气候变化背景下四川省单季稻水分盈亏的变化特征

研究利用四川稻区109 个气象台站1961-2010 年的地面气象资料和16 个农业气象站 1981-2010 年的单季稻生育期资料,计算了研究区水稻不同生育期的有效降水量和需水量,并探讨了水稻不同生育阶段内的缺水量和缺水率。结果表明,1961-2010 年四川水稻年均缺水率在孕穗到开花期最高,移栽到孕穗期次之,开花到成熟期最低。近50 a 来,水稻全生育期年有效降水量、需水量和缺水量总体表现为减少趋势,而缺水率在稻区中、西部总体呈升高趋势; 有效降水量在移栽到孕穗期和开花到成熟期以减小为主,而在孕穗到开花期总体呈升高趋势; 需水量在水稻不同生育期内总体均表现为减小趋势;缺水量和缺水率在孕穗到成熟期以减小为主,而在移栽到孕穗期稻区中、西部地区呈升高趋势。研究可为四川稻区的农业用水及合理灌溉提供依据。     

四川冬小麦产量对气候变化的敏感性和脆弱性研究

论文以四川冬小麦种植区1981—2012年88个县的气象观测数据和冬小麦生产数据为基础,采用一元线性回归和逐步回归等方法,评价四川冬小麦产量对单个气候因子及气候变化的敏感性与脆弱性。结果显示：假设冬小麦生育期内平均气温和日较差升高1 ℃、降水量下降100 mm、辐射量下降100 MJ/m²,冬小麦的产量随之发生变化,全生育期降水量下降导致产量敏感的面积最大,占整个研究区域播种总面积的6.5%;而辐射量下降使产量脆弱的面积最大,为2.4%。从各个生育阶段来看,研究区域内冬小麦产量对播种到拔节期辐射量下降表现为敏感和脆弱的面积比例最大,分别占9.4%和7.9%。受到4种气候因子变化的综合影响,产量对冬小麦生育期内气候变化表现为敏感的面积占播种总面积的40.0%,在7个冬麦区均有分布,产量变化为-23.0%~9.5%;产量脆弱的面积占14.0%,主要分布在川西北高原大部及盆西、盆南和川西南的部分区域。     

气候变化下汉中盆地水稻产量变化研究

深入分析气候变化下汉中盆地水稻产量变化响应,可在进一步探究影响研究区水稻产量主要气象要素的同时,为地方水稻生长期内气象灾害的防控提供科学依据。为了解研究区水稻生长季主要的气象影响因子,文章基于1951—2014年汉中盆地多测站日气温、降水量、积温及气温日较差数据和水稻单产资料分离的气象单产数据,综合运用线性趋势、趋势系数、HP滤波法、Morlet小波分析等方法,在分析汉中盆地水稻气象产量和生长季各气象要素变化趋势的同时,推求了水稻气象产量和各主要气象要素序列的显著周期。研究结果表明：1）近64 a汉中盆地4—9月水稻生长季平均气温和≥10 ℃活动积温变化均呈上升趋势,气温日较差呈下降趋势,降水量变化趋势不明显;2）汉中盆地各气象要素与水稻气象单产的显著周期分析结果显示水稻气象单产第一主周期与各气象要素的第二主周期相对应,均存在13~14 a时间尺度的主周期变化;3）各气象要素对水稻气象产量的影响各异,不同气候背景下影响水稻气象产量的主导气象因素不同。论文研究结果可为汉中盆地水稻生产的优化布局及地方经济社会发展提供参考依据。     

海伦地区水热耦合特征及其对大豆产量的影响

农业是受气候变化影响的主要敏感行业之一,气候变暖带来的气温升高以及降水格局的改变对农作物生产有利有弊。论文基于黑龙江海伦地区1978—2004年生长季≥10℃有效积温、降水量和统计年鉴中的大豆产量数据,以积温和降水在季节上的匹配程度作为判断水热耦合的指标,采用气候波动指数、减产风险指数作为大豆产量受气候波动影响程度的指标,研究了在生长季降水量下降和≥10℃有效积温增加的趋势下水热耦合的年际和年内变化特征及其对大豆产量的影响,并分析了偏干旱、正常和湿润年份大豆产量受气候波动影响的特征和减产风险性。结果表明,大豆气候波动指数和产量减产风险指数从大到小均依次为偏干旱年、偏湿润年和正常年,说明海伦地区受气候暖干化影响较大。     

不同生育期Cd胁迫对水稻生长及镉累积的影响

采用水培试验方法,从水稻移栽至某特定生育期之间添加外源镉(Cd),通过递推减法,研究了湘晚籼13号水稻不同生育期Cd胁迫对其生长和不同部位中Cd含量的影响.结果表明,50μg·L~(-1)外源Cd胁迫不会影响水稻的正常生长发育,糙米中的Cd主要来源于水稻分蘖期吸收的Cd在后期的迁移、灌浆期吸收的Cd和成熟期吸收的Cd,这3个关键生育期对糙米中最终Cd含量的贡献率分别为36.4%、18.2%和16.4%.因此,与灌浆期和成熟期相比,在水稻分蘖期采用一些植物阻隔技术可能对水稻籽粒中Cd含量的削减更为重要.     

1961—2015年西南区域单季稻生长季气候年型及其生产潜力分析

了解气候变化背景下农作物气候年型以及不同气候年型下作物的生产潜力,对实现农业的可持续发展具有重要意义。基于1961—2015年西南区域单季稻种植区316个气象台站的逐日气象资料和单季稻生产资料,利用异常度概念分析了单季稻生长季的10种气候年型,解析了不同气候年型下单季稻的气候生产潜力,并分析气候变化对单季稻生长季气候年型及生产潜力的影响。结果表明：（1）近55年来西南区域单季稻生长季正常年型发生频次最高,平均21.5次,其次是少雨年型和多雨年型。从空间分布来看,正常年型多出现在云南南部和西北部、四川攀西和四川盆地南部的部分地区,少雨和多雨年型多出现在四川盆地大部和其他省市的部分地区,高温年型多出现在四川攀西地区、云南和贵州的个别地区,低温和寡照年型的空间差异不明显。（2）1961—2015年,西南区域单季稻气候生产潜力平均为7065.6 kg/hm²。与正常年相比,多雨年型气候生产潜力偏高超过10%,少雨年型偏低超过14%,降水是影响单季稻气候生产潜力的最主要因子。（3）气候变暖对西南区域单季稻生长季气候年型变化的影响最为显著。与1961—1990年相比,1991—2015年暖年增加,冷年减少。近55年来西南各省市单季稻气候生产潜力均呈下降趋势,1990年代以来暖年的增加有利于气候生产潜力的提高,而少雨和寡照年的增加是气候生产潜力总体下降的主要原因。     

未来升温1.5℃与2.0℃背景下中国水稻产量可能变化趋势

基于ISI-MIP的5个气候模式在4种RCP情景下模拟输出未来气候数据,筛选未来升温1.5℃和2.0℃的情景数据,依托CERES-Rice水稻模型,模拟升温1.5℃和2.0℃的背景下中国各区水稻产量变化趋势,综合分析未来气候变化特征与水稻产量之间的关系。结果表明:在1.5℃和2.0℃升温背景下,中国平均温度相对于基准时段分别升高1.19℃和1.87℃,平均降水量相对于基准时段分别增加3.07%和6.17%。1.5℃升温背景下中国水稻单产平均减幅7.49%,减产面积占水稻种植总面积的68.6%,严重减产面积占水稻种植总面积的10.3%,其中华南双季稻区单产减幅最大,而东北单季稻区单产增幅最大;2.0℃升温背景下中国水稻单产平均减幅12.02%,减产面积占水稻种植总面积的70.6%,严重减产面积占水稻种植总面积的18.7%,其中华南双季稻区单产减幅仍然最大,而西北单季稻区单产增幅最大。     

近43年来“三江源”地区气候变化趋势及其突变研究

利用“三江源”地区14个气象台站1962-2004年气温、降水量资料,分析了该地区气候变化趋势及其突变情况。研究表明:近43年来,“三江源”地区气温普遍升高,年及夏、秋季降水量的变化呈微弱减少趋势,而冬、春季降水量呈现出显著增加趋势,气候暖湿变化表现出不同季性,四季及年蒸发量变化呈逐年增大趋势;气候变化具有显著的区域性差异;年平均气温在1987年出现了由冷到暖的突变,冬、春季降水量均在20世纪70年代中期和80年代出现了由少向多的突变,年蒸发量在1986-1988年间发生由少到多突变。全球升温并由此引起的海洋蒸发和陆地上的蒸散加强,地气水分循环加快,是“三江源”地区气候出现暖湿变化的主要原因。     

近25年雅鲁藏布江中游蒸发皿蒸发量及其影响因素的变化

采用气候倾向率方法,对西藏雅鲁藏布江(下称"雅江")中游1981~2005年14个气象站年、季小型蒸发皿蒸发量及其影响气候因子的变化趋势进行了分析。结果表明:近25年西藏雅江中游年蒸发皿蒸发量在流域绝大部分站点均呈现显著的减少趋势,平均减幅为109.92mm,以夏季减少趋势最明显。影响蒸发皿蒸发量的主要气候因子日照时数、平均风速呈现显著下降趋势,平均相对湿度、降水量表现为显著增加,平均气温显著升高,平均最低气温的升温速率(0.52℃/10a)明显比平均最高气温的升温速率(0.23℃/10a)大,导致气温日较差减少(-0.29℃/10a)。因此,雅江中游年日照时数和平均风速的显著下降,以及年平均相对湿度的明显增加可能是年蒸发皿蒸发量显著下降的主要原因,平均气温日较差的显著减小和降水量的增加在蒸发量减少趋势中的作用也不可忽视。     

滇中地区气候变化对粮食单产的影响分析

根据地面气象观测和农业生产统计数据,采用线性回归和Mann-Kendall检验分析了滇中地区年平均气温和年降水量的动态变化。采用生产函数和经济-气候模型拟合验证气候变化对粮食单产的影响。1990—2012年,滇中地区粮食单产平稳上升。年平均气温呈升高趋势,升高速率为0.451℃/10 a;年降水量呈减少趋势,减少速率为-110.84 mm/10 a。C-D生产函数拟合表明劳动力和有效灌溉面积对粮食单产的影响显著,但农机动力和化肥投入对其影响并不显著。气温和降水的弹性系数分别是0.013和5.125×10-5。当气温和降水的二次方变量引入经济-气候模型后,其拟合优度明显提高;且表明,在其他投入要素不变的情况下,过去23年及未来滇中地区的气温升高不利于提高粮食单产;相反,年降水量的减少却对粮食单产的提高没有负作用。     

农业气候资源变化对双季稻生产的可能影响分析

基于长江中游地区50 个气象台站自1960 年以来的历年地面气象观测资料,分1960-2009 及1960-1984、1985-2009 年3 个不同时间段,分温度生长期、早稻生长期、晚稻生长期分别分析了热量、光照、降水等农业的变化特征,并讨论对双季稻生产的可能影响。1960-2009年,该地区温度生长期平均气温、平均日最低气温、平均日最高气温的平均增速分别为0.08 ℃/10 a、0.09 ℃/10 a、0.07 ℃/10 a,≥10 ℃活动积温的平均增速为66.3 ℃/10 a,日照时数的平均减速为31.7 h/10 a,降水量的平均增速为3.7 mm/10 a。表现为温度上升、积温增加、温度生长期延长、日照时数减少、降水量微弱增加的变化特征。温度升高、积温增加可能导致发育速度加快、生育期缩短、病虫害加重,日照时数减少可能影响叶片光合及产量。早稻生长期的平均气温、≥10 ℃活动积温的增速分别为0.20 ℃/10 a、48.9 ℃/10 a,晚稻生长期分别为0.09 ℃/10 a、14.6 ℃/10 a,早稻和晚稻生长期间日照时数的下降速率分别为18.6 h/10 a、42.7 h/10 a,降水量的增加速率分别为1.9 mm/10 a、8.7 mm/10 a,表现为升温速率早稻大于晚稻,日照时数下降速率晚稻大于早稻,降水量增加速率晚稻大于早稻。早稻期间升温和积温增加明显可能有利于早稻提前播种、选用生育期稍长的品种、提高产量潜力和产量,晚稻期间升温不明显且日照时数下降则可能不利于群体光合和产量形成,影响其产量潜力和产量。区域中的江汉平原、洞庭湖平原等基础条件好的地区,其热量、日照、降水同步增加,其他地区则表现为热量、降水增加,但日照时数下降,要充分发挥其基础条件好与气候资源丰富且同步增加等优势,发展高效规模化生产,增强稻谷生产能力。     

黑龙江省气候变化对粮食生产的影响

收集1986~2000年黑龙江省79个县市农业生产资料和30个气象台站逐日气温、降水资料,应用柯布-道格拉斯生产函数方法将粮食产量分解为气候产量和经济产量,然后用EOF方法分析了粮食产量、气候影响程度指数、≥10℃积温、生长季降水的时空变化特征及其关系。结果表明:15年间全省粮食产量稳步增加,气候变暖趋势明显但降水变化不显著,变暖对粮食生产有利,降水的变化未对粮食产量产生实质影响。15年间气候影响程度总体增大,但气候变化及其影响具有时空差异性:1986~1993年北部和西南部积温增加明显,粮食产量增加大于东北部和东南部;1993~2000年东北部和东南部积温增加明显,粮食产量增加超过北部和西南部。     

基于中亚气候数据的开都河流域历史气候资料重建

20世纪被认为可能是近千年中气候最暖的时期,但由于20世纪前50余年西北干旱区没有或少有实测气候资料,因此该区域20世纪气候变化评估存在很大的不确定性。重建这一时期气候资料有助于提高20世纪干旱区气候变化评估可靠性。论文应用Delta方法和典型相关分析(CCA)方法,结合1961-1990年开都河流域以及中亚3个气象站点1901-1990年逐月气温和降水资料重建开都河流域1901-1960年气候资料,并分析比较两种方法的精度和适用性。研究结果表明:Delta方法重建的各气象站逐月气温整体上优于CCA方法;CCA方法重建的降水整体上优于Delta方法。Delta方法重建的1901-1960年逐月气温序列不同年份之间变化幅度大,CCA方法重建的气温序列相对比较平缓。两种方法重建的降水序列中均表现出各个年份年内分布差异大的特征。     

气候因素对水稻单产影响的实证分析—基于湖北农户层面的分层模型

温度、降水及高温热害等气候条件与水稻生产息息相关。论文基于2003—2011年湖北农户层面的2 610个样本数据及气象数据,在考察湖北地区水稻生长期高温热害时空变化特征的基础上,建立了水稻单产及其影响因素的分层模型,重点探讨了温度、降水、极端高温等气候因素对湖北水稻单产的影响,并检验了温度、降水对水稻单产的非线性影响。研究发现,湖北省高温热害呈现明显的时空变化特征。2003—2011年湖北省高温热害呈先降后增的变化趋势,伴随“V”型波动。空间上,高温热害在鄂中和鄂东地区比较严重,鄂西地区和江汉平原则相对更轻。另一方面,气候因素对水稻单产的影响存在明显差异。温度对水稻单产具有显著的促进作用,且两者间存在显著的倒“U”关系,降水对水稻单产的影响并不显著,而高温热害对水稻单产具有显著的负向影响。另外,机械、劳动等要素投入与农田水利等基础设施建设能够显著提高水稻单产。因此,加强对湖北省气象因素的预警及预报,改善农田水利设施、优化播种期、选择适宜品种等方式对于提高水稻单产具有重要意义。     

气候变化背景下“气候产量”计算方法的探讨

气候变化对于粮食安全的影响已成为全球变化研究的热点问题之一。在研究过去几十年尺度上的气候变化对粮食产量影响的程度时,常规的研究方法是利用实际产量的数据拟合出以时间为变量的趋势产量,实际产量与趋势产量的差值即为气候产量。但这种方法在评估气候变暖对粮食产量的影响时存在一定缺陷。在常规算法的基础上,论文提出一种改进算法,即通过选取基准时段,建立反映气候要素与作物单产关系的函数表达式,来估计非基准时段内的气候产量,这种方法主要适用于气候要素存在趋势性变化的时段。以黑龙江省为例,将改进算法和常规算法进行比较,结果显示应用改进算法得到的气候产量更能真实地反映气候变暖对水稻产量的影响。