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当期目录

2024年 第45卷 第04期    刊出日期:2024-04-20
上一期   
农业气候资源与气候变化栏目
山西省玉米生产碳足迹动态分析
冯玥, 孙东宝, 顾峰雪, 解文艳
2024, 45(04):  323-334.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.001
摘要 ( 85 )   PDF (714KB) ( 97 )  
相关文章 | 计量指标
以山西玉米生产为研究对象,基于生命周期评价法研究2010−2019年山西玉米种植系统的碳足迹变化动态并解析其构成,为山西省玉米低碳清洁化生产以及粮食平稳增产提供理论依据。结果表明:(1)2010− 2019年,山西省玉米生产平均单位面积和单位产量的碳足迹分别为1959.14kg CO2-eq·hm−2和0.36kg CO2-eq·kg−1,单位面积、单位产量和单位产值碳足迹总体呈先增加后减少趋势,年际间波动较大。(2)化肥生产(50.08%)、田间N2O排放(27.39%)和农业机械耗油(6.89%)是山西玉米碳足迹的主要来源。如果仅考虑田间生产的温室气体排放情况,则因施肥造成的田间N2O排放、农业机械耗油对田间生产碳足迹的贡献达到67.47%和16.66%。(3)科学施肥、化肥减施和有机替代仍然是降低玉米碳足迹的关键手段。综上所述,在玉米碳足迹降低的同时,降低玉米生产成本,因地制宜制定减排措施,是平衡玉米生产力、生态环境及经济效益的关键。
新疆农业源非二氧化碳温室气体排放变化趋势预测
于爽, 赵直, 徐晗, 李健, 张雪艳, 马欣
2024, 45(04):  335-350.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.002
摘要 ( 65 )   PDF (2840KB) ( 74 )  
相关文章 | 计量指标
基于2000−2020年新疆农作物产量、化肥投入、稻田播种面积等统计数据,根据IPCC排放因子法,核算新疆农业源非CO2温室气体(GHG)排放总量,通过对数平均迪氏指数(LMDI)模型对农业源非CO2 GHG排放驱动因素进行分解,使用蒙特卡洛模拟结合情景分析法预测其排放趋势。结果表明,研究期内新疆农业源非CO2 GHG排放呈现波动上升趋势,增幅达到34.43%,畜牧养殖是主要排放源。驱动因素研究结果表明,2000−2020年,农业经济发展水平和城镇化水平的提高促进了农业源非CO2 GHG的排放,贡献排放量分别达4211.74×104tCO2eq和1016.08×104tCO2eq。农业非CO2 GHG排放强度、乡村人口以及农业结构的降低抑制了农业源非CO2 GHG的排放,2000−2020年减排量分别为4163.36×104tCO2eq、224.84×104tCO2eq和130.64×104tCO2eq。农业源非CO2 GHG排放在基准和规划情景下均呈上升趋势,但规划情景下的增速快于基准情景,在低碳情景下通过提高农业非CO2 GHG排放强度、改善生产结构有效减缓增速,可能在2035年实现负增长。实现农业源非CO2 GHG排放达峰需要强化对减排政策的落实,强制约束农业源非CO2 GHG排放;降低农业非CO2 GHG排放强度,控制因农业生产技术落后所导致的农业源非CO2 GHG排放;通过完善减排惩戒激励机制,鼓励技术突破引导新疆农业的低碳转型。
农业生态环境栏目
基于主成分分析淮北五道沟日尺度地温对气象要素的响应
孙博, 王怡宁, 吕海深, 王发信, 朱永华, 周超, 高佩, 方晶晶, 卢怡然
2024, 45(04):  351-362.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.003
摘要 ( 59 )   PDF (1424KB) ( 49 )  
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为探讨淮北地区地温对气象要素的响应关系,对未来地温进行预测,利用五道沟水文实验站1986−2021年0−320cm深度土壤内9个土层地温和8个逐日气象要素(平均气温、水面蒸发、日照时数、降水量、1.5m高度平均风速、平均空气相对湿度、绝对湿度和水汽压力差)实测资料,分析地温与气象要素的相关关系,利用主成分分析法对8个气象要素进行数据降维,以提取出的主成分作为输入构建PCA−BP地温模拟模型,并与仅使用平均气温作为输入的BP神经网络模型进行对比分析。结果表明:(1)除平均气温外,地温还受水面蒸发、绝对湿度、水汽压力差等气象要素影响,气象要素对地温的影响随土壤深度的增加而减弱。深层地温对气象要素的响应表现出时滞性特点,滞后时间随土层深度增加而增加。(2)0−80cm处PCA−BP地温模型在预测未来1、3、7d后地温时精度较高,R2(决定系数)均高于0.79。由于地温对气象要素响应的滞后性,预测天数增加时,PCA−BP地温模型对深层地温的预测精度提高。(3)引入新的气象要素作为输入,可提高地温预测模型的精度;与仅使用平均气温作为输入的BP模型对比,PCA−BP模型在预测未来3d和7d后地温表现更优。
五种气候生产力模型在华北土石山区的适用性分析
江睿, 郑艺伟, 桑玉强, 孙守家, 张劲松, 段志强
2024, 45(04):  363-373.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.004
摘要 ( 64 )   PDF (492KB) ( 51 )  
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植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是陆地植物的净固碳量,对于全球碳估算研究具有重要意义。华北土石山区作为中国林业工程重点区域,是典型的干旱半干旱气候区,准确估算该地区NPP大小及其变化特征对林业生态工程建设具有重要意义。本文基于河南小浪底森林生态系统国家野外科学观测研究站1980−2020年气候数据,利用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、Chikugo模型、朱志辉模型及周广胜模型共5种气候生产力模型估算,分析NPP的变化趋势,运用随机森林算法探讨NPP影响因素,并以区域MODIS NPP数据为标准进行评价,以探究适合估算该地区NPP的气候生产力模型。结果表明:(1)华北土石山区年平均气温、最高气温、最低气温和降水量均呈上升趋势,变化速率分别为0.05℃a−1、0.04℃a−1、0.05℃a−1和1.58mma−1;年平均太阳辐射和平均相对湿度则呈下降趋势,变化速率分别为0.46MJm−2a−1和0.17个百分点a−1。(2)采用5种模型计算的华北土石山区NPP均呈上升趋势,但NPP值存在差异,变化范围在739.35~958.48gCm−2a−1,均值为862.19gCm−2a−1。其中Miami模型估算值最大(958.48gCm−2a−1),周广胜模型估算值最小(739.35gCm−2a−1)。(3)随机森林算法表明,降水是影响该地区NPP的关键因子。适用性分析显示,周广胜模型估算值与MODIS NPP最接近,其相对误差、RMSE和MAE分别为1.45%、451.05gCm−2a−1和446.03gCm−2a−1,且相关系数最大(0.49)。综上可知,周广胜模型更适宜该地区的NPP估算,在使用气候生产力模型估算华北土石山区NPP时,应优先考虑使用周广胜模型。
农业生物气象栏目
华北地区干旱时空变化及其对植被NDVI的影响
高宇, 张丽媛, 杨文通
2024, 45(04):  374-389.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.005
摘要 ( 65 )   PDF (33150KB) ( 71 )  
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采用2000−2020年华北地区90个气象站点气象观测数据构建标准化降水蒸散指数(SPEI),选取30m空间分辨率的归一化植被指数栅格数据提取归一化植被指数(NDVI),量化植被覆盖情况,采用Sen’s斜率估计、Mann-Kandall检验、相关性分析、Copula-Bayesian条件概率公式等对华北地区植被干旱敏感性进行分析。结果表明:(1)华北大部分地区SPEI值呈极显著增长,华北北部部分地区SPEI值呈极显著下降;华北西部及北部地区NDVI值呈极显著增长,其余地区呈极显著下降;(2)华北地区干旱与植被以不显著空间集聚为主,小部分地区出现干旱与植被呈高值集聚和低值集聚;(3)华北地区总体上年尺度SPEI与NDVI相关性较好,植被对干旱的响应速度较慢,敏感程度较低,河南部分地区月尺度SPEI与NDVI相关性较好,植被对干旱敏感程度较高,NDVI与SPEI的联合分布函数最符合Clayton Copula函数;(4)华北地区植被低覆盖度出现的可能性随着干旱程度减轻而不断减少,较低覆盖度出现的可能性在极旱至中旱时不断增加,从中旱至轻旱时不断减少,植被中覆盖度、较高覆盖度和高覆盖度的可能性都随着干旱减轻而增加。
不同外源寡糖对设施黄瓜生理特性及产量和品质影响差异
杨倚钢, 韩燕, 高丽娟, 宋吉青, 斋藤信, 白文波
2024, 45(04):  390-403.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.006
摘要 ( 62 )   PDF (5076KB) ( 48 )  
相关文章 | 计量指标
选择壳寡糖(GT)和复合寡糖(KP)为制剂处理,以大棚常规对照(CG)和清水对照(CK)为对比,分析黄瓜叶片叶绿素相对含量(SPAD)、叶绿素荧光参数和超微结构,根系表观形态和根系活力(RV),以及抗氧化酶和内源激素的变化,比较不同类型寡糖制剂对设施黄瓜生长及产量的调控作用。结果表明:与其他处理相比,KP处理能有效促进黄瓜叶片和根系生长,其SPAD、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)和RV均显著增加4.15%~15.63%、6.49%~20.03%、33.33%~152.63%、10.37%~71.62%和8.51%~171.43%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著提升6.75%~91.49%、3.85%~97.62%和3.00%~28.15%;此外,促使黄瓜生育后期叶片生长素(IAA)含量显著提高5.43%以上,脱落酸(ABA)含量显著降低4.35%~18.63%;黄瓜产量和可溶性糖含量显著增加13.72%和11.52%以上。比较而言,GT处理对黄瓜根冠生长,内源激素和抗氧化酶活性的影响表现出不稳定性,仅坐果期叶片光合生理特性(SPAD、叶绿素荧光参数和叶片超微结构)和RV有所改善。相较于GT处理,KP处理在促进黄瓜根冠生长,调控抗氧化酶活性和内源激素平衡方面具有明显优势。结合相关性分析发现,黄瓜产量与NPQ、RV、SOD和POD活性呈极显著正相关(P<0.01),与Fv/Fm显著正相关(P<0.05);且SOD和POD活性均与ABA含量显著负相关(P<0.05)。综上,外源复合寡糖主要通过促进黄瓜根冠协调生长,维持生育后期高光合效率、根系活力和叶片功能结构稳定,调节抗氧化酶活性,促进生长激素和抑制生长激素间的平衡,保障生育后期细胞膜功能稳定,延缓叶片自然衰老,实现黄瓜的提质增产。
农业气象灾害 栏目
近40a黄土高原酿酒葡萄春霜冻气候风险评估
杨晓娟, 李金哲, 孙彦坤, 刘布春, 孙靖博, 栾庆祖, 刘园, 雷添杰, 韩锐
2024, 45(04):  404-418.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.007
摘要 ( 73 )   PDF (10204KB) ( 62 )  
相关文章 | 计量指标
选取黄土高原酿酒葡萄产区13个气象站点1981−2020年春霜冻期(4月1日−5月31日)逐日最低气温观测资料,运用数理统计和空间分析方法,研究不同年代黄土高原酿酒葡萄春霜冻灾害发生站次比、频率、日数、强度及风险,评估黄土高原酿酒葡萄春霜冻气候风险。结果表明:1981−2020年,黄土高原酿酒葡萄春霜冻期平均日最低气温呈极显著上升趋势(P<0.01),气候倾向率为0.42℃·10a−1;日最低气温极小值呈极显著下降趋势(P<0.01),气候倾向率为−0.75℃·10a−1;日最低气温极小值的气候倾向率负值主要分布在产区北部或南部零星地区,左权地区降温(0.76℃·10a−1)达显著水平(P<0.05)。黄土高原轻度春霜冻发生站次比下降,中度、重度及综合春霜冻上升;轻度、中度春霜冻频率和日数降低,重度春霜冻频率、日数增加,且重度春霜冻强度呈显著增加趋势(P<0.05),春霜冻综合频率、日数降低,强度呈显著增加趋势(P<0.05);各级春霜冻频率、日数、强度自西南向东北增加。黄土高原酿酒葡萄气候风险特征为轻、中度春霜冻的风险降低,重度和综合风险增加;高风险区域主要分布在北部的左权、太古等地,低风险区域主要分布在南部的鄠邑区、渭南等地。
基于CWDI蒙冀半干旱区近60a谷子干旱时空变化特征
赵凌暄, 王靖, 李扬, 王孝贤, 赵熙玲, 陈仁伟, 胡琦, 张佳莹, 王慧烨, 赵庚云
2024, 45(04):  419-430.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.008
摘要 ( 59 )   PDF (4604KB) ( 47 )  
相关文章 | 计量指标
谷子是半干旱区的特色作物,具有耐旱稳产的特点。蒙冀半干旱区是谷子的优势产区,种植面积及总产量均居全国前列,但干旱严重威胁着该区谷子生产。为揭示干旱对谷子生长过程的影响,提高谷子生产应对干旱风险的能力,选取研究区内27个气象站点1961−2019年谷子生长季(5−9月)逐日气象数据,采用作物水分亏缺指数(CWDI)作为干旱指标,结合干旱强度、干旱频率、干旱站次比分析谷子干旱的时空变化特征。结果表明:(1)近 60a,蒙冀半干旱区谷子干旱强度呈下降趋势。干旱的发生频率和站次比均随干旱等级的升高而降低。(2)在谷子各生育阶段,干旱强度和干旱频率表现为拔节期>苗期>成熟期>灌浆期>抽穗期。(3)空间分布上,研究区内谷子干旱强度和干旱频率均表现为由西北向东南逐渐降低,其中中旱、重旱和特旱的发生范围均减小。干旱强度和频率的降低有利于蒙冀半干旱区的谷子生产。
农业气象信息技术 栏目
新疆区域FY-3 NDVI数据集质量比较评估及其适用性评价
张青, 谈进忠, 曹孟磊, 陈鹏
2024, 45(04):  431-443.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.009
摘要 ( 50 )   PDF (15709KB) ( 43 )  
相关文章 | 计量指标
利用2014−2020年空间分辨率为250m×250m的MODIS和FY-3的NDVI数据,采用最大值合成法(MVC)合成MODIS和FY-3数据集周、月尺度NDVI值,基于不同数据集月尺度NDVI最大值,分别计算其季节、年平均NDVI。采用数值对比、相关性和线性回归等方法,比较分析2014−2020年新疆区域FY-3和MODIS NDVI数据的一致性,讨论FY-3在新疆区域的适用性,并基于FY-3 NDVI数据,采用变异系数法研究2014−2020年新疆植被覆盖的变化。结果表明:2014−2020年新疆区域的MODIS NDVI的月均值普遍低于FY-3 NDVI,两种数据变化规律一致性较好,但月尺度NDVI在沙地、草地、林地、耕地、2017年春季、2016年和2018年夏季、2015年和2019年秋季及2019年冬季存在差异,差异区主要位于阿勒泰山区、伊犁河谷和天山东段。2020年新疆区域各土地利用类型及季节的FY-3 NDVI均值高于MODIS NDVI均值,且FY-3 NDVI更接近实测值。新疆各土地利用类型及季节FY-3 NDVI数据的R2、RMSE、MAD、RE、残差(θ)均低于MODIS NDVI,表明FY-3数据趋于集中,在新疆区域稳定性高于MODIS。新疆区域植被NDVI季节和空间稳定性差异较大,季节尺度上夏季波动性较小,春、秋季波动性较大;空间上,草地、森林、绿洲农耕区植被覆盖状况越好,植被年际稳定性越强。
农业气象情报 栏目
2023/2024年冬季气象条件对农业生产的影响
赵运成, 张艳红, 张蕾
2024, 45(04):  444-447.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.04.010
摘要 ( 51 )   PDF (335KB) ( 54 )  
相关文章 | 计量指标
2023/2024年冬季,全国平均气温为−2.8℃,较常年同期(1991−2020年,下同)偏高0.3℃,气温阶段性起伏较大;全国平均降水量为50.8mm,较常年同期偏多19.8%,整体呈北多南少的分布格局,中东部多地降雪日数偏多、累计降雪量偏大、积雪偏深;全国平均日照时数接近常年同期,西南地区东部较常年同期偏多。北方冬麦区大部地区光热充足,多次大范围雨雪天气有利于土壤增墒,土壤墒情为近10a最好,利于冬小麦安全越冬。南方大部地区光热条件良好,利于油菜、冬小麦、冬种作物以及经济林果等生长发育。冬季中东部地区经历3次大范围寒潮天气过程,影响设施农业生产,南方部分省区油菜、露地蔬菜、经济林果等受冻。新疆北部、东北地区多降雪,不利于农牧业生产。