宁夏枸杞生长季气候变化特征及其影响

为明确宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）生长季气候变化特征及其对枸杞生长的影响,为决策部门有效利用气候资源提供数据支撑,本文基于1961-2017年宁夏17个气象站点的观测数据,采用数理统计分析、Mann-Kendall突变检测、气候倾向率和相关性检验等方法,分析了宁夏枸杞生育期气候变化特征及其影响。结果表明：气候暖干化是宁夏枸杞生育期气候变化的主要特征。近57 a来,气候变暖使宁夏枸杞生育期平均气温、≥ 10℃积温及日照时数增加,其线性趋势通过了0.001显著性水平检验。平均气温在1990年左右发生突变,1991-2017年平均气温比1961-1990年上升了0.7℃。≥ 10℃积温在20世纪90年代增加速率最大,2003年发生突变,比突变前年平均增加370.6℃。日照时数在2005年前后发生突变,突变后平均年日照时数增加93.9 h。降水量整体呈弱的减少趋势。气候变化对枸杞生长发育的影响利多弊少。气温升高,春季气温回升快,积温增多,整个生育期热量条件充足,使枸杞树萌芽期提前,总生育期延长,单产提高;果熟期、采摘期降水量减少,使枸杞炭疽病、黑果病发生机率减少,有利于品质提高。研究发现,中宁枸杞产量与稳定通过5℃到枸杞萌芽期的积温、≥ 10℃积温均显著正相关。同时,气候变暖增加了冬季农田土壤水分蒸发,病虫害发生有增加趋势。如何充分利用有利的气候资源,减轻或避免气候变化对枸杞生产的不利影响是需要进一步研究的重要内容。     

气候变化对宁夏农业的影响综述

20世纪60年代中期以来,宁夏地区气候变化的主要特点是：气温升高、降水减少,1986年附近发生了一次明显的气温跃变,跃变后年平均气温升高了1.0℃,模拟预测显示,2080s宁夏的年平均、冬季和夏季平均气温还将明显上升,降水量较基准时段将有所增加。对主要作物而言,宁夏气候变暖以后春小麦气候产量下降明显,减产幅度在30%～60%;气候变暖为水稻高产品种的引进创造了条件,使单产变率减小,保证高产稳产;气温增幅在2.8℃内对玉米生产有利,增幅超过2.8℃会造成玉米减产;生育期平均温度升高会对马铃薯的产量产生负面影响,生育期提早,停止生长期推迟,生长季延长约15d。对于宁夏当地的特色农产品生产而言,枸杞、硒砂瓜、酿酒葡萄都会受到气候变暖、降水减少的不利影响,必须合理补充灌溉。对作物品质而言,气候变暖为酿酒葡萄、玉米等喜温和喜热作物生长发育提供了更充足和更有利的热量资源,使这些作物的品质有所提高。另外,气候变暖使某些农作物的适宜种植面积扩大,使宁夏地区采用的作物品种的熟性由早熟向中晚熟发展、多熟制向北推移和复种指数提高,但气候变暖后病虫害的影响会增加。在引黄灌区,有利于发展喜热、喜温的优质特色农业,可扩大酿酒葡萄、硒砂瓜等特色农业的种植面积。     

宁夏气候变化及其对农业生产的影响

选取宁夏20个地面气象站1961-2005年逐日平均气温、逐日最低气温、逐日降水量资料,分析年平均气温、日平均气温稳定通过0℃积温、无霜期、生长期降水量等的变化规律.结果表明:20世纪90年代以后宁夏各地明显升温,20世纪90年代和2001-2005年年平均气温平均升高了0.5℃和0.9℃,≥0℃积温平均增多了94.9℃·d和225 2℃·d;90年代以后无霜期平均延长了6.8d,作物生长期降水量呈减少的趋势,平均减少了12.5mm;气温升高也使得冬小麦种植北界明显向北、海拔上界明显向高处扩展.     

全球气候变化对泾河流域径流和输沙量的潜在影响

 全球气候变化对水循环产生巨大影响,而降水特征的变化因区域的不同有较大差异,这些变化对河流径流、泥沙及区域水土流失具有重要影响。以1961—2006年泾河流域降水、径流和输沙量等资料为基础,建立降水和径流、径流和输沙量之间的统计关系。通过5个大气环流模式(HadCM3、CGCM2、CSIRO-Mk2、ECHAM4和GFDL)对泾河流域未来不同时期(2010—2039年、2040—2069年和2070—2099年)的降水量进行模拟,进而根据统计关系计算出未来不同时期该流域的径流、输沙量。结果表明:不同大气环流模式对该流域降水量模拟结果不同,导致未来气候条件下径流和输沙量的预测也存在一定差异。比较IPCC排放情景中的A2、B2气候情景发现,在A2情景下径流和输沙量响应更为强烈。与近期实测资料(1961—2006年)相比,未来(2010—2099年)泾河流域降水、径流和输沙量的变化范围分别为-5.53%～31.65%、-9.26%～53.44%和-11.13%～64.59%,平均增加11.69%、19.78%和23.94%。研究结果对未来黄土高原水土保持规划和治理策略的制订具有指导意义。     

应用GCMs和历史气候资料生成我国在CO2倍增时的气候情景

采用3种大气环流模型(GCMs)的输出结果,并结合我国各地有代表性气象台站20-30年的逐日气象资料,在微机上生成了我国在CO_2倍增时的3种气候情景.进而分析了我国未来温度、降水和太阳辐射3要素可能的时空分布特征和季节变化趋势,并推测我国易受全球气候变化不利影响的脆弱地区.     

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。     

气候变化和品种更替对东北地区春玉米产量潜力的影响

东北地区是中国重要的粮食生产基地。近50 a中国东北地区正经历着一次显著的增温过程,年平均气温每10a增加0.38℃。明确气候变化对东北春玉米产量的影响以及新品种对产量的贡献对实际生产有重要的指导意义。该文利用通过参数调试与验证后的APSIM-Maize模型,对吉林梨树县春玉米的产量潜力进行模拟分析,解析了不同年代育成的玉米品种的产量潜力,明确了气候变化对春玉米产量潜力的影响以及品种对增产的贡献。结果表明,假设1961－2010年种植的玉米品种不改变,种植20世纪60年代的农家种50 a平均产量潜力为7 879 kg/hm2,种植70年代育成品种50 a平均产量潜力为11 482 kg/hm2,种植80年代育成品种50 a平均产量潜力为12 148 kg/hm2,种植90年代育成品种50 a平均产量潜力为13 400 kg/hm2,种植2000年以后育成的玉米品种50 a平均产量潜力为14 139 kg/hm2,随玉米品种育成年代的后移而增大;1961－2010年随着新品种的育成而不断更替品种时,产量潜力50 a平均值为11 537 kg/hm2。在栽培管理措施不改变的条件下,1961－2010年种植同一品种,产量潜力呈下降的趋势,气候变化对玉米产量潜力的影响表现出负效应,减产率在22%～26%,生育阶段内日照时数的下降是产量潜力下降的主要气候因素;当品种不断更替时,玉米的产量潜力呈上升的趋势,新品种的增产贡献率为46.1%～79.0%,品种的改良对气候变化的负效应有一定的补偿作用;新玉米品种从开花到成熟生育阶段天数延长,成熟期生物量和收获指数增大有利于产量的提高。     

响应气候变化的棉花生长模拟与县域尺度产量评估

为评估气象变化对棉花生长和县域尺度产量的影响,使用校正的CROPGRO-Cotton模型实现棉花生长模拟和响应气候变化的年际籽棉产量评估.2018年和2019年的田间试验数据被用于校正和验证CROPGRO-Cotton模型,结果表明校正的CROPGRO-Cotton模型对物候发育期模拟精度较好,出苗期、开花期、结铃期和...     

未来气候变化对重庆地区冬小麦产量的影响

分析重庆地区40 a来气候变化对冬小麦产量的影响,用WOFOST作物模型与BCC-T63气候模式相结合,定量化地估算未来50 a(2001-2050年)重庆地区冬小麦产量变化趋势。结果表明:在目前的品种和生产条件下,未来气候变化后重庆地区冬小麦的产量变化波动不是很大,减产幅度在2.0%~5.0%,平均减产3.0%。     

锌对小麦生长及产量的影响

研究表明，缺锌是制约小麦高产的主要因素之一。缺锌条件下小麦增施锌肥可增产3．57％～12．32％。锌对小麦的增产作用主要在于提高了小麦的发根力、根活性及分蘖力，延缓了小麦花后叶面积衰减进程，促进了干物质的积累，增加了成穗数和千粒重。     

基于DSSAT模型模拟气候变化对不同品种冬小麦产量潜力的影响

以石家庄地区为例分析了1955－2008年冬小麦不同生育阶段的积温、太阳辐射量和降雨量的变化趋势,并运用DSSAT模型模拟了不同年代主栽品种碧玛1号、泰山1号、济南13、冀麦30和石家庄8号的光温生产潜力和雨养产量,探讨了气候变化对冬小麦产量潜力的影响。结果表明：经过调试校正品种参数的模型模拟效果良好, 产量模拟值与实测值吻合度高;近50 a来冬小麦各品种光温生产潜力均随年份的推移呈现下降趋势,表明积温和太阳辐射量变化的减产效应;其中,拔节－抽穗期间积温的极显著增加趋势是影响20世纪90年代以前品种碧玛1号、泰山1号和济南13产量潜力的重要因素,而抽穗－成熟期间太阳辐射量的极显著减少趋势是影响近20 a品种冀麦30和石家庄8号产量潜力的重要因素;近50 a来冬小麦各品种雨养产量呈不显著增加趋势,返青-拔节期间降雨量的增加可以提高冬小麦雨养产量,并弥补生育后期降雨量减少引起的减产。     

模拟增温和降水变化对半干旱区春小麦生长及产量的影响

为了探索和验证未来气候变化对半干旱区春小麦生产的影响,了解春小麦生长发育和产量对增温和降水变化协同响应的基本特征,利用开放式增温系统和水分控制装置,设置不同水分和温度梯度来模拟气候变化对半干旱区春小麦的影响。结果表明：正常和增加30%降水条件下,增温2.0℃使春小麦株高降低。在不增温和增温2.0℃条件下,增加30%降水使春小麦株高增加;正常和增加降水条件下,增温的叶面积指数比不增温的低。正常和增温条件下,水分对叶面积指数的影响规律性不是很明显;增温和增水协同条件下的株高、叶面积指数小于不增温和正常降水条件下的株高、叶面积指数;增温导致叶绿素含量降低,增温情况下增水会使叶绿素含量提高;正常和增加降水条件下,增温的干物质质量比不增温的低。正常和增温条件下,降水增多则有利于干物质质量的积累;营养生长阶段和生殖生长阶段,在正常和增加降水条件下,增温对叶的分配系数有负效应,增水为正效应。增温对茎的分配系数有正效应,增水为负效应。增温对穗的分配系数有负效应,增水为正效应;增加降水对春小麦的产量有正效应,而增温则不利于产量的提高,即便是在增加降水的情况下,增温还是对产量有不利的影响。研究结果为中国半干旱区春小麦对全球气候变化下的敏感性及适应性提供理论参考。     

基于SWAP-IES的旱区春小麦长势和产量模拟

基于观测数据和作物模型相同化的田块尺度作物生长监测,对于农田精准管理具有重要意义。为构建能准确模拟旱区春小麦长势和产量的同化模拟模型,该研究利用SWAP(soil-water-atmosphere-plant)模型和迭代集合平滑器算法(iterative ensemble smoother,IES),构建了适合旱区春小麦的SWAP-IES同化模拟系统,并利用2019—2020年田间观测试验数据,评估了同化叶面积指数(leaf area index,LAI)、土壤水分(soil water content,SW)及其组合在旱区春小麦生长模拟和估产中的作用。结果表明,相较于无同化情景,在吸收6次土壤水分观测数据后,模型对土壤水分模拟的R²从0.48提升到0.87。同化LAI时,各水分胁迫处理下LAI的模拟精度均最高,R²从无同化的0.35～0.62提升到0.76～0.96。同化LAI+SW时,各处理对生物量模拟的精度均最高,R²从无同化的0.40～0.67提升到0.73～0.96。轻度水分胁迫处理(T4～T5)下,仅同化LA...     

宁夏春小麦干热风危害的光谱特征分析

为利用遥感监测春小麦干热风受害程度,在春小麦发生干热风前后,利用Unispec-SC单通道光谱仪测定了春小麦群体不同干热风受害程度的高光谱。对光谱进行重采样,获得了不同干热风危害程度的光谱响应曲线。结合春小麦炸芒率、千粒质量等田间调查,对干热风危害程度进行了分级,研究了不同危害程度的高光谱特征。按照EOSMODIS可见光通道的波谱范围,构建了RVI、NDVI等多种指数。通过显著性分析,建立了判定春小麦干热风等级的高光谱植被指数指标和判别方程。结果表明,春小麦不同干热风受害程度的反射光谱差异明显。随着春小麦干热风的加重,近红外平台降低,红谷抬高,红边斜率下降,红边位置向短波方向移动。RVI、NDVI、PVI、红边植被指数NDVIRededge和红边位置λrep均与春小麦干热风受害等级关系极显著。模拟EOSMODIS相应通道值合成的RVI、NDVI指数能反映出不同干热风危害程度,NDVI指数比RVI指数反映更明显。研究表明利用EOS MODIS遥感资料可以分辨出大面积春小麦干热风受害程度,这为开展春小麦干热风危害的遥感监测评估提供了依据。     

水磷互作对黑垆土春小麦生长及产量的影响

在温室条件下进行了黑垆土水磷互作对春小麦生长及产量影响的研究。结果表明,水分和磷素对春小麦苗期与抽穗期内株高和叶面积皆有一定影响,但交互作用的表现不同;适宜的水分与磷素配合既满足了春小麦物质生产过程中对水分和营养元素的需求,又促进了春小麦生长发育,提高了生物产量、经济产量及水分生产效率,从而可以达到以水促磷和以磷促水的目的;而缺水高磷组合或高水低磷组合均不利于春小麦生长发育,其产量与水分生产效率也较低。     

微咸水灌溉对土壤水盐动态与春小麦产量的影响

为了探究合理的微咸水灌溉利用模式,分别于2007年和2008年在宁夏银北惠农引黄灌区开展微咸水灌溉试验,研究了该地区微咸水灌溉对土壤水盐动态、春小麦产量的影响。研究结果表明：表层（0～30 cm）土壤含水率和含盐量变化较大,而30 cm以下土层的含水率和含盐量变化相对较小。渠灌条件下,春小麦全生育期内土壤根区（0～90 cm）处于明显的脱盐状态,而井渠混灌处理即使在相对干旱的年份也可保持根区土壤的盐分平衡,但井灌处理根区则出现明显积盐现象。春小麦耗水量和水分利用效率均随着灌水矿化度的增加而降低。与渠灌相比,井渠混灌模式的春小麦减产较小,而井灌处理的减产为20%～30%。在银北惠农地区,采用井渠1︰1的混灌模式是春小麦的适宜微咸水灌溉利用 模式。     

施用不同缓释肥料对春小麦产量的影响

通过对Triabon和Field两种缓释肥料的试验研究,结果表明:缓释肥料具有良好的养分缓释效果,肥效期均可达到100d,但Triabon缓释效果优于国产的Field。施用缓释肥料Triabon600kg/hm2,春小麦单产7083kg/hm2,比对照增产42 5%,且穗粒数、千粒重均较对照增加明显,Field次之。施用缓释肥料的籽实、茎叶N、P、K携出量分别比等NPK养分混配肥料S提高了2 4%～14 8%,5 6%～21 2%,8 0%～11 3%。缓释肥料的N利用率达到37 2%～60 9%,P利用率24 7%～40 3%,K利用率71 3%～81 9%,减少了肥料损失。     

钾对春小麦生理特性、产量及品质的影响

采用盆栽和田间试验方法研究钾对春小麦生理特性、产量和品质的影响。盆栽试验设5个处理,于三叶期和拔节期采植株倒二叶,于开花期、灌浆期和蜡熟期采植株旗叶测定叶绿素含量、光合作用速率和硝酸还原酶活性。结果表明,适量的钾肥能提高小麦叶片叶绿素含量和光合作用速率,增加硝酸还原酶活性,延缓叶片衰老。田间试验在黑龙江省小麦主产区黑土和白浆土上进行。试验设5个处理,于收获期测产,并取子粒样品进行品质分析。试验结果表明,黑龙江省春小麦钾的适宜用量为(K2O)37.5～52.5kg/hm2,施钾平均增产9.9%;适量的钾肥能提高小麦品质,尤其是对加工品质效果显著。     

应用CropSyst模型模拟东北黑土区春小麦生长

Available water and fertilizer have been the main limiting factors for yields of spring wheat, which occupies a large area of the black soil zone in northeast China; thus, the need to set up appropriate models for scenario analysis of cropping system models has been increasing. The capability of CropSyst, a cropping system simulation model, to simulate spring wheat growth of a widely grown spring cultivar, ‘Longmai 19＇, in the black soil zone in northeast China under different water and nitrogen regimes was evaluated. Field data collected from a rotation experiment of three growing seasons （1992- 1994） were used to calibrate and validate the model. The model was run for 3 years by providing initial conditions at the beginning of the rotation without reinitializing the model in later years in the rotation sequence. Crop input parameters were set based on measured data or taken from CropSyst manual. A few cultivar-specific parameters were adjusted within a reasonable range of fluctuation. The results demonstrated the robustness of CropSyst for simulating evapotranspiration, aboveground biomass, and grain yield of ＇Longmai 19＇ spring wheat with the root mean square errors being 7%, 13% and 13% of the observed means for evapotranspiration （ET）, grain yield and aboveground biomass, respectively. Although CropSyst was able to simulate spring production reasonably well, further evaluation and improvement of the model with a more detailed field database was desirable for agricultural systems in northeast China.     

气候变化对甘肃农牧交错带春小麦种植区划的影响

为探索气候变化对甘肃农牧交错带春小麦种植区划的影响,科学合理地调整春小麦种植格局。该研究以甘肃农牧交错带30个气象站点1971—2020年的气温和降水时序数据为基础,用BP神经网络对异常和缺失数据进行了插补,依据春小麦生长关键期和整个生育期对光、热和水的需求选取了年均温（温度因子）、年均降水量（水分因子）和≥0 ℃积温（热量因子）作为春小麦种植适宜性区划指标。采用线性倾向率法、累计距平法及Mann-Kendall突变检验法对3个区划指标进行了时间变化特征分析及突变检验,运用ArcGIS技术对区划指标进行了空间分析。结果表明：研究区多年年均温为6.84 ℃,年均温以0.56 ℃/10 a的速率增加,增温趋势明显,于1998年发生突变;年降水量以6.10 mm/10 a的速率呈略微增加趋势,1980年发生突变;≥0 ℃积温以155.41 ℃/10 a的速率呈显著升温趋势,≥0 ℃积温没有发生突变现象。从空间分布来看,年均温和≥0 ℃积温呈现出西部地区气温低,其他地区气温高的空间格局,而年均温倾向率和≥0 ℃积温倾向率则呈现出由西向东、由北向南逐步递增的变化趋势;年降水量表现为由南向北逐步递减的空间分布格局,而年降水量倾向率则呈现出自南向北逐步递增的趋势。气候变化导致甘肃农牧交错带春小麦可种植区海拔提升了565 m,使适宜春小麦种植的范围显著扩大,空间上向南、西扩展,总面积增加到1.66×10⁶ hm²,比1998年前增加了0.80×10⁵ hm²,占总耕地面积的5.06%,其中最适宜区范围扩大最为显著,增加了24.44个百分点。同时,春小麦种植适宜程度区划的区域分配呈现出明显的差异性,1998年后甘肃农牧交错带春小麦种植最适宜区耕地面积较1998年前增加了4.18×10⁵ hm²,适宜区缩小了2.20×10⁵ hm²,次适宜区缩小了1.17×10⁵ hm²,不适宜区缩小了0.68×10⁵ hm²。研究结果可为气候变化背景下甘肃农牧交错带春小麦种植结构的优化调整提供科学依据,有助于区域决策,制定合理利用气候资源的策略,以促进甘肃农牧交错带农业可持续发展和春小麦高产优质。