黄河流域甘肃段地表干湿时空变化及驱动因子分析

为了探究气候变化影响下地表干湿时空变化及驱动因子,基于黄河流域甘肃段15个气象站点资料,分析了不同时间尺度SWI(地表湿润指数)的时空变化规律,采用灰色关联度法、敏感系数法和贡献特征分析定量化研究了各气象因子与SWI的变化关系。结果表明：SWI整体呈微弱上升变化,气候呈半湿润—半干旱—半湿润变化。四季由湿到干分别为夏、秋、春、冬,主要干湿气候类型依次为半湿润、半湿润、半干旱、干旱。1980s—2010s经历了湿—干—湿的变化过程。各气象因子敏感程度由高到低为P(降水量)、u(风速)、T(平均气温)、T_max(日最高气温)、n(日照时数)、T_min(日最低气温)、RH(相对湿度)。引发SWI变化的贡献大小排序为T_min,P,T,T_max,u,RH,n,其中T_min,P,u,n促使SWI增大,T,T_max,RH促使SWI降低,流域多年SWI微弱增大是T_min升高、P增大、u增加、n减少和T升高、T_max升高、RH降低...     

基于稻田与台站气温的江西早稻高温热害指标对比

利用江西省90个县(区)2012-2021年国家气象站和2017-2021年8个稻田小气候站数据资料,分析稻田与相应台站气温差异,并对比台站日最高气温≥35℃指标H1(NS)、稻田日最高气温≥35℃指标H1(RS)、台站日最高气温≥37℃指标H2(NS)、稻田日最高气温≥37℃指标H2(RS)的高温热害统计结果,提出适用于江西的早稻高温热害指标,提升高温监测预警和防御能力。结果表明：(1)稻田较台站有降温效应,日最高气温(T_max)、日平均气温(T)和日最低气温(T_min)总体偏低0.6℃、0.4℃和0.3℃,且降温幅度随早稻生长增大,抽穗-成熟期>移栽-孕穗期>播种-移栽期。(2)高温期间,晴天条件下稻田降温幅度最大,T、T_max和T_min较相应台站平均偏低0.8℃、1.0℃和0.7℃,阴天多云和雨天稻田降温幅度总体较为接近。(3)H1(NS)热害下,稻田与相应台站的逐日气温、逐小时气温均差异显著,且夜间稻田降温强度大于白天。稻田气温总体偏低1.2℃左右,金溪稻田偏低最多,T、T     

气候变暖对山西南部典型植物物候的影响

选取山西省运城市、临汾市、晋城市和长治县农业气象试验站典型木本和草本植物1982-2004年物候观测资料及各地1970-2004年气温资料,运用距平、线性趋势等方法分析各地气温和植物物候期的变化特征,以及气温对植物物候期的影响。结果表明,(1)春季物候期普遍呈提前趋势,生长季呈延长趋势;木本植物秋季物候期呈推迟趋势,大部分地区草本植物黄枯始期表现为略提前趋势,黄枯末期表现为推迟趋势。(2)随着年平均气温的不断升高,植物春季物候期呈提前趋势;木本植物秋季物候期呈推迟趋势,草本植物黄枯末期大多呈提前趋势。气温每升高1℃,植物展叶始期提前1～18d。     

1970-2014年云南省气温日较差变化特征及影响因子

利用1970—2014年云南省30个气象站最高、最低气温、年平均气温、降雨量、平均风速、日照时数、相对湿度等逐日观测资料,通过M-K趋势法和小波分析法研究了云南省各区气温日较差的时空变化特征,并探讨了气温日较差（Diurnal temperature range,即DTR）的影响因子。结果表明:1970—2014年云南省年平均、春季、夏季和冬季DTR整体呈减少趋势,其中滇中减少幅度均是最大,分别减小了0.153 0,0.374 3,0.146 2,0.294 7℃/10 a,秋季DTR整体呈上升趋势,滇西北上升幅度最大,为0.188 0℃/10 a,同时云南各区DTR普遍存在28 a左右的强震荡周期。DTR高值区主要集中在河谷地区,DTR低值区主要集中在东南部和西部;年平均、春季、秋季和冬季DTR减小幅度较大的地区主要集中在中南部和西部,上升幅度较大的地区主要集中在西北部和滇中北部,夏季DTR减少幅度较大的地区主要集中在西北部,上升幅度较大的地区主要集中在中部。云南省中东部DTR主要受平均气温和ET₀影响,西部DTR则主要受降雨量和ET₀影响。     

甘肃省参考作物蒸散量时空变异驱动因子分析

基于甘肃省29个气象站点1984-2019年逐日气象资料,分析ET₀时空变化规律,结合主成分分析、聚类分析、灰色关联度、通径分析、敏感性分析等多种定性与定量分析方法,揭示ET₀与气候因子间的内在关系,并探明甘肃省ET₀对各气候因子敏感性及贡献大小。结果表明：近36a甘肃省ET₀整体呈现显著(α=0.05)上升趋势,并于1998年发生突变。研究期内ET₀空间分布呈现由东南向西北递增的趋势,甘南高原小,河西平原大,高值区ET₀在1049.3～1260.9mm区间变化。主成分分析表明温度、湿度和辐射对ET₀的影响较大,风速影响相对较小,聚类分析及灰色关联度分析结果显示,日最高温度T_max、相对湿度RH、风速u、降水量P、日照时数n为5个关键气候因子,T_max是最主要因素,P作用最小。ET₀对气候因子敏感性存在差异,对RH最为敏感,且T_max、n、u起正向作用,RH起反向作用,RH、T_max、n、u贡献率分别为3.79%、7.22%、-0.42%和3.70%。近36a甘肃省ET₀呈现增大趋势是由于RH、n减少和T升高、u增大共同作用的结果,T升高是造成ET₀增加的主要原因。研究成果为该地区科学配置灌溉用水,高效开发利用水资源,揭示气候变化条件下水文循环−蒸散发环节的响应机理提供科学依据,同时,多种方法探索性结合运用为ET₀变化驱动因子分析提供了新的思路。     

河北省木本植物物候变化特征及其对气候变暖的响应

以1981-2006年河北省10个国家农业气象观测站的木本植物物候观测资料和47个气象站的地面观测资料为基础,运用线性倾向估计、Pearson相关系数、EOF和REOF等统计学方法,研究了河北省木本植物物候期的变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明：河北省木本植物展叶始期总体呈提前趋势,其中东部沿海平原提前趋势最大,中南部平原次之,西北部山区最小;叶初变色期主要表现出推迟趋势,生长季长度以延长趋势为主;春季气温对展叶始期的影响最显著,河北省春季气温每上升1℃,木本植物展叶始期提前4.6d;各站点生长季倾向率与年均温倾向率呈显著正相关,即年均温升幅大的站点,生长季延长的幅度也较大。研究结果对丰富河北省物候与气候变化关系研究具有一定意义。     

基于去趋势分析的中国温带旱柳开花始期对气候变暖的响应

为了更准确地揭示植物在物候水平上对气温变化的响应与适应机制,在去气温和物候时间序列趋势的基础上,建立日尺度的气温?物候回归模型,分析中国温带地区40个站点1986-2011年旱柳开花始期对气温变化的响应与适应机理。结果表明：中国温带地区77.5%的站点旱柳开花始期呈提前趋势,相应的敏感时段春季气温则呈上升趋势（0.8±0.5℃·10a-1）。其中,75%的站点物候期或气温时间序列存在显著变化趋势。进行去趋势处理后,17.5%的站点相关性发生变化,去趋势前其相关性较低,去趋势后,表现为显著负相关;模拟的均方根误差（RMSE）从去趋势前的5.5d降至去趋势后的4.9d,说明去趋势方法能提高气温-物候响应关系诊断的精确度。基于去时间序列线性趋势的气温－物候回归模型,得到92.5%的站点旱柳开花期与敏感时段春季气温呈显著负相关关系,即随着气温的升高,旱柳开花期呈提前趋势,其线性响应速率为-2.5±2.1d·℃-1。     

鲁西南木本植物物候期对气候变暖的响应

以鲁西南地区9种木本植物为研究对象,采用统计分析方法研究其物候期对气候变暖的响应规律。结果表明:(1)研究区气温呈上升趋势,尤以冬季升温最显著,在春、秋、冬季及年际水平的气温变化中,平均最低气温的上升趋势明显高于平均气温和平均最高气温。(2)随着气候变暖,木本植物春季物候期普遍提前,秋季物候期推迟,其中旱柳的整个物候期及毛白杨和榆树的春季物候期均呈极显著提前(P0.01),榆树的落叶期和梧桐的叶全变期和落叶末期呈极显著推迟(P0.01)。(3)春季物候期与前1~2个月平均气温及年平均气温呈负相关,秋季物候期主要与其前2旬的平均最低气温呈正相关。9种木本植物中,旱柳对气候变暖的响应最明显,其次是毛白杨和榆树,合欢和梧桐对气候变暖的响应则较迟钝。研究结果可为气候变暖背景下城市绿化及农时预报提供参考。     

黄土高原半干旱区物候变化特征及其对气候变暖的响应

利用黄土高原半干旱区1994-2014年典型植物物候和气温资料,通过相关分析等方法分析典型植物展叶始期、展叶盛期、开花始期、开花盛期等春季物候期和叶初变期、叶全变期、落叶始期、落叶末期等秋季物候期的变化特征,以揭示黄土高原典型植物物候期对气候变暖的响应规律。结果表明:(1)在展叶期,草本植物历史最早和最晚出现日期相差20~36d,木本植物为20~38d;(2)草本植物春季物候期表现为明显的提前趋势,木本植物物候期的变化趋势差异较大,牡丹、旱柳展叶始期提前趋势明显;草本植物叶变色始期、黄枯始期以及木本植物落叶始期等秋季物候期的推迟趋势明显;(3)研究期内牡丹生长季的变化趋势不明显,其余典型植物生长季均一致表现为显著延长趋势(P0.05);(4)典型植物开花始期对前1月、前第3月(车前草为当月)以及春季(3-5月)气温的响应明显,春季气温每升高1℃,植物开花始期提前5~8d。研究结果表明黄土高原草本植物对气候变暖的响应比木本植物更明显,因此,在黄土高原生态脆弱区,选用对气候变化反应较为迟钝的杏树、榆树等乔木进行地区生态恢复重建较适宜。     

五种气候生产力模型在华北土石山区的适用性分析

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是陆地植物的净固碳量,对于全球碳估算研究具有重要意义。华北土石山区作为中国林业工程重点区域,是典型的干旱半干旱气候区,准确估算该地区NPP大小及其变化特征对林业生态工程建设具有重要意义。本文基于河南小浪底森林生态系统国家野外科学观测研究站1980-2020年气候数据,利用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、Chikugo模型、朱志辉模型及周广胜模型共5种气候生产力模型估算,分析NPP的变化趋势,运用随机森林算法探讨NPP影响因素,并以区域MODIS NPP数据为标准进行评价,以探究适合估算该地区NPP的气候生产力模型。结果表明：(1)华北土石山区年平均气温、最高气温、最低气温和降水量均呈上升趋势,变化速率分别为0.05℃·a^-1、0.04℃·a^-1、0.05℃·a^-1和1.58mm·a^-1;年平均太阳辐射和平均相对湿度则呈下降趋势,变化速率分别为0.46MJ·m^-2·a     

区域粮食产量因灾损失评估之内蒙古自治区灾情-产量模型构建

基于1981-2020年内蒙古自治区农业气象灾害灾情及该地区粮食作物播种面积和产量数据,构建灾情-粮食作物产量评估模型,并对该模型进行验证,以此估算该地区粮食作物因灾减产量。结果表明：(1)1981-2020年内蒙古自治区粮食作物播种面积、总产和单产均呈显著上升趋势,增速分别为74.48×10³hm²·a^-1、78.85×10⁴t·a^-1和100.97kg·hm^-2·a^-1。(2)1981-2020年内蒙古农业气象灾害受灾、成灾面积均呈先上升后下降趋势,同期全国农业气象灾害成灾和受灾面积亦呈先上升后下降趋势。(3)干旱是该地区最主要的农业气象灾害,其受灾和成灾面积分别占历年各灾种的总受灾和成灾面积的64.10%和62.45%。灰色关联度分析表明,在受灾率和成灾率水平上干旱是与粮食单产关联度最高的农业气象灾害,在绝收率水平上风雹与粮食单产关联度最高。(4)构建的灾情-粮食作物产量评估模型模拟准确率较高,其模拟粮食产量与实际粮食产量呈极显...     

基于站点数据分析中国大陆区域喜凉/温作物界限温度的时空演变

喜凉/温作物界限温度的时空分布能够影响作物物候和种植区域。利用全国585个气象站点1961-2020年地面气象观测资料,以喜凉/温作物界限温度(0℃和10℃)的积温、初日、终日作为农业热量资源研究指标,基于ANUSPLIN气象插值软件,从年际和年代际时间尺度分析1961-2020年喜凉/温作物界限温度的时空演变特征,并探讨热量资源变化对全国农业生产格局的影响。结果表明：受纬度和地形影响,全国热量资源变化幅度较大,东部地区≥0℃、≥10℃积温随纬度变化呈阶梯状分布,而在西部地区主要受海拔影响,总体表现为由南向北逐渐递减。各地≥0℃和≥10℃积温范围分别为700.0～8960.0℃·d和46.3～8960.0℃·d,≥0℃和≥10℃积温气候倾向率平均为72.8℃·d·10a^-1和73.7℃·d·10a^-1。60a内,界限温度0℃、10℃初日分别提前9.6d和8.4d,终日分别推迟4.8d和7.8d。界限温度初日的提前和终日推迟使60a内日平均气温≥0℃和≥10℃的持续日数分别增加14.4d和16.2d。2011-2020年是研究时段内最温暖10a...     

伊犁地区酿酒葡萄农业气候特征分析

利用新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州酿酒葡萄可种植区10个气象站点逐日气象和酿酒葡萄生育期数据,通过M-K检验、趋势检验等统计方法,结合ArcGIS空间表达,分析了1961-2020年研究区酿酒葡萄气候资源和农业气象灾害的时空变化特征,为高效合理利用当地积雪资源,缓解干旱及冻害,优化酿酒葡萄越冬方式,选择成本较低的积雪覆盖方式提供科学依据。结果表明：(1)1961-2020年伊犁地区除昭苏及尼勒克部分区域外光热资源丰富,年均降水量空间分布不均且低于455mm,全区年均降水量以5.1mm·10a^-1趋势增加,总体满足酿酒葡萄生长发育需求;全区酿酒葡萄越冬期(11月-翌年3月)降雪每10a增加7.4mm,且被0-10cm积雪覆盖的概率大于90%;(2)1961-2020年全区越冬期冻害频次、强度均有所下降,潜在生长季(4-10月)中7月和9月旱情较严重。     

西南冷凉高地苹果最大可能生育期内气候生产潜力评价 ——以云南昭通为例

基于云南昭通1958−2019年逐日气象观测数据、1978−2018年苹果种植统计数据和2010−2018年果园生产调查和观测数据,采用线性趋势分析、逐级订正等方法,探讨云南昭通苹果最大可能生育期内农业气候资源和农业气象灾害的变化特征,估算当地气候生产潜力,以高效合理利用农业气候资源、科学布局苹果产业。结果表明：（1）1958−2019年,云南昭通无霜期、稳定通过10℃的持续时间分别显著增加3.5d和4.5d,理论上能满足苹果生育所需,但昭通苹果花芽膨大期与终霜日和稳定通过10℃起始日期不匹配,成熟期与初霜日和稳定通过10℃终止日期不匹配。（2）根据云南昭通2010−2018年苹果实际生育期,明确了当地苹果最大可能生育期为稳定通过3℃起始日期−稳定通过13℃终止日期。1958−2019年,云南昭通苹果最大可能生育期内平均最低气温、平均气温和平均最高气温分别为11.8、16.1和22.6℃,分别以0.1、0.04和0.05℃·10a−1的速率增加;气温日较差平均为10.89℃,以0.2℃·10a−1的速率减少。降水量和日照时数分别以1.0mm·10a−1和6.7h·10a−1的速率减少。（3）过去62a,云南昭通苹果花期低温发生风险较低,不是当地苹果生长期内的主要农业气象灾害,连阴雨发生风险较高,且主要分布在苹果关键生育期6−9月。（4）在当地气候背景下,苹果最高理论产量约为94t·hm−2,光温、气候生产潜力分别占光合生产潜力的83.0%和76.0%,研究期内昭通果园实际产量仅为光合生产潜力的35.0%,统计产量仅为光合生产潜力的10.0%。随着技术进步和品种选育,果园实际产量与生产潜力的差距逐渐缩小。云南昭通气象条件能充分满足苹果生长发育,通过合理、高效栽植技术应用及对农业气候资源的充分挖掘,可进一步提高苹果产量,提升品质。     

滴灌量对冬小麦籽粒灌浆特性的影响研究

为优化滴灌冬小麦灌溉制度,于2012—2013年、2013—2014年连续两年在伊宁县采用单因子随机区组试验设计,并运用Logistic方程模拟,研究3 000（处理A）,3 750（处理B）,4 500（处理C）m³/hm²三个滴灌量对冬小麦灌浆特性的影响。结果表明:两年试验冬小麦不同处理平均千粒重分别为48.35,50.27,52.17 g,不同年份不同处理灌浆各阶段持续时间均为缓增期（T₃） > 速增期（T₂） > 渐增期（T₁）,其平均速率分别为1.25,1.92,0.54 mg/d,各阶段平均干物质累积贡献率分别为12.68%,60.90%,26.43%。随着滴灌量的增加,灌浆持续时间延长3～7 d不等,平均灌浆速率减小2.88%～16.79%。3个处理中,处理B具有较高的平均灌浆速率1.21 mg/d,较处理A仅降低了3.41%,较处理C增加了12.25%,适当延长了灌浆时间,但又不致贪青晚熟,较处理C节水750 m³/hm²,可作为大田生产参考。将灌浆参数与粒重进行相关分析得出,多数参数间存在显著或极显著相关关系,其中,平均灌浆速率、最大灌浆速率、灌浆持续期,尤其是速增期与缓增期的持续时间以及它们期间的灌浆速率都与粒重存在着显著或极显著相关性。     

消光系数估算方法对玉米冠层光能利用模拟的影响

以玉米品种大叶矮小型的矮单268（AD268）和小叶高大型的先玉335（XY335）为供试材料，设置低（3株·m⁻²）、中（6株·m⁻²）、高（9株·m⁻²）3个种植密度，综合利用冠层光合有效辐射（PAR）垂直分布数据、冠层三维模型与冠层光合模型，分析了对数法和回归法估算出的消光系数（k_log和k_nls）对品种和种植密度的响应及其差异，评估消光系数估算方法对冠层光能利用模拟的影响。结果表明：k_log与k_nls存在差异，这种差异在大叶矮小型品种AD268下表现更加明显，且差异随着种植密度的增加而加剧，基于k_nls对冠层光分布的拟合效果（R²=0.86）优于k_log（R²=0.77）；基于k_log和k_nls的玉米冠层光能利用特征对种植密度的响应规律在不同品种间存在明显差异，以k_log和k_nls模拟的AD268的日CO₂同化量、地上部干物质日积累量和光能利用效率在低密度下无明显差异，但在中高密度下差异较大，二者差异开始变大的临界密度为0.7～2.5株·m⁻²。     

不同冠层阻力模型对冬小麦返青-成熟期蒸散量估算的影响

蒸散量是农田水循环的重要组成部分,其准确估算对精准灌溉及农业节水具有重要意义。PenmanMonteith(P-M)模型是常用的估算方法之一,但冠层阻力/表面阻力的准确表达一直是应用中的难点。选取常用的7种冠层阻力模型,根据北京市顺义区2a(2020年和2021年)的波文比实测结果,对不同模型模拟的小麦冠层阻力及P-M估算的小麦蒸散量进行比较,并进一步分析影响小麦冠层阻力的主要因子。结果表明,7种模型均低估了小麦冠层阻力,同时高估了蒸散量。总体而言,Todorovic模型（TD）模拟效果最好,其模拟的冠层阻力和蒸散量的R2均大于0.605,平均偏差（MBE）分别为-82.8s·m-1和10.4W·m-2,相应的均方根误差（RMSE）分别为254.4s·m-1和33.5W·m-2;其余6种模型表现均较差,所模拟的冠层阻力R2仅0.113～0.241,MBE和RMSE在-236.4～-61.3s·m-1、277.2～373.8s·m-1;基于6种模型模拟阻力得到的小麦蒸散量与实测值的R2在0.046～0.184,MBE和RMSE分别在44.5～97.4W·m-2、81.4～147.9W·m...     

基于APSIM的华北平原不同种植模式下主要温室气体排放效应评估

使用APSIM作物模型,模拟1981−2014年华北平原夏玉米、冬小麦−夏玉米、冬小麦−夏玉米−早播玉米1（提前10d）、冬小麦−夏玉米−早播玉米2（提前20d）四种种植模式下土壤有机碳（SOC）变化、土壤氧化亚氮（N₂O）排放、土壤温室气体排放和产量的变化。结果表明：四种种植模式中,1981−2014年华北平原夏玉米种植模式下土壤N₂O排放量最小（514.81kg·hm⁻²）、土壤主要温室气体平均排放量最少（0.30MgCO_2-eq·hm⁻²）;冬小麦−夏玉米−早播玉米1（提前10d）种植模式下土壤有机碳平均变化量最少,为120.78kg·hm⁻²;冬小麦−夏玉米−早播玉米2（提前20d）种植模式的土壤主要温室气体平均排放量次之,为0.76MgCO_2-eq·hm⁻²;四种种植模式中,冬小麦−夏玉米种植模式的平均产量最高,为23405.47kg·hm⁻²;夏玉米种植模式下土壤主要温室气体排放效应最好（GHG=0.02 MgCO_2-eq·hm⁻²）,冬小麦−夏玉米−早播玉米2（提前20d）种植模式次之（GHG=0.04 MgCO_2-eq·hm⁻²）;在保证产量的前提下,考虑粮食安全、资源节约和环境友好各方面,冬小麦−夏玉米−早播玉米2（提前20d）两年三熟种植模式是华北平原较为理想的种植制度。     

施氮量对海南燥红壤和砖红壤N2O/CO2排放的影响

利用室内培养实验,分析燥红壤和砖红壤中分别施加N0（不添加氮素）、N1（氮添加量为100mg·kg⁻¹）、N2（氮添加量为200mg·kg⁻¹）和N3（氮添加量为300mg.kg⁻¹）4个水平氮后对土壤性质及N₂O、CO₂排放的影响。结果表明：氮肥添加显著降低了土壤pH和有机碳含量。相较于N0,燥红壤N1、N2和N3处理pH和有机碳降幅分别为8%～18%和4%～12%,砖红壤降幅分别为5%～23%和3%～15%;添加氮肥后各处理土壤全氮含量显著增加,燥红壤和砖红壤分别增加15%～54%和13%～52%。氮施入增加了土壤NH₄⁺−N和NO₃⁻−N含量,各处理土壤铵态氮和硝态氮含量均表现为N3>N2>N1>N0。氮添加促进土壤N₂O和CO₂排放,相较于N0,燥红壤N₂O和CO₂累积排放量分别增加1176%～2425%和124%～281%,砖红壤分别增加1054%～1887%和138%～256%。施氮量和土壤类型是影响农田土壤N₂O和CO₂排放的重要因素。土壤N₂O和CO₂排放与施氮量呈线性显著相关,减少施肥是降低土壤N₂O排放最直接和最有效的措施。与砖红壤相比,燥红壤N₂O和CO₂排放对氮素添加的响应更敏感。