寒地水稻开花期多雨寡照复合逆境灾损评估指标

黑龙江省是中国优质粳稻生产核心种植区,开花期多雨寡照复合发生,严重影响寒地水稻结实率和产量。为了保障国内优质稻米的供应及国家粮食安全,本研究旨在构建一个针对多雨寡照复合发生的判识指标,并定量评估其对产量的损失。通过整合气象数据、水稻生育期信息、产量资料以及历史灾情记录,运用多层灰色关联分析法探究致灾因子、作物产量结构与相对气象产量之间的灰色映射关系。据此,建立了寒地水稻多雨寡照复合指数(RSCI)和一个描述复合逆境与产量损失率关联度的模型。利用K-均值聚类分析方法和历史典型灾害年份数据确定了灾害的临界值和等级,进而形成了评估多雨寡照复合发生导致产量损失的评估指标体系。本研究明确了寒地水稻在不同等级(轻度、中度、重度)多雨寡照条件下的临界阈值和相应的产量损失率,历史灾情验证显示多雨寡照判识率达到100%,产量损失率判识准确率超过80%。在1958—2021年间,全省水稻不同程度多雨寡照的发生频率呈轻度高于中度高于重度的趋势,且北部农区的发生频率高于南部农区。该研究成功构建了一套多雨寡照复合发生的判识指标,为定量化评估产量损失提供了重要的技术支撑。

黑龙江省主要农业气象灾害特征及其对粮食产量影响的灰色关联分析

【目的】了解黑龙江省主要农业灾害的变化特征及其对粮食产量的影响,为相关部门制订粮食生产决策提供科学依据。【方法】以黑龙江省1972~2012年干旱、洪涝、风雹及低温灾害的受灾面积数据、同期粮食平均单产及四大粮食作物（玉米、水稻、大豆、小麦）单产数据为样本,利用灰色关联分析法探讨主要农业气象灾害特征及其对粮食产量的影响因素。【结果】20世纪80年代黑龙江省受涝灾影响较严重,受灾比相对较高,而干旱受灾比相对较低;20世纪70、90年代及2000年以后黑龙江省干旱受灾比相对较高,处于较干旱阶段。20世纪70年代是低温冷害和风雹灾害相对集中的时期,80年代受灾比减弱,但后期出现反弹趋势。1972~2012年黑龙江省农业受灾程度和粮食总产呈波动性变化,受灾严重年份粮食总产基本呈下降趋势,灾害性天气直接影响粮食生产。灰色关联分析表明,干旱是影响粮食作物平均单产及水稻单产最大的农业气象灾害,洪涝灾害次之;对于玉米和大豆,洪涝的影响略大于干旱;小麦受干旱和低温影响较大,而风雹和洪涝次之。【结论】干旱和洪涝是影响黑龙江省粮食生产的主要气象灾害。根据黑龙江省西旱东涝的特点因地制宜推广减灾技术,可有效减轻灾害损失。

黑龙江省主要农作物气象灾害气象服务贡献率及其效益评估

利用2009年和2011年黑龙江省粮食产量资料,采用德尔菲法对黑龙江省主要农作物气象灾害的气象服务效益进行分析和评估。结果表明:2009年和2011年黑龙江省主要农作物气象灾害的气象服务效益贡献率分别为4.9%、3.1%,气象灾害出现较多的2009年主要农作物气象灾害的气象服务贡献率高于气象灾害出现较少的2011年;由黑龙江省3种主要农作物气象灾害气象服务贡献率的对比可见,贡献率依次为水稻>玉米>大豆;由3种农作物关键发育阶段气象灾害气象服务贡献率的对比可见,玉米和大豆播种—出苗阶段的气象服务贡献率最高,而水稻苗期—旺盛生长期的气象服务贡献率最高。

黑龙江省农业气象灾害分布特征及其对农业生产的影响

利用黑龙江省1987—2006年的粮食总产及气象灾害普查资料,分析了黑龙江主要农业灾害(包括洪涝灾害、干旱灾害、低温灾害、风雹灾害)的变化特征及其对农业生产的影响。结果表明:1987—2006年黑龙江农业受灾程度和粮食总产呈波动性变化,灾损严重年份农业总产基本也呈减产趋势,灾害性天气直接影响着农业生产。黑龙江近年来旱灾和涝灾表现为周期性存在,干旱灾害的发生面积大,但在危害程度上,是洪涝危害重。从农业灾害的空间分布来看,黑龙江西部地区干旱发生频率较大,冰雹的分布总体是中北部多,东南、西南部少。

不同土壤质地与干旱程度对玉米出苗的影响

为了进一步调整细化黑龙江省干旱等级划分范围,以郑丹958为试验材料,采用盆栽称重控水法,研究不同土壤质地、不同干旱程度对玉米出苗及苗期生长的影响。结果表明：不同的土壤干旱程度对玉米出苗率、出苗时间、株高和苗期作物表象影响显著,不同质地的土壤干旱等级也各不相同。壤土土壤相对湿度在70%、粘壤土土壤相对湿度在75%、砂壤土土壤相对湿度在65%时,玉米出苗率、株高、叶面积等指标较高,适宜培育壮苗。当壤土土壤相对湿度在60%~70%、粘壤土土壤相对湿度在65%~75%、砂壤土土壤相对湿度在55%~65%时,玉米出苗率、株高、叶面积等指标均明显降低,生长受到抑制;壤土60%以下的土壤相对湿度、粘壤土65%以下的土壤相对湿度以及砂壤土55%以下的土壤相对湿度,不适宜玉米播种。

近40年黑龙江省冰雹的时空分布特征及其对农业生产的影响及防御

利用黑龙江省1971～2008年近40年的冰雹日数资料,分析了黑龙江省冰雹时空分布特征,着重讨论了黑龙江省冰雹日数年代、年、季、月、旬、日际变化,地域分布特征及黑龙江省前后20年冰雹的变化趋势,得出了黑龙江省冰雹的时空分布特征及其对农业生产的影响,提出了有效遏制冰雹灾害的防御措施。

壳聚糖对大豆蛋白发酵液的絮凝研究

对用壳聚糖絮凝大豆蛋白发酵液进行研究,讨论pH值、絮凝剂浓度、温度和搅拌时间对絮凝效果的影响,结果是壳聚糖用量200 mg/L、pH值为4、搅拌12 min、温度30℃时效果最好。

低温对水稻秧苗电导率及可溶性糖含量的影响

在人工气候室6℃和15℃的低温环境下,研究了苗期低温条件下水稻秧苗的生理变化,分析了电导率、可溶性糖指标。结果表明,低温条件下水稻秧苗中电解质大量渗出,可溶性糖含量发生变化。这些生理指标的变化可以如实地反映水稻秧苗受低温胁迫的程度及水稻各品种之间的差异。

孕穗抽穗期低温处理对黑龙江省主栽水稻品种结实率的影响

选取黑龙江省4个耐冷性不同的水稻品种,应用人工气候室在水稻孕穗抽穗期进行不同低温强度、不同持续时间(2008年)、不同昼夜变温(2009年)处理的低温试验,通过观测比较水稻结实率,分析主栽品种的耐冷性差异,探索障碍型冷害的温度指标及不同昼夜低温形式对水稻结实率的影响。结果表明,品种间对低温表现出不同的耐冷性,在15℃低温下处理8d,空育131的结实率为87%,表现的耐冷性最强,龙稻3和龙稻7次之,而垦稻12的结实率为61.5%,耐冷性最弱;在4～8d的低温处理下,空育131孕穗抽穗期障碍型冷害发生的温度为15℃,龙稻3和龙稻7为16℃,垦稻12为17℃左右;在日积温(15℃)相同的低温处理下,昼、夜持续15℃低温,即水稻始终处于受害温度下的结实率均值低至74.3%,发生了严重的障碍型冷害;昼夜有温差变化,即部分时段水稻处于非受害温度下的结实率均值在79.5%～82.4%,障碍型冷害程度显著下降。

基于历史产量丰歉影响指数的黑龙江省水稻产量动态预报

水稻是黑龙江省主栽作物之一,开展水稻产量动态预报对黑龙江省粮食生产具有重要意义。利用黑龙江省水稻主产区产量资料、发育期资料、日最高气温、日最低气温、日降水量和日照时数等资料,根据历史年水稻产量丰歉气象影响指数,建立黑龙江省水稻产量丰歉趋势动态预报模型。另外,采用相关分析的方法,确定影响产量的关键气象因子,建立相应的产量预报模型,对产量丰歉趋势动态预报模型进行修订。通过对1997-2006年水稻产量进行动态预报,结果表明,5月31日、6月30日、7月31日和8月31日预报的水稻产量增减趋势的预报正确率平均为90%、70%、90%和80%,产量预报准确率为84%、90%、94%和93%,预报准确率较高,能够满足业务服务的需要。

基于气温资料的黑龙江省玉米播种期分析

利用1961-2010年黑龙江省70个地面气象站逐日平均气温资料,应用气候倾向率统计方法,结合ArcGIS软件,对黑龙江省玉米播种开始日期及其气候倾向率的空间差异、现有推广品种及救灾品种最迟播种日期的空间分布进行分析。结果表明:黑龙江省大部玉米始播期在4月下旬-5月上旬,松嫩平原大部在4月22日-5月5日,三江平原大部及牡丹江地区局部在4月26日-5月5日,其它地区在5月6-20日。50a中,黑龙江省部分地区玉米始播期呈显著提前趋势(P<0.05),全省平均变化趋势不显著。各地玉米始播期提前幅度不同,黑河大部、齐齐哈尔大部提前幅度最大。现有推广品种的最迟播期中晚熟品种在5月中旬;松嫩平原中熟品种大部在5月下旬初;三江平原和牡丹江地区中熟品种最迟播期在5月下旬末,早熟和早中熟品种在5月下旬初。救灾品种的最迟播期自北向南呈延迟趋势,在6月1-23日,大部地区集中在6月11-15日。研究结果可为黑龙江省玉米作物应对气候变化及有效防御玉米早播的潜在风险提供科学依据。

黑龙江省水稻生长季积温计算方法

以水稻为例,根据温强系数研究成果和温度日变化事实,探索一种集农学和生物学意义的积温计算方法。研究表明:利用日极端温度,通过正弦分段模拟,并经订正方程可以模拟出与实际情况相似的日温度连续变化;利用方程分段模拟出低于20℃、高于30℃的水稻温强系数,拓展了水稻温强系数的研究成果,获得了水稻三基点温度范畴的温强系数;温强系数实质是对水稻温度三基点学说的具体度量;通过时温度当量和日温度当量,实现了对水稻整个生长时期的任意时段的热量条件进行无缝量化。以哈尔滨市为例,分析了1961-2015年近55年的水稻当量积温时间特征。因计算积温时考虑了温度三基点及温度日变化的事实,提高了当量积温计算的精确度,能够突出时间和空间上的热量差异。

1980-2009年期间黑龙江省玉米低温冷害年判定

将黑龙江省玉米种植区分为东、西、南、北、中5个区域,并在5个区域中选取24个气象站作为研究对象,利用逐日气象资料和玉米发育期资料,考虑玉米各发育阶段对温度的不同需求,建立具有气象、农学和生物学意义的玉米低温冷害综合指标。结果表明:1980-2009年间,黑龙江省共发生了14次玉米低温冷害,其中1987年冷害严重;以每10年进行比较,冷害的发生频次和程度都呈下降趋势。近30年来,冷害程度具有明显的区域差异,北部重于中部,中部重于南部;冷害频次上呈现北部最多,中部次之,南部最少的特点。

黑龙江省近年低温冷害特征再探

采用以生长季5—9月平均温度和的距平值作为低温冷害指标的方法，利用黑龙江省79个站点1971—2006年生长季气温及纬度、海拔高度等资料，计算了各站点的一般低温冷害指示值和严重低温冷害指示值，并分析了黑龙江省低温冷害的分布特征。分析结果显示：黑龙江省1971年以来的36a中出现大范围低温冷害9次；发生低温冷害的频率由南向北逐渐增加，大部地区在20％～40％之间；低温冷害主要出现在20世纪70年代、80年代和90年代前期，90年代中期以后的10a中，农区基本没有出现低温冷害。

SRES A2/B2情景下未来黑龙江省积温带格局的演变

采用区域气候模式PRECIS,模拟SRES A2和B2情景下2021-2050年黑龙江省积温,利用GIS精细划分积温带,并对积温带的移动与变化进行分析.结果表明：PRECIS能较好地模拟黑龙江省生长季气温及积温的空间分布;2021-2050年黑龙江省大部地区≥10℃积温增加300～500℃·d,西部新增2900 ～3100℃·d积温带（定义为APP）,集中在松嫩平原南部;第一积温带大幅北移东扩达8个经度和2个以上纬度,第二积温带主带北移约1.5个纬度,APP、第一和第二积温带面积总和占黑龙江省总面积的50％以上,比基准时段（1961-1990年）增加约42个百分点,区域面积扩大4倍以上;第三积温带主带北移2个以上纬度,第四、五积温带在农区基本消失,第三、四、五、六积温带面积均显著收缩,面积总和占黑龙江省总面积的45％左右,区域缩小一半.研究结果对黑龙江省应对气候变化,调整农作物种植结构和品种熟性具有指导意义.

气候变化对东北三省大豆生育期和产量的影响模拟

【目的】研究未来气候情景下大豆生育期和产量的变化,为保障大豆生产安全、充分合理利用热量资源,以及应对气候变化对东北三省大豆生产的影响提供科学依据。【方法】基于区域气候模式和WOFOST作物生长模型,模拟了A2(强调经济发展)和B2(强调可持续发展)情景下2021-2050年大豆熟型的可能分布及生育期、产量的变化趋势。【结果】①以B2情景为例,不同熟型大豆品种种植北界不同程度北移东扩,极早熟、早熟、中早熟、中熟、中晚熟和晚熟品种适宜种植区北移,极早熟、早熟、中早熟、中熟、中晚熟及晚熟品种适宜种植范围缩小,极晚熟品种适宜种植范围扩大。②在A2情景下,东北三省大豆出苗期平均提前2.2d,开花期平均提前3.0d;在B2情景下,大豆出苗期平均提前3.0d,开花期平均提前4.2d。③在A2情景下,2021-2030年辽宁省大部及吉林省大部地区大豆减产,辽宁东部及吉林省东南部小部分地区减产10%以上,2031-2050年东北三省大部地区大豆减产10%以上。④在B2情景下,2021-2050年东北三省大部地区大豆减产,2031-2050年东北三省大部地区大豆减产10%以上。【结论】在A2和B2情景下,未来30年间大豆出苗-开花阶段缩短,生育进程加快,生育期缩短有可能发生;大豆减产面积不断增加,减产幅度逐渐增大。

黑龙江省玉米苗期低温冷害与干旱混发特征及其对产量的影响

利用1981—2016年黑龙江省玉米农业气象观测站的资料,引入中华人民共和国气象行业标准中≥10℃积温距平、水分亏缺指数(K CWDI)等指标,分别对玉米出苗~七叶期冷害、干旱进行判识,规定同一站点同一年份内冷害、干旱均有发生为两种灾害混合发生,并分析其时空分布特征,以数理统计方法构建积温距平、K CWDI与玉米单产的关系,同时应用相对产量方法探讨两种灾害混发逆境对玉米产量的影响。结果表明:1981-2016年间,研究区玉米出苗~七叶期≥10℃积温距平呈增加趋势(P<0.01),空间上具有北低南高的纬向特征,K CWDI随时间呈波动式变化,空间上表现为西多东少的经向规律,两种灾害指标的变化对气候变暖趋势及研究区资源分布配置具有明显响应;研究期间,各站玉米出苗~七叶期冷害、干旱混合发生年数为0~10 a,研究区累计发生59 a。时间上,两种灾害混合发生呈减少趋势,1990年代中期以前为高发期,之后发生频率下降。空间分布上,两种灾害混合发生表现为由西至东减少趋势,频发区处于松嫩平原西部;玉米出苗~七叶期≥10℃积温距平、K CWDI与玉米单产存在显著或极显著的相关关系(P<0.05或P<0.01),前者为正效应影响,后者为负效应影响,表征≥10℃积温距平升高、K CWDI减小,玉米产量呈升高趋势,反之呈下降趋势;玉米出苗~七叶期冷害与干旱混发逆境对玉米产量影响总体以负效应为主。

东北玉米低温冷害监测预测系统——在黑龙江省的应用

利用东北玉米低温冷害监测预测系统预测分析了黑龙江省1971-2006年各年热量年型,计算了哈尔滨市1984-2006年玉米抽雄期的冷害发生概率,同时采用以5-9月平均温度和的距平作为低温冷害指标的方法计算了1971-2006年低温冷害的发生状况。结果显示,上述两种方法计算得到的低温冷害的年份与历史实况基本相符。通过对比分析发现,有81%的年份两种方法计算的结果一致,且在低温年玉米抽雄期的冷害发生概率均较大,说明东北玉米低温冷害监测预测系统在黑龙江省的应用效果较好,可为防灾减灾提供科学参考。

东北三省玉米初霜冻时空分布特征及预报方法探讨

基于1971～2007年东北三省32个气象站的初霜冻日期和9月逐日最低气温资料，利用气候统计方法分析了东北三省初霜冻发生规律和时空变化特征，采用积温变率法对东北三省初霜冻进行初步预报。结果表明，东北三省初霜冻的发生时间不存在规律性，呈波动式变化，辽宁省初霜冻发生日期呈现推迟趋势；初霜冻出现时间在地域上呈由北向南逐渐推迟趋势，黑龙江省出现最早，辽宁省出现最晚，反映了区域热量差异，黑龙江省最易发生初霜冻，粮食生产受初霜冻影响的风险最大；积温变率法预报初霜冻，检验预报准确率在70％以上．预报效果较好，方法可用。

黑龙江省大豆主产地产量动态预报系统的建立

利用黑龙江省大豆主产区农业气象试验站产量资料和发育期资料,日最高气温、最低气温、日降水量和日照时数等资料,根据历史相邻两年关键气象因子变化引起大豆产量的丰欠指数,建立动态产量预报模型,并在已建立预报模型的基础上,以Visual Basic 6.0为计算机语言开发黑龙江省大豆产量动态预报系统。结果表明:经2011-2013年大豆产量动态预报检验,5个代表站81%的大豆预报结果丰欠趋势与实际趋势表现一致,单产预报准确率总体较好,越接近大豆成熟,预报准确率越高;经2016年业务运行,预报系统可以方便、快捷地实现对黑龙江省主产区大豆产量的动态预报。