气候变化对四川盆地主要粮食作物生产潜力的影响

基于四川盆地1961—2018年63个气象台站的逐日气象资料和1981—2018年46个农业气象观测站的主要粮食作物(水稻、玉米和冬小麦)生育期资料,利用逐级订正的方法计算作物气候生产潜力,分析太阳辐射、气温、降水及气候变化对四川盆地主要粮食作物气候生产潜力的影响,研究旨在为提高区域农业生产力并保障农业可持续发展提供科学依据。结果显示:1961—2018年四川盆地作物多年平均气候生产潜力的分布为水稻由西向东递增,玉米在盆地北部和西南偏高、其他地区偏低,冬小麦南北高、中部低。辐射量减小对3种作物气候生产潜力的影响为负效应;平均气温升高对作物气候生产潜力的影响为正效应;降水量变化是作物气候生产潜力变化出现空间差异的主要原因,降水量增加对作物气候生产潜力的影响为正效应,而降水量减少为负效应。气候变化对水稻气候生产潜力的影响在盆地西南部和北部的部分地区为正效应,其余地区为负效应;气候变化对玉米气候生产潜力的影响在盆地南部和东部的部分地区为正效应,其余地区为负效应;气候变化对冬小麦气候生产潜力的影响在盆地东北部的部分地区为负效应,其余大部地区为正效应。总体来看,气候变化对四川盆地冬小麦气候生产潜力的影响最大,为9.9kg·hm~(-2)·a~(-1),而对玉米和水稻的影响分别为-1.4 kg·hm~(-2)·a~(-1)和0.5 kg·hm~(-2)·a~(-1)。为了适应气候变化,四川盆地应选育光合效率高和抗旱性强的作物品种,并加强农田管理,以提高农业生产水平并保障粮食安全。     

近50年攀西地区烤烟水分盈亏变化特征分析

基于攀枝花和凉山州15个烤烟种植县气象站1961—2017年烤烟生长发育阶段逐日气象资料,采用联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的单作物系数法计算烤烟生育期需水量,其中作物系数(K_c)采用根据四川当地土壤和气候条件订正后值,同时计算烤烟移栽—成熟期及不同生育期有效降水量和缺水率,并探讨4个因子的时空分布特征及变化趋势。结果表明,近50年以来,从移栽—成熟期来看,需水量攀西西南部农区最多,变化趋势除北部、东部局部及盐源部分区域呈减少趋势,其余呈增加趋势;参考蒸散量攀西农区呈现由南至北逐渐降低的分布特点,其中攀西农区北部、东部及盐源部分区域呈下降趋势,其余区域呈上升趋势;有效降水量空间分布与参考蒸散量趋势相反,变化趋势农区除甘洛、雷波、西昌及宁南县部分区域为正值,其余大部是负值;缺水率攀西农区大体呈现从南到北逐渐降低的特点,变化趋势攀西农区北部局部及雷波、宁南县部分区域为负值,其余大部是正值。从各生育阶段来看,需水量开始成熟—成熟期最多,蹲苗—旺长期最少;参考蒸散量开始成熟—成熟期最大,旺长—开始成熟期最小;有效降水量开始成熟—成熟期最大,移栽—蹲苗期最小;缺水率移栽—蹲苗期缺水率最大,蹲苗—旺长期缺水率最小,各生育阶段的4个因子变化趋势总体正常。该研究可为种植结构调整、灌溉定量及时间优化、水资源合理利用对策提供科学参考。     

未来气候变化对四川盆地玉米生育期气候资源及生产潜力的影响

开展气候变化背景下四川盆地玉米生育期气候资源及生产潜力时空变化趋势的预估, 可对未来应对气候变化及玉米生产宏观决策提供重要的理论依据。利用区域气候模式PRECIS输出的未来A2和B2气候情景(2071-2100年)及基准气候条件(1961-1990年)气象要素资料, 分析了四川盆地玉米生育期内主要气候资源(日平均气温≥10 ℃积温、日照时数、降水量、参考作物蒸散量和缺水率)和玉米生产潜力(光合、光温和气候生产潜力)的时空变化特征。结果表明, 与基准气候条件相比, 在A2和B2两种气候情景下, 2071-2100年四川盆地玉米生育期内≥10 ℃积温、日照时数和参考作物蒸散量都呈增加趋势; 两种气候情景下, 日平均气温≥10 ℃积温的增量分别为460~641 ℃·d和376~492 ℃·d, 在盆地西部增量最大; 日照时数的增量分别为15~225 h和33~202 h, 雅安增加最多; 参考作物蒸散量的增量分别为76~144 mm和73~123 mm, 雅安增加最多。降水量在大部分地区呈减少趋势, 变幅分别为 87~56 mm和 73~47 mm, 雅安减少最多。玉米缺水率分别增加2%~18%和5%~16%, 雅安增幅最大, 未来四川盆地玉米受干旱灾害的风险可能加大。在A2和B2情景下, 2071-2100年玉米光合生产潜力分别增加228~3 277 kg·hm^-2和485~2 960 kg·hm^-2, 雅安和川北部分地区增量最大; 光温生产潜力也呈增加趋势, 分别增加2 923~5 874 kg·hm^-2和2 697~4 909 kg·hm^-2, 雅安的增量最大; 气候生产潜力同样呈增加趋势, 分别增加984~2 975 kg·hm^-2和293~2 090 kg·hm^-2, 盆地西部增加较多。未来四川盆地气候资源变化对玉米的生产有利, 产量存在提升空间。     

棉花地上部生长的功能-结构模型研究

利用2008-2010年棉花密度试验, 分析棉株器官生物量-形态间异速生长关系, 改进COTGROW模型中的发育和形态发生模块, 构建了棉花地上部器官形态建成模型; 基于COTGROW模型模拟数据,与GroIMP可视化开发平台的数据链接, 实现了棉花生长过程的可视化; 利用建立的功能-结构模型对不同密度棉花冠层的光截获量进行了模拟。利用2010年的试验数据检验模型, 结果表明, 棉花株高、主茎节数、果枝数、各果枝果节数、节间长度、节间直径、叶片长度、叶片宽度、叶柄长度、叶柄直径、棉铃长度以及铃直径测定值与模拟值间的均方根误差分别为3.85、0.64、0.52、0.66、1.00、0.15、1.58、2.39、2.54、0.05、0.13和0.10 cm, 模型效果较好; 构建的棉花地上部功能-结构模型可以较好地模拟棉花的形态特征, 并较逼真地显示棉花器官、植株的三维动态生长过程, 可以反映出不同环境条件、不同密度处理下棉花植株的三维形态, 在可视化的基础上模拟棉花冠层空间的光截获量。为虚拟棉作研究提供了技术基础。     

四川省单季稻高低温致灾因子危险性分析

开展单季稻高低温致灾因子危险性分析,可为四川省单季稻生产防灾减灾提供理论支持.基于1981年-2012年四川省26个气象台站单季稻观测资料和逐日气象资料,利用水稻高、低温灾害指标,从灾害发生频率、次数和强度等方面定量分析了四川省单季稻生育期内高温和低温致灾因子的危险性.结果表明:1981年-2012年四川省单季稻秧田期低温和灌浆结实期高温的发生频率较高,大部地区超过60%;秧田期低温和灌浆结实期高温的发生次数较多,大部地区在26~50次;秧田期低温和灌浆结实期高温的发生强度较高,大部地区分别为4~12天/次和6~9天/次.近30年来,四川省单季稻秧田期的低温发生次数和强度呈减少趋势;开花期高温发生次数基本不变,发生强度呈现降低趋势;灌浆结实期高温发生次数和强度呈增加趋势.四川省不同区域和不同生育阶段单季稻高温和低温致灾因子的危险性存在差异,需要因地制宜地应对气象灾害带来的不利影响,保障单季稻的安全生产.     

1961-2010年四川盆地冬小麦需水量时空变化

为了给四川麦区的农业用水提供指导, 采用四川盆地1961-2010年104个气象观测站的气象数据及1981-2010年17个农气站的冬小麦生育期数据, 利用参考作物蒸散量法以及作物系数法分析冬小麦各生育期内的需水量和水分盈亏情况.结果显示:50年间四川盆地冬小麦整个生育期的降水量有增有减, 但需水量和缺水量以下降趋势为主; 需水量在播种至开花期下降, 而在开花至成熟期有增有减; 缺水量在各个生育期内均呈下降趋势. 5个区域内的冬小麦整个生育期水分均不能得到满足, 尤以拔节至开花期最为严重.分析各区域代表站点冬小麦的水分状况, 盆地周边冬小麦的缺水最为严重.     

四川盆地玉米生育期气候资源及生产潜力的变化特征

基于四川盆地1961－2010年104个气象台站的气象资料和1981－2010年17个农气观测站的玉米生育期资料,利用农业生态区划模型(aez)计算了玉米生育期内生产潜力,并分析了农业气候资源及生产潜力的空间分布特征。结果表明：1961－2010年,四川盆地玉米生育期内平均≥10℃积温在盆地西部和南部呈增加的趋势,而在其他地区呈减小趋势,气候倾向率为-9.5~18.7℃·d·(10a)-1;平均日照时数在所有站点均呈现减少趋势,气候倾向率在-48.3～-4.3h·(10a)-1;平均降水量除川东北外均呈现下降的趋势,气候倾向率为-47.9～29.3mm·(10a)-1。近50年来,光合生产潜力和光温生产潜力均呈减少趋势,气候倾向率分别为-708～-64 kg·hm-2·(10a)-1和-404～-32kg·hm-2·(10a)-1;气候生产潜力在大部分站点呈减少的趋势,气候倾向率在-408～34kg·hm-2·(10a)-1。研究可对未来应对气候变化及玉米生产宏观决策提供重要的理论依据。