河北省冬小麦气候适宜度及其时空变化特征分析

为定量评价气象要素对作物生长的影响,采用逐日气象要素和统计方法,建立了河北省冬小麦各生育期气候适宜度评价模型,并分析了1981-2010年逐年冬小麦各生育期气温、降水、日照和气候适宜度的时空变化特征。结果表明：冬小麦生育期内日照和气温适宜度较高,降水适宜度最低且变异系数最大。日照适宜度以冬小麦分蘖期最小,变异系数最大;降水适宜度以拔节-抽穗期最小,变异系数最大;气温适宜度以越冬-返青期最小,分蘖期变异系数最大。全麦区气温适宜度高值区分布在西北部,低值区分布在东南部;降水适宜度高值区分布在东北部,低值区分布在东南部;日照适宜度高值区分布在北部,低值区分布在南部。多年气候适宜度变化趋势为：全生育期日照适宜度显著下降,气候适宜度缓慢下降,气温和降水适宜度无明显变化趋势。气候适宜度下降主要由各生育期日照、越冬期和灌浆期气温适宜度下降引起。     

黄淮海农作区冬小麦需水量时空变化特征及气候影响因素分析

鉴于作物需水量变化趋势对制定灌溉策略与区域水资源配置的重要作用,本文依据黄淮海农作区50个气象台站近50年(1960—2009年)的逐日气象数据,利用SIMETAW模型计算了研究区域7个亚区冬小麦生育期需水量、适宜灌溉量的时空变化趋势,各主要气象因子时空变化趋势以及需水量与气象因子的相关性。结果表明:近50年来,冬小麦生育期需水量呈下降趋势,其中在1970—1999年间显著下降9.21~18.90mm.10a 1;冬小麦需水量多年平均值为452.4 mm;灌溉需要量在不同亚区间变化不同,其中在汾渭谷地水浇地二熟旱地一熟兼二熟区和豫西丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区呈上升趋势,每10年上升10.02~13.48 mm;生育期降水耦合度仅为0.40。生育期需水量、灌溉需要量在空间上呈现两边多、中间少的分布,在豫西丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区最高,分别为457.32 mm、335.33 mm;在海河低平原缺水水浇地二熟兼旱地一熟区最低,分别为363.24 mm和247.51 mm。50年来,黄淮海农作区气温显著上升,降水量不显著下降,风速、相对湿度、太阳辐射显著下降;冬小麦需水量下降主要受太阳辐射、温度、平均风速、平均相对湿度、降水的综合影响,其中最主要的气象原因为太阳辐射量下降,温度、日照时数、平均风速与冬小麦需水量呈显著正相关,相对平均湿度与其呈显著负相关。     

基于气候和土壤水分综合适宜度指数的冬小麦产量动态预报模型

利用河北省16个农气观测站1981-2010年逐日气象资料、土壤水分观测资料、冬小麦生育期观测资料、灌溉记录和8个冬小麦主产市产量资料,根据土壤水分平衡原理和模糊数据理论,建立了综合反映冬小麦生长期气象条件和土壤水分状况的气温-日照-土壤水分适宜度评价模型,并以旬为时间步长,建立了基于气温-日照-土壤水分适宜度指数的冬小麦产量动态预报模型.结果表明,气温-日照-土壤水分适宜度指数克服了气温-日照-降水适宜度指数仅考虑水分状况中降水条件的不足,能够客观反映冬小麦生长期的气象条件和土壤水分状况,与冬小麦产量变化量呈极显著相关(P＜0.01),相关性高于气温-日照-降水适宜度指数;动态产量预报模型对1981-2008年历史拟合检验和2009-2010年预报试验的平均相对误差分别为6.1％和1.2％,误差较小,表明建立的冬小麦产量动态预报模型能够满足业务需求,具有较高应用价值.     

气候变化背景下内蒙古马铃薯关键生长期气候适宜性分析

内蒙古是我国马铃薯主产区之一,在气候变化背景下探讨马铃薯的区域适应性有重要的现实意义。依据内蒙古地区119个站点逐日气象观测数据,采用气候适宜度评估模型,分1961—1990年、1991—2015年2个气候年代对内蒙古马铃薯开花—可收期气候适宜度的空间特征及变化趋势进行分析。结果表明:1)1961—2015年内蒙古马铃薯开花—可收期综合气候适宜度为0.62,气候条件总体优越,且日照适宜度温度适宜度降水适宜度。2)从空间分布上看,温度适宜度由西向东呈\"低—高—中\"的带状分布,降水适宜度由西向东、由北向南递增,日照适宜度西高东低;综合光温水三要素影响,阴山南北麓东段及大兴安岭南麓区为气候适宜度的高值区,具有适宜生产马铃薯的气候资源优势。3)从年代变化上看,1961—1990年,综合气候适宜度除东部偏北及西部偏北呈微弱的下降,总体呈增加的趋势;1991—2015年大部地区综合适宜度由上升转为下降趋势。4)气候变化背景下,1961—2015年内蒙古马铃薯开花—可收期气候适宜性以0.004 0×(10a)~(-1)的倾向率下降,其中日照适宜度基本持平,降水适宜度、气温适宜度呈不同程度的下降趋势,对马铃薯生长发育不利。因此,马铃薯开花—可收期应注意水热条件的管理,研究结果可为马铃薯气候资源利用与管理提供参考。     

天津棉花气候适宜度变化特征及其产量动态预报

通过参数修订建立了适合天津地区的棉花各生育期温、光、水气候适宜度评价模型,计算了历年天津棉花3种气候因子的适宜度指数,在分析其变化规律的基础上,建立了可以在棉花不同生育期进行的产量动态预报模型。结果表明,1964-2009年天津地区棉花生育期的气温适宜度指数呈上升趋势,增幅为0.016/10a;日照适宜度指数呈下降趋势,降幅为0.025/10a;降水适宜度指数的线性变化趋势不显著,但具有明显的阶段性特点。利用1995-2009年资料回归分析建立的产量动态预报模型,除播种期外,其它4个生育期(苗期、现蕾期、花铃期和吐絮期)模型均通过0.05水平的显著性检验;对模型进行历史资料回代表明,2000年以后准确率较高,87.5%的年份回代准确率在80%以上,各生育期平均准确率均在88%以上;利用模型对2010、2011年棉花产量进行动态预报验证,准确率均在95.5%以上,表明模型预报效果较好,能够满足业务服务需要。     

川西高原错季草莓种植的适宜度分析

基于1986−2015年川西高原48个气象观测站点逐日气象数据,结合草莓的生物学特性和2018年分播期试验观测结果,根据气候生态适宜度理论和模糊数学方法,建立气温、水分以及综合适宜度评价模型,对川西高原草莓生长的逐旬适宜度进行分析,确定适宜草莓生长的时间段,并分析草莓各生育期的生长适宜度,利用综合打分的方法完成草莓综合适宜种植区的区划,以探究川西高原气候条件错季大规模种植草莓的可行性。结果表明：（1）川西高原错季草莓生长气温较适宜期集中在4−10月,同期水分适宜度及综合适宜度均达到次适宜水平及以上,能够满足草莓种植的基本需求,同时也满足草莓鲜果在夏季错季上市的时令需求。（2）川西高原错季草莓的适宜种植区主要集中在凉山州的甘洛、越西、冕宁、喜德、西昌、布施、普格、宁南等地;次适宜区主要覆盖凉山州东部和中西部等海拔3000m以下地区,以及阿坝州中南部和甘孜州东部等海拔2000−5000m地区,并从中部向西侧的高海拔地区呈带状延伸;而石渠、色达、红原、若尔盖等高纬度地区和巴塘、理塘、得荣、乡城、稻城等高海拔地区则不适宜错季草莓的种植。因此,在适宜播期和覆膜等农业技术措施的补充下,川西高原大部分地区的气候条件适宜进行错季草莓的种植栽培。     

气候变暖背景下河北省冬小麦冻害变化分析

利用河北省冬麦区23个农气观测站1981-2007年冬小麦冻害观测资料和逐日气象资料,应用数理统计方法,分析了气候变暖背景下河北省冬小麦冻害发生规律及变化趋势。结果表明:河北省冬麦区冬季平均气温、小麦越冬期最低气温显著升高;最低气温出现时过程降温幅度无明显减小趋势;冬小麦越冬期负积温明显减少。冬小麦冻害发生率自1986年起逐渐下降,1995-2000年没有冻害出现,2000年后中南部地区冻害发生率又呈现上升趋势,且多以入冬剧烈降温型冻害和融冻型冻害为主。气候变化的不确定性、冷暖交替突变、弱冬性品种小麦的引入、抗寒锻炼时间缩短和强度减弱及栽培管理不当是导致冬小麦冻害发生率回升的重要原因。因此,虽然气候变暖,但冬小麦冻害防御仍不容忽视。     

江西省双季水稻生长季气候适宜度评价分析

通过对江西省双季水稻生长季温、光、水的需求及当地气候条件进行分析,建立了双季水稻各生育期光、温、水及气候适宜度评价模型,确定了双季水稻各生育期多年平均日照百分率达50％时的日照时数为适宜的光照状态,根据模型分别计算了1961-2010年江西省早稻和晚稻生长季各气候因子的适宜度.结果表明,双季晚稻的温、光、水及气候适宜度明显高于早稻,双季水稻各生育期以光照适宜度最大,温度次之,降水最小;降水是影响双季水稻生产的重要因素,尤其对晚稻的影响更为显著;温度是双季水稻生长发育的关键气候因子,早稻苗期和分蘖-孕穗期低温,早稻乳熟期高温以及晚稻抽穗扬花期低温是双季水稻温度适宜度偏低的主要原因.     

RCP情景下中国一季稻热量资源变化动态

本文基于20个统计降尺度的高分辨率全球气候模式模拟数据,以平均气温、≥10℃积温和温度适宜度作为热量资源指数,分析了未来2种典型浓度路径情景下全国不同产区一季稻热量资源的变化特性,以期掌握未来水稻热量资源动态调整水稻生产。结果表明:一季稻主要生长季平均气温、≥10℃积温和温度适宜度地区间差异明显;RCP4.5和RCP8.5情景下,不同地区平均气温、≥10℃积温呈现不同程度的增加,且RCP8.5情景下的增幅较RCP4.5更为明显。1986—2005年,四川盆地和长江中下游地区一季稻温度适宜度较其他地区高;RCP4.5情景下,东北、宁夏、西南地区南部和东南部温度适宜度呈增大趋势,RCP8.5情景下这种变化趋势更为显著,可见热量资源的变化将利于这些地区一季稻生长;而四川盆地和长江中下游地区温度适宜度呈减小趋势,主要归因于高温日数的显著增加,因而热量资源变化并不利于该两地的一季稻生长。未来不同地区热量资源的变化特征将有助于指导不同地区合理优化水稻生产,趋利避害以应对气候变化。     

基于云模型的冬小麦气候适宜度评价方法——以安徽省宿州市为例

为建立冬小麦气候适宜度量化评价方法,本文基于云模型理论,依据光、温和水界限指标,采用\"3En\"法则确定云参数,建立日照、气温和降水对小麦生长影响的云模型。运用积分回归法,确定权重系数,采用加权综合法和几何平均法,确定不同生育期和全生育期气候适宜度,利用1954—2013年安徽省宿州市各县(区)冬小麦单产和1995—2013年观测地段产量因素等资料进行检验。结果表明,日照适宜度可用左半云,气温和降水适宜度可用梯形云来表达。计算的冬小麦全生育期气候适宜度,与宿州市各县(区)冬小麦气候产量呈显著或极显著正相关关系;与观测地段的冬小麦气候产量、千粒重、每穗籽粒数和乳熟期株高呈显著正相关,相关系数分别为0.588 0(P0.01)、0.756 1(P0.01)、0.670 7(P0.01)和0.464 3(P0.05)。返青—拔节期、抽穗—乳熟期2个时期的气候适宜度与单位面积穗数、每穗籽粒数的相关系数分别为0.558 9(P0.05)、0.710 7(P0.01)和0.736 1(P0.01)、0.744 2(P0.01),拔节—抽穗期气候适宜度与单位面积穗数的相关系数为0.649 8(P0.01)。1954—2013年宿州市日照与降水适宜度以每10年0.005和0.008的速度降低,气温适宜度以每10年0.028的速率升高。研究结果可作为评价宿州冬小麦对气候条件的适应性及制定相应策略的参考依据。     

冬小麦在固原试区的生态适应性

通过分析影响作物生产的四大生态因子:光、热、水、肥的供需状况,探讨了在冬春小麦混交区的黄土高原西部种植冬小麦的可行性与不利因素.作者认为:冬小麦在此区光照是适宜的,热量比较适宜.水分不足、肥力缺乏严重影响了冬小麦产量.并提出了发展冬小麦的措施:1、选择和培育抗旱、抗寒品种;2、采取适时早播和保温保水措施;3、增磷补氮、培肥地力.     

黄淮冬麦区晚霜冻易发时段冠层内最低气温分布及估算

利用2016年和2017年3月中旬?4月下旬两次典型低温过程中,冬小麦田间不同高度逐小时气象观测数据,分析晚霜冻易发时段冬小麦冠层内最低气温出现高度及其变化规律,构建基于150cm高度处气象因子和地表0cm温度的冠层内最低气温估算模型。结果表明：（1）与150cm高度相比,两次典型低温过程中0℃以下气温在冠层高度附近出现时间更早,持续时间更长且温度更低;（2）最低气温总是出现在4/5冠层高度附近,并在2：00?6：00时段,尤以5：00左右发生频率最高;（3）冠层内最低气温与150cm高度处相对湿度、风速的相关性通过了0.01水平的显著性检验,与不同高度气温、不同土壤深度地温的相关性也通过了0.001水平的显著性检验,与地温的相关性随着土壤深度的增加而逐渐降低;（4）冠层内最低气温与150cm高度处气温、风速、相对湿度,以及0cm地温的偏相关系数大小排序表现为,气温＞风速＞地温＞相对湿度;利用以上因子构建基于多元线性回归函数的冠层内最低气温估测模型,其估测值与实测值拟合结果的决定系数达到0.967,均方根误差为0.915。说明基于气象台站常规观测数据构建冠层内最低气温估测模型具备一定可行性,可为冬小麦晚霜冻害的监测预报提供数据支持。     

降水量和积温变化对天津冬小麦产量的影响

利用天津1960-2008年冬小麦单产资料,采用统计方法分析了影响冬小麦产量变化的主要气象因子及其变化趋势。结果表明:3个时段(全生育期、拔节-灌浆期、播种前)的降水量以及越冬前正积温是影响天津冬小麦产量的两种主要气象因子。趋势分析表明,49a中天津地区3个时段的降水量呈先减少后增加的变化趋势,越冬前正积温呈直线增加趋势;根据分别建立的冬小麦气象产量与影响时段降水量、越冬前正积温的回归方程,计算得出全生育期降水量达到122mm、拔节-灌浆期降水量达到41mm、播种前降水量达到36mm和越冬前正积温达到511~627℃.d是天津冬小麦气象产量为正值的水分和温度临界指标;据此标准,49a中,3个时段降水亏缺概率为22%~80%,但由于灌溉能力的提高,降水对产量的影响作用减小;冬小麦越冬前遭遇低温的概率为10%~50%,遭遇高温的概率为8%,并随年代增加呈上升的趋势,积温对产量的影响作用逐渐增强。     

Winter wheat (Triticum aestivum L.) growth potential in the Slovak rural landscape

By the application of geographic information system (GIS) based on existing databases on soil characteristics, it is possible to quantify and assess categories of soil suitability important for crop cultivation. In this article we demonstrate such methods for winter wheat. The objective was to differentiate the Slovak rural landscape with respect to the possibility of effective winter wheat cultivation. The differentiation was based on soil climatic and production economic parameters. For soil categorization, correlation relationships between the site properties (soil and climatic conditions) and crop biological and agro-technical requirements were considered. The prediction was subsequently interpolated into four suitability categories: soils not suitable for wheat cultivation, less suitable soils, suitable soils, and very suitable soils. The database was developed and each area was added to it as well as the particular category of suitability for wheat cultivation. By using the GIS distribution in Slovakia, the maps of soil suitability categories for wheat cultivation were generated. In Slovakia, 29% of farmland was found to be very suitable for wheat cultivation, 25% suitable, 9% less suitable and 37% non-suitable by our calculations. These categories are characterized in detail and specified from the point of view of geographic, soil, climatic, production, economic and energetic parameters.     

未来气候情景下黄淮海平原不同灌溉制度的产量补偿效应模拟

利用黄淮海平原典型农业气象站点生育期和产量资料对CERES-Wheat模型遗传参数进行调试,结合HadGEM2-ES气候模式在RCP8.5（辐射强迫上升至8.5W·m?2的典型浓度目标）情景下的预估结果,模拟分析未来不同时段（近期：2010-2039年、中期：2040-2069年、远期：2070-2099年）雨养条件下冬小麦的减产率（与潜在产量相比）,并比较不同灌溉制度下冬小麦减产率与雨养条件下减产率的差值即灌溉制度的产量补偿效应。结果表明,经参数调试后的CERES-Wheat模型能较为准确地模拟冬小麦生长发育过程。与潜在产量相比,雨养条件对冬小麦造成的减产率在未来近、中、远期分别为47.3%、53.5%和50.9%,黄淮海平原北部Ⅰ-Ⅳ区的潜在减产率高于区域平均水平,而南部Ⅵ区的减产率仅为7.4%（近期）、12.8%（中期）和9.7%（远期）。多种灌溉策略模拟结果表明,不同生育期灌溉对冬小麦产量的补偿效应（指减产率的减少量）差异较大,北部亚区的补偿效应高于南部亚区。拔节水的补偿效应最强,对未来不同时段冬小麦产量的补偿效应为16.3～18.6个百分点;灌浆水次之,补偿效应为5.1～6.1个百分点;而越冬水补偿效应仅为0.4～0.6个百分点。两水灌溉条件下,拔节水+灌浆水的补偿效应为23.6～25.1个百分点,能够挽回雨养损失的50%左右。因此,在未来水分亏缺加剧的背景下,应注重保障拔节期的需水,灌两水情况下重点保障拔节和灌浆阶段需水。     

气候变化对北方冬麦区冬小麦生育期的影响

利用北方冬麦区18个农业气象观测站1983-2005年气象资料和冬小麦生育期观测资料,采用统计分析方法,分析了该区域气象因素和冬小麦生育期变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明：1983-2005年,北方冬麦区降水量、日照时数和日较差的变化趋势不明显;而气温呈明显增加,以冬春季增加最为明显,最低气温的增幅较大;从总体上看,冬小麦播种期和返青期的变化趋势不明显,抽穗期和成熟期分别以0.46d/a和0.27d/a的趋势显著提前;在空间分布上,播种期和返青期的变化趋势差异不显著,而抽穗期和成熟期差异显著,特别是抽穗期表现出随纬度增加提前趋势变小的特点。相关分析表明：冬小麦关键生育期均表现为与日照时数和日较差呈显著正相关;与气温均呈显著负相关;除成熟期与5月降水总量相关性不显著外,其余均表现出显著负相关;从整体上看,最低气温升高是北方冬麦区冬小麦生育期提前的主要原因。北方冬麦区以气候变暖为主要特征的气候变化特征较为明显,其对冬小麦生育期的影响较为显著,研究结果可为北方冬麦区的农作物生产积极应对气候变化提供参考依据。     

县域冬小麦生育期气候要素与产量的灰色关联度分析—以河南省为例

基于河南省及周边39个气象站1996-2015年逐日气象观测资料和冬小麦产量数据,采用灰色关联分析方法,分析生育期各气候要素与河南省县域冬小麦产量关联度的时空变化特征。结果表明:总体来看,各气候要素与河南省冬小麦产量的关联度中,气温的关联度最大,日照时数次之,降水量最小;关联度空间分布上呈现北部地区高于南部地区的格局,南北过渡性明显,尤其是南部信阳市的关联度较其它地区明显偏低。分时段来看,各气候要素与冬小麦产量关联度在1996-2010年有所下降,在2011-2015年突变上升,有明显的年际变化特征,尤其是位于西南部和南部地区的县域单元变化显著,而北部、东部和中部地区的县域单元变化较小。各气候要素与冬小麦产量关联度总体呈上升趋势,气候变化对冬小麦产量的影响逐渐显著,应积极采取策略应对气候变化的影响。     

黄淮海地区冬小麦种植北界时空演变及未来趋势分析

为探索黄淮海地区冬小麦种植北界的变化规律,该文基于黄淮海及周边地区94个气象站1961—2017年逐日气象数据和代表性浓度路径(representative concentration pathways,RCPs)RCP4.5、RCP8.5情景下2011—2100年逐日温度数据,采用5个气候指标对黄淮海地区冬小麦种植北界进行分析。主要结论如下:1961—1970年黄淮海地区冬小麦种植北界主要分布于天津—河北霸州—保定—石家庄—邢台—山西临汾一线;1971—1980年,该线在河北境内北移约65 km,在山西境内北移约40 km;与1971—1980年相比,1981—1990年北界变化较小,仅在河北唐山附近略南移,山西运城附近略北移;与1981—1990年相比,1991—2000年北界变化较大,尤以山西地区为最,将原本的正弦线趋势压缩为平滑抛物线趋势,临汾附近南移,阳城附近北移;相较于1991—2000年,2001—2010年北界略北移;相较于2001—2010年,2011—2017年北界呈南移现象。未来RCP4.5情景下,2011—2040年冬小麦种植北界主要分布在河北乐亭—唐山—北京—河北保定—石家庄—邢台—山西榆社—临汾一线;2041—2070年该线在河北境内北移至秦皇岛,山西境内北移至介休;与2041—2070年相比,2071—2100年北界在河北境内趋于稳定,在山西境内北移至太原北部。RCP8.5情景下,冬小麦种植北界变化较大:2011—2040年北界位于河北秦皇岛—唐山—北京—河北保定—石家庄—山西临汾一线;2041—2070年,该线在河北境内北移至遵化、青龙附近,在山西境内北移至兴县、太原附近;2071—2100年,北界北移至河北承德—丰宁—张家口—怀来—保定—山西原平—五寨—河曲一带。此外,与RCP8.5相比,RCP4.5情景下黄淮海地区冬小麦种植北界变化趋势较小。该研究可为黄淮海地区冬小麦种植敏感性地带适应气候变化提供理论依据和技术支撑。