中国农业气象

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2016, 37(05): 1.

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气候变化对天山北坡经济带设施农业气候适宜性的影响

张山清，普宗朝,李新建，吉春容，傅玮东，宫恒瑞，蒲洁

2016, 37(05): 495-504. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.001

摘要 ( 757 )

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新疆天山北坡经济带冬季寒冷且漫长、日照时数少、部分地区多大风，气候条件对设施农业生产总体不利。开展气候变化对该地区设施农业气候适宜性的影响研究，对适应气候变化，科学制定天山北坡经济带设施农业布局和发展规划具有重要意义。利用天山北坡经济带35个气象台站1961-2014年逐年≤0℃负积温、12月-翌年2月日照时数和10月-翌年4月大风日数资料，通过线性趋势分析、累积距平和t检验以及基于ArcGIS的混合插值法对各要素的时空变化进行分析。结合实际调查获取的设施农业气候适宜性区划指标，对比分析了1988年前、后天山北坡经济带设施农业气候适宜性区划的变化。结果表明：天山北坡经济带≤0℃负积温具有高山带多，平原次之，中、低山带少；12月-翌年2月日照时数高山带和平原少，中、低山带多；10月-翌年4月大风日数峡谷地带及风口和风线多，平原和山区少的特点。1961-2014年天山北坡经济带≤0℃负积温、12月-翌年2月日照时数和10月-翌年4月大风日数分别以50.67℃·d·10a^-1、20.52h·10a^-1和1.31d·10a^-1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势，上述各要素分别于1988、1987和1987年发生突变。受其影响，1988年后较其之前，设施农业适宜区和次适宜区面积分别增加14466.0km² 和4929.7km²，不适宜区减小19395.6km²。

北方设施菜地土壤N₂O排放通量日变化及最佳观测时间确定

徐钰，刘兆辉，石璟，魏建林，李国生，王梅，江丽华

2016, 37(05): 505-512. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.002

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选择不同季节的4个N₂O高排放通量日（2012年8月28日和12月27日、2013年3月14日和6月14日），利用静态暗箱-气相色谱法对设施菜地土壤N₂O排放通量进行连续24h原位观测，以探讨其日变化特征，并确定1d内的最佳观测时间。结果表明，设施菜地施肥后(2012年12月27日除外)N₂O排放通量呈明显的单峰型日变化规律，排放峰值一般出现在14：00左右，比气温峰值时间滞后约2h。同茬作物基肥后第13天与追肥后第2天相比，前者N₂O日排放通量峰值和日均排放通量分别较后者高3.4～12.9倍和6.8～7.0倍。相关分析表明，4个典型日内，仅2012年12月27日的N₂O排放通量与气温、3cm地温和10cm地温无显著相关，其它日均呈显著正相关。说明观测日土壤温度处于N₂O形成适宜范围内，且气温日较差较大时，温度才是影响N₂O排放通量日变化的主要因素。对24h内N₂O排放通量的矫正分析结果表明，2012年8月28日和12月27日、2013年3月14日和6月14日分别在18：00-21：00、10：00-次日6：00、21：00、16：00-18：00的观测值，可以代表当天的N₂O排放通量。若在其它时段采样，应进行有效的矫正处理，否则会导致对典型日N₂O排放的估计偏高13.4%～240%或偏低13.1%～64.5%。

一种新型环境修复材料的制备及其功能分析

阿旺次仁，彭怀丽，朱昌雄，李峰，李锺斗，方建雄，李红娜

2016, 37(05): 513-519. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.003

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以韩国特有的五色长石黏土矿物为原料，经特殊方式加工后制成一种新型环境修复制剂（简称QE粉末）。为了探索该新型材料的基本理化性质及其在环境修复领域的应用潜质，分别研究了QE粉末对铁钉氧化及水体pH值和非接触条件下对水体理化性质的影响，以及QE粉末自身表面放热的情况。结果表明：与常规的SiO₂粉末及空白对照相比，QE粉末能降低铁钉在盐水中的氧化程度；其抗氧化性通过铁钉在盐水中氧化形成的沉淀物（Fe₂O₃）表征，QE粉末形成的棕红色絮状物最少，说明其抗氧化性最好。此外，QE粉末能调节水体pH值，并稳定在7.5左右。在非接触条件下，QE粉末可平衡水体pH值，提高水体温度，降低水体氧化还原电位；其对水体的密度、表面张力等理化性质也均有一定影响。对QE粉末表面的热分布场的测试结果表明，QE粉末的放热比SiO₂粉末增加0.1～0.6℃。最后，对QE粉末在盐碱土壤改良、石油土壤修复、水体富营养化和堆肥资源化等方面的潜在应用价值进行探讨。

五个常见日太阳总辐射模型在华北地区的有效性验证及分析

毛洋洋，赵艳霞，张祎，胡正华

2016, 37(05): 520-530. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.004

摘要 ( 764 )

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在地学、农学等领域，日总辐射量是一个很重要的参数，但相比常规气象观测站，全球辐射观测站的数量却很少，因此，太阳辐射的估算一直受到重视。本文在分析比较前人建立的太阳总辐射模型的基础上，选取较常见且有代表性的5个模型：Angstrom-Prescott模型（I）、Ogelman模型（II）、Bahel模型（III）、日照百分率和气温日较差综合模型（IV）和刘可群等模型（V）。用华北地区6个代表站点2001-2010年的逐日太阳总辐射观测数据，按照整个分析期（10a）、不同季节、不同天气3种情况，对5个模型模拟的效果进行对比与分析。结果表明：（1）5个模型在各代表站点模拟的逐日太阳总辐射值与该站实测值间具有极显著的正相关关系（P≤0.01），相关系数（R）均在0.93以上，平均绝对误差（MAPE）均在9.68%～17.56%，归一化均方根误差（NRMSE）在12.47%～23.12%，模拟结果大多为“好”，个别为“可以接受”，说明5个模型及相应的系数适合估算华北地区日太阳总辐射。（2）分析期内，5个模型在6个站点的MAPE平均值分别为14.28%、14.93%、12.78%、12.27%、13.01%，相应的NRMSE平均值分别为18.80%、19.71%、17.09%、16.27%、17.24%，模拟结果为“好”，其中模型IV误差最小，但与模型III和V无显著差异。（3）模型I-V的MAPE平均值在春季依次为11.97%、12.19%、11.17%、10.86%、11.24%，相应的NRMSE平均值依次为15.46%、15.75%、14.27%、13.95%、14.27%；夏季MAPE平均值依次为14.46%、15.47%、13.32%、12.45%、13.36%，相应的NRMSE平均值依次为18.89%、20.21%、17.21%、16.22%、17.05%；秋季MAPE平均值依次为14.81%、15.65%、12.67%、12.19%、12.20%，相应的NRMSE平均值依次为18.94%、20.00%、16.66%、15.94%、15.95%；冬季MAPE平均值依次为18.08%、18.56%、15.19%、14.99%、14.11%，相应的NRMSE平均值依次为22.52%、23.28%、19.42%、19.06%、18.31%。总体上，四个季节的模拟结果大多为“好”，个别为“可以接受”；春、夏、秋季，模型IV误差最小；在冬季模型V最小，模型IV次之。（4）模型I-V的MAPE平均值，在有日照时，依次为11.23%、12.03%、9.52%、9.32%、9.94%，相应的NRMSE平均值依次为14.92%、15.92%、12.75%、12.44%、13.13%。模拟结果均为“好”，其中模型IV误差最小；无日照时，MAPE平均值依次为49.25%、47.92%、49.71%、46.03%、45.51%，相应的NRMSE平均值依次为61.92%、62.09%、61.89%、58.02%、55.70%，模拟结果均为“不好”。综合分析可知，5个模型均可用于估算华北地区日太阳总辐射，但模型IV即日照百分率和气温日较差综合模型精度最高。

日光温室热压风压耦合自然通风流量的模拟

方慧，杨其长，张义，程瑞锋，张芳，卢威

2016, 37(05): 531-537. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.005

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通风是温室环境调节的重要手段，通风流量计算涉及流量系数与风压体型系数，因此有必要定量分析不同通风模式下的通风流量及对应的系数，为通风调节提供理论依据。本文分析了热压风压耦合作用对通风流量的影响机理，构建了通风流量与热压风压作用关系的数理模型；采用CO₂气体示踪法测试日光温室模型(按1:5的比例缩小)在不同通风口宽度条件下的通风流量，将试验测得的通风流量、空气温度、风速和通风口宽度等参数代入模型，对模拟值与实测值进行多元线性拟合，得出拟合度最高的流量系数与风压体型系数。结果表明：当温室模型通风口宽度为3、5和7cm（相当于实际温室通风口宽度为15、25、35cm）时，热压风压耦合作用的通风流量可按G=0.81S•（H•?T/T)^0.5 +0.078S•u、G=0.63S•（H•?T/T)^0.5 +0.067S•u 和 G=0.46S•（H•?T/T)^0.5 +0.058S•u分别计算，式中S、H、 ?T、T、u分别为通风口面积、宽度、室内外温差、室外温度和风速；相应的流量系数分别为0.78、0.60和0.44，风压体型系数分别为0.04、0.05和0.07；在总通风流量中，当室外风速高于1.5m·s^-1时，风压通风流量所占总通风流量的比例均高于50%，风压通风占主导作用；当室外风速大于2.5m·s^-1时，风压形成的通风流量所占比例均大于70%，说明此条件下可忽略温度即热压的影响。

镉对不同品种水稻光合作用的影响

滕振宁，方宝华，刘洋，何洋，杨坚，何小娥，张玉烛

2016, 37(05): 538-544. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.006

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采用盆栽土培法，以对镉相对敏感的水稻品种YZX和相对耐受的品种XY-12为材料，通过对人工添加镉后（土壤中镉浓度达到5mg·kg^-1）水稻齐穂期叶片光合速率的测定，选用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和叶子飘新模型对光响应曲线进行拟合，探究镉对不同品种水稻叶片光响应特征的影响，并对不同光响应模型进行比较。结果表明，镉处理后，两个水稻品种净光合速率均表现为降低；镉对两水稻品种光响应曲线参数的影响存在差异，内禀量子效率、最大净光合速率、光饱和点均受到镉的影响，较不添加镉的对照降低，而镉处理后水稻剑叶光补偿点却大大增加；镉促进了品种YZX的暗呼吸作用，但对品种XY-12却表现为抑制作用；总体上，品种XY-12对土壤中镉的耐受性强于YZX；3种模型模拟的光响应曲线均能较好地反映两品种叶片光合作用的光响应特征，但光响应参数与实测值存在差异，直角双曲线模型和非直角双曲线模型拟合的最大净光合速率（P_max）远大于实测值，并且光补偿点（LCP）和暗呼吸速率（Rd）与实测值相比存在较大差异，而采用传统的线性回归方法得到的光饱和点（LSP）却远低于实测值，叶子飘模型拟合的各项参数与实测值最为接近，并很好地弥补了其它模型的缺点。因此，该模型在反映水稻在镉毒害下叶片光合作用的光响应特征等方面具有较大优势。

低温冻害过程中枣树枝条相关生理指标的变化

吉春容，刘海蓉，罗继，杨明凤，范金霞，邹陈

2016, 37(05): 545-554. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.007

摘要 ( 656 )

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2014年1月中旬通过采集不同抗寒性枣树（骏枣和灰枣）枝条，每品种设置-10（CK）、-18、-21、-24和-27℃共5个低温处理，每个处理均分别持续5、12和24h，-10℃条件下恢复24h后测定枝条叶绿素荧光、质膜透性、膜脂过氧化、保护酶活性、渗透调节物质等指标，分析低温冻害过程中两品种枝条生理指标的变化特征。结果表明：随着处理温度的下降，枣树枝条基础荧光（Fo）逐渐上升，光系统II（PSII）光能转化效率Fv/Fm值呈明显下降趋势。枝条相对电导率逐渐增加，至-24℃时相对电导率显著上升，低温持续时间以24h低温处理变化最显著，抗寒性较强的骏枣相对电导率变幅相对较小。膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量和保护酶（超氧化物歧化酶SOD）活性呈先上升后下降的趋势，至-24℃低温处理时枝条MDA含量达到最大、SOD活性升至最高，处理温度再降至-27℃时二者均有所下降；同一处理温度下均以12h低温持续时间枣树枝条的MDA含量和SOD活性变化最显著，不同品种间骏枣MDA含量变幅较小，其受低温诱导SOD活性变化比灰枣更活跃。随着处理温度的下降，枣树枝条的渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量均逐渐增加，至-24℃低温时达最大值，随后有所下降；各低温持续时间处理均以12h的变化最显著，骏枣的变幅均显著高于灰枣。研究结果说明枣树受低温激发通过诱导不同生理生化过程的动态变化以应对冻害的影响。

15℃以上平均气温显著影响温敏雄性不育小麦BNS的育性转换

杜黎君，孙海燕，苏晴，巴爱丽，李友勇

2016, 37(05): 555-563. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.008

摘要 ( 628 )

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BNS是一个对温度敏感的小麦雄性不育系，敏感期低温表现不育，高温恢复可育。2014/2015年度小麦生育期间温度相对较高，但BNS的自交结实率比温度相对较低的2011/2012年度低50%以上。为探讨该现象产生的原因，对近4a（2012-2015年）小麦生育期的温度走向，以及温度与BNS自交结实率的关系进行分析。温度走向结果分析表明，不同冬、春温度变化显著影响BNS结实率，暖冬和寒春易降低结实率，寒冬和暖春可提高结实率。这些结果对BNS的影响可能是，暖冬穗发育加快，进入感温期早，再遇正常年份或暖春，育性转换完成快，结实率高，反之结实率低。2014/2015年度属典型暖冬和寒春气候特点，故BNS结实率严重下降。相关分析结果表明，BNS的自交结实率与播种-抽穗的各积温因子均呈负相关，而与翌年3月1日-抽穗的平均温度≥15℃有效积温和平均温度≥15℃的累积日数呈显著正相关；BNS育性转换的温度阈值为12℃，15℃以上温度对自交结实率影响显著；用两个正相关显著的温度参数建立的回归方程可预测BNS自交结实率。研究结果表明，15℃以上平均气温显著影响温敏雄性不育小麦BNS的育性转换，平均温度≥15℃有效积温和平均温度≥15℃的累积日数是两个重要的BNS育性转换温度因子参数。

西南地区水稻洪涝灾害风险评估与区划

杨建莹，霍治国，吴立，张桂香，汪天颖

2016, 37(05): 564-577. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.009

摘要 ( 828 )

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为全面评估水稻洪涝的综合风险，基于自然灾害系统理论和农业气象灾害风险评估方法，利用西南地区（重庆、四川、贵州和云南）193个气象站1961-2012年逐日降水资料、396个县（市）1981-2012年水稻产量、面积资料和17个农气站点水稻生育期数据，以及西南地区数字高程（DEM）数据，构建区域水稻洪涝灾害致灾因子危险性、承灾体暴露性、孕灾环境敏感性和区域抗灾能力指数，以及综合风险评价模型，对西南地区水稻洪涝进行风险分析与区划。结果表明：（1）水稻不同生育阶段洪涝等级风险概率分布存在明显的地区差异，洪涝危险性表现为移栽分蘖期＞拔节孕穗期＞抽穗成熟期；全生育期高、次高危险区主要分布于云南南部和东北部、贵州南部，以及四川的成都、眉山和德阳地区。（2）基于不同时间序列的水稻相对暴露率明显波动，水稻生产承灾体高、次高暴露区主要集中在四川东北部和重庆地区；孕灾环境高、次高敏感区主要位于云南北部、四川南部和贵州东南部地区；水稻洪涝低抗灾能力区主要位于贵州。（3）西南地区水稻洪涝综合风险呈由中部向四周递增的趋势，高、次高风险区主要位于贵州南部、云南南部和四川东北部地区，低风险区位于重庆南部和云南北部地区。

基于卡尔曼滤波算法的稻纵卷叶螟短期预测模型

包云轩，陈心怡，谢晓金，王琳，陆明红

2016, 37(05): 578-586. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.010

摘要 ( 736 )

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利用1994-2014年中国南方四大稻区（华南、西南、江岭和江淮稻区）代表性病虫测报站的稻纵卷叶螟逐候田间赶蛾量资料，筛选出影响各站稻纵卷叶螟发生量的关键气象因子，应用卡尔曼滤波方法分别对各站建立稻纵卷叶螟迁入期候发生量的卡尔曼短期预测模型，并计算模型的准确率、误差大小和稳定性。结果表明：（1）稻纵卷叶螟发生量与前一候和前两候的田间蛾量呈极显著正相关（P<0.01），与前一候的近地面最低气温、平均气温和最高气温呈极显著正相关（P<0.01），与前一候的地面气压呈极显著负相关（P<0.01）。（2）经1994-2011年的回检拟合和2012-2014年试报检验，卡尔曼模型的发生量预测综合平均误差为-88.63，平均绝对误差为217.72，均方根误差为605.04。发生量预测综合准确率为84.33%，平均历史拟合率为83.33%，各站卡尔曼模型的预报结果与实测值基本吻合，表明模型可以应用于稻纵卷叶螟候发生量的预测。

华北平原干旱事件特征及农业用地暴露度演变分析

陈静，刘洪滨，王艳君，王安乾，苏布达，居辉

2016, 37(05): 587-599. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.011

摘要 ( 848 )

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根据1961-2014年华北平原52个气象观测站月降水数据和区域气候模式COSMO-CLM（CCLM）输出的逐月降水预估数据，利用标准化降水指数，结合“强度-面积-持续时间”（Intensity-Area-Duration, IAD）方法，研究了华北平原过去（1961-2014年）和未来（2016-2050年）3种排放情景(RCP2.6、4.5、8.5）下，不同持续时间的区域最强干旱事件的强度-面积特征及其时空分布规律。同时，基于2000年的土地利用数据，分析了2016-2050年华北平原农业用地暴露度的演变。研究表明：（1）1961-2014年，华北平原干旱中心在空间上呈由南向北迁移的趋势。（2）相比基准期（1961-2005年），过去45a未遇的干旱事件在2016-2050年RCP3种情景下均有可能发生；RCP2.6情景下发生频率最高。（3）2016-2050年，RCP2.6和RCP 4.5情景下，华北平原农业用地干旱暴露度（即暴露面积）呈增大趋势，RCP4.5情景下干旱暴露面积增加的速率更大，RCP8.5情景下则与之相反，呈减小趋势。3种情景下暴露度峰值分别出现在2040s后期，2040s前期及2020s中期。

气候变化背景下中国主要作物农业气象灾害时空分布特征[Ⅰ]：东北春玉米延迟型冷害

张梦婷, 刘志娟, 杨晓光, 董朝阳, 刘子琪

2016, 37(05): 599-610. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.012

摘要 ( 692 )

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基于东北三省春玉米潜在种植区内65个气象站点1961-2010年逐日气象数据，以气象行业标准5-9月逐月平均气温之和与其多年平均值的距平作为春玉米冷害等级判断指标，分析东北三省春玉米生育期冷害发生概率的空间分布和年代际演变特征，并利用每月逐日平均气温与其多年平均值的距平值明确了春玉米生长时段内低温事件发生风险较大的月份。结果表明：（1）近50a（1961-2010年）东北三省春玉米冷害发生区域范围大小表现为重度＞轻度＞中度，其中轻度冷害的高发区位于吉林省西部，低发区位于辽宁省南部地区；中度冷害主要发生于黑龙江和吉林省部分地区，辽宁省发生较少；重度冷害高发区位于黑龙江省北部、东南部以及吉林省东部地区，发生频率在25%以上，低发区位于辽宁省中西部，发生频率低于5%。各等级冷害发生频率年际间总体呈下降趋势，近20a（1991-2010年），各等级冷害的发生范围明显缩小。（2）东北三省春玉米各等级冷害低温事件主要发生在5月和6月，生产实际中需关注5月和6月的温度变化及冷害发生。

2016年夏季气候对农业生产的影响

刘维，韩丽娟

2016, 37(05): 611-613. doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.013

摘要 ( 549 )

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