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。     

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。     

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。     

基于云模型的黄河故道砀山酥梨气候适宜性分析

选取黄河故道砀山酥梨代表性产地砀山县为样点,利用梨树物候期长期定位观测资料和气象监测数据,基于云模型理论建立了光、温、水气候适宜度。采用加权综合法和几何平均法,确定不同物候期和年际气候适宜度。结果表明,日照适宜度可由左半云,气温与降水适宜度可由梯形云来刻画。综合气候适宜度与梨果实际单产、气候产量和单株产量的相关系数分别为0.4452(P0.05)、0.3734和0.5620(P0.01)。1961-2015年,砀山酥梨气候适宜度变化趋势不明显,但1961-1989年和1990-2010年分别为气候适宜度偏高与偏低时段,1987年为气候适宜度累计距平最大年份。研究期间,气温适宜度呈极显著增加趋势,每10a约增加0.0274。日照与降水适宜度无明显变化趋势,降水适宜度平均值比日照和气温适宜度低,且变异系数是日照和气温适宜度变异系数的4倍。各物候期气候适宜度未呈现趋势性变化,但萌芽期和花期的气候适宜度偏低,在0.50~0.53,且变异系数较大,在45.0~57.0。其它物候期气候适宜度和变异系数相对偏小。在气候变化背景下,气温升高对梨果生长有利,砀山酥梨生产中应加强萌芽-花期的管理,以增强梨树的气候适宜性。     

未来气候变化情景下海南岛绿橙种植气候适宜性分析

基于海南岛主岛19个气象站点连续40a（1980-2019年）逐日气象数据及地形等要素，建立空间分析模型，综合确定海南岛绿橙种植气候适宜区指标。在气候适宜度模型基础上构建海南岛绿橙种植温度、日照、降水以及综合适宜度模型，采用地理信息系统（GIS）技术综合分析，利用自然点断法对绿橙种植气候适宜性进行精细化区划，并利用RCP4.5未来气候情景模式模拟数据探讨未来30a（2020-2049年）气候变化情景下海南岛绿橙种植适宜区变化趋势。结果表明：现阶段海南岛绿橙种植最适宜区主要分布于中部地区，面积0.87×10⁴km²，气候适宜度为0.9～1.0；适宜区主要分布于东部局部地区及中西部大部地区，面积1.83×10⁴km²，气候适宜度为0.7～0.9；次适宜区主要分布于西部沿海及中西部海拔较高地区，面积0.51×10⁴km²，气候适宜度为0.4～0.7；不适宜区主要分布于中部山区，面积0.17×10⁴km²，气候适宜度为0～0.4。未来气候变化情景下海南岛气温、降水分布呈较大变化，温度适宜区由四周向中部逐渐缩小，降水适宜区由东部逐渐迁移至中部地区。未来绿橙种植气候最适宜区主要分布于琼中、屯昌和保亭县大部分地区、万宁市西部及白沙县中东部等地。     

天水市玉米生长对气候变暖的响应

气温变暖已对农作物生长发育产生了较大的影响。利用天水市1968—2009年的气温、高温日数的变化资料,分析近几十年来天水市气温的变化趋势及特点,结合天水市农业科学研究所1980—2005年的玉米生育期资料,对数据进行统计和制图,应用DPS软件计算相关系数。通过分析玉米生育期与温度的关系及变化趋势,建立回归模拟方程,揭示玉米对气候变暖的响应,为探讨当地玉米的适宜播种期和玉米作物带的变迁,进而为种植业结构调整和粮食安全提供理论依据。结果表明,1968—2009年天水市年平均温度一直呈比较平稳的上升趋势,增幅为0.469℃.10a 1;年四季平均气温均呈上升趋势,其中以冬季、春季上升最为明显,年高温在30℃和35℃以上天数均呈逐渐增多趋势。玉米播种期、出苗期有推迟趋势,抽穗期、吐丝期、成熟期随气温的变暖均呈现提前的变化趋势,其中播种期推迟2.7 d.10a 1,出苗期延长0.1 d.10a 1,抽穗期提前3.3d.10a 1,吐丝期提前4.4 d.10a 1,成熟期提前8.7 d.10a 1;在玉米生育期各阶段中,播种—出苗期推迟0.1d.10a 1,出苗—抽穗期缩短3.4 d.10a 1,抽穗—吐丝期缩短1.0 d.10a 1,吐丝—成熟期缩短4.4 d.10a 1;生育期内平均气温升高,促使玉米生长加快,发育期提前,全生育期缩短。玉米在1980—2005年间的千粒重总体呈现下降趋势,极端高温对玉米全生育期和千粒重的影响较大。     

1961－2010年四川盆地玉米有效降水和需水量的变化特征

作物有效降水量和需水量是科学确定灌溉时期与灌溉量的重要依据。该研究基于1961－2010年四川盆地104个气象台站的地面气象资料和1981－2010年17个农业气象观测站的玉米生育期资料,采用联合国粮食及农业组织（FAO）推荐的参考作物蒸散量和降水量的比率法计算了研究区域内玉米全生育期及不同生育阶段的有效降水量,采用参考作物蒸散量法结合单作物系数法计算了相应时段的需水量,并探讨了玉米不同生育阶段缺水量和水分盈亏指数的变化。结果表明：近50年来,除乳熟到成熟期外,玉米全生育期及播种到乳熟期的有效降水量总体呈下降趋势;全生育期和各生育阶段的需水量均呈减少趋势;除播种到拔节期外,全生育期和拔节到成熟期的缺水量以下降趋势为主。比较各区域典型地区玉米水分盈亏状况,盆地北部玉米水分亏缺程度最严重,而盆地西部最轻;比较玉米各个生育阶段的水分满足情况,播种到拔节阶段水分亏缺程度最严重。研究可为四川盆地玉米种植区的农业用水以及合理灌溉提供科学依据。     

玉米产量与生态气候因子的关系

采用多元积分回归的方法,对山西省1971-2000年玉米产量与生态气候因子的关系进行分析研究。结果表明：气温和降水对玉米产量的影响大,日照影响小,北部影响大,中南部影响小。春玉米播种期和苗期降水影响大多为正效应,拔节-抽雄期气温和降水影响为显著正效应,日照时数在全生育期普遍偏多,影响多为负效应,光能资源丰富,光能利用潜力大。夏玉米拔节-开花期气温影响为显著负效应,运城地区降水在拔节-成熟期为负效应,尤其成熟期阴雨天气对产量影响较大。研究结果揭示了山西生态气候因子对玉米不同生长阶段的正负效应及影响程度,为山西玉米生产充分利用生态气候资源,趋利避害、优产高产提供一定的理论依据和决策参考。     

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。     

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。     

基于自然灾害风险理论的东北地区玉米干旱、冷害风险评价

为了分析干旱、冷害灾害对农作物生长的综合影响,全面评价其综合风险,该文利用东北地区35个农业气象站1961-2010年气象资料、1981-2010年玉米发育期资料、1961-2010年产量面积资料、近50 a东北三省的灾情资料以及近10 a东北三省各县的社会经济统计资料,以玉米出苗—抽雄、抽雄—成熟2个生长阶段发生的干旱及冷害为研究对象,基于水分亏缺指数和热量指数分别建立了干旱指标和冷害指标,对东北地区玉米干旱、冷害进行风险分析。建立了包括危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力4个方面的东北地区玉米干旱、冷害风险评价模型,指出危险性和防灾减灾能力是风险评价模型中最重要的两个影响因子。研究结果为,东北地区玉米干旱、冷害高风险值区位于黑龙江西南部和东北部,以及辽宁西部建平县一带,风险指标值在0.8以上;吉林西北部、东南部、辽宁东北部为次高值区,风险指标值在0.6~0.7之间;低值区位于辽宁中南部及辽东半岛,风险值在0.3左右。研究结果可为东北地区防灾减灾工作提供客观依据。     

气候变化对河南省夏玉米主栽品种发育期的影响模拟

为模拟气候变化对夏玉米发育期影响,本文将河南省划分为4个夏玉米主栽区,分区进行主栽品种遗传参数调试验证,确定各区域品种平均遗传参数。将未来气候变化情景(A2和B2)下,2020s、2050s和2080s各时段的温度和降水增量加上基准值,模拟未来气候变化对河南省夏玉米发育期的影响。模型调参验证结果表明：各区域品种遗传参数存在一定差异,豫西地区当前种植品种播种-开花所需积温高于其它地区,而豫北和豫东当前种植品种开花-成熟所需积温高于其它地区;各区开花期调参和验证误差RMSE为2～4d,相对误差NRMSE均小于10%;各区域成熟期调参误差RMSE均小于4d,验证误差RMSE为3～7d,除豫西区外,各区域调参及验证期间的成熟期相对误差NRMSE均小于10%。表明CERES-Maize模型对河南省各区域夏玉米发育期模拟精度均较高。未来气候变化影响模拟结果表明：A2和B2情景下,夏玉米营养生长期平均缩短4.7d和3.1d,全生育期平均缩短12.9d和8.6d。夏玉米生育期缩短日数与各时段增温幅度趋势一致,全省4个区域中豫西区生育期日数缩短最多。     

河南省棉花精细化农业气候区划

利用河南省114个气象站点1971-2000年气候资料和台站地理信息,采用梯度距离平方反比法分别对棉花各发育期的平均气温、降水总量和日照时数等气候资料进行了网格推算。根据棉花生产的气候适宜度函数和不同生育阶段的参数,计算了棉花不同生育期内光、温、水的气候适宜度,采用相对权重法计算了综合适宜度。根据河南省棉花的农业气候区划指标,将全省划分为最适宜区、适宜区和次适宜区3个分区。区划结果显示河南省棉花最适宜种植区在豫北、豫东和豫西南等地,中南部是棉花种植适宜区,豫西丘陵、豫北山区及淮河以南地区是棉花种植的次适宜区。最后对各区域的特点及建议进行了评述。     

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。     

辽宁省生长季气候变化及其对春玉米产量的影响

为了明确气候变化对辽宁省春玉米产量的影响,基于1968—2017年气象站点数据,结合标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),运用M-K趋势分析、相关分析及回归分析等数理统计方法研究了辽宁省春玉米生长季各气候要素、干湿变化特征及其与春玉米产量的关系。结果表明:降水量除丹东呈增加趋势外,其它地区呈现减少趋势; 大部分地区温度呈现升高趋势,风速呈显著减弱趋势,相对湿度变化趋势不显著; 日照时数除辽阳、本溪呈不显著增加外,其他地区呈减少趋势。降水、最高温和平均温是影响辽宁省春玉米产量的重要因子,尤其是朝阳、葫芦岛、锦州、阜新和大连地区,春玉米对这些要素更敏感,与降水量正相关,与最高温、平均温负相关,未来降水量减少、温度升高将不利于这些地区春玉米生长。随着位置东移降水量逐渐以负效应为主,温度逐渐表现为正效应。除阜新、抚顺、本溪等部分地区呈现干旱化外,其他地区表现为不显著的湿润化趋势。朝阳、葫芦岛、阜新等地区春玉米产量对6月、7月的干湿变化较敏感,易受旱减产; 干旱化将使阜新春玉米生产形势变得严峻,朝阳、锦州、大连地区湿润化对春玉米生长有利; 沈阳、鞍山、辽阳和营口地区5—9月的干湿状况均对春玉米产量有影响,抚顺、本溪、铁岭等地区则易受6—8月的干湿状况影响,这些地区当前较适宜春玉米生长; 丹东地区易受涝减产,且湿润化趋势将会对该地区玉米生产造成不利影响。辽宁省不同气候要素及干湿变化对不同地区春玉米产量的影响效应有正有负,程度也各不相同,各地应因地制宜采取合理措施促进玉米丰产。     

2022年夏收粮油作物生育期气象条件及其影响分析

基于主产区气象观测站和农业气象站实测气象资料和作物发育期资料,计算冬小麦和油菜生长季的气候适宜度和灾害指数等参数,评价该阶段气象条件对夏收粮油作物的利弊影响。结果显示：2021/2022年度冬小麦、油菜生育期内,产区大部光热充足、土壤墒情适宜,冻害、干旱等农业气象灾害影响程度偏轻,气候适宜度高于上年和近5a平均值,气象条件利于夏收粮油作物生长发育和产量形成;成熟收获期间多晴好天气,收获进度快、质量高。但北方冬麦区秋播期多雨渍涝,冬小麦播种期明显推迟,冬前壮苗比例偏少、分蘖不足。江南和贵州等油菜产区冬季持续阴雨寡照,影响油菜发育进程。     

黑龙港流域夏玉米生育期降水、需水和干旱时空分布特征

黑龙港流域地下水超采导致水分极度匮乏,提高降水利用效率成为该区夏玉米生产的关键。该文利用黑龙港流域18个地面气象观测站1966—2015年逐日气象数据,对玉米全生育期及各生育阶段的有效降水量、需水量、作物水分亏缺指数、干旱发生频率的时空分布特征等进行了分析。结果表明,夏玉米全生育期有效降水量292.89～361.56 mm,呈"东北高、西南低"的趋势;需水量362.82～444.04 mm,呈"南部高,北部低"的趋势;近50年总有效降水量和需水量均呈下降趋势,且需水量的变化与平均日照时数、平均风速呈高度正相关;全区干旱发生频率为48.30%,其中南部超33.3%,中部及北部超66.6%;黑龙港中部和北部在成粒和灌浆阶段出现干旱的几率较大,南部在成粒阶段出现干旱的几率较大。该研究为黑龙港夏玉米降水资源的高效利用提供了理论依据。