干旱对阜新粮食产量的影响研究

利用2000-2017年阜新地区旱情、降水量和粮食产量等相关资料,对阜新农作物生长季干旱与粮食产量关系进行了分析和研究。得出的结论是:阜新农业干旱存在大小周期。其中,小周期有3年、6年,大周期15年。干旱年多呈连续性,最多连续干旱4～5年,出现在大周期;最少连续干旱1～2年,出现在小周期。春、夏、秋各季重特大干旱几率比为3:4:3。重特大干旱、中轻旱、不旱的几率比为7∶2∶1。春、夏、秋三季连续重特大干旱、二季重特大干旱、一季重特大干旱之间的几率比为1. 7∶2. 5∶5. 8。中轻度干旱年,粮食年景为8～10成年;一季重特大干旱年,粮食年景为6～7成年;二季重特大干旱年,粮食年景为5～6成年;三季重特大干旱年,粮食年景为2～3成年。阜新粮食总产量与全市各乡镇3～10月平均降水量相关性最好,相关系数为0. 814;玉米平均单产与全市各乡镇6～8月平均降水量相关性最好,相关系数为0. 836。阜新生长季降水量对粮食总产量的平均贡献率为0. 088亿kg/mm。     

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。     

中国北方气候变化对小麦产量的影响——基于EPIC模型的模拟研究

中国的粮食产量在过去的几十年中一直保持着稳定的增长,农业技术在其中起到了重要的作用。但随着全球气候变暖及其导致的气候极端事件的增加,气候变化对作物生长和产量造成了不同的影响。选用美国农业部提出的EPIC（Environmental Policy Integrated Climate）农作物生长模型评价了气候变化对小麦产量的影响。基于EPIC模型,模拟了中国北方80个典型站点的春小麦和冬小麦1961—2005年期间的生长过程,分析了不同作物类型、不同灌溉类型和不同农业区域小麦产量的波动,以及生长季辐射、水分胁迫因子和温度胁迫因子对产量波动的影响。结果表明：在不考虑农业技术因素的条件下,辐射的波动是导致小麦产量波动的主要原因;温度胁迫的降低在一定程度上促进了小麦的增产。     

气候变化对粮食生产风险的影响研究进展

气候变化对粮食生产风险的影响研究是传统粮食生产灾害风险研究在气候变化框架的延伸,亦是气候变化粮食生产影响研究向风险领域的拓展,系典型的领域交叉问题,对防范未来气候变化引发的粮食安全风险、构建全球粮食系统韧性具有重要意义。本文综述了气候变化影响区域单产风险以及多区域同步歉收风险的研究进展,从气候平均值、波动和极端值变化以及大尺度环异常的角度总结了其中的影响机制,评述了当前研究方法的进展与不足。在此基础上,提出了今后应着重加强研究的问题：（1）进一步明晰气候变化改变单产风险的机理,改善作物模型对单产年际变率和极端低产的模拟能力,特别是对单一和复合极端天气气候事件造成减产的捕捉能力。（2）推动时空相依风险的建模与随机模拟能力,改进对气候变化下多作物-多区域同步歉收风险变化的认识。（3）加强对气候变化下全球粮食生产风险变化的系统性认识,揭示全球和区域、历史时期和未来不同气候变化情景下的规律与格局,在以“止损”为核心的气候变化适应对策基础上,加快研究以“调峰”为核心的气候变化粮食生产风险防范对策。     

东北地区近50年农作物生长季干旱趋势研究

采用Penman-Monteith模型计算了东北三省72个台站1960-2008年生长季的潜在蒸散量,进而计算了潜在蒸散量与降水量的比值,得到各站生长季干燥度。东北三省1960-2008年生长季干燥度总体上表现出从西南向东北方向逐渐减小的变化特征,大值区位于辽西地区,小值区位于黑龙江省北部。东北区生长季降水量与潜在蒸散量相当;东北南部生长季略干,东北北部较为湿润。东北地区生长季干燥度近50年增加趋势通过显著性检验;东北地区干燥度序列在1996年发生了突变。东北三省1973年以来干旱绝收面积、成灾面积占旱作农作物播种面积比例的增加趋势均通过了显著性检验。以1996年为分界点,1997-2007年成灾面积、绝收面积占旱作农作物播种面积比例分别是1973-1996年均值的1.99倍和5.58倍,上升幅度非常明显。从而证明了采用Penman-Monteith模型得到的干燥度公式来评价东北地区生长季干旱是符合实际的。     

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%。     

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。     

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。     

气候变化对黑龙江省主要农作物产量的影响

以黑龙江省1954-2011年气温和主要粮食作物(玉米、水稻、大豆、小麦)产量等资料为基础,对黑龙江省气候变化及其对主要粮食作物产量的影响进行了分析。结果表明:黑龙江省近58 a来平均气温呈线性升高,速率为0.34℃/10 a;黑龙江省主要农作物单产时间和空间变化同温度之间存在着显著的相关性,气温每升高1℃,可导致玉米、水稻、大豆、小麦单产分别增加约541.6 kg/hm2,336.8 kg/hm2,195.8 kg/hm2,289.3 kg/hm2。水稻种植范围向北向东扩展明显,比重逐年升高;小麦种植比重大幅度下降,种植范围呈明显北退;玉米种植比重在保证一个相对稳定的基础上向北部和东部不断延伸;大豆种植重心逐渐北移,种植比重显著增加。黑龙江省主要粮食作物产量的变化同气候变暖引起的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

我国水稻对气候变化的敏感性和脆弱性

采用PRECIS模型输出的B2气候情景,结合CERES-Rice作物模型数据,依据产量的变化率和GIS技术对我国未来(21世纪70年代)水稻的气候变化敏感性和脆弱性进行了研究.结果表明:受气候变化影响,未来我国绝大部分地区的雨养水稻将会减产,仅个别地区有增产趋势.负敏感区(减产区)主要集中在东北的辽宁和赤峰、华北平原大部、江淮及东南沿海地区;而在黑龙江西南部、福建大部、陕西与四川交界地区的雨养水稻有增产趋势.我国的灌溉水稻也以减产为主,负敏感区主要集中在辽宁、吉林西部、华北地区、陕西、宁夏、新疆南部、淮河流域、长江中下游及其以南广大水稻主产区;增产区主要集中在黑龙江西南部、内蒙古东部地区及陕西与湖北交界等地.未来我国雨养水稻的脆弱区主要分布在:(1)东北地区的中南部;(2)山东北部及淮河流域;(3)南部沿海和海南岛;(4)西南地区.未来我国灌溉水稻的脆弱区面积较大,主要分布在辽宁、黄河中游和下游、新疆南部及广西大部地区.     

气候变化对区域经济的影响及其对策研究

采用经济学上著名的“投入－产出”分析方法,结合气候变化对工业影响的统计模型和对农业产量影响的计算机模拟系统,建立了气候变化对区域经济影响的投入－产出模型,预测了未来不同气候变化情景对经济部门国内生产总值和总产出量的影响;分析了当气候变化对工业、农业部门的生产和产品发生影响时,导致的国民经济其他部门生产和产品的改变、部门间需求量的变化和各部门间投入产出流量的变化,为决策者提供了一些适应气候变化的相应对策,研究结果为实现气候变化情景下区域经济的平衡与协调发展,以及制定区域经济的发展规划提供了理论依据。     

川西高原气候变化特征及泥石流动态危险性响应研究

泥石流危险性评估是风险分析和评估的基础步骤,气候变化增加了泥石流灾害发生的风险,研究未来气候变化下泥石流动态危险性对制定防灾减灾战略具有重要意义。本文利用CMIP5数据重建川西高原2021-2095年的年均温和日降水情景,并定量分析了气候变化下川西高原21世纪近期（2021-2045年）、中期（2046-2070年）、末期（2071-2095年）的泥石流的动态危险性响应。研究表明：（1）相对于基准期（1981-2005年）,未来75年川西高原年均气温呈上升趋势,末期增温速度减缓,高海拔地区的增温幅度较大;年平均降水量呈增加趋势,末期增加速度减缓,空间上整体呈现“东增西减”的分布趋势;日最大降水量和暴雨日数呈现由东南部向西北方向增大的趋势。（2）在基准期,高度、较高泥石流危险性面积占26.77%,聚集在川西高原东部山地和金沙江等主要河流沿岸高山峡谷区;气候变化情景下,与基准期相比川西泥石流危险性普遍增加,西部、北部泥石流危险性增加更为明显;川西主要河流两岸泥石流危险等级均增加,如金沙江、大渡河、雅砻江等,高危险区不断向海拔高的区域扩散;泥石流中度及以下危险区难以转变为较高、高度危险区,表...     

海南岛大气可降水量的时空分布特征研究

利用1981-2010年ERA-I再分析资料和探空资料,分析了海南岛夏半季、冬半季平均大气可降水量(PW)的年际变化趋势、时空分布特征及影响因素。结果表明:海口和三亚月平均PW年变化均存在一个单峰结构,最高值(8月)与最低值(1月)的比值均大于1.8。冬夏半季PW差异值为18.1~20.0mm,夏半季和冬半季平均PW与海拔高度存在负相关,季节和五指山地形因素对PW空间分布有重要影响;夏半季和冬半季平均PW距平曲线正负极值所在年份分别与El Nio和La Nia事件年有比较明显的对应关系;EOF分析显示,夏半季和冬半季平均PW的第1模态空间分布均呈现全区域一致性负值分布,其时间系数正负值转变均发生于2003年,即大气可降水量呈现先减少后增加的趋势。     

农业气象灾害对辽宁省粮食产量的影响

为更好适应气候变化,保障粮食安全,借助辽宁省1987-2016年间旱灾、水灾、风雹和冷冻等历史灾害数据及主要粮食作物产量数据,选取受灾率、灾害强度指数等指标,利用灰色关联分析1987-1993、1994-2004、2005-2016年3个阶段作物产量与不同灾害类型之间的相关性,探究区域内多时段多种农业气象灾害对多种作物产量的影响。结果表明:①气象灾害对辽宁省粮食生产具有重大影响,研究时段内受灾范围和受灾强度对粮食产量的影响整体呈现下降趋势,关联系数多降至0.7以下。②从受灾范围分析,风雹是辽宁省粮食生产的重大气象灾害因素,近年来水灾对粮食生产危害有所上升。③从灾害强度分析,4种气象灾害对粮食生产的危害程度整体呈下降趋势,但对小麦的危害在不断上升。④总体而言,辽宁省受灾范围对粮食产量影响程度要略大于受灾强度。     

黑龙江省主汛期异常降水变化及其与洪涝的关系研究

利用黑龙江省80个气象站1971-2016年6-8月逐日降水资料,参考国家标准规定大雨、暴雨为异常降水,采用数理统计方法,分析了黑龙江省主汛期内(6-8月)异常降水的变化特征,并构建了异常降水量与洪涝面积的相关关系。结果表明:1971-2016年间,研究区主汛期内异常降水在时间上呈现非连续性发生特征,空间上呈现分散性特征,上述特征在相同时间内暴雨较大雨更为突出,不同时间内6月最显著,而7月异常降水相对集中;研究期间,研究区各站主汛期内异常降水量呈大幅度波动变化,年际间振幅大,相同时间内暴雨事件降水量震荡更强,不同时间内大雨事件主汛期降水量变化最剧烈、暴雨事件7月降水量变化最剧烈。异常降水量在空间分布上存在差异,高值区主要分布在松嫩平原,松嫩平原为异常降水多发区域;1971-2016年间,研究区6月异常降水与洪涝相关不显著,主汛期、7月和8月大雨或暴雨事件的降水量均与洪涝面积具有极显著的正相关关系(P0.01),表明异常降水对洪涝面积为正效应影响作用,其中主汛期大雨对洪涝影响最显著,7月大雨、暴雨影响均较显著。     

黑龙江省主要农业气象灾害演变特征及对水稻产量的影响

基于1982-2016年黑龙江省洪涝、干旱、低温冷害、冰雹等农业气象灾害数据及水稻产量数据,将研究期划分为1982-1990、1991-2000、2001-2010和2011-2016年4个阶段,引入受灾比和灾害强度指数,采用数理统计、灰色关联分析方法,研究黑龙江省农业气象灾害演变特征,构建灾害与水稻产量的数理模型。研究结果表明:①洪涝和干旱是影响黑龙江省主要的农业气象灾害,而低温冷害和冰雹相对较弱;②洪涝的受灾范围和灾害强度均呈下降趋势,而干旱则呈先升后降趋势,冰雹受灾范围变化不大,灾害强度呈上升趋势,低温冷害均变化不大;③黑龙江省农业气象灾害对水稻产量为负效应影响,从受灾范围看,干旱为最关键灾害,其次为洪涝,低温冷害和冰雹影响相对较小;从受灾强度看,4种农业气象灾害影响黑龙江省水稻产量强弱依次为冰雹、洪涝、低温冷害、干旱。     

东北地区水稻热量指数预测模型

利用1961-2000年的逐月气温资料,计算了东北地区3省和全区水稻的热量指数.通过对热量指数和大气环流资料的统计分析,建立了6个预测水稻热量指数的预测模型和1个集成模型,各模型都能较好地预测东北地区各省及全区的水稻生长发育期间的热量状况.检验结果表明,所有模型的准确率较高,且稳定性较好.7个模型预测辽宁省、黑龙江省、吉林省和全区水稻热量指数的平均准确率都在90%以上,其中辽宁省的准确率最高,都在97%以上,预测效果最好,黑龙江省的平均准确率最小,但也都在91%以上.从不同类型的模型来看,集成模型的预测效果最好,准确率最高.     

黑龙江省旱涝低温指标及其气候分析应用

根据黑龙江省1954-2007年夏季平均气温与1956-2007年夏季降水量资料,计算了逐年降水距平百分率、沙道夫干湿指数,Z指数和气温距平值等.按计算结果,对旱、涝、低温等级进行了划分,确定丁等级标准.结果表明,使用降水距平百分率、温度距平值同z指数对旱、涝、低温的划分,结果比较一致.另外,应用了旱、涝、低温指数与季平均气温、降水5年滑动平均值,对黑龙江年代际气候变化趋势进行了分析,指出21世纪初期开始黑龙江已经进入了一个干暖时期.     

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.     

中国雨日变化趋势的分形研究

利用1951-2002年中国752个台站的雨日资料,运用分形理论和R/S分析法,研究并预测了中国五大降水区年雨日的气候变化趋势.研究表明:中国五大降水区未来的年雨日变化趋势与过去50a的变化有着很好的自相似性.为了更深入研究雨日的未来的变化,设计了两项Hurst指数试验,用两项试验结果与年雨日年际变化趋势的对应关系来推断未来的变化趋势及其转折与突变.结果表明:中国五大降水区年雨日有着一致的减少趋势,但其变化呈现显著的地域分异特征.依照五大降水区的气候倾向率,西北区、西南区、青藏高原区、东部北方区、东部南方区未来平均每10a雨日减少分别为4.1d,11.4d,3.7d,6.8d和5.9d,其中西南区年雨日减少最多.期间,中国五大降水区虽有气候变化的转折,但不存在雨日气候变化的突变点.