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2018年 第39卷 第04期    刊出日期:2018-04-20
论文
封面
2018, 39(04):  1. 
摘要 ( 177 )   PDF (1327KB) ( 250 )  
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目录
2018, 39(04):  2. 
摘要 ( 248 )   PDF (84KB) ( 280 )  
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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(Ⅲ):华北地区夏玉米干旱
万能涵,杨晓光,刘志娟,何斌,孙爽
2018, 39(04):  209-219.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2018.04.001
摘要 ( 862 )   PDF (4027KB) ( 1141 )  
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基于1961-2010年华北地区36个气象站点气象观测资料和1981-2010年23个农业气象观测站夏玉米生育期资料,以作物水分亏缺指数(CWDI)为农业干旱指标,分析华北地区夏玉米各生育阶段干旱的空间分布特征及其年代际演变趋势。结果表明:华北地区夏玉米不同生育阶段以轻旱最明显,播种-拔节阶段,大部分地区轻旱发生频率为5a一遇(20%)至3a一遇(33%);拔节-抽雄阶段,干旱空间分布特征表现为:轻旱主要集中在河北、河南、山东三省交界区域,发生频率在5a一遇至3a一遇;抽雄-成熟阶段,轻旱集中在河北中部,发生频率在3a一遇以上。全生育期轻旱主要集中在河北大部、北京和天津、河南北部和山东西部,干旱频率在3a一遇以上。1961-2010年,华北夏玉米生长季以播种-拔节阶段和抽雄-成熟阶段发生干旱的年份最多,以20世纪90年代干旱站次比最高;比较过去50a干旱演变趋势,以抽雄-成熟阶段山东东南部和河北东部区域干旱强度增加明显。研究结果说明夏玉米各等级干旱频率以轻旱最为明显,各生育阶段以播种-拔节、抽雄-成熟阶段发生干旱的频率较高;全生育期以轻旱的发生频率较高,干旱中心为河北大部、北京和天津、河南北部和山东西部,发生频率为3a一遇(33.3%)以上。夏玉米生长季全区域干旱主要发生在播种-拔节和抽雄-成熟阶段,该阶段发生干旱的范围最广。此外,不同生育阶段的干旱强度变化表现为河北北部干旱强度增加,河南南部干旱强度减小。
未来气候情景下黄淮海平原不同灌溉制度的产量补偿效应模拟
秦晓晨,周广胜,居辉,李翔翔,刘勤
2018, 39(04):  220-232.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2018.04.002
摘要 ( 1075 )   PDF (19018KB) ( 511 )  
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利用黄淮海平原典型农业气象站点生育期和产量资料对CERES-Wheat模型遗传参数进行调试,结合HadGEM2-ES气候模式在RCP8.5(辐射强迫上升至8.5W·m?2的典型浓度目标)情景下的预估结果,模拟分析未来不同时段(近期:2010-2039年、中期:2040-2069年、远期:2070-2099年)雨养条件下冬小麦的减产率(与潜在产量相比),并比较不同灌溉制度下冬小麦减产率与雨养条件下减产率的差值即灌溉制度的产量补偿效应。结果表明,经参数调试后的CERES-Wheat模型能较为准确地模拟冬小麦生长发育过程。与潜在产量相比,雨养条件对冬小麦造成的减产率在未来近、中、远期分别为47.3%、53.5%和50.9%,黄淮海平原北部Ⅰ-Ⅳ区的潜在减产率高于区域平均水平,而南部Ⅵ区的减产率仅为7.4%(近期)、12.8%(中期)和9.7%(远期)。多种灌溉策略模拟结果表明,不同生育期灌溉对冬小麦产量的补偿效应(指减产率的减少量)差异较大,北部亚区的补偿效应高于南部亚区。拔节水的补偿效应最强,对未来不同时段冬小麦产量的补偿效应为16.3~18.6个百分点;灌浆水次之,补偿效应为5.1~6.1个百分点;而越冬水补偿效应仅为0.4~0.6个百分点。两水灌溉条件下,拔节水+灌浆水的补偿效应为23.6~25.1个百分点,能够挽回雨养损失的50%左右。因此,在未来水分亏缺加剧的背景下,应注重保障拔节期的需水,灌两水情况下重点保障拔节和灌浆阶段需水。
中国北部冬麦区小麦生育期对生育阶段积温变化的响应
马倩倩,贺勇,张梦婷,张聪,许吟隆
2018, 39(04):  233-244.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2018.04.003
摘要 ( 767 )   PDF (1817KB) ( 2477 )  
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利用1993-2013年中国北部冬麦区19个农业气象观测站的冬小麦生育期及气象资料,研究了冬小麦各生育阶段积温和生育期的时空变异特征。通过皮尔逊相关性分析等方法,探究冬小麦各生育阶段积温变化对生育期的影响。结果表明:(1)播种-出苗、返青-拔节阶段≥0℃积温和越冬期负积温的值呈东高西低的空间分布,拔节-抽穗、抽穗-乳熟、乳熟-成熟和播种-成熟阶段≥0℃积温为东南低西北高,而出苗-越冬开始阶段≥0℃积温则呈东南高西北低的分布;拔节-抽穗和乳熟-成熟阶段≥0℃积温均在21%的站点上显著减少,返青-拔节、抽穗-乳熟和播种-成熟阶段≥0℃积温及越冬期负积温分别在26%、37%、21%和42%的站点上显著增加,而播种-出苗和出苗-越冬开始阶段≥0℃积温的变化较小;(2)播种和出苗期呈东部晚西部早的空间分布,抽穗、乳熟和成熟期则相反;越冬开始期呈东南晚西北早的分布,返青期则相反;拔节早的站点主要位于麦区东部。播种、出苗、返青、拔节、乳熟和成熟期分别在21%、16%、37%、26%、42%和21%站点显著推迟且多位于麦区东部,而越冬开始期和抽穗期仅在5%站点变化显著;(3)相关分析表明,各生育阶段≥0℃积温(或越冬期负积温)与多个生育期的相关性显著,生育阶段积温的变化可能直接或间接影响了冬小麦的生长发育。越冬期负积温与返青、拔节、抽穗、乳熟和成熟期相关性最大,且与冬后多个生育期呈现一致的时空变异特征,其时空变异性可能是造成冬小麦冬后生育期在时空上存在差异的原因。
中国粮食主产区参考作物蒸散量演变特征与成因分析
杨永刚,崔宁博,胡笑涛,龚道枝
2018, 39(04):  245-255.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2018.04.004
摘要 ( 688 )   PDF (10186KB) ( 833 )  
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在全球变暖的背景下,参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET0)的改变及其空间分布势必对中国粮食主产区农业水资源规划、农业用水管理等产生重要影响。本文将中国粮食主产区划分为温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区(II区)、暖温带半湿润地区(III区)和亚热带湿润地区(IV区)4个子区域,基于粮食主产区265个站点1961-2013年53a气象数据,采用FAO-56 Penman-Monteith公式计算各站点逐日ET0,利用ArcGIS空间插值、Mann-Kendall趋势检验、敏感性分析和贡献率分析等方法,对该区域ET0的时空分布规律及其成因进行分析。结果表明:(1)近53a来,中国粮食主产区年均ET0为878.9mm,整体呈显著下降趋势,速率为0.47mm·a-1(P<0.05),I、II区和IV区年均ET0分别为741.8、1079.8和924.2mm且均有所减小,但变化趋势并不明显,III区年均ET0为940.2mm,呈极显著下降趋势,速率为1.21mm·a-1(P<0.01)。(2)全区及I-IV区ET0最敏感气象因子均为相对湿度,其敏感系数分别为-1.060、-1.232、-0.784、-1.114和-1.009。(3)全区及I-III区对ET0变化贡献最大的气象因子为风速,IV区为相对湿度。(4)风速的减小是造成粮食主产区全区及I-III区ET0减小的首要原因,风速减小和日照时数缩短是造成IV区ET0减小的主要原因。

有机肥替代化肥氮对水稻田面水和土壤中氮素含量的影响
张雪丽,董文怡,刘勤,王洪媛,严昌荣,刘宏斌,陈保青,刘恩科
2018, 39(04):  256-266.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2018.04.005
摘要 ( 721 )   PDF (1397KB) ( 1281 )  
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针对洱海流域稻田氮肥施用加重洱海面源污染的问题,在等氮量替代条件下,利用大田试验研究不施氮肥(CK)、纯化肥(F)、有机肥全部替代化肥氮(M)和有机肥50%替代化肥氮(MF)四种情景对云南洱海流域水稻田面水主要氮素形态指标、土壤无机氮及全氮的影响。结果表明:(1)在洱海流域水稻季生产中,同一施肥处理在施肥1个月内,稻田水总氮(TN)、可溶性总氮(DTN)、铵态氮(?N)含量变化趋势总体一致,施肥1~4d后含量达到最大,然后逐渐下降,施肥后1个月内是防止氮素径流损失的关键期。(2)各处理中,MF处理施肥1个月内田面水TN和DTN含量较高,延长了氮素流失风险关键期。(3)在水稻收获时,不同比例的有机肥替代化肥氮均能提高0-20cm土壤全氮含量,且改变土壤无机氮主要形态。与F处理和MF处理相比,M处理降低了20-50cm土层土壤全氮含量,氮素损失增加;在0-40cm土壤中,M处理土壤无机氮以硝态氮为主,而F和MF处理以铵态氮为主。有机肥50%替代化肥氮提高了0-20cm土壤全氮,但延长了稻田氮素流失风险安全期。因此,有机无机配施在洱海流域水稻季推广应用时,应加强田间水管理,在施肥后1个月内尽可能避免田间排水。
气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响
普宗朝,张山清
2018, 39(04):  267-279.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2018.04.006
摘要 ( 747 )   PDF (20923KB) ( 1050 )  
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基于新疆102个气象台站1961-2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温资料,采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS的空间插值技术,对影响新疆核桃种植的关键气候因子(≥10℃积温、最低气温≤-25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数)的时空变化特征进行分析的基础上,结合核桃种植气候适宜性区划指标,研究了气候变化对新疆核桃种植气候适宜性及其分布的影响。结果表明:新疆≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多,北疆少;平原和盆地多,山区少”的格局,最低气温≤-25℃日数有“南疆少,北疆多;平原和盆地少,山区多”的特点,夏季最高气温≥40℃日数为“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的特点;终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈现“西部多,东部少;山区多,平原和盆地少”的格局。在上述气候要素空间分异的综合作用下,新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部平原;次适宜区在塔里木盆地大部和吐哈盆地南部;北疆大部,阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地、塔里木盆地东部为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下,近55a新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数分别以64.7℃·d·10a-1、0.48d·10a-1、0.120d·10a-1的倾向率呈显著(P<0.05)增多趋势,冬季日最低气温≤-25℃日数以-0.980d·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1986年和1997年发生了突变,受其影响,1997年后较其之前,新疆核桃种植的气候适宜区和次适宜区明显扩大,而不适宜区明显减小,气候变暖对新疆核桃种植总体趋于有利。

基于农作物灾情的长江中下游地区粮食产量损失评估
张轶,刘布春,杨晓娟,刘园,白薇,董博超
2018, 39(04):  280-291.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2018.04.007
摘要 ( 620 )   PDF (1960KB) ( 1226 )  
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利用长江中下游地区7省(市)1949-2014年农作物灾情统计数据和粮食作物单产数据,采用多元线性回归方法,构建粮食气象减产量与农作物受灾面积、成灾面积及绝收面积的回归模型,运用主成分分析法研究长江中下游7省(市)影响粮食产量的主要农业气象灾害,对因气象灾害导致的粮食产量损失进行评估。结果表明:(1)粮食气象减产量与总灾情显著相关(P<0.05),其中除湖南省外,其它各省相关关系达极显著水平(P<0.01)。粮食气象减产量与成灾面积关系更密切,依据总灾情评估粮食产量,模型的拟合优度(R2)除上海市外均大于0.9。(2)根据粮食气象减产量与干旱、洪涝、风雹、低温、台风5种灾情的相关性,建立主要灾种粮食产量模型,仅从R2数值来看,除湖南省外,其它6省(市)主要灾种模型的R2均略高于总灾情模型,但单因素方差分析表明,两类模型的R2不存在显著差异。(3)两类模型均不能解释粮食作物结构性逐年波动变化,是模型产生模拟误差的一个主要因素。本研究建立的灾损模型和产量评估模型能较好地模拟灾情与粮食产量的关系,2015年数据试报检验表明,可以将其用作长江中下游地区不同省(市)粮食产量短期预测。