RCP情景下长江中下游地区水稻生育期内高温事件的变化特征

基于1981-2009年历史气象数据和全球气候模式HadGEM2-ES输出的未来2021-2050年RCP气候情景数据,采用日最高温度大于35℃的高温日数（HSD）、高温最长持续日数（MCD）和高温有效积温（HDD）,分析过去和未来长江中下游地区水稻生育期高温事件频率、持续时间和强度的变化特征。结果表明：1981-2009年,长江中下游地区水稻生育期内温度升高,各高温指标均一致显著增加,Tmax（平均日最高气温）、HSD、MCD、HDD的气候倾向率分别为0.51℃·10a-1,3.9d·10a-1,0.6d·10a-1和8.2℃·d·10a-1,空间上表现为由北向南递增。除MCD外,Tmax、HSD和HDD均在2001-2002年发生由少到多的突变。2021-2050年两种RCP情景下,长江中下游大部分地区水稻生育期间日最高气温持续升高,高温日数增多,持续时间延长,高温强度增强。RCP2.6情景下,水稻生育期内Tmax、HSD、MCD、HDD较基准时段（1981-2009年）分别增加1.5℃、11.3d、5.6d和45.3℃·d,RCP8.5情景下分别增加1.7℃、15.4d、6.2d和61.1℃·d,且各高温事件在高值区的概率进一步加大。各指标的空间变化特征具有差异性,Tmax、HSD和MCD的增加幅度由东南向西北递增,湖南西部和江苏北部等基准期温度相对较低的地区增幅更大,而HDD的增幅以中部地区较大。湖北、安徽、湖南和江西中北部是未来高温事件频率、持续时间和强度均大幅增加的地区,防灾减灾工作严峻,需采取调整水稻播期,更替耐高温品种等措施减轻高温对水稻的危害。     

基于CMIP6的长江中下游未来水稻高温热害时空变化特征

在全球气候变化背景下,高温热害频发已严重影响了中国水稻的产量和品质。长江中下游地区是中国重要的单、双季稻种植区,其产量和种植面积均占全国1/3以上。预估未来不同气候情景下水稻高温热害演变规律有助于合理制定应对气候变化策略,保障中国粮食安全和农业可持续发展。该研究基于观测数据对CMIP6中14种气候模式的日最高气温数据进行偏差校正处理,并进一步结合贝叶斯模型平均（Bayesian model averaging,BMA）算法,评估了长江中下游地区当前和未来单、双季稻关键生育期的危害热积温Ha的时空演变特征。结果表明：1）偏差校正方法可以有效地减少气候模式数据的系统偏差,大多数模式与实测数据的均方误差改善40%以上,BMA集合平均方法能够有效提升气候预估结果的可靠性。2）水稻全生育期的高温热害集中发生在江汉平原、湘中丘陵区以及鄱阳湖平原等地区,并且未来这些地区Ha有着更大幅度的增长。3）随着温度的持续升高,越来越多的地区将暴露在高温热害之下。到21世纪末,在SSP2-4.5情景下,单季稻和双季早稻的Ha相较于历史时期（2001-2014年）增长超过20℃·d的区域大于1/3,而在SSP5-...     

优马归甲对水稻高温下结实率降低的减轻效应

频繁和不断加重的高温危害日益成为我国长江流域中稻生产的一大威胁,探讨高温发生时减轻危害程度的方法是水稻高温预防对策的重要组成部分[1-2].发生在水稻花粉母细胞减数分裂期至开花期间的高温危害,通过多方面机制影响水稻正常授粉,导致结实失败和结实率的大幅度降低.高温危害典型表现在早期影响水稻雄性器官的正常分化发育和花粉粒的健康成熟,并进而从保障足量高质量花粉和驱动花药开裂、散粉等后期功能过程影响结实.高温危害在生理上可能表现为一种活性氧介导的细胞膜和酶降解反应[3-5].生产上能否通过在水稻花器官形成前期施用外源活性物质,调节、诱导水稻生理状况,达到抵抗和减轻高温危害程度的效果,是一个十分值得探讨的问题[6-8].世界上仅有极有限试验报道少数生理活性物质具有有效降低水稻高温危害的例子[6].李文彬等[9]报道,硅对调节水稻在高温下开花和授粉效果明显.本研究采用上海优马公司一种含有有机硅和钾的新型制剂"优马归甲",通过叶面喷施,探讨其对水稻温度逆境危害的减轻效果.     

江西省水稻高温热害发生规律研究

利用江西省74个台站1961-2010年6-8月日平均气温、日最高气温和日平均相对湿度资料,采用线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析和数字高程模型(DEM),以探究该区水稻高温热害发生时段分布、年际变化、发生频次的时频特征和空间分布等规律.结果表明,(1)江西省水稻高温热害集中于7月中、下旬和8月上旬,其中7月13-24日为高温热害发生概率最大的时段;(2)1961-1982年高温热害总发生次数呈下降趋势,1983-2010年则呈极显著上升趋势(P＜0.01),不同等级高温热害发生次数的年际变化特点与总发生次数变化相一致;(3)各等级高温热害次数呈现不同时间尺度的周期震荡,轻高温热害表现为准2a、4a、8a左右、15a、25a周期变化,中高温热害以准2a、4a、10a左右、23a的周期震荡表现显著,重高温热害则表现出准2a、6a、准13a、25a的周期震荡;(4)高温热害发生频次的高值区分布于江西东北部、赣州北部、吉泰盆地和赣抚平原,并向周边山区递减.     

2019年秋季气象条件对农业生产的影响

2019年秋季(9-11月)全国平均气温10.9℃,为1961年以来第三高值;全国平均降水量110.5mm,较常年同期偏少,其中长江中下游地区降水量为1961年以来历史同期最少值;全国平均日照时数为579.7h,接近常年同期。东北地区大部、内蒙古和西北地区大部、华北北部初霜期接近常年或偏晚,全国农区大部光温适宜,利于玉米、大豆、水稻等秋收作物灌浆、成熟、收获和晾晒,秋收进展顺利。尤其长江中下游地区多晴好天气,秋收进程较快。秋播区大部作物播种期间农田土壤墒情适宜,冬小麦、油菜播种和出苗顺利。但华北西南部、西北地区东南部、四川盆地大部及贵州西部等地秋雨偏多,阴雨寡照和强降水导致部分地区土壤持续过湿,秋收秋种进度偏慢,油菜移栽进度滞后,部分地区油菜发育期偏晚7～10d;长江中下游地区持续高温少雨,部分地区水稻抽穗灌浆、油菜和冬小麦播栽及幼苗生长受到一定不利影响。总体来看,2019年秋季气象条件对农业生产利大于弊。     

四川单季稻抽穗扬花期和灌浆结实期高温热害时空特征

利用四川省84个气象观测站1961-2014年逐日平均气温、最高气温和日平均相对湿度等气象资料以及1981-2014年水稻空壳率数据,通过线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析等方法,分析水稻抽穗扬花期和灌浆结实期高温热害的时空变化规律。结果表明： 1961-2014年高温热害总次数呈上升趋势,不同等级热害发生次数的年际变化特点与总次数一致,尤以2000年后增幅显著,其中抽穗扬花期轻度热害和灌浆结实期重度热害的增幅最显著,这与气候变暖背景下,1990年以来水稻高温热害区域增多的趋势基本一致;不同生育期内各等级高温热害发生次数均有显著的周期震荡规律,方差值在16a、12a、4a时间尺度上均出现峰值,依据周期变化推测,2015年后高温热害将持续偏多。依据高温热害“山区少、盆地多”的分布特征,可将盆中浅丘区及盆南丘陵区划分为热害频发区,盆东岭谷区为热害偶发区,川西南山地为热害少发区。在气候变暖背景下,1990年以来不同等级高温热害均呈现发生频率增多,范围扩大,高发中心从平原向山地扩大的趋势。本研究实现了水稻高温热害监测产品由定性向定量化的转变,融合常规高温指标的动态监测,提高了空间分布的精细度,延长了研究的时效性,更具针对性和指导性。     

江苏水稻高温热害气象指数保险风险综合区划

以江苏省为例,利用1980-2015年气象资料和水稻观测数据,基于Logistic曲线方程构建高温热害保险气象指数,并分别采用正态分布、正态对数分布和Weibull分布三种参数模型,以及基于信息扩散方法的非参数模型对水稻高温热害发生概率进行拟合。通过拟合优度检验发现,非参数模型可以较好地估算江苏各县水稻孕穗-抽穗扬花阶段高温热害发生概率,进而结合最优拟合模型,考虑农业保险的经营需求,从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力四个方面出发,确定相应评估指数并构建综合指数,采用聚类分析的方法进行县级水平的水稻高温热害保险风险综合区划。评估分析表明,江苏水稻高温热害保险风险呈现“西南高东北低”的特征,中高风险区是需要依靠农业保险转移风险的重点关注区域。     

水稻穗分化期高温对颖花分化及退化的影响

为明确穗分化不同时期高温对水稻颖花分化及退化的影响,选用黄华占（耐热性品种）和丰两优6号（热敏感性品种）两个籼稻品种进行人工气候箱内盆栽试验,分别于幼穗分化第一苞分化期（I）、枝梗-颖花分化期（II）、颖花分化-雌雄蕊形成期（III）及雌雄蕊形成-减数分裂期（IV）进行40℃高温（10：00-15：00）处理7d,以同期人工气候箱32℃处理为参考,室外自然环境生长的植株为对照（CK）,统计分析穗分化历期、颖花分化与退化及穗部性状在处理期以及品种间的差异。结果表明,(1)幼穗分化期高温胁迫可增加水稻穗分化天数,延迟抽穗期,显著降低水稻每穗粒数、结实率及千粒重,其中Ⅳ期高温处理的降幅最大,热敏感品种丰两优6号的下降幅度明显大于耐热性品种黄华占。(2)幼穗分化不同时期高温处理对水稻颖花形成的影响不同,除II期处理黄华占颖花分化增加外,I期和II期高温主要抑制颖花分化,此期高温均可导致水稻颖花显著减少。III期和IV期高温胁迫将加剧颖花退化,退化率达67%以上,且热敏感性品种退化幅度大于耐热性品种。(3)从不同部位颖花分化与退化看,高温对二次枝梗上颖花分化与退化的影响大于一次枝梗。     

抽穗期高温胁迫对水稻产量构成要素和品质的影响

以扬稻6号与南粳43为试验材料,通过在人工气候箱中进行高温处理,研究抽穗期高温胁迫对水稻产量构成要素及稻米品质的影响,旨在深入探讨高温对水稻的伤害机理。研究表明:水稻抽穗期高温降低了水稻的每穗总粒数、结实率和千粒重,同时稻米的糙米率、精米率、整精米率、可溶性糖和蛋白质含量也呈下降趋势,而稻米的垩白率、垩白度和直链淀粉含量增加明显,随胁迫温度的提高和胁迫时间的延长,2个水稻品种的产量构成要素和稻米品质急剧下降。相同温度胁迫下,扬稻6号的热害指数(Index of heat sensitivity,HIS)稍低于南粳43,其中扬稻6号的产量构成要素和品质受高温的影响也稍低于南粳43,说明扬稻6号耐高温能力高于南粳43。研究结果为进一步了解高温对水稻结实和稻米品质的伤害机理,筛选耐热性强的水稻品种提供重要的理论依据。     

2013年夏季气候特点及其对农业生产的影响

2013年夏季（6-8月）,全国大部地区气温正常或偏高1～2℃,光照正常或略偏多,南方大部降水正常,北方大部降水明显偏多;夏季主要农区光温水条件匹配良好,大部时段农田墒情适宜.不同地区发生了台风、病虫害和阶段低温等灾害,但对农业生产影响不大,气象条件总体利于大部地区秋收作物旺盛生长和产量形成.东北地区和华南沿海等地暴雨洪涝、长江中下游地区高温伏旱,对区域农业生产造成一定不利影响.     

中国灌区水分生产率及其时空差异分析

从粮食产出和广义水资源投入出发,计算了31个省区灌溉农田的水分生产率并分析其时空变化特征,同时建立广义水利用系数以评价水资源的有效利用率。结果显示:由于粮食单产提高和灌溉用水量的减少,1998-2010年各省区水分生产率值均呈增大趋势,全国平均值由0.67kg/m3增大到0.81kg/m3;空间自相关分析表明,水分生产率值相似的省区在空间上显著地聚集,全局Moran’sI的检验值都大于0.01的置信水平,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,长江以南和东北则密集了低值省区,局部自相关属性为高-高(HH)、低-低(LL)的省区超过了20个,13a来总体和局部的空间分异特征随时间变化均不明显;不同地区的广义水利用系数都随时间增加,省区间水分生产率和广义水利用系数大小关系无一致性,水分生产率高的省区亦存在较大节水潜力。从自然条件、农业生产特征、经济发展程度等方面宏观分析了水分生产率和广义水利用系数在空间差异的原因。该研究为灌区水资源管理宏观政策的制定提供依据。     

黄河流域2008-2018年可持续发展评价与系统协调发展分析

[目的]对黄河流域可持续发展与系统协调发展进行评价和分析,为黄河流域的可持续发展提供理论参考.[方法]基于资源、经济、社会、生态环境和科技5个系统选取37项指标构建黄河流域可持续发展指标体系,以2008-2018年黄河流域9个省份为研究对象,利用熵权法、灰色关联分析法综合确定指标权重,并计算5个子系统的耦合度与耦合协调...     

基于能值理论的中国耕地利用集约度时空变化分析

为揭示1990－2011年中国耕地利用集约度的时空变化特征,采用能值理论的研究方法,将耕地利用集约度分解为生产要素集约度和复种指数2个指标的乘积,剖析了中国农业机械、化肥、农药、农膜、劳动力等五大生产要素集约度和复种指数的时空变化规律。结果表明：1990－2011年,包括农业机械、化肥、农药和农膜 4种生产要素的工业辅助能集约度呈线性增长趋势,而劳动集约度则呈现显著的线性下降趋势,1996年工业辅助能集约度在生产要素集约度中所占比例首次超过50%,表明20世纪90年代中期中国开始进入现代农业发展阶段;期间复种指数增长率为0.1794,其对于耕地利用集约度的提高起到了关键性作用;1996年劳动集约度高的主要是处于传统农业生产阶段中的西部农业省份,而工业辅助能集约度高的大都是初步或基本进入现代农业发展阶段的经济发展水平高或工业基础好的省份;1996－2008年,沿海经济发达区、西部地区和部分粮食主产区劳动集约度下降幅度较大而工业辅助能集约度上升幅度大;1996－2008年,复种指数下降是导致南方水稻主产区耕地利用集约度下降的主要原因,而绝大多数北方地区耕地利用集约度增长也主要是由于复种指数的增长。     

基于APSIM模型评估北方八省春玉米生产对气候变化的响应

基于北方地区农业气象试验站春玉米多年田间试验数据和逐日气象数据,分析农业生产系统模型APSIM在北方八省春玉米产区的适用性,在区域尺度上识别春玉米发育期和产量的关键气象响应因子,模拟过去54a（1961?2014年）该地区春玉米的生长发育和产量形成过程,探讨春玉米发育期和产量对气候变化的响应规律。结果表明：验证后的APSIM玉米模型在北方八省春玉米产区具有较好的适用性。气温和土壤温度是北方各地春玉米发育期的首要关键气象响应因子,其中北方春播区春玉米各关键发育期对最高气温响应最明显,西北内陆区春玉米各关键发育期对最低气温响应最明显。平均气温、日最高气温、日最低气温和土壤温度的升高均会导致春玉米生育期（出苗、开花和成熟）日序提前,发育天数减少,春玉米提前成熟。北方春播区春玉米产量对温度、降水、日照时数响应明显,西北内陆区春玉米产量对温度和潜在蒸散响应明显,大部分地区温度的升高和潜在蒸散的增加会引起玉米产量的显著下降。     

中国省际间农畜产品虚拟水流动合理性评价与调控研究

为探究区域虚拟水流动适宜性与流动现状之间的匹配度, 提高我国水资源配置效率, 优化农畜产品生产空间布局, 从水资源、土地资源、农业发展基础、社会经济发展水平和生态环境5个方面构建了中国各省农畜产品虚拟水资源流动适宜性评价指标体系, 运用综合加权求和方法, 计算农畜产品虚拟水资源流动适宜性。并在此基础上, 结合农畜产品虚拟水流动现状, 提出农畜产品虚拟水流动合理性的概念, 构建定量评价模型, 计算中国省际间农畜产品虚拟水资源流动合理性指数。结果表明: 农畜产品虚拟水适宜输出地较适宜输入地多, 且多位于内陆, 西藏、黑龙江、内蒙古农畜产品虚拟水输出适宜性指数大, 北京、天津、上海农畜产品虚拟水输入适宜性指数位居前三; 影响各省农畜产品虚拟水流动适宜性指数大小的原因各异; 全国各省农畜产品虚拟水流动合理性整体水平不高, 合理性指数小于1的仅有14个省, 虚拟水流动较合理的有上海、山西、吉林等省, 其合理性指数分别为0.16、0.21、0.23, 最不合理的为贵州, 其合理性指数高达4.84, 其次是河南、宁夏, 其合理性指数分别为4.18、4.04; 合理性的分布没有明显地域规律, 不同程度的合理性杂乱分布, 没有明显的南北分异或东西分异。最后, 根据各省农畜产品虚拟水流动适宜性以及流动现状, 提出农畜产品虚拟水流动调整策略, 调整类型大致分为控制输出型、鼓励输出型、控制输入型、鼓励输入型、转换输入型和转换输出型6种。宁夏、内蒙古、新疆、黑龙江、河南和吉林属于控制输出型, 西藏、青海、安徽应增加其虚拟水输出量, 福建、浙江、重庆、广州应减少其虚拟水输入量。上海、北京、天津、山西、江苏和陕西6省市农畜产品虚拟水输入现状水平低于其输入适宜性水平, 应该增加其虚拟水输入量。     

水足迹分析中国耕地水资源短缺时空格局及驱动机制

为全面评估区域农业水资源供需关系,基于水足迹理论构建了耕地水资源短缺指数(arablelandwaterscarcity index,AWSI)。在分析1999-2014年中国AWSI时空分布格局的基础上,借助偏最小二乘法揭示了AWSI的主控因子。结果显示:中国AWSI的年均值约为0.413,总体上处于高度水资源压力状态,且有随时间加剧的趋势;各年份AWSI以华北平原为中心向外递减式扩散;面临极高水资源压力(AWSI0.800)的省区均分布在北方地区,长江以南省区均面临中度水资源压力(0.100AWSI0.400);降水量与日照时数是与耕地水短缺最为密切的气象因子,农业机械总动力、粮食面积比重以及人均GDP是影响AWSI的主要社会经济条件。农业生产水平较高的粮食主产区应以水足迹调控为重要内容进行农业水管理策略的制定。     

Study of different climatic conditions to assess the role of solar radiation in reference crop evapotranspiration equations

This study aims to assess radiation-based models versus the FAO Penman–Monteith (FPM) model to determine the best model using linear regression under different weather conditions. The reference evapotranspiration was estimated using 22 radiation-based methods and was compared with the FPM. The results showed that the Stephens method estimates the reference evapotranspiration better than other methods in the most provinces of Iran (nine provinces). However, the values of R² were more than 0.9930 for 24 provinces of Iran. The radiation-based methods estimated the reference evapotranspiration near the Caspian Sea better than other regions. The most precise methods were the Berengena–Gavilan, Modified Priestley–Taylor, and Priestley–Taylor methods for the provinces ES (center of Iran), GI and GO (north of Iran) and the Stephens–Stewart method for IL (west of Iran). Finally, a list of the best performance of each method has been presented to use other regions and next research steps according to the values of mean, maximum, and minimum temperature, relative humidity, solar radiation, elevation, sunshine, and wind speed. The best weather conditions to use radiation-based equations are 23.6–24.6 MJ m^?2 day^?1, 12–20°C, 18–24°C, 5–13°C, and <180 hour month^?1 for solar radiation, mean, maximum, and minimum temperature, and sunshine, respectively.     

Diversity and geographic distribution of adaptive traits in Triticum turgidum L. (durum group) wheat landraces from Turkey

Summary A collection of 2,420 accessions derived from single-spike population samples of durum wheat landraces collected in 1984 from 172 sites in 28 provinces in Turkey was evaluated for nine adaptive traits at the ICARDA research station at Tel Hadya, near Aleppo, Syria. Differentiation of these accessions among provinces was found for number of days to heading, maturity, grain-filling days, as well as for plant height, peduncle length, number of spikelets per spike, spike length, awn length, and kernel weight. The first three canonical variables accounted for 90% of the total variance. Canonical analysis also revealed significant correlations to province mean temperatures, altitude, latitude, and length of the growing season, but not with total seasonal rainfall. Eight distinct groups of provinces were identified by cluster analysis. These clusters had both geographical orientation to eastern and western Turkey and to agroecological zonation for clusters having both eastern and western provinces. Accessions were found with high kernel weight, early heading and maturity, and awnless spikes which could be utilized in crop improvement programs targeted at either favorable or stressed environments.     

东北地区农业气象灾害的趋势变化及其对粮食产量的影响

依据东北地区1971 - 2009年干旱、洪涝、风雹及低温灾害的受灾面积数据,并结合粮食作物单产资料,研究东北地区农业气象灾害的变化趋势及其对粮食产量的影响.趋势分析结果表明,研究期内,东北地区除风雹受灾比呈现明显下降趋势外,其余3种农业气象灾害受灾比变化趋势不明显,但均具有阶段性特征,20世纪70年代干旱受灾比要比洪涝受灾比偏大,80 - 90年代相反,2000年以后又处于较旱时期,低温受灾比在20世纪90年代初期及21世纪初期反弹增大;R/S分析表明,4种农业气象灾害受灾比的Hurst指数均＞0.5,说明未来变化都将与过去一致,其中,风雹受灾比将减弱,干旱受灾比将增加,而洪涝与低温受灾比仍将呈现波动幅度较大的趋势;灰色关联分析结果表明,4种气象灾害对粮食作物平均单产的影响在不同省份表现不同,在辽宁为干旱＞风雹＞洪涝＞低温,而吉林为洪涝＞干旱＞低温＞风雹,黑龙江为干旱＞洪涝＞低温＞风雹,说明干旱和洪涝是影响东北地区粮食生产的主要气象灾害,而低温灾害的影响随着纬度的升高也不断增大.     

2022年秋收作物生长季农业气象条件评价

基于全国2467个气象台站实时和历史同期观测资料,利用农业气象评价指标、作物气候适宜度模型、主要农业气象灾害指数评估方法等,综合评估2022年玉米、一季稻、晚稻、大豆和棉花等主要秋收作物关键生育期的农业气象条件、生长适宜度、农业气象灾害等对产量的影响。结果表明,生长季内大部农区光热条件好,水分条件制约玉米、大豆等旱地作物产量提高;玉米、一季稻、大豆、棉花关键生育期内低温、阴雨寡照、暴雨洪涝灾害影响偏轻;长江流域夏季高温综合强度为1961年以来最强,一季稻等作物遭受严重高温热害,玉米、大豆等旱地作物遭受严重夏秋连旱;吉林、辽宁和山东等地夏季出现叠加性强降水过程,部分地区玉米、大豆渍涝灾害较重。