近40年中国植物物候对气候变化的响应研究

根据中国科学院物候观测网络中26个观测网络中26个观测站点的物候资料，分析了近40年我国木本植物物候变化及其对气候变化的响应关系。并建立了不同年代物候期与地理位置之间的关系模式。分析了当前气候增暖背景下物候期地理分布规律变化对气候变化的响应关系。结果表明：温度上升，我国的木本植物春季物候期提前，20世纪80年代以后，东北，华北及长江下游等地区的物候期提前，西南东部，长江中游等地区的物候期推迟，同时物候期随纬度变化的幅度减小。     

山东地区木本植物春季物候对气候变化的响应

利用山东省境内10个国家级农业气象观测站1981-2009年逐年春季物候序列和同期逐日气象资料,通过一元线性回归、相关分析和突变检验方法,分析了山东地区木本植物春季物候期的趋势变化特征及物候期对气候变化的响应关系。结果表明：（1）1980-2009年山东地区春季气温明显升高,春季水汽压呈增大趋势;（2）山东地区近29a的木本植物春季物候期普遍提前,提前的线性倾向率为0.13～1.11d.a-1;（3）山东地区木本植物春季物候期与其前期活动积温、春季气温和3月份水汽压呈负相关关系,物候前期的活动积温是诱发春季物候现象的重要因子,春季气温升高和3月份水汽压增大是近29a春季物候现象提前的可能原因。     

气候变化对北方冬麦区冬小麦生育期的影响

利用北方冬麦区18个农业气象观测站1983-2005年气象资料和冬小麦生育期观测资料,采用统计分析方法,分析了该区域气象因素和冬小麦生育期变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明：1983-2005年,北方冬麦区降水量、日照时数和日较差的变化趋势不明显;而气温呈明显增加,以冬春季增加最为明显,最低气温的增幅较大;从总体上看,冬小麦播种期和返青期的变化趋势不明显,抽穗期和成熟期分别以0.46d/a和0.27d/a的趋势显著提前;在空间分布上,播种期和返青期的变化趋势差异不显著,而抽穗期和成熟期差异显著,特别是抽穗期表现出随纬度增加提前趋势变小的特点。相关分析表明：冬小麦关键生育期均表现为与日照时数和日较差呈显著正相关;与气温均呈显著负相关;除成熟期与5月降水总量相关性不显著外,其余均表现出显著负相关;从整体上看,最低气温升高是北方冬麦区冬小麦生育期提前的主要原因。北方冬麦区以气候变暖为主要特征的气候变化特征较为明显,其对冬小麦生育期的影响较为显著,研究结果可为北方冬麦区的农作物生产积极应对气候变化提供参考依据。     

青海小叶杨物候变化及其对气候变化的响应

以青海省4个农气观测站的小叶杨物候期及气候资料，分析了小叶杨物候期变化及其对气候变化的响应。结果表明：小叶杨呈现出近10多年来树木绿叶期延长的趋势，但物候的早晚存在着明显的地域性差异；小叶杨物候对气温变化的反应比较敏感，上年9月至当年4月的平均气温升高1℃，小叶杨平均叶芽开放期提早5d，展叶普期提早4d，开花始期提早4d；上年9月至当年6月的平均气温升高1℃，平均种子成熟提早3d左右；上年9月至当年8月的平均气温升高1℃，平均叶全变色期约推迟4—5d，树木绿叶期延长12d；但小叶杨物候对降水的响应不明显，对日照时数变化的响应各地不一。     

鲁西南木本植物物候期对气候变化的响应

利用1983-2009年鲁西南地区木本植物物候观测资料,采用统计分析方法研究鲁西南地区木本植物物候对气候变化的响应,探讨了木本植物物候与平均气温、日照时数及降水的相关性。结果表明:(1)近27a年平均气温逐渐升高,年降水量也有偏多趋势,年累计日照时数逐渐减少。(2)毛白杨、旱柳、榆树芽开放期随着时间的推移逐年提前;展叶期、开花期等春季物候期也相应提前;植物生长季长度逐年延长。(3)在各种气候因子相关分析中,气温对植物物候的影响最显著,日照时数次之,降水量最弱。植物的芽开放期、开花期、展叶期与1-4月平均气温呈显著负相关,随着气温的升高,日照时数增加,毛白杨春季物候期提前明显,旱柳、榆树物候期也有提前趋势;降水量对物候期影响最弱。     

过去30年气候变化对华北平原冬小麦物候的影响研究

全球变暖已成为全球共同关注的问题。作物物候对气候变化的响应是研究气候变化对农业生产影响的重要内容。本文选用1981—2009年华北平原16个农业气象观测站的冬小麦物候资料,利用统计方法分析了冬小麦物候的变化趋势。结果表明,过去30年华北平原冬小麦播种期、出苗期和越冬开始期推迟,而返青期、开花期和成熟期呈提前趋势。物候期的提前或推迟促使小麦不同生长发育阶段历时发生变化,出苗—越冬开始、越冬开始—返青、返青—开花等阶段呈缩短趋势,但开花—成熟阶段生育期却延长0.9 d.10a 1,整个生育期历时呈减少趋势,平均减少3.4 d.10a 1。本文采用作物模型(CERES-Wheat)模拟固定小麦品种在气候变化背景下的物候变化趋势,以探讨冬小麦物候变化的主要驱动因子。模拟结果表明,过去30年小麦开花期和成熟期提前的主要驱动因素为气候变化,品种变换在一定程度上可减缓气候变化对物候的影响。     

基于作物空间物候差异提取黄淮海夏玉米种植面积

考虑大区域内不同纬度间玉米物候差异,利用MODIS EVI时序曲线提取黄淮海夏玉米种植面积。基于Landsat影像和MOD13Q1数据集,提取参考区夏玉米MODIS EVI时间序列曲线;根据研究区内农业气象站夏玉米生育期观测数据,构建夏玉米各物候期与纬度的关系,以纬度作为参数修正参考区夏玉米MODIS EVI时序曲线,获取研究区夏玉米EVI标准时序曲线,结合平均绝对距离（MAD）和p-分位数法提取黄淮海平原夏玉米面积。结果表明,利用遥感影像提取的北京、天津、河北、河南以及山东夏玉米面积分别为125.3×103、162.6×103、2231.8×103、2963.6×103和2731.9×103hm2,各省提取精度均达到80%以上。在市级尺度上,决定系数R2为0.82,均方根误差RMSE为147.8×103hm2;在县级尺度上,决定系数R2为0.62,均方根误差RMSE为17.7×103hm2。说明利用本方法能够准确有效地提取大区域内夏玉米种植面积,为其它农作物在大范围内估计种植面积提供新思路。     

近50年气候变化对青藏高原牧草生产 潜力及物候期的影响

基于青藏高原及周边107个气象站点1965—2013年逐月气温、降水及日照时数等气象数据,分析了1965年以来青藏高原区的气候变化趋势,并采用MODIS数据、Thornthwaite Memorial模型及GIS技术分析了近50 a青藏高原牧草气候生产潜力及其时空变化特征;利用连续22 a的青藏高原牧草生育期观测数据,探讨了牧草生育期的时空变化特征及气象因子与牧草主要发育期的关系。结果表明:1)近50 a青藏高原平均气温呈上升趋势,升温幅度达0.53℃?(10a)?1,降水量总体呈现上升趋势,但增加幅度较小,其倾向率为7.81 mm?(10a)?1;而日照时数呈下降趋势,其下降幅度为16.94 h?(10a)?1。2)1965—2013年青藏高原牧草气候生产潜力总体呈增加趋势,在空间上,由西北向东南依次增加,青海省北部及南部部分地区气候生产潜力上升幅度较大,而西藏东部上升幅度较小,且南北部地区差异较大。3)牧草返青期、抽穗期及开花期均呈提前趋势,而黄枯期呈现推迟趋势,从而延长了牧草物候期;由东南向西北牧草返青期逐渐推迟,而黄枯期主要出现在一年中的第257~289 d,其空间整体差异不如返青期明显。4)温度和降水均与牧草物候期呈显著正相关,而日照时数与其呈显著负相关,且温度是影响牧草物候期变化的主要因子。利用青藏高原牧草生产潜力及物候期与气候因子的响应规律,可为提高该区牧草的实际产量和保护青藏高原草地生态系统提供借鉴和依据。     

未来气候变化对四川盆地玉米生育期气候资源及生产潜力的影响

开展气候变化背景下四川盆地玉米生育期气候资源及生产潜力时空变化趋势的预估, 可对未来应对气候变化及玉米生产宏观决策提供重要的理论依据。利用区域气候模式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, 分析了四川盆地玉米生育期内主要气候资源(日平均气温≥10 ℃积温、日照时数、降水量、参考作物蒸散量和缺水率)和玉米生产潜力(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B2两种气候情景下, 2071-2100年四川盆地玉米生育期内≥10 ℃积温、日照时数和参考作物蒸散量都呈增加趋势; 两种气候情景下, 日平均气温≥10 ℃积温的增量分别为460~641 ℃·d和376~492 ℃·d, 在盆地西部增量最大; 日照时数的增量分别为15~225 h和33~202 h, 雅安增加最多; 参考作物蒸散量的增量分别为76~144 mm和73~123 mm, 雅安增加最多。降水量在大部分地区呈减少趋势, 变幅分别为 87~56 mm和 73~47 mm, 雅安减少最多。玉米缺水率分别增加2%~18%和5%~16%, 雅安增幅最大, 未来四川盆地玉米受干旱灾害的风险可能加大。在A2和B2情景下, 2071-2100年玉米光合生产潜力分别增加228~3 277 kg·hm^-2和485~2 960 kg·hm^-2, 雅安和川北部分地区增量最大; 光温生产潜力也呈增加趋势, 分别增加2 923~5 874 kg·hm^-2和2 697~4 909 kg·hm^-2, 雅安的增量最大; 气候生产潜力同样呈增加趋势, 分别增加984~2 975 kg·hm^-2和293~2 090 kg·hm^-2, 盆地西部增加较多。未来四川盆地气候资源变化对玉米的生产有利, 产量存在提升空间。     

近150年北京春季物候对气候变化的响应

对北京春季6种物候的计算得出其代表性指标一山桃始花期，并分析物候对气温变化的响应模式。根据气温变化态势，将历史时期气温和物候资料划分为4个时间段，并采用u检验论证时间段间具有显著性差异，分析物候期对气温变化的响应模式和机制，得出：物候期的提前与推迟对温度的增高与降低的响应是非线性的，在同等增、降温幅度下，因降温而导致的物候期推迟幅度较因增温而导致物候期提前幅度小；平均气温增高1℃，北京春季物候期提前2．8—3．6d。并估算了未来北京春季物候变化趋势。     

华北平原夏玉米主要生育期对气候变化的响应

利用1981-2009年华北平原夏玉米生育期和气象观测资料,采用线性回归方法分析华北平原各地区夏玉米主要生育期对气候变化的响应规律。结果表明：（1）1981-2009年华北平原夏玉米生育期内最低气温和平均气温均呈显著升高趋势（P<0.05）,升温趋势随纬度递减。日照时数呈极显著下降趋势（P<0.01）。降水量变化趋势不显著;（2）京津冀地区和山东省夏玉米主要生育期有显著（P<0.05）延迟的响应趋势,而河南省夏玉米主要生育期则显著（P<0.05）提前;（3）华北平原夏玉米全生育期天数呈极显著增加（2.72d·10a-1,P<0.01）的响应趋势,京津冀地区生育期天数增加最快,为3.36d·10a-1;（4）夏玉米全生育期天数与同期平均气温在大部区域呈负相关关系,回归系数在-7.16～3.17;生殖生长期天数与同期平均气温在大部区域呈负相关关系,回归系数在-3.56～1.87。生育期内平均气温每上升1℃,全生育期和生殖生长期天数分别平均缩短2.71d和1.07d。因此,在应对气候变化时,华北平原夏玉米不同区域的响应方式存在显著差异,应根据各区域的响应特征安排适宜的播种期并选用合适的品种类型。     

气候变化对陕西省冬小麦种植区的影响

选取全省资料年代较长的54个地面测站1961—2004年的温度、降水等基本气象要素资料，探讨丁陕西省气候变化特点，计算了冬小麦越冬期积温变化。研究了陕西省热量资源和水资源对冬小麦种植区的影响。结果表明，陕西省年、季平均气温在20世纪80年代中期发生了突变，80年代中期以前呈波动性的下降趋势，80年代中期后开始增温，90年代后增温迅速。降水量呈阶段性减少趋势。陕西省20世纪80年代中期后气温明显变暖，热量资源增加，冬小麦种植区北界向北扩展．但90年代开始干旱加剧，水资源严重不足。陕西省气候变化对冬小麦的负面影响大于正面影响。     

毛乌素沙地植被物候变化及其对气候变化的响应

[目的]分析植被物候时空变化特征及其对气候变化的响应,为区域荒漠化土地治理以及退化生态环境的恢复重建工作提供理论依据。[方法]以毛乌素沙地为研究区,基于2000—2019年的MODIS NDVI数据,采用双逻辑函数法拟合植被生长曲线,利用动态阈值法提取植被生长开始日期(SOS)、生长季结束日期(EOS)和生长季长度(GSL)3个物候参数,利用Theil-Sen Median和Mann-Kendall方法对物候进行趋势分析,并利用相关性分析及F检验方法研究物候与气候的关系。[结果](1) SOS呈提前趋势,平均提前0.7 d/a, EOS变化趋势不明显,GSL呈延长趋势,平均延长0.65 d/a。(2)SOS的多年均值主要集中在一年中的第90—140 d,在空间上由东到西逐渐推迟,EOS的多年均值主要集中在第300—330 d,空间上由南向北逐渐提前,GSL多年均值集中在第180—250 d,空间上由东到西逐渐缩短。(3)植被SOS与春季累计降水量、3—4月降水量呈负相关的区域面积分别为90.81%,83.85%和61.70%,与春季季前平均温度、3—4月平均温度呈负相关的区域面积为58...     

1961-2015年华北平原夏玉米生长季气候年型及其影响分析

利用华北平原夏玉米种植区55个气象站点1961-2015年逐日地面观测资料,依据夏玉米生长季平均气温、太阳总辐射和降水量的异常度划分10个气候年型,分析气候年型及其潜在产量的空间分布和变化特征,定量研究气候变化对不同气候年型的影响。结果表明：近55a来华北平原夏玉米生长季少雨年型发生频次最多,平均为15.8次;多雨年型和寡照年型次之,暖湿年型和高温年型最少。河北中部和山东的中部地区容易出现少雨年型和多雨年型,暖干年型主要出现在华北平原北部地区,寡照年型空间差异性较小。20世纪90年代以来研究区正常年型和多雨年型发生的频率显著减少,暖年（暖干年型、暖湿年型和高温年型）和寡照年型显著增加（P<0.05）。降水和光照是限制华北平原夏玉米气候潜在产量的主要因子,与正常年型相比,降水偏少的年型（少雨年型、暖干年型和冷干年型）气候潜在产量减少超过15%,其中暖干年型对潜在产量影响最大;寡照年型下潜在产量减少了12.5%,且地区间存在显著差异。     

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。     

气候变化对中国农业生产的影响

未来气候变化下中国农业的稳定事关中国的长远持续发展,国内外气候变化研究界和农业气象研究界对气候变化对中国农业生产的影响的评估未有一致的认识。本文从农业科学角度讨论了气候变化对中国农业生产涉及的气象资源、土地资源、农业生物环境和生态系统的影响,并从作物生长和经济产量形成的角度讨论和分析了气候变化对中国种植业、养殖业不同产业行业的影响,气候变化中一些趋势性变化因不同作物和不同区域而异,例如温度和CO2浓度变化对农业生产的影响因不同作物和不同时相而异,反之,极端性气候／天气事件对农业不同行业的生产都显得危害很大,而气候变化中区域性干旱将成为我国未来农业生产愈来愈严重的挑战。气候变化对中国农业生产的影响甚为复杂,一些气候变化因子的实际影响还存在很大不确定性。当前,定量评价气候变化对中国农业生产的影响还存在困难。     

辽宁省生长季气候变化及其对春玉米产量的影响

为了明确气候变化对辽宁省春玉米产量的影响,基于1968—2017年气象站点数据,结合标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),运用M-K趋势分析、相关分析及回归分析等数理统计方法研究了辽宁省春玉米生长季各气候要素、干湿变化特征及其与春玉米产量的关系。结果表明:降水量除丹东呈增加趋势外,其它地区呈现减少趋势; 大部分地区温度呈现升高趋势,风速呈显著减弱趋势,相对湿度变化趋势不显著; 日照时数除辽阳、本溪呈不显著增加外,其他地区呈减少趋势。降水、最高温和平均温是影响辽宁省春玉米产量的重要因子,尤其是朝阳、葫芦岛、锦州、阜新和大连地区,春玉米对这些要素更敏感,与降水量正相关,与最高温、平均温负相关,未来降水量减少、温度升高将不利于这些地区春玉米生长。随着位置东移降水量逐渐以负效应为主,温度逐渐表现为正效应。除阜新、抚顺、本溪等部分地区呈现干旱化外,其他地区表现为不显著的湿润化趋势。朝阳、葫芦岛、阜新等地区春玉米产量对6月、7月的干湿变化较敏感,易受旱减产; 干旱化将使阜新春玉米生产形势变得严峻,朝阳、锦州、大连地区湿润化对春玉米生长有利; 沈阳、鞍山、辽阳和营口地区5—9月的干湿状况均对春玉米产量有影响,抚顺、本溪、铁岭等地区则易受6—8月的干湿状况影响,这些地区当前较适宜春玉米生长; 丹东地区易受涝减产,且湿润化趋势将会对该地区玉米生产造成不利影响。辽宁省不同气候要素及干湿变化对不同地区春玉米产量的影响效应有正有负,程度也各不相同,各地应因地制宜采取合理措施促进玉米丰产。     

气候变化背景下华北平原夏玉米花期高温热害特征及适宜播期分析

利用华北平原夏玉米种植区55个气象站点1981-2017年逐日地面观测资料,以日最高气温≥35℃持续3、4、5d,且相对湿度≤70%为一次轻、中、重度高温热害,从年代际尺度、年尺度、旬尺度分析37a来华北平原不同播期下夏玉米花期高温热害的时空变化特征;以开花期避开中度高温热害为标准,推算夏玉米花期规避高温的适宜播期。结果表明:6月上旬播种,夏玉米花期遭遇高温热害的频率最大,河南省南部的信阳、固始等地区遭遇高温热害频率超过20%;6月中旬播种,夏玉米花期遭受高温热害频率为9%～12%。2011年以来华北平原夏玉米花期高温热害加重,发生频率高于P1-P3时段(1981-2010年)。华北平原早熟玉米平均适宜播种期在6月15日-7月5日,中熟玉米平均适宜播种期在6月15-27日,晚熟玉米平均适宜播种期在6月15-20日。在各适宜播种期范围内,华北平原南部应适当晚播,北部则应适当早播。     

中国植被总初级生产力对气候变化的响应

为理解中国植被GPP的变化规律,基于改进后的EC-LUE模型,分析了中国1982—2016年植被GPP的空间格局、变化特征及驱动因子。结果表明:(1)中国植被GPP年变化范围介于0～3 051.08 g C/(m²·a),总体呈现出南高北低的空间分布特征。高值区主要分布在华南、东南沿海地区,低值区分布在青藏高原、新疆、内蒙古西部等地区;(2)近35 a中国植被GPP整体呈增加趋势,增加速率为2.43 g C/(m²·a)(p<0.05),特别是黄土高原地区植被GPP增加趋势明显,但在东北及东南沿海的部分地区呈显著减少的趋势;(3)中国植被GPP变化与气温和降水呈正相关关系,气温和降水强驱动的面积占比8.1%,气温为主要驱动因子的面积占比25.3%,降水为主要驱动因子的面积占比15.1%,气温和降水弱驱动面积占比8.9%。虽然近年来中国植被固碳能力呈变好趋势,但在未来气候变化存在不确定性的背景下,生态保护工作任重道远。     

东北地区春玉米生长发育和产量对温度变化的响应

选择东北地区3个玉米主栽品种,于2007和2008年在锦州进行分期播种试验,调查记录作物发育期,并测定干物质和产量构成.同时结合锦州地面气象观测站的平均气温资料,采用对比、回归等方法分析不同品种玉米生长发育对温度变化的响应.结果表明,播种前10d-出苗期的平均气温与出苗速度相关极显著(P＜0.01),平均气温高则出苗快,出苗速度与品种关系不大;出苗后,平均气温高,可加快中、晚熟品种玉米生长;玉米拔节后,株高增长量与温度的关系因品种而异,最大叶面积指数受温度变化影响较小,主要与品种的生态特性有关;温度变化对干物质增重速率的影响随玉米不同生长阶段而异,出苗后0-20d和40-60d的温度升高对叶片和茎秆的增重速率为正效应;出苗后60-80d的温度升高对籽粒灌浆为正效应;百粒重和产量与抽雄-乳熟期的平均气温呈正相关,与乳熟-成熟期的平均气温呈负相关.研究结果可为当地玉米品种选择、播期调整提供参考.