基于Web和作物模型的棉花气象服务系统构建

为便于作物模型的推广和应用,为农业气象服务提供有力工具,以棉花功能结构模型Cotton XL为基础,构建了基于Web的棉花气象服务系统,实现了新疆棉区棉花生长发育状况的逐日动态模拟。系统采用MySQL建立了新疆棉区气象、土壤和主栽品种数据库,采用B/S结构模式,包括前端展示、数据存储和后台分析,运用Java语言实现了棉花模型Cotton XL的内部调用以及模型和数据库之间的信息传递,运用PHP语言实现了决策页面和数据库之间的信息传递。系统以气候、土壤、管理措施和品种特性为基本输入,可提供棉花生长发育动态预测、产量预报和品质预测等服务。经验证,系统能够较好地反应新疆棉区棉花生长发育和产量形成过程,系统的建立对提升气象为农服务能力具有重要的现实意义。      

新疆棉花物候期对气候变化的响应及敏感性分析

为了研究气候变化背景下棉花物候的变化规律,对棉花生长模型COSIM进行参数调校,验证实现本地化,利用数理统计及作物模型模拟的方法,分析了棉花物候期对气候变化的响应及其敏感性。结果表明：1980—2019年,新疆棉区棉花出苗期、现蕾期、开花期分别提前0.5~7.0 d/10a、0.1~5.8 d/10a、0.3~3.9 d/10a,吐絮期推迟0.1~4.7 d/10a。COSIM模型模拟棉花物候变化趋势结果与实际较一致,出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期实际值与模拟值的RMSE分别为0.9、0.7、0.6、0.7天。以1981—2010年气候条件为基准,增温0.5℃、1℃、1.5℃、2℃,各棉区棉花出苗期、现蕾期、开花期和吐絮期分别提前0~2天、1~9天、2~12天和3~31天,营养生长、生殖生长分别缩短0~6天、2~22天。在气候变暖的趋势下,通过选择生育期较长的品种、调整播期等措施,可充分利用热量资源,实现棉花优质高产。     

1961-2015年库尔勒市热量资源特征分析

气候变化使热量资源发生了变化，对农业生产的空间分布产生影响。研究热量资源变化特征对合理利用热量资源、调整农业气候指标和种植结构有指导意义。利用库尔勒市1961—2015年逐日气温资料，通过气候倾向率和Mann-Kendall突变方法研究库尔勒气温和≥0、3、5、10、15和20 ℃的初日、终日和持续日数，以及无霜初日、无霜终日和无霜期的变化特征。结果表明，1961—2015年，库尔勒市气温在1998年发生突变，年平均气温升高速率为0.29 ℃/10 年（P＜0.01），突变后较突变前增温1.0 ℃；冬季平均气温增加幅度最大；≥0、3、5、10、15和20 ℃初日提前、终日推迟，作物生长季明显延长；≥0、3、5、10、15和20 ℃活动积温显著增加，气候倾向率为80.7、80.2、85.1、69.0、75.6和103.4 d·℃/10年；无霜初日显著提前4.0 d，终日显著延迟4.3 d，持续日数显著增加8.4 d。近55年库尔勒市气温升高，积温增加，生长季、无霜期延迟，对农业引种和品种推广有积极作用，需根据热量资源现状重新确定合适的农业气候指标和种植区划。      

2021年新疆棉花生长气象条件分析

全球气候变化背景下,极端天气事件频发,气象因素是影响棉花高产、稳产、优质的关键环境因素.根据新疆植棉区64个国家基本气象站资料,对2021年新疆棉花不同生长发育阶段的气象条件进行解析,为充分了解气象条件对新疆棉花发育、产量、品质的影响提供科学依据.     

北疆主要植棉区热量资源变化及对棉花产量的影响

基于新疆北疆主要植棉区10个气象站1961—2017年棉花生育期月平均气温、≥10 ℃积温、≥15 ℃积温、≥20 ℃积温、无霜期气象资料和棉花产量数据，采用线性趋势分析、突变检验等方法，对北疆主要植棉区的热量资源及产量变化进行分析。研究表明：（1）生育期月平均气温呈现自东向西升高趋势，相差较小；≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃积温和无霜期也呈现自东向西增多趋势，其中无霜期相差19.4 d。（2）生育期月平均气温呈波动性上升趋势，气候倾向率为0.30 ℃·（10 a）^－1；≥10 ℃、≥15 ℃和≥20 ℃积温均呈现明显的波动上升趋势，累积距平最小值分别出现在1994年、1995年和2004年，气候倾向率分别为94.1 ℃·（10 a）^－1、66.7 ℃·（10 a）^－1和99.3 ℃·（10 a）^－1；≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃积温的持续时间呈现增加趋势；初霜期延后，终霜期提前。（3）生育期月平均气温在1994年发生了突变；无霜期在1992年前后发生了突变，突变后延长了11.1 d；≥10 ℃积温在1995年发生突变，突变后增加了319.2 ℃；≥15 ℃积温突变不明显；≥20 ℃积温在2004年前后发生突变，突变后增加了418.7 ℃。（4）棉花单产与趋势产量呈明显上升趋势，气象产量波动性较大，单产与热量资源的相关性较高；热量资源的增加对棉花产量的增加具有正效应。（5）热量资源对棉花产量提升起重要作用：丰收年景普遍表现为积温较常年多，光热条件好；歉收年景表现为热量减少，无霜期缩短，光热条件差，降水量略偏少；平常年景表现为降水量接近常年，日照时间略多于常年，整体光热条件一般。     

1981—2020年精河县枸杞生长季农业气候资源的变化特征

【目的】探明精河县农业气候资源的变化特征,为当地枸杞产业应对气候变化提供科学依据。【方法】利用精河县气象站1981—2020年逐日气象资料,采用Mann-Kendall突变检测和气候倾向率等方法,分析枸杞生长季农业气候资源的变化特征。【结果】1981—2020年,枸杞生长季气温为19.7～23.5℃,平均气温21.5℃,气候倾向率为0.4℃/10 a;≥10℃积温3 062～4 400℃·d,平均3 845.6℃·d,≥10℃积温气候倾向率为162.6 ℃·d/10a,≥10℃积温日数气候倾向率为4.6 d/10a;平均气温、≥10℃积温及其日数随年份增加呈明显升高趋势,且均在2004年发生由低到高的显著突变。1981—2020年精河县初霜日推迟,气候倾向率为2.8 d/10a;终霜日提前,气候倾向率为-3.0 d/10a;无霜期延长。枸杞夏果成熟期间高温日数增加,生长季降水量呈微弱增加趋势,年代变化趋势不明显,但波动较大。日照时数在1999年发生突变,呈显著增多趋势。枸杞生长季降水主要集中在6月和7月,气候倾向率分别为-0.4 d/10a和2 d/10a。【结论】气候变化背景下,精河枸杞生长季热量资源的增加有利于提高枸杞产量,但枸杞萌芽展叶期遭遇霜冻风险增大,4月需加强霜冻灾害防范。夏果成熟期间高温日数增加,需关注高温对枸杞幼果生长发育造成的不利影响。7月降水量增加,对枸杞产量形成有一定影响。     

近40年气候变化对石河子棉区棉花生长发育的影响

为了阐明石河子地区气候环境对棉花生长发育的影响,利用石河子地区4个气象站点1981—2018年气象资料,通过气候倾向率、M-K突变分析、生理发育时间等方法分析计算气候环境和棉花生长发育变化特征。结果表明:1981—2018年石河子地区棉花产量和单位面积产量均呈显著增加趋势,增加率分别为1.4万t/a和57.9 kg/hm2;石河子地区平均气温和最低气温均呈显著增加趋势,气候倾向率分别为0.32和0.51 ℃/10a,而最高气温以0.18 ℃/10a的速率不显著增加;最高气温≥35 ℃日数主要分布在6—8月,7月高温日数最高;最低气温＜12 ℃的日数主要分布在4月和9月;无霜期呈显著增加趋势,气候倾向率为6.4 d/10a;播种期呈现显著提前趋势,提前速率为－0.48 d/a;棉花生理发育时间呈显著增加趋势,倾向率为2.4 d/10a,突变年份在1997年。      

伊犁河谷冰葡萄最佳延迟采收时间探讨

2018−2019年对伊宁县观测区的冰葡萄进行分期采收试验,并测定不同延迟采收时间果实的总糖、总酸、糖酸比,利用相关分析、偏回归分析和多元线性回归分析,探寻不同延迟采收期冰葡萄的品质变化、品质年际变化以及品质与气象因子关系的变化规律,并以此判别当冰葡萄达到“最优品质”时的最佳采收时间,为优化冰葡萄品质、合理化区域管理提供参考依据。结果表明：（1）2018年及2019年随着冰葡萄成熟后采收时间的推迟,总糖和总酸含量的整体变化趋势基本一致,均表现为总糖含量随采收时间推迟逐渐增大,总酸含量随采收时间推迟呈先减后增的变化特点。（2）影响冰葡萄总糖含量的主要气象因子有采摘前120d平均气温（T120）、采摘前120d平均最低气温（Tmin120）、采摘前30d平均气温日较差（ΔT30）;影响冰葡萄总酸含量的主要气象因子有采摘前120d平均气温（T120）、采摘前120d平均最低气温（Tmin120）、采摘前120d平均相对湿度（RH120）、采摘前60d平均相对湿度（RH60）。（3）形成“最优品质”所需的气象条件适宜区间为7.5℃≤T120≤18.3℃,4.8℃≤Tmin120≤9.6℃,48%≤RH60≤70%,52.3%≤RH120≤64.8%,研究区采收期气象条件满足上述范围时,冰葡萄达到最佳采收时间。2018年最佳采收时间为11月21日,2019年最佳采收时间为12月1日。根据此气象条件,对2020年伊宁县冰葡萄最佳采收期进行验证,结果与实际相符,说明研究结果可以用于实际推广。     

近50 a新疆且末县红枣农业气候资源变化特征分析

本研究以且末县红枣为研究对象，利用且末县1971-2020年逐日气象数据资料，采用Mann-Kendall突变检测、小波分析、气候倾向率等方法，分析红枣生长季农业气候资源变化特征，为当地红枣产业适应气候变化提供科学依据。结果表明：红枣生长季平均气温和≥10℃积温呈显著增加趋势，气候倾向率分别为0.36℃/10 a、98.4（℃·d）/10 a，分别在2003年和2008年发生了由少由到多的显著突变；降水量变化不明显，呈略微的增加趋势，年际间波动较大。日照时数呈减少趋势，在1981年发生由多到少的突变，气候倾向率为24.4 h/10 a；夏季高温日数呈增加趋势，尤其以7月份的增加显著，增加速率为2.0 d/10 a ；夏季气温日较差平均15.8℃，6～8月气温日较差均呈减少趋势，但变化不明显。春季、夏季的大风日数和沙尘日数呈均减少趋势，其中大风日数显著减少，沙尘日数年际分布不均。气候变化背景下，且末县红枣生长季光热资源丰富、气温日较差大，总体有利于红枣产量的提高，但开花坐果期高温日数的增加，对红枣生长发育有一定影响。