气候变化背景下黑龙江省东南部水稻增产潜力评估分析

研究旨在评估黑龙江省东南部水稻气候生产潜力,并分析其增产空间,以便为该地区合理有效利用气候资源、提高水稻生产力提供科学依据。通过收集发育期观测数据,确定了水稻播种、移栽及成熟的临界温度指标,并采用联合国粮食和农业组织(FAO)推荐的逐步订正法计算了水稻的气候生产潜力。进而还分析了多年气候变化对水稻生产潜力的影响。研究结果显示,播种期、出苗期和成熟期的临界温度分别为5℃、12.5℃、10℃。在五常、宾县、宁安地区,无论是从播种到成熟期间,还是从移栽到成熟期间,水稻的气候生产潜力均呈现出增长趋势。特别是在气候变暖的情况下,宁安地区的水稻生产受到了积极影响。通过对1961-2020年的数据进行分析,发现黑龙江省东南部从播种到成熟期的水稻单产增产潜力呈现先下降后升高的趋势,该地区的水稻实际生产力逐渐提高,即实际单产有所增加。然而,与其气候生产潜力相比,仍存在较大的差距,表明该地区水稻的增产空间仍然巨大。本研究的结果不仅为水稻生产的合理布局提供了科学依据,还为充分有效利用气候资源提供了指导。

2024年黑龙江省农业气象年景分析

基于黑龙江省2024年气候趋势预测结果,结合土壤旱涝预测模型、“十四五”国家重点研发计划项目建立的低温对主要作物生长影响评价模型、黑龙江省气候中心气象灾害风险预估模型,对2024年农业气象年景、作物生长季天气气候趋势进行综合分析,对可能出现的农业气象灾害进行初步预测,并提出相应建议,以期为政府部门统筹布局全省农业生产、农民合理安排农事生产活动提供科学参考。分析认为,2024年年景属平丰年(与近5年比较),影响2024年粮食生产的主要农业气象灾害为春播期东部局地内涝和西南部干旱,出苗期西部干旱和东部局地内涝,春季和夏季阶段性低温,夏季局地大风、冰雹、暴雨、内涝和阶段性干旱等灾害,其中暴雨洪涝和低温冷害发生风险较高。

松嫩平原土壤湿度时序变化特征

黑龙江境内松嫩平原土壤湿度是制约粮食作物生产的主要因素,在全球气候变化大背景下,研究该区域土壤湿度的时序变化对了解土湿演变过程十分必要。选取松嫩平原16个具有代表性的农业气象观测站,1980—2010年共30年的时间序列,固定地段逐旬平均土壤湿度等观测资料,采用M-K趋势检验及突变分析法,分析了本区域作物生长季内(5—9月)表层(0～30cm)平均土壤湿度的时序特征。结果表明:松嫩平原5个地区土壤湿度年际变化各地区存在较好的一致性,为减小趋势,但看不明显。20世纪80年代松嫩平原大部地区多为土壤湿润阶段,土壤湿度较大,处于偏湿或正常状态,偶有个别市县出现土壤偏干现象,频率较小。20世纪90年代土壤湿度明显下降,土壤逐步由湿润状态向干化态势发展,从20世纪90年代中期开始,土壤多为正常或偏干状态,出现偏干的频率增加,土壤出现变干趋势。基于M-K法分析得出,土壤湿度的趋势变化除南部不明显外,其余各区均表现为明显的下降趋势,且趋势性达到显著性水平。显著的突变年份各不相同:东部地区土壤湿度突变时间为2002年;中部为1991年;北部为1991年;西部为1997年。发生明显突变性演变的地区基本都是从20世纪90年代开始,与年际变化图相比,除南部存在差异外,其余各部分表现基本一致。

黑龙江省2009年水稻障碍型冷害评估

利用2009年6—8月逐日、逐时平均气温,根据日冷积温与水稻空壳率的关系以及敏感期内水稻敏感群体数量分布概率,评估水稻发生障碍型冷害而导致的空壳率及减产率。结果表明:2009年黑龙江省水稻种植区均发生了不同程度的障碍型冷害,总空壳率在10%以上,三江平原水稻减产程度重于松嫩平原,这与实际情况基本吻合。该方法是在明确水稻低温生理反应和冷害机制的基础上建立的,考虑了水稻进入敏感期的时间动态变化,优于采用平均气温、气温距平等为指标的评估方法,提高了障碍型冷害评估的量化程度及精确度。

土地利用/覆盖遥感分类研究综述

遥感技术已成为土地利用/覆盖信息来源的重要手段,分类方法在其研究中占有重要的地位,方法的优劣直接关系着分类的精度。本文阐述了不同类型遥感资料的性质及应用范围,并在综合分析研究当前主要的遥感图像分类方法基础上,对常规的统计分类方法、人工智能分类方法、针对实际情况的分类方法及其它较新的分类方法进行了综述。

2012年黑龙江省农业气象年景分析

结合黑龙江省2012年年度气候趋势预测结果,综合考虑各方面因素,对2012年农业气象年景及农事活动季节的天气气候趋势进行了分析阐述,并对可能出现的农业气象灾害进行初步的估计,针对其影响提出相应的建议,为政府部门决策指导农业生产及广大农民合理安排农事生产活动提供科学参考。分析认为年景属丰年(与近5年平均比较),影响我省农业生产的主要灾害有春季西部和南部部分地区的干旱、后春阶段性低温;夏季阶段性干旱、盛夏局地洪涝;秋季早霜。

2008年黑龙江省农业气象年景分析

结合黑龙江省2008年短期气候预测结果,综合考虑各种条件,分析了2008年农事活动季节的天气气候总趋势及农业气象年景,对可能出现的各种农业气象灾害进行初步估计,并分析了气象条件对农业生产的影响,提出相应的农业生产建议,为政府部门决策指导农业生产及广大农民合理安排农事生产活动提供科学参考。

2022年黑龙江省农业气象年景分析

基于黑龙江省2022年气候趋势预测结果,结合土壤旱涝预测模型,对2022年农业气象年景、作物生长季天气气候趋势进行综合分析,对可能出现的农业气象灾害进行初步预测,并提出相应建议,以期为政府部门统筹布局全省农业生产、农民合理安排农事生产活动提供科学参考。分析认为,2022年年景属丰年(与近5年比较),影响农业生产的主要灾害为春季东部和北部局地内涝、春播期西南部阶段性干旱,夏季东南部局部阶段性干旱、夏季阶段性低温、夏季局地暴雨和内涝,秋季北部早霜冻等灾害。

1980—2005年松嫩平原土壤湿度对气候变化的响应

基于松嫩平原16个农业气象站1980—2005年作物生长季的旬土壤湿度、月气温和月降水量观测资料,采用统计分析方法,分析了研究区表层(0～30cm)土壤湿度的时空变化特征及其对气温、降水量等气候变化的响应.结果表明:1980—2005年间,松嫩平原不同区域作物生长季表层土壤湿度均呈减小趋势,松嫩平原表层土壤存在干旱化趋向,其中,西部和南部地区尤为明显;20世纪90年代以前,研究区表层土壤处于比较湿润阶段,之后土壤湿度持续降低,并发生了偏干现象;研究期间,松嫩平原作物生长季平均气温呈周期性波动上升,每6a一个周期,期间小幅波动,1992年开始明显上升;生长季降水量的年际变幅较大,存在一个4～5a的波动周期;研究区作物生长季表层土壤湿度与气温呈极显著负相关关系,与降水量呈极显著正相关关系(P<0.01).气温和降水量是影响松嫩平原作物生长季表层土壤湿度变化的主要气候因素.

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。

黑龙江水稻孕穗期障碍型冷害及其对产量的影响

以连续3d以上日均气温≤18℃为指标判定障碍型冷害,利用黑龙江省稻作区1961-2006年每年7月中-下旬逐日平均气温和水稻产量资料,采用气候统计方法分析水稻孕穗期障碍型冷害的发生特征,在此基础上利用多元线性回归方法分析水稻实际单产与孕穗期障碍型冷害期间平均温度和低温持续时间的关系。结果表明:1961-2006年,黑龙江省稻作区水稻孕穗期障碍型冷害呈现不规律的时间变化特征,共有17a发生,发生范围大、持续时间长、平均气温低的年份有1964、1971、1990和2006年,20世纪80年代发生最多,为7a,20世纪90年代发生最少,为1a。研究期间,孕穗期障碍型冷害的发生频率在地域上呈现由北向南、由东向西减少的趋势,北部最多,西部最少;在同一冷害年内,孕穗期障碍型冷害的发生具有明显的区域差异,冷害的发生程度在区域上表现为东部重于西部,北部重于南部。水稻实际单产与孕穗期障碍型冷害期间平均温度和低温持续时间具有极显著的相关关系(P<0.01),孕穗期障碍型冷害期间平均温度每下降1℃,水稻单产降低1234.177kg/hm2,孕穗期障碍型冷害持续时间每延长1d,水稻单产下降104.208kg/hm2。

黑龙江省近45年积温变化及积温带的演变趋势

选取黑龙江省80个地面气象站1961-2005年≥10℃积温资料,研究黑龙江省积温变化及其引发的积温带变化和演变趋势。积温用逐日平均气温通过5日滑动平均方法计算得出,采用Mann-kendall方法进行突变检验。结果表明:随着全球气候变暖,近45a黑龙江省≥10℃积温呈明显增加趋势;积温的年代际变化显示出20世纪70年代略有减少、而后显著增加的变化趋势;M-K检验结果显示,积温在1993年发生突变性增加。由于黑龙江省≥10℃积温的累进增加,全省≥10℃积温带出现明显的北移和东扩,其中,第一积温带北移最明显,平均达0.5个纬距,第三积温带东扩最明显,达2个经距。

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。

黑龙江省近35年气候变化对粳稻发育期及产量的影响

利用黑龙江省水稻主产区的38个气象观测站1971-2005年的气象数据,以温度、降水量、日照时数作为主要因子,重点分析了黑龙江省西部稻区、中南部稻区、南部稻区的平均温度、降水量、日照时数的时空分布、年际变化和年代际变化。结果表明:随着气候变暖,黑龙江省水稻主产区在过去的35 a中生长季平均气温升高了0.9℃,平均每10 a升高0.225℃;生长季降水量年代际间波动较大,20世纪70年代-90年代年降水量增加,至本世纪初减少;生长季日照时数呈现出20世纪80年代减少、90年代增加、而本世纪初又下降的规律。气候变化使水稻除抽穗期和成熟期外,其它各生育期基本随年代的增加而提前。相关分析显示,影响黑龙江省水稻产量丰歉的主要因子是气温。

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。

黑龙江省主汛期异常降水变化及其与洪涝的关系研究

利用黑龙江省80个气象站1971-2016年6-8月逐日降水资料,参考国家标准规定大雨、暴雨为异常降水,采用数理统计方法,分析了黑龙江省主汛期内(6-8月)异常降水的变化特征,并构建了异常降水量与洪涝面积的相关关系。结果表明:1971-2016年间,研究区主汛期内异常降水在时间上呈现非连续性发生特征,空间上呈现分散性特征,上述特征在相同时间内暴雨较大雨更为突出,不同时间内6月最显著,而7月异常降水相对集中;研究期间,研究区各站主汛期内异常降水量呈大幅度波动变化,年际间振幅大,相同时间内暴雨事件降水量震荡更强,不同时间内大雨事件主汛期降水量变化最剧烈、暴雨事件7月降水量变化最剧烈。异常降水量在空间分布上存在差异,高值区主要分布在松嫩平原,松嫩平原为异常降水多发区域;1971-2016年间,研究区6月异常降水与洪涝相关不显著,主汛期、7月和8月大雨或暴雨事件的降水量均与洪涝面积具有极显著的正相关关系(P<0.01),表明异常降水对洪涝面积为正效应影响作用,其中主汛期大雨对洪涝影响最显著,7月大雨、暴雨影响均较显著。

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。

近46a黑龙江水稻障碍型冷害及其与气候生产力的关系

利用黑龙江省稻作区46 a(1961—2006年)每年7—8月逐日平均气温、5—9月逐旬平均气温、降水量资料,采用气候统计方法分析了自然低温下障碍型冷害发生的规律和时空变化特征,基于logistic曲线方程模拟粳稻气候生产力,建立起5个区域粳稻气候生产力与障碍型冷害期间平均温度和冷害持续时间的关系模型。结果表明,近46 a间,20世纪70年代是障碍型冷害高发期,20世纪80年代是障碍型冷害发生频率由多至少的转折期,21世纪初为低发期。黑龙江省北部稻作区、东部稻作区和中部稻作区为障碍型冷害重发区,南部稻作区为中等发生区,西部稻作区为轻发区。5个区域障碍型冷害发生期间的平均温度与粳稻气候生产力相关性均不显著,而冷害持续时间对粳稻气候生产力影响显著,并具有明显的地域差异,北部、东部和南部极显著(通过0.01信度的显著性检验),冷害持续时间每延长1 d,北部、东部和南部粳稻气候生产力分别下降119.89 kg/hm2、213.60 kg/hm2、133.84 kg/hm2,西部和中部影响不显著。

基于Logistic方程的大豆产量预报方法

基于Logistic方程建立大豆干物质累积曲线用来描述大豆干物质累积过程，由于气候条件处于非理想状态，因此对其干物质累积过程进行气象条件订正，并分析干物质累积量与气候产量的关系。在以上分析的基础上，建立大豆农业气象产量预测模式。通过计算分析温度和水分订正系数发现：在不同热量带、不同年份、不同发育时段，温度和水分订正系数不同，说明温度和水分条件是影响大豆生长发育和产量形成的重要限制因子。利用大豆主产区2004～2006年的气象和产量资料进行预报，预报精确度在95．9％左右，且预测产量与实际产量相关性较好，R^2在0．903～0．948之间，通过α=0．01的显著性检验，说明模型预测的产量比较准确，模型可用。

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。