducted from July 2010 to June 2012 on the Loess Plateau to investigate the effects of mulching time and rates on soil water storage,evapotranspiration(ET),water use efficiency(WUE),and grain yield.Six treatments were conducted:(1) early mulching(starting 30 days after harvest) with whole mulching(EW);(2) early mulching with half mulching(EH);(3) early mulching with no mulching(EN);(4) late mulching(starting 60 days after harvest) with whole mulching(LW);(5) late mulching with half mulching(LH);and(6) late mulching with no mulching(LN).EW increased precipitation storage efficiency during the fallow periods of each season by 18.4 and 17.8%,respectively.EW improved soil water storage from 60 days after harvest to the booting stage and also outperformed LN by 13.8 and 20.9% in each growing season.EW also improved spike number per ha by 13.8 and 20.9% and grain yield by 11.7 and 17.4% during both years compared to LN.However,EW decreased WUE compared with LN.The overall results of this study demonstrated that EW could be a productive and efficient practice to improve wheat yield on the Loess Plateau of China.     

Divergent responses of tiller and grain yield to fertilization and fallow precipitation: Insights from a 28-year long-term experiment in a semiarid winter wheat system

Tillering is an important phenological stage, which is strongly related to the yield in spike components and final grain yield during winter wheat growth. Precipitation during the fallow season (fallow precipitation) influences tillering in winter wheat on the semi-arid Chinese Loess Plateau. However, little work has been done regarding tiller number changes under various types of fertilization and amounts of fallow precipitation on a long-term scale. Effects of fallow precipitation and fertilization on tiller were investigated in a winter wheat (Triticum aestivum L.) system in a 28-year field study (1990 to 2017) in a semiarid agro-ecosystem. Tiller number, spike number and grain yield were measured in four fertilization conditions: control without fertilizer (CK); mineral nitrogen fertilizer alone (N); mineral phosphorus fertilizer alone (P); mineral nitrogen and phosphorus fertilizer together (NP). Based on the long-term annual fallow precipitation, dry years (<mean annual fallow precipitation) and wet years (>mean annual fallow precipitation) were distinguished. Phosphorus fertilization alone significantly increased the mean annual tiller number (23%), and the increase in tiller number was higher in wet years (29%) than in the dry years (17%). However, nitrogen fertilization alone had little effect on mean tiller number, while nitrogen and phosphorus together significantly increased mean annual tiller number (30%), mean tiller number in wet years (45%) and mean tiller number in dry years (17%). Tiller number was significantly and positively correlated with fallow precipitation in dry years for all fertilizer treatments, whereas it was weakly and either positively or negatively correlated with fallow precipitation in wet years depending on the treatment. This study found positive correlations between tiller number and fallow precipitation in the CK and NP treatments, and it found negative correlations between tiller number and fallow precipitation in the treatments with nitrogen fertilization alone or phosphorous fertilization alone in wet years. Understanding the impacts of fallow precipitation and fertilization on tiller development shed light on ways to improve crop production in rain-fed agricultural regions.     

不同农艺管理措施下双季稻田氮磷径流流失特征及其主控因子研究

选择湖南省长沙县典型中亚热带双季稻田长期定位试验小区,通过田间观测明确不同施肥、水分管理、秸秆还田、生物质炭农艺管理措施对氮磷径流流失的影响,采用冗余分析方法(RDA)探明稻田氮磷径流流失的主控因子。研究结果表明:早晚稻各处理田面水总氮浓度在施肥后(基肥、分蘖肥和穗肥)第1 d达到峰值,并在10 d后逐步恢复到平稳水平;早稻田面水总磷浓度在施基肥后第1 d迅速达到最高,晚稻在施肥后第5 d才达到峰值。早晚稻田面水氮磷浓度受农艺管理措施影响明显,在间歇灌溉条件下,施有机肥、秸秆还田与生物质炭比常规化肥处理分别降低总氮浓度34.05%、15.34%～19.76%和15.46%～17.47%;秸秆还田与生物质炭相对常规化肥处理分别降低田面水总磷浓度6.33%～8.76%和9.09%～13.66%。铵态氮和颗粒态磷是氮磷径流流失的主要化学形态,施肥后10 d内是氮磷径流流失风险窗口期,该期间总氮和总磷径流流失分别占稻季总流失量的82.53%～97.66%和6.73%～47.02%。冗余分析结果表明配施有机肥促进氮磷径流流失,施用生物质炭主要促进稻田氮素径流流失,秸秆还田主要减少稻田氮素径流流失。综合考虑氮磷径流流失防控潜力、实际效果和实施可行性,中亚热带双季稻田采取高效水分管理(尤其是流失风险窗口期)加秸秆还田是减少稻田氮磷径流流失的可行方式。     

播/收期对冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年 气候资源分配与利用特征的影响

【目的】优化冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源配置,探索两季最佳的资源搭配模式,进一步挖掘当前气候和生产条件下黄淮海地区周年产量潜力和资源利用效率。【方法】本研究通过10月上旬至12月上旬设置冬小麦不同播期和夏玉米不同收获期,建立了5种冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源分配方式,于2015—2017年在中国农业科学院河南新乡试验站进行田间试验,对其产量、光温水等气候资源分配及利用特征进行研究。【结果】随冬小麦播期及夏玉米收获期推迟,两作物生长季光温水资源分配比例分别由处理Ⅰ的46%﹕54%、60%﹕40%、42%﹕58%调整至处理V的34%﹕66%、49%﹕51%、34%﹕66%范围内,小麦季生长天数及其分配的光温水资源量逐渐减少,将更多的资源分配到玉米季,从而导致小麦产量降低,但由于处理V的ZM66小麦品种维持了较高的穗数和穗粒数,因此与处理Ⅰ比产量降低不显著。然而,处理V玉米季生理生长时间较处理Ⅰ延长约15 d,2016和2017年光温水资源分配量分别增加143.8和120.7 MJ·m^-2、290.5和281.6℃、12.4和25.7 mm,粒重分别增加13.1%和15.5%,周年产量两年分别提高7.9%和6.7%;籽粒脱水时间增加约45d,光温水资源分配量两年分别增加322.5和336.3 MJ·m^-2、509.6和497.8℃、56.7和14.1mm,籽粒含水量降至14.4%—17.3%,达到机械直接收获标准。同时,由于处理V小麦季光温水资源分配量显著降低,特别是减少底墒水和越冬水灌溉约150mm,2016和2017年其光能、温度和水分生产效率较处理Ⅰ分别提高12.5%和15.8%、10.9%和7.7%、39.6%和59.3%,玉米季虽然光能、温度生产效率有所降低,但水分生产效率显著提高,因此周年光能、温度和水分生产效率两年分别提高7.3%和9.1%、5.6%和5.1%、17.3%和29.3%。【结论】在不增加任何投入的前提下通过播/收期的调整（小麦12月上旬播种,玉米11月中旬收获）优化冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源配置,可进一步提升其周年产量和光温水资源利用效率,对于促进黄淮海冬小麦-夏玉米种植模式可持续发展具有重要意义。