气候突变后伊犁河谷两熟制作物种植区的变化及风险分析

利用伊犁河谷10个气象台站1961-2010年≥0℃和≥10℃积温、无霜期逐日气象数据指标,采用线性趋势分析、累积距平及t-检验和空间插值等方法对伊犁河谷热量资源的时空特征进行分析;结合当地两熟制种植方式即冬小麦-早熟玉米、冬小麦-早熟大豆和冬小麦-牧草对热量条件的要求,分析了气候突变前后两熟制种植区的变化情况;利用突变后历年热量资料计算各地热量大于两熟制所需热量临界值的保证率,分析了两熟制种植区的气候风险.结果表明,（1）50a来伊犁河谷≥0℃和≥10℃积温、无霜期分别以89.9℃·d/10a、88.0℃·d/10a及5.4d/10a的倾向率上升（P＜0.05）,并均在1997年发生了突变.（2）突变后伊犁河谷热量资源在空间分布上总体呈平原最多,丘陵次之,山区最少的特点.（3）伊犁河谷各区域突变前热量条件无法满足两熟制种植要求,突变后平原区域≥0℃和≥10℃积温、无霜期年平均分别达4217.7℃·d、3649.6℃·d和197d,均超过两熟制热量要求,且最低热量条件保证率85.7％,成为伊犁河谷两熟制最适宜种植区,若平原麦后复播大豆,其热量保证率可达93％以上,但复种早熟玉米仍有一定风险.研究结果可为伊犁河谷乃至整个北疆地区发展多熟制种植提供理论依据.     

近50年新疆冬季热量资源时空变化

利用新疆101个气象站1961—2010年的逐日平均气温和逐年极端最低气温资料,使用线性趋势和Mann-Kendall法对最冷月1月平均气温、年极端最低气温、冬季负积温和越冬期日数等冬季热量要素变化趋势、突变特征进行分析,采用混合插值法,在ArcGIS平台上完成基于数字高程模型(DEM)数据的各热量要素多年平均值和突变前后变化量的空间分布式模拟。结果表明：(1) 新疆1月平均气温、年极端最低气温总体呈现“南疆高,北疆低;平原和盆地高,山区低”的特点,冬季负积温和越冬期日数总体呈现“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的分布格局。(2) 在全球变暖背景下,1961—2010年新疆冬季热量资源呈明显的增多趋势,并且1月平均气温和年极端最低气温分别于19 79年和1980年发生了突变性的升高,冬季负积温和越冬期日数分别于1986年和1998年发生了突变性的减少。突变年前后,1月平均气温和年极端最低气温上升幅度的空间分布总体呈“从东南至西北递增”的格局,冬季负积温减少幅度的空间分布呈“由南向北递增”的特点,越冬期日数减少幅度的空间分布呈“南疆大,北疆小;盆地大,天山和阿勒泰山区小”的格局。     

密度对北疆复播大豆生长动态及产量的影响研究

在滴灌条件下,通过设置37.5万株/hm2（A处理）、45.0万株/hm2（B处理）、52.5万株/hm2（C处理）、60.0万株/hm2（D处理）、67.5万株/hm2（E处理）5种不同种植密度,研究不同密度条件下北疆复播大豆株高、茎粗、叶面积指数（LAD、干物质积累的动态变化、产量及产量构成因素.结果表明,随着密度的增加,株高增高、茎粗变细,二者呈显著的负相关关系,相关系数达-0.8928;叶面积指数随着密度的增加而增大,单株干物质重则随着密度的增加而降低;产量随着密度的增加呈现开口向下的抛物线,以52.5万株/hm2的C处理产量最高,为3 205.04 kg/hm2,分别较A处理、B处理、D处理、E处理的分别高出14.26％,4.09％,1.42％,5.88％,均达到了极显著差异水平（P＜0.01）.北疆复播大豆的密度控制在52.5万～60.0万株/hm2可获得高产.     

新疆旱地春小麦肥料效应的研究

试验采用两因素正交设计，研究氮磷肥对旱地春小麦产量的影响，结果表明：氮肥是制约旱地春小麦产量提高的主要限制因子，其次是磷肥，进行二次回归分析，可计算出肥料的效应函数。     

近52年北疆气候变化对棉花种植气候适宜性分区的影响

基于北疆52个气象台站1961―2012年逐年≥10℃积温、最热月(7月)平均气温和无霜冻期资料,使用Arc GIS空间插值技术对上述各热量要素的空间分布进行模拟,使用线性趋势和年代间比较对近52年各热量要素的变化进行分析,结合棉花气候分区指标,完成了1961―1970年、1971―1980年、1981―1990年、1991―2000年和2001―2012年5个时段的北疆棉花种植气候适宜性分区;并对比分析了各时段宜棉区、次宜棉区、风险棉区和不宜棉区分布区域和面积的变化。结果表明:北疆热量资源的空间分布总体呈现"平原和盆地多,山区少"的特点;在气候变暖背景下,近52年北疆≥l0℃积温、7月份平均气温和无霜冻期分别以每10年75.657℃、0.218℃和4.36 d的斜率呈显著的上升趋势,并且20世纪90年代以来上升速率呈增大趋势。受其影响,近52年,尤其是20世纪90年代以来,北疆宜棉区面积明显扩大,次宜棉区和不宜棉区有所减小,风险棉区变化不大。2001―2012年与20世纪60年代相比,宜棉区面积扩大了6.54164×104 km2;次宜棉区和不宜棉区分别缩小了0.99982×104 km2和5.28675×104 km2。     

旱作春小麦产量的回归分析

应用残差分析、回归诊断和回归方程选择等方法对新疆木垒县的旱作春小麦单位产量与各时期降水量及该地区的生产潜力进行分析,寻求不同时期降水量与产量的相关与贡献的程度,进而建立了一个产量的预报模型。     

作物茬口对连作棉田土壤环境及棉花产量的影响

于2007－2008年在连作8 a的棉田上进行不同作物轮作倒茬田间试验,以研究不同茬口对连作棉田土壤养分、土壤微生物区系以及棉花产量的影响,从而筛选出适宜棉田轮作倒茬的最佳作物茬口。研究结果表明：不同作物茬口的土壤有机质、速效养分含量及棉花产量均高于连作棉田,其中加工番茄茬口对土壤的速效磷含量增加最为显著,小麦、玉米茬口对土壤速效钾含量增加显著;各作物茬口土壤微生物总量均比连作棉田有明显的增加,表现为细菌和放线菌数量增加真菌减少;草木樨、番茄茬口土壤氨化细菌、硝化细菌生理群也明显增加。不同作物茬口的棉花产量表现为加工番茄→棉花＞草木樨→棉花＞小麦→棉花＞玉米→棉花＞棉花→棉花;加工番茄、玉米、小麦可作为连作棉田的良好前茬。     

滴灌带配置方式对冬小麦生长及产量的影响

为筛选出与冬小麦种植相适宜的滴灌带配置方式,对比分析了1管4行（处理A）、1管5行（处理B）、1管6行（处理C）三种不同的滴灌带铺设方式下冬小麦生长、产量的差异。结果表明,在不同滴灌带配置方式下,滴灌冬小麦叶面积指数（LAI）均随生育进程呈先升后降趋势,处理A在整个生育期内LAI始终高于处理B和处理C;旗叶叶绿素含量（SPAD值）在开花期以前表现为处理C＞处理B＞处理A,进入灌浆期后各处理的SPAD值均不同程度下降,呈现出处理A＞处理B＞处理C的态势;各处理单株干物质积累在生育期内呈“S”型变化趋势,处理A的叶、穗干物质积累分别较处理C高出17.39%和0.69%;产量差异在处理间均达到显著或极显著水平,处理A比处理B、处理C分别增产10.97%和37.71%。综合考虑到投入与产出,尽管处理B在三种处理中各方面表现中等,但其在实现节水的同时,产量（7 122.46 kg·hm^-2）高于处理C,滴灌带用量较处理A减少了3 333.4 m·hm^-2,因此在本试验条件下冬小麦滴灌带的配置方式以1管5行较为合适。     

连续定点定量施氮对棉花花铃期冠层光分布及产量的影响

【目的】研究施氮棉花花铃期冠层光分布和光合日变化的规律及对产量的影响。【方法】连续2年定点定量设置3个施氮处理,分别为未施氮0(N₀)、中等施氮270(N₂₇₀)、高量施氮450(N₄₅₀)kg/hm²,研究定点定量施氮对棉花农艺性状、花铃期冠层光空间分布、花铃期冠层光合日变化、棉铃空间分布及产量的影响。【结果】连续施氮处理的棉花株高、果枝数、单铃重、单株成铃数相均高于未施氮处理,且存在显著性影响,但施氮处理间无显著性差异。花铃期10:00~19:00各个时段,不同处理棉花冠层PAR截获率均以行距中心为谷底呈现“V”字形。当棉花群体PAR截获率均为0.75~0.9时,未施氮处理的光分布位点在1~4果枝所处的高度,PAR透射率依然有0.25~0.1,N₄₅₀处理位于7果枝以上的高度,7果枝以下部位获得的光资源很少,导致棉铃脱落严重;N₂₇₀处理在7果枝及以上高度的PAR光截获仍达0.5~0.9,且在第1果枝处在0.9~1,棉花群体呈现出了良好的光环境。花铃期棉花光合日变化蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化碳浓度(Ci)均表现为施氮处理高于未施氮处理,施氮处理间差异不显著,气孔限制值(Ls)刚好与之相反。增加施氮量明显可以减缓光合“午休”现象,但高量施氮处理棉花光合午休现象减缓的力度反而下降,且在达到第2个峰值之后净光合速率(Pn)下降趋势与N₂₇₀处理几乎呈一致。叶片水分利用率(WUE)16:00之后未施氮处理的WUE随时间迅速呈线性下降变化,且逐渐低于施氮处理,实收籽棉产量以N₂₇₀最高为4 835.67 kg/hm²,较N₀、N₄₅₀分别高出7.25%、5.44%。【结论】连续施氮270 kg/hm²,可以获得较优的棉花群体冠层结构,有利于冠层光分布结构,提高光能利用效率,获得较高的产量。     

近40年天山北坡经济带热量资源时空变化特征研究

利用天山北坡经济带11个气象台站1971—2010年年平均气温、无霜期、≥10℃积温的资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验、t-检验和IDW插值对天山北坡经济带的热量资源的时空变化特征进行分析。结果表明:近40年天山北坡经济带的年平均气温、无霜期和≥10℃积温分别以0.4℃·10a-1、3.2 d·10a-1及87.2℃·d·10a-1的倾向率上升,并均在20世纪90年代发生了突变,突变年后比突变年前年平均气温增加了1.1℃,无霜期增加了8 d,≥10℃积温增加了239.4℃·d-1,而且随着年代的增加,年平均气温、无霜期和≥10℃积温的增加趋势更加显著。空间上天山北坡经济带的热量资源具有显著的区域差异,年平均气温、无霜期和≥10℃积温均呈现西北部高东部低的分布格局,并随着时间的变化年平均气温、无霜期和≥10℃积温的高值区已由原来的乌苏市、克拉玛依市向西扩展到精河以西广大地区,低值区范围缩小至玛纳斯县、呼图壁县周围一带。中东部地区的昌吉市、米泉市、阜康市等县市的热量资源的增加速率均高于中西部地区,其中昌吉地区热量资源增加最为显著。