基于灰色模型的黑龙江省水稻生育期热量指数分析及预测

选择黑龙江省11个水稻农气观测站点为研究对象,利用1971-2016年逐旬气温资料和水稻发育期资料,将黑龙江省划分为东、西、南三个区域,使用微分方程动态建模方法建立3个区域5、6、7、8月热量指数的灰色预测模型,在此基础上滚动预报水稻生育期的总热量指数,以期开展黑龙江省水稻低温冷害的预测服务。结果表明热量指数能够很好地反映水稻生育期热量条件,且与低温冷害年有很好的对应关系。黑龙江省不同水稻产区热量指数灰色模型模拟结果与原序列关联度均达到0.88以上,通过了关联度检验和残差检验,1971-2010年拟合平均准确率为94.6%～97.6%,且7、8月的预报准确率普遍高于5、6月;2011-2016年的试报准确率均在97%以上,说明各模型的模拟效果很好。利用灰色模型预测黑龙江省水稻生长季热量指数是可行的,可以满足水稻生长发育过程中延迟性冷害的实时评估需求。     

基于当量积温对寒地水稻生长季低温冷害年的判定

基于水稻生物学性质,根据气温昼夜节律和水稻温强系数研究成果,从热量影响水稻发育的多种角度出发,设计当量积温、负当量积温、热量匹配累积指数三种水稻生长季热量表征指标,研究寒地水稻低温冷害的判识方法。采用21a滑动平均法,获得黑龙江省1971-2016年水稻生长季各热量指标的距平百分率,分析其对低温冷害的判识能力。结果表明：各热量指标距平百分率取值越低,对冷害的指示能力越高;利用加权隶属度模型构建三者综合距平百分率冷害判定模型,距平百分率＞-5%为无冷害,-10%＜距平百分率≤?5%为轻度冷害,-15%＜距平百分率≤-10%为中度冷害,距平百分率≤-15%为重度冷害;综合距平百分率能够判识水稻生长季的低温冷害,且能反映冷害程度,对典型冷害年的判识准确率达100%;黑龙江省冷害群发性特征非常明显,如1971、1972、1976、1981、1983、1992、2002和2009年典型冷害年,不仅冷害发生区域广,且冷害程度较重;1986、1987、1989、1993、1995和2003年为轻度或局地冷害年。     

哲盟热量资源与棉花开发生产

哲盟在温度偏高、雨水调和的年份，种植棉花的纯经济效益比种植其他作物都好得多。但农业气候条件严重地制约着棉花的开发生产，其中以低温冷害的影响最为严重。搞好热量条件的分析和预报，实行以覆膜为核心，促进生育，充分利用热量资源的一整套农技措施，是棉花开发生产获得较高产量的关键环节。     

美国玉米产量业务预报方法研究

利用1961 -2006年美国玉米平均单产资料、美国玉米种植区14个代表站玉米生长季逐日平均气温、降水量以及西太平洋月平均海温、北半球500hPa平均高度场环流资料,分别建立了基于地面气象要素、海温、环流资料的美国玉米产量预报模型.利用三种模型分别对1995 -2004年美国玉米平均单产进行预报检验,各模型10a平均预报准确率均在95%以上,但各模型预报准确率波动较大,因此,根据各模型的历史准确率,利用加权方法建立了集合预报模型.2005年、2006年试报结果表明,集合预报模型的准确率均在95%以上,能够满足业务服务的需要.     

内蒙古地区玉米低温冷害动态监测指标的建立

利用内蒙古主要玉米种植区36个站点1981-2010年的气象和玉米产量资料,10个农业气象观测站的发育期资料及玉米品比试验资料,分析了5种熟性玉米品种正常年份的热量需求,确定各品种主要发育期平均出现日期和标准活动积温下限.采用相对活动积温距平（TXJ）计算方法,统计了近30a各站主要发育期的TXJ,以TXJ负值和减产率的关联性为基础,确定各品种一般低温冷害和严重低温冷害的TXJ阈值监测指标. 36个站近30a的回代检验和24个典型年分析表明：冷害发生与减产的吻合率随生育进程呈增加的趋势,在吐丝-乳熟期最高,达到69％,乳熟-成熟期次之,为67.1％;晚熟品种吻合率高于偏早熟品种,严重冷害（76.6％）高于一般冷害（57.2％）;典型年判断准确率平均为95.8％,吐丝期以后达到100％;吐丝-乳熟期是冷害发生最敏感的时期.该指标综合反映了生长季各阶段低温累积效应和高温补偿效益,农学和生物学意义明确,可在内蒙古低温冷害监测业务中推广应用.     

基于WOFOST模型的内蒙古河套灌区玉米低温冷害评价

利用内蒙古河套灌区玉米生长发育观测资料,结合已有研究成果,对WOFOST模型进行本地化及适应性检验;利用研究区内12站1961-2010年逐日气象资料,分区作物参数,模拟玉米生长发育过程,确定抽雄期延迟日数、灌浆指数为玉米低温冷害指标,贮存器官干物重波动百分率为减产情况评价指标,对历史低温冷害年及减产情况进行分析。结果表明：本地化的WOFOST模型在内蒙古河套灌区的应用效果较好,可以用于该地区玉米生长的模拟;WOFOST模型能够较好地模拟玉米发育程度对低温冷害的响应,以抽雄期延迟日数和灌浆指数为冷害指标评估的历史冷害发生状况基本符合实际情况,1961-2010年研究区12个站点共发生不同程度低温冷害260站次,其中重度冷害占37.3%,轻中度占62.7%,在发生严重冷害的年份中,84.7%的年份表现为减产的趋势。本文结论与传统方法相比,玉米低温冷害评价的生物学意义更加明确,本地化的WOFOST模型可以在河套灌区玉米低温冷害监测、评估等业务中应用。     

CottonXL模型模拟研究延迟型低温冷害对棉花纤维品质的影响

为了明确不同程度、不同时段低温对棉花纤维品质的影响,该研究利用棉花延迟型低温冷害指标和灾情资料,筛选出1961－2018年间不同程度延迟型低温冷害的典型年份,在实现棉花功能结构模型CottonXL模型本地化应用的基础上,利用CottonXL模型模拟不同程度冷害对纤维品质的影响。结果表明：CottonXL模型能够较准确地模拟延迟型冷害对棉花纤维品质的影响,不同热量条件下纤维长度、纤维比强度、马克隆值模拟结果与实测值间的RMSE分别为0.7 mm、0.9 cN/tex、0.1。冷害对棉花纤维马克隆值影响最大、纤维比强度次之,对纤维长度影响最小。随冷害程度的加重纤维长度较长、纤维比强度较大且马克隆值适中的棉铃数量显著减少（P＜0.01）,纤维品质整体下降。发生轻度、中度和重度冷害时,纤维长度分别下降0.8、1.4和1.5 mm,纤维比强度分别降低3.9、4.5和5.1 cN/tex,马克隆值分别降低1.0、1.2和1.4。同等程度延迟型低温冷害情况下,夏秋季低温冷害对纤维品质的影响大于春季低温冷害。轻度夏秋季型低温冷害对纤维品质的影响较中度春季型低温冷害更大。     

改进作物水分亏缺指数用于东北地区春玉米干旱灾变监测

为了明确不同程度、不同时段低温对棉花纤维品质的影响,该研究利用棉花延迟型低温冷害指标和灾情资料,筛选出1961－2017年间不同程度延迟型低温冷害的典型年份,在实现棉花功能结构模型CottonXL模型本地化应用的基础上,利用CottonXL模型模拟不同程度冷害对纤维品质的影响。结果表明：CottonXL模型能够较准确地模拟延迟型冷害对棉花纤维品质的影响,不同热量条件下纤维长度、纤维比强度、马克隆值模拟结果与实测值间的RMSE分别为0.7 mm、0.9 cN/tex、0.1。冷害对棉花纤维马克隆值影响最大、纤维比强度次之,对纤维长度影响最小。随冷害程度的加重纤维长度较长、纤维比强度较大且马克隆值适中的棉铃数量显著减少（P＜0.01）,纤维品质整体下降。发生轻度、中度和重度冷害时,纤维长度分别下降0.8、1.4和1.5 mm,纤维比强度分别降低3.9、4.5和5.1 cN/tex,马克隆值分别降低1.0、1.2和1.4。同等程度延迟型低温冷害情况下,夏秋季低温冷害对纤维品质的影响大于春季低温冷害。轻度夏秋季型低温冷害对纤维品质的影响较中度春季型低温冷害更大。     

多息农业气象预测系统

利用大气环流,海温,太阳黑子面积指数等多种信息作为预测信息,建立以长期及超长期农业气象预报为主体的农业气象预测系统。该系统容纳的预报信息量大,面广,并采取了“攻击”技术处理预报因子,使预报因子的独立性提高,从而大幅度提高了农业气象预测的准确率。     

2023年秋收作物生长季农业气象条件评价

基于全国2433个气象台站2023年实时和历史同期（1991-2020年）观测资料、农业气象观测站和试验站作物发育期观测资料,利用农业气象评价指标、作物气候适宜度模型、农业气象灾害指数等方法,综合评估2023年主要秋收作物生长季内农业气象条件、生长适宜度、农业气象灾害等对作物生长和产量的影响。结果表明：2023年秋收作物生长季大部农区光温适宜、降水充沛,农业干旱、低温冷害、南方高温热害、寒露风等灾害影响偏轻,总体上利于秋收作物产量形成。但京津冀和东北等地强降水导致部分农田发生较重渍涝灾害,华北、黄淮和新疆等地夏季高温极端性强,北方地区春季阶段性低温,湖北湖南部分晚稻遭受寒露风灾害,西南地区南部春旱持续时间长,北方部分农区夏季阶段性干旱,部分农作物生长受到一定不利影响。