陕西不同生态区苹果品质差异及与气象因子的关系

为做好苹果气候品质认证工作,基于2013—2015年陕西31个苹果种植生产基地县155片果园的果实品质调查数据和物候监测资料,应用灰色关联度分析和逐步回归方法,分延安果区、渭北东部果区、渭北西部果区和关中果区4个生态类型区,分析了苹果品质的分异特征,研究了影响苹果品质的关键物候期及主要气象因子。结果表明:各生态类型区的果形指数和可滴定酸含量较为一致,单果重、可溶性固形物含量和果实着色度差异较为明显。第一次膨大期最高气温、生长季最高气温和幼果期平均气温对苹果品质的影响最为显著。其中开花期和幼果期气温高、降水少,第一次膨大期气温低、日照多,着色期气温低、相对湿度大有利于提高陕西苹果品质。利用多元回归构建的品质预测模型拟合效果较好,可在业务中应用。     

基于多尺度标准化降水指数的陕西苹果主产区气象干旱分析

利用陕西省30个苹果基地县气象站1961—2010年50年月降水资料,计算陕西苹果主产区3、6、9和12个月各尺度的标准化降水指数SPI3、SPI6、SPI9和SPI12。结果表明陕西苹果主产区年SPI12、春夏秋SPI9以及秋季SPI3整体呈线性下降趋势(P<0.05),总体趋于干旱,且干旱强度有所加重。陕西苹果主产区轻度、中度、重度和极度气象干旱发生频率分别为16%、6%、4%和0%。使用克里格插值法绘制1961—2010年陕西苹果主产区年气象干旱频率分布图,其分布表现为自南向北间隔分布且关中果区干旱频率最高;春夏秋气象干旱频率分布上表现与年气象干旱频率近似;冬春气象干旱频率分布上大体表现为南高北低,东西中间低两边高,春夏气象干旱频率分布在东西南北上均大体表现为中间高两边低;季节气象干旱频率分布表现不一,总体上除春季关中果区气象干旱频率最高外,其余季节均为渭北东部果区气象干旱频率最高。加之陕西苹果基地县中76.4%的苹果园不具备灌溉条件,故该研究对建立具有针对性的防旱抗旱措施及应急预案均具有重要意义。     

气候变化对陕西苹果生长适宜性影响

利用陕西苹果生产基地县及其以北地区气象观测和物候观测资料,采用时间序列分析和专家打分方法,分析了近50年来影响陕西苹果产量和质量的主要气象因子、花期霜冻和高温日数的变化特征以及气候变化对陕西苹果生长的气候适宜性评分的影响。结果表明:年平均气温和夏季平均最低气温具有明显的上升趋势,夏季相对湿度变化不大,近30年 (1979—2008年) 年降水量明显少于1961—1990年平均值;1961—1990年、1971—2000年、1979—2008年3个30年苹果基地县大部分果区气候适宜性总评分没有明显变化;温度升高、降水减少是研究区域一些县 (区) 苹果生长气候适宜性评分变化的主要原因。1961年以来, 4月中旬霜冻频率的增加使渭北西部果区和延安果区遭遇花期冻害的可能性增加;20世纪90年代以来, 高温日数的增加使果树受高温热害的影响增大。     

陕西苹果基地县９—１０月连阴雨气候特征分析

根据陕西省连阴雨定义,利用陕西省29个苹果生产基地县1961—2008年9—10月降水资料,从连阴雨次数、日数和强度方面分析陕西省苹果基地县9—10连阴雨气候特征。研究发现3项气候特征的分布次序从小（少）到大（多）均为延安果区、渭北东部果区、渭北西部果区和关中西部果区;各果区3项连阴雨气候特征总体呈减少趋势,其中连阴雨日数呈显著减少趋势,连阴雨发生次数和降水强度的减少趋势不明显。     

基于县域单元的陕西苹果越冬冻害风险分布

为了有效利用气候资源、趋利避害、合理规划和发展陕西苹果产业,促进县域苹果种植布局优化,实现健康、可持续生产,依据3个苹果种植代表县县站与其境内区域站越冬期气温的关系,进行概率移植,借助各代表县县站1971—2011年越冬期气温数据,计算获得各代表县县站及其境内区域站苹果不同等级越冬期冻害的发生概率。根据对30多个苹果越冬冻害历史个例的分析结果,分别赋予苹果越冬期轻度、中度、重度等级冻害0.3、0.5和0.7的灾损系数。依据气候致灾风险的基本原理和模型,计算获得各代表县县站及其境内区域站的越冬期冻害风险指数,并基于GIS系统制作了各代表县的降尺度苹果越冬期冻害风险分布图。     

陕西红富士膨大期果实品质特征及其影响因素分析

利用陕西红富士种植区9个基地县2009—2015年4—8月逐日气温、降水量、日照时数、相对湿度等气象资料,以及8月底果实品质观测资料,采用统计分析方法研究红富士果实膨大期品质特征、各基地县及果区之间的差异性和气象因子对果实品质的影响。结果表明:陕西红富士果实膨大期平均单果质量为114.0~151.7g,果形指数为0.833~0.885。各基地县中,凤翔单果质量最大,旬邑最小,且凤翔单果质量与其他县差异显著。白水果形指数最大,洛川最小;安塞果形指数与除洛川外的其他县差异显著。各果区中,单果质量关中西部最大,渭北西部最小,且各果区之间没有显著差异;果形指数渭北东部最大,陕北最小,且陕北与其他果区差异显著。气象因子对苹果单果质量和果形指数均有不同程度的影响,平均单果质量与积温、气温、日照时数、降水量多为正相关关系,与相对湿度则为负相关关系;果形指数与积温呈负相关关系,与5—6月降水量、平均气温,日照时数等气象因子呈正相关关系。     

华北冬小麦—夏玉米两熟区干旱特征分析

研究华北冬小麦—夏玉米主要生长季的干旱时空特征,可为全球气候变暖背景下制定抗旱减灾对策提供理论依据。利用华北5省（市）64个气象台站1961——2010年逐日降水资料,以降水负距平或降水量表征的干旱指标,通过经验正交分解法提取了冬小麦、夏玉米全生育期和关键生长阶段的特征向量和时间系数,分析了干旱频率、站次比及干旱强度的变化特征,并通过构建冬小麦夏玉米轮作期综合干旱指数,探讨了华北地区农业干旱的总体状况。结果表明：EOF分解的前4个模态提取了60%以上作物干旱的主要时空分布信息,冬小麦主要生长季收敛效果优于夏玉米;冬小麦全生育期、苗期及拔节—抽穗期干旱的高强度中心主要分布在冀中南、豫北及鲁西北地区,而灌浆—成熟期干旱则以豫东为中心;夏玉米全生育期干旱的高强度中心主要位于冀南和鲁北地区,初夏旱以冀北大部为高强度区,而卡脖旱以豫西和鲁南为高强度区。从时间系数和区域干旱强度及站次比的时间变化趋势看,冬小麦全生育期干旱、灌浆—成熟期干旱及夏玉米初夏旱、卡脖旱均表现为递减趋势,但未通过显著性检验,而冬小麦播种期、拔节—抽穗期干旱,以及夏玉米全生育期干旱为不显著的递增趋势。整个冬小麦—夏玉米轮作期干旱威胁较高的地区主要位于京津局部、冀中南、豫北和鲁北等地区。     

我国北方地区苹果干旱时空分布特征

以我国北方苹果主产省为研究区域,基于研究区域内1981—2016年144个气象站点逐日气象数据,结合苹果生育期数据,以干旱指数作为苹果农业干旱指标,明确了研究区域内苹果干旱的空间分布特征及时间变化趋势,结合小波分析方法,揭示了北方苹果干旱发生的周期性规律。结果表明:苹果各生育阶段降水量整体呈由西北向东南增加的趋势,干旱指数空间分布特征呈由西北向东南降低的趋势,苹果花芽萌动-盛花生育阶段干旱程度最大。干旱指数近36年果树萌动-花芽萌动生育阶段呈上升趋势,平均为3.90/（10 a）,花芽萌动-盛花、盛花-成熟以及成熟-落叶生育阶段均呈下降趋势,平均值分别为-3.14/（10 a）,-0.01/（10 a）和-1.65/（10 a）。苹果不同生育阶段干旱存在3种不同尺度的变化周期,其中花芽萌动-盛花生育阶段发生干旱的周期最短,最小周期为2年。     

气候变暖背景下陕西果业生产的思考

陕西苹果种植区地处渭北黄土高原地区,既有符合苹果生产气象指标优生区的区位优势,同时又是我国气候变暖最敏感的地区之一。在全球气候变暖背景下,陕西果区气候资源和气象灾害变化趋势及特点如何,对当地果业生产可能产生哪些影响,果业生产如何趋利避害挖掘气候资源潜力,减轻气象灾害损失,     

延安北部丘陵沟壑区苹果产业发展的气候分析

通过对延安北部丘陵沟壑区8个县区气象站1971—2000年气候资料分析,认为该区可推广种植苹果,宝塔区、延长、安塞县为气候最适宜区,子长、延川为适宜区,志丹、吴起为可种植区。影响苹果产业发展的不利因素为花期冻害和干旱,并提出优先开展气候详细区划,依据气候条件指导生产的建议。     

我国北方地区苹果不同干旱等级时空特征

为定量评估我国北方地区苹果不同干旱等级灾害时空分布特征,以我国苹果主产地为研究区域,对前人提出的干旱指数进行等级划分,结合历史灾情资料,对划分的等级进行验证;利用验证后的干旱指数,明确1981—2016年苹果不同干旱等级时空变化特征。结果表明:划分的干旱指数等级能够较好地反映我国北方地区苹果实际干旱特征;各生育阶段甘肃省中北部、宁夏回族自治区各年代以重旱发生为主,山西省、陕西省、山东省以及河南省干旱等级随年代变化较大;重旱发生面积在果树萌动-花芽萌动和成熟-落叶生育阶段1981—2000年随年代变化逐渐增加;各生育阶段无旱和重旱高频区频率高于50%,轻旱和中旱高频区频率高于30%;1981—2016年轻旱发生范围最大,果树萌动-花芽萌动生育阶段的重旱和盛花-成熟生育阶段的中旱站次比呈显著上升趋势。研究区域西北地区干旱严重,且发生频率较高。     

中国北方苹果干旱等级指标构建及危险性评价

以中国北方苹果主产区为研究对象,利用1981—2018年气象资料、1981—2017年苹果干旱灾情历史资料和发育期资料,在构建干旱指数（D_I）的基础上,以历史灾情反演、灾害样本重建和历史灾害过程解析为主线,采用独立样本T检验、Kolmogorov-Smirnov（K-S）检验、累积概率反函数值等方法,构建适用于中国北方苹果主产区的苹果干旱等级指标体系,并在此基础上开展苹果干旱危险性评价。结果表明:构建的干旱指数（D_I）能有效表征苹果干旱灾害,同一等级苹果不同发育期干旱指标阈值从大到小依次为果树萌动-萌芽期、萌芽-盛花期和盛花-成熟期,苹果危险性从大到小依次为萌芽-盛花期、果树萌动-萌芽期和盛花-成熟期,渤海湾产区及黄土高原产区北部是苹果干旱的高危险区域。基于历史灾情资料加工与再分析的苹果干旱等级指标体系构建方法可为经济林果气象灾害研究提供新思路,研究结果可为中国北方苹果干旱防灾减损气象服务、灾害保险提供基础支撑。     

黑龙江省大豆不同生育阶段干旱时空特征

干旱是黑龙江省农业生产中的主要自然灾害之一,影响大豆生长发育和产量形成。利用1981—2017年黑龙江省32个农业气象观测站土壤水分资料和26个站大豆生育期资料,采用中国气象局2018年发布的气象行业大豆干旱等级中大豆干旱指标,分析黑龙江省5个区域大豆各生育期干旱发生频率、强度和干旱风险指数的时空变化特征,并对黑龙江大豆干旱风险进行评估与分区。结果表明:大豆轻旱发生频率高于重旱和特旱,西区为干旱多发区域,中区次之,其他区域相对少发;中区干旱发生强度最高,西区次之,北区最低,东区、北区和中区大豆三真叶至鼓粒期干旱发生强度高于前期和后期,而西区和南区在大豆鼓粒至成熟期干旱发生强度高于前期;西区干旱风险最高,中区次之,北区最低,大豆开花-结荚期干旱风险最高,播种-出苗期最低,干旱中等以上风险区域集中在松嫩平原西部和三江平原西南部,其他大部地区为次低或低风险区。     

中国北方苹果种植需水特征及降水适宜性

以中国北方7个苹果主产省为研究区域,基于研究区域及周边100 m范围内210个气象站1970—2019年逐日气象数据和1 km分辨率的数字高程数据,采用最小湿度法对作物系数（K_c）进行逐日估算,并利用基于样条函数插值理论的专业气象插值软件ANUSPLIN对逐日气象数据进行空间插值,计算苹果各关键生育期需水量和降水适宜度。结合苹果优势主产区地理分布确定降水适宜度阈值范围。利用相关数理统计方法明确苹果需水特征和降水适宜度时空变化特征,并对苹果全生育期降水适宜性进行评价。结果表明:苹果全年平均需水量大多数区域为500.0~800.0 mm,萌芽-幼果期、果实膨大期和着色-成熟期平均需水量占全年平均需水量的比率分别为0.186~0.282,0.392~0.562和0.159~0.282。苹果全年、萌芽-幼果期、果实膨大期和着色-成熟期降水适宜度阈值范围分别为0.49~2.07,0.25~1.70,0.54~2.25和0.46~2.65。各生育阶段降水适宜度处在阈值范围内的区域分别占85.4%,87.4%,85.6%和84.9%。苹果全生育期降水的最适宜、次适宜和不适宜区分别占研究区域的31.9%,50.6%和17.5%。     

陕西苹果花期机理性预报模型的适用性评价

以陕西苹果花期为研究对象,针对4个机理性物候模型——顺序模型（SM）、平行模型（PM）、深度休息模型（DRM）和热时模型（TTM）,基于各果区代表站的花期数据及同期气象数据订正模型参数,利用内部检验和交叉验证（留一验证）方法,评价模型在模拟花期上的适用性。结果表明:内部检验时各站点的最适模型不同,总体上,SM和TTM均方根误差略低（3.30 d）;交叉验证时模型表现相当,各模型平均的均方根误差为4.52 d,略优于内部检验。使用单站外推和求平均后外推将TTM参数应用至果区内其他站,这两种方法的均方根误差均优于国外同类研究（10.0 d）,其中单站外推的均方根误差（5.90 d）又高于求平均后外推（7.21 d）。综合考虑模型的复杂性与模拟精度,推荐使用TTM并分果区模拟陕西苹果花期。     

陕西省冬小麦干旱风险分析及区划

根据自然灾害分析原理, 以县为单元, 从干旱对冬小麦造成的减产出发, 分别就各县灾损率、易灾性、抗灾能力三方面进行了讨论。以风险指数为区划指标, 在GIS系统 (City Star) 中, 按等级划分标准对各县属性值进行分级、赋色, 获得GIS系统支持下的陕西省冬小麦干旱风险区划图, 并分区予以评述。     

我国中北亚热带优质烤烟烟区气候相似性分析

利用1991—2020年我国中北亚热带不同烤烟烟区180个国家级气象站气候因子数据,根据影响优质烟叶生长发育的气候条件,分析气候差异性,探究烟叶生长发育的气象规律,应用主成分分析计算各气候因子的权重,依据气候相似原理,对湖北省两大烟区与周边烟区采用改进的欧氏距离作为相似度量指标,并与系统聚类结果进行相似性对比。结果表明:鄂西南、鄂西北、豫西、豫南、豫中、湘西、湘中烟区基本具备了生产优质烟叶的气候条件,除降水量外,其余各气候因子在不同发育期的差值伸根期最大,旺长期次之,成熟期最小。鄂西北和陕南烟区的气候因子最为接近,鄂西南和湘西、川东南烟区的气候因子具有高度相似性,从而为不同区域间借鉴生产经验、优化烤烟种植布局和开发特色优质烟叶提供理论依据。     

我国北方地区冬小麦干旱灾害风险评估

选取我国粮食重要生产区——北方冬麦区作为研究区,基于干旱灾害对作物产量的影响开展冬小麦干旱灾害风险评估和区划。在确定干旱灾害危险性指标过程中,通过对比分析MCI、CWDIa、CI、Pa及Ma干旱指数的适应性,确定了干旱灾害风险危险性指数;在分析北方冬麦区干旱背景和脆弱性时,考虑了冬麦区的地形、土壤类型、土壤有效持水量、河网水系、灌溉条件、降水量及干燥度等环境因素,以及冬小麦的耕地面积、播种面积、主要生育期的水分敏感系数、历史产量等。与以往致灾因子危险性分析方法不同,本文首先建立了干旱指标与冬小麦减产率之间的关系,通过减产率等级来确定干旱致灾临界阈值,在此基础上计算分析了冬小麦全生育期和6个关键生育期不同等级干旱发生的频率。综合考虑干旱发生的危险性、不同地区干旱背景和脆弱性,建立了我国北方冬麦区全生育期和6个关键生育期的干旱灾害风险评估模型和区划方法,实现了我国北方冬麦区干旱灾害的风险评估和区划。结果表明,MCI更能反映北方冬麦区干旱的特征,故以MCI指数作为干旱灾害风险危险性指数;我国北方冬麦区中北部的干旱灾害风险较高,应该加强防旱抗旱能力建设,南部地区包括苏皖和河南东南部的干旱灾害风险较小。本文建立的北方冬麦区不同生育期干旱灾害风险评估模型可应用于干旱灾害风险动态评估实时业务中。