1960—2015年吉林省玉米生长季有效降水和水分亏缺指数的变化特征

利用吉林省1960—2015年50个气象站的气象数据、1981—2014年玉米生育期观测资料,分别采用FAO推荐的Penman-Monteith方法、参考作物蒸散量和降水量的比率法,计算玉米生长季及各阶段的需水量、有效降水量,进而计算水分亏缺指数并分析其变化特征。结果表明：吉林省近56年玉米生长季平均有效降水量为242～374 mm,变化趋势在-12.0～4.9 mm·10a^-1,多数呈下降趋势,营养生长期有效降水在中西部大部、东部个别地区呈上升趋势,其它各生育时段以下降趋势为主。玉米生长季平均需水量为452～637 mm,气候倾向率在-16.5～10.3 mm·10a^-1,以下降趋势为主,生殖生长期需水量多数呈上升趋势,其它生育时段多数呈下降趋势。玉米生长季平均水分亏缺指数在23%～58%,气候倾向率在-0.8～1.9·10a^-1之间,以上升趋势为主,玉米营养生长期水分亏缺指数以下降趋势为主,其它生育阶段以上升趋势为主。中西部是有效降水量的低值区,需水量的高值区,水分亏缺严重;东部是有效降水量的高值区,需水量的低值区,水分亏缺相对较轻。     

川中丘陵区气候变化及其对春玉米生产潜力的影响——以遂宁为例

根据川中丘陵区6个站点1971—2013年逐日气象数据资料,分析川中丘陵区气象因子变化,并以遂宁地区为例研究了气候变化对春玉米生产潜力的影响。结果表明：(1) 研究区年日照时数、降水量变异系数分别为14.79%和18.71%,年际间差异明显,且日照时数呈逐年降低趋势,日照时数气候倾向率为-72.69 h·10a^-1,而年平均温度和相对湿度年际间差异不大。(2) 玉米生育期日照时数、降水量、平均温度和相对湿度的变化与年气候变化一致,玉米生育期日照时数和降水量的年际间差异更明显。(3) 研究区春玉米光温生产潜力和气候生产潜力均呈逐年波动下降的趋势,光温生产潜力与玉米生育期日照时数和温度极显著相关,而气候生产潜力与玉米生育期日照时数和相对湿度极显著相关,与降雨量呈显著相关关系。可见,日照时数是该区春玉米光温和气候生产潜力发挥的首要限制因子,而降雨量和相对湿度则是制约春玉米气候生产潜力的关键因子。     

黑龙江省大豆生长季干旱时空格局

为精细化诊断大豆生长季干旱,提高干旱评估的准确性,采用连续无有效降水日数指标来表征干旱,以累积的干旱持续天数将干旱分为5个等级,即无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱;并以干旱强度、干旱频率和干旱范围三因子分析1971-2016年间大豆生长季的干旱时空特征。研究表明,1971-2016年间,在大豆生长季,松嫩平原西部的平均干旱强度最强,其中松嫩平原西南部干旱日数超过了90 d,但三江平原东北角和黑河中部干旱强度气候倾向率高于2.5 d·10a^-1,有明显的增强趋势,而牡丹江东南部干旱强度气候倾向率低于-2.5 d·10a^-1,有较强的减少趋势;松嫩平原西部中度以上干旱频率超过90%,松嫩平原西南部重度以上干旱频率超过50%。1971-2016年中,1976年、1979年、1982年、1989年、1999年、2001年、2004年和2007年约56%~77%的气象观测站点表现为重度以上干旱,长达3个月的时间大豆处于干旱缺水状态,且2007年干旱范围和强度表现最典型。大豆生长季逐日干旱频率动态变化均以“V”形为主要特征,逐日干旱频率从大豆播种出苗期约60%~90%降低至开花结荚期40%以下,但鼓粒-成熟期又上升至40%~80%;从大豆安全性种植角度来评价地域差异,黑龙江省中部好于东部,东部好于西部,西部的北部好于西部的南部。     

甘肃省河东地区春玉米干旱演变特征及灾损风险区划

甘肃河东地区为全省春玉米主要种植区,同时也是易发生干旱的地区,基于FAO推荐的Penman-Montith模型以及其提供的作物系数计算了甘肃省河东地区春玉米作物水分亏缺距平指数(CWDI_a),采用甘肃省河东地区54个气象站1961—2017年逐日气象数据以及河东各县(区)春玉米多年产量资料,从干旱的年际变化趋势、干旱空间分布特征以及春玉米干旱灾损风险区划三方面对近57年来河东地区春玉米各生育期干旱演变特征及其灾损风险区划进行了分析。结果表明:受降水的影响,河东地区春玉米生长期各旬需水量、CWDI_a值均呈先增大后减少的趋势,全区CWDI_a值15,表明该区虽为雨养农业区但仍需通过灌溉补给保证作物生长期所需水分。生长季内春玉米水分亏缺的变化幅度:抽雄～开花期拔节期乳熟～成熟期出苗～七叶期。出苗～七叶期水分亏缺程度由南向北呈递减趋势,其他三期水分亏缺程度由南向北呈递增趋势。河东地区春玉米干旱风险具有明显的区域性和差异性,低风险区主要在陇东南部地区,陇南中部、北部、南部地区,甘南高原东北部地区;中风险区主要在陇东中部地区,陇南东南部地区,陇西黄土高原中部地区;较高风险区主要在环县,渭北地区;高风险区主要在黄河以南地区至靖远-榆中区。总体来看,河东春玉米干旱灾损风险区由南向北呈纬向分布,且受积温影响,海拔高于2 500 m的高山区不适于种植春玉米。     

黑龙江省玉米苗期低温冷害与干旱混发特征及其对产量的影响

利用1981—2016年黑龙江省玉米农业气象观测站的资料,引入中华人民共和国气象行业标准中≥10℃积温距平、水分亏缺指数(K_(CWDI))等指标,分别对玉米出苗～七叶期冷害、干旱进行判识,规定同一站点同一年份内冷害、干旱均有发生为两种灾害混合发生,并分析其时空分布特征,以数理统计方法构建积温距平、K_(CWDI)与玉米单产的关系,同时应用相对产量方法探讨两种灾害混发逆境对玉米产量的影响。结果表明:1981—2016年间,研究区玉米出苗～七叶期≥10℃积温距平呈增加趋势(P0.01),空间上具有北低南高的纬向特征,K_(CWDI)随时间呈波动式变化,空间上表现为西多东少的经向规律,两种灾害指标的变化对气候变暖趋势及研究区资源分布配置具有明显响应;研究期间,各站玉米出苗～七叶期冷害、干旱混合发生年数为0～10 a,研究区累计发生59 a。时间上,两种灾害混合发生呈减少趋势,1990年代中期以前为高发期,之后发生频率下降。空间分布上,两种灾害混合发生表现为由西至东减少趋势,频发区处于松嫩平原西部;玉米出苗～七叶期≥10℃积温距平、K_(CWDI)与玉米单产存在显著或极显著的相关关系(P0.05或P0.01),前者为正效应影响,后者为负效应影响,表征≥10℃积温距平升高、K_(CWDI)减小,玉米产量呈升高趋势,反之呈下降趋势;玉米出苗～七叶期冷害与干旱混发逆境对玉米产量影响总体以负效应为主。     

基于ORYZA2000模型的华北地区旱稻干旱风险评估

针对华北地区旱稻产量年际不稳定的问题,利用作物生长模拟技术与数理统计相结合的方法,对华北地区气候背景下旱稻生长季内干旱风险进行了定量评估。以模型模拟的雨养条件下实际蒸散量相对于潜在条件下的蒸散量(即需水量)的亏缺率(即水分亏缺指数),以雨养条件下产量相对于潜在产量的损失率(即灾损指数)作为产量灾损强度评价指标,从受旱程度以及产量损失两个角度构建干旱风险评估模型,进行干旱风险评估。结果表明,华北地区旱稻全生育期水分亏缺指数在0.35~0.45之间,其中出苗~穗分化阶段指数值在各生育阶段中最高。干旱灾损指数变化在0.24~0.50之间,其中河北的西北部、山东北部及河南的南部较高。就干旱强度风险及灾损风险而言,空间分布趋势基本一致,风险指数低的地区主要分布在河北北部、山东南部等地区,河北中南部、河南大部等地风险指数较高;就综合风险指数而言,高值区主要分布在河南的西部和南部、山东北部以及河北中部的部分地区,低值区主要分布在北京、天津、河北北部、山东大部以及河南北部的大部分地区。总体上看,华北大部地区旱稻干旱综合风险较低,但在农业生产实际中仍不能忽视高风险区的干旱应对及防御。     

邢台夏玉米需水量时空分布特征及气象影响因子

选取邢台地区17个国家气象观测站1972—2014年的逐日气象资料,采用联合国粮食与农业组织(FAO)推荐的Penmen-Monteith公式及作物系数法,计算了夏玉米全生育期和各生育阶段的需水量;运用线性趋势分析、相关系数、Morlet小波、空间插值等方法分析了需水量的时空分布特征及气象影响因子。结果表明：1972—2014年,夏玉米需水量呈下降趋势,年趋势减少量为1.01 mm;夏玉米需水量存在23~32,12~15,3~6 a的周期变化规律,其中23~32 a的周期最稳定;夏玉米需水量在空间上呈现出东部最大,西部次之,中部最少的分布特征;夏玉米需水量和气象因子的关系密切,其中日照时数和需水量呈最大正相关,水汽压呈最大负相关。     

多伦县近60年气候变化分析

利用多伦县气温、降水量、平均相对湿度、平均风速和日照时数资料,采用线性倾向估计、5年滑动平均等方法,分析了该地区近60年(1953-2012)的气候变化趋势。结果表明:年平均气温和季平均气温均呈上升趋势,年平均气温倾向率为0.39℃/10a,冬季增温对年增温贡献率最大,倾向率达0.57℃/10a;年降水量呈下降趋势,倾向率为-7.17mm/10a,夏季降水量对年降水量下降的贡献最大;平均相对湿度、平均风速和日照时数也均呈下降趋势,年倾向率分别为:-0.82%/10a、-0.11(m/s)/10a、-51.95h/10a,对年下降贡献最大的季节分别为冬季、冬季和春季;与全国、锡林郭勒盟及浑善达克沙地的气候变化趋势基本一致。     

近50年柴达木盆地气候要素分布特征及变化趋势分析

用线性估计方法和反距离权重方法对柴达木盆地9个气象站点1958-2007年气温、降水、日照和风速的分布特征和变化趋势进行分析,结果表明:柴达木盆地近50年气温随时间变化呈显著上升趋势,空间分布总体上呈现从南向北递减的趋势,变化趋势为东北部、东南部上升趋势最小,西部、西南部上升幅度最大;多年平均降水量呈微弱上升趋势,空间分布规律从东向西逐渐减少,变化趋势表现为大部分地区降水呈增加趋势,以东部和中部最为明显;年日照时数表现为明显的下降趋势,空间分布从西北向东南少,变化趋势大致从东部向西北方向减少;年平均风速呈明显的下降趋势,空间分布从西向东逐渐降低,变化趋势大部分地区呈减少趋势,大致从中部向东西两侧增加;近50年来柴达木盆地气候总体上呈现暖湿趋势,以东南部最为明显;中部和西部极端干旱地区,由于日照时数和风速的下降,使沙尘暴日数减少,植被有所恢复,生态环境将得到改善。     

近30 a来黑龙江省气候变化及其对玉米产量的影响

基于全球气候变化,以黑龙江省为例,在收集1980-2009年气象站点农业气象资料的基础上,运用线性倾向率方法,分析了近30 a来黑龙江省玉米生长季和3个主要生育阶段的气候变化特征;在此基础上分析了玉米气象产量与不同生育阶段气候要素的相关性。结果表明：平均、最高和最低温度指标从时间变化来看,在各个生育阶段都表现为升高趋势,从空间变化来看,温度升高趋势基本表现为从东到西的增加趋势;日照时数和参考作物蒸散量的变化从时间上来看,除在播种-苗期表现为减少趋势外,在其他生育阶段都表现为增加趋势;从空间上来看,其变化幅度在各个生育阶段基本上表现为从西南向东北递增的趋势;降水量时间上主要表现为减少趋势,空间变化趋势则不明显。相关分析表明：穗期和花粒期的最低温度与玉米的气象产量呈正相关关系,花粒期的最高温度与玉米的气象产量呈负相关关系。     

黑龙江省耕地土壤养分贫瘠化研究

在Arcgis空间分析功能和SPSS数理统计功能支持下,利用隶属度模型、层次分析法、综合指数模型、障碍度诊断模型、叠加法等方法,分析黑龙江省耕地土壤养分贫瘠化状况与区域生态问题,诊断识别耕地土壤养分障碍因子与最佳量化表征性指标,空间表达土壤养分障碍类型区。结果表明:(1)全省70.58%耕地处于轻度及以上土壤养分贫瘠程度,从西南到东北逐渐减弱,其中重度贫瘠区主要分布在松嫩平原西部,占耕地面积的2.95%,农田生态问题是土壤沙化严重,中度贫瘠区主要分布在松嫩平原中部构造上属于断陷的中央凹陷区、三江平原西北部处于山前平原向平原的过渡带,占耕地面积的41.09%,农田生态共性问题为易积水,其中松嫩平原还存在土壤盐渍化问题,轻度贫瘠区主要分布在松嫩平原东部、东北和东南地区,少量分布在三江平原西部、西北和西南部,占耕地面积的26.54%,农田生态问题是水土流失;(2)有机质和全氮是区域土壤养分贫瘠化的主要障碍因素,累积占比达88.37%;(3)有机质是耕地土壤养分贫瘠化指数及养分因子含量最佳量化表征性指标;(4)区域47.92%的耕地存在中度及以上障碍因子,障碍类型区共计14类,以双因素MC-MN,三因素MC-MN-MP、MC-MN-MK占比最大,累积占比率为39.84%。     

松嫩平原近50年来生长季降水资源特征分析

松嫩平原是东北三大平原之一,是国家最为重要的商品粮豆基地。文章选择松嫩平原地区45个气象站自建站以来5~9月份月降水资料,将5~9月作为生长季。分析了松嫩平原地区降水的时间序列特征,并利用Mann-Kendall趋势检验法和R/S分析法,研究了松嫩平原地区降水资源的趋势性特征和持续性特征。结果表明,整个松嫩平原地区生长季降水量呈现出减少趋势,减少量为0.88mm/a。降水资源的变化趋势与过去51年的变化趋势一致,即将来降水资源仍然表现为减少趋势。     

东北黑土区土壤水分对大豆生长影响的试验研究

2009年在黑龙江省鹤山农场进行6个土壤水分水平控制的大豆盆栽试验,土壤水分分别是:15%、18%、24%、30%、40%、48%.结果表明:土壤水分和大豆产量有很好的二次曲线关系,决定系数R<'2>达到0.97,大豆产量在田间持水量条件下达到峰值,低干、高于田间持水量时,大豆均减产,田间持水量80%～133%减产幅度...     

孙家岔流域坡面不同土地利用的土壤水分变化分析

以甘肃省兰州市孙家岔流域为研究对象,采用1982—1983年和2011年土壤水分实测资料,分析该流域坡面防护区不同土地利用土壤水分的年内、年际变化特征。结果表明,在黄土丘陵区小流域内,农坡和荒坡土壤水分的年内动态变化具有相同的规律,但农坡年内平均含水量要高于荒地。流域内降雨量的多少以及时空分配是土壤水分变化趋势的主要影响因子。土壤水分的变异程度随降雨量和土层深度的增加而减小,土壤深度在1.20~1.40 m内含水量受季节气候动态变化影响显著,土壤深度超过1.60 m内含水量在相同年度具有一定的时间稳定性。土质较好的荒地,选择适宜的农作物(如洋芋),可提高缓坡区(5°~15°)降水资源的有效利用率。     

Rainfall,evapotranspiration, and soil moisture as herbage production predictors for Wyoming rangelands

Rangelands are an important ecosystem in the western US, and herbage and livestock production are important issues throughout the western states. Making stocking rate decisions early in the growing season is difficult because of high variation in annual herbage production. In this study, regression analysis was used to relate herbage biomass to monthly and growing season predicator variables (rainfall, actual evapotranspiration, and soil moisture) using data collected from fifteen Wyoming rangeland sites. Both predictor and response variables were scaled before regression to correct for different physical and environmental conditions between sites. Growing season precipitation was the strongest predictor of herbage biomass production (r² = 0.79), followed by growing season actual evapotranspiration (r² = 0.69), and growing season profile-average soil water content (r² = 0.59). April profile-average (0–90 cm) and April surface (0–30 cm) soil moisture also predicted herbage biomass (r² = 0.53–0.54), indicating that early growing season soil moisture can be used to inform stocking rate and grazing management decisions as it provides information at the onset of the growing season.     

不同质地土壤玉米出苗适宜墒情研究

通过室内盆栽试验,研究不同质地土壤、不同底墒(即初始含水量,下同)、不同底墒增加量下玉米的出苗率,分别就砂土、壤土和黏土三种质地给出了底墒、底墒增加量和出苗率之间的回归方程,并通过方程计算得出三种质地土壤在不同底墒的条件下,达到80%的出苗率所需的底墒增加量。     

辽西地区春播期土壤湿度变化特征及气象影响因子分析

利用1981—2011年辽西地区土壤相对湿度、降水和气温资料,对该区土壤湿度和降水变化特征及二者关系进行分析。结果表明：土壤湿度具有明显干化趋势,同期降水不是唯一影响因子;春播期土壤湿度与前秋降水正相关,深层相关系数为0.69,与底墒显著正相关,相关系数最高可达0.84,如此显著的正相关是由于北方特有的封冻雨,秋季降水封冻在土壤里,到第二年春季,气温升高,解冻返浆,土壤变得湿润;5月土壤湿度与同期降水呈正相关,浅 层相关系数为0.67,与气温呈负相关,深层相关系数为-0.58。     

Spatio-temporal variation of soil moisture in a fixed dune at the southern edge of the Gurbantunggut Desert in Xinjiang,China

Soil moisture is critical for vegetation growth in deserts. However, detailed dataregarding the soil moisture distribution in space and time in the Gurbantunggut Desert have not yet been reported. In this study, we conducted a series ofinsitu observation experiments in a fixed sand dune at the southern edge of the GurbantunggutDesert from February 2014 to October 2016, to explore the spatio-temporal variation of soil moisture content, investigate the impact of Haloxylonammodendron (C. A. Mey.) Bungeon soil moisture content in its root zone, and examine the factors influencing the soil moisture spatial pattern. One-way analysis of variance,least significant difference testsand correlation analysis were used to analyze the data. The results revealed that the soil moisture content exhibited annual periodicity and the temporal variation of soil moisture content throughout a year could be divided into three periods, namely, a moisture-gaining period, a moisture-losing period and a moisture-stable period.According to the temporal and spatial variability, the 0-400 cm soil profile could be divided into two layers: an active layer with moderate variability and a stable layer with weak variability.The temporal variability was larger than the spatial variability in the active layer,and the mean profile soil moisture content at different slope positions displayed the trend of decreasing with increasing relative heightand mainly followed the order of interdunearea>westand east slopes>slope top.The mean profile soil moisture content in the root zone of dead H. ammodendronindividuals was significantly higher than that in the root zones of adult and young individuals, while the soil moisture content in the root zone of adult individuals was slightly higher than that in the root zone of young individuals with no significant difference.The spatial pattern of soil moisture was attributable to the combined effects of snowfall, vegetation and soil texture, whereas the effects of rainfall and evaporation were not significant. The findings may offer a foundation for the management of sandy soil moisture and vegetation restoration in arid areas.     

土壤水分监测指标修订在内蒙古地区的应用

为了准确评估土壤水分盈亏状况,在墒情评估中引入土壤有效水下限概念,提出单站单标准的墒情评估体系。结果表明:内蒙古自动土壤水分观测站凋萎湿度和田间持水量整体偏高,区域主要集中在东部区、河套地区和阴山山脉,相对偏低区域主要在锡林郭勒盟和西部区,偏低区土地类型以草原和荒漠区为主。整体来看,相对凋萎湿度东部高于中西部,东部偏南最高;相对凋萎湿度(6.57%～55.15%)波动较大,在田间持水量至相对凋萎湿度之间根据等间距划分得到二类、三类墒情上限范围为68.86%～85.05%和37.71%～70.07%,地区间墒情标准等级差异较大,二、三类墒情从地理位置来看,东部区中部区西部区锡林郭勒盟草原区,从土地利用分区来看,农林区域要明显大于草原区,其中内蒙古中西部的乌兰察布—土默川农业区、阴山丘陵农业区、河套灌区要明显高于周边草原区。