气候变暖对新疆棉花种植气候适宜性分区的影响

[目的]研究气候变暖背景下新疆不同品种熟性棉花适宜种植区的变化,对科学制定新疆棉花发展规划和品种布局,促进棉花生产的持续稳定发展具有重要意义。[方法]基于新疆102个气象台站1961-2020年历史气候资料,使用统计学方法以及ArcGIS的空间插值技术,在对近60a影响新疆棉花种植的主要气候因子,≥10℃积温、无霜冻期和最热月(7月)平均气温时空变化进行分析的基础上,结合新疆棉花种植气候适宜性区划指标,就不同品种熟性棉花适宜种植区的变化进行研究。[结果]新疆≥10℃积温、无霜冻期和最热月(7月)平均气温的空间分布总体呈现“南疆多,北疆少;平原和盆地多,山区少”的特点。在全球变暖背景下,近60年新疆≥l0℃积温、无霜冻期和7月平均气温分别以75.657℃?d /10a、4.36d/10a和0.218℃/10a的倾向率呈显著(P=0.001)增多或上升趋势,并且上述要素均于1997年发生突变,突变后较突变前全疆平均≥l0℃积温、无霜冻期和7月平均气温分别升高或增多了268.2℃?d、13.5d和0.8℃。受其影响,1997年后较其之前,新疆各棉区不同品种熟性棉花适宜种植区的海拔上限均不同程度的抬升,其中,准噶尔盆地和吐鲁番、哈密盆地棉区海拔上限抬升了150-200m,塔里木盆地棉区抬升了50-100m;全疆中熟、中早熟和早熟品种棉区占新疆总面积的百分率分别增大了2.1%、4.3%和1.7%,特早熟品种棉区和不宜棉区分别减小了2.1%和6.0%。[结论]气候变暖使新疆宜棉区扩大,不宜棉区缩小,且部分棉区适宜种植的品种熟性向生长期较长、产量较高的品种熟级转变,这对促进新疆棉花生产的发展具有十分重要的意义。     

博州地区近30年热量资源变化对棉花生育期的影响

利用博乐市、精河县2个国家基本气象站1991—2020年气象资料,采用相关分析、气候倾向率、突变检验等统计分析方法分析了近30 a博州地区热量资源变化对棉花生育期的影响。结果表明：(1)棉花生育期月平均气温、≥10℃积温呈明显上升趋势,≥35℃高温日数呈缓慢增加趋势;初霜期延后,终霜期提前,无霜期延长;日照时数呈缓慢增加趋势。(2)棉花生育期平均气温、≥10℃积温、无霜期的突变,博乐分别发生在2005、2008、2008年,精河分别发生在2005、2005、2011年,突变后两地平均气温分别增加0.6、1.2℃,≥10℃积温分别增加247.1、334.4℃·d,无霜期分别延长13.6、11.4 d;棉花生育期日数呈现增加趋势,博乐市、精河县变化趋势率分别为1.9、7.5 d/10 a。(3)相关分析表明,平均气温、10℃积温越高,棉花各发育期越提前,生育期越长;35℃高温日数越多,现蕾期、开花期、裂铃期越提前;无霜期越长、日照条件越好,对棉花生长越有利。(4)气候变化对博州地区棉花生产以有利为主。     

基于GIS的新疆呼图壁县棉花精细化气候区划

利用呼图壁县及周边15个气象站点1980-2020年气候资料和地理信息数据，通过地统计回归和反距离权重等方法构建≥10℃积温、无霜期、7月平均气温、≥15℃持续日数、≥20℃积温等指标因子与地理因子的空间分析推算模型，获取棉花各区划指标因子的空间分布模拟值，并将实际值与模拟值之残差部分进行空间内插订正，结合棉花区划指标等级，最终得到棉花种植精细化气候区划。区划结果表明，全县划分为适宜区、次适宜区、风险区和不适宜区4个分区。适宜种植区主要分布在呼图壁县海拔510 m以下的北部平原地区，包括园户村镇、111团场、105团场、106团场、芳草湖农场的平原地区；次适宜区主要分布在呼图壁县海拔510～650 m之间的乌奎高速公路附近地带，包括呼图壁镇、十里店镇、五工台镇和大丰镇南北两侧的平原地区；风险棉区主要分布在呼图壁县以南海拔650～850 m之间的山前倾斜平原；不宜棉区主要分布在海拔高度850 m以上，包括石梯子乡、雀尔沟镇以南中高山在内。研究成果可为当地农业种植布局调整提供科学参考。     

洞庭湖生态经济区热量资源变化特征

基于洞庭湖生态经济区25个地面气象观测站1961-2013年的逐日平均气温、最高气温和最低气温观测资料,组合成100项热量特征指标,利用统计方法系统性分析该区域的热量资源变化特征,并采用贡献率探讨了最高、最低气温在年平均气温变化中的作用。结果表明：洞庭湖生态经济区不同气温要素的空间分布形态不同,日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温空间分布形态一致,均呈西低东高分布;稳定通过0℃、5℃、10℃、15℃、20℃的初、终日期在区域内相对集中。年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈显著或极显著上升趋势,但存在升温的不均匀性,气候变暖以最低气温升高为主要特征,最高气温在春季起到升温加速作用,导致洞庭湖区春季气温上升速率较其他季节大。气候变暖带动日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温呈极显著上升趋势,但升温的不均匀性直接关联到稳定通过一定界限日平均温度初、终日期的变化及积温突变时间的变化,5℃、15℃初日呈显著提前趋势,≥0℃、≥5℃、≥10℃积温增加突变时间与最低气温相近,≥15℃、≥20℃积温增加突变时间与最高气温相近。     

1961-2010年江苏省农业气候资源演变特征

利用1961-2010年江苏省59个气象站观测资料,采用趋势分析、Mann-Kendall突变检测等方法,分析江苏省农业气候资源的时空演变特征。结果表明：以热量、水分和光照为主的农业气候资源总量已发生明显变化,表现在平均气温以0.29 ℃/10 a显著升高;≥0 ℃和≥10 ℃的年积温分别以101.1 ℃/10 a和83.4 ℃/10 a的趋势明显增加;无霜期变化略有延长;降水量以9.1 mm/10 a的趋势略有增加;年日照时数以-65.4 h/10 a明显减少。江苏农业气候资源的突变期主要始于20世纪90年代初期左右。农业气候资源的变化将对江苏省农业产生深远影响,制定相应的计划是保证未来生态性农业发展的必然。     

五家渠地区气候变化及其对棉花产量的影响

根据五家渠地区102团气象站1956--2007年的气温和降水资料,利用线性趋势函数及t检验法分析了该地区52a的气候变化,并对20世纪80年代以来的气候资源与棉花产量进行相关性分析.结果表明,五家渠地区年平均气温和年降水量均呈上升趋势,但都略小于新疆的上升趋势;XX季节来看,秋季增温最多,其次是春、冬季,夏季最小;各季降水量均有增加趋势,且增率差距不大;气候资源变化表现为由次宜棉区向宜棉区转变,棉花单产逐年增加显著,并与该地区≥10℃的积温和无霜冻期气候指标值显著相关.     

气候变化对广东冬种马铃薯种植气候区划的影响

基于广东86个气象站1961-2016年的历史气候资料,使用线性趋势和累积距平法,分析近56年广东全年平均气温、11月-次年2月平均气温和80%保证率≥10℃积温3要素的突变点;运用ArcGIS10.3平台,研究气候变化背景下广东冬种马铃薯种植气候区划的变化。结果表明:(1)气候变化背景下广东冬种马铃薯生育期(11月-次年2月)平均气温、极端最低气温、80%保证率≥10℃积温、1-2月平均气温(马铃薯块茎发育期)和霜日数的面积分布有不同程度改变,各指标最适宜面积均有增加。(2) 1997年后广东冬种马铃薯最适宜种植区面积增至754.75万hm^2,增加了7.4%;适宜种植区面积变化不明显,但区域整体北移;次适宜种植区和不适宜种植区面积均有缩小,缩小面积占总面积的6.5%。     

气候变化对新疆哈密瓜种植气候区划的影响

基于新疆101个气象台站1961-2013年逐日平均气温、最高气温、最低气温和日照时数资料,采用线性趋势分析、累积距平、保证率分析以及ArcGIS空间插值方法,分析影响哈密瓜种植的关键气候因子（日平均气温稳定≥15℃日数、≥20℃光温指数以及6-8月平均气温日较差）时空变化特征,并结合各气候因子突变前、后的变化特征,研究了气候变化对新疆不同熟型哈密瓜最佳种植区、次佳种植区和不宜种植区分布区域及其面积的影响。结果表明：新疆≥15℃日数、≥20℃光温指数、6-8月平均气温日较差的空间分布表现为“南疆多、北疆少,东部多、西部少,平原和盆地多、山区少”的特点。近53年,新疆≥15℃日数以2.493 d/10a的倾向率显著增多（P＜0.001）,≥20℃光温指数以0.06/10a的倾向率显著增大（P＜0.001）,6-8月平均气温日较差以-0.249℃/10a的倾向率显著（P＜0.001）减小,各要素还分别于1997年和1987年发生了突变。新疆哈密瓜种植气候可分为4个大区和7个亚区。受气候变化的影响,1997年后较其之前,新疆中、晚熟哈密瓜最佳种植区明显扩大,次佳种植区有所减小;早熟哈密瓜适宜种植区以及哈密瓜不宜种植区也不同程度地减小。     

鄱阳湖区棉花种植气候区划

利用鄱阳湖区1961—2005年气象资料和1:50000地理数据,对影响棉花生长和产量形成的主要气象要素进行分析,并建立鄱阳湖区棉花气候区划指标;通过GIS空间分析,将影响棉花生长的关键气候要素插值生成分布式数据,根据建立的棉花区划指标对鄱阳湖区棉花种植进行气候区划。结果表明:鄱阳湖北部区域即九江市所辖的部分县域,气候条件有利于棉花的生长和高品质的形成,是鄱阳湖区棉花生产潜力最大的地区;鄱阳湖区中部,气候条件基本能满足棉花生长发育的要求,为棉花种植的一般区;鄱阳湖区外围的东、南、西部,气候条件不利于棉花生长发育,属风险棉区。     

我国干湿气候区划研究进展

本文回顾和综述了20世纪中期以来我国在干湿气候区划指标、潜在蒸散计算方法、干湿气候区划等级划分标准及命名方式等方面的研究进展,在此基础上给出了利用干燥度指数进行干湿气候区划的计算方法和等级划分标准,并利用1981-2010年全国2207站的气象观测资料,对近30年来我国干湿气候空间特征进行了分析。结果表明,最近30年我国干旱区（包括极干旱、干旱和亚干旱区）面积为469.2万km²,占国土面积的48.8%,其中极干旱区、干旱区和亚干旱区面积分别为87.8万km²、209.2万km²和172.2万km²,分别占国土面积的9.1%、21.8%和17.9%,主要分布于新疆、内蒙古、西藏、青海、甘肃等西部地区;亚湿润区、湿润区和极湿润区面积占我国国土面积的比例分别为16.2%、27.8%和8.8%,主要位于我国长江以南及东北部分地区。     

中国大陆茶树种植气候适宜性区划

基于1961—2019年全国1903个气象站点的气候数据以及1115条茶树分布站点记录,利用最大熵模型和GIS技术筛选影响茶树种植的主导气候因子,根据自然间断点分级法将中国大陆茶树气候适宜性划分为不适宜区、次适宜区、适宜区和高适宜区4个等级,厘定不同区划等级的主导气候因子阈值。结果表明:影响中国大陆地区茶树种植分布的主导气候因子为多年平均极端最低气温、春霜冻频率、年平均气温、年降水量和3—9月平均相对湿度。模型区划结果与名茶之乡、地理标志茶叶所在地吻合较好。茶树适生区的北界总体呈现出由东部高纬度向西部低纬度降低的分布态势,北界界限移动较明显地区主要分布在东部高纬度省份。整体茶树适生区质心的年代际变化较为平缓,除20世纪60—70年代和80—90年代的适生区范围有所缩小外,其他相邻年代际间茶树适生区的面积均呈现出不同程度的增长趋势,与质心迁移情况相吻合。     

气候变暖对宁夏引黄灌区春小麦生产的影响

 对宁夏引黄灌区10个观测站1961-2004年春小麦生长发育期（3月上旬至7月上旬）的气温进行分析,结果表明：宁夏引黄灌区春小麦生长期的气候明显变暖。t检验结果表明,春小麦生长发育期日平均气温的突变发生在1989年,突变后的气温比突变前升高了0.7℃。在春小麦生长发育各阶段,气温都有所升高,但没有超出春小麦生长发育的适宜温度范围。引黄灌区春小麦的温度敏感系数在3月中旬至4月上旬及5月上旬至6月上旬为正值,这两个时段的气候变暖有利于春小麦生产;6月中旬至7月上旬及4月中下旬温度敏感系数为负值,这两个时段的气候变暖不利于春小麦生产。总体而言,气候变暖对春小麦单产的贡献为-2.6%。     

气候变暖对宁夏引黄灌区春小麦生产的影响

对宁夏引黄灌区10个观测站1961-2004年春小麦生长发育期（3月上旬至7月上旬）的气温进行分析,结果表明：宁夏引黄灌区春小麦生长期的气候明显变暖。t检验结果表明,春小麦生长发育期日平均气温的突变发生在1989年,突变后的气温比突变前升高了0.7℃。在春小麦生长发育各阶段,气温都有所升高,但没有超出春小麦生长发育的适宜温度范围。引黄灌区春小麦的温度敏感系数在3月中旬至4月上旬及5月上旬至6月上旬为正值,这两个时段的气候变暖有利于春小麦生产;6月中旬至7月上旬及4月中下旬温度敏感系数为负值,这两个时段的气候变暖不利于春小麦生产。总体而言,气候变暖对春小麦单产的贡献为-2.6%。     

中国富士苹果种植的气候适宜性研究

基于中国1981-2010年2084个气象台站资料和203个富士苹果种植区分布的地理数据,利用最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS平台,从物种分布机理与品质两方面研究了影响富士苹果在中国分布的主导气候因子及适宜范围,并对其气候适宜性进行区域划分和评价。结果表明,影响富士苹果在中国分布的主导气候因子有8个,富士苹果地理分布的气候适宜范围分别为年日照时数2000-2500 h、年平均气温7-14℃、≥10℃积温3000-4800℃·d、最冷月平均气温-7-0℃、夏季气温平均日较差8-12℃、年降水量400-800 mm、夏季平均气温20-26℃、夏季平均空气相对湿度60%-78%。中国富士苹果的气候适宜区主要分布在黄土高原、环渤海湾和黄河古道,其中,黄土高原区的陕西、山西和甘肃气候适宜度最高,而山东和河北两省富士苹果规模化种植还有较大发展空间。      

气象灾害指标在湖南春玉米种植区划中的应用

根据湖南省97个气象站1961—2004年气温、日照、降水等气象资料, 结合玉米生态习性和田间试验分析结果, 计算了玉米生长期内相关的灾害指标。得出玉米吐丝-成熟期干旱、高温热害及播种-出苗期的连阴雨3个气象灾害指标对其生长的影响最大, 在分析该3个灾害指标的地域分布特征基础上, 利用该3个指标出现概率, 引进“无级变速”原理, 进行春玉米种植区划。区划结果表明:湖南大部分地方适宜种植春玉米, 从区划结果与实际产量对比分析比较, 湖南玉米的高产区均在最适宜区和适宜区内; 低产区大多都在较适宜区和次适宜区, 只是湘东南山地低产区在最适宜区范围内, 与实际情况不吻合。原因可能是这一区域玉米生长期内光、温资源不足, 加之土壤肥力较差的缘故。     

1961-2004年惠州城市与乡村气温变化的对比

 根据惠州城市和乡村1961-2004年逐月平均气温资料,对比分析了全球变暖背景下惠州城市和乡村的气温变化。结果表明：城市和乡村年平均气温均表现为增加趋势,气候倾向率分别为0.21和0.13 ℃/10 a,其中冬季变暖最明显。城市气温的增温率和增温幅度都高于乡村,城市化、工业化和人类活动引起的城市热岛效应对城市气温变化有重要影响,年和四季城市热岛效应的增温贡献率为28.9%～56.3%。1990年代中期开始的10 a与前34 a相比,城市年和四季热岛效应增温幅度平均为0.19～0.27 ℃,全球变暖效应增温幅度平均为0.17～0.73 ℃。城市热岛效应对1990年代城市气温突变有重要影响。     

青海省气候变化的区域性差异及其成因研究

 利用1961-2006年青海不同区域气象资料,分析了年平均气温,年平均最低、最高气温和降水量等气候要素的变化趋势、年代际变化和气候突变前后的差异性,分析了气候显著变化并存在明显区域性差异的可能归因。结果表明：近46 a来青海不同区域年平均气温均呈现出显著上升趋势,其中以柴达木盆地增暖最为明显,气候倾向率达0.44℃/10a;降水量变化表现出明显的区域性差异,柴达木盆地年降水量显著增多,气候倾向率为6.67 mm/10a,而东部农业区年降水量则呈现出减少趋势。温室气体浓度的显著增加、云量变化、高空水汽输送的变化以及下垫面状况差异等因素是造成青海气候显著变化并具有明显区域性特征的可能成因。     

气候暖干化对西北四省(区)农业种植结构的影响及调整方案

利用陕、甘、宁、青四省(区)141个气象站1961-2008年的气象要素值计算和分析得出,暖干化是西北四省(区)现代气候变化的基本特征。年平均气温表现为一致的增温趋势,每10年增温0.27℃,1996年是突变年。年降水量自1961年以来呈持续下降趋势,1986年是转折年,1987-2008年年平均降水量比1961-1986年平均减少20～40mm。以黄河为界,黄河以东降水量呈减少趋势,每10年减少10～40mm;黄河以西呈增多趋势,每10年增加10mm左右,减少的幅度明显高于增加的幅度。进入21世纪,气候暖干化的势头有所减缓。在分析不同区域自然资源特点和气候暖干化及其对农作物影响特征的基础上,运用系统规划理论,采用气候生态相似原理,提出了陕、甘、宁、青四省(区)13个不同地域农业种植结构调整方案。为了加快农业结构调整进程,使农业结构调整方案收到明显的生态、社会和经济效益,提出了四个方面的保障措施。