主要农业气象灾害风险评估技术及其应用研究

基于灾害风险分析的原理,论文提出了我国几种主要农业气象灾害风险评估的技术方法。包括一年生农作物、多年生果树减产率序列的构建技术,不同致灾因子、致灾指标序列的构建技术,灾害风险估算模型的构建技术;致灾损失(减产率)的风险评估技术,致灾指标的风险评估技术,减灾措施降低灾害风险的评估技术。通过对1961～2000年逐日气象资料与产量、灾情资料的相关分析研究,筛选出适用于北方地区冬小麦干旱、东北地区玉米和水稻冷害、江淮地区冬小麦和油菜涝渍、华南地区香蕉和荔枝寒害风险评估的主要致灾因子、致灾等级、致灾指标及其对应的减产率。以北方地区冬小麦干旱、华南地区香蕉和荔枝寒害风险评估为例,给出了针对一年生农作物、多年生果树不同承灾体类型的风险概率估算方法及其风险等级划分。结果表明:北方地区冬小麦干旱、华南地区香蕉和荔枝寒害风险概率分布有着很好的连片性和区域性。北方地区冬小麦全生育期内,自然水分亏缺的风险概率很高,随着灌溉次数的增加,缺水率的风险概率逐渐降低。一般在轻旱年灌水1～2次、中旱年灌水2～3次、重旱年灌水3次之后,大部分地区都能基本满足冬小麦的需水要求,缺水率出现的概率已经很小。     

中国冬小麦麦收期连阴雨灾害风险评价

论文基于中国839个国家气象站点逐日降水观测数据和778个农业气象站点农作物生长发育数据,提取并统计了中国冬麦区265个国家气象站点麦收期连阴雨频率、最长连阴雨日数和最大过程雨量。通过构建“灾害胁迫-暴露-适应”的麦收期连阴雨灾害风险评价体系,采用熵权灰色关联分析法对2014年中国166个地级市冬小麦麦收期连阴雨的灾害风险进行评价。在此基础上,针对不同灾害风险主导因子进行风险防范分区。结果表明：1）空间分布上连阴雨灾害胁迫的带状递减特征明显,秦岭—淮河以南地区的灾害胁迫等级整体高于秦岭—淮河以北地区;灾害暴露和适应等级呈现出高低交错的空间分布特征。其中,华北西部、黄淮西部和西南地区东南部的暴露等级相对较高,适应能力相对较强的地区主要分布在省会城市、直辖市及其周边区域。2）处于麦收期连阴雨灾害中等以上风险的区域占冬小麦播种地市的73%,2 226.23万hm²的冬小麦处于麦收期连阴雨的胁迫中。3）中国冬小麦麦收期连阴雨灾害风险热点区域以灾害胁迫-适应主导和适应能力主导为主,加强灾害监测预警及提升区域适应能力是降低冬小麦麦收期连阴雨风险的有效途径。     

基于灰色关联法的长三角地区典型低温灾害危险性评估和区划

利用长三角地区222个气象站1971—2020年的逐日气温、降水数据,基于不同低温灾害的等级划分构建评估指标体系,采用灰色关联法确定气象指标权重,计算长三角地区三类典型低温灾害(寒潮、霜冻、冰冻)致灾危险性指数并对低温灾害危险性进行综合评估与区划。结果表明：(1)降温幅度对寒潮影响最大,平均气温对霜冻影响最大,最低气温对冰冻影响最大;(2)低温灾害各等级危险性指数与纬度、海拔有明显的正向关系,随着等级的提升危险性高值也越集中于纬度、海拔较高的地区,通过比较1月多年平均气温可知低温是影响长三角低温灾害危险性的主要因素;(3)计算得到的综合危险性区划表明,危险区等级由南向北递增,并且同一纬度上内陆高于沿海,高危险地区主要集中于34°N以北及皖南和皖西山区,低危险性地区主要分布在长江以南的平原地带。     

政府灾害应急管理体系的国际比较研究

2008年的南方雪灾和汶川大地震凸显出我国灾害应急管理体系的严重缺陷.本文旨在比较研究美日等几个先进国家灾害应急管理系统,以期为我国灾害应急管理体系的完善提供有益的借鉴.总的来说,我国灾害处理者对灾害管理的科学认识还不够,灾害法律法规体系和组织机构也不完善,救灾体系中存在着大量的非救灾人员和非专业救灾设备.针对以上问题,本文认为我国应尽快完善救灾应急管理系统的法律法规,促进我国救灾组织机构和以及设立培训机构以培养优秀的专业救灾队伍.     

基于WOFOST模型的京津冀地区冬小麦生产潜力评价

研究利用近40年的逐日气候数据,借助WOFOST作物模型模拟分析了京津冀地区冬小麦的生产潜力,通过与实际产量的比较,探讨了提高冬小麦产量的潜力与措施。研究表明：①京津冀地区(除张家口和承德地区)冬小麦光温潜力介于6934~9143kg/hm²之间,从冀中南部向京津地区和冀东北地区逐渐增大,区域平均生产潜力为8037kg/hm²;②冬小麦雨养潜力介于4515~6639kg/hm²之间,由东部和南部随降水量降低依次向西北递减,到冀西北区降至最低,区域平均产量为5771kg/hm²;③影响冬小麦产量的自然因子中,水分是关键限制要素,北部地区也受低温霜冻的影响;④京津冀中部和南部地区的冬小麦生产潜力年际变化波动相对较小,东北部变化波动相对较大;⑤2005-2007年研究区冬小麦的实际单产在2721~7300kg/hm²之间,区域平均5247kg/hm²,相当于潜在产量的50%~80%,其中石家庄地区附近实际产量达到潜在产量的80%以上,天津和沧州地区以及邯郸地区,实际产量与潜在产量的差距较大。     

黄土高原冬小麦田土壤水分与小麦产量对降水和气温变化响应的模拟研究

明确黄土高原地区降水和气温变化对冬小麦田土壤水分和产量的影响,对探索适应气候变化的冬小麦田间管理措施具有重要的现实意义。论文在验证EPIC模型对冬小麦田土壤水分模拟精度的基础上,以历史气象数据为基础,设置TR1、TR2和TR3三个气候情景,采用作物模型模拟的方法,研究黄土高原冬小麦田土壤水分和冬小麦产量对降水和气温变化的响应。结果显示：1）1961—2010年黄土高原降水呈降低趋势,其年际间变化幅度和频率均有所增加。与1961—1970年相比,洛川、长武、运城和延安的年均降水量在2001—2010年间分别降低了18.1%、13.6%、18.8%和24.9%,其变差系数分别增加了0.029、0.087、0.02和0.057。1961—2010年黄土高原气温呈波动性增加趋势,其中日最低气温增加幅度大于日最高气温增加幅度。与1961—1970年相比,日最高气温在2001—2010年间增加了0.30~0.84 ℃,而日最低气温增加了1.00~1.55 ℃。2）EPIC模型能够较好地模拟黄土高原冬小麦田土壤水分动态变化规律,0~2.0 m土层土壤湿度观测值与模拟值间的相对均方根误差RRMSE值为6.0%~14.0%,R²和模型效率ME值分别为0.824和0.815。3）黄土高原地区降水的减少和最高气温的增加均不利于冬小麦生产,而最低气温的提高对冬小麦生产较为有利。洛川、长武、运城和延安冬小麦产量因年降水量的降低而分别减产了8.5%、7.6%、11.7%和12.3%;因日最高气温的升高分别减产了6.4%、6.8%、7.2%和-3.0%;因日最低气温的提高而分别增加了8.8%、10.2%、1.5%和12.0%。因此,为适应降水减少和日最低气温升高的趋势,黄土高原冬小麦生产区应适当调整冬小麦播期,研究并推广保水节水技术措施,充分利用气候变化对冬小麦生产的有利因素,克服不利因素,确保冬小麦的可持续生产。     

1961-2010年我国冬小麦可种植区变化特征

冬小麦是我国的主要粮食作物之一,在我国粮食生产和粮食安全方面占有重要地位。论文以全国553个气象台站1961-2010年的基本气象资料为基础,根据温度垂直递减规律,将气象站点的最低温度数据处理到海平面水平,而后利用ArcGIS软件,对海平面水平的最低温度数据进行空间插值,得到海平面水平的最低温度空间分布图;再利用全国的DEM数据将插值后的温度数据还原到相应的海拔高度,得到当地的最低温度空间分布图。参考崔读昌提出的我国内地冬小麦种植北界条件,并综合北疆有积雪覆盖区冬小麦安全越冬的判定条件,计算得到全国1961-2010年内不同年代际的冬小麦可种植区概率。利用不同年代际冬小麦可种植区概率分布图,从空间的角度分析了这50 a冬小麦可种植区的扩张状况、可种植概率的变化情况等,为我国的冬小麦种植区的选择提供参考。     

麦田O3浓度的长期变化及其对冬小麦干物质和产量损失的估算

近地层臭氧污染及其对作物产量和粮食安全的负面效应已成为国内外广泛关注的焦点之一.利用2014~2016年冬小麦主要生长季期间臭氧浓度和气象因子观测资料,分析了麦田臭氧浓度、AOT40的变化特征.根据Pleijel等2007年修正的气孔导度模型,模拟了冬小麦气孔导度的变化,并与实测值进行对比验证,同时结合通量模型,计算了冬小麦气孔臭氧通量.此外,利用前期课题组建立的模型,估算了臭氧对冬小麦干物质累积和产量的影响.结果表明:臭氧浓度在冬小麦生长季期间从前期到后期逐渐增加,并呈现明显的单峰型日变化特征.从2014~2016年的每年3月1日~5月31日,平均臭氧浓度分别为36.2、37.7和33.6 n L·L~(-1),AOT40值分别为17.08、17.90和11.84μL·(L·h)~(-1).Javis气孔导度模型可以用来模拟本地区冬小麦的气孔导度,模型解释了实测气孔导度81%的变异性.2014~2016年冬小麦气孔臭氧吸收通量分别为9.36、9.32和8.65 mmol·m~(-2).在近3年臭氧浓度平均水平下,近地层臭氧会使冬小麦产量减少18.03%,干物质累积减少19.31%.     

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。     

众专家出谋划策“小卫星”有望升空 我国环境与灾害监测预报领域酝酿新突破

记者从8月5日召开的国家环保总局环境卫星遥感应用专家委员会第一次全体会议上获悉,到2006年,我国将发射两颗光学小卫星和一颗合成孔径雷达小卫星,用于环境与灾害监测预报。 “小卫星”投入使用后,将使我国的环境与灾害监测预报水平得到大幅度的提高。     

大气臭氧污染对冬小麦气孔吸收通量的影响机制及其时空格局

近地层臭氧作为一种二次污染物,其不断增加的浓度及其对作物的影响已经成为各国政府和公众关注的焦点.本文以冬小麦为研究对象,基于大田OTC试验,对OTC内气象因子和气孔导度进行连续观测.引进气孔导度模型,并进行本地参数化研究,结合通量模型,研究冬小麦气孔臭氧吸收通量的变化特征,并对江苏省各市冬小麦气孔导度和O_3吸收通量的时空分布进行模拟.结果表明,O_3浓度增加会限制其叶片气孔导度,浓度越高,限制作用越明显;利用修订后的气孔导度模型对冬小麦叶片气孔导度进行模拟,表明模型解释了实测气孔导度90%、77%和83%的变异性.结合通量模型对冬小麦气孔O_3通量进行模拟,则CK(约为53.67 n L·L~(-1))、100 n L·L~(-1)和150 n L·L~(-1)O_3浓度处理下冬小麦在整个O_3熏期的累积吸收通量分别为6.42、12.27和13.90 mmol·m-2;江苏地区冬小麦在其生长季期间O_3浓度呈逐渐增加的趋势,冬小麦平均气孔导度的大小表现为:中期后期前期的时间变化特点,在整个中期时段气孔O_3累积吸收通量最多.     

中国产区苹果越冬冻害的风险评估

越冬期冻害是影响苹果种植分布和质量形成的主要气象灾害之一。论文利用1961-2014年2 084个气象站点资料和冻害调查数据,基于二分类Logistic回归分别建立了越冬期初冬冻害和极端低温冻害发生的概率预测模型,并按照风险极低、低、中度、高、极高等5个等级进行了空间划分。结果表明：建立的初冬冻害和极端低温冻害风险概率预测模型均通过了Hosmer-Losmer检验,独立样本的预测准确率分别达到了83.6%和91.4%。中国产区苹果的越冬冻害主要以初冬冻害为主,覆盖了除黄河故道和云南产区外的大部分果区,而极端低温冻害主要分布在纬度或海拔较高的环渤海湾北部产区、黄土高原西北部和北疆。两种冻害的高风险区域面积基本相当,中度以上风险面积较大的省份依次为甘肃、辽宁、河北和山西,但苹果种植面积最大的陕西和山东遭遇两种冻害特别是极端低温冻害的风险概率总体较低。     

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。     

用ALMANAC作物生长模型模拟冬小麦生长

冬小麦是黄淮海地区的主要农作物。精确模拟冬小麦产量能够帮助生产者获得更好的经济效益。根据实验资料调整了ALMANAC作物生长模型部分参数后,用其对该地区的冬小麦生长进行了模拟,结果显示ALMANAC模型能够较好地模拟冬小麦的叶面积指数和产量。叶面积指数的模拟结果与实测结果的比值为1.0552,可决系数R2为0.7021;生物量模拟的最大误差为-6.01%,经济产量模拟的最大误差为-5.41%。模型还可以揭示影响冬小麦生长的主要胁迫因素。     

气候变暖背景下安徽省冬小麦产量对气候要素变化的响应

论文在分析安徽省近47 a(1961-2007年)来气候要素及冬小麦产量变化特征,确定产量突变点的基础上,采用相关分析,提取影响产量形成的气候因子,构建安徽省冬小麦气候产量模型,并利用该模型定量地估算了近47 a来气候要素变化对冬小麦产量的贡献率。结果表明:安徽省冬小麦生长季内的平均气温增暖趋势明显,降水量无明显变化趋势,但年际波动大,日照时数呈显著下降趋势。越冬期最高气温、返青期最低气温和灌浆期日照时数与产量呈显著正相关,灌浆期降水量与产量呈显著负相关。近47 a来,气候要素变化对冬小麦产量存在微弱的负贡献,贡献率为-5.89％。冬小麦生长季内一定程度的暖干化条件有利于产量的增加。     

不同前茬冬小麦土壤呼吸特征及影响因子分析

以不同蔬菜前茬处理的冬小麦田为对象,研究土壤呼吸变化特征、各影响因子对土壤呼吸的响应的通径分析以及计算全生长季农田碳汇强度.结果表明：①温度对土壤呼吸速率的响应随深度增加具有滞后性;土壤呼吸与土壤水分呈显著二次相关.②有效磷、速效钾、土壤脲酶、土壤温度、土壤水分对土壤呼吸变化的贡献较大,为主要影响因子.5种主要因子中土...