1961~2015年贵州省气候生产潜力估算及趋势分析

［目的］估算和预测分析贵州复杂地形下的气候生产潜力，为充分利用气候资源和农业可持续发展提供科学依据。［方法］基于1961～2015年贵州81个气象观测站的平均温度和降水量气象资料，运用Miami 模型、Thornthwaite Memorial 模型，计算了温度、降水和气候生产潜力，并运用气候倾向率、Mann Kendall突变检验、GIS空间插值和R/S等方法分析其变化特征。［结果］温度生产潜力以9.2kg/（hm2·10年）的速率递增，降水生产潜力呈递减趋势，递减速率为13.27kg/（hm2·10年），气候生产潜力呈递增趋势，递增速率为0.73kg/（hm2·10年），多年平均值为1462.12kg/hm2； 空间分布上温度、降水生产潜力与年平均温度和年降水量的空间分布一致，气候生产潜力总体呈现出南高北低，由东南向西北递减变化趋势；平均气温和降水量对气候生产潜力均有正影响，其中降水量是主要限制因子，R/S结果表明，温度生产潜力和气候生产潜力继续保持增长趋势而降水生产潜力保持递减趋势。［结论］影响贵州气候生产潜力最重要的因素是降水，其次是光温条件的综合效应。     

气候变化背景下哈萨克斯坦气候生产潜力时空特征分析

[目的]研究全球气候变化背景下气候生产潜力的时空分布特征,对于合理利用农业气候资源,促进农业生产力的提高具有重要意义。[方法]选择1901—2000年哈萨克斯坦24个代表气象站点的月平均气温和降水资料,采用Thortwaite Memorial、Miami模型估算气候生产潜力,并运用气候倾向率、M-K检验以及ArcGIS空间插值等方法对气候生产潜力时空分布特征进行分析。[结果](1)1901—2000年哈萨克斯坦气候生产潜力总体表现为增长趋势,不同时段气候生产潜力差异明显,相对于其他研究时段(T1,T3),T2(1936—1970年)时段气候生产潜力及增长速率最大,并且水热匹配状况最好;(2)哈萨克斯坦气候生产潜力空间分布地域性明显。YP(降水生产潜力)和Y E(蒸散生产潜力)总体表现为自东南向西北递减的趋势,YT(气温生产潜力)表现为自西南向东北递减的趋势,气候生产潜力高值区主要位于天山北麓及东部山区的河谷地带,低值区位于西部和南部荒漠区;(3)气候生产潜力对降水更为敏感,当气温保持不变,降水量增加(减少)10%、20%,YE将增加(减少)9.6%、19.94%。[结论]哈萨克斯坦东部气候生产潜力大于西部,天山北麓及河谷地区气候生产潜力大于平原地区,哈萨克斯坦气候生产潜力主要受降水量的制约,未来“暖干型”变化将会使研究区气候生产潜力下降。为提高农业生产潜力,必须加强对农业基础设施的建设和提高水资源的调配能力。     

贵州主要粮食作物增产潜力研究

一、贵州主要粮食作物的增产潜力 作物生产潜力的种类较多,按引入的限制因子来分,有光合、光温、气候、气候灌溉、气候灌溉土壤等,每一种潜力在农业生产中的意义不同。其中:光温生产潜力是指作物在水分、土壤、肥力、农技水平等条件均保持适宜状态时,由太阳辐射和温度决定的作物所能达到的最高产量。它是在最优管理条件下的作物在某地可能达到的最高产量上限;气候灌溉土壤生产潜力是在目前的气候、灌溉、土壤条件下,作物单位面积所能获得的最高产量。     

20年后我国或因气候变化出现粮食缺口

中国农业科学院等单位近日联合发布一份报告称，气候变化将影响我国的粮食供需平衡，20年后将导致粮食缺口。 这份题为《气候变化与中国粮食安全》的报告指出，气候变化以温度上升为主要特征，而温度上升会直接影响作物的生长发育，从而影响粮食产量。报告预测，今后20～50年间，我国农业生产将受到气候变化的严重冲击。按照目前的趋势，全国平均温度升高摄氏2．5～3度，将导致我国三大主要粮食作物f水稻、小麦和玉米）产量持续下降。报告预测，加上农业用水减少和耕地面积下降等因素，2050年我国粮食总生产水平将比目前下降14％－23％。     

基于MODIS EVI时间序列的冬小麦长势监测

该文探讨了MODIS EVI序列与作物生长过程的互动规律,利用EVI序列分析影响冬小麦生长过程的气象因素。结果显示,冬小麦抽穗期EVI值及冬小麦返青期至收获期EVI积分值与作物产量之间有很好的相关性。冬小麦抽穗期EVI值与冬小麦产量的相关性体现了作物营养生长阶段的发育状况,可以利用抽穗期作物EVI早期预测作物产量;EVI曲线的积分值能综合反映作物整个生长发育过程,可以根据这一规律对农作物产量进行估算。冬小麦生育期内EVI均值与平均温度、降水量、日照时数相关性分析结果显示,温度和降水是冬小麦生长的主要限制因子,其中温度起主导作用。     

倒春寒与北方冬小麦生育期时空关联特征分析

［目的］气候变化可能通过影响生育期的长度，对冬小麦遭受倒春寒的风险产生增强或减弱的双重可能影响。文章结合冬小麦生育期的变化，研究分析气候变化背景下冬小麦在不同生育期内遭遇倒春寒风险的时空变化特征。［方法］利用北方冬小麦主产区地面气象台站记录的逐日气温资料以及农业气象台站记录的地面物候资料，提取出各气象站点在1993—2016年发生在返青—拔节、拔节—抽穗以及抽穗后的倒春寒事件，计算倒春寒气象指标K，结合核密度分析及联合经验正交分析（JEOF）方法，分析冬小麦在不同生育期内遭遇倒春寒强度的时空变化规律。［结果］（1）1993—2016年在返青—拔节以及拔节—抽穗阶段，倒春寒累积K值与发生次数均有减少的趋势，但在抽穗后阶段，倒春寒累积K值减少速度最慢，且发生次数小幅度增加； （2）生育期长度与累积K值有较好的时空变化一致性，生育期的延长往往伴随着累积K值增加，但在不同区域、不同生育阶段生育期长度变化的作用存在差异； （3）在返青—拔节、拔节—抽穗阶段，倒春寒高发聚集区范围不断缩小北移，在抽穗后阶段，高发聚集区覆盖范围广，且空间分布变化不明显。［结论］未来全球气温升高对减弱倒春寒的发生强度有正面效应，但这种正面效应也可能被生育期延长以及小麦抗病虫害能力减弱带来的负面影响所抵消。因此，仍应加强对倒春寒的预警与防御，尤其需要重点关注抽穗后阶段。     

塔城市近53年玉米生育期气候要素变化趋势分析

[目的]探究新疆塔城市玉米生育期气候变化特征,包括气候因子(气温、降水、日照时数、积温和潜在蒸散量)趋势变化特征、突变特征和周期特征。[方法]文章选取1961~2013年的气象观测资料进行研究,运用趋势分析法、Mann-Kendall突变检验法、小波分析法。[结果]塔城市玉米生育期气温和降水年际变化呈明显的增加趋势,而风速、日照时数和相对湿度呈缓慢减少趋势;从相对湿润指数来看,玉米生育期表现湿润化趋势。平均最高气温、积温的突变结果分别表明在1995年、1996年发生增加突变特征,平均风速和相对湿度分别在1997年、2008年发生减少突变趋势;周期变化特征结果显示,平均最高气温、积温大致存在多个尺度的周期特征,即30年的大周期和15年的小周期尺度。[结     

塔城市近35年玉米生育期气候要素变化趋势分析

[目的]探究新疆塔城市玉米生育期气候变化特征,包括气候因子(气温、降水、日照时数、积温和潜在蒸散量)趋势变化特征、突变特征和周期特征。[方法]文章选取1961~2013年的气象观测资料进行研究,运用趋势分析法、Mann-Kendall突变检验法、小波分析法。[结果]塔城市玉米生育期气温和降水年际变化呈明显的增加趋势,而风速、日照时数和相对湿度呈缓慢减少趋势;从相对湿润指数来看,玉米生育期表现湿润化趋势。平均最高气温、积温的突变结果分别表明在1995年、1996年发生增加突变特征,平均风速和相对湿度分别在1997年、2008年发生减少突变趋势;周期变化特征结果显示,平均最高气温、积温大致存在多个尺度的周期特征,即30年的大周期和15年的小周期尺度。[结     

东北地区近30年来温度变化的时空差异

[目的]东北地区作为我国响应全球气候变暖最为显著的地区之一,21世纪以来是否与全球及北半球的气候变化一致,发生了变暖趋势减缓或停滞?[方法]为了问答该问题,基于黑吉辽3省71个气象站1981~2010年的气温资料,采用时间序列分析法、克里金插值法,分析东北地区近30年来年际、年代际的年均温和生长季温度的时间变化与空间分布特征,以及冬季温度的数值变化。[结果](1)东北地区30年来年均温在波动中呈上升趋势,3省的变化具有同步性;(2)年均温在1991~2000年的增温区域面积扩大显著,尤其是年均温范围为2~4℃的区域向4~6℃变化,但在2001~2010年,年均温的增加趋势减缓、增温区域较少;(3)生长季温度呈明显的上升趋势,1991~2000年与1981~1990年相比升温幅度达到1.4~1.5℃,2001~2010年与1991~2000年相比达到2.3~2.4℃;(4)生长季温度增温区域有明显北移趋势,变化最大的是生长季温度范围为14~16℃的区域向16~18℃变化;(5)2000年后暖冬年份减少,3省冬季温度的增温幅度减小。[结论]2000年以来东北生长季(夏、秋季)温度仍具有明显的增温趋势,但"暖冬"现象减弱,导致年均温增幅的减缓。     

1995—2020年气候变化和耕地利用变化对中国耕地气候生产潜力的影响分析

研究目的：探究区域尺度与网格尺度气候变化与耕地利用变化对耕地气候生产潜力相对贡献的空间异质性,为理解气候变化与人类活动对粮食安全的影响提供科学依据。研究方法：利用Thornthwaite Memorial模型测算耕地气候生产潜力,通过情景分析评估气候变化和耕地利用变化对中国耕地气候生产潜力变化的贡献程度。研究结果：（1）耕地单位面积气候生产潜力整体呈现自北向南递增的分布态势,高值区（＞2 000 t/km2）主要分布在水热条件优越的华南地区,低值区（≤500 t/km2）主要集中在北方干旱半干旱农业区的西北部;（2）耕地气候生产潜力总量自1995年的24.95亿t 波动增长至2020年的25.97亿t,增长了约4.09%,北部农业区上升最为明显;（3）气候变化和耕地利用变化对中国耕地气候生产潜力总量变化的相对贡献率分别为69.26%和30.11%;（4）在气候生产潜力视角下耕地变化总体上表现为“占优补劣”,潜力较低的北部农业区耕地“占少补多”和水热条件改善促使了该地区气候生产潜力总量提升,而潜力较高的华中和华南地区则由于耕地“占多补少”抵消了水热条件改善的影响导致耕地气候生产潜力总量持平或显著下降。研究结论：气候变化带来的水热条件改善提升了耕地气候生产潜力,但确保耕地占补数量质量平衡、优化补充耕地布局、严格控制耕地流失仍是保障我国粮食生产能力的关键。     

模型模拟华北地区气候变化对冬小麦产量的影响

该文利用IPCC AR4模式资料和基于多年观测资料生成的格点数据,建立降水、最高/最低气温的统计降尺度关系,获取华北地区高分辨率未来气候情景空间分布;利用作物模型模拟IPCC-B1情景下冬小麦生长期和产量变化。结果表明:最高/最低气温模拟结果与观测值比较,相关系数(R2)大于0.70;降水模拟结果与观测值比较,相关系数最小为0.63;IPCC-B1情景下,华北地区冬小麦生长期总体上变短,产量下降。     

全球变化背景下气候变暖对中国农业生产的影响

全球变化背景下,气候变暖势必对我国农业生产要素、生产环境、农业生产活动及粮食安全产生重大影响。文章采用文献综述与比较研究的方法,系统分析气候变化对我国光资源、温度、水环境和土壤环境等农业生产要素的影响特征及变化趋势,探讨气候变化对我国作物种植区域和种植制度、农作物病虫害、农业生产能力、农业经济与管理等农业生产活动以及农田生态系统过程、农业生态环境(水环境、土壤环境、耕作环境)的实际影响。在此基础上,明确了我国农业在应对气候变化过程中所面临的主要问题:极端气候事件发生频率加大,自然灾害、气象灾害的风险提高,农业生产的波动性增强;农业病虫害的为害时间延长、危害程度加剧、为害范围增大;农业生态环境日趋恶化,农田土壤的干旱化、盐渍化程度加剧,农业生产能力下降;应对气候变化的农业发展策略及其关键技术亟需解决。     

贺兰山东麓银川地区酿酒葡萄农业气候资源对气候变化的响应

[目的]为合理利用农业气候资源,主动适应气候变化提供依据。[方法]基于宁夏银川地区1961-2015年地面气象观测资料,明确了酿酒葡萄生长季内主要农业气候资源、影响酿酒葡萄品质的主要农业气候因子及主要农业气象灾害的演变特征。[结果]近55年银川日平均气温稳定通过10℃起始时间提前,结束时间显著推迟,日平均气温稳定通过10℃持续时间显著增加,每10年分别增加97.6℃和2.6d,尤其是1995年后积温出现了明显增加。近55年酿酒葡萄适宜的放条出土时间提前,可能的生长季呈显著延长趋势,生长季内热量资源显著增加。近55年酿酒葡萄全生育期内日照时数呈显著减少趋势,生育期内日较差均呈不显著的减少趋势,但在酿酒葡萄适宜生长范围内。最热月(7~8月)平均气温显著增加,每10年增加0.28℃,不利于酿酒葡萄优良品质的形成。酿酒葡萄采收前1个月(9月)降水量及降水日数表现为增加趋势,对品质形成不利。不同级别霜冻及越冬冻害发生频率有所减少。[结论]热量资源增加为晚熟品种的成熟提供了保证,但是霜冻及越冬冻害依然不容忽视。     

Distributional heterogeneity in climate change impacts and adaptation: Evidence from Indian agriculture

This study estimates the distributional heterogeneity in the effects of climate change on yields of three major cereal crops: rice, maize, and wheat in India using district-level information for the period 1966–2015. We distinguish between the effects of changes in growing season weather from those due to changes in long-term climate trends and the heterogeneity in these effects across the distribution of crop yields by estimating naïve and climate penalty inclusive models using fixed-effect quantile panel models. We observe an absence of adaptation against rising temperatures for rice and wheat. However, we find a statistically significant presence of adaptation for wheat and maize for changes in precipitation, though the magnitude is small. Moreover, we find that the effects are asymmetric, and are larger at the lower tail of productivity distribution and smaller at the upper tail of the distribution. A 1°C increase in temperature lowers rice and wheat productivity by 23% and 9%, respectively at the first quantile, but the damage is only 6% and 5% at the ninth quantile. Heterogeneity in impacts and adaptation estimates over the yield distribution curve and across crops suggests the importance of customizing strategies for adaptation to changing weather and climate conditions across regions, crops, and current productivity levels.     

德州市0℃界限温度变化及其对粮食作物的影响

[方法]利用德州市11个气象观测站1971~2014年逐日平均气温资料,采用五日滑动平均、经验频率法、趋势分析法,[目的]对该市0℃界限温度初(终)日、间隔日数、积温变化特征、稳定通过界限温度80%的保证率及其对粮食作物的影响进行分析。[结果]研究表明:德州地区≥0℃的初日呈显著提前趋势,增长速率为4.12d/10年,主要集中在2月中下旬;终日有延迟趋势,推后速率为0.27d/10年,主要集中在12月上旬;间隔日数显现出略增加趋势,增加速率为4.39d/10年,平均为288d;≥0℃活动积温呈现明显增加趋势,增温速率为117.2℃/10年,平均为4 982.5℃。全市稳定通过0℃界限温度80%保证率的初日范围为3月1~6日、终日范围为12月9~17日、积温范围在4 939.7~5 295.4℃之间。[结论]气候变化使当地热量资源增加,夏玉米等作物生长期延长,冬小麦播期有所推迟,返青期、成熟期提前全生育期天数缩短,对粮食作物造成的影响还需进一步进行综合分析。     

基于DSSAT模型的1961—2017年东北地区马铃薯潜在单产及其影响因子分析

目的 文章基于DSSAT-SUBSTOR作物生长模型, 分析1961—2017年东北三省马铃薯种植区域内均匀分布的21个国家气象局气象观测站点马铃薯的潜在单产的变化特征及气候因子对潜在单产的影响。方法 首先, 基于东北三省马铃薯种植区域内均匀分布的21个国家气象局气象观测站点1961—2017年逐日气象数据, 运用验证后的DSSAT-SUBSTOR模型模拟该时段站点位置马铃薯潜在单产;然后运用灰色关联法提取影响马铃薯潜在单产的优势气象因子;最后运用多元回归分析方法揭示主要优势气象因子对潜在单产的影响程度, 分析马铃薯潜在单产及其气候影响因子的时空差异性。结果 （1）1961—2017年东北三省国家气象局站点马铃薯潜在单产均呈减少趋势,潜在单产最低和最高的站点分别是五大连池和梅河口, 变化最小和最大的站点分别是兴城和绥芬河;（2）1961—2017年黑龙江省增温幅度最大, 吉林省气温日较差降低最多, 辽宁省日辐射量减少最明显;研究区生长季平均温的升高、气温日较差的降低以及辐射量的减少均导致马铃薯潜在单产降低, 其中, 平均温度是对研究区马铃薯潜在单产减产贡献最大的气象因子;对平均温度、气温日较差和日辐射量最敏感的站点分别是五大连池、公主岭和瓦房店。结论 东北三省地区已进入气候暖干化阶段, 在今后的马铃薯生产中应通过适时调整播期、培育或引进适应气候变化的新品种等科学农田管理措施, 充分利用气候资源、提高马铃薯生产力水平。     

Climate Smart Agriculture? Assessing the Adaptation Implications in Zambia

We examine a set of potentially climate smart agricultural practices, including reduced tillage, crop rotation and legume intercropping, combined with the use of improved seeds and inorganic fertiliser, for their effects on maize yields in Zambia. We use panel data from the Rural Incomes and Livelihoods Surveys merged with a novel set of climatic variables based on geo‐referenced historical rainfall and temperature data to explore the changing effects of these practices with climatic conditions. We estimate the impacts on maize yields, and also on the exhibition of very low yields and yield shortfalls from average levels, as indicators of resilience, while controlling for household characteristics. We find that minimum soil disturbance and crop rotation have no significant impact on these yield outcomes, but that legume intercropping significantly increases yields and reduces the probability of low yields even under critical weather stress during the growing season. We also find that the average positive impacts of modern input use (seeds and fertilisers) are significantly conditioned by climatic variables. Timely access to fertiliser emerges as one of the most robust determinants of yields and their resilience. These results have policy implications for targeted interventions to improve the productivity and the resilience of smallholder agriculture in Zambia in the face of climate change.