三北防护林工程区气候变化分析

利用三北防护林工程区内气象站点近52 a气温与降水资料,研究了工程建设前后该区的气候变化特征。结果表明:(1)近52 a工程区增温趋势明显,增温速率为0.346℃/10 a; 1960-1977年为相对低温期,1978-1995年气温逐渐上升,建设后期1996-2011年气温显著增高;增温趋势具有明显的南北分异特征,显著升温区主要分布在工程区北部内蒙古高原、松嫩平原和吉林西部平原。(2)年降水量呈下降趋势,下降速率为3.554 mm/10 a;建设之前降水偏少,建设初期有所增加,1996年以来又呈明显减少趋势;降水变化东西差异明显,东部除嫩江平原、内蒙古阴山地区降水增多外,其他地区普遍减少,而西部大部降水呈增加趋势。(3)工程区气候变化空间差异明显,暖湿化区域主要集中在西部阿勒泰地区、柴达木盆地和东部内蒙古阴山地区、河套平原和松嫩平原,而其他地区如呼伦贝尔草原、大兴安岭山区、辽嫩平原则暖干化趋势显著。     

气候变化背景下华北平原夏玉米各生育期水热时空变化特征

气候变化背景下,华北平原气候资源也发生了相应变化。研究作物生长季各生育期的水热时空变化特征,对适应气候变化技术与政策的制定有重要意义。本文基于华北平原49个气象站点的逐日气象数据和27个农业气象试验站的物候期数据,分析了1961—2010年在夏玉米营养生长期、并进期、生殖生长期和全生育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及气候倾向率的时空分布。结果显示,华北平原夏玉米各生育期GDD、HDD均呈东北-西南走向的递增趋势,降水量呈东南-西北递减趋势。华北平原夏玉米在全生育期GDD倾向率、HDD倾向率、降水量倾向率分别为8.14℃·d·10a-1、-2.45℃·d·10a-1、-10.75 mm·10a-1。华北北部GDD在营养生长期呈递减趋势,在并进期、生殖生长期以及全生育期呈递增趋势,而华北南部GDD变化趋势与之相反;HDD在各生育期均呈现北部递增,南部递减趋势。降水量在各生育期均表现为北部降低,南部增加趋势。因此,河北省北部、北京市和天津市等华北北部地区夏玉米生产高温风险与干旱风险呈增加趋势,而河南省大部、山东省南部等华北南部地区高温风险与干旱风险呈降低趋势。     

内蒙古降水量分布及其对马铃薯灌溉需水量的影响

马铃薯是内蒙古的优势作物,其生长和产量主要受水分条件的制约.研究内蒙古降水量分布和马铃薯需水规律,可为马铃薯生产合理布局、合理用水以实现稳产提供依据.利用内蒙古1961-2010年46个气象站点的逐日气象资料计算分析了内蒙古马铃薯生育期有效降水量及分布、马铃薯生育期蒸散量和不同年型下马铃薯的灌溉需水量.结果表明:内蒙古马铃薯生育期有效降水量为25～ 240mm,时空分布不均匀,地区间差异大;马铃薯生育期蒸散量为300～700mm,400mm等值线从呼伦贝尔北部开始,穿过锡林郭勒盟的北部,向东到兴安盟.内蒙古地区马铃薯灌溉需水量由东到西有逐渐增大趋势,需水量等值线呈经向分布.1500m3/hm2等值线在内蒙古东北部,等值线以东的呼伦贝尔市、兴安盟的北部地区有效降水基本能满足马铃薯需求,正常年无需灌溉,适合马铃薯大面积种植;内蒙古西部和北部降水资源不足以支撑马铃薯生产,不适合马铃薯种植.歉水年降水量少、蒸散量大,马铃薯灌溉量比平水年平均增加40.4％.     

基于气候适宜度建立河套灌区玉米生育期模拟模型

利用河套灌区农业气象试验站近20a的大田生产和气象资料,基于作物生理发育时间恒定原理,并充分考虑光、温、水3种气象条件对玉米发育进程的影响,建立基于气候适宜度的河套灌区玉米发育期模拟模型。利用模型计算巴彦淖尔市和土默特左旗两站的玉米生理发育时间,并模拟两站共10a的玉米发育过程,利用RMSE、配对样本T检验和MAPE3种方法对模拟结果进行检验。结果表明:模型对玉米营养生长阶段和全生育期的模拟较精确,对生殖生长阶段各个发育期的模拟也通过了0.05水平的显著性检验,出苗期、七叶期和全生育期模拟值与观测值的相关系数分别达到0.753、0.786和0.996,RMSE值分别为2.324、2.846和3.771d。说明综合考虑光、温、水气象条件后可提高模型的准确性,该模型可用于河套地区玉米的生育期和产量预报。     

春小麦与玉米、向日葵间作套种对土壤水分的影响

在河套灌区以春小麦、玉米、向日葵单作为对照,测定并分析了春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种作物生长季0—120cm土层土壤水分及作物产量。结果表明,春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种生长季的土壤水分蒸散强度为双峰曲线,春小麦、玉米、向日葵单作为单峰曲线。春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种的土壤水分蒸散量高于春小麦、玉米、向日葵单作。春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种提高了作物产量,提高了土地当量比,但降低了作物生长期、作物生长季及灌溉水的水分利用效率和水分当量比。建议河套灌区减少间作套种面积,或间作套种时在不同作物之间修建土埂隔挡,根据不同作物对水分的需求分别灌溉。     

固原市主要农作物生育期有效降水与需水量特征

由于干旱地区常年降雨资源匮乏,为提高旱区降雨资源的高效利用及更加精准的掌握该地区主要农作物的水分供需平衡状况。采用美国农业部(USDA)土壤保持局推荐的有效降水量和联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的参考作物蒸散量计算方法、线性分析法、Mann-Kendall检验法及小波分析法,研究了固原地区近60年3种主要农作物的有效降雨量及需水量的时空变化趋势。结果表明:(1) 3种作物生育期平均有效降水分布在68.8～177 mm,玉米和马铃薯生育期有效降雨量呈减小趋势,春小麦呈上升趋势,且有效降水周期呈大—小—大的变化规律;(2) 3种作物生育期平均需水量主要分布在233.7～439.3 mm,生育期需水量均呈上升趋势,分别为2.4 mm/10 a, 0.8 mm/10 a, 2.3 mm/10 a,需水量周期也呈"大—小—大"的变化规律;(3)马铃薯、玉米、春小麦的平均水分盈亏指数为-38.0%,-57.5%,-58.7%,玉米和春小麦对灌溉的依赖程度较马铃薯高。综合考虑分析固原地区多年降水和作物需水分布特征的趋势,研究结果可以为该地区3种农作物合理种植及灌溉提供理论依据,同时为发展该地区主...     

春小麦—向日葵复种对土壤水盐及农田生产力的影响

为充分利用自然资源,减轻土壤盐渍化,提高农田生产力,在内蒙古河套灌区以春小麦、玉米和向日葵单作为对照,监测春小麦—向日葵复种对土壤水分、盐分和农田生产力的影响。结果表明:春小麦收获前,春小麦—向日葵复种和春小麦单作0—100cm土层土壤水分低于玉米单作和向日葵单作;春小麦收获后春小麦—向日葵复种、玉米单作和向日葵单作耕层土壤水分高于春小麦单作,20—80cm土层土壤水分则低于春小麦单作。春小麦收获前不同种植模式的土壤盐分变化剧烈,春小麦收获后则变化平缓。不同种植模式主要影响0—40cm土层土壤盐分,对40cm土层以下的土壤盐分影响较小。复种向日葵收获期春小麦—向日葵复种耕层土壤盐分较春小麦单作、玉米单作和向日葵单作分别降低32.52%,16.70%和24.92%,0—100cm土层分别降低13.32%,8.88%和12.07%。春小麦—向日葵复种的等价产量较春小麦单作、玉米单作和向日葵单作分别高出126.01%,3.86%和3.21%。春小麦—向日葵复种可减少土壤盐分,提高农田生产力,在河套灌区具有一定的发展前景。     

内蒙古马铃薯主产区基础地力及增产潜力研究

【目的】内蒙古是我国马铃薯主产省份之一,探究内蒙古马铃薯主产区基础地力状况,评价基础地力和施肥对马铃薯产量的关系,为指导不同生态区及土壤肥力下的马铃薯科学施肥提供理论依据。【方法】收集2006-2015年在内蒙古4个马铃薯主产区开展的1118个试验点无肥区(CK)和施氮磷钾肥(NPK)处理的马铃薯产量数据。以无肥区马铃薯产量来评价土壤的基础地力,计算基础地力对产量的贡献率。采用边界线拟合方法预测马铃薯最大潜在产量,计算其可获得的产量差,进而明确基础地力对主产区马铃薯产量及产量差的影响。采用稳定性指数和可持续性指数,评估基础地力对马铃薯产量稳定性和可持续性的影响。【结果】内蒙古阴山南麓区、阴山北麓区、燕山丘陵区、大兴安岭北麓区马铃薯基础地力产量分别为13.10、14.67、15.71和16.45t/hm^2;氮磷钾推荐施肥产量依次在20.90、23.17、25.34、26.54 t/hm^2;平均基础地力贡献率分别为57.6%、62.7%、63.9%和66.2%。随着土壤基础地力的提升,土壤基础地力对产量的贡献率逐渐增大。马铃薯施肥产量与土壤基础地力呈显著正相关,阴山南麓区、阴山北麓区、燕山丘陵区、大兴安岭北麓区马铃薯施肥产量与土壤基础地力直线拟合决定系数分别为0.769、0.876、0.770和0.790 (P <0.0001)。随着土壤基础地力的提升,马铃薯施肥产量与预测的最高施肥产量的差值变小,施肥产量的稳定性指数下降,可持续性指数增大。【结论】内蒙古马铃薯各主产区的土壤基础地力产量、施肥产量及地力贡献率存在差异,其中,燕山丘陵区、大兴安岭北麓区的马铃薯基础地力产量、施肥产量及地力贡献率指标均显著高于阴山南麓区。阴山南麓区、阴山北麓区、燕山丘陵区、大兴安岭北麓区施肥可获得的最高预测产量分别为53.68、62.87、65.39和69.65 t/hm^2。土壤基础地力与马铃薯施用化肥的增产效果呈显著负相关,土壤基础地力的提高增大了产量的可持续性指数,有利于马铃薯的高产、稳产。随着土壤基础地力的提升,土壤对产量的贡献率增加,施肥可获得的产量潜力增大。     

阿拉善荒漠两种典型豆科植物主要物候期对气候变化的响应

基于近40a阿拉善荒漠监测点气候要素和植被物候观测资料,采用线性倾向率、逐步回归等方法,分析该地区1981−2019年气候变化特征以及短脚锦鸡儿、猫头刺两种豆科植物主要物候期时间的演化趋势,探讨阿拉善荒漠豆科植物物候变化的气候驱动因子,旨在为气候变化背景下典型荒漠地区植物物候研究提供科学依据。结果表明：（1）近40a监测点平均气温为8.8℃,并以0.46℃10a−1的趋势显著上升（P＜0.01）;年日照时数平均为3136h,以约98h10a−1的速率显著减少（P＜0.01）;年降水量平均为159.0mm,呈波动增加趋势,降水量变化倾向率为19.08mm10a−1（P＜0.05）;（2）研究区短脚锦鸡儿、猫头刺的返青期、开花期明显提前,黄枯期略有推后,整个生长季呈延长趋势;短脚锦鸡儿、猫头刺多年平均返青期日序分别为898、9010,开花期日序为11610、13116,黄枯期日序为30810、31510;（3）植被物候期与气候因子的相关分析发现,短脚锦鸡儿和猫头刺物候期变化主要受到气温的限制,日照时数对两种植物的返青期略有影响,降水量仅对短脚锦鸡儿黄枯期有一定影响。     

近30年阴山南北麓农牧交错带标准耕作制度变化研究

标准耕作制度作为农用地分等定级的基础,是衡量区域农业可持续发展的重要因素。本文基于2012—2013年调研的农户数据、1980—2010年作物播种面积与农业气象数据,从种植结构变化、标准耕作制度类型的空间变化研究了阴山南北麓农牧交错带标准耕作制度的变化规律,并从气候与经济效益两方面进行了变化原因分析。结果表明,1980—2010年,阴山北麓小麦种植面积比例从1980年40.00%下降至2010年的11.48%;莜麦种植面积比例从1980年30%左右下降到2010年的13%左右;马铃薯种植面积逐年增加,种植比重逐渐上升至2010年的47.32%。1980—1990年,阴山南麓小麦种植面积比例逐年增加至1990年21.70%,杂粮种植面积比例稳定在35%左右,同期玉米与马铃薯种植比例较小;1990—2010年,麦类作物种植面积比例逐年下降,2010年小麦种植比例仅为8.55%,杂粮种植面积所剩无几,同期玉米与马铃薯种植面积逐年扩大。标准耕作制度的空间变化特征表现为:阴山南北麓标准耕作制度由小麦、杂粮、小麦与杂粮类型变化为马铃薯、玉米、马铃薯与玉米、小麦与马铃薯类型。气候变化与经济效益共同影响着标准耕作制度的变化,气候暖干化及经济效益低导致麦类作物种植面积大幅度减小,经济效益明显是马铃薯与玉米种植面积迅速增加的主要原因。     

气候变化背景下内蒙古马铃薯关键生长期气候适宜性分析

内蒙古是我国马铃薯主产区之一,在气候变化背景下探讨马铃薯的区域适应性有重要的现实意义。依据内蒙古地区119个站点逐日气象观测数据,采用气候适宜度评估模型,分1961—1990年、1991—2015年2个气候年代对内蒙古马铃薯开花—可收期气候适宜度的空间特征及变化趋势进行分析。结果表明:1)1961—2015年内蒙古马铃薯开花—可收期综合气候适宜度为0.62,气候条件总体优越,且日照适宜度温度适宜度降水适宜度。2)从空间分布上看,温度适宜度由西向东呈"低—高—中"的带状分布,降水适宜度由西向东、由北向南递增,日照适宜度西高东低;综合光温水三要素影响,阴山南北麓东段及大兴安岭南麓区为气候适宜度的高值区,具有适宜生产马铃薯的气候资源优势。3)从年代变化上看,1961—1990年,综合气候适宜度除东部偏北及西部偏北呈微弱的下降,总体呈增加的趋势;1991—2015年大部地区综合适宜度由上升转为下降趋势。4)气候变化背景下,1961—2015年内蒙古马铃薯开花—可收期气候适宜性以0.004 0×(10a)~(-1)的倾向率下降,其中日照适宜度基本持平,降水适宜度、气温适宜度呈不同程度的下降趋势,对马铃薯生长发育不利。因此,马铃薯开花—可收期应注意水热条件的管理,研究结果可为马铃薯气候资源利用与管理提供参考。     

基于GIS的内蒙古东部地区玉米低温冷害精细化风险区划

通过分析内蒙古东部地区的热量条件、热量条件变异性及低温冷害发生频率,得出低温冷害综合风险指数,运用逐步回归建立其与地理信息的空间推算模型,基于GIS和1∶5万地理信息数据,对玉米低温冷害风险进行空间展布并分区,得出内蒙古东部地区玉米低温冷害精细化风险区划图。结果表明,低温冷害高风险区位于纬度和海拔较高的呼伦贝尔市北部和西部地区;通辽市中南部、赤峰市东南部和兴安盟南部等海拔较低、地势相对平坦的地区低温冷害风险最低;低温冷害风险程度基本呈西北-东南向带状分布,受海拔高度及地形、地势等因素的影响,低温冷害风险分布又具有错落的局地性特点。研究结果有利于规避玉米低温冷害风险,发掘可利用气候资源,优化种植结构和布局,保障区域粮食安全。     

定植孔密封方式对土壤水热盐及番茄苗存活率的影响

为了提高河套灌区盐碱地番茄移栽成活率,以番茄定植孔采用土封孔为对照,监测了沙封孔、不封孔株间和根际的土壤水分、土壤盐分、土壤温度及番茄幼苗的生长状况。结果表明,不同处理株间土壤水分、土壤盐分、土壤温度无显著差异。沙封孔、不封孔与土封孔相比,根际0～10cm土层土壤水分降低了11.73%和14.80%,≥10～20cm土层降低了9.60%和13.64%;根际5cm土层最高温度降低了1.2和3.6℃,日均温降低了1.6和2.2℃;根际0～10cm土层土壤盐分降低了19.11%和24.84%,≥10～20cm土层降低了11.48%和19.67%。沙封孔、不封孔番茄幼苗移栽成活率较土封孔提高了20.57%和19.40%。河套灌区盐碱地地膜覆盖栽培番茄,定植时采用沙封孔或不封孔,可降低根际土壤水分及土壤温度,阻碍盐分表聚于根际土壤,提高了番茄幼苗的移栽成活率,该研究为河套灌区盐碱地种植番茄提供指导。     

辽宁主要粮食作物生长季需水与降水耦合度分析

以辽宁省1957−2017年逐日气象数据和研究区作物系数为基础，基于SIMETAW模型计算和分析辽宁主要粮食作物（春玉米、大豆和水稻）需水规律和降水对作物需水的满足程度，以揭示气候变化对该区域粮食作物需水的影响，探究自然降水对主要粮食作物需水的满足程度及其时空变化特征。结果表明：辽宁春玉米、大豆和水稻全生长季需水量多年平均值分别为511.8mm、509.4mm和605.1mm，均呈不显著下降趋势。春玉米和大豆全生长季需水与降水耦合度多年平均值分别为0.821和0.814，即降水分别满足了82.1%和81.4%的需水量，亏缺的17.9%和18.6%仍需播前灌溉或补灌，尤其在西部地区耦合度大于0.8的保证率仅为28.2%和21.1%。水稻全生长季耦合度为0.464，耦合度大于0.4的保证率全省仅为69.1%，西部地区保证率低至36.8%。辽宁4个分区中，3种作物均在东部地区耦合度最大，中部、南部和西部次之。3种作物各生长阶段耦合度呈现生长中期最高，快速生长期次之，初期和成熟期普遍最低。春玉米和大豆生长初期需水与降水耦合度近年来显著上升，3种作物成熟期耦合度则呈显著下降趋势。辽宁省主要粮食作物均需注意春旱和秋旱的发生，及时补充灌溉。在目前降水条件下，辽宁省最适宜种植春玉米，尤其水资源匮乏的西部地区，根据实际情况可适当扩大春玉米种植规模。大豆最适宜在辽宁东部和中部地区种植，水稻在东部和南部地区种植最为适宜。     

内蒙古阴山北麓高产马铃薯的群体特征

为明确内蒙古阴山北麓马铃薯产区高产马铃薯(产量45 000 kg/hm2)的群体特性,指导该地区马铃薯生产,于2012~2013年在滴灌条件下系统地比较了不同产量水平马铃薯的产量构成、叶面积动态、光合势、干物质积累以及群体生长速率。研究结果表明:种植密度保持在6.0×104株/hm2,块茎膨大期叶面积指数保持在3.07~3.81范围,淀粉积累期仍保持在1.50~1.88,则块茎膨大至淀粉积累期的光合势便占总量的91.6%~94.6%,此期马铃薯以199.9~220.6 kg/(hm2·d)的速度积累干物质,为实现大于45 000 kg/hm2的高产提供了有利的保障。另外,在6.0×104株/hm2密度条件下,水分、养分等供应充足,单株结薯数量可达8个/株以上,大中薯率达90%以上。上述马铃薯群体生理学特征及块茎产量构成因子可作为内蒙古阴山北麓地区高产马铃薯综合管理的重要参考指标。     

内蒙古阴山丘陵地区马铃薯施肥现状与评价

为了解内蒙古马铃薯主产区阴山丘陵地区施肥状况,2008、2009年进行了农户抽样调查。结果表明:(1)内蒙古阴山丘陵地区马铃薯化肥投入总量为160.0～292.0 kg/hm2,氮、磷、钾投入量分别为101.8～195.7kg/hm2、57.2～79.4 kg/hm2、5.9～6.9 kg/hm2。(2)水浇马铃薯地氮肥投入量偏高,旱地马铃薯氮肥投入量低。(3)有机肥是氮、磷肥的次要来源,是钾肥的主要来源,其为马铃薯提供的钾肥占全部钾肥的72.2%。     

内蒙古地区草地类型分布格局变化及气候原因分析

利用内蒙古自治区48个气象观测站点50a（1962-2011）的月平均气温和降水量观测数据,基于Holdridge模型计算内蒙古气候区划指标划分不同类型草原区,模拟内蒙古草地类型50a的变化趋势。结合实际草地类型分布图,分析不同草原区1962-2011年的气候变化特征,并探讨气候变化对草地类型分布的影响。结果表明:内蒙古典型草原区的东部区域、荒漠草原区和草原荒漠区均属高温地带,而森林草原区和典型草原区的大部分区域属低温地带。50a间内蒙古草原区气温具有显著上升趋势（P<0.05）,各类型草地区的年平均气温均在1990年左右发生突变,同年呈显著升高趋势,而生长季气温在1995年左右发生突变,并于2a后呈显著升高趋势。内蒙古草原区降水分布格局具有明显的地带性,由西至东降水量递增且梯度差异明显。年降水量变化趋势表现为,森林草原区自1997年开始显著增加,至2002年回落;典型草原区自1992年开始年降水量显著增加,至2006年回落（P<0.05）;荒漠草原和草原荒漠区年降水量变化趋势不显著。生长季降水量的变化则表现为,森林草原和典型草原区在研究期内呈小幅减少-小幅增加-小幅减少趋势,其它类型草地降水变化与年降水量趋势一致。总体上,内蒙古草原区的降水变化,森林草原和典型草原区具有较大波动性,荒漠草原区于近年产生少许变动,而草原荒漠区相对较稳定。1962-2011年气温和降水量变化导致森林草原区面积在前30a呈增加趋势,后20a呈减少趋势;荒漠草原和草原荒漠区的边界逐渐向东扩展,典型草原区也将扩展至部分森林草原区域。总之,研究期内内蒙古草原区降水量在后期减少、气温持续升高,由于蒸散量加大可能导致土壤干旱,从而影响内蒙古草地生态系统分布格局的变化。     

内蒙古宜耕沙地作物适宜性评价与节水灌溉方式配置

内蒙古自治区拥有大量宜耕沙地,但普遍都面临干旱缺水、土壤漏水漏肥、地表高温、微地形复杂等问题,经营管理不善不仅会进一步加剧水资源危机,而且还会因土地生产力水平低下而导致土地撂荒与沙化。为了在作物种植结构优化与灌溉方式选配方面给当地农户提供参考依据,该研究从内蒙古宜耕沙地可持续利用过程中所遇到的共性问题出发,以内蒙古自治区近5 a产量和种植面积都居前的7种农作物(春玉米、春小麦、谷子、大豆、油菜、水稻、马铃薯)为评价对象,从需水量、有效积温、土壤pH值、增温响应、经济效益、耐旱性能等6方面对其适宜性进行分析与比较。同时,又以该地区近10 a种植面积居前的8种牧草(冰草属牧草、沙蒿、柠条锦鸡儿、批碱草属牧草、羊草、紫花苜蓿、沙打旺、无芒雀麦)和1种近年来得到广泛关注的牧草(青贮玉米)为评价对象,从降水量、气温、土壤pH值、营养价值等四方面对其适宜性进行了分析与比较。然后,针对各种作物的种植模式,结合各种灌溉方式的自身特点以及内蒙古宜耕沙地主要的土壤、气候、地形地貌特征,以提高水分与养分利用效率为主要目标,为各种作物选配了适宜的节水灌溉方式。结果表明适宜在内蒙古宜耕沙地上种植的农作物依次为春玉米、春小麦、谷子、大豆、油菜、水稻、马铃薯,牧草依次为冰草属牧草、沙蒿、青贮玉米、柠条锦鸡儿、批碱草属牧草、羊草、紫花苜蓿/沙打旺、无芒雀麦。在条件许可的情况下建议玉米、水稻、大豆、马铃薯等疏植作物选用滴灌甚至膜下滴灌,其他密植作物(包括牧草)选用喷灌。因该研究在对作物适宜性进行评价时所采纳的数据均来自于公开发表的文献资料,试验条件存在较大差异,并且所采纳的评价指标以及权重因子在一定程度上仍存在主观性,导致评价方法仍有待进一步改进与完善,但相关结果仍可为内蒙古宜耕沙地可持续高效利用提供借鉴。