干旱区县域绿洲气候变化特征分析——以鄯善县为例

根据鄯善县1971—2010年气温、降水量、风速等资料,利用线性趋势法和距平及累积距平等方法对鄯善县绿洲气候变化进行分析。结果表明：(1) 近40 a鄯善县年平均气温呈波动上升趋势,线性拟合气候倾向率为0.49℃·10a^-1,各季变暖趋势相同,春夏秋冬四季平均气温线性拟合气候倾向率分别为0.35、0.33、0.4℃·10a^-1及0.43℃·10a^-1。年平均最高气温缓慢上升,年平均最低气温增温明显。(2) 近40 a降水量总体为波动减少趋势,线性拟合气候倾向率为-0.55 mm·10a^-1,夏季和秋季降水量减少明显。(3) 近40 a平均风速总体呈缓慢减小趋势,线性拟合气候倾向率为-0.05 m·s^-1·10a^-1。综合气温与降水变化状况,鄯善县绿洲气候呈暖干化发展趋势,气温与降水存在突变情况,年代分布有明显的阶段性、季节差异性特征。     

基于SPI的山西省1972—2012年春夏干旱特征及对玉米产量的影响分析

利用山西省50个气象站1972—2012年春季和夏季降水量资料,基于标准化降水指数SPI,从山西省整体干旱趋势、干旱面积变化趋势、干旱强度变化趋势、干旱持续时间特征和干旱空间变化等方面,研究了山西省近40年的春季夏季干旱特征,同时结合玉米产量资料,揭示了SPI指数表征干旱特征的优势。结果表明,春季SPI呈增大趋势,气候倾向率为0.15·10a^-1,有湿润的倾向,干旱强度和干旱面积均呈下降趋势,1972—1981年山西省春季平均干旱面积为42%,而近10年为26%,表明山西省春季干旱程度有减轻趋向,但区域性或持续性极端干旱事件频发,因此,春季的干旱并未得到有效缓解。夏季SPI呈减少趋势,气候倾向率为-0.14·10a^-1,有干旱的倾向,但干旱强度呈下降趋势,气候倾向率为-0.055·10a^-1;1972—1981年夏季平均干旱面积为11%,而近10年上升到14%,但较少出现区域性或持续性干旱事件。夏季干旱特别是中等以上强度的干旱显著影响玉米产量,而春季干旱对产量影响较小。SPI值与玉米产量的相关系数要高于降水量,表明基于标准化降水指标的干旱分析在农业生产方面更具指导意义。     

近42 a黄河源区生长季植被净初级生产力变化及其对气象因子的敏感性分析

利用1971—2012年黄河源区5个气象站逐日气象数据,应用修定的Thornthwaite Memorial模型计算了区域内各站植被生长季（4—10月）NPP,分析了NPP的时空变化特征,同时,探讨了黄河源区NPP对各气象因子的敏感性及各气象要素对源区NPP变化的贡献程度。结果表明：42 a来黄河源区NPP在生长季平均以125.1 kg·hm^-2·a^-1·10a^-1呈逐年上升趋势,期间存在10 a主周期变化和5 a～6 a的次周期变化;源区NPP多年来在空间变化中存在明显的地域差异,具有由南向北、自东到西NPP依次减小的分布特征;黄河源区NPP对最高气温、日照和降水量的敏感性最强,而对风速、相对湿度和最低气温的敏感性相对较弱;气象因子对源区NPP的总和贡献西北部大于东南部,这与NPP多年相对变化的地域分布特点是相一致的。     

近50年开都河流域下游降水和气温变化特征分析

采用开都河流域下游焉耆县、和静县、和硕县三个气象站1960-2009年气温和降水观测资料,以线性趋势函数,M-K突变检验等方法,分析开都河流域下游气温和降水的年际变化、季节变化特征。研究结果表明:(1)焉耆县、和静县与和硕县的年平均气温呈上升趋势,年平均气温线性拟合增长率分别为0.366℃·10a^-1、0.256℃·10a^-1、0.033℃·10a^-1。(2)和硕县月平均最低气温呈现下降趋势,而焉耆县与和静县平均最高气温、最低气温均呈上升趋势;从季节年际变化来看,三个县四季气温均有增加趋势,冬季增温明显,秋季平均气温的年际变化幅度与年平均气温的年际变化幅度相似。(3)三个县年降水量距平值呈下降-上升-下降特征,降水量有微弱增多趋势。(4)和静县与和硕县两站气温异常,焉耆县降水异常,气温突变均出现在20世纪90年代,而且突变发生较频繁。     

1961—2010年青藏高原—黄土高原过渡区可能蒸散率的变化特征

利用位于青藏高原—黄土高原过渡区内18个气象站1961—2010年的月平均气温、月降水量等地面气象观测资料，采用Holdridge可能蒸散率(PER)计算方法，对区域内近50a（1961—2010年）地表干燥度的变化趋势进行了分析。发现在区域内存在极湿润区、湿润区、亚湿润区和半干旱区四个不同的气候区，PER在空间分布上有明显的自南向北逐渐上升的特点。区域内极湿润区、湿润区、亚湿润区和半干旱区PER的年际变化趋势分别为0.01·10a^-1、0.04·10a^-1、0.06·10a^-1和-0.02·10a^-1，从20世纪80～90年代开始，在湿润区、亚湿润区大部分地方出现了明显的暖干化趋势，而在半干旱区有暖湿化的趋势。区域东部PER升高的主要原因是由于降水量的减少和气温上升，区域西部在降水量增加的情况下，PER仍出现上升的趋势，其主要原因是由于气温上升导致蒸散量增加，且蒸散量增加的幅度超过了降水量增加的幅度；而处于半干旱区的青海省循化县，由于可能蒸散量的上升趋势和降水量的增加趋势非常接近，故其变化最小，有暖湿化的趋势。暖干化已经对青藏高原—黄土高原过渡区内的生态环境、水资源和农牧业生产造成了严重影响。     

气候变化对河南省小麦和玉米气候资源利用效率的影响

基于1981—2016年河南省29个农业气象试验站逐日气象数据和小麦、玉米产量资料，分析气候变化背景下小麦、玉米的光、热、水气候资源利用效率，计算各气候因子对气候资源利用效率的贡献率和气候资源利用率综合指数，进行气候资源利用效率综合评估。结果表明：小麦生长季光能资源利用效率（LUE）为1.14~1.77 kg·MJ^-1，热量资源利用效率（HUE）为1.3~2.5 kg·℃^-1·d^-1·hm^-2，降水资源利用效率（PUE）为8~43 kg·mm^-1·hm^-2，玉米生长季内LUE为1.8~2.5 kg·MJ^-1，HUE为1.32~1.78 kg·℃^-1·d^-1·hm^-2，PUE为9.5~15.1 kg·mm^-1·hm^-2。豫北、豫东地区LUE、HUE、PUE均高于豫西、豫南地区。对小麦、玉米气候资源利用效率贡献最大的分别是积温和降水。小麦生长季气候资源利用效率综合指数（CUE^*）在0.24~0.50，玉米生长季CUE^*在0.21~0.31，区域内差异明显，提高小麦HUE和玉米PUE有助于提高气候资源综合利用效率。     

1961—2010年中国降水量变化分区及其区域特征

为研究中国近50 a(1961—2010年)降水量变化的空间分区及其区域特征,利用598个气象站1961—2010年逐旬降水资料,计算各站的降水量距平百分率,通过经验正交函数（ROF）和旋转经验正交函数（REOF）对降水量变化进行空间分析,进而对中国50 a降水量变化特征进行分区,同时采用线性趋势分析及5 a滑动平均分析方法,分析了全区及各个分区降水量变化特征。结果表明：根据1961—1990年、1971—2000年和1981—2010年3个时段可分别将中国分成12、11和11个降水量变化区。综合3个时间段降水量变化特征,可将中国分为江淮地区、东北中南部地区、中国北部地区、新疆地区、江南和华南东部地区、黄淮地区、西南地区东部和江南西部地区、东北北部地区、华南中西部、青藏地区、西南地区西部11个区域。通过降水量变化特征分析,近50 a中国降水呈现减少趋势,且存在区域差异。降水量减少幅度最大的是黄淮地区,气候倾向率为-13.9415 mm·10 a^-1,降水量增加幅度最大的是江南和华南东部地区,气候倾向率为23.2075 mm·10 a^-1。     

1956-2017年锡林郭勒盟气候变化特征

利用锡林郭勒盟8个国家气象站点1956-2017年的气象资料，运用线性回归等统计方法，分析了该区的气候变化特征。结果表明:锡林郭勒盟的年平均气温均值为2.76℃，具有显著的上升趋势，上升速率为0.43℃·(10a)^-1，比全国的上升速率高34.38%；锡林郭勒盟年降水量均值为253.86 mm，具有微弱递减趋势，年降水量递减速率约为6.32 mm·(10a)^-1，与全球和中国的整体变化趋势相反，该递减趋势未通过0.05显著性水平检验；锡林郭勒盟蒸发皿年蒸发量均值为2 164.75 mm，具有递增趋势，该趋势通过了0.01显著性水平检验，递增速率为10.90 mm·(10a)^-1，与全球和中国的整体变化趋势相反；锡林郭勒盟年平均风速均值为3.76 m·s^-1，具有明显的递减趋势，该递减趋势通过了0.01显著性水平检验，递减速率为0.16 m·s^-1·(10a)^-1，比全国的递减速率略低；锡林郭勒盟的年平均气温、年降水量和年平均风速具有不同尺度的周期，而蒸发皿年蒸发量周期性弱。     

不同秸秆还田量对旱地土壤水肥和玉米生长与产量的影响

以阜新地区为例,开展不同秸秆还田量对旱地土壤水肥和玉米生长与产量的影响研究。试验设计0 kg·hm^-2,6 000 kg·hm^-2,12 000 kg·hm^-2,18 000 kg·hm^-2、24 000 kg·hm^-2共5个处理,3次重复,共15个小区,小区面积(4 m×15 m)为60 m²。研究结果表明,对照CK不施用秸秆处理,深耕加秸秆的方法,土壤含水量显著增加,除了对照之外,各个处理剂量之间的差异并不明显,且呈先上升而后下降趋势。说明秸秆在土壤中始终处于水分的非饱和状态,并不是秸秆剂量越大越好。各个层次土壤容重与对照相比变化较明显,其中10～20 cm深处土壤容重变化最大,各个处理土壤容重表现出随秸秆还田量增加土壤容重降低值减少的趋势,下降幅度为12 000 kg·hm^-2>6 000 kg·hm^-2>18 000 kg·hm^-2。秸秆还田处理,提高了植物的叶绿素含量,促进了植物的光合效率,以12 000 kg·h m^-2处理较好。不同处理对玉米产量影响差异显著,达到了5%的显著水平,施入量在0～12 000 kg·hm^-2之间,玉米产量呈上升趋势,超过18 000 kg·hm^-2产量呈下降趋势,因此建议推广剂量为12 000 kg·hm^-2。     

近55年来青海省海东市气候变化特征 及影响因子分析

利用青海省海东市5个气象台站1961-2015年气候资料,采用线性回归和Mann-Kendall突变检测等方法,对海东市近55年的年和季平均气温、降水量、日照时数、风速、沙尘日数、云量和相对湿度等气候要素以及降水日数、潜在蒸散量和湿润指数的变化趋势和变化特征进行了研究，结果表明：（1）近55年海东市随着气候变暖降水减少(减少速率-4.9 mm·(10a)^-1），总体呈现不明显的“暖干化”趋势。年平均气温和潜在蒸散量呈现显著的上升趋势(上升速率0.33℃·(10a)^-1和7.9 mm·(10a)^-1),年降水日数、平均风速、沙尘暴日数、日照时数、云量和相对湿度表现为显著减少趋势（减少速率分别为-2.3 d·(10a)^-1、-0.13 m·s^-1·(10a)^-1、-6.3 d·(10a)^-1、-36.6 h·(10a)^-1、-0.12成·(10a)^-1和-0.7％·(10a)^-1），湿润指数和降水量表现为不显著的减少趋势。（2）海东市年平均气温和潜在蒸散量分别在1995-1996年和2001年发生了显著的突变性升高,年平均风速、降水日数、日照时数、总云量和相对湿度分别于1982年、1993-1994年、2002-2003年、1984年、2009-2010年呈显著突变性减小,降水量和湿润指数的变化未达到突变标准。（3）海东市冬季气温变化与青藏高原指数、北极涛动指数和西风环流指数有明显的正相关关系，青藏高原的动力和热力作用对高原东北侧的海东市气温变化有很重要的影响，而该地区温度还受由北极涛动引起的冬季风和西风环流的影响。海东市夏季降水量与南亚夏季风指数和北极涛动指数有较好的负相关，南亚夏季风的进退以及所携带的水汽是影响该区域降水量变化的主要因素之一。     

黄淮海平原主要农作物全生育期水分盈亏变化特征

根据1957-2013年黄淮海平原40个气象站的逐日气象资料,利用FAO推荐的作物系数计算冬小麦、夏玉米、夏大豆、棉花全生育期需水量及有效降水量,利用线性趋势、M-K检验、GIS插值分析黄淮海平原主要农作物水分盈亏的分布特征及其演变。结果表明:4种作物全生育期均处于缺水状态,小麦全生育期水分亏缺值1974年前存在波动,之后下降;玉米、大豆、棉花水分亏缺持续下降,大豆、玉米在2007-2103年下降显著,棉花在1985-2013年下降显著。4种农作物全生育期水分亏缺呈阶梯状分布,北部、东北部为水分亏缺最严重区域,向南部、东南部逐渐递减。小麦、玉米、大豆、棉花亏缺值分别为386.5mm、251.5mm、191.3mm、437.6mm。     

盐池县扬黄灌区玉米滴灌制度的制定

为了提高宁夏扬黄灌区水资源利用效率，促进玉米滴灌技术推广应用,在位于西北黄土高原的宁夏盐池县扬黄灌区开展了玉米滴灌制度研究。试验设计了单因素施肥水平2 131～3 847 m³·hm^-2共9个梯度灌水总额，灌水次数10~11次，单次灌水定额150～450 m³·hm^-2。通过对玉米生育期灌水量、土壤含水量、产量等指标的监测，分析了玉米生育期土壤含水量变化规律、各生育阶段耗水量强度、不同灌水定额下土壤水蓄存情况、年灌水量与产量的关系。结果显示：灌水前后0~40 cm土壤含水量有显著差异，40~100 cm差异不显著；单次灌水定额为225~375 m³·hm^-2时灌溉水在土壤中得到有效蓄存,而单次灌水定额为450 m³·hm^-2时，灌溉水有深层渗漏和侧渗现象。灌水量与玉米籽粒、青贮产量均呈正相关，R²分别为0.75和0.82,，在总灌水量为3 402、3 628 m³·hm^-2和3 847 m³·hm^-2时，产量分别为14 062、11 717、12 889 kg·hm^-2，籽粒和青贮产量均随灌水量增加而减少,灌溉水生产效率分别为2.46、2.01、2.14 kg·m^-3；灌浆期、抽雄期、拔节期是玉米生长的关键需水期，灌水定额为300~375 m³·hm^-2；盐池县扬黄灌区适宜滴灌次数10～11次，灌水总额3 405～3 660 m³·hm^-2。     

1961—2015年甘肃省伏旱时空分布特征及影响分析

利用甘肃省80个气象观测站1961—2015年伏期（7—8月）历年降水资料对伏旱发生的频率、范围和年代际变化的统计分析表明：河西走廊伏旱频率为30%～55%,是甘肃省频率最高的区域,其次为陇中北部、陇东和陇南,陇中南部和甘南伏旱发生频率最小,为20%～30%。近55 a甘肃全省和河东伏旱频率的增加趋势为3.7%～5.7%;伏旱发生范围在1961—1985年期间呈9.6%·10a^-1的缩小趋势,而在1986—2015年期间呈0.2%·10a^-1的扩大趋势;自20世纪80年代以来伏旱强度大于中伏旱的年份共有7 a。伏旱导致了1985—2015年甘肃省农作物受灾面积呈1.1%·10a^-1的增加趋势。     

东北地区玉米干旱时空特征分析

利用1961～2007年东北地区124个气象站日气象数据,采用彭曼-蒙特斯方程计算参考蒸散量、作物需水量及玉米水分亏缺指数,按玉米生长的不同发育期确定不同干旱等级玉米水分亏缺干旱指标并计算了干旱频率,并就其时空分布及其年际变化特征进行分析.结果表明:东北地区玉米生长季内干旱呈现明显的季节性和区域性,干旱发生频率较高的时...     

不同种植密度和土壤水分条件下大田玉米冠层光结构分析

以石羊河流域普遍种植的玉米品种先玉335为供试材料，设置7万株·hm^-2和10万株·hm^-2两种种植密度，充分灌水（W1）、轻度亏缺（W2）、中度亏缺（W3）3种水分条件，测定不同层次冠层光合有效辐射的分布并分析冠层光结构指标在生育期的变化。结果表明：大田玉米下部冠层光分布较优，光结构指标数值约为上部冠层的1.1倍，整体而言，增大种植密度（10万株·hm^-2）增强了冠层光能截获能力，光合有效辐射截获量（IPAR）在34.02~39.38 MJ·m^-2·d^-1，光合有效辐射截获率抽穗期~灌浆期较低密度条件下升高0.40%~4.67%；种植密度增大（10万株·hm^-2）引起群体尺度上光结构的明显劣化，消光系数（K）约为低密度条件下的83%，光合有效辐射在冠层内的衰减不均衡；拔节期低密度种植（7万株·hm^-2）促进光结构指标的改善，随生育期推进，尤其在抽穗期密植（10万株·hm^-2）时下部冠层的光合辐射利用效率降低约50%，这与作物自下而上的叶片衰老及光衰减不均衡有关；密植条件下(10万株·hm^-2)，水分亏缺处理导致辐射利用率平均降低3%，冠层各项指标受水分条件的影响较大。因此，为改善大田玉米冠层光结构，在密植条件下确保生育期中后期的充分供水十分重要。     

川中丘陵区气候变化及其对春玉米生产潜力的影响——以遂宁为例

根据川中丘陵区6个站点1971—2013年逐日气象数据资料,分析川中丘陵区气象因子变化,并以遂宁地区为例研究了气候变化对春玉米生产潜力的影响。结果表明：(1) 研究区年日照时数、降水量变异系数分别为14.79%和18.71%,年际间差异明显,且日照时数呈逐年降低趋势,日照时数气候倾向率为-72.69 h·10a^-1,而年平均温度和相对湿度年际间差异不大。(2) 玉米生育期日照时数、降水量、平均温度和相对湿度的变化与年气候变化一致,玉米生育期日照时数和降水量的年际间差异更明显。(3) 研究区春玉米光温生产潜力和气候生产潜力均呈逐年波动下降的趋势,光温生产潜力与玉米生育期日照时数和温度极显著相关,而气候生产潜力与玉米生育期日照时数和相对湿度极显著相关,与降雨量呈显著相关关系。可见,日照时数是该区春玉米光温和气候生产潜力发挥的首要限制因子,而降雨量和相对湿度则是制约春玉米气候生产潜力的关键因子。     

河西灌区田间固定道保护性耕作下作物轮作模式效益评价

在甘肃河西走廊,通过田间试验结合入户调研的方式,运用综合评价的方法,对基于固定道保护性农业的7种轮作模式进行了分析。结果表明：小麦-加工型甜椒-玉米经济效益最好,净收益、产投比和单方水产值分别为1.52×10⁴元·hm^-2、2.00和5.39元·m^-3;小麦-啤酒大麦-小麦劳动生产率最高,达240.2元·人^-1·a^-1,社会效益在所有轮作模式中也相对最好;小麦-油葵-啤酒大麦区域水资源安全保障度、水分能量生产效率、热量利用率分别为1.83、2.07×10⁴ kJ·m^-3和66.12%,生态效益最好;综合效益相对较好的4种轮作模式分别为小麦-加工型甜椒-玉米、小麦-马铃薯-小麦、小 麦-玉米-玉米和小麦-针叶豌豆-小麦。兼顾考虑固定道保护性农业系统的稳定性维护,小麦-加工型甜椒-玉米、小麦-玉米-玉米和小麦-针叶豌豆-小麦三种轮作模式更适宜在固定道保护性农业技术体系中进行应用和推广。     

施氮量对库尔勒香梨园氨挥发和氧化亚氮排放的影响

为了解库尔勒香梨园土壤氮素气态损失，采用密闭式集气法和静态箱气相色谱法对不同氮肥用量下的土壤氨挥发和氧化亚氮排放进行研究，并设置了5个处理：不施肥（N₀P₀K₀）、不施氮肥（N₀PK）、施氮150 kg·hm^-2（N₁PK）、施氮300 kg·hm^-2（N₂PK）、施氮450 kg·hm^-2（N₃PK）。结果表明：氨挥发速率和氧化亚氮排放通量均在施基肥和施追肥后第4天出现峰值和次峰值，且氨挥发速率和氧化亚氮排放通量均随着施氮量的增加而增大；各处理氨挥发累积量达到27.886～44.416 kg·hm^-2·a^-1，施氮处理氨挥发净损失量达到6.726～16.197 kg·hm^-2·a^-1，各处理氧化亚氮累积量达到341.616～531.960 g·hm^-2·a^-1，施氮处理氧化亚氮净损失量达到90.452～185.412 g·hm^-2·a^-1，氨挥发累积量和净损失量与氧化亚氮累积量和净损失量均随着施氮量的增加而增加；施氮处理氨挥发净损失率为2.720%～4.480%，氧化亚氮净损失率为0.038%～0.060%，氨挥发和氧化亚氮净损失率随着施氮量的增加均表现为先减小再增大；施用氮肥能显著增加0～20 cm和20～40 cm土层中铵态氮和硝态氮含量；相关分析表明，氨挥发速率和氧化亚氮排放通量与施氮量和土壤温度呈极显著正相关关系；N₂PK处理的库尔勒香梨产量最高，达到6 213.5 kg·hm^-2，且氨挥发净损失率和氧化亚氮净损失率均最小，为2.720%和0.038%。从库尔勒香梨园土壤氮素气态损失和生产角度看，纯氮用量为300 kg·hm^-2时最佳。     

北疆“一年两作”冬小麦-复播青贮玉米模式物质生产及资源利用率研究

为建立与农区畜牧业发展相适应的资源高效利用的新型饲料生产体系,满足市场对青贮玉米需求,2011—2012年在新疆天山以北地区对冬小麦-复播青贮玉米、单季冬小麦、单季青贮玉米不同模式的物质积累和生育过程的光、温资源的实际利用效率进行系统测定分析。结果表明,冬小麦-复播青贮玉米双季模式优于传统单季种植冬小麦模式,其全年干物质生产率提高84.8%、周年干物质产能提高87.8%,年总辐射利用效率提高87%,年总有效积温利用率103%。复播青贮玉米干物质生产效比春播率低7.1%,太阳总辐射生产率和温度生产效率复播比春播分别高0.12 g·J^-1和0.7 kg·hm^-2·℃^-1。因此冬小麦-复播青贮玉米具有高产高效特点,为一熟 农区畜牧发展提了一条新型饲料生产种植模式。     

甘肃冬小麦主产区40年干旱变化特征及影响风险评估

干旱是影响甘肃省冬小麦生产的主要气象灾害。运用1971—2010年甘肃省冬小麦主产区8县（区）气象站降水资料及冬小麦产量资料,分析了40 a干旱时空变化特征,建立了干旱影响冬小麦产量的风险评估指数,对冬小麦在不同季节受不同等级干旱风险进行了分析评估。结果表明,春旱以陇东黄土高原出现频率最高,为0.35～0.39　次·a^-1;徽成盆地及两江流域出现频率最少,为0.18 次·a^-1;初夏旱出现频次最高的地区为环县,为0.35 次·a^-1,最少为西峰、成县及秦安;伏旱出现频率最高地区为环县及麦积,最低为张家川;秋旱出现频率最高为环县,最低为武都。各地干旱均以轻旱为主,其次为中旱。40 a中,20世纪90年代干旱出现频次最多,80年代最少。进入21世纪,秋旱发生频次明显减少,春旱则有相对增多的趋势。冬小麦全生育期徽成盆地及两江流域受旱灾影响风险最小,种植保险率最高,为92％～93％;其次为关山区,种植保险率为91%,干旱风险较小;渭河流域及渭北旱区风险较大,种植保险率为88％～89％;陇东黄土高原种植保险率最低,为83％～85％,冬小麦生长受干旱胁迫最大。