1950—2011年石羊河流域中、下游气候和农业水资源变化分析

为揭示石羊河流域中、下游用水矛盾的根源,利用1950—2011年石羊河流域中、下游人类活动、径流量和气象观测资料,比较气候变化过程中流域中、下游绿洲化推进对农业水资源利用与生态环境恶化的内在关系。结果表明:近60年来,石羊河流域8条河流合成年径流量呈下降趋势,中游降水变化倾向率为5.1 mm/10年大于下游2.5 mm/10年,下游年蒸发量却以11.6 mm/10年的速度增加,且流域中、下游气温呈持续上升趋势(P0.001),60年间气温分别升高了1.8和1.9℃,地表可利用农业水资源减少。中游人口以9.95万人/10年(P0.001)快速增长是下游的5.5倍,人均耕地面积减少倾向率中游0.119 hm2/10年(P0.001)大于下游0.036 hm2/10年(P0.01),但保灌面积增加速度下游0.637万hm2/10年(P0.01)大于中游0.451万hm2/10年(P0.01),机井数量增速下游1867.6口/10年(P0.01)大于中游884.3口/10年(P0.001),人类过快开发利用地下水资源直接影响了生态承载力和生态安全。随着气温持续升高、蒸发加剧、降水微弱增加和河流来水减少,保灌面积和机井数量迅速增加,对地下水资源的开发利用加剧,导致研究区出现农业向生态争水,中游向下游争水的恶性局面,这也是人类活动和气候变化同时影响的结果。     

小麦蚜虫种群消长气象影响成因及预测

利用1985—2007年的实测资料,分析了1985年以来武威凉州区小麦蚜虫始见期、高峰期及高峰期蚜量的时空动态变化规律和气象影响成因。结果表明：流域内蚜虫的发生及危害总体呈加重趋势,危害面积扩大;蚜虫种群周年增长遵循逻辑斯蒂生长曲线,可划分为开始增长期（4月下旬-5月中旬）、加速增长期（5月下旬-6月下旬）、减速增长期（7月上-中旬）三个阶段;影响蚜虫开始期迟早的主要气象因子有5月上旬极端最低气温和3月降水量,影响高峰期迟早的有6月降水量、5月中旬-6月上旬累积日照时数和6月下旬极端最低气温,影响危害程度的有3月下旬-4月上旬累积日照时数、冬季12月中旬极端最低气温、1月上旬极端最低气温和3—4月空气相对湿度。热量和水分条件是影响蚜虫种群消长的关键气象因素,光热因子（气温、日照）对蚜虫发生发展具有正相关同步协同作用,水分因子（降水、湿度）具有负相关反向抑制作用。用统计学方法建立了始见期、高峰期及危害程度预报预测模型,预测精度在73％～82％,可用于气象业务服务。     

河西走廊东部不同类型植物物候对气候变化的响应

基于甘肃省武威市气象局1980-2004年对多年生植物旱柳和中国槐物候期、1981-2008年对一年生植物春小麦和玉米发育期的观测资料,运用线性倾向估计法、膨化相关、SPSS统计软件进行逐步回归和方差分析,建立了关键物候期的气候预测模型。结果表明：（1）在分析期内,多年生木本植物相同物候期最晚与最早出现日期相差达20～38d,一年生草本植物达11～30d,反映出物候期对气象条件年际变化非常敏感。（2）分析期内多年生植物春季多数物候期提前（线性倾向率-2.008～-3.246d/10a,P〈0.05）,秋季物候期推迟（线性倾向率6.631～7.108d/10a,P〈0.01）。一年生植物的春、夏季物候期均有提前的趋势（线性倾向率-1.494～-4.122d/10a,P〈0.05）,秋季物候期推后不显著。（3）从各物候间隔期变化看,多年生植物绿叶期延长速率为1.046～7.738d/10a,营养生长期延长速率为0.877～8.454d/10a,干物质积累期延长速率为4.392～7.738d/10a,秋季生长期延长速率为0.477～3.015 d/10a。一年生植物春季营养生长期缩短速率为2.17～3.41d/10a,秋季生殖生长期延长速率为3.322d/10a。（4）对多年生植物而言,平均气温、平均最低气温、平均最高气温和20cm、80cm、160cm地温是影响春、夏、秋季物候期的主要气象因子,温度越高春季物候期越提前,夏、秋季物候期越推迟。对一年生植物而言,平均气温、平均最低气温、平均最高气温和20cm、80cm、160cm地温也是主要影响因子,气候变暖,春、夏、秋季物候期均提前。     

灌溉春玉米大喇叭口期光合特性及水分利用效率研究

为了寻求在气候变化过程中保持作物产量不断增长,提高作物水分利用效率的地面灌溉节水与生物节水综合配套技术。通过分期播种和不同灌溉方式对大田春玉米进行试验,采用LI-6400便携式光合仪测定了石羊河流域灌溉区环境因子和春玉米大喇叭口期叶片光合生理指标和水分利用效率,分析了不同播期和不同灌溉方式对春玉米光合参数和水分利用效率的影响。结果表明：滴灌、喷灌和漫灌3种灌溉方式中滴灌最有利于提高春玉米叶片的净光合速率（提高10%~21%）、气孔导度（提高33%~43%）和作物水分利用效率（提高12%~20%）。方差分析表明,不同播期对春玉米叶片净光合速率、气孔导度和水分利用效率影响较小,但第二播期的净光合速率较第一、三播期提高10%~20%、蒸腾速率提高20%~28%、气孔导度提高20%~28%。通过显著性相关分析,空气温度、大气CO2浓度和光合有效辐射是影响滴灌叶片光合参数的主要环境因子,相关系数达0.810~0.986(P<0.05)。光合有效辐射和大气CO2浓度是影响喷灌叶片光合参数的主要环境因子,相关系数达0.850~0.980(P<0.05)。空气湿度、温度和大气CO2浓度是影响漫灌光合参数和水分利用效率的主要环境因子,相关系数达0.969~0.989(P<0.05)。滴灌也是最适宜于干旱区的抗旱、节水、节肥和增产的灌溉方式,3个播期中第二播期（4月20日“谷雨”前后）是当地最适宜于地膜春玉米播种的时期。     

气候变化对高寒地区旱作春小麦生态适应性的影响

为了探索气候变化情景下农作物种植应对措施,采用分期播种法,对高寒地区气候变化对春小麦的影响试验进行了研究。结果表明,在高寒旱作农业区不论在哪种气候年景下,早播种的春小麦全生育期日平均气温比迟播种的低。小麦全生育期气温高生育期短,气温低生育期长;全生育期间降水增加春小麦生育期延长。在春夏连旱情景下春小麦出苗率低,密度小,抗旱能力强,在伏旱情景下春小麦出苗率高,密度大,抗旱能力较弱。决定春小麦产量高低的主要时段是幼穗分化期的日平均气温和籽粒形成期的积温、降水量,幼穗分化期的日平均气温低,籽粒形成期的积温多、降水充足,产量高,反之产量低。     

不同气候条件下耗水量对旱地油菜产量的影响及水分利用效率研究

为了研究气候变化情景下农作物种植应对措施,采用分期播种法,对高海拔旱作区春油菜生长过程中耗水量变化和降水、温度的影响试验。结果表明,高海拔旱作区油菜全生育期耗水量在254~286 mm之间,抽薹-开花期耗水占全生育期的6.9%~10.3%,开花-成熟期耗水占全生育期的32.3%~58.2%。抽薹-开花期耗水量与产量相关极显著(r=0.890);开花-成熟期耗水量与产量相关显著(r=0.764),期间耗水量每增加1 mm油菜产量增加37.9 kg/hm2。不同播期耗温比与产量相关达极显著水平(r=0.844),耗温比每增加1单位,油菜产量增加86.4 kg/hm2。不同播期油菜水分利用效率与产量呈极显著正相关(r=0.981),水分利用效率每增加1单位,油菜产量增加313.5 kg/hm2。     

高海拔旱地油菜产量对土壤贮水量和热量的响应

为制定气候变化情景下农作物种植应对措施,采用分期播种法,研究高海拔旱作区春油菜产量对土壤有效贮水量和热量的响应。结果表明,高海拔旱地土壤有效贮水量在油菜生长前期较多,后期较少。出苗期和开花期土壤有效贮水量对油菜产量的影响较小,薹花期和角果发育期土壤贮水对产量影响较大,薹花期、角果发育期油菜产量与土壤贮水量正相关显著,薹花期土壤贮水每增加10 mm ,产量增加71．7 kg·hm-2;角果发育期土壤贮水每增加10 mm ,产量增加30．13 kg·hm-2。热量也是影响油菜产量的重要因素,油菜产量与日平均气温、积温负相关显著,日平均气温每升高1℃,产量减少163 kg·hm-2;积温每升高50℃·d ,产量减少251．15 kg·hm-2,根据不同气候条件和油菜生长特点,从品种、播期、技术与结构等方面提出了种植应对措施。