臭氧对作物影响的模型研究概述

近年来，在大量试验研究的基础上，有关臭氧(O3)对作物影响的研究重点为如何建立有效的模型，以评估和预测O3对作物产量和农业造成的损失。文中介绍了有关臭氧对作物影响模型的研究概况，将模型分为3类：统计模型、光化学模型和机理模型；在分析各类模型局限性的基础上，指出O3对作物影响的模型研究将向模块化、普遍化方向发展，形成综合、全面的模型，并讨论了我国相关研究的发展方向。     

近地层O_3对农作物及有关物质的影响和危害

由于人类活动的增加及汽车、工厂不断向大气排出一次性污染物,使近地层O_3含量渐趋增加,对农作物生长发育及产量形成造成明显的不利影响。本文简要介绍了国内外有关不同O_3浓度、剂量处理对农作物、人类健康及有关物质材料的影响和危害,这对我们今后开展这方面的研究是有益的。     

近地层O3和CO2浓度变化对冬小麦影响的数值模拟：Ⅰ模型结构

在试验研究的基础上,文中尝试利用数值模拟方法评估O3和CO2浓度变化对作物的影响.以农田生态系统碳氮生物化学模型(DNDC)为基础,对其中的作物子模型进行改进,加入O3对冬小麦光合作用和叶片生长影响的模拟,结合原模型中有关CO2对冬小麦光合作用影响的模拟,建立反映O3和CO2浓度变化对冬小麦生长发育和产量形成影响的作物模型.文章对DNDC模型进行了参数修正以适用于中国华北地区;文章参考前人的工作,引用了两种O3对作物光合作用影响的模拟方法进行比较,分别是O3对初始光利用率的影响和O3对叶片光合作用的直接影响;在此基础上,进一步考虑O3对冬小麦叶片生长的影响,根据试验资料,建立了O3对叶片生长影响系数.     

对流层臭氧的数值模拟试验

建立一个一维大气化学模式、利用该模式模拟O3等微量气体的日变化和O3的一些敏感性试验。结果表明:CH4和CO的增加会使O3增加，水汽增加将使O3减少；温度升高使自由大气中O3减少，而使边界层中O3增加；太阳辐射的加强使自由大气中的O3减少，边界层中O3增加。最后，研究了边界层结构对大气微量气体分布的影响。结果表明，模拟低层大气微量气体的变化需要考虑边界层结构的影响。     

严重影响云浮的一次强对流天气

1概述1996年4月19日，受西南低压槽和南下冷锋的共同影响，出现了今年第一场强对流天气。我省的西南部、北部和珠江三角洲一带共57个县（市）先后遭受了大暴雨、龙卷风和冰雹的袭击。其中，云浮市的云城区19日08时15分出现了17．3米／秒的偏北大风，日降雨量达966毫米（杨柳镇156毫米）；该区有6个镇，22条村，1．5万人口受灾，损坏房屋30O间，倒塌4O间，农作物受灾面积1400公顷，经济农作物受灾600公顷，鱼塘受灾70公顷，造成直接经济损失达3600多万元。2环流特征2．l华南西南风低空急流的演变据预报员的经验，春末夏初，偏南风低空急流对…     

北京冬季低层大气O3垂直分布观测结果的研究

给出了2001年2月26～28日在北京市方庄小区用系留气艇观测大气边界层O3垂直分布的结果.结合相关资料,对边界层O3的变化机制进行了初步分析.研究表明,冬季边界层O3主要受边界层气象条件、尤其是逆温层的影响比较大.在逆温层以下O3都维持极低值分布,超过仪器所能观测的最低极限.在逆温层向自由大气过渡的高度区域,O3浓度明显的梯度变化与风速垂直切变有关.观测还表明冬季城市市区大量排放的氮氧化物、水汽参与的化学反应是影响边界层O3变化的重要因素.     

中层大气行星波在臭氧的季节和年际变化中输运作用的数值研究 I. 常定流的情况

本文构造了一个34层球坐标原始方程波-流相互耦合谱模式，利用此模式从拉格朗日平均环流的观点研究了在常定流下行星波对臭氧的输运作用。研究结果表明，行星波对臭氧的输运有明显的季节变化，在北半球冬季，由于行星波上传到平流层而大大增强了中高纬地区向极地向下的O3输运；并且还表明，热带纬向风的QBO不仅通过影响东、西风切变而引起热带O3分布的年际变化，而且通过影响行星波的传播引起了行星波对O3输运的年际变化，这表现为当热带纬向风处于东风位相时，中高纬地区行星波对O3的输运比西风位相时强     

近地面O3变化化学反应机理的数值研究

利用中尺度气象模式（MM5）及区域化学模式（RADM）对中国地区近地面O3变化化学反应机理进行了数值模拟研究。主要研究了近地面O3变化与其主要前体物NMHC（非甲烷烃）、NOx、CO等之间复杂相互作用关系。主要结论为:（1） 污染地区近地面O3变化主要受光化学作用控制;而清洁地区地面O3变化主要受大气背景O3浓度影响。（2）NMHC和NOx的变化对HO2和OH自由基的影响是十分复杂的,O3的反馈作用对自由基的影响是不可忽视的。（3）在高NOx污染地区的地面上空可能出现高O3污染。（4）在O3光化学反应机理中同样存在线性相关关系。     

气候变化对中国农业生产的影响研究进展

气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众普遍关注的环境问题之一,气候变化可能对生态系统和社会经济产生灾难性影响,农业是受气候变化影响最直接的脆弱行业。因此,气候变化对农业生产的影响研究一直是气候变化研究领域中的热点问题之一。该文系统介绍了有关全球气候变化对中国农业生产影响研究的现状与进展,包括气候变化对农业影响的研究方法、大气中温室气体浓度增加对农作物的影响试验、气候变化对农业气候资源的影响、气候变化对农作物生长发育和产量的影响、气候变化对农业种植制度和品种布局的影响、气候变化对农作物气候生产潜力和气候资源利用率的影响等,指出当前在研究气候变化对农业影响评估中存在的问题,提出了今后应加强对气候变化情景和预测模式不确定性的研究、气候变化对农业影响的方法研究。此外,气候变化背景下极端天气气候事件对农业生产的影响以及气候变化对农业病虫害的影响研究等仍较薄弱,有待进一步加强和深入。     

O3和海温对夏季流场的影响

在原球圈范围的P－σ坐标模式中，加入了O3和海洋混合层的作用，对7月中、低纬流场作数值模拟试验，并进行了对比分析。结果表明，O3和海温混合层对夏季环流的影响是重要的。考虑了O3和海洋混合层作用，其模拟结果更接近实况。指出，在天气、气候预报中，有必要考虑Q3和海温异常的影响。     

安康市农作物种植最佳结构模型研究

本文应用数理统计方法研究了历年农作物产量与气象条件的关系。采用逐步回归技术确定影响各种农作物产量的主要气象因子。研究了农作物种植对气候资源的适应性,建立了农作物种植最佳结构模型。为安康市农业宏观决策提供了科学依据。     

甘肃中部地方粮油作物合理种植比例的气候分析

通过对夏粮、秋粮和油料作物降水的增减产效应分析,找出了降水对产量影响的关键时段。在些基础上,提出了作物合理值比例方案。     

近43年来黑龙江气候变化对农作物产量影响的模拟研究

从近43年来黑龙江省各地气候变化趋势的角度出发, 利用黑龙江省1961—2003年逐日气象资料, 采用世界粮食研究模型 (WOFOST) 和气候变化趋势的数学分析方法, 计算并分析了近43年来黑龙江省各地各主要作物模拟产量变化趋势的空间特征和各地气候要素变化趋势的空间特征, 讨论了气候变化趋势对主要粮食作物模拟产量变化趋势的影响。结果表明:气候变化趋势的空间差异对各主要作物模拟产量变化趋势的空间分布具有重要影响, 但不同作物影响不同。近43年来黑龙江省玉米模拟产量变化趋势增加, 平均增加幅度为4.81%/10a, 气温变化趋势的增高是其模拟产量变化趋势增加的主要气候因素。黑龙江省大豆模拟产量变化趋势总体上呈降低趋势, 平均降低幅度为1.52%/10a;气候变化趋势对北部和南部区域的大豆模拟产量变化趋势作用不同, 气温变化趋势的增高是北部大豆优势种植区域模拟产量变化趋势增加的主要气候因素, 气温和降水量的相应变化趋势是南部大豆种植区域模拟产量变化趋势降低的主要气候因素。     

非对称性增温对农业生态系统影响研究进展

该文概述了北半球和我国气候变暖中增温的非对称性特征:北半球气候变暖存在明显的季节差异和昼夜不同步性, 大部分地区冬、春季升温高于夏、秋季, 日最低气温升幅是日最高气温升幅的2~3倍; 近50年我国近地表气温升高主要是最低气温明显上升的结果, 日最低气温升幅是日最气高温升幅的2~3倍, 与北半球基本一致; 升温最显著的季节为冬季和春季。在此基础上概述了非对称性增温对农业生态系统的影响, 论述了非对称性增温对农作物物候和农作物产量的影响, 得出最低气温升高促使整个生长季延长, 促使早春作物物候期提前, 但最低气温和最高气温对不同作物的物候以及同一作物的不同发育阶段影响不同。现有研究多采用模型或统计的方法研究气候变暖对作物生长的影响, 认为温度升高对作物有“强迫成熟”效应; 而现有的最低气温升高和最高气温升高对作物生长影响的研究结果并不一致。非对称性增温对农作物影响的实验研究极少, 且缺乏对模型模拟结果的实验验证。     

山东省主要粮食作物气候生产潜力时空变化特征

根据山东省1961-2008年的气象资料,利用逐级订正法计算了山东省冬小麦和夏玉米等主要粮食作物的气候生产潜力,并进一步采用经验正交函数分解方法,探讨了其时空变化特征.结果表明:山东省冬小麦及夏玉米的气候生产潜力存在有明显的年际波动和空间差异,其中冬小麦优、劣年景气候生产潜力相差3～9倍,夏玉米相对较小,为2～3倍;全省冬小麦、夏玉米气候生产潜力的高值区位于水热条件匹配较好的鲁南地区,低值区在半岛东部沿海地区;冬小麦、夏玉米气候生产潜力与实际单产的年际变化基本一致,山东省粮食产量,特别是夏玉米产量的年际波动受作物生长期间气候条件影响较大;全省冬小麦、夏玉米气候生产潜力在空间上具有较好的一致性,区域互补性较差.     

Temperature thresholds and crop production: a review

Temperature thresholds for a range of crops from cereal crops to horticultural crops and to legum crops were identified through an extensive literature review. Identification of temperature thresholds provides a basis for quantifying the probability of exceeding temperature thresholds which is a very important aspect of climate change risk assessment. The effects of extreme temperatures on yield and yield components were then reviewed and summarised. Through these processes, critical phenophases were defined based on the sensitivity of crop yield and/or yield components to extreme high temperatures which were imposed on various phenophases. Information on the direction and degree of the impact of extreme temperature on yield/yield components can contribute to the improvement of crop models in which the effects of extreme temperature on crop production have not been adequately represented at this stage. Identification of critical phenophases at which crops yield and/or other economic characteristics are sensitive to extreme temperatures will help scoping appropriate adaptation options.     

近28a河南主要农业气象灾害及其影响

利用河南1978-2005年农作物受灾面积资料和新中国成立以来的产量资料,分析了河南主要农业气象灾害的变化特征和对农业生产的影响,结果表明,28 a来河南农作物受灾面积呈上升趋势,其阶段性变化为20世纪70年代后期至80年代前期较少,80年代中后期至21世纪初明显增多,最近几年又明显减少。气候条件对农业生产的影响以50年代最有利,80年代次之,70年代较差,60年代最差。     

Numerical Simulation Study on the Impacts of Tropospheric and CO_2 Concentration Changes on Winter Wheat. Part I: Model Description

Ozone is well documented as the air pollutant most damaging to agricultural crops and other plants. It is reported that tropospheric O3 concentration increases rapidly in recent 20 years. Evaluating and predicting impacts of ozone concentration changes on crops are drawing great attention in the scientific community. In China, main study method about this filed is controlled experiments, for example, Open Top Chambers. But numerical simulation study about impacts of ozone on crops with crop model was developed slowly, what is more, the study about combined impacts of ozone and carbon dioxide has not been reported. The improved agroecosystem model is presented to evaluate simultaneously impacts of tropospheric O3 and CO2 concentration changes on crops in the paper by integrating algorithms about impacts of ozone on photosynthesis with an existing agroecosystem biogeochemical model (named as DNDC). The main physiological processes of crop growth (phenology, leaf area index, photosynthesis, respiration, assimilated allocation and so on) in the former DNDC are kept. The algorithms about impacts of ozone on photosynthesis and winter wheat leaf are added in the modified DNDC model in order to reveal impacts of ozone and carbon dioxide on growth, development, and yield formation of winter wheat by coupling the simulation about impacts of carbon dioxide on photosynthesis of winter wheat which exists in the former DNDC. In the paper, firstly assimilate allocation algorithms and some genetic parameters (such as daily thermal time of every development stage) were modified in order that DNDC can be applicable in North China. Secondly impacts of ozone on crops were simulated with two different methods- one was impacts of ozone on light use efficiency, and the other was direct effects of ozone on leaves photosynthesis. The latter simulated results are closer to experiment measurements through comparing their simulating results. At last the method of direct impacts of ozone on leaf growth is adopted and the coefficients about impacts of ozone on leaf growth and death are ascertained. Effects of climate changes, increasing ozone, and carbon dioxide concentration on agroecosystem are tried to be simulated numerically in the study which is considered to be advanced and credible.     

近28a河南主要农业气象灾害及其影响

利用河南1978-2005年农作物受灾面积资料和新中国成立以来的产量资料，分析了河南主要农业气象灾害的变化特征和对农业生产的影响，结果表明，28a来河南农作物受灾面积呈上升趋势，其阶段性变化为20世纪70年代后期至80年代前期较少，80年代中后期至21世纪初明显增多，最近几年又明显减少。气候条件对农业生产的影响以50年代最有利，80年代次之，70年代较差，60年代最差。