气象大数据应用场景与气象服务技术预见研究——面向重庆农业领域

气象大数据在农业领域的应用尚处于模糊前端,优先发展重要应用场景的气象服务关键技术,对推动农业农村现代化具有重要的理论价值和现实意义。本研究基于文献计量和德尔菲法的定性与定量结合的技术预见方法,对“十四五”至2035远景重庆农业领域气象大数据应用场景和基于场景的气象服务技术进行了预见。研究表明：“智慧农业”和“数字乡村”是我国农业领域气象相关大数据研究热点主题。气象大数据的重要应用场景和关键气象服务技术集中于农业产业链的产前和产中环节,农业生产与管理子领域遴选出了最多的5个重要场景和7项关键技术。关键气象服务技术预期实现时间集中在2026—2030年,研发应用风险总体偏大。此外,分析结果表明,“政、产、学、研合作不够”、“数据资源获取和共享不畅”、“研究经费投入不足”、“缺少科研和技术人才”是制约气象大数据在重庆农业领域应用的主要因素。针对这些制约因素,本研究提出了包括促进协同创新、破除“数据壁垒”、提高投入产出效益、培养复合型人才等方面的措施,以推动气象大数据在农业领域的创新发展。     

重庆秋马铃薯生产气候条件及科技保障技术

根据马铃薯生长发育的特性和优质高产所需的气象条件,结合重庆34个区县气象台站观测资料,确定重庆秋马铃薯生产适宜时段,并分析了该时段的气候条件及气象灾害。提出重庆秋马铃薯优质、高产的农业气象适用栽培技术:加强气象预报与灾害预报,适当调整马铃薯生产时间;选用良种,稻草覆盖栽培;根据天气变化,加强田间管理。     

基于关键气象因子的中稻单产动态预报

利用重庆市1986-2009年中稻单产和中稻生育期内旬平均气温、旬降水量、旬日照时数等资料,采用统计分析法建立中稻气象产量动态预报模型,在此基础上预报中稻单产。用5a滑动平均方法分离中稻趋势产量,在分析气象产量与中稻全生育期逐旬气象要素相关性的基础上,以3月中旬平均气温、5月下旬日照时数、7月中旬平均气温、7月中旬降水量、7月中旬日照时数、7月下旬平均气温、7月下旬降水量和8月上旬平均气温等作为关键气象因子,建立中稻气象产量动态预报模型,并应用该模型实现中稻单产动态预报。对1986-2009年的中稻单产做模拟检验,平均准确率在96%以上,95%以上的年份预报准确率超过90%。对2010年的单产进行预报,准确率为91.5%～92.8%,预报准确率较高,基本能满足业务服务的需要。     

重庆秋马铃薯生产气候条件及科技保障技术

根据马铃薯生长发育的特性和优质高产所需的气象条件,结合重庆34个区县气象台站观测资料,确定重庆秋马铃薯生产适宜时段,并分析了该时段的气候条件及气象灾害。提出重庆秋马铃薯优质、高产的农业气象适用栽培技术:加强气象预报与灾害预报,适当调整马铃薯生产时间;选用良种,稻草覆盖栽培;根据天气变化,加强田间管理。     

基于露点法空气相对湿度估算的马铃薯晚疫病始发期预报

为解决山地环境下马铃薯晚疫病等农业病虫害预报应用场景对近地空气相对湿度数据资料的切实需求,本研究以连续性空气温度、湿度数据集为基础样本,分析不同环境条件下露点法估算空气相对湿度的准确性,讨论以环境温湿度条件为协同参照指标的露点法估算空气相对湿度的质量控制有效性。以马铃薯晚疫病始发期预报为例,论证基于露点法空气相对湿度估算的马铃薯晚疫病始发期预报效果。结果表明,露点法空气相对湿度估算值与实测值一致性较好,决定系数、平均绝对误差、相对误差、一致性系数分别为0.44、8.07%、0.11%、0.97,但在实际环境空气相对湿度较小的情况下,存在明显的高估。不同环境条件对露点法估算空气相对湿度准确性的影响不同,估算准确性随环境湿度增大而提高,实际空气相对湿度为60%以上时,准确性较高;估算准确性随环境温度的变化表现为环境温度在10℃以上时,准确性较高。应用露点法估算的空气相对湿度对马铃薯晚疫病始发期进行预报,预报漏报率普遍在30.0%以下,最低为16.7%。结合作物病害发生与防控的实际情况,露点法估算空气相对湿度在马铃薯晚疫病始发期预报中表现出良好的应用效果。     

近50年来四川盆地东部水稻高温热害发生规律研究

利用四川和重庆共69个气象站1960-2008年的气象资料,分析了四川盆地东部近50年水稻高温热害的时空分布规律.结果表明:①水稻高温热害以20世纪60年代和70年代最重,20世纪80年代最轻,21世纪有加重的趋势;轻度高温热害呈波动下降的趋势,而重度高温热害呈增加的趋势.②水稻高温热害高值区位于四川盆地东部,中部呈西南向东北方向延伸,重度高温热害的高发区域主要集中在重庆的东北部.③根据气候趋势,采取调整播期和栽期,选择抗高温的品种,用日灌夜排、喷灌水雾和喷洒化学药剂等改善田间小气候条件的方式,可减轻高温热害的影响.     

重庆地区参考作物蒸散时空特征与气候影响因子

利用重庆地区34个气象站1961-2009年逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算了参考作物蒸散量(ET0),并通过GIS空间插值、气候倾向率、Mann-Kendall突变检验等方法,分析了重庆地区ET0的时空变化特征及其气候影响因子。结果表明:在空间分布上,重庆地区参考作物蒸散具有明显的区域差异,总体表现为:自西向东北方向增加,向东南方向减少。年内ET0主要受日照与气温的影响,其变化曲线呈单峰型。49年以来,重庆地区年均与春、夏、冬3季ET0均呈显著下降趋势,秋季的变化特征不明显,日照与风速的显著减小是造成重庆地区ET0呈下降趋势的主要原因。     

玉米根、茎、叶中脱落酸含量和产量形成对土壤干旱的响应

对不同程度土壤干旱胁迫下玉米根、茎、叶中脱落酸含量与产量形成进行了试验研究。充足底墒播种后采用5个土壤水分处理（分别占土壤田间持水量>80%、70%～80%、60%～70%、50%～60%、40%～50%,代号为WT1～WT5）,并遮去自然降水。试验结果表明,拔节期从中等干旱胁迫开始,玉米根、茎、叶中ABA含量大幅度增加,干旱加剧会使根     

基于面板数据模型的渝西地区县域气象灾害累积天数对粮食产量的影响

以渝西地区11个气象站点2004-2010年的连阴雨、洪涝、高温累积天数,以及各区(县)相应年份统计年鉴中粮食播种面积、粮食产量为原始数据,借助面板数据模型,对县域尺度上连阴雨、洪涝、高温三类气象灾害累积天数的空间特征及其对渝西地区粮食单产的影响效应进行研究.结果表明,渝西地区县域层面的连阴雨、洪涝、高温三类气象灾害的累积天数和年际波动幅度差异明显;同时,连阴雨、洪涝、高温灾害的累积天数每增加1％,将导致渝西地区粮食单产分别减少0.036％、0.015％和0.31％.针对连阴雨、洪涝、高温三类气象灾害制定相应的减灾政策,有助于保障渝西地区粮食生产的稳定.     

不同覆盖对夏玉米叶片光合和水分利用效率日变化的影响

在中国气象局农业气象试验基地,对留残茬和秸秆覆盖措施下夏玉米叶片光合作用和叶片水平上的水分利用效率进行了试验研究,以探索夏玉米在这两种方式下的节水抗旱高产的生理生态机制。试验结果表明:光合速率日变化差异主要表现在上午;下午虽不甚明显,但也是覆盖和残茬两个处理略高于对照,说明2种土表覆盖方式促进了该时段光合速率的提高。留残茬和覆盖能明显提高夏玉米叶片水平上的水分利用效率,尤其在下午表现更为明显,最终提高产量水平上的水分利用效率,使农田的光、温和水资源得以科学有效地利用。