基于网格化信息的北京地区土壤墒情预报服务系统

依据农田土壤水分平衡理论,引入RS和GIS技术,以图像栅格信息方式分别考虑土壤、植被和大气空间区域分布的非均匀性,以中期天气预报要素、实测土壤墒情及当前MODIS卫星遥感资料为基础,研究开发了基于IDL语言的250m空间分辨率网格信息的北京市土壤墒情预报服务系统,并在北京地区进行了气象业务服务应用和效果评估。结果表明,RS和GIS技术能有效实现土壤墒情预报信息的网格化和预报参数值的非均匀化,基于IDL语言开发的土壤墒情预报系统技术流程清晰,功能齐全,业务化程度高,系统在北京农业干旱监测和预报服务中能得到有效发挥,对与北京农田类似的地区具有推广价值。     

2009/2010年度异常气候对北京冬小麦生产的影响

通过收集小麦主产区气象数据,结合田间"三情"监测点调查结果,采用比较分析方法,针对2009/2010年度北京地区出现的异常气候对冬小麦不同生育期产生的影响进行了分析。结果表明:2009/2010年冬小麦全生育期遭遇播种-出苗期干旱、初冬强降温、冬季持续极端低温、春季低温霜冻和灌浆后期连阴寡照等异常气候造成的农业气象灾害,对小麦造成的影响包括生育期推迟、群体不足、个体生长较弱、产量下降等。     

科学监测气候影响 灾年实现小麦丰产丰收

2009～2010年度北京郊区小麦播种后经历了几十年不遇的秋旱、冬早、冬冷、春季持续低温、寡照和春霜冻等多种自然灾害,致使小麦群体偏小,个体较弱,为春季管理带来了很大难度。全市上下紧紧围绕"高产、优质、高效、生态、安全"的指导思想和目标任务,采取了苗期补水保全苗、冬季补水防冻、春季早管早促连续促进和后期一喷综防等田间管理措施,服务上采取了部门联动、集中培训、动态调查、专家会诊、高产竞赛、分类指导和信息化服务等手段,使全市小麦在大灾之年实现了稳产丰收。8个区县100个监测点平均穗数552.0万/hm2,穗粒数28.4粒/穗,千粒重39.7g,产量5 290.5kg/hm2,较去年略有减产,减幅为2.7%。     

不同积温计算方法作物发育期模拟效果比较

为探究不同积温计算方法对作物发育期模拟效果的影响情况,以北京密云冬小麦1989—2011年返青-拔节、拔节-抽穗和抽穗-成熟期为例,统计了基于3种线性假设的京冬8号和不区分品种的冬小麦活动积温及有效积温,对比分析了6种积温(GDD)模型和发育时间(DD)模型统计变量的变异系数(CV)及模拟偏差(SD),结果表明:GDD模型对阶段积温模拟的稳定性较DD模型对发育日数的模拟效果更佳;区分品种的变量稳定性相对不分品种的稳定性更大且模拟效果更好;对比模型有效率(ME)、均方根误差(RMSE)及标准化均方根误差(NRMSE)得出结论:6种GDD模型相对DD模型对发育期的模拟效果均达到优秀;分品种的模拟效果较不分品种的模拟更优;同一线性假设中,活动积温比有效积温模拟效果更好;3种生长假设间,线性假设B对发育期模拟效果优于A和C。     

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。     

北京冬小麦生长期农业热量资源变化特征分析

[目的]研究气候变化对小麦种植的影响。[方法]选用日平均气温稳定通过3℃的初日、日平均气温稳定通过0℃的终日、冬季极端最低气温和冬前积温、冬季负积温等作为小麦不同生长期农业热量资源指标,利用统计方法分析了北京地区冬小麦种植区近50年的热量资源变化特点、趋势和突变特征。[结果]从冬前壮苗对冬前积温要求的平均状况来说,北京冬小麦的最佳播种期为9月24~29日;返青期有提前趋势,停止生长期有推迟趋势;以冬季负积温作为越冬冻害标准来看,若低温发生期间无雪覆盖或冬前小麦抗寒锻炼不充分,近50年可能造成冻害的年份频率高达54%,但1988年以来气候变暖明显,冬季负积温不易发生冻害年的频率高达77%。[结论]分析北京冬小麦在热量资源因子的变化规律和突变特征,为合理利用气候变暖条件下农业气候资源具有重要意义。     

基于概率分布模型的北京地区冰雹灾害风险区划

利用北京地区20个地面气象台站1951-2006年的冰雹数据,统计分析了各台站冰雹日数在作物生长季4-10月的不同月份及年度发生的风险概率特征,并在此基础上进行了北京地区不同时段不同雹日数的冰雹风险区划.结果表明:北京地区各台站雹日数在不同时段的发生具有明显的POSSION分布特点;从年度分布来看,风险概率随着年雹日的增多逐渐降低,各台站年雹日≥1、2、3、4 d的风险概率分别在50%、18.8%、4.6% 和0.9%以上.从空间来看,北京地区冰雹风险具有明显的山区高于城区的空间分布特征,山区又以西北部最大、东部和西部次之、南部最小;西北部山区佛爷顶附近冰雹年发生概率高达98.1%,6月冰雹风险概率也在60%以上,是北京地区冰雹的主灾区.     

北京地区小麦生育期温度演变及不同生育时期温度指标

为了明确北京地区小麦生长发育与温度的关系和各生育时期的温度指标,为技术人员科学指导生产提供参考。采用对多年农情调度数据和气象数据分析的方法,总结归纳了北京地区小麦生育时期温度演变及各生育时期的温度指标。分析表明,北京小麦适宜播种的温度指标为17~18℃;进入越冬期即基本停止生长（稳定通过0℃终日）的时期常年（近30年）为11月28日;小麦返青平均需要气温0℃以上的日期19d,需要0℃以上的积温73.3℃·d;返青期至起身期需18~29d,平均需积温216.5℃·d;起身期至拔节期需8~12d,平均需积温147.5℃·d;拔节至挑旗历时12~15d,平均需积温231.2℃·d;挑旗至抽穗历时7d左右,平均需积温153.4℃·d;抽穗至开花需5d左右,平均需积温113.4℃·d;开花至成熟历时32~37d,平均需积温800.4℃·d;全生育期260d左右,最短256d,最长262d,所需积温1 970.7~2 325.5℃·d,平均为2 294.0℃·d。     

下限温度对北京樱花盛花始期模拟效果的影响

利用实际物候观测资料,通过人为设定不同生长发育下限温度值,比较不同指标对应发育阶段所需积温的稳定性和物候模拟准确率,是鉴定植物生长发育下限温度指标的常用统计方法。利用1998-2014年北京市海淀区玉渊潭公园樱花盛花始期观测资料,在设定下限温度0.0～5.0℃范围内,以0.1℃为步长,分别统计历年1月1日-樱花盛花始期的阶段活动积温和有效积温,对比分析不同温度指标对两种模型阶段积温稳定性和发育期模拟准确率的影响。结果表明：（1）阶段积温随设定下限温度指标而变化,且阶段活动积温值及其年际变化值均大于有效积温;（2）两种积温的标准差以活动积温的标准差较大,表明采用有效积温测算樱花盛花始期的误差小于活动积温测算结果;阶段有效积温在设定下限温度0.0～2.9℃范围内变异系数较小,3.0℃及其以上时活动积温的变异系数小于有效积温,活动积温离散程度更小;（3）不同设定下限温度值的始花期预测结果,均以2～3℃的准确率较高。对应设定下限温度0.0～3.2℃范围,有效积温模拟始花期基本准确率（误差小于3d）和准确率（误差2d以内）均大于活动积温模拟结果,但设定下限温度＞3.8℃时结果相反。设定下限温度处于3.3～3.8℃时,有效积温模拟误差的基本准确率大于活动积温,误差小于2d准确率则低于活动积温。综上所述,无论活动积温还是有效积温,均以设定下限温度2.0～3.5℃的计算结果标准差和变异系数最小,准确率较高,在未进行生理测定的条件下,可将其作为樱花盛花始期的下限温度指标。     

北京都市型现代农用天气预报服务系统的研制

为了适应都市型现代农业服务需求和提高农用天气预报的服务能力,应用IDL语言、Flex＋ Java组合技术、ArcGIS制图技术及网络技术研制了北京都市型现代农用天气预报服务系统,并投入初步应用.系统研制结果和应用表明,系统针对北京都市型现代农业特征,包含了北京主要大田作物、特色林果、设施作物等12种作物上百种农事活动预报内容,具有专业化和针对性;系统采用了农用天气指标判别方法和农用天气指数诊断模型,在时间上可以开展未来1 ～7d的逐日滚动预报,在空间上可以做到乡镇级和3km格网级的农用天气预报,体现了都市型现代农业服务的精细化;系统运行面向省级和区县级业务人员,采用管理和应用访问（基于B/S结构）分离的设计策略,具有数据定时解析、指标库管理、产品图文制作、预报结果订正、用户分发及预报结果以GIS空间方式显示等功能,有力提升了北京农用天气预报业务的客观化、自动化水平及业务产品质量,可为国内农用天气预报技术向专业化和精细化发展提供参考.