基于气候适宜度的吉林省烤烟产量评估

烤烟是吉林省的经济作物之一,也是农民增收的重要作物之一,掌握其产量变化对保障烟农增收十分必要。气候条件是对烤烟产量影响最大的因素,目前预测评估气象因子对吉林省烤烟产量影响方面的研究较少。因此,本文利用指数平滑法分离出1981—2018年吉林省烤烟趋势产量和气象产量,利用隶属函数法确定了旺长期(6月)降水和大田生长期可用时间是影响吉林省烤烟产量的重要气象因子,计算出每个县各个影响因子的适宜度,再通过信息熵值法计算出烤烟产量气候影响因子的权重,并计算出每个地市的综合气候适宜度,最后建立烤烟气象产量与地市综合气候适宜度的多元线性回归模型。结果表明,烟叶旺长期降水和大田生长期可用时间是吉林省烤烟产量的气象限制因素,其中烤烟旺长期降水影响权重占0.81,大田生长期可用时间影响权重占0.19。通过该方法建立的产量预报模型准确率在80%以上,该方法可以用于烤烟产量评估。

基于机器学习和未来气候变化模式的埃塞俄比亚粮食产量预测

对于以农业产业为支柱的埃塞俄比亚,粮食供应和安全对国家安全和人民的生计尤为重要。由于作物生长和气候因素之间的复杂耦合关系,预测气候变化对农作物产量影响具有较大难度,机器学习技术为这种复杂系统变化的预测提供了一种有效途径。本研究利用37个全球气候模式(GCM)的数据以及土壤数据,基于机器学习模型,预测了埃塞俄比亚2021年至2050年5种主要粮食作物在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的产量变化。经GCM和变量的筛选后,利用梅赫季和贝尔格季中5种主要粮食作物的10个产量数据对直方图梯度提升决策树、极端梯度提升随机森林、轻梯度提升决策树、随机森林、极限树以及K近邻6种机器学习模型进行训练。经过模型评估,选择表现良好的3个模型,采用线性回归算法进行堆叠,然后使用堆叠模型进行预测。研究结果表明,未来30年埃塞俄比亚梅赫季5种主要粮食作物产量变化以增产<2 t·hm^(-2)为主;SSP126情景下的贝尔格季将出现更明显的减产现象,这可能是由于温室效应的减缓降低了CO_(2)的施肥效应。随着人类活动造成的生态环境恶化,研究区农业生产对粮食结构改变和重新分配生产力的需求不断增长,导致农作物生产力向新的适宜地区转移。研究区在SSP126和SSP585情景下将分别因为干旱缓解和温室效应加剧而获得更高的粮食作物生产力。

南疆阿拉尔垦区棉花物候期变化的关键气候驱动因子分析

为提高南疆阿拉尔垦区棉田气候变化适应能力,本研究选取1990-2020年南疆阿拉尔垦区棉花物候期及同期地面气象数据,综合运用最小二乘法、相关性分析法、Mann-Kendall非参数突变检验和优势主导分析方法,重点分析南疆阿拉尔垦区棉花物候期动态变化及其关键气候驱动因子。结果表明,1990-2020年南疆阿拉尔垦区棉花播种期、出苗期、吐絮期和停止生长期的提前分别以平均气温升高、气温日较差增大、最低气温升高和最高气温升高影响为主,各影响因子的贡献率分别为52.39%、100.00%、31.35%和100.00%;棉花现蕾期的推迟以降水量的减少影响为主,贡献率达60.55%;开花期的提前与气候变化关系不大。1990-2000年棉花现蕾期和开花期的推迟分别以降水量的减少和气温日较差的减小影响为主,各影响因子的贡献率分别为57.04%和100.00%;1990-2010和2011-2020年棉花吐絮期的阶段性提前分别以平均气温和最低气温的升高影响为主,各影响因子的贡献率分别为30.89%和36.46%。本研究结果可为垦区棉田积极应对与适应气候变化提供理论依据。

三江源牧草气候生产力变化及对气象干旱的响应

基于1970-2020年三江源地区18个气象站点逐月地面观测资料,以不同时间尺度标准化降水蒸散指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)为气象干旱监测指标,采用逐步订正法计算牧草气候生产力,分析三江源地区牧草生长季气象干旱和气候生产力的时空特征,初步揭示气候生产力对气象干旱的响应状况。结果表明:近50a,三江源地区牧草生长季气象干旱呈加重态势(P<0.01),1995年左右气候由湿润逐步转变为干旱,干旱发生区域主要分布在西部、中南部和东北部地区;三江源西北部地区干旱化更明显。牧草生长季气候生产力整体以7.38kg·hm^(-2)·a^(-1)的速率减少(P<0.01);空间上由西北向东南减少,呈西部上升、东部下降的空间分布。三江源地区牧草生长季气候生产力与不同时间段前推SPEI具有较强的正相关性,且随SPEI前推时间增加,相关系数微弱增加,中西部地区牧草气候生产力对气象干旱的响应高于其他区域。

1991―2022年新疆塔城地区植棉区气候变化对棉花生育期的影响

利用1991―2022年新疆塔城地区主要植棉区代表站逐日气象要素数据及棉花生育期观测资料,采用线性趋势分析法、累积距平、相关分析等统计方法,分析塔城地区植棉区棉花生长发育期气候条件和棉花生育期的变化特征,探讨气候变化对棉花生长发育的影响。结果表明:(1)1991―2022年塔城地区植棉区棉花生长期气温、表层地温显著升高,积温呈增多趋势,降水量、降水日数和日照时间呈不显著减少趋势。(2)塔城地区植棉区≥10℃、15℃、20℃、25℃活动积温均呈增加趋势。(3)植棉区棉花全生育期平均为176.5 d,各生育时期呈现出不同程度的提前趋势,全生育期每10年延长1.89 d。(4)温度是影响塔城地区植棉区棉花各生育时期变化和生育进程的主导因子,降水量和日照时间的异常变化对棉花出苗―现蕾阶段的生长发育亦有不可忽视的影响。

气象因子对乌鲁木齐南山中山带天然牧草生长发育的影响

随着人类社会的不断发展和城市化的进程加快,越来越多的人口涌向城市。然而,由于城市化带来的土地利用变化、气候变化等,导致天然草场的退化。以新疆乌鲁木齐市南山中山带为研究对象,通过观测和分析资料,探讨了≥10℃积温和降水量对南山中山带牧草生长发育的影响规律。结果表明:(1)积温的变化与南山中山带牧草的生长发育密切相关;(2)降水量的变化也与南山中山带牧草的生长发育密切相关;(3)积温和降水量对南山中山带牧草产量影响最大的关键时段为6—7月,通过模型可对牧草产量进行预测。

格尔木种植区枸杞气候适宜度及其变化特征

利用格尔木3个国家气象站1991~2021年气象要素和枸杞发育期资料,计算近31 a来枸杞气候适宜度,分析其生育期变化特征。结果表明:枸杞各生育期气温适宜度在0.181~0.838之间,前期年际波动较小,中期波动较大;降水适宜度在0.100~0.765之间,年际波动较大;日照适宜度在0.600~0.990之间,年际波动较小;综合气候适宜度在0.436~0.745之间,年际波动较小。全生育期气温适宜度和降水适宜度均呈波动增加趋势,而日照适宜度呈波动减少趋势。从空间分布来看,格尔木气温适宜度最大,诺木洪次之,小灶火最小;诺木洪降水适宜度最大,格尔木次之,小灶火最小;小灶火日照适宜度较好,格尔木次之,诺木洪较差。整体来看格尔木种植区气候适宜度较好,适合枸杞种植。

湖北烤烟低温连阴雨灾害时空分布特征

为更好地防御低温连阴雨灾害对湖北烤烟的产量与品质带来的不利影响,构建烤烟不同生育期的低温连阴雨判别指标,并利用湖北烤烟种植区32个国家气象观测站1975—2020年逐日气象数据,深入分析湖北烟区低温连阴雨7项灾害指标的时空分布特征。结果表明:(1)时间上,过程平均气温、日平均降水量及平均总降水量等3项指标均为低—高—低演变过程,以成熟前期最高、伸根期最低,过程平均日数均在5d左右,而年平均过程次数、年平均过程日数、灾害频率均以成熟后期最多、旺长期最少,其中灾害频率在这2个时期分别为每10a发生6、1次;(2)空间上,气温、降水在不同生育期南北差异一致,北部烟区气温低,南部烟区降水多、强度大,而过程平均日数在伸根期、旺长期南部大于北部,成熟后期则相反;(3)灾害频率空间差异显著,前3个生育期,南部烟区较北部烟区发生频率更高,成熟后期南北相当,灾害频率均高达56%以上,过程平均持续5.7d。

基于气象要素的贵州中东部区域烤烟单叶重模型的比较

选取贵州中东部烟叶种植区域2010-2021年47个区(县)气象和烤烟单叶重数据,分析气象要素对烤烟单叶重的影响,运用线性和非线性4种方式基于年尺度4个气象要素(四要素)和旬尺度多个气象要素(多要素)分别建立烤烟单叶重模型,并验证模型的准确性和稳定性,探究不同模型在贵州中东部区域评估单叶重的优劣。结果表明:(1)贵州中东部烟区近12a下部叶单叶重平均为5.7g,中部叶单叶重平均为9.2g,上部叶单叶重平均为10.8g,下部叶单叶重变幅小于中部叶和上部叶。(2)基于四要素建模,下部叶单叶重BP神经网络算法模型的模拟效果最优,R^(2)为0.26,RMSE为0.84g;中、上两部叶单叶重的随机森林算法模型的模拟效果最优,中部叶R^(2)为0.33,RMSE为1.08g,上部叶R^(2)为0.16,RMSE为1.59g。基于多要素建模,下、上两部叶单叶重的随机森林算法模型的模拟效果最优,下部叶R^(2)为0.22,RMSE为0.85g,上部叶R^(2)为0.16,RMSE为1.57g;中部叶单叶重的BP神经网络算法模型的模拟效果最优,R^(2)为0.18,RMSE为1.14g。(3)基于多要素的逐步回归算法在下部叶的准确率为34.86%,其他算法对同叶位的模拟准确性普遍在70%以上,多要素BP神经网络模型预测下部叶单叶重准确率最高,为86.24%,四要素随机森林模型中部叶单叶重准确率最高,为89.91%;多要素随机森林算法预测上部叶单叶重准确率最高,为84.4%。(4)基于四要素算法模型对贵州中东部2021年单叶重预测,中下部叶单叶重四种算法模型准确率差别不大,上部叶单叶重随机森林算法的准确率最高,为91%,明显高于其余三种算法模型;基于多要素情况下,各模型下、中、上部位平均模拟准确率为81%、74%和85%。(5)在市州维度四要素条件下,下部叶单叶重模拟结果BP神经网络平均准确率为84%;四种算法模型对中部叶模拟结果无显著差异;上部叶模拟结果随机森林算法平均准确率最高,为92%。多要素条件下,下部叶单叶重模拟结果线性回归平均准确率为91%;上部叶单叶重模拟结果线性回归平均准确率最高,为88%。综上,针对贵州中东部平均烟叶单叶重,采用四要素运用BP神经网络和随机森林算法能较好地模拟气象因素对烟叶单叶重的影响,为烟叶生产的调控提供科学依据。

全球变暖背景下新疆库车市春末极端低温霜冻成因及对棉花生长影响

在春季气候变暖背景下,2023年5月6日库车市出现历史最晚终霜,利用高空、地面和NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心-国家大气研究中心)再分析数据及棉花观测资料,分析此次极端低温霜冻成因及其对棉花生长影响。结果表明:在气候变暖背景下春季极端低温霜冻仍有发生。此次极端低温、霜冻天气是在有利环流形势和高、低层系统配合下,新地岛附近强冷空气经偏北路径向南疆盆地输送,使温度、气压梯度增大、锋区加强和冷高压主体翻越天山打通南、北疆而产生,霜冻前阿克苏西部高空有较强冷平流向下传递至阿克苏东部。在晴朗微风、干燥环境下,冷平流和辐射降温共同影响造成库车市极端低温霜冻发生;库车市低温、霜冻比相邻县影响大,已出苗棉花遭受霜冻或低温冻害,未出苗棉田出现烂种、烂芽,棉花五叶期较历年偏晚7~12 d,后期须加强气象灾害防御和棉花田间管理,以充分利用光热资源、提高棉花生产潜力。

新疆昌吉气象条件变化对棉花产量的影响分析

棉花产量与气候的变化有密切的联系。利用昌吉回族自治州(昌吉州)主要植棉区1961―2022年的气象资料、棉花生育期资料和棉花产量进行趋势分析及突变分析,探究气象条件变化对昌吉州主要植棉区棉花产量的影响。结果表明:(1)昌吉州主要植棉区年平均气温、平均地面温度、平均5 cm地温、≥0℃和≥10℃积温均呈上升趋势,变化速率均通过了显著性检验,年平均气温、≥0℃和≥10℃积温分别在1993年、2000年和1998年发生突变;(2)年降水量呈增加趋势,于1982年发生突变,降水日数呈现减少趋势,2017年为突变年,2017年之后降水日数减少显著;(3)年日照时间呈波动减少趋势,在1986年发生突变;(4)无霜期呈波动增加趋势,于1989年发生突变,突变前变化不明显,突变后无霜期明显增加,初霜日呈波动性推后趋势,终霜日呈波动性提前趋势;(5)皮棉实际单产和趋势产量呈现显著上升趋势,气象条件对棉花生产有一定影响;温度、日照时间、无霜期、积温、相对湿度对棉花单产的影响比较明显,气象产量与年平均气温、8月降水日数呈显著正相关,与7月的相对湿度、8月降水量和相对湿度呈极显著正相关,与7月高温日数呈极显著负相关。

气候变暖背景下陕西猕猴桃温度适宜度变化特征分析

为分析气候变暖背景下陕西猕猴桃温度适宜度的变化特征,为陕西猕猴桃产业适应气候变化提供科学依据和参考,提升陕西猕猴桃产业可持续发展能力。根据陕西猕猴桃全生育期温度适宜度函数,分析评价华县、眉县、城固3个代表县1961—2010年的猕猴桃温度适宜度,并利用RCPs排放情景下的气候变化预估数据对2016—2060年的陕西猕猴桃温度适宜度进行预估。研究表明:1961—2010年陕西猕猴桃温度适宜度呈2—3年缓慢波动变化趋势,1992年后猕猴桃温度适宜度呈升高的趋势;未来在中等和高排放情景下,陕西猕猴桃温度适宜度呈缓慢波动上升趋势,且高排放情景下猕猴桃温度适宜度的趋势强度要强于中等排放情景;中等和高排放情景下陕西猕猴桃温度适宜度分布较1961—2010年均有不同程度北移,除渭北东部地区猕猴桃温度适宜度升高较为明显外,关中和陕南的猕猴桃温度适宜度均有所下降,原有的适宜区范围缩小较为明显,且高排放情景下更为显著。未来陕西猕猴桃产业发展可考虑种植适度北移,同时考虑未来增温对猕猴桃产业造成的威胁,尤其是关中和陕南猕猴桃产区猕猴桃温度适宜度存在下降风险,高温热害对猕猴桃的威胁可能逐步上升。研究结果可为今后陕西猕猴桃产业的布局调整提供一定参考。

气候变化对我国主产区水稻产量的影响及其机制分析

气候变化给我国水稻安全生产带来了巨大挑战,当前学者在研究气候变化与水稻产量的作用关系时往往忽略了对其影响路径的分析。为有效预防水稻生产中的气候风险,通过引入气候-经济模型,利用1996—2019年全国水稻主产区的气象数据和水稻产量数据,实证分析了气候变化对水稻产量的影响,并通过构建中介效应模型探讨其内部影响机制,最后进行了区域异质性讨论。结果表明,气温变化和降雨变化与水稻产量之间均存在倒“U型”曲线关系;气温升高能促使农业劳动力增加来进一步影响水稻产量,降雨量增加能够促使农业劳动力和化肥施用量的增加,并进一步影响水稻产量;气温对各主产区水稻产量的影响总体上呈现显著的差异性,而降雨量对各水稻主产区的差异性影响并不明显;最后根据实证结果提出积极推广天气指数保险产品、保障农业劳动力有效配给及完善粮食安全法律法规的建议。

2021年沽源县金莲花生育期气象条件分析

沽源县隶属河北省张家口市,位于河北省西北部的坝上地区,属温带大陆性草原气候。夏季凉爽,雨热同期,少雨、多风、干旱、日照时间长,早晚温差大^([1])。

基于区域多模态气象的黑皮甘蔗种植管理研究

为了分析广东省翁源县翁城镇、新江镇区域多模态气象条件与黑皮甘蔗种植产量之间的关系,文章提出基于区域多模态气象的黑皮甘蔗种植管理研究。收集2006—2021年的气温、降水量等多模态气象数据及黑皮甘蔗产量数据,引入面积权重筛选与标准化处理方法,运用相关分析法,揭示了黑皮甘蔗产量与气象要素的相关性。建立气象产量预报方程,划分翁源县黑皮甘蔗丰歉年,识别影响甘蔗的主要气象灾害,并提出相应的防御措施。结果表明:黑皮甘蔗产量与地温差的相关系数为0.43,对甘蔗产量有显著影响,与夏季降水量和春季平均气温的相关系数分别为-0.51、0.49,表明夏季降水量过多、春季平均气温过低,不利于甘蔗生长;据气象产量数据显示,黑皮甘蔗产量主要受霜冻灾害影响,干旱次之,洪涝影响较小。

气候变化及农户适应性行为对大豆播种面积的影响

为了探讨气候变化及农户适应性行为对大豆播种面积的影响,以黑龙江地区作为研究对象,通过统计分析经济、气候和农户数据,明确气候变化对大豆播种面积产生的影响。具体而言,降水量和温度对大豆播种面积有显著影响,降水量增加和温度升高会促使农户增加大豆种植面积。此外,农户的适应性行为也对大豆播种面积产生了影响。农户的适应性行为主要包括改变种植品种、调整种植时间和改变农业管理方式等。研究结果对黑龙江地区的大豆种植管理和气候变化适应提供了参考。

气象因素对龙岩市烤烟产量和品质的影响

利用龙岩市7个县(市、区)2012—2021年的烤烟产量、品质和气象观测数据,采用灰色关联分析方法,确定影响烤烟产量和品质的主要气象因子及其关联度。结果表明,大田生长前期的低温阴雨寡照和风雹是影响烤烟产量的主导因素,大田生长期的温度、湿度及成熟采烤期的适温天数是影响烤烟品质的主要因子。该研究结论可为提高龙岩市烤烟产量和质量提供科学依据。

胶东半岛苹果不同生育阶段水分供需关系

基于1978—2018年胶东半岛地区的逐日气象观测资料,研究了胶东半岛红富士苹果树在不同关键生育期的需水量、有效降水量、缺水量及水分盈亏指数变化,并探讨了其在不同关键生育期可能适合的灌溉量和灌溉制度。结果表明:苹果在关键生育期年平均需水总量约为718 mm,有效降水量为503 mm;果实膨大期需水量最大,为280 mm,有效降水量也最多,为241 mm;需水量在除果实膨大期呈减小趋势以外,其他各生育期均呈上升趋势;有效降水量除花芽分化期和果实膨大期呈下降趋势之外,在其他各生育期都呈上升趋势。胶东半岛苹果在各关键生育期均呈现水分亏缺状态,平均亏缺量在6~53 mm,需要依赖灌溉维持果树正常生长,并且在半岛西北部有更高的灌溉需求。

不同年份气象因子对夏大豆生长及产量的影响

以吉林敦化地区为例,研究了不同年份的气象因子对夏大豆生长和产量的影响,通过分析夏大豆生长期间的气温、降水和光照等因素,发现了气象因子对夏大豆生长和产量影响作用明显,为未来种植夏大豆提供了一定的参考依据。

建阳丘陵山区气候特征的茶叶适应性分析

根据建阳区各地气象资料,研究分析茶叶的气候生态规律和环境因子对茶叶生长、品质的影响。结果表明,建阳区丘陵山区茶叶生长条件较好;黄坑镇近十年由于气候变暖,年平均气温增加1.0℃,暖冬特别明显,≥10℃活动积温增加约300℃,由次适宜茶叶气候区转为适宜茶叶气候区,具有种植高品质茶叶的气候优势。