基于华北地区44个气象站点1981−2020年气象、土壤和作物数据，利用农业生产系统模型（Agricultural Production Systems sIMulator，APSIM）模拟华北春玉米一年一熟和冬小麦−夏玉米一年两熟的产量、CO2和N2O排放量，解析与春玉米一年一熟种植制度相比冬小麦−夏玉米一年两熟种植制度在周年产量提高的同时温室气体排放量的变化；在此基础上，利用APSIM模型模拟不同水氮管理措施下冬小麦−夏玉米产量和温室气体排放量，并计算氮肥农学效率和水分生产力，采取归一化方法明确各处理达到高产、高效和低排多目标协同效果的主体种植制度应对气候变化的水氮智慧管理措施，以及定量气候变化背景下华北地区不同种植制度对温室气体排放量和排放强度的影响程度，明确不同水氮管理措施下周年产量、资源利用效率和温室气体排放量的空间差异性，为华北主体种植模式智慧应对气候变化提供科学依据。结果表明：（1）1981−2020年研究区域春玉米、冬小麦−夏玉米周年单位面积温室气体排放量分别为0.48×104～1.65×104kg CO2-eqhm−2和2.36×104～4.11×104kg CO2-eqhm−2，冬小麦−夏玉米较春玉米温室气体排放量增加了406.7%；（2）1981−2020年研究区域春玉米、冬小麦−夏玉米温室气体排放强度分别为0.08～0.35kg CO2-eqkg−1和0.19～0.47kg CO2-eqkg−1，冬小麦−夏玉米较春玉米增加了153.8%；（3）随着冬小麦灌溉量增加，冬小麦−夏玉米周年产量和温室气体排放量均呈增加趋势，且灌溉时期对周年产量和温室气体排放量无明显影响；（4）各作物氮肥施用量在0～225kghm−2区间时，冬小麦−夏玉米的产量和温室气体排放量随着施氮量的增加而明显增加；施氮量达到225kghm−2之后随着施氮量增加周年产量无显著变化，但温室气体排放量显著增加。针对冬小麦−夏玉米一年两熟种植制度采取适宜的灌溉模式和施氮量，可实现周年较高产量且温室气体排放量相对较低。

蓝绿水评价可为流域水资源的全面管理提供科学参考，以地形复杂的乌江流域为例，基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型，通过年径流距平百分率法确定不同降水年型，利用曼−肯德尔M−K检验法（Mann−Kendall Trend Method）和线性回归趋势分析法分析评估乌江流域1992−2019年蓝绿水资源量时空特征和不同降水年型蓝绿水年内分配和空间分布差异。结果表明：（1）SWAT模型模拟效果较好，可以准确描述乌江流域水循环过程；（2）流域多年平均降水量、蓝水资源量和绿水资源量分别为1126mm、549mm和589mm，降水量和蓝水资源量总体呈下降趋势，绿水资源量总体呈上升趋势；（3）丰水年、平水年和枯水年绿水系数分别为46%、52%和58%，绿水资源量有所变化，对生态系统维持起重要作用；（4）从流域上游到下游，降水量和蓝水资源量均呈现出先增加再减少的趋势，绿水资源量呈现出先增加再减少最后增加的趋势；（5）蓝水资源量时空分布差异主要受降水量变化影响，绿水资源量时空分布受到降水量、气温和土地利用覆被变化的影响。

采用16SrRNA基因高通量测序技术，分析不同耕作方式（A1传统翻耕、A2深旋耕）和有机肥水平（B1：0kg·hm−2、B2：7500kg·hm−2、B3：15000kg·hm−2、B4：22500kg·hm−2）对玉米根际盐碱土壤细菌群落结构的影响，并对其功能进行预测分析。结果表明：（1）深旋耕和增施有机肥两因素交互效应显著提高了土壤Observed指数、Chao1指数、ACE指数及香浓指数（P<0.05）。（2）玉米根际细菌群落主要由变形菌门（37.4%～54.4%）、酸杆菌门（8.6%～12.9%）、放线菌门（5.2%～13.3%）等31个门及497个属的细菌组成，细菌群落分析表明不同耕作方式间细菌群落结构较为相似，各有机肥施用水平间丰度表现出差异性。（3）相关分析表明，土壤pH值与ACE指数、Observed指数及Chao1指数呈极显著负相关（r=−0.56, P=0.004）；蔗糖酶（IA）活性与ACE指数、Observed指数及Chao1指数呈显著正相关（r=0.52, P=0.01）。冗余分析发现，碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、碱性磷酸酶、蔗糖酶及pH值是影响玉米农田土壤细菌群落结构的关键环境因子。（4）深旋耕配施有机肥明显提高了碳水化合物代谢、氨基酸代谢、其他氨基酸代谢、聚糖生物合成与代谢、辅助因子和维生素的代谢等玉米农田根际土壤细菌信号转导功能基因丰度，以A2B3处理下土壤细菌各功能基因丰度均最高。本研究中，深翻耕和有机肥施用量为15000kg·hm−2处理，对改善玉米农田的细菌多样性和功能最有利。

作物模型在模拟、评估、预测玉米作物生产等方面发挥着关键作用。本文采用文献综述的方法，系统归纳了DSSAT-CSM模型在中国的发展和应用，总结了DSSAT-CSM模型的组成、发展及不足，概述了利用作物模型模拟关键因素影响玉米生长的过程及结果，为作物模型实现作物品种参数调整、温度变化、氮肥措施、灌溉制度及土壤关键因子对玉米生长及产量的优化提供参考和技术支撑。目前作物模型的不确定性及不足是限制模拟精度和效率的关键因素，因此，规范数据收集、耦合多类型作物模型、优化动态管理过程，以及修正和优化模型是未来作物模型的发展趋势。

为构建县级尺度龙眼产量动态精细化模拟模型，利用1990-2020年广东省茂名市龙眼生产和国家气象观测站逐日气象数据，分析气象因子对龙眼产量的影响，基于随机森林和逐步回归方法，分别采用不同数据方案建立了化州、高州和信宜龙眼产量动态模拟模型，并进行对比分析。结果表明：广东茂名龙眼产量与气象因子密切相关，最低气温和相对湿度对茂名龙眼产量影响最大，随机森林模型和逐步回归模型入选气象因子个数分别为15个和14个，最大相关系数分别为−0.31和0.43。与多元逐步回归法相比，基于随机森林回归法构建的龙眼产量模拟模型准确率较高，模型决定系数（R2）为0.97，提升了7%，平均绝对误差（MAE）为210.16kg·hm−2，下降了52%，均方根误差（RMSE）为289.62kg·hm−2，下降了46%。引入模拟目标区外相似气候特点地区数据重新构建模型后，随机森林回归构建的龙眼产量模拟模型准确率更高，R2提升了3%，MAE下降了32%，RMSE下降了31%，多元逐步回归法构建的模型模拟结果无显著变化。说明基于随机森林回归法构建龙眼产量模拟模型结果可靠，可满足龙眼气象业务服务精细化需求。

相比传统农业保险产品，天气指数保险具有信息透明、理赔便捷、二级市场流通性强等优点，是分散农业风险的有效手段。但农作物的受灾机理十分复杂，在其生长过程中往往受到多重灾害的共同影响，准确构建多个天气指数之间以及天气指数与农产品单位面积产量之间的关联关系模型，扩大天气指数保险的承保责任，对于减少基差风险、合理设计天气指数保险以及转移农业气象灾害风险具有重要意义。本研究基于国家气象网1995−2018年共24a逐日降水和气温数据，以陕西眉县猕猴桃为例，构建降水、气温和单位面积产量的三维嵌套Copula模型和条件混合三维Copula模型，通过误差比较，选择利用模拟精度较高的条件混合三维Copula模型模拟三者的关系，并厘定复合天气指数保险的纯费率。结果表明，在70%的保障水平下，5−9月累计降水量低于423.2mm，且平均日最高气温高于26.40℃时进行赔付，纯保险费率为10.07%。本研究探索高温干旱天气对猕猴桃单位产量损失的交叉影响，更好地阐明了高温、干旱和猕猴桃单产之间的相关关系，能够在一定程度上降低基差风险，完善农业天气指数保险体系，为复合天气指数保险产品的设计提供一种新的思路和方法，有助于天气指数保险的推广应用。

为全面了解2022年四川盆区水稻高温热害受灾情况并探索适用于四川的水稻高温热害监测评估技术，本研究利用MODIS数据、气象数据、地理辅助数据和农业生产数据，结合遥感技术实现了四川盆区全覆盖的日平均气温和日最高气温估算、水稻面积提取、水稻抽穗−扬花期识别及水稻抽穗−扬花期高温热害面积估算和等级评估，并利用国家气象站实测热害对反演精度进行对比验证。结果表明：星-地融合数据反演可获得较高精度的平均气温和最高气温；考虑生育期特点可较准确识别四川盆区水稻种植区及关键生育期；除盆周山区外，基于星-地融合数据反演的水稻抽穗−扬花期高温热害等级与站点实测热害等级吻合度高。该方法既能快速监测任意时段处于抽穗−扬花期的水稻高温热害情况，又能对年度研究区水稻在其各自抽穗−扬花期所受高温热害分布、等级受灾频次分布及受灾面积等进行评估。可以投入业务应用，并在业务服务中逐步改进。