作物发育期积温计算方法及其稳定性

以山西介休农业气象试验站冬小麦京冬6号从出苗至三叶期为研究对象,比较3种模式的计算方法,分析期间日均温及积温与发育天数的关系,得到冬小麦在此期间发育期天数变化幅度最大。3种模式得到的有效积温变异系数都大于活动积温,活动积温中又以模式2稳定性最大。建议以模式2计算活动积温来模拟冬小麦出苗至三叶期的模拟。从统计角度分析,日均温与发育天数存在显著的线性负相关关系,但以日均温模拟发育进程是不准确的。模式3对温度的订正方法会产生日均温和积温偏离现象,日最高气温或最低气温高于上限温度时,订正结果将低于实际;日最高气温或最低气温低于上限温度时,订正结果将高于实际。作物模型中计算日均温和积温时,不宜采用模式3的订正方法。     

近30年东北春玉米发育期对气候变化的响应

基于1981—2010年东北地区55个农业气象观测站发育期数据、16个气象站逐日气象资料,采用趋势变率、秩相关分析、主成分分析和结构方程模型等方法,分析了近30年东北春玉米关键发育期的变化特征,探讨了春玉米发育期对不同时间尺度气象因子的响应规律。结果表明:1981—2010年春玉米关键发育期 (播种期、抽雄期、成熟期) 均有延后趋势,大部分地区春玉米生长前期 (播种期—抽雄期) 日数减少,生长后期 (抽雄期—成熟期) 日数增加,全生育期日数增加。在绝大多数年份,春玉米播种期在温度适播期之后,成熟期在初霜日之前。近30年对东北春玉米生育期日数影响最大的气象要素为温度,主成分分析结果显示,年际尺度的升温、温度生长期的延长和作物生长期的高温对生育期日数影响显著;结构方程模型指出,作物生长期的最高温度和最低温度对生育期日数影响有间接效应,主导气象要素能够解释生育期日数变异的44%。全球变暖背景下,东北春玉米发育期变化是作物响应气候变化和农业生产适应气候变化的共同结果。     

东北春玉米积温模型的改进与比较

积温是农业气象科研和业务工作中最常使用的指标之一,但由于受其他环境条件的影响,农作物生育期间的积温在年际间和地区间均表现出不稳定性。因此,如何对已有积温模型进行修正,使农作物生育期间积温计算值趋于稳定并反映实际情况,对农业生产和气象服务均有重要意义。该文以东北春玉米四单19为例,应用沈国权提出的非线性积温模型（简称NLM）进行拟合,分析了参数选择对积温稳定性的影响,提出使用平均温度的二次函数对线性积温模型（简称LM）进行修正（修正后模型称TRM）并进行效果分析,与NLM进行比较。结果表明:NLM拟合时参数P越小,模拟有效积温越稳定;NLM积温在年际间、地区间均存在差异,造成积温不稳定的主要因子是温度强度,与其他因子相关性较差;有效积温与生育期平均温度呈二次曲线关系,对LM的温度二次方修正结果与NLM结果比较发现,二次方修正方法具有可行性。     

浅谈作物积温的稳定性及其预报的准确性

在介绍积温相对稳定性的基础上,分析了气温、叶龄变化对积温值的影响。认为作物发育速度受高温抑制时,积温的不稳定性增大;当未受高温抑制时,积温有较好的稳定性。各地在进行积温预报时,应开展相关试验,并将不同地区有效积温的夜温差值进行比较订正,以提高预报准确性。     

东北春玉米非线性积温模型参数改进

结合我国东北地区春玉米生长发育的实际情况,以观测年份较多、观测地点较广为原则选取4个春玉米品种,分别为东农248、龙单13、四单19和丹玉13,利用生长发育观测资料和同期气象观测资料,判断4个玉米品种的相对熟型并对沈国权非线性积温模型（简称NLM）进行参数拟合,讨论参数的生物学意义及其与品种熟型的关系,对NLM进行有效改进及验证。结果表明:4个春玉米品种NLM均不存在无效参数,参数K与参数Q存在显著的相关性,说明K可能仅是一个统计参数,没有明确的生物学意义;积温在品种间存在显著差异,全生育期模型参数Q与多年站次平均有效积温或活动积温有较好的相关性,由于不同的积温意味着不同的玉米品种熟型,说明Q与玉米品种的熟型有关,将模型参数Q和K用反映玉米品种熟型的参数（有效积温、活动积温）表示,建立了适用于不同品种的通用积温模型,取得较好的应用效果。     

吉林省西部地区玉米关键发育期气候分析和预报

本文采用1981—2007年吉林省西部代表台站气象和玉米发育期观测资料,根据积温学说和当地玉米生长与气象条件的关系,建立了吉林省西部地区玉米主要生长发育期预报模式。经过资料验证,证明预报效果较好,预报方法可以用于当地玉米发育期预报或评估。     

阿拉善盟孪井滩地区春玉米与气象影响因子拟合度分析

基于孪井滩气象站2010—2020年气象观测资料及同时段春玉米观测及气象统计数据,分析春玉米的发育期和产量结构与气象要素的拟合度分析,结果显示：春玉米的理论产量与4月上旬平均气温和8月下旬平均气温存在很好的二项式回归关系,决定系数分别为R²=0.7444和R²=0.8128;株籽粒重与密度、乳熟期果穗粗存在很好的二项式回归关系,决定系数分别为R²=0.7119、R²=0.7140,密度大于5.17株/m²时,株籽粒重呈明显减少的趋势。所以,根据当地的天气情况合理安排春玉米田间管理,对于促进春玉米生长发育、提高产量和品质很重要。     

积温对比法在鸭梨始花期预报中的应用

利用2012—2018年鸭梨花芽发育实景观测照片,精准判定每个鸭梨花芽发育物候期节点发生时间,以此为依据统计鸭梨花芽每个发育物候期的气象要素数据,以物候期为单位分析气象影响因子对花芽发育过程的影响。研究表明:温度在鸭梨花芽发育各阶段起主导作用,筛选出鸭梨花芽萌发到始花、开绽到始花、露蕾到始花3个时段日平均气温≥0℃活动积温和≥3℃有效积温,作为制作鸭梨始花期预报的积温指标计算鸭梨开花日期,得到"积温对比预报法";经2016—2018年应用检验:预报时效10～12d时预报结果与鸭梨开花实况误差在1～2d以内,预报时效7d时预报结果与鸭梨开花实况完全吻合。本研究克服了传统植物花期预报研究因花前物候资料匮乏、不能进行花前发育期分析的缺陷,并把"中长期天气预报产品"引入了花期预报方法的使用,为植物花期预报研究方法提供了新思路。     

气候适宜度在华北冬小麦发育期预报中的应用

利用华北地区39个代表站,1971-2011年逐日最高温度、最低温度、降水量、日照时数、土壤水分、冬小麦发育期和农业气象指标等资料,在考虑_十壤水分和降水对冬小麦不同生长发育阶段的不同影响基础上,建立了冬小麦水分适宜度计算方法,结合温度适宜度和日照适宜度,构建了冀、鲁、豫冬小麦气候适宜度评价模型。以冬小麦气候适宜度为预报因子,建立了冀、鲁、豫3省9个区域冬小麦发育期预报模型。模型回代检验结果表明,不同区域模型的模拟天数与实际天数的平均误差均在1-2天之间,不同发育阶段模型的模拟天数与实际天数的平均误差均在4天以内;模型预报检验表明,各区域不同发育阶段的预报天数与实际天数的误差大多数在3天以下。     

近36年东北地区春玉米气候资源利用率评估

应用1981—2016年中国东北三省170个气象台站的逐日气象资料和50个农业气象观测站的春玉米发育期资料,在前人研究的基础上,采用基于层次分析法和熵权法的组合权重赋权法,对农业气候资源适宜指数模型进行了改进,分析了东北地区春玉米气候资源利用率的时空分布特征。结果表明:东北地区春玉米不同发育阶段的气候资源利用率从大到小排序是,抽雄-成熟期的出苗-拔节期的拔节-抽雄期的播种-出苗期的。从空间分布看,气候资源利用率在播种-出苗期吉林东部的长白山区的最低,热量不足是主要影响因素;出苗-拔节期大兴安岭东部、黑龙江北部和吉林东部长白山区利用率较低,其余大部利用率较高,水分是主要限制因子;拔节-抽雄期吉林和辽宁东部的长白山区的最低;抽雄-成熟期大部分地区利用率较高,且从北到南呈明显递增趋势,黑龙江后期热量不足可能对玉米成熟不利。从时间演变看,播种-出苗期各省利用率在2010年之前增高,之后开始下降,其他发育阶段黑龙江的年代际波动较大,吉林和辽宁的年波动较小。     

农业设施环境要素调控技术研究及应用现状

提高数值预报产品的释用水平是提高预报准确率的有效措施。针对当前数值预报产品释用中通常存在的预报因子的瞬时量与预报降水的累积量这样一个时间尺度不相匹配的问题，本文提出了用相应时段内预报因子的累积量预报累积降水的预报方案。经检验，用此方法处理的累积因子与降水量之间的相关系数比瞬时因子有明显提高。以此为依据，以HLAFS数值预报产品为资料，用累积因子建立了忻州市汛期降水分县预报方程，取得了较好的使用效果。     

小麦发育期对冬季积温变化的响应分析

利用沁阳站1980-2007年冬季积温和小麦发育期资料,分析了冬季积温和小麦发育期的变化规律,用相关分析和典型年份对比方法探讨了冬季积温对小麦发育期的影响.结果表明:1980-2007年冬季积温增加率为6.8(℃·d)/a,1995年以后小麦发育期基本持续提前;冬季积温与冬小麦各发育期呈负相关,最显著的是起身期,其次是抽穗、开花、返青期;冬季积温典型偏高年份作物平均发育期比典型偏低年份的早,最明显的是起身期,提前了26 d,其次是返青期为21 d,再次是全生育期为16 d.     

巴州春季气温趋势分类及预报

提出一种对春季气温趋势分类的方法，用чeσbцшeB多项式和EOF展开方法，求出一组系数，并根据这些系数把春季气温趋势分为5类，用上述方法明确地描述春季气温趋势的特征，更进一步从冬季500hPa平均图中选取预报因子，对春季气温趋势作出预测。     

气象干旱指数在东北春玉米干旱监测中的改进

利用土壤相对湿度数据和县级春玉米单产数据,在气象干旱指数SWAP（standardized weighted average of precipitation）的基础上,研究我国东北地区春玉米受干旱影响的界限指标,结果表明:SWAP在春玉米播种-出苗期低于-0.9,出苗-拔节期低于-1.0,拔节-抽穗期低于-1.2,抽穗-乳熟期低于-0.7时,土壤相对湿度偏低,即气象干旱一般为中旱时,不利于春玉米生长。以此构建春玉米干旱指数,对比我国东北地区春玉米干旱指数与省级农作物干旱受灾面积的关系,发现两者相关关系显著,尤其在典型干旱年份,两者对应关系更好,说明构建的东北地区春玉米干旱指数能够较好地反映干旱对春玉米的实际影响。利用东北地区县级春玉米单产数据对春玉米干旱指数进行等级划分,划分结果可为东北地区春玉米防旱减灾和安全生产提供参考。     

MOS温度预报中最优训练期方案

以欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 模式细网格地面气温为预报因子,设计多种训练期方案进行2014—2015年福建省气象站每日两次1~7 d的日最高气温和日最低气温MOS (model output statistics) 预报,并进行检验和改进。准对称混合滑动训练期方法为取预报日之前和前1年预报日之后相同日数的样本混合而成,分1年期或多年期。结果表明:准对称混合滑动训练期方案优于滑动训练期方案和传统季节固定期分类方案,且2年期优于1年期。以不同周期确定最佳训练期日数的方案应用对比显示,以年为评估周期优于以月为评估周期以及更短时间周期。在2015年日最高气温和日最低气温MOS预报中,基于上年度评估所得最佳训练期日数,2年期准对称混合滑动训练期方案较ECMWF模式细网格产品质量有较大提高,优于预报员预报,有较好的应用参考价值。     

Evaluation of Agricultural Climatic Resource Utilization During Spring Maize Cultivation in Northeast China Under Climate Change

Agricultural climatic resources （such as light,temperature,and water） are environmental factors that affect crop productivity.Predicting the effects of climate change on agricultural climatic resource utilization can provide a theoretical basis for adapting agricultural practices and distributions of agricultural production.This study investigates these effects under the IPCC （Intergovernmental Panel on Climate Change） scenario A1B using daily data from the high-resolution RegCM3 （0.25° ×0.25°） during 1951-2100.Model outputs are adjusted using corrections derived from daily observational data taken at 101 meteorological stations in Northeast China between 1971 and 2000.Agricultural climatic suitability theory is used to assess demand for agricultural climatic resources in Northeast China during the cultivation of spring maize.Three indices,i.e.,an average resource suitability index （Isr）,an average efficacy suitability index （Ise）,and an average resource utilization index （K）,are defined to quantitatively evaluate the effects of climate change on climatic resource utilization between 1951 and 2100.These indices change significantly in both temporal and spatial dimensions in Northeast China under global warming.All three indices are projected to decrease in Liaoning Province from 1951 to 2100,with particularly sharp declines in Isr,Ise,and K after 2030,2021,and 2011,respectively.In Jilin and Heilongjiang provinces,Isr is projected to increase slightly after 2011,while Ise increases slightly and K decreases slightly after 2030.The spatial maxima of all three indices are projected to shift northeastward.Overall,warming of the climate in Northeast China is expected to negatively impact spring maize production,especially in Liaoning Province.Spring maize cultivation will likely need to shift northward and expand eastward to make efficient use of future agricultural climatic resources.     

春玉米穗分化期低温对产量构成因素的影响

为探讨低温冷害对东北地区春玉米的影响,确定障碍型冷害对春玉米生育的影响程度,2015年以郑单958玉米品种为试验材料,利用人工气候室模拟低温（13℃,15℃,17℃）研究穗分化期（前期、中期、后期）春玉米产量构成因素和光合特性的影响。结果表明:春玉米在穗分化期受不同低温影响后,观测到的产量构成因素和光合特性的变化趋势相似;与对照相比,低温处理后,春玉米穗长和穗粒数显著减少、穗粒重显著降低,且温度越低,持续时间越长,影响越重;穗粗和百粒重变化不显著;穗分化前期低温对春玉米穗粒数影响最重,中期次之,后期较小;低温处理后春玉米叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率均显著降低;穗分化期春玉米遭受障碍型低温冷害造成穗粒数减少是减产的主要原因。研究结果可为春玉米障碍型低温冷害影响评估提供参考。