中国西北地区气候变暖对农业的影响

选取西北地区资料年代较长的171个地面测站1961～2003年日平均气温资料,计算历年≥0℃、≥10℃积温和<0℃负积温,深入研究西北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:1987～2003年比1961～1986年的平均值明显增高,尤以最低气温增幅最大,这说明最低气温的变化比最高气温的变化更敏感,西北地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献。冬季升温幅度大于夏季,<0℃负积温绝对值明显减少。西北地区20世纪80年代后期气候明显变暖,热量资源增加,喜温作物面积扩大,越冬作物种植区北界向北扩展,对牧区牲畜越冬度春有利。西北地区气候变暖对农业的负面影响大于正面影响。     

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。     

气候变暖背景下西南地区干旱灾害风险评估

论文利用全国基准基本站地面气温、降水资料,NCAR/NCEP土壤湿度资料及各类经济数据,采用加权综合评价法对西南地区干旱灾害风险因子进行分析,结果表明：四川和云南致灾因子危险性较高,气候变暖后四川东南部、云南和贵州西部危险性增加;西南地区中部到东南部成灾环境敏感性较高,气候变暖后四川东部、贵州及云南东部敏感性增加;承灾体易损性主要分布于西南中东部地区,人口密度、经济密度、耕地面积比重越高的地区易损性程度越高;四川中部、云南东北部、贵州南部及重庆西部防灾减灾能力较高。西南地区干旱灾害风险最高区域为云南东部、四川东部、贵州西部及重庆大部分地区;气候变暖后四川东南部、云南西部危险性明显增加。     

1901—2017年藏西南高原气候及其生产潜力时空变化

研究全球变暖背景下藏西南高原气候及气候生产潜力时空分布,对该区农牧业发展、生态保护和可持续发展等具有重要意义。基于1901—2017年的中国气象再分析数据,利用Miami和Thornthwaite Memorial模型对近117年藏西南高原气候变化、气候生产潜力的时空分布及影响因素进行了分析。结果表明：近117年来藏西南高原年均温呈上升趋势,年均降水量呈下降趋势,并存在明显周期和突变点;温度生产潜力呈增加趋势,空间上自东南向西北递减;降水、蒸散和标准生产潜力呈减小趋势,呈现自南向北递减的空间分布特征;标准生产潜力由降水和温度共同决定,降水是主要限制因子。未来气候若持续“暖干化”变化,将导致藏西南高原气候生产潜力下降。为促进畜牧业发展和生态环境的改善,未来应进一步推进退牧还草、人工种草、舍饲养殖等工程,并选用耐寒耐旱高产草种,提高牧草产量,实现草畜平衡,以推动传统畜牧业向现代牧业转变,实现草原生态保护和可持续发展。     

1961—2014年黄土高原气温和降水变化趋势

利用黄土高原地区52个气象站1961—2014年月气温和月降水资料,采用线性趋势法、累积距平法、Mann-Kendall法和Morlet小波分析等方法,对近54年来黄土高原气候变化和突变现象进行了分析。结果表明:1961—2014年黄土高原年平均气温呈上升趋势,线性趋势为0.31℃?10a~(-1)(P0.01),在1991年前后发生了由低温到高温的突变。四季均温均呈增加趋势,其中冬季增速最大,达0.44℃?10a~(-1)。气温年代际变化呈现明显的变暖趋势,1991年以后变暖加速,其中冬季均温增速最大。年均气温增速较大的地区位于黄土高原北部地区,黄土高原南部地区气温增速较小,变暖速率的空间分布随纬度升高而变大。1961—2014年黄土高原年降水量变化不明显,整体呈波动式下降,线性趋势为-7.51 mm?10a~(-1)(P0.05);其中1961—1970年属于降水偏多的年代,而1991—2000年属于降水偏少的年代。季节降水量呈现不同变化趋势和强度,其中秋季、夏季和春季降水量呈减少趋势,秋季降水减少速率最大,为-3.56 mm?10a~(-1);而冬季呈弱增加趋势,为0.43 mm?10a~(-1)。年降水量减少速率最大的地区位于黄土高原东南部,而黄土高原西北部降水变化不明显。Morlet小波分析结果表明,黄土高原年平均气温存在4 a和7~9 a变化周期,黄土高原年降水量存在5~7 a和12~14 a变化周期。通过以上分析,近54年黄土高原气候总体呈现暖干化趋势。     

黄淮海地区冬小麦生产力时空变化及其驱动机制分析

黄淮海地区是我国重要的粮食生产基地,分析该区域粮食产量的时空变化特征及其变化机制,对我国粮食安全的评估有重要的现实意义。论文以AVH RR NDVI数据和逐日气象要素驱动土壤-植被-大气系统物质传输和作物生长的耦合模型,模拟分析1981-2000年黄淮海地区冬小麦产量的时空分布及其驱动机制。分析发现,从1981-1997年生物产量基本呈增加趋势,之后有所下降。但由于作物经济系数不断增加,整个时段冬小麦经济产量增加趋势明显,单位面积产量提高了一倍。化肥施用量的增加和优良品种的推广是增产的主要原因,而气候波动导致区域年际产量变化幅度为8.5%。黄淮海地区冬小麦产量的空间分布及其演变呈现显著的地域特性,与当地灌溉条件、土壤条件密切相关。     

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。     

1986～2015年棋盘山水库湿地保护地生态系统演变分析

为探讨沈阳市棋盘山水库湿地保护地近30年生态系统演变规律,文章运用3S技术和景观格局指数,分析了保护地1986~2015年生态系统时空变化及景观格局演变特征。结果表明:1986~2015年间,由于人类活动的干扰,保护地景观破碎度和空间异质性不断增加,水库周边建设用地围绕水库向南部、北部不断扩张,不利于生态系统服务功能的保护和提升,但总体上看,2000~2015年人类活动强度低于1986~2000年,说明该时期生态保护工作取得一定成效。为提升保护地景观质量和生态系统服务功能,提出了保护地生态系统服务可持续管理对策。     

气候变暖对中国热量资源分布的影响分析

依据中国520个气象站1951～2005年的日平均温度资料,得出各年代的≥10℃、≥0℃积温和持续天数分布的变化,进而分析了气候变暖对中国热量资源分布的影响。结果表明：中国≥10℃、≥0℃积温和持续天数的总体趋势是普遍增加的。尤其,从20世纪80年代开始伴随着全球变暖加剧,积温和持续天数增加比较明显。中国≥10℃、≥0℃积温和持续天数在东部增幅大,西部增幅小;它们的等值线在东部平原地区不断北移,从南方到北方推进速度不断加大,在西部地区由于地形复杂,等值线变化较小,在高山和高原发现有向高海拔地区抬升的趋势。在气候变暖的背景下,中国热量资源分布的变化已对有些地区气候带的划分产生了一定程度的影响。     

本溪地区气候环境变化特征分析

利用辽宁省本溪地区1953—2005年温度、降水、日照、平均最高气温、平均最低气温以及界限温度、无霜期和积温等资料,对50多年农业气候环境变化趋势进行分析,结果表明：本溪地区50多年来气候变化特点是温度上升,降水、日照呈减少趋势。特别是近15a,降水除春季有所增加外,其他各季均为减少趋势;气温增暖幅度加大,对气候变暖贡献最大的是冬季;平均最低气温升温幅度明显高于平均最高气温;气温日较差变小;各界限温度初日提前,终日拖后;初霜延后,终霜提前,无霜期延长,积温增加明显,极端气候事件出现的几率增大。     

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。     

20世纪90年代以来上海地区热量资源变化研究

全球气候变暖引起上海地区热量资源的变化。为了摸清20世纪90年代以来上海地区热量资源变化规律,论文根据1991至2003年上海地区11个站年气温、地温资料,在与前30年(1961至1990年)平均比较的基础上,统计分析1991年以来气温、地温、积温、界限温度及无霜期等体现热量资源特征气候值的变化情况,结果表明:1991至2003年,上海地区气温年平均升高0.9℃,5cm深度地温年平均升高0.5℃,≥3℃有效积温年平均升高219℃.d,≥10℃有效积温年平均升高77℃.d,稳定通过0℃、10℃持续期平均延长12.5d和5.7d及无霜期平均延长9.4d,热量资源增加。     

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。     

近50年来浙江省降雨特性变化分析

基于浙江地区17个气象站的日降水资料,利用统计学方法,分析了近50年来浙江省在汛期、枯季和全年的降雨变化特性。研究结果表明,浙江省东北部的汛期降雨量主要呈现增加趋势,而西南部主要为减少趋势,汛期降雨频率主要表现出不显著的减少趋势,而汛期降雨强度和汛期降雨量在变化趋势上相似;枯季降雨量有较为显著的增强趋势,而枯季降雨频率在浙江东部地区为减少趋势,浙江西、北部、浙江南部有增加趋势;年降雨量在浙江西、北部为增加趋势,且存在明显的11、21年两种不同时间尺度的周期;而浙江南部降雨量在1980年后开始呈现为减少趋势,存在20、8年的明显变化周期;浙江东部年降雨量在1986年前主要为增加趋势,而后为减少趋势,同时也存在11、8、21年3个不同时间尺度的变化周期。     

西北干旱区旱地玉米叶面积指数与气象因子及生物量的关系

利用甘肃省西峰农业气象试验站1994-2008年玉米试验观测资料,对玉米的LAI变化规律,温度、光合有效辐射对LAI的影响,LAI对50 cm土层土壤贮水量、生物量及产量因子的影响进行了分析。结果表明,三叶期-乳熟期LAI随着出苗后的天数呈S曲线变化。缓慢增长期出现在8~28 d;快速增长期出现在28~74 d;缓慢下降期出现在74~103 d。叶片含水率以0.9%/10 d的速度线性下降。各试验年份间,降水差异较大,变异系数为31%~92%;其次为≥10℃有效积温;光合有效辐射比较稳定。从播种到乳熟期,各年份的气象要素值趋于平均值。LAI与≥10℃有效积温及光合有效辐射呈幂函数变化,有效积温500℃及光合有效辐射值250 MJ/m²是LAI累积速度变化的转折点。≥10℃有效积温500~1 000℃及光合有效辐射800~1 000 MJ/m²是LAI快速增长的阶段。随着LAI的增大,50 cm土层贮水量呈线性减少。LAI对生物量的影响可用幂函数描述,最利于生物量累积的LAI值为3.5,较为适宜的种植密度为60 000株/hm²。七叶期-拔节期阶段LAI与产量因子的相关性较差,抽雄期-乳熟期阶段LAI与产量因子的相关性显著。在一定范围内,抽雄期LAI的增大对提高玉米的经济产量有利。     

耕地结构变化下水土资源匹配时空特征效应分析——以黑龙江省为例

基于耕地利用水资源的供需视角,在综合考虑耕地利用类型、作物种植结构、作物生长期等条件的基础上,结合黑龙江省的国家气象站数据,对耕地利用需水量与有效供水量从微观尺度上进行分析,并以此对1990—2018年内不同生长期耕地利用水土资源匹配的时空动态进行分析。结果表明：1990—2018年间黑龙江省耕地结构不断变化,旱改水现象在2010— 2018年间最为普遍;作物生育前期与中期需水量较多,后期需水量较少,需水量逐年上涨,与水田占比变化保持较为一致,并且空间上需水量高值地区偏移规律与同时段内的旱地水田化现象保持高度一致;1990—2018年间,作物各生育期水土资源匹配程度均先降后升,大部分的水土资源匹配高值地区分布在有效降水量的高值地区与旱地地区的交接地带,可见天然降水仍是满足耕地作物用水的主要来源;近年来三江平原南部地区水土资源匹配程度严重下降,粮食单产下滑,建议该部分地区减少旱改水工程量,同时,松嫩平原西部地区水土资源匹配水平与粮食单产逐年上升,可适当进行旱改水工程。     

Future production of rainfed wheat in Iran (Khorasan province): climate change scenario analysis

Projecting staple crop production including wheat under future climate plays a fundamental role in planning the required adaptation and mitigation strategies for climate change effects especially in developing countries. The main aim of this study was to investigate the direction and magnitude of climate change impacts on grain yield of rainfed wheat (Triticum aestivum L.) production and precipitation within growing season. This study was performed for various regions in Khorasan province which is located in northeast of Iran. Climate projections of two General Circulation Models (GCM) for four locations under three climate change scenarios were employed in this study for different future time periods. A stochastic weather generator (LARS-WG5) was used for downscaling to generate daily climate parameters from GCMs output. The Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) Version 4.5 was employed to evaluate rainfed wheat performance under future climate. Grain yield of rainfed wheat and precipitation during growth period considerably decreased under different scenarios in various time periods in contrast to baseline. Highest grain yield and precipitation during growth period was obtained under B1 scenario but A1B and A2 scenarios resulted in sharp decrease (by ?57 %) of grain yield. Climate change did not have marked effects on evapotranspiration during the rainfed wheat growth. A significant correlation was detected between grain yield, precipitation and evapotranspiration under climate change for both GCMs and under all study scenarios. It was concluded, that rainfed wheat production may decline during the next 80 years especially under A2 scenario. Therefore, planning the comprehensive adaptation and mitigation program is necessary for avoiding climate change negative impact on rainfed wheat production.