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。     

浙江省茶叶生长的气候适宜性

定量评估茶叶生长季气候适宜度特征及其对气候变化的响应具有重要意义.本文基于1971—2010年浙江省逐日气象资料,应用模糊数学方法,结合茶叶气象指标,建立了旬尺度的温度、降水和日照适宜度模型,并应用几何平均法建立了茶叶综合气候适宜度模型.结果表明: 研究期间,浙江省茶叶生长季内气候适宜度较高,均超过0.6;研究区茶叶的温度适宜度最高,降水适宜度次之,日照适宜度略低;茶叶气候适宜度具有明显的时间变化特征,20世纪70年代呈下降趋势,80年代变幅平缓,90年代之后表现为明显的上升趋势;春茶气候适宜度变化趋势与年度气候适宜度相似,均呈两头高、中间低,春茶气候适宜度的变幅更大,夏茶和秋茶气候适宜度均表现为下降趋势.     

华北平原冬小麦和夏玉米气候适宜性

作物气候适宜度研究有利于应对气候变化对作物生产的影响,合理开发利用农业气候资源,保障粮食生产安全。本研究运用气候适宜度理论构建作物气候适宜度模型,利用华北平原多站点气象和物候观测数据计算1981—2017年典型作物冬小麦和夏玉米不同生育期气候适宜度,并分析其时空变化特征。结果表明:华北平原冬小麦全生育期光照、温度、降水和综合气候适宜度分别为0.69、0.63、0.50和0.58,生育期内降水资源不足是华北平原冬小麦生长的限制因子,而夏玉米生育期内光照、温度、降水和综合气候适宜度均高于0.60;冬小麦全生育期温度、降水和综合气候适宜度变化趋势不明显,光照适宜度以0.020(10 a^-1)趋势下降;夏玉米全生育期内仅光照适宜度下降趋势明显,温度、降水和综合气候适宜度变化趋势均不显著;空间上,冬小麦全生育期光照适宜度呈现出自西南向东北升高的空间分布趋势,温度适宜度大致为北低南高,降水和综合气候适宜度自北向南逐渐升高;夏玉米全生育期光照适宜度呈现出自西南向东北升高的分布趋势,温度适宜度大体上自东向西降低,降水适宜度自西北向东南升高,综合气候适宜度呈现出自西向东逐渐升高的"...     

低温对台湾青枣(Zizyphus mauritiana Lam.)苗期形态的影响

在人工模拟试验箱设置-4、-3、-2、-1、0、1和2℃共7个低温处理,每个低温处理持续时间设1、2和3 d共3个水平,观测低温对台湾青枣苗期形态的影响及低温处理后的恢复情况,确定台湾青枣苗期的低温受害指标;并在5个地理移置点进行自然低温试验,观测不同低温条件对台湾青枣苗期形态的影响及低温处理后恢复情况,验证和完善台湾青枣苗期的低温指标。结果表明:极端最低气温低于-2℃时,青枣苗受害,确定-2℃为低温临界受害指标;极端最低气温低于-4℃时,青枣苗死亡率可达67%,确定-4℃为低温致死指标;冬季最低气温如高于0℃对树体、花果均无不良影响;连续多日出现剧烈的温度变化会导致青枣苗落叶。本研究结合人工模拟低温实验及自然低温试验构建的台湾青枣苗期低温指标较台湾资料中的青枣低温耐受力要强,可为青枣苗期管理及寒害防御提供科学依据。     

基于生态位和模糊数学的冬小麦适宜性评价

为定量评价气象、土壤等要素对作物生长的影响,利用江苏省及周边40个气象站1980—2010年日气象资料,选取影响冬小麦品种生长发育的主要气象(如气温、降水、日照时数等)和土壤(如土壤厚度、有机质和p H值等)生态因子,基于生态位理论和模糊数学的方法,依据冬小麦生长对生态各因子的响应关系建立各生态因子适宜度模型,借助GIS空间插值和空间分析,计算江苏省冬小麦品种的种植适宜度并进行等级划分。结果表明:从单要素看,研究区气温适宜度和日照时数适宜度都由北往南逐渐降低,降水适宜度由南往北逐渐降低;大部分地区土壤厚度和土壤有机质适宜,但大部分地区的p H值适宜度较低;从气候适宜度看,江苏省气候适宜度的范围为0.68—0.81,中北部大部分区域适宜度大于0.73,全省的气候适宜度均适合种植冬小麦,大体上呈现由北往南逐渐减小的变化;从土壤适宜度看,全省中部、南部与西北部大部分区域适宜度大于0.70,适合种植冬小麦。从综合适宜度看,全省大部分地区适宜度为0.50—0.86,适宜于冬小麦生长。综合考虑农业气候资源和土壤资源对江苏省冬小麦品种种植的综合适宜性进行评价,评价结果为充分利用江苏省农业生态资源、指导及科学制定冬小麦品种区域种植规划提供科学依据;按作物品种分生育期多角度的精细化研究方法和建立的各因子的适宜度模型可为今后作物区域适宜性评价提供一种新的思路,对同类研究具有一定的借鉴作用。     

理论雪期和滑雪气候适宜度评价——以长白山滑雪场为例

为科学分析雪资源气候属性,定量评价滑雪运动气候适宜度概况,本研究基于天气学原理,从气候角度设定了理论雪期概念;设定与滑雪运动密切相关的气温、风速、雪期降雪量3个指标的不同适宜度等级阈值,对各指标进行归一化处理并设计其转换函数;运用灰色关联度理论,结合欧氏距离法,构建滑雪气候适宜度指数评价模型,并以长白山滑雪场为例进行评价。结果表明: 长白山地区雪资源丰富,1981—2018年,理论雪期内的平均降雪量为64.6 mm;气候变暖背景下,平均雪期日数及降雪量随年代呈略有减少趋势,雪期开始时间随年代变化呈现延后趋势,结束时间呈提前趋势,且前冬(当年雪期开始至12月底)雪期日数明显少于后冬(次年1月初至雪期结束)雪期日数;长白山滑雪场雪期内滑雪气候适宜性高,气温、风速和降雪条件的最适宜和较适宜日数累计分别占91.9%、91.8%和94.6%;滑雪综合气候适宜度日数累计占比达99.7%,绝大多数时间适宜滑雪运动的开展。理论雪期概念的提出弥补了因初、终雪气象观测资料缺乏对雪资源研究等造成的困扰;滑雪运动气候适宜度评价模型可为滑雪场地开发和经营提供管理决策,为滑雪爱好者提供出行的科学支撑。     

全球气候变化下中国亚热带地区柑桔气候适宜性

选取亚热带地区273个气象站1961—2008年逐日气象资料,结合IPCC SRES A2情景下未来亚热带地区温度、降水模拟数据,应用作物气候适宜度模型,对中国亚热带地区柑桔的气候适宜性变化进行了研究。结果表明:柑桔气候适宜度变化受到温度的主导,其空间分布趋势同温度适宜度变化基本一致;未来气候情景下柑桔气候适宜度变化大致呈纬度地带性分布,随着纬度的升高其气候适宜度变化由下降变为上升,可以分为强下降型(Ⅰ)、弱下降型(Ⅱ)、弱上升型(Ⅲ)和强上升型(Ⅳ)4种类型;基本上以温州-金华-浦城-乐平-英山-武汉-石门-吉首-武冈-通道-独山-望谟-广南-屏边-澜沧一线为界,其南气候适宜度有所下降,其北有所上升;亚热带西部柑桔气候适宜度上升较大。     

中国橡胶树气候适宜度分布特征研究

选取气温、降水、光照、风速四个气象要素,应用气候适宜度方法对中国橡胶树的气候适宜性进行定量评价.结果表明:中国橡胶树的气候适宜度指数均低于0.8,平均值为0.43,变化趋势普遍在±0.05(10a)-1之间,海南岛的大部分地区为橡胶树气候适宜区,广东,广西和福建南部以及云南南部的部分地区为较适宜区;降水适宜度均值为0....     

东北地区单季稻温度适宜性及其变化特征

利用温度适宜度模型计算了1961—2015年东北地区单季稻各生育阶段温度适宜度,并对其平均值、变异系数及时空分布和变化特征进行了分析。结果表明:东北地区单季稻分蘖、孕穗和抽穗期温度适宜度高且变异系数小,而播种和出苗期则相反;根据各站点55年平均适宜度大小,将东北单季稻主产区划为适宜度高、中、低3个区,且适宜度高低在空间上存在较明显的南北差异,总体随纬度的增加而减小;1961—2015年单季稻各生育阶段温度适宜度均表现为先下降后上升、总体升高的趋势,播种-出苗、乳熟-成熟阶段升高趋势最为明显(尤其在20世纪90年代中期以后);根据东北地区各站点温度适宜度变化倾向率,将东北地区单季稻主产区分为适宜度强增长、次增长和弱增长区,强增长区主要位于温度低适宜区,未来东北地区单季稻温度适宜度的地域性差异将减小,种植环境将趋于平均和优化。     

中国亚热带地区柑桔的气候适宜性

应用生态适宜度理论和模糊数学方法,建立柑桔气候适宜度模型,对中国亚热带地区柑桔生产的气候适宜性及其时空差异进行了计算、评价,并分析了中国亚热带地区柑桔各生育期气候适宜性以及中国亚热带地区各县区的平均气候适宜度.结果表明:柑桔花芽分化期、发芽期、果实成熟期的适宜性较低、风险较高,其他各生育期的适宜性较高、风险较低,影响中国亚热带地区柑桔生产的关键问题是冷害和伏旱.柑桔温度适宜性的地域分异呈纬度地带性规律;降水适宜度最适宜型分布在亚热带中部"射阳-那坡"一线区域,其东南为适宜型区,西北为次适宜型区,高山区为不适宜型区;日照适宜度与实际日照时数的区域变化规律基本一致,大致呈高纬度区高于低纬度区、高海拔区高于低海拔区;受温度因子的限制,气候适宜度与温度适宜度的分布情况大体一致,南部大于北部,基本也呈纬度地带性规律.从中国亚热带地区柑桔气候适宜度的年际变化分析可知,整个亚热带地区柑桔气候适宜度呈下降趋势,且存在区域差异,说明气候变化引起了中国亚热带柑桔适宜区和关键生育期的变动.     

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.     

Potential geographical distribution of Actinidia spp. and its predominant indices under climate change

Kiwifruit (Actinidia ssp.) is an economically and nutritionally important fruit crop with a remarkably high vitamin C content. Shaanxi Province, China, has the world's largest production base for kiwifruit; hence, it is necessary to accurately assess the potential geographic distribution of kiwifruit in this area for planting planning and government management. To perform this analysis, we selected three categories of environmental indices (climate, soil, and topographical) for a total of 18 ecological suitability assessment indices. Based on fuzzy mathematic theory, we built 18 membership functions to show the quantitative relationship between kiwifruit yield and these 18 assessment indices. Furthermore, an assessment model of kiwifruit suitability for cultivation was constructed using a combination of the weighted average method and GIS spatial analysis of the present land-use map of Shaanxi. The results show that 5860.1 km² (14.0%) of arable land and orchard can be demarcated as highly suitable for kiwifruit cultivation, 7868.9 km² (18.7%) suitable for rapeseed cultivation; 11,392.1 km² (27.1%) marginally suitable for rapeseed cultivation; and 16,892.5 km² (40.2%) as unsuitable for kiwifruit cultivation in this province. We provide a useful assessment system for ecological zoning of kiwifruit suitability and identify the highly suitable planting area of kiwifruit in Shaanxi Province. south Shannan and south Guanzhong. These results provide a reference tool for distribution rationalization and resource optimization of kiwifruit-planting areas.     

基于MaxEnt模型不同气候变化情景下的豆梨潜在地理分布

针对豆梨的原生境保护和资源利用问题,本研究基于豆梨全球236个分布点和19个环境因子,利用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(GIS)预测了豆梨在不同气候条件下的全球生态适宜区.结果表明: 豆梨的生态适宜区主要集中在北美洲、亚洲等地区,面积共约1.6×10⁷ km².其中,中国生态适宜度较高的地区主要分布在湖南省、湖北省、安徽省、江西省、江苏省、浙江省、福建省等地.影响豆梨地理分布的主要气候因子是年平均气温和年降水量,气温季节性变化次之.由模型预测可知,在不同的气候背景下,豆梨适宜生境和低适宜生境的面积有所不同.在空间分布上,豆梨适宜生境和低适宜生境的范围和几何中心都由东部向西部地区扩散,北美洲的适宜生境增长较快,而欧洲地区的低适宜生境增长较快.     

Projected Shifts in Coffea arabica Suitability among Major Global Producing Regions Due to Climate Change

Regional studies have shown that climate change will affect climatic suitability for Arabica coffee (Coffea arabica) within current regions of production. Increases in temperature and changes in precipitation patterns will decrease yield, reduce quality and increase pest and disease pressure. This is the first global study on the impact of climate change on suitability to grow Arabica coffee. We modeled the global distribution of Arabica coffee under changes in climatic suitability by 2050s as projected by 21 global circulation models. The results suggest decreased areas suitable for Arabica coffee in Mesoamerica at lower altitudes. In South America close to the equator higher elevations could benefit, but higher latitudes lose suitability. Coffee regions in Ethiopia and Kenya are projected to become more suitable but those in India and Vietnam to become less suitable. Globally, we predict decreases in climatic suitability at lower altitudes and high latitudes, which may shift production among the major regions that produce Arabica coffee.     

基于MaxEnt模型的中国白杄分布格局及未来变化

白杄(Picea meyeri)1989年被评为内蒙古自治区Ⅱ级保护珍稀濒危植物。该研究基于白杄在中国地区的50条有效分布点记录和12个环境因子变量,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件分析全新世中期、现代、2050年和2070年四个时期白杄在中国的潜在地理分布,通过环境因子的贡献率和刀切法检验确定限制现代潜在地理分布的主导因子,并利用响应曲线确定环境因子变量的适宜区间,以明确不同时期白杄潜在地理分布区域和面积,为白杄的引种以及保护管理提供依据。结果显示:(1)MaxEnt模型预测受试者工作曲线面积(AUC)为0.979,说明该模型预测的潜在分布精度准确,预测结果的可信度高。(2)影响白杄潜在分布的主要气候因子及其适宜生长范围为:海拔(1200~2300 m)、昼夜温差与年温差比值(25%~28%)、最湿月降雨量(90~145 mm)和年平均温度(0~5℃)。(3)现代白杄在中国的潜在地理分布总面积为103.56万km²,主要位于内蒙古中西部地区(九峰山、正蓝旗、多伦县)、山西省大部分地区(大石洞、五台山)以及河北省部分地区(雾灵山、塞罕坝)。(4)从全新世中期到现代气候条件下,白杄在内蒙古北部高纬度地区的潜在分布区面积减少,生存适宜度降低,内蒙古中部大部分最适生区丧失;2070年RCP2.6排放情景下,白杄在山西省、河北省等低纬度地区的适生区也基本丧失,与现代分布区相比,白杄在未来气候条件下的适生区缩小,并且向内蒙古东北方向迁移。研究表明,从全新世中期到2070年,白杄的潜在分布区面积逐渐缩小,且有向高纬度、高海拔地区迁移的趋势,其最适生区范围也向内蒙古东北地区移动。     

华南地区龙眼的温度适宜性及其变化趋势

运用温度适宜度模型对华南地区龙眼生产和生育期的适宜性及其时空差异进行了计算、评价和预测。首先分析龙眼各生育期适宜度,结果表明,休眠期、花芽生理分化期、花芽形态分化期适宜性较低,具有较高的变率,开花期、果实发育成熟期、抽梢期表现出较高的温度适宜性,变率也较小,并且通过进一步研究发现影响华南地区龙眼生产的关键问题不是冷害,而是冬春季节的热害;其次分析华南地区各县区的平均温度适宜度,结果表明,华南地区龙眼温度适宜性的地域分异呈纬度地带性规律,并根据龙眼减产率将华南地区划分为最适宜型、适宜型、次适宜型、低适宜型和不适宜型五大适宜度类型;最后分析龙眼各生育期温度适宜度的年际变化,发现未来各生育期中除果实发育成熟期和抽梢期无明显变动外,其他生育期的温度适宜度都有下降趋势,同时对华南地区各站点龙眼温度适宜度的变化趋势作分析,结果表明,除福建省部分地区有弱上升外,总体上华南地区温度适宜度有下降趋势,且存在着地区差异,并且未来龙眼的适宜种植区将有可能北移,根据各站点未来适宜度变化的方向和强度进行分类,将华南地区划分为强下降型、次强下降型、弱下降型和上升型四大变动类型。     

Redistribution of the lizardfish Harpadon nehereus in coastal waters of China due to climate change

Climate change has the potential to greatly alter species distributions and threatens biodiversity in marine ecosystems. Mapping changes in species distribution patterns under climate change will help facilitate management strategies to maintain ecosystem structure and function. The lizardfish Harpadon nehereus is an aggressive predator that has experienced rapid population growth along the coast of China in recent decades, compressing the ecological niches of other marine species and disrupting food webs. If this species’ range is shifting due to climate change, it could further impact the integrity of ecological communities. To map the distribution of H. nehereus, we developed an ensemble species distribution model and projected the present and future habitat suitability in Chinese coastal waters. Annual mean benthic water temperature was identified as the most important variable affecting the projected distribution of H. nehereus, followed by water depth and salinity. Currently suitable habitats are along the coast from Guangxi Province to the southern Jiangsu Province. As climate changes, the southern portion of its distribution is predicted to recede with habitat losses, and the overall suitable habitat will shift northward. To avoid the potential impacts of H. nehereus redistribution, precautionary management based on species distribution modeling would help to maintain healthy marine ecosystems in the newly invaded areas.

     

Implications of Climate Change for Bird Conservation in the Southwestern U.S. under Three Alternative Futures

Future expected changes in climate and human activity threaten many riparian habitats, particularly in the southwestern U.S. Using Maximum Entropy (MaxEnt3.3.3) modeling, we characterized habitat relationships and generated spatial predictions of habitat suitability for the Lucy’s warbler (Oreothlypis luciae), the Southwestern willow flycatcher (Empidonax traillii extimus) and the Western yellow-billed cuckoo (Coccyzus americanus). Our goal was to provide site- and species-specific information that can be used by managers to identify areas for habitat conservation and/or restoration along the Rio Grande in New Mexico. We created models of suitable habitat for each species based on collection and survey samples and climate, biophysical, and vegetation data. We projected habitat suitability under future climates by applying these models to conditions generated from three climate models for 2030, 2060 and 2090. By comparing current and future distributions, we identified how habitats are likely to change as a result of changing climate and the consequences of those changes for these bird species. We also examined whether land ownership of high value sites shifts under changing climate conditions. Habitat suitability models performed well. Biophysical characteristics were more important that climate conditions for predicting habitat suitability with distance to water being the single most important predictor. Climate, though less important, was still influential and led to declines of suitable habitat of more than 60% by 2090. For all species, suitable habitat tended to shrink over time within the study area leaving a few core areas of high importance. Overall, climate changes will increase habitat fragmentation and reduce breeding habitat patch size. The best strategy for conserving bird species within the Rio Grande will include measures to maintain and restore critical habitat refugia. This study provides an example of a presence-only habitat model that can be used to inform the management of species at intermediate scales.