利用Li-8100红外气体分析仪和137Cs示踪技术测定了黄土高原侵蚀撂荒坡地不同侵蚀坡位的土壤呼吸速率。结果表明:土壤呼吸速率在没有侵蚀的坡顶部与坡下部土壤堆积区之间存在极显著差异,坡顶部与坡中部轻度侵蚀区土壤呼吸速率无显著差异。对两个影响土壤呼吸的因素——5 cm土壤温度和土壤含水量的分析表明:不同侵蚀坡位土壤呼吸速率日变化曲线形式相同,为"单峰"曲线;5 cm土壤温度是影响土壤呼吸速率日变化的主要因素,但其作用随土壤含水量减小而减小;影响土壤呼吸速率日间变化的主要因素为土壤含水量,二者呈显著线性正相关(p=0.043,0.050,0.042),坡顶、坡中、坡下的相关系数依次为0.891、0.878、0.892;日均5 cm土壤温度与土壤呼吸速率无相关关系。研究结果对于深入探讨黄土高原侵蚀土壤有机碳循环具有一定作用。

将DSSAT作物模型与PRECIS区域气候模式相嵌套,在25km×25km网格尺度上,模拟未来气候情景下宁夏马铃薯的生产。结果表明:在B2排放情景下,假定作物品种和播期不变,考虑未来大气中CO2的肥效作用,在2020S和2050S,宁夏马铃薯的生育期可能缩短5%和3%,产量则可能增加11.3%和13.3%;如果品种不变、播期提前,马铃薯的生育期将延长,产量将会增加,但播期提前超过10d后,增产幅度将减小;如果改种温度敏感系数低的品种,马铃薯的生育期将延长、产量提高。因此,在宁夏地区,应采取播期提前或培育温度敏感系数低的马铃薯新品种以适应当地未来的气候变化。

利用静态自动箱连续观测系统对冬小麦农田翻耕(对照)、秸秆覆盖、免耕、秸秆深施和有机肥5种农业措施条件下N2O排放通量进行了监测。结果表明,各处理中N2O高排放通量均在12:00-17:00,低排放通量在0:00-3:00;冬小麦孕穗期N2O排放通量与气温和土壤5 cm处温度显著相关;拔节期的水肥同期会导致15~20d的N2O排放高峰。不同农业措施N2O排放量大小顺序是有机肥>免耕>秸秆覆盖、秸秆深施和对照,差异极显著,而秸秆覆盖、秸秆深施和对照三种措施之间N2O排放量差异不明显。研究结果对估算不同农业措施下冬小麦田N2O的排放量有一定的参考价值。

利用赤峰地区1951-2006年的气温、降水、沙尘暴等资料,分析了赤峰地区近50 a来的气候变化趋势,探讨了气候变暖带来的影响。结果表明:赤峰地区20世纪80年代以来气候变暖已成事实,1987年是气候变暖的突变时间点。气候变暖后,低温日数明显减少;无霜期延长,积温增加;旱涝和降水异常天气现象发生的概率增大;大风和沙尘暴发生概率减少。分析认为:气候变暖对赤峰地区农业的影响是利大于弊,而对生态环境的影响则是弊多利少。

利用阿拉善地区1961-2005年的气温、降水实测资料,分析了不同时间尺度下年平均气温、年降水量序列变化的周期和突变点,揭示了阿拉善地区近50 a气候变化的多时间尺度特征,并根据主周期对未来气温和降水变化进行预测。结果表明:阿拉善地区的气温在20世纪80年代开始大幅度上升,突变点在1986年。80-90年代降水量很少,为干旱期,年降水量的突变点为1980年。根据气温和降水小波变换的主周期预测:未来阿拉善地区的气温可能升高,降水可能减少,即气候有暖干化的趋势。

采用线性分析方法和R/S方法相结合,对沧州地区年降水量和年均气温的变化特点和未来趋势进行分析。结果表明,该地区气温和年降水量的变化特点与未来趋势不尽相同。气温在过去35 a间呈上升趋势,变化率为0.394℃/10 a,同时Hurst指数为0.848,说明当地未来气温增加的趋势可能还将持续;过去51 a的年降水量呈现减少趋势,但降水量的Hurst指数仅为0.53,说明当地年降水量在未来有可能发生改变或者将保持基本稳定。

通过对四湖流域5个试验站1958-2000年降水资料的统计分析,探讨了四湖流域降水特征。结果表明,四湖流域降水在区内差异不明显,但降水量年际年内分配不均匀,年际间标准差、变异系数分别为204.9、0.19,春、夏两季降水量占总降水量的70.49%。采用Z指数法分析该区域多年降水旱涝情况,结果表明出现雨涝和干旱年的概率相当(分别为25.58%、27.91%);采用降水量模比差积曲线法及游程理论分析四湖流域降水多年丰枯变化趋势和连丰、连枯情况,结果表明四湖流域多年降水存在3个明显的连丰时段、5个明显的连枯时段。

利用1983-2005年青海省诺木洪农业气象站迁徙经过豆雁物候期及同期地面、高空气象资料,分析豆雁物候期变化及其对气候变化的响应关系。结果表明:豆雁始、绝鸣期及始绝鸣间隔日数对气候因子变化的响应中,高空气候因子比地面气候因子的影响显著,500hPa高空高度和温度比100hPa高空高度和温度的影响显著。影响豆雁始鸣期的主要气象条件是2月500hPa高空高度和100hPa高空温度,影响豆雁绝鸣期及始绝鸣期间隔日数的主要气象条件是7月500hPa高空高度和7-8月500hPa高空温度。2月500hPa高空高度升高和100hPa高空温度降低共同影响使豆雁始鸣期提早,7月500hPa高空高度升高和7-8月温度上升共同影响使绝鸣期推迟,从而使始绝鸣期间隔日数延长。

采用水培法研究Ce(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B:0.15Wm-2,0.45Wm-2)胁迫下大豆(Glycine max)幼苗光呼吸速率(Pr)、光合速率(Pn)和叶绿素(Chl)含量的影响。实验结果表明:与CK相比,无UV-B胁迫时20mg.L-1CeC l3能够有效提高Pr和Pn;UV-B处理使Pn与Chl含量降低,Pr增加;Ce+UV-B组的Pr、Pn和Chl含量曲线走势均高于UV-B组。通过对Pr、Pn和Chl含量3项指标研究表明,20mg.L-1CeC l3能提高UV-B胁迫下大豆幼苗的Pr、Pn和Chl含量,通过提高Pr可消耗过多的光能,减轻UV-B辐射对大豆幼苗光合器官的伤害,抑制UV-B辐射胁迫下大豆幼苗Pn的下降,缓解Chl的降解,增强植物的抗逆性。

随着全球气候变暖,全球及区域性水分平衡、干湿状况及其时空特征将发生变化,有关在气候变暖大背景下区域水分循环及干湿状况的变化成为研究热点。本文根据广东省86个气象站资料,利用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了该地区1954-2005年逐日潜在蒸散量,采用国家标准(BG/T20481-2006)《气象干旱等级》推荐的相对湿润度指数(MI)对全省进行干湿状况评价,分析降水量、潜在蒸散和相对湿润度指数的时空分布和变化规律。结果表明:(1)广东总体较为湿润,但干湿状况空间分布不均。MI的空间分布特征与降水一致,即以恩平、龙门和海丰为三个相对湿润中心。(2)MI季节变化主要受降水影响,呈明显的汛期、非汛期特征。(3)春季和秋季平均MI均呈纬向分布,但变化趋势相反:春季干旱南部重于北部;秋季干旱北部重于南部。全省秋旱重于春旱。(4)近50a来MI呈缓慢减小趋势,即广东地表干湿状况总体呈缓慢暖干趋势。研究结果对于应对气候变化,开发利用气候资源,调整种植区划和农业生产布局具有参考价值。

从土壤墒情角度探讨鲁西南土壤干旱发生演变规律,应用枚举法和Markov模型对1961-2003年滤除了人为干扰因素后的准自然条件下土壤墒情序列进行计算,得到鲁西南地区春、夏、秋、冬各季干旱持续时间的概率密度以及各季连年发生季节性干旱和不干旱的概率密度;统计得出各旬土壤在未来一旬无有效降水条件下不同土壤墒情的失墒速度,从而展示墒情变化与季节的关系,并对逐旬墒情变化与前期气象要素进行相关分析,得出一批影响旬墒情变化的气象因子;利用近几年的定点实测资料统计得到不同降水使土壤干旱状态改善效应。研究结果对利用土壤墒情研究干旱规律、区域性旱情客观评估和预测具有较好的实用和参考价值。

目前地面自动气象观测系统正逐步取代人工气象观测,然而两者对空气相对湿度的观测存在一定差异,直接影响着数据的应用。本文通过对临夏站2003-2004年自动气象站系统与人工观测数值的对比分析,得出:两系统观测空气相对湿度的平均差为-2.87个百分点,时空变差为-2.00~-4.27个百分点,各月最大偏差范围为-6~-15个百分点;自动站观测资料系统偏低于人工观测值。进一步分析建立了两个观测系统空气相对湿度资料的均一订正方程,经验证,明显减小了两个资料序列的偏差,效果良好。

夏玉米田秸秆覆盖处理试验观测结果表明:秸秆覆盖后棵间蒸发明显降低,且随着覆盖量的增加,显热通量增加,潜热通量减小,棵间蒸发逐渐降低,夏玉米全生育期内5000kg/hm2覆盖和15000kg/hm2覆盖分别比无覆盖处理的棵间蒸发低51.4mm和75.4mm;秸秆覆盖后近地层气象要素发生了改变,显热通量的增加使得近地层空气温度升高,潜热通量的减少使得近地层水汽压降低;秸秆覆盖阻挡了太阳辐射向地面的传播,土壤温度也随着覆盖量的增加而下降。

由于春季土壤过湿造成播种推迟的现象,在辽宁省丹东地区每年都有不同程度的发生,对当地农业生产影响很大。本文利用丹东地区中部的凤城气象局观测的1987-2006年10 cm耕层的土壤湿度资料以及1986-2006年的气象资料,分析了当地历年春播期典型日(3月18日,入春;4月18日,气温通过10℃日;4月23日,春播)的土壤水分状况,用Z指数法进行的旱涝评价结果显示,分析期内当地春播期土壤水分处于正常范围的仅占20%,涝年和偏涝年占80%。

以1994-2000年内蒙古阿拉善锡林高勒地区荒漠灌木的定位观测资料为基础,利用灰色关联分析方法,分6个时段分析了5种荒漠灌木种群密度与日平均气温、日平均最高气温、日平均最低气温、降水量和0-20 cm、20-80 cm地温6个水热气候因子的关联性。结果表明,白刺与上年旺盛生长季降水量,霸王与上年生长季降水量有较大关联性,其它3个灌木种则与当年生长季降水量的关联性最大。当年全年日平均气温、日平均最低气温与刺叶柄棘豆和红砂,当年全年0-20 cm地温、日平均最低气温与短脚锦鸡儿,当年全年日平均最低气温和当年生长季0-20 cm地温与霸王,以及当年生长季日平均气温和0-20 cm地温与白刺的种群密度具有较高的关联度。多数荒漠灌木种群密度与降水量的关联性大于热量因子(霸王除外),但由于生长、发育低温阈值偏高,日平均最低气温可能是荒漠灌木种群波动的基础性气候因子。此外,霸王作为荒漠灌木的优势种,对荒漠高温、少雨的干旱气候有着极强的适应性,这些研究结果对深入开展荒漠灌木种群生态与气候关系研究具有一定参考意义。

利用甘肃省西峰、天水两地1971-2005年气温资料及西峰农业气象试验站、天水农业气象试验站1984-2005年苹果物候观测资料,分析研究表明,在全球气候变暖的背景下,甘肃黄土高原自1971年以来,年平均气温增加了0.9~1.8℃。受此影响,苹果叶芽开放、展叶、开花等成熟前的发育期提前了14d左右,叶变色、落叶等成熟后发育期后延了2~5d;≥30℃和≥35℃的高温日数20世纪90年代比80年代分别偏多5.8~7.7d/a和2.8d/a,致使苹果的坐果率及品质等有所下降。因此,在苹果生产中,应适当提高栽培地的海拔高度、培育新品种以适应气候的持续变暖。

利用2004-2006年连续的田间试验资料,分析了传统种植方式下黄花菜的生长发育特性,同时比较了保护地栽培黄花菜和大田栽培黄花菜的水热效应和生长特性。结果显示,地膜覆盖增温保墒效应明显,黄花菜发育期提前,长势较好,但产投比较低;而秸秆覆盖可有效抑制春季土壤温度过快回升,减少土壤水分蒸发,延长黄花菜采摘期,产投比较高;采取越冬覆盖措施可减少非生长季土壤水分无效消耗,增加保墒作用,减轻春旱对黄花菜生长的影响,但地膜覆盖成本较高,经济效益较差,在生产上应该大力推广成本较低的秸杆覆盖种植技术,不但能够预防春旱危害,而且经济效益显著。

通过对天水7县烤烟全生育期气象条件与烤烟产量间关系的综合分析,得出影响烤烟产量形成的主要气象因子是烤烟团棵-现蕾旺长期7月的降水量和7-8月的平均气温,根据不同产量水平对两因子配置要求计算出相应的气候指标,进行天水烤烟适生适产的气候区划,为当地烤烟合理布局和规范化生产提供参考。

利用1951-2004年河南粮食单产资料和小波分析的方法探讨了气候产量的多时间尺度变化特征。得出:河南省粮食单产总体呈增加趋势,但气候单产的振荡加剧,气候单产的变化周期与河南历史旱涝的演变大体一致,存在2~4 a和20 a左右的周期变化特征,其中以2 a的变化特征为主。

本文尝试将组合预测法应用于福建省的粮食产量预测,以提高预测的精度。运用平均绝对百分误差(MAPE)等5个预测效果的评价指标对各模型进行综合比较,结合熵权法客观地为每种预测方法分配权重;通过赋予合理权重,将各模型的预测结果加权求和得到最终的预测结果,建立了福建省粮食产量组合预测模型。利用1949-2004年福建粮食产量资料进行拟合检验,组合模型的精度明显提高。

为探索昭通烤烟生态气候资源分布状况,指导烤烟优化布局,本文利用昭通各区县气象站1980-2004年的气象观测资料,通过与已有优质烟区气象资料的对比分析,考察昭通烤烟种植的气候适宜性;利用合理的烤烟生态气候适宜性指标对昭通烤烟种植区进行重新分区,得出:昭通西南大部地区和东部的部分地区(属北亚热带气候区域)为最适宜烟区,西南部海拔在1800-2000m的坝区和大部山区以及东北部海拔900-1700m的大部山区(属南温带气候区域)为适宜烟区。

应用1981-2005年天水桃树物候、产量资料及1961-2005年气象资料,统计分析得出,影响甘肃天水桃生长的主要气象因子为4月上-中旬最低气温、7-8月降水量及8月日照百分率。通过对这些气象因子45 a的变化特征分析得出,气候变干变暖的趋势导致当地桃树物候普遍提前;初春冻害增多,使得桃种植的风险加大;7-8月降水变化总体减少的趋势有利于果实成熟;8月日照百分率缓慢下降的趋势使得果实成熟期日照不足,对品质和产量有不利影响。

利用两通道比值法、三通道比值法和姜立鹏等改进的三通道算法,应用MODIS影像资料进行黑龙江省大气水汽含量的反演,并结合探空实测数据进行反演精度验证。结果表明,两通道比值法的反演结果最好,计算结果与实测数据间相关系数为0.9664,三通道比值法的反演结果次之,相关系数为0.939,姜立鹏等改进的三通道算法的反演结果最差,相关系数仅为0.8385;用两通道算法反演的大气水汽含量的时间变化特征与黑龙江省季节性气候变化特征相符,空间变化特征与水体上空水汽总量大于陆地上空水汽总量的实际情况相一致。由此可见,两通道比值法是适合黑龙江省大气水汽含量遥感反演的方法。

在利用Landsat-TM影像数据得到伊犁河流域土地利用变化数据的基础上,采用景观生态学优势度和Costanza等人对全球生态系统服务价值的测算方法,评估了伊犁河流域土地利用变化引起的生态环境质量变化。研究结果表明:伊犁河流域内分布最多的是草地,草地是景观基质,广泛分布于流域内各种地貌类型;与1990年相比,2000年研究区水体、未利用地和林地面积减少,而城镇用地、耕地和草地面积增加,对生态环境有负面影响的耕地、未利用地和城镇用地的总优势度从33.4%增长至38.3%,负面影响有加重的趋势;总体上看,土地利用变化损害了伊犁河流域生态系统的生态服务功能,生态系统服务价值损失了4.4%,说明伊犁河流域的生态环境质量低,而且有恶化的趋势。

将广西甘蔗种植区气象台站的光温水资料采用膨化处理后按旬依次组合成不同时段值,通过相关分析方法普查选出与广西原料蔗产量相关系数通过0.01水平显著性检验的因子作为预报因子,分别用逐步回归方法和误差反传前向网络(BP神经网络)建立广西原料蔗产量预报模型,模拟结果对比分析显示,BP神经网络预报模型的拟合精度和预报精度均高于逐步回归模型。

基于遥感资料的干旱监测方法具有范围广、时空分辨率高等特点,已在日常业务中发挥作用。目前一般使用热惯量法和植被供水指数法进行遥感干旱监测,但都受到一定客观条件的制约。本文以陆面温度-植被盖度为基础,使用2006年8月上旬NOAA17资料,经过滤云处理,构建陆面温度-植被盖度特征空间,建立旱边、湿边方程,计算干旱指数,结合地面观测分析结果,确定干旱等级,然后使用ENVI4.0遥感分析软件,制作干旱遥感监测专题图。与地面干旱监测结果比较后发现,上述方法得出的干旱遥感监测结果与地面实况监测结果基本吻合,说明该方法在日常干旱监测业务中具有一定的实用性。

通过对1985-2004年实测气象和粮食产量资料的分析,得出:影响天水市玉米、冬小麦两大粮食作物产量的主要农业气象灾害分别是春旱、初夏旱、伏期连阴雨和上年秋旱、当年春旱及倒春寒天气,在此基础上建立了基于农业气象灾害强度的天水市玉米、冬小麦的气候产量数学模型,可为气象灾情评估和定量分析农业气象灾害对粮食作物产量的影响提供依据。

基于山东省典型植保站1990-2004年逐年棉铃虫各主要危害代的累计卵量、发生程度和同期气象资料,利用DPS数据处理系统,对关键气象因子进行多元逐步回归,建立各代棉铃虫累计卵量、发生程度等的中短期气象预测模式。历史回代以及对2005年试预报效果均较好,可以为当发棉铃虫监测预报和有效防治提供服务,对农业防灾减灾具有重要的指导意义。

对永川区1950-2002年逐年森林虫害发生面积的周期分析表明,渝西地区森林虫害大发生存在5~7 a周期,80年代呈准2 a周期高位震荡;通过对森林虫害与气象要素的数理统计分析得出,春季、盛夏期间温度、湿度及初夏强降水是影响渝西地区森林虫害的主要气象要素。在相关分析的基础上,利用人工神经网络方法建立了当地森林虫害面积的气象预测模型,1985-2002年的模拟预报的平均误差为4.85%,回代检验效果较好。

采用荆州农业气象试验站1954-2006年的实测资料,分析得出:江汉平原8月低温冷害发生频率呈现增多、过程时段变长、降温强度加大的趋势,进入21世纪后,连续4 a出现8月份日平均气温连续3d或以上低于23℃的低温天气;产生冷害的天气气候背景主要是涝梅、伏涝、凉夏和冷空气入侵。这种极端天气气候事件的发生,给当地中稻(杂交稻)生产造成严重损失,应加强监测、预报、预警,以及时采取对策。

2007年7月四川省泸县发生了特大洪涝灾害,嘉明和福集两镇洪水淹没面积多达8000hm2,淹没时间长达60~92h,造成淹没区农作物的毁灭性损失,其中以水稻受灾最为严重。本文通过对灾区蓄留洪水再生稻的野外追踪调查和示范区比较试验,初步认为蓄留洪水再生稻是行之有效的抗灾、减灾措施。提出:早割低留桩、迟割高留桩、早割多施肥、迟割少施肥、保持浅水层和防治病虫害是蓄留洪水再生稻的关键技术。

2007/2008年度冬季(2007年12月-2008年2月),全国大部地区平均气温偏低,阶段性变化明显,总体呈现前冬(2007年12月上旬-2008年1月上旬)偏暖、降水明显偏少,后冬(1月中旬-2月15日)持续偏冷、降水大部显著偏多的特点。1月中旬-2月初,出现了大范围历史罕见的低温雨雪冰冻灾害,设施农业、露天蔬菜、经济林果、油菜等越冬作物、养殖业受到严重影响,但低温雨雪天气利于杀灭病菌和虫卵,增加土壤和水利设施蓄水,为春季农业生产奠定较好基础;江南、华南以及贵州等地9月下旬-12月中旬持续少雨,严重秋冬连旱,造成水库蓄水严重不足;云南和海南大部秋旱持续至1月下旬,造成冬小麦、油菜、荔枝等长势偏差;东北地区大部和内蒙古东部1、2月份降水偏少5成以上,旱情持续发展。

通过面上调查、数据收集和实地调查相结合的方法,对2008年1月10日-2月中旬低温、雨雪、冰冻灾害进行调查,采用分作物按不同受灾等级面积评估灾情,估算不同作物、不同省份的作物产量损失。结果表明,这场低温雨雪冰冻灾害范围广、强度大、持续时间长;此次灾害中种植业遭受到了严重损失,农作物受灾14317.7千hm2,其中成灾面积达到7375.3千hm2,绝收面积1971.1千hm2;全国受灾的20个省(区、市)中湖南省损失最为严重;受灾农作物中以油菜、冬种蔬菜、温室大棚、柑桔、茶叶损失最重。

通过对2008年1月25-29日江苏省内大范围的暴雪天气过程中农业损失的调查,与历史暴雪天气对农业生产影响的比较,分析了此次暴雪过程的可能影响。结果得出,此次暴雪天气过程对农业设施危害严重,棚内温度降低,引起蔬菜生育期推迟;低温雨雪冰冻天气对成龄茶树和露天蔬菜影响不大;由于小麦正处于越冬期,此次区域性暴雪天气对提高小麦产量有利。