陇中旱地春小麦产量对降水与温度变化的响应模拟

为了探索降水与温度变化对旱地春小麦产量的影响,本研究以定西市安定区1971—2012年共42年的逐日气象数据为基础,运用APSIM(agricultural production system simulation)模型对不同降水(逐日降水±20%、±15%、±10%、±5%、±0%)与温度(逐日温度±2℃、±1.5℃、±1℃、±0.5℃、±0℃)变化下的旱地春小麦产量进行了模拟,并采用二次多项式回归、单因素边际效应和通径分析研究了温度和降水变化对春小麦产量的影响机制。结果表明:在试验设计范围内,春小麦产量(Y)与降水(X_1)和温度(X_2)变化编码值的回归方程为Y=1452.24+2693.88X_1-287.25X_2-200.38X_2~2-344.47X_1X_2(R~2=0.999,P0.01)。当温度不变时,降水与春小麦产量呈正线性关系,由模拟结果可知,降水每增加5%,春小麦产量最大增幅为21.38%,平均增幅为14.31%;当降水不变时,温度与春小麦产量呈开口向下的二次函数递减关系。根据模拟结果,温度每升高0.5℃,春小麦产量最大降幅为4.92%,平均降幅为3.24%;通径分析显示,温度和降水之间存在负互作效应,但降水增加对春小麦产量的增产效应远大于温度升高所造成的减产效应。     

酒泉市夏季降水和气温变化与ENSO事件的相关分析

运用主成分分析法对1951-2000年酒泉市月平均降水和气温资料进行了分析,并用X2检验的方法,对近50 a酒泉市夏季降水和气温变化与ENSO事件的相关性进行了分析.结果表明:(1)酒泉市夏季(6～8月)降水和气温对当地年降水和年气温起到决定性作用.(2)酒泉市夏季总体气候未来几年仍然将处于干旱少雨时段,降水量减少,温度升高.(3)ENSO暖事件对酒泉市夏季降水影响显著,ENSO暖事件年酒泉降水偏少占优,次年容易发生大量降水;但其与气温的相关性不明显.(4)ENSO冷事件对酒泉市夏季气温的影响接近显著水平,ENSO冷事件年酒泉市气温以偏低为主;对降水的影响不明显.     

近50a西北干旱区气候变化对农业的影响

本文选取了西北干旱区21个代表站点1951-2000年逐日气温和逐日降水量资料。用趋势法和百分位阈值法分析年平均气温、年降水量、极端年最低温度、年最高温度和极端降水量变化特征及其各分区极端气候变化趋势。研究结果表明:(1)近50a西北干旱区气温呈上升趋势(0.22℃/10a),1986年后气温明显升高,柴达木盆地和北疆升温较大。近50a西北干旱区年降水量变化和趋势分布,降水变化有增加的趋势(3.2mm/10a),其中北疆降水增加最多。(2)西北干旱区近40a年极端最低温度的天数有减少趋势,平均最低温度天数的减少率为7-8天/40a。而极端年最高温度的天数略有增加趋势,平均增加率为0.5天/40a左右。年最高温度略有减少趋势,平均变率为-0.5℃/40a,年最低温度也有增加趋势,平均变率为1.0℃/40a。西北干旱区近40a极端降水的天数增加了2天/40a。(3)气候变暖对西北干旱区农业既有有利影响,又有不利影响,降水量增加,极端气候事件减少对农业有有利影响。     

准噶尔盆地东南部降水中δ18O的温度与降水量效应

地区大气降水线(LMWL)和降水中δ18O的温度和降水量级效应是应用稳定同位素技术研究地区水文学过程与问题的基础.通过跟踪2012-2013年准噶尔盆地东南部44次降水事件,测定了降水中的δ18O和δD,同时收集降水过程的气温变化和降水量数据,在降水事件尺度上研究了降水中δ18O、温度和降水量三者之间的关系.降水中的稳定同位素δ18O和δD存在时间尺度效应,在不同的时间尺度上温度、降水量级效应与LMWL可能不同.在降水事件尺度上,准噶尔盆地东南部LMWL是δD=(7.53±0.22)·δ18O+(0.25 ±3.29).一年中受到水热同期变化的影响,降水量效应被强烈的气温季节动态所掩盖,因此,表面看来,处于欧亚大陆腹地的准噶尔盆地东南部只存在显著的温度效应,而不存在降水量效应,但是扣除气温的影响后,显著的降水量级效应仍然存在,降水量效应主要与云下二次蒸发有关.二元线性模型拟合结果表明:在降水事件尺度上,温度和降水量级效应分别为(0.70 ±0.03)‰·℃-1和(-0.14±0.07)‰·mm-1.     

泛中亚干旱区气候变化特征分析

利用Climatic Research Unit(CRU)1949—2018年最新0.5°×0.5°网格点月均数据集,主要从EOF分解、小波分析的角度,讨论了泛中亚干旱区近70 a的气候变化特征。结果表明:(1)泛中亚干旱区近70 a降水以1.393 mm·(10a)-1的速率呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势,其余三季为增加趋势,其中冬季最明显[0.834 mm·(10a)-1],同时冬季增温幅度也最大[0.360℃·(10a)-1];(2)降水距平场的EOF分析表明:泛中亚干旱区降水变化趋势呈整体一致性(降水第一模态),西南-东北反向变化特征(降水第二模态),由西向东“-+-”交替分布特征(降水第三模态),3个模态都存在显著的准3 a周期,第一模态还存在5~7 a和准12 a周期,第三模态存在准7 a变化周期;(3)温度距平场的EOF分析表明:温度距平变化表现出整体一致性(温度第一模态),东-西反向变化特征(温度第二模态),第一模态具有显著的准2 a、8~10 a周期,第二模态具有明显的2~4 a、准5 a周期。传统意义上的暖季并没有呈现出比较明显的增温多雨,冷季反而增温幅度更大,降水增加更明显。哈萨克斯坦中部、土库曼斯坦及蒙古国大部干旱化趋势明显,哈萨克斯坦东西两侧、我国新疆北部以及帕米尔高原的部分地方表现出显著的湿润化趋势,我国西北大部地区总体呈弱的湿润化趋势。随着亚洲夏季风的减弱,冷季降水增量高于暖季,这似乎说明亚洲冬季风对泛中亚干旱区降水的影响正在加大。本研究结果旨在加深对泛中亚干旱区气候变化特征的认识,为进一步防灾减灾、合理应对气候变化、坚持可持续发展战略提供科学依据。     

基于CRU格点数据集的近百年渭河流域降水变化

基于英国东安格利亚大学Climatic Research Unit(简称CRU)气象格点数据集CRU_TS3.24,分析得出1916~2015年渭河流域100年间年季降水的趋势、突变、周期等变化特征,也从侧面检验了CRU格点数据的应用效果。结果表明近百年来:(1)渭河流域夏季和全年降水呈现不显著减少趋势(-1.73mm/10a和-0.82mm/10a),时间上降水的减少主要发生在夏季,空间上降水的减少主要发生在流域西部;(2)春季降水2个突变点分别为1991年、2009年,夏季降水2个突变点分别为1933年、1961年,全年降水的两个突变点分别为1933年、1968年,秋冬两季各存在5个突变点;(3)夏季与全年降水序列突变点识别结果表明采用CRU格点数据对渭河流域降水变化进行分析更为全面;(4)秋季与冬季降水序列的周期性比其他时段更加明显,四季与全年降水序列的第1主周期分别为19年、3年、13年、5年和18年,第2主周期分别为6年、7年、42年、12年和24年。     

喀什河流域降水同位素特征及水汽来源分析

利用喀什河流域山区2017-07—2018-06大气降水同位素数据,以及流域山区温度、降水气象资料,分析了降水中δ18O、δD和氘盈余(d-excess)变化特征,讨论了δ18O与气温、降水量的关系,通过利用HYSPLI模型追踪分析流域山区大气降水的水汽来源。结果表明:(1)流域内降水中δ18O季节变化明显,夏季δ18O同位素富集,冬季δ18O同位素贫化。(2)不同降水类型中δ18O、δD的关系差异明显,夏季δD蒸发分馏大于δ18O、降雨大气降水线斜率及截距较小;冬季δD蒸发分馏明显减弱,降雪大气降水线斜率及截距较大。(3)流域内大气降水同位素存在明显的温度效应,但是降水量效应不显著。(4)流域内大气降水水汽主要来源于大西洋,受水汽远距离输送,途中加入较多二次蒸发水汽的影响,氘盈余值(d-excess)整体上偏大,但是2月氘盈余偏低,与受北极气团源地温度低、空气湿度大、水汽输送路径短影响有关。(5)该流域夏季降水主要来源于西风环流和局地再循环水汽,冬季则受西风环流和北极气团共同影响,大西洋水汽形成的降水占研究区总降水量的68.6%,局地再循环水汽占17.1%,北冰洋水汽形成的降水占研究区总降水量的14.3%。     

PRECIS模式对新疆降水变化情景的模拟分析

利用ERA40再分析数据作为边界条件驱动PRECIS(Providing Regional Climates for Impacts Studies)模式,对新疆年季降水量进行评估研究。结果表明,PRECIS能够模拟出西北、西南到东南逐渐减少的空间格局分布特征,还可模拟出整体的新疆年降水、冬季降水和夏季降水均有增加的时间变化趋势。相对于气候基准时段,A2与B2情景下(2020s、2050s、2080s)年降水、冬季降水和夏季降水变率均有很大增加,随年代际的变化其降水变率的增加幅度变化也很大。这与新疆暖湿转型结论相互印证。     

近300 a来天山中西部降水与太阳活动的小波分析

基于小波变换方法,分析1700年以来重建的天山中西部降水(干湿)和太阳黑子相对数变化序列.结果显示:降水(干湿)变化存在80 ～100 a、50～ 60 a、准30 a、准10 a及低于10 a的周期变化,前3个主周期为准50 a、30 a和10 a;太阳黑子存在90 ～ 100 a、准50 a和准10 a的周期变化,前3个主周期为准10a、100 a和50 a;这些周期的强度随着时间变化而不同.交叉小波显示,两者在准10 a尺度上关联性显著;小波相干谱显示,两者在2～10a尺度上联系密切,但时段分散;全部时段的准10a、50 a主周期上,两者呈显著正相关,但期间存在负相关阶段,说明太阳活动对天山中西部降水(干湿)变化影响复杂.     

宁夏气象灾害的初步研究

本文根据宁夏30年、160年、500年以来有关气象灾害(旱、水、风、雹、冻、虫灾等)资料的基础上,利用银川站降水与全区降水变化一致的特点,建立了宁夏降水变化序列。进而分析了各种气象灾害发生发展在区域上的组合性和在时间上的群发性,以及旱、水等灾害的频发性和广泛性等特征。发现各种气象灾害群发的频次在干湿转变时期最明显,而且相对湿润时段低于相对干燥时段。据此,认为在进行未来本区相对干湿时段的预测基础上,可以推断各种气象灾害的发生,进而采取减轻和控制的对策。     

黄土塬区主要粮食作物增产潜力分析

研究一个地区的作物生产潜力可以发现提高产量的主要障碍因子 ,为合理进行农业生产规划提供依据。本文以长武试区冬小麦和春玉米为例 ,计算了黄土塬区光温潜力、气候潜力 ,并与实际产量进行比较。结果表明 ,该区光温潜力多年平均值冬小麦为 691 0 .5kg/ hm2 ,春玉米为 1 0 663 .4kg/ hm2 ,年际变化不大 ;气候生产潜力多年平均值冬小麦为 590 4.6kg/ hm2 ,春玉米为 81 48.4kg/ hm2 ,年际波动较大。冬小麦 WCR为 0 .84;春玉米 WCR为 0 .76。试区大田产量冬小麦为旱作产量潜势的 57.7% ,光温潜力的 46.3 % ,春玉米为旱作产量潜势的 82 .8% ,光温潜力的 61 .6% ,还有较大的增产潜力     

不同氮肥运筹对冬小麦产量、蛋白质及其组分的影响

2003～2004年在大田节水栽培条件下,研究了3个施氮水平(157.5 kg/hm2、226.5 kg/hm2、295.5kg /hm2)下氮肥一次性底施与分次施用(底肥 拔节期追肥)对两个小麦品种(强筋麦济南17与中筋麦石家庄8号)品质和产量的影响.结果表明:节水栽培条件下不同氮素水平及等量氮肥一次性基施与分次施用两小麦品种产量差异不显著,过量施用氮肥产量反而有所下降;施氮越多,氮肥生产力越低;不同处理对两品种小麦籽粒蛋白质及其各组分的影响也同样没有达到显著水平.     

秸秆覆盖对旱地冬小麦灌浆动态及产量的影响

为了研究不同秸秆覆盖量处理下冬小麦籽粒灌浆的动态及产量变化,在渭北旱塬设置秸秆覆盖量9000 kg/hm2(SM9)6、000 kg/hm2(SM6)3、000 kg/hm2(SM3)及无覆盖(CK)4个处理进行旱地冬小麦栽培试验。结果表明,在灌浆渐增期,不同处理的灌浆速率表现为:CKSM3SM6SM9;速增期和缓增期灌浆速率大小为:SM3SM6CKSM9。SM9灌浆持续时间长,较CK多6 d,SM6、SM3与CK灌浆持续时间近乎一致。在灌浆速增期和缓增期,覆盖处理的灌浆贡献率均大于CK,在渐增期则均小于CK。相对于CK而言,覆盖一年后3 000 kg/hm2处理提高了冬小麦产量,较CK显著增产5.9%,且速增期和缓增期灌浆速率保持较高水平。     

高寒地区芸豆氮肥与密度优化组合模式研究

以黑龙江省北部主栽芸豆品种英国红为试验材料,分析了氮肥和密度对生育期、形态特征、产量、产量构成因素、商品与营养品质等方面的影响。结果表明:N肥会显著增加各个生育时期和生育期的天数,低密度时差异不显著,超过20万株·hm-2差异显著。单株荚数、单荚粒数和百粒重随着密度的增加而降低,各氮肥处理间差异不显著;芸豆的商品率随着密度的增大而降低;N肥45 kg·hm-2和密度10万株·hm-2的组合脂肪含量最大为1.51%,各处理间差异显著;蛋白质最大值出现在N肥60 kg·hm-2和10万株·hm-2的密度与氮肥组合上,最大值为14.55%,与N肥45 kg·hm-2和10万株·hm-2组合差异不显著,与其它组合间差异显著;N30 kg·hm-2和20万株·hm-2组合产量最高,为3 418.56 kg·hm-2,与N肥45 kg·hm-2和15万株·hm-2组合产量(3 417.46 kg·hm-2)相当,与其他组合间差异显著。综合种植的经济效益和品质分析,最为理想栽培模式为N肥45 kg·hm-2和15万株·hm-2组合。     

渭干河灌区粮食作物低产变高产示范研究报告

在渭干河流域灌排设施全面改造的基础上,诺瓦西拉木村通过开挖和修整排水渠调整灌水渠系,修建条田精细平整土地,使历来高低不平,因盐碱、瘠薄而低产的土地状况得到逐步改造。在该村13.4hm2低产田布置的粮食作物低产变高产示范,通过实施粮食作物高产栽培技术规程,选用优良品种塔配,增加基肥用量,提高播种质量,精细管理等系列丰产措施的贯彻,使粮食作物正播小麦和复播玉米的合计产量1995年达到13398kg/hm2,1996年达到893.2kg/hm2,较开展示范研究前1993年的合计产量3303kg/hm2,分别增加6186kg/hm2及10095kg/hm2,带动该村粮食生产由低产进入了高产水平,并对同类低产田改造起到辐射推动作用。     

近40年气候变化对松嫩平原玉米带单产的影响

气候变化对农业生产的影响是全球变化研究中的焦点问题之一,松嫩平原是我国重要的农业区,研究过去的气候变化对其作物产量的影响具有重要的现实意义。本文选取松嫩平原玉米带为典型区,进行过去气候变化对作物产量影响的实证研究。借鉴相关研究成果,首先确立基准时段,进而建立气温影响系数,来表征气温对玉米单产的影响程度,从而分析过去气候变暖对松嫩平原玉米带玉米单产增加/减少的贡献率。结果表明:20世纪90年代作物生育期气温条件与以前相比已经发生了显著改变。如果以1961-1969年为基准时段,则相对于20世纪60年代、70年代和80年代,90年代的气候变暖对玉米增产的贡献率分别为3.55%、5.86%和9.48%。如果以1970-1982年为基准时段,则20世纪90年代气候变暖对玉米增产的贡献率相对于70年代和80年代分别为17.98%和26.78%。     

Optimizing water and nitrogen inputs for winter wheat cropping system on the Loess Plateau,China

Optimal use of water and fertilizers can enhance winter wheat yield and increase the efficiencies of water and fertilizer usage in dryland agricultural systems.In order to optimize water and nitrogen(N)management for winter wheat,we conducted field experiments from 2006 to 2008 at the Changwu Agro-ecological Experimental Station of the Chinese Academy of Sciences on the Loess Plateau,China.Regression models of wheat yield and evapotranspiration(ET)were established in this study to evaluate the water and fertilizer coupling effects and to determine the optimal coupling domain.The results showed that there was a positive effect of water and N fertilizer on crop yield,and optimal irrigation and N inputs can significantly increase the yield of winter wheat.In the drought year(2006–2007),the maximum yield(Ymax)of winter wheat was 9.211 t/hm2for the treatment with 324 mm irrigation and 310 kg/hm2N input,and the highest water use efficiency(WUE)of 16.335 kg/(hm2 mm)was achieved with198 mm irrigation and 274 kg/hm2N input.While in the normal year(2007–2008),the maximum winter wheat yield of 10.715 t/hm2was achieved by applying 318 mm irrigation and 291 kg/hm2N,and the highest WUE was 18.69kg/(hm2 mm)with 107 mm irrigation and 256 kg/hm2N input.Crop yield and ET response to irrigation and N inputs followed a quadratic and a line function,respectively.The optimal coupling domain was determined using the elasticity index(EI)and its expression in the water-N dimensions,and was represented by an ellipse,such that the global maximum WUE(WUEmax)and Ymax values corresponded to the left and right end points of the long axis,respectively.Considering the aim to get the greatest profit in practice,the optimal coupling domain was represented by the lower half of the ellipse,with the Ymax and WUEmax on the two end points of the long axis.Overall,we found that the total amount of irrigation for winter wheat should not exceed 324 mm.In addition,our optimal coupling domain visually reflects the optimal range of water and N inputs for the maximum winter wheat yield on the Loess Plateau,and it may also provide a useful reference for identifying appropriate water and N inputs in agricultural applications.     

北方农牧交错带气候变化对农作物生产力影响的诊断分析-以定西县为例

根据北方农牧交错带(定西县1970-2000年)的气候资料,分析了该地区30年来气候变化周期、趋势及其农作物气候生产力的变化。研究结果表明:气温有上升而降水呈减少的态势,并且都具有7年的准周期,预计在下一个周期平均气温可能会增加到7.88℃,而降水将减少到377.7mm。在温度升高而降水不变的情景下,温度每升高1℃,农作物生产潜力增加69kg/hm2.a;相反情况下,降水每减少1mm,生产潜力减少9.7kg/hm2.a。研究农牧交错复合生态系统气候变化及农作物生产力对气候变化的响应且有非常重要的意义。     

宁夏春季首场透雨出现日期及环流背景分析

选用1961-2005年宁夏20个主要站降水量,分析春季首场透雨出现日期的气候特征,得出其年际、年代际变化特征不明显,在70年代以前、80年代中期到2000年这两个时间段里有4～5年周期变化,1970-1992年,首场透雨出现日期趋势在1982年前后发生了较大的转折,前期透雨出现偏晚,后期出现偏早.研究春季首场透雨出现日期典型偏早年与偏晚年环流背景,发现宁夏透雨出现早晚对海温有很好的响应,同时偏早年、偏晚年环流特征存在明显差异:偏早年前期海温以暖水位相为主,且3～4月宁夏处在500 hPa高度场正负距平交汇处,冷空气可以源源不断地进入,孟加拉湾洋面上水汽向北输送,给宁夏带来充足的水汽条件;偏晚年前期海温以冷水位相为主,受脊前西北气流控制,不利于宁夏冷空气出现,从贝加尔湖伴随冷空气带来的向南输送的水汽影响宁夏,由于量小,不能带来明显的降水.     

黄土区旱地长期施用微肥对冬小麦农艺性状及产量的影响

以长达20年的微量元素肥料定位实验数据为基础,分析长期施用微肥对冬小麦农艺性状及产量的影响。结果表明:长期施用微肥对冬小麦有明显的增产效果,小麦施B增产481.8 kg/hm2,增产率30.3%;施Zn增产610.8 kg/hm2,增产率38.4%;施Mn肥籽粒增产368 kg/hm2,增产率23.1%;施Cu籽粒产量无明显变化。施用微肥小麦,籽粒、秸秆中微量元素含量增加,籽粒中含锌量增加10.47 mg/kg,增加率为49.79%;秸秆中含锌量增加3.84 mg/kg,增加率为47.5%;与施KH2PO4肥相比,籽粒中含锌量增加8.03 mg/kg,增加率为33.0%;秸秆中含锌量增加4.78 mg/kg,增加率为66.8%。