气候变化对河北省宁晋县夏玉米产量的影响

利用M-K检验和Sen斜率对河北省宁晋县1982—2018年的气象数据和对应年份的玉米产量数据进行分析,并利用HP滤波法将夏玉米产量分离为气候产量和趋势产量,进而分析气候产量与气候变化的关系,筛选产量变化较大的年份,分析气象因子的变化特征,进而解释夏玉米生产主要的气象影响要素.结果表明:夏玉米种植季总日照时数、相对湿度...     

黄淮海地区冬小麦种植北界时空演变及未来趋势分析

为探索黄淮海地区冬小麦种植北界的变化规律,该文基于黄淮海及周边地区94个气象站1961—2017年逐日气象数据和代表性浓度路径(representative concentration pathways,RCPs)RCP4.5、RCP8.5情景下2011—2100年逐日温度数据,采用5个气候指标对黄淮海地区冬小麦种植北界进行分析。主要结论如下:1961—1970年黄淮海地区冬小麦种植北界主要分布于天津—河北霸州—保定—石家庄—邢台—山西临汾一线;1971—1980年,该线在河北境内北移约65 km,在山西境内北移约40 km;与1971—1980年相比,1981—1990年北界变化较小,仅在河北唐山附近略南移,山西运城附近略北移;与1981—1990年相比,1991—2000年北界变化较大,尤以山西地区为最,将原本的正弦线趋势压缩为平滑抛物线趋势,临汾附近南移,阳城附近北移;相较于1991—2000年,2001—2010年北界略北移;相较于2001—2010年,2011—2017年北界呈南移现象。未来RCP4.5情景下,2011—2040年冬小麦种植北界主要分布在河北乐亭—唐山—北京—河北保定—石家庄—邢台—山西榆社—临汾一线;2041—2070年该线在河北境内北移至秦皇岛,山西境内北移至介休;与2041—2070年相比,2071—2100年北界在河北境内趋于稳定,在山西境内北移至太原北部。RCP8.5情景下,冬小麦种植北界变化较大:2011—2040年北界位于河北秦皇岛—唐山—北京—河北保定—石家庄—山西临汾一线;2041—2070年,该线在河北境内北移至遵化、青龙附近,在山西境内北移至兴县、太原附近;2071—2100年,北界北移至河北承德—丰宁—张家口—怀来—保定—山西原平—五寨—河曲一带。此外,与RCP8.5相比,RCP4.5情景下黄淮海地区冬小麦种植北界变化趋势较小。该研究可为黄淮海地区冬小麦种植敏感性地带适应气候变化提供理论依据和技术支撑。     

黄淮海地区Hargreaves公式主要参数的空间化处理

为了提高Hargreaves公式在不同地区的适用性和准确性,提高区域作物需水量的估算精度和罐区灌溉管理水平,该文基于黄淮海地区54个气象站1961-2012年的逐日气象资料,以最高温度、最低温度、大气顶太阳辐射为自变量,以Penman-Monteith公式计算的参考作物蒸发蒸腾量为因变量,对Hargreaves公式主要参数进行拟合,并采用普通克里格方法进行空间化处理。结果表明:黄淮海地区全年和夏季转换系数K变化趋势相同,均从西北向东南逐渐增大,春、秋、冬季变化趋势则相反;全年和夏季指数系数n变化趋势相同,均从黄淮海的东南向西北逐渐增加,春、秋、冬季则从东北向西南逐渐增加;温度偏移量Toff总体表现为从西南向东北逐渐增加。率定后的Hargreaves公式与P-M公式的相关指数,全年最大,为0.79,春秋次之,分别为0.70和0.71,冬季最小,为0.46,拟合后相应参数的标准误表明拟合值全年最准确,冬季最差。     

未来主要气候情景下黄淮海地区参考作物蒸散量时空分布

探索未来主要气候情景下参考作物蒸散量(reference evapotranspiration,ET0)的时空分布可为农业水资源科学配置,科学应对气候变化对农业生产的影响提供基础数据支撑。该文利用黄淮海及周围88个站点1961-2010年逐日气象数据,Penman-Monteith公式估算的ET0为因变量,采用非线性回归分析方法对Hargreaves公式进行参数属地化订正,基于1961-2005年温度日序列,利用统计降尺度模型(statistical downscaling model,SDSM)以及大气环流模型(general circulation models,GCMs)中加拿大地球系统模式(the second generation of Canadian Earth System Model,Can ESM2)得到代表性浓度(representative concentration pathways,RCPs)4.5和8.5两种排放情景下2010-2100年温度日序列,通过率定的Hargreaves公式预测黄淮海地区ET0,并采用普通克里格(ordinary Kriging)方法进行空间化处理。结果表明:率定后的Hargreaves公式与Penman-Monteith公式的相关指数波动范围为0.65~0.85,平均值为0.80,SDSM模拟的最低温度、最高温度率定期和验证期的确定性系数都在0.95以上;未来两种气候情景下,黄淮海地区ET0整体上均呈增加趋势;RCP4.5情景下ET0从河北与山东、河南交界处形成的"勺"状向周围逐渐减小,在河北唐山与乐亭、江苏东台、河南驻马店附近达到最小值;RCP8.5情景下黄淮海地区2020 s(2011-2040年)、2050 s(2041-2070年)ET0的空间分布和RCP4.5非常相似,但2080 s(2071-2100年)ET0的空间分布差异较大,最高值主要分布在山东惠民县附近、河南新乡附近、安徽蚌阜和江苏盱眙附近。如不采取科学的应对措施,未来ET0的增加,可能会进一步加剧该区水资源短缺程度,该研究可为黄淮海地区水资源的优化管理和灌溉制度制定提供科学参考。     

夏玉米茎流速率变化规律及其影响因子研究

采用FLOW32-1K包裹式茎流计测量茎流速率,分析2018年夏玉米(郑单958)蒸腾量(本研究采用茎流)与气象因子,包括净辐射、温度、饱和水汽压差(VPD)、风速的相关性,并以Pearson相关性系数进行评价。结果显示:试验期间土壤含水率保持在田间持水率的70%～80%,得出在玉米不受水分胁迫条件下,茎流速率与净辐射、温度、VPD、风速均呈线性相关,相关系数分别为0.754、0.622、0.674、0.443,表明太阳辐射与茎流速率关系最密切,与风速关系最小。在夏玉米生长吐丝期、灌浆期和成熟期,晴天时茎流速率日变化为单峰曲线,早上5∶00茎流开始启动,随后茎流速率逐渐上升,在11∶00茎流速率达到峰值74.5 g·h~(-1),随后又降低,一般在21∶00降低为0.0。雨天时由于大气辐射不稳定,表现为多峰曲线,且茎流速率波动较大(0～37.7 g·h~(-1))。经计算夏玉米在灌浆生长期叶面积指数稳定在4.4,这时基础作物系数K_(cb)为1.0,9月10日后显著下降,至收获时(10月1日)降低至0.55。     

非充分灌溉下8个小麦品种旗叶光合与产量及水分利用效率的关系

选择河北省推广面积较大的8个小麦品种，在非充分灌溉模式下，分别于抽穗期、灌浆期、乳熟期对小麦旗叶的气孔交换参数和荧光参数进行测定，分析不同品种旗叶光合特性及其与产量及水分利用效率的关系。结果表明：8个小麦品种的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）均表现为：抽穗期>灌浆期>乳熟期；叶片水分利用效率（LWUE）在抽穗期品种间差异较大，变化范围为3.7~7.9 μmol·mol ^-1，灌浆期品种间差异较小，在5.1~7.3 μmol·mol ^-1之间，乳熟期，婴泊700和邯农1412的LWUE分别高于其他品种约1~2 μmol·mol ^-1；8个小麦品种的实际光合效率（ΦPSⅡ）和光合活性（qP）均表现为：抽穗期>灌浆期>乳熟期；最大光合效率（F_v/F_m）在抽穗期和灌浆期，均稍高于0.80，乳熟期降低,在0.60~0.80之间。8个小麦品种的产量与灌浆期Pn、Tr和Gs均呈显著正相关，相关系数均在0.80左右，表明灌浆期较高的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度可作为高产的优选指标。在非充分灌溉条件下，轮选103、婴泊700、石麦26的产量均在7 500 kg·hm^-2以上，作物籽粒水分利用效率均在2 kg·m^-3左右，考虑抗旱能力、籽粒产量和水分利用效率，此3个小麦品种可作为河北省节水抗旱型小麦品种进行推广。