陕西省户县气候生产潜力分析

利用户县1971-2000年逐年年平均日照时数、年平均气温、年平均降水量、年平均蒸发量资料,计算分析了户县的光合、光温、光温水生产潜力并提出了提高气候生产潜力的措施.结果表明:(1)户县在这30 a的时间里光合,光温生产潜力总体呈减小趋势,而光温水生产潜力总体趋势略升;(2)光合生产潜力7月最高,3-10月占年光合生产潜力的79.1%,是农作物生产的最重要时期;(3)户县历年各月光温水生产潜力等值线变化剧烈,农作物整个生育期中水因子制约作用超过了温度因子;(4)冬半年使用温室技术、夏半年增强作物水资源供给是户县气候生产潜力提高的有效措施.     

塔里木河流域主要农作物气候生产潜力分析--以塔里木河上游的阿克苏地区为例

采用作物生长动态统计模型对塔里木河流域阿克苏地区主要农作物的光合、光温、光温水、光温土、光温水土生产潜力进行了计算和分析.结果表明：阿克苏地区主要农作物的光合生产潜力远大于现实生产力,冬小麦、玉米、水稻、棉花的光合生产潜力分别是实际产量的4.14、3.94、2.73、2.41倍;光温生产潜力相当于光合生产潜力的57.26%,光温水（气候）生产潜力只有光温生产潜力的9.55%,而土壤生产潜力占光温水（气候）生产潜力的49.92%.该地区光热资源丰富,其光热条件是作物气候生产潜力最突出的优势,土壤水肥条件是限制作物气候生产潜力的主要可控因子.     

气候变化背景下江西省早稻气候生产潜力的变化特征

为了科学地评价气候条件变化对早稻生产的影响,采用了1971-2000年全省85站逐日的有关气象要素,按光合、光温和气候三级生产潜力的划分思路,构建气候生产潜力计算模式,以光合生产潜力、温度适宜度、水分适宜度为基本评价因子,计算全省1971-2000年逐年85站光合、光温和气候三级生产潜力,定量化评估气候条件变化对早稻生产的影响,并对其进行了时空分布分析。结果表明:1)1971-2000年江西省早稻的光合潜力呈略减趋势,而光温生产潜力则呈略增趋势,水分条件呈变差的趋势,致使早稻气候生产潜力总体呈减小趋势;2)赣北环鄱阳湖区、赣中和赣南中部地区的早稻气候生产潜力为全省的高值区,而赣东北和赣中西部早稻气候生产潜力相对较低;3)全省的热量条件总体尚好,各分区的早稻光温生产潜力占光合生产潜力的比例均在76%以上,热量条件的改善有利于早稻生产;4)江西省早稻气候生产潜力不稳定性较大,赣南地区早稻生产气候稳定性最好,鄱阳湖区早稻平均气候生产潜力最大。针对早稻气候生产条件的变化特点,提出了适应气候变化、保证早稻生产稳定增长的若干建议。     

近50年四川省水稻生产潜力变化特征分析

气候变化对农业生产的影响日益加剧,特别是作为我国粮食重要产区的四川。科学评价气候变化对四川省水稻生产的影响对于区域农业可持续发展具有重要意义。本文基于四川省45个气象站点50年的气象数据和20年的水稻生育期资料,采用侯光良法分析了四川省7个水稻种植区的水稻光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力的时空分布特征,并结合现实生产力数据分析了气候变化背景下四川省水稻的增产潜力。结果表明:1961—2010年四川省水稻生育期内光合生产潜力的空间分布呈北低南高中部最低,光温生产潜力呈现北高南低,气候生产潜力为南北低中间高。近50年来日照时数的减少使得水稻光合生产潜力从20世纪80年代开始持续偏低;温度的升高有利于水稻光温生产潜力的增加,尤其在2006年出现高值;降水量的减少使水稻气候生产潜力从20世纪90年代开始下降明显。四川省水稻存在增产潜力,但增产潜力呈下降趋势,未来应加大农业科技投入,合理利用气候资源,提升水稻生产力。     

基于AEZ模型的河南省冬小麦产量差时空特征分析

各种产量差的分析可以揭示产量的提升空间及研究区域内各种限制因子对产量提高的限制作用。为研究气候变化背景下,各气候要素对冬小麦产量差的影响,本文以河南省为研究区域并划分为5个类型区(Ⅰ,豫北种植区;Ⅱ,豫东种植区;Ⅲ,浅山丘陵盆地种植区;Ⅳ,淮北平原、南阳盆地种植区;Ⅴ,豫南稻茬麦区)利用14个气象站点的资料,运用AEZ模型计算得到1961—2013年该省的冬小麦生产潜力,再根据产量差法计算得到YG_(1-2)(光合生产潜力与光温生产潜力的差距)、YG_(2-3)(光温生产潜力与气候生产潜力的差距)以及YG_(2-a)(光温生产潜力与大田平均产量的差距)3个水平的产量差。研究结果表明,1961—2013年河南省冬小麦光合生产潜力下降,光温生产潜力提高,气候生产潜力基本不变。对大田平均产量的分析表明,14个站点平均产量存在较大差异,冬小麦产量总体逐渐增长。从时间变化上看,河南省冬小麦YG_(1-2)总体呈现出递减趋势;YG_(2-3)差距呈现出"Ⅴ型",谷值在1981—1990年;Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ区YG_(2-a)呈现递减趋势,而Ⅲ和Ⅳ区则呈现先增加再减少的趋势。从空间变化上看,河南省冬小麦YG_(1-2)和YG_(2-3)自北向南递减,而YG_(2-a)自东向西递增。各区域冬小麦增产潜力的排序为:Ⅲ区Ⅴ区Ⅳ区Ⅱ区Ⅰ区。农学因素是限制当地冬小麦产量差缩小的主要因素,通过改善农学因素,如:改良更新冬小麦品种、提升现代农业生产技术、合理使用农药化肥、合理布局优质小麦区域等,可缩小该区域冬小麦产量差距。     

基于GIS技术的河南粮食核心区小麦玉米区域潜力研究

为探讨河南粮食核心区小麦玉米的生产潜力,采用机制法研究了基于GIS的小麦、玉米光合、光温、气候和土土等自然生产潜力。结果表明：河南省小麦玉米均存在较大的增产潜力,并且玉米的增产潜力远高于小麦,表现在玉米的光温潜力、气候潜力和土壤潜力高于小麦的各项潜力指标;各潜力指标与县区间的比例关系为：光合和光温潜力中产县的比例大,高产县和低产县的比例均较少,气候潜力和土壤潜力高产县和低产县的比例增加,并高于中产县比例;小麦玉米潜力各指标间优势区域不完全相同,总体趋势是,豫北和豫中地区潜力较大,现实产量也最高,豫东、豫东南地区居中,豫西和豫西南地区较低;河南省粮食核心区建设的关键是挖掘小麦、玉米的气候生产潜力和土壤生产潜力。     

未来气候情景下四川盆地冬小麦生育期气候资源及生产潜力的变化

选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2和B2气候情景(2071-2100年)及基准气候条件(1961-1990年)气象要素资料,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的方法和侯光良法等分析四川盆地冬小麦生育期内主要气候资源(≥0℃积温、日照时数、降水量、参考作物蒸散量和缺水率)和冬小麦生产潜力(光合、光温和气候生产潜力)的时空变化特征。结果表明,与基准气候条件相比,在A2和B2情景下,2071-2100年冬小麦生育期内≥0℃积温、日照时数和参考作物蒸散量在四川盆地大部地区呈增加趋势。A2情景下,2071-2100年降水量在盆南和绵阳部分地区呈减少趋势,而在其它地区呈增加趋势;缺水率在盆地大部地区呈增加趋势。B2情景下,2071-2100年降水量在盆地大部呈减少趋势,仅在川东北地区呈增加趋势;缺水率在大部地区呈增加趋势。未来四川盆地大部地区冬小麦受干旱灾害的风险加大。在A2和B2情景下,2071-2100年盆地大部地区冬小麦光合、光温和气候生产潜力呈增加趋势,未来四川盆地气候资源变化对冬小麦的增产有利。     

山西寿阳县旱作农业土地生产潜力

北方旱区是中国最具开发潜力的农业生产基地,土地生产潜力作为土地最本质的属性,它的研究越来越受到人们的重视。该文以山西寿阳县33 a气候数据、土壤理化数据和图件资料为基础,采用“机制法”对土地生产潜力分别进行了光合、温度、水分和土壤的逐级订正,估算土地生产潜力。研究结果表明：水分不足是气候生产潜力的主要限制因子,经水分订正后,多年平均气候生产潜力相对光温生产潜力减少了三分之二;土地生产潜力分布特点基本满足地形地貌类型的分布特点,河谷盆地生产潜力较高,山地部位生产潜力较低,而土壤养分总体含量较低,存在重用轻养现象,肥力补偿差。     

基于PS123作物生长模型的黑龙江海伦市玉米生产潜力计算

在概括国内外作物生产潜力研究方法的基础上,对PS123模型进行方法的改进,将PS123作物生长模型与常规方法相结合,计算黑龙江省海伦市玉米生产潜力,寻求一种更为客观、科学的生产潜力计算方法,也为PS123模型在东北地区不同作物中的应用奠定基础。选取海伦市1999～2001年数据进行计算,取平均值代表近年来该地区玉米生产潜力。结果显示：修正的PS123模型科学、合理,计算简便;海伦市玉米的光合、光温、气候、气候－土壤生产潜力分别为：54008、11998、9531、8006 kg/hm²。与实际产量相比,光能、光温、气候资源利用率以及农业自然潜力利用率分别为：10.7％、48.3％、60.9％、72.4％,海伦市玉米生产仍然有较大的潜力。     

关中平原土地利用及农业气候生产潜力分析

农业生产潜力不仅决定于农业气候条件,而且也依赖于农田的数量、质量和种植结构.利用20世纪90年代关中平原气象观测数据和土地利用变更数据,计算分析了关中平原耕地面积、农田光温和气候生产潜力的变化.结果表明:在这11年的时间里,关中平原耕地转移明显,而且以园地、林地和居民用地等类型为主.农田耕地损失直接导致了关中平原农田生产潜力减少.气候变化中的气温升高导致农田光温生产潜力增加,降水量的减少导致气候生产潜力减少.     

黑龙江省黑土区气候-土壤生产潜力分析

采用机制法、层次分析法通过对光、温、水、土逐级衰减,计算黑龙江省黑土区各县玉米、水稻、大豆的气候生产潜力与气候-土壤生产潜力,分级统计分析空间分布及其变化特点。结果表明：黑土区玉米、水稻、大豆的气候生产潜力分别为6939～14241kg／hm^2,10720～18079kg／hm^2,1947～3989kg／hm^2;气候-土壤生产潜力分别为3513～12346kg／hm^2,4465～15505kg／hm^2,1032～3553kg／hm^2。空间分布与温度和降水一致,由南向北逐渐递减。在过去45a中,气候生产潜力呈逐渐上升趋势。由两次土壤调查结果比较可知,2005年黑土区各县土壤肥力有的升高,有的降低,但总体呈下降趋势,气候-土壤生产潜力也随之变化,总体有所下降。因此,土壤肥力对气候-土壤生产潜力起着重要的作用;并且在气候资源相对较差的地区,土壤肥力对其气候-土壤生产潜力的影响大于气候资源较好的地区。     

气候变化对典型草原区牧草气候生产潜力的影响

利用典型草原区45a的气候和牧草产量资料，应用数理统计方法分析了典型草原区气候变化规律及其对牧草气候生产潜力的影响。结果表明：典型草原区气候暖干化趋势明显，45a的年平均气温上升了1．6℃，最近20a上升了0．7℃，年降水量变化总体上呈减少态势，45a中年降水量下降了27mm，最近20a下降了40mm；降水量小是限制该地区牧草气候生产潜力的主导因素，由此造成45a间牧草气候生产力平均下降率为200．2kghm^-2a^-1，该区气候资源利用率也比较低，最近14a的平均值仅为37．3％，尚有60％的潜力可以开发；用气温、降水量与牧草气候生产力建立的气候评估模式通过了0．01信度检验，拟合的平均相对误差〈4．7％，温度与降水对其综合影响为：温度每降低1℃，降水增加1mm时，牧草气候生产潜力分别增加47．9kghm^-2a^-1和12．1kghm^-2a^-1。     

基于ORYZA2000模型的湘赣双季稻气候生产潜力

应用湘赣地区1961-2006年25个气象观测站的逐日气象资料以及31个农业气象观测站1981-2006年双季稻发育期、生物量观测等资料,对水稻生长模型ORYZA2000进行参数调试和验证。以双季稻发育速率参数为主,结合地形、气候、水稻熟性分布和当地生产实际,将湘赣双季稻区划分为7个区域,实现了ORYZA2000在湘赣双季稻地区的应用。利用本地化后的ORYZA2000模型模拟湘赣地区早、晚稻的逐日生长过程,分析了湘赣地区1961-2006年双季稻气候生产潜力的时空演变规律。分析表明,赣东、赣中、湘中一带双季稻气候生产潜力较高,湘北、湘南、赣南、赣东北双季稻气候生产潜力较低,其空间分布与实际生产情况相符。从历史演变看,25个站中有18个站的双季稻气候生产潜力呈下降趋势,每年下降22-86kg/hm^2不等。初步分析表明,湘赣地区双季稻气候生产潜力下降是由于生育期天数减少、生育期内辐射（日照时数）减少和（或）积温上升3个因素的共同影响。辐射减少导致光合作用产物减少,积温上升意味着生育期内温度升高,或产生高温胁迫,或引发生育期缩短,均对水稻生长不利。     

作物生产潜力研究进展

综述了国内外作物生产潜力从光合潜力到光温潜力、再到气候潜力和土地潜力的发展历史,对作物生产潜力的研究现状进行了评述,介绍了当前研究中常用的几种方法,探讨了研究中存在的问题及今后的发展方向,认为作物动态生长模型与地理信息系统的结合将成为研究作物生产潜力的发展方向     

气候变暖对河北省冬小麦产量的影响

根据河北省多年冬小麦产量和冬麦区气候资料,采用改进的气候产量分离方法,分析气候变暖对小麦产量的影响。结果发现：河北省冬麦区冬季气温呈上升趋势,平均每10a上升0．5℃,春季气温也是升高的,但不如冬季升温明显,平均每10a上升0．3℃;冬小麦产量与冬季、春季降水量相关不明显,而与冬季、春季气温存在显著的正相关关系。河北省冬小麦实际单产呈逐年增加趋势,每10a约增加1125kg／hm^2;而气候产量与冬小麦实际单产变化明显不同,随着气候变暖,气候产量波动性逐年增大,近年气候产量波动幅度达到±300kg／hm^2.从总体看,随着气候变暖,气候产量呈下降趋势,平均每10a减少52．7kg／hm^2。气温造成小麦产量波动幅度一般在±10％之间,但随着小麦实际单产逐年提高,气候变暖对小麦单产所造成的损失越来越大。     

氮素对菠菜衰老生理指标的影响

田间小区试验研究了氮素与菠菜衰老的关系。结果表明,菠菜生长前期,植株根系活力增强,叶片叶绿素含量、光合速率及SOD、POD、CAT等保护酶活性升高,但生长后期均持续降低;而叶片电解质渗漏及丙二醛(MDA)含量在全生育期内则持续增加。在施氮量低于600.kg/hm2条件下,增施氮素可显著降低菠菜叶片的电解质渗透率及MDA含量,增强SOD、POD和CAT等保护酶活性及根系活力,提高叶绿素含量及光合速率,延缓菠菜衰老,进而提高菠菜产量。菠菜收获时,氮素用量600.kg/hm2处理的叶片电解质渗透率和MDA含量分别比对照(不施氮)降低50.9%、67.2%,SOD、POD和CAT活性及根系活力分别高59.2%、478.4%、290.9%和131.3%;叶绿素含量及光合速率分别高59.6%、131.3%,增产率达88.0%。施氮量达900.kg/hm2时则发生负效应,虽然产量比对照增产75.3%,但比600.kg/hm2施氮量减产6.7%。     

气候变化对宁夏自治区中卫市环香山地区气候生产潜力的影响

根据宁夏回族自治区中卫市兴仁气象站1961-2008年逐月气温、降水数据,采用Miami和Thornthwaite Memorial模型模拟了中卫市环香山地区气候生产潜力及其变化。结果表明:(1) 环香山地区气候向"暖干型"方向变化,年平均气温呈明显上升趋势,降水量变化波动大,呈逐年递减的趋势;(2) 温度生产潜力逐年增加,降水生产潜力和气候生产潜力呈波动中减少的趋势;(3) 气候生产潜力与年平均降水量具有着极其显著的线性相关关系,与年平均气温没有明显的相关性,温度生产潜力分别是降水生产潜力和气候生产潜力的2.79和2.35倍,说明降水条件是制约环香山地区气候生产潜力的关键因子;(4) 对未来气候进行情景模拟分析,结果表明环香山地区气候主要以"暖干型"气候为主,这对当地农业生产极为不利,需大力发展节水农业技术以保证农业生产。     

气候模拟数据订正方法在作物气候生产潜力预估中的应用 ——以江苏冬小麦为例

利用全球气候模式BCC_CSM1.1（Beijing Climate Center Climate System Model version 1.1）,耦合区域气候模式RegCM4（Regional Climate Model version 4）输出的1961-1990年（基准时段）气候模拟数据,并根据同期实测资料,确定模拟值和实测值之间的非线性传递函数与方差订正参数,构建气候模拟数据的误差订正模型。利用1991-2005年（验证时段）模拟数据与实测资料验证该模型的有效性,并对RCP（Representative Concentration Pathway）情景下2021-2050年（未来时段）气候模拟数据进行订正,同时通过潜力衰减方法预估未来江苏冬小麦气候生产潜力格局。结果表明：将气候模拟数据订正方法应用到作物气候生产潜力预估是有效的。以均值传递函数和方差信息建立的模型可以较好订正江苏逐日气候模拟数据。订正后的秋冬季气温、辐射量、蒸散量和冬春季降水量模拟偏差明显减小。在此基础上研究发现,冬小麦的成熟期在RCP4.5和RCP8.5情景下介于153~175和153~174,较基准时段均明显提前。两种情景下冬小麦气候生产潜力分别介于10335~14368kg·hm^-2和9991~13708kg·hm^-2,较基准时段呈下降趋势。其变异系数分别介于7.6%~14.6%和7.5%~13.6%,较基准时段呈增大趋势,表明江苏冬小麦气候生产潜力总体趋于不稳定。未来时段,徐州中北部、连云港东北部、宿迁西部以及盐城东南部冬小麦在RCP4.5和RCP8.5情景下可以保持相对较高的生产潜力（≥12501kg·hm^-2）,该省应确保这些地区的冬小麦种植用地。研究建议,作物气候生产潜力预估应考虑利用研究区实测资料对气候模拟数据进行订正,以提高预估可信度。