东北地区主要作物生长季降水量的时空变化特征研究

[目的]了解降水资源变化特征,为农业灌溉措施的制定提供理论指导。[方法]以东北三省（黑龙江、吉林、辽宁）177个站1971～2008年主要作物生育期（4～9月）的降水为研究资料,运用小网格插值和气候倾向率方法,分析了生长季降水年际变化和空间分布的特征。[结果]东北地区生长季降水量总体上呈减少趋势（降水倾向率为-8.6mm/10a）,1971～1980年是少雨期,1981～1990年是相对多雨期,1991～2008年降水呈明显减少趋势。但这种减少趋势在空间分布上表现并不一致,总体表现在降水量相对少的地区稍有增加趋势,而降水量相对大的地区则呈现明显的减少趋势。[结论]由于生长季降水量减少趋势明显的地区为东北的主要产粮带,因此,由此引发的粮食生产安全问题应引起足够的重视。     

通辽市作物生长季降水量时空变化分析

利用通辽市境内7个气象站1971—2010年作物生长季降水资料,分析了降水量的时间和空间分布特征及变化趋势。结果表明:通辽市作物生长季降水量的时间变化总体上呈减少趋势,降水倾向率为-10.2 mm/10 a;降水量年代际存在明显的阶段性变化和地域分布特点;降水量的空间分布以中西部的开鲁为低值中心,向东南、北部伸展增加,有变旱倾向。     

大连市作物生长季降水变化及农业旱涝程度分析

[目的]研究近60年大连市作物生长季降水变化及农业旱涝程度。[方法]选取大连市观象台1951～2010年4～10月逐月降水量和平均气温资料,采用线性回归、气候倾向率和干湿指数等方法,仅从作物生长季自然降水趋势变化与农业需水满足程度方面,分析大连市近60年作物生长季降水变化和农业旱涝程度。[结果]近60年来,大连市作物生长季降水量呈下降趋势,倾向率为-15.888mm/10a,60年来降水量减少95.3 mm;春季降水略有增加,夏季明显减少,秋季减少幅度较小;各月平均降水量分布非常不均,7、8月降水量明显较多,共占作物生长季降水量的53.8%;4、5、10月平均降水量均低于作物生长季降水量的10.0%。近60年来大连市作物生长季内干湿指数K值平均为0.90,总体属于轻旱气候类型;干湿指数呈下降趋势,气候正朝着偏旱的方向发展;干旱发生频率为59%;春、秋季属于中旱气候类型,夏季总体属于偏湿气候类型;从历年平均看,除7、8月偏湿以上外,其他各月均达到中旱程度。[结论]该研究为地方农业生产、农业结构调整和旱涝灾害防御提供参考。     

1954～2009年桓仁地区气候变化特征分析

根据桓仁地区1954~2009年的气温及降水资料,分析了桓仁地区的气候变化特征,得出近56年来桓仁地区年平均气温呈上升趋势,平均气温倾向率为0.29℃/10 a,四季气温也呈上升趋势,冬季变暖尤为明显,倾向率为0.71℃/10 a;年降水量呈下降趋势,其倾向率为-26.83 mm/10 a,夏季降水量减少较为明显（-12.17 mm/10 a）,秋季次之（-10.22 mm/10 a）,冬季降水量略显增多,其倾向率为0.34 mm/10 a。以1987年为界,可将桓仁地区气候分为2个阶段：1954~1987年为相对冷期,1988~2009年为相对暖期。     

自贡市近50年来降水变化特征分析

[目的]分析自贡市近50年来降水变化特征。[方法]利用自贡市1961～2010年3个测站逐日降水资料,运用线性趋势法、累计距平法等数理统计方法,研究了近50年来自贡市年、季、月降水总量与雨日的气候变化特征。[结果]自贡市年降水量总体呈减少趋势,其变化倾向率为-28.0 mm/10a。年雨日明显减少,且雨日的减少比降水量的减少明显得多,其变化倾向率为-5.6 d/10a,雨日的减少主要表现为小雨日数的减少。夏、秋、冬季降水量均呈负趋势,且四季的雨日都呈负趋势,其中,秋季的雨量和雨日减少最明显也最多。逐月降水量呈单峰型分布,逐月降水日数呈双峰型分布。自贡各地年内出现的各级雨日数几乎一致,且不同强度雨日随量级的增加而减少。年降水量和雨日数的同步减少是自贡市近50年来降水变化的一个明显特征。[结论]总的来说,自贡市自然降水资源正趋于减少,秋干明显。     

近47年环青海湖地区气候变化特征分析

[目的]研究近47年环青海湖地区气候变化特征。[方法]利用1961~2007年环湖地区5个气象观测站的气温、降水和日照等气候要素资料,分析各气象要素的年、季、年代变化。[结果]近47年来,环湖地区气温上升趋势明显,其中年平均气温以≥0.30℃/10 a的倾向率上升,年平均最低气温比年平均最高气温上升显著;年平均降水量呈减少趋势,其气候倾向率为-3.67 mm/10 a,春、秋季降水量的减少趋势明显,而夏、冬季呈增加趋势,但不明显;年日照时数也呈减少趋势,其气候倾向率为-1.79 h/10 a,夏季日照时数的减少趋势最明显,冬季次之,春、秋季节增加不明显。[结论]该研究为环湖地区气象灾害的有效防御提供了理论参考。     

1961～2004年北方冬麦区气候变率和变化特征

[目的]研究1961～2004年北方冬麦区气候变率和变化特征。[方法]利用我国北方冬麦区55个气象站点1961～2004年的温度、降水、日照等气象资料和冬小麦产量资料,采用一元线性回归、相关系数、气候倾向率等统计方法,对我国北方冬麦区的日照时数、温度、降水等农业气候资源的时空演变特征进行了分析。[结果]1961～2004年北方冬麦区年平均温度、年降水、年日照时数在空间上均呈一定的纬向分布,降水和温度从南向北逐渐减少,日照时数则从南向北逐渐增加。44年来北方冬麦区年平均温度总体呈上升趋势,不同地区的年平均温度总体基本都是增温的,但增温速率存在地区差异,年平均温度在纬度较高地区比纬度较低地区升温明显;年降水量总体呈减少趋势,不同地区年降水倾向率存在显著的差异,中部和西部降水量减小的速度比其他地区大;年日照时数总体呈下降趋势,绝大多数地区年日照时数倾向率均为负值,但不同地点有一定的差异,减幅较小的地区散布在西部（包括陕西中部、山西南部及山东东南部的部分地区）,河南南部、山东西北部、河北南部等地区减幅较大。[结论]该研究为北方冬麦区气候的历史演变提供理论依据。     

1961～2008年惠民县降水和温度变化特征分析

利用惠民国家基准站1961～2008年的气象资料,统计分析了惠民县近50年来降水和温度的变化特征。结果表明：1961～2008年惠民县各季节的降水量分配不均匀,降水、温度均以夏季最多（高）,雨热同季;洪涝灾害呈明显减少趋势,而旱灾呈加重趋势。1961～2008年,惠民县降水呈明显减少趋势,每10年减少约26.2mm;除春季降水有所增加外,夏秋两季降水量都呈减少趋势,冬季降水量则变化不明显;年降水量的减少主要源于夏季降雨的减少;除冬春两季5、10mm以上降水日数呈增加趋势外,其他均呈下降趋势,冬春两季降水呈增加趋势为降水强度加强所致。1961～2008年,惠民县年、季平均气温、最低气温均呈明显增温趋势,尤其以冬春季增温更为明显;最高气温除夏季有微弱的降温趋势外,总体呈现为增温,以秋、冬季增温明显。所以,这一地区的气候变暖,以夜间增温、冬季增温为主。     

辽宁阜新地区降水特征变化及农业旱涝趋势分析

[目的]研究降水特征和干旱趋势变化,为地方农业经济发展、农业结构调整服务。[方法]采用气候倾向率和干湿指数分析方法。[结果]近48年,阜新地区降水量、降水日数在减少,导致干旱频率增加,尤其经过2次连年干旱之后更加明显;年降水量趋势减少68mm;农作物生长季降水量趋势减少77mm;≥0.1、≥5.0、≥10.0mm降水日数趋势减少分别为11.8、3.3和0.8d。干湿指数K值趋势下降0.197,农作物生长季干旱频率增加23.4%,播种出苗阶段中旱频率增加20.0%,作物旺盛生长阶段轻旱频率增加20.5%,成熟收获期中旱频率增加32.2%。     

辽西半干旱地区农业需水满足程度分析

[目的]对自然降水农业需水满足度分析,给农业结构调整、趋利避害夺丰收提供气候依据。[方法]应用积分湿度指标和气候倾向率研究农作物需水满足度及其趋势变化。[结果]辽西各地衣作物生长季降水量呈下降减少趋势,气候倾向率一8．660～-18．560mm／10a,近50年趋势减少降水量43～93mm。自然降水农业需水满足度平均为72％-88％,满足度在80％以上的占30％～60％,缺水概率为68％～90％。朝阳、凌源、北票、降水满足程度最低,南部的建昌、北部的建平相对较高。总体农业需水满足度随时间变化呈下降趋势,气候倾向率为-2．490～-3．863％／10a,50年趋势下降12％～19％。随着降水量的减少,农作物需水满足度的降低,辽西地区有向干旱化方向发展的趋势。     

春植蔗生长季降水变化及其影响

[目的]了解广西来宾市甘蔗生长季降水特征及其变化趋势。[方法]运用农业气象统计分析方法,结合春植蔗阶段需水特点,分析了广西来宾市甘蔗种植区1965～2007年3～11月逐月降水资料。[结果]广西来宾市有2／3的年份降水不能满足甘蔗需水,特别是9～10月几乎年年发生干旱,甘蔗生长季月降水变率大,春植蔗生长季总降水有随年份减少趋势,但主汛期6—7月降雨量随年份增加,这将导致来宾市春植蔗易发生干旱,特别是秋旱,且干旱发生机率和强度变大,同时也存在着主汛期6—7月发生局地渍涝灾害的风险。最后提出了相应的生产对策与建议。[结论]该研究对科学安排蔗田灌溉与人工增雨作业,提高甘蔗生产应对气候变化的能力具有一定指导意义。     

沈阳东陵区降水变化特征对农业的影响

[目的]研究1951～2008年沈阳东陵区降水趋势变化,为地方农业结构调整提供依据。[方法]在Excel程序支持下,应用降水变率、线性回归和标准偏差系数等方法分析降水趋势变化。[结果]58年年降水量减少155mm;作物生长季降水量减少160mm;夏季、秋季分别减少95、50mm;1980年之后降水量偏少概率增大。降水日趋势变化与降水量具有一致性,降水日数减少15d,有效降水日数减少5d。[结论]降水量、降水日数趋势减少增加了干旱的概率,给现有农作物结构提出了新的课题,适应气候变化调整农业布局势在必行。     

辽宁建昌作物生长季降水变化对农业干旱程度的影响

[目的]分析降水变化掌握干旱程度为农业生产提供气候依据。[方法]采用数理统计方法,进行对比、趋势分析降水变化对干旱程度的影响。[结果]建昌地区作物生长季降水量近50年减少108mm,并以夏季减少为主体。春秋两季干旱最严重频率为80%。与全国第2次农业资源普查时相比,作物生长季干旱频率增加26.6%,播种出苗阶段干旱频率减少13.6%,作物旺盛生长阶段干旱频率增加7.7%,成熟收获阶段干旱频率增加19.2%。[结论]目前建昌地区的气候朝着偏旱至半湿润半干旱方向发展。     

稻-麦轮作体系中有机氮与无机氮的去向研究

【目的】在中国多熟制农作生态系统条件下,农田中氮素的低有效度是阻碍作物高产和导致环境问题的重要因素。本项研究旨在跟踪稻麦轮作体系中化学氮肥与有机作物残茬(专指作物地上部秸秆)的氮素去向,为农田氮素的可持续管理提供理论依据。【方法】采用随机区组设计的田间多重复小区内设置15N同位素示踪微区的连续跟踪试验的方法。【结果】在施用化学氮肥的基础上无论作物残茬是取出还是还田,肥料对作物吸氮的贡献率为17.17%(16.55%—17.79%),而施用作物残茬的相应值为12.01%,即作物吸氮有82.83%或87.99%来源于土壤氮库。化学氮肥和作物残茬的作物氮素回收显示截然不同的模式:作物对化肥氮的回收呈现一次性特征,即施肥后第1季的氮回收量占到总回收氮量的92.04%,与之相应单施作物残茬区的第1季作物15N回收率为总回收率的38.03%。表明化肥氮绝大部分在第1季为作物回收,作物残茬氮则有较长的后效;第1季结束时,化学氮肥区和作物残茬区的土壤15N残留率分别为33.46%(两种残茬管理方式的平均值)和85.64%。残茬氮的土壤残留远远高于化肥氮的残留率;在第6季(化学氮肥区)或第5季(作物残茬区)结束时,化肥区与残茬区的作物+土壤的总15N回收率有显著差异(分别为64.38%和79.11%),而在施用化学氮肥的基础上加入或不加作物残茬对肥料氮的作物+土壤回收率则影响很小。【结论】化学肥料氮与作物残茬氮相比,前者对作物吸氮而言更为快速有效。而与之相反,作物残茬氮则对提高土壤供氮能力有更多贡献,因为作物残茬氮进入土壤有机质库的量高于化肥氮。为此,在农业生产中应实行化学氮肥与有机氮源的合理配合使用。     

华北地区作物生长期暴雨的时空特征

利用华北地区1961～2005年逐日降水数据资料,统计分析了华北地区作物生长期暴雨强度和暴雨过程发生的时空分布特征。结果表明,华北地区作物生长期暴雨强度和暴雨过程具有明显的年际波动和年代变化特征;华北地区虽然年年都发生暴雨和大暴雨,但年际变化较大,变异系数分别高达36.9%和53.1%;特大暴雨每4～5年发生1次,暴雨过程则平均11年一遇,特大暴雨和暴雨过程虽然只发生在较少的年份,但年际间波动更加明显;20世纪60年代是暴雨强度较大和暴雨过程多发期的峰值区,而1999年以后暴雨强度和暴雨过程则处于1961～2005年历史阶段的低值区;70～90年代则处于两者之间,期间不同强度暴雨发生并不同步。此外,华北地区年均暴雨日数空间分布呈现从西北向东南明显增加的趋势,暴雨日数变异系数则呈现自东南向西北逐渐增大的趋势。一般地,年均暴雨日数越多,变异系数越小,反之亦然。统计还表明,华北地区降水量与暴雨日数之间存在明显的正相关关系。     

辽西北建平降水特征及干旱对农业的影响评价

[目的]针对辽西北建平农作物产量低而不稳的问题,分析评价辽西北建平降水特征及干旱对农业影响程度,为减少或避免旱灾造成的农业经济损失提供理论依据。[方法]采用辽西北建平1954～2007年地面气象观测资料及农作物生育期、产量资料,2003～2006年自然降水与农作物需水量试验资料。运用变率、保证率、经验公式法统计分析气候对农业的影响程度。[结果]辽西北建平农作物生长季降水相对变率为47%;降水量80%保证率为318.5mm;自然降水量与农作物需水量比较,玉米、大豆生长季欠缺33～36mm,高粱、谷子生长季多15～41mm。[结论]辽西北建平降水相对变率大,干旱发生频率高,干旱是制约建平农业经济发展的主要气象灾害,应种植耐旱产值高的谷子、高粱等杂粮作物防御旱灾。     

太湖典型地区雨养麦田的径流发生时间特征

明确农田径流发生的时间特征对因时因地制定径流养分削减策略具有重要意义。本文基于太湖流域典型地区(苏州、无锡、溧阳、湖州)60 a历史降水时序变化和12 a正常气象年份田间径流实际发生的时间特征,分析了太湖流域雨养麦田的径流发生时间特征。结果表明,太湖地区年均降水量和小麦生长季均值降水量分别为1 164.8 mm(657.7~1 643.7 mm)和514.6 mm(207.3~742.8 mm)。除个别年份,年降水距平百分率基本在±25%左右变化(正常)。剔除偏涝年和偏旱年后的小麦生长季降水概率和日均降水量月度时序变化均表现为先下降后升高的趋势,12月降水概率和日均降水量均最低。从小麦生长季12 a径流发生时间统计结果来看,2月(19.05%)和3月(18.10%)径流发生次数占比较高,12月(16.19%)、4月(13.33%)和5月(15.24%)径流发生次数的占比相当。不同年份驱动径流发生的实际最小降水量为8.1~19.4 mm,径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致。结果表明,太湖地区雨养麦田驱动径流发生的最小降水量范围为8.1~19.4 mm,2月和3月是径流发生的高风险期,12月、4月和5月是次高风险期,径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致。     

辽宁中部农作物生长季干旱风险度研究

掌握辽宁中部农作物生长季降水量变化与干旱风险度,为辽宁中部农业产业结构调整、规避干旱风险和农业生产管理提供参考。利用沈阳区域气象中心1961—2020年的降水和气温数据,采用气候诊断分析方法,选用积分湿润指数及其干湿指数研究降水量对农作物生长季的满足程度、干旱变化特征及干旱风险程度。结果表明：1961—2020年辽宁中部农作物生长季降水量呈减少趋势,线性减少40.5 mm;降水满足度和干湿指数呈下降趋势,分别线性下降14.5%和0.13;干旱风险度呈显著上升趋势,最大干旱风险度上升17.3%,2000—2020年平均上升11.0个百分点。播种苗期中旱+大旱约3 a一次;旺长期中旱+大旱概率约20 a一次;成熟期中旱+大旱约4 a一次。研究结果为掌握降水变化状态,干旱变化特征,认知干旱的严重程度,规避干旱风险,为“三农”及粮食生产安全以及农业结构调整和防旱减灾提供参考。     

Analysis of Drought Characteristics and Its Trend Change in Shaanxi Province Based on SPEI and MI

【Objective】 At present, most drought studies were based on historical drought events to analyze the causes and trends. This paper sought to simulate the drought index method when outputting future meteorological data based on CMIP5 model, and explored the characteristics of past and future drought changes in Shaanxi Province, which could provide a basis for the future management of agricultural water resources in Shaanxi Province. 【Method】Based on the historical data of 18 meteorological stations in Shaanxi Province and CMIP5 model, the future meteorological data were output. The reference crop evapotranspiration (ET₀) was simulated by comparing three kinds of models. The standard precipitation evaporation index (SPEI) and relative moisture index (MI) were calculated based on the reference crop ET₀ and precipitation data to reflect the drought degree. The spatial and temporal characteristics of drought in the past (1958-2017) and in the future (2018-2100) were compared.【Result】Multiple linear regression (MLR) simulation could accurately predict the reference crop ET₀ (RMSE=0.457 mm·d ^-1). In the RCP2.6 and RCP8.5 scenarios, the future drought index showed an upward trend. Under the RCP8.5 scenario, there was a sudden change in the drought index in the 1940s. The degree of drought would decrease in the future of Shaanxi Province, and the distribution of drought would be more uneven during the year. In the future, the degree of drought would decrease during summer maize growth season, and the degree of drought would increase during winter wheat growth season.【Conclusion】The characteristics and extent of drought change were different under different RCP scenarios. The changes in drought characteristics reflected by SPEI and MI were basically the same, but there were differences in the changes in some time periods. In order to effectively cope with the negative impact of climate change on dry crop yields, it was necessary to enhance soil water storage and conservation capacity, especially to strengthen drought resistance during the winter wheat growing season.