气候变暖背景下黄淮海平原北部冬小麦生育期霜冻灾害发生规律

为探明气候变暖背景下黄淮海平原北部冬小麦生育期霜冻灾害发生规律,采用线性倾向估计、MannKendall法和R/S分析法,分析1960—2017年的黄淮海平原北部12个气象站点0cm地面最低温度数据。结果表明:1)年均气温表现出一致的上升趋势,北部升温速率高于南部。2)研究区初霜冻推迟,终霜冻提前,无霜期延长,初霜冻延后趋势的空间表现为北部区域比南部区域更明显,终霜冻提前趋势的空间表现为南部区域比北部区域更明显,无霜期延长趋势南部比北部区域更明显。3)初霜冻日期突变年份为2006年,终霜冻日期发生突变的年份为1992年,2007—2017年初霜冻推迟,1993—2017年终霜冻提前。冬小麦(Triticum aestivum)生育期在2004年发生突变,2005—2013年生育期缩短。4)冬小麦生育期间霜冻发生频次平均增加42%,霜冻发生频次显著增加。     

积温及热量资源概念的科学性问题与改进

积温与热量资源的概念广泛存在于国内文献及教材,但其传统定义有违物理学原理,英译用词及度量单位也不统一,需要给予准确的科学诠释并进一步规范化。本文分析了Web of Science的相关文献,综述了积温与热量资源概念的由来与发展,提出了应用中存在的问题。研究表明：虽然积温作为农业热量资源的主要指标并广泛应用,但植物和变温动物完成某个阶段的生长发育并非需要一定数量的积温,而是需要适宜温度条件和必要的持续时间;过高的温度或过多的热量反而可造成伤害,有时有的物种反而需要相对较低的温度条件。建议将“热量资源”改称“温度资源”,即有利于植物与变温动物生长发育的温度条件与其持续时间的综合,从而赋予积温和温度资源充分的生物学与物理学意义。     

不同下限基点温度对积温模型模拟效果的影响

为探究不同下限基点温度对作物发育阶段积温稳定性和对发育期模拟效果的影响,本研究基于一个下限温度的线性生长假设,以1990—2015年北京密云冬小麦抽穗至成熟期为例,统计设定下限温度5.0~15.0℃不同基点温度的阶段活动积温和有效积温,分析活动积温和有效积温这2种积温模型的阶段积温及其标准偏差和变异系数随下限温度的变化情况,并以模拟均方根误差和模拟准确率为指标对比分析下限温度指标对积温模型模拟效果的影响。结果表明:阶段积温随下限温度而变化,有效积温随下限温度升高而降低的趋势和程度比活动积温更快;阶段活动积温大于有效积温,且两者差值随着下限温度的升高而增大;在一定的下限温度范围内,以标准偏差为指标时有效积温绝对稳定度优于活动积温,而以变异系数为指标时则活动积温相对较有效积温相对稳定;以均方根误差检验模拟效果,则阶段活动积温模拟效果优于有效积温;以发育期模拟误差在2d以内表征模拟准确率时,2种积温模型的模拟效果随下限温度而变化,下限温度在5.0~12.5℃时,有效积温的模拟准确率高于活动积温的,而当下限温度≥12.5℃时,活动积温的模拟准确率大于有效积温的。     

下限温度对北京樱花盛花始期模拟效果的影响

利用实际物候观测资料,通过人为设定不同生长发育下限温度值,比较不同指标对应发育阶段所需积温的稳定性和物候模拟准确率,是鉴定植物生长发育下限温度指标的常用统计方法。利用1998-2014年北京市海淀区玉渊潭公园樱花盛花始期观测资料,在设定下限温度0.0～5.0℃范围内,以0.1℃为步长,分别统计历年1月1日-樱花盛花始期的阶段活动积温和有效积温,对比分析不同温度指标对两种模型阶段积温稳定性和发育期模拟准确率的影响。结果表明：（1）阶段积温随设定下限温度指标而变化,且阶段活动积温值及其年际变化值均大于有效积温;（2）两种积温的标准差以活动积温的标准差较大,表明采用有效积温测算樱花盛花始期的误差小于活动积温测算结果;阶段有效积温在设定下限温度0.0～2.9℃范围内变异系数较小,3.0℃及其以上时活动积温的变异系数小于有效积温,活动积温离散程度更小;（3）不同设定下限温度值的始花期预测结果,均以2～3℃的准确率较高。对应设定下限温度0.0～3.2℃范围,有效积温模拟始花期基本准确率（误差小于3d）和准确率（误差2d以内）均大于活动积温模拟结果,但设定下限温度＞3.8℃时结果相反。设定下限温度处于3.3～3.8℃时,有效积温模拟误差的基本准确率大于活动积温,误差小于2d准确率则低于活动积温。综上所述,无论活动积温还是有效积温,均以设定下限温度2.0～3.5℃的计算结果标准差和变异系数最小,准确率较高,在未进行生理测定的条件下,可将其作为樱花盛花始期的下限温度指标。