我国单季稻种植区的气候适宜性

从国家层次和年尺度阐明影响我国单季稻种植区分布的主导气候因子, 揭示我国单季稻种植区的潜在分布及其气候适宜性,可为我国优化单季稻生产布局、改进种植制度和引种提供科学依据.本文从国家层次和年尺度选取影响我国单季稻分布的潜在气候因子, 利用其地理分布信息,结合最大熵模型和ArcGIS的空间分析功能, 阐明影响我国单季稻分布的主导气候因子并构建我国单季稻分布与气候的关系模型. 结果表明: 影响我国单季稻潜在种植区分布的主导气候因子是年降水量、湿润指数和稳定通过18 ℃日数, 它们对单季稻分布的累积贡献率达到了潜在气候因子的94.5%; 基于主导气候因子和单季稻种植点分布的地理信息, 结合最大熵模型构建的我国单季稻种植区分布与气候的关系模型能够很好地模拟我国单季稻种植区的潜在分布. 根据待预测区单季稻的存在概率, 明确了我国单季稻种植区潜在分布的气候低、中、高适宜区和气候不适宜区, 并分析了各气候适宜区的气候特征.     

中国水稻潜在分布及其气候特征

基于全国层次和年尺度筛选的影响中国水稻分布的潜在气候指标,结合水稻地理分布信息,利用最大熵模型和ArcGIS软件的空间分析功能,分析了中国水稻潜在分布及其气候特征.结果表明:年降水量(P)、湿润指数(MI)、稳定通过18℃持续日数( N18)和≥10℃积温(∑T10)4个因子是影响水稻分布的主导气候因子,其累积贡献百分率达97.6％.采用主导气候因子作为环境变量重建气候水稻分布关系的最大熵模型,利用重建的最大熵模型给出的中国水稻存在概率,对中国水稻潜在分布区的气候适宜等级进行了划分,并分析了各适宜区的气候特征.研究结果可为中国水稻生产布局及制定应对气候变化政策提供参考.     

我国春玉米潜在种植分布区的气候适宜性

根据中国气象局216个春玉米农业气象观测站资料与1971—2000年10 km×10 km空间分辨率的气候资料,基于全国区域和年尺度筛选出了影响我国玉米种植分布的潜在气候指标,利用最大熵(Maximum Entropy,MaxEnt)模型和ArcGIS空间分析技术,构建了春玉米潜在种植分布与气候因子关系模型,研究了影响我国春玉米潜在种植分布区的主导气候因子及其气候适宜性。结果表明,影响我国春玉米潜在种植分布的主导气候因子有:≥10℃积温、≥10℃的天数、最热月平均温度、年平均温度、年降水、湿润指数和气温年较差;结合春玉米存在概率,将我国春玉米潜在种植分布区划分成4个等级:气候不适宜区、次适宜区、适宜区和最适宜区,给出了各气候适宜区的气候特征。选取作物在待预测地区的存在概率这一综合反映各主导气候因子影响的指标来划分作物潜在种植分布区,有助于更加准确地进行气候区划,从而可为制定玉米应对气候变化措施提供科学依据。     

中国欧亚种酿酒葡萄种植分布的主要气候影响因子与气候适宜性

开展酿酒葡萄气候适宜性研究对于优化酿酒葡萄布局、气候资源开发利用具有重要意义。基于欧亚种酿酒葡萄(Vitis vinifera L.)分布数据和影响其分布的气候因子,利用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS),研究影响欧亚种酿酒葡萄种植分布的主导气候因子及其气候适宜性。结果表明:MaxEnt模型能够很好地模拟我国欧亚种酿酒葡萄的潜在分布,模拟效果达到"非常好"(AUC平均值0.936)的水平。基于气候因子对欧亚种酿酒葡萄地理分布影响的贡献确定了主导气候因子,即无霜期、干燥度、极端最低气温、年降水量、生长季日照时数、≥10℃活动积温。当前,我国欧亚种酿酒葡萄种植分布的气候高适宜区、适宜区、次适宜区分别占次适宜及以上区域总面积的2.9%、20.4%和76.7%。欧亚种酿酒葡萄气候高适宜区主要分布在宁夏、山西、陕西、内蒙古、山东、河北、新疆、甘肃等省,只考虑气候因子,陕西、山西、内蒙古具有较大的发展空间。     

气候变化条件下苦参在我国潜在分布区的预测分析

为了解气候变化情景下苦参在中国的潜在分布区变化,探讨生物气候因子与苦参适宜分布格局的关系.该文通过收集苦参的地理分布点并结合19项生态因子,运用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)对末次盛冰期、当前气候、未来气候三种气候情景下苦参在我国适生区的分布格局进行模拟,并分析影响苦参生长的主导生态因子.结果...     

中国毛葡萄和刺葡萄分布的气候适宜性

毛葡萄和刺葡萄是起源于中国且用于葡萄酒酿造的两大野生葡萄品种。本研究基于已有中国毛葡萄和刺葡萄的气候影响因子研究成果,利用最大熵原理从充分性与必要性方面确定了影响中国毛葡萄和刺葡萄种植分布的主导气候因子,并基于这些因子综合作用反映的毛葡萄和刺葡萄种植分布的存在概率分析了中国毛葡萄和刺葡萄分布区的气候适宜性。结果表明: 影响中国毛葡萄、刺葡萄分布的主导气候因子是年日照时数、开花期5月降水量、年极端最低气温、最冷月平均气温。中国毛葡萄、刺葡萄气候高适宜区分布在湖南西部和南部、广西中北部、贵州东南部、重庆中部。气候高适宜区、适宜区、低适宜区面积分别占研究区域总面积的2%、14%和16%。毛葡萄、刺葡萄气候适宜及以上区域的年日照时数阈值为1200～1800 h,年极端最低气温-8 ℃以上,最冷月平均气温阈值为2～13 ℃,5月降水量为110～320 mm。     

蒙古栎地理分布的主导气候因子及其阈值

基于影响植物功能型分布的6个气候变量:年均降水量、气温年较差、最冷月温度、最暖月温度、大于5℃积温和湿润指数,结合蒙古栎地理分布资料,根据最大熵模型和各气候变量对蒙古栎地理分布的贡献,确定了影响蒙古栎地理分布的主导气候因子,即年均降水量、气温年较差、大于5℃积温和最暖月温度;利用模拟的蒙古栎地理分布概率与主导气候因子的关系给出了各主导气候因子的阈值,即年均降水量330-910 mm、气温年较差大于29℃、大于5 ℃有效积温为1200-3500℃·d、最暖月温度为17-26℃.     

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。     

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.     

广西沿海红树林潜在适宜区变化及互花米草入侵威胁的预测

红树林是分布于热带、亚热带潮间带的重要蓝碳生态系统之一,在我国广西沿岸广泛分布。为了更好地探究全球气候变化背景下我国红树林潜在适宜生境的变化趋势,本研究利用2021年广西沿海湿地遥感解译数据、全球海洋环境和生物气候环境数据,构建了最大熵生境分布模型,用于模拟广西沿海红树林及其入侵种互花米草潜在适宜区的空间分布,并预测极端气候变化情景下(SSP5-8.5)的变化趋势。结果表明：2021年,广西沿海现有红树林面积9136.7 hm²,模型预测其潜在适宜生境面积为55955.9 hm²,现有红树林分布区面积已基本覆盖其潜在高适宜区和近10%的中等适宜区。互花米草现有面积1320.4 hm²,预测其潜在高适宜区面积是现有面积的2倍,表明仍有大面积高适宜区未被互花米草占据。影响红树林现有潜在生境分布重要性最大的环境因子依次为离岸欧氏距离(62.2%)、地形凹凸指数(8.7%)、最热季平均海温(6.1%)、海底地形高程(5.6%),其潜在适宜分布区主要受地理条件影响。全球气候变化情景(SSP5-8.5)下,预测红树林的潜在适宜区面积...     

区域种植业气候适宜度及其对种植活动的响应——以四川省盐亭县为例

在分析盐亭县近63年来(1950—2012)种植业生产发展的基础上,选取该县农村社会经济条件相对稳定的近32年(1981—2012)为研究时段。运用农业生态气候适宜度方法,依据水稻、红薯、玉米、小麦和油菜等5种主要作物生育期的光、热、水等气候条件,分别估算各种作物的资源适宜指数、效能适宜指数和利用指数,构建小尺度区域种植业气候适宜度模型和种植活动对区域种植业气候适宜度的影响度模型,进行小尺度区域种植业气候适宜度以及种植活动对种植业气候适宜度的影响度估算,并对种植业生产对气候变化的适应进行探讨。研究结果表明,(1)近32年来盐亭县大春作物的平均资源适宜指数、效能适宜指数和利用指数(分别为0.578、0.281和48.37%)均大于小春作物(分别为0.304、0.128和42.24%),大春作物的气候适宜度高于小春作物,且作物间的气候适宜度差异较大。(2)受季风气候波动的影响,该县作物气候适宜度有明显的年际波动;该县近32年来气候变化对大春作物气候适宜度有轻微不利影响,而对小春作物气候适宜度趋于有利。(3)盐亭县近32年来种植业平均的资源适宜指数为0.466、效能适宜指数为0.212、利用指数为45.49%;受5种作物资源适宜指数、效能适宜指数,以及作物播种面积与产量年际波动的综合影响,该县种植业气候适宜度亦有明显的年际波动;气候变化对该县种植业气候适宜度总体上有不利影响。(4)近32年来该县种植活动对种植业气候适宜度的影响度平均值为0.00092,其年际波动较大。通过作物种植组合结构的调整,在20世纪90年代中期前对种植业气候适宜度的提高有微弱的正向影响,对气候变化有一定程度的适应;而后期则有负向作用。     

气候变化对阔叶红松林潜在地理分布区的影响

物种地理分布主要取决于它对气候、地形等环境因子的适应性。基于22个环境因子和阔叶红松林的4类主要建群树种——红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎的地理分布数据,采用最大熵模型模拟了阔叶红松林的潜在分布区域,并分析决定阔叶红松林地理分布的主要气候和地形因子,最后利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的3种排放场景(SRES-A2、SRES-A1B、SRES-B1)下2020、2050、2080年的气候数据预测阔叶红松林的未来潜在分布区。结果表明:各树种的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)都大于0.8,说明模型有很好的预测能力;影响阔叶红松林分布的主导环境因子是年降雨量、季节性降雨量、海拔、年平均温度、最湿季度的平均温度。在基准气候条件下,阔叶红松林的高度适宜分布区主要分布在长白山和小兴安岭地区,占研究区总面积的11.69%,低度适宜区面积、不适宜区面积分别占研究区总面积的23%和65.31%。模型预测结果显示,未来在A2、A1B和B1气候情景下,阔叶红松林高度适宜区的南界与北界都向北移动,其面积有缩减的趋势,而低度适宜区的面积有增加的趋势。     

未来气候变化对云南烤烟种植气候适宜性的影响

云南烤烟种植的气候适宜性分布将受到气候变化的深刻影响.根据云南烤烟种植气候适宜性的3个决定因子(7月平均气温、7—8月日照时数、4—9月降水量),利用1981—2060年的气候模拟数据及1986—2005年的气象台站实测数据,分析了1986—2005年及RCP 4.5和RCP8.5气候情景下2021—2040年、2041—2060年云南烤烟种植气候适宜性分布的变化.结果表明: 未来气候情景下,云南烤烟种植气候适宜分布呈现北抬东扩的趋势,未来云南烤烟可种植区域将呈逐渐增加的趋势,且2041—2060年增幅大于2021—2040年、RCP8.5情景的增幅大于RCP4.5情景,其中,烤烟的最适宜区域、次适宜区域增幅均较大,适宜区域则变化不大.未来云南中北部烟区的昆明、曲靖、大理、楚雄、丽江最适宜区面积与可种植面积增幅较大,文山、红河、普洱、西双版纳等南部烟区最适宜区面积与可种植面积减幅较大.     

稻麦两熟系统适期晚播对周年产量和资源利用效率的影响

受气候变化影响,江淮地区稻麦两熟种植模式周年资源配置不合理、资源利用效率低,限制了该区域作物周年高产高效协同发展。通过播期调整优化两季资源配置是提高资源利用效率,挖掘周年产量潜力的重要途径。本研究于2013—2015年进行大田试验,设置不同稻麦播期组合,对其周年产量和资源配置与利用特征进行了比较。结果表明: 与常规种植模式(T₂)相比,稻麦双季适期晚播模式(T₃)通过播期调整协调了两季间资源配置,将小麦季冗余的温光水资源转移给高贡献率作物水稻,水稻季积温、辐射、降雨资源分别占60.5%、46.5%和56.7%,小麦季分别占36.3%、50.0%和40.9%,两季间比值为1.67、0.94和1.39;水稻产量显著提高,并提高了水稻在周年产量中的占比;小麦产量显著降低,但变幅小于水稻;周年总产量提高了336.3 kg·hm^-2。水稻季温度生产效率、光能生产效率和降雨生产效率分别提高了9.8%、5.6%和8.3%,小麦季资源利用效率无显著差异,T₃模式周年温、光、水生产效率分别提高了4.8%、3.1%和6.0%。稻麦双季早播模式(T₁)或双季过晚模式(T₄)均不利于周年产量形成和资源利用。综上所述,充分挖掘水稻季的光温水资源利用潜力是进一步提升江淮地区稻麦周年产量潜力的关键,研究结果可为区域粮食作物周年种植模式产量潜力的挖掘及种植结构调整提供依据。     

我国“镰刀弯”地区春玉米种植的气候适宜性与调整建议

“镰刀弯”地区是典型的旱作农业区和畜牧业发展优势区,生态环境脆弱,涉及我国北方及西南13个省(区).本文根据1981—2010年“镰刀弯”地区650个气象台站的逐日资料和精细化格点数据(1 km×1 km),采用公认的农业气象指标以及目前国际上比较流行的估算作物气候生产潜力的农业生态区划(AEZ)模型,结合卫星遥感监测的土地利用分类信息,对1981—2010年期间该区春玉米种植的气候适宜程度和气候生产潜力进行了定量评估,并结合玉米生物特性及农业气候资源特点,提出合理调整次适宜、不适宜区农业生产结构的科学对策.结果表明: 1981—2010年期间,“镰刀弯”北部春玉米种植区气候生产潜力从东向西总体呈现“大-中-较小-小”的分布格局,而南部种植区春玉米气候生产潜力分布无明显规律,总体处于“较小-中”之间;1981—2010年期间,“镰刀弯”北部玉米种植区从东南向西北总体呈现“最适宜-适宜-次适宜-不适宜”的分布格局;而南部种植区从东南向西北总体呈现“不适宜-次适宜-适宜-最适宜”的分布格局.春玉米种植最适宜区分布面积最大(47%),其次为次适宜区(23%)和不适宜区(17%),适宜区最小(13%).其中,玉米次适宜、不适宜种植面积占该地区现有总耕地面积的40%.春玉米最适宜、适宜种植区主要位于东北大部、华北、西北地区东南部,次适宜或不适宜区主要位于内蒙古、新疆北部、甘肃西部和广西等地.根据气候条件分析,建议重点调减西北风沙干旱区、东北冷凉区、北方农牧交错区和西南石漠化区内的气候次适宜区、不适宜区的玉米种植, 并且该区域也属于作物气候生产潜力较低的种植区.     

Changes in the Potential Multiple Cropping System in Response to Climate Change in China from 1960–2010

The multiple cropping practice is essential to agriculture because it has been shown to significantly increase the grain yield and promote agricultural economic development. In this study, potential multiple cropping systems in China are calculated based on meteorological observation data by using the Agricultural Ecology Zone (AEZ) model. Following this, the changes in the potential cropping systems in response to climate change between the 1960s and the 2010s were subsequently analyzed. The results indicate that the changes of potential multiple cropping systems show tremendous heterogeneity in respect to the spatial pattern in China. A key finding is that the magnitude of change of the potential cropping systems showed a pattern of increase both from northern China to southern China and from western China to eastern China. Furthermore, the area found to be suitable only for single cropping decreased, while the area suitable for triple cropping increased significantly from the 1960s to the 2000s. During the studied period, the potential multiple cropping index (PMCI) gap between rain-fed and irrigated scenarios increased from 18% to 24%, which indicated noticeable growth of water supply limitations under the rain-fed scenario. The most significant finding of this research was that from the 1960s to the 2000s climate change had led to a significant increase of PMCI by 13% under irrigated scenario and 7% under rain-fed scenario across the whole of China. Furthermore, the growth of the annual mean temperature is identified as the main reason underlying the increase of PMCI. It has also been noticed that across China the changes of potential multiple cropping systems under climate change were different from region to region.