1961—2018年吉林省水稻低温冷害时空变化特征

为了研究吉林省水稻低温冷害时空演变规律,采用水稻生长发育和产量形成气象影响模式,判定吉林省1961—2018年水稻障碍型和延迟型冷害,利用数理统计方法分析水稻低温冷害时空变化特征。结果表明:1961—2018年吉林省水稻障碍型和延迟型低温冷害发生站数比呈降低趋势,障碍型低温冷害主要以轻度冷害为主,中度次之,重度最少。重度延迟型冷害发生站数比高于轻度和中度冷害。障碍型冷害发生站数比在1981—1990年最高,延迟型冷害发生站数比在1971—1980年最高。吉林省水稻障碍型低温冷害发生频率呈由西向东逐渐升高的趋势,20世纪90年代之后,冷害主要分布在东部。延迟型冷害发生频率也由西向东逐渐上升,但轻度和中度冷害主要集中分布在中西部,重度冷害主要集中在东部。研究成果可为吉林省合理搭配不同熟性的水稻品种,充分利用热量资源,抵御低温冷害提供保障。     

近52年新疆吉木乃县气温、降水变化特征及未来变化分析

为了了解吉木乃县自1961年以来的气候变化特征,依据吉木乃气象台站月平均气温、降水资料,运用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波变换分析1961—2012年吉木乃县气温、降水变化特征,并结合区域气候模式PRECIS输出的气候情景数据,预估SRES A1B情景下2021—2050年吉木乃县气温、降水变化趋势。结果表明：（1）近52年吉木乃县年平均气温与年降水量分别以0.4℃/10 a、10 mm/10 a的速率呈明显上升趋势,1988、1986年分别为两者的升高突变年,且20年和18年是两者变化的主要周期;（2）就四季气温增幅而言,秋季>春季>夏季>冬季,其中冬季气温升高不明显;就四季降水量变化而言,仅有冬季降水量增加明显;（3）PRECIS能够模拟出1971—2000年吉木乃县气温、降水的季节变化特征。气温模拟值以冷偏差为主,降水模拟值以正偏差为主;（4）SRES A1B情景下,2021—2050年吉木乃县年均温、年降水量预计分别以0.75℃/10 a、5.6%/10 a的速率升高和减少。较气候基准时段,未来30年年均温预计升高2.8℃,年降水量预计减少9.5%。     

新一代温室气体排放情景下安徽省未来气候变化预估分析

基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的新一代排放情景,和中国气象局发布的"中国地区气候变化预估数据集V3.0",针对安徽省,笔者选择1971—2000年作为基准期,采用区域气候模式模拟的方法,对比分析安徽省未来气候变化特征,重点评估近期内即未来20年气候变化趋势。模拟结果显示,未来20年不同情景下安徽省平均气温均为上升,全省平均增温幅度约0.9~1.1℃;而降水量变化具有不同特征,较低排放情景下降水量以上升为主,高排放情景则以下降为主。到2050s全省平均气温相比于基准期将升高1.6~1.7℃,升温幅度呈现北高南低的特征;全省降水量相比于基准期将下降50~90 mm,各地降水量均呈下降趋势。另外,通过对降水和气温的模拟,预估未来该地区旱涝演替更加频繁,高温热浪等事件也将进一步频发。     

吉林省地表温度时空变化及影响因素研究

为了掌握吉林省地表温度的时空变化规律及其影响因素,利用吉林省46个气象站的气象数据,采用气候统计和诊断方法,分析了1961—2015年吉林省地表温度的时空变化及其影响因素。结果表明：1961—2015年吉林省地表温度平均值空间分布呈由西向东逐渐降低的趋势,气候倾向率由西向东先升高后降低。地表温度高的站点升温幅度小于地表温度低的站点。地表温度多年平均值的季节排序为夏季>春季>秋季>冬季。地表温度在1月最低,7月最高。1961—2015年吉林省地表温度以0.70℃/10 a的气候倾向率显著上升,春季、夏季、秋季和冬季气候倾向率分别为0.44、0.36、0.51、1.50℃/10 a。冬季和年平均地表温度分别在2001年和1993年发生突变。地表温度绝大多数异常气候年份为异常偏暖年,多在2010年之后。未来季节和年地表温度均呈上升趋势。海拔是影响地表温度的主要地理因子,气温是主要的气候因子。夏季降水量对地表温度为负效应,冬季降水量以正效应为主。     

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。     

基于分期播种的气候变暖对东北春玉米生长发育与产量的影响研究

为揭示东北春玉米对未来气候变化的响应程度,提出切实可行的适应对策,分析以东北地区北部哈尔滨地区主栽春玉米‘久龙8号’（中晚熟品种）和东北地区南部锦州地区主栽春玉米‘农华101’（晚熟品种）为试验品种,开展分期播种试验;同时以‘久龙8号’为例,进行春玉米适应未来气候的地理分期播种试验。分期播种试验以当地正常播种期为对照,研究播种期分别推迟10天和20天情景下,不同熟性春玉米品种的响应情况;地理分期播种试验以哈尔滨当地正常播种期为对照(CK),同时设计3个未来气候变暖情景(CW1—CW3),通过对3个未来气候变暖情景与对照情景的对比,分析气候变化对东北春玉米生长发育状况和产量构成要素的影响。结果表明,推迟播种日期10天以上,对哈尔滨地区春玉米生长不利,对锦州地区无明显影响;若保持当前春玉米品种不变,东北春玉米发育期在不同气候变暖情景下,均表现出缩短趋势,缩短时间为12~20天不等;百粒重和单产则表现为增产的趋势,增产83~188 g/m2,增产幅度为9.85%~22.36%。     

安徽省寒露风初日的时空分布特征及气候趋势预测

利用安徽省沿江江南日平均气温资料,统计分析了安徽省寒露风初日的时空分布特征及其与9月气温的联系,在此基础上,利用逐步回归法构建基于前期物理因子的区域寒露风初日趋势预测模型。结果表明：气候平均态下,寒露风初日江南早于沿江,沿江东部早于西部,1981—2010 年相对1961—1990 年寒露风初日平均值明显推迟2~3 天;在气候变暖背景下,1961—2013 年沿江江南大部地区寒露风初日呈现推迟趋势,其中沿江东部最为显著,其次是江南东部和南部,再次是江南北部。寒露风初日与9 月平均气温不论是气候平均态和多年变化趋势的空间分布型,还是两者在1961—2013 年的时间演变特征均十分一致,为利用9 月平均气温趋势预测寒露风初日趋势提供科学依据。1961—2013 年区域寒露风初日虽然趋于推迟,但仍会出现异常偏早的情况。构建了基于前期物理因子的区域寒露风初日趋势预测模型,该预测模型不论在1981—2010 年交叉检验时段,还是在2011—2013 年独立检验时段,对于寒露风初日趋势的预测正确率明显优于目前业务上直接利用9 月平均气温距平符号的趋势预测方法。     

基于有效雨量亏缺的吉林省玉米各级干旱发生频率地域变化

吉林省玉米生长季少雨干旱严重影响高产稳产。为了减轻干旱灾害影响,需弄清玉米生长季干旱发生的气象指标及其发生频率,明确各地干旱的气候风险。本文研究基于玉米生长阶段有效雨量盈亏指标和1961—2019年吉林省47个气象站的逐日降水量等数据,分析各地玉米不同生长阶段发生轻、中、重、特旱的频率,以及发生连续干旱的频率。结果表明：吉林省玉米生长季干旱划分为前期（4月21日—6月10日）、中期（6月11日—7月31日）和后期（8月1日—9月20日）干旱,玉米生长前期有效雨量较需水量亏缺28%、40%、55%左右和62%以上,中、后期亏缺32%、46%、60%左右和67%以上依次发生轻、中、重和特旱,严重和特重干旱玉米单产损失10%和15%以上。吉林省玉米干旱发生较频繁,且地理差异较大,西部干旱频繁且严重,东南部干旱较少且偏轻。各地玉米生长前期干旱频率最大,其次是后期,中期干旱频率较小。西部前、中、后期干旱频率在80%、50%和65%左右,重、特旱多发,发生2个阶段以上连续干旱的频率为25%左右;中部和东北部前、中、后期干旱频率在50%、25%和35%左右,以中旱为主,连旱频率在10%左右;东南部前、中、后期干旱频率均值在25%、10%和15%左右,以轻旱为主,连旱频率小于5%。干旱发生与否取决于农田水分亏缺,主要取决于生长阶段有效雨量和需水量。     

B2情景对湘鄂双季稻发育期及产量的影响

为保障国家粮食安全、应对气候变化对双季稻生产的影响提供科学依据,利用本地化的作物生长模型分析B2情景下湘鄂双季稻发育期和产量的变化,应用B2情景下逐日气象要素预测值,采用作物生长模型的方法,对2011-2050年气候变化对湘鄂双季稻发育期及产量的影响进行分析。结果表明,在灌溉条件下,2011-2050年湘鄂双季稻全生育期比1961-1990年缩短1~7天,单产比1961-1990年下降5%~12%;其中双季早稻全生育期比1961-1990年缩短1.5~4.5天,单产比1961-1990年下降7%~14%,双季晚稻全生育期比1961-1990年缩短1~3天,单产比1961-1990年下降2%~10%。雨养条件下,2011-2050年双季稻全生育期与灌溉条件下的双季稻全生育期相差不大,但产量降幅较大。2011-2050年湘鄂双季稻单产比灌溉条件下的双季稻下降9%~21%,其中双季早稻下降3%~14%,双季晚稻下降13%~33%。在B2情景下,利用本地化的作物生长模型分析表明,湘鄂双季稻发育期和产量均呈下降趋势,尤其是雨养条件下的双季晚稻,产量下降幅度较大,需积极应对气候变化对湘鄂双季稻生产的影响。     

蓟州区核桃树主要物候期农业气象灾害区划研究

利用1957—2018年天津蓟州地面常规气象观测站以及43个区域站的资料,确立核桃树主要物候期内气象灾害指标,完成指标因子的空间化并分析各指标因子随时间变化,以期为当地制定农业灾害防治规划提供帮助。应用5日滑动平均法、气候倾向率法、熵值法、线性加权综合法,分析天津蓟州核桃树农业气象灾害时空分布特征,并进行综合区划。结果表明：（1）蓟州区核桃树萌芽期轻度冷害、果实生长期轻度热害有上升的趋势,而萌芽期中度冷害、冻害、展叶期轻度冷害、开花期的中度冷害、果实生长期的连阴雨灾害有下降的趋势;（2）萌芽期、展叶期、开花期遭受低温冷冻灾害频率较高,三者均达到60%以上。其他灾害频率均低于20%。果实生长期强降水灾害频率最低;（3）天津蓟州东北部以及东部灾害综合评分较低,该地相对来说最适合种植核桃树。     

阴雨寡照灾害对云南烤烟的种植风险预测

阴雨寡照灾害在未来将具有"空间+时间动态性"的变化特征.笔者根据烤烟种植适宜性指标和阴雨寡照等级指标,利用1981-2010年连续30年的逐日气象观测资料和2021-2050年全球气候模式HadGEM2-ES的RCPs排放情景预估结果,结合灾害系统理论,采用多元回归、"距平逼近"插值和栅格运算等方法,分析阴雨寡照灾害对...     

吉林省春玉米生产潜力及其敏感性分析

基于“作物生长动态统计”模型计算吉林省春玉米光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力,运用敏感系数法计算并分析了生产潜力对全生育期平均气温和降水的敏感性。结果表明：春玉米光合生产潜力和光温生产潜力在吉林省由西向东呈递减趋势,中部的气候生产潜力最大,为17 266kg/hm ²,西部和东部分别为10 787、16 983kg/hm ²;西部、中部和东部生产潜力气温影响率分别为20.1%、19.5%和30.9%;生产潜力降水影响率分别为50.9%、17.6%和3.2%;西部和中部的气温敏感系数均值分别为1.77和1.99,西部最大为3.63;西部的降水敏感系数均值最大,为1.6,东部则形成了低值区。     

Geospatial delineation of South Korea for adjusted barley cultivation under changing climate

Determining effective measures to alleviate the impact of climate change on crops under various regional environments is one of the most urgent issues facing agriculture. In this study, geographic regions of South Korea for future-adjusted barley cultivation were outlined and the impact of climate change on barley production in the next 100 years was evaluated under two greenhouse gas concentration trajectory scenarios: the representative concentration pathway (RCP) 4.5 and RCP 8.5. To achieve our intended study goals, a geospatial crop simulation modeling (GCSM) scheme was formulated using CERES-barley model of Decision Support System for Agricultural Technology (DSSAT) crop model package version 4.6 to simulate grid-based geospatial crop yields. Two experiments were carried out at an open field to obtain model coefficients for the nation and at temperature gradient field chambers to evaluate the performance of the CERES-barley model under elevated temperature conditions. Suitable cultivation regions for three different types of barley (naked, hooded, and malting) under changing climate were projected to expand to the northern regions under both RCP 8.5 and RCP 4.5. However, they were projected to expand more rapidly under RCP 8.5 than those under RCP 4.5. Projected yields of four barley varieties were increased with a slow phase as year progressed under RCP 4.5 scenario. However, they were rapidly increased under RCP 8.5 scenario. It appears that geospatial variation in barley yield under changing climate can be effectively outlined. Therefore, GCSM system might be useful for determining impacts of climate change on geospatial variations of crops, potentially providing means to impede food insecurity.     

Chilling Tolerance of Maize Seedlings in the Field during Cold Periods in Spring is Related to Chilling-Induced Increase in Abscisic Acid Level

Recent studies on chilling tolerance mechanisms in maize revealed a significant positive correlation between genotypic chilling tolerance and chilling‐induced accumulation of the stress hormone abscisic acid (ABA) under controlled growth chamber conditions. Based on this and other results, the hypothesis was developed that chilling tolerance in maize is related to the ability to accumulate large amounts of ABA rapidly, as a protection against chilling injury. The objective of the present study was to test this hypothesis under field conditions during natural cold weather periods in spring, which often cause severe chilling injury in maize fields. In two experiments at two locations in Europe with contrasting climates, eight maize genotypes with different genotypic chilling tolerance were cultivated in spring in the field according to agronomic practice for maize. Before and at the end of cold weather periods, ABA levels and water contents were determined in the third leaves. It was found that chilling‐tolerant genotypes accumulated higher amounts of ABA during the chilling period than chilling‐sensitive genotypes. A significant positive correlation between chilling tolerance and the levels of ABA in the leaves was found. These results support the above‐mentioned hypothesis. In contrast to earlier studies performed under growth chamber conditions, the water content in chilled leaves was mostly higher than in non‐chilled leaves. The increase in ABA is therefore not attributable to chilling‐induced water deficit, but probably to the low temperature itself.     

玉米干旱气象保险指数研究——以陇东南为例

干旱是影响陇东南玉米产量的主要因素,为了探索该地域玉米种植干旱气象风险,运用1961—2015 年陇东南天水市区域内7 个气象站降水及同期玉米产量资料,分析1961—2015 不同类型干旱出现概率及其干旱对玉米产量的影响,建立干旱气象保险指数并依据其对玉米种植的风险理赔额度进行计算分 析。结果表明：干旱对玉米产量无影响年份概率最高,为27.9%。春季、初夏、伏期3 个时段重旱依次出现的概率为0.1%,春季、伏期出现重旱而初夏出现中旱的组合及春季出现中旱、初夏及伏期出现重旱的组合出现概率分别为0.1%和0.2%,均属于小概率事件。在研究年份中,免于理赔的组合（干旱气象保险 指数≤10%）有9 种,0＜理赔标准≤10%的干旱组合有17 种,10%＜理赔标准≤40%的干旱组合38种,理赔标准＞40%（干旱气象保险指数＞50%）的组合为0。     

吉林省不同熟期玉米病虫害发生情况

在吉林省中部地区的梨树县,依据玉米病虫害对气候变化的敏感性,通过田间试验进行了不同熟期玉米病虫害发生种类、程度以及对玉米产量的影响。为了明确气候变化条件下,吉林省不同熟期玉米病虫害发生规律、特点,进而为气候变化条件下不同熟期玉米病虫害的预测、预报和防治提供理论依据,2013年在吉林省中部地区的梨树县,通过田间试验调查并分析了不同熟期玉米病虫害发生种类、程度及对玉米产量的影响。结果表明：不同熟期玉米粘虫的植株平均被率分别为中早熟组5.59%、中熟组3.23%、中晚熟组2.61%;不同熟期玉米螟的平均蛀茎率依次为中早熟组17.40%、中熟组16.51%、中晚熟组5.97%;不同熟期玉米叶斑病病级指数依次为中早熟组2.03%~10.07%、中熟组0.70%~2.73%、中晚熟组0.73%~3.09%。说明中早熟组玉米病虫害对气候变化的敏感性较强,抗病、抗虫性低于中熟组和中晚熟的玉米品种;同一熟期的不同品种之间由于遗传特性也表现出抗性差异。不同熟期玉米产量分别为中早熟组8732.8~10273.1 kg/hm²、中熟组11507.0~13724.0 kg/hm²、中晚熟组11684.5~12722.6 kg/hm²。产量表现以中熟组和中晚熟组明显高于中早熟组,说明在吉林省中部地区早春低温、高湿,生长季节高温、高湿的气候条件下,种植中早熟品种病虫害发生较重,不利于产量的提高。     

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。