基于DEM的农业指标温度分析——以甘肃河东地区为例

基于甘肃河东地区61个气象近30a(1971—2000年)的气温资料计算了≥0℃、≥10℃积温;利用地理信息系统(GIS)技术对≥0℃和≥10℃积温进行了数据栅格化.结果表明:甘肃省河东地区≥0℃积温、≥10℃活动和有效积温与经度和海拔的相关性达到极显著水平,推算积温与实际积温的相对误比较小,数据栅格化的≥0℃积温、≥10℃活动和有效积温空间分布比实际积温更突显地域差别,这种巨大差异对农业结构的多样性发展提供了条件;气候变暖使热量资源增加,对农业的影响还与降水资源有关系.     

黑龙江省≥10℃积温时空变化特征

积温是作物种植界限的重要参考依据, 分析其变化特征可为农业气候区划、合理种植农作物等提供科学依据. 基于黑龙江省62个气象站点1961-2014年的逐日平均气温资料和地理信息数据, 采用多种气候统计方法, 建立多元线性回归模型, 分析了近54年来黑龙江省≥10℃积温的时空变化特征.结果表明: 1961年以来, 黑龙江省≥10℃积温初日明显提前, 终日显著推迟, 持续日数增加,≥10℃ 积温显著上升, 在1994年发生突变;≥10℃积温随着纬度的增加逐渐降低, 随海拔的升高而减少, 低于1 900℃积温区域所占面积有逐年减少的趋势, 2 700℃以上积温区域所占面积呈显著增加趋势; 随着黑龙江省积温的增加, 积温带明显向北、向东移动, 第一和第二积温带面积显著增加, 第六积温带面积显著缩小.     

气候变暖对河西走廊棉花生产影响的成因与对策研究

揭示了气候变化对河西走廊棉花生产有着显著影响,实际上使其生育期延长20天,霜前花减少30％;适生区域提高100 m左右,面积扩大7倍;衣分提高2个百分点,气候产量增加54.3％的基本事实。探明了现代气候变暖对高原地区喜热作物棉花产生非常有利影响的重要原因,是由于≥10℃积温升高131℃,裂铃至停止生长关键期增温30℃;最低气温升高0.9℃,春季增温加快,秋季降温减缓,使生长期热量资源得到较大补偿,气候生态适应性更适宜,与棉花生理需求指标更接近。预测未来10～15年内≥10℃积温可能增加100～300℃,适生区域升高100 m左右,建议稳步扩大面积20％～30％,并提出按不同种植区域采取相适应的农业生产技术等建议。     

作物相对水分利用效率与理论节水潜力

作物水分利用效率是评价农业用水效率的重要指标,由于气候差异,采用作物水分利用效率评价不同区域的用水效率可能存在一定误差,尚缺乏深入研究。基于潜在水分利用效率指标和气象数据,计算了2014年中国小麦、玉米和水稻在充分灌溉条件下的潜在水分利用效率,分析了区域气候差异对作物水分利用效率的影响,提出了相对水分利用效率和理论节水潜力的概念和计算方法,并进行了实例研究。结果表明:各类作物在不同站点的潜在水分利用效率的标准差为0.49~1.01 kg/m3,多数作物潜在水分利用效率的空间差异大于实际水分利用效率的空间差异;主要作物的平均相对水分利用效率为50.7%,其理论节水潜力为884.8~4 064.5 m3/hm2;作物水分利用效率和广义节水潜力指标可能高估或低估作物的用水效率和节水潜力。研究认为在比较区域间作物的水分利用效率时不能忽略气候差异的影响;由于考虑了区域气候差异,相对水分利用效率和理论节水潜力指标更合理。     

气候变暖对甘肃夏秋季作物种植结构的影响

采用≥0℃、≥10℃积温和<0℃负积温与冬小麦、春小麦、玉米种植面积对比分析.结果表明:陇中旱作区<0℃负积温与冬小麦种植面积为显著正相关、与春小麦种植面积为显著负相关;≥0℃积温与河西灌溉区春小麦和陇东南旱作区冬小麦种植面积为较显著负相关;≥10℃积温与河西和河东玉米种植面积为显著正相关.气候变暖使陇中冬小麦种植面积迅速扩大、春小麦种植面积减少;陇东南冬小麦和河西春小麦种植面积减少;甘肃省玉米种植面积迅速扩大,夏秋作物种植结构发生显著改变.     

西北干旱半干旱区春小麦生长对气候变暖响应的区域差异

对分别位于西北特干旱、干旱、半干旱3种主要气候类型区的敦煌、武威（1981—2005年）、定西3个农业气象观测站(1986—2005）年的气候变化对春小麦各个物候期及其产量的影响进行分析，结果显示：不同台站的气候变化模式在时间和空间上都不同，武威和定西的气温增加而降水量减少，气候均呈现暖干化趋势，但前者的变化量大于后者。所不同的是敦煌站的气温和降水量都呈增加趋势。相关分析结果，一方面显示了在不同的气候类型区，影响春小麦生长的主导因子不同，影响敦煌、武威、定西3站春小麦生长期天数和产量的主导气象因子分别为≥0℃积温、日均温、降水量。另一方面也显示了同一气象因子对不同地区作物的影响程度、强度和方向都不同，日均温的增加对不同地区春小麦生长期的负效应表现为武威＞敦煌＞定西；≥0℃积温对春小麦生长期和产量的正效应表现为敦煌＞定西，对武威春小麦的生长期有正影响，而对产量有负影响；降水量对半干旱雨养农业区定西春小麦生长期和产量的正影响最大且极为显著（P＜0.01）；日照时数对不同地区春小麦整个生长期和产量的正影响敦煌＞定西＞武威。气候变化最终导致敦煌站春小麦的产量以8.8 g/（m2·a）的速率显著增加，武威、定西受气候暖干化的影响，春小麦产量分别下降0.3 g/（m2·a）、5.5 g/（m2·a）。造成这些差异的主要原因可能是各地的气候条件不同，其次是各地的栽培条件、田间管理（如灌溉、施肥、病虫害防治）等非气象因子的不同所致，各地作物的生长及产量形成都是气象因子和非气象因子共同作用的结果。 [HT5H]关〓键〓词：[HT5K]区域差异；响应；气候变暖；春小麦  [HT5H]中图分类号：P463.2;S162.5〓〓〓文献标识码：A[HT5SS][HK]     

全球气候增暖对甘肃农作物生长影响的研究进展

系统总结了甘肃省科技攻关重大项目“甘肃干旱生态环境对全球气候变暖的响应研究”等3个课题的主要成果和研究进展。在揭示甘肃省现代气候变化基本特征是冬暖夏干的基础上,比较系统地综述了越冬作物（冬小麦、冬油菜）、喜凉作物（春小麦、马铃薯、胡麻）和喜温作物（玉米、棉花、酿酒葡萄）等8种主要农作物的生长发育、适生种植区高度和种植面积、产量和品质等对现代气候变化的响应特征。现代气候变化对甘肃农作物生长的影响非常突出,已对农作物安全生产与农业可持续发展构成了严重威胁。其研究结果为建立现代农业发展模式,旱作农业生产机制,农作物安全生产提供科学的指导意见。     

乌鲁木齐河源区44a来气候变暖特征及其对冰川的影响

应用乌鲁木齐河源区大西沟气象站1961-2004年44 a逐日气象观测资料,从最高、最低气温、日较差及积温变化角度分析了河源区的气候变暖特征.结果表明:最低、最高、年平均气温、冬季极端最低气温均呈升高趋势,并且最低气温的上升幅度大于最高气温的上升幅度,呈非对称性变化;气温日较差有显著变小的趋势;日照时数有变少的趋势,可能与大气中水汽含量的增加、云量增多有关,显示了大气水汽温室效应在气候变暖过程中的重要作用.河源区云量出现主要在下午到晚上,其增多显示的水汽温室效应使最低温上升明显,进而对冰川的消融和冰川冰的增温产生影响.计算了稳定通过T≥0℃的气候积温,其与冰川物质平衡相关性最大.最后讨论了积温变化趋势与1号冰川物质平衡的关系以及冰川对气候变化的敏感性.     

西北地区特色作物对气候变化响应及应对技术的研究进展

总结了白兰瓜、 大樱桃、 酿酒葡萄、 苹果、 桃、 当归、 党参、 黄芪、 甘草、 枸杞等10种特色作物的生长发育、 种植区域、 气象灾害、 生物量、 产量与品质等对现代气候暖干化的响应特征. 结果表明: 气候暖干化使多年生特色作物萌芽或返青提早, 生长发育速度提前加快; 瓜果类作物全生育期缩短, 根类作物全生育期延长; 使种植区的高度提高150 m左右, 向更高纬度扩展, 种植面积迅速扩大. 对旱作农业区的特色作物气候产量下降, 对灌溉农业区的影响较少, 有利于喜温凉特色作物气候产量增加, 对较耐旱的影响较轻, 对不够耐旱受到较大的影响.有利于提高瓜果类作物的品质, 尤其含糖量提高. 提出了建立特色作物种植基地或示范区, 实现农工商产业系列服务, 创建现代农业发展模式和管理新模式适应气候变化; 制定精细化综合农业自然资源区划, 合理调整种植结构; 根据未来气候预测和不同气候年型调整作物种植比例; 加强气象灾害监测、 评估、 预警与防御工作等4个方面的措施应对气候暖干化.     

灌区干旱风险评估模型研究

根据风险理论,建立了包括农业干旱发生概率、抗旱能力、受灾体种植面积比等多因子的灌区农业干旱风险评估模型。并将相对产量作为灌区农业干旱评估指标,能够反映土壤 作物 大气系统中水分运动对农业生产的影响,利用该指标结合干旱风险评估模型对灌区农业干旱进行风险评估,分析出灌区各种作物对干旱风险度影响最大的生育阶段和风险度最高的农作物,以便灌区制定合理的抗旱方案以减小灌区干旱损失。     

Comparative Studies on the Harm Characteristic of Hot-dry wind and High Temperature Heat Waves

This paper summarized six aspects such as the harm characteristics, type and index, climatic characteristics, causes, responding to globe changes, protecting technology and answering tactics of hot-dry wind and high temperature heat wave. There is distinction and relationship between hot dry wind and high temperature heat wave. This includes that both of hot-dry wind and high temperature heat wave belong to serious shorter time scale weather disasters. Lower humidity and higher temperature are their main characteristics. The two causes of abnormal circulation characteristics and impacts of the disasters from climate change are basically the same. The disasters may occur in the same area during the same period. Arid season is helphul for their development and aggravation damage. There are differences on harm characteristics, type and index, climatic characteristics, protecting technology and answering tactics in this two weather disasters in that the high temperature heat wave is the comprehensiveness meteorological disasters and dry-hot wind is the agrometeorological disasters.     

渍害田地下排水设计指标的研究

在降水集中的湿润平原地区,由于地下水位过高,引起土壤过湿,作物受到渍害威胁。为了提高作物产量需要修建排水系统,降低地下水位。在采用稳定流方法进行排水设计时,常以允许最小地下水埋深和相应排水系数作为设计指标,在用非稳定流方法设计时,多根据一次降水后允许的地下水位降速作为排水设计指标。随着计算机的发展,地下水动态计算日益方便,在作物产量与地下水动态关系的基础上,提出了采用作物生长期或生长阶段地下水动态作为指标的多种形式,如累积超标深度SEW_x、抑制天数指标SDI、累积减产指标CRI等。对渍害田排水设计指标的研究现状及展望进行了论述。     

Modeling the Effects of Future Outflow on the Abiotic Habitat of an Imperiled Estuarine Fish

Future development and climate change pose potentially serious threats to estuarine fish populations around the world. We examined how habitat suitability for delta smelt (Hypomesus transpacificus), a state and federally protected species, might be affected by changes in outflow in the San Francisco Estuary due to future development and climate change. Forty years of sampling data collected during fall from 1967 to 2008 were examined to define abiotic habitat suitability for delta smelt as a function of salinity and water transparency, and to describe long-term trends in habitat conditions. The annual habitat index we developed, which incorporated both quantity and quality of habitat, decreased by 78% over the study period. Future habitat index values under seven different development and climate change scenarios, representing a range of drier and wetter possibilities, were predicted using a model which related estuarine outflow to the habitat index. The results suggested that each of the scenarios would generally lead to further declines in delta smelt habitat across all water year types. Recovery targets for delta smelt will be difficult to attain if the modeled habitat conditions are realized.     

基于Cobb-Douglas生产函数的新疆各地区典型作物生产水足迹驱动因素研究

水资源紧缺是限制我国西北干旱区农业发展的主要瓶颈,正确评估地区农业用水效率及其影响机制,可为提高农业用水效率提供理论依据。以新疆为研究区,基于1988-2015年的长系列数据,分别计算出历年北疆、南疆、东疆典型作物（小麦、棉花）生产水足迹,并采用Cobb-Douglas生产函数定量分析气象因素（年降雨量、年日照时数、年均温度、年均风速、年均湿度）和技术因素（农机总动力、有效灌溉率、化肥施用折纯量）对作物生产水足迹的影响贡献率。结果表明： 1988年至2015年,东疆小麦、棉花生产水足迹显著高于北疆和南疆,在气候变化和技术进步的综合影响下,各地区典型作物生产水足迹逐年降低,其中技术进步对新疆典型作物单产水足迹影响显著高于气候因素,是驱动新疆各地区典型作物生产水足迹变化的主要控制因素。地区尺度上,北疆、南疆、东疆气候变化和农业技术发展均呈现显著的地区差异,总体来看,北疆气候条件最适宜作物生长,东疆气候最为恶劣,北疆、南疆农业技术发展速率整体上高于东疆。     

Progress and Prospects of Research on Climatic Suitability at Home and Abroad

The research progress of climate suitability at home and abroad was briefly reviewed in this paper, which was divided into three stages: The initial stage of research, the initial development and application stage, and the application research warming stage. The main achievements and progress of climate suitability in China were also introduced from three aspects as follows: Improvement of climate suitability model, extension of climate suitability applications and development of climate suitability model. Based on the impact of climate change on agriculture and the weak links in climate suitability research, the focus and hotspot of future climate suitability research were proposed, which will be five important directions:The climate suitability model proceed from crop growth model, the climate suitability research proceed from characteristic agriculture, the climate suitability research proceed from climate change, the climate suitability model based on different theories and the climate suitability evaluation index research.     

气候适宜度国内外研究进展及展望

简要概述了国外在气候适宜度方面的研究现状,回顾了我国在气候适宜度方面的研究历程,将气候适宜度研究划分为3个阶段:研究的起步阶段、初步发展应用阶段及应用研究升温阶段。从气候适宜度模型的改进、气候适宜度应用的延伸及气候适宜度模型的发展3个方面介绍了我国在气候适宜度方面的主要成果和进展;从气候变化对农业的影响角度及气候适宜度研究存在的薄弱环节等方面,提出立足作物生长模型的气候适宜度模型研究、立足特色农业的气候适宜度研究、立足气候变化的气候适宜度研究、立足不同理论的气候适宜度模型研究和气候适宜度评价指标研究等方面将是未来气候适宜度研究的重点和热点。     

气候变化对中国农业温度阈值影响研究及其不确定性分析

气候变化影响的温度阈值已经成为国际谈判的焦点问题。利用区域气候模式和作物模型相连接的方法,在50 km×50 km的网格尺度上模拟了IPCC (International Panel of Climate Change) SRES (Special Report on Emissions Scenarios) A2和B2情景下2011—2040年、2041—2070年和2071—2100年我国3种主要粮食作物（水稻、小麦和玉米）的平均单产变化情景,结合同时段的中国地区温度升高状况分析了造成我国主要粮食作物产量持续下降的升温阈值,并对阈值研究中的不确定性进行了初步分析。结果表明：如果同时考虑升温和CO2的肥效作用对作物的影响,目前预测的气温升高范围（0.9～3.9℃）中将不存在威胁我国粮食生产的温度阈值;而如果仅考虑升温对作物的影响时,全国平均温度升高2℃以后,将导致我国粮食单产水平的持续下降,威胁未来的粮食生产;气候变化适应措施如充分灌溉、播种期的调整和品种更替对阈值的确定有一定的影响,如单考虑充分灌溉可以使上述升温阈值延后到2.5℃左右,而播种期的调整和品种的更替也会对产量和产量变率造成一定的影响,进而调整温度阈值;目前研究的不确定性主要来源于情景、方法和适应措施3个方面。