根据农作物生长规律,与农业部门一起共同制定了当地盛夏农业干旱事件的标准,并从气象学角度对其分布规律及特性进行分析,得出造成盛夏农业干旱事件的主要有三种重要的天气类型(纬向环流型、大陆高压控制型、副高西进控制型)。通过对西北太平洋地区海水表层月平均海温、北半球极涡的年平均强度、冬季气温与历年(1964-2003年)干旱事件发生频率进行分析,采用最优子集回归法建立了干旱事件预测方程,进一步提高了干旱事件的预测能力,2004年和2005年预测结果与实况相符。

通过对陇东塬区近35a来的气温资料和冬小麦生长发育资料分析,发现:一方面,由于气候变暖使陇东塬区冬小麦春季各发育期整体提前,从而使成熟期提前;另一方面,由于春末夏初气温偏高、降水偏少,高温持续时间长,加快了冬小麦生殖阶段的发育进程,发育期间隔天数缩短,也使冬小麦的成熟期提前。根据西峰农试站近11a来对陇东塬区冬小麦灌浆速度的测定结果,结合5-6月气象因子观测资料,建立了冬小麦成熟期预报模型,以预测当地冬小麦适宜收获期,预报结论与实际成熟期相吻合。

利用2005年11月-2006年6月由Li-8100土壤呼吸自动观测系统及AR5土壤温度湿度自动观测系统观测数据,分析了华北低山丘陵区冬小麦田土壤呼吸变化规律及其影响机制。结果表明:(1)冬小麦返青前后的土壤呼吸速率(SRR)在晴或多云天气条件下都要高于阴天,SRR的日变化都表现为单峰变化趋势。(2)冬小麦生育期SRR的日际变化特征为:返青前SRR保持在较低水平,平均为0.63μmol.m-.2s-1;返青后SRR迅速增加,至抽穗期达到最大,此后保持稳定,平均为2.18μmol.m-.2s-1;收割后SRR降低。整个生育期SRR的平均值为1.28μmol.m-.2s-1。(3)冬小麦田浅层土壤温度(包括地表温度、地下5cm、10cm、15cm、20cm土壤温度,p<0.01)与SRR间都存在显著的指数关系,其中20cm土壤温度与SRR相关性最好,Q10值(5~20℃间气温每增加10℃呼吸增加的倍数)从表层至地下20cm依次为:2.09、2.29、2.39、2.51、2.63;土壤含水量过低对土壤呼吸有抑制,当土壤含水率在20%~30%时,SRR主要受土壤温度影响,与土壤含水量的关系不显著。

利用1971-2000年实测气候资料系统研究了海南岛与台湾岛农业气候资源状况,结果表明:两岛热、水、光资源均十分丰富。两岛温度、日照时数均为中部山区低,南部最高;年雨量以及雨日的分布以台湾岛北部与海南岛中部山区最多,西部最少;热带气旋、季节性干旱、低温冷害等均是两岛主要的农业气象灾害。

利用黄河中游三个站点近50a的气象资料,研究了ngstrm-Prescott系数不同取值对参考作物蒸散量的影响。结果显示,当ngstrm-Prescott系数as和bs分别相差56%和93%时,引起的ET0差异月值在0.6%~26.2%,年值在173.1~197.4mm(18.2%~21.9%)。ngstrm-Prescott系数不同取值对ET0的影响程度随地点而变化,即随海拔和日照时数的增加,对ET0的影响程度相应增大。因此在高海拔和高辐射地区,应对ngstrm-Prescott系数进行校正。尽管FAO56PM推荐的ngstrm-Prescott系数在世界各地广泛应用,但依据本文结果尚不能确定其在中国能否直接使用。随着辐射数据的不断积累,有必要对这些系数进一步研究、验证和校正。

以田间试验为基础,对高频覆膜滴灌条件下土壤水分、温度以及棉花的耗水过程和生长状况进行了观测。结果表明,高频滴灌条件下,灌水次数及灌水量分别比对照多20次和596.2mm,土壤含水率水平较高,棉花根系吸水阻力小,耗水强度大,可达7.4mm/d。各生育阶段高频滴灌的土壤温度比对照低,而且根系分布浅。另外,高频滴灌棉花地上营养器官生长旺盛,叶面积指数很大,可达到6.6。然而,高频滴灌棉花产量比对照低111.34kg/hm2,水分利用效率低。试验认为高频滴灌的生产意义不显著。

以1961-2000年的气象资料为数据基础,采用FAO1998年推荐使用的Penman-Monteith模型和参考作物法,对黄河流域不同类型旱农地区主要农作物的降水盈亏格局进行了分析。结果表明:黄河流域大部分地区冬小麦全生育期多年平均缺水量在250~500mm,且由南向北缺水量有依次递增的趋势,主要反映了冬小麦全生育期降水量与需水量的双重影响;夏玉米全生育期缺水量较多的地区为陕西省关中地区,约为200mm左右,由此向东缺水量值逐渐减少;春小麦全生育期多年平均缺水量基本上是从南向北逐渐升高,缺水量在200~500mm,显然是受降雨与需水两方面的双重影响;春玉米全生育期多年平均缺水量分布则是从南部向北部递增,亏缺量在0~400mm。

利用亚热带丘陵区茶园白三叶草间作大田对比试验,研究其对茶园地温时空动态变化的影响。结果表明:茶园地温具有明显的时空变化特征和位相滞后现象,白三叶草间作改变了土壤热量交换层(地表层)的性质,对不同观察时刻、不同深度的土壤温度具有低温时增温、升温时降温、降温时保温及降低日较差、增强同一土层温度稳定性等综合动态调控作用,其调控效果表现出了0cm>5cm>10cm>15cm>20cm、13:00>19:00>7:00、降温>保温>增温、降温幅度随气温的升高而增大、增温和保温随气温的下降而加强的相同趋势,同时还降低了有害高温的出现次数,提高了茶园生态系统的自我调节能力,改善了茶叶品质,增加了茶叶产量。

秸秆覆盖不但能够改变田间辐射、温度、湿度、风速等影响蒸发的外界条件,还改善了土壤的团粒结构,提高了土壤的供水能力,从而起到了改善田间小气候环境、减缓土壤水分波动、蓄水保墒的作用。农田秸秆覆盖后作物苗期棵间土壤蒸发明显减少,使旺盛生长期可利用水分增加,提高了水分的利用率。

利用LI-6200便携式光合作用测定仪在山东农业大学实验基地对冬小麦叶片光合作用进行了大量观测,在此基础上,结合前人研究成果,建立了包含CO2浓度和温度因子的两个冬小麦叶片光合作用农业气象简易模型。利用50组观测数据对模型进行拟合,确定了两个模型各自相关的参数,回代拟合相关系数分别为0.796和0.793。进而利用所建立的模型对另外77组实测数据进行了模拟,结果表明:两个模型在0.01%的误差概率水平下模拟能力十分接近,模拟结果与实测数据相关系数分别为0.9613和0.9609,其中等轴双曲线型模型的模拟效果稍好于渐进指数型模型。因此,两个模型都具有较好的实用性,且等轴双曲线具有结构更加简单的特点,可作为农业气象作物模型中光合作用子模型。本研究为评估全球变化背景下CO2浓度增加对光合作用速率的影响提供了适用于华北地区的冬小麦叶片光合作用模型。

根据八角的气候生态特性,在分析八角生长发育对气候、土壤、地形等生态环境要求的基础上,利用广西90个气象台站的气候资料及1:25万地形数据,采用GIS技术及小网格气候资源分析方法,对广西八角种植区进行气候区划。按照区划结果将广西八角种植区划分为最适宜、适宜、次适宜和不适宜气候区,给出了细网格区划专题图,针对性地提出合理发展八角的对策建议,为广西八角生产的合理布局和发展提供科学依据。

在南平市1951-2000年的气象资料和紫花苜蓿试验成果的基础上,结合本市地形、地貌特征,通过GIS的空间分析和多层复合过程,融合牧草生长信息和农业气象专家的思想,进行南平市紫花苜蓿适宜种植区的划分和评价,为南平市紫花苜蓿种植调整提供科学依据。

河套蜜瓜属农业部确定的优质产品,近年来被盲目扩种,既扰乱了市场又影响了该品牌的声誉。为确定该品牌的适宜种植范围,利用磴口河套蜜瓜含糖率资料与相应年代气象资料进行相关分析,筛选出影响含糖率的农业气象指标,采用逐步回归方法建立含糖率综合评估模式,利用细网格推算模型,在CtityStar4.0平台上进行了河套蜜瓜品质的区划,为当地蜜瓜发展提供参考。

通过调研和收集金银花生态方面的相关资料,以金银花道地产区之一的山东费县、平邑等地气候条件为参照,采用比较分析方法,详细地研究了金银花的气候生态规律和环境因子对金银花产量、品质形成的影响,归纳提炼出对金银花生长发育和产量、品质有重要影响的气候指标因子,建立气候指标因子的空间分析模型Y=f(、L、h),应用1∶250000地理信息资料和GIS分析技术将四川盆区金银花生产划分为四类区域,为四川金银花产业基地建设提供科学依据。结果表明,四川盆区东北部的南江、通江等地为最适宜区,而沐川绝大多数区域仅为次适宜区和不适宜区。

通过对巴西、澳大利亚等蔗糖主产国历年甘蔗产量与温度、雨量等气象要素的灰色关联度分析,初步确定了影响蔗糖主产国甘蔗产量的主要气象因子和关键时段,该结果为国内开展全球蔗糖产量监测预测服务奠定理论基础。

在GIS支持下,以松嫩平原DEM为基础,建立经度、纬度、海拔高度等大地形因子数据库及坡度、坡向、遮蔽度等小地形因子数据库。利用松嫩平原各县市1961-2000年平均太阳辐射、气温、降水和相对湿度数据,采用三维二次趋势面模型进行逐步回归,构建松嫩平原逐月主要气候要素与宏观地理因子的数学模型。完成松嫩平原各气候要素空间分布的综合数学模型,并利用GIS平台建立空间分辨率为1km×1km的松嫩平原主要气候要素的网格化数字专题图。

提出综合运用MODIS遥感资料与地面气象站资料实现全天候LST反演的技术方法,并通过应用示范验证其可行性,对实现全天候、精细化的寒冷灾害监测与评估具有重要意义。基于MODIS的第1、2、19、31和32五个波段,采用劈窗算法反演LST,计算过程相对简便而反演精度较高,缺点是无法克服云干扰;基于地面气象站实测温度资料,采用气候学方程与GIS技术反演空间精细化的LST分布,尽管其反演精度在晴空条件下比遥感方法差,但不受云量条件限制,可以实现全天候LST反演。

分析了MODIS在植被生长变化监测中的优势,讨论了省级MODIS植被指数序列的建立方法。根据陕西主要植被覆盖类型,在风沙草原区、农作物区、林区共选取了5个样本县,利用2004-2005年MODIS-NDVI序列数据,通过提取NDVI曲线特征参数,结合地面气象观测资料,总结上述植被类型的季相变化特征,提出了关中农作物的物候变化规律和长势评价指标,探索了利用遥感手段对陕西省植被进行宏观、动态监测的方法。结果表明:风沙草原区植被对降水的依赖性很强,林区植被与温度的相关性较好,对降水的响应不明显。时序NDVI曲线是农作物生长的动态迹线,结合农作物的物候节律,可实时监测其生长状况并进行量化评价分析。

目前80%以上的糖料甘蔗分布在缺少灌溉条件的旱坡地上,旱害已成为影响甘蔗生产最频繁、范围最广、损失最严重的自然灾害之一。本文选取了广西来宾市兴宾区凤凰镇这个具有代表性的大面积连片、连年种植的甘蔗区,利用高时间分辨率的MODIS卫星数据,采用植被状态指数(VCI)和温度条件指数(TCI)构建干旱指数(DI)遥感监测模型,并融合具有高空间分辨率的ETM卫星数据,进行甘蔗干旱遥感监测方法研究。应用该模型进行2004年和2005年秋季甘蔗旱情监测,制作了旱情时空变化的遥感图像,通过与旱情实况数据对比分析,证明该模型适用于甘蔗旱情监测。

根据山西省6个有代表性的气象观测站1951-2000年的气象资料,以降水量、气温为预报因子,以太原市最冷月平均气温为预报量,采用人工神经网络与主分量分析相结合的方法,建立了太原最冷月平均气温预报模型。该模型对1960-1990年的历史样本拟合的平均相对误差为3.6%,对1991-2000年独立样本的预报准确率达90%,说明该模型可使预报泛化能力显著提高,对农业防灾减灾有较大作用。

以重庆地区的干旱灾害为研究对象,在分析重庆地区干旱灾害气候背景和经济环境的基础上,从干旱灾害发生的成灾环境、灾害发生的可能性、以及承灾体的易损性三个方面选取了地貌、灾害频率、人口、社会经济等评价因子;应用模糊评价法建立了干旱灾害孕灾背景、灾害危险性、承灾体易损性等数学模型;运用MapInfo Professional软件,通过对属性数据库和图形数据库的操作得到干旱灾害的孕灾背景、灾害危险性、承灾体易损性评价图层,经过图层叠加、斑块合并以及等级划分后得到干旱灾害的风险评估及其区划。

利用1980-2004年福建省气象灾害统计资料,采用灰色关联分析方法分析了4种气象灾害包括旱灾、水灾、风雹灾和低温冻害对福建粮食生产的危害性。结果表明,影响福建早稻生产的主要气象灾害是风雹灾,影响晚稻、单季稻和甘薯的主要气象灾害为旱灾。通过对1995年前后福建粮食总产与4种灾害受灾面积关联分析发现,总体上看,旱灾和寒害一直是影响福建粮食生产的主要气象因子,1995年以后,旱灾和水灾的影响有所增加。

根据2000年、2001年和2003年5-10月田间试验和相应的气象观测资料,利用相关普查和回归分析方法分析了果实形成期枸杞黑果病与气象因子的关系。结果表明,枸杞黑果病病情指数与果实形成期的降水量、降水日数、平均相对湿度、平均日照时数和平均风速间均具有极显著相关关系。其中降水量、降水日数和平均相对湿度是枸杞黑果病暴发流行的主要原因。

通过对近30~40a来福建省光温水资料的分析,阐述热量、水分、光照资源的时空分布特点及对农业生产的影响。结果表明,20世纪90年代以来福建的热量条件总体趋好,但仍常出现阶段性低温冻害过程;降水资源丰富,但存在降水年际变化大、年内分配不均的特点,常导致暴雨洪涝或干旱发生,使农业生产造成严重损失;日照南多北少,并集中在作物生长季内,能满足作物和果树的光合生长需要。

长江流域的水稻花期高温危害已成为生产中的一个重大问题。采用湖北省荆州市农业气象观测站最近50a即1954-2003年的气温观测数据,利用趋势分析和气温距平分析方法对可能导致中稻花期严重结实障碍的7-8月的月平均气温距平、月最高气温距平及连续3d和5d持续高温天气日的发生频次和高温发生随时间的分布规律进行了分析。结果表明:最近50a江汉平原的平均气温和最高气温并未升高,整体保持基本稳定,长期温度变化表现出一定的周期特征;对中稻花期可能产生致命性伤害的7-8月连续3d和5d的平均气温≥30℃和最高气温≥35℃的天气出现的频次高,有增加趋势;高温天气集中发生在每年的7月中、下旬和8月上旬,7月下旬-8月上旬一般高温危害天气发生的概率超过了100%,而严重高温危害天气发生的概率也达到62%。因此,生产上应采取适当调整播期以避开花期高温高发期和培育抗高温品种等技术措施,以减轻和避免高温引起的危害。

利用河南省7个农业气象观测站1981-2004年冬小麦、夏玉米的生育期观测资料和同期的气象资料,分析了这两种作物主要生育期的变化趋势及对气候变化的响应。结果表明:河南省冬小麦自返青到成熟的各生育期均表现出提前的趋势,其中以拔节期提前最明显;冬小麦全生育期缩短,存在1.3d/10a的总减少趋势;相关分析显示导致冬小麦生育期提前的主要原因是2-5月平均气温的上升和3月日照时数的增加。夏玉米所有生育期都表现出延迟的趋势,以成熟期延迟程度最大;夏玉米全生育期天数呈现出显著增加的趋势,增加速率为2.1d/10a;6-9月总降水量减少是造成夏玉米生育期延迟的主要原因。