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当期目录

2024年 第45卷 第8期    刊出日期:2024-08-20
上一期   
农业气候资源与气候变化栏目

2015−2020年不同省份小麦生命周期碳足迹变化分析

谭鑫, 李昊儒, 王子健, 巩娟弟, 郝卫平
2024, 45(8):  809-821.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.001
摘要 ( 183 )   PDF (1835KB) ( 153 )  
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基于2015−2020年14个小麦种植省份的产量、播种面积、农资投入等统计数据,计算小麦生命周期的农资投入品碳足迹,分析小麦生命周期碳足迹动态变化和不同农资投入品的碳足迹贡献,揭示小麦生命周期碳足迹变化规律及排放源,为实现农业绿色低碳发展提供理论依据。结果表明:2015−202014省小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹分别为4315.4kgCO2eq×hm−2和999.4kgCO2eq×t−1,总体均呈下降趋势。北方冬(秋播)麦区的陕西和山西省、春播麦区的内蒙古和宁夏回族自治区、冬春兼播麦区(新疆)小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹均高于整个研究区平均值。南方冬(秋播)麦区(四川、江苏、安徽和湖北)、春播麦区的黑龙江和甘肃省、北方冬(秋播)麦区的山东和河南省小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹均低于整个研究区域平均值。另外,灌溉用电、化肥、柴油、种子和农药投入产生的碳足迹在小麦生命周期中平均占比分别为34.2%、51.6%、7.3%、3.7%和3.2%,表明灌溉和化肥是主要排放源。化肥是南方冬(秋播)麦区(江苏、安徽、湖北和四川)小麦生命周期碳足迹的主要排放源,四省平均占比分别为76.6%,71.3%,69.6%和70.0%,化肥减量增效是该地区的重要减排措施。灌溉用电是北方冬(秋播)麦区的河北和山西省、冬春兼播麦区(新疆)的主要排放源,其平均占比分别为45.6%、54.8%和65.2%,推广应用节水灌溉技术及研发配套低耗能农机设备是该地区的重要减排措施。由此可见,化肥减量和应用节水灌溉技术是减少研究区域小麦生命周期碳足迹的有效管理措施,结合各省农业和社会经济条件,针对性制定农田温室气体减排措施,是促进农业绿色低碳发展的关键。

农业生态环境栏目
华北平原秸秆覆盖下农田水热通量动态变化及其对气象因子的响应
耿洁, 王传娟, 张彦群, 秦姗姗, 王建东
2024, 45(8):  822-834.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.002
摘要 ( 130 )   PDF (798KB) ( 113 )  
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揭示秸秆覆盖农田生态系统水热通量的动态变化,可为农艺覆盖下作物高效用水的定量调控提供理论依据。试验设置秸秆覆盖(S)和不覆盖(N)两种处理,利用波文比能量平衡法和实测数据,对华北平原秸秆覆盖下农能量通量要素净辐射通量(Rn)、潜热通量(λET)、显热通量(H)和土壤热通量(G)的动态变化规律及其对气象因子的响应进行研究。结果表明各生育期RnλETH日内变化均呈现明显单峰型规律,无论小麦生长季还是玉米生长季,与N处理相比,秸秆覆盖(S)主要降低了各生育期RnλETH的日峰值,但从日均值来看,S处理提高了小麦生长季λETRn的比例,其总生育期λETRn的比例(68.8%)N处理(68.4%)略高秸秆覆盖(S)降低了玉米生长季λETRn的比例,其总生育期λETRn的比例(65.0%)N处理(65.9%)降小麦生长季和玉米生长季对瞬时λET影响最大的气象因子为Rn,其余因子影响较小。各气象因子通过直接和间接作用共同对瞬时λET产生影响。Rn对瞬时λET的影响主要体现在直接作用上,其余因子均主要体现为间接影响。

气候变化情景下中国金荞麦适生区变化分析
张保得, 谢准, 马玉珊, 赵艳丽, 韦春冕, 符莹莹, 刘米, 徐福荣
2024, 45(8):  835-848.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.003
摘要 ( 131 )   PDF (5152KB) ( 150 )  
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基于MaxEnt生态位模型和ArcGIS技术,以中国金荞麦为研究对象,结合全国137条金荞麦有效分布点和32项环境因子进行适生区分析,筛选金荞麦适宜生长的关键环境因子,并预测末次盛冰期(The last glacial maximumLGM)、全新世中期(The mid holoceneMH)、当前(Current)和未来时期(2041-2060年,2050s;2061-2080年,2070s)3种不同温室气体排放情景金荞麦适宜区域的地理空间格局变化及质心迁移。结果表明:评价MaxEnt模型的指标训练和测试数据的AUC0.928±0.0050.916±0.027,模型模拟精度较高。制约金荞麦生态适宜分布的9个环境因子及阈值为年平均降水量(915~1899mm)、最冷月最低温度(-2.4~6.9℃)、温度季节变化系数(3031~6319)、海拔(61~357.2m,1540~3408m)、昼夜温差月均值(7.5~10.9℃)、7月平均风速(0.6~1.9m·s−1)、最暖季度平均降水量(506.8~1060.9mm)、4月平均风速(0.5~2.3m·s−1)和降水量季节变化方差(45.4~84.9)。从末次盛冰期到未来时期,金荞麦适生区呈逐渐增加趋势,尤以未来温室气体中高排放情景下扩张幅度较大,最大扩张面积达到45.93×104km2,扩张区域主要集中在横断山脉附近和秦岭-淮河一带。气候变化情景下金荞麦适生区质心呈高纬度、高海拔迁移趋势。

基于PSO-RF模型的汉江流域参考作物蒸散量模拟研究

葛杰, 曹绮欣, 张晓鹏, 雷龙, 陈至立, 冯家豪
2024, 45(8):  849-859.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.004
摘要 ( 114 )   PDF (2574KB) ( 93 )  
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选取1960−2017年汉江流域及附近24个气象站的逐日气象数据,构建16种基于粒子群算法优化随机森林(PSO-RF)的日尺度ET0计算模型,并与Hargreaves-SamaniMakkinkIrmark-Allen3种模型进行比较,评价PSO-RF模型在汉江流域的适用性及可移植性。结果表明:(1PSO-RF模型能很好地识别各输入参数与日尺度ET0的非线性关系;仅采用最高气温(Tmax)、最低气温(Tmin)和地球外辐射(Ra)建立的PSO-RF2模型具有足够精度,平均MAE0.402mm·d1,RMSE0.575mm·d1,R20.863;随输入气象要素数量增加,模型计算精度不断升高,平均MAE减小了37.9%,RMSE减小了36.3%,R2升高了6.78%。(2PSO-RF模型的计算精度优于相同输入参数的Hargreaves-SamaniMakkinkIrmark-Allen模型,平均MAE减小了43.6%、RMSE减小了34.5%,R2升高了4.12%。(3PSO-RF模型在汉江流域具有较强的泛化能力和可移植性,分区建立的PSO-RF模型相互移植时,平均MAE0.159mm·d1,RMSE0.245mm·d1,R20.974。因此缺乏气象数据时,基于PSO-RF建立的日尺度ET0计算模型可作为汉江流域日尺度ET0计算的推荐模型。
农业生物气象栏目
西南地区水稻高温热害时空特征及危险性
陈东东, 栗晓玮, 张璐阳, 罗孳孳, 张建平, 陈翛
2024, 45(8):  860-871.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.005
摘要 ( 152 )   PDF (6206KB) ( 129 )  
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基于西南地区1980−2022年351个气象站点逐日气象资料,以水稻关键生育期(抽穗灌浆和灌浆成熟期)为研究时段,基于高温热害累计指数分析西南地区高温热害时空变化规律及其危险性,为当地水稻种植合理布局提供理论依据。结果表明:1980−2022年西南地区水稻两个关键生育期高温热害发生站次比年际变化均呈显著增加趋势,每10a增加速率分别为6.4个百分点和4.1个百分点。从年代变化来看,水稻两个关键生育期在20世纪80年代高温热害发生相对较轻,发生总数站次比为16.3%和7.8%;近13a高温热害发生较重,总数站次比分别为38.1%和22.2%。水稻两个关键生育期发生高温热害最多年份均为2022年,发生站次比分别为51.6%和37.6%。西南地区抽穗灌浆期水稻高温热害年倾向率增幅较大,主要集中重庆中、西部,贵州东部以及四川盆地东北部和南部,仅零星站呈减少趋势。水稻灌浆成熟期高温热害年倾向率在四川盆地、重庆大部地区呈显著增加。水稻两个关键生育期高温热害发生日数、频率和危险性空间分布大体一致,均呈东北高、西南低的态势;高发区主要集中在重庆中西部和北部、四川盆地东北部、盆中和盆南地区。本研究实现了高温热害评估定量化,提高了空间分布的精细度,对当地水稻实际生产更有指导性。
基于MaxEnt模型预测贵州香禾糯的潜在适生区分布
杨凡, 杨胜海, 郑华斌, 王慰亲, 唐启源
2024, 45(8):  872-881.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.006
摘要 ( 107 )   PDF (4707KB) ( 113 )  
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基于实地记录和文献资料的贵州香禾糯实际分布数据,采用Kuenm包优化的最大熵模型(MaxEnt),研究历史和未来气候情景下贵州香禾糯适生区以及影响香禾糯分布的主导气候因子,为气候变化背景下合理规划香禾糯生产布局提供参考依据。结果表明:(1)1970−2000年历史时期,香禾糯潜适生区主要集中在贵州省黔东南州的东南部,高适生区分布在从江、榕江、黎平三县。(2)相比于历史时期,SSP126气候情景下香禾糯高适生区在2041−2060年面积增加并向高海拔处推移,2081−2100年面积减小并向高纬度推移。SSP245气候情景下香禾糯高适生区在2041−2060年面积增加并向高纬度推移,2081−2100年面积减小并向高海拔处推移。SSP585气候情景下香禾糯高适生区在2041−2060年面积增加并向高海拔处推移,2081−2100年面积减小并向高海拔处推移。(3)在19个气候影响因子中,最冷月份最低温度、平均昼夜温差是影响香禾糯分布的主要气候因子,其影响分布的贡献率分别为34.8%和13.8%。总体而言,气候变化将导致香禾糯高适生区面积在2041−2060年扩大,在2081−2100年缩小,因此需重视气候变化,合理规划香禾糯生产布局,保障粮食安全性。
不同熟期油菜品种籽粒脱水与气象因子的关系
易荣, 黄晨芳, 贺璐阳, 巩若琳, 张杏燕, 胡继宏, 董军刚
2024, 45(8):  882-893.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.007
摘要 ( 112 )   PDF (1248KB) ( 82 )  
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选用中早熟(‘华秦油971’和‘秦油1719’)和中晚熟(‘陕油21’和‘陕油28’)油菜品种,利用Logistic power模型拟合2019−20204个油菜品种授粉-收获期≥0℃活动积温与籽粒含水率,分析气象因子对不同熟期油菜品种籽粒含水率的影响。结果表明:(14个油菜品种在授粉-收获期籽粒含水率总体呈先缓慢下降后快速下降的变化趋势,生理成熟期的平均籽粒含水率表现为中早熟品种高于中晚熟品种,收获期平均籽粒含水率随生育期的延长而减少,其中中早熟品种‘华秦油971’籽粒脱水速率最高(9.66个百分比·d1),与其他3个油菜品种差异达显著水平。(2)中早熟品种和中晚熟品种的趋势含水率拟合曲线均呈“S型变化趋势,且中早熟品种气象含水率受气象因子的影响大,而中晚熟品种的气象含水率受气象因子影响较小。(3)试验区域内不同熟期油菜籽粒脱水主要受平均气温、最高气温、最低气温和积温等气象因子的影响,中早熟品种中平均气温(−1.125)对气象含水率表现为间接作用,最高气温(-0.347)、最低气温(−0.472)和积温(−0.936)表现为直接作用;中晚熟品种中平均气温(−0.847)为间接作用,最高气温(−0.288)、最低气温(−0.250)和积温(−0.877)为直接作用。(4通径分析表明,各因子对气象含水率的决定因子中积温的R2贡献度最高,分别为0.8433 (中早熟品种)和0.8130(中晚熟品种),说明积温对不同熟期油菜品种的气象含水率影响最大。逐步回归分析中所有方程拟合结果均达到极显著水平,说明方程可一定程度上解释气象因子对气象含水率的影响。

伊犁河谷树上干杏的气候区划
马玉平, 吾米提·居马太, 张山清, 白婷, 伊里亚尔·叶克木江, 王文清, 美丽侃·克尔买买提
2024, 45(8):  894-902.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.008
摘要 ( 115 )   PDF (7420KB) ( 64 )  
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基于1991-2020年伊犁河谷及其周边20个国家气象观测站的气象资料,根据树上干杏的生物学特性及影响其生长发育的主要气象因子,筛选出树上干杏种植气候适宜性区划指标,建立树上干杏气候适宜性区划指标的空间分布模型,通过重分类法将4类区划指标叠加处理,绘制伊犁河谷树上干杏种植气候适宜性区划图,为提高气候资源的利用率,合理划分伊犁河谷树上干杏的气候适宜种植区提供参考。结果表明:伊犁河谷树上干杏种植可划分为最适宜种植区、适宜种植区、次适宜种植区和不适宜种植区。最适宜、适宜种植区位于伊犁河谷北部、乌孙山北部及新源县东部海拔700-1200m河谷平原及浅山地带;次适宜区分别位于海拔<700m和1200-1500m的河谷平原及低山地带;不适宜区位于河谷海拔1500m以上的中高山区。
农业气象灾害 栏目
基于模拟低温的福建喜温类蔬菜大棚寒冻害危险性区划
黄川容, 陈家金, 孙朝锋, 吴立, 王加义
2024, 45(8):  903-912.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.009
摘要 ( 101 )   PDF (4201KB) ( 102 )  
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利用2020-2023年12月-翌年2月的福建省福清市、清流县代表性塑料大棚棚内气象监测数据以及同期陆面同化最低气温数据,构建晴天、多云、阴天和雨天不同天气类型下棚内最低气温回归模型,基于1991-2020年福建66个县市气象台站数据,模拟历年12月-翌年2月温室大棚内日最低气温,通过构建温室大棚喜温类蔬菜寒冻害等级指标体系,采用主客观综合权重法确定指标权重,建立寒冻害危险性评估模型,开展福建省温室大棚喜温类蔬菜寒冻害风险区划。结果表明:(1)构建的晴天、多云、阴天和雨天不同天气类型下大棚内冬季最低气温回归模型,R2均>0.75,模型检验绝对误差分别为0.6℃、1.4℃、1.0℃和0.5℃;(2)福建温室大棚喜温类蔬菜寒冻害危险性低风险区主要分布在福州以南沿海县市200m以下低海拔区域;中风险区主要集中在北部沿海和南部内陆海拔200-500m地区;次高风险区主要集中在南部内陆海拔500-1000m的中高海拔山区和北部海拔200-500m地区;高风险区主要在武夷山脉、鹫峰山区、戴云山脉、博平岭和玳瑁山一带海拔1000m以上地区,造成的灾害损失大,不适宜温室大棚喜温类蔬菜种植。
基于标准化降水蒸散指数分析湖南各气候区干旱事件重现期
先建春, 周青云, 吕平安, 韩信, 蒋磊
2024, 45(8):  913-923.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.010
摘要 ( 103 )   PDF (18705KB) ( 71 )  
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湖南省气候条件复杂,干旱发生概率高,为揭示湖南省各气候区(湘中、湘东北、湘西北、湘西和湘南)干旱事件的概率特征,基于湖南省97个气象站点1961−2020年的气象资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和Copula函数等方法,提取干旱事件的历时及烈度,研究湖南省各气候区干旱历时与烈度的同现重现期。结果表明:(1)沿湘南、湘中、湘东北、湘西北、湘西的方向上,气候区的干旱事件数由多到少,干旱事件历时及烈度的数值范围由小到大。(2)干旱历时与烈度分别进行最优边际分布函数的拟合时,GEV函数拟合的站点数均超过60%,且干旱烈度的最优边际分布函数拟合效果优于干旱历时。建立干旱历时与烈度最优边际分布的联合函数时,Frank Copula函数应用超过50%的站点。(3)湘南地区易发生干旱历时较短且烈度较大的干旱事件,湘西地区、湘西北地区及湘东北部分地区易发生干旱历时较长且烈度大的干旱事件。湘中地区易发生干旱历时较长且烈度大的干旱事件,湘中偏南地区易发生干旱历时较短且烈度较大的干旱事件。湖南省各气候区干旱事件的概率特征存在差异,需针对其概率特征采取措施,减轻干旱的危害。
辽东绿色经济区蓝莓成熟期大风致灾风险分析
董海涛, 孙擎, 单璐璐, 孟鑫, 李如楠, 房一禾
2024, 45(8):  924-937.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.011
摘要 ( 97 )   PDF (4000KB) ( 119 )  
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基于1991−2020年长时间序列的辽宁省9个国家级气象台站的大风观测资料和蓝莓生育期数据,选择最优机器学习模型延长极大风速时间序列,利用对应站点的极大风速和灾情信息数据,综合考虑频次和持续时间,确定蓝莓成熟期内不同等级大风致灾风险气象指标阈值,制定轻度、中度、重度大风致灾风险等级,通过灾害发生次数和站次比分析蓝莓大风致灾风险时空分布特征;基于信息扩散理论评估大风致灾风险概率。结果表明:随机森林模型模拟精度较高,可以较好地延长极大风速时间序列;不同熟性蓝莓成熟期的大风致灾风险阈值为极大风速≥13.9m·s−1,并进一步划分了不同等级大风致灾等级,验证结果比较符合实际;研究区域极大风速平均值气候倾向率变化趋势存在差异,早熟期和中熟期呈上降趋势,而晚熟期呈下降趋势,大风致灾风险也随之下降;不同熟性蓝莓成熟期的大风过程发生天数变化趋势并不完全一致,其中保持增多趋势不变的站点有宽甸和本溪站,保持减少趋势不变的站点有岫岩、清源和西丰站。不同熟性蓝莓的成熟期所经历的大风致灾风险指数相差不大,变化范围14~17d,但站点间的大风致灾风险指数相差较大,其中西丰站在各成熟期均为最多天数,变化范围22~31d,而宽甸站在各成熟期表现为较少天数,变化范围4~6d。研究区域蓝莓不同品种成熟期大风致灾风险超越概率由高到低依次是中熟期、早熟期和晚熟期,分别为42.6%、40.4%和32.3%,概率越大发生大风致灾风险越高。总体来说,辽东绿色经济区的西北地区是发生大风致灾的高风险区,受灾范围广、频次高、程度重,发生大风致灾风险重现期在3a一遇以上,其中西丰和清原站在各成熟期大风风险概率最高,其次是抚顺站和本溪站,整个研究区域较适宜种植晚熟品种蓝莓,种植早熟品种和中熟品种蓝莓区域,需要做好大风防范措施。
农业气象情报 栏目
2024年春季气象条件对农业生产的影响
吴门新, 赵运成, 李祎君, 何延波, 张蕾
2024, 45(8):  938-941.  doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.08.012
摘要 ( 140 )   PDF (344KB) ( 102 )  
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2024年春季(3−5月)全国平均气温12.1℃,较常年同期偏高1.4℃,为1961年以来最高;全国平均降水量为156.2mm,较常年同期偏多13.8%;全国平均日照时数为635.7h,较常年同期偏少12.6h。北方冬麦区光热条件适宜,农田墒情较好,气象条件总体利于冬小麦生长发育和产量形成。北方春播区大部水热条件适宜,利于作物播种出苗,春播进度总体快于2023年,幼苗长势良好。南方地区阴雨寡照和强降水天气频繁,部分低洼农田遭受渍涝,部分地区油菜生长发育受到影响,早稻田受淹,玉米出现倒伏。四川南部、云南大部自2023/2024年冬季以来,降水持续偏少,部分地区旱情较重,对夏收粮油作物产量形成和春播作物苗期生长不利。