1961—2020年山西南部霜期气候特征及对农业的影响

为了避免霜冻对农业生产带来危害，利用1961—2020年山西南部46个气象站点逐日最低地面温度资料，采用线性趋势和突变检验及小波分析等方法，对山西南部初霜日和终霜日及无霜期的变化特征进行分析。结果表明：近60年山西南部地区平均初霜日、终霜日分别为10月17日和4月17日，平均无霜期为184天，分别以2.18、2.07、4.4天/10年的速率，呈明显推迟和提前及延长的变化特征，并且存在明显突变年，初霜日和终霜日及无霜期的突变年份分别为2005、2002、2001年；霜冻日期存在明显周期变化。空间特征为初霜日呈现东北部早、西南部晚，终霜日与初霜日相反，西南部早、东北部晚，无霜期呈自西南向东北递减。特早初霜日发生概率为东南部和西北部高，东北部和西南部低，特晚终霜日呈现临运盆地和临汾与晋城交界的河谷地带偏低、其余地区偏高的特征。海拔高度是影响山西南部地区霜期变化的关键地理因子，而春、秋季地面最低温度是影响霜期变化的关键气候因子。霜期变化对农业影响巨大，本研究结果表明，农作物受冻面积未随霜冻频次、强度的变化而显著变化，或与现代设施农业防护措施水平快速提高有关。积温的明显增加将导致农作物发育提前，加大了霜冻的发生概率。     

气候变化背景下周口市冬小麦农业气候资源时空变化特征

选取周口市10个气象站点1961—2015年的逐日气象资料和霜观测资料,应用气候线性倾向率法、相关分析法和MannKendall突变检验法,分析周口市冬小麦生育期内主要农业气候资源的时空变化趋势和特征。结果表明:研究区域近54年冬小麦生育期内≥0℃积温显著增加,20世纪90年代以来增加趋势更加显著,1993年为突变年;生育期内降水量年际和年代际波动明显,空间上从南至北递减;参考作物蒸散量有明显减少趋势,年际和年代际波动比较剧烈,空间上呈东西递减趋势;生育期内日照时数有明显减少趋势,21世纪初以来减少趋势更为显著,突变年为2005年,空间上东多西少;初霜冻日期呈推迟趋势,终霜冻日期呈提前趋势,导致霜期缩短,且三者的年际波动明显。     

1961—2017年陕西省初终霜日时空变化特征分析

选用1961年1月1日—2017年12月31日陕西省34个地面气象观测站的地面日最低温度,基于不同基准气候期,分析陕西省初终霜日时空变化特征。结果表明,陕西省全省初霜日期在1999年发生突变,终霜日期未发生突变;近57年陕西省全省及各分区初霜日期均呈推后趋势,终霜日期均呈提前趋势。陕北平均初霜日期和终霜日期推后和提前趋势最显著,其中陕北的靖边推后趋势和提前趋势分别达3.0和4.0 d/10 a;近57年陕西省各地初霜日期和终霜日期由北到南呈显著的带状分布。初霜日期出现最早和终霜日期出现最迟的均是吴旗—靖边—横山—榆林—神木一线,初霜日期出现最迟和终霜日期出现最早的均是陕南中部地区、关中太白地区、汉中宁强地区。     

近42年衢州市霜期的变化特征分析

利用1973-2014年衢州地区5个国家地面气象观测站的逐日最低气温观测资料,采用突变检验和小波分析方法对衢州地区霜的变化特征进行分析。结果表明,衢州地区多年平均初霜日期为12月7日,多年平均终霜日期为2月22日,多年平均无霜期为286 d,多年平均霜冻日数为27 d;整体上,衢州地区多年平均初霜日推后,终霜日提前,无霜期延长,霜冻日数减少;衢州地区多年平均初霜日期在1998年发生突变,终霜日在1996年前后发生突变,无霜期在1996年前后发生突变,霜冻日数存在多个突变点,1988年前后的突变相对明显;衢州地区多年平均初霜日存在准16,3~4年的周期,终霜日存在9~12,5~7,2~3年的周期,无霜期存在16,8~10,4~5,2~3年的周期;霜冻日数存在8~10和3~4年的周期。     

近55年吉林省霜期的气候变化特征

利用1961～2015年吉林省均匀分布的46个气象站的逐日霜观测资料,采用M-K突变分析以及气候倾向率等方法对全省初霜日、终霜日和无霜期的气候变化特征进行分析。结果表明,全省平均初霜日为9月25日,终霜日为5月8日,无霜期为139天。全省及各区域平均初霜日呈推迟趋势、终霜日呈提前趋势、无霜期呈延长趋势,且几乎通过了0.01水平的显著性检验。其中初霜日东部最早、西部最晚,终霜日东部最晚、西部最早,由此导致无霜期呈由东南向西北逐渐递增的变化规律。全省平均初霜日和终霜日分别在1973年和1993年发生气候突变。从逐站点变化情况看,全省半数以上站点的初霜日的推迟趋势、终霜日的提前趋势和无霜期的延长趋势均通过了0.05水平显著性检验。     

鲁中地区初霜日、终霜日及无霜期变化特征分析

利用鲁中地区及周边国家气象站资料,采用线性趋势、Mann-Kendall突变检测、滑动T检验、Pearson相关分析、ArcGIS空间插值等方法,对鲁中地区初霜日、终霜日及无霜期的时空变化特征及其与气候因子、地理因子的相关关系进行分析。结果表明,鲁中地区初霜日呈显著推迟、终霜日呈显著提前、无霜期呈显著延长的趋势,初霜日、终霜日及无霜期突变年份分别为2003、1996、2003年。初霜日、终霜日及无霜期与气温相关性较好。初霜日、终霜日及无霜期空间分布不均匀,中部山区初霜日出现较早,向东西两侧依次逐渐推迟;终霜日最早出现在西北部,中部及昌邑-潍坊-安丘一带终霜期出现较晚,最晚为莱芜、临朐、潍坊一带;无霜期最长出现在西北部,最短出现在中部及南部山区。初霜日、终霜日分别与海拔高度和经度呈正相关,并达到极显著水平,无霜期与海拔高度呈负相关,受海拔高度的影响达显著水平。     

近55年郴州市霜冻变化特征分析

利用1961—2015年郴州10个地面气象站均一性订正后的逐日最低气温资料,统计出日最低气温≤0℃的日期,采用线性倾向估计法、多项式趋势分析、功率谱分析、正态分布原理等方法,研究近55年来郴州市初、终霜冻和无霜期变化特征。结果表明,近55年来郴州市平均终霜日为2月15日,平均初霜日为12月1日,平均无霜期为280 d。郴州市霜冻呈现平均初霜日推迟(速率0.874 d/10 a)、平均终霜日显著提前(速率4.216 d/10 a)、平均无霜期延长(速率3.443 d/10 a)的趋势。郴州市初、终霜日存在一个2.30年的周期,终霜日存在一个9.14年的主周期,无霜日存在一个16.00年的周期。郴州市特早初霜冻发生频率为1.8%~7.3%,偏早初霜发生频率为5.5%~14.6%,特晚终霜冻发生频率为1.8%~5.5%,偏晚终霜冻发生频率为5.5%~18.2%。     

晋中市终霜冻发生特征及其对果树的影响

采用数理统计对比法,分析了1972—2020年晋中市终霜冻的时域分布特征及对果树花期霜冻灾害发生概率的影响。结果表明:晋中市近50年来平均终霜日为4月30日;终霜冻总体上北部晚南部早、山区晚平川早,海拔越高,终霜冻结束越晚;春季气温呈现变暖趋势,终霜冻日期呈现出提前趋势;大部分年份霜冻灾害较轻,重度霜冻灾害出现的概率一般为2%～9%;在果树盛花期(4月),4月14日之前终霜冻出现概率最低,西部平川区及昔阳县4月15日至5月1日终霜冻出现概率最高,东部山区5月2日之后终霜冻出现概率最高。     

托里县1961—2009年霜冻变化特征及其对农作物的影响

根据1961—2009年托里县地面气象观测实测资料,对当地霜冻变化特征进行分析。结果表明,托里县初霜日推迟、终霜日提前,无霜期延长,对农作物生长十分有利,但需要注意防范个别年份出现的初霜日提前、终霜日延后的灾害性天气。     

托里县1961-2009年霜冻变化特征及其对农作物的影响

根据1961-2009年托里县地面气象观测实测资料,对当地霜冻变化特征进行分析。结果表明,托里县初霜日推迟、终霜日提前,无霜期延长,对农作物生长十分有利,但需要注意防范个别年份出现的初霜日提前、终霜日延后的灾害性天气。     

信阳地区冬小麦生育期水分供需及干旱特征

旱涝灾害是影响信阳地区农业经济发展的重要因素,分析信阳地区近50 a冬小麦生育期水分供需及干旱特征,可为冬小麦生产合理布局、合理用水以及防灾减灾政策的制定提供理论参考。基于信阳地区1962—2011年9个气象站点日尺度数据,通过估算冬小麦全生育期和各生育阶段有效降水量和需水量,计算水分盈亏指数,分析水分供需时空变化特征,并利用不同时间尺度标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)进行干旱特征研究。结果表明:冬小麦生育期需水量空间分布主要呈现西北部和东南部较高,而中部地区相对较低的特征,变化趋势以增加趋势为主;冬小麦生育期水分盈亏指数表明水分亏缺,西北部相对于中南部水分缺乏更为严重,变化趋势以减少趋势为主;冬小麦全生育期SPI值呈现不显著下降趋势,其变化幅度为0.125·10 a^-1,冬小麦冬前生长期、返青抽穗期和灌浆成熟期SPI值呈现不同程度的不显著减少趋势,而越冬期SPI值则呈现不显著的增加趋势;各生育阶段干旱发生状况存在差异,不同生育阶段轻旱发生频率和中旱发生频率亦存在差异,北部冬小麦生育期发生轻度以上干旱频率较高,西部和南部冬小麦生育期发生中度以上干旱频率较高。综上,信阳地区冬小麦生育期水分呈亏缺状态,各生育阶段的干旱状况存在差异。     

临江市无霜期变化规律及其对农业的影响

采用气候统计学方法,对临江市1961～2010年初、终霜日及无霜期气候特征进行分析。结果表明:临江市初霜日明显延后,气候倾向率达2.43 d/10a;终霜日也有明显提前趋势,气候倾向率仅为-2.16 d/10a,主要受初霜日延后的影响,临江市无霜期明显增加,气候倾向率为4.4 d/10a;临江市初终霜、无霜期年代特征明显;经突变分析,临江市无霜期变化存在明显的转折年;临江市利用无霜期长短调整了作物品种布局,取得显著经济效益。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅷ ——气候变化对中国冬小麦冬春性品种种植界限的影响

【目的】全球气候变化背景下,中国20世纪80年代以后冬季温度升高明显,这一变化对冬小麦冬春性品种种植界限产生怎样的影响,为了回答这一科学问题,笔者以1981年为时间节点,将1951—2010年划分为两个时段,分析比较后一时段冬季温度升高对中国冬小麦的强冬性、冬性、弱冬性和春性4种类型品种种植北界和种植南界的空间位移及可种植面积的影响。【方法】依据制约冬小麦正常越冬的冻害指标和影响春化天数指标确定冬小麦不同品种种植的北界和南界;采用ArcGIS软件绘制冬小麦不同品种种植区域及种植面积变化。【结果】与1951—1980年相比,1981—2010年冬小麦强冬性品种种植北界在宁夏-甘肃及河北-辽宁北移趋势最明显,分别北移200 km和100 km,其种植南界东部地区北移趋势大于西部地区,在江苏和安徽等地移动90 km,强冬性品种可种植面积共增加36.24万km2;冬小麦冬性品种种植北界在山东-河北变化明显,向北移动310 km,种植南界在贵州毕节-习水地区向西推移趋势明显,西推95 km,冬小麦冬性品种可种植区域共增加17.75万km2;冬小麦弱冬性品种种植北界在安徽、江苏、河南和山东交互之处变化明显,北移120—370 km,西部地区变化趋势不明显,种植南界呈略微北推趋势,冬小麦弱冬性品种可种植面积共增加15.70万km2;冬小麦春性品种种植北界在江苏、安徽和河南变化明显,北移230 km,而西部地区不明显,春性品种可种植面积共增加23.44万km2。华北北部地区以强冬性品种为主,华南地区以春性品种为主,河南、山东和四川等地区冬小麦可种植冬春性品种类型较多,以冬性和弱冬性品种为主。【结论】由于中国冬季温度明显升高,较1951—1980年,1981—2010年冬小麦不同冬春性品种种植界限明显北移,北界北移趋势大于南界移动趋势,种植区域面积增大,其中强冬性品种种植界限及可种植区域移动最明显。     

山东省霜冻的气候变化特征分析

[目的]研究山东省霜冻的气候变化特征。[方法]以秋季或春季日最低地面温度≤0℃作为霜冻指标,利用1961～2008年山东省67个气象监测站的逐日地面最低温度资料,采用气候诊断分析方法,对山东省初、终霜日期和无霜期的变化特征进行了分析。[结果]近48年来,山东省的初、终霜日和无霜期的气候特征具有明显地域差异。初、终霜日和无霜期的极差均为标准差的3倍以上,说明初、终霜日和无霜期离散程度均较大。近48年山东省平均初霜日以1.99 d/10a的速率推迟,终霜日以1.46 d/10a的速率提早,初霜日推迟幅度比终霜日提早幅度大;无霜期以3.42 d/10a的速率延长。从年代际变化来看,初霜日20世纪90年代以后开始明显推迟,终霜日90年代之后明显提早,无霜期是90年代开始明显延长。[结论]该研究为霜冻灾害的预测预防和农作物结构调整提供一定的参考。     

贵州霜冻气候变化特征

为合理利用气候资源指导农业生产,利用贵州省1961—2018年84个气象站点地面0 cm日最低气温资料,采用线性趋势、M-K突变检验和空间分析等方法,分析了贵州地区初霜冻日、终霜冻日和无霜冻期的变化特征。结果表明:近58 a贵州地区平均初霜冻日、终霜冻日分别为12月2日和2月23日,平均无霜冻期为291 d,分别以2.34 d·(10a)^-1、2.95 d·(10a)^-1和5.76 d·(10a)^-1的速率呈明显推迟、提前和延长的变化趋势;空间上初霜冻日呈现西部早、东部晚,北部早、南部晚的变化特征,69%的站点呈显著推迟的变化趋势;终霜冻日呈现南部早、西北部和东北部晚的变化特征;无霜冻期整体呈延长趋势,82%的站点通过显著性水平检验;海拔高度是影响贵州地区初霜冻日、终霜冻日和无霜冻期的关键因子,无霜冻期随纬度和海拔高度升高呈缩短趋势。初霜冻日推迟、终霜冻日提前和无霜冻期的延长,为贵州农业生产提供了充足的热量资源,利于粮食生产。     

青海高原主要农业区50年初·终霜冻日变化特征及分布规律分析

选取青海东部农业区的西宁、大通、互助、乐都、民和、湟源、湟中、循化、化隆、贵德和尖扎11个站及柴达木盆地的都兰、诺木洪、大柴旦、格尔木、德令哈、冷湖、天峻、小灶火、茶卡9个站,用1961～2010年逐日最低气温资料,分2、0、-2℃3个温度等级,分析50年来初、终霜冻日及无霜期的变化趋势和年代际变化特征及分布规律。结果表明,20世纪80年代以后初霜冻日逐年推迟、终霜冻日逐年提前,无霜期延长,东部农业区进入21世纪这种情况最为明显,而柴达木盆地80年代最为明显;与60年代相比,21世纪以来初霜冻日推迟,终霜冻日提前,无霜期东部农业区延长20 d,柴达木盆地延长32 d,柴达木盆地初、终霜冻历年变化比东部农业区大,无霜期较东部农业区延长明显。     

近40年甘肃河东地区大范围霜冻变化特征

[目的]研究近40年甘肃河东地区大范围霜冻的变化特征。[方法]利用1969～2008年甘肃河东地区分布较为均匀的15个站点的逐日最低温度资料,根据通用的霜冻气候统计指标,分析了近40年甘肃河东地区大范围霜冻及大范围连续性霜冻的变化特征。[结果]自20世纪90年代起,甘肃河东地区平均终霜冻日期明显提早,初霜冻日期开始明显推迟,终霜冻日期提早时间明显比初霜冻日期推迟时间长;平均无霜冻期也明显延长。极早初霜冻日与极晚终霜冻日多发生于70、80年代,而极晚初霜冻日与极早终霜冻日则多发生于90年代中期以后;极长无霜冻期则逐渐变为频繁出现。40年来,连续性霜冻在逐渐减少,且强度也在降低。[结论]该研究有助于了解甘肃河东地区霜冻气候和气候变化特征,对提高该地区异常霜冻灾害的预测能力、有效防御霜冻灾害、提高农作物产量具有重要的现实指导意义。     

近53年邢台地区气温和无霜期变化趋势分析

[目的]研究近53年邢台地区气温和无霜期变化趋势。[方法]根据邢台市和南宫县1958～2010年的气候资料,对邢台地区的气温及初霜日、终霜日、无霜期日数变化趋势进行一些统计分析,探讨近53年来该地区气温和无霜期的变化规律。[结果]无论城市或农村,年平均气温均呈升高趋势,邢台和南宫的气候倾向率分别为0.5、0.2℃/10a,尤其自1996年以后,年平均气温升高趋势约1.0℃/10a;四季平均气温均呈上升趋势,且与年平均气温升高幅度大致相当,其中冬季平均气温增幅最大,年平均气温的升高主要是由于冬季平均气温的升高引起的;城市的年平均气温明显高于农村,体现出城市的热岛效应特征。无论城市或农村,初霜日、终霜日、无霜期日数均呈现出相同趋势,即初霜日推迟,终霜日提前,无霜期日数明显延长;城市的初霜日晚于农村,终霜日则早于乡村,无霜期日数明显长于农村,间接受到城市热岛效应的影响。[结论]该研究为邢台地区热量资源的开发和利用提供理论依据。     

气候变化对黄淮海地区夏玉米-冬小麦种植模式和产量的影响

【目的】全球气候正以变暖为主要特征发生显著变化,探究气候变化对黄淮海地区夏玉米-冬小麦种植制度的影响,为制定合理的应对措施提供理论依据。【方法】通过气象站点观测值的加权平均和一元线性回归分析黄淮海各省市地区1992—2013年来的气候变化特征。利用农业气象站点多年长期观察的夏玉米-冬小麦物候数据,通过加权求平均,分析气候变暖背景下夏玉米-冬小麦的生育期和茬口推移情况。采用一元线性回归分析1992—2013年来黄淮海地区夏玉米-冬小麦周年产量变化。同时利用非线性回归分析法和面板数据敏感性分析法分析气候变化对黄淮海地区夏玉米-冬小麦周年产量的影响。【结果】1992—2013年来,黄淮海地区温度整体呈现波动上升趋势,降水总量变化趋势不明显,但区域差异显著。在气候变化的背景下,黄淮海地区夏玉米-冬小麦种植模式发生明显改变:冬小麦播种时间推迟,生育期存在缩短趋势,不同地区缩短2—5 d不等;夏玉米播种时间南部推迟而北部提前,收获时间总体呈现推迟趋势,整个黄淮海地区生育时长未发生明显变化。茬口时间因夏玉米-冬小麦生育期的推移呈现不同程度延长,造成了气候和土地资源的浪费。1992—2013年间黄淮海地区夏玉米-冬小麦单产呈显著上升趋势,多数省份达到显著水平。非线性敏感性分析表明,最低温度、最高温度和平均温度对夏玉米-冬小麦产量的影响基本表现为同时增产或同时减产的一致性。冬小麦产量受最低温度的影响最为显著,东南部的江苏省和山东省减产明显,而北部河北省和西部河南省表现为增产。温度升高除对河南省夏玉米有增产作用外,其他省份夏玉米产量均出现不同程度的降低,这可能与温度升高的幅度不同和降水的区域性差异有关。降水量对夏玉米-冬小麦产量影响存在地区差异。总体上气候变暖对周年单产影响表现为北部增产,而南部减产,因而选择适宜早播且生育期长的夏玉米品种对保障周年产量具有重要意义。【结论】气候变暖背景下,黄淮海地区冬小麦播种时间推迟,生育期缩短,夏玉米生育期北部延长而南部缩短,生育期的推移导致茬口时间延长,造成了气候资源和土地资源的浪费。1992—2013年间夏玉米-冬小麦周年产量显著提高。温度升高和降水增加对产量的影响存在区域差异,整个区域平均来看升温使夏玉米减产,冬小麦增产;降水增加有利于黄淮海北部地区夏玉米的产量形成,对南部地区夏玉米产量则存在不利影响,而对黄淮海大部分地区冬小麦的产量形成不利。     

1960～2009年新民市无霜期变化对农业生产的影响

分析掌握1960～2009年新民市霜期变化规律,调整农业布局改革旧的耕作制度,充分利用气候资源增加农业经济收益。在Excel程序支持下,采用线性函数分析霜期趋势变化。结果表明,新民市终霜日期趋势提前21d;初霜日期趋势推后10d;无霜期趋势延长32d。在近30年里,霜灾情下降为0。无霜期延长热量资源增加。在无霜期稳定延长的情况下,可适当考虑增加复种指数改变以往的耕作模式,引进生育期较长的作物,使热量资源得到充分发挥,创造经济效益。