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地址:北京市海淀区中关村南大街12号中国农科院环发所
邮编: 100081
收款人:《中国农业气象》编辑部
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单位名称:中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所
账号 : 110060435018002144355
开户行:交通银行北京分行农科院支行
联行号:301100000103
统一社会信用代码:12100000717807493W
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1.
新阶段农业气象学发展面临的形势与研究展望
潘志华
中国农业气象 2023, 44 (
04
): 327-332. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.04.007
摘要
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当前,中国进入了建设农业强国的新阶段,农业气象面临前所未有的挑战与发展机遇。针对农业生产智慧化、粮食安全、气候变化、绿色可持续发展等新形势,农业气象迫切需要建立气候要素与农业生产的定量关系,科学合理利用和提高气候资源利用率。农业气象学的重要任务包括深化研究内容、拓展研究视野、创新理论方法;重要研究方向在农业气象基础、气候变化适应、温室气体减排、农业气候资源高效利用、农业气象灾害与风险应对、农业小气候调控、气候智慧型农业等方面。作为一门农业基础学科,农业气象学需要加快发展,走在其他农业科学的前面。
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2.
伊犁地区酿酒葡萄农业气候特征分析
杨凡, 刘园, 刘布春, 杨兴元, 崔成, 陈玉宝
中国农业气象 2023, 44 (
04
): 261-273. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.04.001
摘要
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286
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利用新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州酿酒葡萄可种植区10个气象站点逐日气象和酿酒葡萄生育期数据,通过M-K检验、趋势检验等统计方法,结合ArcGIS空间表达,分析了1961−2020年研究区酿酒葡萄气候资源和农业气象灾害的时空变化特征,为高效合理利用当地积雪资源,缓解干旱及冻害,优化酿酒葡萄越冬方式,选择成本较低的积雪覆盖方式提供科学依据。结果表明:(1)1961−2020年伊犁地区除昭苏及尼勒克部分区域外光热资源丰富,年均降水量空间分布不均且低于455mm,全区年均降水量以5.1mm·10a
−1
趋势增加,总体满足酿酒葡萄生长发育需求;全区酿酒葡萄越冬期(11月−翌年3月)降雪每10a增加7.4mm,且被0−10cm积雪覆盖的概率大于90%;(2)1961−2020年全区越冬期冻害频次、强度均有所下降,潜在生长季(4−10月)中7月和9月旱情较严重。
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3.
陕西北扩区苹果种植的气候适宜性及潜力分析
梁轶, 屈振江, 鲁成, 张黎, 刘璐, 王景红
中国农业气象 2023, 44 (
05
): 347-360. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.05.001
摘要
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281
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为了厘清新的气候期(1991−2020年)陕西北扩区苹果气候适宜种植区的精细化分布,揭示该区域苹果可发展种植潜力,本文基于陕西苹果产区气象观测、数字高程模型、耕地确权等多源数据资料,综合考虑陕北山地苹果种植的气候与立地条件需求,选取年平均气温、年降水量、6−8月空气相对湿度、6−8月平均最低气温、1月平均气温、坡向、坡度共7项因子作为区划指标,采用多元回归方法进行各气候因子空间化模拟推算,基于模糊集线性隶属函数方法构建各项单因子适宜度定量评价模型,利用加权综合评判和集优法研制了陕西北扩区苹果种植气候适宜性区划,并应用耕地确权数据提取分县(区)苹果北扩适宜种植区的旱地和可灌溉面积分布,以明确其可发展种植潜力。结果表明:(1)陕西苹果适宜种植区北界主要分布在自吴起、靖边中南部向东北经横山南部、米脂延伸至佳县中南部一带向阳缓坡丘陵沟壑区,海拔一般在730~1660m。(2)野外调查验证显示,区划结果与果园实地种植分布的一致性约80%。(3)基于耕地确权数据的分县(区)苹果气候适宜区精细化空间分布结果显示,北扩区苹果气候适宜等级以上可发展种植面积约276.9khm
2
,占可用耕地24.6%,其中旱地面积占96.3%,以雨养农业为主。与各县(区)苹果种植现状统计数据对比分析表明,榆林市除神木、府谷外的其他大部分县(区)和延安市吴起县苹果气候适宜区潜在种植面积尚有4.9~28.5khm2的发展空间,延安市志丹县苹果气候适宜区潜在种植发展面积已趋于饱和。
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4.
生物可降解地膜的应用效果及存在问题
郭波, 杨振, 何文清, 刘家磊
中国农业气象 2023, 44 (
11
): 977-994. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.11.001
摘要
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272
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地膜覆盖栽培技术在给农业生产带来增产、增收的同时,由于对聚烯烃塑料地膜的长期使用,回收率不高等问题的存在,使其积存土壤中,造成严重的污染问题。在地膜残留严重的区域,土壤结构受到严重破坏,耕地质量下降,农业操作受阻,作物的出苗、营养吸收及根系生长发育受到限制。生物降解地膜在自然环境条件下可被细菌、真菌和放线菌等微生物降解,最终分解成CO
2
和H
2
O,不仅对土壤无污染而且对农作物的生长发育有促进作用,成为解决白色污染问题的有效途径之一。对生物降解地膜的不断深入研究,表明其对土壤环境及农作物产量等均有不同程度的影响,这些影响在不同区域和作物上存在较大的差异性,无法简单通过一项或者几项试验直接得出生物可降解地膜较塑料地膜PE优秀的结论。本文通过综述近年来有关生物可降解地膜对土壤环境和农作物生长发育及产量影响研究的结果,比较使用生物可降解地膜(BM)和塑料地膜(PE)处理后的各种实验效果,分析其优劣性并对生物可降解地膜性能的改进提出建议,以期不断完善生物可降解地膜的性能,实现农业科技的可持续发展。总结分析表明,(1)生物可降解地膜可以提高土壤温度和湿度,满足作物生长前期所需,加快出苗,缩短生长周期,同时对土壤有机质、有效氮和土壤酶活性等产生有益的影响,提高土壤养分含量。在微生物方面,生物可降解地膜可以促进土壤微生物含量和土壤呼吸速率的增长。同时,生物降解地膜具有较PE地膜优秀的减草能力,其中以黑色生物可降解地膜效果最佳,能够有效减少田间杂草数量,保证作物所需营养的供给。(2)在农作物方面,生物可降解地膜能在玉米生育前期和中期促进玉米生长,缩短生育时期,并提高产量。覆盖生物可降解地膜处理的棉花籽棉产量与PE地膜处理无显著差异,覆膜处理较裸地在产量上有显著提升。生物可降解地膜处理的马铃薯在生长前期因为土壤温度增加导致发芽更快,显著缩短生育周期,提早上市,并且较PE地膜和裸地能显著提高产量,其中黑色生物可降解地膜效果最明显。对于谷子作物,覆盖生物可降解地膜处理下的产量与PE地膜处理无显著差异,覆膜处理在产量上较裸地处理均有显著提升。而对于生长周期较短的番茄、茄子和甜菜等蔬菜作物,生物可降解地膜能够长时间发挥保温增墒的作用,促进作物快速生长,最终产量与覆盖PE地膜处理无明显差异甚至有小幅提升,且较裸地处理有显著提升。(3)提出生物可降解地膜现存的不同成分对土壤及农作物的影响问题、降解可控问题和成本问题,如降解速度难以控制、生物可降解地膜不完全降解导致的环境问题、技术成熟度不高以及价格较高的问题,同时对今后的研究发展方向提出建议,对生物可降解原料进行改性创新,降低成本,并对生物可降解地膜的降解机理进行调控,加强生物降解地膜的原材料、配方和生产工艺的研究,研发高性能、多功能化的生物可降解地膜,同时满足区域适用性和作物适用性的新型生物可降解地膜,为生物降解地膜向更多区域和更多作物种类的推广应用奠定理论基础。
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5.
深度学习技术在农业干旱监测预测及风险评估中的应用
黄睿茜, 赵俊芳, 霍治国, 彭慧文, 谢鸿飞
中国农业气象 2023, 44 (
10
): 943-952. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.10.007
摘要
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253
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人工智能技术的发展,特别是深度学习的出现,推进了农业新发展,是农业现代化生产的新方向。深度学习具有学习能力强、覆盖范围广、适应力强、可移植性好等优点,其开发模拟数据集可以解决实际问题,在农业干旱的监测预测及风险评估中的应用越来越广泛。本文采用文献综述方法,归纳农业干旱监测预测评估技术的发展与应用,总结深度学习模型的原理、优势和不足,概述深度学习模型在农业干旱监测预测及风险评估方面的实际应用,探讨深度学习数据集要求大、数据预处理耗时长、预定义类别范围窄、遥感图像复杂的问题,并对未来研究方向进行展望。结果表明,近年来农业干旱监测预测及风险评估技术取得重要进展,然而由于农业系统的非线性及干旱灾害发生的复杂性,现有技术在适用地域、对象和精准性等方面仍难以满足新形势下实际农业生产的需求。深度学习方法为农业干旱研究提供了新手段,但深度学习模型无法准确表达作物生长具体过程与机理,可尝试探索通过深度学习模型和作物生长模型的耦合来确保深度学习模型的可解释性。对于修正预测序列中存在的误差,可建立基于深度学习模型与大气环流模式的耦合模型,进一步提升模型对中长期农业干旱的预测能力。针对灾害样本容量有限问题,加强基于深度学习和迁移学习的农业干旱监测与评估研究,可进一步提高农业干旱精细化监测与评估精度。针对影响农业干旱形成的因子具有数据量大、类型多样、非线性的特点,采用深度学习与信息融合相结合的方法,可进一步提高区域农业干旱监测预测及风险评估精度。因此,深度学习模型与作物生长模型的耦合、融合深度学习模型和大气环流模式的农业干旱预测、基于深度学习与迁移学习的农业干旱精细化监测与评估、深度学习与信息融合技术相结合的区域农业干旱监测预测及风险评估是未来深度学习技术在农业干旱监测预测及风险评估中应用的发展趋势。
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6.
基于Copula函数分析华北地区年高温干旱复合事件发生特征
俞昕, 张琪, 杨再强
中国农业气象 2023, 44 (
08
): 695-706. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.08.005
摘要
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249
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基于华北地区36个气象站1960−2019年逐日最高气温和降水数据,识别逐年高温强度和干旱强度,利用Copula函数构建高温强度和干旱强度的二维联合累积概率分布函数,分析不同类型高温干旱复合事件的重现期以评估复合事件的发生特征。结果表明,对年高温日数和干旱强度进行边际分布拟合时,GEV函数在更多的站点效果最好;将年高温日数和干旱强度进行二维联合,应用最多的Copula函数为Symmetrised Joe-Clayton函数。相比于高温强度,干旱强度对复合事件联合重现期的影响更大。华北地区西南部更容易发生高温强度高的复合事件,中南部更容易发生干旱强度高的复合事件。华北地区高温干旱复合事件不同区域的主导因素存在差异,需针对不同区域复合事件的特征采取措施以减轻其带来的危害。
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7.
杨树和栓皮栎日光诱导叶绿素荧光及光能利用率的比较
程向芬, 任成昊, 张劲松, 胡美均, 蒋丽娅, 胡海洋, 黄辉, 乔永胜
中国农业气象 2023, 44 (
04
): 295-304. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.04.004
摘要
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238
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为探究杨树与栓皮栎光合光能利用率(LUE
p
)和荧光光能利用率(LUE
f
)关系的日内变化及种间差异,从光能分配的角度进一步深入理解日光诱导叶绿素荧光(SIF)与总初级生产力(GPP)的关系,以典型落叶阔叶林树种杨树(Populus alba × Populus gllandulosa)和栓皮栎(Quercus variabilis BI.)幼苗为对象,在相同土壤水分和养分条件下,观测研究不同树种SIF、净光合速率(P
n
)与LUE
p
/LUE
f
对光合有效辐射(PAR)响应的异同。结果表明:(1)SIF受PAR驱动,二者呈显著正相关关系,杨树和栓皮栎线性拟合决定系数(R
2
)分别为0.965和0.973,且杨树具有更高的LUE
f
;P
n
随PAR的增加逐渐饱和,杨树光饱和点明显高于栓皮栎,分别为998.59和674μmolCO
2
·m
−2
·s
−1
。(2)杨树和栓皮栎P
n
均随着SIF的增大呈先上升变化,之后杨树的Pn逐渐饱和,栓皮栎则缓慢下降。(3)LUEp与LUE
f
呈显著负线性相关关系,LUE
p
/LUE
f
随光强的增加呈指数型逐渐下降趋势,变化规律及大小在树种间不存在明显差异。研究结果说明,在日内随PAR的升高,LUE
f
变化较小,而LUE
p
则下降明显,光能分配向碳固定的比例下降,因此,P
n
在强光下饱和,SIF与GPP在日内尺度表现出指数型相关关系,且该指数型关系在树种间一致。
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8.
灌浆期高温对玉米叶片光合特性及抗氧化酶活性的影响
余梦奇, 路梦莉, 张雅婷, 陈志英, 李文阳
中国农业气象 2023, 44 (
07
): 599-610. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.005
摘要
(
228
)
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2021年6−10月以玉米品种隆平206、安科985为材料,采用盆栽试验,设置灌浆期高温处理,即白天平均温度为(37±2)℃,持续处理30d,以自然温度为对照,即白天平均温度为(31±2)℃,测定不同处理下玉米产量、穗位叶叶绿素相对含量(SPAD)、光合参数、叶绿素荧光参数、抗氧化酶(CAT、SOD、POD)活性及丙二醛(MDA)含量,研究高温处理对玉米穗位叶光合特性、荧光特性及抗氧化酶活性的影响。结果表明:与对照相比,高温处理显著降低玉米行粒数、百粒重,进而降低玉米单株产量。高温处理下玉米叶片叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)显著降低,胞间二氧化碳浓度(Ci)显著增加,表明净光合速率(Pn)的降低主要受非气孔因素的影响。高温处理对玉米荧光参数具有显著影响。高温处理下玉米穗位叶最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)显著降低,非光化学猝灭系数(qN)显著增加。高温处理后玉米超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均显著降低,丙二醛(MDA)含量显著增加。可见,高温处理对玉米叶片光合机构造成损伤,降低了抗氧化酶活性,增加了膜质过氧化程度,降低了叶绿素相对含量,光合性能受到抑制,进而导致光合同化物积累受阻,最终造成玉米产量显著降低。
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9.
全球气候变化下土壤呼吸对温度和水分变化的响应特征综述
冉漫雪, 丁军军, 孙东宝, 顾峰雪
中国农业气象 2024, 45 (
01
): 1-11. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2024.01.001
摘要
(
211
)
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气候变暖、降水格局变化等是气候变化的主要表现形式,也是影响土壤呼吸主要的非生物因素,探明气象条件(温度、水分)对土壤呼吸影响及作用机制是理解陆地生态系统碳循环的重要内容之一。本文对近年来国内外学者关于温度和水分对土壤呼吸的影响及机制的研究进展进行综述。结果表明,(1)气候变暖与土壤呼吸存在正反馈调节,但温度适应性削弱了二者的反馈关系。增温时长和土壤碳储量不同导致温度对土壤呼吸的影响具有时空差异。土壤呼吸对温度适应性机制主要包括土壤微生物适应性、底物消耗和土壤矿物质活化等。(2)降水对土壤呼吸的作用取决于土壤初始水分含量。当土壤含水量低于萎蔫系数时,降水不仅增加土壤含水量还可促进土壤呼吸,在土壤含水量接近田间持水量时土壤呼吸达到最大值,当土壤含水量达到饱和值时土壤呼吸又会受到抑制。水分对土壤呼吸影响机制主要为替代效应与阻滞效应、底物供给、微生物胁迫以及根系响应等。(3)土壤呼吸与土壤温度、水分的耦合关系取决于土壤水热因子配比,当土壤温度成为胁迫因子时,降水引发的土壤水分含量升高对土壤呼吸的激发效应被低温的负面影响所抑制;当土壤水分成为胁迫因子时,气候变暖引发的土壤温度升高对土壤呼吸的促进作用被干旱的负面影响所抵消,进行土壤呼吸研究时需充分考虑土壤温度和水分的交互作用。为更全面深入地明晰陆地生态系统土壤碳排放扰动因素,未来气候变化下土壤呼吸与环境关系等相关领域研究应为重点方向,一是加强多因素交互作用对土壤呼吸影响的研究,并定量化研究土壤呼吸组分;二是持续关注土壤呼吸对土壤初始温度和温度波动的响应特征,探索生物多样性或群落结构组成对土壤呼吸的影响。
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10.
油茶开花期冻害分级指标构建
袁小康, 邬定荣, 王培娟, 王庆龄, 范雨娴, 何娜
中国农业气象 2023, 44 (
07
): 633-641. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.008
摘要
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207
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为构建普通油茶开花期冻害指标,以普通油茶品种“铁成1号”为试验材料,分别于2020年和2021年在湖南省常德市油茶基地开展人工控制试验。以自然状态为对照,利用低温冻箱设置−6~3℃(或−8~2℃)多个不同强度低温处理,以非离体的方式将开花期油茶树枝条置于冻箱处理4h,处理结束后7d观察油茶树枝条冻害症状,测定油茶落花(果)率和光合作用参数。结果表明:低温对油茶形态、落花(果)率和光响应参数均有明显影响。温度越低,冻害症状越明显,落花(果)率越大,最大净光合速率、表观量子效率和光饱和点越低。根据冻害症状和上述生理指标对不同低温的响应,确定−2℃为开花期油茶遭受冻害的上限,−6℃是冻害明显加重的临界温度,−8℃是严重冻害的临界温度,进而建立油茶开花期轻度冻害指标为,−6℃<日最低气温≤−2℃,中度冻害指标为,−8℃<日最低气温≤−6℃,重度冻害指标为,日最低气温≤−8℃。
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11.
机器学习算法在高光谱感知作物信息中的应用及展望
赵金龙, 张学艺, 李阳
中国农业气象 2023, 44 (
11
): 1057-1071. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.11.007
摘要
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207
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机器学习作为一种统计学与计算机科学相结合的新兴技术,近年来在作物信息获取任务中得到广泛应用。传统的作物信息获取方式主要依靠化学检测法,测定过程耗时、耗力。基于机器学习算法和高光谱遥感技术能够通过无损的方式,快速感知作物外观及内部理化参数,具有明显的应用优势和发展前景。本文对国内外作物信息高光谱遥感相关研究进行系统性梳理。总结了不同机器学习算法在高光谱感知作物信息中的应用及优缺点,归纳了机器学习算法建模的不确定性,指出高光谱感知作物信息的未来发展趋势为,通过多源遥感协同观测实现作物信息获取方式互补,发展高光谱遥感与作物模型同化技术、高光谱遥感与人工智能深度融合技术,从而实现面向作物全生育期的关键信息智能化获取与决策。
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12.
气候变化对青藏高原青稞生产影响的研究综述
郝帅, 宋艳玲, 孙爽, 王春乙
中国农业气象 2023, 44 (
05
): 398-409. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.05.005
摘要
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206
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青藏高原为全球气候变化敏感区,生态系统非常脆弱。青稞是青藏高原主要作物,对气候变化较为敏感。本文梳理了当前以及未来气候变化对青藏高原青稞生产影响的相关研究,就青藏高原农业气候资源和农业气象灾害变化以及气候变化对青稞种植制度、生育期和产量的影响进行归纳总结。已有研究结果表明,在气候变化背景下,青藏高原地区较其他地区增温显著,降水增加,日照时数减少,干旱和洪涝等农业气象灾害更加频繁;气候变化使得青稞潜在种植界限向高纬度、高海拔地区移动,可种植面积增加,生育期缩短,当前气候变化对青稞生长有利,同时品种更替和技术进一步提高了青稞产量和适应气候变化的能力,但在未来气候变化影响下,青稞生育期将继续缩短,青稞生产及藏区粮食安全面临严峻考验。现有研究存在青稞研究区域局限性,气候变化对青稞复合影响和综合风险评估研究较少等问题。未来需深入认识气候变化对青稞生产影响的机制机理,创建青稞气象灾害影响与综合风险动态评估技术体系,制定有效措施促进高原青稞生产适应气候变化,保障青藏高原青稞粮食安全。
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13.
河北省苹果大风灾害风险评估
孙玉龙, 景华, 孙擎, 李婷, 魏铁鑫, 高珊珊, 余焰文
中国农业气象 2023, 44 (
04
): 305-316. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.04.005
摘要
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203
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基于长时间序列的河北省142个国家级气象台站大风观测数据、历史苹果大风灾情统计资料、苹果生育期等数据,选择最优机器学习模型延长极大风速时间序列,利用对应站点的极大风速和灾情统计数据确定苹果两个主要生育期内不同等级大风灾害气象指标阈值,分析了苹果大风灾害时空分布特征,对苹果大风灾害的危险性、脆弱性、暴露度和防灾减灾能力等指标进行综合风险评估。结果表明:随机森林模型模拟精度较高,可以较好地延长极大风速时间序列;苹果花期−幼果期的大风灾害阈值为极大风速≥9.1m·s
−1
,果实膨大-成熟期为极大风速≥7.9m·s
−1
,并进一步划分了不同等级大风灾害等级,验证结果与历史记录有较高的一致性;苹果大风灾害每年发生次数呈先降后升的趋势,河北省西北部和沧州市东部大风灾害发生频次较高;苹果大风灾害较高和高风险区域较为分散,约占全省面积的20%,主要分布在张家口市东部、承德市东南部、衡水市中部和石家庄市东部等地。
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14.
不同气候区潜在蒸散量变化趋势及归因分析
刘文辉, 张宝忠, 魏征, 韩松俊, 韩聪颖, 王雅琦, 韩信
中国农业气象 2023, 44 (
07
): 545-559. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.07.001
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以全国710个气象站点常规观测资料为基础,采用Penman-Monteith公式计算1970−2017年逐日ET
o
,运用Mann-Kendall趋势检验法、贡献量分析法等,分析不同气候区年尺度ET
o
变化特征及敏感因子,量化气候因子对ET
o
变化的贡献。结果表明:(1) 全国710个气象站点中,有177个站点年ET
o
呈现显著增加趋势(0.51~5.55mm·a
−1
,P<0.05),147个站点ET
o
呈现显著减少趋势(−0.65~−5.00mm·a
−1
,P<0.05),而386个站点变化趋势不显著。不同气候区平均温度(T)和风速(U)呈增加趋势,相对湿度(RH)和净辐射(RN)呈减小趋势;(2)不同气候区ETo敏感因子不同,极端干旱区、干旱区和半干旱区ET
o
主要敏感因子为RN,半湿润区、湿润区ET
o
对RH最敏感,且随着湿润度的增加,ET
o
对RN和RH的敏感度增加;(3)ET
o
变化趋势受气候因子敏感性和相对变化率共同影响。极端干旱区、干旱区、半干旱区和半湿润区ET
o
增加主要由温度上升变率较大所致,ET
o
下降主要由风速下降变率较大主导,而湿润区ET
o
变化由其对RH和RN的高敏感性所引起。综合而言,相比较敏感系数,考虑相对变化率的贡献量指标对表征气候因子对ET
o
变化的影响更具有指示意义。
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15.
2022年秋收作物生长季农业气象条件评价
韩丽娟, 何亮, 赵晓凤, 宋迎波
中国农业气象 2023, 44 (
04
): 333-337. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.04.008
摘要
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基于全国2467个气象台站实时和历史同期观测资料,利用农业气象评价指标、作物气候适宜度模型、主要农业气象灾害指数评估方法等,综合评估2022年玉米、一季稻、晚稻、大豆和棉花等主要秋收作物关键生育期的农业气象条件、生长适宜度、农业气象灾害等对产量的影响。结果表明,生长季内大部农区光热条件好,水分条件制约玉米、大豆等旱地作物产量提高;玉米、一季稻、大豆、棉花关键生育期内低温、阴雨寡照、暴雨洪涝灾害影响偏轻;长江流域夏季高温综合强度为1961年以来最强,一季稻等作物遭受严重高温热害,玉米、大豆等旱地作物遭受严重夏秋连旱;吉林、辽宁和山东等地夏季出现叠加性强降水过程,部分地区玉米、大豆渍涝灾害较重。
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16.
DSSAT-CSM模型在玉米种植研究中的应用进展
王宇玲, 徐春霞, 毕亚琪, 范军, 郭瑞佳, 王晶, 番兴明
中国农业气象 2023, 44 (
06
): 492-501. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.06.004
摘要
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189
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作物模型在模拟、评估、预测玉米作物生产等方面发挥着关键作用。本文采用文献综述的方法,系统归纳了DSSAT-CSM模型在中国的发展和应用,总结了DSSAT-CSM模型的组成、发展及不足,概述了利用作物模型模拟关键因素影响玉米生长的过程及结果,为作物模型实现作物品种参数调整、温度变化、氮肥措施、灌溉制度及土壤关键因子对玉米生长及产量的优化提供参考和技术支撑。目前作物模型的不确定性及不足是限制模拟精度和效率的关键因素,因此,规范数据收集、耦合多类型作物模型、优化动态管理过程,以及修正和优化模型是未来作物模型的发展趋势。
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17.
基于统计年鉴数据分析河南省农作物生产减碳特征
李洁, 聂红民, 许国震
中国农业气象 2023, 44 (
09
): 759-768. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.09.001
摘要
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基于2000−2020年河南省生产投入、耕地面积、农作物播种面积和农作物产量等统计年鉴数据,选取化肥、农药、农用塑料薄膜、农用柴油和农业灌溉面积共5个指标,利用排放系数法计算河南省农作物生产投入碳排放,分析河南省农作物生产减碳特征,为农业生产实现绿色低碳转型提供理论依据。结果表明,除农业灌溉面积外,2000−2020年河南省各项农作物生产投入量基本呈现先增后减的趋势;各项农作物生产投入碳排放总量呈现先增后减的趋势,2015年达到最高峰867.32万t,至2020年碳排放总量比2015年减少10.27%;在21a的平均碳排放量中,化肥的排放量最高,其次是农用塑料薄膜、农用柴油、农药和农业灌溉,其占比分别是73.35%、9.41%、8.08%、7.77%和1.39%,化肥是主要碳排放源。2009−2020年河南省农作物生产投入的碳排放强度呈现先上升后下降的趋势,其中2015年达到最高值为1.0670thm
−2
,而到2020年,碳排放强度相比2015年降低了2.87%。研究发现,河南省农作物生产碳减排受政策影响效果显著。化肥作为农作物生产的主要碳排放源,减量增效仍然是重要的措施,其次应考虑合理使用农用塑料薄膜。加强政策引导,控制化肥和农药的使用量,实施减肥减药增效的措施,推广高质量高效绿色防控技术示范,规范农膜的使用和回收治理,都是减少河南省农作物生产碳排放的有效途径。
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18.
四种Ci/Ca模型在FVS法分离人工林生态系统蒸散发过程中的适用性评价与优化
王新, 周宇, 高翔, 孟平, 张劲松
中国农业气象 2023, 44 (
04
): 317-326. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.04.006
摘要
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通量方差相似法(FVS)可基于单层涡度相关法观测数据,直接拆分生态系统蒸散组分。该方法需计算关键参数Ci/Ca(胞间二氧化碳浓度与大气二氧化碳浓度之比),因此,研究构建Ci/Ca模型对FVS拆分蒸散的应用研究具有重要支撑作用。本研究以杨树人工林生态系统为研究对象,采用双层涡度相关法(CEC)计算蒸腾,评价现有Const_Ci模型、Const_k模型、Linear模型和Katul模型共4种Ci/Ca模型,并优化Ci/Ca模型中的关键参数。结果表明:基于CEC拆分的生态系统林木蒸腾和土壤蒸发日变化均表现为明显的单峰曲线,且蒸发峰值出现在蒸腾峰值之前。连续83d拆分结果表现出明显的日内变化特征,日平均TR/ET(蒸腾/蒸散)、日蒸腾和日蒸发分别为0.78、2.46和0.63mm;基于Const_Ci模型、Const_k模型、Linear模型和Katul模型的FVS方法估算的TR模拟值与双层涡度相关法实测值的偏差率分别为59%、−16%、−70%、−31%,MAE分别为0.18、0.069、0.21和0.085mm·h
−1
,RMSE分别为0.25、0.089、0.27和0.10mm·h
−1
。参数优化后的Katul模型和VPD0.26模型估算冠层蒸腾的精度较原始Katul模型有明显提高,MAE分别为0.048和0.047mm·h
−1
,RMSE分别为0.058和0.057mm·h
−1
;皮尔逊相关系数分别为0.83和0.73。说明Katul优化模型应用于FVS直接分离杨树人工林生态系统蒸散组分具有可行性。
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19.
安徽沿江地区露地鲜食玉米适宜播期确定
张林, 周登峰, 武文明, 彭晨, 季学勤, 杨太明, 王世济
中国农业气象 2023, 44 (
10
): 903-915. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.10.004
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以鲜食玉米“彩甜糯100”为材料,设置4月1、16日,5月1、16、31日,6月15、30日,7月15、30日和8月14日共10个播期,研究不同播期鲜食玉米的生育期、产量和产值及其与气象因子的关系,以明确安徽省沿江地区露地播种条件下鲜食玉米的适宜播期。结果表明:(1)随播期推迟,鲜食玉米生育期呈长−短−长变化趋势,株高、秸秆鲜重及产量表现为高−低−高,穗粒数呈多−少−多变化趋势。4月1日−5月1日和7月30日播期的鲜食玉米平均产量为20026.56kg·hm−2,显著高于其他播期处理(P<0.05);7月30日播期处理直接销售鲜穗产值为70245.00元·hm
−2
,较其他处理显著增加68.66%~123.50%(P<0.05)。(2)5月31日−7月15日播种鲜食玉米,生育期内≥32℃日数占全生育期日数的56.25%~60.26%,高温积热较4月1日−5月1日和7月30日播期处理高47.78%~54.46%;5月31日−7月15日播种鲜食玉米生育进程加快,株高降低,物质积累减少,产量降低。8月14日播种鲜食玉米,受灌浆期低温影响,鲜食玉米无法正常成熟收获。(3)鲜食玉米生育期与播种−吐丝期日平均气温呈显著负相关关系;气象因子与鲜食玉米产量的相关系数大小依次为播种−吐丝期>10°C有效积温、降水量、日平均气温和平均气温日较差,吐丝−成熟期降水量、>10°C有效积温以及播种−吐丝期日照时数。鲜食玉米播种−吐丝期>10℃有效积温主要通过调节穗粒数影响产量。安徽省沿江地区春季4月1日−5月1日或夏季7月30日播种鲜食玉米,可延长鲜食玉米生育期,增加鲜食玉米植株物质积累,获得高产。5月31日−7月15日播种鲜食玉米存在潜在高温风险。
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20.
区域粮食产量因灾损失评估之北方五省灾情-产量模型再检验
刘园, 刘布春, 梅旭荣, 贺金娜, 陈迪, 韩锐, 朱永昶
中国农业气象 2023, 44 (
11
): 1009-1021. DOI:
10.3969/j.issn.1000-6362.2023.11.003
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利用1961-2020年粮食作物种植面积、产量和农业灾情统计数据,对比分析了全国和冀鲁豫晋陕粮食产量与灾情的变化特征;采用已构建的河北、山东、河南灾情-产量评估模型,输入2008-2020年灾情数据,估算粮食产量及其因灾损失,检验已建灾情-产量评估模型的敏感性和稳定性;同时,基于该统计建模方法构建了山西和陕西两省粮食作物灾情-产量评估模型,评价构建模型方法的通用性。结果表明:(1)1961−2020年,北方五省粮食作物种植面积和总产量分别占全国的28%和25%,夏收粮食和秋收粮食种植面积分别以3.39hm
2
·a
−1
和106.3hm
2
·a
−1
的速率极显著下降(P<0.01),总产量分别以137.3×10
4
t·a
−
1和119.9×10
4
t·a
−1
的速率极显著增加(P<0.01)。2008−2020年北方五省粮食种植面积和产量分别以209.42hm
2
·a
−1
和258.06×104t·a
−1
的速率极显著增加(P<0.01)。(2)1961−2020年,北方五省受灾、成灾和绝收面积分别占全国平均灾情的28%、28%和23%,北方五省与全国灾情均呈显著先增强后减轻变化趋势;全国农作物受灾、成灾和绝收面积分别在2008年、2000年和2000年达到历史高值后逐年下降;北方五省相应灾情分别在1990年、1989年和2004年出现下降拐点。全国粮食作物灾情主要来自干旱和洪涝,旱涝受灾、成灾和绝收面积占全国灾害统计面积的76%;北方五省灾情主要来自干旱,干旱受灾、成灾和绝收面积分别占北方五省灾情统计的66%、61%和58%。2008−2020年山东干旱受灾面积最大;河北、山西干旱成灾面积相对较高;河北洪涝和风雹绝收面积最高。(3)基于构建模型的数据序列延长至2020年,冀鲁豫粮食产量模拟值与实际值呈极显著相关关系(R
2
>0.95,P<0.01),构建的北方五省灾情−粮食作物产量评估模型模拟准确率较高;60a间,冀鲁豫晋陕五省的粮食因灾损失率分别为8.99%、18.02%、9.79%、12.84%和20.04%,近12a受灾情面积减少和农业科技进步的影响,因灾损失率分别为4.4%、17.4%、9.65%、8.14%和17.9%,均有所下降。经模型的验证和构建,该建模统计方法对于评估气象灾害对粮食产量造成的损失表现较好,具有预测粮食产量的性能,具备业务化应用的可行性。鉴于北方五省粮食产量占全国粮食产量比例较高,新时期防范区域农业气象灾害风险对保障国家粮食安全至关重要。
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