主要生育期气候变化对河南省冬小麦生长及产量的影响

为分析不同生育期气候变化对冬小麦生长及产量的影响,本研究选择河南省30个农业气象观测站1961—2014年气象资料、1981—2014年冬小麦发育期及产量资料,采用数理统计与DSSAT-CERES Wheat模型模拟相结合的方法,分析了冬小麦播种—返青、返青—抽穗、抽穗—成熟3个时期的气候变化特征及其对生育期和产量的影响。结果表明:研究区气候变化的显著特征是播种—返青期日照时数按40.09 h·(10a)~(-1)的速率显著减少(P0.05),返青—抽穗期平均日最高气温和平均日最低气温同时大幅升高。冬小麦幼穗分化随着抽穗前日最低气温的升高按2.9 d·(10a)~(-1)的速率而提前结束,返青前气候变化对后续生育进程有持续影响,气象因子与播种—抽穗期、播种—成熟期持续日数以负相关关系为主。两种分析方法均表明:当前河南麦区播种—返青期气候变化对产量的影响不大,在一定范围内甚至有增产作用,气象因子贡献率平均为0.758;返青—抽穗期气候变化使穗密度和穗粒数平均减少2.74%和3.94%,大于抽穗—成熟期。不同生育期气候变化情景下,冬小麦高产和稳产均受影响,代表站点播种—返青、返青—抽穗、抽穗—成熟期分别平均减产1.6%、6.3%和4.8%,其中播种—返青、抽穗—成熟期影响产量的关键气象因子是日最高气温,而返青—抽穗期是日最低气温。     

温度降水等气候因子变化对中国玉米产量的影响

通过分析1981-2006年温度、降水、辐射各气象因子变化对中国玉米调查产量变化的影响,尝试剥离和评估各气象因子变化对中国玉米产量的影响。结果表明:1981-2006年玉米生育期内,中国绝大部分玉米种植区,日平均气温、日均最高温度、日均最低温度均表现为显著升高(全国尺度,平均每10年依次升高了0.39℃、0.37℃和0.40℃),日较差、降水和辐射则仅在部分地区表现出显著变化,且有增有减,因区域而表现不同。1981-2006年期间,中国玉米平均产量变化与生育期内平均温度变化,最高温度和最低温度变化之间,具有显著的线性负相关关系。部分地区的玉米产量变化还与日较差、辐射、降水变化存在显著线性相关关系。与基准年份1981年相比,米生育期内平均温度每上升1℃、日较差每下降1℃、辐射每下降10%和降雨总量每下降10%,对中国部分地区玉米产量影响显著。其中,生育期平均温度每上升1℃对玉米产量影响最大,相较其他因子而言,产量下降的区域(约25.1%)和变化幅度(平均约为-21.6%)都达到最大。1981-2006年,不同气候因子变化在各区域玉米产量的变化中作用有所差异,其中平均温度作为对产量影响的主导因子所占的区域比例最大(约为40%),其次是日较差(23%),而辐射和降水则比例相当,均接近20%。该研究为进一步开展气候变化对玉米产量的影响机制研究和政府部门进行气候变化条件下玉米产量预测、风险评估和制定相关应对措施提供参考。     

气候变化对北方冬麦区冬小麦生育期的影响

利用北方冬麦区18个农业气象观测站1983-2005年气象资料和冬小麦生育期观测资料,采用统计分析方法,分析了该区域气象因素和冬小麦生育期变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明：1983-2005年,北方冬麦区降水量、日照时数和日较差的变化趋势不明显;而气温呈明显增加,以冬春季增加最为明显,最低气温的增幅较大;从总体上看,冬小麦播种期和返青期的变化趋势不明显,抽穗期和成熟期分别以0.46d/a和0.27d/a的趋势显著提前;在空间分布上,播种期和返青期的变化趋势差异不显著,而抽穗期和成熟期差异显著,特别是抽穗期表现出随纬度增加提前趋势变小的特点。相关分析表明：冬小麦关键生育期均表现为与日照时数和日较差呈显著正相关;与气温均呈显著负相关;除成熟期与5月降水总量相关性不显著外,其余均表现出显著负相关;从整体上看,最低气温升高是北方冬麦区冬小麦生育期提前的主要原因。北方冬麦区以气候变暖为主要特征的气候变化特征较为明显,其对冬小麦生育期的影响较为显著,研究结果可为北方冬麦区的农作物生产积极应对气候变化提供参考依据。     

气候变暖背景下西藏中南部苹果物候期变化及其气候影响因子分析

利用2001-2020年西藏泽当农业气象站苹果物候期和逐日平均气温(T_m)、最高气温(T_max)、最低气温(T_min)、气温日较差(DTR)、相对湿度(RH)、降水量(Pr)、日照时数(S)和≥0℃积温(∑T₀)等资料,采用线性回归、Pearson相关系数和逐步回归等方法,分析近20a西藏中南部苹果物候期及生长期长度的变化趋势,以及影响的主导气候因子,以期揭示西藏高原苹果物候期变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：2001-2020年西藏中南部苹果除可采成熟期以1.28d·a^-1的速率呈提前趋势外,其它物候期平均每年推迟2.83～7.64d;果实生长发育期长度、花期长度平均每年分别缩短8.92d和5.98d,而果树全生育期长度略有延长,速率为0.65d·a^-1。各物候期T_max趋于升高,T_min呈降低趋势,DTR显著增大;多数物候期RH、S呈显著减少趋势;Pr在可采成熟期前以增加为主,之后趋于减少。春季物候期主...     

小麦蚜虫种群消长气象影响成因及预测

利用1985—2007年的实测资料,分析了1985年以来武威凉州区小麦蚜虫始见期、高峰期及高峰期蚜量的时空动态变化规律和气象影响成因。结果表明：流域内蚜虫的发生及危害总体呈加重趋势,危害面积扩大;蚜虫种群周年增长遵循逻辑斯蒂生长曲线,可划分为开始增长期（4月下旬-5月中旬）、加速增长期（5月下旬-6月下旬）、减速增长期（7月上-中旬）三个阶段;影响蚜虫开始期迟早的主要气象因子有5月上旬极端最低气温和3月降水量,影响高峰期迟早的有6月降水量、5月中旬-6月上旬累积日照时数和6月下旬极端最低气温,影响危害程度的有3月下旬-4月上旬累积日照时数、冬季12月中旬极端最低气温、1月上旬极端最低气温和3—4月空气相对湿度。热量和水分条件是影响蚜虫种群消长的关键气象因素,光热因子（气温、日照）对蚜虫发生发展具有正相关同步协同作用,水分因子（降水、湿度）具有负相关反向抑制作用。用统计学方法建立了始见期、高峰期及危害程度预报预测模型,预测精度在73％～82％,可用于气象业务服务。     

鲁北地区主要作物不同生育期需水量和作物系数的试验研究

依据2006-2007年田间试验资料,利用Penman-Monteith公式计算鲁北地区主要作物(冬小麦、夏玉米、棉花、苹果和韭菜)各生育期的参考作物蒸散量,利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算作物不同生育期实际蒸散量,计算得到相应的作物系数.结果表明,鲁北地区目前产量状况下冬小麦、夏玉米、棉花、苹果和韭菜全生育期的需水量分别为491.2、371.0、425.8、666.8和891.8mm,作物系数分别为1.32、1.34、0.85、0.99和1.33.     

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。     

贵州西部马铃薯生育期气候因子变化规律及其影响分析

利用贵州西部14县(市)1978-2009年连续32a的马铃薯生育期(3-9月)的定位观测和加密观测资料、1960-2009年3-9月地面平行观测气象资料,采用气候变化倾向率、Morlet小波分析、Cubic函数以及积分回归等方法,对贵州西部马铃薯生育期主要气候因子变化规律及其对马铃薯生长的影响进行分析,以期为马铃薯产业发展提供依据。结果表明,研究区马铃薯生育期平均气温年际变化呈极显著上升趋势,倾向率为1.96℃/10a(P<0.01),马铃薯块茎膨大期(7-8月)气温日较差呈显著下降趋势,倾向率为-1.82℃/10a(P<0.05);马铃薯生育期降水量年际变化呈显著下降趋势,倾向率为-50.26mm/10a(P<0.05),日照时数年际变化呈显著下降趋势,倾向率为-0.62h/10a(P<0.05)。同时降水量存在3a和9a的周期变化,日照时数存在3a、8a和48a的周期变化。马铃薯播种到收获需历时155～175d,>10℃积温达2100～3800℃.d,降水量730～1300mm,日照时数820～1100h。气温对马铃薯产量形成为负效应,但块茎膨大期气温日较差对其为正效应,且该期对气温变化十分敏感;降水量对马铃薯产量形成除开花期(5月中旬-6月下旬)为负效应外,其余时段均为正效应,马铃薯开花期到块茎膨大期(5月中旬-8月下旬)对降水量变化十分敏感;日照时数对马铃薯产量形成除苗期(3月下旬-5月中旬)为负效应外,其余时段均为正效应,马铃薯开花前期(5月中旬-下旬)和块茎膨大期对日照时数变化十分敏感。     

西南冷凉高地苹果最大可能生育期内气候生产潜力评价 ——以云南昭通为例

基于云南昭通1958−2019年逐日气象观测数据、1978−2018年苹果种植统计数据和2010−2018年果园生产调查和观测数据,采用线性趋势分析、逐级订正等方法,探讨云南昭通苹果最大可能生育期内农业气候资源和农业气象灾害的变化特征,估算当地气候生产潜力,以高效合理利用农业气候资源、科学布局苹果产业。结果表明：（1）1958−2019年,云南昭通无霜期、稳定通过10℃的持续时间分别显著增加3.5d和4.5d,理论上能满足苹果生育所需,但昭通苹果花芽膨大期与终霜日和稳定通过10℃起始日期不匹配,成熟期与初霜日和稳定通过10℃终止日期不匹配。（2）根据云南昭通2010−2018年苹果实际生育期,明确了当地苹果最大可能生育期为稳定通过3℃起始日期−稳定通过13℃终止日期。1958−2019年,云南昭通苹果最大可能生育期内平均最低气温、平均气温和平均最高气温分别为11.8、16.1和22.6℃,分别以0.1、0.04和0.05℃·10a−1的速率增加;气温日较差平均为10.89℃,以0.2℃·10a−1的速率减少。降水量和日照时数分别以1.0mm·10a−1和6.7h·10a−1的速率减少。（3）过去62a,云南昭通苹果花期低温发生风险较低,不是当地苹果生长期内的主要农业气象灾害,连阴雨发生风险较高,且主要分布在苹果关键生育期6−9月。（4）在当地气候背景下,苹果最高理论产量约为94t·hm−2,光温、气候生产潜力分别占光合生产潜力的83.0%和76.0%,研究期内昭通果园实际产量仅为光合生产潜力的35.0%,统计产量仅为光合生产潜力的10.0%。随着技术进步和品种选育,果园实际产量与生产潜力的差距逐渐缩小。云南昭通气象条件能充分满足苹果生长发育,通过合理、高效栽植技术应用及对农业气候资源的充分挖掘,可进一步提高苹果产量,提升品质。     

1981-2009年江苏省气候变化趋势及其对水稻产量的影响

利用江苏省1981-2009年7个农业气象站点的气象和水稻物候、产量资料,从平均气温和降水量对水稻产量影响的基本方程入手,定义了平均气温和降水量变化趋势对水稻产量趋势的贡献率,揭示江苏省近30a气候变化趋势对水稻产量的影响.结果表明,近30a来,江苏省水稻全生育期平均气温和最低气温呈上升趋势,最高气温的变化在苏南和苏北地区差异较大,尤其在开花-成熟阶段,苏南地区呈上升趋势,而苏北地区则呈相反变化趋势.气温(包括平均气温、最低气温和最高气温)与水稻产量呈正相关,1981-2009年平均气温升高对江苏省水稻产量影响的平均值约为1.2％,对产量趋势的贡献率约为30.0％.降水量的变化趋势不明显,降水量与水稻产量的相关性亦不显著,说明在研究区内降水量的变化对水稻产量的影响较小.总体上,江苏省近30a气候变化有利于水稻生产.     

甘肃东部苹果多灾种气象灾害综合风险评估

利用甘肃东部22个县（区、市）1965−2018年气象资料、1995−2018年苹果产量、种植面积资料和近5a的其它社会经济统计资料，综合分析筛选包括危险性、易损性、敏感性和防灾减灾能力4个方面的12个指标，构建苹果气象灾害综合风险评估指标体系，采用折衷方法计算风险指标权重，进一步构建风险指数评估模型，应用GIS技术制作风险区划图，评估苹果气象灾害综合风险。结果表明：甘肃东部苹果气象灾害综合风险分布呈现出由东南向西北加重的趋势，重度以上综合风险区主要分布在沿关山山区和六盘山东西两麓，以及陇东黄土高原北部，风险指数大于0.45；中度综合风险区主要分布在陇东中南部和渭河流域大部，风险指数在0.25～0.45；轻度综合风险区仅分散性分布在渭河流域川区和陇东东南部的小部分地区，风险指数低于0.25。     

陕北黄土丘陵区山地苹果园的土壤水分动态研究

掌握土壤水分特征是实现果园科学管理、有限雨水资源合理高效利用、保证果树高产优质的关键。以陕北米脂山地6年生红富士苹果园为研究对象,于2015年4月—2016年6月采用FDR、中子水分仪和烘干法相结合的土壤水分监测方法,分析了山地苹果园的土壤水分总体特征、单株不同位点的水分动态以及不同旱作措施(秸秆覆盖、起垄覆膜垄沟集雨、有机肥覆盖)的土壤水分环境效应。结果表明:陕北山地果园时段干旱严重,最严重的为苹果树新梢生长和幼果发育期;春季土壤干旱程度取决于上年入冬前土壤储水量高低。果园0~60 cm土层(根系分布集中层)水分随降雨量而变化,表现为较一致的季节变化特征;土壤水分的变化滞后于降雨变化,且降雨对土壤水分的影响随土层加深而减弱,100 cm深土层受降雨影响减弱,土壤剖面200 cm以下土层土壤含水量保持相对稳定。6年生山地苹果园土壤已经出现干化现象,且在90~300 cm存在明显的低湿层,土壤体积含水量常年处在12%以下。苹果树单株尺度范围内,土壤含水量随距树干距离增加单调递增;土壤水分的平均值处在距树干105 cm处;沿行向距树干不同距离位点的土壤含水量显著高于沿株向距树干等距离位点的含水量(P0.05)。秸秆覆盖、起垄覆膜垄沟集雨和有机肥覆盖措施相较于空白对照(不覆盖、不灌溉)均能有效改善土壤水分环境,缓解果树生育期内水分供需矛盾,其中起垄覆膜垄沟集雨措施的保墒效果最佳,建议陕北黄土丘陵区山地雨养苹果园采用起垄覆膜垄沟集雨的保墒措施。     

河北省苹果大风灾害风险评估

基于长时间序列的河北省142个国家级气象台站大风观测数据、历史苹果大风灾情统计资料、苹果生育期等数据,选择最优机器学习模型延长极大风速时间序列,利用对应站点的极大风速和灾情统计数据确定苹果两个主要生育期内不同等级大风灾害气象指标阈值,分析了苹果大风灾害时空分布特征,对苹果大风灾害的危险性、脆弱性、暴露度和防灾减灾能力等指标进行综合风险评估。结果表明：随机森林模型模拟精度较高,可以较好地延长极大风速时间序列;苹果花期−幼果期的大风灾害阈值为极大风速≥9.1m·s⁻¹,果实膨大-成熟期为极大风速≥7.9m·s⁻¹,并进一步划分了不同等级大风灾害等级,验证结果与历史记录有较高的一致性;苹果大风灾害每年发生次数呈先降后升的趋势,河北省西北部和沧州市东部大风灾害发生频次较高;苹果大风灾害较高和高风险区域较为分散,约占全省面积的20%,主要分布在张家口市东部、承德市东南部、衡水市中部和石家庄市东部等地。     

北方苹果干旱触发判识方法

基于小样本历史灾害数据和长序列气象、林果生长数据的林果灾害判识,对目前历史灾害数据匮乏的林果等经济作物气象灾害研究具有重要意义。该研究以中国陕西省富士系苹果干旱灾害为例,利用气象资料、苹果干旱灾情史料和富士系苹果发育期资料,充分考虑苹果不同发育阶段的水分需求和降水供给情况,以及前期水分盈亏状况对当前发育阶段苹果生长的影响,在水分盈亏指数计算的基础上,构建苹果干旱指数。通过概率分析、K-Means聚类、欧式距离等方法,厘定陕西省富士系苹果的干旱触发阈值。采用致灾因子序列对比分析、预留样本验证相结合的方法,验证苹果干旱触发阈值有效性。结果表明：1）苹果干旱触发阈值分别为：苹果果树萌动-萌芽期0.87,萌芽-盛花期0.84,盛花-成熟期0.73;2）基于阈值提取的苹果干旱年份的干旱指数序列与历史灾害样本干旱指数序列具有同一性;预留独立样本指标判识准确率为85.58%;典型站点长时间序列检验判识结果准确率为80.95%。研究结果可为林果灾害指标研究提供技术支撑。     

Effect of Fertigation on Productivity of Apple Trees

Over the 3-year period of study (2005–2007) the effects of fertigation on vegetative potential, fruit properties, and production of apple cultivars Idared and Wilmuta were investigated. Fertigation measures, mainly applied over the second part of growing season, when vegetative growth is brought to a close, had positive effect on these parameters. Cultivar Idared was more productive. Its fruits were larger and more ripe when fertigated in comparison with the control cultivar. Cultivar Wilmuta responded similarly to fertigation.     

基于不同滴灌方式的苹果幼树根系生长的三维可视化模拟

为研究不同滴灌方式下大田苹果幼树的根系生长行为,提出一种用Otsu方法对根系图像进行分割后统计分析根系空间分布的方法,利用图像处理库通过Python语言编程实现了获取空间分布统计矩阵,以Lynch的根构型模型为结构原型,结合功能模型建立不同滴灌方式下的大田苹果幼树根系生长行为结构功能模型,最后利用OpenAlea对该模型进行三维可视化模拟。以大田苹果幼树为试验对象进行验证,同时依据形态特征的相似度以及仿真数据与实测数据的相关性两个参考指标将模拟结果与实物进行对比,验证了所采用算法的有效性。结果表明,Otsu算法可有效分割苹果幼树根系图像数据,结合常规功能结构参数和空间分布统计矩阵建立的大田苹果幼树根系结构功能模型可科学地模拟不同滴灌方式对苹果幼树根系空间拓扑的影响,大田苹果幼树根系结构功能模型模拟可以可视化不同滴灌方式下的根系生长空间变化行为。可视化模拟结果表明,分根区交替灌溉的苹果幼树根系在根区两侧分布比较均匀,根密度较大,有利于提高根系对水肥的吸收利用效率。研究结果可为分根区交替灌溉在果园的应用提供参考。     

整地时期对土壤物理性质及苹果幼树的影响

为了提高陕北黄土丘陵沟壑区苹果幼树的栽植成活率和保存率,对3个穴状整地时期的土壤物理性状及苹果幼树生长状况进行了监测研究.结果表明,穴状整地后土壤容重降低,土壤总孔隙度和非毛管孔隙度提高.雨季前穴状整地提高了春季和幼树生长前期的土壤水分,减小了土壤日温差,提高了苗木成活率,促进了树体生长.但雨季后和春季穴状整地降低了春季和幼树生长前期的土壤水分,加大了土壤日温差,降低了苗木成活率,削弱了树体生长,并且加深了定植当年的地面塌陷深度,降低了苹果幼树冬春季的枝条含水量,提高了枝条抽条指数,降低了苗木保存率.陕北丘陵沟壑区栽植苹果时应该在雨季前穴状整地.     

Effect of Silicon Application on Silicon Contents in “Fuji” Apple in Loess Plateau

This study investigated silicon (Si) fertilizer application in an apple orchard; Si fertilizers were applied at rates of 50 and 100 g/tree, with humic acid and citric acid, respectively. The results showed that Si accumulation in apple tree was influenced by the type and amount of fertilizer, and was higher in organic Si treatment. Si content in leaves, peel, flesh and whole fruit significantly increased with increasing rates of Si application, especially in a high amount of organic treatment. This study indicates that the source of Si fertilizer and the rate of Si applications are important factors influencing the uptake of Si by “Fuji” apple tree, which is a widely cultivated apple species in Loess Plateau in China.     

渭北旱塬苹果黑星病流行因子分析

利用渭北旱塬7年(1997～2003年)的温度、相对湿度、降水量和苹果黑星病流行程度资料,采用逐步回归法分析了影响渭北旱塬苹果黑星病流行的因子,求得最优回归子集,包括4月和8月份的降水量、前1年12月份的平均相对湿度、1月和7月份的平均温度,建立苹果黑星病多元线性回归预测模型,以残差绝对值<0．5为统计标准,对1997～2003年苹果黑星病的流行程度进行回测。结果表明,预测模型回测准确率高,可用于指导渭北旱塬苹果黑星病的防治工作。