黄淮海地区玉米生育期农业气候资源分析

为指导气候变化背景下黄淮海地区夏玉米种植科学布局,提高气候资源利用率,本研究基于黄淮海地区179个气象站1971—2013年逐日地面气象观测资料,采用气候倾向率及空间分析等方法,从光、温、水等角度研究了夏玉米生育期农业气候资源的时空分布及变化特征。结果显示:黄淮海地区日照时数及太阳辐射空间分布为南低北高,呈逐渐减少的趋势,递减率分别为3.9157 h·a~(-1)和2.6754 MJ·m-2·a~(-1),且中部地区递减率高于边缘地区的;≥10℃积温为1630—2699℃·d,南高北低,呈逐年增加趋势,递增率为2.0764℃·d·a~(-1),沿海地区递增速率大于内陆的;可生长日数空间分布为南多北少,逐年增加,增加量更多来自于≥15℃终日的后推,递增率为0.1302d·a~(-1),东南部递增率大于西北部的;累积降水量为320—950 mm,空间分布为东南多西北少,南部及北部呈减少趋势,中部呈增多趋势,全区域变化趋势不明显,但年际波动幅度较大。     

巴楚县冬小麦生长期气候变化特征及其对冬小麦发育期的影响

利用新疆巴楚气象站1983—2012年逐日气象资料及冬小麦生育期资料,采用线性回归、Pearson相关系数方法,分析了巴楚县气候要素和冬小麦生育期的变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明:(1)近30 a巴楚县冬小麦生育期内气候变暖趋势明显,月平均气温、月最高气温和月最低气温整体呈上升趋势,日照时数减少,降水量增多。(2)冬小麦播种、抽穗和成熟期提前,越冬开始和返青期延后,全生育期呈缩短趋势。冬前冬小麦生育天数增加,越冬开始—返青期、返青—抽穗期长度缩短,抽穗—成熟期延长。(3)1—2月气温降低是巴楚冬小麦返青期延后的主要原因,而抽穗和成熟期提前则主要受3—4月、4—6月的气温升高影响。     

广元市降水特征及变化趋势分析

为揭示广元极端降水的变化趋势,利用1961~2015年逐时和逐日降水数据分析广元降水特征和极端降水事件变化。结果表明,广元降水总量年际变化不明显,小时降水越来越极端;在02~06时,小时降水量呈增加趋势,苍溪和青川降水年际倾向率日变化为单峰单谷型,旺苍、广元和剑阁为双峰单谷型。广元市大部分地区短时强降水次数逐年增加,在1980s和2000年后有明显增加,特别是1980s的旺苍站,增幅达到71%;广元小时及日降水最大值有增加趋势。1961~2015年,日降水量≥25mm天数(R25mm)、日降水强度(SDⅡ)和极端降水量(R95)的年际倾向率分别为0.0558d·a~(-1)、0.0168mm·d~(-1)·a~(-1)和0.5998mm·a~(-1),而持续降水日数(CWD)则以-0.0202d·a~(-1)的速率减少,广元每年降水的持续天数在减少,但降水情况越来越极端。     

湖南省油菜生育期间气候资源时空变化规律分析

利用湖南省1962—2010年96个气象站逐日气象资料及5个农业气象试验站1991—2010年油菜生育期观测资料,应用气候统计分析方法,分析了油菜主要生育期气候资源空间分布规律和年际变化特征。结果表明:湖南省油菜全生育期时长无明显地域性差异,生育期间大于等于0℃积温有明显的地域性差异。影响油菜生育期间的主要气象因子为气温和日照时数,不同生育期主要气象因子有所差异。各发育期气候资源空间分布不均,年际变化有差异。冬前苗期和角果发育期的积温呈增加趋势,越冬期的小于等于0℃和小于等于-3℃日数呈减少趋势,蕾薹期日照时数呈减少趋势,开花期和角果发育期日照时数呈增加趋势。总体而言,湖南油菜生育期间的气候资源及其变化趋势有利于油菜生长。     

广西右江河谷旱作灌溉需水量变化特征

利用百色、田阳、田东和平果气象观测站1971~2013年历年实测的逐日降水量资料以及平果站1990~2013年甘蔗、1994~2013玉米发育期观测资料,采用美国农业部土壤保持局推荐的有效降水量计算法,对右江河谷甘蔗、玉米旱作各生育期需水量、水分盈亏、灌溉需水量情况以及变化规律进行分析。结果表明,右江河谷各县区甘蔗以及除平果外大部分县区玉米的全生育期平均水分条件是亏缺的,甘蔗全生育期水分亏缺主要由茎伸长-成熟期缺水引起,该生育期阶段多年平均灌溉需水量为220mm;玉米全生育期水分亏缺则主要由播种-出苗及乳熟-成熟期缺水引起,其中以播种-出苗期缺水最多,该发育阶段多年平均灌溉需水量为30mm。近40年来,右江河谷甘蔗各生育期有效降水量和水分盈亏指数的变化呈减少和下降的趋势,灌溉需水量的变化则呈增加趋势;大部分县区玉米除乳熟-成熟期外,其余各生育期有效降水量和水分盈亏指数的变化呈微弱减少和下降趋势,灌溉需水量的变化则呈微弱增加趋势。     

江西省近50年霾天气时空分布特征及成因分析

利用1964—2013年江西省83个站逐日霾观测资料,运用线性倾向估计等统计方法,分析江西省近50年霾时空变化特征及其与气候要素的关系。结果表明:江西霾日数呈赣中北部多、赣南少的特点,赣中的萍乡—宜春—抚州—上饶一带以及赣北北部的九江中部、景德镇北部地区是霾天气多发区,年均霾日数在30 d·a~(-1)以上。冬季霾日数最多,萍乡—宜春—鹰潭地区中北部、南昌—九江的中部以及上饶东部地区超过20 d·a~(-1),春季和秋季次之,夏季最少。12月是霾日数最多的月份,接近全年霾日数的2成。江西省霾日数呈年际增长的趋势,增长率为11 d·(10 a)~(-1),气候趋势系数为0.78,通过0.01的显著性水平检验。霾日数与平均风速和大风日数均呈负相关,而与静风日数呈正相关。近50年平均风速和大风日数呈下降趋势,静风日数呈上升趋势,这可能导致空气中污染物不易扩散而形成更多的霾天气。江西省降水日数呈减少趋势[-6.3 d·(10a)~(-1)],气温呈增暖趋势[0.15℃·(10a)~(-1)],霾日数与气温和降水日数分别呈正、负相关。     

播期对辽南地区春玉米生育进程及产量影响的试验研究

基于2012—2014年以丹玉39为供试品种在辽宁庄河地区开展的分期播种试验观测资料和1980—2010年庄河地区春玉米各发育期的平均日期及产量资料,探讨播期对庄河地区春玉米生育进程及产量的影响。结果表明:播种时间对庄河地区春玉米生育进程有显著的影响,播种时间每推迟1.00 d,春玉米整个生长期长度缩短约0.22—0.57 d,营养生长期缩短约0.48—0.69 d,生殖生长期延长约0.11—0.36 d。不同播期之间春玉米各生育期长度存在较大差异,营养生长期长度差异最显著,而拔节—抽雄期、抽雄—开花期、开花—乳熟期和乳熟—成熟期长度差异均不显著。播期对春玉米产量影响显著,但年际间产量差异显著,除2014年外,随播期推迟春玉米产量呈先增后减的趋势。2012—2014年气象条件对庄河春玉米生育期长度影响的气象因子存在差异,对春玉米营养生长期、生殖生长期和全生育期长度影响较大的气象因子为气温、日照时数、平均风速、水汽压及蒸发量。     

锦州地区春玉米物候变化趋势及其与水热条件的关系

利用1980—1984年和2004—2020年锦州市农业气象观测站春玉米物候观测资料和气象观测资料, 采用趋势系数、倾向率、相关分析和通径分析等方法, 分析了锦州市春玉米生育期长度和水热条件的变化趋势, 并探讨了锦州市春玉米生育期长度与水热条件的关系。结果表明: 1980—1984年和2004—2020年锦州地区春玉米各生育期长度变化趋势不同, 除抽雄期、成熟期和生殖生长期外, 其他生育期长度均呈缩短的趋势。营养生长期长度极显著缩短, 生殖生长期长度极显著延长, 因此全生育期呈弱的延长趋势, 变化不明显。春玉米各生育期水热条件变化趋势不同, 热量条件变化显著, 而水分条件变化不显著, 多数生育期≥10 ℃活动积温(DT10)和生长度日(GDD)呈增加的趋势, 其中抽雄期、成熟期和生殖生长期、全生育期热量条件呈极显著增加趋势, 表明热量条件对春玉米生长发育影响最大。相关分析和通径分析表明, DT10和GDD对春玉米生育期长度影响最大, 水分条件对春玉米生育期长度影响较小, 其中出苗期、成熟期和全生育期长度与水分条件相关显著。可见, 锦州地区水热因子之间相互制约、相互影响, 共同影响春玉米的整个生育期。     

吉林省春玉米农业气候资源适宜度时空分布特征

为了明确吉林省春玉米农业气候资源的适宜性,利用模糊数学方法建立了吉林省春玉米各生育期的温度适宜度、降水适宜度、日照时数适宜度和气候适宜度模型,并分析了温度适宜度、降水适宜度、日照时数适宜度和气候适宜度的时空分布特征。结果表明:1961—2010年吉林省春玉米全生育期的温度适宜度呈西高东低的空间分布特征,温度适宜度普遍为0.70以上,总体较适宜,且温度适宜度呈增大的趋势;春玉米营养生长期和生殖生长期的温度适宜度总体与全生育期的温度适宜度分布一致。近50 a吉林省春玉米各生育期日照时数适宜度较高,普遍为0.80—1.00,呈西高东低的空间分布特征。春玉米降水适宜度年际波动幅度较大,普遍为0.40—0.60。吉林省春玉米全生育期气候适宜度基本为0.60—0.75;春玉米营养生长期气候适宜度多为0.70以上,比全生育期气候适宜度偏高;而春玉米生殖生长期的气候适宜度多为0.70以下,比全生育期气候适宜度偏低。近50 a吉林省春玉米气候适宜度不存在明显的区域差异,春玉米各生育期气候适宜度总体呈不显著的减小趋势。     

近55a南宁冬末春初日照时数气候变化特征分析

利用南宁1961-2015年1-3月逐日日照时数资料,运用气候倾向率、M-K突变检验方法和Morlet小波分析等方法,分析近55a南宁1-3月总日照时数、总无日照日数的气候变化特征,以及影响南宁日照变化的气象因子。结果表明:1-3月南宁总日照时数呈显著减少趋势,气候倾向率是-16.13h·(10a)~(-1),年际变化较大,最多年与最少年相差321.9h,存在明显的11-12a周期;而南宁1-3月无日照日数序列的变化趋势与日照时数相反,呈显著增加趋势,趋势系数为2.21d·(10a)~(-1),存在20-21a变化周期;南宁1-3月总日照时数和总无日照日数分别在1973年和1978年发生了突变;近55a来1-3月日照时数减少而无日照日数增加的趋势明显,使南宁冬春季低温寡照的气候特征更加突显。低云量和总云量是影响南宁日照变化的主要因素。     

喀什地区夏玉米发育期与气象因子关系分析

利用喀什地区1961—2013年6—9月气温、日照时数、降水量月资料及1990—2013年玉米生育期资料,选取资料完整的4个代表站,采用一元线性回归分析方法 ,分析喀什地区气候变化及玉米生育期变化特征,重点探讨喀什近期气候变化对玉米生产的影响。结果表明:近53 a喀什市、巴楚县、叶城县6—9月平均、平均最高、平均最低气温及降水量总体呈上升趋势;日照时数,喀什市和巴楚县总体呈增加趋势,叶城县9月日照时数呈减少趋势;麦盖提县7—9月平均气温、8月降水量,6、8、9月日照时数呈下降(减少)趋势。喀什市、巴楚县玉米各发育期均呈不同程度的提前趋势;叶城县玉米各发育期的提前(推迟)趋势不明显,其中播种期、七叶期呈较弱的提前趋势(0.06~0.67 d/10 a),其它发育期呈延迟趋势,趋势为0.01~2.92 d/10 a,其中抽雄始期、开花始期的延迟趋势相对明显,通过了a=0.05显著性检验;麦盖提县玉米8月出现的抽雄期、开花期、吐丝普期呈延迟趋势外,其余的发育期均表现出不同程度的提前趋势。     

CO_2浓度升高对半干旱区春小麦生长发育及产量影响的试验研究

利用典型半干旱区定西试验基地的开顶式气室(Open-Top Chamber,OTC)研究平台,以春小麦"定西24号"为供试品种,设置对照(370μmol·mol~(-1))和增加90μmol·mol~(-1)(460μmol·mol~(-1))、180μmol·mol~(-1)(550μmol·mol~(-1))3个CO_2浓度梯度,研究大气CO_2浓度升高对半干旱区春小麦生长发育、产量及产量构成因素的影响。结果表明:CO_2浓度升高使春小麦冠层空气温度和相对湿度增加,10 cm深处的土壤环境温度降低,春小麦根际浅层的土壤湿度增加;CO_2浓度增高,春小麦发育加快,生育期相应提前,全生育期缩短2~4 d;CO_2浓度升高对春小麦株高、叶面积指数和叶绿素含量有明显促进作用。其中,株高和叶面积指数在开花期增幅最大,叶绿素含量在灌浆后期到乳熟期增加更为显著;随着CO_2浓度升高,穗长、穗重、小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重、产量均呈增加趋势,而无效小穗数、不孕率以及收获指数则呈下降趋势,在460μmol·mol~(-1)和550μmol·mol~(-1)浓度下,籽粒产量分别比对照提高8.88%和19.93%。     

近55 a来安阳日照时数变化趋势及未来变化趋势分析

依据安阳市近55 a(1954-2008年)逐年和逐月日照观测数据,运用线性倾向估计法和Mann-Kendall法,分析了安阳市日照时数的年际和季节变化趋势.在此基础上,运用Hurst指数对该市未来日照时数变化趋势进行了预测.结果表明:安阳市年日照时数总体呈减少趋势;日照时数季节差异较为明显,四季减少趋势强度为:冬季>夏季>秋季>春季;在未来一段时期内,安阳年日照时数仍保持与过去55 a相同的变化趋势,呈减少趋势.     

近55a来安阳日照时数变化及未来趋势分析

依据安阳市近55 a(1954-2008年)逐年和逐月日照观测数据,运用线性倾向估计法和Mann-Kendall法,分析了安阳市日照时数的年际和季节变化趋势。在此基础上,运用Hurst指数对该市未来日照时数变化趋势进行了预测。结果表明:安阳市年日照时数总体呈减少趋势;日照时数季节差异较为明显,四季减少趋势强度为:冬季夏季秋季春季;在未来一段时期内,安阳年日照时数仍保持与过去55 a相同的变化趋势,呈减少趋势。     

河南省气候变化对大豆生育期的影响研究

利用河南省林州市和泛区农业气象观测站1993—2013年及正阳县农业气象观测站1993—2008年的大豆生育期观测资料和同期气象观测资料,通过数理统计、标准化处理和通径分析等方法分析河南省气候变化对大豆生长发育的影响。研究表明:河南省大豆播种期有逐渐提前的趋势,全生育期日数和各生育期间隔日数有增加的趋势;从北到南,播种期、出苗期和开花期逐渐提前,成熟期有所延长;大豆生育期日数有延长的趋势,南部的趋势比北部的明显。从北到南,各生育期同期降水量增多的趋势逐渐明显,日照时数减少的趋势逐渐减弱,平均气温增长的趋势逐渐减弱。河南省北部地区日照时数和平均气温的变化对大豆生育期有较大的影响,中部地区降水量和平均气温的变化对大豆生育期有较大的影响,南部地区平均气温是主要影响因子。     

近40年那曲地区日照时数和风速变化特征

利用那曲地区6个气象站1961—2000年逐日日照时数和风速资料,采用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析那曲地区近40年日照时数和风速的地理分布以及年内、年际、年代际变化规律。主要结果是:那曲大部分地区,年总日照时数大于2550小时,年平均风速大于4m·s-1;近40年那曲地区春季、夏季、秋季、冬季、生长季(5—9月)和年6个时段的日照时数均呈减少趋势;风速冬季呈减少趋势,其它时段呈增加趋势;6个时段的90年代日照和风速都小于80年代;2000—2005年日照时数和风速继续减小的可能性比较大。     

施秉县头花蓼栽培基地生产生态气候条件分析

利用施秉牛大场头花蓼基地两要素气象自动观测站2004年8月—2007年3月的气温和降雨观测资料和施秉近30 a日照资料,分析了栽培头花蓼所需要的气温、降雨、日照条件。结果表明:栽培头花蓼全生育期约280d的平均气温17.5℃,总降雨量约为1 100mm、雨日约为140d,全生育期日照时数约为830h,在采收前随着生育期的推进,气温、降雨量和日照随之增加,进入采收期后,气温、降雨量和日照随之减少。     

杭州市降水特征及极端降水趋势预估

利用国家气候观象台杭州站百年降水观测数据和CMIP5模式模拟预估数据,分析了杭州市降水长期变化特征,采用累积概率分布函数转换方式(CDF-T),降尺度预估了未来气候情景下杭州极端降水发生趋势。结果表明:杭州市年降水量在百年时序(1907—2015年)上无显著性增加或减小趋势,1980年后春季降水明显下降,下降速率约32.1mm·(10a)~(-1),冬季降水显著增加,增加速率约35.4mm·(10a)~(-1)。1988—2015年的3和6h及日降水的各重现期降水量均较1961—1987年有所增大,1961—1987年的100年一遇日最大降水已演变为1988—2015年的50年一遇甚至是20年一遇。CMIP5模式降水的降尺度分析表明,2020—2039年杭州市日极端降水强度将可能会进一步加强,2020—2039年日降水的R95值和R99p值均较现气候期(1981—2010年)有所提高,超R95p和超R99p的极端降水发生日数分别为11.08和2.24d·a~(-1),分别较现气候期平均值增加了3.52和0.69d·a~(-1)。     

100年来东亚和北非干旱半干旱区边界层高度的变化特征研究

利用欧洲中心再分析资料ERA-20C、ERA-Interim和ERA40对1900—2015年东亚、北非干旱半干旱区边界层高度的年代际变化特征进行了研究。结果表明:(1)1900—2015年,东亚、北非干旱半干旱区边界层高度均值分别为755 m和834 m,东亚表现为显著的上升趋势,气候倾向率为2.0 m·(10a)-1,年代际震荡周期约为20年,北非表现为下降趋势,气候倾向率为-0.6 m·(10a)-1,年代际震荡周期约为40年。1964年和1940年分别为东亚、北非的显著转折年,1964年之后东亚边界层高度有明显抬升,1940年之后北非边界层高度震荡幅度明显增大。(2)东亚干旱半干旱区上升趋势最为明显的区域位于东部,气候倾向率为10.7~12.4 m·(10a)-1,其次位于中部,气候倾向率为3.8 m·(10a)-1;上升较缓慢的区域位于北部,气候倾向率为0.4~1.8 m·(10a)-1;塔克拉玛干沙漠呈下降趋势,气候倾向率为-1.2 m·(10a)-1。同时,在年代际波动中,东亚边界层高度在20世纪60—70年代呈现出剧烈的震荡也主要与中东部边界层高度的变化相关。(3)北非干旱半干旱区中北部表现为显著下降趋势,气候倾向率为-5.1~-1.4 m·(10a)-1;南部表现为上升趋势,气候倾向率为0.8~2.5 m·(10a)-1。然而,在年代际波动中,北非边界层高度在20世纪40年代之后震荡的加剧与南部边界层高度的变化密切相关。     

1981—2020年沈阳地区春玉米生长季水热资源时空特征

利用沈阳地区7个气象站点逐日气象数据以及春玉米生育期数据, 对1980—2020年春玉米播种期、苗期、拔节期、抽雄期、成熟期和全育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及其气候倾斜率的时空变化特征进行了分析。结果表明: 春玉米全育期生长度日呈上升趋势, 各生育期生长度日空间分布差异不太显著, 总体上呈由北向南递增趋势, 高值主要分布在浑南区和苏家屯区, 低值分布在康平县和法库县。春玉米全育期高温度日呈递增趋势, 除康平县在成熟期高温度日呈减少趋势, 其他各地生育期高温度日均呈增加趋势, 空间上由西北向东南不断递增。沈阳地区在近40 a春玉米全生育期均呈降低趋势, 空间上由东南向西北呈递减趋势, 在苗期各地降水均呈增加趋势, 其他时期均以减少趋势为主。沈阳地区春玉米全育期热量资源呈增加趋势, 但降水量呈减少趋势, 此种趋势增大了该地区极端高温和气象干旱风险。