基于气象关键因子的河南省夏玉米产量预报研究

以河南省13个地市1990-2006年逐旬光温水气象资料为基础,通过相关分析确定了影响河南省夏玉米产量的关键气象因子,建立了7月中旬-9月中旬的夏玉米气象产量预报模型。将全省由南至北划分为三个区域,分区回代1990-2006年资料对模型预报准确率进行回代检验,并利用2007-2010年资料对模型进行试报。检验结果表明,模型回代准确率全省为88．4％,不同区域间回代准确率差异明显,北部最高92．9％,中部次之87．4％,南部最低83．4％,分析原因主要受夏玉米产量年际波动的影响;模型预报准确率全省为94．9％,各区域差别不大,基本在95％左右。     

夏玉米茎流速率变化规律及其影响因子研究

采用FLOW32-1K包裹式茎流计测量茎流速率,分析2018年夏玉米(郑单958)蒸腾量(本研究采用茎流)与气象因子,包括净辐射、温度、饱和水汽压差(VPD)、风速的相关性,并以Pearson相关性系数进行评价。结果显示:试验期间土壤含水率保持在田间持水率的70%～80%,得出在玉米不受水分胁迫条件下,茎流速率与净辐射、温度、VPD、风速均呈线性相关,相关系数分别为0.754、0.622、0.674、0.443,表明太阳辐射与茎流速率关系最密切,与风速关系最小。在夏玉米生长吐丝期、灌浆期和成熟期,晴天时茎流速率日变化为单峰曲线,早上5∶00茎流开始启动,随后茎流速率逐渐上升,在11∶00茎流速率达到峰值74.5 g·h~(-1),随后又降低,一般在21∶00降低为0.0。雨天时由于大气辐射不稳定,表现为多峰曲线,且茎流速率波动较大(0～37.7 g·h~(-1))。经计算夏玉米在灌浆生长期叶面积指数稳定在4.4,这时基础作物系数K_(cb)为1.0,9月10日后显著下降,至收获时(10月1日)降低至0.55。     

1971—2016年河南省夏玉米生长季极端干旱时空特征

选用地表湿润指数,利用1971—2016年气象数据对河南省夏季极端干旱发生的时空特征进行了分析。结果表明：近46 a来,河南省夏季极端干旱发生频数在年均0.08～2.15月之间,总体上呈现微弱的下降趋势。6月和9月极端干旱发生次数高于7月和8月。1970s发生频数最多,2000s最少,2010s呈现回升的趋势。6月和9月极端干旱发生站次百分比明显高于7月和8月,且6、7月和9月的发生站次百分比在2010s也呈现回升趋势。各年代平均发生频数均以豫南地区最高,近46 a来极端干旱总次数呈现由南向北逐渐递减的分布特征,但6月份发生总次数高值区则主要分布在豫中和豫西地区。全省范围内极端干旱发生存在明显的4~8 a周期变化,2010s极端干旱发生频数和站次百分比均呈回升趋势,应引起夏玉米生产上的关注和重视。     

陇东冬小麦夏闲期降水量时空分布特征及其与产量的关系分析

首先分析西峰1971~2004年先年7~9月夏闲期降水量与次年冬小麦产量相关关系,进而利用陇东15个气象观测站1971~2004年7~9月降水资料,讨论降水的时空分布特征。结果表明:7~9月降水量与次年冬小麦气象产量通过0.01信度检验,达到显著相关水平;降水量年际最大值出现在2003年,为464.8 mm,最小值出现在1991年,为130.2 mm,最大值是最小值的3.6倍,年际周期以7 a周期最为显著,年代际以13 a长周期最为明显。降水量年代际变化明显,上世纪70、80年代降水正常或略偏多;90年代降水普遍偏少或特少,降水距平均为负值;2001年以来,降水明显偏多。降水总量以正宁为最大值中心,向西及西北分为两支逐渐减少,中部的华亭成为次大值区域,这样的分布特征与陇东的地理和地形条件密切相关。     

1980-2009年西藏西北部潜在蒸散时空分布特征及其影响因素

通过分析西藏西北部潜在蒸散量的时空分布以及影响潜在蒸散的气候因素.结果表明:①西藏西北部潜在蒸散呈现从西北向东南减少的分布特征,最大潜在蒸散出现在夏季,春季次之,冬季最小.近30 a来,除冬季潜在蒸散呈略微增加趋势外,其余均呈减少趋势.气温、相对湿度和降水量呈增加趋势,平均风速和日照时数呈减少趋势;潜在蒸散与气温、风速、日照时数呈正相关,与相对湿度、降水量呈负相关.②影响潜在蒸散的主要气象要素为相对湿度、平均气温和日照时数,风速对冬季潜在蒸散的影响最为显著;近30 a来,风速减小、日照时数减少、相对湿度增加是导致潜在蒸散量减少的主要气象影响因子.西藏西北部地区潜在蒸散的变化存在“蒸发悖论”现象,即在气温升高[0.55℃·(10a)-1]的背景下,潜在蒸散呈下降趋势[10.02 mm ·(10a)-1].     

近50年河南省夏玉米生产潜力及产量差时空变化特征

利用河南省96个县1961—2010年气象资料和夏玉米实际产量,采用逐步订正模型,计算了近50年河南省夏玉米光温生产潜力和气候生产潜力,分析了光温生产潜力与气候生产潜力、光温生产潜力与实际产量两种产量差的时空变化特征。结果表明:(1)光温生产潜力由北向南、由东向西递减,近50年呈极显著下降趋势,全省平均每10 a减少696.8 kg·hm-2,北、中大部分站点和南部的部分站点下降幅度较大。(2)气候生产潜力南部高于北部、东部高于西部,近50年变化趋势不明显。光温生产潜力与气候生产潜力之间的产量差呈极显著下降趋势,平均每10 a减少958.7 kg·hm-2。(3)夏玉米实际产量极显著增加,光温生产潜力与实际产量之间的产量差极显著下降,平均每10 a减少1 718.0 kg·hm-2,但71.9%的站点产量差大于24 000 kg·hm-2,产量潜力仍有较大提升空间。降水是制约河南省西部夏玉米产量的主要因素,可通过灌溉提高产量;后期热量不足影响北部玉米产量进一步提高,选用中早熟品种和改进栽培技术是提高产量的途径;东部可通过增加灌溉面积、选用优良品种和科学施肥等措施缩小产量差。     

施氮量对滴灌超高产春玉米根系时空分布及产量的影响

为探究不同施氮量对北疆滴灌超高产春玉米根系生长时空分布特征的影响,采用土壤剖面取样法大田研究了0、150、300、375和450 kg·hm~(-2)5个施氮水平对春玉米0~60 cm土层根系生长及产量的影响。结果表明,滴灌超高产春玉米根干重和根长度主要集中在0~20 cm土层,且生育期内表现为先升高而后降低变化,吐丝期达到峰值。增加施氮量显著提高各土层根干重密度和根长密度。大喇叭口期配合吐丝期施氮可明显延缓春玉米各土层根系衰老,特别是显著提高灌浆期20~60 cm土层根系活力。当施氮量在300 kg·hm~(-2)左右时,春玉米根系长势相对较好,此时农学利用率为13.8 kg·kg-1,籽粒产量为17 117 kg·hm~(-2),较缺氮处理增产32.10%。若继续增加施氮量,各土层根系参数表现为降低变化趋势,且增产不显著,农学效率明显降低。综合考虑,该地区春玉米获取超高产的适宜施氮量可确定为拔节期结合大喇叭口期配合吐丝期施氮300 kg·hm~(-2)。     

西辽河流域玉米水分平衡时空分布格局

以栅格为基本单元,建立农田水分平衡模型,定量计算了西辽河流域玉米水分平衡量,揭示了西辽河流域玉米生长发育不同时段水分平衡特征与规律性,以期为区域农业可持续发展提供定量依据与支持。研究表明:(1)西辽河流域玉米全生育期的需水量为607mm,5月苗期最小,7、8月抽雄、灌浆期达到峰值;(2)西辽河流域玉米全生育期实际蒸散量约355mm,5月苗期最小,7月份达118mm,为全生育期的最高值;(3)西辽河流域玉米农田水分平衡量仅在5月的苗期出现少量的水分盈余,其它月份均表现为水分亏缺的特征,8月份亏水量最大;玉米亏水量地域差别较明显,呈现出由流域东部平原、西南部山地向中部科尔沁沙地逐渐递增的趋势。     

黄土高原夏半年降水气候变化特征及对作物产量的影响

利用黄土高原56站夏半年(4~10月)降水总量资料,分析了其空间基本分布特征,用EOF、REOF方法对平均降水总量进行了气候分区,用方差分析方法分析了其时间变化特征,对比分析了多雨年和少雨年降水对冬小麦及玉米产量的影响。结果表明:黄土高原夏半年降水具有明显的南北和东西差异,可分为6个气候分区,不同区域降水的年代际变化明显;在时间分布上少雨年份和多雨年份交替出现,自1986年以来降水总量趋于减少趋势;对比分析表明,上年7~10月和当年4~6月多雨使冬小麦产量增加420~720 kg/hm2,少雨使冬小麦产量减少180~660 kg/hm2,当年4~9月多雨使玉米产量增加435 kg/hm2,少雨使玉米产量减少435 kg/hm2。     

1951-2014年辽宁省气象干旱时空特征分析

利用辽宁省56个国家气象观测站1951-2014年逐日降水量和气温资料,依据当前气象干旱监测业务中使用的气象干旱综合监测指数(MCI),使用国家标准《气象干旱等级》中对干旱事件的定义,分析讨论了1951-2014年辽宁省气象干旱事件的时空分布特征和变化规律。结果表明:1)辽宁省近64年来气象干旱事件出现的频率高、影响范围广,特别是2000年后气象干旱范围呈急剧上升趋势;春旱和秋旱影响范围增长速率最大,春旱的影响范围最广;2)辽宁省气象干旱的发生频率分布有很强的地域特征,辽西地区是气象干旱高发区;3)四个季节都有可能发生气象干旱,其中春旱发生频率最高,夏旱次之,秋旱发生频率相对较小;4)辽宁省出现的气象干旱事件强度(持续时间)呈现全省普遍偏大(偏长)或者普遍偏小(偏短)的一致特征,辽中地区是易发生强干旱并持续的敏感区。     

额济纳绿洲植被生态需水量空间分布

生态环境需水量是当前水资源管理等学科研究的重点和难点。以额济纳绿洲为例,采用GIS技术进行生态分区的基础上采用阿维里扬诺夫方法估算绿洲植被生态需水。结果表明:现状2009年绿洲植被最低生态需水总量为4.72262×108m3。从地区分布看,东河上段、东河中段、东河下段、西河、两湖区和中戈壁的植被生态需水分别占绿洲植被总需水量的8.8%、2.8%、34.3%、46.3%、6.8%、1.0%。要将植被恢复到20世纪80年代的规模,绿洲植被最低生态需水总量为7.12841×108m3。从地区分布看,东河上段、东河中段、东河下段、西河、两湖区和中戈壁的植被需水占绿洲植被总需水量的12.7%、4.5%、30.6%、39.6%、10.6%、2.0%。在现状流域水量分配方案下,平水年和枯水年都存在不同程度的缺水量。以上研究成果可为目前实施的生态水量调度提供技术支撑和参考。     

膜孔灌夏玉米耗水特性和水分生产效率试验研究

通过测坑试验,研究了膜孔灌灌水频率和灌水量对夏玉米耗水量、产量和水分生产效率产生的影响。结果表明,拔节期和抽穗期是玉米需水的关键阶段;相同灌水频率时,耗水量随灌水量的增加而增大,相同灌水量时,耗水强度随灌水频率的增加而增大;玉米产量与玉米生育期总耗水量之间呈良好的抛物线关系;膜孔灌夏玉米产量和水分生产效率较佳的需水量是2546～3410 m3·hm-2;灌水条件相同时,玉米膜孔灌比常规畦灌的耗水量减少6．2％,水分生产效率提高23．3％,增产15．9％。     

基于标准化降水指数的邢台地区的干旱特征

干旱是邢台地区的主要气象灾害之一,基于1972～2008年邢台地区17个县（市）气象站的逐月降水资料,采用标准化降水指数,分析了邢台地区的干旱时空分布特征。结果表明：邢台地区干旱的发生程度具有阶段性,70年代春旱比较多,80年代冬旱较多,90年代秋冬旱及春旱较多,2001～2008年秋冬旱较多发。用主成分分析对邢台地区...     

近50年来哈尔滨市沙尘暴发生规律及气象特征研究

利用哈尔滨市地面气象站1961年-2010年观测数据,分析了哈尔滨市沙尘暴的时空变化规律、研究了气象特征与下垫面的关系,结果表明:1)哈尔滨市沙尘暴的发生规律存在年代际变化,进入21世纪后,有上升的趋势。2)研究区沙尘暴发生次数与大风日数、风速风向、气温等气象条件存在着较好的相关性,且认为影响哈尔滨市沙尘暴的主要风向为西南风。3)通过与下垫面地貌因子的组合关系的分析,认为远距离沙源地有科尔沁沙地、浑善达克沙地,近源主要为哈尔滨市周围的耕地和沙化地,这也是哈尔滨沙尘天气主要为扬沙和浮尘的重要原因。     

黑龙江省南部玉米田间土壤湿度长期时空变化特征及与产量的关系

应用黑龙江省南部1983—2009年15个农业气象观测站玉米生长季的土壤湿度资料,采用气候倾向率统计方法,利用GIS空间分析模块,分析了黑龙江省玉米生长季不同生育期土壤相对湿度的时空变化特征及与产量的关系。结果表明:近27年来黑龙江省南部玉米生长季不同生育期土壤相对湿度均呈下降趋势,与降水量呈极显著正相关;土壤相对湿度的空间分布存在明显差异,黑龙江省玉米产区松嫩平原中东大部及三江平原土壤相对湿度正常或偏高,松嫩平原西部土壤相对湿度偏低。土壤相对湿度年变化倾向率空间分布特征为松嫩平原中东大部、牡丹江大部呈下降趋势,仅少数地区呈增加趋势。松嫩平原西部偏旱地区的青冈、泰来玉米实际单产与生长季各生育期的土壤相对湿度均呈显著的正相关,土壤偏干或偏湿对玉米的产量形成均存在不利的影响。     

气候变化下滇中地区水稻需水量与灌溉需水指数时空变化研究

基于1961—2013年滇中地区48个气象站逐日气象数据和2014—2018年5个水稻灌溉试验站的水稻生育期观测资料,利用Penman-Monteith公式和单作物系数法,并结合线性趋势和Mann-Kendall法计算分析了近53 a滇中不同分区水稻不同生育期需水量(ET_c)、有效降雨量(P_e)、净灌溉需水(IR)和灌溉需水指数(IRI)的时空分布特征。结果表明:1961—2013年滇中地区ET_c、P_e、IR和IRI平均值分别为546.34、235.96、310.38 mm和0.57,ET_c和P_e均呈显著减少趋势,IR和IRI呈波动上升趋势,每10 a其变化幅度分别为-4.358、-6.468、1.2 mm和0.8%。ET_c减小趋势主要集中在滇中I-2区和干热河谷Ⅵ区,P_e减小趋势主要集中在滇中I-3区和滇中I-4区,IRI上升趋势主要集中在滇中I-3区和滇中I-4区,ET_c、P_e...     

直插式根灌的土壤水分时空分布与节水效率

在塔里木河下游枣树生态经济林进行根灌试验,研究了直插式根灌条件下的土壤水分时空分布和节水效率。结果表明:(1)灌水过程中直插式根灌的土壤水分分布在0~100 cm土壤层,随灌溉时间增加,土壤含水量,0~20 cm土层呈波动变化,80~100 cm土层基本稳定,其余各土层呈S型增加;(2)不同时期1 m深土层平均土壤体积含水量最大值及达到最大值的时间,枣树生长初期为44.62%、7.5 h,花期为43.26%、12.5 h,幼果期为46.3%、15 h;(3)根灌过程中,各土层土壤含水量变异系数大小次序为80 cm20 cm40 cm60 cm100 cm;灌后土壤平均含水量,80、100 cm土层与其余各层之间差异显著,20、40、60 cm土层之间差异不显著,80 cm土层土壤含水量空间异质性最高;(4)三次试验后20 d内,0~100 cm土层的平均土壤体积含水量消退速率分别为0.21%·d~(-1)、0.19%·d~(-1)和0.17%·d~(-1),土壤体积含水量60 cm和100 cm土层消退速率稳定,40 cm土层呈先消退后增加的趋势,20 cm土层0~10 d迅速消退,80 cm土层11~20 d迅速消退;(5)直插式根灌的节水效率比地表滴灌高27.78%,水分利用效率分别比地表滴灌和漫灌高8.12%、52.46%。     

夏玉米水分—产量反应系数研究

利用3 a的试验资料,对夏玉米生长发育期间的气象条件、产量性状、水分利用效率(WUE)和水分-产量反应系数进行了分析.结果表明:夏玉米各个生长发育阶段水分亏缺对产量的影响不一样,其中抽雄期水分亏缺对产量的影响最大,水分-产量反应系数达1.443,说明这个阶段是灌水增产的关键期.     

砾石覆盖量对夏玉米作物系数及水分利用效率的影响

为评价半湿润易旱地区砾石覆盖对土壤贮水量、作物生长与产量及水分利用效率的影响,利用杨凌地区夏玉米2014年实测数据及气象数据,基于Penman-Monteith公式计算了砾石不同覆盖量下全生育期内参考作物蒸发蒸腾量,并根据FAO推荐的分段单值平均法,计算夏玉米各生育期作物系数,以及砾石不同覆盖量下作物水分利用效率。结果表明:砾石覆盖的保水效果主要体现在作物生长初期,拔节期最大砾石覆盖处理0~200 cm土壤贮水量较对照增大12.8%,后期由于冠层覆盖影响其效果减弱;夏玉米全生育期作物系数与覆盖量呈线性关系;覆盖量越大,不同生育阶段的作物系数也相应增加;叶面积和株高与作物系数有着较好的回归关系,可以对生育期内的玉米蒸散量进行预报;砾石覆盖可以缩短夏玉米生育期的天数,最大可缩短19 d;砾石覆盖能促进作物生长,提高作物产量,且在该试验覆盖量范围内,覆盖量越大,增产增效越明显,随覆盖量增加,各处理分别较对照提高4.65%~38.17%;作物水分利用效率随覆盖量的增大分别较对照提高2.94%~32.99%。