基于湿润指数，利用黄河流域及周边1960-2020年113个气象站点日值气候数据，通过气候倾向率、Morlet小波、简单相关分析和Hurst指数等方法，分析近61a黄河流域干湿状况时空演变特征，预估黄河流域未来干湿变化趋势，以期为流域防旱减灾、合理利用气候资源提供科学依据。结果表明：（1）空间上，黄河流域年和季节湿润指数呈现为东南部高、西北部低。流域年、春秋两季以变干为主，湿润指数呈显著下降的站点占总站点的比例分别为5.31%、7.96%、6.19%；流域夏、冬季以变湿为主，湿润指数呈显著上升的站点占比分别为10.62%、13.27%。（2）年际变化上，1960-2020年黄河流域年和季节湿润指数均无显著变化趋势。流域全年、春、夏、秋、冬季分别处于半湿润、半干旱、半湿润、半湿润和半干旱状态。黄河流域年和季节湿润指数存在多时间尺度的周期振荡特征，第一主周期分别为3a、26a、14a、3a和15a。（3）降水量、相对湿度与湿润指数呈极显著正相关，日照时数与湿润指数呈极显著负相关，均为黄河流域湿润指数的主要驱动因素。（4）黄河流域年和季节湿润指数的Hurst指数均大于0.50，表明流域年、春季和秋季气候将持续变干，夏季和冬季气候将持续变湿。

针对宁南地区红梅杏防霜棚夜间棚内环境温度长期低于棚外，即出现了“冷室效应”，未达到预防霜冻效果，依据质、热平衡原理分别研究防霜棚覆盖层、棚内湿空气和土壤层的热量收支情况，以及防霜棚系统在棚布覆盖-次日收拢时段棚内热量蓄积情况；分析棚内主要热湿参数的动态过程，以此探究防霜棚内相对湿度及湿空气状态变化对相变潜热的影响和棚内“冷室效应”的产生机理，为改进设计提供理论依据，以达到有效预防霜冻灾害的目的。结果表明：（1）春、秋季夜间棚内出现“冷室效应”时土壤层和覆盖层均因热损失较高成为失热部分，而棚内湿空气因得到热量较多成为得热部分。（2）春、秋季棚布覆盖-次日收拢时段棚内累计得热量低于累计失热量，导致棚内热量失衡。（3）棚内湿空气热湿参数与棚外热湿参数存在显著差异（春季棚内的饱和水汽压除外）；夜间棚内水汽密度与露点温度的动态变化过程均可反映因蒸发及冷凝而产生的潜热变化规律；棚内低温和较高的水汽密度使饱和水汽压与实际水汽压无限接近，导致棚内相对湿度持续偏高。红梅杏防霜棚夜间累计得热量始终小于累计失热量，土壤层和覆盖层为最主要的热损失部分，在热量失衡的情况下出现了“冷室效应”。

为了在气象要素类型不完整条件下采用Penman-Monteith方法估算小麦生长季蒸散量，运用2014/2015和2015/2016年度两个小麦生长季新乡历史日天气预报数据和对应日气象实测数据，以及修正后的太阳辐射参数和调节系数，首先验证天气预报气温值的准确性，并以预报气温为基础，估算实际水汽压和太阳辐射，最后利用天气预报气温和平均风速值，以Penman-Monteith公式为基础估算参考作物蒸散量。结果表明：日天气预报温度数据可以代替气温观测数据；用天气预报中的最高和最低气温估算的水汽压和太阳辐射能满足Penman-Monteith公式的要求；用天气预报数据估算的辐射项的精度高于空气动力项的精度。总体上，用天气预报数据估算的日参考作物蒸散量中辐射项的精度高于空气动力项，用天气预报估算值总体偏低，但低估范围在7%之内，经统计分析，用天气预报估算与利用Penman-Monteith估算的日参考作物蒸散量相关性较高（R2=0.77）。因此，采用日天气预报的气象资料估算参考作物蒸散量这一方法可行，建议在干旱半干旱地区采用辐射法估算参考作物蒸散量，这给农业灌溉预报提供了理论和方法上的保证，并对指导当地农业水资源的优化配置具有参考意义。

稗草是水稻田的恶性杂草之一，严重影响水稻的生长发育和产量形成。为明确CO2浓度升高条件下稗草和水稻的光合生理响应及其竞争关系变化，以吉粳88为研究对象，利用开放式CO2浓度富集系统（FACE系统）开展模拟试验。试验设置2个CO2浓度，分别为自然大气CO2浓度（400µmol·mol−1）和高CO2浓度（550µmol·mol−1），高CO2浓度环境应用FACE系统进行调控；每种CO2浓度处理中设2种种植方式，分别为清种水稻和水稻与稗草混种，稗草与水稻种植密度比为1:5，在水稻各生育期测定相应的光合生理指标并进行分析。结果表明：CO2浓度升高使水稻每穴穗数显著增加，结实率也有所提高，最终使水稻产量显著提高；稗草与水稻混种使水稻结实率显著降低，水稻千粒重显著增加，最终使水稻产量显著降低；CO2浓度升高和稗草互作使水稻千粒重显著提高，但对产量影响并不显著。CO2浓度升高使水稻干物质量显著提高，稗草使水稻干物质量显著降低；而CO2浓度升高和稗草互作对水稻干物质影响不显著。CO2浓度升高使水稻剑叶净光合速率、胞间CO2浓度及SPAD值显著升高，使水稻剑叶气孔导度和蒸腾速率显著降低，稗草显著降低了水稻剑叶净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率、瞬时水分利用效率及SPAD值；CO2浓度和稗草互作使水稻剑叶净光合速率先降低后升高。水稻抽穗后CO2浓度升高对水稻光合作用的影响大于稗草对水稻光合作用的影响。

基于气候适宜度模型，利用Anusplin软件对中国北方谷子一作区314个气象站点谷子生长季气候资源和气候适宜度进行1km×1km的精细化插值，分1960-1989年、1990-2019年两个气候年代对其空间分布和年代变化特征进行分析。结果表明：（1）北方谷子生长季气候资源呈现出日照时数由东到西、由南到北递增，累积降水量由北向南、由西向东递增，平均气温南高北低的空间分布；随着气候变暖，研究区谷子生长季平均气温呈上升趋势，日照时数和累积降水量均呈下降趋势。（2）北方谷子生长季气候适宜度呈现出温度适宜度由东向西、由南向北递减，降水适宜度由西北向东南递增，日照适宜度由西北向东南递减的态势；由于气候变暖，温度适宜度和降水适宜度高值区增多，日照适宜度高值区减少。（3）根据综合气候适宜度的计算结果，利用自然断点法将其划分为最适宜、适宜、次适宜和不适宜4个等级。1960-1989年（前30a）北方约21.5%的地区为谷子种植气候最适宜区，随着气候变暖，1990-2019年（后30a）约有10.5%的地区从适宜区转变为最适宜区，主要分布在山东、山西一带，未来可以考虑在该区域根据实际情况扩大种植规模。

以土壤水分时间序列特征提取和形态匹配为基本操作，提出了一种基于特征曲线的自动土壤水分观测数据异常值检测新方法。首先确定检测序列X和模板序列Y的长度和范围，利用经验模态分解（EMD）方法对序列X和Y进行分解，分别获得特征重构序列C和序列Q，然后利用动态时间归整（DTW）算法对重构序列做匹配对齐操作，分别形成序列C'和Q'，通过序列C'和Q'计算获得变异序列D'，并将序列D'中变异系数超过门限值threshold的异常元素或异常片段标记出来，最终实现检测序列X中异常点的定位。运行实例表明：（1）检测方法无需引入土壤物理常数和气象条件等外在影响因素，避免了土壤水分计算过程中加入高低阈值、变化率阈值等相关参数。（2）方法使用同一站点相同深度的土壤水分连续数据，无需多站数据对比，且对于检测序列X和模板序列Y没有严格的长度一致性要求，因而计算更加灵活，适用性较强。（3）方法流程清晰，输入和输出对象简单明确，较为适合进行计算机编程开发和业务化运行部署。

2021年秋季（9−11月），全国平均气温为10.5℃，较常年同期偏高；全国平均降水量为157.9mm，为1961年来最高值，尤其西北地区、华北、黄淮区域平均降水量均为1961年以来历史同期最高值；全国平均日照时数为564.9h，为1961年以来第9低值。东北地区大部初霜期较常年明显偏晚，全国秋收区光温条件总体利于作物灌浆成熟和收晒。西北地区东部、华北大部和黄淮北部秋季前期多雨和寡照突出，属典型“埋汰秋”，麦播期普遍推迟7～15d，秋季中后期天气转好，冬小麦播种速度加快。秋末华北、黄淮、西北地区东部冬小麦发育期较常年普遍偏晚7～25d，处于分蘖期的占比低于常年和2020年同期，全国冬小麦晚弱苗比例高于常年和2020年同期。南方大部地区秋播期间农田土壤墒情适宜，冬小麦、油菜播种和出苗顺利，发育期基本接近常年。