气候变暖对黑龙江省作物生产的影响及其对策

黑龙江省在未来30年和50年内气温分别增高1.9℃和2.4℃的情景下,积温带将向北推移近5个纬距,至2050年,原第一积温带将北移至大兴安岭北部,其余4个积温带将基本消失.模拟结果显示,未来水稻将减产9%,主栽区将北移至黑龙江流域;小麦应压缩耕作面积,未来产量变化不大,应逐步扩大冬小麦试种区域,最后达到规模生产;气候变暖使玉米生育期缩短11.3天,产量减少2.7%,应发展早熟玉米、饲料玉米、经济玉米,提高经济效益;气候变暖对大豆生产极为有利,高产区北移,产量可提高70%～80%,在黑龙江流域松嫩和三江平原北部,特别垦区发展大豆生产优势很大;喜凉经济作物受到一定影响,应向北发展.提出了未来适应性农业的6项对策,特别要安排好主要作物的结构调整及区域分布.     

高寒区温度三因子的时间变化及其与水稻产量的关系研究

利用高寒区——黑龙江省44个气象观测站1980-2014年气象资料和水稻单产资料,以旬为时间单元将生长季(5-9月)划分为15个研究时段,引入日平均气温、最低气温、最高气温3个温度因子,采用数理统计方法,研究温度三因子的时间变化趋势和突变特征,并构建温度因子与水稻产量的相关关系。结果表明:(1)1980-2014年间,研究区作物生长季内各研究时段温度三因子随时间总体以升高为主,其中最低气温升温显著。5-6月是温度升高较快时期,升温形势表征为最低气温与最高气温升温显著不对称。(2)1980-2014年间,5月中旬至下旬、6月下旬至7月中旬、9月中旬至9月下旬有气温因子发生突变,突变主要发生在1980年代末至21世纪初,突变后升温剧烈,升幅为1.2~2.2℃。(3)研究期间,研究区水稻生长季内大部研究时段的温度因子与水稻单产相关显著(P0.01,P0.05),5-7月是温度三因子与水稻单产相关最显著的时间段,其中最低气温与水稻单产相关最显著。(4)1980-2014年间,在不同研究时段内,温度单因子均与水稻单产呈正相关,表明在一定温度范围内,温度对产量的影响为正效应。温度各因子每升高1℃,水稻单产升高幅度为307~722 kg/hm2。     

气候变化对东北地区粮食生产的影响及对策响应

东北地区粮食生产是国家粮食安全战略的重要保障,近年来受气候变化等因素的影响,东北地区粮食生产的不稳定性与风险性加大,积极响应气候变化对粮食生产的影响已成为稳定东北地区粮食生产的内在要求。本研究从东北地区气候变化特征出发,对主要粮食作物的生长发育、产量、种植制度与布局、粮食生产潜力等方面综合分析气候变化对东北地区粮食生产的影响。结果表明：(1)东北地区日照时数明显减少,降水量呈下降态势,气温显著升高。(2)东北地区旱涝灾害发生频率增加,病虫灾害累计发生面积增大,低温冷害事件明显减少。(3)气候变化改变东北地区主要粮食作物的生长发育,促进种植界限北移东扩,粮食生产潜力有明显提升但存在区域差异性,总体而言,气候变化有利于东北地区粮食生产。针对气候变化对东北地区粮食生产的综合影响,基于粮食产前、产中、产后视角,提出适应气候变化稳定东北地区粮食生产的响应策略,对于保障东北地区粮食安全具有重要意义。     

北方春小麦种植区小麦种植结构变化的气候依据与冻害风险

气候变暖引起我国冬小麦种植北界北扩西移,导致许多传统上种植春小麦的区域改为种植冬小麦。利用研究区1980-2012年28个气象站观测数据和全国格点数据,分析了北方春小麦种植区小麦种植结构变化的气候依据和种植冬小麦可能的冻害风险。结果表明,33a来,观测站点年平均气温和地面温度分别升高了1.3℃和1.98℃,年平均最低气温和地面温度分别升高了1.58℃和2.83℃;冬小麦生育期0℃的有效积温增加了340℃·d;日最低气温和地面温度0℃的日数和负积温分别减少了4.6,5.6 d/10a和57,233.8℃·d/10a;日最低地面温度-18℃的日数和负积温分别减少了6.7 d/10a和143.5℃d/10a;1月平均最低地面温度显著升高了2.54℃。这些变化使冬小麦种植区域向西北扩展。气候资源的显著变化为北方春小麦种植区小麦种植结构变化提供了气候依据。然而,影响冬小麦安全越冬的1月平均气温、1月最低气温和1月平均地面温度并没有显著升高,最低地面温度-18℃的冻害日数和积温从1997年前后的平均13d和1200℃·d又增加到2012年的20d和3500℃·d左右。适合种植冬小麦的区域范围有较大的不确定性。     

陕西省干旱变化特征及其对玉米产量的影响

根据1961-2010年陕西省的逐日降水量资料,运用标准化降水指数(SPI)法、Morlet小波分析法,分析了干旱的时间变化特征、周期变化特征和空间变化特征。结合2007-2010年陕西省17县(区)的玉米产量资料,借助面板数据模型,就干旱对陕西省玉米单产的影响效应进行了研究。结果表明:陕西省干旱趋势逐渐增强,以20世纪90年代干旱最为严重;陕西省干旱的危害程度由北向南逐渐降低,陕北的危害最严重,关中次之,陕南最轻;同时,陕西省年干旱时间序列存在显著的准2~4a和准4 a尺度周期变化规律;另外,干旱与玉米产量呈显著的负相关,干旱指数(标准化降水指数)等级每增加一个级别,将导致陕西省每hm2耕地玉米产量减少128.985 kg。期望研究结果能为陕西省针对干旱气象灾害制定相应的减灾政策,有助于保障陕西地区玉米生产的稳定。     

黑龙江省玉米生长期冷害与干旱混合发生对产量的影响

基于1981-2016年黑龙江省玉米农业气象观测站资料,利用国家气象行业标准中≥10℃积温距平、水分亏缺指数(K_(CWDI))指标分别判识玉米出苗-抽雄期冷害、干旱,规定同一站点同一年份内冷害、干旱均有发生为2种灾害混合发生,分析其时空分布特征,以逐步回归方法构建积温距平、K_(CWDI)与玉米单产的关系,并探讨2种灾害混发逆境对玉米产量的影响。结果表明:1981-2016年间,研究区玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平对气候变暖具有明显响应,呈显著增加趋势(P0.01),空间上呈北低南高特征;K_(CWDI)随时间呈波动式下降变化(P0.05),空间上表征为西多东少趋势,较好反映研究区水分资源配置特征;在分析期内,各站玉米出苗-抽雄期冷害、干旱混合发生年数为2～12年,研究区累计发生94年,两种灾害混合发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前密集发生,之后发生频率下降,空间上,两种灾害混合发生表现为由西至东减少趋势,松嫩平原西部为频发区;玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平、K_(CWDI)与玉米单产存在显著或极显著的相关关系(P0.05或P0.01),≥10℃积温距平下降、K_(CWDI)增大,玉米产量呈下降趋势;玉米出苗-抽雄期冷害与干旱混发逆境对玉米产量以负效应影响为主。     

不同气候带典型区域水稻产量主控气候因子分析及预测

气候变化对粮食生产的影响存在区域差异,水稻是主要粮食作物,研究不同气候带水稻产量与主要气候因子的关系对区域粮食生产具有重要的理论和实际意义。本文基于灰色系统方法,以我国福建省、江苏省和黑龙江省为典型研究区域,分析亚热带、亚热带与暖温带的过度地带及暖温带三个气候带的近30年(1986—2015年)水稻生长季气候变化与水稻产量的关系,并预测其未来产量变化趋势。结果表明,近30年水稻生长季内福建省及江苏省区域气候变化总体呈现暖干化趋势,黑龙江省呈现变暖,而相对湿度无明显变化。各研究区降水量和温度与水稻产量的相关性显著,其中福建省和黑龙江省的水稻产量与降水量相关性最强,而江苏省水稻产量则与平均气温相关性最强。基于ARIMA模型预测,未来5年三个研究区的水稻产量均呈增产趋势,且增产较为平稳。     

气象灾害对粮食生产的影响研究——以福建省为例

利用1984-2013年统计数据,分析福建省粮食产量和气象灾害的变化趋势。运用相关分析和敏感性分析,分别研究了5种气象灾害对5种粮食作物的影响程度,并在此基础上提出政策建议,为福建省粮食生产的持续发展和科学决策提供借鉴。结果表明:1气象灾害对福建省粮食生产具有负面影响;2对福建省粮食生产影响最大的气象灾害是台风,其次是风雹,受一般强度和高强度台风影响最大的分别是稻谷和小麦,而受一般强度和高强度风雹影响最大的分别是玉米和小麦;3气象灾害受灾率和成灾率每变动1%,福建省粮食单产分别变动6.35%和21.56%。稻谷、玉米、薯类、大豆均对一般强度旱灾和高强度风雹最为敏感,其中又分别以薯类和玉米为最,仅有小麦对一般强度和高强度的霜冻最为敏感。     

1980-2009年期间黑龙江省玉米低温冷害年判定

将黑龙江省玉米种植区分为东、西、南、北、中5个区域,并在5个区域中选取24个气象站作为研究对象,利用逐日气象资料和玉米发育期资料,考虑玉米各发育阶段对温度的不同需求,建立具有气象、农学和生物学意义的玉米低温冷害综合指标。结果表明:1980-2009年间,黑龙江省共发生了14次玉米低温冷害,其中1987年冷害严重;以每10年进行比较,冷害的发生频次和程度都呈下降趋势。近30年来,冷害程度具有明显的区域差异,北部重于中部,中部重于南部;冷害频次上呈现北部最多,中部次之,南部最少的特点。     

吉林省热量资源的时空变化特征

根据1960—2017年吉林省21个气象站的逐日气温资料,采用5日滑动平均、气候倾向率、M-K突变检验等方法,分析了各热量要素的时空变化特征,结果表明:(1)近58年全省气温普遍增加,年均温、≥0℃和≥10℃积温气候倾向率分别为0.30℃/10 a、61.58℃·d/10 a和60.02℃·d/10 a;稳定通过≥0℃、≥10℃的持续日数普遍增多(2.54 d/10 a、2.23 d/10 a)、初日普遍提前(-1.47 d/10 a、-0.93 d/10 a)、终日普遍延后(1.12 d/10 a、1.27 d/10 a)。(2)≥0℃和≥10℃积温序列突变年集中于20世纪90年代,突变特征同样反映持续日增加、初日提前和终日延后的变化趋势。(3)≥0℃和≥10℃积温的空间分布均具有两个增幅中心,即以西部平原区和东部山区的低地为高值中心。(4)≥2 500℃积温带的面积占全省80%以上,并在短期内仍有扩大趋势;对比突变前后,积温带有明显的北进东移趋势,其方向是由低海拔的西部平原指向更高海拔的东部山脉。     

基于积温距平的玉米冷害动态评估及其与玉米产量的关系

利用1980-2014年黑龙江省15个玉米农业气象观测站的资料,基于中华人民共和国玉米冷害评估气象行业标准规定的≥10℃积温距平指标,对玉米3个发育关键时期出苗-七叶期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期的冷害进行动态判识,并分析其时空演变特征,同时应用统计方法分析积温距平与玉米实际单产的关系。研究结果表明:11980-2014年间,玉米3个发育时期内的冷害年数在7~17年之间,冷害发生对气候变暖趋势具有明显的响应;21980-2014年间研究区玉米3个发育时期冷害的发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前为高发期,之后冷害发生频率下降。空间分布上,冷害呈现北多南少特征,并具有群发性、区域性和局地性特点;31980-2014年间,研究区玉米3个发育时期的≥10℃积温距平具有16年左右的周期变化,总体表现为1995年以前偏冷,之后偏暖,其中玉米出苗-七叶期积温距平存在最近几年偏冷的趋势;4研究区67%的站点≥10℃积温距平与玉米实际单产存在显著或极显著的相关关系,积温距平为100~200℃·d,利于玉米高产;5≥10℃积温距平指标赋予玉米冷害判识指标生物学和农学意义,充分表征玉米不同发育时期热量需求与供给的关系,有效提升作物冷害判识的客观性。     

移栽期变化对黑龙江省水稻低温冷害的影响——以2002年为例

针对影响黑龙江省水稻生产的低温冷害问题,利用黑龙江省水稻主要种植区域10个农业气象观测站1999-2004年每年5-9月的水稻生长观测数据和逐日平均温度数据,运用统计方法建立了产量构成与温度指标的关系方程,并结合黑龙江省2002年逐日平均温度格点化数据,对3个不同移栽日期情况下低温冷害的发生情况进行了分析。结果显示:2002年的低温冷害在黑龙江中部最严重,东部次之,西部受害最轻;北部地区受害面积和冷害损失比南部地区更大;在3个移栽日期中,随着移栽日期的推后,水稻产量有5%～11%的不同程度的减少,冷害损失逐渐增大,即按时间5月中旬—5月下旬—6月初依次递增。     

云南近46年降水与气温变化趋势的特征分析

利用云南1961-2007年降水与气温资料进行线性趋势分析和突变检验。结果表明,近46年来云南年均降水量是趋于减少的,其中夏季降水量减少较为明显,减少率为4.5 mm/10a,且夏季降水在1971年前后发生了由多到少的突变。从降水的季节变化特征及异常值统计结果来看,云南雨季平均降水量是趋于减少的,而干季平均降水量趋于增加;从降水的地域分布来看,滇南地区降水呈缓慢减少趋势;滇中降水呈缓慢减少后略升状态;滇西北降水呈略升趋势;滇东北降水为明显下降趋势。近46年云南年平均气温是升高的,从全省气温变化的季节特征及异常值统计结果来看,春夏秋冬四季增温都明显,但冬季气温增加最为显著,增加率为0.27℃/10a,冬季平均气温在1995年出现了一次由冷到暖的突变。滇中及以东地区的气温变化增暖趋势明显,滇西地区气温也为增暖的变化趋势。     

黑龙江省近年低温冷害特征再探

采用以生长季5-9月平均温度和的距平值作为低温冷害指标的方法,利用黑龙江省79个站点1971-2006年生长季气温及纬度、海拔高度等资料,计算了各站点的一般低温冷害指示值和严重低温冷害指示值,并分析了黑龙江省低温冷害的分布特征.分析结果显示:黑龙江省1971年以来的36a中出现大范围低温冷害9次;发生低温冷害的频率由南向北逐渐增加,大部地区在20%～40%之间;低温冷害主要出现在20世纪70年代、80年代和90年代前期,90年代中期以后的10a中,农区基本没有出现低温冷害.     

1961—2017年黑龙江大-暴雪天气形势诊断及其变化特征

基于1961—2017年黑龙江省63个气象站逐日平均气温、降水资料和NECP再分析资料,利用趋势分析、突变检验、变异系数分析、方差分析及相关系数分析,对黑龙江省大-暴雪天气形势及其变化特征进行分析,研究表明：黑龙江大-暴雪降雪量和降雪日数平均值分别以8.95 mm/10 a和0.90 d/10 a的速率显著增加,二者在1987年气温突变年前后均存在显著差异,在空间变化上也均呈现出一致性,表现为东北部和西南部呈显著增加趋势,南部和北部增加趋势不明显;在年代际空间变化上均呈现出一致性,20世纪60年代,黑龙江大-暴雪降雪量和降雪日数主要集中在东南部,70年代主要集中在东部和南部局部地区,80年代以后范围逐渐向西部、西北部扩大。影响黑龙江大-暴雪天气的地面环流系统主要分为9个类型,按其频率出现的大小分别为：蒙古气旋型、日本海低压型、贝加尔湖低压型、低压发展型、倒槽型、低槽型、江淮气旋型、黄河气旋型和其他类型,其中20世纪60年代至21世纪初,日本海低压型和贝加尔湖低压型发生次数显著增加;各天气类型间的降雪日数和降雪区空间分布存在差异,每种类型降雪日数的空间分布与其降雪区基本一致,其中蒙古气旋...     

近50年宁夏极端气温事件的变化研究

随着全球变暖,极端气候事件频繁发生,由此造成气象灾害的数量日益增加。深入研究极端气候的变化特征,能够为预测和预防极端事件灾害提供参考依据。采用线性倾向估计法、反距离加权法和R/S分析法,选取10个极端气温指标研究了宁夏近50年来极端气温事件的时空变化特征,并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气温变化的情形。结果发现:全天极端高温天数、白天极端高温天数、夜间极端高温天数、生物生长季和夏季天数分别以0.76、0.48、0.67、0.35和0.29 d/a的趋势明显增加,而全天极端低温天数、白天极端低温天数、夜间极端低温天数和最大连续霜冻天数分别以-0.40、-0.25、-0.66和-0.30 d/a趋势显著减少,极端气温年较差也呈下降趋势(-0.02℃/a),且空间差异明显;除极端气温年较差外,其它各极端气温指标与年平均气温均有很好的相关性;年极端冷指标和极端气温年较差在未来将继续下降,极端暖指标在未来将继续上升;宁夏气象灾害所造成的影响和损失将进一步增大。     

淹水胁迫对寒地水稻产量构成因子的作用

黑龙江省现为我国最大的水稻产区和商品稻区,但河流众多,且夏季多大雨、暴雨,较易形成涝灾。为了研究洪涝灾害对寒地水稻产量的影响,于2018年通过田间淹水试验,分析寒地水稻关键生育期不同淹水深度、淹水历时造成的产量因子差异。方差分析表明:3个主栽水稻品种在拔节期、抽穗开花期和乳熟期遭遇淹水后,产量因子在发育期间、淹水深度或淹水历时间存在显著或极显著差异(P0.05),较深的淹水及较长的淹水历时易使产量因子显著下降;经LSD比较,于拔节期淹水后的千粒重和理论产量,于抽穗开花期淹水后的结实率显著最低;没顶淹没的结实率、千粒重和理论产量显著最低;7天的淹水历时易造成千粒重的显著下降;抽穗开花期水稻在没顶淹没(3/3h)及7天淹水历时的结实率估算值仅为70.9%,拔节期水稻在没顶淹没(3/3h)及7天的淹水历时下千粒重估算值仅为17.5g,拔节期水稻在没顶淹没(3/3h)及7天淹水历时下产量最低。绥粳18经淹水处理后,产量和结实率均有不同程度的下降,拔节期和抽穗开花期没顶淹没下的产量损失约43.4%-78%,而在较低的淹水深度或较短的淹水历时下水稻表现出较强的抗胁迫性,产量损失较少;乳熟期水稻对淹水胁迫表现出较差的抗胁迫性,产量损失多为23%以上;淹水胁迫造成的产量损失与水稻叶面积指数下降有关,绥粳18经淹水后多数处理的LAI比对照低,且下降的时期多集中于孕穗、抽穗和扬花的生殖关键阶段,对产量构成因子产生不利影响。     

云南近百年来温度雨量的变化特征分析

用气候倾向率、Morlet小波方法,对云南10个站1901-2007年的年降水和平均温度资料分析表明:100年来云南平均增温速率为0.031℃/10a。近50年来全省平均增温速率为0.242℃/10a,略高于全国的增温,增温最大的是滇中的昆明、滇南的普洱,分别为0.442℃/10a和0.409℃/10a,并且西部明显高于东部。100年来云南年降水呈减少趋势,平均速率为7.288mm/10a,近50年来,年降水量减少平均速率为6.66mm/10a。但云南降水的区域分异非常明显,云南的东部、中部降水减少;而滇西北和滇东南地区降水增加。云南气温明显的年代际变化是32年,发生了3次突变。年降水呈明显的年代际及年际振荡,具有16～32年、4～8年周期。     

中国农业气象灾害对作物产量的影响

根据中国主要作物产量、受灾面积和气象条件等相关资料，详细分析了全国主要农业气象灾害的分布地区、季节特点及变化特征。结果表明：干旱、洪涝和冷冻害是影响作物产量的主要气象灾害，而各种灾害均有明显增加的趋势。旱灾是最严重的灾害，受灾面积是洪涝面积的2．3倍。分析了全国主要农业气象灾害对作物产量的严重影响，玉米和大豆产区主要是旱灾，早稻和晚稻产区主要是冷害和洪灾，一季稻和棉花产区主要是洪涝和旱灾，冬小麦和油菜产区的严重减产主要受冻害影响。     

洞庭湖北部地区水稻旱灾风险评估

全球气候变化的背景下,旱灾可能对未来农业生产及粮食安全造成日益严重的影响,开展种植业旱灾风险评估有着重要的意义。以中国洞庭湖北部地区作为研究区,依据历史旱灾记录选取水稻生育期内逐月降水量、气温、太阳辐射以及地表径流等气象水文要素,构建了上述要素与水稻因旱灾减产之间的脆弱性模型,识别了研究区水稻旱灾的致灾因子代理变量,在此基础上通过蒙特卡罗仿真对洞庭湖北部地区的水稻旱灾风险进行了评估。结果表明:(1)对水稻旱灾减产显著贡献的致灾因子代理变量为7月总降水量和8月总降水量,这两个月的各月降水量每减少1.0 mm将使研究区水稻因旱灾的减产量相应上升2.86%和3.34%;(2)5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇以及50 a一遇的水稻旱灾损失率分别达到2.3%,11.2%,22.7%和50.3%。