西南冷凉高地苹果最大可能生育期内气候生产潜力评价——以云南昭通为例

基于云南昭通1958-2019年逐日气象观测数据、1978-2018年苹果种植统计数据和2010-2018年果园生产调查和观测数据,采用线性趋势分析、逐级订正等方法,探讨云南昭通苹果最大可能生育期内农业气候资源和农业气象灾害的变化特征,估算当地气候生产潜力,以高效合理利用农业气候资源、科学布局苹果产业。结果表明:(1)1958-2019年,云南昭通无霜期、稳定通过10℃的持续时间分别显著增加3.5d和4.5d,理论上能满足苹果生育所需,但昭通苹果花芽膨大期与终霜日和稳定通过10℃起始日期不匹配,成熟期与初霜日和稳定通过10℃终止日期不匹配。(2)根据云南昭通2010-2018年苹果实际生育期,明确了当地苹果最大可能生育期为稳定通过3℃起始日期-稳定通过13℃终止日期。1958-2019年,云南昭通苹果最大可能生育期内平均最低气温、平均气温和平均最高气温分别为11.8、16.1和22.6℃,分别以0.1、0.04和0.05℃·10a^(-1)的速率增加;气温日较差平均为10.89℃,以0.2℃·10a^(-1)的速率减少。降水量和日照时数分别以1.0mm·10a^(-1)和6.7h·10a^(-1)的速率减少。(3)过去62a,云南昭通苹果花期低温发生风险较低,不是当地苹果生长期内的主要农业气象灾害,连阴雨发生风险较高,且主要分布在苹果关键生育期6-9月。(4)在当地气候背景下,苹果最高理论产量约为94t·hm^(-2),光温、气候生产潜力分别占光合生产潜力的83.0%和76.0%,研究期内昭通果园实际产量仅为光合生产潜力的35.0%,统计产量仅为光合生产潜力的10.0%。随着技术进步和品种选育,果园实际产量与生产潜力的差距逐渐缩小。云南昭通气象条件能充分满足苹果生长发育,通过合理、高效栽植技术应用及对农业气候资源的充分挖掘,可进一步提高苹果产量,提升品质。

四川西昌酿酒葡萄延迟萌芽的气候可行性分析

基于四川西昌气象站1951−2018年逐日气候资料,以及西昌月华乡2016−2018年葡萄实验观测数据,计算酿酒葡萄年和生长季热量、水分、光照及农业气象灾害变化趋势,分析酿酒葡萄气候资源利用情况;根据酿酒葡萄实际所需活动积温,分别以日平均气温稳定通过10℃的终日和初霜日作为收获期,反演酿酒葡萄萌芽年值,探讨酿酒葡萄延迟萌芽的可行性,以便充分利用当地光热资源、规避生育关键期农业气象灾害影响。结果表明:近68a,研究区酿酒葡萄年和生育期内热量资源显著增加(P<0.05);降水资源丰富,实际生育期内前期雨少,后期雨多,降水集中在葡萄营养生长期;光资源能够满足酿酒葡萄实际所需,但呈极显著减少趋势(P<0.01)。近68a,低温灾害发生频次平均为7d·a^−1,果实成熟期降水过量,导致连阴雨灾害连年发生。分别以每年日平均气温稳定通过10℃的终日和初霜日为收获期、≥10℃平均活动积温3274.3℃·d为热量标准制定酿酒葡萄延迟萌芽的两种方案,反推可能的萌芽期,发现延迟萌芽后生育期内降水资源可满足酿酒葡萄的基本需求,且降水规律与酿酒葡萄生长需水规律一致,表现为前期雨多,后期雨少。延迟萌芽生育期内光资源能够满足当地酿酒葡萄实际需求,且生育期内光资源下降速率比实际生育期减缓,同时,延迟萌芽后葡萄生育期内农业气象灾害发生风险低于实际生育期,可有效规避酿酒葡萄实际生育期易遭受的主要农业气象灾害。如果按此两种方案实施延迟萌芽,酿酒葡萄生育期内农业气候资源丰富、农业气象灾害较少。

基于全球文献计量对苹果响应气候变化研究的热点分析

【目的】随着气候变化的影响,苹果生产的响应和适应机制也成为全球关注的热点和焦点问题之一,为了更加深入地了解其热点动态变化,在未来研究中更加科学地从未解决问题、热点趋势、交叉学科中选题立项。【方法】基于Web of Science和中国知网两大核心数据库以"气候"和"苹果"为主题,对1995/1998—2020年已公开发表的相关主题文献进行可视化分析。【结果】研究时段内,从公开发表论文的数量上看,"气候"与"苹果"为主题的发文量最多,达到5693篇,与"洪涝"相关的论文研究相对较少,仅有206篇;气候与苹果相关主题的中英文发文量均呈上升趋势,但中英文发文量的比例过低,仅为0.23;从发文内容来看,英文发文多集中于采用富士品种,侧重于应对气候变化的相关栽培技术、病虫害影响(苹果蠧蛾)及干旱等方面;除此之外更多地关注不同区域的基因表达、措施等方面。中文发文的内容更倾向于苹果气候资源高效利用、气候敏感因子、灾害防控等方面,如气候资源区划、苹果小气候等。【结论】基于气候变化的苹果相关研究越来越丰富,英文研究热点仍集中在富士品种开展集成栽培技术、病虫害防治等方面;中文研究热点则更倾向于苹果气候资源高效利用、气候敏感因子、农业灾害防控等方面,且由于数据有限尚未细化至苹果品种。

中国北方主产地苹果始花期模拟及晚霜冻风险评估

建立中国北方苹果主产地苹果始花期模型,分析苹果花期晚霜冻气候风险,为有效防御晚霜冻灾害对当地苹果生产的影响提供科学指导。该研究选取中国新疆的伊宁、阿克苏、黄土高原的万荣、白水、礼泉、陕州区和渤海湾的福山、熊岳分别代表中国3大苹果产区,利用各区代表站的苹果始花期资料和同期气象数据,建立并检验了不同站点苹果始花期模型,并利用该模型模拟了1962-2019年苹果始花期,分析其时空变化特征。结合晚霜冻气象指标,对苹果花期晚霜冻气候风险进行评估。结果表明:1)苹果始花期模型能够在数据独立的情况下较准确地模拟各区代表站的始花期变化,新疆、黄土高原和渤海湾苹果产区内部检验的均方根误差分别为2.5~4.8、2.4~5.0、2.3~3.0 d,交叉检验的均方根误差分别为5.0~6.6、3.4~6.0和3.6~4.1 d。2)模拟得到的苹果始花期均呈显著提前趋势,趋势系数分别为-1.84^-1.04、-3.09^-2.62和-2.37^-1.88d/10a。3)不同区域苹果晚霜冻气候风险有着明显的差异。新疆和黄土高原果区苹果晚霜冻气候风险指数相对较大,其中伊宁最大达2.38,其次是万荣达1.81,而渤海湾果区的福山苹果晚霜冻气候风险指数为0。结果表明新疆和黄土高原果区苹果遭受晚霜冻的影响较大,渤海湾果区受晚霜冻影响最小。

基于作物水分亏缺指数的环渤海地区鲜食葡萄干旱风险评估

水分对葡萄的生长发育过程有着不容忽视的影响。为了给鲜食葡萄种植干旱风险管理和减损保质提供一定理论参考,本研究以中国葡萄环渤海产区为研究区域,以作物水分亏缺指数为探究鲜食葡萄干旱的指标,采用区域内60个气象站点1981-2014年的逐日气象资料,通过计算区域内鲜食葡萄各生育期内的作物水分亏缺指数,得到各生育期鲜食葡萄的干旱频率及站次比,基于区域内鲜食葡萄干旱时空分布情况评估其干旱发生风险。结果表明:环渤海地区降水量与鲜食葡萄需水量的时间匹配性较差,区域内鲜食葡萄在各个生育阶段均具有一定的干旱风险;以鲜食葡萄的新梢生长期及着色成熟期为发生干旱的高风险时期,该时期发生干旱频率高且易发生较为严重的干旱;以河北省中南部为干旱高风险地区,该地区鲜食葡萄发生严重干旱风险较高,且环渤海地区鲜食葡萄以着色成熟期干旱影响范围最广。

中国北方苹果种植需水特征及降水适宜性

以中国北方7个苹果主产省为研究区域,基于研究区域及周边100 m范围内210个气象站1970—2019年逐日气象数据和1 km分辨率的数字高程数据,采用最小湿度法对作物系数(K_c)进行逐日估算,并利用基于样条函数插值理论的专业气象插值软件ANUSPLIN对逐日气象数据进行空间插值,计算苹果各关键生育期需水量和降水适宜度。结合苹果优势主产区地理分布确定降水适宜度阈值范围。利用相关数理统计方法明确苹果需水特征和降水适宜度时空变化特征,并对苹果全生育期降水适宜性进行评价。结果表明:苹果全年平均需水量大多数区域为500.0~800.0 mm,萌芽-幼果期、果实膨大期和着色-成熟期平均需水量占全年平均需水量的比率分别为0.186~0.282,0.392~0.562和0.159~0.282。苹果全年、萌芽-幼果期、果实膨大期和着色-成熟期降水适宜度阈值范围分别为0.49~2.07,0.25~1.70,0.54~2.25和0.46~2.65。各生育阶段降水适宜度处在阈值范围内的区域分别占85.4%,87.4%,85.6%和84.9%。苹果全生育期降水的最适宜、次适宜和不适宜区分别占研究区域的31.9%,50.6%和17.5%。

中国北方苹果主产省降水分布特征分析

利用1970-2017年7个中国苹果主产省及周边210个气象站逐日降水资料和1km分辨率的数字高程数据,采用基于样条函数插值理论的专业气象插值软件ANUSPLIN对降水数据进行空间插值。结合地理信息系统软件Arc GIS和变异系数、气候倾向率等相关数理统计方法,分析苹果主产省的降水时空分布特征;并根据适宜苹果栽培的年降水量区间和苹果主产区降水分布情况探析苹果关键生育期适宜降水量。结果表明:苹果主产省年平均降水量与关键生育期平均降水量均具有南高北低、东高西低的空间分布特征,约51.7%的区域年降水量为500.0~800.0mm,其中,主产区的年降水量基本在500.0~800.0mm。萌芽-幼果期、果实膨大期和着色-成熟期平均降水量对年平均降水量的贡献率分别为0.114~0.385、0.428~0.712和0.000~0.270。研究区降水时间分配与苹果需水规律较吻合,但降水量变异系数较大,基本在0.15以上。从气候倾向率看,大多数区域降水量的变化趋势不显著,除着色-成熟期外,各时段降水量变化通过0.05水平显著性检验的区域不足1.0%。结合苹果主产区和苹果适宜栽培的年降水量值,初步判定苹果萌芽-幼果期、果实膨大期和着色-成熟期的适宜降水量范围分别为66.2~170.2mm、238.4~527.9mm和69.0~200.8mm。

春玉米产量动态预报技术的改进方法探索

为及时、准确地进行玉米产量预报,为吉林省玉米产量预报业务提供参考依据,为政府调控提供科技支撑,利用吉林省19802016年春玉米产量和50个气象站逐日气温、降水量、日照时数等资料,基于相似距离和相关系数构建综合诊断指标筛选气温、降水量、日照时数等各类气象要素历史相似年,根据各类气象要素历史相似年与预报年的玉米产量丰歉气象影响指数之间的关系,建立吉林省春玉米产量动态预报模型。同时,对历史相似年的筛选方法进行改进,利用欧氏距离直接筛选综合气候历史相似年,根据气候历史相似年与预报年的玉米产量丰歉气象影响指数之间的关系,构建春玉米产量预报模型。对比改进前、后的产量预报模型的预报,结果表明:两种方法在吉林省玉米单产预报中,预报准确率均较高,普遍在85%以上。产量预报模型对20022013年的预报检验结果表明,改进方法后20022013年单产预报平均准确率提高了3.9个百分点,均方根误差降低了4个百分点,标准差降低了2。对20142016年的预报检验结果表明,改进方法的玉米产量预报结果优于传统方法的预报结果。改进方法比传统方法准确率更高,稳定性更强,应用价值更高。

CMIP5全球气候模式统计降尺度数据对辽宁省极端气温模拟能力评估

利用1971−2010年辽宁地区32个气象台站观测资料,采用SS指标和M2指标,评估CMIP5气候预估降尺度数据集中31个模式对辽宁省全年和4个季节极端气温指数时空变化特征的模拟能力,并经MR综合评级,筛选模拟效果最好的模式。极端温度指数选用平均最高气温(TXm)、平均最低气温(TNm)、霜冻日数(FD0)、夏日日数(SU25)、最低气温极小值(TNn)、最高气温极大值(TXx)和极端气温范围(ETR)。结果表明:对单一极端气温指数而言,所有模式对表征气温平均特征的指数模拟效果较好,对表征连续极端气温事件的指数模拟效果一般,而对气温的极端特征模拟能力不足。由于模式对全年、各季节各极端气温指数的排名无一致性,引入MR评级指标进行排序,优选的3个模式为MPI-ESM-LR、GFDL-ESM2M和MIROC-ESM-CHEM。比较发现,优选模式集合平均结果相对于观测值的误差百分率整体上明显优于所有模式的集合平均结果,具有可用性。研究结果可为预估未来区域极端气温提供理论参考,建立的逐日模式资料可为开展辽宁农业气象灾害风险相关研究提供数据支撑。

1971-2017年我国苹果主产区降水适宜度的时空分布特征

基于中国苹果主产区1971—2017年逐日气象观测数据,在订正作物系数基础上构建苹果各发育阶段降水适宜度模型,结合优势产区地理分布确定降水适宜度阈值,分析各生育阶段降水适宜度的时空分布特征,并利用经验正交函数(EOF)分解探究其时空异常变化规律。结果表明:(1)苹果初始生长期、旺盛生长期和生长后期降水适宜度阈值分别为0.30~1.29、0.63~1.78和0.62~2.84,降水适宜度在阈值范围内的区域分别占研究区域的94.8%、94.7%和95.9%,且绝大多数区域近47 a降水适宜度变化不显著。(2)苹果初始生长期和旺盛生长期,降水适宜度第一向量场方差贡献率分别为50.53%和32.26%,全区几乎均为正值,具有较好的空间一致性,且降水适宜度的振荡强度由东北、西南向中部加强;生长后期,第一向量场方差贡献率为49.51%,辽宁和河北东部局部地区与其他地区呈反相位的分布型。(3)降水适宜度第二向量场,苹果初始生长期呈东西反相位的分布型,而旺盛生长期和生长后期呈南北反相位的分布型。

1958—2015年长江中下游寒潮时空演变特征

基于长江中下游地区54个气象站点1958-2015年日最低气温数据,从时间和空间的角度,定量分析该地区寒潮发生发展的演变特征和空间变化。结果表明:过去58年,寒潮发生次数呈不显著减少趋势,平均减少幅度为1.2次/站;寒潮过程中,最低气温的平均降温幅度呈南高北低分布,最低气温的极端降温幅度呈自区域中心向四周逐渐降低分布。寒潮发生的首次最早为8月1日(九江站),末次最晚为5月4日(寿县站和六安站),出现时间的空间分布差异显著。冬季寒潮频发,春季和秋季次之。