东北水稻障碍型低温冷害变化特征及其与关键生育期温度的关系

利用东北地区153个气象站1961-2010年逐日气温资料,采用统计学方法分析水稻障碍型低温冷害的气候特征,并与孕穗期和抽穗-开花期温度进行相关分析。结果表明:东北大部水稻障碍型低温冷害事件呈减少趋势,且其区域性分布较明显,表现为吉林大部在水稻孕穗期、辽宁局部在抽穗期低温冷害呈增加趋势;近50a低温冷害发生站次年际波动较大,总体呈减少趋势,但2001-2010年冷害发生站次明显增多;障碍型低温冷害对发育期气温变化较敏感,二者呈显著负相关关系,温度每升高1℃,整个东北地区低温冷害发生站次减少35个;对冷害和发育期气温的年际、年代际变化特征进行分析发现,发育期气温升高导致低温冷害减少是年代际和年际变化共同影响的结果。     

黑龙江水稻孕穗期障碍型冷害及其对产量的影响

以连续3d以上日均气温≤18℃为指标判定障碍型冷害,利用黑龙江省稻作区1961—2006年每年7月中-下旬逐日平均气温和水稻产量资料,采用气候统计方法分析水稻孕穗期障碍型冷害的发生特征,在此基础上利用多元线性回归方法分析水稻实际单产与孕穗期障碍型冷害期间平均温度和低温持续时间的关系。结果表明：1961—2006年,黑龙江省稻作区水稻孕穗期障碍型冷害呈现不规律的时间变化特征,共有17a发生,发生范围大、持续时间长、平均气温低的年份有1964、1971、1990和2006年,20世纪80年代发生最多,为7a,20世纪90年代发生最少,为1a。研究期间,孕穗期障碍型冷害的发生频率在地域上呈现由北向南、由东向西减少的趋势,北部最多,西部最少;在同一冷害年内,孕穗期障碍型冷害的发生具有明显的区域差异,冷害的发生程度在区域上表现为东部重于西部,北部重于南部。水稻实际单产与孕穗期障碍型冷害期间平均温度和低温持续时间具有极显著的相关关系（P〈0．01）,孕穗期障碍型冷害期间平均温度每下降1℃,水稻单产降低1234．177kg／hm^2,孕穗期障碍型冷害持续时间每延长1d,水稻单产下降104．208kg／hm^2。     

气候变化下东北水稻冷害时空分布变化

东北水稻生产对我国粮食安全保障具有重要的作用和意义,加强气候变化下灾害的研究有利于趋利避害。本文通过对1961—2010年各年代东北水稻生长季节(5—9月)的月平均气温、月平均气温之和以及近30年(1981—2010年)月平均气温之和距平3个指标变化的分析,研究了气候变化背景下,东北地区水稻生长季热量资源及冷害发生的变化规律。采用1961—2010年中国地面气温0.5o×0.5o格点数据,提取东北三省359个格点的年代气温数值,根据东北水稻延迟低温冷害气象行业标准(QX/T182—2013),运用Arcgis地理信息技术和概率统计学方法,对1981—2010年东北水稻冷害年代际时空分布及发生概率进行区划,并结合1981—2010年中国气象灾害大典和时事报道中有关东北冷害记载进行对照分析。研究结果表明:1960s—2000s东北水稻生长季5—9月年代际平均气温(T5—9)明显升高,平均气温之和(∑T5—9)明显增加,T5—9≥15℃、≥20℃和∑T5—9≥83℃的区域面积扩大显著。平均气温之和距平(ΔT5—9)随年代由负值转为正值,说明气候增温效应显著,水稻冷害发生也随年代由多到少。受气候变暖影响,东北水稻轻度、中度和严重冷害发生年份、分布区域和发生频率随年代发展都呈现显著减少趋势,到2000s,冷害集中到黑龙江北部、东南部局部地区和吉林东南部局部地区,年频率也降低到0.1~0.2;冷害发生年份和区域能够与历史冷害记载大体相符;冷害的显著减少为东北近10年来的水稻丰产增收创造了十分有利条件,但也需进一步提高对局部地区冷害防御的关注。     

孕穗抽穗期低温处理对黑龙江省主栽水稻品种结实率的影响

选取黑龙江省4个耐冷性不同的水稻品种,应用人工气候室在水稻孕穗抽穗期进行不同低温强度、不同持续时间(2008年)、不同昼夜变温(2009年)处理的低温试验,通过观测比较水稻结实率,分析主栽品种的耐冷性差异,探索障碍型冷害的温度指标及不同昼夜低温形式对水稻结实率的影响。结果表明,品种间对低温表现出不同的耐冷性,在15℃低温下处理8d,空育131的结实率为87%,表现的耐冷性最强,龙稻3和龙稻7次之,而垦稻12的结实率为61.5%,耐冷性最弱;在4～8d的低温处理下,空育131孕穗抽穗期障碍型冷害发生的温度为15℃,龙稻3和龙稻7为16℃,垦稻12为17℃左右;在日积温(15℃)相同的低温处理下,昼、夜持续15℃低温,即水稻始终处于受害温度下的结实率均值低至74.3%,发生了严重的障碍型冷害;昼夜有温差变化,即部分时段水稻处于非受害温度下的结实率均值在79.5%～82.4%,障碍型冷害程度显著下降。     

基于灰色模型的黑龙江省水稻生育期热量指数分析及预测

选择黑龙江省11个水稻农气观测站点为研究对象,利用1971-2016年逐旬气温资料和水稻发育期资料,将黑龙江省划分为东、西、南三个区域,使用微分方程动态建模方法建立3个区域5、6、7、8月热量指数的灰色预测模型,在此基础上滚动预报水稻生育期的总热量指数,以期开展黑龙江省水稻低温冷害的预测服务。结果表明热量指数能够很好地反映水稻生育期热量条件,且与低温冷害年有很好的对应关系。黑龙江省不同水稻产区热量指数灰色模型模拟结果与原序列关联度均达到0.88以上,通过了关联度检验和残差检验,1971-2010年拟合平均准确率为94.6%～97.6%,且7、8月的预报准确率普遍高于5、6月;2011-2016年的试报准确率均在97%以上,说明各模型的模拟效果很好。利用灰色模型预测黑龙江省水稻生长季热量指数是可行的,可以满足水稻生长发育过程中延迟性冷害的实时评估需求。     

基于当量积温对寒地水稻生长季低温冷害年的判定

基于水稻生物学性质,根据气温昼夜节律和水稻温强系数研究成果,从热量影响水稻发育的多种角度出发,设计当量积温、负当量积温、热量匹配累积指数三种水稻生长季热量表征指标,研究寒地水稻低温冷害的判识方法。采用21a滑动平均法,获得黑龙江省1971-2016年水稻生长季各热量指标的距平百分率,分析其对低温冷害的判识能力。结果表明：各热量指标距平百分率取值越低,对冷害的指示能力越高;利用加权隶属度模型构建三者综合距平百分率冷害判定模型,距平百分率＞-5%为无冷害,-10%＜距平百分率≤?5%为轻度冷害,-15%＜距平百分率≤-10%为中度冷害,距平百分率≤-15%为重度冷害;综合距平百分率能够判识水稻生长季的低温冷害,且能反映冷害程度,对典型冷害年的判识准确率达100%;黑龙江省冷害群发性特征非常明显,如1971、1972、1976、1981、1983、1992、2002和2009年典型冷害年,不仅冷害发生区域广,且冷害程度较重;1986、1987、1989、1993、1995和2003年为轻度或局地冷害年。     

高粱低温冷害及其防御途径

高粱是吉林省主要粮食作物之一,高粱对低温甚为敏感,以1969、1972、1976年三个低温年产量分别与上一年比较,三年平均减产25·8%,其减产程度在粮食作物中仅次于水稻。探讨高粱的低温冷害规律及其防御途径,有着重要的生产意义。     

基于高分辨格点数据东北水稻延迟型冷害风险评估及保险费率厘定

利用5km×5km空间分辨率3h时间分辨率的气象格点数据集,研究东北地区水稻延迟型冷害风险及其保险费率的厘定。基于东北地区1981-2010年5-9月平均温度的格点数据集和99个气象站的站点观测数据,以相关系数和均方根误差评价格点气象数据在东北地区的可用性。以日平均气温稳定通过10℃和18℃的日数作为获取水稻气候安全种植区域的指标,在水稻气候安全种植范围内,分析东北地区水稻延迟型冷害的空间分布特征,确定保险费率。结果表明,东北地区1981-2010年5-9月平均温度气象站点观测数据与格点数据的相关系数高,均方根误差小,表明格点数据在东北地区可用。水稻气候安全种植区域占东北的56.5%,主要分布在辽宁省、吉林省中西部、黑龙江省西南部和东北部、蒙东西部及东部与辽宁和吉林省接壤的区域。在水稻气候安全种植区内,水稻延迟型冷害发生频率呈南低北高,中间低东西高的分布特征,且重度延迟型冷害发生频率最高。低温冷害风险指数空间分布与之相似,内蒙古西部和东北部、黑龙江北部和吉林西部局部地区是风险指数的高值区。东北地区1981-2010年水稻延迟型冷害的天气指数保险费率在空间分布上与东北地区低温冷害风险指数...     

北京郊区水稻低温危害及安全抽穗期农业气象指标的研究

水稻是北京市郊区主要粮食作物之一。面积虽不到粮食作物总面积的15%,产量却超过总产的20%。目前水稻生产中存在的主要问题是:一部分年份因低温危害造成产量不稳。近十几年来就有66、69、72、76、79等年因低温危害而严重减产。以上各低温年全市水稻单产     

新疆棉花播种-开花期低温冷害的初步判断

参考新疆不同棉区地膜栽培棉花的气候减产年方面的研究，结合各监测点的农业气象资料和单产资料，初步研究不同棉区棉花播种-开花期低温冷害判别的气象指标。结果表明：当北疆棉区6月月平均气温距平≤-0．5℃，南疆棉区5—6月气温持续偏低且月气温距平均≤-0．5℃、或棉花的开花日期滞后，其中喀什棉区棉花开花期比常年晚5d以上，石河子棉区、博州、巴州和阿克苏棉区晚3d以上时、或当6—8月中至少有两个月的月气温为负距平、且6—8月的平均气温距平在0～-0．4℃时，就可能出现一般气候减产年。而当6—8月各月的气温距平均为负值，且其平均气温距平≤-0．5℃时，就可能出现严重的气候减产年。研究结果为当地棉花生产防灾减灾提供参考。     

中国东北地区农作物冷害发生规律及防御途径

<正> 农作物低温冷害是中国东北地区主要的气象灾害,近二十多年来就有1969、1972,1976年三个严重发生年,这三次冷害均使粮食总产比上一年减产100亿斤左右。抗御低温冷害成为东北地区农业实现高产稳产的关键性问题。为了解决低温冷害问题,我们对东北地区主要作物冷害发生情况和防御技术     

基于障碍型冷害损失评估模型推算东北水稻无障碍型冷害终日

利用东北地区35个气象站1981-2012年逐日气象资料和水稻生育期数据,借助水稻障碍型冷害损失评估模型,模拟不同耐寒性粳稻幼穗分化期后逐日空壳率的变化,并以空壳率在80%保证率下不超过生理空壳率(7.62%)的终日作为无障碍型冷害终日(NSCI)。结果显示,东北地区粳稻NSCI大体呈纬向分布规律,随纬度增加而提前;黑龙江省耐寒性较弱、耐寒性较强和耐寒性强3种类型水稻的NSCI分别为7月14、17和22日,吉林省分别为7月18、21和25日,辽宁省分别为7月28日、8月4日和8月10日;近30a东北地区水稻NSCI年际波动较大,1981-2000年,NSCI没有明显变化趋势,以年际波动为主;2001-2012年,部分地区NSCI呈现显著延迟的趋势;NSCI前后30d及实际抽穗期前后30d低温冷害发生次数和强度的对比分析表明,参考模型推算的NSCI安排水稻生产,可以有效减轻水稻孕穗-灌浆结实期低温冷害的影响,说明由模型推算的不同耐寒性水稻安全齐穗期对保障东北水稻安全生产具有一定的参考价值。     

不同贮藏温度对茄子冷害发生及质构特性的影响

为了探讨不同温度对茄子冷害发生程度及质构特性的影响,以长茄子与圆茄子为试材,分别置于2、5和8℃条件下贮藏,测定茄子的冷害指数、相关生理生化指标及质构指标。结果表明,2℃下2种茄子在贮藏第3天时出现冷害症状,5℃下在第6天时出现冷害症状。2℃下茄子的冷害指数和MDA含量均极显著高于5℃,细胞膜透性和粘附性均显著高于5℃,弹性极显著低于5℃;8℃贮藏的茄子在18d不发生冷害,并且较好地保持了茄子的粘附性、内聚性、弹性与咀嚼性。在相同贮藏温度下,长茄子冷害程度较圆茄子严重。本研究为了解茄子采后冷害发生的机制提供了一定的理论依据。     

吉林水稻关键生育期延迟型/障碍型冷害时空变化

利用吉林省10个农业气象观测站1981−2019年日平均气温、水稻发育日期及产量、历史灾情等数据,识别水稻关键生育期延迟型/障碍型冷害两种类型冷害事件,并对关键生育期不同类型冷害的致灾强度和时空变化进行分析。结果表明：（1）全球变暖背景下吉林省各测站水稻发育期变化显著,其中移栽日期以提前为主,成熟日期以推迟为主,80%的站点移栽−成熟期间隔天数的气候倾向率为正值,且一半站点增加趋势通过了0.05水平显著性检验。（2）延迟型冷害发生次数在不同年代呈明显减少趋势,主要与移栽−抽穗期温度条件的改善有关;移栽−抽穗期延迟型冷害致灾强度更大。（3）障碍型冷害发生次数在不同年代之间无明显变化趋势,开花期障碍型冷害发生频率明显高于孕穗期,但孕穗期障碍型冷害致灾强度更大。（4）在空间分布上,延迟型冷害在全区发生频率差异不大,仅严重延迟型冷害在东部地区略高;障碍型冷害在吉林省东部区域发生频率明显较其他地区严重。综上,在全球变暖、农民调整水稻移栽日期和品种更换的共同作用下,水稻关键生育期延迟型冷害的发生明显减少,障碍型冷害主要在吉林省的东部时有发生。     

2013年黑龙江省春季低温特征及对主要农作物播种期的影响

利用黑龙江省28个农业气象观测站1971-2016年春季地面气象观测资料,引入日平均气温、最低气温、最高气温3个温度因子,采用数理统计方法,研究2013年春季气温三因子的低温特征,并构建其与大豆、玉米、水稻播种期的相关关系。结果表明：（1）研究区2013年春季气温与1971-2016年毎年同期比较总体以偏低为主,三因子差值（ΔT）＜0℃的年份密集分布于20世纪90年代初期以后,ΔT＜0℃的年数以最高气温最多,最低气温最少。（2）分析期1971-2016年内,ΔT随时间推进均呈下降趋势,以最低气温下降最显著,振荡最强,而最高气温下降趋势最弱,表征2013年春季最低气温和最高气温的不对称性偏低特征。（3）研究区2013年春季逐日气温3个因子与常年同期比较（ΔTD）总体呈偏低趋势,累计低温时间长,3个因子偏低日数均超过整个春季日数的50%,最长连续偏低日数占春季总日数的20%以上,其中以逐日最高气温最多,61%的站点达35d以上,低温持续1个月以上。（4）2013年大豆、玉米、水稻的播期与历史各年比较其差值（ΔD）多为正值,表明该年播期以延后为主。53%的站点2013年春季气温ΔT与作物播种期ΔD存在显著或极显著的负相关关系,说明随着春季气温降低,作物播种期存在推迟趋势。ΔT每降低1℃,ΔD增加0.9～6.3d,其中以最低气温影响最显著。（5）内涝与低温叠加更易造成作物迟播。     

1993年夏季（6—8月）气候对农业生产的影响

１９９３年夏季（６～８月）气候对农业生产的影响沙奕卓，王石立（中国气象科学研究院）１东北地区夏季未发生大范围旱涝，但大部时段气温偏低，使水稻玉米等作物受冷害，发育期普遍推迟，产量受到影响６月上中旬东北大部地区出现几次较大降水，降水量为７０～２００ｍｍ...     

基于遥感的东北地区水稻延迟型冷害动态监测

水稻延迟型冷害大范围准确的同步跟踪监测,可为提高稻米品质和产量提供帮助。在明确东北地区水稻种植区域和水稻低温冷害年的基础上,基于MODIS MOD13A2数据产品划分了东北地区水稻各发育普遍期植被指数判识指标的参考范围,构建了基于地理信息的水稻发育期模型,在此基础上制作了水稻静态发育期空间分布图,并以2009年5月24日和8月7日为例开展了东北地区水稻延迟型冷害动态监测的应用研究。结果表明:东北三省发生较大范围水稻延迟型冷害的年份有2002年、2003年、2008年和2009年,其中黑龙江省是水稻延迟型冷害的重灾区;EVI在水稻发育期判识中较NDVI更具优势;利用经度、纬度和海拔高度与日序的相关关系构建水稻发育期模型,推算无观测地区的发育期具有一定的可行性;在同一时间东北三省各地的水稻发育期分布推算结果的基础上,实现了2009年5月24日和8月7日东北地区水稻延迟型冷害动态监测,所得监测结果与2009年农业气象观测记录在时间和空间上有很好的一致性,监测结果正确。     

三江平原地区影响大豆产量的气象因素分析

对三江平原地区影响大豆产量的主要气象因素气温、降雨量进行了分析。结果表明：该地区５￣９月日平均气温低于历年平均值０．８℃时，即发生低温冷害，发生周期为３￣５年，低温冷害年大豆减产率达２３．８％；自５０年代以来，该地年降雨量逐渐减少，大豆需水关键期的７、８月份减少了近４０％，且分布不均，造成大豆产量的变幅增大。     

基于气象模型分析东北三省近50年水稻孕穗期障碍型低温冷害时空变化特征

采用水稻生长发育和产量形成气象影响模式计算出的东北三省1961-2010年水稻空壳率作为判定障碍型冷害的基础资料,利用累积距平曲线和小波分析等方法分析近50a东北三省水稻孕穗期障碍型冷害空间分布特征及时间变化规律,以期为预测水稻孕穗期障碍型冷害提供依据。结果表明,东北三省水稻孕穗期障碍型冷害主要发生在吉林东北部和黑龙江东南部。吉林冷害的阶段性变化表现为1972年以前多发,1973-1981年少发,1982-1985年转入多发,1986-2001年少发,2002年开始转入一个新的多发阶段;黑龙江省冷害的阶段性变化与吉林省较相似;辽宁省冷害的阶段性变化不明显。黑龙江和吉林的冷害分别存在24a、16a和24a、8a左右的准周期变化,辽宁无显著的准周期。进入21世纪后,东北三省水稻孕穗期障碍型冷害明显增多。综合各时间尺度周期外推结果,黑龙江和吉林水稻孕穗期障碍型冷害目前的多发趋势将维持到2016年前后,辽宁的趋势不明显。     

西南区域水稻关键生育期界限温度起始期的预测研究

保证作物安全生产是种植制度的根本要求,也是作物稳产、高产的基础。本文基于西南水稻种植区317个气象台站1961-2015年的日平均气温和最高气温资料,分析了近55年来该区域不同保证率下水稻安全播种期、水稻开花期高温热害和低温冷害的最早发生期,并建立了西南区域水稻各关键生育期界限温度起始期预测模型。预测结果表明：80%~95%保证率下,云南南部的水稻育秧安全播种期最早,平均在2月20日左右;云南北部、四川攀西南部和盆地中部、重庆大部和贵州部分地区在3月10日-4月10日;而其余大部地区在4月10日-5月20日。80%~95%保证率下中稻开花期高温热害主要发生在四川盆地、重庆、贵州北部和东南部,大部地区最早出现在7月15日-8月20日。80%~95%保证率下再生稻或晚稻开花期低温冷害最早出现在云南和贵州大部、四川攀西地区,平均在6月20日-7月15日;四川盆地西部、贵州东北部平均为8月1-20日;其余大部地区在8月20日-9月20日。基于纬度、经度和海拔高度建立的西南区域水稻各关键生育期界限温度起始期预测模型,简单实用,可为西南水稻安全生产、防灾减灾等提供理论依据。