气候变暖背景下河南省夏玉米花期高温灾害风险预估

为预估未来气候变暖背景下夏玉米花期高温灾害风险,根据河南省19个农业气象观测站夏玉米抽雄期常年观测资料和未来RCPs(representativeconcentrationpathways)气候变化情景数据,构建夏玉米花期高温风险评价指标,开展河南省夏玉米花期高温灾害时空特征及风险演变分析。其中RCPs气候情景数据包括基准气候条件(1951—2005年, RCP-rf)和未来(2006—2050年)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径数据。以抽雄普遍期及之后7d确定为夏玉米花期,并内插匹配气候情景格点数据。以花期最高气温≥32℃和≥35℃作为轻度和重度高温灾害发生阈值,根据轻、重度夏玉米花期高温发生频率和高温积害,建立风险评价指标并分级。结果表明, RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温发生频率在20.5%～81.0%(≥32℃)和3.9%～51.9%(≥35℃)。与基准条件相比,≥32℃高温发生频率增加9.1%(RCP4.5)和11.0%(RCP8.5),≥35℃高温发生频率增加8.7%(RCP4.5)和8.3%(RCP8.5)。RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温积害在48.5～200.9℃·d(≥32℃)和9.8～138.5℃·d(≥35℃)。与基准条件相比,≥32℃高温积害增加25.4℃·d (RCP 4.5)和25.6℃·d (RCP 8.5),≥35℃高温积害增加25.8℃·d (RCP 4.5)和31.4℃·d (RCP 8.5)。由综合风险分析可知, RCP-rf情景下夏玉米花期高温灾害高值风险区主要分布在新乡、郑州、许昌、漯河、周口及其以东以北的地区(商丘除外),约占夏玉米主栽区面积的30.1%;RCP4.5情景下高值风险区扩大至洛阳和南阳以东的大部分地区,约占夏玉米主栽区面积的63.4%; RCP 8.5情景下高值风险区面积进一步向西扩大,约占夏玉米主栽区面积的占76.3%。     

河南雨养农业区土壤水分与气候变化的关系

利用河南省8个农业气象观测站1981—2005年的气象和土壤水分观测资料进行分析，结果表明：①河南省近25a来的年平均气温以0.05℃／a的速度上升，年降水量变化不明显；②土壤水分与气温呈极显著的负相关关系，而与降水呈极显著的正相关关系。得出：受气候变暖的影响，近25a来河南省雨养农业区土壤水分呈明显下降趋势。     

气候变化对河南省主要农作物生育期的影响

利用河南省7个农业气象观测站1981-2004年冬小麦、夏玉米的生育期观测资料和同期的气象资料,分析了这两种作物主要生育期的变化趋势及对气候变化的响应。结果表明:河南省冬小麦自返青到成熟的各生育期均表现出提前的趋势,其中以拔节期提前最明显;冬小麦全生育期缩短,存在1.3d/10a的总减少趋势;相关分析显示导致冬小麦生育期提前的主要原因是2-5月平均气温的上升和3月日照时数的增加。夏玉米所有生育期都表现出延迟的趋势,以成熟期延迟程度最大;夏玉米全生育期天数呈现出显著增加的趋势,增加速率为2.1d/10a;6-9月总降水量减少是造成夏玉米生育期延迟的主要原因。     

基于BEPS模型的雨养冬小麦农田土壤水分动态模拟

北部生态系统生产力模拟(BEPS,Boreal Ecosystem Productivity Simulator)模型能够模拟不同生态系统碳水循环过程,并通过气孔导度将二者有机地结合,在土壤水分模拟上具有更大的优势。为了使BEPS模型适用于较小空间尺度的雨养冬小麦农田生态系统的土壤水分模拟,根据冬小麦的降水截留过程、冠层的辐射传输过程、根系分布规律和区域土壤水文参数的获取方法对BEPS模型的水平衡模块进行参数方案调整。在此基础上,基于实现BEPS模型与遥感反演的农田土壤水分数据同化的目的,利用经上述调整方案后的BEPS模型,对郑州农业气象试验站2011—2015年冬小麦生长季的农田土壤水分进行动态模拟,并用观测数据进行验证。结果表明,调整后的BEPS模型能够较好地模拟雨养冬小麦农田土壤水分及动态变化,决定系数R2可达0.70以上,平均相对误差MRE总体低于25.0%,但对底层模拟能力较差;在以旬为步长条件下,拔节前模拟效果优于拔节后;土壤水文参数是影响模型模拟土壤水分垂直交换和分布的主要因素,可通过优化进一步提高土壤水分模拟能力。     

河南省陆地植被净第一性生产力估算及其时空分布

基于地理信息系统和卫星遥感技术,利用地面气象数据和MODIS数据,同时考虑河南省自身实际地理和植被覆盖情况,在对最大光利用率和水分胁迫系数的获取进行改进的基础上,利用CASA模型对河南省植被净第一性生产力（NPP）进行了估算,并分析了其时空分布。结果表明,2008年河南省NPP生产量为34.87 Mt C,NPP空间分布和植被类型有密切关系,森林植被最大,然后依次是灌丛、草地、农田等。12、1和2月NPP最小,植物基本停止生长,植被的NPP只占全年的1.38％;5、7和8月的NPP最大,占全年总量的56.84％。与Miami、Montreal、Chinkugo模型相比,本研究结果和Miami模型结果最为接近,植被类型NPP均值排序和Chinkugo模型相似;与实测数据对比结果显示,模拟值接近于实测值,说明模型适用于河南省NPP的模拟。     

机遇与挑战--论现代农业气象学在我国近年来的进展与未来的展望

农业气象学是农业科学与气象科学之间的边缘科学 ,其主要研究对象是气象条件与农业生产对象与过程之间相互关系及规律的一门学科。它作为一门既古老又年轻的科学 ,经历了一个多世纪来在科学理论和科学内涵的创新及技术方法的发展 ,现在已成为具有多学科、多层次的应用技术科学体系 ,在国民经济的各个领域 ,都起着十分重要的作用。一、成就近年来 ,我国农业气象学在许多方面都取得了举世瞩目的新发展和新成就 ,主要可概括为如下几方面 :1 .运用农业气象数值方法 ,进行作物生长发育和产量形成以至生态系统与气象条件的定量关系和动态模拟的研…     

冬季温度的主成分分析

用主成分分析法分析河南省新乡市1971~2000年冬季温度的变化,并用相同方法分析冬季每个月主成分,得出了影响每个月的温度的主成分。     

基于SupReMe影像重建和RF的玉米冠层LAI反演

针对Sentinel-2卫星影像拥有3个对植被生长状况非常敏感、空间分辨率为20m的红边波段（705、740、783nm）,其空间分辨率与可见光和近红外波段10m的空间分辨率不一致,使Sentinel-2影像应用受到限制的问题,基于多光谱多分辨率估计的超分辨率（Super-resolution for multispectral multiresoltion estimation, SupReMe）算法将空间分辨率20m的6个波段重建为10m;以重建后的影像为数据源,耦合PROSAIL辐射传输模型和随机森林模型反演玉米冠层叶面积指数（LAI）,并以野外实测LAI验证其反演精度。结果表明,采用SupReMe算法对Sentinel-2影像进行重建后,在保持光谱特性不变的同时提高了影像的空间细节;基于重建影像和原始影像的LAI反演决定系数R2分别为0.70、0.68,均方根误差RSME分别为0.240、0.262。研究表明,利用SupReMe算法重建后的Sentinel-2卫星影像,能够在提高玉米冠层LAI反演空间分辨率的同时提高反演精度,在挖掘高分辨率农作物生长信息方面具有很大潜力。     

干热风对冬小麦灌浆速率和千粒重的影响

为定量分析冬小麦灌浆不同时期出现的干热风对小麦产量形成带来的危害,利用郑州农业气象试验站连续两个年度的干热风人工控制试验数据,结合前期作物观测资料,研究了干热风对冬小麦籽粒灌浆速率及千粒重的影响。结果表明,干热风导致冬小麦灌浆速率不同程度下降,不同时期干热风的降幅表现为灌浆中期灌浆后期灌浆前期,重度干热风轻度干热风。随着干热风后冬小麦的自身修复和后续灌浆进程,最终千粒重不同程度降低,降低幅度最大的是灌浆后期重度干热风,千粒重降低5.4g,降幅达14.5%;其次为灌浆中期重度和轻度干热风,千粒重分别降低9.7%和4.8%;再次为灌浆后期轻度干热风;而灌浆前期干热风对千粒重影响不显著。     

秸秆覆盖麦田水分动态及水分利用效率研究

试验研究表明,秸秆覆盖可改变作物耗水规律。即前期能抑制土壤蒸发,减少土壤水分无效消耗;后期则增强植株蒸腾,促进干物质积累,使农田耗水由物理过程向生物学过程转化,有利于提高产量和作物水分利用效率。不同覆盖期和不同土壤水分条件下覆盖效果不同,土壤含水量５５％～７０％的麦田覆盖效果最佳,覆盖时间以冬小麦进入越冬期停止生长时覆盖为宜。