河南省稻麦类作物对气候变化的响应

小麦和水稻是世界最重要的粮食作物。利用河南省小麦和水稻的历史观测资料,结合DSSAT-CERES小麦和ORYZA2000水稻模拟模型,分析和模拟河南省稻麦类作物在历史气候变化条件下生育期和产量的变化。结果表明:冬小麦全生育期长度呈缩短趋势,但播种-越冬天数平均每10 a增加1.7 d,开花到乳熟天数平均每10 a增加2-4 d,返青后各生育期均表现出不同程度的提前;水稻各生育期均有不同程度的提前,尤其是拔节期以前,分蘖前的生育期间隔天数以缩短为主,拔节后以延长为主。雨养小麦模拟产量和水氮增产潜力均呈减少趋势;随着播种期的提前,水稻减产趋势逐渐减弱。     

气候变化对四川省主要农作物典型生育期的影响

采用气候倾向率和线性趋势法分析了四川省农业气候资源特征以及主要农作物典型生育期变化趋势。结果表明,1961—2014年全省大部地区≥10℃初日呈现提前趋势、终日呈推迟趋势,≥10℃积温呈升高趋势。在此背景下,玉米和水稻出苗期呈提前趋势,速率分别为6.6d/10a和3.5d/10a;玉米成熟期无明显变化趋势,水稻成熟期呈现明显推迟趋势,变化速率为2.4d/10a;玉米和水稻生育期天数均呈现了不同程度的延长。冬小麦出苗期无明显变化,而成熟期呈现提前趋势,速率达2.7d/10a,生育期天数呈现显著缩短趋势,速率达4.9d/10a。总体而言,积温的增加、温度生长期天数的延长为生育期长的作物品种种植提供了必要条件,通过品种的选择和播期调整,可以充分发挥资源优势,趋利避害,从而提高农作物产量。     

新疆巴楚气象因子对棉花发育期及产量的影响分析

利用巴楚国家基本气候站1961—2013年53 a的气温、降水量等资料,结合1981—2013年的棉花发育期、单位面积产量,采用线性倾向估计计算、检验方法、气候趋势系数和气候倾向率方法,对1961年以来巴楚气候变化特征、1981年以来棉花发育期、产量进行分析,探讨了巴楚近期气候变化对棉花生产的影响。结果表明:近53 a来,巴楚年和各季平均气温、平均最高气温、平均最低气温总体呈线性上升趋势,其中年平均最低气温的升温率最明显;各季节中春、秋季平均最低气温的升温率最大;年、各季节降水量呈明显的增多趋势,季节中夏季降水量的增幅最大,为3.25 mm/10 a;初霜日的变化呈推后趋势(1.2 d/10 a)、而终霜日呈提前趋势(-2.4d/10 a),使无霜期明显延长(1.1 d/10 a)。近33 a来,巴楚县棉花各发育期均表现出不同程度的提前趋势,其中现蕾期的提前趋势最明显,为4.8 d/10 a(P0.01);棉花停止生长期呈延迟趋势,延迟幅度为3.7 d/10 a(P0.01)。初、终霜冻日、无霜期与棉花产量总体呈正相关,初霜日推后、终霜日提前、无霜期延长,棉花产量增多。     

喀什地区夏玉米发育期与气象因子关系分析

利用喀什地区1961—2013年6—9月气温、日照时数、降水量月资料及1990—2013年玉米生育期资料,选取资料完整的4个代表站,采用一元线性回归分析方法 ,分析喀什地区气候变化及玉米生育期变化特征,重点探讨喀什近期气候变化对玉米生产的影响。结果表明:近53 a喀什市、巴楚县、叶城县6—9月平均、平均最高、平均最低气温及降水量总体呈上升趋势;日照时数,喀什市和巴楚县总体呈增加趋势,叶城县9月日照时数呈减少趋势;麦盖提县7—9月平均气温、8月降水量,6、8、9月日照时数呈下降(减少)趋势。喀什市、巴楚县玉米各发育期均呈不同程度的提前趋势;叶城县玉米各发育期的提前(推迟)趋势不明显,其中播种期、七叶期呈较弱的提前趋势(0.06~0.67 d/10 a),其它发育期呈延迟趋势,趋势为0.01~2.92 d/10 a,其中抽雄始期、开花始期的延迟趋势相对明显,通过了a=0.05显著性检验;麦盖提县玉米8月出现的抽雄期、开花期、吐丝普期呈延迟趋势外,其余的发育期均表现出不同程度的提前趋势。     

1981—2016年河南省冬小麦产量对气象因素变化的响应

基于河南省19812016年18个农业气象观测站的冬小麦观测资料及气象资料,采用一元线性回归法、偏相关分析法和多元线性回归模拟等,分析河南省冬小麦生长发育和产量对气候变化的响应。结果表明：河南省冬小麦出苗返青期和开花成熟期延长,返青开花期缩短,全生育期缩短。全生育期内最高气温和最低气温呈升高趋势,降水量变化不明显,太阳辐射呈减少趋势,不同生长阶段内各气象要素变化趋势不一致。最高气温与小麦气象产量为负相关关系,最低气温、太阳辐射与小麦气象产量为正相关关系,降水量与不同区域的小麦气象产量相关关系不同。小麦相对气象产量与各气象要素敏感性分析结果表明：不同生长阶段小麦相对气象产量对各气象要素变化的敏感性不同;小麦生长时期内最高气温升高1 ℃,相对气象产量减少约16.00%;最低气温升高1 ℃,相对气象产量增加约17.00%;降水量减少10.00%,相对气象产量增加约0.35%;太阳辐射减少10.00%,相对气象产量减少约1.70%。     

风云二号F星发射成功，乌鲁木齐气象卫星地面站积极配合

利用吉木乃县1961-2010年的积温和小麦产量资料,对日平均气温稳定通过0℃、10℃的初日、终日、初终间日数、积温的变化特征进行了分析;运用相关分析法探讨了生长期积温对小麦产量的影响。结果表明：近50年吉木乃县的积温变化是明显的,积温显著增多,≥0℃积温变率为83.7℃/10a,≥10℃积温变率为57.5℃/10a;稳定通过0℃和10℃界限温度初日提前、终日推后,初终间日数均呈增加的趋势。春夏季积温与春小麦产量的相关关系显著,当0℃积温距平每增加1℃时,小麦产量将增加0.15%;当10℃积温距平每增加1℃时,产量将增加0.12% 。积温变化使小麦冻害减轻,但干旱、干热风危害加大。     

河北省极值气温变化特征

利用河北省60个气象观测站资料,对全省近50年极值气温变化特征进行了分析,结果表明:极端最高气温线性变化趋势不明显,但年代际变化特征突出,而极端最低气温线性升高趋势明显。低于-30℃的极端寒冷日呈线性减少趋势,而高于40℃的极端炎热日线性变化趋势不明显,但年代际变化特征突出,20世纪90年代后期以来呈多发的特点。最低气温出现偏冷段(-10℃)的天数呈线性减少趋势,出现在偏暖段(20～30℃)的天数呈线性增加趋势,在其他界限气温的天数变化趋势不明显。最高气温出现在偏冷段(-30～0℃)的天数呈明显减少趋势,在其他界限气温的天数变化趋势不明显。河北省无霜期、无冰冻期均呈明显延长趋势,平均每10年分别延长4.5天、4.6天。年平均最高气温、最低气温和平均气温都呈显著的线性升高趋势,平均每10年分别升高0.21℃、0.45℃、0.30℃,低温升温速率明显大于高温升温速率。日较差呈逐年减小趋势,平均每10年减小0.25℃。空间上最低气温表现为全省明显升高,而最高气温升温主要集中在中北部和东部沿海地区,南部升温不明显,日较差大部分地区为逐渐减小趋势。     

吉木乃县近50年积温变化特征及其对小麦产量的影响分析

利用吉木乃县1961-2010年的积温和小麦产量资料,对日平均气温稳定通过0℃、10℃的初日、终日、初终间日数、积温的变化特征进行了分析;运用相关分析法探讨了生长期积温对小麦产量的影响。结果表明：近50年吉木乃县的积温变化是明显的,积温显著增多,≥0℃积温变率为83.7℃/10a,≥10℃积温变率为57.5℃/10a;稳定通过0℃和10℃界限温度初日提前、终日推后,初终间日数均呈增加的趋势。春夏季积温与春小麦产量的相关关系显著,当0℃积温距平每增加1℃时,小麦产量将增加0.15%;当10℃积温距平每增加1℃时,产量将增加0.12% 。积温变化使小麦冻害减轻,但干旱、干热风危害加大。     

近30a光热水资源对乌拉特前旗向日葵发育期的影响

利用乌拉特前旗国家基本站1987—2016年地面和农业气象观测资料,对乌拉特前旗光热水资源及向日葵各发育期日数与≥0℃积温、日照时数和降水量的相关性进行分析。结果表明:全发育期天数呈减少趋势,各发育期天数呈增加趋势,各发育期天数和全发育期天数均通过信度p=0.01的显著性水平检验;全发育期≥0℃积温、日照时数和降水量的变化呈减少趋势,出苗和开花期≥0℃积温、日照时数趋势系数均通过信度p=0.01的显著性水平检验,全发育期日照时数通过信度p=0.01的显著性水平检验,降水量年际变化不显著;出苗期与≥0℃积温和日照时数的相关系数通过信度p=0.01负相关显著性检验,全发育期与≥0℃积温和日照时数的相关系数通过信度P=0.01正相关显著性检验。     

近30年淮北平原冬小麦物候期演变特征

对1979年以来的物候资料和同期气候要素进行研究分析,初步揭示了近30年来淮北平原冬小麦物候期的变化规律：返青、起身、拔节、开花、成熟5个物候期呈明显提前趋势,尤以返青、开花、成熟3个物候期提前明显。在光、温、水3气候要素中,决定安徽淮北平原冬小麦物候期变化的主要气候要素为温度,降水要素与本地小麦所有物候期之间的相关关系均未通过显著性检验,在光照要素中,仅小麦灌浆期间的日照时数与灌浆历程存在显著相关关系。给出了主要气候要素对淮北平原冬小麦物候期影响的定量关系：2月热量每增多10℃,冬小麦返青期将提前1.6天,2月日平均气温每上升1℃、返青期约提前1.4天;3月活动积温每增多10℃,起身期会提前1.0天;拔节期提前1.2天;4月热量每增加10℃,开花期将提前0.9天。灌浆期间的气温日较差每升高1℃,乳熟期会提前0.4天;5月平均气温每升高1℃,成熟期会提前1.5天。灌浆期间气温日较差增大、日照时数增多,小麦灌浆历程缩短,反之灌浆历程延长。     

O3浓度增加对冬小麦影响的试验研究

利用OTC 1型开顶式气室对冬小麦进行不同O3 浓度处理的试验研究。结果表明 ,O3 浓度增加 ,冬小麦发育期表现为开花前期有所延迟 ,开花后期的各发育期明显提前 ,生育期缩短 ,植株矮化 ,干物质累积量明显下降。无论是长时期通气处理还是阶段性通气处理 ,产量均明显降低     

CO2和O3浓度倍增对作物影响的研究进展

文中利用自行设计的OTC - 1型开顶式气室进行了 9a的田间试验 ,取得了一批质量可靠的试验数据 ,分析了CO2 浓度倍增对大豆、冬小麦、棉花、玉米、春小麦和谷子的生物量、产量及品质的影响 ,结果表明CO2 浓度倍增对上述 6种作物的生物量及产量的影响均是正效应 ,对冬小麦、棉花和谷子品质的影响可能是有利的 ,对玉米品质的影响可能是不利的 ,对大豆的影响不大 ;分析了O3 浓度倍增对冬小麦、水稻、油菜和菠菜生物量、产量及品质的影响 ,结果表明O3 浓度倍增对上述 4种作物生物量的影响均是负效应 ,对冬小麦和水稻的产量影响是负效应 ,但是冬小麦和水稻籽粒中粗蛋白和 17种氨基酸含量都有所增加 ;分析了CO2 和O3 浓度复合倍增对大豆生物量、产量及品质的影响 ,结果是生物量和产量呈增加趋势 ,说明了CO2 的正效应大于O3 的负效应。采用作物模型数值模拟方法 ,分析了CO2 和O3 浓度倍增对冬小麦生物量及产量的影响。     

Effects of climate change and agronomic practice on changes in wheat phenology

Phenological changes in crops affect efficient agricultural production and can be used as important biological indicators of local and regional climate change. Although crop phenological changes and their responses to climate change, especially temperature, have been investigated, the impact of agronomic practice such as cultivar shifts and planted date changes on crop phenology remains unclear. Here, we used a long-term dataset (1981–2010) of wheat phenology and associated local weather data from 48 agro-meteorological stations in four temperature zones in China to analyze phenological changes of spring and winter wheat. Trend analysis method was used to estimate changes in the date of growth stages and the duration of growth phases, while sensitivity analysis method was used to qualify the response of growth phase duration to mean temperature (T_mean), total precipitation (PRE), and total sunshine duration (SSD). Using the Crop Environment Resource Synthesis-wheat model, we isolated the impacts of climate change, cultivar selection, and sowing date on phenological change of wheat. Results show that phenological changes were greatest in the warm-temperate zone. Sensitivity analysis indicates that growth phase duration was generally negatively related to T_mean and positively related to PRE and SSD. The positive sensitivity response to T_mean occurred in the tillering to jointing and sowing to maturity growth periods in the warmer temperature zones, suggesting that warmer temperatures during the overwintering period hampered effective vernalization in winter wheat. Modeling results further indicate that reductions in wheat growth duration caused by climate change could be offset by the introduction of new cultivars with high thermal requirements and accelerated with delayed sowing date.     

油菜发育动态模拟模型

根据油菜生理生态理论及油菜阶段发育与环境因子之间的数量关系,在借鉴WCSODS小麦“钟模型”与CERES-Wheat春化模型的基础上,构建了油菜发育动态模拟模型。利用在江淮地区广泛收集到的油菜发育期资料,分别调试、确定了2种不同品种类型有代表性品种的发育参数,并将模拟结果与积温法进行了比较。结果表明:本文提交的模型对不同生育阶段的模拟平均误差在1 d之内,对全生育期的模拟绝对误差平均不超过2 d。其模拟精度要明显好于传统的积温法。     

新源县冬小麦对气候变化的响应

根据新源县气象站1982—2018年冬小麦生育期、产量及同期气温、降水、日照时数资料,采用线性回归、pearson相关系数、3 a直线滑动平均等统计方法,研究了近37 a来新源县冬小麦对气候变化的响应。结果表明:近37 a来新源县冬小麦冬前生育期显著推迟,返青至乳熟期显著提前,春、夏季生育期提前主要受3月上、中旬气温影响。出苗—越冬开始期显著缩短、乳熟—成熟期显著延长,其它各生育期间隔无显著变化,全生育期缩短是由播种期显著推迟造成的。冬小麦气候产量与营养生长期的气象要素显著相关。播种期显著推迟导致冬前的热量积累不足,建议播种期提前10 d左右,利于形成壮苗。     

气候变化背景下河南省冬小麦品种更新特征

利用河南省30个农业气象站1981-2010年共196个冬小麦品种的观测数据和同期气象数据,采用相关分析和回归分析方法,研究了气候变化背景下冬小麦生育期长度、积温需求和产量构成要素等品种更新特征。结果表明：30年来,河南省冬小麦生长季平均气温升高明显,营养生长期增温速率高于生殖生长期,降水量变化趋势不明显。不同区域品种更新的主要特征是出苗-抽穗天数减少（2.8~5.9 d/10a）、抽穗-成熟天数增加（1.3~2.5 d/10a）;完成各生育阶段所需积温（>0℃积温）总体呈增加趋势,其中抽穗-成熟期尤为明显（26~50℃?d/10a）。有效穗和穗粒数与营养生长期长度或同期积温无显著相关,千粒重随生殖生长期延长而显著增加。豫南地区生育期天数比（抽穗至成熟天数/出苗至成熟天数）和同期积温比（抽穗至成熟积温/出苗至成熟积温）随时间增加,积温比对产量变化的解释性高于天数比;豫中和豫北地区生育期天数比随时间增加,但积温比无明显的时间变化趋势,单产提高与生育期天数比增加有关。气候变化背景下河南省冬小麦品种更新特征是营养生长期缩短、生殖生长期延长、千粒重增加,从而提高了产量。     

甘肃黄土高原地温与冬小麦发育期的关系分析

用黄土高原代表站甘肃省庆阳西峰站1971～2005年5、10、15、20 cm地温和1981～2005年冬小麦发育期资料,分析了地温的时间变化规律及对冬小麦发育期的影响.结果表明,西峰10 cm地温除夏季外,其余季节呈持续升高的趋势.地温与冬小麦发育期成负相关,与冬季地温相关最显著的是乳熟期,相关系数为-0.57～-0.65,与春季地温相关最显著的是返青期,相关系数为-0.60～-0.63.冬季典型年份各平均发育期差异最显著的是冬小麦的起身期提前了15 d,春季典型年份最显著的是冬小麦的全生育期提前了23 d.     

Climate change impact assessment: the role of climate extremes in crop yield simulation

This work was aimed at assessing the role of climate extremes in climate change impact assessment of typical winter and summer Mediterranean crops by using Regional Circulation Model (RCM) outputs as drivers of a modified version of the CropSyst model. More specifically, climate change effects were investigated on sunflower (Helianthus annuus L.) and winter wheat (Triticum aestivum L.) development and yield under the A2 and B2 scenarios of the IPCC Special Report on Emissions Scenarios (SRES). The direct impact of extreme climate events (i.e. heat stress at anthesis stage) was also included. The increase in both mean temperatures and temperature extremes under A2 and B2 scenarios (2071?C2100) resulted in: a general advancement of the main phenological stages, shortening of the growing season and an increase in the frequency of heat stress during anthesis with respect to the baseline (1961?C1990). The potential impact of these changes on crop yields was evaluated. It was found that winter and summer crops may possess a different fitting capacity to climate change. Sunflower, cultivated in the southern regions of the Mediterranean countries, was more prone to the direct effect of heat stress at anthesis and drought during its growing cycle. These factors resulted in severe yield reduction. In contrast, the lower frequency of heat stress and drought allowed the winter wheat crop to attain increased yields with respect to the baseline period. It can be concluded that the impact of extreme events should be included in crop-modelling approaches, otherwise there is the risk of underestimating crop yield losses, which in turn would result in the application of incorrect policies for coping with climate change.     

基于SPEI的河南省冬小麦生育期干旱时空特征分析

利用河南省24个地面气象站1961-2009年逐日降水和气温资料计算SPEI(标准化降水蒸散指数),并按照SPEI的标准界值将干旱强度划分为轻度干旱、中度干旱和极端干旱.根据河南省冬小麦的生长特点将小麦生育期划分为生育前期、分蘖期和返青-抽穗-成熟期.采用Meteoinfo软件、Morlet小波分析方法、线性回归研究不同生育期干旱变化趋势、覆盖范围、发生频率、周期及空间分布,结果表明,冬小麦各个生育阶段均出现过不同程度的干旱,只是不同地区、不同年份发生的频率和强度不同,但各阶段均存在着轻度干旱发生的概率最大,而极端干旱发生的概率最小的特点.驻马店地区在各阶段发生干旱的概率都较大.对河南省冬小麦全生育期的SPEI分析表明,全生育期干旱出现概率的极值中心有显著的10 a左右的周期变化特征,近年来干旱指数呈逐渐增大的趋势.