气候变化对四川盆地主要粮食作物生产潜力的影响

基于四川盆地1961—2018年63个气象台站的逐日气象资料和1981—2018年46个农业气象观测站的主要粮食作物(水稻、玉米和冬小麦)生育期资料,利用逐级订正的方法计算作物气候生产潜力,分析太阳辐射、气温、降水及气候变化对四川盆地主要粮食作物气候生产潜力的影响,研究旨在为提高区域农业生产力并保障农业可持续发展提供科学依据。结果显示:1961—2018年四川盆地作物多年平均气候生产潜力的分布为水稻由西向东递增,玉米在盆地北部和西南偏高、其他地区偏低,冬小麦南北高、中部低。辐射量减小对3种作物气候生产潜力的影响为负效应;平均气温升高对作物气候生产潜力的影响为正效应;降水量变化是作物气候生产潜力变化出现空间差异的主要原因,降水量增加对作物气候生产潜力的影响为正效应,而降水量减少为负效应。气候变化对水稻气候生产潜力的影响在盆地西南部和北部的部分地区为正效应,其余地区为负效应;气候变化对玉米气候生产潜力的影响在盆地南部和东部的部分地区为正效应,其余地区为负效应;气候变化对冬小麦气候生产潜力的影响在盆地东北部的部分地区为负效应,其余大部地区为正效应。总体来看,气候变化对四川盆地冬小麦气候生产潜力的影响最大,为9.9kg·hm~(-2)·a~(-1),而对玉米和水稻的影响分别为-1.4 kg·hm~(-2)·a~(-1)和0.5 kg·hm~(-2)·a~(-1)。为了适应气候变化,四川盆地应选育光合效率高和抗旱性强的作物品种,并加强农田管理,以提高农业生产水平并保障粮食安全。     

宁夏中部干旱带56年来气候生产潜力变化特征研究——以宁夏中宁县为例

为了摸清全球气候变化背景下宁夏中部干旱带年平均气温及年降水量变化情况及其对气候生产潜力产生的影响和未来气候变化情景下气候生产潜力水平。根据中宁县1953—2008年气象站点的年平均气温、年降水量资料,采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,运用气候诊断分析、相关分析等方法分析中宁年平均气温、年降水量、气候生产潜力的时空变化特征及趋势,并探讨了气候变化对气候生产潜力的影响。结果表明:(1)温度生产潜力显著增加,降水生产潜力明显下降,平均气候生产潜力为4 809.17kg/(hm2.a)。气候生产潜力呈现出波动中减少的趋势;(2)气候生产潜力与年降水量呈极显著线性相关,与年平均气温没有显著相关性。温度生产潜力平均值为14 367.4kg/(hm2.a),降水生产潜力为3 842.8kg/(hm2.a)。降水生产潜力仅为温度生产潜力的26.7%。说明降水是中宁地区气候生产潜力最主要的限制因子。未来气候变化情景趋势表明,气候暖干化趋势对当地农业生产不利。     

气候变化对云南气候生产潜力的影响

利用1961-2009年云南省117个台站年平均气温、降水量资料和Thornthwaite Memorial模型计算分析云南省气候生产潜力(TSPV)的分布及年际变化特征,并模拟了未来气候变化情景下气候生产潜力的变化。结果表明:云南多年平均TSPV值为1439.2g.m-2.a-1,滇西北和滇东北最低,滇西南和滇东南最高;近49a云南全省以及各站的平均TSPV变化的年际变化不显著;云南TSPV利用率较低,实际粮食产量平均只占气候生产潜力的19%。在云南气温明显上升、降水略减少、年际波动大的气候变化趋势背景下,TSPV与降水的相关系数(P0.01)大于气温,说明降水是当地TSPV的主要限制因素;敏感性分析显示,未来如果出现"暖湿型"气候对作物生长最为有利,出现"冷干型"对作物生长最为不利。而趋势分析表明,未来云南易出现"暖干型"气候,这不利于当地的农业生产。     

1985－2010年西藏粮食产量对气候和耕地变化的响应

西藏宜耕土地面积少,粮食产量低而不稳定,且对气候变化敏感,已成为影响社会经济发展的重要因素。为进一步揭示粮食产量的变化及其影响因素,该研究利用1985－2010年西藏粮食产量、38个气象站资料和4期遥感数据,采用Thornth waite模型和指数曲线法计算作物气候生产潜力、分离作物趋势产量和气候产量,采用气候倾向率和累积距平法分析气候变化趋势,通过人工目视解译和土地变化率分析耕地的变化,运用灰色关联分析方法探讨粮食产量与气候变化和耕地面积变化的关系。结果表明：1）1985－2010年,西藏粮食总产量、气候生产潜力和单位面积粮食产量分别为77.83×107 kg、7419.58 kg/(hm2·a)、1948.93 kg/hm2,均呈波动上升趋势,粮食生产潜力实现率平均为25.86%,且呈逐渐上升趋势,粮食产量正在向气候生产潜力靠近且仍有较大的提升空间;2）气候产量占粮食单产的比值在-10.74%～8.03%波动,变化幅度呈减小趋势,粮食生产受气候的影响程度不断下降;3）西藏≥0℃积温、生长季平均气温、降水量分别为2 224.53 ℃ 、11.41 ℃、387.48 mm,均表现为增加趋势,生长季日照时数平均为1095.45 h,呈减少趋势,各气候要素变化的转折年份出现在1994年;4）西藏粮食总产量、粮食单产、气候产量与耕地面积、≥0℃积温和生长季降水量的关联度均介于0.633～1.321之间,与生长季平均气温、日照时数的关联度介于0.595～0.641之间。耕地面积、≥0℃积温和生长季降水量是影响粮食产量的最主要因素。该研究可为识别粮食产量及其影响因素的变化规律,进一步提高粮食产量,保障西藏社会经济可持续发展提供参考。     

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。     

典型浓度路径(RCP)情景下长江中下游地区气温变化预估

为探明典型浓度路径下(高端路径RCP8.5和稳定路径RCP4.5)长江中下游地区未来30a平均气温的时空变化趋势和分布特征,运用联合国政府间气候变化委员会(IPCC)AR5提出的模拟能力较强的BCC-CSM1-1(Beijing Climate Center Climate System Model version1-1)气候系统模式,基于典型浓度情景RCP(Representative Concentration Pathway)输出的2021-2050年0.5×0.5格点主要气象要素的逐日模式模拟数据资料,应用双线性内插法降尺度到长江中下游及邻近区域62个基本气象站点。以1961-1990为基准年,根据同期等长模拟数据和观测数据的非线性函数关系建立订正模型,并利用方差订正法对2021-2050年模拟数据进行误差订正。结果表明:RCP情景输出数据的模拟效果良好,方差订正可降低模拟值与观测值的相对误差和方差,更加真实反应未来气候变化趋势。RCP8.5和RCP4.5两种排放情景下,长江中下游地区2021-2050年年平均气温均呈显著上升趋势,增温幅度总体表现为自南向北逐渐减少。就季节而言,四季均呈现升温趋势,夏季增温幅度最高,变化倾向率大,春冬两季RCP8.5情景下增温幅度大于RCP4.5下,夏秋季则相反;RCP8.5情景下,研究区域年平均气温呈现自中部向东西递减,春夏季增温幅度高于秋季,冬季增温幅度最小,且变化倾向率低,大部分地区未通过0.05水平的显著性检验。RCP4.5情景下,研究区年平均气温自北向南逐渐降低,变化倾向率则表现为北部大于南部,夏季变化速率较大,增温幅度达1.2℃·10a~(-1)(P0.01),冬季较小且未通过显著性检验。     

近58年江西省气候及其生产潜力时空变化特征

为深入认识气候变化背景下江西省气候及其生产潜力变化特征,利用1960—2017年江西省16站降水和气温数据,通过Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,运用线性拟合、Mann-Kendall突变和滑动t检验、ArcGIS空间分析等方法,分析了该地区降水、气温及气候生产潜力的时空变化特征,并探讨了气候生产潜力与降水、气温之间的关系。结果表明:近58年江西省气候整体呈暖湿化趋势,降水、气温与气候生产潜力的变化率分别为32.25 mm/10 a,0.195℃/10 a,169.81 kg/(hm~2·10 a),气温与气候生产潜力分别在1988年、1993年发生显著突变,降水未发生突变。空间上,降水以修水—寻乌为界向东、西两侧增加,气温和气候生产潜力均呈自东向西、由南向北递减。受降水和气温时空组合变化影响,直接影响该地区气候生产潜力的状况。"冷干化"气候不利于气候生产潜力,未来"暖湿化"气候则有利于气候生产潜力的提高。20世纪80年代以来,江西省粮食单产增加幅度明显高于同时期气候生产潜力增加量,气候资源利用率逐步提升。     

辽西北地区气温和降水变化对气候生产潜力的影响

利用辽西北地区23个气象站1961-2010年逐日平均气温和降水量数据,基于Thornthwaite Memorial模型计算其农业气候生产潜力,通过线性趋势分析、MannKendall突变检验等方法对该区域多年平均气温、降水量和气候生产潜力的时间变化趋势及空间分布特征进行分析,研究农业气候生产潜力对气候变化的响应。结果表明：（1）50a来辽西北地区年平均气温气候倾向率为0.28℃·10a-1（P<0.01）,增温极显著,1987年气温发生突变;（2）50a来辽西北地区年降水量呈波动变化,线性变化趋势不显著,空间分布差异大,降水量呈减少趋势的地区占82.6%;（3）辽西北地区气候生产潜力的时空变化特征与降水量变化相似,其时间变化趋势不显著,气候生产潜力下降的区域占全区的43.5%;（4）气温和降水对农业气候生产潜力的影响作用明显,并以降水的影响为主。气温和降水的组合变化,可以解释气候生产潜力变化的95%以上,暖湿型气候对作物生长最有利,冷干型气候对作物生长最不利;（5）50a来,粮食产量与气候生产潜力的相关性不明显,但两者的波动特点相似,其气候利用率逐年代增加,研究区未来仍存在作物可能增产空间。     

江苏省1971—2010年气候生产潜力变化特征

[目的]根据江苏省13个气象站1971—2010年40a的气象资料剖析该区域温度生产潜力、降水生产潜力及气候生产潜力变化特征,为提高农业生产提供理论依据。[方法]运用Miami和Thornthwaite Memorial模型计算全省温度生产潜力、降水生产潜力和气候生产潜力。运用气候资源利用率公式、相关分析和回归分析法分析探讨江苏省气候资源利用率情况和气候生产潜力的影响因素。[结果](1)40a间,江苏省年均气温呈现出波动性上升趋势,年均降水并未表现出规律性变化;温度生产潜力和降水生产潜力的变化规律与年均气温和年均降水相似;(2)气候生产潜力呈现波动微弱增加趋势,气候资源利用率表现出波动性上升趋势。[结论]气候生产潜力受年均降水的影响微弱,受温度的影响相对更大。     

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。     

濮阳冬小麦生育期气候变化及其对小麦产量的影响

利用线性分析方法,分析濮阳多时间尺度气温、降水、日照的变化特征及其对冬小麦生长发育与产量的影响。结果表明：（1）气温：濮阳地区冬季气温异常度在1991年发生跃变,从-0．3到0．8,春季气温异常度在1997年发生跃变,从～0．6到0．9;逐旬气温气候系数25旬有23旬为正值,最大为3月下旬的0．42;冬小麦生育期内寒冷日和酷冷日数平均每10a分别减少4．30d和1．81d。（2）降水：冬季降水距平百分率阶段性明显,极端事件增多,春季极端事件减少,降水变化趋向缓和;逐旬降水气候趋势系数25旬中有17旬为正值,最大为1月中旬,但生育内整体增减趋势不明显。（3）日照：冬季和春季日照异常度发生了跃变,冬季在1984年由0．1跃变到1985年的-2．2,进入一个明显减少的下降通道;春季在1983年由0．3跃变为1984的-1．1,跃变时间同步。逐旬日照气候趋势系数25旬中有19旬为负值,绝对值较大的为1月中旬和6月上旬,均通过0．01水平的显著性检验。结论：生育期内冬季气候明显变暖,寒冷日数和酷冷日数减少,有利于小麦安全越冬,生长期和灌浆期延长;冬小麦生育期各旬降水量呈现抛物线分布,降水为减少趋势,对冬小麦稳产高产不利;生育期内尤其在中后期日照时数迅速减少,不利于小麦发育成熟。     

咸阳气候变化及其对农作物气候生产力的影响

利用咸阳1960-2009年气象资料,主要应用Thornthwaite Memoriai气候生产力模型、Kriging插值法等对当地近50a气温、降水和气候生产力的时空变化进行分析。结果显示：（1）咸阳近50a暖干化趋势明显,增温突变发生在1994年,降水量减少突变发生在1984年;气候生产力以-70.4kg.hm-2.10a-1的速率减小且在1984年发生突变减少。（2）近50a来,咸阳的年平均气温北低南高,变差系数北部大南部小,气候倾向率东北增温强于其他地区;年降水量北多南少,变差系数北小南大,气候倾向率是西、北部减少趋势大于东南;气候生产力及其变差系数都是由北向南递增,其气候倾向率除旬邑地区略有增长外其他地区都为明显减少趋势。（3）假定不同气候变化情景下分别计算当地气候生产力可知,＂暖湿型＂的气候环境对咸阳农业生产最有利,增产范围为5.89%～11.44%;＂冷干型＂气候环境对农业生产最不利,减产范围为6.3%～13.11%,中西部地区作物增产潜力最大,在49%～62%,咸阳目前的气候暖干化趋势对农业生产不利。     

气候变化对红松气候生产力的影响研究

根据植物生长的Logistic曲线推导出计算树木气候生产力的模式,分别利用不同年代气象资料计算分析东北地区红松气候生产力及气候变化对气候生产力的影响结果表明,该区红松气候生产力最高值达288m~3/hm~2,最低值仅为115m~3/hm~2,二者相差1倍以上,不同气候对红松气候生产力的影响明显不同。     

农业气候变化脆弱性评估研究进展

气候脆弱性问题是气候变化影响研究的重要内容，农业的气候变化脆弱性是国内外关注和研究的关键性问题。本文综述了脆弱性和农业对气候变化脆弱性的概念以及研究进展，并探讨了今后农业脆弱性研究的重点和难点问题。     

影响湛江甘蔗产量与糖分的气候因子变化特征

对影响湛江甘蔗产量和糖分的气候因子近55 a来的趋势性、阶段性和周期性进行分析。结果表明：影响甘蔗产量的气候因子中,3-10月的积温增加趋势显著;3-10月的积温和降水量有显著的阶段性;3-10月的积温、降水量、日照时数和大风次数都有显著的振荡周期,总日照时数有11 a、3-4 a的振荡周期,大风有5-6 a、7-8 a的振荡周期。影响甘蔗糖分的气候因子中,10-11月的平均最低气温增加趋势比较显著,有显著的周期性和阶段性;11月-次年2月的降水量有显著的阶段性和2-3 a的振荡周期。     

河北平原气候变化对冬小麦产量的影响

根据河北平原多年降水、气温及冬小麦产量资料,利用回归分析、M-K突变检验、T检验、线性调和滑动平均等统计分析方法,分析了1951～2006年河北省气候变化特征及其对冬小麦气候产量的影响。结果表明:河北省春季气温近56年来线性升高倾向显著,平均每10年升高0.38℃,春季降水近56年无明显线性增减倾向。冬小麦气候产量与气温、降水显著相关,当气温距平在-1.2～1.2℃之间时,小麦气候产量为正值,温度过低或过高都会使小麦减产,高温使小麦减产更严重,降水量和小麦气候产量呈正相关。     

区域尺度作物生产力对全球变化响应的研究进展及展望

作物生产力对气候变化高度敏感,因而成为全球气候变化科学研究中的焦点问题之一。开发作物生产力的区域模型,与区域气候模式相耦合,有利于对作物生产力形成过程中的时间和空间变量进行分析,为针对各地不同的气候、土壤、作物与耕作管理条件制定适应性对策奠定基础。本文综述了作物生产力对CO2 增加和气候变化响应的研究方法,指出应用遥感、地理信息技术与作物模拟技术、高分辨率的区域气候变化模式相结合,研究区域尺度上的作物生产力及其气候变化响应是未来研究的热点和发展方向     

气候变暖背景下中国北方地区谷子生长季气候适宜性分析

基于气候适宜度模型,利用Anusplin软件对中国北方谷子一作区314个气象站点谷子生长季气候资源和气候适宜度进行1km×1km的精细化插值,分1960-1989年、1990-2019年两个气候年代对其空间分布和年代变化特征进行分析。结果表明：（1）北方谷子生长季气候资源呈现出日照时数由东到西、由南到北递增,累积降水量由北向南、由西向东递增,平均气温南高北低的空间分布;随着气候变暖,研究区谷子生长季平均气温呈上升趋势,日照时数和累积降水量均呈下降趋势。（2）北方谷子生长季气候适宜度呈现出温度适宜度由东向西、由南向北递减,降水适宜度由西北向东南递增,日照适宜度由西北向东南递减的态势;由于气候变暖,温度适宜度和降水适宜度高值区增多,日照适宜度高值区减少。（3）根据综合气候适宜度的计算结果,利用自然断点法将其划分为最适宜、适宜、次适宜和不适宜4个等级。1960-1989年（前30a）北方约21.5%的地区为谷子种植气候最适宜区,随着气候变暖,1990-2019年（后30a）约有10.5%的地区从适宜区转变为最适宜区,主要分布在山东、山西一带,未来可以考虑在该区域根据实际情况扩大种植规模。     

内蒙古地区气候资源变化趋势分析

内蒙古地区有不同类型草地,也有典型的农牧交错带,对气候变化敏感,分析该地区气候干湿变化,对当地采取适应气候变化对策具有重要意义。利用内蒙古地区1961-2005年日平均温度、年平均温度、降水量、日照时数等主要气象要素资料,计算内蒙古地区湿润系数,综合分析气候变化背景下内蒙古地区气候资源变化情况。结果表明:近45a来,内蒙古地区年平均温度上升,T≥0℃积温均呈明显增加趋势;内蒙古东部及东北部大部分地区降水量有增加趋势,西部大部分地区降水量则呈减少趋势;荒漠、半荒漠、草甸草原景观面积呈增加趋势,典型草原、森林草原及森林类型区面积呈减少趋势。气候变化背景下,生长季延长给内蒙古东部湿润区的农林业生产带来机遇,但大部分地区荒漠化趋势加剧,草原生态系统脆弱性加剧,给农牧业生产与生活带来新的风险。