利用湖南88个地面气象站点1960-2009年逐日资料，按照国家标准《气象干旱等级GB/T 20481-2006》中推荐使用的综合气象干旱指数（CI），采用EOF、REOF和Morlet小波分析等方法，统计分析了1960-2009年湖南气象干旱日数的时空变化特征。结果表明：湖南年平均气象干旱日数呈南多北少的分布特点，高值区位于湘江中上游地区。湘江中上游、常德西北部至怀化一带为轻旱日数相对高值区；中旱日数偏多中心为湘中、湘南北部、湘北部分地区；湘中以南、湘北、湘西为重旱日数偏多区域；湘中衡邵盆地为特旱日数大值中心。EOF和REOF分析表明，湖南气象干旱日数空间分布既有全区一致性，也存在南部与北部、东北与西南相反变化的差异，空间分布大致可分为湘南、湘东北、湘西北、湘西和湘中5个气候区。近50a各气候区气象干旱日数变化趋势均不显著，气象干旱日数的年际变化幅度均较大，但进入21世纪后，除湘西区气象干旱日数有减少趋势外，其余4个气候区均呈增多趋势。Morlet小波功率谱分析表明，气象干旱日数存在2～3a、4～6a的显著性周期变化。研究结果可为湖南制定合理的抗旱对策提供科学依据。

利用开顶式生长室（OTC）于2011年7-9月和2012年5-9月两个植物生长季在以克氏针茅（Stipa krylovii）为主要建群种的典型草原进行模拟增温和增雨的控制试验，以探讨增温和增雨及其交互作用对内蒙古克氏针茅（Skrylovii）草原土壤呼吸的影响。结果表明：（1）土壤呼吸速率日内变化和逐日变化均呈单峰曲线趋势，全天15：00达到最高值（2.26μmol·m-2·s-1），生长季8月初达到最高值（5.51μmol·m-2·s-1）。9：00-11：00土壤呼吸速率能较好代表全天24h均值。（2）与对照相比，增温1.91℃使土壤呼吸速率降低19.0%，且白天降幅大于夜间。增雨20%使土壤呼吸速率较对照增加18.6%。而增温增雨（气温增加1.64℃，降雨量增加20%）处理下，土壤呼吸速率较对照增加13.0%。（3）土壤呼吸速率与土壤含水量、土壤温度均具有显著相关关系。约79%的土壤呼吸速率是由土壤温度和土壤含水量共同决定的，其中以土壤含水量为主（R2=0.797，P＜0.001）。气温升高使土壤含水量降低，间接导致土壤呼吸速率下降。研究结果可为典型草原科学应对气候变化和草地畜牧业可持续发展提供依据。

通过田间试验，采用静态箱-气相色谱法测定CO2排放通量，研究红外加热增加叶面温度对土壤、大豆-土壤系统CO2排放的影响。结果表明，红外加热叶面增温2℃促进了土壤CO2的排放，在鼓粒-成熟期对照与增温的排放通量分别为202.09±28.75、378.34±156.17mg·m-2·h-1，增温处理使CO2排放通量增加了87.21%，但未达到显著水平；增温使土壤CO2累积排放量显著增加了39.96%。对照和增温的大豆-土壤系统呼吸的气温敏感性系数Q10值分别为0.68和2.54，土壤呼吸的土壤温度Q10值分别为4.22和1.68。研究表明，增温能促进土壤CO2排放，增加大豆-土壤系统呼吸的Q10值，降低土壤呼吸的Q10值。研究结果可为气候变化条件下估算区域农田温室气体排放提供一定的科学依据。

连续两个生长季（2008/2009和2009/2010）对小麦（济麦22）进行不施氮T1、减量施氮T2（180kg·hm-2纯氮）和按农民习惯施氮T3（315kg·hm-2纯氮）3种施肥处理，2008/2009年度各处理分别为T11、T21、T31，2009/2010年度为T12、T22、T32。观测小麦旗叶光合速率、产量、土壤硝态氮含量，分析连续处理两个生长季后各处理氮肥利用率REN、氮肥农学效率AEN、氮肥生理效率PEN和氮肥偏生产力PFPN的差异。结果表明，（1）第一生长季T21与T31处理相比，第二生长季T22与T32处理相比，小麦旗叶光合能力和产量均未显著下降，但均显著高于不施氮处理（P＜0.05）。（2）持续2a减量施氮处理（T22）后，小麦成熟期0-200cm土层硝态氮含量分别比T32和T21显著下降32.2%和26.7%（P＜0.05）。（3）持续2a减量施氮处理T22的REN、AEN、PEN和PFPN均显著高于T32，与第1年减量施氮处理T21相比，T22的REN、AEN和PEN显著升高（P＜0.05），但PFPN变化不显著。研究表明连续减氮处理未显著降低小麦开花后旗叶的光合能力和产量，但降低了地下水污染的风险，同时提高了各项氮肥利用效率指标，因而180kg·hm-2纯氮的施氮量可作为小麦持续高产条件下的推荐施肥量。研究结果可为氮肥高效利用和冬小麦栽培的可持续发展提供理论基础。

利用冀京津地区20个气象站点1961-2010年气象资料和1980-2009年冬小麦生育期资料，采用美国农业部土壤保持局推荐方法计算有效降水量，同时利用FAO推荐的Penman-Monteith方法计算冬小麦全生育期和4个主要生育阶段的需水量，并对冬小麦生育阶段灌溉需水量进行探讨。结果表明，过去50a来，冀京津冬小麦生育期内有效降水量呈增加趋势，空间上呈经向分布特点，表现为从西向东梯状增加的趋势。而冬小麦的需水量呈减少趋势，其中抽穗-乳熟期减少幅度最大，全生育期需水量的空间分布呈带状特征，全区差异较大。抽穗-乳熟期分布由东南向北递减。为满足冬小麦需水要求，全生育期灌溉需水量为291～381mm，灌溉需水量较多的地区为沧州市和衡水市一带。其中需水较多的生育阶段为拔节-抽穗期和抽穗-乳熟期。在空间上，拔节-抽穗期灌溉需水量以沧州市为中心，向南北两侧递减；抽穗-乳熟期灌溉需水量南高北低，有明显的带状分布特征。研究结果可为冀京津冬小麦适时定量灌溉和提高水分利用效率提供基础数据支撑。

以苏玉20和郑单958为材料，采用盆栽控水试验，设置干旱、水涝和对照3个处理，研究不同水分胁迫条件对两个夏玉米品种关键生育期（拔节期和抽雄期）光合生理特性的影响。结果表明：（1）干旱和水涝均会降低夏玉米的叶片绿色度值（SPAD）、净光合速率（NPn）、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)，增加叶片胞间CO2浓度(Ci)。（2）两个夏玉米品种抽雄期对水分的敏感程度高于拔节期，且对水涝的敏感程度大于干旱。（3）两个夏玉米品种对水分逆境胁迫的抗性相比，苏玉20与郑单958的抗旱性相同，而苏玉20的抗涝性小于郑单958。研究结果可为探明不同种植区夏玉米水分抗逆性研究提供理论依据。

利用淮河流域171个站点1971-2010年的气象资料，采用FAO Penman-Monteith公式计算该区近40a的参考作物蒸散量（ET0），并对ET0的时空分布特征和影响因子进行定量分析。结果表明：淮河流域年ET0为898mm，近40a总体以17.5mm/10a的速率减小（P＜0.05）；空间分布显示西北部大部站点ET0呈显著下降趋势（P＜0.05），仅东南部个别站点呈显著上升趋势（P＜0.05）。各气象因子对ET0变化的贡献表现为两方面，即ET0对气象因子的敏感性和气象因子的多年相对变化率，在4个主要因子中（平均温度、相对湿度、日照时数和风速），ET0对相对湿度的变化最敏感（敏感系数最大），而风速的多年平均变化率最大。从各因子的贡献率看，对ET0贡献最大的是风速，平均温度的贡献最小，4个因子对ET0变化的总贡献率为-4.96%，总贡献率为负在很大程度上解释了ET0呈下降趋势的原因。

通过大田模拟试验，研究UVB增强下施硅对大麦抽穗期叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）和水分利用效率（WUE）日变化的影响。UVB辐射设2个水平即自然光（对照，A，1.5kJ·m-2）和UVB增强（E，增强20%，1.8kJ·m-2），施硅量设2个水平即Si0（不施硅）和Si1（150kg·hm-2SiO2）。结果表明，不施硅情况下（Si0），UVB增强处理的Pn、Tr、Gs和WUE的日平均值比自然光（A）处理分别下降23.13%、7.66%、1.07%和16.38%，而施硅情况下（Si1）则分别下降10.52%、5.71%、3.77%和12.15%，说明UVB增强可降低大麦叶片的净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率，而施硅可缓解UVB增强对大麦净光合速率的抑制作用，但并不能缓解UVB增强对大麦蒸腾作用以及气孔导度的抑制。研究结果对进一步研究UVB增强下施硅对大麦产量和品质的影响具有积极意义。

从广西道地药材山豆根（Sophora tonkinensis Gapnep.）产区7个气候条件差异明显的样地选取21份山豆根样品，测定其生物碱含量，结合相应地点30a气候因子平均值数据，采用逐步回归分析、偏相关分析和通径分析方法，对山豆根生物碱含量与气候因子的数量关系进行分析。结果表明，年平均气温、6、7、8月平均极端高温和年平均降水量是影响山豆根生物碱含量的主导气候因子，共同决定了生物碱含量变化的95.24%，其中年平均降水量是最主要的促进因子，8月平均极端高温是最主要的限制因素。年平均气温＜20℃、月平均极端高温＜35℃和年降水量＞1500mm是优质山豆根产出的适宜气候条件，该指标可作为选择山豆根适种基地的参考指标，为科学合理选择山豆根规范化种植基地，保证中成药生产原料质量提供参考。

以杂交晚稻湘丰优103为试材，在抽穗扬花期和乳熟期分别设计不同淹水深度及淹水时间的淹涝胁迫试验，通过测定淹水前后水稻绿叶数、气生根、倒伏状况、产量构成等因素的变化，分析不同生育期水稻对淹涝胁迫环境的敏感性。结果表明：（1）同一生育期相同淹水深度，不同生育期相同深度的淹涝处理，淹水时间与绿叶数变化量均呈极显著负相关关系。（2）同一生育期，产生气生根的茎的比率与淹水深度呈负相关关系，与淹水时间呈正相关关系；茎节越低，气生根现象越明显，抽穗扬花期气生根现象较乳熟期更明显。（3）抽穗扬花期发生的倒伏为茎倒伏，同一淹水深度，水稻植株的断茎百分率与淹涝时间呈极显著正相关关系。乳熟期发生的倒伏为根倒伏，淹水越深、淹水时间越长，根倒伏现象越明显。（4）产量结构方面，抽穗扬花期对淹涝胁迫较乳熟期更敏感，全淹5d以上，几乎绝收；乳熟期，淹水越深、淹水时间越长，对产量结构的影响越大。研究结果可为制定洪涝灾害对杂交稻致灾的评价标准，进行洪涝灾害致灾能力、致灾强度的鉴定提供理论依据。

基于内蒙古10个盟（市）农区58个气象站1961-2010年降水和气温日资料，38个旗（县）1961-2008年小麦、1979-2008年玉米和马铃薯单产资料，用自然对数曲线模拟作物趋势产量，并从单产序列中剥离气象单产。多元线性回归分析表明，大部盟（市）3种主要粮食作物的气象单产与生长季降水量和气温变化存在显著相关关系（P＜0.05）。利用PRECIS区域气候模式在SRES（A1B、A2和B2）和国家气候中心CMIP5数值气候模式对未来30a（2011-2040）10个盟（市）3种作物生长季平均气温、积温和降水量的模拟结果，采用多元线性回归模型预测各盟（市）作物的气象单产。结果显示，大部盟（市）气象单产总体呈增长趋势，预计未来30a全区平均小麦气象单产将增加1790kg/hm，玉米和马铃薯的增幅分别为516和507kg/hm2。叠加趋势产量后，小麦预计约增产12214kg/hm，玉米和马铃薯预计约增产21211和10080kg/hm。研究结果可为应对未来气候变化、确定粮食生产发展战略提供参考依据。

根据气候相似、农业生产水平相近的原则将华北分成15个亚区，利用1970-2010年华北逐日气温和降水资料计算逐日综合气象干旱指数（CI指数），采用线性内插法将相邻土壤墒情观测资料处理成逐日数据，通过对比逐日CI指数与土壤墒情资料，分区域和发育阶段对冬小麦发生干旱时的CI指数评判标准进行订正，并基于该指标建立冬小麦干旱累积标准指数，同时结合冬小麦单产资料，构建冬小麦干旱产量损失评估模型。结果表明，冬小麦生育期内CI指数与对应的土壤墒情变化趋势基本一致；各亚区修订后的冬小麦干旱指标均与直接用CI指数判别干旱的指标存在较大差异，且不同亚区冬小麦干旱指标不一致，其中豫西、鲁北、鲁东南、京津、豫中东干旱指标较小，鲁中、冀东北、冀中、冀南干旱指标较大；华北15个亚区冬小麦干旱产量损失评估模型均通过005水平的F检验，冬小麦干旱累积标准指数与干旱产量损失具有显著的相关性，其中京津、晋中、晋南、鲁中、鲁东南、豫西等亚区的模型历史评估结果与对应的干旱产量损失相关性显著。模型能较准确地评估冬小麦发生干旱时的产量损失，具有一定的应用和深入研究价值。

利用1960-2010年安徽省29个气象观测站的冬季气象监测资料，采用数理统计方法，由年极端低温发生的气候概率，确定设施农业类型布局；由年极端低温气候概率及其波动性、各地冬季逐日最低气温发生强度及其平均日数4个参量，构建设施农业低温综合风险指数，并进行评估。结果表明：（1）安徽各地冬季低于-50℃的极端低温的气候概率超过80%，不宜发展塑料小拱棚。（2）低于-100℃的极端低温的气候概率为20%，其等值线基本与淮河走势一致，沿淮河向南极端低温逐渐减小的地区适宜发展塑料大棚，沿淮河向北逐渐增高的地区适宜发展日光温室。（3）冬季塑料大棚和日光温室生产的低温冷（冻）害风险综合指数可分为无、轻、中、重和特重5级，淮河以南塑料大棚发展区内，除沿淮河为重度风险区外，其它区域均为中度-轻度风险区，尤其是皖西南部和皖东南部的大部区域均为轻度风险区。淮河以北日光温室发展区内，东北部的宿州市全境和淮北市大部区域为特重风险区，西南部的亳州和阜阳市所辖的区域为中度风险区，其它区域为轻度风险区。

以杂交稻品种淦鑫203为试验材料，于乳熟初期在人工气候箱中进行日最高气温34～39℃高温控制试验，以同期自然温度为对照，采用主成分分析和聚类分析法，对各组材料结实率、秕谷率、千粒重和单株产量4个与早稻乳熟初期高温热害密切相关的因子进行分析，以探讨早稻乳熟初期高温热害气象等级指标。结果表明，早稻乳熟初期高温热害气象指标可分为轻、中、重3个等级，日最高气温达35℃持续5d或36℃持续4d或37℃持续3～4d或≥38℃持续3d，为轻度高温热害；日最高气温达35℃持续6～8d或36～37℃持续5d或≥38℃持续4～5d，为中度高温热害；日最高气温达35℃持续8d以上或≥36℃持续6d及以上，为重度高温热害。本文建立的高温热害指标不仅考虑了高温强度和持续时间，且综合考虑了它们之间的相互配置，每个灾害等级均有各自的临界日最高气温和对应的持续时间，对高温热害的识别性更敏感。研究结果可为早稻高温热害监测预警、风险评估及区划等提供科学依据。

通过分析内蒙古东部地区的热量条件、热量条件变异性及低温冷害发生频率，得出低温冷害综合风险指数，运用逐步回归建立其与地理信息的空间推算模型，基于GIS和15万地理信息数据，对玉米低温冷害风险进行空间展布并分区，得出内蒙古东部地区玉米低温冷害精细化风险区划图。结果表明，低温冷害高风险区位于纬度和海拔较高的呼伦贝尔市北部和西部地区；通辽市中南部、赤峰市东南部和兴安盟南部等海拔较低、地势相对平坦的地区低温冷害风险最低；低温冷害风险程度基本呈西北-东南向带状分布，受海拔高度及地形、地势等因素的影响，低温冷害风险分布又具有错落的局地性特点。研究结果有利于规避玉米低温冷害风险，发掘可利用气候资源，优化种植结构和布局，保障区域粮食安全。

利用1981-2010年东北三省农业灾情统计数据和粮食产量数据，应用多元回归方法分析粮食气候减产量与灾情的关系，并构建基于灾情数据的粮食产量估算模型；在粮食因灾减产量估算的基础上，应用灰色关联法评价干旱、洪涝、低温和风雹4种灾害在受灾率、成灾率及绝收率水平上对粮食减产量的影响。结果表明，东北三省粮食气候减产量与农业灾情统计数据存在极显著（P＜0.01）相关关系，回归模型决定系数（R2）分别为0.76（黑龙江省）、0.78（吉林省）和0.87（辽宁省），各模型估算的粮食产量模拟值与实际值间的平均相对误差分别为-0.06%、-0.32%和-0.20%。可见在气象灾害发生时历史农业灾情统计资料对区域粮食灾损量和粮食产量具有较强的指示作用，能为以粮食作物为主的地区提供可靠的粮食产量估算和农业气象灾害评价依据。对粮食因灾减产量与灾情的灰色关联度的分析表明，在受灾水平上，干旱的关联度在三省均为最高；在成灾、绝收水平上，风雹的关联度均位列第1；低温灾害在受灾、成灾和绝收水平上的关联度都不是最高的。由此可见，造成东北三省粮食减产的主要气象灾害是以程度轻、范围广的干旱及程度重、局地性强的风雹为主，而东北地区作为气候变暖趋势最明显的地区之一，低温不再是当地首要的农业气象灾害。

通过玉米水分控制试验，测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等，以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性，从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明：玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升，但叶片气孔导度（Gs）、叶面积指数（LAI）、比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）随着土壤水分的下降而降低；玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系（P＜0.01），且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果，而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度，为大面积作物气孔导度估算奠定基础。

2013年秋季（9-11月）全国大部地区气温偏高，热量充足，光照条件较好，土壤墒情适宜；东北地区初霜冻接近常年略偏晚，南方寒露风影响偏轻，气象条件总体利于秋收作物灌浆成熟与收晒。冬麦区和油菜产区大部墒情适宜，秋种工作比较顺利，但河南、陕西、山西、河北、江西等省部分地区受旱，导致播种延至适播末期。北方冬麦区秋季气温偏高，90%以上冬小麦冬前形成壮苗；秋末降温平稳，冬小麦抗寒锻炼充分，越冬基础好。南方油菜和冬小麦水热条件适宜，长势较好。秋季全国农业气象灾害影响总体偏轻；部分地区暴雨洪涝、干旱、雪灾、连阴雨、寒露风、霜冻等农业气象灾害较重，农业生产受到一定影响。