利用黄河流域54个气象站点1961-2010年气象数据，探讨近50a黄河流域气温和降水量的变化趋势特征。结果表明：（1）黄河流域年降水量变化具有明显的空间差异，总体表现为上游地区增多、中游地区减少的特点。春季上游降水量呈显著增加趋势，秋季中游显著减少，冬季全流域降水量均呈显著增加趋势，其中下游增幅最大。年内降水量显著增加的时段主要集中在1-3月和12月；（2）黄河流域气温变化呈显著升高趋势，平均最高气温和最低气温变化具有明显的不对称性，平均最低气温变化对平均气温升高的贡献率大于平均最高气温。平均最高气温、平均气温和平均最低气温全流域均表现为冬季增幅最大，夏季和秋季则为流域上游增幅最大。月平均气温显著增加的站点比例最高，月最高气温显著增加的站点比例最小，且均集中在2月。（3）全流域冬季出现暖湿化趋势，春季上游出现暖湿化趋势，而秋季中游出现暖干化趋势。

从冬小麦地理分布的生理机制、生长特性和熟制出发，基于气候因子对冬小麦种植区分布的贡献，从区域尺度和年尺度收集了影响冬小麦种植分布的气候因子，并利用最大熵方法(MaxEnt)模拟和筛选了影响冬小麦分布的最佳气候因子组合即春化温度(0～7℃)持续的天数、最冷月平均温度、潜在蒸散量和年降水量，构建了冬小麦种植分布-气候关系模型，分析了1961-2010年中国冬小麦种植区及高适宜区的变化。结果表明，冬小麦可种植区的最冷月平均温度范围为-12～15℃，冬小麦的存在概率随着0～7℃持续天数的增加而增加，年降水量过低将严重影响冬小麦种植区分布的存在概率，年降水量低于200mm的地区不存在冬小麦分布。研究结果还表明，1961-2010年中国冬小麦种植区呈北移西扩趋势，高适宜区发生北移，从而增加了中国北方高寒地区的冬小麦可种植面积，同时有效提高了中国北方地区的气候资源利用率，可增加冬小麦产量。研究结果可为准确预测现在和未来气候条件下中国冬小麦的分布情况，科学合理地应对气候变化提供依据。

为了确定日光温室北墙和后坡热通量日变化的谐波组成与相应周期，采用谐波分析法，以辽沈Ⅰ型日光温室为研究用温室，分别进行了有无作物条件下的试验。结果表明，无作物区日变化曲线由以π/72、π/36和π/24为周期的正弦曲线组成；作物区日变化曲线由以π/72、π/36为周期的正弦曲线组成，作物明显影响了日光温室北墙和后坡热通量日变化的谐波成分和相应周期。其中选定谐波所占比重均达到90%以上，说明日光温室北墙和后坡的热通量日变化可以用相应周期的谐波组合表达，并且可以利用谐波分析法进行日光温室热通量的日变化特征的研究。

对华北平原冬小麦/夏玉米轮作田连续3a（2003-11—2006-10）涡度相关观测的能量闭合状况进行综合分析，并探讨下垫面对能量闭合程度的影响。结果表明，能量平衡比率（EBR）日变化规律明显，以昼夜交替时波动最大，下午略高于上午，白天能量闭合状况明显优于夜间。将湍流能的相位提前0.5h，湍流通量和有效能的匹配度及能量闭合程度均得到提高。白天EBR呈秋冬高（分别为0.98和0.94）、春夏低（分别为0.85和0.70）的季节变化特征，EBR的波动幅度依次为：夏＞秋＞冬＞春。下垫面状况对地表能量闭合程度影响显著，裸地阶段、小麦季和玉米季的年均白天EBR分别为1.11、0.94和0.74，小麦季的能量闭合状况优于玉米季；EBR波动幅度依次为：裸地阶段＞玉米季＞小麦季。观测期间，白天EBR年均值范围在0.82～0.97，平均0.89，较好地满足了农田通量观测对数据质量的要求。

以豌豆苗为材料，采用基质穴盘培养的方法，研究不同LED光质处理（白光、红光、蓝光和红蓝光）对豌豆苗生长、光合色素（叶绿素a、b和类胡萝卜素）含量与营养品质（硝酸盐、维生素C、类黄酮和花青素含量）的影响。结果表明，与白光相比，蓝光与红蓝光处理显著提高了豌豆苗地上部生物量(P＜0.05)，而红光对豌豆苗地上部生物量无影响。不同光质处理在豌豆苗根系生物量和总生物量指标上无显著差异。与白光处理相比，红蓝光处理显著提高了豌豆苗叶片中叶绿素a、b的含量(P＜0.05)，但对类胡萝卜素含量无影响。在4种处理中，红光处理的叶绿素a含量最低，而蓝光处理的叶绿素b最低。红光和蓝光处理茎叶中类胡萝卜素含量间无差异，均显著低于白光和红蓝光处理(P＜0.05)。红蓝光处理显著提高了豌豆苗叶片中维生素C的含量(P＜0.05)，而红光和蓝光均无影响。不同光质处理的豌豆苗茎叶中硝酸盐含量和类黄酮含量无差异。白光处理的豌豆苗茎叶中花青素含量最高，蓝光处理最低。总之，蓝光和红蓝光可促进豌豆苗地上部生长，增加叶片叶绿素a、b含量，红蓝光处理可提高豌豆苗叶片维生素C含量；白光和红蓝光处理下豌豆茎叶中类胡萝卜素含量较高，白光处理的豌豆苗茎叶中花青素含量最高。说明蓝光和红蓝光有利于增加豌豆苗菜产量，而白光和红蓝光有利于提高豌豆苗的营养品质。

利用田间模拟UV-B辐射装置，从大麦分蘖期开始进行UV-B辐射增强处理，以后各主要生育期各选择一典型日分别观测作物根际、非根际土壤微生物量碳含量和土壤呼吸速率。UV-B辐射设对照（Ambient）和增强（Elevated，14.4kJ·m-2·d-1)两个水平，增强处理相当于南京地区4-5月自然光UV-B辐射量的120%。3个大麦品种分别为单2号、苏啤3号和苏啤4号。结果表明：3个品种中作物根际、非根际土壤微生物量碳含量均随生育进程表现出一致的规律，即分蘖、拔节、孕穗和抽穗期逐渐增加并达到最大值，成熟期则显著下降，UV-B辐射增强没有改变这种变化趋势；UV-B辐射增强后，各品种在多数生育时期观测的根际与非根际土壤微生物量碳含量显著低于对照（自然光）(P＜0.05），而单2号和苏啤4号在孕穗期（4月23日）观测的非根际土壤微生物量碳含量却明显高于对照(P＜0.05）；UV-B辐射增强条件下，单2号在孕穗期和成熟期、苏啤3号在抽穗期与成熟期观测的土壤呼吸速率显著低于对照（P＜0.05），其它阶段的差异不显著，各处理中土壤呼吸速率由分蘖到拔节、孕穗、抽穗期逐渐增加，抽穗期、成熟期逐渐下降的趋势没有改变；在UV-B辐射增强条件下，单2号和苏啤3号两个品种的Q10值显著低于对照（P＜0.05），苏啤4号的Q10值则显著增大，明显高于其它品种（P＜0.05）。研究认为，不同大麦品种土壤微生物量碳和土壤呼吸速率对UV-B辐射增强的响应存在差异。

以‘日本丰香’（Fragaria ananassa Duch.cv Toyonaka）草莓品种为试材，于2010-12—2011-02在人工气候箱进行环境控制试验，以25℃为对照，设30、32、34、36、38℃共5个高温处理，分别在处理1、3、5d后，测定与叶片衰老特征密切相关的生理指标，包括叶片中超氧化岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性以及丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白质和叶绿素含量。结果表明，在30～38℃范围内，随着温度升高及处理时间的延长，草莓叶片中MDA含量呈持续增加趋势；经30～34℃高温处理后，可溶性蛋白质含量、SOD、POD、CAT酶活性值均高于对照，其中SOD、POD酶活性在34℃处理3d后达〖JP2〗到最高，可溶性蛋白质含量、CAT酶活性在34℃处理5d后达到最高。36℃及38℃高温处理后，可溶性蛋白质含量、SOD、POD、CAT酶活性明显低于对照（P＜0.05）；高温处理中叶片的叶绿素a、b和类胡萝卜素含量均低于对照，而且随着高温时间的延长，草莓叶片叶绿素a、b及类胡萝卜素含量都呈持续下降趋势。表明高温胁迫降低了草莓叶片保护酶活性，导致体内活性氧大量积累，抗氧化能力降低，加速了草莓叶片的衰老，研究结果为设施草莓高温气象灾害的防御提供了依据。

利用河北省16个农气观测站1981-2010年逐日气象资料、土壤水分观测资料、冬小麦生育期观测资料、灌溉记录和8个冬小麦主产市产量资料，根据土壤水分平衡原理和模糊数据理论，建立了综合反映冬小麦生长期气象条件和土壤水分状况的气温-日照-土壤水分适宜度评价模型，并以旬为时间步长，建立了基于气温-日照-土壤水分适宜度指数的冬小麦产量动态预报模型。结果表明，气温-日照-土壤水分适宜度指数克服了气温-日照-降水适宜度指数仅考虑水分状况中降水条件的不足，能够客观反映冬小麦生长期的气象条件和土壤水分状况，与冬小麦产量变化量呈极显著相关(P＜0.01)，相关性高于气温-日照-降水适宜度指数；动态产量预报模型对1981-2008年历史拟合检验和2009-2010年预报试验的平均相对误差分别为6.1%和1.2%，误差较小，表明建立的冬小麦产量动态预报模型能够满足业务需求，具有较高应用价值。

通过对江西省双季水稻生长季温、光、水的需求及当地气候条件进行分析，建立了双季水稻各生育期光、温、水及气候适宜度评价模型，确定了双季水稻各生育期多年平均日照百分率达50%时的日照时数为适宜的光照状态，根据模型分别计算了1961-2010年江西省早稻和晚稻生长季各气候因子的适宜度。结果表明，双季晚稻的温、光、〖JP2〗水及气候适宜度明显高于早稻，双季水稻各生育期以光照适宜度最大，温度次之，降水最小；降水是影响双季水稻生产的重要因素，尤其对晚稻的影响更为显著；温度是双季水稻生长发育的关键气候因子，早稻苗期和分蘖－孕穗期低温，早稻乳熟期高温以及晚稻抽穗扬花期低温是双季水稻温度适宜度偏低的主要原因。

通过马铃薯带状间作长期定位试验，测定了生育期内马铃薯与草谷子间作轮作（P-M）、间作连作（P+M），马铃薯与油菜间作轮作（P-R）、间作连作（P+R）地块10cm地温，并对相关结果进行分析。结果表明，各处理地温日变化呈明显的正弦曲线变化规律，轮作在6：30-9：00达最低温，16：30-18：00达最高温。相同生育期内轮作与连作比较，其平均最高、最低地温出现早0.5～1.5h，日较差大0.6～3.5℃。种植制度对日平均地温和积温的影响在不同生育期存在显著差异：苗期和块茎形成期，受不同前茬影响，轮作的平均地温和积温高于连作，与不同作物间作的处理间差异很小；块茎增长期和淀粉积累期，P-R的地温最低，P-M的最高。马铃薯块茎产量与全生育期日较差、生育前期的平均地温和日最高温、生育后期的日最低地温呈显著正相关。可见，提高苗期地温、增大各期日较差是轮作马铃薯高产的重要原因；与株高冠幅较大的油菜间作可以减少高温伤害，但在冷凉地区，与草谷子等低矮作物间作更容易获得充足的热量，从而实现高产。

利用KS4000手持气象站和SUNSCAN冠层分析系统，测定了核桃-小麦间作系统的田间小气候，并以单作田小麦为对照，对间作小麦的产量及其构成因素进行分析。结果表明，相对于单作田，核麦间作系统明显降低了小麦冠层的风速和温度，增大了小麦冠层的相对湿度，但核麦间作系统也明显降低了小麦冠层顶部入射的光合有效辐射量和冠层截获的光合有效辐射量；核麦间作系统小麦的生物量、穗粒数、穗粒重、收获指数、公顷穗数、千粒重和产量均显著低于单作系统(P＜0.05)。可见，虽然核麦间作系统在一定程度上改善了田间小气候，但由于核桃树对小麦遮荫作用较大，光合有效辐射透过率较低，导致了间作小麦产量的显著降低(P＜0.05)。因此，通过对核麦间作复合群体中主要气象因素变化特点的探讨，找出影响小麦生长的主要原因，有利于采取相应的栽培调控措施，优化间作群体结构。

利用历史气候数据（1961-2010年）和气候情景数据（1961-2100年）驱动CENTURY模型模拟高寒草甸、温性草甸草原、温性草原和温性荒漠4类主要草原生态系统的地上净初级生产力(ANPP)，分析考虑和不考虑大气CO2 浓度增加的直接效益（以下简称“CO2增益”）未来气温和降水量变化对ANPP的影响。结果表明：（1）1961-2010年，高寒草甸的ANPP呈极显著增加趋势（P＜0.01），与生长季内最低气温上升密切相关；温性草甸草原、温性草原和温性荒漠的ANPP变化趋势不显著，但年际波动较大，均与同期降水量具有极显著的正相关（P＜0.01），而与同期气温的相关性较弱。（2）若不考虑大气CO2增益，在A2和B2情景下2020s(2011-2040年)、2050s(2041-2070年)、2080s(2071-2100年)时段该4类草原生态系统的ANPP相对于基准时段(1961-1990年)的平均增幅分别为4.9%、12.0%、18.6%和3.0%、6.6%、8.9%，其中温性草原的ANPP增幅最大，其次是温性荒漠，而温性草甸草原和高寒草甸的ANPP有增有减，变幅较小。（3）若考虑大气CO2增益，在A2和B2情景下2020s、2050s、2080s时段该4类草原生态系统的ANPP较不考虑大气CO2增益均有显著增加（P＜0.05），平均增幅分别为20.0%、31.8%、45.6%和9.0%、13.7%、18.0%，其中温性草原的ANPP增幅最大，其次是高寒草甸和温性荒漠，而温性草甸草原的ANPP增幅稍小。

以夏玉米叶面积指数（LAI）、贮存器官干重（WSO）、地上总干重（TAGP）以及土壤水分含量（SM）为结合点，建立了基于Downhill-Simplex算法的作物生长模型WOFOST同化多种地面观测数据的一般方法或流程：开展观测数据与作物生长模型同化方法的正确性验证→利用Downhill-Simplex算法进行WOFOST模型的敏感性分析→选择敏感参数组合→通过优化效果确定待优化参数→利用新的观测数据对待优化参数进行优化，从而实现了观测数据与作物生长模型的同化，提升了模型的模拟能力。同化过程中遴选出的WOFOST模型的待优化参数主要包括比叶面积、最大CO2同化速率、初始地上部总干物重、根深最大日增量和初始土壤有效水等。

利用江苏省1981-2009年7个农业气象站点的气象和水稻物候、产量资料，从平均气温和降水量对水稻产量影响的基本方程入手，定义了平均气温和降水量变化趋势对水稻产量趋势的贡献率，揭示江苏省近30a气候变化趋势对水稻产量的影响。结果表明，近30a来，江苏省水稻全生育期平均气温和最低气温呈上升趋势，最高气温的变化在苏南和苏北地区差异较大，尤其在开花－成熟阶段，苏南地区呈上升趋势，而苏北地区则呈相反变化趋势。气温（包括平均气温、最低气温和最高气温）与水稻产量呈正相关，1981-2009年平均气温升高对江苏省水稻产量影响的平均值约为1.2%，对产量趋势的贡献率约为30.0%。降水量的变化趋势不明显，降水量与水稻产量的相关性亦不显著，说明在研究区内降水量的变化对水稻产量的影响较小。总体上，江苏省近30a气候变化有利于水稻生产。

利用不同时期HJ-1A/B-CCD影像提取湖北省冬小麦和油菜分布信息。计算冬小麦、油菜不同生长期的NDVI曲线，通过野外调查和测量，获取冬小麦、油菜和其它典型地物的光谱特征。确定CCD影像提取冬小麦和油菜信息的最佳时相及不同地物在CCD影像上的色彩特征。采取最大似然分类法，对CCD影像进行分类，提取冬小麦、油菜分布信息。结果表明，HJ-1A/B-CCD影像提取精度达95.48%，可以用于提取冬小麦、油菜分布信息；对于湖北省而言，3月中、下旬（冬小麦拔节、油菜开花）是HJ卫星提取冬小麦、油菜信息的最佳时相；在最佳时相内，冬小麦和油菜具有不同的光谱特征和CCD影像色彩特点，且样本分布服从近似正态分布，可以用最大似然方法提取其信息。

利用1982-2006年GIMMS NDVI数据和气象站点资料，结合中国地形的三大阶梯分布，分析长江流域植被NDVI时空变化特征及其对气候变化响应的时滞效应。结果表明，长江流域植被覆盖变化空间差异显著，其中显著增加区域占总面积的18.22%，主要分布在“第一阶梯”和“第二阶梯”；显著减少的区域占总面积的8.72%，主要分布在“第二阶梯”和“第三阶梯”。在时间上，长江流域植被总体上对气温变化的响应程度大于降水，植被对气温变化最大响应无滞后，对降水变化的最大响应滞后1个月。春季植被对气温变化响应最大，秋季植被对降水变化响应最大，夏季植被对气温和降水的最大响应滞后期较长。在空间上，植被对气温和降水的最大响应表现为“第一阶梯”最显著，对应的最长滞后期则分别出现在“第一阶梯”和“第三阶梯”。另外，由于山脉的阻隔作用，导致在地形阶梯间高程突变线左右两侧，NDVI对气温和降水变化的最大响应程度存在高处明显大于低处的现象。

利用重庆市2011年3-11月晴空条件下逐日MODIS数据，采用最大值合成法合成逐旬（月、年）归一化植被指数，将各旬植被指数按高度和坡度分别分成6个高度特征区和5个坡度特征区，对各特征区植被指数进行对比分析。结果表明，（1）区域平均植被指数随特征区高度或坡度值增加呈增大的趋势。高程1500m以下相邻区域间NDVI值相差3.5～8.7，且植被指数随高度升高增加较快，1500m以上相邻区域间NDVI值相差在1.9以内，随高度升高增加缓慢；坡度25°以下相邻区域间NDVI值相差3.0～8.0，且植被指数随坡度增加增大较快，25°以上相邻区域间NDVI相差0.2～1.0，随坡度增大增加缓慢。（2）大于平均植被指数的频率与高度和坡度的相关分析表明，在海拔较高的特征区，植被指数高值格点的频率也较大，该频率与海拔高度间呈极显著正相关关系，相关系数为0.9552（P＜0.01）；而植被指数与坡度无显著的相关性，相关系数为-0.3000。（3）按高度分区比按坡度分区更能体现植被指数的地区差异性。各高度特征区高程与植被指数的相关系数在0.9541～0.9871（P＜0.001），各坡度特征区坡度与植被指数的相关系数在0.9457～0.9723（P＜0.01）。研究结果说明，重庆市地形因素对植被指数有较大的影响，且高度因素对植被指数及其分布的影响较坡度更明显。

农业气候指标是反映气象条件对农业生产影响的特征量，具有广泛的实用性，这些指标种类多且计算较繁琐，为实现农业气候指标计算的高效性和便捷性，满足现代气象业务和科研的需求，基于农业气象学、中国气象局行业标准和统计学原理，选取37个常用农业气候指标，根据软件工程原理，采用Visual BASIC 2008语言编程，研制开发了常用农业气候指标计算软件（CAIC）。其中，积温的计算除常规方法外，还提供基于日气温变化曲线的精细有效积温的计算方法。软件由数据库系统、用户交互界面、输入输出模块和指标计算模块4部分组成，计算指标包括18个气温指标、6个降水指标、7个日照指标和6个作物气候指标。软件测试和结果比较表明，CAIC软件兼具综合性和应用性，实用性好，具有方便智能、可批量操作、扩充性强以及计算方法多样等特点，是农业气象业务和相关科研工作中一个全面、实用而高效的工具。

选取1961-2009年福建省5个气象站逐日气温和降水资料，引入线性递减非等权重方案计算综合气象干旱指数CI_new，通过比较分析CI_new与等权重方案计算的CI_old在干旱过程描述能力、干旱频率以及干旱年际变化特征上的差异，了解CI_new的改进效果及其在福建省的适用性。结果表明，CI_new与CI_old均能较合理地反映福建干旱频率分布特征和干旱强度变化特征，但CI_new在干旱监测过程中的不合理跳跃次数明显减少，有效克服了CI_old表现的不合理旱情加剧的问题；CI_new表现的缓解干旱的过程较CI_old敏感。因此，CI_new可以作为气象干旱监测业务和评估的指标之一。

利用江汉平原四湖流域荆州、潜江、监利、石首和洪湖5站点1960-2010年逐日气象资料，运用常规统计手段和Mann-Kendal突变检测方法，对四湖流域高温热害过程年际变化趋势，高温热害过程在7-8月内各旬发生频次，高温热害发生密集度，热、涝相随灾害发生特征等进行初步探讨。结果表明：（1）四湖流域1960-2010年年高温热害天数以3～19d为主，20世纪60年代初-80年代中期缓慢下降，80年代中期以后呈上升趋势，且5站点均有突变点出现，但出现的时期有所不同；（2）四湖流域高温热害以轻度热害为主，且集中在7月中旬、下旬和8月上旬这3个时段（即7月10日-8月10日），同时存在两次高温热害相连发生的现实，其中以间隔1～3d相连发生的次数最高，发生周期为3a，就热害形式来说，轻度高温热害与其它高温热害相连发生的次数最多，51a共发生39次，周期为1.31a；（3）四湖流域发生次数最多的热、涝相随灾害形式为轻度热害、偏涝相随型灾害，51a各站点平均发生了15次，占热、涝相随灾害发生总次数的44.12%，且大部热、涝相随灾害中两种灾害的间隔期在1～5d内。

利用江西省74个台站1961-2010年6-8月日平均气温、日最高气温和日平均相对湿度资料，采用线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析和数字高程模型（DEM），以探究该区水稻高温热害发生时段分布、年际变化、发生频次的时频特征和空间分布等规律。结果表明，（1）江西省水稻高温热害集中于7月中、下旬和8月上旬，其中7月13-24日为高温热害发生概率最大的时段；（2）1961-1982年高温热害总发生次数呈下降趋势，1983-2010年则呈极显著上升趋势（P<0.01），不同等级高温热害发生次数的年际变化特点与总发生次数变化相一致；（3）各等级高温热害次数呈现不同时间尺度的周期震荡，轻高温热害表现为准2a、4a、8a左右、15a、25a周期变化，中高温热害以准2a、4a、10a左右、23a的周期震荡表现显著，重高温热害则表现出准2a、6a、准13a、25a的周期震荡；（4）高温热害发生频次的高值区分布于江西东北部、赣州北部、吉泰盆地和赣抚平原，并向周边山区递减。

以黑龙江省81个气象台站1961-2008年的逐日降水数据、社会经济资料、地理信息数据以及灾情数据为基础，运用GIS技术，对黑龙江省暴雨洪涝灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性等评价因子进行综合分析，采用加权综合分析法以及GIS中自然断点分级法，构建了暴雨洪涝灾害风险评估模型，将黑龙江省划分为高、次高、中等、次低和低5个等级风险区。结果表明,黑龙江省暴雨洪涝灾害风险呈“东西高-南北低”的分布，松嫩平原大部、三江平原北部和南部地区处于高-次高风险区，哈尔滨西北部、大庆东南部、绥化北部和西部以及鹤岗中部地区，属于高风险区；而大兴安岭地区和东南半山区处于低-次低风险区，发生暴雨洪涝灾害的几率较低。灾情验证结果表明，实际灾情的高值-次高值分布与风险区划结果基本符合，风险区划模型具有较高的实际应用价值和研究意义。

2012年夏季（6-8月），全国平均降水量比常年同期偏多，平均气温比常年同期偏高，但平均日照时数比常年同期偏少。主要农区降水充沛，农业干旱发生范围小、影响偏轻；同时，大部农区夏季光温较为适宜，对秋收作物生长发育和产量形成有利。但部分地区强降水过程多，且台风登陆多、强度大，局部农区遭受暴雨洪涝灾害；南方盛夏多高温天气；西北、华北、黄淮和西南等地部分地区出现阶段性阴雨寡照；北方部分农区黏虫和马铃薯晚疫病、南方稻飞虱等病虫害偏重发生；但由于此期的农业气象灾害多为区域性或局地性，对全国农业生产的影响相对较轻。