寒地水稻障碍型冷害指数构建及应用——以辽宁省为例

东北地区水稻障碍型冷害常规评估多采用温度和低温持续天数2个指标,为实现定量化评估和预报,需构建一种基于多因素的综合性障碍型冷害指数。本文基于水稻温度适宜度模型,以温度和低温持续天数为基础,综合考虑三基点温度对水稻生长发育过程的影响,利用辽宁省近50年的日平均温度和水稻发育期数据,构建水稻障碍型冷害指数(RSCDI),并利用该指数对辽宁省水稻障碍型冷害变化规律进行分析和试预报。结果表明：①1961-2010年的50年间,有20年发生了局部轻度冷害,14年发生了局部中度冷害,10年发生了局部重度冷害,未发生区域性及大范围冷害。②冷害发生频率最高的年代为1971-1980年,1981-2000年发生频率呈下降趋势,发生频率最低的年代为1991-2000年,2001年以后发生频率上升、且范围呈现扩大趋势;冷害发生范围主要分布在辽宁西部和东北部地区。随着气候变暖,冷害发生频率和范围虽有一定程度的下降,但辽宁省水稻障碍型冷害发生的不确定性仍存在。③利用RSCDI对2011-2014年辽宁省水稻障碍型冷害进行试预报,结果仅建平县2012年和2014年在开花期发生中度冷害,其他地区无冷害发生。     

东北地区水稻冷害气候风险度和经济脆弱度及其分区研究

应用历年气象、水稻产量资料和冷害指标,分析东北地区水稻低温冷害发生的温度条件、气候频率和风险概率,建立了水稻冷害气候风险度模式,将东北地区分成高、偏高、中等、较低和低风险5级水稻冷害气候风险度区.在气候风险性分析的基础上,考虑各地水稻冷害减产率、总产量和面积比例等经济损失因素,建立水稻生产对低温冷害反应的经济脆弱度模式...     

东北地区玉米低温冷害气候和经济损失风险分区

分析了东北地区玉米低温冷害发生的热量条件、发生频率、风险指数和风险概率,用冷害气候风险评价指标将东北地区划分成高、偏高、中等、较低和低风险5个玉米低温冷害气候风险区域。考虑到冷害气候风险和玉米产量和面积比例等农业生产结构因素,建立了玉米低温冷害的气候—灾损综合风险评估模式,并将东北地区划分成高风险、较高风险、中风险、较低风险和低风险5个玉米低温冷害灾损综合风险区域,并指出各区域减缓玉米冷害风险的技术和战略措施。结果表明,东北地区的北部、东部和中部低温冷害灾损风险较大,吉林省西南部和辽宁省大部风险较小。     

北方农牧交错带植被覆盖的动态变化及其与气候因子关系

利用1991--2000年连续10a逐旬的NOAA时间序列数据,采用最大NDVI值法,分析我国北方农牧交错带植被覆盖的动态变化。结果表明：10a来,年最大NDVI值为0．736-0．848,1994年以后逐年下降;植被覆盖率呈降低趋势,轻度减少与轻度增加的比例差值平均达到38％。在此基础上,结合同期气象数据(月平均气温、降水数据),利用偏相关分析和复相关分析,探讨了不同时期(汛期与非汛期)农牧交错带最大NDVI变化气候驱动的区域分异,将研究区划分为气温相关型、降水相关型、降水气温相关型和非气温降水显著相关型四种类型。     

黑龙江省冷害对水稻产量的影响

以黑龙江省为例, 比较了在大尺度范围内、利用传统的站点平均法以及基于格点水稻密度分布的泰森多边形面积权重法所得的两种省级水稻气象数据差异, 并分析了1960-2009 年内, 不同时间尺度上温度和降水的变化趋势特点。针对当地水稻低温冷害频发及其危害严重的实际情况, 对比研究了气象行业标准(QX/T 101-2009) 和国家标准中有关低温冷害的指标定义, 以及国际上较通用的有效负积温算法(GDD_n-) 这三种指标在反映黑龙江省水稻冷害事件上的能力, 结果表明:气象行业标准可以较好地反映延期型冷害对水稻的影响, 而GDD指标在反映障碍型冷害上均优于气象行业及国家标准。利用时间序列模型对包含延迟型和障碍型两种冷害影响的黑龙江省水稻产量进行拟合, 回归方程的解释能力可达92% (p < 0.05)。本研究定量得出了人为因素和气象因素对黑龙江省水稻生产的影响分别占87.2%和12.8%的结论, 并检测出近年来水稻抽穗开花期障碍型冷害的波动增加趋势, 为明确今后低温冷害的防御重点提供科学参考。     

广西晚稻低温冷害空间分析模型构建及其区划

根据晚稻生长状况、受害程度与低温冷害强度关系,确定晚稻冷害等级指标;利用广西90个气象台站46年的气候资料和站点地理信息,采用GIS技术和数理统计回归分析以及气候资源的细网格推算方法,建立晚稻冷害的空间分析模型,推算出1km×1km分辨率的冷害指标因子空间分布;并根据晚稻冷害分级指标,通过GIS的空间分析能力,分析广西晚稻低温冷害的空间分布特征,得出广西无冷害和轻度、中度、严重冷害等四个区域的区划结果,制作广西晚稻低温冷害区划专题图,对分区结果进行评述并指出了冷害的战略防御和应急防御措施,为广西水稻生产的趋利避害和优化布局提供决策依据。     

华南沿海近100年来2月份的极端气温事件

采用IPCC AR4规定的极端天气事件划分标准,分析1908-2008年广州、香港、澳门和澎湖气象站2月份平均气温序列的变化趋势、极端冷/暖月的时空变化及其与全球气候变暖的关系,得出近100 a来华南沿海2月份各站平均气温存在准同步性和0.7～1.6 ℃/100 a的上升趋势;其间还存在7个极端冷月和6个极端暖月.极端最冷、最暖月分别为1945年2月和2007年2月.受全球气候变暖的影响,近10 a来2月份极端气候事件发生频率呈增大趋势,约2～3a 1次.     

气候变暖下东北地区春玉米生产潜力变化分析

在气候变暖的背景下,依据中国东北地区101个气象站点多年逐日气象数据,利用数理统计分析方法,研究了东北地区1971~2007年春玉米生长季气候变化趋势,包括春玉米生长季平均气温、太阳辐射总量和降水量的变化趋势;利用GIS技术分析了东北地区春玉米光温生产潜力及气候生产潜力的时空变化。结果表明,东北地区春玉米生长季气温呈波动上升趋势,其幅度超过全国平均值,太阳辐射呈减少趋势,降水量年际变化较大,有波动下降趋势。在气温不断升高的情形下,东北地区春玉米的光温生产潜力有所增加,但由于各地区间降水的差异,东北地区春玉米的气候生产潜力在各地区变化差异较大,21世纪以来相对于20世纪70年代,南部地区气候生产潜力减少,而中部地区增加。为此,就如何利用东北地区春玉米生产潜力的特点,以及提高春玉米的实际产量提出了一系列建议措施。     

近40年来珠江流域平均气温时空演变特征

利用中国气象局1961-2000年80个观测站的逐月平均气温资料,借助克里格插值法(Kriging)对珠江流域各月平均气温进行插值,并用Mann-Kendall法分析平均气温序列的变化趋势及其突变分量。结果表明:①40年来,流域平均气温呈显著的上升趋势,上升速率为0.10℃/10a,并于1987年前后发生了非常明显的变暖突变(信度水平>95%);空间分布上,除红水河、柳江上游与右江中部地区平均气温呈微弱的下降趋势外,其它地方均表现为增暖。②夏、秋、冬三季平均气温都呈上升趋势,其中夏季的信度水平超过95%,而春季则呈微弱的下降趋势。珠江三角洲是珠江流域四季增暖最为显著的地区,其次为东江与北江流域;季节性(春季)的降温区域主要发生在北盘江、红水河、柳江上游与右江中部地区。③从月平均气温变化来看,呈上升趋势的有9个月份,其中6月份增加最显著,而3、5、7等3个月份则呈微弱的下降趋势。     

60年来中国农业水热气候条件的时空变化

根据1951-2010年中国824个气象站点逐日观测数据选取与农作物生长密切相关的农业气候指标,按照年代将各指标站点数据空间化,求取前后期数据变化差值,分析中国农业水热气候条件的时空变化;进而对农业水热气候条件进行线性拟合,分析农业气候变化倾向。研究发现:60年来全国年平均气温、0℃积温和最冷月平均气温等值线均在不同程度上向北迁移,三者在全国大部分区域表现为显著增加趋势;全国最热月平均气温分成明显的下降和上升区,显著上升区集中在东北地区、内蒙古高原与东南沿海,黄河与长江中下游地区成为下降区;全国年降水量的增加趋势并没有通过显著检验。虽然对中国农业分布格局至关重要的400 mm等降水量线南段和800 mm等降水量线在整体上相对稳定,但是黄河与长江中下游地区最热月平均气温的下降趋势和最冷月平均气温等值线尤其是0℃等值线逐渐从秦岭—淮河一带北移到黄河一线,这对中国作物的分布、耕作制度等会产生重要影响。因此,高温、低温与农作物生长期热量供应以及水分的复杂变化对农业的影响将因区域差异与作物种类而变化,后续的研究可以考虑更多因素来分析农作物的适宜种植范围及区域农业对气候变化的适应。     

东北地区土地利用多功能性演化的时空格局

土地利用多功能性是根据社会经济目标进行土地利用的过程,是确保社会经济与生态环境协调发展的关键。本文通过构建“社会—经济—生态”三维土地利用多功能性评价指标体系,对1990-2013年东北地区土地利用多功能性进行综合评价,旨在阐释其土地利用多功能性演化的时空格局。研究表明：1990-2013年东北地区土地利用功能值均呈现上升态势但增速有所差异,黑龙江、吉林、辽宁土地利用功能发展程度依次递增,其年均增长率分别为2.976%、2.725%、2.261%;黑龙江和吉林社会功能值呈现波动性增长,辽宁则表现为阶段性变化;黑龙江经济系统功能值逐渐增大,而吉林和辽宁经济功能值总体呈现上升趋势,但在2000-2005年有所波动;黑龙江与吉林生态系统功能值呈现由基本稳定转变为波动增长的趋势,而辽宁则始终具有较大波动性;经济功能中的土地的生产功能与交通功能对东北地区省域土地利用功能均有较大影响,经济和社会因素对黑龙江与吉林土地利用功能多样性影响较大,生态因素则对其影响较小,而经济、社会和生态因素对辽宁土地利用功能均有较大影响。     

基于生态位理论的东北三省政府干预强度与市场化水平格局演变研究

以“政府干预强度”和“市场化水平”为研究对象,通过对其生态系统的剖析,构建相应的评价指标体系及其生态位模型,并选取东北三省地级市为评价对象,对其“强政府弱市场”格局和演变趋势进行分析。定量分析的主要结论为：东北三省普遍存在“强政府弱市场”现状,其中黑龙江省最为突出,其次为吉林省、辽宁省;东北三省“强政府弱市场”格局出现多次波动,仅2003~2005年降幅较高,说明2003年“东北振兴战略”影响效果的持续性较短;东北各地市“强政府弱市场”格局具有明显的区域溢出效应,格局较明显的区域主要集中在离中心城市或沿海口岸较远的黑龙江省北部以及辽宁省、吉林省的部分内陆城市。     

东北三省资源环境基础的比较分析

东北地区的自然资源禀赋条件较好,森林、水、土地、能源和矿产5大类资源均有相当基础,以这5类资源作为评估指标,比较分析东北三省的资源环境基础保障程度.计算结果显示,黑龙江省资源环境基础保障程度最高、吉林省次之、辽宁省最低;三省资源环境基础整体均呈下降趋势,尤其是辽宁省的环境安全已达临界,应尽快采取措施加以保障.东北三省5种资源要素基础保障程度系数纵向排序各有不同,这与各省的资源禀赋、人口和经济发展等因素紧密相关.分析显示,增强东北地区的资源环境基础保障程度应提高资源利用效率、开发利用替代能源、贯彻执行国家政策分配节能减排指标,把东北地区建设成为"资源节约、环境友好"型地区.     

近50年气候驱动下东北地区玉米生产潜力时空演变分析

利用GAEZ模型,综合考虑气象、土壤、地形等因素,估算1961-2010年东北玉米生产潜力,分析50年来气候变化导致的东北玉米生产潜力时空格局演变特征。研究发现：① 1961-2010年,东北玉米平均生产潜力波动较大,整体上以每10年80 kg/hm²的线性倾向率增加;② 由于气候变化,20世纪末、21世纪初玉米生产潜力变化较为频繁;③ 玉米生产潜力总值黑龙江省始终处于最高,近50年间增长幅度黑龙江省>吉林省>辽宁省;④ 近50年来,黑龙江省玉米生产潜力的波动较为剧烈,吉林省和辽宁省相对稳定;⑤ 近50年东北玉米适宜种植区有所增加,主要集中在黑龙江省西北地区,高生产潜力区域增加明显,呈现北移趋势。研究可为东北地区高效利用气候和土地资源,优化玉米生产布局提供依据。     

基于2030年可持续发展目标的吉林省城镇化可持续发展评价

结合联合国2030年可持续发展目标（SDGs）构建城镇化可持续发展评价指标体系,从省内、外两个角度研究吉林省城镇化可持续发展状况。结果表明：吉林省城镇化可持续发展水平波动上升,发展趋势良好,大致可分为3个阶段;研究期内各子系统可持续发展水平均呈上升趋势,其中社会子系统上升幅度最大,经济子系统上升幅度最小。城镇化可持续发展水平空间格局呈“核心-边缘”结构,即长春市水平高、其它地区水平低;经济、社会、资源和环境子系统可持续发展水平总体上表现为“中东部高,西部低”。研究期内吉林省城镇化可持续发展水平低于黑龙江省,2015年后高于辽宁省;相较辽黑两省,吉林省社会子系统可持续发展水平较低。     

东北黑土水稻主产区氮肥减施潜力研究

东北平原是中国重要的商品粮生产基地,水稻是该地区的主要粮食作物之一,虽然该地区黑土质量和肥力均较高,但农田施肥过量的现象仍较为普遍。因此,为了阐明黑土区水稻施肥空间格局、差异特征及减施潜力,本文选择东北平原黑土水稻种植区为研究对象,在黑龙江、吉林、辽宁三省水稻施肥和产量进行了大规模调研分析基础上,结合土壤本底供氮能力培养试验,开展相关研究。结果表明：区域内由南至北施氮强度和经济产量均逐渐下降,施氮强度下降幅度大于产量下降,氮肥偏生产力逐渐增加。通过与理论适宜施氮量对比发现,辽宁稻区理论减氮潜力达16.7%~24.7%,吉林中、西部稻区潜力达8.7%~17.8%,黑龙江稻区还有2.0%~11.4%理论减氮空间。三省典型水稻土土壤累积矿化量没有明显差异。因此,地上部生物量变化所引起的氮携出量的变化是引起东北黑土区黑龙江、吉林和辽宁水稻施氮量差异的主要影响因素。