气候变化对中国主要作物生育期的影响研究进展

作物生育进程受环境直接影响,其中气候条件是主要的影响因子之一。本文基于中国粮食主产区分布,阐述了历史气候变化对小麦、玉米和水稻生育期的影响。结果表明,气候变化使北方冬麦区小麦播期推迟,传统品种生育期缩短;西北区冬麦越冬死亡率降低,水分利用率提高,但全生育期缩短。东北区春玉米适宜播期提前,近50年来潜在适宜生长期延长10天左右,晚熟玉米面积增加;华北区小麦-玉米一年两熟适宜生育期延长,推动了小麦—玉米“两晚技术”发展;西北区玉米整体播期提前,灌区玉米全生育期延长,旱区生育期缩短。长江中下游稻区水稻生育期普遍提前,除东北区水稻生育期延长约3天/10年,其他地区水稻全生育期基本呈缩短趋势。总体而言,气候变暖使生产中作物春季适宜播期提前,秋季适宜播期推迟,生产中传统作物品种生育期普遍缩短。通过品种选择和播期调整,可以充分发挥热量资源潜力,规避关键生育期灾害风险,并通过延长作物生长期提高产量。     

1964—2013年天水市热量资源变化及对农业生产的影响

分析天水市主要粮食作物玉米和冬小麦对气候变暖的响应特征,为提高对气候变化的应变能力、减轻气候变暖对农业生产的不利影响和种植结构调整提供参考依据。根据天水市7个国家气象观测站1964—2013年的气温资料,用气候倾向率和Mann-Kendall统计检验方法,对天水市50年来气温变化特征和热量资源进行统计分析;利用天水市1981—2013年玉米和冬小麦产量资料,结合对应时段的气象资料应用SPSS 13.0软件建立回归模拟方程,探讨作物生育期与温度的关系及变化趋势。结果表明,天水市1964—2013年的年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈上升趋势,负积温绝对值呈减少趋势。1994年前后气温发生了突变,进入了显著增暖时期,增暖前后年平均气温升高了0.97℃;各季节的气温变化幅度以春季最大、冬季次之。1994—2013年内相继出现了13个暖冬年份,是近50年中较暖的时期。自1981年以来,冬小麦全生育期天数平均以0.59天/年的速度线性减少,1981—2013年全生育期总天数减少了20天,其中返青期—拔节期、抽穗期—开花期减少趋势分别为0.57天/年、0.16天/年;玉米全生育期1981—2013年减少了5—7天,气候增暖后1994—2013年玉米生长期内平均气温增温变率为0.43℃/10年。气候变暖已对农作物生长发育产生了较大影响。喜温作物和越冬作物种植面积扩大,种植区北界抬升;春播作物玉米播种提前,生殖生长期延长;越冬作物冬小麦推迟播种,春初提前返青,全生育期缩短。     

潍坊市冬小麦生育期对气候变化的响应

为了探讨潍坊市冬小麦生育期适应气候变化的规律,利用潍坊市1980-2010年冬小麦生育期观测资料及其各生育阶段的积温、降水量、日照资料,采用线性回归和通径分析方法,对潍坊市冬小麦生育期对气候变化的响应进行统计分析。结果表明,潍坊市冬小麦整个生育期内积温和降水均呈减少趋势,日照时数显著减少,每年减少7.58 h;冬小麦全生育期显著缩短,每年缩短0.43天,播期推迟,苗期、成熟期缩短,越冬期、拔节孕穗期和灌浆期延长;在小麦拔节前,日照时数对生育期长度作用最大,拔节后,积温对生育期长度影响最大。     

黎平县气候变化对水稻生育期影响分析

利用黎平丘陵农业气象基本观测站1990—2009年20年的水稻观测资料和同期气候资料,分析黎平县山区水稻这种作物主要生育期的变化趋势及对气候变化的响应。结果证明:黎平县水稻自出苗到成熟的各生育期均表现出提前的趋势,其中以分蘖期提前最明显;相关分析显示山区水稻的全生育期缩短,存在4.0d/10a的减少总趋势,主要原因是5～8月份的温度上升和7月份的日照时数的增加。     

石羊河流域灌溉春玉米发育期对气候变化的响应

本文基于甘肃省武威农业气象试验站1981—2016年灌溉春玉米发育期观测数据,研究了石羊河流域灌溉春玉米发育期对气候变化的响应,以期为气候变暖背景下石羊河流域农业种植结构、品种调整及提高热量资源利用率等提供参考依据。采用趋势变率、秩相关分析和主成分分析等方法,分析了1981—2016年石羊河流域灌溉春玉米发育期对气候变化的响应规律。结果表明:1981—2016年灌溉春玉米播种期、乳熟期和成熟期有延后趋势,拔节期和抽雄期有提前趋势。灌溉春玉米播种期到抽雄期日数减少,抽雄期到成熟期日数增加,全生育期日数减少。1981—2008年大多数年份播种期早于适宜播种期（≥10℃活动积温初日）,2009—2016年播种期均在适宜播种期之后,成熟期绝大多数年份在初霜日之前。1981—2016年对石羊河流域灌溉春玉米影响最大的气象要素为气温,主成分分析结果显示,≥10℃活动积温初日提前、温度生长期日数增加、作物生长期的平均气温、最高气温和最低气温对生育期日数的影响比作物生长期的日照时数更显著。全球变暖背景下,石羊河流域灌溉春玉米发育期变化是作物响应气候变化和适应农业生产的共同结果。     

1961—2010年宁夏灌区主要作物需水量时空分布特征

明确气候变化背景下作物需水量的时空分布特征是水资源高效利用和作物合理布局的重要依据。基于宁夏引黄灌区13个气象台站的气象数据及作物生育期数据,利用FAO推荐的彭曼公式和订正的作物系数,计算了1961—2010年宁夏灌区主要作物（春小麦、玉米、水稻、冬小麦）全生育期及不同发育阶段有效降水量及需水量,分析了其时空分布特征,并计算了各作物不同发育阶段灌溉需水量及需水强度。结果表明：1961—2010年宁夏灌区秋粮作物（水稻、玉米）全生育期有效降水量是夏粮作物（春/冬小麦）的2倍,1961—2010年宁夏灌区水稻、玉米生育期有效降水量为降低趋势,春小麦、冬小麦为增加趋势。高值区分布在石炭井、灵武和中宁,北部的石嘴山各站为低值区。宁夏灌区作物需水量从大到小依次为水稻、玉米、冬小麦、春小麦,灌溉需水量在不同发育期的分布和需水量的分布相似,北部的石嘴山各站及中宁为高值区。1961—2010年宁夏灌区4种作物全生育期及不同发育阶段需水量也呈显著增加趋势。所有作物需水强度均在拔节（返青）后开始明显增加,春小麦、冬小麦需水强度开花—乳熟阶段最大,玉米需水强度拔节—开花阶段、开花—乳熟阶段最大,水稻拔节后需水强度一直较大,乳熟—成熟阶段达最大。     

新疆喀什市冬小麦生育期气候因子变化特征及其影响分析

为研究喀什冬小麦区气候对小麦生长的影响以及为农作物生产提供气象服务。利用1981—2014 年喀什市冬小麦生育期气温、降水量、日照时数等资料,采用气候学统计方法,研究了喀什市主要气候因子变化特征及其对冬小麦发育期的影响。结果表明,喀什市冬小麦生育期平均气温年际变化呈上升趋势;降水量除了越冬后前2 个月（3—4 月）呈线性减少趋势外,其余时期呈明显的增加趋势;有效积温、日照时数均呈增加趋势;近34 年冬小麦各发育期均表现出不同程度的提前趋势,尤其是起身期、拔节期的提前趋势较明显,但是越冬开始期呈延迟趋势。气温、有效积温、日照时数与冬小麦各发育期呈负相关。总之,气温升高、有效积温、日照时数增加是喀什冬小麦生育期提前的主要原因,喀什地区气候变暖对冬小麦生育期的影响较为显著。     

潍坊市冬小麦生育期气候因子变化特征及其影响分析

为了研究气候变化对冬小麦生产的影响,利用潍坊市1981—2010年连续30年冬小麦生育期观测资料及其生育期的气温、降水量、日照等资料,采用气候变化倾向率、三次多项式函数、线性回归等方法,分析潍坊市冬小麦生育期的主要气候因子变化特征及其对冬小麦影响,以期对冬小麦种植提供依据。结果表明,潍坊市冬小麦生育期平均气温年际变化呈上升趋势,气候倾向率为0.24℃/10年,降水量年际变化呈减少趋势,气候倾向率为-0.49 mm/10年,日照时数年际变化明显减少,平均每10年减少50.18 h;冬小麦全生育期显著缩短,每年缩短0.426天,苗期、返青期和灌浆成熟期缩短,越冬期、拔节孕穗期延长;冬小麦的气候产量呈下降趋势,气候产量与气温呈负相关关系,而与降水量和日照时数呈正相关关系。     

廊坊地区夏玉米气候适宜度评价分析

为了研究廊坊地区夏玉米对气候变化的适宜程度,笔者对廊坊地区夏玉米各生育期和全生育期气温、降水、日照的气候适宜度进行了综合分析。结果表明:各个生育期和全生育期气温适宜度最高,其次是日照适宜度,降水适宜度最低;所有生育期气温适宜度年变化均呈弱的上升趋势,日照适宜度呈下降趋势,七叶—拔节、乳熟—成熟2个生育期的降水适宜度呈微弱上升趋势,其他生育期均呈下降趋势,且年际间波动较大。气候适宜度因受降水的影响最大,各生育期和全生育期年变化趋势和降水适宜度相同,但年际间变化小于降水适宜度。对廊坊地区而言,气温对夏玉米的生长发育是适宜的,而降水是影响夏玉米产量的主要因子。     

气候变暖背景下内蒙古作物物候变化研究

利用长时间序列物候观测数据研究作物物候变化是认知气候变暖对农业生产影响的重要途径。研究选用1981—2009年内蒙古地区13个农业气象观测站的小麦和玉米物候资料,利用统计方法分析了内蒙古作物（小麦/玉米）物候的变化趋势。结果表明：在管理（主要指调整播期）和作物品种变化共同作用下,小麦和玉米物候对气候变化的响应不同。小麦的播种期平均推迟1.7 d/10 a,而玉米播种期提前1.0 d/10 a。小麦的抽穗和成熟期分别平均推迟1.7 d/10 a和0.8 d/10 a,而玉米抽穗期平均变化较小,成熟期平均推迟达3.3 d/10 a。小麦和玉米不同生长阶段历时的变化趋势呈显著差异。出苗—抽穗营养生长阶段,小麦平均缩短了1.4 d/10 a,而玉米却延长了1.2 d/10 a;抽穗—成熟生殖生长阶段,小麦和玉米分别平均延长了0.2 d/10 a、3.3 d/10 a;而出苗—成熟整个生长阶段,小麦平均缩短了1.2 d/10 a,而玉米却延长达到4.5 d/10 a。     

淮河流域夏玉米生育阶段需水量及农业干旱时空特征

基于淮河流域110个气象站点1961—2015年日尺度气象资料,利用Penman-Monteith (P-M)公式和作物系数法,分析夏玉米各生育阶段需水量时空变化特征,以作物水分亏缺指数(Crop Water Deficit Index, CWDI)为农业干旱评价指标,揭示夏玉米生育期干旱时空演变规律,并利用四大类33种分布函数拟合水分亏缺指数序列,建立最优概率分布模型,估算淮河流域夏玉米各生育阶段干旱发生概率。结果表明:1)近55年来,夏玉米生育期需水量均呈明显下降趋势,空间分布均大致呈现流域中北部较高而西南部和东南部较低的特征;2)夏玉米各生育阶段水分亏缺指数无明显趋势变化,除拔节—抽雄期外,其余生育阶段流域整体上均呈现水分亏缺状态,且流域北部相对于南部水分亏缺严重;3)夏玉米生育期中,播种—出苗期和抽雄—乳熟期干旱发生概率最大,除播种—出苗期特旱发生概率在30%～50%之间,各生育阶段不同等级干旱概率均大致在20%以内。     

气候变化背景下江苏省冬小麦发育期对冬季积温的响应

利用江苏省35 个气象台站1960—2010 年的冬季积温资料和9 个农业气象观测站的冬小麦主要发育期资料,利用曼-肯德尔(Mann-Kendall)法、线性倾向估计和相关分析等数理统计方法,分析江苏省冬季积温的时空分规律、冬小麦主要发育期的基本特征和变化趋势及冬季积温对冬小麦各主要发育期的影响。结果表明：气候变暖背景下,（1）淮北地区自20世纪90年代初、淮河以南地区自20世纪90年代中期起的冬季积温呈显著增加的趋势;（2）从主要发育期特征来看,淮河以南地区播种—拔节期及以后各发育期长度较淮北地区更短;冬小麦播种—拔节期长度的各地差距最大,播种—孕穗、抽穗、开花、乳熟和成熟期长度的差别逐渐缩小,且淮河以南地区各站点播种—孕穗、抽穗、开花、乳熟和成熟期长度的差距较淮北地区小;（3）从主要发育期长度的年际变化趋势来看,近30 年来,播种—拔节期长度明显缩短,拔节—成熟期长度则显著延长,且产量形成的关键期——开花—乳熟期长度随时间也明显延长;（4）随着冬季积温的增加,播种—越冬、拔节—成熟、开花—乳熟期长度显著延长,越冬—拔节、播种—拔节期的长度与冬季积温线性负相关。分析冬季积温对冬小麦各发育期的影响,为进一步掌握其发育期变化的规律提供依据,对更好地指导冬小麦的生产管理具有重要的指导意义。     

陇东半干旱地区冬季积温变化特征及对冬小麦的响应

为了解陇东半干旱地区环县冬季积温变化特征及其对冬小麦的影响,通过Mann-Kendell统计检验法、Pearson相关分析法等手段对冬季积温以及冬小麦发育期资料进行分析研究。结果表明：（1）冬季积温在近36年的变化过程中呈现出逐年上升趋势;Mann-Kendall突变检验发现,1990年为冬季积温突变的年份;Morlet小波变换分析得到在30~35年上冬季积温呈现出最为显著的周期变化规律;（2）通过对冬小麦发育期特征分析,发现冬小麦除了在分蘖期表现为推迟的状况,其他播种、出苗、三叶、越冬等发育期均表现为提前的变化特征;对冬小麦发育期与积温进行相关分析,相关系数均为负相关,表明大多数发育期提前1~5天;在冬季积温偏高的年份,冬小麦各发育期普遍提前4~14天;（3）对冬小麦物候间隔期的特征进行分析发现：冬小麦在播种—出苗、播种—分蘖、播种—越冬、播种—返青以及播种—抽穗期,间隔时间呈现出延长的变化特征;在播种—三叶、播种—起身、播种—拔节、播种—开花、播种—成熟期,间隔时间呈现出缩短的变化特征。     

陇东半干旱地区冬季积温变化特征及其对冬小麦的影响

为了解陇东半干旱地区环县冬季积温变化特征及其对冬小麦的影响,通过Mann-Kendell统计检验法、Pearson相关分析法等手段对冬季积温以及冬小麦发育期资料进行分析研究。结果表明:(1)陇东1981—2016年冬季积温的变化过程中呈现出逐年上升趋势;Mann-Kendall突变检验发现,1990年为冬季积温突变的年份;Morlet小波变换分析得到在30~35年上冬季积温呈现出最为显著的周期变化规律;(2)通过对冬小麦发育期特征分析,发现冬小麦除了在分蘖期表现为推迟的状况,其他播种、出苗、三叶、越冬等发育期均表现为提前的变化特征;对冬小麦发育期与积温进行相关分析,相关系数均为负相关,表明大多数发育期提前1~5天;在冬季积温偏高的年份,冬小麦各发育期普遍提前4~14天;(3)对冬小麦物候间隔期的特征进行分析发现,冬小麦在播种—出苗、播种—分蘖、播种—越冬、播种—返青以及播种—抽穗期,间隔时间呈现出延长的变化特征;在播种—三叶、播种—起身、播种—拔节、播种—开花、播种—成熟期,间隔时间呈现出缩短的变化特征。     

气候变化对陇东塬区冬小麦生长的影响分析

为了研究气候变化对冬小麦生长的影响,利用陇东塬区1981—2013连续33年冬小麦生育期观测资料及气候因子资料,采用线性回归、多项式函数、气候倾向率等方法,分析气候变化对冬小麦的影响。结果表明,33年来,冬小麦生育期内,平均气温显著增加,气候倾向率为0.75℃/10 a;有效积温上升,气候倾向率为45.79℃/10 a;降水总量下降,气候倾向率为-29.17 mm/10 a;日照时数增加,气候倾向率为25.75 h/10 a。气候变化引起陇东塬区冬小麦播种期和越冬开始期推迟,返青、拔节、抽穗、成熟期提前,冬小麦全生育期显著缩短,倾向率为-6.69 d/10 a;植株生长高度下降;植株密度,三叶期增加,其余发育期减少;分蘖数和大蘖数减少;越冬死亡率下降;不孕小穗率减少,籽粒数、千粒重、亩成穗率增加。1981—2013年陇东塬区冬小麦气候产量呈上升趋势,气候产量与生育期内平均气温呈负相关,与降水量、有效积温和日照时数呈正相关,水资源短缺是陇东塬区冬小麦生长的制约因素,温度是影响冬小麦产量的关键因子。     

中科院地理所在气候变化对农业影响及其适应研究中取得系列成果

<正>中科院地理科学与资源研究所近期在气候变化对农业的影响及其适应的研究中取得系列成果,主要包括:1.发现气候变暖是冬小麦物候变化的主要驱动因子,品种更替在一定程度上减缓了该趋势的变化。冬小麦开花期和成熟期的提前,使得在气温升高的背景下,开花至成熟生长阶段的平均温度没有增加,反而在多数农业气象站点呈降低趋势。虽然整个生育期呈缩短趋势,但冬小麦产量形成的重     

农业气候资源变化对陇东塬区旱作粮食的影响分析

为了研究气候变化对陇东塬区旱作粮食的影响，利用陇东塬区1961—2020连续60年气候因子资料，采用线性回归、多项式函数、气候倾向率等方法，分析农业气候资源变化特征，进而分析80%保证率下农业气候资源变化对主要粮食作物冬小麦、玉米的影响。结果表明：日均气温稳定通过0℃和10℃的初日呈提前趋势，终日呈现推后趋势，初终日期间持续天数呈现极显著增加趋势；80%保证率下，日均气温稳定通过0℃和10℃初终日期间降水量随年代的增加呈现递减趋势，≥0℃和≥10℃积温随年代增加呈现增加趋势，日照时数随年代增加呈现递减趋势。农业气候资源变化造成小麦播种推迟，成熟提前，但生育期缩短主要体现在越冬期缩短上，有效生长期得到保证；夏季热量资源增加保证了玉米生长，成熟期提早为小秋作物收获后的秋播工作赢得了时间，有效扩大了作物种植面积。陇东塬区小麦、玉米气候产量与生育期内降水量呈显著正相关，水份影响着陇东粮食产量的生育全过程，水资源短缺是陇东塬区作物生长的制约因素；平均气温对小麦、玉米是不显著的负效应，温度是重要的影响因子；有效积温和日照时数对小麦、玉米的影响不一致，玉米受气候不确定性影响大于小麦。     

天水地区不同海拔高度冬小麦对比种植试验研究

为了研究不同海拔高度对农作物生长发育期及产量的影响,通过采用对不同海拔高度的冬小麦对比种植试验方法,2012—2013年通过在海拔1600 m（半山区）和1000 m（川区）的冬小麦种植试验,对冬小麦生长发育期以及产量因素进行分析。结果表明：半山区冬小麦比川区早播种10天左右。冬前生长期山、川地各个生育期相差不大,翌年返青生长的拔节期以后川区冬小麦生育期比半山区明显提前。半山区比川区冬小麦全生育期长30天。分蘖—越冬开始、越冬开始—返青期、拔节—孕穗期、孕穗—抽穗期、抽穗—开花期各生育期阶段山、川积温相差较大。半山区冬小麦分蘖数及大蘖数均高于川区,半山区有小穗数大于川区,干物质累积量半山区高于川区。半山区冬小麦理论、实际产量均高于川区。由此得出,2012—2013年半山区冬小麦的产量因子高于川区,这与冬性冬小麦春化期的气温条件、乳熟—成熟期的天数等因素有关。     

鲁南地区夏玉米产量对气象因子的响应

2017年在临沂市农业科学院试验田以早熟玉米品种华美1号、登海518和中熟玉米品种登海605、郑单958为材料,分期播种,采用灰色关联分析法研究夏玉米产量对气象因子的响应。结果表明：随着播种期推迟,2种熟期玉米生育期均缩短。6月17日播种比6月10日播种的早熟夏玉米产量略降低,播种期再推迟,早熟夏玉米产量显著降低;随着播种期的推迟,中熟夏玉米产量显著降低,日均温、平均土壤温度和气温日较差均降低,有效积温、日照时数均减少;气象因子对早熟夏玉米产量的影响为：有效积温>日照时数>气温日较差>平均土壤温度>日均温>降水量,气象因子对中熟夏玉米产量的影响为：有效积温>日照时数>日均温>平均土壤温度>气温日较差>降水量。生产上,鲁南地区中熟夏玉米适宜播期在6月10日左右,早熟夏玉米品种适宜播期在6月10日至6月17日,夏玉米在麦收后应及早播种,为实现高产和子粒机收创造条件。     

四川盆地丘陵区小麦-玉米模式夏玉米适宜播期研究

以仲玉3号、蠡玉16、成单30为试验材料,研究不同播期对小麦-玉米模式夏玉米产量和生育进程的影响。结果表明:夏玉米吐丝期和成熟期随播种期推迟而延迟,生育期总天数随播种期推迟而减少;在四川盆地丘陵区的生态条件下,小麦-玉米模式夏玉米适宜的播种期为5月上旬和中旬,5月上旬和中旬播种的产量差异不显著,随着播种期的延后,5月下旬播种的产量下降,6月上旬和中旬播种产量下降明显。