河南省花生连阴雨灾害气象指数保险设计

为了促进农业保险公司客观、快捷地提供气象灾害的经济补偿,本文基于长序列的历史气象资料和花生种植面积、总产量和单产量数据,确定不同减产率范围下对应的连阴雨灾害指数临界值,建立连阴雨天气指数保险模型,设计出适用于研究区域的连阴雨天气指数保险产品。结果表明:依据连阴雨灾害指数,确定兰考县、虞城县、通许县的免赔额为0,开封县、民权县等6个县的免赔额为10%,睢县、郸城等4个县的免赔额为15%,淮阳、柘城等6个县的免赔额为20%,确定了不同区域的纯保险费率及保费,设计了农业气象保险指数合同。该天气指数保险产品采用客观的气象数据定损,操作性强,可有效转移花生生长气象灾害风险,促进农业保险的可持续发展。     

温度对玉米生长和产量的影响

为了明确气温变化对玉米生长发育和产量的影响,建立玉米低温冷害监测和气象评估模式,在东北地区中部的榆树市进行了玉米分期播种试验。试验采用3个品种,设置早、中、晚3个播种期,进行玉米生长发育进程、叶面积指数、生物量、产量和温度等观测。结果表明：玉米的生长速率与温度密切相关,平均气温每升高1 ℃,出苗速率提升17%,营养生长速率提升5%;积温每增加100 ℃·d,玉米最大叶面积指数增加10%,最大生物量和产量增加8%;玉米生长发育期(日平均气温稳定>10 ℃期间)间平均气温降低0.7 ℃,或活动积温减少100 ℃·d,玉米成熟期将延迟7 d,发生一般低温冷害,玉米单产减少8%;气温下降1 ℃,或积温减少140 ℃·d,生育期延迟10 d,发生严重低温冷害,减产10%以上;在水分条件比较适宜的前提条件下,气候变暖对东北地区玉米单产提高是有利的。     

中国主要农作物产量波动影响因素分析

为研究我国主要农作物(粮食、水果、油料、糖料和棉花作物)产量波动特征及相关影响因素,以我国1981 ～2010年主要农作物产量和种植面积资料为基础,同时利用4种方法对农作物单产进行趋势拟合与分解.结果表明:(1)近30年来我国农作物总产和单产都逐步提高,特别是水果产量的增长最快,其中柑橘单产年均增长率达7.09％;各类作物趋势产量也呈上升趋势;但气象产量波动剧烈,年际间缺乏连续性,其中水果气象产量波动幅度最大(柑橘为17.76％、苹果为15.83％).(2)作物总产的年际波动中,种植面积和单产因素的贡献率因作物类型不同而有所差异,其中粮食作物和水果总产波动的主要原因是单产波动,糖料作物和棉花产量波动主要因种植面积波动导致,油料作物总产的波动中单产和种植面积贡献相当.(3)各类作物单产年际波动均取决于气象因素,农业政策和科技进步等社会因素对单产年际波动的贡献较低.(4)作物趋势产量的4种拟合方法,其结果无显著差异.各影响因素对我国农作物产量波动的贡献率因作物类型不同而有所差异;重视作物单产提高、关注气候变化对农作物生产的影响是目前我国农业安全生产的重要任务.     

吉林省中部玉米出苗率和产量对播种-出苗期水分胁迫的反应及其气象评估

2010-2011年春季,在吉林省中部玉米主产区开展春玉米水分胁迫和分期播种双处理试验,分析玉米出苗率和产量对土壤水分胁迫的反应,建立基于气象条件的玉米出苗率和干旱减产评估模式.结果表明： 研究期间,研究区春玉米出苗率和单产与0～20 cm土壤湿度和土壤有效水含量的关系均呈显著的二次函数关系,耕层土壤水分越充足,玉米出苗率和产量越高,干旱明显降低玉米出苗率和产量.土壤湿度在22%～24%或土壤有效水量在50～65 mm,玉米出苗率和产量较高;土壤湿度<19%或土壤有效水量<35 mm,玉米出苗率和产量明显下降.土壤湿度每下降1%,出苗率下降约6%,产量降低约7%;耕层有效水量每减少10 mm,玉米出苗率降低约13%,减产约14%.本文所设指标和模式可用于玉米出苗率和干旱减产的评估与预测.     

冬小麦节水灌溉气象等级指标

基于农田水分平衡原理、非充分灌溉理论和调亏灌溉理论,利用全国560个地面气象观测站1961—2008年逐日气象资料、436个农业气象观测站1993—2008年(其中84个站为1980—2008年)逐旬土壤湿度,以及实际灌溉量、逐年作物产量等资料,结合FAO-1979作物产量-水分关系函数,分析全国冬小麦种植区播种-拔节、拔节-抽穗、抽穗-成熟和全生育期的水分亏缺率、水分亏缺量与减产率之间的关系,构建冬小麦不同发育期和全生育期节水灌溉气象等级指标。结果表明:冬小麦全生育期节水灌溉气象Ⅰ～Ⅲ级水分亏缺率和水分亏缺量(辅助指标)指标分别为[15%,30%)、[30%,50%)、≥50%和1～2水、2～4水、>4水;播种-拔节为[20%,40%)、[40%,60%)、≥60%和1水、1～2水、>2水;拔节-抽穗为[15%,30%)、[30%,45%)、≥45%和0.5水、1水、>1水;抽穗-成熟为[15%,30%)、[30%,50%)、≥50%和1水、1～2水、>2水。指标体系可以为优化农业灌溉、指导农业生产提供科学支撑。     

气候变暖对河西走廊绿洲灌区玉米产量影响及对策研究

利用河西走廊绿洲灌区西(酒泉)、中(张掖)、东部(武威)代表站25年的气温和玉米产量资料,计算出各区域玉米生育期内≥0℃、5℃、10℃、15℃、20℃活动积温,用正交多项式拟合分离出玉米气候产量。采用多项式法、线性倾向、累积距平等统计学方法分析积温和玉米气候产量的变化特征,以及气候变暖对玉米产量的影响。结果表明:随着全球气候变暖,河西走廊灌区不同区域积温变化均呈明显上升趋势;玉米生育期内≥10℃的活动积温与产量关系最为密切,是影响当地玉米产量的关键气象因子,玉米产量随≥10℃积温的增加而提高;灌区气候变暖后玉米气候产量比变暖前明显增加,自西向东分别增加124%、186%和301%。气候变暖、热量资源增加有利于提高喜温作物玉米产量,表明河西走廊绿洲灌区可以进一步扩大玉米种植面积,建立玉米种植基地。     

云南省烤烟需水量及灌溉需求指数的时空特征

基于云南省124个农业气象站点1977—2010年逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman Monteith公式,计算不同时空条件下云南省烤烟生育期的需水量和灌溉需求指数,分析云南省烤烟需水量和灌溉需求指数的时空特征和变化规律.结果表明： 研究期间,云南省烤烟伸根期、旺长期、成熟期和大田生育期需水量分别为76.73～174.73、247.50～386.64、180.28～258.14和528.18～764.08 mm,以旺长期需水量最高;平均灌溉需求指数分别为-0.02、0.38、0.17和0.26,伸根期有效降雨量可以满足烤烟需求.云南省烤烟需水量呈逐年减少趋势,各生育期需水量气候变化趋势分别为-12.42、-21.46、-7.17和-47.15 mm·(10 a)^-1.各生育期及大田生育期灌溉需求指数最小的地区为德宏,最大的为迪庆;大田生育期灌溉需求指数是负值的3个地区为德宏、西双版纳和普洱.参考作物蒸散量、需水量和有效降水量随纬度的升高而减少,而灌溉需水量和灌溉需求指数却随纬度的升高而加强;有效降水量随海拔的升高而减少,灌溉需水量和灌溉需求指数随海拔的升高而增加.     

棉花节水灌溉气象等级指标

干旱是我国棉区主要的气象灾害,构建棉花不同发育期节水灌溉气象等级指标对于优化农田灌溉、指导农业生产具有十分重要的现实意义。论文基于农田水分平衡原理,利用全国347个地面气象观测站1961~2008年逐日气象资料、89个农业气象观测站1993~2008年（其中26个站为1980~2008年）逐旬土壤湿度、灌溉量、逐年作物产量等资料,结合FAO-1979作物产量-水分关系函数,针对全国棉区播种-现蕾、现蕾-开花、开花-吐絮和全生育期的水分亏缺率、水分亏缺量与减产率之间的关系,构建棉花不同发育期和全生育期节水灌溉气象等级指标。除发育时段不同外,其他在研究站点的选择、选取的因素等方面完全一致。结果表明：棉花全生育期节水灌溉气象Ⅰ~Ⅲ级水分亏缺率(D)和水分亏缺量（辅助指标）指标分别为：15%≤D＜30%、30%≤D＜45%、≥45%和1~2水、2~4水、≥4水;播种-现蕾为20%≤D＜40%、40%≤D＜50%、≥50%和0.5水、1水、＞1水;现蕾-开花为20%≤D＜35%、35%≤D＜45%、≥45%和0.5水、1水、＞1水;开花-吐絮为20%≤D＜35%、35%≤D＜50%、≥50%和1水、1~2水、＞2水。     

预测未来40年气候变化对我国玉米产量的影响

气候变化将对我国农业生产造成重要影响.传统的积分回归模型和最新的气候预测相结合可能适合评估未来气候变化对作物产量的影响程度.本文首先利用积分回归方法建立了我国不同省区玉米产量与气象要素间的相关模型,然后利用最新的气候预测成果探讨了未来40年气候变化对我国玉米产量的可能影响,并分析了其原因.结果表明:如果玉米品种改良以及目前的科技水平发展速度不变,未来40年我国玉米单产将以减产为主,且随时间递增有减幅增大趋势,但一般在5%以内.A2气候变化情景下,除2021—2030年外,我国玉米减产幅度最大的地区为东北,在2.3%~4.2%;西北、西南和长江中下游地区在2031年以后减产幅度也较大.B2气候变化情景下,东北地区在2031—2040年减产幅度最大,达5.3%;其余仍以西南和西北地区减产幅度较大.两种情景下,华北地区减产幅度均较小,一般在2.0%以内,而华南地区几乎不变.A2相较B2情景下,除2021—2030年外,其余年代的绝大多数地区减产幅度均更大.各旬降水量在我国北方地区对玉米产量几乎都为正效应,而各旬温度对我国各省区玉米产量一般为负效应.未来我国各省区玉米减产的主要原因是气温升高,仅个别省份减产与降水量减少有关.不同方法对未来我国玉米产量变化的评估结果很不一致.进一步增强评估准确性一要考虑品种和科技进步因素的影响,二要增强各类评估模型的机理性.     

气候变化背景下甘肃农牧交错带玉米气候生产潜力和资源利用效率变化特征

为评估辐射、积温、降水和气候资源变化对甘肃农牧交错带玉米气候资源利用效率的影响,基于研究区45个气象站点1971—2020年玉米生育期内气象资料,结合玉米生育期数据,利用作物生产潜力逐级订正模型和指数化处理方法对研究区玉米气候生产潜力损失率以及光能、热量、降水和气候资源综合利用效率的变化特征进行分析。结果表明: 研究期间,甘肃农牧交错带玉米生育期内太阳总辐射量以-22.03 MJ·m^-2·(10 a)^-1的速率呈波动下降趋势,≥11 ℃积温以60.89 ℃·(10 a)^-1的速率呈显著上升趋势,降水量以2.05 mm·(10 a)^-1的速率呈缓慢上升趋势。甘南地区和陇中北部地区分别因温度和降水限制导致玉米气候生产潜力损失率较高,陇东大部分地区玉米气候生产潜力损失率较低;除中部地区和陇东部分地区外,研究区其他地区因温度和降水限制导致的气候生产潜力损失率分别以-2.0%·(10 a)^-1和-0.6%·(10 a)^-1的速率呈下降趋势。陇中北部、南部以及甘南部分地区为光能和热量资源利用效率的低值区,甘南地区为降水资源利用效率的低值区,兰州市和白银市气候资源综合利用效率较低,分别为0.41和0.47;陇东地区最适宜玉米种植,该地区4种气候资源利用效率均最高,然后依次为甘南和陇中地区;研究区光能、热量、降水以及气候资源综合利用效率的平均倾向率均呈上升趋势,分别为0.1%·(10 a)^-1、0.07 kg·hm^-2·℃^-1·d^-1·(10 a)^-1、1.17 kg·hm^-2·mm^-1·(10 a)^-1和0.05 ·(10 a)^-1,表现出玉米增产的良好潜力。     

1967-2017年甘肃省玉米需水量与缺水量时空分布特征

基于1967-2017年甘肃省28个气象站点的逐日气象数据,采用联合国粮食与农业组织（FAO,Food and Agriculture Organization of the United Nations）推荐的作物系数法计算了玉米各生育阶段和全生育期的需水量,结合美国农业部土壤保持局（SCS,Soil Conservation Service）推荐的方法计算了玉米全生育期的有效降水量,进而得到需水量。并利用线性倾向估计、Mann-Kendall检验和空间插值法对甘肃省玉米需水量和缺水量的年际变化趋势和空间分布特征进行分析。结果表明：1967-2017年甘肃省玉米全生育期平均降水量、平均有效降水量、平均需水量和平均缺水量分别为210.43、113.21、545.95 mm和421.00 mm;在时间上,51年来,甘肃省玉米全生育期内的降水量和有效降水量整体上呈明显的下降趋势,而需水量和缺水量整体上没有明显的变化趋势,属于正常波动;在空间上,玉米全生育期的降水量和有效降水量整体上由东南向西北减少,而需水量和缺水量整体上由东南向西北增加。28个站点中,51年来只有甘南和岷县站点的有效降水量能满足玉米生长初期的需水要求,其他站点在任何生长阶段均不能满足玉米需水要求,需要进行人工灌溉。     

气候变化背景下中国南方地区季节性干旱特征与适应Ⅵ.防旱避灾种植模式优化布局

南方地区是我国重要的农业种植区,季节性干旱严重影响该地区的农业生产.本文基于南方地区不同干旱分区中选取的13个典型地区1981-2007年气象资料和作物生育期、产量等资料,依据各地逐年降水量将其分为干旱年、正常年和丰水年3种不同降水年型,利用作物水分临界期需水量与降水量的耦合度、气象产量、单位面积产值以及全生育期的水分利用效率和降水量5个指标,对典型地区种植模式的综合效益进行评价,得到南方不同区域不同降水年型下的优化种植模式.结果表明: 半干旱区在干旱年型下,宜采取2种抗旱种植模式：马铃-玉米-甘薯和冬小麦-中稻-甘薯.半湿润区在干旱年型下,种植模式以冬小麦-中稻-甘薯最优,油菜-中稻-甘薯次之.在温润区(即典型的季节性干旱区),江南地区在3种年型下均以马铃薯-双季稻最优;西南地区宜搭配抗旱作物进行三熟制种植,如冬小麦-中稻-甘薯、冬小麦-玉米-甘薯、马铃薯-双季稻等.从最大程度利用水热资源角度考虑,三熟种植模式最优,以水旱轮作为主,丰水年型宜搭配水稻.     

1961—2017年攀西烤烟生育期农业气候资源变化特征

研究当地主要农作物生育期的农业气候资源变化特征,对于区域农业可持续发展具有重要意义。本研究基于四川攀西地区1961—2017年15个烤烟种植县气象站点数据,采用平均温度、平均温度日较差、缺水率和总辐射4个气候因子,分析攀西烤烟种植区全生育期及不同生育阶段光、温、水等农业气候资源时空分布状况。结果表明: 1961—2017年,攀西烤烟全生育期平均温度呈现由南至北逐渐降低的分布特点,大部分区域呈升高趋势,且显著升温的区域占播种总面积的54.5%;攀西东部大部及中部部分区域平均温度日较差呈上升趋势,且显著增大的区域占总面积的76.4%;攀西农区烤烟缺水率从南到北逐渐降低,总体呈上升趋势;攀西农区总辐射量呈现从西南到东北逐步减小趋势,其中,西南部气候倾向率为正值。研究期间,攀西烤烟平均温度在旺长-开始成熟期最高,总体均呈升高趋势;平均温度日较差在移栽-蹲苗期最大;移栽-蹲苗期的缺水率最大;开始成熟-成熟期的总辐射量最大,蹲苗-旺长期略有增长。     

Analysis of Precipitation Characteristics during 1957-2012 in the Semi-Arid Loess Plateau,China

Precipitation is the only water supply and most important factor affecting vegetation growth on the slopes of semi-arid Loess Plateau of China. Based on precipitation data from 7 synoptic stations in the study area over the period 1957–2012, the trends of precipitation and standardized precipitation index (SPI) were analyzed by using linear regression, Mann−Kendall, and Spearman’s Rho tests at the 5% significance level. The results show that (1) the precipitation fluctuation of monthly precipitation was intense (coefficients of variation> 100%), and the drier years were recorded as 1965 and 1995 at all stations. (2) The significant change trend of different stations varied on different time scales: the Changwu station had a significant decreasing trend in April (−0.488 mm/year) and November (−0.249 mm/year), while Luochuan station was in April (−0.457 mm/year); Changwu station displayed a significant increasing trends in winter (0.220 mm/year) and a significant decreasing trends in spring (−0.770 mm/year). The significant decreasing trends in annual precipitation were detected at the Suide (−2.034 mm/year) and Yan’an (–2.129 mm/year) stations. (3) The SPI−12 series analysis suggests that the drought degree of Yulin and Changwu was the lowest and that of Hengshan was the highest among the 7 synoptic stations.     

气候变化背景下中国南方地区季节性干旱特征与适应Ⅳ.基于作物水分亏缺指数的玉米干旱时空特征

基于1959－2008年中国南方地区249个气象台站的地面观测资料,以作物水分亏缺指数为玉米干旱指标,计算其干旱频率和干旱站次比,分析中国南方地区春玉米和夏玉米各生育阶段发生干旱的时空分布特征.结果表明: 从干旱发生频率的空间分布看,春玉米在淮北、云南北部和华南南部发生的干旱较严重,在其他地区的干旱相对较轻;除了长江中下游地区、华南北部和西南东部的夏玉米在生育后期干旱较严重,研究区域内夏玉米在其生育前期和中期干旱较轻.从干旱面积和强度的变化趋势看,长江中下游地区春玉米在七叶到拔节阶段的干旱强度明显增加,在吐丝后到乳熟阶段的干旱面积和强度呈减小趋势;夏玉米在拔节后期到抽雄阶段以及吐丝后到乳熟阶段的干旱都呈减轻趋势.西南地区春玉米、夏玉米的干旱强度和范围没有明显趋势.从干旱面积和范围的年际和年代际变化看,长江中下游地区夏玉米的变化较大,而西南地区差异较小.     

覆膜方式对一膜两年覆盖旱地玉米籽粒产量、水分利用效率和土壤水分平衡的影响

以挖掘黄土高原半干旱区全膜双垄沟播玉米节本增效技术,探讨一膜两年覆盖系统土壤水分平衡为目标,通过大田定位试验,量化研究了一膜两年覆盖条件下,全膜沟垄作(F₁M)、全膜平作(F₂M)、半膜平作(F₃M)和不覆膜平作(F₄M,对照)玉米的产量、经济收益、水分利用效率和土壤水分平衡.结果表明: 2年全膜沟垄作、平作的生物产量较对照平均增加32.8%和32.9%,籽粒产量增加60.8%和51.7%,水分利用效率和降水利用效率平均增加59.8%、35.9%和87.6%、64.4%.新覆膜全膜沟垄作、平作属于高产高投模式,其总产值较对照增加51.0%、41.2%,产投比较对照降低15.1%和16.2%;一膜两年覆盖全膜沟垄作、平作属于节本增效型生产模式,其总产值较对照增加40.8%和42.2%,产投比增加40.3%和42.2%.在606.5 mm的低降水条件下,一膜两年覆盖全膜沟垄作、平作的总耗水量分别达731.3和746.8 mm,土壤水分亏缺分别达124.8和140.3 mm,较对照增加22.7%和38.0%.一膜两年覆盖使全膜沟垄作、平作休闲期土壤水耗水量较对照降低了28.6%和30.0%,休闲效率较对照增加178.9%、148.3%.这说明全膜沟垄作、平作具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,该技术结合一膜两年覆盖技术能实现节本增效,但在推广应用时需考虑低降水条件下的土壤水分亏缺问题.     

甘肃马铃薯种植布局对区域气候变化的响应

基于甘肃省地面气象观测站1961—2008年气象观测资料和马铃薯生长条件,选择最佳小网格推算模型推算出500m×500m的高分辨率的网格序列;确立马铃薯种植适宜性气候区划指标,结合地理信息资料,运用GIS技术,开展马铃薯种植适宜性动态气候区划。结果表明:气候变化使马铃薯最适宜区和适宜区面积分别减小35%和3%,次适宜区和可种植区面积分别扩大18.5%和6.6%,不适宜区面积缩小2.0%。提出了马铃薯应对气候变化建议:各地应根据气候特点,调整作物布局;适当调整播种日期,躲避影响马铃薯产量的春霜冻、块茎形成期的高温危害及伏期干旱等;采取多种农业措施,扩大马铃薯种植面积,提高复种指数。预计随着未来气候进一步变暖,该地区的马铃薯生长发育、产量和结构布局将会继续受到影响,研究成果可为甘肃马铃薯生产以及适应气候变化提供科学参考依据。     

黄土旱塬区土壤水分状况与作物生长、降水的关系

土壤水分研究是统筹农业生产和生态环境建设的关键环节.本研究结合4年田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬冬小麦和春玉米2012—2015年土壤水分状况的研究,分析农田土壤干层形成情况、土壤水分对作物生长的影响、降水对土壤水库的影响以及作物对土壤水分状况的影响.结果表明: 降水年型是冬小麦地土壤干层形成的主导因素,年内降水分布不均是春玉米地土壤干层形成的主导因素.长武旱塬区冬小麦和春玉米一年一季的种植制度不会导致永久性干层的产生;相较于春玉米,冬小麦根系生长习性更符合黄土旱塬区土壤水分循环特征,黄土旱塬区土壤水分有效性可保证作物产量稳定;降水作用下,冬小麦土壤水库充、放水过程呈现收获期、休闲期和苗期连续充水、缓慢消耗期和大量消耗期连续失水相互交替的特点.0～300和300～600 cm土层土壤水库不一致性现象明显,以最大根深作为野外监测试验中土壤含水量的取样深度时,由于深层土壤水库负反馈作用,不同降水年型下,休闲期和苗期的蒸散均会被高估,缓慢消耗期和大量消耗期的蒸散均会被低估.冬小麦田间过渡层存在的范围为140～360 cm;作物生长的时间跨度影响土壤水库效应的发挥,土壤水库对冬小麦供水表现为年际间的调节作用,土壤水库对春玉米供水表现为季节间的调节作用.     

宁夏东部荒漠草原灌丛引入对土壤水分动态及亏缺的影响

全球气候变化背景下,荒漠草原人工灌丛引入加速其灌丛化进程,对草原土壤水分产生重要影响。为了解宁夏东部荒漠草原灌丛引入过程中土壤水分动态及亏缺现状,选取了封育草地、放牧草地、不同年限(3a、12a、22a)和间距(40 m、6 m、2 m)灌丛柠条(Caragana korshinskii)地进行土壤水分测定,并利用土壤水分相对亏缺指数(compared soil water deficit index,CSWDI)、样地土壤水分相对亏缺指数(plot compared soil water deficit index,PCSWDI)对土壤水分亏缺进行定量分析。结果表明:灌丛引入过程中不同年限、间距灌丛地0—200 cm土层土壤含水量均显著低于封育草地与放牧地(P0.05);各样地季节动态均表现为春季返潮、夏季消耗、秋季蓄积的季节规律,但不同年限、间距灌丛地表现为春季返潮微弱,土壤含水量仅为7.80%—10.90%,显著低于封育草地和放牧地(11.90%—16.09%);灌丛引入过程中各灌丛地0—100 cm有效储水量(-16.98—18.69 mm)均低于封育草地(34.67 mm),虽在种植22a灌丛地和2 m间距灌丛地略有升高,仍不足20.00 mm。土壤水分相对亏缺量(除封育草地外)为6.69—97.16mm;灌丛引入过程中各样地不同土层CSWDI值呈波动变化,除封育草地各土层无显著的亏缺外,其他样地均存在亏缺,亏缺值为0.03—12.10,PCSWDI值均随着灌丛引入年限和密度的增加呈增大趋势。荒漠草原灌丛引入过程产生土壤水分过度利用,使得土壤水分亏缺,并加剧其深层土壤水分的消耗。