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。     

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.     

1961—2020年新疆棉花花铃期高温热害时空变化特征

为明确新疆棉花花铃期高温热害的时空分布特征和变化趋势,基于1961—2020年新疆棉花种植区101个气象站点逐日地面气象观测资料、灾情资料、棉花生产资料,选取新疆地区棉花花铃期高温热害指标,采用线性趋势分析、空间插值分析和MK趋势分析等方法,从代际、年际和候尺度分析新疆棉花花铃期高温热害发生频率和强度的时空分布和变化特征。结果表明：1）新疆棉花花铃期高温热害的发生以重度为主,中度次之,各等级高温热害发生频率呈南高北低的空间分布特征,高值区集中在和田地区、巴音郭楞蒙古自治州、吐鲁番市和昌吉回族自治州。2)1961—2020年新疆地区棉花高温热害发生站次比、天数、危害热积温均呈增加趋势,其中南、北疆站次比每10年倾向率分别为2.2%和1.6%,危害热积温每10年变化1.7和1.9℃·d。21世纪10年代高温热害最严重。3）新疆棉花7月1候—9月3候高温热害站次比和发生频率随候序推移呈先增加后减小的趋势,在7月4候—8月1候高温热害发生频率较大;时段Ⅰ（1961—1990年）与时段Ⅱ（1991—2020年）相比,时段Ⅱ站次比最大的候序有提前的趋势,北疆站次比最大的候序由8月1候（29.2%）...     

CENTURY模型在新疆天山山区的适用性分析

利用模型评价气候变化对草地生产力的影响,对草地的可持续利用及防灾减灾具有重要意义。本文选取新疆天山山区乌鲁木齐市牧业气象试验站、昭苏、巴里坤为代表站点,基于各站多年围封草地观测资料,对草地生态系统模型（CENTURY模型）进行适用性分析。结果表明：CENTURY模型模拟的乌鲁木齐市牧业气象试验站、昭苏和巴里坤地上生物量模拟值与实测值呈显著相关（P<0.05）,决定系数（R²）分别为0.39,0.51,0.38,均方根误差（RMSE）分别为34.09,37.15,14.29 g C·m^-2,CENTURY模型可以用于气候变化对新疆天山山区草地生产力的影响研究。基于验证后的模型对1961-2016年地上生物量模拟显示：巴里坤呈显著减少趋势、昭苏呈极显著增加趋势、乌鲁木齐市牧业气象试验站呈波动减少趋势,但差异不显著。     

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。      

基于COSIM模型的新疆棉花产量动态预报方法

该文在对棉花生长模拟模型COSIM进行模型调试、验证实现本地化应用的基础上,探讨运用作物模型进行棉花产量动态预报的方法,重点解决未知气象数据替代问题。作物模型应用于产量预报时,未来天气的不确定性是影响预报准确率的关键因子,该影响随着当年实际天气数据增多而减小。该文以近50 a的气象数据,依次替代预报日至收获期的气象数据(即预报日之前使用预报年当年气象数据,预报日之后使用替代年气象数据),模拟棉花生长发育和产量形成过程,以近50、40、30、20、10、5 a历史气候数据依次替代预报日之后的逐日数据获得的模拟产量平均值作为预报产量,根据对预报准确率进行比较,最终确定以近10 a实测数据替代获得的模拟产量平均值作为最终预报产量。经验证该预报方法对不同播种时间棉花产量动态预报的准确率在81.3%~99.6%,预测精度较好。作为案例分析,该文仅进行每月1次预测分析,实际应用中可进行逐日替代动态预报,经过进一步改进,提高预报精度,未来可望达到业务应用水平。     

棉花苗期风沙危害指标试验

风沙危害对棉花苗期生长的影响及其定量指标的构建对于评估风沙灾害对棉花产量的影响具有重要的指导意义。通过不同风速、风向、持续时间的风沙模拟试验，开展风沙灾害对棉花生长的危害程度研究，得到棉花苗期（1真叶到5真叶）风沙危害的指标。结果表明:从1真叶至3真叶，棉苗抗风沙能力随生长进程的推进不断增强，苗期的棉花幼苗对风沙的抵抗能力在5真叶期发生突变；风沙对棉花苗期的影响划分为3个阶段，8～14 m/s为影响增长阶段，14～17 m/s为影响严重阶段，＞17 m/s为损毁阶段。实际生产过程中可根据具体天气预报，结合棉花苗期风沙危害指标，采取适当的风沙天气预防措施。      

不同基质和覆土栽培条件下双孢蘑菇中吡虫啉和咪鲜胺残留差异影响

为了明确吡虫啉和咪鲜胺在双孢蘑菇Agaricus bisporus不同栽培基质中的消解规律，采用在工厂化双孢蘑菇栽培覆土中拌料施药、培养料中喷药两种施药方式开展田间试验，运用QuEChERS净化前处理技术结合超高效液相色谱-串联质谱 (UPLC-MS/MS) 分析，检测了吡虫啉和咪鲜胺在双孢蘑菇栽培基质和子实体中的残留。结果表明:吡虫啉和咪鲜胺的消解规律均符合一级反应动力学方程；在常规覆土、草木灰土和椰糠土3种覆土中的消解半衰期，吡虫啉分别为 84.5、65.4 和68.6 d，咪鲜胺分别为23.5、17.7和19.0 d；在m (稻秸秆) : m (麦秸秆)=0 : 10 (CT1) 和2 : 8 (CT2) 两种培养料处理中的消解半衰期，吡虫啉分别为7.7 和8.0 d，咪鲜胺分别为10.9和12.8 d。两种农药在不同基质中的消解趋势相同，半衰期均表现为常规覆土 > 椰糠土 > 草木灰土，培养料CT2 > 培养料CT1。两种农药在不同处理下生长的双孢蘑菇三潮菇中均有检出，说明覆土和培养料中的农药会向双孢蘑菇中迁移。本研究初步揭示了吡虫啉和咪鲜胺在双孢蘑菇不同栽培基质中的消解规律，为工厂化双孢蘑菇中农药的规范使用及培养基质的合理选择提供了理论支持。