通过推算历年二十四节气的划分时间，利用华北地区63个气象站点1961-2014年逐日地面观测资料，分析每个节气期间平均气温、最高/低气温、≥0℃积温的线性变化趋势；基于春分、秋分日计算分析研究区各站点无霜期的终/始日与春分/秋分日差值和无霜期≥0℃积温的时空分布变化特征。结果表明，华北平原气温（平均、最高、最低）最高为大、小暑节气，最低为小、大寒节气。无霜期由北向南递增，终霜日平均发生在春分节气，沿纬度方向由南向北推迟，初霜日平均发生在霜降节气，沿纬度方向由南向北提前。1961-2014年华北地区二十四节气内热量资源（气温、≥0℃积温）均呈现上升趋势，冬春季的节气升温幅度大于夏秋季。雨水节气平均气温、最高、最低气温增幅在二十四节气中最大，分别为0.63、0.74和0.53℃·10a-1。最低气温增幅大于平均气温和最高气温，对气候增暖的贡献较大。近54a来研究区无霜期内≥0℃积温平均增加442.8℃·d。气候变暖同时延长了华北地区的无霜期，研究区无霜期气候倾向率平均为3.9d·10a-1，该变化由初/终霜日的变化共同作用引起，且春季终霜日提前（气候倾向率为2.1d·10a-1）比秋季初霜日推迟（气候倾向率为1.9d·10a-1）更明显。

农田蒸散（ET）准确估算与区分对理解土壤-植物-大气连续系统水分传输动力学过程和调控机制具有重要意义。本研究基于FAO-56 Penman-Monteith（PM）模型计算参考作物蒸散量（ET0），运用双作物系数法计算黄土高原东部地区旱作玉米田2011-2012年蒸散（ETFAO），以同期涡度相关系统实测值（ETEC）作为标准值对双作物系数法计算结果进行评价，并将玉米田ET区分为土壤蒸发和作物蒸腾。结果表明：2011年春玉米生长季ET0、ETEC和ETFAO分别为628、400.3和492.7mm，双作物系数法RMSE、AAE和R2分别为0.864mm·d-1、0.678mm·d-1和0.755，且R2达极显著水平（P＜0.01）；2012年三者分别为553、372.6和441.4mm，RMSE、AAE和R2分别为0.676mm·d-1、0.693mm·d-1和0.781，R2亦达极显著水平（P＜0.01），说明双作物系数法在该地区模拟旱作春玉米ET有较高的精度。基于双作物系数法对ET进行区分表明，2011年全生育期土壤蒸发和作物蒸腾分别占ET的36.4%和63.6%；2012年分别占ET的31.7%和68.3%，说明旱作春玉米田ET主要来自春玉米蒸腾。

以南方地区15个辐射站1981-2014年逐日常规气象资料和大气顶层辐射（Ra）为输入参数，以辐射站观测的逐日地表总辐射量（Rs）为对照，分别利用1981-2009年气象资料以及5种经验模型（?ngstr?m-Presscott模型、Bahel模型、Bristow-Campbell模型、Chen模型和Hargreaves模型）和12种不同参数组合形式的广义回归神经网络（GRNN）建立Rs估算模型，并对以上模型模拟效果进行对比分析，利用2010-2014年数据对各模型模拟精度进行验证，最后采用相邻站点资料建立模型，使用本站数据评价模型的适用性。结果表明：经验模型中Chen模型精度最高，其次是Bahel模型，Bristow-Campbell模型与Hargreaves模型相比在大部分站点精度相差不大。当缺乏本地资料时，Bahel模型精度最高的站点有9个，而Chen模型最适宜的站点为7个；15个站中有13个站点B-C模型比Hargreaves模型精度更高，但在武汉站和赣州站，Hargreaves模型精度更高，其RMSE降低约14%。输入参数为日照百分比时GRNN模型的平均RMSE最低，优于Bahel和Chen模型，但其各站平均RMSE相差不足2%。当仅有本站气象资料时，GRNN模型与Bristow-Campbell模型和Hargreaves模型相比，其RMSE下降约14%，但使用邻近站点数据建模时，由于光滑因子在各站差异较大，GRNN模型与Bristow-Campbell模型和Hargreaves模型精度相差不大。因此，考虑到GRNN模型建模较复杂，故认为Bahel模型和Chen模型为南方地区更适宜的Rs估算模型。

针对宁夏引黄灌区稻田过量施肥导致土壤养分利用效率低的问题，通过田间小区试验，在优化施氮条件下（240kg·hm-2），设4个生物炭水平（0、4500、9000、13500kg·hm-2），研究施用外源生物炭对稻田氮磷流失和土壤养分含量的影响。结果表明：生物炭对稻田田面水氮素动态产生影响，表现为田面水中全氮、硝态氮含量随生物炭用量的增加而降低，铵态氮表现则相反；全氮和铵态氮的最大峰值出现在第1次追施氮肥后的第2天，最大值为34.86、8.28mg·L-1；硝态氮最大峰值3.31mg·L-1出现在第2次追施氮肥后的第2天。随后均迅速下降，全氮含量在施氮肥后10d回到第1次追氮前的含量水平，并趋于稳定，铵态氮和硝态氮则在7d后。生物炭对田面水全磷未产生显著影响，全磷含量在第1次施氮肥后3d达到峰值，为3.69mg·L-1，之后迅速下降，6～7d后降至追氮前的含量水平，并趋于稳定。生物炭处理显著降低了稻田全氮流失量8.03%～13.36%，高量炭处理（13500kg·hm-2）显著提高了土壤全氮和有机质含量，提高幅度分别为41.2%和27.5%（P＜0.05）。说明生物炭对稻田磷流失、土壤全磷和速效磷含量无显著影响，对降低稻田氮素淋失表现出积极效果。

通过田间试验，在UV-B增强和施硅条件下，利用ASD便携式手持光谱仪在水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期选择典型晴天观测冠层光谱曲线，通过计算一阶导数曲线分析光谱的红边参数特征。UV-B辐射设2个水平，即对照（自然光，ambient UV-B，A）和UV-B增强（比自然光增强20%，elevated UV-B，E）；施硅设2个水平，即不施硅和施硅（硅酸钠，200kgSiO2hm-2）。结果表明：UV-B增强下水稻叶面积指数(LAI)和叶绿素含量(SPAD值)降低，而施硅可提高叶面积指数(LAI)和SPAD值，缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用。各处理间水稻冠层光谱的差异主要体现在近红外波段，UV-B增强使水稻近红外波段反射率降低，施硅使近红外波段反射率上升。UV-B增强使水稻光谱红边位置蓝移，施硅使红边位置红移。随着生育期推移，水稻光谱红边位置、红边幅值和红边面积均呈现先增后减的趋势，且在拔节期达最大。

探明准双周大气低频振荡对中国褐飞虱迁入的影响，可为褐飞虱的延伸期预报提供重要的参考依据。根据1979-2015年中国105个植物保护站的逐日褐飞虱灯诱资料、同期NCEP/NCAR全球逐日气象再分析资料，筛选出具有典型褐飞虱偏重以上发生特征的年份（2010年），分析江岭稻区褐飞虱迁入量与准双周低频大气振荡之间的关系；利用HYSPLIT轨迹计算模型对迁入典型站点的褐飞虱种群作后向轨迹分析，探讨大气低频流场对褐飞虱迁飞路径和虫源地的影响。结果表明：（1）2010年8-9月江岭稻区褐飞虱迁入量存在显著的10～20d振荡周期；（2）同期850hPa和925hPa两个高度的风场、位势高度场及垂直速度场均存在10～20d的显著低频周期，且褐飞虱迁入量的低频振荡与这些大气物理量的低频振荡呈显著相关；（3）前期江岭稻区主要受低频西南风的影响，褐飞虱种群随西南风由西南稻区向江岭稻区输送，后期部分褐飞虱种群随东北风由江淮稻区向江岭稻区输送；（4）褐飞虱种群的后向轨迹模拟计算结果，进一步验证了迁入江岭稻区的褐飞虱的轨迹和虫源地与低频风场的盛行基本一致。

基于全国气象台站实时和历史同期观测数据，利用作物气候适宜度模型结果，分析了2016年玉米、一季稻、晚稻、大豆和棉花等主要秋收作物生长季的农业气象条件。结果表明：玉米、一季稻、晚稻、大豆和棉花主要生长季内，产区大部≥10℃积温偏多100～300℃·d，热量条件好，降水量与常年持平或偏多，大部地区土壤墒情适宜；农区大部夏季光照充足，利于水稻、玉米和大豆等开花授粉和灌浆结实及棉花开花结铃；全国农区总体光温水匹配较好，关键生育期内低温、阴雨寡照、干旱等灾害影响偏轻，利于秋收作物生长发育和产量形成。但长江中下游地区先后洪涝高温、华北黄淮部分地区渍涝害、东北和西北部分地区夏伏旱等灾害影响作物单产提高。