内蒙古作物生长季降水资源空间分布及月尺度旱情特征分析

研究内蒙古地区生长季内降水资源和旱情分布特征,对于该区合理布局农牧业、充分利用水资源以实现粮牧稳产具有重要的科学意义。文中利用内蒙古自治区46个气象站点1961-2010年逐日气温、降水量数据,分析了内蒙古地区5~9月降水资源时空分布规律,并基于干旱指数(K)从月尺度上研究了旱情分布特征。研究表明:1)内蒙古地区生长季降水资源不足且空间分布不均匀,降水量(平均为255.0mm)自西向东递增。近50年降水有减少的趋势,降水变率为25.3%,与降水量成反比。2)生长季重旱以上的区域面积占自治区面积的37.5%。5月份旱情最严重,基本为"十年十旱"。3)内蒙古地区旱情等级呈经向分布特点,西部地区干旱程度重于东部地区。     

东北地区不同时间尺度下气温和无霜期的变化特征

利用东北三省71个气象站点1961-2012年地面气象观测资料,分析年代、年、季、月、旬各级尺度下气温和无霜期的变化特征。结果表明：气温和无霜期等值线存在年代际北移的现象,1980-1999年气温和无霜期增幅最大,与1961-1979年相比,3℃温度等值线北移约1个纬度,气温高于3℃的面积增加了1.14×10.5km2,无霜期155d等值线北移2～4个纬度,无霜期大于155d的面积增加了2.02×10.5km2。1961-2012年东北地区温度升高速率为0.30℃10a-1,冬季增幅最大（0.47℃10a-1）,夏、秋季增幅较小,无霜期增加速率为3.5d10a-1,初霜日推迟8.1d、终霜日提前9.8d。2月气温增幅最大（0.8℃10a-1）,是造成冬季气温增幅大的主要原因,2月下旬（第51-60天）气温气候倾向率达到峰值,约1.00℃10a-1,水汽含量变化可能是产生这一现象的主要原因。     

北方农牧交错带不同退耕方式下土壤水分变化特征

研究退耕还林、退耕还灌、退耕还草不同退耕方式对土壤水环境的影响.结果表明:北方农牧交错带植被耗水主要靠降水满足;3种不同退耕方式的植被生育期内土壤水分含量均随降水量而变化;土壤表层(0～30 cm)水分含量相差不大;在30～100 cm土层,林地土壤水分含量始终高于灌木地和草地,草地的最低;对于0～100 cm土层,林地相对于灌木地和草地能更好地维持土壤水分;2005年3种退耕方式的植被在生长季中对水分的消耗均超过降水补给.     

1961-2014年华北平原二十四节气热量资源的时空分布变化分析

通过推算历年二十四节气的划分时间,利用华北地区63个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料,分析每个节气期间平均气温、最高/低气温、≥0℃积温的线性变化趋势;基于春分、秋分日计算分析研究区各站点无霜期的终/始日与春分/秋分日差值和无霜期≥0℃积温的时空分布变化特征.结果表明,华北平原气温(平均、最高、最低)最高为大、小暑节气,最低为小、大寒节气.无霜期由北向南递增,终霜日平均发生在春分节气,沿纬度方向由南向北推迟,初霜日平均发生在霜降节气,沿纬度方向由南向北提前.1961-2014年华北地区二十四节气内热量资源(气温、≥0℃积温)均呈现上升趋势,冬春季的节气升温幅度大于夏秋季.雨水节气平均气温、最高、最低气温增幅在二十四节气中最大,分别为0.63、0.74和0.53℃·10a-1.最低气温增幅大于平均气温和最高气温,对气候增暖的贡献较大.近54a来研究区无霜期内≥0℃积温平均增加442.8℃·d.气候变暖同时延长了华北地区的无霜期,研究区无霜期气候倾向率平均为3.9d·10a-1,该变化由初/终霜日的变化共同作用引起,且春季终霜日提前(气候倾向率为2.1d·10a-1)比秋季初霜日推迟(气候倾向率为1.9d·10a-1)更明显.     

中国棉花生产优势省域分析

中国棉区分布广阔,各地宜棉程度差别很大。在前人研究的基础上,利用1989—2003年的全国及各省区的生产统计资料,以规模优势指数、单产优势指数、集中度优势指数、综合优势指数、棉粮单产比指数、棉粮面积比指数对各省区近阶段产棉优势分布及部分省区优势变化进行了分析。分析结果表明：中国有新疆、河南、山东、河北、湖北、江苏、安徽,这7个稳定的棉花生产优势省区,天津可能成为新兴的棉花优势省区,总体而言,中国棉花生产优势在东部有所波动,略有减小的状态下,植棉重心向西北部偏移。     

棉花生长发育模拟模型COTGROW的建立 Ⅱ 发育与形态发生

ＣＯＴＧＲＯＷ是一个可用于栽培管理的棉花生长发育模拟模型,它考虑了棉花的碳素平衡、发育与形态发生、水分平衡、氮素平衡、磷和钾的吸收及中国的常规栽培措施。本文对其中的棉花发育和形态发生部分进行了描述,并利用在河南安阳进行的田间试验进行了初步验证。结果表明,模型能较好地模拟株高、单株主茎节数和果枝数、叶面积指数等。     

北方农牧交错带不同农作制度对土壤风蚀因子的影响

不合理的农作制度是引发北方农牧交错带土壤风蚀的重要原因。以内蒙古武川旱农试验区为基地,研究了撂荒制、压青休闲制、粗放轮作制、保护性耕作制4种农作制度对风速、土壤紧实度、地表粗糙度、地表覆盖度、土壤有机质含量、表层土壤含水率、土壤风蚀量等因子的影响。结果表明,保护性耕作能够显著降低土壤风蚀,有效防止土地荒漠化。当前,北方农牧交错带应重点推广保护性耕作制,促进农业生产的可持续发展。     

华北平原夏玉米不同施氮措施的综合增温潜势研究

为探究和利用高固碳、低排放的农业管理措施,以华北平原夏玉米生产为研究对象,采用大田试验和生命周期评价方法,设置对照(CK)、低氮肥(LF)、适宜氮肥(SU)、减排(适宜氮肥+抑制剂,ER)以及高氮肥(HF)5种施氮处理,定量评估夏玉米生产全过程中的土壤排放温室气体增温潜势(GWP_Soil)、农业投入增温潜势(GWP_Indirect)、净初级生产力增温潜势(GWP_NPP)、净综合增温潜势(Net GWP)和农田经济效益。结果表明:不同处理总排放增温潜势(GWP_Soil+GWP_Indirect)为10 831.3~14 301.9 kg/hm²(以CO₂当量计),由高到低依次为HF>SU>LF>ER>CK;HF的GWP_Soil及GWP_Indirect均为最高,较CK处理分别高10.9%和153.3%;GWP_Soil对总排放量的贡献较大(>70%),农业投入中肥料对GWP_Indirect的贡献最大,为54.1%~69.7%(CK除外),灌溉次之;华北平原夏玉米农田Net GWP为负值,是大气的碳汇,SU和ER处理Net GWP最大,绝对值分别较CK处理高 18.1% 和17.9%。综上,ER和SU处理净利润最高,属于高收益-高固碳种植管理模式,但ER与SU处理相比,ER的GWP_Soil降低了8.7%,更有利于温室气体减排,适合作为绿色农业发展模式在华北平原推广。     

我国不同参考作物蒸散经验模型适用性分析及参数修正

为提高不同参考作物蒸散经验模型在全国范围内的精度和适用性,并简化计算方法,依据1961—2020年全国585个气象站点的逐日地面观测资料(统计数据未包含港、澳、台地区,下同),选用平均相对百分误差、标准差等量化指标,采用最大似然和最短距离法,从月尺度和年尺度上对以Penman-Monteith模型为标准的Hargreaves-Samani(HS)模型、Makkink(MK)法、Priestley-Taylor(PT)模型、Hargreaves(Har)模型、Mc Cloud(MC)模型进行比较分析和系数修正。结果表明:1)修正前除MC模型外月尺度平均相对百分误差平均值均低于20%,PT模型和MC模型年尺度平均相对百分误差平均值均高于25%,精度最低;2)修正后5种模型的月尺度和年尺度平均相对百分误差平均值均低于8%,计算精度明显提升,其中PT模型的修正效果最好,月尺度和年尺度的平均相对百分误差平均值均低于3.7%,与修正前相比均降低了80%以上;3)利用最短距离法进行聚类分析后发现,区域修正后Har模型和MK模型的修正效果最好,年蒸散量相对百分误差平均值分别为8%和5.1%。修正后的不同参考作物蒸散经验模型在全国范围内具有更高的适用性。     

1961-2015年华北平原夏玉米生长季光热资源变化及其影响

利用华北平原夏玉米种植区55个气象站点1961-2015年逐日地面观测资料,以≥10℃活动积温和太阳辐射分别为热量资源和光照资源指标,从年代际尺度和年际尺度分析夏玉米生长季光热资源线性趋势和空间分布变化特征,定量研究光热资源变化对夏玉米潜在产量的影响。结果表明：夏玉米生长季热量资源呈显著增加趋势,各积温等值线均发生明显北移现象;所有站点夏玉米生长季辐射资源均呈显著下降趋势。与1961-1980年相比,近15a（2011-2015年）研究区夏玉米生长季≥10℃活动积温增加1.8%,太阳总辐射量减少16.2%。研究时段内夏玉米光温潜在产量呈显著下降趋势,平均变化率为-28.3kg·667m-2·10a-1 (P＜0.05),高值区面积随着时段变化不断减少,表明辐射资源减少对光温潜在产量的负作用大于热量资源增加带来的正作用。目前研究区夏玉米单产仅达到光温潜在产量的27.5%,仍有很大提升空间。未来研究还需综合考虑光、温、水、农艺措施等气候要素和社会要素的影响,为华北地区夏玉米生产布局和调整提供科学依据,以适应气候变化的影响。