气候变化对陕西棉花产量影响的情景分析

采用陕西省棉花产量和逐旬日照时数、气温及降水量资料,建立棉花产量预测模式,并在此基础上分析在温度增加0.5℃、1.0℃及降水量变化±10%、±20%、±30%的情景下棉花气象产量的变化状况,据此提出陕西省棉花生产可持续发展对策。     

新疆喀什气候变化对棉花发育期及产量的影响分析

利用喀什国家基准气候站1961—2013年53 a的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量以及日照时数资料,结合1990—2013年的棉花发育期、单位面积产量、"三桃"数等资料,采用线性倾向估计计算、检验方法、气候趋势系数和气候倾向率方法,对1961年以来喀什气候变化特征、1990年以来棉花发育期和产量进行分析,探讨了喀什近期气候变化对棉花生产的影响。结果表明:近53 a来,喀什年和各季平均气温、平均最高气温、平均最低气温总体呈线性上升趋势,其年气候倾向率为0.25~0.47℃-10a-1(P-0.01),春、夏、秋3个季节的倾向率分别为0.24~0.47℃-10a-1(P-0.05)、0.09~0.37℃-10a-1、0.32~0.46℃-10a-1(P-0.01),其中春、秋季平均最低气温的升温率最大。年降水量呈明显增多趋势,其增幅为6.16 mm-10a-1,对各季节降水而言,春季降水量呈减少趋势,其气候倾向率为-0.44 mm-10a-1,夏、秋季降水量呈明显的增多趋势,其增幅分别为2.10 mm-10a-1、2.23 mm-10a-1(P-0.05)。日照时数呈增多趋势,其气候倾向率分别为31.3 h-10a-1(P-0.05)(年)、16.16 h-10a-1(P-0.01)(春)、9.84 h-10a-1(P-0.05)(夏)、4.27 h-10a-1(P-0.01)(秋),其中春季日照时数的增幅最大。近53 a来,喀什初霜日呈推后趋势(1.4 d-10a-1)、终霜日呈提前趋势(-1.3 d-10a-1),无霜期延长明显(1.0 d-10a-1)。近23 a来喀什棉花生长发育期资料统计指出,棉花播种期、出苗期、三真叶期、五真叶期、现蕾期、开花期、裂铃期、吐絮期等各发育期均表现出不同程度的提前趋势,其中现蕾期的提前趋势最明显,为6.6 d-10a-1(P-0.01);棉花停止生长期呈延迟趋势,即延迟幅度为4.2 d-10a-1(P-0.01),发育期的延长对棉花产量和品质的提高都十分有利。棉花"三桃"数中,伏前桃数、伏桃数和秋桃数呈增多趋势,其增幅分别为0.58个-10a-1、0.92个-10a-1和0.49个-10a-1。近23 a棉花生产中,平均产量呈增多趋势,其增幅为373.5kg-hm-2-10a-1(P-0.01)。影响棉花发育期和产量的主要气候因子有气温、日照时数、降水、初终霜日、无霜期。总之,喀什气候的变化对棉花生产的影响以积极影响为主,气候变暖有利于提高棉花的产量和品质。本文中,初、终霜冻日及无霜期与棉花产量总体呈正相关,初霜日推后、终霜日提前、无霜期延长,棉花产量增多。     

安徽省棉花生长气候条件分析及产量预报模式研究

安徽省棉花产量逐年低而不稳，产量波动相当大，造成这种差异的原因除种植制度、栽培条件等人为因素不同外，还与气候差异密切相关。从农业气象角度分析了安徽省气候条件对棉花生长的影响，并建立该省棉花产量的预报模式。     

全球气候变化对宁夏春小麦生长和产量的影响

将公认的全球大气环流模型（GCMs)的输出结果输入到随机天气模型中，生成宁夏地区2010年和2020年逐日天气数据，再与其它资料一起输入农业技术传播决策支持系统（DSSAT3）中，模拟未来气候情景下宁夏春小麦的生产，得出气候变化会使宁夏小麦生产期缩短，产量降低，水分利用效率降低，而CO2浓度增加又会使这一现象得到缓解的结论。这一结论同样适用于与宁夏气候特点相同的西北地区。     

气候变化情景下我国水稻产量变化模拟

利用中国随机天气模型将IPCC最新推荐的气候模式HadCM2和ECHAM4与作物模式CERESRICE3．5相连接，模拟了未来4种气候情景下我国主要水稻产区产量的变化趋势。结果表明：（1）未来气候情景下，水稻产量大多表现为不同程度的减产趋势，其中早稻减产幅度最大；地区上以东北地区减产幅度最大。（2）若不取温室气体减排措施，2056年我国水稻产量较2030年减产程度更加明显；即使采取温室气体减排措施，水稻产量下降的趋势也没有大的改变；（3）高海拔地区在未来气候情景下表现出一定的增产趋势。     

气候变化情景下东北地区玉米产量变化模拟

WOFOST作物模型在东北地区玉米适应性验证的基础上,结合气候模型BCC-T63输出的未来60年(2011～2070年)气候情景资料,模拟分析了未来气候变化情景下我国东北地区玉米生育期和产量变化情况。模拟结果显示:未来气候变化情景下,玉米生育期将缩短,其中,中熟玉米平均缩短3.4 d,晚熟玉米平均缩短1.1 d;玉米产量将相应下降,中熟玉米平均减产3.5%,晚熟玉米平均减产2.1%。     

气候变化对新疆地区棉花生产的影响

经分析发现新疆棉区近50年来气侯变暖变湿并且日照时数明显减少。利用COPRAS动力评估模型研究得出：气侯变化对新疆棉区不同区域的棉花生长发育影响是不同的，北疆棉区、南疆盆地西缘区和南疆盆地东缘区棉花的开花期和吐絮期明显提前，棉花停止生长期明显延后，70年代、80年代和90年代比60年代全生育期分别平均延长8．2d、2．4d和5．2d；近50年来新疆地区棉花模拟产量明显增加，平均增产为15．7kg/hm^2/10年，尤其在北疆棉区。棉花模拟产量波动性明显加强，说明受气侯变化的影响棉花生产风险也在加大。     

甘肃胡麻产量对气候变化的区域响应

利用1981—2000年甘肃省胡麻的统计产量和同期4—10月的气温资料，研究胡麻产量的时空特征和影响因素，结果表明：胡麻产量演变中呈现出区域一致、随时间明显上升的特点；20世纪90年代胡麻产量具有2～4a的变化周期。用奇异值分解方法检测出温度和产量的年际变化中存在密切的大尺度空间相关特征，整体上胡麻产量对温度响应敏感，对温度响应的最敏感区主要集中在河西西部。     

调亏灌溉对棉花生长,生理及产量的影响

通过盆栽试验在棉花不同生育时期进行不同程度的调亏灌溉试验。结果表明,调亏灌溉对棉花株高、蕾铃脱落、成桃数等影响较显著;苗期和吐絮期重度水分亏缺、蕾铃期中度水分亏缺均有利有棉花产量的形成。棉花的光合速率和气孔阻力随土壤含水量变化的阈值约在１４％土壤含水量水平,该阈值相当于田间持水量的６０％～６５％。合理的棉花调亏灌溉制度是苗期控制水分供应,土壤含水量维持在田间持水量的５５％～６０％;蕾期和花铃期是棉     

棉花生长发育的计算机模拟模型研究初探

以每天的太阳辐射、气温、降水等气象要素为驱动变量,建立了棉花生长发育、形态发生及产量形成的动态模拟模型.模型可在潜在生产条件和水分限制条件两个层次上运行,干物质在各器官间的分配系数作为发育期的函数.利用太阳辐射、叶面积指数、植株干重等来计算净光合产物或干物质积累.模型根据温度对出叶速率的影响及顶芽、腋芽分化的同伸关系,模拟和预测主茎叶数、果枝数、果节数、蕾铃的发生,并从碳水化合物营养供求状况和降水强度来控制蕾铃脱落.利用蒸腾/同化比率来确定水分胁迫对植株总干物质增长的直接影响和对蕾铃脱落的间接影响.该模型对棉花生产管理决策、产量潜力预测、环境胁迫效应及病虫害防治的研究均有较大的意义.     

内蒙古东部区粮食产量对气候变化的响应

利用内蒙古东部产粮区25个气象站建站至2005年气象资料与粮豆和主要作物产量资料,分析了作物生长季水热演变规律,及区域作物产量对气候变化的响应。结果表明:(1)近50a该区域水热匹配格局发生变化,特别是近20a暖干化趋势明显;(2)降水是影响该地区粮食生产的关键气象因子,春、夏季降水量的匮乏和生长季高温是粮食生产的主要限制因素;(3)各作物的第一敏感因子不同。小麦和谷子为降水,玉米为夏季高温,马铃薯产量对7-8月温差和4-5月降水反应敏感。(4)据模型推算,当生长季平均最高气温或温差增加1℃时,有可能使玉米气象产量减少102～192kg/hm2,大豆减产87kg/hm2,马铃薯增产55.5kg/hm2。因此,气候暖干化倾向有可能造成该区域农业产量呈下降趋势。研究结果可为有关部门制定应对气候变化策略提供参考。     

Yield Response of Mediterranean Rangelands under a Changing Climate

Understanding the Mediterranean rangelands degradation trends is a key element of mitigating their vulnerability and enhancing their resilience. Climate change and its inherent effects on mean temperature and the precipitation variability can regulate the magnitude, frequency and duration of droughts and aridity with a profound effect on ecosystem productivity. Here we investigate the effects of climate change to project the development of vegetation in the Mediterranean rangelands by (i) estimating the relative Standardized Precipitation Index and a modification of the United Nations Environment Programme Aridity Index to classify climate variability, and (ii) modelling vegetation response to climate using the Food and Agriculture Organisation crop–water production function. Climate model data are obtained from nine general circulation models under Relative Concentration Pathways 2.6 and 8.5 of the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project. After correcting climate model data for biases, results for two 40‐year future study periods are compared with the baseline period 1961–2000 within a domain that includes the European Mediterranean. We show that a gradual but robust increase of aridity and drought frequency is estimated for most of the Mediterranean region, impacting rangeland vegetation yields. Projected drought and aridity disturbances may well represent permanent shifts to a warmer and more frequently dry status. This alternative stability of climatic pressure lies outside the limits of ecosystem resilience and may indicate that in some cases vegetation will either adapt to the new conditions or be succeeded by more water‐stress tolerant species. Results raise concerns about the fate of the Mediterranean rangelands and the effectiveness of mitigation measures. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

气候变化对我国棉花生产的影响

棉花为喜高温、干旱、无限生长型植物,其产量品质形成对光照、辐射、积温等环境变化较其他作物更为敏感。全球温室化导致的积温增加、CO2浓度上升、辐射量下降、水分分布不均匀及极端天气爆发日趋频繁将对棉花生产产生显著影响。棉花生长期（4-11月）长达7个月,其产量品质形成关键期（7—9月）极易遭受多种极端天气气象条件。因此,尽管温室化效应产生的气温升高、CO2浓度增加将对棉花增产提质带来积极影响,并一定程度扩大我国可种植面积,但温室化效应导致的光辐射量的下降、尤其是短期极端高温/低温、短期极端干旱／暴雨等极端天气发生的日趋频繁将严重威胁我国的棉花安全生产。因此,进行前瞻性的气候变化对中国棉花生产影响的评估、棉花适宜种植区的重新区划、环境稳定型棉花品种选育、应对极端气候条件下的棉化抗逆栽培技术体系的构建对保证全球温室化背景下我国棉花产业的稳定和发展具有极其重要的意义。     

气候变化对我国主要粮食作物产量的影响及适应措施

过去几十年气候变化对我国主要粮食作物产量产生了重要影响,为了研究作物产量对气候变化的响应和适应,保障粮食安全,基于国内相关研究文献,分析归纳了研究方法,综述了国内小麦、玉米和水稻等主要粮食作物产量对气候变化的响应和适应,得出如下结论:（1）作物产量对气候变化响应的研究方法主要包括田间试验观测、统计分析和作物模型模拟等方法,其中田间观测法最直观,统计分析法可操作性强、应用最为普遍,作物模型模拟机理性强,可以定量描述气候因子对作物产量的影响,外推效果好;（2）近几十年来,小麦生育期内气温升高和辐射变化使我国北方小麦增产0.9%~12.9%,南方小麦减产1.2%~10.2%;气候变暖对玉米产量贡献率为-41.4%~0.4%;水稻生育期内气温升高和辐射增强有利于东北地区水稻产量增加,增产贡献率为1.01%~3.29%,而辐射减弱对长江流域等南方主要水稻种植区的水稻产量（长江流域晚熟稻除外）产生不利影响;（3）未来气候变化情境下小麦应从延长生殖生长期、增加籽粒数量和提高收获指数等方面培育新品种应对气候变暖对作物产量的不利影响;耐高温和长生殖生长期的玉米品种可以用来应对气温、降水等气候因子的变化;水稻则应选育耐高温品种应对气温和辐射等因子的变化所带来的作物生产上的风险。     

黄河中游流域产沙量随降雨变化的区域分异

在黄河中游地区选择 5 0多个位于不同自然地理地带和地域的水文测站流域 ,流域面积从 5 0 0 km2 至 2 5 0 0km2 ,代表 6种不同自然地理类型。在流域降雨、泥沙及环境特征数据获得基础上 ,以不同自然地理类型流域为参数 ,建立了流域产沙量与降雨季节性、年际变化和年降雨量之间关系。结果表明 ,对于不同类型流域 ,产沙量与降雨季节性变率和年际变率之间有相当好的正相关关系 ,不同类型流域曲线的斜率各不相同 ,在图中所处的位置也不相同。由沙黄土、砒砂岩流域 ,经黄土流域、黄土 基岩流域 ,到基岩山地 黄土流域和基岩山地流域 ,曲线的斜率渐趋减小 ,曲线的位置由上而下呈有序的排列。流域产沙量与年降雨量之间关系遵循 L angbein— Schumm曲线 ,但是由沙黄土、披砂岩流域向基岩山地流域过渡 ,流域产沙量峰值趋于减小 ,而峰值出现所需要的降雨量渐趋增大。流域产沙量随降雨变化的特征是流域降雨、地面物质、植被和地貌发育程度等因素共同作用的结果。     

滦河流域气候变化的水文响应研究

以滦河流域为研究区,基于未来气候变化研究成果建立了16种气候变化情景,结合SWAT分布式水文模型模拟了不同气候变化情景下的水文过程,对滦河流域气候变化的水文响应进行了分析。结果表明:SWAT模型可以较好地模拟滦河流域的月流量过程,在研究区具有较好的适用性;流域气温升高将会导致蒸发量增加、径流减少。在以升温为主、降水变化存在很大不确定性的情况下,滦河流域径流量可能进一步衰减。在未来降水增加的情况下,流域年均地表径流增加趋势的空间差异显著,尤其是流域下游的迁西县等地增加幅度超过12mm,研究结果将为变化环境下滦河流域的水资源管理提供参考。     

渭河流域近50年来气候舒适度对气候变化的响应

气候舒适度(CCI)是反映气候条件对人体感受影响的指数.根据渭河流域内13个站点19612010年温度、风速、相对湿度等气象要素的平均值,计算出流域内各站点气候舒适度指数各级日数持续时间及分布情况.结果表明,冷和寒冷的日数在减少,可达舒适的日数在缓慢增加,其变化规律与温度变化密切相关.除华山站外,各站点的舒适度都比较高,大部分站点可达舒适的时间为5个月以上.流域内可达舒适的平均天数占全年的46.9％,寒冷及冷的日数可占27.1％,没有出现炎热和酷热的天气.流域内西安、武功、天水和宝鸡站点的气候舒适度较高,其次为铜川、洛川、环县等地区.     

大巴山地区植被覆盖变化及其对气候变化的响应

利用1998—2009年的SPOT VGT-NDVI逐旬数据集,对大巴山地区植被覆盖变化及其对气候的响应进行了研究。结果表明:(1)1998—2009年大巴山地区植被NDVI值变化整体呈显著上升趋势,年平均NDVI值在0.54～0.64之间;大巴山弧形褶皱带植被NDVI值较高,河流附近NDVI值较低;大巴山地区植被覆盖呈显著性增加趋势,在县城城区附近有植被退化迹象,占总面积的0.24%。(2)1998—2009年,提取6种植被类型的NDVI值在四季的变化总体呈上升趋势,尤其是春季NDVI变化显著;不同类型的植被NDVI值大小顺序为:阔叶林>针叶林(冬季为针叶林>阔叶林)>灌丛>草甸>草丛>栽培植被,其中,草甸在四季的变幅最大。(3)在时间尺度上,NDVI与同期、前一个月、前两个月的气温呈极显著相关性,与降水量的相关性不显著。空间尺度上,6月月均NDVI与气温呈负相关的像元数占67%,表明该时段温度升高可能导致蒸发量增大,从而抑制了植物生长。     

基于CASA模型探究泾河流域植被NPP时空动态及其对气候变化的响应

植被NPP是判定生态系统碳源/碳汇及调节生态过程的主要因子,基于CASA模型估算NPP,探究时空尺度NPP的变化及其对气候变化的响应状况,可了解泾河流域植被恢复状况并为流域生态环境改善提供科学参考及建议。以泾河流域为研究区域,基于2000年、2009年、2018年MODIS NDVI数据、气象数据与植被分布数据等,运用CASA模型(Carnegie-Ames-Stanford approach,CASA)对2000年、2009年及2018年流域NPP进行了估算,探究流域内NPP时空动态及其对气候变化的响应,并分析了各植被类型下NPP分布规律。结果表明:(1)时间尺度上,2000年、2009年及2018年泾河流域NPP均值分别为521.81 gC/(m²·a),664.77 gC/(m²·a),719.78 gC/(m²·a),年际变化呈增长趋势; 月际变化曲线呈单峰型,4—8月呈较强上升趋势,8月后逐渐下降; 各季节的NPP均值由高到低依次为夏季>秋季>春季>冬季。(2)空间尺度上,NPP分布存在一定的地域差异性,水平方向呈“南高北低”的特点; 垂直方向上,NPP值随海拔高度的升高呈先下降后上升的趋势。(3)不同植被类型下NPP均值存在明显差异,其中常绿阔叶林年均NPP值最高,为1 544.50 gC/(m²·a)。(4)气候变化背景下,NPP主要受气温与降水的影响,且降水为主导因素。研究结果表明泾河流域NPP呈增加趋势,即植被覆盖情况在逐步改善; 流域北部植被覆盖状况仍有待改善,建议加大退耕还林政策实施力度,加大果树、茶树等防护型林地的种植; 且该流域NPP对降水的响应强于气温,故可加大植树造林恢复植被的力度,也可修建水库和水利工程,退田还湖,并加大湿地保护,从而保证空气湿度,增加降水,改善植被覆盖,实现人与自然和谐共生。