气候变暖对黄土高原冬小麦种植区的影响

冬小麦(Triticum aestivum)是黄土高原的主要粮食作物。研究气候变暖对黄土高原冬小麦种植的影响,可为冬小麦种植的合理布局、应对气候变化带来的风险提供科学的理论依据。选择黄土高原及周边66个气象站点1960—2015年逐日气温资料,采用冬季负积温、最冷月平均气温和年极端最低气温3个指标,运用多元线性回归模型、气候倾向率、累积距平法及积温指标法等方法,分析了3个指标的时间变化特征及气候变暖对黄土高原冬小麦种植及适播期的影响。结果表明:(1)在气候变暖的大背景下,冬季负积温呈极显著的减少趋势,最冷月平均气温和年极端最低气温呈显著的升高趋势,且冬季负积温是影响黄土高原地区冬小麦种植的主要限制因子;(2)1960—2015年黄土高原冬小麦年代际可种植区以北移西扩的趋势稳定扩大,冬小麦可种植的海拔上限在黄土高原西部陇中黄土高原地区呈73 m/(10 a)的速率升高,56年来冬小麦可种植的平均海拔升高约321 m,长城沿线冬小麦的种植北界北移至38.73oN附近;(3)冬小麦的种植面积逐年代际增加,2000s比1960s增加13.23×10~4 km2,增加约1.8倍;(4)冬小麦适播期呈推迟趋势,推迟天数集中在1~10 d,为保障冬小麦安全越冬,建议播种日期在目前的基础上向后推迟4~13 d。

基于SPEI指数的长江中下游流域干旱时空特征分析

基于长江中下游流域1961—2015年129个气象站点的逐日气温和降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),对长江中下游流域近55年年尺度及各季节干旱变化趋势、站次比、强度和频率进行了分析,并探讨了干旱和区域气温、降水变化及ENSO的关系。结果表明:(1)在区域尺度,近55年长江中下游流域年尺度、春季和秋季呈干旱化趋势,春季干旱化趋势显著;夏季和冬季呈湿润化趋势。空间变化上,对于年尺度,汉江流域、中游干流区及洞庭湖流域以干旱化趋势为主,鄱阳湖流域、下游干流区和太湖流域以湿润化趋势为主;春季和秋季分别有96.90%和92.25%的站点呈干旱化趋势;夏季和冬季分别有82.95%和72.87%的站点呈湿润化趋势。(2)年尺度、春季和秋季干旱站次比及强度均呈增加趋势,春旱站次比与强度增加趋势显著;夏季和冬季干旱站次比和强度均呈下降趋势。(3)年尺度和春季干旱频率在21世纪初均达到最高,年尺度、春季和夏季干旱频率从20世纪90年代到21世纪初均呈增加趋势。(4)春、秋季干旱化趋势与降水量的减少及气温的上升相关,夏、冬季降水量的增加使得夏、冬季呈湿润化趋势。冬季SOI和次年春季干旱相关性极显著,冬季发生拉尼娜事件时,次年春季更易发生干旱。

基于日尺度SPEI的黄淮海平原冬小麦生育阶段干旱特征分析

黄淮海平原地处燕山以南、淮河以北,包含黄河、淮河和海河冲积平原及部分丘陵山区,属于半干旱、半湿润地区,年降水量500~900 mm,是我国主要的冬小麦种植区。利用黄淮海平原49个农气站点1961—2017年日值气象数据,采用Penman-Monteith模型计算的日尺度SPEI指数,从气象干旱的角度分析了黄淮海平原近56 a冬小麦主要生育阶段干旱持续时间和干旱强度的变化,并采用R/S方法对干旱未来变化趋势进行预测。结果表明:(1)从空间分布上来看,冬小麦的营养生长期和并进期,北部干旱持续时间较短,干旱强度较小,南部干旱持续时间较长,干旱强度较大,而冬小麦生殖生长期与前两个生育期干旱分布相反。(2)从各站点变化趋势来看,在冬小麦整个生育期内干旱持续时间与干旱强度呈相反趋势。(3)从时间变化趋势上来看,1961—2017年干旱有明显减缓趋势,除个别站点外,在冬小麦的营养生长期和并进期,干旱持续时间和干旱强度自2003年起干旱有逐渐减缓趋势,在生殖生长期则从2007年起干旱有逐渐减缓趋势。(4)从未来变化趋势来看,营养生长期干旱持续时间将缩短,干旱强度将减小,并进期的干旱持续时间和干旱强度的变化将和过去56 a基本保持一致,生殖生长期干旱持续时间将有所增长,干旱强度将有所加重。本研究分析了黄淮海平原冬小麦生育阶段干旱特征,旨在认识分析和掌握冬小麦生育期干旱演变特征以及干旱发生规律,对保障粮食安全和防旱减灾提供了科学依据。

甘肃省河东地区春玉米干旱演变特征及灾损风险区划

甘肃河东地区为全省春玉米主要种植区,同时也是易发生干旱的地区,基于FAO推荐的Penman-Montith模型以及其提供的作物系数计算了甘肃省河东地区春玉米作物水分亏缺距平指数(CWDI a),采用甘肃省河东地区54个气象站1961—2017年逐日气象数据以及河东各县(区)春玉米多年产量资料,从干旱的年际变化趋势、干旱空间分布特征以及春玉米干旱灾损风险区划三方面对近57年来河东地区春玉米各生育期干旱演变特征及其灾损风险区划进行了分析。结果表明:受降水的影响,河东地区春玉米生长期各旬需水量、CWDI a值均呈先增大后减少的趋势,全区CWDI a值>15,表明该区虽为雨养农业区但仍需通过灌溉补给保证作物生长期所需水分。生长季内春玉米水分亏缺的变化幅度:抽雄~开花期>拔节期>乳熟~成熟期>出苗~七叶期。出苗~七叶期水分亏缺程度由南向北呈递减趋势,其他三期水分亏缺程度由南向北呈递增趋势。河东地区春玉米干旱风险具有明显的区域性和差异性,低风险区主要在陇东南部地区,陇南中部、北部、南部地区,甘南高原东北部地区;中风险区主要在陇东中部地区,陇南东南部地区,陇西黄土高原中部地区;较高风险区主要在环县,渭北地区;高风险区主要在黄河以南地区至靖远-榆中区。总体来看,河东春玉米干旱灾损风险区由南向北呈纬向分布,且受积温影响,海拔高于2500 m的高山区不适于种植春玉米。

1960-2015年中国西南地区持续性干旱事件时空演变特征

基于西南地区142个气象站1960-2014年的逐日气象资料,引入一个新的干旱指数-逐日标准化降水蒸散指数(日SPEI),采用Mann-Kendall方法、克里金插值(Kriging)方法,分析了近55a西南地区干旱事件时空演变规律。结果显示:西南地区所有干旱、严重干旱事件的强度和持续天数呈增加趋势,极端干旱事件强度和持续天数呈小幅减少趋势,西南地区总体呈干旱化趋势。干旱强度和持续时间在1960s、1970s、2000s较大,2000s是西南地区遭受持续性干旱最严重的十年,接近2/3的站点发生了较严重的干旱,主要分布在广西和云南西南部地区。西南17%的站点干旱程度最严重,主要分布在四川中部、贵州西北部、广西西北部和南部的部分地区。