华北平原冬小麦和夏玉米气候适宜性

作物气候适宜度研究有利于应对气候变化对作物生产的影响,合理开发利用农业气候资源,保障粮食生产安全。本研究运用气候适宜度理论构建作物气候适宜度模型,利用华北平原多站点气象和物候观测数据计算1981—2017年典型作物冬小麦和夏玉米不同生育期气候适宜度,并分析其时空变化特征。结果表明:华北平原冬小麦全生育期光照、温度、降水和综合气候适宜度分别为0.69、0.63、0.50和0.58,生育期内降水资源不足是华北平原冬小麦生长的限制因子,而夏玉米生育期内光照、温度、降水和综合气候适宜度均高于0.60;冬小麦全生育期温度、降水和综合气候适宜度变化趋势不明显,光照适宜度以0.020(10 a~(-1))趋势下降;夏玉米全生育期内仅光照适宜度下降趋势明显,温度、降水和综合气候适宜度变化趋势均不显著;空间上,冬小麦全生育期光照适宜度呈现出自西南向东北升高的空间分布趋势,温度适宜度大致为北低南高,降水和综合气候适宜度自北向南逐渐升高;夏玉米全生育期光照适宜度呈现出自西南向东北升高的分布趋势,温度适宜度大体上自东向西降低,降水适宜度自西北向东南升高,综合气候适宜度呈现出自西向东逐渐升高的"阶梯状"空间分布特征。     

台湾青枣在福建主产区的气候适宜度

台湾青枣属新兴果树品种,经济效益显著。为实现台湾青枣在福建的优质高产,本研究基于产量和气象数据,结合文献和物候观测资料以及农业气候适宜度模型,给出了台湾青枣在福建主产区的气候适宜度模型参数,分析了主产区气候适宜度特征及其变化趋势。结果表明: 基于等权重求和法构建的模型可靠性最高;台湾青枣在福建主产区的气候适宜度较高,多数年份为适宜或较适宜;1996—2013年,气候条件对台湾青枣生长的影响总体呈趋好态势,有利于发展青枣生产;主产区全生育期温度适宜度＞综合气候适宜度＞日照适宜度＞降水适宜度,9—10月是水分管理的关键期。研究结果对福建省台湾青枣的生产管理和长期规划具有指导意义。     

浙江省茶叶气候品质等级评价

茶叶品质形成与气象条件密切相关,因此开展茶叶气候品质研究具有重要意义。本文基于浙江省2013年基本气象站和区域自动站的逐日气象资料,结合田间试验获取的茶叶品质数据和茶叶生产实际,提出了影响茶叶品质的3个气象指标。应用加权指数求和法,建立了茶叶气候品质评价模型。结果表明:2013年浙江省茶叶生长季茶叶气候品质表现为单峰型变化,气候品质指数在春季3—4月处于相对平缓高值区,指数2.2~2.8,等级1级;5月起开始逐渐下降,最小值出现在盛夏7月—8月中旬,指数0~0.4,等级4级;8月下旬开始逐渐上升,秋季指数0.8~1.6,等级2~3级;2013年浙江省茶叶气候品质空间分布具有区域性,春茶除少数高山地区外,大部地区指数2.2~3.0,等级1级;夏茶大部分地区指数0~0.8,等级3~4级;秋茶,品质指数0.6~1.8,等级2~3级;无论是时间上,还是空间上,茶叶气候品质等级评价与茶叶生产实际基本一致,表现为春茶1级,茶叶品质最优;秋茶其次,品质较优;夏茶品质最差。研究成果可为优化特色农业生产布局提供科学依据。     

中国亚热带地区柑桔的气候适宜性

应用生态适宜度理论和模糊数学方法,建立柑桔气候适宜度模型,对中国亚热带地区柑桔生产的气候适宜性及其时空差异进行了计算、评价,并分析了中国亚热带地区柑桔各生育期气候适宜性以及中国亚热带地区各县区的平均气候适宜度.结果表明:柑桔花芽分化期、发芽期、果实成熟期的适宜性较低、风险较高,其他各生育期的适宜性较高、风险较低,影响中国亚热带地区柑桔生产的关键问题是冷害和伏旱.柑桔温度适宜性的地域分异呈纬度地带性规律;降水适宜度最适宜型分布在亚热带中部"射阳-那坡"一线区域,其东南为适宜型区,西北为次适宜型区,高山区为不适宜型区;日照适宜度与实际日照时数的区域变化规律基本一致,大致呈高纬度区高于低纬度区、高海拔区高于低海拔区;受温度因子的限制,气候适宜度与温度适宜度的分布情况大体一致,南部大于北部,基本也呈纬度地带性规律.从中国亚热带地区柑桔气候适宜度的年际变化分析可知,整个亚热带地区柑桔气候适宜度呈下降趋势,且存在区域差异,说明气候变化引起了中国亚热带柑桔适宜区和关键生育期的变动.     

河南省冬小麦气候适宜性变化研究

运用建立的冬小麦气候适宜度模型对全生育期气候适宜度年际变化进行了计算。结果表明,降水适宜度波动最强;温度适宜度与气候适宜度波动均较小,且20世纪80年代以来振幅明显变小。从变化倾向来看,温度、光照和气候适宜度分别以每10年0．003、0．005和0．006的速度升高,降水适宜度以每10年0．002的速率降低。     

全球气候变化下中国亚热带地区柑桔气候适宜性

选取亚热带地区273个气象站1961—2008年逐日气象资料,结合IPCC SRES A2情景下未来亚热带地区温度、降水模拟数据,应用作物气候适宜度模型,对中国亚热带地区柑桔的气候适宜性变化进行了研究。结果表明:柑桔气候适宜度变化受到温度的主导,其空间分布趋势同温度适宜度变化基本一致;未来气候情景下柑桔气候适宜度变化大致呈纬度地带性分布,随着纬度的升高其气候适宜度变化由下降变为上升,可以分为强下降型(Ⅰ)、弱下降型(Ⅱ)、弱上升型(Ⅲ)和强上升型(Ⅳ)4种类型;基本上以温州-金华-浦城-乐平-英山-武汉-石门-吉首-武冈-通道-独山-望谟-广南-屏边-澜沧一线为界,其南气候适宜度有所下降,其北有所上升;亚热带西部柑桔气候适宜度上升较大。     

淮河流域双季稻气候适宜度及其变化趋势

选取淮河流域33个县市1961-2005年的逐日气象数据,运用模糊数学和空间插值方法,对淮河流域双季稻的温度、降水、日照和气候适宜度进行了研究.结果表明:温度和降水是淮河流域双季稻生长的关键气候因子,早、晚稻各气候因子适宜度地域差异明显;其中,早稻气候适宜度由中部平原向东部沿海和西部山区递减,晚稻气候适宜度由南向北递减;温度适宜度以0.01(10a)~(-1)的速率上升,说明温度对淮河流域水稻生长发育产生正效应;日照适宜度以>0.02(10a)~(-1)的速率下降,总的气候适宜度呈下降趋势.

Abstract：

Based on the 1961-2005 meteorological data from thirty three stations in Huaihe River basin, and by using fuzzy mathematics and spatial interpolation methods, the climate suitability of double-cropping rice in this basin were studied. Temperature and precipitation were the key climate factors affecting the growth of double-cropping rice, and the climate suitability of both early-and late rice had strong regional characters. The climate suitability of early rice decreased from central plain area to east coast and west mountain area, whereas that of late rice decreased from south area to north area. Temperature suitability increased at a rate of 0. 01 (10a)~(-1), sug-gesting that temperature had positive effects on the growth and development of double-cropping rice in Huaihe River Basin. Sunlight suitability decreased at a rate higher than 0. 02 (10a)~(-1).The overall climate suitability had a decreasing trend.     

暖温带乔木和灌木物候变化及对气候变化的响应

根据2003-2014年气象数据和暖温带3种乔木(辽东栎、五角枫和核桃楸)和3种灌木(土庄绣线菊、毛叶丁香和六道木)的物候观测数据资料, 采用气候倾向率和回归分析等方法, 观察乔木和灌木物候变化特征的差异, 分析温度、降水以及乔木、灌木的物候变化趋势, 同时对气象因子与乔木和灌木物候期的相关关系进行研究。结果表明: ①研究期间, 北京东灵山平均气温呈不显著的上升趋势, 气候倾向率为0.200℃·10a–1, 春季(3–5月)和夏季(6-8月)温度显著上升; 降水量呈下降趋势, 平均减少71.630 mm·10a–1, 总体呈暖、干的趋势。②3种乔木的生长季长度都缩短, 辽东栎、五角枫和核桃楸平均生长季长度分别缩短50.70 d·10 a–1、29.83 d·10a–1和22.36 d·10a–1。3种灌木的生长季长度也都缩短, 土庄绣线菊、毛叶丁香和六道木的平均生长季长度分别缩短42.55 d·10a–1、42.76 d·10a–1和38.15 d·10a–1。乔木和灌木的物候变化趋势相同, 整体表现为春季物候推迟, 秋季物候提前, 生长季长度都缩短且生长季长度相差不大。乔木和灌木都表现出芽期推迟最明显, 每10年推迟达19天以上。③乔木和灌木各物候期与气温总体表现为负相关, 即气温升高, 物候期提前, 其相关性显示出夏季(6-8月)温度对植被物候期影响较大, 夏季温度与各物候期表现为正相关, 即夏季温度升高, 物候期推迟。同时乔木和灌木与总体降水没有明显的相关关系, 但秋季物候与不同时段降水表现不同的相关性, 由此可知夏季温度变化对木本植物春季物候(出芽期、展叶期和首花期)的影响更大, 而秋季物候(叶变色期和落叶期)受温度和降水共同影响。     

甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化

根据甘肃河东地区15个气象站点1961-2010年的气象资料以及春玉米生育期资料,利用数理统计分析方法及GIS技术研究了该区50年春玉米生长季的气候因子变化特征及光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力的时空分布特征.结果表明:近50年来,河东地区春玉米生长季平均气温波动上升,平均增温0.36℃·10a-1,太阳辐射总量明显下降,降雨量波动下降;光合生产潜力下降,光温生产潜力上升,气候生产潜力略微增加;光合生产潜力从南到北逐渐增加,光温生产潜力中部低,北部、南部及东部高,气候生产潜力从东南向西北递减;该区太阳辐射的下降导致了光合生产潜力的下降,但温度的大幅升高,弥补了太阳辐射带来的负面效应;另外,由于该区降水呈下降趋势,且季节分配不均匀,在一定程度上影响了作物气候生产潜力.研究结果揭示了甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化.     

1982-2015年黄土高原NDVI时空演变及其对气候变化的季节响应

基于GIMMS NDVI、温度和降水数据,利用集合经验模态分解(EEMD)、线性回归分析、偏相关分析等方法分析了1982-2015年黄土高原植被覆盖时空变化及其对气候变化的季节响应。结果表明:年际变化趋势上,1982-2015年黄土高原生长季、春、夏、秋季NDVI均呈显著增长趋势,且各个季节NDVI增加速率逐年升高,尤其以夏季增加速率的变化最为明显;空间上,生长季、春、夏、秋季NDVI均呈由西北向东南递增的趋势,且在大部分地区呈显著上升趋势;线性回归表明,生长季、春、夏、秋季温度均呈显著上升趋势;生长季、秋季降水呈增加趋势,春、夏季降水呈减少趋势。EEMD分析进一步表明,生长季、春、夏、秋季温度均先升高后降低,降水均呈先减少后增加的趋势;空间变化趋势上,温度在生长季、春、夏、秋季大部分地区呈显著上升趋势,降水仅秋季有部分区域呈显著上升趋势;NDVI与温度在黄土高原东北部及西南部地区呈显著正相关,与降水在黄土高原北部及西北部地区呈显著正相关。     

气候变化对黑龙江省水稻障碍型冷害的影响

明确气候变化对黑龙江省水稻孕穗期和抽穗期障碍型冷害的影响,可为水稻安全生产提供科学依据。基于黑龙江省70个台站1971—2012年的气象资料和10个台站1980—2011年水稻生育期数据,结合水稻障碍型冷害指标,分析了气候变化对黑龙江省水稻障碍型冷害的影响。结果表明:(1)水稻孕穗期障碍型冷害1990s发生频率最低,2000s发生频率最高;抽穗期障碍型冷害1970s和1980s发生频率高,1990s和2000s发生频率低。(2)抽穗期障碍型冷害发生程度大于孕穗期障碍型冷害。(3)不同熟型水稻品种可种植北界逐渐北移东扩,极早熟、早熟和中熟品种可种植范围分别缩小了5、21和11个县(市),中晚熟和晚熟品种可种植范围分别扩大了14和23个县(市)。(4)随着水稻种植格局的变化,不同熟型水稻障碍型冷害均在1990s发生频率最低,2000s发生频率最高。     

1962—2010年甘肃省黄土高原区干旱时空动态格局

借助ArcGIS 9.3和SPSS软件平台,根据甘肃省黄土高原区33个气象站1962—2010年气象资料,利用综合气象干旱指数(CI)从干旱率、干旱强度和干旱频率三方面对甘肃省黄土高原区近50年的干旱时空变化特征进行了分析。结果表明:春、秋季干旱率呈现显著增加趋势,夏、冬季干旱率呈略微增加趋势;夏季干旱频率最大,春季、秋季次之,冬季最少;春、秋季干旱以2000年来最为严重,夏季干旱以2000年以来、20世纪70年代和90年代均较严重,冬季干旱以20世纪80年代最为严重;甘肃省黄土高原区逐年干旱持续日数和干旱强度存在明显的年际波动,线性变化趋势明显;从空间分布来看,春、夏和秋季干旱多发区主要集中在甘肃省黄土高原区西北部,而106°E以西"临洮-通渭-天水"一线和庆阳东南部是干旱多发区变幅最大的地方,冬季干旱多发区主要集中在甘肃省黄土高原区南部。     

中国橡胶树气候适宜度分布特征研究

选取气温、降水、光照、风速四个气象要素, 应用气候适宜度方法对中国橡胶树的气候适宜性进行定量评价。结果表明: 中国橡胶树的气候适宜度指数均低于0.8, 平均值为0.43, 变化趋势普遍在±0.05 (10a)之间, 海南岛的大部分地区为橡胶树气候适宜区, 广东, 广西和福建南部以及云南南部的部分地区为较适宜区; 降水适宜度均值为0.43, 趋势值为-0.08-0.09 (10a), 是中国橡胶树适宜性的主要限制因素; 温度适宜度平均值为0.59, 趋势值在-0.04-0.25 (10a)之间, 是造成气候适宜度空间分布差异的主要因素; 光照适宜度平均值为0.70, 变化趋势均在±0.05 (10a)之间, 分布和变化的空间差异最小; 风速适宜度均值为0.71, 变化趋势范围为-0.34-0.28 (10a), 区域性最强。     

中国富士苹果种植气候适宜区的年代际变化

苹果是中国种植面积最大的水果,分析气候变化背景下其种植气候适宜区的年代际变化,可为合理利用气候资源、科学应对气候变化提供参考。基于中国主栽的富士苹果地理分布信息和1961—2010年中国区域2084个气象台站资料,利用最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS软件,通过构建富士苹果种植分布与气候因子的关系模型,分析1961—2010年中国富士苹果种植分布的年代际变化特征及其对气候变化响应的敏感区。结果表明,气候变化导致中国富士苹果种植分布的气候界限和气候适宜区明显北移,其中气候适宜区范围伴有西扩趋势。富士苹果种植的各气候适宜区分布年代际变化特征明显,适宜气候种植面积显著增加,特别是1990s变化最为突出,2010s气候种植适宜面积较1960s增加36%。但高气候适宜区面积则呈年代际波动,2010s虽略高于1960s,但较1970s—1980s减少25%。富士苹果种植适宜区对气候变化响应最为敏感的地区主要分布在辽宁南部、鲁南、苏北、豫东南、黄土高原西北部和川陕接壤区。除热量条件外,年日照时数对富士苹果种植的气候适宜区面积影响显著,气候资源变化有助于富士苹果种植的气候适宜范围增加,但不利于高气候适宜区的稳定。     

气候变化背景下贵州省倒春寒灾害时空演变特征

基于1959-2007年贵州省19个气象台站的逐日平均气温资料,结合倒春寒强度指数指标和灾害等级划分标准,从倒春寒发生频率、站次比、年代际变化、气候突变、周期变化等方面,分析了贵州省倒春寒的时空演变特征.结果表明:1959--2007年,研究区无倒春寒发生的频率最大,其次为重级以上倒春寒,中级和轻级倒春寒的发生频率接近;在全球变暖背景下,研究期间贵州省发生中级倒春寒的站次比变化最明显,其气候倾向率达1.4%·(10a)-1,而无倒春寒、轻级和重级以上倒春寒的站次比则略微减少;贵州省倒春寒强度在20世纪90年代最强,20世纪80年代次强,2000-2007年最弱,20世纪70年代次弱,20世纪60年代居中;研究期间贵州省西部和西北部高海拔地区、中部和北部地区的倒春寒强度呈增强趋势,而东部、南部地区的倒春寒强度呈略微降低的趋势;贵州省西部、西北部、中部和北部地区的倒春寒强度在1975年发生由低值向高值的突变;贵州省倒春寒存在明显的周期波动特征,年际周期以2～4年为主,年代际周期以13～15年和27～29年为主.     

广东省寒害极值变化及其对冬种生产的影响

基于广东省86个气象观测站1961—2017年冬种生产季的逐日气温资料,采用数理统计方法分析冬种寒害极值的时空分布特征,并运用广义极值分布理论估算市县级的寒害重现期,旨在为当前冬种区域寒害风险评估、预警以及实时气象防灾减灾等提供技术支撑.结果表明: 冬种主产区积寒极值总体呈下降趋势,其中,湛江、梅州自20世纪80年代中期以来显著下降,茂名、韶关和广州自21世纪以来显著下降;极端最低气温总体呈先降后升的趋势,其中,韶关自20世纪80年代后期以来显著上升,但广州近5年开始出现下降趋势.冬种生产季极端积寒极值发生的站次数由多到少的顺序为70年代>21世纪>90年代>60年代>80年代,极端最低气温极值发生站次数由多到少的顺序为60年代>90年代>21世纪>70年代>80年代.2、5、10、20、50和100年一遇的寒害理论预测值呈明显的纬向分布特征,积寒表现为北多南少,极端最低气温表现为南高北低,与寒害实际发生过程中的积寒、极端最低气温分布趋势一致.典型个例表现为南部寒害重现期长、北部短.广东冬种主产区的湛江、茂名寒害重现期长,极端寒害发生的概率小但危害重,其冬种作物面积位居前列,生产上应引起重视.研究成果可为广东各级政府和有关部门指导冬种生产和制定应对气候变化对策提供科学参考.     

基于生态位和模糊数学的冬小麦适宜性评价

为定量评价气象、土壤等要素对作物生长的影响,利用江苏省及周边40个气象站1980—2010年日气象资料,选取影响冬小麦品种生长发育的主要气象(如气温、降水、日照时数等)和土壤(如土壤厚度、有机质和p H值等)生态因子,基于生态位理论和模糊数学的方法,依据冬小麦生长对生态各因子的响应关系建立各生态因子适宜度模型,借助GIS空间插值和空间分析,计算江苏省冬小麦品种的种植适宜度并进行等级划分。结果表明:从单要素看,研究区气温适宜度和日照时数适宜度都由北往南逐渐降低,降水适宜度由南往北逐渐降低;大部分地区土壤厚度和土壤有机质适宜,但大部分地区的p H值适宜度较低;从气候适宜度看,江苏省气候适宜度的范围为0.68—0.81,中北部大部分区域适宜度大于0.73,全省的气候适宜度均适合种植冬小麦,大体上呈现由北往南逐渐减小的变化;从土壤适宜度看,全省中部、南部与西北部大部分区域适宜度大于0.70,适合种植冬小麦。从综合适宜度看,全省大部分地区适宜度为0.50—0.86,适宜于冬小麦生长。综合考虑农业气候资源和土壤资源对江苏省冬小麦品种种植的综合适宜性进行评价,评价结果为充分利用江苏省农业生态资源、指导及科学制定冬小麦品种区域种植规划提供科学依据;按作物品种分生育期多角度的精细化研究方法和建立的各因子的适宜度模型可为今后作物区域适宜性评价提供一种新的思路,对同类研究具有一定的借鉴作用。     

藏北牧区地表湿润状况对气候变化的响应

利用1961～2006年藏北牧区6个站月平均最高气温、最低气温、降水量、风速、相对湿度、日照时数资料,应用Penman-Monteith模型计算得出潜在蒸散,分析了地表湿润指数的变化趋势、年代际变化特征及季节差异,并讨论了影响地表湿润指数的气象因子.研究表明:近46a藏北牧区年地表湿润指数呈现增大趋势,增幅0.01～0.05/10a;四季地表湿润指数大部分牧区也呈增大趋势,春、秋季增幅明显.近26a(1981～2006年)、季潜在蒸散表现为明显的减少趋势,降水量显现增多趋势,地表湿润指数增大趋势加大,以夏季最为突出.就年平均而言,藏北牧区20世纪60年代初、中期以高湿低温为其主要气候特征;20世纪60年代后期至80年代中期,表现为冷干型的气候特征;90年代初之后,气温持续升高,地表湿润指数显著增加,呈现以暖湿为主的年代际变化特征.湿润指数对降水量、相对湿度和气温日较差的响应最为敏感,而对日照时数和风速的响应也较为明显.     

未来气候变化对中国天然橡胶种植气候适宜区的影响

全球气候变暖将严重影响中国天然橡胶种植的气候适宜区分布.根据影响中国橡胶种植的5个主导气候因子,即最冷月平均温度、极端最低温度平均值、月平均温度≥18 ℃月份、年平均气温和年平均降水量,基于最大熵MaxEnt模型,利用1981—2010年全国气候数据和RCP4.5情景的气候预估,分析了1981—2010、2041—2060、2061—2080年中国天然橡胶种植的气候适宜区变化.结果表明： 随着未来气候变化,2041—2060和2061—2080年中国天然橡胶的种植气候适宜区范围总体呈北扩趋势,对橡胶树北移有利. 2041—2060、2061—2080年中国天然橡胶气候适宜区总面积较1981—2010年呈增长趋势,高适宜区和中适宜区的面积均有增加趋势,而低适宜区面积呈减少趋势.局部区域气候适宜性发生明显变化：云南的橡胶主产区的适宜区总面积减少,其中,云南省的景洪、勐腊等地将由现在的高适宜区转变为中适宜区,海南岛及广东雷州半岛的橡胶种植高适宜区面积明显增加,在台湾岛出现了新的橡胶种植低适宜区等.