华东地区热量资源的变化特征、趋势预估及农业适应对策

根据华东地区1961-2004年27个气象站日平均气温资料,研究了华东地区>0℃初终日期、持续日数、积温的变化特征和变化趋势.结果表明:华东地区>0℃积温和持续日数分别增加了5.18～9.53℃·d·a-1和0.22～0.60 d·a-1,>0℃初日提前了0.22～0.46 d·a-1,>0℃终日推迟了0.01～0.14 d·a-1(福建省除外).年平均气温每升高1℃,>0℃积温增加285～402℃·d,持续日数增加7～18 d.各季节>0 ℃积温呈增加趋势,而山东省夏季积温呈减少趋势.到2070年华东地区>0℃积温为6831.4～8585.6℃·d,增幅为283.5～1803.8℃·d;除山东省外,华东其余省市全年日平均气温稳定在0℃以上.为适应华东地区热量资源的变化,农业上应进一步调整作物品种结构、适当提高复种指数、加强病虫草害监测预测和提高农业技术水平等.     

湖北神农架巴山冷杉径向生长对气候的响应

利用湖北神农架巴山冷杉树轮宽度标准年表,研究其径向生长对气候要素(月平均气温和月降水量)和生长期其他参数(活动积温、持续天数、初日和终日)的响应.结果表明:神农架地区巴山冷杉径向生长与当年2、4和9月平均气温呈显著正相关,与上年和当年9月降水量呈显著负相关,与上年12月降水量呈显著负相关.巴山冷杉径向生长与生长期活动积温和持续天数呈正相关,且与以9.0℃为阈值定义的活动积温和持续天数的相关最高.其生长期从5月下旬开始,到9月中旬结束,大约120 d.树轮宽度标准年表与以9.0和9.3℃定义的生长期初日和终日序列相关最高,相关系数分别为-0.25(接近0.05显著性水平)和0.33(P<0.05),所以9.0℃是其进行光合作用的敏感温度.生长期开始得早或结束得晚,即生长期延长,均有利于巴山冷杉的生长.与我国气候突变年(1978年)前相比,1978年以后神农架地区气温开始上升,生长期活动积温和持续天数开始增加,生长期初日提前,终日延迟,使得生长期延长,进而促进了巴山冷杉的径向生长.     

大连气候变暖及其对农业的影响

选取大连地区7个观测站1961—2007年历年月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温、<0 ℃负积温和无霜冻等指标,统计分析了近47年其变化特征,研究了大连地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明: 月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温1988—2007年比1961—1987年的平均值明显增高(多),尤以最低气温增幅最大,冬季升温幅度大于夏季,大连地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献;<0 ℃负积温绝对值明显减少;初霜推后,终霜提前,无霜期日数增多;20世纪80年代后期大连气候明显变暖,尤其是21世纪初异常偏暖事件频发,热量资源增加,对冬季大棚蔬菜等设施农业的生产有利,病虫等越冬存活率上升,农业投入增加,气候变暖对大连地区农业影响是利弊并存。     

松嫩平原活动积温变化及其对作物产量的影响

选取松嫩平原长春、哈尔滨、白城、齐齐哈尔、海伦和嫩江6个气象台站1951—2017年逐日气温资料,统计各地区历年≥10℃积温,构建各气象台站的年活动积温时间序列,分析其变化特征,并利用自回归综合移动平均模型(ARIMA模型)预测各气象台站未来10年的活动积温变化,同时利用国家统计局网站提供的2012—2016年黑河市、绥化市、哈尔滨市、四平市和沈阳市的大豆、玉米和水稻的产量数据,建立活动积温与作物产量的回归关系。结果表明:近67年松嫩平原6个气象台站的活动积温年际间波动较大,1981—2010年是积温升高的主要年份,1993年以来,活动积温增加较显著,2001—2017年的平均活动积温较1951—2000年增加243.6～420.3℃·d;松嫩平原北部活动积温上升幅度大于南部;构建ARIMA模型预测2018—2027年松嫩平原的活动积温较2001—2017年有所升高,6个气象台站间升高幅度在25.7～96.9℃·d;活动积温预测值均在置信区间内;活动积温与作物产量呈二次曲线变化,活动积温在3300℃·d以下时,玉米产量随活动积温增加而增加,活动积温在3800℃·d以下时,大豆和水稻产量随活动积温增加而增加。     

梯棱羊肚菌≥0℃积温对其生长发育的影响

为研究≥0℃积温对梯棱羊肚菌Morchella importuna生长发育的影响,通过调查不同海拔种植的梯棱羊肚菌的生长发育,应用农业气象方法和统计法计算出其不同海拔≥0℃的气温积温和地温积温。结果显示,不同海拔种植的梯棱羊肚菌生育期存在差异,但其生育期≥0℃的气温积温和地温积温差异小。梯棱羊肚菌从播种到原基分化、子实体成熟、原基发育到子实体成熟≥0℃气温积温分别为(563±21)℃·d、(712±20)℃·d、(149±21)℃·d。离地表0cm、5cm、10cm不同深度≥0℃的地温积温有较大的差异,5cm深度≥0℃的地温积温可以作为其生长发育热量需求的参考,估计区间是：从播种到原基分化、子实体成熟、原基发育到子实体成熟分别为(741±36)℃·d、(915±46)℃·d、(174±23)℃·d。     

气候变化背景下我国农业热量资源的变化趋势及适应对策

根据区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景（2011-2050年）以及基准气候时段（1961-1990年）的逐日资料,对2011-2050年我国农业热量资源的变化趋势进行了预测.结果表明: 与1961-1990年相比,未来A2气候情景下,2011-2050年我国大部分地区的平均无霜期日数延长趋势明显,主要表现为终霜冻日的提前和初霜冻日的推迟;各地日均气温稳定通过0 ℃的持续日数也明显延长,大部分地区延长了1～14 d,其中2041-2050年,青藏地区大部、长江中下游地区大部、甘新地区西部和西南地区北部均可延长49 d;我国大部分地区≥0 ℃积温均呈增加趋势.为适应未来农业热量资源的变化,应进一步调整农业种植制度、优化农业生产布局和发展生物技术等,以实现我国农业的可持续发展.     

青海省门源县1980—2015年青稞物候期变化趋势及其驱动因素

利用1980—2015年青海省门源县农业气象站的青稞物候期及平行气温和降水资料,分析了气候变化背景下青海省门源县青稞物候期变化趋势及其驱动因素,结果表明:播种、出苗和拔节期呈推迟趋势,其余物候期均呈提前趋势。其中播种期以2.65d/10a的趋势显著推迟,分蘖期、抽穗期分别以4.78d/10a和2.30d/10a的趋势显著提前。显著影响青稞物候期的气候因子为气温、降水和积温。播种前0℃活动积温升高1℃·d,期间降水量增加1mm,播种期推迟0.252d;稳定通过0℃积温增加1℃·d,分蘖期提前0.026d;4月最低气温升高1℃,抽穗期提前1.890d。自20世纪90年代出现播种推迟、分蘖期和抽穗期提前、驱动因子升高突变现象。物候期与驱动因素开始突变基本同步,表明青海高原气候变暖是青稞物候期变化的主导因素。     

阈值温度和积温对川西高原林线岷江冷杉径向生长的影响

高山林线的形成机理一直是高山生态学讨论的一个焦点问题,其中林线树木生长的阈值温度一直是研究热点。利用川西高原九寨沟弓杠岭林线岷江冷杉(Abies faxoniana)树木径向生长数据,通过树轮宽度-气候因子关系分析,探讨阈值温度和积温对林线岷江冷杉径向生长的影响。结果表明:林线岷江冷杉径向生长主要受到温度限制,其中林线岷江冷杉径向生长与当年生长季(7、8和9月)、冬季(12、1和2)及上一年9、10月温度显著正相关(P0.05),但与降水的相关性较弱。林线岷江冷杉径向生长与不同起始温度的初日负相关,与不同起始温度的终日正相关,且与9.5℃阈值温度的初日负相关最强(P0.05),与6.5℃阈值温度的终日正相关最强(P0.05)。林线岷江冷杉径向生长还与7—9.5℃的积温及9.5℃持续天数显著正相关(P0.05),说明7—9.5℃可能是形成层活动的阈值温度,尤其7℃可能是林线岷江冷杉生长的起始温度。林线岷江冷杉生长期从4月中旬开始到10月初结束,随着1980年后温度的显著升高,生长期活动积温开始增加,生长期初日提前(4.6d/10a,r~2=0.19,P=0.01),生长期终日延后(1.8 d/10a),使得生长期延长(6.4 d/10a),进而对林线岷江冷杉径向生长有显著的促进作用。未来气候变暖可能会使川西林线树木生长增加,林线可能会上移。     

乌鲁木齐河山区树木年轮-积温关系及≥5.7℃积温的重建

为了研究云杉树木年轮生长与环境温度的关系,计算出天山乌鲁木齐河山区大西沟气象站9种类型的36 9个积温因子序列和9个差值树轮年表的2 7个年轮指数序列,用逐步回归方法建立积温与年轮指数序列间的关系。结果表明大西沟气象站≥5 .7℃积温与树木生长的关系最为密切。对≥5 .7℃的积温进行对数变换,使用提取主分量在回归方法建立其与年轮场的4个主分量间的转换函数,该转换函数可解释196 2～1992年大西沟气象站≥5 .7℃积温方差的5 5 %。交叉检验表明该转换函数是稳定的。由此重建出了1796～1991年≥5 .7℃积温长序列。≥5 .7℃积温长序列完整地经历了7个偏多及7个偏少阶段,存在着3.32、34、3.84、9、4 .36及6 .5 3a的变化准周期。≥5 .7℃积温变化具有两个基本特征:一是偏冷年出现的频率大于偏暖年,二是暖年出现的频率多于冷年。两个最暖年出现在1917年及194 4年,其≥5 .7℃积温分别为4 15 .6℃和386 .0℃,两个最冷年出现在180 3年及196 1年,≥5 .7℃积温分别是2 6 .5℃和2 6 .9℃。最显著的≥5 .7℃积温减少趋势出现在180 6～185 2年,减少率为15 .2℃/10 a,显著水平为0 .0 0 0 3。最显著的≥5 .7℃积温增加趋势出现在195 8～1987,积温增多率是16 .6℃/10 a,显著水平达到0 .0 0 3。Mann- Kendall突变检测     

乌鲁木齐河山区树木年轮一积温关系及≥5．7℃积温的重建

为了研究云杉树木年轮生长与环境温度的关系,计算出天山乌鲁木齐河山区大西沟气象站9种类型的369个积温因子序列和9个差值树轮年表的27个年轮指数序列,用逐步回归方法建立积温与年轮指数序列间的关系。结果表明大西沟气象站≥5．7℃积温与树木生长的关系最为密切。对≥5．7℃的积温进行对数变换,使用提取主分量在回归方法建立其与年轮场的4个主分量间的转换函数,该转换函数可解释1962～1992年大西沟气象站≥5．7℃积温方差的55％。交叉检验表明该转换函数是稳定的。由此重建出了1796～1991年≥5．7℃积温长序列。≥5．7℃积温长序列完整地经历了7个偏多及7个偏少阶段,存在着3．32、34、3．84、9、4．36及6．53a的变化准周期。≥5．7℃积温变化具有两个基本特征：一是偏冷年出现的频率大于偏暖年,二是暖年出现的频率多于冷年。两个最暖年出现在1917年及1944年,其≥5．7℃积温分别为415．6C和386．0℃,两个最冷年出现在1803年及1961年,≥5．7℃积温分别是26．5℃和26．9℃。最显著的≥5．7℃积温减少趋势出现在1806～1852年,减少率为15．2℃／10a,显著水平为0．0003。最显著的≥5．7℃积温增加趋势出现在1958～1987,积温增多率是16．6℃／10a,显著水平达到0．003。Mann—Kendall突变检测指出≥5．7℃积温在1835年发生由暖向冷的突变。≥5．7℃积温重建序列对天山山区积温变化的代表性以中段为最佳。     

山西省农业热量资源变化特征及其对农业的影响

基于山西省境内分布较为均匀的70个地面气象观测站1970—2012年逐日平均气温和地面最低温度资料,统计了≥0℃和≥10℃期间的活动积温、7月平均气温以及无霜冻期等农业热量指标.采用线性倾向估计法和累积距平法分析了农业热量资源的变化及其突变特征,以及农业热量资源变化对作物种植带和棉花、马铃薯可种植区的影响.结果表明:≥0℃和≥10℃期间的活动积温分别以64.8和57.9℃·d·(10 a)-1的速率增加(P<0.001),7月平均气温以0.3℃·(10 a)-1的速率显著升高,无霜冻期以5.9 d·(10 a)-1的速率显著延长.≥0℃和≥10℃期间活动积温的增加幅度西部大于东部,7月平均气温的升高幅度北、中部大于南部,无霜冻期的延长幅度中部大于南、北部.≥0℃和≥10℃期间的活动积温在1996年发生了增加突变,7月平均气温在1993年发生了升高突变,无霜冻期在1997年发生了延长突变.与突变前相比,≥0℃和≥10℃期间的活动积温分别增加了219.4和196.7℃·d,7月平均气温升高了0.8℃,无霜冻期延长了15 d;与此同时,温热作物带和温暖作物带的面积向北扩大,扩大面积最大的是温暖作物带,扩大175.7%,而温和作物带、温凉作物带、温寒作物带和高寒植物区的面积缩小,缩小面积最大的是温寒作物带,缩小87.9%.随着农业热量资源的丰富,喜温作物可种植面积扩大,其中棉花可种植面积扩大1.7×106hm2,扩大53.5%;喜凉作物可种植面积缩小,其中马铃薯可种植面积缩小8.9×106hm2,缩小30.5%.     

气候变化背景下东北地区热量资源及玉米温度适宜度

利用RegCM3模式输出的东北三省1951-2100年日平均温度和最低温度,分析了东北三省热量资源和玉米不同生育期温度适宜度的时空分布.结果表明:1951-2100年,东北地区热量资源显著增加,稳定通过10℃初日不断提前,初日在4月25日之前的区域北界向东向北扩展,2071-2100年辽宁部分地区初日已提前至3月26日;≥10℃活动积温大于3000℃·d的区域面积不断增加,玉米的生长季长度不断增加,适宜种植晚熟玉米的区域面积不断增加.与1981-2010年相比,2011-2100年,东北三省年均温度将平均升高3.34℃.1951-2100年,玉米播种-出苗期以及出苗-抽雄期的温度适宜度随时间逐渐升高;1951-2040年,辽宁省玉米抽雄-成熟期以及全生育期的温度适宜度较高,而黑龙江省较低;2041-2100年,辽宁省玉米抽雄-成熟期以及全生育期的温度适宜度逐渐降低,吉林省东部和黑龙江省呈逐渐增加的趋势.     

甘肃陇东黄土高原秋季冬小麦异常旺长对气候变暖的响应

使用甘肃西峰试验田的地面平行观测资料,分析了2006年陇东黄土高原冬小麦异常旺长的气候特征、多年秋季冬小麦生长高度对气候变暖的响应。结果表明：2006年秋季冬小麦异常旺长是发生概率相对较小事件;10月平均气温≥10．0℃时,多年秋季冬小麦高生长高度随气温的上升而显著增高,在≥10℃积温达到580℃以上时,随着积温的增加高生长高度明显增加;10月平均气温每升高1℃,叶面积指数增加0．4,在≥10℃积温达到550℃以上时,随着积温的增加叶面积指数明显增加;大蘖数随着10月平均气温和≥10℃积温的增加呈反抛物线型增加;为达到主动控制冬小麦冬前异常旺长和减少水分及养分不合理消耗的目的,秋播应推迟5d左右,积极有效地应对气候变暖对冬小麦的负面影响。     

青海省门源县1980-2015年青稞物候期变化趋势及其驱动因素

利用1980-2015年青海省门源县农业气象站的青稞物候期及平行气温和降水资料,分析了气候变化背景下青海省门源县青稞物候期变化趋势及其驱动因素,结果表明：播种、出苗和拔节期呈推迟趋势,其余物候期均呈提前趋势。其中播种期以2.65d/10a的趋势显著推迟,分蘖期、抽穗期分别以4.78d/10a和2.30d/10a的趋势显著提前。显著影响青稞物候期的气候因子为气温、降水和积温。播种前0℃活动积温升高1℃·d,期间降水量增加1mm,播种期推迟0.252d;稳定通过0℃积温增加1℃·d,分蘖期提前0.026d;4月最低气温升高1℃,抽穗期提前1.890d。自20世纪90年代出现播种推迟、分蘖期和抽穗期提前、驱动因子升高突变现象。物候期与驱动因素开始突变基本同步,表明青海高原气候变暖是青稞物候期变化的主导因素。     

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。     

基于立体气候观测的粤北山区热量资源特征

利用粤北山区南岭南北坡面11个自动气象站2009-2011年逐日气温观测资料,统计包括平均气温≥10 ℃初日、平均气温≥15 ℃终日、10~15 ℃持续日数、平均气温≥10 ℃活动积温、最低气温≤5 ℃日数、逐月平均气温等热量因子,并建立了各热量因子与海拔的线性回归模型.结果表明: 研究期间,南岭山区热量因子与海拔呈极显著相关,相同海拔南北坡面的热量资源有着明显差异;随海拔升高,界限温度初日推迟终日提前、界限温度持续日数缩短、活动积温降低、积温日数减少、年平均气温下降;南坡的各热量因子垂直变率均大于北坡.本研究结果可用于拟合无测站地区垂直方向上的热量资源分布,并为农业气候精细区划提供依据.     

青藏高原生态气候因子的空间格局

基于1966—2005年间青藏高原及其周边113个气象站的观测资料,对研究区最热月均温、最冷月均温、≥10 ℃日数、潜在蒸散、年降水量和干燥度指数的空间格局进行了分析.结果表明：青藏高原最热月均温在7 ℃～20 ℃,由东部周边地区向中部呈逐渐减小趋势;最冷月均温在-18.4 ℃～8 ℃,由南向北逐渐减小;青藏高原≥10 ℃日数由东部周边向中部地区逐渐减小,研究区东南部的≥10 ℃日数最大（150 d以上）,中部地区最少（<50 d）;研究区年均降水量由东南部向西北地区呈减少趋势;青藏高原的潜在蒸散（由Thornthwaite模型计算）由东南向西北逐渐减小,大部分地区在330～750 mm;青藏高原干旱地区所占比例较大,主要位于研究区西北部,湿润地区面积小,主要位于东部和东南部.青藏高原的植被分布与其生态气候限制因子有较好的一致性,生态气候因子可较好地刻画植被分布状况.     

河西干旱区酿酒葡萄生长的气象条件

按照平行观测的原则，利用2002、2003年两年田间试验资料，采用数理统计方法分析了河西内陆干旱区目前国内广泛种植的8个不同熟性酿酒品种的生长发育规律及其气象影响因子。结果表明：（1）新梢、果实生长呈抛物线型，生长关键期分别出现在5月上旬～6月中旬、7月上旬～8月上旬；糖分累积呈“S”型，积累关键期出现在8月中旬～9月上旬。枝条、果实、含糖量增长峰值点位相出现时间按中早熟、中晚熟、晚熟品种依次推后。（2）中早熟品种需≥10℃积温2800～2900℃，中晚熟种2900～3100℃，晚熟种3000～3200℃；新梢生长期35～50d，需≥10℃积温620～750℃。花期7～15d，需≥10℃积温130～320℃。浆果生长期50～65d，需≥10℃积温1100～1400℃。浆果成熟期35～50d，需≥10℃积温640～940％。（3）新梢生长量与日平均气温、日照时间和土壤湿度呈正相关。气温低于11～12℃时，新梢停止生长；果粒增长速度与平均气温、最高气温呈负相关，与相对湿度、降水量呈正相关。果粒增长适宜气温为20～21℃，超过21℃，增速明显变缓；含糖量积累与光、热因子均呈正相关，与水分因子呈负相关。品种熟性越晚，对气象条件反映越敏感。气温低于7～7．9℃时，糖分停止积累。通过酿酒葡萄适生气候条件分析，为区域化布局、产业化发展提供理论依据。     

玉米秸秆不同还田方式对黑土耕层温度影响的短期效应

阐明东北黑土区玉米秸秆不同还田方式的土壤温度效应,对农田秸秆管理和热量资源高效利用具有重要意义。本研究在大田试验条件下,设置传统垄作秸秆不还田(CT)、秸秆深翻还田(PTSR)、秸秆碎混还田(RTSR)和秸秆覆盖还田(NTSR)4个处理,2018—2020年测定了玉米生育期5、15、30 cm土壤温度和含水率动态变化及秸秆覆盖率,分析了不同处理各土层温度差异、≥10℃土壤积温和有效积温(GDD)、土壤温度日动态变化和空气积温生产效率,以及影响土壤温度差异的因素。结果表明：不同处理主要影响玉米播种至出苗期(S～VE)的土壤温度,土壤日平均温度呈现CT>PTSR>RTSR>NTSR的趋势,随着生育进程推进和土壤深度增加土壤温度差异逐渐缩小。与CT相比,PTSR、RTSR和NTSR处理5 cm土壤温度分别降低0.86、1.84和3.50℃;NTSR处理显著降低了不同土层≥10℃积温和GDD,5、15和30 cm土层≥10℃积温分别降低216.2、222.7和165.1℃·d, GDD分别降低201.9、138.7和123.9℃·d; NTSR处理还显著降低了空气积温生产效率...     

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.