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    1. 2020年总目录
    中国农业气象    2020, 41 (12): 1-.  
    摘要401)      PDF (208KB)(54)    收藏
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    2. 气候变化背景下中国农业干旱时空变化特征分析
    赵海燕, 张文千, 邹旭恺, 张强, 沈子琦, 梅平
    中国农业气象    2021, 42 (01): 69-79.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.007
    摘要201)      PDF (5677KB)(194)    收藏
    基于1951−2018年各省(自治区)农作物播种面积、干旱受灾面积、干旱成灾面积等数据,构建了干旱影响强度和干旱成灾强度特征指标,并分析近70a各省(自治区)空间尺度的农业干旱灾害的分布、发生次数、变化趋势和气候变暖背景下的阶段性变化特点。研究表明:(1)内蒙古自治区、山西省和河北省等省(自治区)的干旱受灾面积、干旱成灾面积、干旱影响强度和干旱成灾强度的多年平均值均位于前列;(2)中度及以上干旱等级发生次数最多的前10位均为北方省份(自治区),总次数均≥25次,其中内蒙古自治区、山西省和陕西省位居农业干旱发生次数最多前三位;(3)16省(自治区)的干旱受灾面积和干旱影响强度存在减小趋势,但大部分地区即23个省(自治区)的干旱成灾面积和27个省(自治区)的干旱成灾强度存在增加趋势;(4)受气候变化影响,各省(自治区)在气候较冷的I阶段(1951−1984年)农业干旱较轻,在气候增暖明显的II阶段(1985−1997年)农业干旱大幅加重,在气候增暖趋缓的III阶段(1998−2018年)农业干旱受灾面积、成灾面积和干旱影响强度普遍减小,但其成灾强度在加重。总之,农业干旱具有明显的南轻北重特征,且北方农业干旱更加频繁,因此北方地区仍需加强防御,减轻重大干旱对农业的影响。
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    3. 2020/2021年度冬季气象条件对农业生产的影响
    赵晓凤, 张艳红, 李森, 张蕾, 韩丽娟
    中国农业气象    2021, 42 (05): 438-440.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.05.008
    摘要124)      PDF (1111KB)(46)    收藏
    2020/2021年度冬季平均气温为1961年以来第8个高值,仍属暖冬年,季内气温起伏显著,前冬冷后冬暖。平均降水量较常年同期偏少25%。平均日照接近常年同期,其中四川盆地东部、江南中西部以及华南较常年同期偏多。北方冬麦区大部气温偏高,多次强降温过程对小麦无明显不利影响,2月西北地区东南部、华北南部、黄淮大部出现降水,降水过程平缓、持续时间长,土壤蓄墒好,水热条件利于冬小麦安全越冬及返青生长。南方大部冬季光热充足,后冬的降水缓解了前期的旱情,利于油菜、小麦、冬种作物以及经济林果等生长发育。2020年12月、2021年1 月中东部地区遭遇4次大范围寒潮天气过程,导致南方部分露地蔬菜、经济林果遭受不同程度寒冻害。新疆北部、东北、内蒙古东部多大风降温降雪天气,不利农牧业生产。
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    4. 遮阴对南方稻−麦土壤CH4和N2O碳排放强度的影响
    马莉, 娄运生, 杨晓军, 苟尚, 李君, 李睿, 张震
    中国农业气象    2020, 41 (12): 747-760.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2020.12.001
    摘要112)      PDF (959KB)(109)    收藏
    通过田间模拟试验,采用双因素试验设计,研究太阳辐射减弱下不同农田管理对稻−麦土壤温室气体排放特征及其碳排放强度的影响。遮阴强度设3个水平,即对照(CK,不遮阴)、轻度遮阴(S1,单层遮阴)和重度遮阴(S2,双层遮阴);农田管理(水分管理/播期)设2个水平,即常规淹水/常规播期(F/P)和湿润灌溉/晚播(M/L),在稻−麦主要生育期对土壤CH4和N2O排放通量进行测定。结果表明:遮阴(S1、S2)使稻−麦土壤常规淹水/常规播期处理的CH4累积排放量显著降低68.08%、42.22%,并提高了湿润灌溉/晚播处理稻−麦土壤的CH4排放;湿润灌溉/晚播处理显著降低CH4累积排放量15.6%~86.61%。遮阴显著提高稻−麦土壤各处理的N2O累积排放量63.59%~111.40%(P<0.05);常规淹水/常规播期处理稻−麦土壤N2O累积排放量较湿润灌溉/晚播处理略有降低。就全球增温潜势而言,与不遮阴相比,遮阴使常规淹水/常规播期处理下的稻−麦土壤CH4和N2O对全球增温潜势的贡献显著降低36.32%~62.51%,使湿润灌溉/晚播处理的略有提高;湿润灌溉/晚播处理下CH4和N2O的全球增温潜势较常规淹水/常规播期处理降低12.1%~83.22%。研究认为,遮阴使稻−麦土壤CH4和N2O的碳排放强度显著升高,而不遮阴下湿润灌溉/晚播处理可显著降低CH4和N2O的碳排放强度,即保证了产量又提高了生态效益。
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    5. 低温天气过程对贵州西部红心猕猴桃坐果率的影响调查
    池再香, 罗培富, 孙翔, 曾晓珊, 胡秋舲, 李秀亚, 龙如勇
    中国农业气象    2020, 41 (12): 807-813.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2020.12.006
    摘要111)      PDF (314KB)(105)    收藏
    2020年4月上旬贵州西部出现了较长时间的低温天气过程,导致正处于开花坐果期的红心猕猴桃大量落花落果。鉴于此,于4月10−17日对贵州西部红心猕猴桃主要种植区发耳等19个基地红心猕猴桃坐果率进行调查,并结合各基地4月3−9日逐日平均气温、逐日最低气温资料,分析低温天气过程对贵州西部红心猕猴桃开花坐果的影响,找出影响红心猕猴桃落花落果的低温条件,以期为贵州红心猕猴桃在开花授粉坐果期中防御和减轻低温灾害影响、采取合理应对措施提供科学依据。结果表明:4月3−8日的低温天气,造成正处开花授粉受精坐果的红心猕猴桃严重落花落果,以顺场、新窑、普古基地红心猕猴桃落花落果率最高,达到70%,其次为勺米基地的64.5%和猴场基地的63.3%;以木岗基地红心猕猴桃落花落果率最低,为10%,其次为大用基地的29.5%。初花时间早、花期和授粉期长的品种,其落花落果率偏高,红阳品种落花落果率比东红品种偏高。在红心猕猴桃果树开花授粉坐果期间,连续3d及以上日平均气温低于12℃、日最低气温低于10℃,或连续5d及以上日平均气温低于15℃、日最低气温低于13℃,将造成红心猕猴桃果树落花落果。生产上,可以通过喷施防冻剂、熏烟等措施预防低温冷害,减轻低温天气对红心猕猴桃果树开花授粉坐果的影响。
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    6. 葡萄主产区春霜冻风险分析
    岳慧欣, 何延波, 姜建福, 樊秀彩, 张颖, 刘崇怀, 杨英军
    中国农业气象    2021, 42 (03): 221-229.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.03.006
    摘要110)      PDF (1604KB)(122)    收藏
    选取中国607个气象站1958−2019年逐日最低气温观测资料,运用统计和空间分析方法,从气候致灾的角度,对葡萄主产区春霜冻灾害发生日数、频率、站次比以及致灾危险性进行分析,以了解葡萄主产区春霜冻的分布特征和风险区域,为葡萄主产区灾害防御工作提供依据。结果表明,60a来,各葡萄产区春霜冻平均发生日数和频率差异较大,春霜冻发生频率和平均发生日数最高在西北产区和西南高山产区,最低在南方产区;研究期内葡萄主产区春霜冻发生范围呈缩小趋势,且轻霜冻发生范围大于中度和重度春霜冻;春霜冻发生强度区域性明显,其中,轻霜冻强度指数自北向南呈逐渐偏小的趋势,中霜冻和重霜冻强度指数普遍偏小;葡萄主产区致灾因子危险性指数空间分布特征表现为中北部普遍高于南部区域,其中高风险区域主要分布在西北产区和东北中北部产区,无风险区域主要分布在南方产区。
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    7. CLDAS驱动陆面模式模拟中国区域潜热通量的精度评价
    王智慧, 师春香, 沈润平, 孙帅, 单帅, 韩帅
    中国农业气象    2020, 41 (12): 761-773.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2020.12.002
    摘要101)      PDF (11111KB)(325)    收藏
    利用不同下垫面的通量塔站潜热通量观测数据,计算中国气象局陆面数据同化系统的3个陆面模式(CLDAS-CLM、CLDAS-Noah和CLDAS-Noah-MP)和全球陆面同化系统(GLDAS-Noah)与通量塔站观测资料之间的相关系数(R)、平均偏差(ME)、均方根误差(RMSE)和纳什系数(NSE),进行多时间尺度、多下垫面的精度评价。结果表明:4个模式模拟结果基本能模拟出单峰型的日内变化和年变化趋势以及峰值出现时间,日变化峰值基本出现在14:00,年变化峰值出现在夏季,在分别存在灌溉和土壤冻融现象的农田和湿地处春季数值模拟效果稍差;在小时、日和月尺度上,CLDAS系列模式的模拟效果基本优于GLDAS,从相关系数(R)上看,CLDAS系列的平均值较GLDAS-Noah分别高出0.07、0.08和0.02,从均方根误差(RMSE)上看,CLDAS系列的平均值较GLDAS-Noah,分别减少6.6、5.5和2.3W·m−2。模式模拟效果随着时间尺度和下垫面性质发生变化,月尺度上的模拟效果最好,其中Noah-MP表现较好,其R值为0.88,RMSE为20.8W·m−2,NSE为0.58。4个模式模拟结果在不同下垫面上的表现有一定的共性,在混合林和针叶林存在高估现象,在其余下垫面存在低估现象,但没有一个模型结果在所有下垫面均表现最优,CLM在戈壁、混合林和针叶林站点为最优模型,Noah在荒漠和农田站点为最优模型,Noah-MP在草甸、草原和湿地为最优模型。
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    8. 苗期高温对草莓果实营养品质影响的模糊综合评价及模型建立
    徐超, 高芮, 王明田, 杨再强, 韩玮, 郑盛华
    中国农业气象    2020, 41 (12): 785-793.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2020.12.004
    摘要100)      PDF (699KB)(128)    收藏
    以草莓品种“红颜”为研究对象,于2018年和2019年对草莓苗期进行不同高温和持续天数的双因素随机区组实验,日最高气温/日最低气温设置32℃/22℃、35℃/25℃、38℃/28℃和41℃/31℃共4个水平,以28℃/18℃为对照,高温胁迫天数包括2、5、8和11d共4个处理,高温处理结束后将草莓苗移植到Venlo型玻璃温室进行正常栽培实验。基于各处理下首批商品果实内在品质指标的差异分析,利用模糊综合评价方法确定各实验处理的综合得分,分析其与不同胁迫温度和持续天数的关系,构建果实内在品质综合评价模型,以探究苗期高温对温室草莓果实内在品质的影响。结果表明,高温下不同处理天数对草莓果实维生素C、可溶性糖、可滴定酸和花青苷含量的影响不尽相同,4个草莓内在品质的权重大小分别是,可滴定酸(0.33)>花青苷(0.25)>维生素C(0.23)>可溶性糖(0.19)。模糊综合评价的得分显示,35℃下处理8d和11d以及38℃下处理2d和5d果实内在品质的综合得分最高(均大于0.8),35℃下处理2d和5d以及32℃处理下得分居中(0.6~0.8),38℃下处理8d和11d以及41℃处理下得分最低(0~0.6)。研究构建的综合内在品质模型对温室草莓综合品质模拟值与实测值的决定系数(R2)为0.86,均方根误差(RMSE)为0.01,相对误差(RE)为0.06%。因此,草莓苗期一定程度的高温处理(35℃下11d以内或38℃下5d以内)有助于成熟果实综合内在品质的提高,建立的模型可以很好地预测苗期高温下温室草莓的综合内在品质。
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    9. 冬小麦观测产量与统计产量的差异性分析
    刘维, 孟翠丽, 宋迎波
    中国农业气象    2021, 42 (02): 123-133.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.02.004
    摘要100)      PDF (4789KB)(74)    收藏
    分析对比全国123个冬小麦农业气象观测站1991−2017年观测产量与所在县统计产量的年代际、变异系数和倾向率的差异;利用2006−2010年各县冬小麦种植面积平均值省内占比作为权重因子,将县观测产量与县统计产量加权集成为省级尺度观测产量和省级尺度统计产量,并与统计局发布的省公布产量进行对比,分析省级尺度三种不同产量的年代际变化和倾向率差异。结果表明:(1)县观测产量和县统计产量均表现为高产县数量增幅明显,低产县数量减幅明显;21世纪10年代两者均为高产年代,21世纪00年代两者差值达到峰值。(2)县尺度变异系数观测产量离散程度高于县统计产量,49个县观测产量的变异系数小于0.20,仅8个站大于0.40;72个县统计产量变异系数小于0.20,仅9个站点变异系数大于0.30。(3)各县观测产量中有73个站点倾向率呈现显著增加趋势,大多集中在河北、河南、山东、江苏、安徽等冬小麦主产省;100个县统计产量呈显著增加趋势。(4)21世纪00年代为各省观测产量和统计产量的高产年代,20世纪90年代为低产年代;山东、安徽、河北、江苏、陕西和山西等省10a观测产量的平均值在各个年代均高于省统计产量平均值。(5)除新疆和山西外其余省份省级尺度观测产量倾向率均通过显著性检验;所有省份省统计产量和公布产量倾向率均通过显著性检验,且产量增幅均为正值。总体来说,基于观测产量的冬小麦产量序列可以为产量预报提供新的数据来源。
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    10. 西南冷凉高地苹果最大可能生育期内气候生产潜力评价 ——以云南昭通为例
    刘园, 刘布春, 马钧, 程存刚, 王珂依, 毛留喜, 何延波, 邱美娟, 杨晓娟
    中国农业气象    2021, 42 (02): 87-101.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.02.001
    摘要99)      PDF (1740KB)(109)    收藏
    基于云南昭通1958−2019年逐日气象观测数据、1978−2018年苹果种植统计数据和2010−2018年果园生产调查和观测数据,采用线性趋势分析、逐级订正等方法,探讨云南昭通苹果最大可能生育期内农业气候资源和农业气象灾害的变化特征,估算当地气候生产潜力,以高效合理利用农业气候资源、科学布局苹果产业。结果表明:(1)1958−2019年,云南昭通无霜期、稳定通过10℃的持续时间分别显著增加3.5d和4.5d,理论上能满足苹果生育所需,但昭通苹果花芽膨大期与终霜日和稳定通过10℃起始日期不匹配,成熟期与初霜日和稳定通过10℃终止日期不匹配。(2)根据云南昭通2010−2018年苹果实际生育期,明确了当地苹果最大可能生育期为稳定通过3℃起始日期−稳定通过13℃终止日期。1958−2019年,云南昭通苹果最大可能生育期内平均最低气温、平均气温和平均最高气温分别为11.8、16.1和22.6℃,分别以0.1、0.04和0.05℃·10a−1的速率增加;气温日较差平均为10.89℃,以0.2℃·10a−1的速率减少。降水量和日照时数分别以1.0mm·10a−1和6.7h·10a−1的速率减少。(3)过去62a,云南昭通苹果花期低温发生风险较低,不是当地苹果生长期内的主要农业气象灾害,连阴雨发生风险较高,且主要分布在苹果关键生育期6−9月。(4)在当地气候背景下,苹果最高理论产量约为94t·hm−2,光温、气候生产潜力分别占光合生产潜力的83.0%和76.0%,研究期内昭通果园实际产量仅为光合生产潜力的35.0%,统计产量仅为光合生产潜力的10.0%。随着技术进步和品种选育,果园实际产量与生产潜力的差距逐渐缩小。云南昭通气象条件能充分满足苹果生长发育,通过合理、高效栽植技术应用及对农业气候资源的充分挖掘,可进一步提高苹果产量,提升品质。
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    11. 基于实时含水率数据的土壤墒情动态建模及预测
    王铁英, 王仰仁, 战国隆, 牛少卿, 姚丽
    中国农业气象    2021, 42 (01): 13-23.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.002
    摘要96)      PDF (492KB)(107)    收藏
    实时准确地预测墒情是进行灌溉预报,实现农田水分精准化管理,提高水分利用效率的重要措施。基于根区(0−60cm土层)水量平衡原理,利用泰勒级数对根区下界面水分通量和作物蒸腾量进行了线性化处理,并以实时根区平均土壤含水率为自变量构建了动态的土壤墒情预测模型。采用天津市武清区西吕村无线土壤墒情监测系统(包含3个监测点)实时监测数据(地表下30cm和60cm处的土壤含水率),分别选取5d、10d、15d和20d作为建模系列长度进行回归分析,确定模型参数,对10d和15d两种预见期进行了土壤墒情预测精度分析。结果表明:(1)实时预测模型拟合程度较好,三种建模系列长度条件下的确定性系数均达到0.80以上(样本数均大于550);(2)15d建模系列长度下相对误差最小;(3)15d建模系列长度、15d预见期、10%相对误差界限值条件下,3个监测点的墒情预测合格率分别达到98%、100%和89%。由此可见,研究提出的实时墒情预测模型预测精度较高,便于建模分析,为土壤墒情的预测提供了新方法。
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    12. 2021年春季气象条件对农业生产的影响
    谭方颖, 赵晓凤, 郑昌玲, 宋迎波
    中国农业气象    2021, 42 (07): 616-619.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.07.008
    摘要96)      PDF (1218KB)(34)    收藏
    2021年春季(3−5月),大部分地区气温接近常年同期或偏高,平均降水量接近常年同期或偏多,平均日照时数较常年同期略偏少。北方冬麦区降水充沛、温度适宜,利于小麦生长发育和产量形成;春播区大部水热条件良好,利于作物播种出苗,春播进度总体略快于常年。但春季北方多大风沙尘天气,南方部分地区强降雨、冰雹等强对流天气频发,农业生产遭受一定损失;长江中下游地区、西南地区东部等地阴雨寡照,西南和华南部分地区出现旱情,给局部地区夏收粮油作物产量形成和春播作物苗期生长带来不利影响。
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    13. CMIP5全球气候模式统计降尺度数据对辽宁省极端气温模拟能力评估
    庞静漪, 刘布春, 刘园, 邱美娟, 王珂依
    中国农业气象    2021, 42 (05): 351-363.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.05.001
    摘要95)      PDF (9803KB)(110)    收藏
    利用1971−2010年辽宁地区32个气象台站观测资料,采用SS指标和M2指标,评估CMIP5气候预估降尺度数据集中31个模式对辽宁省全年和4个季节极端气温指数时空变化特征的模拟能力,并经MR综合评级,筛选模拟效果最好的模式。极端温度指数选用平均最高气温(TXm)、平均最低气温(TNm)、霜冻日数(FD0)、夏日日数(SU25)、最低气温极小值(TNn)、最高气温极大值(TXx)和极端气温范围(ETR)。结果表明:对单一极端气温指数而言,所有模式对表征气温平均特征的指数模拟效果较好,对表征连续极端气温事件的指数模拟效果一般,而对气温的极端特征模拟能力不足。由于模式对全年、各季节各极端气温指数的排名无一致性,引入MR评级指标进行排序,优选的3个模式为MPI-ESM-LR、GFDL-ESM2M和MIROC-ESM-CHEM。比较发现,优选模式集合平均结果相对于观测值的误差百分率整体上明显优于所有模式的集合平均结果,具有可用性。研究结果可为预估未来区域极端气温提供理论参考,建立的逐日模式资料可为开展辽宁农业气象灾害风险相关研究提供数据支撑。
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    14. 对最热月和最冷月温度统计方法的思考
    叶尔克江·霍依哈孜, 姜会飞, 戴安然
    中国农业气象    2021, 42 (08): 693-702.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.08.007
    摘要94)      PDF (468KB)(71)    收藏
    最热月和最冷月温度是农业气候区划的常用指标,最热(冷)月的时间和温度具有时空变化性,传统方法以7月和1月直接计算最热月和最冷月温度,与实际有误差,探寻相对准确的最热(冷)月温度统计方法是气象服务农业防灾减灾的课题。本研究利用湖南常德地面气象站1951−2018年逐日温度数据,以31d为月时间长度,统计各年度连续31d的滑动平均温度,确定最热(冷)月起止日期及其月平均气温,对比分析最热(冷)月多年平均时段、最热(冷)月份温度与最热(冷)月温度的差异。结果表明:(1)最热月跨越6月下旬−9月上旬,多年平均时段为7月中旬−8月中旬,该时段、7月和8月的平均气温比最热月平均气温分别偏低0.5℃、0.9℃和1.7℃。(2)最冷月跨越12月上旬−翌年3月中旬,多年平均时段在1月上旬−2月上旬,该时段、1月和2月的平均气温比最冷月平均气温分别偏高1.0℃、1.1℃和2.9℃。(3)以温度误差≤1.0℃为标准,则以多年平均时段统计最热月气温的准确率接近90%,而以7月为标准统计其准确率仅61.2%,说明以多年平均时段统计最热月气温比7月更加准确有效。(4)以温度误差≤2.0℃为标准,则以多年平均时段和1月统计最冷月气温的准确率都超过80%;相对而言,平均时段效果略好于1月。综上所述,最热(冷)月多年平均时段比7月(1月)统计最热(冷)月气温的误差相对小且准确率高。因此,建议估算最热(冷)月温度时,不再直接采用7月(1月),而是以最热(冷)月的多年平均时段,并根据实际统计结果对温度指标作相应调整。
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    15. 采样深度和计算方法影响保护性耕作土壤碳氮储量的评估结果
    高奇奇, 张玮, 马立晓, 任图生, 张爱平, 李贵春, 胡正江, 杜章留
    中国农业气象    2021, 42 (01): 1-12.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.001
    摘要93)      PDF (470KB)(105)    收藏
    为探讨不同年限耕作措施下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)在土壤剖面中的分布和累积特征,了解采样深度和计算方法对SOC和TN储量评估结果的影响,基于山东桓台(5a)和河北栾城(17a)耕作定位试验,设置翻耕(CT)、旋耕(RT)和免耕(NT)三个处理(秸秆均还田),分析土壤剖面中(桓台60cm;栾城50cm)土壤容重(b)、SOC和TN浓度的分布特征,并比较不同土层深度下“固定深度法(FD)”和“等效重量法(ESM)”所计算SOC和TN储量的差异。结果表明,连续多年保护性耕作后,NT处理较CT促进了SOC和TN储量在表层积累,增加了SOC和TN浓度的层化比率(SR)值。在山东桓台试验点,NT处理较CT显著增加了0−5cm土层SOC和TN储量(P<0.05),增幅分别为29%和30%,而整个土壤剖面(0−60cm)的碳氮储量分别降低8%和10%。河北栾城试验点,0−10cm土层NT和RT处理较CT分别增加SOC储量10%和14%,但在≥20cm剖面中不同耕作处理之间的碳氮储量无显著差异。由于各处理之间b的差异,传统FD法高估了山东桓台免耕处理SOC和TN储量,但低估了河北栾城碳氮储量。因此,为准确评估不同耕作措施下土壤碳氮固持效应,推荐在“深层采样”(≥30cm)策略基础上,利用ESM法计算其储量。保护性耕作对改善土壤质量有积极作用,但其通过土壤碳截留以缓解气候变化的潜力不应该被高估。
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    16. 基于格网的GCM数据修订分析未来海南岛农业水热资源的变化特征
    李宁, 白蕤, 李玮, 陈淼, 杨桂生, 陈歆, 范长华, 张文
    中国农业气象    2021, 42 (06): 447-462.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.06.001
    摘要92)      PDF (23709KB)(264)    收藏
    以海南岛为研究区域,选用5个大气环流模式(GCMs)1970−1999年的逐日输出数据和同期地面气象观测数据,使用空间插值降尺度到0.5°×0.5°格网。以格网单元为基础,应用系统误差修订(修正值法或比值法)和多模式集合平均方法(贝叶斯模型平均法BMA或等权重平均法EW),训练与验证GCMs输出值并进行综合修订。在此基础上,分析RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,未来海南岛近期(2020−2059年)和远期(2060−2099年)农业水热资源,包括年平均气温、1月平均气温、≥10℃积温、≥20℃积温、年降水量、1月降水量和≥20℃界限温度生长期间降水量的变化特征。结果表明:GCMs输出值的系统误差和BMA权重系数在格网间存在较大的空间差异,且GCMs输出值低估逐日最高气温约3.55℃,高估逐日最低气温约1.19℃,逐日降水量仅为观测值的54.35%。基于格网的综合修订,可有效降低GCMs输出值在空间上的不确定性,BMA与EW的修订结果相似,均优于单一GCM模式。通过格网BMA综合修订后,最高气温、最低气温和降水量在验证期的相关系数r分别约提升0.10、0.07和0.06;均方根误差RMSE分别约降低2.38℃、1.01℃和1.01mm;较单一GCM相对观测值的偏差平均约减少3.25℃、1.13℃和25.67mm。未来海南岛农业热量资源在空间上主要表现为从中部向外围逐渐升高,高温主要分布在南部至西部沿海地区,年平均气温的增幅全岛较为接近,1月平均气温、≥10℃积温和≥20℃积温的增幅分别表现为由东向西、由北向南和由中部向外围递减。在时间上,RCP8.5情景下所有农业热量资源均为极显著增加且增温最快,RCP4.5情景为先增加后平缓,RCP2.6情景较为平缓,远期无显著增温。未来海南岛降水资源在空间上转为由东向西逐步递减的格局,南部和北部沿海地区降水变率增加,西部和中部降水变率减少,在时间上无显著变化趋势。随着未来海南岛气候变暖和降水格局的改变,农作物适宜种植面积扩大,会对农业生产带来巨大挑战,应提前布局,做好趋利避害。
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    17. 阿拉善荒漠两种典型豆科植物主要物候期对气候变化的响应
    常佩静, 李永善, 吴楠, 王海梅, 李忠
    中国农业气象    2021, 42 (05): 364-376.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.05.002
    摘要91)      PDF (1132KB)(60)    收藏
    基于近40a阿拉善荒漠监测点气候要素和植被物候观测资料,采用线性倾向率、逐步回归等方法,分析该地区1981−2019年气候变化特征以及短脚锦鸡儿、猫头刺两种豆科植物主要物候期时间的演化趋势,探讨阿拉善荒漠豆科植物物候变化的气候驱动因子,旨在为气候变化背景下典型荒漠地区植物物候研究提供科学依据。结果表明:(1)近40a监测点平均气温为8.8℃,并以0.46℃10a−1的趋势显著上升(P<0.01);年日照时数平均为3136h,以约98h10a−1的速率显著减少(P<0.01);年降水量平均为159.0mm,呈波动增加趋势,降水量变化倾向率为19.08mm10a−1(P<0.05);(2)研究区短脚锦鸡儿、猫头刺的返青期、开花期明显提前,黄枯期略有推后,整个生长季呈延长趋势;短脚锦鸡儿、猫头刺多年平均返青期日序分别为898、9010,开花期日序为11610、13116,黄枯期日序为30810、31510;(3)植被物候期与气候因子的相关分析发现,短脚锦鸡儿和猫头刺物候期变化主要受到气温的限制,日照时数对两种植物的返青期略有影响,降水量仅对短脚锦鸡儿黄枯期有一定影响。
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    18. 苗期高温高湿影响番茄花芽分化进程的机理探讨
    黄琴琴, 杨再强, 刘显男, 王学林, 徐超, 丁宇晖, 李佳佳, 郑芊彤
    中国农业气象    2021, 42 (01): 56-68.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.01.006
    摘要90)      PDF (3331KB)(76)    收藏
    以番茄品种“寿和粉冠”为试材,于2020年4−7月在南京信息工程大学农业气象试验站进行气温、空气相对湿度、处理天数的正交试验,气温(昼温/夜温)设4个处理水平:T1(32℃/22℃)、T2(35℃/25℃)、T3(38℃/28℃)和T4(41℃/31℃);空气湿度设3个处理水平:H1(50%)、H2(70%)和H3(90%),误差范围在±5个百分点;处理天数为2、4、6和8d。以昼温/夜温28℃/18℃、空气相对湿度45%~55%处理为对照(CK)。在番茄花芽分化各个时期分别测量顶芽内源激素、淀粉和可溶性糖含量,在现蕾期测量茎粗、单株干质量、壮苗指数和叶绿素含量,以研究苗期高温高湿影响番茄花芽分化进程的机理。结果表明:(1)随着温度升高,整个花芽分化过程随着温度的升高而延长,而空气相对湿度和处理天数对番茄花芽分化进程影响不大。(2)不同处理下番茄顶芽IAA和GA3含量随着花芽分化出现降—升—降的趋势,ZT和ABA含量出现与IAA完全相反的趋势。IAA、ZT、GA3含量均随着温度、相对湿度和处理天数的增加逐渐降低,ABA含量随着胁迫程度的增加逐渐升高。(3)番茄叶片淀粉和叶绿素含量随花芽分化进程逐渐降低,可溶性糖含量从未分化期到雄蕊分化期逐渐升高,雌蕊分化期间逐渐降低。随着胁迫程度的加深,各处理间差异显著。表明高温高湿对番茄花芽分化的抑制作用可能与内源激素含量变化、营养物质减少有关,花芽分化初期环境温度应控制在CK水平,温度越高越不利于番茄花芽分化。
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    19. 基于机器学习融合多源遥感数据模拟SPEI监测山东干旱
    杨晋云, 张莎, 白雲, 黄安齐, 张佳华
    中国农业气象    2021, 42 (03): 230-242.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.03.007
    摘要87)      PDF (7016KB)(84)    收藏
    以山东省为研究区,选择偏差校正随机森林BRF(Bias-corrected random forest),支持向量回归SVR(Support vector regression)和Cubist模型三种机器学习方法融合多影响因子模拟3个月时间尺度的标准化降水蒸散指数SPEI-3,以期为精确监测山东地区干旱提供一种方法。将2001−2017年23个站点的SPEI-3值作为因变量,多源遥感数据包括降水量、地表温度、蒸散发、潜在蒸散发、归一化植被指数以及土壤湿度六类7个影响因子作为自变量,自变量和因变量构成数据集的80%作为训练集,20%作为测试集。根据BRF模型得到研究区各个站点的模拟值以及各影响因子的相对重要性,绘制SPEI-3的空间分布图,并进行验证。结果表明,综合因子比单一因子模拟效果好,BRF模型测试集中的模拟值和观测值的决定系数R2达到了0.856,均方根误差RMSE为0.359,BRF模型能较好模拟站点SPEI-3值。大部分站点模拟值与观测值反映的干旱趋势一致,反映站点不同程度旱情的月份个数基本相同。此外,BRF模型模拟的SPEI-3的空间分布与站点SPEI-3观测值表现的干旱程度基本一致,且SPEI-3空间分布站点之外栅格数据也可以较准确地反映旱情,说明根据BRF模型可在站点和空间尺度上较精确地监测山东地区干旱情况。
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    20. 典型旱年农业干旱遥感监测指标在东北地区生长季的表现
    王蔚丹, 孙丽, 裴志远, 陈媛媛
    中国农业气象    2021, 42 (04): 307-317.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-6362.2021.04.005
    摘要86)      PDF (1297KB)(70)    收藏
    以8d为时间尺度,以土壤相对湿度(RSM)为参考指标,采用相关分析方法,分析评估典型旱年2009年作物生长季内分别表征降水、土壤和作物的3个类别10种农业干旱遥感监测指数在东北地区的适用性。结果表明:(1)生长季中、后期,综合考虑冠层温度和植被特征的温度植被干旱指数(TVDI)与RSM的相关系数绝对值在0.5左右,对土壤湿度变化较敏感,可用于该生长阶段的农业干旱监测;(2)考虑作物前期缺水的累积作物缺水指数(ACWSI)是与RSM相关性较好的指数之一,在生长季前期和后期与RSM的相关系数绝对值在0.47以上,表现良好,但应用过程中需注意累积效应的时间尺度;(3)表观热惯量(ATI)更适于生长季前期干旱监测,改进型能量指数(MEI)适用于各种植被覆盖条件,但存在一定不稳定性;(4)考虑前期累积降水的APCI指数比仅考虑8d降水的条件降水指数PCI更能反映土壤湿度状况,特别是在生长季中、后期,可作为其它监测指数的补充;(5)条件植被指数(VCI)、归一化差异水分指数(NDWI)与RSM相关性较低,对现时土壤湿度的反映不敏感,不适于研究区内短时间尺度的农业干旱监测。研究结果可为东北地区开展农业干旱监测选取合适指标提供参考,也可为农业干旱指数的广泛应用构建可行性框架。
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