东北地区玉米气候产量变化及其对气候变化的敏感性分析

选取1981-2009年东北地区具有连续气象资料和玉米产量资料的站点,按气温高低、日照时数长短和降水量多少将研究区分为4个气候类型,并用一阶差分法得到玉米气候产量,对各气候类型区内玉米产量、气候产量的变化趋势进行分析,并采用多元回归法分析玉米产量对气候变化的敏感性。结果表明,1981-2009年东北地区玉米实际产量呈增长趋势,但其气候产量呈降低趋势。类型Ⅰ区,日照时数、平均气温和降水量均适中,玉米气候产量对平均最高气温、积温、日较差和日照时数较敏感,标准回归系数分别为-1.244、1.484、-0.655和0.502;类型Ⅱ区,日照时数和平均气温较高,降水不足,光、热和温度间的相互配合较差,玉米产量对平均最低气温、积温、日较差和日照时数较敏感,标准回归系数分别为1.325、-1.739、-0.272和-0.515;类型Ⅲ区,降水充足,玉米产量对平均最高气温、积温、降水和日照时数较敏感,标准回归系数分别为-2.171、3.450、0.235和0.493;类型Ⅳ区,气温、降水和光照充足,玉米产量对平均最低气温、积温、降水和日照时数较敏感,标准回归系数分别为0.88、-1.014、0.329和0.256。各类型区玉米产量均对积温变化较敏感,在温度较高地区,对平均最低温度的变化较敏感;温度较低地区,对平均最高温度的变化较敏感。在降水较多地区,玉米产量对降水和日照时数的变化较敏感;降水较少地区,对日较差和日照时数的变化较敏感。     

1961—2010年气候变化对西南冬小麦潜在和 雨养产量影响的模拟分析

利用农业气象试验站作物资料及土壤资料,评价 APSIM-Wheat 模型在西南地区的适应性,应用该模型分析该地区1961—2010年冬小麦潜在和雨养产量的时空变化特征,通过逐步回归分析揭示小麦生长季主要气象因子对潜在产量和雨养产量的影响及相对贡献率。研究结果表明： APSIM 模型对该区5个常用小麦品种的模拟效果较好,模拟与实测生育期的均方根误差(RMSE)在7.0 d 以内,地上部分生物量和产量模拟值与实测值的归一化均方根误差(NRMSE)均低于25%,模型在西南地区具有较好的适应性。1961—2010年研究区域36%的站点冬小麦生长季总辐射显著降低,其中北部、东南部和南部中区最显著;68%的站点生长季≥0℃有效积温显著增加,西部增温显著;30%的站点生长季平均气温日较差显著减小,南部中区最显著;全区生长季总降水大面积减少但不显著,减少区主要位于最南端和东南部。模拟的冬小麦潜在产量在65%的站点呈显著减产趋势,南部中区和北部变化最明显;雨养产量在25%的站点显著降低,北部地区较明显,全区减产趋势较弱。减产显著的站点中,生长季辐射降低、温度升高、气温日较差减小对潜在产量降低的贡献率分别为45%、36%和2%,对雨养产量降低的贡献率分别为36%、39%和－8%,而降水减少对雨养产量降低的贡献率为7%。西南冬小麦生长季辐射降低、温度升高及降水减少共同导致了冬小麦潜在和雨养产量的显著下降,而气温日较差的降低对冬小麦潜在和雨养产量的影响分别表现为负作用和正作用,整体上辐射和温度的影响程度最大。     

基于APSIM模型分析不同降水年型下日最高温度变化对旱地春小麦产量的影响

为了探究降水与温度变化对旱地春小麦产量的影响,运用APSIM模型(Agricultural Production System Simulation)对不同降水年型下的旱地春小麦产量进行模拟,根据甘肃省定西市安定区1971—2017年逐日测量所得气象数据,按照小于-10%为枯水年、-10%～10%为平水年、大于10%为湿润年的标准,依据3—7月旱地春小麦生育期降水总量将年型分为干旱年、平水年、湿润年3个年型,基于APSIM模型在不同的降水年型设置2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃、10 ℃共5个最高温度变化梯度,探究不同的温度差对旱地春小麦产量的影响。结果表明,研究区旱地春小麦的产量与生育期日均最高温呈显著负相关。     

气候变化背景下中国玉米单产增速减缓的原因分析

采用集合经验模态分解方法,分析1981—2008年中国玉米单产的变化趋势,发现全国和15个省(自治区、直辖市)均出现了玉米单产增速变缓的现象。该研究选取10个出现玉米单产增速变缓的主产省(自治区、直辖市),基于Cobb-Douglas生产函数,构建了肥料、灌溉、其他物质投入和气候要素4类驱动因子与玉米单产之间的多元回归模型,分析各驱动因子对玉米单产的影响和贡献。结果表明:1)肥料、灌溉、其他物质投入和气候要素4类驱动因子与1981—2008年玉米单产均存在着显著的相关关系,其中肥料、其他物质投入和灌溉显著地促进了玉米单产的增长,当这些因子每增加1%时,将分别促进玉米单产增长0.39%、0.06%和0.04%。气候要素中,降水对玉米单产也表现为促进作用,当降水每增加1%,玉米产量会增长0.21%;而气温和太阳辐射(云覆盖率)则对玉米单产产生负面影响,当温度每增加1%和太阳辐射每减少1%,将导致玉米单产下降0.99%和1.04%。2)1981—2008年,肥料对玉米单产增加的贡献最大(使玉米增产70.24%),其次是灌溉(9.44%),其他物质投入的贡献为5.43%。气候变化要素中,温度升高导致玉米产量降低了1.98%,而降水和辐射的减少则使玉米产量分别降低了1.08%和4.72%。3)肥料对2个玉米主产区(北方春玉米区和黄淮海夏玉米区)的产量增加均呈现显著的促进作用,灌溉对北方春玉米单产有显著的正面影响,其他物质投入对黄淮海夏玉米单产有显著的正面影响。气候因子中,气温上升能显著的促进北方春玉米单产增长;太阳辐射的减少对2个主产区玉米单产均有显著的负面影响。     

气候变化背景下湖南省双季稻生产的敏感性分析

湖南省是中国主要的双季稻种植省份之一,为探索历史气候变化背景下双季稻生产的气候敏感性,该研究以湖南省双季稻种植区域为对象,运用多元回归方法分析了湖南省历史气候变化动态(1980-2012)及其对双季稻生产的影响。结果表明:近30多年该区域气候变化以温度升高为主,早稻和晚稻全生育期内平均温度的气候倾向率分别为0.47和0.32℃/(10a),早稻全生育期内降水量和辐射呈增加趋势,晚稻全生育期内降水量和辐射有所下降。早稻产量变化与生育期内降水量和辐射的相关性极显著(P0.01),晚稻产量变化与生育期内温度相关性显著(P0.05)。温度升高是水稻产量变化的主要影响要素,但不同生育时期水稻产量的敏感性存在差异,早稻和晚稻产量对气候变化的敏感性范围在-4.38%~2.07%之间。历史气候变化对早稻和晚稻产量的影响分别可能达到2.59%和-6.02%。研究表明气候变化增加了该区域双季稻生产的敏感性,对水稻生产有较大的影响。该研究可以为针对区域特点进行农业技术措施调整,适应气候变化提供依据。     

华北平原夏玉米潜在产量时空演变及其对气候变化的响应

华北平原是我国的粮食主产区,为探讨气候变化可能对该地区粮食产量产生的影响,本文以中国科学院青藏高原研究所的中国区域地面气象要素数据集为基础,对作物生长模型WOFOST(WOrld FOod STudy)进行面域化,模拟华北平原1979—2015年夏玉米的生长情况;利用一元线性回归、经验正交分解(EOF)分析了华北平原夏玉米潜在产量的时空变化,利用逐个栅格相关性分析、奇异值分解(SVD)分析了华北平原不同区域夏玉米潜在产量与全生育期、吐丝前和吐丝后平均温度及日均太阳总辐射的相关性。结果表明,研究区夏玉米潜在产量大致呈现从南向北逐渐升高的特点,大部分地区夏玉米潜在产量为7 000~9 000 kg?hm~(-2);研究区西北部夏玉米潜在产量波动较大,波动较小的地区在北京南部、天津以及河北中部一带,标准差在500 kg?hm~(-2)以下;研究区西北部及河北唐山北部以及山东半岛东部夏玉米潜在产量呈上升趋势,这些地区的夏玉米潜在产量上升幅度大部分在200~600 kg?hm~(-2)?(10a)~(-1);研究区的其余大部分地区夏玉米潜在产量呈下降趋势,其中河北中南部、天津、鲁西北以及皖北的部分区域下降较明显,变化幅度在-250 kg?hm~(-2)?(10a)~(-1)左右。河北西部和东北部、北京西北部以及山东中部和东部等地区的夏玉米潜在产量与气温具有较显著的相关关系,相关系数在0.9以上,这些地区的夏玉米潜在产量在过去37年呈上升趋势,表明这些地区夏玉米潜在产量的增加可能是由气温上升导致的。北京东部和南部、天津、河北中南部及秦皇岛唐山南部、山东、河南东部、皖北和苏北等地区的夏玉米潜在产量与太阳总辐射具有较好的相关关系,相关系数在0.8左右,其中,吐丝后通过显著性检验的区域较吐丝前大,相关系数也较吐丝前大,该区域大部分地区夏玉米潜在产量呈下降趋势,可能是由该区域太阳总辐射下降导致的,且总辐射的下降主要对夏玉米的生殖生长阶段构成影响。总的来说,研究区夏玉米潜在产量上升的区域与温度的上升有关,温度的变化是这些地区夏玉米潜在产量变化的主导因子;研究区夏玉米潜在产量下降的区域与太阳总辐射的下降有关,太阳总辐射的变化是这些地区夏玉米潜在产量变化的主导因子。因此,气候变化背景下针对华北平原不同地区制定不同的合理应对措施显得尤为重要。     

华北平原冬小麦各生育阶段农业气候要素变化特征分析

基于华北平原48个气象站1961-2008年平均、平均最高和平均最低气温、降水、日照时数等逐日气象资料,以及6个农业气象试验站的冬小麦生育期资料,采用线性倾向估计的方法,分析华北平原近50a冬小麦各生育阶段农业气候要素的变化趋势,并讨论其对冬小麦生产的可能影响.结果表明,(1)全生育期内平均温度上升0.37℃·10a-1(P＜0.05),增温主要集中在越冬-返青、返青-拔节、拔节-开花期,其增幅分别达0.53、0.49和0.39℃·10a-1,显著增温的站点分别达97.9％、75.0％和79.2％.平均最高、最低温度的变化趋势与平均温度相似,平均最低温度的变幅更大,因此冬小麦全生育期气温日较差平均下降0.19℃·10a-1,其中越冬-返青和开花-成熟期下降0.25和0.26℃·10a-1.(2)降水量的变幅无论在冬小麦的全生育期内还是各生育阶段均较小.(3)冬小麦全生育期总辐射量减少54.02MJ ·m-2·10a-1,其中播种-越冬、越冬-返青期分别减少15.74、20.09MJ·m-2·10a-1,开花-成熟期减少12.00MJ·m-2·10a-1,辐射量显著减少的站点集中分布在华北平原中部.研究结果对冬小麦的合理布局和农事安排有积极作用.     

气候变化背景下玉米品种更替对新疆光热资源利用效率的影响

以新疆地区乌兰乌苏和哈密站春玉米、喀什和库尔勒站夏玉米为研究对象,基于1981-2019年气象资料、1981-2018年农业气象试验站玉米作物资料和土壤资料,分析APSIM-Maize模型在新疆典型站点的适用性;并结合统计学方法,分析了气候变化背景下新疆春玉米和夏玉米生长营养和生殖生长阶段,以及生长季内有效热时数和有效辐射的变化特征;采用调参验证后的APSIM-Maize模型,明确了气候变化背景下品种更替对玉米产量和光热资源利用效率的影响。结果表明:调参验证后的APSIM-Maize模型可较好地模拟研究区域春玉米和夏玉米的生育期和产量。气候变化背景下玉米生长季内热量资源和辐射资源呈增加趋势,其中春玉米以生殖生长阶段延长为主,夏玉米以营养生长阶段的延长为主。研究时段内玉米生育期缩短、产量降低,但品种更替使玉米生育期延长、产量提高,其中春玉米表现为生育期延长,生殖生长阶段占全生育期比例提高,而夏玉米则表现为生育期缩短趋势的减小。同时,品种更替也显著提升了玉米生长季内的光热资源利用效率。     

不同降水年型下温度升高对旱地春小麦产量的影响

为探究不同降水年型下温度升高对黄土丘陵区旱地春小麦产量的影响效应,本研究以甘肃省定西市安定区1979—2018年历史气象数据为基础,运用APSIM模型对不同降水年型下日最高、最低温度在0～2℃范围内耦合变化时旱地春小麦的产量进行模拟,并采用二次多项式回归、单因素分析和通径分析研究了不同降水年型下温度升高对旱地春小麦产量的影响机制。结果表明:在试验设计范围内,不同降水年型下旱地春小麦产量与日最低温度、日最高温度呈开口向上的二次抛物线变化且无阈值出现。日最高温度不变、日最低温度升高对产量呈正效应,其增产效果表现为干旱年平水年湿润年,日最低温度每增加0.5℃,最大增产幅度为3.99%;日最低温度不变、日最高温度升高对产量呈负效应,其减产效果表现为干旱年湿润年平水年,日最高温度每增加0.5℃,最大减产幅度为9.18%。不同降水年型下温度升高导致了旱地春小麦减产,日最高、最低温度升高对产量存在负交互关系,日最高温度升高带来的减产效应远大于日最低温度升高带来的增产效应。     

气候变暖对信阳地区水稻生育期的影响

利用1961-2008年信阳气象站气象资料和1981-2007年信阳农业气象试验站水稻生育期观测资料,分析了气候变暖对信阳地区水稻生育期的影响。结果表明:信阳地区近48a年平均气温整体呈上升趋势,但具有明显的阶段特征,1981年之前温度总体呈降低趋势,而1981年之后(含1981年)温度呈显著上升趋势;水稻生长季内4-5月变暖趋势最为显著,平均温度、最高温度和最低温度均显著上升,其它时段变暖趋势不明显。4-5月温度的显著升高使水稻播种和移栽日期呈显著提前的变化趋势;另一方面,由于生长季中后期温度变化不明显,水稻抽穗和成熟日期无显著变化,造成水稻移栽-抽穗期显著延长。播种期和移栽期提前,有利于水稻早生快发,培育适龄壮秧,移栽-抽穗期延长可相应延长水稻穗分化时间,有利于大穗的形成和产量的提高。     

低温菌株的筛选及对堆肥温度的影响

为解决北方低温季节牛粪大量堆积问题,将筛选的糖、淀粉、蛋白质和纤维素分解菌株复配,优化出组合菌剂（T1＋DF2＋D2＋D5＋XB1＋XA2）,研究低温下优化组合菌剂对低温牛粪堆肥起温的影响。结果表明,在室外-20℃低温下,牛粪接种优化组合菌剂后物料迅速升温,48h达55.8℃,第4d达64.9℃,高温期维持8～9d,发酵周期缩短至15d,而未加菌和加常温发酵剂的对照则一直未进入高温期。说明添加低温复合发酵剂能使低温下牛粪堆体迅速升温,进入高温期,完成无害化,缩短发酵周期。     

基于三维水温模型预测有支流影响下的水库水温

以存在支流的新疆自治区某水库为例,分析其支流与主库之间的相互关系,采用三维水温模型,对有无支流影响下的水库进行了模拟计算,对比分析了水库库区的水温分布、坝前垂向水温和水库的下泄水温。结果表明,支流对水库的水温分布存在一定的影响,在有支流影响时,水库坝前底部水温较低,下泄水温也较低,并在冬季出现较大温差。通过改变主支库交汇处距坝址的距离,分析表明支流离坝址越近,对水库的水温分布影响越大。     

畜禽体温自动监测技术及应用研究进展

体温是衡量畜禽健康状况的重要生理指标,快速准确的测温方法是进行疾病监测及诊疗的有效手段。该文针对目前畜禽养殖行业采用的体温监测技术及其发展进行阐述,重点比较了体内和体外两大类自动化测温技术的优缺点以及应用场景;详述了红外体表测温、数据传输与网络以及体温自动监测等技术在畜禽生产性能、健康监测以及行为监测等方面的应用。分析了自动测温技术存在着设备安装、数据传输、温度补偿模型建立等难点,同时表明在无创测温、测量精度、测温部位以及畜禽舍环境调控等方面应作为改进研究重点,并提出体外检测非接触式红外热成像自动测温技术以其快速、高效、无应激等优点,将成为畜禽养殖体温监测研究及应用发展的重点方向。     

果品冷凉库库温波动原因分析及控制

果品冷凉库库温波动,特别是大幅度波动,严重影响了中长期贮藏的果品保鲜质量。该文采用自行设计的简易方法对温控仪表的温度漂移和库温进行检测,结果表明温控仪表的温度漂移是库温发生大幅度波动的主要原因。根据检测结果,通过对温控仪表电路进行改进,使温控仪表的温度漂移得到有效控制,从而降低了库温误差。温控仪表温漂误差幅度由3.5℃下降到0.3℃,库温波动幅度由5.3℃下降到1.4℃。温控仪表漂移误差得到有效控制,对提高果品贮藏保鲜质量具有重要意义。     

南疆环塔里木盆地区域近50a冬季气温变化特征分析

根据南疆环塔里木盆地区1961—2010年以来资料完整的32个气象站点的资料,利用线性趋势函数分析了该地区近50年的冬季气温变化特征。结果表明：南疆环塔里木盆5个区域冬季年平均气温、平均最低气温、极端最低气温均呈增暖趋势,平均气温最高的年份集中出现在80年代末以后,冬季最暖年的出现具有统一性、大范围的特性暖温年多发生在80年代后,且90年代是50年中最暖的时期,冷年多发生在20世纪60年代、70年代;平均气温异常的年份为：1966年、1977为气温异常偏冷年,无异常偏暖年。     

季节性积雪消融对浅层土壤热状况的影响

为确定季节性积雪的消融变化及其对浅层土壤热状况的影响,该研究以野外实测试验数据为基础,分析了积雪消融期的雪层厚度变化以及浅层土壤温度状况。研究结果表明：积雪消融速率与气温变化密切相关,但积雪厚度的不同并未明显引起日积雪消融量的差异;积雪覆盖下土壤温度变幅明显小于无雪区,土壤温度对气温变化的响应及解冻时间随积雪厚度的增加而延后;积雪的存在阻碍了地气之间的能量交换,使得气温对土壤温度的直接影响深度在减小,体现为49 cm厚积雪区减少了10 cm,而80 cm厚积雪区更是减少了25 cm,从而表明季节性积雪对土壤温度的影响随雪层的加厚而增强;当积雪融化完毕之后,土壤温度状况逐渐恢复到无雪时的水平,并且土壤深度越浅,其恢复速度越快。这为地气之间能量交换的进一步研究提供了参考,对土壤学、农业灌溉、农业生产等相关问题的研究有着一定的参考价值。     

龙眼角颊木虱发育起点温度和有效积温的研究

报道了龙眼角颊木虱的各个虫态及全世代的发育起点温度和有效积温, 并与实际发生情况作了初步验证。研究结果表明, 该虫全世代的发育起点温度C为6.966±2.0142 (℃), 有效积温K 为770.224±88.2071 (日度), 龙眼角颊木虱在福州地区全年发生的理论代数为5.907 代, 与实际发生6 代相吻合     

用遗传算法确定考虑温度历程的混凝土水化放热模型参数及试验验证

目前,考虑温度历程绝热温升模型存在参数较难确定和尚未有现场非绝热温升试验验证其精度2个问题。为了解决这2个问题,该文提供了一种合适的遗传算法实现方法,设计了2个温度历程不同的混凝土非绝热温升试验,并将一个混凝土块的试验数据及该方法反演获得的参数应用到模拟另一个混凝土块温度场中。试验结果表明,即使温度历程差异较大,遗传算法也能获取准确的参数。应用遗传算法解决考虑温度历程混凝土水化放热模型具有可行性;且较未考虑温度历程模型,考虑温度历程的混凝土水化放热模型精度有明显提高。未考虑温度历程模型的平均误差为1.1℃而考虑温度历程模型平均误差仅为0.4℃。     

不同类型水库对库区及河道水温的影响

水库运行方式是引起河流水文情势和水体热量变化的人为可控因素。选取两个不同类型的调节型水库,通过对比它们的水温实测资料和水温模型模拟结果,分析了不同类型水库对水温的影响特征。研究表明,对多年调节水库而言,在枯水年高水位时,汛期库区垂向水温呈稳定的3层分布,底层水温变幅较小,受水库调节,下泄水体水温过程相比天然河道坦化作用明显,彻底改变了天然水温季节性高低分明的正弦分布规律;在平水年低水位时,非汛期水库垂向水温分布为混合型分布,汛期为两分层分布,底部没有恒温层,下泄水体对河道水温影响较小;丰水年中水位运行对水温的影响介于前两者之间;对于年调节水库而言,在丰水年和平水年对水温的影响基本一致,而在枯水年升温期下泄水体升温与前两者相比明显滞后。因此,应关注不同类型水库运行方式对水温的影响差异,通过设置合理的水库运行方式可以避免对下泄低温水的负面影响。     

果蔬保鲜温度梯度试验冷库的设计与效果分析

试验以创造研究果蔬保鲜最佳温度、冷害临界温度的试验条件为目的,设计研究温度梯度库的最佳结构、工艺和技术参数,明确梯度库的温度弹性效应和温度场效应。空库运行和装入实验果蔬后梯度库温差<±0.5℃。