为了推算广大无辐射观测地区的日太阳总辐射,需要根据有辐射观测地区的资料建立日太阳总辐射的推算模型。本文在深入了解国内太阳辐射观测与国内外太阳总辐射推算方法的基础上,设计了利用日照百分率、降水量与大气可降水量、温度日较差等因子推算日太阳总辐射的模型,选取武汉、宜昌、郑州2005年全年无加盖的、真实可信的太阳总辐射资料为样本序列,根据最小二乘法分别求出有日照和无日照两种情况下的模型参数,并对2005年进行了回代检验和2006年1-8月时段的独立样本检验。结果表明:模型推算序列与实际值序列的相关性均达到极显著程度,对2005-2006年8月推算的平均绝对误差和相对误差分别为1.31M J.m-2.d-1和9.5%,精度高,可以用于无辐射观测地区的日太阳总辐射的推算。

利用济宁市1967-2006年的气象资料及小麦秋冬季生长发育资料,分越冬前和越冬期分析了秋冬积温变迁及其对冬小麦生长发育的影响。结果表明,1967年以来,每10 a平均冬前≥0℃积温及其≥700℃.d的几率、≥750℃.d的几率、≥800℃.d的几率均显著增加,越冬期≥0℃积温也显著增加,而负积温显著减少;冬小麦冬前旺长年的几率增加、旺长程度加重,越冬期间生长量加大。因此,早播麦田适宜播期应推迟到10月5日-9日,不宜早于10月5日,遇暖秋(10月上旬旬均温≥18℃)年开播时间可推迟至10月10日,偏春性半冬性品种在上述各适宜播期的基础上应再推迟5d,以便有效预防冬前旺长和越冬期冻害。

利用重庆34个地面气象观测站1960-2005年降水量、降水日数、气温等观测资料的年平均值,运用线性倾向估计、小波分析和M-K突变检验等方法对重庆近46 a来气候变化的主要特征进行了分析。结果表明:分析期内重庆年降水量的线性变化趋势不明显,但以2~3 a的周期波动变化为主,1984年是近46 a降水量变化的显著突变点,20世纪80年代为多雨期,90年代则为相对少雨期。降水日数以2~4 a的年际变化周期为主,呈现显著的线性减少趋势,1984年以后降水日数偏少的年份比之前明显偏多。年平均气温的线性变化趋势不明显,但具有明显的阶段性,20世纪80年代为偏冷期,进入21世纪后则显著上升,其平均值高出多年平均值0.4℃。降水和气温在各年代的变化特征存在较好的对应关系,如20世纪80年代为多雨、偏冷期,21世纪初为少雨、偏暖期。

遥感技术的发展为大面积的陆面水分蒸散估算提供了一种新的手段。本文首先分析了目前常用的几种陆面蒸散方法的理论基础;在此基础上介绍了各自的模型算法,并阐述了各种模型算法的特点及其优劣势;分析了目前遥感蒸散研究所面临的问题和发展趋势。

采用水培法研究了稀土La(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B:0.15Wm-2,0.45Wm-2)胁迫下大豆(Glycine max)叶片细胞超微结构尤其是对叶绿体结构的影响。结果表明:La(Ⅲ)处理下叶绿体中的类囊体片层排列整齐、有序、清晰;UV-B辐射胁迫下叶绿体内类囊体片层紊乱、膨胀甚至模糊不清,高强度UV-B辐射(T2)对叶绿体的影响大于低强度辐射(T1);而La(Ⅲ)能够影响UV-B辐射胁迫下叶绿体在细胞环境内的空间分布,减轻UV-B辐射对叶绿体外膜的破坏,使叶绿体内类囊体片层变得有序清晰,且对低强度UV-B辐射(T1)的缓解效果优于高强度(T2)。

利用河北省99个气象站点1965-2005年逐年年平均气温、年降水量资料,应用Miami模型、Thornthwaite Memo-riai模型估算了河北省温度气候生产潜力(TSPt)、降水气候生产潜力(TSPN)和蒸散量气候生产潜力(TSPV)。结果表明:河北省各地热量条件较好,水分是限制作物产量的主要因素;平原中南部地区为TSPt的高值区,燕山南麓为TSPN的高值区,TSPV的高值区分布较复杂,主要集中在燕山南麓,TSPN、TSPN、TSPV的低值区均位于坝上高原;根据TSPV值,采用经验正交函数分解(EOF)和旋转经验正交函数分解(REOF)方法进行气候区划,将河北省划分为5个区域,分别为冀西北高原、冀北山地、燕山南麓、冀中平原和冀南平原,各区特点明显,可为当地的农业生产布局提供参考。

通过测定冬小麦主要生育期农田冠层能量平衡的各分量、少风晴天时冠层温度和气温日变化及每周叶面积指数,分析了农田冠层能量平衡日变化规律、各分量季节变化特征,并以波文比系统实测蒸散值为相对标准,基于遥感冠层表面温度和能量平衡原理,采用Brown-Rosenberg公式对农田蒸散进行了估算和验证。结果表明:考虑夜间能量平衡各分量变化时,土壤热通量只占净辐射的3%左右,且夜间潜热交换值均很小,都在零左右波动;采用Brown-Rosenberg公式引入遥感冠层温度后估算的蒸散量较波文比系统实测值稍大,但忽略土壤热通量和考虑土壤热通量相比,二者相对平均偏差分别为16%和10%左右,差别不大,说明拔节-灌浆期(LAI≥3)估算蒸散时可近似忽略土壤热通量和夜间农田蒸散量,利用Brown-Rosenberg公式估算区域蒸散可行,该方法适用于华北平原农田蒸散计算。研究结果为将Brown-Rosenberg公式引入作物模型、基于热红外遥感冠层表面温度计算区域蒸散和水分胁迫系数进行区域估产提供了地面试验依据。

根据2003-2004年紫花苜蓿种植试验资料,分析了紫花苜蓿的根系生长与环境因素的关系。结果表明:紫花苜蓿的主根伸长下扎不但与建株的时间长短有关,也与其地上枝叶的生长关系密切。主根生长最快的时段是在枝叶停止生长的冬季,最缓慢的时期是分枝-可以收刈的枝叶旺盛生长期。根系的生物量累积与土壤热状况有比较明显的非线性关系,在20 cm土层的积温≥3360℃.d以后根系生物量累积速度增大。相同的时段内,紫花苜蓿田的土壤水分利用程度远大于冬小麦田,其地段的水分累积消耗量比麦田偏高30%,地下土壤干层迹线比麦田深,持续的时间也明显长于麦田。如果土壤水分补充不及时,长期种植紫花苜蓿的田块会造成土壤水分透支。

对上海市郊外环林带两侧总悬浮颗粒物浓度(简称TSP)和可吸入颗粒物浓度(简称PM10)同步测定表明:林带的防尘效应与风向有关,下风向处的TSP与PM10日均浓度均分别比上风向低19%~44%和39%~61%。林带边粒径分布测定结果表明:下风向处较大粒径颗粒物的相对含量比上风向处小一些;冬季的粒子谱分布呈现较大粒子和较小粒子重量累积百分比较高、中等粒子的重量累积百分比较低的态势;而春季则相反,中等粒子的重量累积百分比较高、较大粒子和较小粒子则比较低。说明冬春不同风向条件下上海市郊的大道旁林带区具有一定的防尘效应。

为准确预测春播关键期土壤墒情,给政府部门指导春耕生产提供超前、科学、准确的决策气象信息,本文利用阜新1981-2003年的农业气候资料,深入研究阜新春播关键期土壤墒情和秋季降水的关系,得出:阜新地区春播关键期土壤墒情主要取决于前一年的秋季降水量,并建立了预测模型。此模型在2003-2006年的关键期土壤墒情预测中得到验证,并取得了明显的服务效果。

通过对巨型大棚温度因子的观测,揭示巨型大棚温度因子变化规律,从而为巨型大棚温度调控及生产管理提供科学依据。分析结果显示:巨型大棚内11月下旬日平均气温和10 cm地温分别为10.3℃和10.6℃,3月上旬日平均气温和10 cm地温可回升至12.6℃和9.7℃。与常规大棚相比,晴天日平均气温可提高0.7℃,日温差降低2.7℃;巨型大棚加盖简易的内保温幕可提高气温和地温,其提温范围在1~2℃。

根据棉花生理生态理论及棉花生长发育与环境因子之间的数量关系,建立棉花生长模型。利用田间试验资料,分别调试、确定了作物参数,并对模型进行了验证。结果表明:模型的模拟值与实测值相当符合,能够较好的反映常规栽培条件下棉花的生长发育状况。

利用实测资料和Logistic方程,分覆膜和裸地两种情况建立玉米根系和地上部分干物质随地积温变化增长的动态模型,模型均通过了0.001水平的显著性检验。由模拟结果可见,覆膜玉米土壤耕层地温的增高,有效地促进了根系的生长,覆膜玉米根长、根干重、根数、根体积均比裸地玉米长(多)7.5cm、16.3g、17.5条、3.6cm3;覆膜玉米株高、茎干重、叶干重、LAI、穗干重、地上部分干重也均比裸地玉米高(多)4.1cm、19.7g、3.2g、0.6、253.5g、455.4g。说明只要改善环境条件尤其是地温,就可以促进玉米生长和提高产量。

应用RCSODS模型,根据东南沿海福建稻区8个代表县(市)的土壤理化性状和水稻生长期气温资料,模拟计算了各地稻田的土壤供肥量;结合主栽品种的目标产量和肥料利用率,模拟计算了早晚稻的合理施肥量。结果表明:在研究区域土壤有机质含量与全氮含量适中,磷、钾含量普遍偏低以及土壤偏酸性的情况下,要实现水稻现有水平的目标产量,早稻需施纯氮56.98~231.85kg.hm-2,其中大部分稻田需施133.9~231.85kg.hm-2;需施磷肥(P2O5)73.28~173.57kg.hm-2,其中缺磷稻田需施132.69~173.57kg.hm-2;需施钾肥(K2O)15.41~257.63kg.hm-2。晚稻需施纯氮64.63~237.93kg.hm-2,大部分稻田需施纯氮167.77~237.93kg.hm-2;需施磷肥(P2O5)88.76~176.72kg.hm-2,其中缺磷的稻田应施磷肥(P2O5)155.38~176.72kg.hm-2;需施钾肥(K2O)50.41~315.96kg.hm-2。比较福建稻区的实际施肥量与模拟施肥量,可以看出:目前氮肥施用量总体上比较适宜,而磷肥和钾肥施用量则明显不足。

选用代表重庆四个区域的江津、丰都、奉节、酉阳1960-2001年的气象及水稻产量资料,采用Mann-Kendall突变检测方法对水稻产量资料序列进行分段,利用Logistic曲线进行分段拟合求取水稻的趋势产量,进而得到气象产量,利用积分回归等方法分析气候因子对水稻产量的影响。结果表明:重庆四个地区的水稻单产均在20世纪80年代前期发生突变性增长;采用Logistic分段拟合趋势产量的效果明显优于线性拟合,体现了水稻的实际变化趋势;水稻的气象产量具有较明显的年际变化,表现出一定的阶段性,20世纪60年代初期、整个70年代、90年代中后期气象产量较低,而60年代中后期、80年代中期-90年代中前期水稻的气象产量相对较高;造成重庆水稻减产的主要因素为春季低温阴雨和伏旱等灾害,因此,应采取春季保温和增蓄伏前水等措施促进水稻增产丰收。

影响作物产量预报准确性的关鍵问题之一是自然条件下预报因子对作物产量影响的不确定性。本文针对作物产量预报的特点,应用集对分析中联系度的概念,将影响作物产量的预报因子分为适宜区间、影响不明显区间、不适宜区间和减产区间,进行同异反分析,建立了基于集对分析的作物产量预报模型。并对新昌县小麦产量进行预报试验,结果表明,联系度的引进改进了预报因子的合理性,能提高小麦产量预报的准确性。

通过杂交中籼丰两优1号的分期播种和分期收获试验,分析了播期和收获期对稻米品质的影响。结果表明,不同播期和收获期稻米蛋白质组分谷蛋白、谷氨酸含量均有显著差异,总蛋白含量随播期推迟而递减,随收获期的延迟而递增;氨基酸含量与总蛋白含量的变化趋势一致。由于播期和收获期不同造成水稻生育期气象条件差异从而影响到稻米品质发生变化,偏相关分析结果显示,清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及蛋氨酸含量受各气候生态因子的影响小,总蛋白、谷氨酸、天门冬氨酸等性状易受气候生态因子的影响。综合试验结果得出,丰两优1号组合在温州地区可选择5月26日播种,灌浆期日平均气温25.07℃,生育期130d左右,其稻米的整精米率、总蛋白及其组分谷蛋白和氨基酸组分(除蛋氨酸)含量高,营养品质较好。

针对山东菏泽市的国际牡丹花会召开时间难与牡丹花期吻合,影响当地牡丹产业和牡丹文化发展这一现状,通过分析菏泽地区土壤温度与牡丹盛花期之间的关系,建立了地温(1月20日距地温稳定高于4℃的首日的天数和首日距4月10日的平均地温)与盛花期之间的多元非线性回归预测模型,并利用该模型对28 a来的盛花期进行了预测。预测结果与实际开花期的最大误差为±4d,预测效果较好,为确定菏泽国际牡丹花会的召开时间提供了预测方法和模型。

基于辽宁54个气象观测站1971-2000年气候整编资料的月平均气温和月平均降水资料,及辽宁地区500m×500mDEM数据,利用气候学原理和G IS技术,对辽宁地区气温和降水的空间扩展方法进行研究,建立基于常规气象观测资料的受地形影响的辽宁月平均气温和月平均降水量空间分布的估算模型。结果表明模型能较好的估算无观测资料地区的气温和降水的空间分布,实现了常规气象资料的空间扩展,为辽宁省资源开发、经济规划、环境规划、城市建设提供基础数据。

利用1961-2000年气象站观测资料、数字高程模型(DEM)及坡度图、TM卫星影像、GPS定位及数字化土壤类型数据,结合早梨生长的生态环境指标对江西省金溪县早梨种植进行了精细化综合区划;与单纯考虑气候因素相比,土地利用、土壤、坡度等非气候因素的考虑,使区划结果在反映气候适应性的基础上,进一步反映了早梨可种植的土地利用现状、适宜种植坡度和土壤类型;25m×25m分辨率DEM的使用,使区划结果细化到乡村级;不同区域的面积计算、分区域特点的综合评述,可为早梨种植基地选择、优化布局、防灾减灾提供重要参考。

以卫星遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)等技术和方法为支撑,对云南省屏边苗族自治县1987年和1999年的土地利用/土地覆盖现状及空间结构演变进行了时空变化叠合分析。结果表明:从总的土地利用/土地覆盖变化(LUCC)分布格局和变化趋势上看,1987-1999年,林地为主的土地利用格局保持了一个稳定的小幅度变化;变化最活跃的是荒草地,每年平均减少3.77%,其中最大的一部分演变为耕地,占演变总数的49.30%。空间叠合分析发现:耕地的变化与海拔有着密切的联系,主要变化发生在800-1500m,以及1500m以上的中高海拔地区。人类活动的干扰是该研究区LUCC变化的主要驱动因子。

基于安徽省气象局建立的国家级和省级酸雨观测站资料,利用BCB语言编制基于WINDWOS平台的酸雨信息采集处理和分发系统,包括数据采集、规范格式资料传输、酸雨报表制作及其它辅助功能,实现对酸雨数据的自动采集和处理,为安徽省气象特种观测系统提供基础数据。

据对闽侯县孔源村2005/2006年度冬季低温考察资料分析,对于相对高差为60m的小山坡,晴天最低气温随高度的增加而增加,越近坡顶,最低气温越高;对相对高差为86m的小山坡,在相对坡位为0.86的山坡中上部,晴天最低气温常出现最高,逆温最明显。孔源村四周被群山环抱,仅西南面有一狭小的出口,冷空气易进难出,最低气温偏低。山坡地逆温仅体现同一山坡不同坡位之间最低气温的差别,尽管所考察的两个山坡最大的逆温差达到2.6℃,但所考察的14个点最低气温都比闽侯县气象局低,故在果树建园选择园址时,不要过分夸大坡地逆温的作用。据考察的资料分析,孔源村可选下部较开阔、坡位为0.6~1、海拔约140-180m处适当种植橄榄树;山坡的下部和坡底海拔高度低于80m的山间垄田洼地可种植宽皮桔,其它坡位以种植甜橙为好。

应用帕默尔干旱指数(PDSI)及作物湿度指数(CMI)对浙江干旱过程进行诊断,认为PDSI指数不能准确监测浙江具体干旱过程但能反映浙江长期干旱或湿润的气候状态,而CMI指数则能准确监测跟踪具体的干旱发生发展过程。在此基础上选取浙江41个气象站,计算1961-2006年各站逐月PDSI指数值,对PDSI指数值应用经验正交函数(EOF)分解后发现,浙江中部干湿变化比较剧烈,而南部和北部变化相对较弱,有南旱北湿或南湿北旱特点,西部与东部也有干湿反向变化特征;近50a来,浙江有两个阶段处于明显的气候干燥期,20世纪60年代初-70年代初和2003年至今,目前仍处于干燥期内。

2006年四川盆地遭受了严重的春、夏、伏旱,伴随伏旱出现了持续的高温天气,农业损失惨重。本文分别选择春旱、夏旱、高温伏旱直接影响干旱程度的多个气象指标,采用主成分分析法确定各指标的权重,构建量化评估指数包括春旱指数、夏旱指数、伏旱指数和综合干旱指数,并据此对2006年的干旱程度进行评估。考虑到不同时期干旱对农业生产的影响不同,再次分配权重构建了农业综合评估干旱指数,并进行了分析。

利用吉林省各站1951-2005年实测气象资料,通过计算变异系数、正态分布风险概率、风险指数对吉林省春旱的风险性进行了讨论和评估。结果表明,吉林省中西部大部分地区遭受春旱的风险性较大,出现偏旱的概率一般在60%以上,发生重旱的概率在20%~60%;综合风险区划结果显示西部白城市大部为春旱高风险区,西部松原市和中部大部为春旱较高风险区,因此,在农业生产中,中西部地区应充分考虑春旱风险,以减轻损失。

采用静态箱/气相色谱法对华北平原冬小麦/夏玉米轮作田土壤N2O通量进行周年观测,研究轮作田土壤N2O源的大小及其变化规律,分析土壤温度、水分、有效氮含量对土壤N2O通量的影响。结果表明,土壤N2O通量季节变化明显且变化主要是由施肥引起的。麦田土壤N2O通量变化范围为-36~835μg.m-2.h-1,玉米田为-1~263μg.m-2.h-1,麦季土壤N2O排放强度(80.5μg.m-2.h-1)低于玉米季(90.5μg.m-2.h-1)。轮作田土壤N2O年总排放量为6.9kg.hm-2,麦季(4.2kg.hm-2)高于玉米季(2.7kg.hm-2)。土壤N2O通量随地温升高呈指数增长(通过0.01显著水平检验),季节Q10值为2.2,单日的Q10值在3.8~4.5;作物主要生长季(4-10月)土壤N2O通量随土壤中NH4+-N含量的增加呈线性增长(通过0.05显著水平检验),而与土壤含水量和NO3--N含量均未表现出明显数量关系。在作物主要生长季,上述各因子对土壤N2O通量的综合影响极显著(通过0.01显著水平检验),其中土壤含水量和NH4+-N含量是主导因素。

将敏感性指数定义为气候产量与气候生产力之比、适应性指数定义为趋势产量与气候生产力之比、两者的比值定义为脆弱性指数,利用黑龙江省70个县(市)农业生产资料和21个气象台站1986-2000年的日气象资料,计算分析黑龙江省粮食生产对气候变化影响的脆弱性。结果显示,从多年平均来看,黑龙江省粮食生产的适应性指数整体都比较高,并且南部地区高于北部;大兴安岭山区和嫩江平原区的敏感性指数较高;脆弱性指数的空间布局与敏感性指数相似;从时间变化上来看,在研究时段内三个指数都有增加的趋势,但敏感性指数的增强幅度最大,脆弱性指数的增加幅度减小。研究结果对定量评价该省粮食生产对气候变化的响应程度具有重要意义,并且该方法简便可行,为此类研究提供一种新的思路和方法。

基于和田绿洲半个世纪(1954-2003年)以来实测水文气象资料,应用Kandell秩次相关检验法进行趋势性分析,结果表明:气温、蒸发的增加趋势显著,降水、相对湿度与河川径流量存在不显著的减少趋势。R/S分析结果表明,绿州内各水文气象要素的变化具有持续性,但不同季节的持续强度不同,降水和相对湿度的持续强度夏季大于冬季,其余表现为冬季大于夏季。分形结果显示,各水文气象要素变化的趋势性和复杂程度不同,其中玉龙喀什河径流量>喀拉喀什河径流量>相对湿度>降水量>平均气温>蒸发量,即绿洲径流变化的趋势线最不明显,也最复杂。研究结果对了解绿洲气候资源、指导农业生产及预防灾害有参考作用。