未来气候变化对中国东北地区水热条件影响的数值模拟研究

结合DKRZ　OPYC模式在中国东北地区的模拟试验结果,利用随机天气模式WGEN对该地区未来水热条件的可能变化进行数值模拟,由此可以克服以基准气候下建立的线性统计关系,通过大尺度平均气候要素研究气候资源变化的不足。文中不仅给出了农业气候资源基本特征量的变化,如作物生长季、≥0℃有效积温和不同时间尺度的平均降水量等,而且详细分析了2×CO2气候情景下,该地区极端气候要素值的可能变化,如生长秀内极端平均最高气温、冷害低温如日、≥30℃高温日、≥50mm暴雨日和日最大降水量等。文中还针对不同作物类型,以作物需水量和缺水量,模拟了未来气候条件下,该地区主要农作物春小麦、春玉米和一季稻水热条件匹配状况的可能变化。结果表明,未来增温有利于改善东北地区当前的热量条件,减轻低温冷害的危害;降水量增加有利于改善干旱地区作物的供水条件,提高作物产量。但是由于降水的增加不足以补偿增温引起蒸发蒸腾的增强,东北地区主要作物生长发育期间水分普遍不足,在没有灌溉条件的地区,农业产量将受到影响。另外,平均气候变化以后,气候极端值的变化将更加剧烈,因此,异常天气灾害对农业的危害程度有可能增加。     

冬春棚室芹菜增产技术措施

芹菜是较耐低温的作物，是冬春保护地栽培的主要作物品种之一。芹菜产量的高低，质量的优劣，除受品种因素影响外，主要受温度、水分、光照、土壤等综合环境因素所制约。芹菜的食用部分，主要是以茎柄为主的植株营养体部位。在满足上述生长环境条件下，根据植株体不同时期生长发育规律的需求，采用植物生长剂等促控技术措施，能有效的促进芹菜植株体的生长速度，实现高产质优的需求目标。     

西藏气候特征及对农业影响

西藏气候多样性的变化导致农作物的生长也受到一定的影响,如西藏各地区降水量和温度各不相同。按照气候产能的划分可分为暖湿型、冷湿型以及冷干型。暖湿型土壤中的水分较多,在较厚土层中仍能供给植物生长所需的水分;冷湿型适用于胡麻等作物的生长环境,易于抗旱抗寒;对与冷干型适合青稞小麦等作物的生长。笔者将从西藏的降水量和温度变化两个气候因素对农作物的生长影响进行详细的分析。     

典型草原在自然条件下不同生长季作物系数的变化规律

作物系数是计算作物需水量的重要参数。本研究依据锡林浩特国家气候观象台2011年~2014年气象要素值和大型蒸渗仪的数据,利用水量平衡法计算了内蒙古典型草原区的作物系数,分析了其在自然条件下不同生长季作物系数的变化规律。     

西藏色季拉山急尖长苞冷杉林小气候特征的初步研究

本文通过对色季拉山暗针叶林林内和采伐迹地(林外)的小气候要素对比分析，从能量和水分状况比较出：林内总体热量水平稍高于林外，但变化幅度不大。在生长季，林外地表温度的日较差大于林内。水分状况，林外虽然承接的降水量大于林内，但其降水多以地表径流方式流失，且蒸发量大，总体水平上林外较林内差。     

淮河流域降水变化对主要农作物气候生产潜力的限制

针对淮河流域粮食主产区旱涝灾害频繁,严重制约粮食作物生产能力的问题,本文基于淮河流域171站1971-2010年的气象资料及121站作物历年生育期资料,采用气候生产潜力逐级订正模型计算了冬小麦、夏玉米和一季稻的气候生产潜力,着重分析了气候变暖背景下降水变化对作物气候生产潜力的影响。结果表明:近40年淮河流域三种主要农作物的气候生产潜力以一季稻最高,其次是夏玉米,冬小麦最低;各作物气候生产潜力的年际间变异系数均超过10%,其中冬小麦超过20%,但三种作物均无显著的时间变化趋势。各作物气候生产潜力占光温生产潜力的比例(简称气候比)以冬小麦最低,多年平均值仅为49.7%,且变异系数达到25.4%;夏玉米和一季稻的多年平均值分别为67.3%和66.4%,变异系数仅为12.9%和16.3%。降水变化对三种作物气候生产潜力的限制以冬小麦最大,其次是夏玉米,一季稻最小。冬小麦生育期间降水量严重不足,且降水变异系数大,构成了对气候生产潜力的双重限制作用;夏玉米生长季内降水量的偏多偏少和变异系数均是限制夏玉米的气候生产潜力的主要因素;一季稻的气候比则仅与生长季降水量相关显著,气候生产潜力主要受降水量多少的影响。     

河北省运东地区农业水资源合理调配

本文以旬为最小时间,自然乡及其不同作物播种面积为最小空间计算单元。在对农作物需水和来水要素进行逐项逐旬系列年分析后,采用时空同步长系列对比分析法,对农作物需水的自然平衡状态进行了计算及分析。并以此为基础,利用不同灌区的系列年灌溉可供水量及区内作物结构等资料,采用目标规划’方法,对不同灌区系列年可供水量,进行不同作物之间的最优分配计算及分析,即空间调配。 由于作物不同生长阶段的需水特性和水分贡献程度不同,据此,本文采用N·H·RAO博士提出的作物灌溉用水动态优化配水模型:     

北方农牧交错带作物耗水特征及其与气温和降水的关系——以内蒙古呼和浩特市武川县为例

当前干暖化的气候变化趋势对北方农牧交错带农作物生长发育产生了重要影响,研究农作物耗水特征及其与气温、降水的关系对指导当地农业生产与生态建设具有重要意义。本文以北方农牧交错带内蒙古呼和浩特市武川县为例,基于1960年-2007年的气温、降水等气象资料和1983年-2007年的土壤水分数据,分析气温、降水变化特征,划分降水年型,研究小麦、莜麦和马铃薯三种当地典型作物的生育期耗水特征,探讨气温、降水对作物耗水的影响。研究表明：近50年来,武川气候呈现干暖化趋势,生长季平均温度每年升高0.03℃,生长季降水每年减少0.9mm;近25年来,干暖化趋势更加明显,生长季平均温度每年升高0.08℃,生长季降水每年减少2.5mm;作物耗水量随之呈现减少趋势,小麦耗水量平均每年减少1.65mm,莜麦每年减少2.04mm,马铃薯每年减少3.85mm。作物耗水量在不同年型表现出差异性。马铃薯、莜麦耗水量明显多于小麦。降水变化对作物耗水量影响显著,当前气温升高、降水减少的趋势不利于北方农牧交错带作物生产,培育抗旱品种、发展抗旱栽培管理措施是适应气候变化的重要途径。     

地质环境质量的影响因素分析

地质环境质量的好坏主要取决于地质环境为人类提供资源的丰富与否以及生活环境的适宜程度,其次取决于地质环境相对于生物生存与生活的适宜程度。所以,地质环境的优劣应取决于以下几个主要方面：地质环境适宜于人类生存和生活的程度;地质环境中资源的丰富程度以及利用适宜性;目前地质环境受破坏或污染的程度;地质环境在受内外动力地质作用下的脆弱性等。     

青海湖流域不同海拔高度土壤水分时空变化特征

在气候变化背景下探讨流域不同海拔高度的土壤水分状况,对于深入认识变化环境下流域水资源特征具有十分重要的意义。本文通过对青海湖流域不同海拔高度的土壤水分采样,探讨了流域土壤水分的时空变化规律,并对生长季流域不同海拔的水分盈亏状况进行了初步分析,结果表明:(1)流域平均土壤含水量在生长季旺期达到峰值(28.79%),生长季初期(22.81%)和生长季末期(22.91%)相对较低;随海拔的升高,流域土壤含水量不断增加,且在生长季旺期增加最为显著(P0.01);(2)经过一个生长季,湖滨3200~3300m海拔范围内土壤水分收支略有亏缺,减少1.24%,3300~3400m和3400~3600m海拔范围内,水分收支基本平衡,分别增加0.54%和-0.57%,3600~3800m海拔范围内,水分收支有所盈余,增加3.69%;流域海拔3800m以上地区为水分盈余区,且该区域对气候变化较为敏感,气温升高一旦导致流域水分收支平衡区向高海拔推进,将会使青海湖流域水分盈余区大面积减小,进而对流域水资源造成严重影响。     

呼伦贝尔草原气候变化特征简析——以陈巴尔虎旗为例

以内蒙古呼伦贝尔市陈巴尔虎旗为研究对象,通过分析1980年~2015年降水量与气温和1986年~2015年日照时数的数据,初步掌握了呼伦贝尔市陈巴尔虎旗气候变化的特征并得出以下结论:首先,呼伦贝尔市陈巴尔虎旗35年间平均气温上升了1.43℃左右,平均降水量下降了40.4mm,年日照时数减少了约79h。其次,生长季气候变化趋势较为显著。35年间,生长季气温增温2.2℃,降水量减少了42mm。30年间,生长季日照时数呈稍微减少趋势。对以上气候要素变化特征的研究对草原退化的原因以及气候变化对产草量的影响等相关研究具有参考意义。     

合理利用水资源 大力开展雨洪资源利用

我国人均水资源量不足世界人均水资源量的30％,且地域性、季节性相差大。雨季降水量大,易形成洪涝灾害,春秋季降雨量偏小,易形成旱灾。本文主要从工程措施方面介绍雨洪资源利用模式,通过相应措施将雨季的多余的水量蓄存起来,丰蓄枯用,达到合理利用水资源的目的。     

宁夏引黄灌区耗水量及水均衡模拟

在系统地分析和总结以前有关研究成果的基础上，通过搜集和整理大量的试验观测资料，研究了宁夏不同地区地下水浅水埋深条件下的产汇流规律。由于引黄灌区受到引黄灌溉的人类活动影响十分激烈，大量的引黄水量使灌区形成了类似于江南的自然景观和下垫面条件，其产汇流规律与所处的干旱半干旱地区的一般性规律相差甚远，而与湿润半湿润地区基本相同。利用灌区引黄耗水量与引黄灌区降水量系列资料进行统计和分析的结果表明，灌区引黄耗水量与灌区降水量之间呈显著的负相关关系，说明降水量对灌区引黄灌溉水量的有效利用和无效蒸发产生较大的影响作用。然后根据灌区作物生育过程需水、耗水机理和灌区的水循环规律，建立起基于灌溉动态需水量计算的灌区水均衡模型，对宁夏引扬黄灌区的引水、耗水、排水进行了系统分析和精确计算。最后以1995年为现状年计算了在75%降水频率条件下，灌区的农业总引水量为 80.51×108m3，总耗水量为39.41×108 m3，其中耗用黄河干流的水量为32.31×108m3，为正确地分析和研究确定引黄灌区的总耗水量和直接耗用的黄河水量提供了依据。     

合理利用水资源 大力开展雨洪资源利用

我国人均水资源量不足世界人均水资源量的30%,且地域性、季节性相差大。雨季降水量大,易形成洪涝灾害,春秋季降雨量偏小,易形成旱灾。本文主要从工程措施方面介绍雨洪资源利用模式,通过相应措施将雨季的多余的水量蓄存起来,丰蓄枯用,达到合理利用水资源的目的。     

近50年来甘肃省河东地区春玉米干旱时空特征分析

根据甘肃省河东地区15个气象站点50年的气象资料,利用FAOPenman-Monteith模型和所提供的作物系数计算出各站点春玉米不同生育阶段的作物需水量,在此基础上计算出作物水分亏缺指数(CWDI),并划分河东地区的干旱等级,分析春玉米干旱发生的时空特征。结果表明:在春玉米生长季内,CWDI呈现先增大后减小的趋势,其中最大值出现在6月中下旬,且每旬的CWDI值均大于10%,即在作物整个生长季,降水都无法满足春玉米需水的要求。不同等级干旱发生的频率:轻旱8%～20%;中旱7%～23%;重旱0～17%;特旱0～47%。生长季内,河东地区春玉米干旱发生程度基本由南向北递增,不同生育阶段干旱的严重程度:抽雄-开花期>拔节期>乳熟前期>出苗-七叶期>乳熟后期-成熟期。近50年来,出苗-七叶期和拔节期的干旱有逐渐缓解的趋势;抽雄-开花期和乳熟前期干旱变化的趋势大致相同:20世纪60年代中后期及70年代初为干旱的严重时期,70年代中后期有所缓解,至今又有加重的趋势;乳熟后期-成熟期,近50年来干旱有加重的趋势。     

黄土高原半湿润区玉米生长发育及产量形成对气候变化的响应

利用黄土高原半湿润区西峰农业气象试验站玉米生长发育观测资料、加密观测和对应平行气象观测资料,分析气候变化对玉米生长发育的影响,以及玉米穗干重生长与气象条件的关系。结果表明,1951-2010年,试验区逐年降水量呈波动变化,20世纪90年代降水量较其他年代为最少。降水量序列3a、8a的周期变化特征明显。试验区逐年气温为上升趋势,逐年气温序列线性拟合气候倾向率为0.325℃/10a。逐年作物生长季干燥指数显著上升,逐年干燥指数序列线线性拟合气候倾向率为0.051/10a,进入20世纪70年代,试验区气候暖干化特征明显。气候变暖使玉米拔节－成熟期提前(5~6)d/10a,全生育期缩短。玉米穗干重在播种102 d后,从缓慢生长期转为迅速生长期,在播种129 d后,又从迅速生长期转为缓慢生长期,玉米穗的干物质积累最大速率出现在播后115d左右。气候变暖使玉米大部分生育期可利用热量资源充裕,玉米产量形成对抽雄－开花期气温变化十分敏感,大部分时段气温对玉米产量形成呈负效应。气温变化的影响函数与降水量变化的影响函数表现为反相位特征。在玉米成熟期,降水对产量的影响为负效应,其余生育期降水的影响为正效应,玉米产量形成对三叶－拔节期降水变化十分敏感。灌浆－成熟期光照对玉米产量形成呈显著的正效应。     

2015年汛期那曲地区干旱成因分析

2015年汛期那曲地区出现了大范围气象干旱,中西部各县一度达到中等以上强度干旱。利用那曲地区7个有人值守气象站2015年5~8月月降水量距平百分率、月平均气温距平值、月蒸发量、月日照时数资料,NCEP再分析资料500hpa、200hpa月平均场和距平场进行分析。通过分析发现:那曲地区作物生长季节的水分分布非常不平衡,蒸发量远远超过降水量的水分补充平衡量,牧草生长所需水分严重不足,导致牧草生长季缩短,牧草高度不足,枯黄期提前;日照时数较常年同期值偏多,相对湿度明显低于常年同期值,底层空气干燥导致大气水汽条件弱,可降水条件就差;气温异常偏高;对500hpa环流场和距平场分析,2015年5~7月中低纬受高压区控制,不利于南部水汽输送,北部冷空气势力弱,乌拉尔山高压脊偏强,阻挡冷空气输送至高原,那曲地区主要以局地对流性降水天气为主,因此,降水强度偏弱,降水偏少。8月份整层系统调整南压,乌拉尔山高压脊减弱东移,北部冷空气势力增强,输送条件改善,那曲地区降水逐渐增多,干旱有所缓解;对200hpa环流场和距平场分析,南亚高压强度较弱,不利于低层气旋环流的发展,北部冷空势力弱,南部水汽条件不足,那曲地区降水条件较差。     

气候变暖下西南春玉米生长季不利气象条件的时空演变

为明确西南地区气候变暖前后春玉米生长季内不利气象条件的时空演变特征,本文采用西南地区27个农业气象站点1981-2010年的发育期资料和66个气象站点的1961-2010年的逐日气象资料,分析气候变暖前后西南春玉米生长季内连阴天、高温、低温及水分盈亏发生的时空分布特征。研究结果表明:(1)西南地区春玉米生长季内,连阴天主要发生在出苗-七叶和七叶-抽穗阶段,变暖后发生频率分别平均增加12%和15%,但仅11%和14%的研究站点显著增加(P0.05);(2)高温天气主要发生在乳熟-成熟阶段,且主要集中在东北部地区,变暖后发生天数每生长季平均减少2.5d,23%的站点高温发生的天数显著减少(P0.05);低温天气在整个生长季均有发生,变暖后低温出现天数每生长季平均减少2.2d,其中七叶-抽穗阶段低温发生天数减少最为显著,56%的站点发生天数显著减少(P0.05);(3)水分亏缺主要发生在播种-拔节阶段,变暖后轻、中度水分亏缺发生频率分别增加6%和7%;春玉米各个生长阶段均受不同程度的水分盈余影响,但主要表现为轻度盈余,除西北部外,变暖后轻度水分盈余发生频率增加15%,播种-拔节和灌浆-成熟阶段21%和11%的研究站点轻度水分盈余显著增加(P0.05)。总体来看,变暖后西南地区春玉米生长季高温、低温发生天数减少,对玉米生长有利,但连阴天以及水分盈亏发生频率增加,可导致玉米品质下降和产量减少。     

陇东黄土高原麦茬绿肥保水增肥效应的研究

陇东黄土高原属我国东部季风湿润区向西北干旱区过渡区域。因海拔较高,地下水位低,雨养农业占主导地位。年太阳辐射量540—590KJ·cm~(-2),日照2300—2600h,年平均气温8—10℃,降水量500—650mm。作物生长季水、热同期,能种植多种作物和发展多种熟制,是甘肃省的主要旱作农业区。     

作物抗旱性、水分利用与籽粒产量的形成

经分析认为,作物抗旱性只是人们对植物适应各种干旱环境的通俗概括,并不是一个严格意义上的科学术语或概念。半干旱地区,水的时空有效性与作物生长时期的不协调是作物不能实现其全部产量潜力的主要限制因素。提高作物个体的干旱适应能力将导致作物群体产量的降低。因此,要获得较高的产量,首先就要求作物品种在生长、发育及产量形成期,特别是敏感时期,能够避开干旱周期,以减少水分亏缺对作物生长与产量形成的胁迫作用;其次是剔除个体数量性状的冗余、提高收获指数和水分利用效率。通过此两项措施,可望获得半干旱地区作物生产的更大成效。