基于国家标准《气候季节划分》(GB\T 42074−2022),利用格点数据CN05.1分析1961−2020年东北地区气候季节的变化特征,并对比新旧标准、气候基准期更替带来的变化。结果表明:新标准下,东北地区常年气候季节分为四季分明区和无夏区,无夏区主要分布在大、小兴安岭及与平原的过渡地带,常年春、夏季由南向东北方向、由中部平原向山地入季,秋、冬季与之相反,相比1981−2010年气候基准,三江平原、呼伦湖等部分地区由无夏区转为四季分明区。当年春季起始日在东北大部分地区分别呈1d·10a−1的显著提前趋势,东北平原中西部夏季起始日显著提前2~3d·10a−1,秋季起始日在四季分明区、冬季在无夏区和东北平原中部呈显著推迟趋势,夏、冬季持续时间分别呈显著延长、显著推迟趋势。相比原标准,新标准下春、夏季起始日以及夏、冬季持续时间的显著变化区域明显增多。东北地区逐年入夏面积占比呈3.9个百分点·10a−1的显著上升趋势,与6−8月平均气温呈显著正相关。四季起始日等级基本服从正态分布,夏季起始日略偏早。
2024/2025年度冬季(2024年12月−2025年2月),全国平均气温−3.3℃,较常年同期(1991−2020年平均值,下同)偏高0.3℃。全国平均降水量23.7mm,较常年同期偏少39.4%;全国平均日照时数519h,较常年同期偏多6.1%。全国大部农区冬季光热条件较好,土壤墒情适宜,气象条件利于北方冬小麦越冬和南方油菜等作物稳健生长。北方部分地区持续性积雪覆盖不利于畜牧业和设施农业生产,季末积雪融化及冻融天气对东北地区粮食存贮和运输有一定的不利影响。华南中东部部分地区降水量持续偏少,轻度−中度干旱对在地作物及经济林果有不利影响。后冬西南地区东部、江南和华南西部等部分地区阶段性阴雨低温天气影响油菜、露地蔬菜等作物稳健生长。
中国主要作物生育状况数据集主要由2012年以前纸质年报和之后的电子年报建设而成,但存在观测项目和数据单位等不一致,以及部分数据质量未经评估等问题。为了提高农业气象资料的一致性和准确性,基于两类数据来源,在对1981−2022年中国主要作物生育状况观测项目内容标准化处理基础上,采用完整性检查、跨年值检查、观测时间检查、值域检查、内部一致性检查、要素界限值检查和人工核查等方法开展数据质量控制,研制形成1981−2022年中国7类主要作物生育状况数据集,即《中国主要作物生育状况数据集(V2.0)》,以期促进其在农业研究及决策中的有效应用。结果表明:1981−2022年7类主要作物发育期实际观测量占应有观测量(实有率)的96.0%以上,生长状况、生长高度、总茎数和有效茎数等数据的实有率占86.0%以上,正确率在99.3%以上。7类主要作物观测站点分布具有明显时空分布特征,中国东部,台站密集且空间分布较为均匀、观测年限长,但中国西北部站点稀疏且观测年限短。不同作物观测台站数量差异明显,棉、油作物观测台站数量较主粮作物偏少。20世纪80年代实有数据较少,1994年后数据完整性较好。经质量控制及数据核查,数据集实有率、正确率有较大提高。其中,作物发育期普遍实有率从94.7%提高至96.2%,生长高度实有率从88.2%提高至92.0%,总茎数实有率从77.1%提高至86.7%。发育期普期正确率从99.3%提高至99.6%。与《中国主要作物生长发育数据集V1.0》相比,本数据集整体质量有所提高,新增要素界限阈值检查。该数据集可为气候变化对中国主要作物生长发育的影响研究提供关键资料支撑。
干旱半干旱地区种子萌发期及苗期干旱胁迫是导致作物减产的重要因素,种际微环境调控是提高作物抗旱的重要技术措施之一。本文以‘济麦22’为供试材料,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis ACCC 19742)和巨大芽孢杆菌(Bacillus magaterium ACCC 04296)为供试菌种,采取微胶囊包埋技术封装菌种,对小麦种子进行包衣处理,设置枯草芽孢杆菌包衣(M)、巨大芽孢杆菌包衣(B)、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌复合包衣(MB)、无包衣对照(CK)4个处理,研究干旱胁迫下不同菌种包衣对小麦种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌复合包衣(MB)处理效果优于单一菌种包衣M处理和B处理,显著提高小麦种子发芽率、生物量和根冠比,与枯草芽孢杆菌包衣处理(M)相比,分别提高12.8个百分点、17.8%和5.3%;与巨大芽孢杆菌包衣处理(B)相比,分别提高15.3个百分点、14.7%和5.7%。MB处理与对照组(CK)相比,发芽率提高25.9个百分点,生物量增加21.8%,根冠比显著增加9.8%;根总长、根总表面积和根总体积分别增加了37.5%、34.7%和84.3%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著增强;丙二醛(MDA)含量显著降低,脯氨酸(PRO)含量明显升高;叶绿素荧光参数Fv/Fm和ΦPSⅡ值均大于CK处理,干旱胁迫下复合微生物种子包衣显著提高小麦的抗逆能力。综上可知,干旱胁迫下微生物种子包衣通过提高发芽率、促进根系生长和提高抗逆酶活性来应对环境胁迫,提高小麦抗旱性,且复合微生物包衣为最优方法。
根据1961−2021年吉林省46个气象站逐日气象数据计算干燥度指数(Aridity index,AI),采用线性倾向估计和基于ArcGIS10.2的反距离加权空间插值方法分析AI的时空变化特征,并利用贡献率分析法对AI变化成因进行分析,以揭示气候变化背景下吉林省干湿气候变化特征及其成因。结果表明:1961−2021年吉林省及其西部、中部和东部AI均呈不显著下降变化。吉林省AI平均值空间差异显著,自西向东呈“高−低−高”的空间分布特征。全省划分为亚干旱、亚湿润和湿润区。研究期内亚湿润区域逐年代扩大,21世纪10年代(2010s)亚湿润区面积达到最大。1961−2021年吉林省ET0呈不显著下降变化,降水量呈不显著上升变化。水汽压和平均气温均呈极显著上升趋势(P<0.01),气候倾向率分别为0.008kPa·10a−1和0.32℃·10a−1;净辐射和风速均呈极显著下降变化趋势(P<0.01),气候倾向率分别为−0.077MJ·m−2·10a−1和−0.14m·s−1·10a−1。ET0、净辐射、平均气温和风速大体呈自西向东逐渐降低的空间分布特征;降水量整体呈自西向东逐渐增加的空间分布特征;水汽压主要呈“低−高−低”的空间分布特征。绝大部分站点气象因子对AI均为负贡献。降水量是导致吉林省及其西部、东部AI降低的主要气象因子,其次是风速和ET0;而在中部,风速为AI降低的主要气象因子,其次是降水量和ET0。
基于全国653个农业气象站1981−2022年小麦、水稻、玉米生育期资料和同期气象资料,利用趋势分析和相关分析方法,分析1981−2022年3类作物生育期变化特征,探讨影响其变化的主要气象因子,以期为农业生产适应气候变化提供依据。结果表明:3类作物全生育期内平均气温和生长期积温(除双季晚稻)均呈显著上升趋势(P<0.05),冬小麦全生育期降水量显著减少,春小麦和玉米全生育期降水量显著增加,玉米、双季晚稻全生育期日照时数显著减少。1981−2022年春小麦、冬小麦和双季晚稻全生育期以缩短为主,平均降幅分别为1.6d·10a−1、2.5d·10a−1和2.2d·10a−1;一季稻、双季早稻和玉米全生育期以延长为主,平均增幅分别为1.9d·10a−1、0.01d·10a−1和0.6d·10a−1。与1980s播种期相比,2010s春小麦、冬小麦、玉米和双季晚稻播种期分别平均推迟1.0d、4.0d、4.0d和9.0d,一季稻和双季早稻均平均提前2.0d。春小麦、冬小麦、玉米分别有82%、76%、85%以上的观测站各生育期长度与日照时数呈显著正相关,平均气温和日照时数是影响春小麦全生育期变化的关键因素,其中平均气温对春小麦播种−出苗期持续天数的影响尤为显著。≥0℃活动积温是导致冬小麦全生育期、营养生长期变化的主要原因,平均气温对播种−分蘖期持续天数影响最大,越冬期主要受日照时数的影响。≥10℃有效积温是影响水稻(包括一季稻、双季早稻和双季晚稻)全生育期变化的主要原因,三叶−移栽持续天数与日照时数的相关系数最高,这一阶段双季早稻和双季晚稻与降水量相关系数最高。平均气温是决定玉米全生育期变化的主要因素,≥10℃有效积温与七叶−吐丝期持续天数的相关系数最高。
基于2010−2023年昭通苹果物候期资料和1960−2023年昭通气象资料及干旱灾情资料,将物候期分为休眠期、发芽期、开花期、幼果期、膨大期和采收期6个生育期,采用作物水分亏缺距平指数(CWDIa)分析各生育期干旱频次和时长、累计干旱强度(CDI)判识干旱风险强度、Morlet复连续小波变换(CCWT)探索累计干旱强度的时频演变特征,以明确昭通苹果干旱风险的发生规律。结果表明:昭通苹果干旱具有多发性、季节性、突发性、重发性和次季节性等特征。各发育期干旱发生频次差异大,其中,幼果期(55a)>采收期、休眠期(49a)>开花期(20a)>发芽期(19a)>膨大期(8a),特旱最易发生在幼果晚期和采收晚期。干旱持续时长在1~4旬;各发育期CDI差异明显,幼果期(335.0%)>休眠期(172.7%)>发芽期(137.7%)>采收期(137.1%)>开花期(68.1%)>膨大期(8.0%)。干旱风险判识阈值不一,对干旱胁迫敏感性排序依次为膨大期>开花期>采收期>幼果期>发芽期>休眠期。重特大干旱灾害风险季节性强,表现为幼果期>发芽期>采收期>膨大期>开花期>休眠期。干旱风险呈多尺度周期性、阶段性和突变性变化,1991年以来干旱风险总体呈增大趋势。
气传致敏花粉引发的过敏风险防治已成为城市绿化进程中保障公共健康的焦点问题,气传致敏防治体系自下而上涵盖花粉监测、花粉预报和花粉服务三大环节。为深入理解该体系,本研究通过文献检索,分析花粉监测原理、设备及站点布局;基于自统计回归、机器学习再到深度学习的技术更新视角,归纳花粉预报发展与脉络;总结市场上用户友好型花粉服务产品的表现形式和应用现况;探讨体系内各环节面临的挑战及未来研究方向。结果表明:国内花粉监测设备以重力沉降法为主,操作简单且成本低,但较为依赖人工每日监测,未来应注重研发低成本的自动监测设备并提升自动化覆盖率。花粉预报仍以统计回归为主,未来应结合人工智能大模型等前沿技术,构建多模态因子协同的预报模型,开展精细化预报。花粉服务已建立的微信小程序、移动应用、平台等产品,能提供花粉总浓度、分类浓度及医疗指南等多样化信息,未来可深入聚焦不同用户群体的需求,探索个性化和定制化服务。
基于2006−2020年耕地生产资料投入、土壤、小麦和水稻种植碳排放及农作物固碳统计数据,采用碳排放系数法测算河南省104个县域的耕地利用净碳汇量,并分析其时空分布特征,旨在为河南省耕地利用低碳转型及碳达峰、碳中和目标的实现提供科学参考。结果表明:(1)研究期内河南省耕地利用碳排放呈先增后减趋势,碳吸收则稳定增长,导致净碳汇波动上升。化肥是主要碳源。与2006年相比,2020年河南省大部分县域碳排放量、碳汇量和净碳汇量均呈增长态势,县域占比分别为65.4%、78.9%和77.9%。豫东地区在碳排放、碳汇、净碳汇增量上领先;豫北地区碳排放增速较快;豫南地区碳汇、净碳汇增速显著。(2)从空间格局来看,河南省耕地利用净碳汇呈“东高西低”分布,空间集聚特征明显,区间差异显著,但净碳汇低值区逐渐向高值区转变,区间差异呈缩小趋势。多数县域属于中度净碳汇区。净碳汇量呈同质性的县域占据超过95%的集聚性县域。净碳汇重心位于鄢陵县,且有向东转移的趋势。(3)气候、土壤、地势等自然条件及国家政策通过影响农作物种植结构、农业机械化程度和农资投入,进而对耕地利用碳排放与碳吸收产生影响。未来应将农作物碳汇纳入河南省作物种植结构调整的决策体系,持续推进化肥减量增效,加大对河南省农机技术创新的投资,加强区域间农业技术交流与合作,以充分发挥其减排增汇潜力,推动农业绿色发展。
基于Web of Science(WoS)核心数据库和中国知网数据库(CNKI)检索作物水肥管理决策模型相关文献,借助CiteSpace和VOSviewer可视化软件,分析2003−2023年该领域发文数量、发文国家和关键词的变化及国内外作物水肥管理决策模型的研究进展,了解作物水肥管理决策模型研究现状及趋势,以APSIM模型为例,重点分析APSIM模型在作物水肥管理决策方面的研究进展。结果表明:2003−2023年国内外作物水肥管理决策模型研究的总体发文量呈上升趋势,研究重点主要包括水肥管理、模型优化等,美国和中国在该领域研究中占主导地位。2003−2023年该领域发文的主要关键词分别集中在nitrogen、water、management和水肥耦合、产量、水肥一体化。目前,该领域使用较广泛的作物水肥管理决策模型为APSIM、DSSAT、RZWQM和AquaCrop模型等。APSIM模型凭借模块化和以土壤为中心的设计优势,通过设置不同作物、土壤类型和气候条件情景等,能够准确评估农田土壤水分和养分动态变化,从而为制定更合理的农业水肥管理策略提供了重要支持。综合当前作物水肥管理决策研究进展,未来研究应更加关注农业生态效应,并结合遥感新技术,建立、优化或耦合作物模型,为农业水肥动态评价和资源高效利用提供技术支撑。
基于机器学习算法的天气指数保险是农业保险创新研究的有益尝试。农作物产量受气象灾害影响严重,构建能准确反映产量损失与气象灾害关系的数据分析模型,对农作物天气指数保险的定价十分重要。本文以甘肃庆阳苹果为研究对象,基于1996−2020年庆阳市5个县(区)苹果生长期(4−10月)逐日降水量、逐日气温数据以及苹果产量数据,构建低温冻害指数、干旱指数和连阴雨指数,利用XGBoost算法建立与苹果气象减产率的回归模型,结合核函数密度估计法厘定庆阳市苹果天气指数保险纯费率。结果表明:(1)庆阳市各县(区)苹果气象减产率受气象灾害影响波动明显,7种苹果灾害天气指数与苹果气象减产率存在非线性关系;(2)基于XGBoost算法建立1996−2020年宁县、庆城县、正宁县、环县和西峰区苹果气象减产率−天气指数回归模型,其拟合精准度高于多元逐步回归模型,决定系数R2分别高出0.157、0.125、0.190、0.115和0.117,均方根误差RMSE分别降低0.045、0.026、0.335、0.126和0.039个百分点;(3)宁县、庆城县、正宁县、环县和西峰区的苹果天气指数保险的气象减产率赔付触发值分别为11.88%、3.37%、4.33%、9.21%和17.70%,苹果天气指数保险纯费率分别为4.00%、3.64%、4.91%、1.94%和4.98%。
黄河流域作为中国北方生态屏障区,干旱事件频发且时空分异显著,但其大尺度演变规律及大气−海洋驱动机制尚未明确,制约了区域水资源优化配置与干旱风险管理。本研究基于1980−2020年黄河流域及周边340个气象站逐月降水量与气温数据,采用Thornthwaite模型计算标准化降水蒸散指数(SPEI),结合线性趋势估计、Mann−Kendall趋势/突变检验、连续小波变换与小波相干分析,揭示黄河流域干旱的时空演变及其与北极涛动(AO)、太平洋年代际振荡(PDO)、厄尔尼诺−南方涛动(ENSO)、东亚夏季风(EASM)的多尺度耦合机制,以期为区域流域干旱预警及适应性调控提供科学依据。结果表明:1980−2020年黄河流域春季SPEI−3以0.021·a−1的速率极显著下降(P<0.01),春季30%的时间出现轻度及以上干旱。1997年秋季SPEI-3突变检测识别出显著跃升点,之后5a内干旱发生频率提升了20%。夏、冬季黄河流域干旱无显著持续趋势,表现为短期随机波动。1980−2020年黄河流域年尺度SPEI−12整体呈0.005·a−1微弱下降趋势(P=0.06),1997−2002年黄河流域轻、中度干旱共发生8次,占该期年均干旱事件总数的65%,1986年突变为持续干旱。空间上,1980−2020年黄河流域干旱高频区由东北中下游向西南迁移,形成覆盖35.23%中下游的“东北频发−西南减弱”辐射带。北极涛动(AO)通过3~60个月共振使黄河流域干旱滞后2~4个月;太平洋年代际振荡(PDO)双模态作用使干旱提前或滞后3~8个月;ENSO多周期交替使干旱滞后3~9个月或提前12~18个月;东亚夏季风(EASM)短周期负相位与中长周期正相位耦合使干旱滞后1~15个月。综上所述,多尺度天气气候事件的周期性波动通过AO抑制土壤湿度、PDO削弱水汽输送、EASM驱动变化的跨尺度协同作用,是1980−2020年黄河流域气象干旱演变的关键驱动机制。
基于2022−2023年贵州省天柱县平甫烟区烟草靶斑病观测数据及气象资料,分析靶斑病病情指数、病株率与气象因子的相关性,筛选关键因子,利用支持向量机(SVM)和多元线性回归分析法构建烟区靶斑病的模拟模型并对其验证,以期了解烟草靶斑病发生发展规律,为烟草生产提高依据。结果表明:(1)贵州天柱县平甫村烟区烟草靶斑病始发期在5月底−6月上旬,随后病情指数和病株率呈波动上升,7月中旬进入发病盛期。(2)影响天柱县烟草靶斑病的关键气象因子为病害调查日前15d平均地温、前30d累计降水量和前15d平均相对湿度,与烟草靶斑病的病情指数和病株率呈显著正相关,即病害调查日前15~30d土壤温度高,降水量偏多,空气相对湿度大,烟草靶斑病发病越重,田间传播速度越快。(3)基于上述关键气象因子建立烟草靶斑病多元线性回归模型和SVM模型,模型平均拟合度R2分别为0.95和0.93,模拟效果较好,检验表明,病情指数模拟中多元线性回归模型的平均准确率为87%,高于SVM模型的75%,病株率模拟中多元线性回归模型的平均准确率为80%,高于SVM模型的73%,多元线性回归模型模拟结果优于非线性模型SVM,即多元线性回归模型更适用于模拟烟草靶斑病病情的发生发展。
农业气象观测、卫星遥感、作物模型以及智能网格预报等新技术的应用,提高了作物产量预报技术的动态化和精细化水平,提高了作物产量预报准确率,为保障国家粮食安全发挥了重要作用。本研究基于2010年以来国家气象中心作物产量预报业务技术进展及预报结果的检验,系统介绍了以关键气象因子影响指数、气候适宜指数、历史丰歉气象影响指数为主的数理统计模型、基于作物模型模拟以及基于多源数据融合的作物动态产量预报技术。2020年早稻主产省和福建省不同时段早稻产量预报结果表明,基于不同数理统计的预报模型准确率整体较为接近,范围在90.8%~99.8%,气候适宜指数预报总体优于其他两个方法。江苏省一季稻主产县预报结果表明,基于气候适宜指数方法构建的县级产量预报准确率总体较高,7月20日预报准确率在73.9%~98.1%,8月20日预报准确率在80.4%~98.3%。利用改进后的逐日适宜度指数方法开展省级尺度日产量预报,可定量评估不同时段气象条件对作物产量的影响程度。利用不同作物模型构建的中国作物生长模拟监测系统,可开展大宗作物县级及省级产量预报,且预报准确率较为稳定,不同起报日期准确率稳定在88.4%~97.4%,山东和河北略高于其余各省。开展基于农业气象试验站观测产量序列的全国尺度冬小麦产量预报具有业务可行性,可为作物产量预报提供新的数据支撑。基于遥感数据和机器学习构建的县级产量预测具有良好的预测准确率,可提升产量预报的技术含量。选择合适的产量预报方法,可有效提高不同预报省份不同作物的预报准确率。
使用R语言ENMeval数据包对MaxEnt模型参数设置进行优化,基于全国255个油菜分布样点数据和19个气候因子筛选出主导气候因子,采用MaxEnt优化模型预测历史时期(1970−2000年)和未来时期(2041−2060年)气候变化背景下中国油菜的气候适宜区分布,对比分析历史时期到未来时期的气候适宜区变化特征。结果表明:(1)特征函数为线性、二次型、片段化、乘积型、阈值性的线性组合、调控倍频为4.0即为MaxEnt模型模拟中国油菜的最优参数设置,模拟精度最高。(2)影响油菜气候适宜区分布的主导气候因子为最冷月最低气温、最湿季平均气温和最干月降水量。(3)历史时期中国油菜气候低适宜区主要分布在西部地区、内蒙古中部和辽宁,中、高适宜区主要分布在中部和东部地区。未来时期背景下气候不适宜区向气候低适宜区、气候低适宜区向气候中适宜区、气候中适宜区向气候高适宜区转移,即气候不适宜区减小、气候适宜区增加,并且低、中和高气候适宜区均向北扩张。
利用最大熵模型(MaxEnt),选择1970−2000年湖北省80个烤烟种植点和11个环境变量,基于CMIP6未来气候情景数据,预估2030s(2021−2040年)、2050s(2041−2060年)、2070s(2061−2080年)和2090s(2081−2100年)湖北省烤烟的潜在适生区,为湖北省烤烟种植的规划布局提供科学参考。结果表明:影响湖北省烤烟的主导环境变量为海拔、最湿月份降水量、坡度和气温季节性变动系数,累计贡献率86.8%。当前气候下(1970−2000年),湖北烤烟潜在适生区总面积为4.52×104km2,主要分布于恩施州、宜昌的西部、北部和襄阳的西南部、十堰的中南部,高、中、低适生区面积分别为1.02×104km2、1.45×104km2和2.05×104km2。SSP1−2.6和SSP2−4.5气候情景下,2030s、2050s、2070s和2090s湖北烤烟潜在适生区面积相比于当前气候减小,种植适宜性降低;SSP3−7.0和SSP5−8.5气候情景下,2030s、2050s和2090s湖北烤烟潜在适生区面积相比于当前气候增大,2070s烤烟潜在适生区面积减小。未来气候变化情景下(2030s−2090s),湖北省烤烟潜在适生区的质心相比于当前气候总体向西迁移。为应对未来气候变化,建议在潜在适生区范围较为稳定且有新增面积的恩施州进行种植推广,进一步挖掘该地区的烤烟种植潜力。
基于2023年湖南省怀化市中方县泸阳镇桥上村白天水稻小时尺度的实景照片和人工观测发育期数据,建立水稻移栽期、返青期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、乳熟期、成熟期发育阶段以及移栽前和收获后共10个发育期的实景图片集,利用图片切割、数据增强等技术,选取基于深度学习18层残差神经网络(ResNet18)、50层残差神经网络变体(ResNet50_vd)、轻量化卷积神经网络(MobileNetV3_large)、高效轻量级卷积神经网络(PPLCNet)、深度卷积残差神经网络(Xception41)和密集连接卷积网络(DenseNet121)6种网络模型对水稻10个发育阶段进行图片识别,分析6种模型在训练集、验证集和测试集的准确率,验证深度学习方法构建的网络模型在水稻发育期智能识别方面的可行性,分析其差异性,以筛选出最优水稻发育期识别模型在业务服务中推广应用。结果表明:6种模型在水稻测试集上的识别准确率保持在92%以上,Xception41模型的准确率最高,达96.19%。测试集水稻移栽前、移栽期、分蘖期、孕穗期、乳熟期和成熟期识别效果最好的模型为Xception41;水稻返青期识别效果最好的模型为ResNet50_vd;水稻拔节期和抽穗期识别效果最好的模型为DenseNet121和Xception41;水稻收获后时期识别效果最好模型为ResNet50_vd和DenseNet121。研究结果为智能识别水稻发育期提供一种思路,证明深度学习模型在水稻实景图片识别中的可行性,可以满足农业气象业务服务的要求。
基于1981−2018年中国区域地面气象要素驱动数据集,计算新疆不同时间尺度的标准化降水蒸散发指数(SPEI),采用Mann−Kendall(M−K)检验、Sen's slope方法分析新疆地区气象干旱的变化趋势、发生频率和持续时间等时空变化特征,以期为新疆地区干旱防范提供依据。结果表明:(1)1981−2018年新疆呈非显著干旱化趋势,受旱面积比例以0.845个百分点·10a–1速率呈非显著减少趋势。新疆春、夏季均呈非显著干旱化趋势,2005年后秋季干旱显著加剧,1997年后冬季趋向湿润化。(2)新疆SPEI−3季节性干旱的空间分布区域性明显,春、夏和秋季均有显著的干旱化区域,旱情加剧区域主要分布在塔里木盆地和少数东部地区,冬季57.82%的地区呈非显著湿润化趋势,29.23%的地区呈显著湿润化,仅0.03%的地区呈显著干旱趋势,其余地区干旱趋势并不显著;(3)新疆月、季、年尺度干旱发生频率空间分布特征较一致,东部地区为干旱发生高值区。年尺度干旱平均发生频率为36.05%,其中吐鲁番地区干旱频率为44.97%。新疆不同年代际干旱历时差异较小,2000−2009年平均干旱历时最长,为3.6个月。总之,近38a新疆南部和东部地区干旱化趋势严重,且干旱发生频率高,亟需加强应对措施以减轻干旱带来的不利影响。
干旱已成为全球陆地生态系统面临的主要问题,其发展具有明显地域特征。揭示区域干旱的时空分布特征是应对气候变化、保障农业生产安全的迫切要求。本文基于日光诱导叶绿素荧光指数(SIF)研究东北春玉米全生育期的干旱动态阈值,利用逐像元分析法计算2000−2020年东北春玉米干旱频率和受旱范围,采用线性倾向估计法等,分析东北春玉米的干旱变化趋势和空间分布特征。结果表明:(1)2000−2020年东北春玉米SIF值在年际尺度和不同发育期时间序列上均呈波动上升趋势,空间上SIF值呈增加趋势的区域均超过50%,表明近20a研究区受干旱影响逐年减小,干旱风险减弱;(2)2000−2020年东北春玉米种植区受旱范围呈波动减小趋势,不同干旱等级,受旱范围表现为轻旱>中旱>重旱;不同春玉米发育阶段受旱范围表现为苗期>拔节−孕穗期>灌浆−成熟期>抽穗−开花期;(3)东北春玉米种植区大部都会发生干旱,干旱频率超40%,西部干旱频率高于东部;不同干旱等级中,轻旱发生频率最高,中旱和重旱发生频率较低;对不同生育期来说,研究区大部春玉米苗期干旱发生频率均高于25%,其中吉林中西部高于45%,表明苗期仍是东北春玉米干旱的高发期。
2025年春季(3−5月),全国平均气温11.7℃,较常年同期(1991−2020年平均值,下同)偏高1.0℃,为1961年以来第4高;全国平均降水量137.4mm,接近常年同期,其中陕西降水量为1961年以来历史同期第5少;全国平均日照时数为629.4h,较常年同期偏少。夏收粮油区光热条件较好,总体利于冬小麦、油菜生长发育和产量形成;但河南、陕西和山西等地春旱偏重发生,部分麦区叠加干热风天气,影响冬小麦灌浆;油菜产区出现阶段性低温阴雨寡照天气,不利于油菜生长发育。春播区大部水热条件适宜、墒情条件较好,利于作物播种出苗,总体进展顺利,但陕西等地农业干旱持续,东北地区东部降水过程频繁,部分农田持续湿涝;江南等地出现阶段性强降水和低温阴雨天气,影响春播作业。