基于生育时段的湖南省早稻洪涝等级指标及时空变化特征

研究早稻洪涝气象指标对实时开展区域早稻洪涝灾害监测预警与评估具有现实意义。本文以湖南省早稻为研究对象,利用湖南省68个气象站点1961—2010年逐日气象资料、早稻灾情史料,以及早稻生育期资料,筛选基于水稻生育时段、洪涝等级、过程降水量的洪涝灾害样本385个,得到早稻移栽-拔节期、孕穗-抽穗期、乳熟-成熟期的轻、中、重度灾害样本集合9组。采用K-S检验法和学生氏t-分布置信区间方法界定早稻不同生育时段、不同等级洪涝灾害的过程降水量指标阈值,构建基于生育时段的湖南早稻洪涝等级指标,进行独立样本验证。依据建立的洪涝等级指标和Arc GIS技术,分析1961—2010年湖南早稻各生育时段洪涝的时空分布特征。结果表明:各生育时段轻度、中度、重度洪涝下限阈值分别为移栽-拔节期,129、154、241 mm;孕穗-抽穗期,135、170、260 mm;乳熟-成熟期,145、190、295 mm。指标验证结果与历史记录有较好的一致性;1961年以来湖南早稻总洪涝次数总体呈现增加趋势,重度洪涝主要发生在岳阳北部和郴州南部地区;移栽-拔节期洪涝主要发生在湘东及湘南地区,孕穗-抽穗期洪涝主要位于湘东与湘中地区,乳熟-成熟期洪涝主要位于湘东北和湘中以北地区;20世纪90年代是湖南近50年早稻洪涝灾害最为严重的年代,全生育期间均有高频次、高强度的洪涝发生;2000年后早稻在移栽-拔节期和孕穗-抽穗期洪涝主发区有所变化,前者增加了湘中部地区,后者增加了湘中东部至南部地区。     

弗吉尼亚栎种子萌发特性

弗吉尼亚栎(Quercus virginiana)原产美国南部和东南沿海平原,是该地区硬叶阔叶林的优势树种,具有很强的耐盐性,是我国华东地区沿海防护林和园林绿化引种树种。本文研究了其种子的吸水和失水特性,盐分、温度以及播种深度对种子萌发的影响。结果表明:(1)果实的吸水和失水速率较快,果实含水量降至15%左右时种子已经失活;(2)种子萌发和幼苗阶段均有较强的耐盐能力;(3)高温和低温都不利于弗吉尼亚栎种子的萌发;(4)0~10 cm的播种深度不影响种子的萌发率,但随着播种深度的增加其萌发指数显著降低。表明,弗吉尼亚栎适合种子育苗,其萌发特性完全适应沿海地区的盐碱和沙埋等环境,有利于种群在沿海地区的更新和扩张,适于在我国亚热带海岸种植。     

南方洪涝灾害综合风险评估

利用中国南方地区12个省(市)2004—2012年的洪涝灾情资料,在综合表征洪涝灾情特点的基础上,选取具有可比性的受灾面积比重、受灾人口比重和直接经济损失比重等相对灾情指标,剔除耕地复种、人口变化、物价上涨和地域尺度限制等因素的影响,通过灰色关联法、正态信息扩散法,构建洪涝灾害综合相对灾情指数及其风险估算模型,对南方地区洪涝灾害的综合风险进行了研究。结果表明:综合相对灾情指数能较好反映不同省份每年受灾的差异情况,各省(市)的综合相对灾情指数与实际灾情的相关系数均达0.7以上(P0.05);洪涝灾害主要为中灾和小灾,江西、湖北、四川、重庆发生大灾的可能性较大,福建、湖南、广西和安徽次之,广东、云南、江苏和浙江可能性较小;在排除热带气旋带来的洪涝灾害影响下,洪涝灾害综合相对灾情风险分布特征为内陆地区高于沿海地区,内陆地区中湖北的风险最高,沿海地区中江苏最低。本研究结果解决了区域间综合相对灾情等级的风险量化及可比性问题,可为区域防洪救灾对策措施以及洪涝灾害保险政策制定提供科学依据。     

气候变化背景下华北地区冬小麦生育期的变化特征

以21世纪初近10年的冬小麦(Triticum aestivum)生育期调研数据和气象站点数据为基础, 利用“多元逐步回归分析+残差插值”方法, 绘制了2000年后华北地区冬小麦生育期等值线图, 通过研究两个时期(1971-1980年和21世纪初近10年)华北地区气候资源及冬小麦生育期的变化, 探讨了气候变化对华北地区冬小麦生育期的影响。结果表明: (1)华北地区北部年均气温及≥10 ℃积温增加显著, 但降水减少, 暖干趋势明显, 中部和南部年平均气温和≥10 ℃积温也呈现增加趋势, 但降水增多, 日照下降, 出现暖湿趋势; (2)除南部江苏、安徽两省冬小麦播种期无明显变化外, 华北地区冬小麦播种期普遍推迟, 一般在7-10天; 冬小麦返青期变化较为复杂, 西部地区的冬小麦返青期推迟2-10天, 而东南部的山东、安徽及江苏地区冬小麦返青期明显提前, 一般在5-7天; 华北地区冬小麦的拔节期提前, 北部地区幅度较大, 为5-10天; 冬小麦抽穗期推迟明显, 以华北中部和北部最为明显, 为10-15天; 除华北南部胶东半岛外, 华北大部分地区冬小麦成熟期推迟, 一般在5-10天; (3)气候要素的波动是引起华北地区冬小麦生育期变化的主要原因: 日照时数与冬小麦返青期和拔节期呈显著相关, 日照时数减少, 冬小麦返青期和拔节期提前, 而受年平均气温升高的影响, 冬小麦抽穗期有所推迟, 积温的增加对冬小麦成熟期有推迟作用, 同时降水对冬小麦生长的拔节和抽穗有促进作用。     

地形和采样数量对浙江省森林凋落物碳密度插值精度的影响

将浙江省分成平原沿海地区、丘陵-盆地和山地3个地形单元,研究地形和采样数量对浙江省森林凋落物碳密度克里格插值精度的影响.结果表明:浙江省平原沿海地区、丘陵-盆地和山地的森林凋落物碳密度半变异函数基台效应在28.3％～72.4％之间,具有中等空间相关性;不同地形的克里格插值精度高低顺序为平原沿海地区＞丘陵-盆地＞山地,随着地形复杂程度增加,其插值精度降低;同一地形单元内的克里格插值精度随采样数量增加而提高,以山地的插值精度提高最为明显.在地形复杂区域有必要设置较多的采样点以提高插值的精度.     

气候变化对华北冬小麦生育期和灌溉需水量的影响

利用华北4个气象站点1981—2010年冬小麦的生育期数据和气象资料,研究了华北平原典型区域冬小麦在气候变化条件下的生育期及各生育阶段灌溉需水量。结果表明:(1)过去30a来,华北地区冬小麦播种期和出苗期均有推迟趋势,且高纬度站点的变化趋势明显,其他生育期则呈提前趋势,而冬小麦全生育期表现为缩短;(2)华北冬小麦灌溉需水量在空间上从北到南、自东向西逐渐递减趋势;在时间上,东西部地区灌溉需水量变化趋势相反,东部地区呈逐渐增加趋势,而西部地区呈减小趋势;(3)冬小麦生育阶段的灌溉需水量变化不相同,播种—出苗、拔节—抽穗和抽穗—乳熟期灌溉需水量表现为减少趋势,而出苗—拔节和乳熟—成熟期则表现为增加趋势。就冬小麦整个生育期而言,华北西部地区灌溉需水量(北京密云站和石家庄栾城站)有减少趋势,分别减少6.72mm/10a和8.3mm/10a;而华北东部地区(天津宝坻站和邢台南宫站)的趋势正好相反,分别增加2.6mm/10a和7.08mm/10a。6个生育阶段灌溉需水量的年际波动程度依次为:播种—出苗期乳熟—成熟期抽穗—乳熟期拔节—抽穗期出苗—拔节期播种—成熟期;(4)气象要素对灌溉需水量的影响较复杂,其中灌溉需水量同有效降水量、相对湿度呈负相关,且相关关系极显著,与生育期长度存在微负相关关系,与日照时数、平均温度和风速呈显著正相关。同时,影响各生育阶段灌溉需水量的气象要素也存在差异,主要包括有效降水量、相对湿度和风速等。     

江苏沿海地区小麦天敌种群动态与群落特征分析

【目的】为明确江苏沿海地区麦田害虫天敌发生规律及动态,开发和利用小麦田天敌优势资源,促进小麦病虫害绿色防控技术持续发展。【方法】本研究于2018年调查江苏省盐城市小麦田捕食性及寄生性天敌的种类和数量,分析其物种丰富度、种群优势度、均匀度指数、申农多样性指数和不同生育期天敌群落相似性指数。【结果】调查共发现天敌昆虫和蜘蛛类2纲6目15科25种,其中捕食性天敌共4目12科22种,寄生性天敌共有2目3科3种。鞘翅目天敌2科5种,双翅目天敌2科7种,蜘蛛目天敌8科9种,脉翅目天敌2科2种。在小麦返青拔节期,田间调查共发现3目4科10种农业天敌资源;孕穗扬花期,田间调查共发现5目13科19种农业天敌资源;灌浆成熟期,田间调查共发现6目14科19种农业天敌资源;江苏沿海地区小麦不同生育期天敌群落相似性在0.318-0.810,其中在返青拔节期与灌浆成熟期天敌种群的相似性最低。返青拔节期,食蚜蝇科优势度最高为0.624,其次为茧蜂科的0.266;孕穗扬花期,茧蜂科、食蚜蝇科和瓢虫科优势度最高分别为0.395、0.270和0.249,属于优势种天敌资源。灌浆成熟期,瓢虫科和茧蜂科优势度分别为0.361和0.244,属于优势种天敌资源。Shannon-winner多样性指数为灌浆成熟期最高(2.143),返青拔节期最低(1.999)。Pielou均匀度指数为返青拔节期最高(0.868),孕穗扬花期最低(0.703)。Margalef丰富度指数为灌浆成熟期最高(2.526),返青拔节期最低(1.483)。【结论】江苏沿海地区小麦田天敌资源丰富,其中食蚜蝇科、茧蜂科、瓢虫科是小麦生育期内重要的天敌资源,充分保护和利用天敌可以减少化学农药使用,提高小麦品质,增加经济效益、环境效益和社会效益。     

浙北地区不同种植方式下春玉米生长发育的动态模拟

在MACROS模型基础上根据田间试验和文献资料组建了春玉米动态模拟模型,经验证模型能较好地反映不同种植方式下春玉米的生长发育过程,利用模型研究了浙北地区大麦／春玉米－晚稻种植制度中春玉米的播种日期对其生育期、产量等的影响,结果表明3月底至4月上旬是这一地区理想播种期;与单作相比,套作玉米应适当增加植株密度。     

三种光温模型在模拟水稻生育期中的应用与比较

为准确模拟水稻发育进程,本研究根据水稻发育对光温的反应,以双季早稻‘五优157’及双季晚稻‘优选10号’为试材,于2012—2013年在南京信息工程大学农业气象试验站设计水稻大田分期播种试验,同时收集江西省南昌站点2002—2008年双季早稻‘G98-202’以及南康站点2002—2008年双季晚稻‘金优207’的生育期观测数据及同期气象数据,校正光温效应模型、水稻钟模型和有效积温模型以获取模型参数,用独立数据对模型进行检验。结果表明:光温效应模型在模拟水稻播种期-拔节期、拔节期-抽穗期、抽穗期-灌浆期、灌浆期-成熟期的预测值与实测值基于1-1线的决定系数(R2)分别为0.994、0.994、0.988、0.989,且标准回归估计误差(RMSE)均小于4 d;光温效应模型对水稻品种‘五优157’、‘G98-202’、‘优选10号’、‘金优207’从播种期-成熟期的模拟精度比有效积温分别提高了2.42%、4.55%、8.74%和3.16%。研究认为,光温效应模型在模拟江西早稻和晚稻的生育期精度略高于水稻钟模型,有效积温模型精度最差,本研究结果为水稻生育期预测方法的选择提供了参考。     

广西生物多样性优先保护区的气候变化风险评估

利用位于广西生物多样性优先保护区内的48个国家气象观测站的1961—2014年历史气候观测资料,应用线性趋势分析和气候变化指数方法,对优先保护区的气候变化特征及风险进行分析,结果表明,优先保护区气候总体朝暖干化发展:气温明显升高,降水日数、相对湿度和日照减少。年气温平均升高速率为0.155℃·(10 a)~(-1),年降水日数平均减少速率为4.0 d·(10 a)~(-1),年平均相对湿度的平均减少速率为0.7%·(10 a)~(-1),年日照时数的平均减少速率为4.3 h·a~(-1)。部分地区发生了低温日数减少,高温日数增多的变化:低温日数减少主要集中在九万山区、桂北南岭地区和桂西山原区;高温日数变化主要分布在桂西山原区、桂西岩溶山区、大明山区、九万山区和沿海地区。秋、冬季强降水日数的增多变化和重旱日数的增多变化,主要集中分布在桂西岩溶山区、大明山区和沿海地区。广西3类生物多样性典型生境地中,岩溶地区气候变化影响程度最大,气候变化风险最高,沿海和海岛地区次之,桂北南岭山地等原始森林地区气候保持最稳定,风险最低。广西生物多样性优先保护区中95%以上地区处于中等及以下等级的风险区内,西林是保护区中唯一的高风险等级区。     

气候变暖对中国西北地区农作物种植的影响

采用对农作物生长有指标意义的≥10℃积温和<0℃负积温与农作物适宜种植面积、生长发育速度及产量进行对比统计分析研究,指出气候变暖对中国西北地区农作物种植结构发生了较大改变,冬小麦种植区西伸北扩,棉花面积迅速扩大,多熟制向北和高海拔地区推移.农作物生长发育速度发生了明显变化,春播作物提早播种,喜温作物生育期延长,越冬作物推迟播种,生育期缩短.棉花气候产量明显增加.     

气候变化背景下广东晚稻播期的适应性调整

统计广东86个气象站1961-2009年资料,对气候变化背景下广东晚稻生长季气候资源、气象灾害的变化趋势进行了分析。结果表明,广东晚稻生长季热量资源明显增加,冷害趋于减轻,登陆广东的热带气旋个数减少且影响时间缩短;推算出广东晚稻播期有较大的调整空间,可提早或推后。综合分析认为晚稻播期提早较推后更有利于气候资源的充分利用和气象灾害的减轻。通过分期播种试验分析了当前广东晚稻主栽品种在各地区播期提早或推后对生育期和产量的影响,结合气候因子和耕作习惯等因素,认为晚稻播期提早优于推后。建议广东晚稻播期各区的调整方案为:北部可提早8-9 d,中部可提早10-12 d,南部可提早12-15 d。     

基于土地利用/覆盖变化的中国大陆沿海地区生态状况评价

研究沿海地区土地利用变化及其对生态状况的影响,对于了解区域生态状况演变乃至全球变化具有重要意义.本研究以中国大陆沿海地区1980、1990、1995、2000、2005、2010和2015年7期土地利用/覆盖、高程及基础地理信息数据为关键数据源,利用生态等级指数法,对10个省级行政单位56个城市的生态状况进行综合评价,分析其时间动态演变和空间分异特征,深入探讨了高程分异及海陆梯度对我国大陆沿海地区生态状况的影响.结果表明:1980—2015年间,我国大陆沿海地区生态状况基本稳定,呈现逐步恶化、局部改善的特征.我国大陆沿海地区生态状况大致以杭州湾为界,呈南高北低的空间分异特征.大陆沿海地区生态等级指数高程分异显著,海拔<10 m的地区生态状况相对较差,海拔<30 m的区域在研究时段内生态状况的恶化趋势最为明显;研究区生态状况随着海拔的升高而增加,且海拔>400 m区域的生态状况在研究时段内呈现逐步好转的趋势.大陆沿海地区生态等级指数在海陆方向上亦存在梯度特征,自陆向海呈现高-低-高模式,距海10 km处生态状况变化最为显著,且随着距海距离的增加而降低.     

黑翅鸢在华南的分布

自1997年1月至2000年3月,在自海南经雷州半岛向东直达汕头地区的沿海区域内8次近距离在红树林和田野见到黑翅鸢,总数达20只之多,证实了海南省和广东南部沿海地区为黑翅鸢在华南的分布区。     

气候变化对松嫩平原水稻灌溉需水量的影响

以水稻为研究对象,选取松嫩平原20个国家气象台站和国家气象中心提供的格点气象数据,采用作物系数法和Mc Cloud模型及P-M模型估算水稻需水量,应用水量平衡模型估算水稻灌溉需水量,分析水稻生育期内需水量变化规律.结果表明:历史时期和气候变化情景下,松嫩平原水稻全生育期和生育中期(Lmid时段)灌溉需水量等值线沿西南-东北方向递减,同一灌溉需水量等值线北移.历史时期和气候变化情景下水稻全生育期灌溉需水量随年代呈波动增加趋势,其中前者以44.2 mm·10 a-1速度增加,后者以19.9 mm·10 a-1速度增加.历史时期和气候变化情景下Lmid时段水稻灌溉需水量随年代均呈波动增加趋势,其中前者显著增加,后者增加不显著.气候变化情景对水稻需水量的贡献率为波动上升,与1970s相比,2000s气候变化对水稻需水量的贡献率为23.6%,增加14.8×108m3灌溉水量;2040s气候变化对水稻需水量的贡献率为34.4%,增加21.2×108m3灌溉水量.     

气候变化对邢台夏玉米的影响及品种适应性

研究气候变化对华北平原粮食生产的影响及其机理,对制定有针对性的适应措施以保证国家粮食安全具有重要意义.应用Hybrid-Maize模型研究了1981—2010年气候变化对河北邢台夏玉米产量潜力的影响及农民采用长生育期品种的适应措施.结果表明:研究期间,邢台地区气温显著上升,平均温度上升速度达0.49℃·10 a-1;日照时数和太阳辐射显著降低,降幅分别达0.56 h·d-1·10 a-1和265.1 MJ·m-2·10 a-1;降水量相对稳定,但年际间波动较大.在该气候背景下,利用20世纪80年代典型夏玉米品种模拟发现,21世纪初灌溉与雨养条件下夏玉米产量潜力均显著下降,降幅高达0.63~0.64 Mg·hm-2·10 a-1.产量潜力的降低主要是生育期内太阳辐射下降和由温度升高导致的生育期缩短共同作用的结果.其中,太阳辐射下降对产量下降的贡献较大,高达60%.在实际生产中,农民采用长生育期品种来适应气候变暖.21世纪初主要夏玉米品种出苗到生理成熟期有效积温比20世纪80年代增加19%(280℃),相应灌溉和雨养玉米产量潜力提高了34%~40%(2.73~3.40 Mg·hm-2).     

青海省东部春小麦降水盈亏变化特征及其对气象因子的敏感性

基于青海省东部农业区1961—2013年气象数据、春小麦生育期资料和PenmanMonteith模型、敏感系数法,探讨了气候变暖背景下高原地区春小麦不同生育期降水盈亏变化特征及其对平均气温、相对湿度、平均风速和日照时数的敏感性。结果表明:各生育期春小麦降水盈亏量在1988年发生了突变;播种-出苗期和出苗-拔节期内降水盈亏量在贵德-尖扎-循化一线有所加剧,拔节-抽穗期内同仁-化隆-民和降水盈亏程度加重,是变化最为剧烈的地区,抽穗-乳熟期和乳熟-成熟期降水盈亏有所缓解;全生育期降水盈亏量对日照时数最为敏感,对平均气温的正敏感区分布在湟水河河谷地带,对其他3要素的正敏感区主要分布在西北部。研究结果可以为水资源管理和灌溉定额制定提供指导。     

基于SPEI的辽宁省玉米生育期干旱特征分析

在全球气候变暖的背景下,探究玉米生育期的气候变化及干旱特征,对于预防干旱灾害对作物造成的损失,以及农业可持续发展意义重大。基于1967—2018年辽宁省33个国家级气象台站逐日观测数据,计算了不同月尺度下玉米各生育期标准降水蒸散指数（SPEI）,并结合干旱频率及干旱站次比综合分析了干旱时空变化情况。结果表明：（1）辽宁省玉米生育期降水量以13.31 mm/10a的速率减少,与SPEI呈显著正相关（P<0.01）;气温以0.25℃/10a的速率显著上升（P<0.01）,与SPEI呈负相关。（2）播种-出苗期、出苗-拔节期和喇叭口期SPEI在时间上均呈上升趋势,抽雄期和成熟期呈降低趋势;在空间上全生育期SPEI表现为西北向东南递增趋势。（3）全生育期干旱站次比以0.41%/10a的速率上升;出苗-拔节期干旱站次比呈减少趋势,其他生育阶段均呈上升趋势;发生干旱类型频次区域性干旱 > 部分区域性干旱 > 局域性干旱 > 全域性干旱。（4）全生育期干旱频率整体呈现出由西北向东南递减的特征,且干旱频发区主要在辽西地区;干旱发生频率轻旱 > 中旱 > 重旱 > 特旱。（5）出苗-拔节期为干旱站次比最高的时期;SPEI平均值和不同等级干旱频率最高的时期均为播种-出苗期。该研究成果可为区域农业干旱风险评价以及抗灾减灾等提供参考。     

气候变化对中国农作物病害发生的影响

基于全国农区527个气象站点1961—2010年逐日气象资料、逐年农作物病害发生面积以及产量资料,从气温、降水、日照等角度,采用相关分析方法,研究了气候变化背景下各气象要素变化对中国农作物病害发生的影响。结果表明:近50年来,气候变化导致的各气象因子变化总体有利于病害发生,年平均温度以0.27℃·10a-1的速率升高,其每升高1℃,可导致病害发生面积增加6094.4万hm2次;年平均降雨强度以0.24mm·d-1·10a-1的速度增加,其每增加1mm·d-1,可导致病害发生面积增加6540.4万hm2次;年平均日照时数以47.4h·10a-1的速率减少,其每减少100h,可导致病害发生面积增加3418.8万hm2次;在气候变化导致的光、温、水变化中,温度增加对病害发生面积增加的影响最为显著,其次为日照时数减少、第三为平均降雨强度增大,其标准化回归系数依次为0.508、-0.374、0.112。     

基于土地利用变化情景的城市暴雨洪涝灾害风险评估——以深圳市茅洲河流域为例

近年来频发的暴雨洪涝成为威胁城市可持续发展的主要灾害类型,而土地利用变化改变了区域原有的景观结构和水文过程,是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的重要诱因,定量探讨土地利用变化对暴雨洪涝灾害及其风险影响具有重要意义。以深圳市茅洲河流域为例,基于CLUE-S模型、SCS模型及等体积淹没算法等,对12种暴雨洪涝致灾-土地利用承灾情景下的城市暴雨洪涝灾害风险进行定量模拟。研究结果显示,相同土地利用空间格局下城市暴雨洪涝灾害随暴雨致灾危险性增加风险加剧显著;在同等致灾危险性水平下随建设用地面积增加,中等风险和高风险区面积均呈现较为明显的增加趋势,中、高风险区面积与建设用地面积的增加率表现出较高的协同变化特征;以50年遇危险性水平为例,随着建设用地面积由基期的15368.85hm~2增加至近期16076.07hm~2和远期16750.89hm~2,高风险区面积由254.07hm~2增加至276.48hm~2和286.2hm~2。由此可见,尽管暴雨强度的增加是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的根本诱因,但是以建设用地面积增加为表征的土地利用变化对暴雨洪涝灾害风险的影响不容忽视。