黑龙江省水稻主栽品种热量指标鉴定及适宜种植区划

根据分期播种试验资料，利用最小二乘法计算了黑龙江省主栽水稻品种各生育期所需有效积温和生育期下限温度等热量指标；利用1971—2000年全省81站逐日气象资料，在50km×50km网格上内插得到水稻生育期活动积温和可能生育期日数的空间分布，与各主栽品种全生育期活动积温、生育期Et数的实测值对比，结合黑龙江省水稻低温冷害的分布特征，将黑龙江省水稻适宜栽培区初步划分为五类，得到各水稻主栽品种的适宜分布区域，结果可为充分利用当地气候资源、指导水稻生产提供参考。     

黑龙江省热量资源变化及其对作物生产的影响

气候变暖背景下,热量资源变化势必对寒地农作物生产环境、生长发育及种植制度产生重要影响。本文利用黑龙江省1971—2014年67个观测站逐日气象资料,计算了≥10℃活动积温和≥0℃活动积温(以下简称积温)及无霜期等农业热量指标,采用线性倾向率、累计距平、M-K检验和经验正交函数(EOF)方法等统计方法,分析了热量资源变化特征及突变特征,以及对农业生产的可能影响。结果表明:≥10℃积温和≥0℃积温分别以86.7℃?d?(10a)-1和80.5℃?d?(10a)-1的速率显著增加,无霜期呈延长趋势[倾向率为3.8 d·(10a)-1];≥10℃积温和无霜期在1993年发生突变,突变后二者初日提前,终日延后。≥10℃积温和≥0℃积温的增加幅度西部大于东部,无霜期延长幅度中西部大于东北部,农业热量资源变化幅度大的地区亦是热量敏感区域。热量资源增加对农业的影响,表现在农作物适宜生育期延长;适宜水稻和玉米种植的区域向北、向西扩张,大豆种植重心北移;原适宜种植极早熟、早熟品种的区域逐步被中熟、中晚熟品种替换。热量增加使水稻、玉米和大豆三大作物产量的进一步提高成为可能。     

1961-2010年中国农业热量资源分布和变化特征

利用全国508个气象站点1961-2010年地面气象观测资料,采用气候倾向率和GIS方法研究了近50a全国尺度热量资源分布,并比较分析1961-1980年(Ⅰ)和1981-2010年(Ⅱ)两个时段的热量资源变化特征。结果表明:全国热量资源分布不均匀,总体特征为南多北少,东部主要受纬度的影响,西部则受地形影响。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ平均温度0℃、10℃和15℃等值线均存在北移现象;日平均气温≥0℃和≥10℃的持续日数平均增加5.5d和4.7d;日平均气温≥0℃和≥10℃积温分布和变化趋势相似,华南地区5500~6100℃·d(≥0℃积温)和5300~6500℃·d(≥10℃积温)积温带面积分别增加5.32×104km2和1.92×103km2。1961-2010年,平均温度气候倾向率为0.27℃/10a,增暖趋势显著,且北方增暖趋势较南方明显;最低、最高温度气候倾向率分别为0.37℃/10a和0.21℃/10a。≥0℃积温和≥10℃积温增加趋势大体一致,约为70℃·d/10a。近50a,全国热量资源(平均温度、最高、最低温度和积温)呈增加趋势,且最低温度变化幅度高于最高温度,对气候增暖起主要作用。气候增暖将对农业生产的空间分布产生影响,使基于原来指标和气候确定的农业气候区划边界与当前气候现实存在偏离,研究热量资源的分布和变化对合理利用热量资源,确定合适的农业气候指标和作物种植区域具有指导意义。     

四川单季稻区主栽水稻品种的生长模拟*4

利用四川单季稻区7个农业气象观测站5个主栽品种的田间观测数据,结合当地栽培管理措施、土壤条件及逐日气象资料对ORYZA2000模型进行参数调试,并确定四川单季稻区5个主栽品种的作物参数值;利用4～5a各主栽品种的观测数据对单季稻生育期、叶面积指数、生物量和产量等指标的模拟结果进行验证和评价。结果表明,合系39营养生长期发育速率最大,而生殖生长期发育速率最小,Ⅱ优838营养生长期发育速率最小,而D优63和汕优2生殖生长期发育速率最大;模型对5个单季稻主栽品种的生育期模拟效果较好,各品种开花期与成熟期的相对模拟误差均在1～2d,归一化均方根误差（NRMSE）均小于1%;各品种产量的NRMSE在5.26%～10.01%,叶面积指数的NRMSE为10.37%～19.19%,地上部总生物量、茎生物量、绿叶生物量及穗生物量的 NRMSE 分别为13.17%～18.69%、14.31%～20.41%、18.95%～24.74%和20.85%～25.39%。由此可见,ORYZA2000模型能够较为准确地模拟四川单季稻区5个主栽品种的发育及产量形成过程,适应能力较强,可以应用于四川单季稻生产。     

四川单季稻区主栽水稻品种的生长模拟

利用四川单季稻区7个农业气象观测站5个主栽品种的田间观测数据,结合当地栽培管理措施、土壤条件及逐日气象资料对ORYZA2000模型进行参数调试,并确定四川单季稻区5个主栽品种的作物参数值;利用4～5a各主栽品种的观测数据对单季稻生育期、叶面积指数、生物量和产量等指标的模拟结果进行验证和评价。结果表明,合系39营养生长期发育速率最大,而生殖生长期发育速率最小,Ⅱ优838营养生长期发育速率最小,而D优63和汕优2生殖生长期发育速率最大;模型对5个单季稻主栽品种的生育期模拟效果较好,各品种开花期与成熟期的相对模拟误差均在1～2d,归一化均方根误差（NRMSE）均小于1%;各品种产量的NRMSE在5.26%～10.01%,叶面积指数的NRMSE为10.37%～19.19%,地上部总生物量、茎生物量、绿叶生物量及穗生物量的NRMSE分别为13.17%～18.69%、14.31%～20.41%、18.95%～24.74%和20.85%～25.39%。由此可见,ORYZA2000模型能够较为准确地模拟四川单季稻区5个主栽品种的发育及产量形成过程,适应能力较强,可以应用于四川单季稻生产。     

基于连续无有效降水日数指标的中国南方作物干旱时空特征

利用中国南方15个省(市、区)气象台站1959-2009年逐日降水资料,以连续无有效降水日数(Dnp)为干旱指标,完善了指标中有效降水临界值和干旱分级标准,利用改进后的连续无有效降水日数干旱指标计算了南方地区春播夏收作物、春播秋收作物、夏播秋收作物、越冬作物近50a的干旱指数,得到干旱频率和干旱持续天数的空间分布特征,并分析其年际变化;同时引入逐日干旱频率,研究作物生育期内逐日干旱动态变化。研究结果表明:春播夏收作物在西南地区西部和淮北地区常发生春旱;春播秋收作物在长江中下游地区多发夏秋旱,在华南东北部多发秋旱,在西南地区东部伏旱明显;夏播秋收作物在长江中下游地区秋旱多发、华南东部秋旱高发;越冬作物在西南地区西部秋冬春旱高发且持续时间长,江北和华南地区也多秋旱和春旱。从年际变化趋势看,春播秋收作物干旱范围略有增大,夏播秋收作物干旱范围显著增大、强度略有增强,越冬作物干旱范围呈较明显增大;其他各作物干旱范围和强度呈不同程度减少、减弱的趋势。     

不同生育期大豆品种氮素积累特性研究

为研究不同生育期大豆品种的氮素积累特性,以10 个在黑龙江省哈尔滨地区生育期不同的大豆品种为试验材料,利用15N 示踪技术,在框栽条件下分析大豆植株全氮累积规律,以及不同氮素来源,即土壤氮、肥料氮和根瘤氮的积累和分配规律。结果表明:不同生育期大豆品种全株和各器官的全氮积累量,除了根部,均表现为晚熟品种＞中熟品种＞早熟品种,不同生育期品种间差异显著;不同生育期大豆品种土壤氮和肥料氮占全氮比例与生育期负相关,即早熟品种＞中熟品种＞晚熟品种,不同生育期品种营养器官中土壤氮和肥料氮比例高于荚皮和籽粒;不同生育期大豆品种根瘤固氮量和占全氮比例与生育期正相关,即晚熟品种＞中熟品种＞早熟品种,根瘤氮主要积累在大豆荚皮和籽粒中,分配到籽粒中的根瘤氮占全株根瘤氮积累量的76.38% ～ 92.25%。本研究为丰富不同生育期大豆品种氮素积累特性及氮肥调控提供数据支持。     

气候变化对河南省夏玉米主栽品种发育期的影响模拟

为模拟气候变化对夏玉米发育期影响,本文将河南省划分为4个夏玉米主栽区,分区进行主栽品种遗传参数调试验证,确定各区域品种平均遗传参数。将未来气候变化情景(A2和B2)下,2020s、2050s和2080s各时段的温度和降水增量加上基准值,模拟未来气候变化对河南省夏玉米发育期的影响。模型调参验证结果表明：各区域品种遗传参数存在一定差异,豫西地区当前种植品种播种-开花所需积温高于其它地区,而豫北和豫东当前种植品种开花-成熟所需积温高于其它地区;各区开花期调参和验证误差RMSE为2～4d,相对误差NRMSE均小于10%;各区域成熟期调参误差RMSE均小于4d,验证误差RMSE为3～7d,除豫西区外,各区域调参及验证期间的成熟期相对误差NRMSE均小于10%。表明CERES-Maize模型对河南省各区域夏玉米发育期模拟精度均较高。未来气候变化影响模拟结果表明：A2和B2情景下,夏玉米营养生长期平均缩短4.7d和3.1d,全生育期平均缩短12.9d和8.6d。夏玉米生育期缩短日数与各时段增温幅度趋势一致,全省4个区域中豫西区生育期日数缩短最多。     

吉林省不同生育期组大豆品种间农艺性状的比较分析

生育期是大豆重要的生物学特性,品种生育期的长短对农艺性状有较大影响。本研究于2013和2014年对种植的吉林省新近选育的94份大豆品种,采用相关和灰色关联分析两种方法分析了其不同生育期组大豆品种间主要农艺性状的差异及相互关系。结果表明:从MG0组到MGⅢ组,始花期(R1)、生理成熟期(R7)和完熟期(R8)逐渐延后,生育期结构的变异系数表现为营养生长期生殖生长期全生育期。各生育期组生殖生长期均与全生育期呈显著或极显著正相关关系,说明在大豆生长发育过程中生殖生长期起到了较大的作用。不同生育期组品种各农艺性状间的相关分析,MG0组品种在选育过程中可适当降低株高和主茎节数同时增加分枝数; MGⅠ组品种通过对株高、节数和分枝数的增加来改善产量构成因子,提高产量;分枝数可作为MGⅡ组品种选育的一个考量指标; MGⅢ组增加株高和主茎节数是提高产量潜力的较重要因素,尽量选择分枝较少的材料。灰色关联度分析,MG0、MGⅠ、MGⅡ组品种单株粒重与单株粒数关系同相关性分析结果一致。     

近52年黑龙江省不同级别降水特征分析

利用黑龙江省28个气象站点1959—2010年逐日降水资料,采用气候倾向率、ArcGIS中的反距离加权插值等方法分析了黑龙江省不同级别降水日数、降水量和降水强度的气候特征及变化趋势。结果表明:近52a来,黑龙江省年平均降水量呈微弱的减少趋势,雨量的减少主要是由于夏季微雨和小雨雨量显著减少;降水强度呈显著减弱趋势,主要是源于微雨和小雨降水强度的减少;年雨日数及四季(夏季除外)的雨日数均呈增加趋势。雨日的增加主要是由于微雨、小雨及中雨日数显著增加;降水量空间分布特征总体表现为中部最多,南部其次,西部和北部相对较少。     

佳木斯地区大豆新品种适宜播期和适宜种植密度试验

通过2003—2004年不同播期和种植密度试验，确定黑龙江省主栽大豆新品种的适宜播期为4月下旬；由于种植密度不同，直接影响光照在植株群体中的分布，导致植株群体间小气侯环境的差异，最终影响产量。试验确定合丰45号、47号大豆品种适宜种植密度在25万株/hm^2左右，合辐93154—2大豆品种适宜种植密度在25~35万株／hm^2时产量最高。     

北疆棉花典型丰歉年的气象条件对比分析

以北疆典型植棉区农六师为例,通过对农六师1981-2007年气温、积温、无霜期以及各生育时期温度、降水、日照等气象资料进行整理汇总,并结合农六师阶段棉花单产,选取两个连续的丰歉年份为代表,进行气象条件的比较分析。初步得出北疆棉区丰歉年的主要气象条件评价指标,其中,丰产年为全年≥10℃积温大于3600℃.d,7月份平均气温高于25℃,无霜期大于170d,歉产年全年≥10℃积温小于3300℃.d,7月份平均气温低于24℃,无霜期小于160d;造成丰歉年产量差异的主要原因是中后期热量不足,及受夏秋季低温等不利气候条件的影响。研究结果可为棉花的栽培管理、气候评价和种植结构调整提供理论依据。     

黑龙江省冬小麦气候区划研究

根据近年来黑龙江省各地冬小麦试种的田间试验及生产调查，结合该省气候历史资料分析得出影响冬小麦安全越冬、返青的5个农业气象指标，即冬季严寒、积雪深度、土壤水分、返肝期气温变化及风速大小、春季冻融交替的倒春寒指标，由此计算出的气候综合指标值为主，辅以限制性指标进行修正，将该省划分为3个冬小麦气候区，即冬小麦可能种植区、冬小麦风险较大气候区、冬小麦不宜种植气候区，并提出发展该省冬小麦生产的建议。     

黄土高原红枣种植区积温变化特征分析

为了揭示黄土高原红枣种植区积温的变化特征,为红枣产业的布局和科学管理提供依据。利用1971—2010年12个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计、M-K及小波分析等方法,对≥0℃,5℃,10℃积温及负积温的变化特征进行了分析。结果表明,40年来≥0℃,5℃,10℃积温呈增加趋势,气候倾向率分别为64.557℃/10 a,66.235℃/10 a,48.023℃/10 a。负积温呈减少趋势,气候倾向率为-33.759℃/10 a。持续日数呈增加趋势,各界限温度初日呈提前趋势,终日除10℃外均呈推后趋势。各界限温度积温均发生突变现象,负积温突变出现最早1986年,其次为≥0℃积温1995年,≥5℃、≥10℃积温1996年;各界限温度积温变化存在多时间尺度的周期变化特征,具有2～4,9～11,32～33 a左右的周期振荡,其中32～33 a左右的周期最为明显。黄土高原红枣种植区近40 a来0℃以上各界限温度积温和持续时间呈增加趋势,热量资源明显改善,适宜种植红枣的区域扩大;但需采取有效措施防御可能发生的干旱灾害及红枣病虫害。     

吉林春大豆生育期变化及其对气候变暖的响应

基于1981−2014年吉林省4个代表站大豆生育期观测资料和同期气象观测资料,运用数理统计方法,分析大豆关键生育期的时间变化趋势及其与气候变暖的关系,并建立当地大豆生长发育速率对气温变化的响应模型。结果表明：大豆生长发育时空变化明显,平均而言,大豆播种和成熟日期分别为5月4日和9月24日,全生育期143d,需≥10℃活动积温2640.8℃?d,吉林省东部地区大豆主要发育期偏晚,生育期内平均气温与活动积温均偏低。吉林大豆主产区在20世纪90年代气温出现突变,大豆生长季气温明显升高（P＜0.01）,5−9月气温平均增长速率为0.34℃•10a⁻¹,大豆出苗−成熟期气温平均增长速率为0.43℃•10a⁻¹。34a间,大豆播种期、出苗期和三叶期显著推迟（P＜0.05）,成熟期无明显变化,营养生长期对气候变暖的响应更为显著,大豆生育期逐渐缩短（P＜0.01）。大豆生长发育速率与平均气温均呈极显著正相关（P＜0.01）,随着气候变暖,大豆生长速度加快,总体上,全生育期内平均气温每升高1℃,大豆生长发育速率增加2.8%,生育期缩短约5.4d。     

黑龙江省积温时空变化及积温带的重新划分

根据黑龙江省1981-2012年78个气象站点的逐日平均气温资料,运用5日滑动平均法计算≥10℃积温,并对其进行Kiring空间插值分析,研究气候变暖后黑龙江省≥10℃积温的时空变化,选取80％保证率计算黑龙江省各地区积温并对全省积温带进行重新划分.结果表明：（1）黑龙江省1981-2012年年平均气温为3.18℃,呈显著上升趋势（P＜0.05）,气候倾向率为0.21℃/10a;（2）时间分布上,20世纪80年代以来,黑龙江省≥10℃积温呈增加趋势,线性拟合增长率为83.95℃·d/10a（P ＜0.05）,1981-2012年积温均值为2645.39℃·d;（3）空间上,黑龙江省≥10℃积温年代际变化呈显著增加趋势,各积温带北移东扩现象显著;1981-2012年全省大部地区80％保证率下≥10℃积温高于2300℃·d,各积温带大致向北移、东扩了一个积温带.研究结果对黑龙江省农作物的种植区划具有指导作用.     

黑龙江省玉米产量预报模式的研究

通过对玉米生长过程的干物质累积曲线进行逐时段的温度和水分订正，建立了黑龙江省玉米气候产量的预测模式，为玉米产量预报提供了科学依据。     

甘肃省近55年来积温变化趋势特征分析

选用甘肃省27个资料序列较长的气象站点1960—2014年日平均气温资料,运用线性倾向估计、M-K检验等气候统计诊断方法,对近55年来甘肃省≥0℃和≥10℃积温的时间变化趋势、突变特征进行了检测分析,采用基于ArcGIS的混合插值法对其空间分布特征及变化趋势进行了分析。结果表明:（1）甘肃省稳定通过≥0℃和≥10℃的积温空间分布总体呈现“自东南向西北,由平川、河谷、盆地向高原和高山逐渐减少”的布局;（2）1960—2014年稳定通过≥0℃和≥10℃的积温分别以66℃/10 a和64.75℃/10 a的倾向率呈显著上升趋势,并均在1998年发生了突变,突变前后积温增加幅度的空间分布总体呈“随纬度增高由西南向东北增大”的格局;（3）气候带的分布在气候变暖形势下呈现出整体向高海拔扩张和高纬度北移的趋势,具体表现为北亚热带、中温带以及暖温带区域逐渐扩大,高原气候带区域减少。     

东北地区近46年玉米气候资源变化研究

利用东北3省70个基本气象站1961—2006年逐日日平均气温、日最低气温资料,计算分析各年代80％保证率下≥10℃初日、初霜日、生育期天数、≥10℃有效积温及玉米不同品种的布局变化。结果表明：与20世纪60年代相比,玉米气候资源在2001—2006年增加较显著。≥10℃初日除大兴安岭漠河外其它地区普遍提前了2～10d;初霜日除大兴安岭地区提前5～20d,小兴安岭和辽宁省变化不明显,其它地区普遍推迟5～10d;生育期天数除大兴安岭北部减少10d左右,吉林省北部变化不明显,其它地区普遍增加了10d左右;≥10℃有效积温除大兴安岭变化不明显,其它地区普遍增加200～400℃·d。在玉米适宜生长区域内适宜播种期较60年代普遍提前了2～10d;不同品种熟型玉米分布界线在2001—2006年北移东扩很显著,小兴安岭可以种植极早熟品种,三江平原成为中熟和中晚熟品种区域,松嫩平原南部亦可种植晚熟品种,长白山地带以前不能满足玉米生育热量条件的区域,也可以种植早熟品种了。