基于作物生长模拟模型的河北省玉米生产潜力研究

应用作物生长模拟模型方法(PS123),结合GIS工具,应用21个气象站点的连续30年逐日气象资料,分区域对河北省玉米光温生产潜力进行了研究.结果表明,河北省绝大部分地区站点的30年平均光温产量均高于10 000 kg·hm-2,大部分年份的光温产量在13 000kg·hm-2左右.不同的气候分区,光温产量潜力的限制因子不尽相同.冀北高原地区的产量限制因子主要是有效积温,山前平原和冀东平原区的产量限制因子主要是日照时数的不稳定性,太行山区和燕山丘陵区有效积温和日照时数对产量的波动均有较大影响.对30年来的生产潜力和统计产量的比较结果表明,尽管实际产量呈现出不断提高的总体趋势,但近年来平均产量也仅为光温产量潜力的1/3左右,说明河北省的玉米生产尚有较大的潜力,特别是冀东平原区尚有很大的生产潜力可供发掘.     

气候变化对沧州地区冬小麦产量潜力的影响

本研究利用DSSAT V4.5模型模拟近50年来沧州地区冬小麦光温生产潜力、气候生产潜力及其在实际水肥条件下可获得产量的变化情况,分析沧州地区近50年的气候变化特征及气候变化对冬小麦产量潜力的影响,旨在为分析气候变化对黄淮海平原冬小麦生产系统的影响提供方法和思路。结果表明:1)近50年来沧州地区冬小麦生育期内平均温度呈极显著上升趋势,平均日照时数和太阳辐射呈减少趋势,平均降雨量呈不显著减少趋势,但降雨分布发生了季节性转移。2)冬小麦的光温生产潜力近50年呈减少趋势,平均每年减少17.94kg/hm2;气候生产潜力和可获得产量均呈增长趋势,平均每年分别增长31.02和3.62kg/hm2;实际产量呈极显著增长趋势,平均每年增长100.85kg/hm2。3)光温生产潜力和气候生产潜力之间的产量差呈不显著减少趋势,气候生产潜力和可获得产量之间的产量差呈不显著增长趋势,可获得产量和实际产量之间的产量差呈极显著减少趋势。4)气候因素的变化对冬小麦的生长和产量产生了明显影响,其中温度增加对冬小麦生长影响较为复杂,不同时期温度变化对冬小麦生长影响不同,总体呈负面影响;平均日照时数和太阳辐射的减少是冬小麦产量潜力降低的主要原因;平均降雨量的变化对冬小麦生长有利,气候变化的综合影响使冬小麦的生育期极显著缩短,开花期和成熟期极显著提前。因此,气候变化对沧州地区冬小麦的生产和产量潜力影响具有一定的复杂性,可以通过优化水肥管理措施来抵消气候变化产生的负效应。     

气候变化对汉中市主要粮食作物产量的影响

利用1998～2017年汉中市气象数据和粮食产量资料,采用线性趋势法分析了汉中市气候因素和主要粮食作物产量的变化特征,并应用灰色关联法分析了气候变化与主要粮食作物产量之间的关系。结果表明:近20年来,汉中市气候呈明显的暖湿化趋势,年平均气温的增长倾向率为0.48℃/10 a,年降水量的增长倾向率为53.05 mm/10 a,年日照时数的下降倾向率为-79.9 h/10 a;夏粮和秋粮作物期尺度上的气候变化特点与年尺度趋同。汉中市小麦、稻谷和玉米的单产和气候单产均呈上升趋势,其中稻谷单产的增长最慢,增长倾向率为71.38 kg/(hm²·10 a);玉米气候单产的增长最快,增长倾向率为93.57 kg/(hm2·10 a);玉米气候单产的增长最快,增长倾向率为93.57 kg/(hm²·10 a)。汉中市小麦、稻谷和玉米单产均与气温的关联度最大,与降水和日照时数的关联度较小。     

鄂北冬小麦生育期气候变化分析

利用鄂北冬小麦产区8个气象观测站1971～2010年共40年冬小麦生育期降水、气温和日照资料,运用线性统计方法探讨了鄂北冬小麦生育期气候变化规律。结果表明,冬小麦全生育期平均温度变化总体呈上升趋势,倾向率为0.37℃/10年,降水量增加的速度不大,降水量变化倾向率为1.44 mm/10年,日照时数变化的倾向率为-13.3 h/10年,日照时数减少直接作用是太阳总辐射的下降。冬麦区气候变暖特征明显,对冬小麦生育期的影响显著。     

陕西黄土高原近50年日照时数的变化

[目的]研究陕西黄土高原1961～2010年日照时数的变化特征。[方法]基于陕西黄土高原43个台站1961～2010年逐月日照时数,采用气候倾向率、气候趋势系数、Mann-Kendall分析、小波分析和线性相关等方法,对近50年陕西黄土高原日照时数的时空变化特征进行分析,并探讨了引起该区域日照时数变化的主要原因。[结果]近50年来,陕西黄土高原年日照时数呈减少趋势,气候倾向率为-14.47 h/10a。除春季日照时数表现为增加趋势外,其他季节均表现为不同程度的减少趋势。其中,以夏季减幅最显著,平均减少24.34h/10a。陕西黄土高原年、季日照时数气候趋势系数呈上升趋势的区域主要分布在米脂、子洲、绥德、延安、延长和安塞,其余区域为下降趋势。近50年来,陕西黄土高原年日照时数在1972和2003年发生突变,并存在5～7年的振荡周期。近年来,大气污染严重,混浊程度加大,从而增强了大气对太阳光的反射及吸收作用,使太阳辐射减小,由此造成年日照时数减少。[结论]该研究为分析陕西黄土高原的气候变化提供了依据。     

乌昌地区日照时数变化特征及其对设施农业的影响

选取1981—2010年30年的乌昌地区15个气象站的日照时数资料,利用气候倾向率法和Mann-Kendall突变检验法分析了日照时数的变化特征。结果表明:仅高山带在30年间日照时数呈增加趋势,气候倾向率为31.1 h/10 a,中、低山带和平原区均呈下降趋势,气候倾向率分别为-59.3、-27.4、-74.1 h/10 a。四季中冬季的日照时数减少最为显著,平均值达到-24.4 h/10 a,秋、夏、春3季日照时数的变化趋势依次减弱。突变检验分析得:仅低山带1987年日照时数发生了突变减少,其他区日照时数均未发生突变。冬、春季是是设施农业生产最需要光照的时间,也是乌昌地区日照时数减少最为明显的时期,因此乌昌地区近30年日照时数的变化对设施农业生产的不利影响较为明显。     

辽西作物生长季光热资源变化对农业生产的影响

在气候变暖的环境下,为了农业合理布局与作物结构调整服务,采用气候倾向率和标准偏差的方法,分析了辽宁西部1961—2010年农作物生长季光照、热量资源特征变化。结果表明,辽西作物生长季太阳总辐射、日照时数呈显著减少趋势,气候倾向率分别为-1.327 MJ(/m2·10 a),-51.251 h/10 a;21世纪10年代与20世纪60年代相比,太阳总辐射平均减少5.94 MJ/m2,日照时间平均减少212 h,每日减少日照时间约1 h;作物生长季平均气温气候倾向率为0.108℃/10 a,呈升高趋势,但不显著;≥10℃积温显著增加,气候倾向率为44.990(℃·d)/10 a,近20 a平均增加227(℃·d)。光照资源减少、热量资源增加可相应调整弱光短日照喜温生育期较长的作物,增加复种指数;气候变暖具有利弊双重性,掌握气候变化规律,可监测低温寡照灾害。     

都兰县气候变化对气候生产潜力的影响

利用都兰县1961—2018年气温、降水量资料,基于Miami和Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,分析了都兰县近58年中气温、降水量及气候生产潜力的变化特征,探讨了气候生产潜力对气候因子的敏感性。结果表明,都兰县年平均气温升高显著,升温率为0.3℃/10 a;降水也呈显著增加趋势,增幅为17.8 mm/10 a。都兰县气温、降水生产潜力均呈显著增加趋势,增加倾向率分别为19.9 g/(m~2·10 a)、30.8 g/(m~2·10 a),2011年以来较20世纪60年代相比,气温、降水生产潜力分别增加90.0、126.3 g/(m~2·a)。都兰地区气候生产潜力呈明显增加趋势,增加倾向率为7.2 g/(m~2·10 a),2011年以来较20世纪60年代相比气候生产潜力增加138.6 g/(m~2·a)。气候生产潜力对降水量变化敏感,降水量增加对提高气候生产潜力有利。     

湖南气候变化对农作物生产潜力的响应

根据1961-2004年湖南省96个气象站的历史资料,分析了近44年温、光、水的年际变化特征,利用作物生产潜力模式,计算了湖南农作物光合潜力、光温潜力与气候生产潜力,探讨了农作物生产潜力的时空变化规律.结果表明,湖南省年平均气温每10年上升0.1℃,年日照时数自20世纪80年代初下降了173.2 h,年降水量存在2个明显的多水期和少雨期.光能潜力和光温潜力呈东高西低的分布态势,气候生产潜力,湘西和衡邵盆地为低值区,湘北和湘南为高值区.光能潜力、光温潜力44年分别下降了7 629.6,4 739.7 kg/hm2,气候生产潜力变化趋势不明显.     

辽源市气候特征分析

本文利用吉林省辽源市1987—2016年气温、降水、日照时数观测资料采取线性回归法对辽源市近30a气候变化特征分析。结果表明:辽源市近30a平均温度整体呈上升趋势,气候倾向率0.147℃/10a;春、夏、秋季平均温度均为上升趋势,以春季增温幅度最大,冬季平均气温则呈下降趋势;辽源市近30a平均降水量630.5mm,降水量总体呈增加趋势,气候倾向率45.476mm/10a,四季平均降水量都呈增加趋势;辽源市近30a日照时数呈逐年减少趋势,气候倾向率为-37.545h/10a。     

未来气候变化对四川省水稻生育期气候资源及生产潜力的影响

【目的】开展气候变化背景下四川省水稻生育期气候资源及生产潜力时空变化趋势的预测,为未来应对气候变化及水稻生产宏观决策提供重要的理论依据。【方法】研究选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2和B2气候情景(2071-2100年)及基准气候条件(1961-1990年)气象要素资料,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的方法和侯光良的方法,分析了四川水稻生育期内主要气候资源(≥10℃积温、日照时数、降水量、参考作物蒸散量和缺水率)和水稻生产潜力(光合、光温和气候生产潜力)的时空变化特征。【结果】与基准年气候条件相比,在A2和B2 2种气候情景下,2071-2100年四川省水稻生育期内≥10℃积温、日照时数、参考作物蒸散量和水稻缺水率均呈增加趋势,而降水量在大部地区呈减少趋势,未来四川水稻受干旱灾害的风险可能加大;水稻光合、光温和气候生产潜力呈增加趋势。【结论】未来四川气候资源变化对水稻的增产有利。     

中宁县气候变化及农业适应对策

利用宁夏中宁县1954～2010年的气象资料,运用统计学方法,对该地区的气温、降水的变化特征和发展趋势进行了分析。研究结果表明,57年来中宁县的年、各季平均气温呈整体逐渐上升趋势,年均温倾向率为0.29℃/10a,冬季最大,为0.47℃/10a,平均最高气温倾向率为0.32℃/10a,平均最低气温倾向率为0.34℃/10a;年、春、夏、秋降水量均呈减少的态势,其倾向率分别为-9.34、-3.02、-6.15、-1.32 mm/10a,冬季降水量呈微弱增加趋势,其倾向率为0.11 mm/10a。气候总的趋势是变暖、变干、向高温干旱化方向发展。由于气候的变化,气象灾害发生频率增大。同时,分析了气候变化对农业的影响及适应对策。     

气候变化下江西省茶叶气候生产潜力的时空变化特征

基于江西省91个国家气象站1961～2019年的气象数据和茶叶产量资料,分析了江西省茶叶光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力的时空分布特征及其气象影响因子和气候资源利用率.结果表明:江西茶叶的光合生产潜力呈西低东高的分布特征,光温生产潜力和气候生产潜力基本上都呈南高北低的分布特征,三者的多年平均值分别为56.23、36.78和16.98 t/hm2;近59年来光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力分别以-1.11、-0.38、-1.04 t/(hm2·10a)的速率下降;影响江西省茶叶生产的主要气象因子为降水,其次是太阳辐射和气温;江西省茶叶生产的资源利用率逐年提升,但仍然偏低,全省多年平均资源利用率仅为4.78％.     

河北省沿海地区气候变化特征及相关分析

利用南堡盐场气象站1966～2005年40 a逐年各月的气温、降水量、蒸发量、日照时数和风速等资料,应用气候倾向率、Mann-Kendall非参数检验和相关分析等方法,分析了各气候要素的变化特征。结果表明：年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温呈上升趋势,且均通过了99%显著性检验,气候倾向率分别为0.41℃/10 a、0.31℃/10 a和0.46℃/10 a;年日照时数和年蒸发量呈减少趋势,且通过了99%显著性检验,气候倾向率分别为-224.1 h/10 a和-147 mm/10 a;年降水量和年平均风速变化趋势不显著;年平均气温与年日照时数和年蒸发量为负相关关系,年日照时数与年蒸发量为正相关关系,年平均气温升高不是日照时数和蒸发量减小的直接原因,日照时数是影响蒸发量的1个主要因子。     

长江源地区气候变化对草地生产潜力的影响

利用长江源地区6个气象站1980-2020年平均气温、降水量资料,采用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型、数理统计等方法,分析长江源地区气温、降水量及草地生产潜力时空变化特征,探讨了草地生产潜力对气温、降水量变化的响应。结果表明:长江源地区年平均气温呈显著升高趋势,倾向率为0.51℃/10a;年降水量呈缓慢增加趋势,倾向率为16.21mm/10a;草地生产潜力呈显著增加趋势,倾向率为36.12 kg.hm~(-2).a~(-1).10a。长江源地区气温与草地生产潜力变化梯度方向一致,由南向北递减;降水量由东向西递减。草地生产潜力与气温、降水量呈正影响,气温是长江源地区植被气候生产力的主要限制因子,而年降水量的影响相对较小但不容忽视。     

气候变化对汉中市主要粮食作物产量的影响

利用1998～2017年汉中市气象数据和粮食产量资料,采用线性趋势法分析了汉中市气候因素和主要粮食作物产量的变化特征,并应用灰色关联法分析了气候变化与主要粮食作物产量之间的关系。结果表明:近20年来,汉中市气候呈明显的暖湿化趋势,年平均气温的增长倾向率为0.48℃/10 a,年降水量的增长倾向率为53.05 mm/10 a,年日照时数的下降倾向率为-79.9 h/10 a;夏粮和秋粮作物期尺度上的气候变化特点与年尺度趋同。汉中市小麦、稻谷和玉米的单产和气候单产均呈上升趋势,其中稻谷单产的增长最慢,增长倾向率为71.38 kg/(hm~2·10 a);玉米气候单产的增长最快,增长倾向率为93.57 kg/(hm~2·10 a)。汉中市小麦、稻谷和玉米单产均与气温的关联度最大,与降水和日照时数的关联度较小。     

气候变化背景下江西省双季晚稻气候生产潜力的时空变化特征

【目的】科学评价气候变化对江西省水稻气候生产潜力的影响对保障粮食稳产增产具有重要意义。【方法】本文基于江西省85个气象站54年的气象数据、晚稻生育期资料,采用逐步订正法、线性趋势分析法、Manner-Kendall检验法等分析了江西省双季晚稻光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力的时空分布特征,并结合现实生产力数据分析了气候变化背景下江西省双季晚稻的增产潜力。【结果】1961-2014年双季晚稻光合生产潜力的空间分布呈东部高、西部低,光温生产潜力呈东南部高、西北部低,气候生产潜力呈北部低、南部高特征。近55年双季晚稻的光合生产潜力和光温生产潜力呈下降趋势,下降速率分别为534和465 kg·hm~(-2)(10a)~(-1),气候生产潜力呈上升趋势,上升速率为189.7 kg·hm~(-2)(10a)~(-1)。对江西省晚稻影响较大的气象因子是降水,其次是温度,但降水的影响在逐年减少。【结论】双季晚稻存在着增产潜力,但增产潜力呈下降趋势,增产潜力高值区集中在南部地区、低值区集中在中北部地区。未来可以通过增加农业科技投入,合理安排农业种植结构,提高气候资源的利用率,实现晚稻可持续增产。     

邢台地区夏玉米生产气候脆弱性分析

为明确邢台地区夏玉米产量波动的气象要素变化规律和玉米生产潜力发挥的限制因子,利用邢台地区17个气象站1971—2006年气象资料和1983—2006年夏玉米单产数据,对夏玉米生产潜力做出估算,以直线滑动平均法分离气象产量,进行了气象要素和气象产量间的通径分析,结果表明：邢台地区夏玉米光合生产潜力为24818kg/hm^2,光温生产潜力为20437kg/hm^2,光温水生产潜力为11723kg/hm^2,分别是现实生产力的3.6倍、2.9倍、1.7倍,水分条件是限制生产潜力发挥的主要因素;夏玉米趋势产量年际间变化较为平稳,气象产量年际间变化幅度较大,农业生产表现出气候脆弱性,生育期总降水量及总日照时数是年际间气象产量波动的主要因素,生育期总降水量与气象产量呈显著正相关,直接通径系数为0.363,气象产量与生育期总日照时数呈显著负相关,其直接通径系数为-0.385;生育期内以旬为时间序列气象因子中,气象产量与6月上旬日照时数、7月下旬平均气温、7月中旬降水量具有显著相关性。综合分析表明,邢台地区夏玉米生产的气候脆弱性与该地区降水量的年际间波动相关,发育关键期光温条件对夏玉米生产也具有重要的影响。     

关中西部冬小麦生长发育对气候变化响应

为了研究气候变化背景下陕西关中西部冬小麦生长发育变化特征及其影响,选用陕西省宝鸡市9个气象站1981~(-2)010年气温、降水、日照时数等观测资料,应用气候变化理论统计分析,结果表明:近30 a来,宝鸡市冬小麦生长发育期内,平均气温以0. 52℃·10 a~(-1)的趋势显著上升,降水以-6. 765 mm·10 a~(-1)的趋势波动下降,日照时数以42. 96 h·10 a~(-1)的倾向率微弱增加。影响冬小麦越冬前生育期普遍延后,越冬后生育期显著提前。全生育期持续时间显著缩短,平均每年缩短0. 92 d。最终导致气候产量平均每年下降4. 91 kg·hm~(-2)。     

近55年宝鸡市气候生产潜力变化特征诊断分析

为明确宝鸡市气候生产潜力变化特征,以1960²014年宝鸡市气象站点(站点号:57016)逐日气温和降水量实测值为基础,采用Thornthwaite Memorial模型计算研究区气候生产潜力,综合运用气候倾向率、累积距平法、Morlet小波函数、Mann-Kendall非参数检验法并结合滑动t检验、Yamamoto分析对其变化特征进行诊断分析。宝鸡市近55年来,平均气候生产潜力为1105.7 kg/(hm2014年宝鸡市气象站点(站点号:57016)逐日气温和降水量实测值为基础,采用Thornthwaite Memorial模型计算研究区气候生产潜力,综合运用气候倾向率、累积距平法、Morlet小波函数、Mann-Kendall非参数检验法并结合滑动t检验、Yamamoto分析对其变化特征进行诊断分析。宝鸡市近55年来,平均气候生产潜力为1105.7 kg/(hm²·年),以8.7 kg/(hm2·年),以8.7 kg/(hm²·10年)的速率呈逐年减少趋势并于20世纪90年代发生突变。周期变化呈现出大小尺度相互嵌套,存在准13、22、28、32年的变化周期。降水是影响研究区气候生产潜力发展的主导限制因素,增湿和增温的气候条件均有利于气候生产潜力的增加,暖湿化的气候情景则最有利于农作物的生长。