未来气候变化对东北地区玉米单产影响的模拟研究

东北地区是我国具有战略意义的商品粮基地,研究气候变化对东北地区玉米产量的影响具有重要意义。采用区域气候模式与作物生长WOFOST模型相结合的方法,模拟了基准气候(BS,1961-1990年)和B2情景下2011-2050年东北地区的玉米单产,初步预测了未来气候情景下玉米单产的变化状况。结果表明:WOFOST作物模型能较好的模拟东北地区的玉米产量,模型检验结果表明,该模型对玉米产量的模拟在70%～80%年份里的模拟精确度在80%以上。模拟结果显示:未来10-20年内,东北地区北部大部地区玉米具有增产潜力,但就北地区整体而言,总体增产幅度较小。2030s和2040s东北地区大部受气候因素影响表现为减产。未来40年,受气候变化影响东北地区玉米单产总体表现为减产,减产幅度为9.5%。由于目前的研究结果存在未考虑农业生产的适应措施等局限性,可能会高估气候变化的负面影响。     

基于同化叶面积指数和条件植被温度指数的冬小麦单产估测

应用数据同化方法将遥感信息与作物生长模型融合,是估测区域作物产量的重要方法之一。以2008—2014年越冬后的冬小麦为研究对象,选择与作物长势、产量及水分胁迫信息密切相关的叶面积指数(LAI)和条件植被温度指数(VTCI),采用粒子滤波算法对CERES-Wheat模型模拟和遥感数据观测的LAI和VTCI实施同化,分别基于观测LAI和VTCI、同化LAI和VTCI构建冬小麦单产估测模型。结果表明,同化LAI变化趋势更加符合关中平原冬小麦的实际生长状况,同化VTCI能更好地反映冬小麦的水分胁迫程度。应用观测LAI和VTCI构建的估产模型决定系数为0.402,而单独应用LAI或VTCI单变量构建的估产模型决定系数分别为0.279和0.339,说明应用LAI和VTCI双变量构建的估产模型的精度优于单独应用LAI或VTCI单变量的精度。相比于观测LAI和VTCI构建的估产模型,基于同化LAI和VTCI构建的估产模型的决定系数从0.402提高到0.547。表明基于同化LAI和VTCI构建的估产模型的精度明显提高。     

河北省冬小麦干旱预测技术研究

本研究以河北省冬小麦干旱综合监测模型为基础,对其包含的土壤相对湿度指数、作物水分亏缺距平指数、降水量距平指数进行未来10天的预测,建立冬小麦干旱预测模型;应用2001年、2008-2010年唐山、涿州、定州、黄骅、深县、栾城、南宫、肥乡8个站气象和土壤墒情资料,以农田土壤水分平衡方程为依据,对0 ～ 50 cm、0～20 cm土壤相对湿度预测结果和冬小麦干旱预测模型模拟结果进行检验.结果表明:0～50 cm土壤相对湿度相对误差在10％以下的站点占73％,在10％ ～ 15％的占12％,在15％以上的占15％;0～ 20 cm土壤相对湿度相对误差在10％以下的站点占68.4％,在10％ ～ 15％的占13.7％,在15％以上的占17.9％;干旱预测模型预测准确率为77.8％,如果以预测结果与监测结果相差一个干旱等级为正确,则干旱预测与监测结果完全一致,干旱预测模型可满足业务应用的需要,但干旱预测模型预测准确率依赖于降水预报的准确率.     

东北三省春玉米旱灾动态风险评估

干旱演变趋势的不确定性决定了旱灾风险的动态变化特征,如何采用有效的方法探究风险随时间的变化是评估旱灾动态风险的关键。由于干旱发生发展缓慢,长时间尺度数值预报产品精度较低,用于干旱预报有一定的局限性。本研究选用天气发生器随机生成未来逐日气象数据的大量样本预测干旱演变趋势,驱动作物模型评估不同趋势下作物产量因旱损失及动态风险。选取东北三省为研究区,在2012—2017年田间试验数据的基础上,率定及验证APSIM作物模型,利用BCC/RCG-WG天气发生器随机生成未来气象数据,驱动APSIM作物模型模拟春玉米产量因旱损失,计算期望产量因旱损失率,以典型干旱年2000年为例,实时动态评估东北三省春玉米生育期内（5月1日—9月18日）旱灾动态风险。结果表明：（1）APSIM作物模型模拟春玉米播种到开花日数、生育期日数以及产量与试验观测结果决定系数R²均大于0.5,标准均方根误差NRMSE均在10%以下,表明APSIM模型在东北三省模拟春玉米生长效果较好;BCC/RCG-WG天气发生器生成100个气象要素样本与1961—2020年各气象数据年均值R²均在...     

河北省干热风对冬小麦千粒重的影响评估

干热风对冬小麦千粒重的影响评估是农业气象服务的一个重要内容。文中选取河北省冬麦区涿州、栾城、南宫、肥乡农业气象观测站资料,考虑干热风日土壤墒情、冬小麦品种等因素,分析干热风天数与千粒重、相对千粒重的相关性,确定影响干热风与千粒重关系的主要因子,建立了干热风评估模型。结果表明:灌浆期轻度干热风天数与千粒重相关不显著,重度干热风天数与千粒重的相关系数受干热风日的土壤墒情、干热风持续天数、干热风出现时期以及冬小麦品种因素的影响,经处理的重度干热风天数与相对千粒重相关显著(P<0.01);建立的相对千粒重回归模型,拟合准确率93.1%,应用准确率95.0%,可以满足农业气象业务服务需求。     

中宁县影响红枣产量的主要农业气象灾害分析

通过对试验基地中宁1981-2008年气象资料和红枣产量资料的分析,结合历年主要农业气象灾害记录,得出了5类影响红枣产量的主要农业气象灾害,分别是萌芽展叶期高温（B1）、盛花期空气的高温低湿（B2）、盛花期连阴雨（B3）、果实生长期连阴雨（B4）、果实成熟期连阴雨（B5）;采用层次分析法对上述气象灾害进行量化分析,得到其对红枣生产的影响权重顺序：B5＞B4＞B2＞B3＞B1;将趋势产量进行灾害订正,预测红枣各生育期的实际产量,并建立了基于农业气象灾害的中宁红枣的动态产量预报模型,可为实际预报业务提供参考依据。     

基于产量灾损的冬小麦干热风综合风险区划

利用河南省118个县气象站逐日气象资料、作物耕地面积和灌溉面积等资料,30个农业气象观测站产量、产量结构及作物发育期资料,通过分解气象产量和假设千粒重期望值的方法,提取出了灌浆期气象产量,考虑减产风险概率、千粒重变异系数等指标,构建了干热风产量灾损风险指数。将产量灾损风险与灾害气候风险区划结果相结合,制定了干热风灾害综合风险区划。结果表明：提取的灌浆期气象产量呈正态分布,各代表站干热风发生年份的平均减产率为7.4%;干热风产量灾损的低风险区占全区域的43.3%,中度风险区占36.7%,高风险区占20%。襄城、方城、西平和驻马店等地干热风灾害综合风险指数均在0.5以上,是产量灾损高风险与气候高风险的重叠区,低风险区位于伊川、南阳、郑州、太康和淮河以南大部。     

基于条件植被温度指数的冬小麦主要生育时期干旱监测效果评价Ⅲ——干旱对冬小麦产量的影响评估

选取关中平原2002-2009年冬小麦越冬后每年3-5月9旬的条件植被温度指数（CVTI）遥感干旱监测结果,基于归一组合赋权法确定的冬小麦越冬后四个主要生育时期干旱对产量影响的最优权重,建立关中平原4市（不包括铜川）冬小麦每年的加权CVTI与单产间的一元线性回归模型,并对冬小麦的单产进行了估算。结果表明,2002-2009年关中平原冬小麦单产在波动中呈上升趋势,中部单产较高,西部次之,东部最低。基于关中平原4市的整体产量估算模型预测西安市部分区县2010年的单产,取得较好的结果,验证了关中平原4市的整体产量估算模型具有较好的精度,能够较准确地反映关中平原干旱对冬小麦产量的影响。     

华北地区冬小麦生产潜力数值模拟及其自然正交分析

利用自然正交分解(EOF)对由机理性作物生长模型模拟的华北地区冬小麦的光温和气候生产潜力结果进行了分析,揭示生产潜力在时空上的分异规律。首先在中国科学院禹城综合试验站进行了冬小麦田间试验,测定了冬小麦生理生态及干物质积累过程等试验数据。根据试验数据对WOFOST模型进行了改进,获取了相关模型参数并对模型进行了充分验证,验证结果表明模型可以较好地模拟冬小麦生长过程。随后利用验证后的WOFOST模型模拟了华北地区42个站点1961—2006年冬小麦的光温生产潜力和气候生产潜力,并对其进行EOF分析。结果表明华北地区光温生产潜力呈东北高西南低的变化趋势,气候生产潜力大致呈南高北低的趋势,该结果与以往研究结果较为一致。EOF分析则表明,影响光温生产潜力最重要的因子是辐射,其次是温度。影响气候生产潜力最重要的是降水,其次是该区域光温条件的综合效应。     

内蒙古农牧交错带春季土壤底墒估算模式研究

利用内蒙古农牧交错区13个站点20a的土壤水分观测资料和常规气象资料,分析了前期不同时段降水量(R)和参考作物蒸散量(Eo)与春季实测底墒的关系,分别建立了不同生态气候经济类型地区0～50cm和0～20cm土层的底墒估算模型,并利用2001～2002年土壤湿度和相应的气象资料对模型进行了检验,预测准确率平均为91.1%。