1967-2017年甘肃省小麦需水量和缺水量时空特征

基于甘肃省28个气象站点1967—2017年的逐日气象数据，采用Penman-Monteith 公式和作物系数计算了小麦的需水量，结合美国农业部土壤保持局推荐的方法计算了有效降水量，进一步得出小麦缺水量，并分析了小麦需水量与缺水量的变化趋势和空间分布特征，探讨了小麦需水量影响因子重要程度。结果表明：1967—2017年甘肃省春、冬小麦全生育期的年平均需水量分别为517.03 mm和436.70 mm，年平均缺水量分别为468.24 mm和301.54 mm；在时间上，51 a来春小麦种植区内的需水量与缺水量整体上无明显的趋势变化，而冬小麦种植区内的需水量与缺水量整体上呈明显上升趋势；在空间上，春小麦种植区内需水量和缺水量大致由西北向东南递减，冬小麦种植区内的需水量和缺水量大致由西向东递减。甘肃省小麦生育期内日照时数和日平均气温是影响小麦需水量的主要因素。     

RCP4.5情景下气候变化对中国春小麦生育期及种植界线的影响研究(英文)

本文利用IPCC AR5提供的全球气候模式模拟数据和全国农业气象站点数据,建立生育期与气象要素的多元回归模型,模拟基准期全国春小麦播种和收获日期的分布,研究RCP4.5情景下气候变化对中国春小麦生育期的影响;根据春小麦可能种植和适宜种植限制条件,划定春小麦基准期可能种植界线和适宜气候生态区域,考虑气候变化对春小麦生育期的影响,探讨RCP4.5情景下气候变化对中国春小麦可能种植界线和适宜气候生态区域分布的影响。结果表明:春小麦可能种植界线主要分布在山东南部-江苏北部-安徽北部-河南中部-湖北北部-四川东南部-云南北端一线,在RCP4.5情景下,中国春小麦的可能种植南界不断向北移动,春小麦可能种植面积呈减小趋势;基准期中国春小麦播种和收获日期在新疆南部-甘肃一线比较早,向该线两侧播种和收获日期均呈现推迟的现象;RCP4.5情景下,春小麦可能种植区域内播种日期普遍呈推迟现象,收获日期提早现象明显,因此,受气候变化的影响生育期会缩短;春小麦最适宜种植区域主要分布在东北三省,受气候变化影响,春小麦最适宜种植面积在不断增加,并且在内蒙古自治区增加最多;由于冬小麦可能种植界线的西扩和新疆地区冬小麦可能种植区域扩张,导致春小麦次适宜种植区和不适宜种植面积进一步减少。     

中国西北干旱半干旱区年平均气温的时空变化规律分析

利用中国西北干旱区138个测站,近46年历年平均地面月气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、子波分析等方法,分析了干旱区年平均气温对气候变暖的响应.结果表明:(1)中国西北干旱半干旱区年平均气温近46年增温率为0.34℃/10 a.新疆西部、青海高原东部的部分地方受大地形背风坡影响有不显著的上升趋势,其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖.(2)年平均气温标准差分布不均匀.除南疆和海东-陇南-带相对较小,该区其余大部分区域年平均气温的年际变化稳定性差.(3)蒙陕甘宁-塔里木盆地是该区气温变化最敏感的区域.年平均气温的演变在干旱半干旱区一致性程度较高.从20世纪70年代初期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期;全区性的前10个偏热年,全部出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,大多数也出现在1990年以后;气温异常变化存在5年和10年左右的周期,从15年以上的变化层次来看,气温趋势还在偏高的位置.(4)年平均气温存在演变的地域差异,蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反.(5)根据REOF分析将该区年平均气温异常细分为北部区、高原区、南疆区和东部区4个分区.西部干旱半干旱区年平均气温的转折存在区域差异,高原和南疆区单调增暖,无明显转折,北部区的转暖时间比较低纬度的东部大致要早5年左右.受高原"启动区"影响,其它区的突变比高原要晚3～10年,其它区的年代际变化比高原要晚1～2年.     

近50年来中国西北地区干湿状况时空分布

根据西北地区77个气象台站气候资料,并利用改进的Penman公式,计算了该地区1958年~2001年的44年平均潜在蒸散量的时空分布,并分析了与降水量变化之间的关系,得到4种类型潜在蒸散量与降水量年际变化的组合分布型。其中年平均潜在蒸散量减小而年降水量增大的组合占研究区站点总数的40%以上。分析潜在蒸散量及观测蒸发量与各气候因子的相关性,发现干旱区的蒸发与太阳辐射和风速有关。定义干燥指数为潜在蒸散量与降水量的比值,用来描述西北干旱区的干湿状况。对干旱区四个季节(春、夏、秋、冬)干燥指数近50年的线性变化趋势分析结果显示,干旱区春季大部分区域干燥指数呈增加趋势,即趋于变干;夏季大部分地区趋于变湿,但仅在新疆东部和甘肃西部较为明显;秋季新疆大部、甘肃西部和青海北部等地区趋于变湿,而干旱区东部区域则趋于变干。冬季干旱区大部分区域趋于变湿,只有新疆西南部和西北部及东部部分地区、甘肃西部和内蒙西部等地有变干趋势。     

过去50年吉林省玉米带玉米种植面积时空变化及其成因分析

吉林省中部的玉米带现已成为中国重要的商品粮基地。建国以来,玉米种植面积的时空分布发生了很大变化。过去50年间,吉林省中部玉米带的玉米种植面积占呈波动增加趋势,并在1996年达到最高值,1997年后又开始下降;1980年以后,即吉林省中部玉米带大规模产业化发展以后,玉米种植重心向东移动。对于玉米种植面积变化的原因分析表明,政策引导、农业科技和以及其与其它作物的经济收益比较优势是非常重要的驱动因素。另外,近些年吉林省玉米带年平均气温明显增加,冬季和春季增温较多,玉米带的玉米种植面积呈现出随气温增加而线性增加的趋势。     

气候变化对石羊河流域农业生产的影响

用石羊河流域气象站47 a气象观测资料和武威农试站37 a农作物生育资料,探讨流域气候变化背景下农业气象、水文变化特征及对作物布局、生育和产量形成的影响。结果表明:流域内≥10℃积温呈逐年代增加趋势,热量条件好转;气候干旱指数呈逐年代增大趋势,暖干化明显;来水量呈逐年代减少趋势,水问题日趋严重;受气候变暖的影响,易受旱害的高耗水作物春小麦种植面积减小,耐旱、喜温的经济作物玉米、棉花种植面积扩大;春小麦生育进程加快,生育期缩短,对产量形成不利,反之,对喜温作物玉米、棉花等提高产量和品质有利。     

新疆棉花种植面积时空格局演变特征及驱动机制研究

新疆棉花种植业发展迅速,已成为新疆国民经济的支柱产业之一,是农民增收的重要途径。对新中国成立以来新疆棉花种植业的调查数据进行统计分析,探究其时序演变规律和空间分布特点,并运用灰色系统关联分析和计量经济学的分析方法,构建棉花种植面积和其影响因素的交互作用关联度模型,定性与定量相结合揭示新疆棉花种植业发展的主要驱动力。研究结果表明:①自1949年以来,新疆棉花种植面积不断扩大,且表现出明显的阶段性和波动性,三大棉区即南疆棉区,北疆棉区,东疆棉区变化特点各异,其中南疆棉区起主导作用。按绿洲划分,以塔里木盆地绿洲棉区和西北沿边绿洲棉区变化明显。②棉花种植面积与各影响因素间的关联度都较强,其中,棉花种植面积与棉花单产的关联度最强;进一步建立作用关系模型,得出其弹性为0.883。③运用以上关联分析结果,将南疆棉区划分为最宜棉区、适宜棉区、不宜棉区3种区域,其中适宜棉区占50%以上,表明目前南疆棉花种植业发展基本合理,但处于不宜棉区的部分县市应该减少棉花种植或退棉,进一步优化农业种植结构。     

近40年西藏怒江河谷盆地的气候特征及变化趋势

利用1971-2008年西藏怒江流域9个气象站逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、日照时数等资料,分析了近40a怒江流域年、季气象要素的变化趋势.并计算讨论了变化趋势与经纬度、海拔高度的相关.结果表明:近40a流域年平均气温以0.26℃/10a的速率显著升高,增暖趋势比中国东北和西北弱.比淮河和华南强,与青藏高原相近.最高气温和最低气温都出现了增高的趋势,年平均气温日较差表现为一致的减小趋势,为-0.13-0.57℃/10a:年降水量以21.O mm/10a的速宰显著增加,各季降水均呈现增加趋势;年日照时数平均每10年减少31.7 h,以夏季减幅最突出.减幅比黄河流域、青藏高原东侧大;地温升高明显.流域上游季节性冻土最大冻结深度呈显著变浅趋势,以安多最明显.日照时数与降水量负相关显著.与夏、秋季大气水汽压呈显著的负相关;大部分站点日照时数的减少,与大气水汽压的显著增加和降水量的增多关系密切.总云量与日较差存在显著负相关.与夏季降水量呈显著正相关,相对湿度的变化不是总云量减少的主要原因.随着纬度的增加和海拔高度的上升,年平均气温升温幅度在加大,年降水量增幅也增大.日照时数的变化趋势仅与经度有着很好的正相关,随着经度的增加,冬季和夏季日照时数的减幅都在减小.     

近50年基于农作物种植结构的新疆绿洲农田蒸散发时空变化分析

基于农作物种植结构准确估算绿洲农田蒸散发,对中国西北干旱区水土资源优化配置和生态环境可持续发展有重要意义。利用1960-2010年县级农业统计数据和基于遥感提取的绿洲耕地分布数据,产生逐年的新疆绿洲三种农作物(棉花、小麦、玉米)种植比例时空分布数据集,并在此基础上利用Penman-Monteith单作物系数法估算农作物蒸散发。结果表明:1960-2010年全疆绿洲耕地面积持续增加,粮食作物占优势的单一种植结构类型已被经济作物替代,形成南疆棉花快速增加、北疆小麦快速减少的种植格局。近50年全疆三种农作物总蒸散发量增加了47.85%,棉花贡献率最高,其次为玉米,小麦最低。耕地面积和结构变化对绿洲农作物蒸散发时空分布和组成结构变化具有重要影响。     

中国棉花种植空间变化及其原因分析

采用地理信息系统软件对1980、1990、2000年中国县域棉花生产数据进行处理,生成棉花种植空间分布差异地图并对之进行分析。分析结果表明,1980～1990年,中国棉花种植空间迅速缩减地区是鄂南、鄂中、湘北、陕西中部、晋西棉区、冀西南棉区以及江苏东部部分地区,种植空间迅速扩展的地区是鲁西北、鲁西南、冀东南和豫南等地区;同时,新疆棉区以巴楚县为核心的南疆等地区种植面积增长迅速;1990～2000年,变异的最大特点是新疆棉花生产的崛起和山东、河北棉花生产的萎缩。引起上述变化的原因是由于经济、政策、技术及自然以等因素发生变化的结果。     

基于NDVI时间序列影像的天山北坡经济带农业种植结构提取

水资源匮乏是干旱区实现可持续发展的最大障碍。干旱区农业灌溉耗费大量的水资源，不同农作物在生长期所需的灌溉水量存在较大的差异，因此快速准确地了解干旱区的农业种植结构可以为节水型农业种植结构优化提供重要依据。以天山北坡经济带为研究区，以谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）云平台为支撑，以Sentinel 2以及Landsat 7-8的数据为遥感数据源，采取以下步骤进行研究区的农业种植结构提取：首先，为了简化农业种植结构提取的过程，利用一年最大NDVI值以及坡度信息构建耕地掩膜图层；然后，根据研究区内主要农作物的物候历，获取不同时间段内的最大NDVI值的时间序列数据以及农作物在一年中出现NDVI最大值的日期，并在此基础上构建一个包含10波段的特征波段影像；最后，结合野外实地考察获得的有效样本点以及经耕地掩膜图层掩膜后的10波段特征波段影像，利用随机森林分类器进行研究区的农业种植结构提取。分类结果表明：2018年研究区内棉花、玉米、小麦的总体分类精度为92.19%，Kappa系数为0.883。为了进一步将分类结果与统计数据进行对比，我们将训练得到的分类器应用于2017年的遥感影像，提取了研究区内2017年的农业种植结构信息，其分类结果表明2017年研究区内棉花、玉米、小麦的种植面积分别为5 270 km²、2 000 km²、2 340 km²，其相对精度分别为86.53%、77.54%、86.19%。     

黄河三角洲农作物种植分区的遥感研究

本文选取了一年中三个不同时相的TM影像,分别求出了三幅影像的NDVI分布图,将其合成为一幅影像图。由于不同区域种植的作物在三个时相中的NDVI变化是不同的,因此在NDVI合成图上会呈现不同的颜色区域。通过对不同颜色区域进行采样分析,可以确定桃红色区域为冬小麦、玉米(大豆)轮作区,蓝紫色区域为棉花、春玉米、杂粮种植区,亮蓝区域为水稻种植区,亮绿色区域为林地、草地。最后,根据不同颜色区域的NDVI变化特征用非监督分类和监督分类相结合的方法对影像进行了分类提取。这样便可对黄河三角洲农作物的种植情况进行宏观的了解,为农作物种植合理布局及农业可持续发展提供依据。     

西北干旱区极端气候水文事件特征分析

中国西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一。气候变化导致气候水文系统的不稳定性加剧,极端气候水文事件的频度和强度增大、重现期缩短,灾害程度加重。借助资料分析和文献阅读,对过去50 a中国西北干旱区极端气候/水文事件的发生规律、影响机制及未来趋势进行了梳理总结,主要结论如下：（1）西北干旱区的极端气候/水文事件呈逐年增加趋势,特别是20世纪70年代以来增加显著;气温和降水极值都表现为一致的增强趋势。降水量的增多是降雨频率和强度共同增加的结果。（2）中国西北干旱区低温、降水极值在1986年左右发生了明显的突变,高温极值在1996年左右发生突变。突变后,气温和降水极值均发生了显著增强变化。（3）北半球极涡面积指数和青藏高原指数对西北干旱区气候极值变化具有重要影响,冬季极值还受冬季北极涛动和北大西洋涛动等影响。（4）新疆地区有变暖湿趋势,而河西走廊东部则为变干趋势。强大的西伯利亚高压和增强的贝加尔湖气流造成新疆地区降水增加,而河西走廊干旱增加是由东亚夏季风减弱引起的。     

西北地区气候暖干化对作物气候生态适应性的影响

在综述西北地区现代气候变化基本特征是暖干化的基础上,重点揭示了冬小麦、春小麦 (夏粮)、玉米、马铃薯、谷子、糜子（秋粮）和棉花、胡麻、冬油菜、酿酒葡萄（经济作物）等10种主要作物的热量指标、水分指标和生长发育状况等对现代气候暖干化的响应特征。气候变暖对作物热量生态适应性的影响非常显著,作物需要热量指标比变暖前有提高的趋势;气候变干对作物水分生态适应性的影响非常敏感,作物需要水分指标比变干前有增多的趋势。气候暖干化对作物气候生态适应性的影响总体来说是利弊并重。对灌溉区作物是利多弊少,建议要创建干旱区现代农业发展模式来应对;对旱作区作物是弊远大于利,建议要建立一整套旱作农业生产机制来适应气候暖干化。提出了作物气候生态适宜度是气候暖干化对作物产生重大影响的重要原因。     

气温变暖对西北西风带冬季气温的影响分析

利用中国西北西风带139个气象站1961—2006年历年冬季气温资料,采用线性趋势分析、多项式拟合、EOF、REOF、Mann-Kendall、滑动t-检验、子波分析和功率谱分析等方法,分析了46 a西北西风带冬季气温对气候变暖的响应。结果表明:①中国西北西风带冬季气温近46 a增温率为0.55 ℃/10a. 增温显著的地方是陕西西部、甘肃、宁夏、内蒙古大部、青海中北部-塔里木盆地。仅青海的河南州局地有显著的下降趋势。表明除青海高原局部地区外其余大部分区域增温显著,同步响应全球变暖。②大部分区域冬季气温的年际变化稳定性差,青海高原相对稳定。③冬季气温的演变在西风带一致性程度较高。从20世纪60年代中期开始发生降温-升温转型,1986年有一次显著突变,其后气温达到一个更显著的增暖时期,21世纪初略有回落;全区性的前10个偏热年,80%出现在20世纪90年代及以后,各分区的异常偏热年,90%也出现在1990年以后;气温异常变化存在5 a左右的年际周期,在20 a以上的气候变化层次上,气温趋势还处在偏高的位置。④冬季气温演变存在地域差异。一是蒙新区和陕甘宁青区南北变化相反;二是蒙陕甘宁区和青海新疆区东西变化相反。⑤根据REOF分析将该区冬季气温异常细分为蒙陕甘宁区、高原区、北疆区和南疆区4个分区。冬季气温的转折高原区有异于其他区域,高原区单调增温,无明显转折,而其他区基本一致,在70年代初期转为上升,90年代中期转为下降阶段;冬季气温的突变也是高原区有异于其他区域,高原区1997年发生一次突变,而其他区域则一致为1986年突变。     

基于Hydrus-1d模型的农田SPAC系统水分通量估算——以山西省运城市董村农场为例

农田SPAC系统水分通量的研究对提高农业用水效率,缓解我国的水资源短缺现状具有重要作用.本文利用HydruS-1d模型,以山西省运城市董村农场为例,估算了研究区三种主要农作物(夏玉米、棉花和冬小麦)的农田水分通量.结果表明,在模拟期内,夏玉米、棉花和冬小麦的作物蒸腾占蒸散发(T/ET)的比值分别为84.7%、71.6%...     

中国棉花区划研究

本文根据自然生态条件、社会经济条件、棉花生产基本特征和布局现状,将我国棉区划分为五个一级棉区(大棉区)和十二个二级棉区(亚区),并对各棉区的条件、基础、存在问题和发展方向进行了分析评价。同时,还按照自然生态因素的地域组合,将各棉区的宜棉程度分为最适宜、适宜、和次适宜三个等级类型。     

基于太平洋海温的冬小麦春季湿渍害预测模型

为了进一步开展冬小麦春季湿渍害的预测预报业务工作,利用江苏省1969-2008 年60 个气象站常规观测资料和冬小麦产量资料,根据场相关分析原理,将江苏省春季湿渍害3 个风险区的湿渍害指数与太平洋海温资料进行相关普查,结果表明:3 个风险区的小麦春季湿渍害指数和西太平洋海温均存在高相关区,主要位于Nino 区和西太平洋北部海区,其相关程度随时间具有一定的变化趋势;挑选出与湿渍害指数相关的强信号海区作为预报因子,通过最优化相关处理提高预报因子相关性;经稳定性和独立性检验,创建了对应3 个风险区的冬小麦湿渍害指数预测模型,所有模型均通过0.01 显著性水平检验,拟合及试报结果理想,表明预测模型具有一定应用价值。     

中国沙尘事件的区域特征

AsevereduststormoccurredoverEastAsiainthemiddletendaysofApril1998.Afteroneweek,itsdustplumeaffectedthecontinentofNorthAmerica.Thisattractedtheattentionofmanyscientistsintherelatedcountriestoduststorms.InrecentyearsthenumberofduststormshasbeenincreasinginChina.Itisnotonlyanimportantsymptomofdesertificationfromslowerchangetofasterchange,butalsoareflectionofthesynthesisofenvironmentalstates,includingclimate,ecosystemandsoil,whicharealldeterioratingtosomedegrees.AccordingtothedefinitionofMeteo…