利用1960-2014年晋陕蒙三省75个气象站逐日平均气温实测数据，采用多元线性回归模型的积温空间模拟方法和气候倾向率法，对晋陕蒙地区1960-2014年日平均气温稳定≥10℃积温的时空特征进行分析。结果显示：（1）从整个分析期来看，1960-2014年晋陕蒙地区日平均气温稳定≥10℃积温总体呈上升趋势，近55a积温增速为74.60℃·d·10a-1，93%的气象站点积温增加趋势显著（P＜0.05），仅有7%的站点变化趋势不显著。（2）从空间分布来看，分析期内≥10℃积温平均值呈现由低纬度向高纬度、由低海拔向高海拔逐渐减少的规律。（3）从各年代积温线的移动情况看，＜1600℃·d、1600～3200℃·d占的区域面积占总面积比例呈现逐年代降低的趋势；3200～4500℃·d的区域面积占总面积的比例呈现逐年代升高趋势；＞4500℃·d所占区域面积占总面积的比例在1970-1979年、1980-1989年呈降低趋势，在1990-1999年、2000-2014年呈升高趋势。（4）从时段Ⅰ（1960-1989年）和时段Ⅱ（1980-2014年）气候带的变化情况看，中亚热带从无到有，北亚热带、暖温带区域面积逐渐增加，中温带和寒温带区域面积逐渐减少，气候带在气候变暖背景下呈北移西扩的趋势。总体上，≥10℃积温呈现出向高海拔扩张和高纬度北移的趋势。

利用黄河流域102个气象站点1961-2013年气象数据，选用相对湿润度指数作为干旱指标，探讨年尺度和季节尺度干旱的时空分布特征，并尝试利用偏导数方法计算分析相对湿润度指数的气候要素敏感性及其与气候要素间的相关关系。结果表明：黄河流域上游旱情比中游和下游地区偏重，春夏秋冬各季分别处于中旱、轻旱、中旱和特旱状态，全年尺度处于特旱程度，季节和全年尺度的相对湿润度指数均呈现从西北到东南递增的变化趋势，春季、秋季和全年尺度特旱区域主要分布在陕西、山西、宁夏北部以及内蒙古地区，而气象干旱减缓的站点主要分布在黄河流域上游地区，干旱增强的站点主要分布在黄河流域东南部。相对湿润度指数对太阳辐射和相对湿度呈正向敏感，对温度和风速呈负向敏感。上游和中游地区夏季相对湿润度指数最敏感要素分别为太阳辐射和平均温度，全流域春季、秋季、冬季和全年尺度对相对湿度最敏感。全流域春季和夏季与相对湿润度指数相关性最强的要素均为相对湿度，上游和下游地区秋季的主控要素为太阳辐射，上游、中游和下游地区冬季则分别与温度、风速和风速相关性最强。全年尺度上，上游、中游和下游地区相对湿润度指数变化的主控要素则为太阳辐射、相对湿度和相对湿度。

水热生态特征是农林复合系统的重要研究内容，该主题研究对计量农林复合系统生态效益、优化复合系统结构配置、实施调控管理等具有重要的理论指导作用。本文基于CNKI、Science Direct、Springlinker、CABI Abstracts等数据库检索平台及中国林业科学院图书馆中文书籍数据库，检索分析了1980年以来有关研究农林复合系统对辐射、蒸散或蒸腾、土壤水分、根系、水分利用效率影响特征的中英文文献，概述了近35a来农林复合系统水热生态特征研究进展，并从研究内容及方法等角度提出展望，以期为进一步深入开展农林复合系统结构与功能研究提供参考依据，进而促进复合农林业学科发展。分析表明：（1）农林复合系统具有调控太阳辐射分布及冠层热量平衡等作用，但对光质、光谱等的影响效应鲜有详尽文献报道；（2）水分效应及其影响机理研究缺少整体性和系统性，致使相关结论难以形成统一的认识；（3）种间水分关系研究虽已取得一定进展，但有待从种间土壤水分利用来源及运移过程、水分消耗过程及强度的差异特征等角度，综合研究种间竞争与互补的时空变化格局及其调控机制等方面；（4）已有研究数据主要来自试验观测，影响研究结果的代表性，亟待加强模拟研究工作。

2014年9-10月设计小麦盆栽试验，设置常规施氮处理（CK）、氮肥添加葡萄糖（G）、氮肥添加葡萄糖和巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium，GY）、氮肥添加秸秆（S）、氮肥添加秸秆和巨大芽孢杆菌（SY）5种处理，通过观测小麦苗期温室气体排放、土壤碳氮环境以及微生物菌群等变化，以分析研究不同碳源和巨大芽孢杆菌对土壤温室气体排放和微生物的影响。结果表明：（1）在施氮的同时增施葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢杆菌处理（GY），对土壤微生物碳含量变化影响不显著，但降低土壤观测物种数与物种多样性；明显抑制硝态氮和铵态氮的增加，继而抑制N2O排放量的增加，同时促进了旱地土壤对CH4的吸收。（2）若用秸秆代替葡萄糖，在施氮的同时增施秸秆（S），显著减少小麦苗期土壤硝态氮含量，但对N2O排放影响不显著。与秸秆相比，葡萄糖能快速提供有机碳，作为碳源更能体现巨大芽孢杆菌改善土壤微生物菌群、减少硝态氮生成及N2O气体排放的效果。

2013-2015年在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站，设置秸秆还田(S)和秸秆还田结合秋覆膜（AM+S）两个春玉米种植处理，其中秸秆还田仅在2013年秋季进行，以裸地种植春玉米为对照(CK)。采用EcH2O土壤水温数据采集器实时观测不同处理的土壤水分和温度动态，结合玉米生长特性，研究秸秆还田结合秋覆膜对春玉米生长和水分利用效率的影响。结果表明，AM+S处理极显著增加了0-50cm土层的地积温和土壤体积含水量，增加了春玉米的耗水量，2014年和2015年春玉米播前1m土层分别较CK多贮水83.92mm和92.68mm。但2014年各处理籽粒产量差异不显著，AM+S处理春玉米水分利用效率显著低于CK和S处理；而在2015年，AM+S处理显著促进了玉米干物质积累，增加春玉米产量，春玉米产量和降水利用效率分别达到13560kg·hm-2、58.52kg·hm-2·mm-1，较CK和S处理分别同时提高97.96%和62.83%，籽粒产量水分利用效率(WUE)达到47.09kg·hm-2·mm-1，较CK和S处理处理分别提高90.34%和65.58%。本研究表明，在雨养农田较干旱的年份，采用秸秆一次性还田结合秋季覆膜技术，是解决半干旱区秸秆过剩，提高半干旱地区春玉米翌年产量和农田水分利用效率的较优方案。

为了更精确掌握水分在作物模型中的贡献，通过田间设置5种不同程度的水分控制试验，分别选择冬小麦抽穗期（2011年4月18日）和开花后期（5月5日）两个典型日，利用Li-6400光合作用仪测定冬小麦叶片气孔导度和光合速率的日变化及其光响应过程，并利用SPSS软件进行分析；考虑土壤湿度因子，对气孔导度模型（Jarvis模型）和光合模型（非直角双曲线模型）进行修订，利用实测资料拟合得到各项参数，并分析其模拟效果。结果表明,气孔导度、光合速率的日变化与土壤水分含量间呈正相关关系，土壤含水量越少，气孔导度、光合速率越小。加入土壤湿度因子的气孔导度和光合作用模型，两个指标均具有更好的模拟效果，实测值与模拟值之间的相关系数由修订前的0.907、0.769分别提高至0.967、0.987，实测值与模型回代值之间的相关系数也由修订前的0.572、0.316分别提高至0.768、0.874，且均方差均显著降低。因此，土壤湿度对调节冬小麦叶片气孔导度和光合作用非常重要，在气孔导度模拟和光合作用模拟中不能忽略土壤湿度的影响。

考虑气候因子间多重共线性及其与粮食产量间复杂的非线性关系，本文在HP滤波分离出气候产量的基础上，尝试引入基于三次B样条变换（Spline-PLSR）和内部嵌入GRNN的两种非线性偏最小二乘模型（GRNN-PLSR），利用1961-2008年气候因子数据建立气候产量计算模型，以2009—2013年数据进行拟合检验，并与常用的C-D生产函数法计算的气候产量进行比较。结果表明，Spline-PLSR法在拟合气候因子变化对粮食产量影响时预测精度较高。而且，与C-D生产函数法相比，Spline-PLSR所需要素较少，操作简单，相对误差最高仅为13.6%；与GRNN-PLSR法拟合结果相比，Spline-PLSR相对误差波动较小，因此，基于三次B样条变换的非线性偏最小二乘法建模较适合拟合气候产量。

分别以 9023、9035、9036为早熟、中熟、晚熟水稻的代表品种，应用人工气候箱在孕穗开花期进行低温处理，旨在分析沈阳地区孕穗开花期不同强度低温对不同熟期水稻叶片气孔导度的影响。低温设置以前一天相同时刻的温度值为基准，设比外界温度低3℃（D3）和低5℃（D5）两个处理水平，持续处理5d，以自然条件下生长的水稻为对照（CK），利用LI-6400光合测定仪测定水稻倒2叶的CO2响应曲线和光响应曲线。结果表明：（1）CO2响应过程中，与CK相比，D3和D5的持续低温处理皆可导致9035和9036的气孔导度显著降低，而9023（早熟）仅D5的持续低温导致其气孔导度降低；（2）光响应过程中，与CK相比，D3和D5的持续低温处理使9035（中熟）和9036（晚熟）气孔导度降低，且降低幅度随低温强度的增强而增大，但持续低温处理显著增加了9023（早熟）的气孔导度（P<0.01）；（3）气孔限制是引起9035（中熟）遭遇低温后光合速率下降的主要原因，而9023（早熟）和9036（晚熟）光合速率的变化主要由非气孔限制导致。说明中熟（9035）和晚熟（9036）水稻品种对低温处理响应较敏感，而早熟（9023）品种对低温不敏感。

为了解低温对莲雾苗的影响，采用盆栽方法在人工气候箱内对1a生莲雾嫁接苗(黑珍珠)进行低温处理，日最低温度(Tmin)分别设定为2.0、1.0、0.0、?1.0、?2.0℃，气温日较差分别设为15℃和6℃，按照固定程序设置日内温度变化过程，每个处理持续1～3d。处理结束当日分别对莲雾苗形态和生理生化指标进行观测,常温下放置10d后再观测其恢复状况，依此对造成莲雾苗叶片和枝条受害的界限低温进行分析，初步构建莲雾苗冷害指标等级。利用地理移置试验观察莲雾苗形态的变化，以对人工控制试验建立的指标进行检验和订正，得到莲雾苗低温危害等级指标。结果表明，地理移置试验结果与人工控制试验结果相一致。莲雾苗的冷害指标等级分别为：（1）Tmin≤?2℃致死，（2）?2℃＜Tmin≤?1℃严重受冻，（3）?1℃＜Tmin≤2℃中度受冻，（4）2℃＜Tmin≤5℃轻度受冻，若Tmin在2~5℃间持续3d以上，且持续时间越长，温度越低，莲雾苗的部分叶片会因低温而干枯脱落，并影响后期生长；（5）Tmin＞5℃正常生长。

为了探究福建复杂地形下的烤烟气象灾害风险，规避或减轻气象灾害可能造成的损失，利用福建省烟区28个县（区）的1972-2014年气象资料，2008-2013年烤烟产量、面积及其它社会经济资料，构建由致灾因子危险性、烤烟脆弱性和烟区防灾减灾能力组成的多灾种综合风险区划指标体系，采用层次分析法—熵权法量化计算各指标权重，利用加权综合法计算综合灾害风险指数，基于GIS技术开展烤烟气象灾害综合风险区划。结果表明：福建烟区气象灾害综合风险呈现由东南至西北逐级增加的趋势，轻度气象灾害综合风险区主要分布在龙岩市中东部、三明市东部和南平市东部的部分地带；中度灾害风险区主要分布在龙岩市西部，南平和三明两市介于东部和西部之间地带；重度以上风险区主要分布在南平和三明两市的西北部山区，其中1000m以上高海拔地区存在严重气象灾害风险。

为了快速、无损地监测花生冠层LAI，获取其长势信息，于2014年通过大田试验选用5个品种花生作为供试品种，使用ASD FieldSpec HandHeld便携式野外光谱仪采集花生不同生育时期的冠层高光谱数据，同时使用SUNSCAN冠层分析系统实测花生冠层叶面积指数（LAI），并应用光谱微分技术和统计分析技术，分别分析4种光谱形式和6种植被指数与LAI的相关关系，建立估算模型。结果表明：高光谱反射率及其光谱变换形式中最优波段与LAI的相关性均极显著，其中一阶微分光谱ρ'在793nm波段处构建的估测方程对花生冠层LAI的估算效果最好（r=-0.5391，P＜0.01，RE=0.2497），其模拟值与实测值的拟合度达极显著水平（R=0.4435，P＜0.01）；一阶微分光谱ρ'在734nm波段处LAI的实测值与模拟值的拟合效果最好（R=0.5485，P＜0.01）。6种植被指数所选的最优组合波段与LAI均通过了0.01水平的显著性检验 （r≥0.5731，P＜0.01），其中归一化植被指数NDVI[760，976]对花生冠层LAI的估算效果最好（r=-0.6421，P＜0.01，RE=0.2167），模拟值与实测值的拟合度达极显著水平（R=0.6731，P＜0.01），且优于ρ'对LAI的估算效果；LAI实测值与模拟值拟合效果最好的为DVI[760，976] （R=0.6893，P＜0.01）。研究结果表明一阶导数光谱和植被指数对花生冠层LAI的估算精度均较高，植被指数的估算精度尤高，研究同时进一步证实了导数光谱和植被指数能较好地消除土壤、大气等环境背景信息的影响。