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。     

3S技术在南宁市荔枝优化布局中的应用

根据荔枝生长发育对生态气候条件的要求,分析确定了荔枝适宜性生态气候区划指标。采用统计学方法建立了区划指标的空间分析模型,利用1∶250000南宁市地形数据,按500m×500m细网格,对区划指标进行了小网格推算,根据离散点的空间插值技术原理,对其残差部分进行了空间插值,将插值结果与推算结果进行叠加,实现了区划指标空间分布的细化。结合ETM卫星资料提取的土地利用信息,采用3S技术,进行荔枝优化布局的生态气候区划。该区划按种植荔枝的气候适宜性及土地利用现状,将南宁市划分为荔枝的最适宜、适宜、次适宜和不适宜种植区,绘制了荔枝优化布局的三维立体区划图,并分区进行评述。研究结果可为南宁市农业结构调整及荔枝优化布局提供科学依据。     

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.     

基于MaxEnt模型西南地区高山植被对气候变化的响应评估

采用1∶100万的中国植被类型图以及19个气候环境变量数据,基于最大熵(MaxEnt)算法和ArcGIS空间分析模块构建西南地区高山植被地理分布的气候适宜性预测模型,模拟其在基准期(1960—2000年)和不同气候情景下(A2、A1B和B1)的气候适宜性分布格局,并评价其对气候变化的适应性。结果表明:MaxEnt模型分析研究区高山植被地理分布气候适宜性的适用性非常高(AUC=0.93);最暖月均温、最湿季均温、最冷月均温等温度变量是限制其地理分布的主要气候因子;研究区高山植被地理分布的气候适宜区主要集中在西藏自治区、青海省、四川省西部及云南省西北部的部分地区;完全适宜、中度适宜、轻度适宜、不适宜的面积所占总面积比例约为1∶1∶2∶5;1960—2050年研究区高山植被潜在地理分布的气候适宜性面积有不同定程度的减少;未来3种气候变化情景下高山植被地理分布对气候变化的适应性分布格局基本一致,均为不适应区所占总面积比例较大;伴随气候变化,研究区高山植被的适应性减弱,体现在其潜在地理分布对气候变化的适应区分布范围减少;海拔5000—5500m适应性较强,适应区所占面积比例最大(53%左右);3500—4500m适应性最弱,适应区所占面积比例最小(5%左右)。     

衢州市胡柚种植生态适宜性分析

胡柚是衢州市具有原产地域保护的质优产高的特色水果.胡柚种植适宜性区划研究对于区域农业经济发展具有重要意义.本文基于衢州区域内的地理数据、土壤数据和1971-2008年的日常规气象数据,分析了胡柚产量与气象要素关系,建立了胡柚种植的综合区划指标,采用层次分析法建立了胡柚种植的综合区划评估模型.结果表明:衢州市胡柚种植适宜区面积占评价区域的65.47％,较适宜区种植面积占13.12％,不适宜区种植面积占21.41％;区划结果可为衢州市胡柚种植的优化布局和良种结构的调整提供科学依据.     

晋东南潞党参生态气候适生种植区划

基于晋东南地区16个国家气象观测站1981—2018年的气候资料,分析了气候因子与潞党参产量的相关性。选取全生育期≥10℃积温和降水量、根生长期平均气温以及苗期降水量等主要影响因子作为生态气候区划指标,选取DEM和土壤质地作为地理环境影响指标,分别建立各指标的空间分析模型,按照90 m×90 m的细网格进行推算,采用隶属函数计算得到的各指标评判值以及熵权法确定的权重系数,构建了潞党参生态气候适生综合评判指标,对晋东南地区潞党参生态气候适生种植区进行了区划。结果表明:晋东南地区潞党参生态气候适宜区主要分布在东部太行山区、西部太岳山区以及晋城西南部的太岳山和中条山的交界处,区域内光温水资源匹配较好,适宜潞党参生长发育;较适宜区主要分布在太行山和太岳山向中部上党盆地和晋城盆地过渡的浅山丘陵区,该区域热量条件较好,降水资源相对短缺;不适宜区主要分布在上党盆地和晋城盆地的中心区域,区域海拔较低,夏季高温,不适宜潞党参种植。本研究结果可为晋东南地区潞党参优化生态布局,科学、合理利用气候资源提供参考。     

基于GIS的阴山旱作区马铃薯种植农业气候区划

利用阴山地区以及周边34个气象站近30年(1982—2010年)的气象观测资料,采用相关和回归分析等方法,分区域分析了影响马铃薯产量的关键气象因子,在此基础上,确定以生长季平均温差、降雨量为阴山旱作区马铃薯种植气候区划指标.基于GIS技术,利用小网格推算模型对区划指标进行空间插值,制作了阴山旱作区马铃薯气候区划图.结果表明:高产区主要位于前山的大部分地区和后山南部一带,中产区主要集中在后山中部和前山西北部地区,低产区集中在阴山北部;同时对马铃薯产量空间分布特征进行了分析,并用产量相对变率分析了阴山旱作区马铃薯生产的稳定性,研究结果将为阴山旱作区马铃薯种植规划提供科学依据.     

基于GIS的陕北红枣生态适宜性空间分布格局研究

作物的生态适宜性空间分布格局对于掌握作物生长适宜区域具有重要的作用。陕北红枣, 作为该地区的特色经济作物, 其生态适宜性分布特征尚不明晰。因此, 本文基于层次分析法确定适宜地形、气候、土壤及植被因子权重, 通过地理信息系统(GIS)技术确定陕北地区红枣生态适宜性空间分布等级和面积。结果表明, 陕北地区红枣生态适宜区自陕北南部和东南部向西北和北部地区递减, 年降雨量、年积温及高程是限制红枣在陕北西北部适宜生长的主要环境因子; 红枣最佳生态适宜区和次适宜区主要集中于富县、黄龙县、甘泉县及宜川县。其中, 红枣最佳适宜区和次适宜区面积在富县分别达到5036.58 hm2、23114.25 hm2, 即富县是陕北红枣生态适宜性分布的最优区县。一般适宜区主要集中于延长县、绥德县、清涧县、延川县、宜川县、子洲县及宝塔区。因此, 未来可以在红枣优适宜区进行精准培育种植, 着重提升红枣品质。在一般适宜区增加红枣种植面积, 提高红枣总产量。以期为该地区红枣优化生产提供科学依据, 实现陕北精品红枣规模化发展。     

中国北方气候暖干化对粮食作物的影响及应对措施

东北、华北和西北50a来的平均气温增幅高于全国平均水平,气候变暖明显,尤其冬季增温最显著。区域增暖的极端最低气温远比极端最高气温的贡献大。东北、华北大部、西北东部降水量明显减少,平均每10a减少20—40mm,尤其春夏季减少最明显。这种趋势一直延续到20世纪90年代以后,干旱化趋势非常突出。在综述我国北方现代气候变化基本特征是暖干化的基础上,重点阐述了喜凉作物冬小麦、春小麦、马铃薯和喜温作物水稻、玉米、谷子、糜子等7种主要粮食作物的生长发育、品种熟性、种植区域与面积、产量与品质等对气候暖干化的响应特征。揭示了气候暖干化使春播作物播期提早,苗期生长发育速度加快,营养生长期提前,生殖生长期和全生育期延长;秋作物发育期推迟,生殖生长期和全生长期延长;越冬作物播期推迟,越冬死亡率降低,种植风险减少,春初提前返青,生殖生长期提早,全生育期缩短。使作物适宜种植区域向高纬度高海拔扩展;品种熟性向偏中晚熟高产品种发展;喜温作物和越冬作物以及冷凉气候区的作物种植面积迅速扩大;在旱作区种植不较耐旱的玉米、春小麦等作物种植面积受到制约。对雨养农业区的作物气候产量影响严重,尤其对不够耐旱的小麦和玉米的气候产量受影响最大;对较耐旱的谷子、糜子、马铃薯等影响较轻。从作物属性而言,对喜温作物水稻、玉米和越冬作物冬小麦有利于气候产量提高;对喜凉作物春小麦和马铃薯的气候产量将产生不利影响。同时,提出了从5个方面应对气候暖干化的技术措施,调整作物种植结构,确保粮食生产安全;根据不同气候年型调整各种作物种植比例;针对不同气候区域发展优势作物和配置作物种植格局;采取不同栽培技术和管理模式应对气候变化;采取综合配套技术提髙抵御灾害能力。为粮食作物安全生产和种植结构调整与布局提供科学依据。     

气候暖干化对甘肃省谷子产量的影响及对策

基于甘肃省甘州（河西温和干旱绿洲灌溉区）、安定（陇中温和半干旱旱作区）、西峰（陇东温和半湿润旱作区）气温、降水和谷子产量资料,计算出各区域谷子生育期内≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃活动积温以及生育关键期平均气温和降水量,用正交多项式拟合分离出谷子气候产量,并采用线性倾向、累积距平、Mann-Kendall法分析研究区气候和谷子气候产量的变化特征,以及气候变化对谷子产量的影响.结果表明：气候暖干化是甘肃各区域现代气候变化的主要特征,各地气温从20世纪90年代初开始呈显著上升趋势,降水从20世纪80年代后期开始显著减少;该区谷子产量与温度、降水量呈显著相关关系,旱作区谷子产量随生育关键期内气温增高、降水量增多而提高,河西走廊绿洲灌区谷子产量随气温增高而提高;气候暖干化严重影响谷子产量,西峰、安定、甘州谷子产量的气象波动指数分别占实际产量变异系数的73%、72%和54%,变暖后（1993-2008年）较变暖前（1985-1992年）所占百分率明显增大;气候变暖有利于谷子产量增加,与气候变暖前相比,气候变暖后西峰、安定、甘州谷子年均气候产量的增加量分别为30.6、43.1和121.1 kg·hm^-2.针对甘肃省未来气候继续暖干化的趋势,应进一步扩大谷子种植面积、调整谷子种植结构,同时,要根据不同气候类型区域、不同气候年型选种不同特性的品种,采取不同的种植措施.     

基于层次分析法和GGE双标图对引进马铃薯种质资源的综合评价

基于层次分析法和GGE双标图法对引进于国际马铃薯中心的97份马铃薯种质资源的主要农艺性状以及适应性、稳定性、丰产性等方面进行综合分析,筛选与鉴定优良可利用种质资源,同时为构建马铃薯种质资源的综合评价体系提供理论依据。结果表明,农艺性状、产量性状和品质性状所占权重大小为0.075、0.70和0.23,其中农艺性状中株高和茎粗所占权重为0.38和0.29,产量性状中产量权重为0.73,品质性状中干物质含量和蛋白质含量权重分别为0.4和0.2。C77和C51适合在甘肃省白银市景泰地区推广种植,C116、C89、C27、C66和C98在甘肃省定西市地区适应性强;参试品系稳定性大小为C49C46C116C112C93;丰产性为C89C116C93C97C112C49C46C67。层次分析法与GGE双标图综合分析可知:C46、C49、C112、C116综合表现较好,可以作为优良品系参加品种审定试验,也可以作为亲本材料。层次分析法和GGE双标图相结合可以作为引进马铃薯种质资源综合评价体系的标准。     

西南地区水稻干旱时空分布特征

从西南地区水稻生产特点和气候条件出发,改进相对湿润指数,建立计算偏离多年平均相对湿润指数值变化程度的湿润指数距平率（M_p）农业干旱监测模型,并采用农业干旱监测等级指标分析了1961—2010年西南地区水稻生育期间农业干旱时空分布特征,验证了M_p在西南地区水稻干旱监测方面的适用性.结果表明： 从年代际变化趋势来看,随着年代的增加,水稻受旱频率有降低趋势;从空间分布趋势来看,水稻受旱高频区主要分布在云南西北部和中东部,以及四川盆地东部、重庆东北部、贵州东南部局部区域;从各生长阶段发生干旱频率来看,水稻移栽至抽穗阶段发生干旱频率最高,其次是灌浆至成熟阶段,抽穗至灌浆期受旱频率最低.湿润指数距平率能较好地监测西南地区水稻的受旱情况,对于缺乏灌溉资料的地区采用该方法进行水稻干旱监测具有一定的实用价值.     

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。     

阜平山区草莓错季栽培的生物表现及适宜区域

通过田间试验和平行观测气象资料,利用地理信息技术和气候要素计算模型,研究了阜平山区种植草莓的生物表现及适宜种植区域.结果表明:在阜平山区种植草莓能够安全越冬、开花、结果,草莓发育期滞后于河北平原,从而达到错季生产的目的;其草莓品质优良,果实中可溶性固形物和维生素C含量均高于河北平原对应的草莓品种;阜平山区错季草莓的适宜发展区域为海拔900～1 200 m的地区.     

甘肃省中部沿黄灌区轮作和连作马铃薯根际土壤真菌群落的结构性差异评估

甘肃省中部沿黄灌区是西北地区乃至全国重要的加工型马铃薯生产基地,然而因集约化种植带来的连作障碍问题已经严重影响到当地马铃薯种植业的可持续发展。采用大田试验与PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)技术相结合的方法,并通过真菌的18S r DNA序列分析,评估轮作(未连作)和连作条件下马铃薯根际土壤真菌群落在组成结构上的差异,以期为甘肃省中部沿黄灌区马铃薯连作的土壤障碍机理研究提供新证据。结果表明,同轮作相比,连作显著降低了马铃薯块茎产量和植株生物量,并且随着连作年限的延长,连作障碍也愈加严重。长期连作(6a)也导致马铃薯根冠比显著增加和植株收获指数的显著下降。在根际土壤真菌的种群数量和多样性上,连作和轮作间无显著差异,但在群落组成结构上差异明显。真菌18S r DNA测序分析进一步表明,马铃薯连作较轮作相比增加了Fusarium sp.和Fusarium solani以及Verticillium dahliae的种群或个体数量,而这些真菌是导致马铃薯土传病害的主要致病菌类型。根际土壤真菌群落组成结构的改变特别是与土传病害有关的致病菌滋生可能是导致当地马铃薯连作障碍的重要原因。     

川西高原山地美味牛肝菌气候生态适宜性及潜在分布

利用数字高程模型(DEM)数据、土地覆盖栅格数据、四川省52个站点和4个其他省市站点的气象观测数据,基于美味牛肝菌的生物学特性,结合前人研究成果,系统分析了川西高原山地美味牛肝菌的气候生态适宜性。选取气温、降水、植被等影响因子作为区划指标,应用集优法,通过GIS分析本区美味牛肝菌资源的潜在分布。结果表明: 美味牛肝菌潜在分布区的北界在32° N附近,海拔上限约为3000 m,下限约为800 m,总面积约286.3万hm²,约占研究区整个行政区域面积的9.7%;29° N以南的攀西地区是美味牛肝菌的主要潜在分布区,核心分布区在攀西地区中南部,攀西分布区面积约占全部潜在分布区的90%,其中,适宜区面积约占20%,次适宜面积约占80%。适宜区主要分布于攀西地区雅砻江以东的安宁河流域、海拔1000~2600 m的山区;次适宜区主要是适宜区分别向上、向下延伸到海拔3000和800 m左右的林区;海拔3000 m以上的高原高山区和海拔800 m以下的干热河谷区为不适宜区。     

中国中东部地区暴雨气候及其农业灾情的风险评估

利用中国中东部292个站点1961-2008年的暴雨气候资料和各省的农业灾情资料,采用主成分分析、软直方图估计、灰色关联法、正态信息扩散等方法,分别构建了暴雨气候指数、农业相对灾情指数及其风险估算模型,对中国中东部地区暴雨气候及其农业灾情的风险进行了研究.结果表明:中国中东部地区的暴雨气候风险,由南向北逐渐减少,高值区位于海南和广东、广西的沿海地区,其次是广西和广东的中北部,江淮地区的湖北、安徽、江西以及湘赣地区的湖南,低值区主要位于除辽宁沿海区域外的东北地区以及华北北部的河北和山西;农业相对灾情风险的高值区位于江淮地区的安徽、湖北,湘赣地区的湖南,东南沿海的广东,低值区是华北地区的河北、河南,东北地区的辽宁;除广东省外,各代表省的暴雨气候指数与农业相对灾情指数的相关系数均达到0.6以上(P＜0.Ol).经多年实际农业灾情验证,暴雨气候指数和农业相对灾情指数能较好地评估实际暴雨的强度及其对农业的影响.     

气候变暖背景下广东冬种生产季气候资源和气象灾害的时空变化

运用趋势分析法研究了气候变暖前(1961—1996年)后(1997—2015年)广东冬种生产季气候资源和气象灾害的一般变化特征;引入百分位法确定了冬种主产区发生极端寒害和干旱的阈值,重点分析了气候变暖以来的极端灾害特征.结果表明: 与1961—1996年相比,1997—2015年区域内冬种生产季热量显著增加,冬种主产区湛江、茂名、惠州、韶关、梅州和广州等处在平均气温≥15 ℃、积温≥2200 ℃·d的高值区;降水略增加,湛江、茂名、惠州、广州和梅州大部地区处在降水量250～350 mm的区域.区域内冬种生产季寒害呈减轻趋势,湛江、茂名、广州和惠州大部均处于积寒<2 ℃·d的区域,韶关和梅州大部处在积寒8～16 ℃·d的区域;干旱日数呈减少趋势,湛江、茂名、惠州、广州和梅州大部处在干旱日数≥50 d的区域,韶关处在干旱日数<50 d的区域.从灾害典型个例分析可知,冬种主产区极端寒害和干旱的风险不容忽视,湛江、茂名、惠州和梅州发生极端寒害的风险较高,韶关和广州次之;湛江、茂名发生极端干旱的风险较高,惠州和广州次之,韶关和梅州较小.1997—2015年间,冬种生产季热量显著增加,寒害、干旱呈减轻趋势,但冬种主产区极端灾害频发、风险较高,建议在实际生产中紧密结合冬种生产季气候资源和气象灾害的发生规律发展冬种.