利用1981-2009年华北平原夏玉米生育期和气象观测资料，采用线性回归方法分析华北平原各地区夏玉米主要生育期对气候变化的响应规律。结果表明：（1）1981-2009年华北平原夏玉米生育期内最低气温和平均气温均呈显著升高趋势（P<0.05），升温趋势随纬度递减。日照时数呈极显著下降趋势（P<0.01）。降水量变化趋势不显著；（2）京津冀地区和山东省夏玉米主要生育期有显著（P<0.05）延迟的响应趋势，而河南省夏玉米主要生育期则显著（P<0.05）提前；（3）华北平原夏玉米全生育期天数呈极显著增加（2.72d·10a-1，P<0.01）的响应趋势，京津冀地区生育期天数增加最快，为3.36d·10a-1；（4）夏玉米全生育期天数与同期平均气温在大部区域呈负相关关系，回归系数在-7.16～3.17；生殖生长期天数与同期平均气温在大部区域呈负相关关系，回归系数在-3.56～1.87。生育期内平均气温每上升1℃，全生育期和生殖生长期天数分别平均缩短2.71d和1.07d。因此，在应对气候变化时，华北平原夏玉米不同区域的响应方式存在显著差异，应根据各区域的响应特征安排适宜的播种期并选用合适的品种类型。

基于1981-2009年历史气象数据和全球气候模式HadGEM2-ES输出的未来2021-2050年RCP气候情景数据，采用日最高温度大于35℃的高温日数（HSD）、高温最长持续日数（MCD）和高温有效积温（HDD），分析过去和未来长江中下游地区水稻生育期高温事件频率、持续时间和强度的变化特征。结果表明：1981-2009年，长江中下游地区水稻生育期内温度升高，各高温指标均一致显著增加，Tmax（平均日最高气温）、HSD、MCD、HDD的气候倾向率分别为0.51℃·10a-1，3.9d·10a-1，0.6d·10a-1和8.2℃·d·10a-1，空间上表现为由北向南递增。除MCD外，Tmax、HSD和HDD均在2001-2002年发生由少到多的突变。2021-2050年两种RCP情景下，长江中下游大部分地区水稻生育期间日最高气温持续升高，高温日数增多，持续时间延长，高温强度增强。RCP2.6情景下，水稻生育期内Tmax、HSD、MCD、HDD较基准时段（1981-2009年）分别增加1.5℃、11.3d、5.6d和45.3℃·d，RCP8.5情景下分别增加1.7℃、15.4d、6.2d和61.1℃·d，且各高温事件在高值区的概率进一步加大。各指标的空间变化特征具有差异性，Tmax、HSD和MCD的增加幅度由东南向西北递增，湖南西部和江苏北部等基准期温度相对较低的地区增幅更大，而HDD的增幅以中部地区较大。湖北、安徽、湖南和江西中北部是未来高温事件频率、持续时间和强度均大幅增加的地区，防灾减灾工作严峻，需采取调整水稻播期，更替耐高温品种等措施减轻高温对水稻的危害。

耕作系统主要包括土壤系统、作物系统和区域气候系统等几个相对独立、但又紧密关联的组成部分，涉及作物栽培模式、作物类型、杂草和病虫害及农田水土资源管理等方面，在黄土高原生态系统管理和农业可持续发展中占有重要地位。过去50a (1951-2000年)，黄土高原的年平均气温升高了1.1℃，且其变率逐渐增加，降雨和热量资源分布呈现复杂的时空异质性。作物种植区域的变迁、熟制制度的演变和农田灾害的加剧促使农田管理模式不断寻求改变，对当地农业耕作系统产生了深远影响。本文总结了黄土高原过去多年的气候变化（气温、降水量、积温）特征和发展趋势，气候变化下耕作系统（种植区、耕作制度、土壤环境）和作物系统（需水量、物候、品种、产量）的演变规律，作物与土壤互作关系，以及气象灾害对黄土高原耕作系统的影响，并提出气候变化下耕作系统适应性管理途径和策略。旨在为黄土高原耕作技术和田间管理提供新的理论，寻求气候变化下区域农业可持续发展应对策略。

生产水足迹(WFP)是指生产单位产品所消耗的水资源，一般用单位质量农产品所需要的水的体积来表示作物生产水足迹。气候变化对生产水足迹的影响是农业生产者关心的重要科学问题。本文以内蒙古自治区武川县主要作物马铃薯、春小麦为例，基于1983-2010年气象数据及生育期资料，修正作物系数，应用CROPWAT模型，计算作物生产水足迹，分析气候变化对作物生产水足迹的影响。结果表明：（1）近28a来，武川县气候呈干暖化变化趋势，马铃薯和春小麦生产水足迹呈显著下降趋势（P<0.05）；（2）气候变化对作物生产水足迹影响显著，生育期平均相对湿度、平均气温和平均日较差对马铃薯生产水足迹影响较大，生育期平均风速和平均日较差对春小麦生产水足迹影响较大；（3）1983-2010年马铃薯平均生产水足迹为1.37m3·kg-1，春小麦平均生产水足迹为2.51m3·kg-1，说明在当地生产单位质量的干物质，春小麦比马铃薯消耗更多水分。在该地区适当增加马铃薯播种面积，对提高水资源利用效率，促进地区农业发展具有重要作用。

基于海南岛18个气象站1961-2010年的气温、降水量、日照时数等观测资料，分Ⅰ（1961-1980）、Ⅱ（1981-2010）两个时段计算与农业生产密切相关的年平均气温、1月平均气温、不同界限温度的积温、全年及≥15℃和≥20℃界限温度生长期间的日照时数、湿润度等光热水指标的年平均值和各指标1961-2010年的气候倾向率，同时结合海南岛主要种植作物类型，分析各指标的时空变化特征。结果表明：1961-2010年，海南岛各站年平均气温、1月均温和≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温均呈增加趋势，平均增速分别为0.26、0.36℃·10a-1和94.4、130.1、147.4℃·d·10a-1，且大部站点增加显著（P＜0.05）。与时段Ⅰ相比，时段Ⅱ适宜热带作物种植的区域面积扩大、不适宜面积缩小。18个站全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间日照时数的气候倾向率均值分别为-52、-37和-19h·10a-1，大部站点呈减少趋势，其中，全年和≥15℃界限温度生长期间日照时数下降显著的站点所占比例分别为72%和56%，主要分布在北部、东部和南部沿海地区，≥20℃界限温度生长期间对应的比例为33%，主要位于北部。与时段Ⅰ相比，时段Ⅱ日照时数低值区明显扩大，高值区缩小。18个站点全年、≥15℃和≥20℃界限温度生长期间降水量的气候倾向率均值分别为40、41和47mm·10a-1，绝大多数站点变化趋势不显著，仅文昌市和三亚市增加显著，与时段Ⅰ相比，时段Ⅱ高值区明显扩大，低值区略缩小。湿润指数分布状况及变化趋势与降水量相似。

参考作物蒸散量(ET0)的估算是作物需水量计算的关键，诸多估算方法在不同地区具有不同的适应性。本文利用中国农业主产区6个代表站点的气象数据，以FAO 56 Penman-Monteith (PM)为标准，对常用的1963 Penman(Pen63)、FAO 1979 Penman(FAO 79)、FAO 24 Penman(FAO 24)及1996 Kimberly Penman(Kpen)共4种参考作物蒸散量综合方法进行比较评价。结果表明：（1）Pen63、FAO 79及Kpen的日估算值均比PM估算值偏高，FAO 24偏低，其平均偏差分别为0.28、0.52、0和-0.17mm×d-1，相对偏差为16.0%、25.2%、2.4%、-5.3%，相对均方根误差为12.1%、22.4%、14.2%和13.5%。（2）Pen63、FAO 79的月估算值显著高于PM值，在高估最大的5月份平均偏高12.5mm (10.8%)和28.2mm (22.6%)。FAO 24表现为低估，低估最大的月份平均偏低11.4mm (8.1%)，但在南方站点多数月份的估算值与PM估算值无显著差异。Kpen月估算值与PM估算值相比，既有高估(5-10月)，也有低估，高估最大的月份平均偏高19.7mm(14.5%)，且在南方站点的秋冬季有近6个月与PM无显著差异。（3）Pen63和FAO 79的年值均显著大于PM年值，平均偏高103.8mm(11.8%)和191.5mm(21.3%)。FAO 24年平均低估PM值60.9mm (6.3%)，Kpen则平均高估50.5mm (5.8%)。（4）时间尺度对评价结果具有一定影响，4种综合法依据日、年值的评价效果排序分别为Pen63＞FAO 24＞Kpen＞FAO 79和Kpen＞FAO 24＞Pen63＞FAO 79。在日尺度下4种方法更适于湿润气候，但年尺度下仅FAO 79和FAO 24较适于湿润气候。可见，4种综合法以Pen63普适性最好，FAO 79最低，因此使用FAO 79前对其进行适应性评价尤为重要。

利用经验正交函数分解(EOF)、相关分析、小波分析等方法对低纬高原地区148站的气象观测数据进行分析，以揭示该区域冬、春季的降水时空分布及其环流背景差异，了解低纬高原干旱的原因。结果表明：冬、春季降水时空分布特征差异显著，春季降水量较大幅度高于冬季，差异最大区域位于低纬高原的西部和南部，呈“L”型区域分布；冬季降水在1985-1990年和2005年以后存在4～6a的振荡周期，1990年以后存在准2a和10a左右的振荡周期；春季降水在1995年以前存在较明显的4～6a振荡周期，2001年以后存在准2a的振荡周期。导致冬、春季降水差异显著的环流背景主要为：与冬季相比，春季青藏高原北侧的东亚大槽较弱；但高原南侧的南支槽活跃；海洋上的西太平洋副热带高压偏强偏西，沿着高压外围的气流更容易到达低纬高原，从而水汽输送更强；副高与南亚高压的两高辐合区向北延伸的范围更大，有利于低纬高原降水。进一步研究表明，低纬高原冬季降水主要与青藏高原南侧孟加拉湾附近区域的热力作用密切相关，春季降水则与该地区的比湿关系显著。

利用单孔成型设备对水稻秸秆在不同参数条件下进行冷压成型试验。通过单因子试验和正交试验，观测不同成型压力、原料粒径及含水率等条件下成型颗粒的松弛密度、耐久性及退模压力，研究成型参数对成型颗粒物理性能指标的影响，以寻求冷压成型一般参数范围和各参数对不同成型指标的影响，为秸秆热压成型和连续成型试验提供数据支持。单因子试验结果表明，水稻秸秆各成型参数的范围为成型压力120～180MPa、粒径小于0.9mm、含水率15%～25%。在单变量试验基础上，设计正交试验。正交试验结果表明，针对不同性能指标，各工艺参数成型颗粒的影响力不一致，成型压力对松弛密度、抗碎强度及抗压强度的影响较大；而原料粒径对抗渗水性的影响较大。对于松弛密度和抗碎强度，成型参数中成型压力、原料粒径、含水率的最佳组合为180MPa、0～0.2mm、18%，抗渗水性的成型参数最佳组合为180MPa、0～0.2mm、12%，抗压强度的成型参数最佳组合为180MPa、0.6～0.9mm、18%。

采用双线性插值法将RegCM3模式模拟的A1B情景下该区域1951-2100年0.25°×0.25°的格点数据插值到各站点位置，然后利用黄淮海冬麦区1971-2000年83个站点逐日气象资料对其进行误差订正，再将情景数据分为1951-1980年、1981-2010年、2011-2040年、2041-2070年和2071-2100年共5个阶段，计算各阶段冬小麦主要生育期降水量及其适宜度，并分析相应的时空变化特点。结果表明：黄淮海冬麦区在暖湿化的气候情景下，冬小麦各主要生育期降水量和降水适宜度总体上呈现南方多北方少的分布特点，返青-拔节期降水量最少，抽穗-成熟期降水量最多，相应各主要生育期的降水适宜度表现为返青-拔节期和抽穗-成熟期较高、拔节-抽穗期较低的特点。分时段分析结果显示，随着时间推延，各主要生育期内降水适宜度与降水量基本呈正相位的变化关系，即降水量越大，适宜度也相应增大。返青-拔节期的降水量和降水适宜度均呈现北部增加、南部明显减少的趋势，拔节-抽穗期降水量和降水适宜度均呈减少-增加-减少-增加的波动变化趋势，抽穗-成熟期降水量和降水适宜度均呈先减少后相对稳定的变化趋势，全生育期内降水量和降水适宜度均呈先减少后增加的趋势。未来全球气候变暖情景下，黄淮海冬麦区北部可以考虑根据实际情况小幅扩大种植规模；南部可以考虑保持现有种植规模或小幅减小种植规模。

冬小麦发育期预报是农业气象服务的主要内容之一。本文以光、温、水气象因子为基础，以位于河北省中南部冬麦区的南宫站为例，选取1991-2010年冬小麦全生育期农业气象观测数据和冬小麦生育期资料，分析光、温、水气象因子累积速率与冬小麦发育速率的相关性，建立各生育阶段冬小麦发育速率预测模型。结果表明：在研究区，光照和水分因子不是冬小麦发育速率的限制条件，不作为发育期预测模型的因子；温度因子是影响冬小麦发育速率的主导因子，返青至各阶段的有效积温累积速率与对应的发育速率的相关系数，较单一生育阶段的相关系数显著提高（P＜0.05），冬前有效积温与返青-拔节、返青-抽穗阶段的发育速率显著相关（P＜0.05）；以相关显著的温度因子为自变量建立的4个阶段发育速率预测模型，模拟最大绝对误差为7d，返青-拔节平均绝对误差为3d，返青-抽穗为2.8d，返青-乳熟3.3d，返青-成熟2.2d，模型模拟精度较高，可以满足农业气象业务服务的需求。

本文尝试将经济学中的功率谱分析（BP滤波）与统计学中的Fourier模型相结合，先利用BP滤波选出对气候产量波动影响较大的周期，再对这些周期建立Fourier模型来拟合气候产量；同时运用多项式模型拟合趋势产量，并用滞后模型对残差进行修正，以提高粮食单产预测的精确度。利用1961-2000年粮食单产序列数据，分别采用Fourier方法和多项式滞后方法、BPNN法和灰色模型法建立模型，以2001-2012年粮食单产数据进行拟合检验。将这3种方法拟合结果进行比较。结果表明，本文引入的模型通过0.01水平的显著性检验且相对误差均在5%以下，利用模型对粮食单产进行中长期预测的结果表明，2013-2017年中国粮食单产将稳定在6018.6～6466.7kg·hm?2。BP神经网络法模拟的粮食单产虽然拟合相对误差较小，但模型不能得到直观解释，在预测时存在一定的随机性；灰色模型模拟的粮食单产相对误差高达35%，与实际产量存在较大差异。研究结果反映出Fourier模型和多项式滞后模型在粮食产量预测中，其精确度更高且更直观，能够用以预测未来粮食单产以及未来气候变化对粮食单产的影响。

为模拟气候变化对夏玉米发育期影响，本文将河南省划分为4个夏玉米主栽区，分区进行主栽品种遗传参数调试验证，确定各区域品种平均遗传参数。将未来气候变化情景(A2和B2)下，2020s、2050s和2080s各时段的温度和降水增量加上基准值，模拟未来气候变化对河南省夏玉米发育期的影响。模型调参验证结果表明：各区域品种遗传参数存在一定差异，豫西地区当前种植品种播种-开花所需积温高于其它地区，而豫北和豫东当前种植品种开花-成熟所需积温高于其它地区；各区开花期调参和验证误差RMSE为2～4d，相对误差NRMSE均小于10%；各区域成熟期调参误差RMSE均小于4d，验证误差RMSE为3～7d，除豫西区外，各区域调参及验证期间的成熟期相对误差NRMSE均小于10%。表明CERES-Maize模型对河南省各区域夏玉米发育期模拟精度均较高。未来气候变化影响模拟结果表明：A2和B2情景下，夏玉米营养生长期平均缩短4.7d和3.1d，全生育期平均缩短12.9d和8.6d。夏玉米生育期缩短日数与各时段增温幅度趋势一致，全省4个区域中豫西区生育期日数缩短最多。

在人工气候箱中以烤烟品种云烟87、K326、中烟100和红大为材料，采用人工模拟设置不同夜间温度，研究不同品种烤烟苗期（五叶一心-栽后25d）顶芽赤霉素（GA3）、生长素（IAA）和细胞分裂素（CTK）含量变化对夜温变化的响应。结果表明：（1）从连续夜间处理25d平均含量来看，随着夜间处理温度的升高以及处理时间的延长，4个烤烟品种烟苗顶芽内源激素对夜温响应存在一个转折温度点，其中CTK响应转折点为夜温11℃或15℃，GA3响应转折点为夜温11℃，各激素含量最大值主要集中在夜温处理后的5～20d。（2）从各品种响应来看，夜温升高更有利于烤烟苗期顶芽CTK、IAA的合成积累，其中云烟87在夜温11℃处理第20天时CTK含量达到最高值51.23mol·L-1，第5天时IAA含量最高（29.27mol·L-1）；中烟100在夜温11℃处理第10天时CTK含量最高（51.03mol·L-1），第5天时IAA含量最高（32.72mol·L-1）；K326在夜温15℃处理第10天时CTK含量最高（44.65mol·L-1），在夜温19℃处理第20天时IAA含量最高（35.47mol·L-1）；红大在夜温19℃处理第15天时CTK含量最高（50.61mol·L-1），第20天时IAA含量最高（29.57mol·L-1）。

高原山区土地资源短缺、人地矛盾突出，应对气候变化的能力尤为脆弱，探讨高原山区环境因子对粮食气候产量的影响，可为山区土地资源的合理利用和保护提供科学依据。本文利用云南省各县1985-2012年平均粮食单产数据，采用生物模型Logistic函数模拟趋势产量，以计算气候产量。提取同时期气候、地形、土壤等17个环境因子，利用相关分析、冗余分析（Redundancy analysis，RDA）等统计分析方法探究环境因子对山区气候产量的定量影响。结果表明：研究区多年平均气候产量为-0.15～-0.01t·hm-2，且研究时段内呈降低趋势；气候产量与土壤全钾含量呈极显著负相关，与坡度、坡向呈极显著正相关，与其它14个环境因子无显著相关性。RDA分析结果表明，坡度、坡向、土壤碳氮比、气温、土壤pH、土壤全钾含量6个环境变量为最小解释变量组合。坡度是影响山区粮食生产的关键性环境因子之一，与粮食实际产量呈负相关，而与气候产量呈正相关。坡度单因子可解释44.62%的粮食实际产量、26.29%气候产量的变化。从研究结果看，气候产量相对较高的地区通过坡改梯、土壤培肥等手段提高粮食单产是气候变化前提下维持区域粮食生产安全的有效途径。

根据安徽省1961-2013年常规气象资料和1980-2011年中稻产量资料，采用数理统计、Morlet小波分析和ArcGIS的空间分析功能，对安徽省各等级高温热害发生时间分布、年际变化、周期性及空间分布规律进行分析。结果表明：（1）1961-2013年，安徽省中季稻生育期高温热害发生频次较高的时段主要集中在7月中、下旬和8月上旬，尤以8月上旬最高，轻、中、重级高温热害平均2.15a、3.81a、4.69a发生1次，且轻度热害发生次数最多；（2）53a来安徽中稻生育期内各级别高温热害发生频次均呈先减少后增加的趋势，其中80年代发生频次最少；（3）各级别高温热害发生次数均有显著的周期性震荡规律，存在48a、28a、12a的变化周期；（4）各级别高温热害发生频次空间分布总体呈南部偏多，并由西南部向周围递减的趋势，尤以安庆最为严重；（5）安徽中稻产量与高温热害频次的相关性并不显著。

以FY-3可见光红外扫描辐射计（VIRR）L1数据为信息源，对FY-3 VIRR L1数据在陕西省云检测、地表温度、温度植被干旱指数（TVDI）等反演方法进行本地化研究，同时使用IDL程序语言研制了FY-3 VIRR L1数据预处理、云检测、地表温度反演、TVDI指数法反演土壤干旱程度等应用程序，以实现利用温度植被干旱指数（TVDI）对陕西省土壤干旱程度的监测，并对检测结果进行数据反演。反演结果表明，利用FY-3 VIRR L1数据生成的TVDI与20cm土壤相对湿度具有良好的负相关性，相关系数在-0.535左右；TVDI能较好地反映陕西省土壤干旱状况，在延安、关中、陕南的TVDI反演结果与实际旱情一致性较好，但在植被覆盖较差的榆林部分地区，反演结果与实际旱情差异较大。

2014/2015年冬小麦全生育期内，主产区大部光、温、水气象条件匹配较好，干旱、干热风等农业气象灾害发生范围小、影响程度轻。油菜全生育期内，主产区大部光热较充足，土壤墒情适宜，冬季阶段性低温雨雪天气使部分地区油菜受冻，但总体影响偏轻。全生育期内气象条件整体利于冬小麦、油菜生长发育及产量形成。