气候变化背景下中国农业气候资源变化V.宁夏农业气候资源变化特征

基于1961-2009年宁夏21个气象站点的气象资料,分析了宁夏各区农业气候资源的时空变化趋势.结果表明:研究期间,宁夏各地气温逐渐升高,呈北高南低的空间分布特征,年均气温的气候倾向率为0.4℃·(10 a)-1;大部分地区年降水量呈逐渐减少趋势,年降水量的气候倾向率为4.26 mm·(10 a)-1;无霜期和作物生长季天数随着气候变暖逐渐延长;≥10℃积温在3200℃·d以上的区域向南扩展,宁夏适宜种植中晚熟水稻的区域有所扩大;2001-2009年,宁夏大部分地区适宜种植冬小麦,全区各地几乎都适宜种植春小麦;宁夏南部山区各地7月平均气温≤20℃的区域面积逐渐缩小,适宜种植马铃薯的地域也随之缩小.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅴ.宁夏农业气候资源变化特征

基于1961—2009年宁夏21个气象站点的气象资料,分析了宁夏各区农业气候资源的时空变化趋势.结果表明：研究期间,宁夏各地气温逐渐升高,呈北高南低的空间分布特征,年均气温的气候倾向率为0.4 ℃·(10 a)^-1;大部分地区年降水量呈逐渐减少趋势,年降水量的气候倾向率为4.26 mm·(10 a)^-1;无霜期和作物生长季天数随着气候变暖逐渐延长;≥10 ℃积温在3200 ℃·d以上的区域向南扩展,宁夏适宜种植中晚熟水稻的区域有所扩大;2001—2009年,宁夏大部分地区适宜种植冬小麦,全区各地几乎都适宜种植春小麦;宁夏南部山区各地7月平均气温≤20 ℃的区域面积逐渐缩小,适宜种植马铃薯的地域也随之缩小.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅳ.黄淮海平原半湿润暖温麦-玉两熟灌溉农区农业气候资源时空变化特征

基于中国黄淮海平原半湿润暖温麦-玉两熟灌溉农区66个气象台站1961-2007年的气候资料,比较分析了该区域内1961-1980年和1981-2007年2个时段喜凉作物和喜温作物温度生长期长度以及温度生长期内的活动积温、日照时数、降水量、参考作物蒸散量和干燥度等农业气候资源的时空变化特征.结果表明： 随着气候变暖,与1961-1980年的平均状况相比,1981-2007年研究区域喜凉作物和喜温作物温度生长期均呈延长趋势,分别延长了7.4和6.9 d;≥0 ℃和≥10 ℃积温总体表现为增加趋势,其气候倾向率分别为4.0～137.0和1.0～142.0 ℃·d·(10 a)^-1;喜凉作物和喜温作物温度生长期日照时数均呈显著下降趋势;全区仅安徽省北部和河南省东南部喜凉作物和喜温作物温度生长期内降水量呈增加趋势,其他地区均呈减少趋势,且以河北省、山东省北部的减幅最明显;全区大部分区域喜凉作物和喜温作物温度生长期内参考作物蒸散量呈下降趋势,干燥度呈增加趋势.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅶ.青藏高原干旱半干旱区农业气候资源变化特征

基于青藏高原干旱半干旱区1961-2007年55个气象站点地面观测资料,利用五日滑动平均法及GIS软件的IDW模块进行栅格处理,对比分析了研究区1961-1980年（时段Ⅰ）和1981-2007年（时段Ⅱ）各气候要素的时空变化特征及其气候倾向率.结果表明：1961-2007年,研究区喜凉作物生长季内日照时数的变化不明显,喜温作物生长季内日照时数呈增加趋势,但空间分布的变化较小;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ喜温作物生长季内积温值≥1500 ℃·d的地区面积扩大33.9%;降水量的空间分布总体表现为由东南低地向西北内陆逐渐递减,研究期间青藏高原东南部喜凉作物生长季内降水量均达到800 mm,其他地区喜凉作物生长季内降水量的气候倾向率有正有负,变幅相对较小,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ喜温作物生长季内降水量≥400 mm的分布面积扩大了40%;参考作物蒸散量（ET₀）总体略有增加,其空间分布格局与日照时数和积温的分布相似,时段Ⅱ较时段Ⅰ喜温作物生长季内ET₀≥400 mm的分布面积扩大了35.7%.研究期间,青藏高原作物生长季内的热量与降水资源有一定幅度增加,这对农牧业生产非常有利,但ET₀的增大表明潜在蒸发增大,需进一步加强研究气候变化对该区域农牧业生产带来的可能影响.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅸ.中国农业气候资源时空变化特征

利用中国558个气象台站1961-2007年地面气象观测资料,分析了不同区域农业气候资源变化的差异,并分析和比较了1961-1980年(时段Ⅰ)和1981-2007年(时段Ⅱ)的农业气候资源变化特征.结果表明： 与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ中国年均气温增加了0.6 ℃,喜凉作物生长期内≥0 ℃积温和喜温作物生长期内≥10 ℃积温分别平均增加123.3和125.9℃·d;1961-2007年,年均气温增幅最大的区域是东北地区,喜温作物生长期内≥10 ℃积温增幅最大的是华南地区.对全国而言,与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ在全年、喜凉和喜温作物生长期内日照时数分别减少了125.7、32.2和53.6 h;1961-2007年,长江中下游地区年日照时数的减幅最多,喜凉和喜温作物生长期内日照时数减少量最大的地区分别是华北和华南地区;在全年、喜凉和喜温作物生长期内,中国的降水量和参考作物蒸散量总体均表现为减少趋势,其中,华北地区在全年、喜凉和喜温作物生长期内降水量的减幅均最大,长江中下游地区参考作物蒸散量在全年和喜温作物生长期内的减幅最大,西北地区参考作物蒸散量在喜凉作物生长期内的减幅最大.研究期间,中国气候在全年和喜温作物生长期内总体表现为暖干趋势,其中,喜温作物生长期内西南、华北和东北地区为暖干趋势,长江中下游、西北和华南地区为暖湿趋势,喜凉作物生长期内华北地区为暖干趋势,西北地区为暖湿趋势.     

气候变化背景下我国东北三省农业气候资源变化特征

基于1961-2007年中国东北三省72个气象台站的气象资料,分析了东北三省全年及温度生长期内的平均气温、≥10 ℃积温、降水量、日照时数和参考作物蒸散量等农业气候资源的变化特征.结果表明：研究期间,东北三省年均气温总体呈升高趋势,其气候倾向率为0.38 ℃·10 a^-1;温度生长期内≥10 ℃积温同样呈上升趋势,且积温带逐渐北移东扩,全区高于3200 ℃·d积温带面积增加了2.2×10⁴ km²,2800～3200 ℃·d积温带北移0.85°、东移0.67°,2400～2800 ℃·d积温带北移1.1°;东北三省年日照时数显著下降,且以松嫩平原东部、吉林省中西部平原、辽河平原西部的减少尤为明显,全区年日照时数高于2800 h的区域面积由13.6×10⁴ km²缩小到4.1×10⁴ km²,2600～2800 h的区域向西推进了1.5°;全区温度生长期内日照时数平均为1174 h,与1961-1980年相比,1981-2007年温度生长期内的日照时数高值区明显减少,日照时数1200～1400 h的区域向西推进了0.9°;1961-2007年间,研究区年降水量及温度生长期内降水量均呈下降趋势;黑龙江省全年参考作物蒸散量整体呈增加趋势,吉林省中西部平原区有所减小、东部山区呈增加趋势,辽宁省均呈减小趋势,与1961-1980年的年均值相比,1981-2007年年参考作物蒸散量高于900 mm区域向西推移了约1°;黑龙江省和吉林省绝大部分区域温度生长期内参考作物蒸散量逐年增加,而辽宁省绝大部分区域以小于14 mm·10 a^-1的幅度在减少.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅲ.西北干旱区农业气候资源时空变化特征

基于1961-2007年中国西北干旱区78个气象台站的气象资料,分析了西北干旱区全年、喜凉作物和喜温作物温度生长期内热量、光照和水分的时空变化特征.结果表明：研究期间,西北干旱区年均气温呈上升趋势,其气候倾向率为0.35 ℃·(10 a)^-1;喜凉作物和喜温作物温度生长期内积温总体呈升高趋势,其气候倾向率分别为67和50 ℃·d·(10 a)^-1;研究区大部站点的年日照时数呈明显下降趋势,除新疆大部地区和宁夏平原以东的喜凉作物和喜温作物温度生长期内日照时数呈降低趋势外,其余地区均呈升高趋势;研究区大部地区的全年参考作物蒸散量呈下降趋势,而喜凉作物和喜温作物温度生长期内的参考作物蒸散量则表现为研究区西部下降、东部上升.与1961-1980年相比,1981-2007年研究区大部地区全年及喜凉作物和喜温作物温度生长期内的降水量呈增加趋势,其增幅的空间变化趋势均由西北向东南递减.     

气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅰ.华南地区农业气候资源时空变化特征

基于华南地区1961-2007年66个气象台站的地面观测资料,对华南地区全年及温度生长期内热量、光照和水分的时空变化特征进行了分析.结果表明：1961-2007年,华南地区年均气温以0.20 ℃·（10 a）^-1的趋势上升,温度生长期内积温的气候倾向率［平均为98 ℃·d·（10 a）^-1］由北向南递增;1981-2007年,6200～7500 ℃·d和7500～8000 ℃·d积温带面积分别较1961-1980年增加了1.5×10⁴和4.7×10⁴ km².研究期间,华南地区全年和温度生长期日照时数分别以-57和-38 h·（10 a）^-1的速率递减;与1961-1980年相比,1981-2007年全年和温度生长期内≥1800 h日照时数的区域面积均呈减少趋势.全年和温度生长期降水量均呈略微增加趋势,但不同地区的增减幅度明显不同.全年及温度生长期分别有62%和52%站点参考作物蒸散量的气候倾向率为负值;与1961-1980年相比,1981-2007年全年和温度生长期参考作物蒸散量均表现为高值区缩小、低值区扩大.全年湿润指数的平均气候倾向率为0.01·（10 a）^-1,70%站点的年湿润指数呈上升趋势;与1961-1980年相比,1981-2007年温度生长期内湿润指数增加了0.02,53%站点的气候倾向率为正值.研究期间华南地区气候变化总体表现为暖湿趋势,这将对该地区作物种植制度、作物产量和农业结构等产生影响.     

长江中下游地区农业气候资源时空变化特征

以1981年为时间节点,将1961-2007年分为1961-1980年（时段Ⅰ）和1981-2007年（时段Ⅱ）两个时间段,分析和比较两个时段的农业气候资源变化特征.结果表明：气候变暖背景下,长江中下游地区1961-2007年温度生长期内≥10 ℃积温气候倾向率平均为74 ℃·d·10 a^-1;时段Ⅱ≥10 ℃积温较时段Ⅰ平均增加了124 ℃·d;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ双季稻的安全种植界限向北推移了0.79个纬度.1961-2007年温度生长期内降水量总体表现为增加趋势;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ降水量增加了1.6%,降水量≥767 mm（双季稻正常生长的需水量）的面积增加了1.13×10.4 km².时段Ⅱ温度生长期内日照时数较时段Ⅰ平均减少了8.1%;近47年中91.1%的气象站点日照时数表现为减少趋势.与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ温度生长期内参考作物蒸散量呈略微减少趋势,其低值区扩大、高值区缩小.时段Ⅱ稳定通过10 ℃初日平均较时段Ⅰ提前了2 d,而时段Ⅱ≥20 ℃终日平均较时段Ⅰ推迟了2 d,两个时段 ≥22 ℃终日基本相同.     

近50年山东省农业气候资源变化特征

利用山东省90个气象站1961-2010年逐日气象观测数据,比较分析了该区域冬小麦和夏玉米生长季光、热、水等农业气候资源的时空变化特征.结果表明: 研究期间,山东省冬小麦和夏玉米生长季各项气温指标均呈显著升高趋势,冬小麦生长季升高趋势更明显;日照时数显著减少;降水量和干燥度无显著变化;夏玉米生长季蒸散量显著减少.冬小麦和夏玉米生长季各农业气候资源呈大致的经向或纬向递增或递减的空间分布.不同区域各农业气候资源历年变化特征差异明显,鲁西地区各气温指标升高趋势较弱,鲁中和鲁西南地区日照时数减少趋势最显著,鲁西地区蒸散量和干燥度减少趋势最显著,鲁中和鲁东南地区冬小麦生长季降水量增加趋势较明显,鲁中和鲁南地区夏玉米生长季降水量增加趋势较明显.山东省热量资源的增加有利于冬小麦生长季各阶段的发育,但植物病虫害的防治难度及农作物遭受高温热害的风险加大,日照时数减少不利于农作物生长期的光合作用,蒸散量减少则有利于土壤水分的保存.
     

Changes of China agricultural climate resources under the background of climate change: IX. Spatiotemporal change characteristics of China agricultural climate resources

Based on the 1961-2007 ground surface meteorological data from 558 meteorological stations in China, this paper analyzed the differences of agricultural climate resources in China different regions, and compared the change characteristics of the agricultural climate resources in 1961-1980 (period I) and 1981-2007 (period II), taking the year 1981 as the time node. As compared with period I, the mean annual temperature in China in period II increased by 0.6 degrees C, and the > or = 0 degrees C active accumulated temperature in the growth periods of chimonophilous crops and the > or = 10 degrees C active accumulated temperature in the growth periods of thermophilic crops increased averagely by 123.3 degrees C x d and 125.9 degrees C x d, respectively. In 1961-2007, the mean annual temperature increased most in Northeast China, and the > or = 10 degrees C active accumulated temperature in the growth periods of thermophilic crops increased most in South China. The whole year sunshine hours and the sunshine hours in the growth periods of chimonophilous crops and of thermophilic crops in period II decreased by 125.7 h, 32.2 h, and 53.6 h, respectively, compared with those in period I. In 1961-2007, the annual sunshine hours decreased most in the middle and lower reaches of Yangtze River, while the sunshine hours in the growth periods of chimonophilous crops and of thermophilic crops decreased most in North China and South China, respectively. In the whole year and in the growth periods of chimonophilous and thermophilic crops, both the precipitation and the reference crop evapotranspiration in this country all showed a decreasing trend, with the largest decrement in the precipitation in the whole year and in the growth periods of chimonophilous and thermophilic crops in North China, the largest decrement in the reference crop evapotranspiration in the whole year and in the growth periods of thermophilic crops in the middle and lower reaches of Yangtze River, and the largest decrement in the reference crop evapotranspiration in the growth periods of chimonophilous crops in Northwest China. In 1961-2007, the climate in China in the whole year and in the growth periods of thermophilic crops showed an overall tendency of warm and dry, and the climate in the growth periods of thermophilic crops became warm and dry in Southwest China, North China, and Northeast China, but warm and wet in the middle and lower reaches of Yangtze River, Northwest China, and South China, whereas the climate in the growth periods of chimonophilous crops became warm and dry in North China, but became warm and wet in Northwest China.     

Changes of China agricultural climate resources under the background of climate change. III. Spatiotemporal change characteristics of agricultural climate resources in Northwest Arid Area

By using the 1961-2007 daily weather data from 78 meteorological stations in Northwest Arid Area, this paper analyzed the spatiotemporal characteristics of agricultural climate resources, i.e., heat, light, and precipitation, in the area, both in the whole year and in temperature-defined growth seasons of chimonophilous and thermophilic crops. In 1961-2007, the mean annual temperature in the area had an increasing trend, and the climate tendency rate was 0.35 degrees C x (10 a)(-1). The accumulated temperature in temperature-defined growth seasons of both chimonophilous and thermophilic crops also had an increasing trend, and the climate tendency rate was 67 and 50 degrees C d x (10 a)(-1), respectively. The annual sunshine hours in most stations of the research area had an obvious decreasing trend, but the sunshine hours during the temperature-defined growth seasons of chimonophilous and thermophilic crops had an increasing trend, except that in most regions of Xin-jiang and east Ningxia Plain. The annual reference evapotranspiration in most regions of the study area tended to decrease, while the reference evapotranspiration during temperature-defined growth seasons of chimonophilous and thermophilic crops tended to decrease in the west but increase in the east. Compared with that in 1961-1980, the precipitation both in the whole year and in temperature-defined growth seasons of chimonophilous and thermophilic crops in 1981-2007 increased, and the increment reduced progressively from the northwest to the southeast.     

Changes of China agricultural climate resources under the background of climate change. IV. Spatiotemporal change characteristics of agricultural climate resources in sub-humid warm-temperate irrigated wheat-maize agricultural area of Huang-Huai-Hai Plain

Based on the 1961-2007 observation data from 66 meteorological stations in the sub-humid and warm-temperate irrigated wheat-maize agricultural area of Huang-Huai-Hai Plain, this paper analyzed the spatiotemporal change characteristics of agro-climate resources for chimonophilous and thermophilic crops in the area in 1961-1980 and 1981-2007. The analyzed items included the length of temperature-defined growth season and the active accumulative temperature, sunshine hours, precipitation, reference evapotranspiration, and aridity index during the temperature-defined growth season. With climate warming, the length of temperature-defined growth season of chimonophilous and thermophilic crops in the area in 1981-2007 extended by 7. 4 d and 6. 9 d, and the > or = 0 degrees C and > or = 10 degrees C accumulative temperature increased at a rate of 4.0-137.0 and 1.0-142.0 degrees C d (10 a)(-1), respectively, compared with those in 1961-1980. The sunshine hours during the temperature-defined growth season of the crops decreased markedly; and the precipitation during the temperature-defined growing season decreased in most parts of the area, being obvious in Hebei and north Shandong Province, but increased in north Anhui and southeast Henan Province. In most parts of the area, the reference evapotranspiration of chimonophilous and thermophilic crops during their temperature-defined growth season decreased, and the aridity index increased.     

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.     

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。     

全球气候变化背景下华北平原气候资源变化趋势

在全球气候变化的大背景下,过去几十年,华北平原气候资源也发生了相应的变化,这一变化对该区域的粮食生产将产生深刻的影响。利用华北平原1961-2007年逐日气候资料,探讨了不同年代际间该区域气候资源的空间分布特征。研究结果表明:气候变暖使华北平原热量资源更加丰富,全区≥0℃和≥10℃积温呈整体增加趋势,空间分布呈北移东扩的变化特征;且气候带移动特征明显,向北移动了3个纬度,约300多km。过去47a,华北区域年降水量呈下降趋势,平均下降速率为18mm/10a。夏、秋两季降水量呈减少趋势,速率在25-40mm/10a之间;春、冬两季降水量呈微弱增加趋势,但增加幅度小于夏、秋两季的减少幅度。年平均参考作物蒸散量呈整体下降趋势,减幅小于降水量的变化趋势。全区日照时数显著减少,纬向分布特征明显,以大中城市附近减少最为突出。