山西省春玉米气候适宜度评估

为明确山西省春玉米气候资源适宜性,为山西省春玉米种植布局优化提供一定的参考,根据山西省春玉米生长季内气象要素变化阈值,分别构建山西省春玉米生长的温度、降水量、光照适宜性模型,结合春玉米产量和种植面积建立山西省春玉米综合气候适宜度模型,并分析温度、降水量、光照和综合气候适宜度时空分布特征。结果表明,从生育期来看,山西省春玉米温度适宜性出苗期最好,乳熟期—成熟期最差;降水适宜性在播种期和成熟期较好,抽雄期最差;日照适宜性出苗期最好,成熟期最差。从空间分布来看,山西省春玉米温度适宜性晋西北、晋东部分地区不适宜;降水适宜性在晋中盆地、大同盆地、忻定盆地较差,东南部适宜;日照适宜性从北到南逐渐降低。综合气候适宜性可知,山西省北部、中部大部分地区较适宜种植春玉米,东南部适宜性较差。影响山西省春玉米产量的气象要素从大到小依次为日照、温度、降水量。经与实际产量验证,研究建立的山西省春玉米气候适宜性模型能较好地反映山西省春玉米气候适宜性分布和产量变化趋势。

1960-2020年黄河流域农业热量资源时空演变特征

[目的]气候变暖将改变农业热量资源的时空分布,对黄河流域农业热量指标进行分析,可为区域合理利用农业气候资源提供依据。[方法]基于1960-2020年黄河流域89个气象站点逐日气象资料,运用线性趋势估计和Mann-Kendall突变检验等方法分析了黄河流域年平均气温,≥0℃和≥10℃的初终日、持续日数和有效积温的时空变化特征及其影响因素。[结果]近61 a黄河流域平均气温、≥0℃和≥10℃有效积温分别以0.29℃·(10 a)^(-1)、70.23℃·d·(10 a)^(-1)和34.50℃·d·(10 a)^(-1)的倾向率呈上升趋势,≥0℃和≥10℃持续日数呈增加趋势,倾向率分别为3.33 d·(10 a)^(-1)和2.78 d·(10 a)^(-1)。≥0℃和≥10℃初日呈提前趋势,倾向率分别为—2.16 d·(10 a)^(-1)和—2.14 d·(10 a)^(-1),≥0℃和≥10℃终日呈延迟趋势,倾向率分别为1.16 d·(10 a)^(-1)和0.63 d·(10 a)^(-1),≥0℃和≥10℃初日提前的幅度大于终日推迟的幅度,≥0℃初终日和持续日数变化幅度大于≥10℃相应指标变化幅度。近61 a黄河流域年平均气温、≥0℃和≥10℃有效积温分别于1996、2003和1997年发生突变。黄河流域上、中、下游地区各热量指标变化趋势与流域整体变化一致,上游地区变化幅度相对较大。从空间分布来看,由上游、中游到下游地区年平均气温逐渐增加,≥0℃和≥10℃有效积温逐渐增加,初日逐渐提前,终日逐渐推迟,持续日数逐渐延长。[结论]黄河流域农业热量资源呈增加趋势,热量指标主要受海拔高度和年平均气温影响。西太平洋副高强度指数、太平洋副高强度指数和东大西洋遥相关型指数是影响近61 a黄河流域农业热量指标变化的主要大气环流因子。

河南省冬小麦籽粒质量评价的气象指标分析

选用2008年、2010—2014年、2019年河南省共630份冬小麦样本及对应时段的气象资料,采用多重比较、Logistic多元回归等方法,构建河南省冬小麦籽粒质量达二等及以上的气象指标。结果表明:冬小麦籽粒容重与花粒期平均空气相对湿度呈显著负相关,与日照时数呈显著正相关;籽粒不完善粒与空气相对湿度、降水量和降水日数为显著正相关;冬小麦籽粒质量与各旬气象因子的相关性呈动态变化。不同地区影响冬小麦籽粒容重的关键气象因子不同,河南北部地区为光照和气温,河南东部主要为气温,河南南部为气温和降水量。冬小麦籽粒质量气象指标评价等级与实际籽粒质量等级指标的一致率为84%,不完善粒评价一致率为100%。近30 a河南省冬小麦质量气象等级达二等的平均频率为79.7%(除河南西部),气象条件整体上有利于河南省冬小麦籽粒质量的提高。

2023年麦收期河南省连阴雨的气候特征和可能成因

2023年麦收期河南省出现了罕见的连阴雨天气,降水和阴雨日数异常偏多,分别为自1961年以来的历史第五位和第二位。分析连阴雨的可能气候成因,主要结论如下:(1)造成连阴雨的环流形势为欧亚中高纬度西高东低,乌拉尔山高压脊持续发展并出现阶段性阻塞,东北冷涡活跃,冷空气能持续南下,西太平洋副热带高压(以下简称副高)偏北、偏强且异常偏西,来自副高西北侧边缘的暖湿气流和冷空气在河南省交汇。(2)副高偏强、偏北、偏西是由偏强、偏北、偏大、偏东的南亚高压和偏强、偏北的东亚副热带西风急流(以下简称西风急流)的引导所致,而东南亚对流层中高层的暖中心偏大、偏北和偏东且呈东西向带状分布,使南亚高压形成了上述的特征。暖中心和东北冷涡的共同作用,使东亚中高层的气温梯度增大,进而加强了西风急流。(3)2023年前期的La Ni1a事件有利于麦收期副高偏北,但不利于副高偏强和明显偏西。麦收期由于台风扰动由泰国湾至菲律宾群岛以东的热带西太平洋对流活跃释放的凝结潜热较多,以及麦收期前期的春季和麦收期伊朗高原至青藏高原的地面感热和潜热较强,使暖中心形成了上述的特征,进而决定了南亚高压和副高的特征。(4)2023年麦收期北大西洋海温偏高,以及北大西洋三极子为负位相,导致了乌拉尔山高压脊持续发展并出现阶段性阻塞,麦收期前期的春季和麦收期伏尔加河至贝加尔湖西北侧地面感热和潜热偏强,而下游贝加尔湖东南侧至鄂霍次克海地面感热和潜热偏弱一定程度上导致上述两区域分别出现了大范围的位势高度正距平和负距平。

光学和微波遥感数据联合反演植被覆盖表层土壤含水率

【目的】探究Vertical-Vertical(VV)、Vertical-Horizontal(VH)极化及双极化方式对微波遥感反演表层0~10 cm土壤含水率影响,分析不同数据源(Landsat-8,L8;Sentinel-2,S2)得到的归一化植被指数(NDVI)、归一化水体指数(NDWI)对表层土壤含水率遥感反演精度的影响。【方法】基于VV、VH单一极化和双极化模式,结合S2和L8计算的NDVI与NDWI估算植被含水率(VWC),消除植被对土壤的后向散射影响,得到土壤后向散射系数,基于水云模型反演北京市大兴区表层土壤含水率。【结果】对于VV极化,VV+S2NDWI反演0~10 cm土层的土壤含水率精度最高(R^(2)=0.763,RMSE=1.55%);对于VH极化,VH+S2NDVI反演的0~10cm土层的土壤含水率精度最高(R^(2)=0.622,RMSE=1.66%);对于双极化,Dual-Polarized(DP)+S2NDVI反演的0~10cm土层的土壤含水率精度最高(R^(2)=0.895,RMSE=0.89%)。【结论】NDVI更适用于去除水云模型中的植被影响,且双极化方式反演0~10 cm土层的土壤含水率精度较高。

气候对余庆县稻纵卷叶螟发生与危害的影响

【目的】探明近10年余庆县前期气候条件对稻纵卷叶螟主害代种群发生发展规律的影响,为稻纵卷叶螟的预测预报和防治提供科学依据。【方法】利用2011-2020年余庆县稻纵卷叶螟虫情资料和10年的平均温度、降水量、相对湿度、日照和风速等气候资料,探究10年间种群迁入和发生发展规律,并结合提前1候、提前2候和提前3候气候数据分析其对田间稻纵卷叶螟种群发生发展的影响。【结果】2011-2020年余庆稻纵卷叶螟田间赶蛾和灯下诱蛾始见期最早分别出现在2014年4月4日和4月23日,最晚分别出现在2011年5月30日和2018年5月23日,近10年其始见期主要在4月下旬至5月中旬,主害代第3代迁入峰期主要在5月下旬至6月上中旬,主害代第4代迁入峰期主要在6月底至7月上中旬;第3代主迁入峰期的成虫迁入量决定第3代幼虫的发生程度;最低温度、降水量和平均相对湿度是影响余庆县稻纵卷叶螟种群发生发展的关键气候因子,提前10~15 d的日最低温度越高、降水量越多、平均相对湿度越高,越有利于田间种群的增殖扩张,水稻的卷叶率危害越重。【结论】稻纵卷叶螟迁入期早、迁入峰次多、迁入量大和前期水汽条件充足都是稻纵卷叶螟大发生的关键影响因素;温度、降水量和相对湿度等气候因子也是稻纵卷叶螟大发生的重要影响因素。

川中丘陵区农田生态系统太阳辐射及土壤热通量数据集(2005-2021年)

太阳辐射是地表生态系统的主要能量来源,是生态系统维持本身正常运转和发展的原始动力;地表层土壤热通量是地表能量平衡的重要参数之一。四川盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站(简称盐亭站)是国家布局在亚热带四川盆地农业生态区的唯一农田生态系统监测野外站。该区域具有优越的光、热、水资源,非地带性土壤紫色土广泛分布,形成亚热带湿润季风气候与非地带性紫色土的最佳农业组合,农耕活跃,是四川盆地农业的主体区域。本研究基于盐亭站综合气象观测场Vaisala(芬兰)自动气象观测系统,经过数据采集、处理、数据质量控制与评估,集成2005-2021年紫色土典型农田生态系统太阳辐射和土壤热通量数据集,太阳辐射监测包括总辐射、反射辐射、紫外辐射、净辐射和光合有效辐射。数据集包含5个EXCEL文件,有各类辐射的时值、日值和月值观测及统计数据,数据量32.7 MB。本数据集可为生态系统生产能力评估、应对气候变化等方面的研究提供数据支持。

遥感蒸散发驱动HYDRUS-RS模型模拟剖面土壤含水率

【目的】提出一种物理机制明确、具有区域尺度模拟潜力且模拟精度较高的剖面土壤体积含水率(土壤含水率)模拟模型,评估北京大兴区夏玉米生育期不同土层土壤含水率模拟精度。【方法】利用MODIS数据和地表能量平衡系统(SEBS)模型反演大兴区蒸散发(ET),将其拆分为土壤蒸发(E)和植株蒸腾(T),驱动HYDRUS-1D模型中的源汇项,基于地理信息系统(GIS)平台构建HYDRUS-RS模型模拟剖面土壤含水率,并在2018年夏玉米生育期得到验证。【结果】SEBS模型中的R_n模拟效果最好,决定系数(R2)、偏差(Bias)、均方根误差(RMSE)分别为0.81、11W/m2、54.8W/m2;2018年大兴区夏玉米生育期逐日ET主要介于3~6mm/d,土壤含水率监测样点的ET不尽相同,但变化规律相似;在夏玉米生育期,HYDRUS-RS模型模拟的40~60cm土壤含水率精度最高,Bias为0.2%,RMSE为2.1%,R2为0.80。【结论】HYDRUS-RS模型物理机制明确、具有区域尺度模拟潜力,40~60cm土层土壤含水率模拟精度最高。

基于时域卷积网络与Transformer的茶园蒸散量预测模型

在茶园水资源管理中,蒸散量(Evapotranspiration,ET)是评估作物水分需求的关键指标,由于茶园蒸散量预测具有时序性、不稳定性以及非线性耦合等特点,目前的茶园蒸散量预测模型存在预测精度较低的问题,针对此问题本文提出了一种新型的茶园蒸散量预测模型。首先使用互信息算法(Mutual information,MI)与主成分分析算法(Principal component analysis,PCA)相融合的数据处理算法(MIPCA),筛选强相关的特征并提取主成分;其次将时域卷积网络(Temporal convolutional network,TCN)与Transformer融合,利用灰狼算法(Grey wolf optimization,GWO)优化超参数,捕捉茶园数据的全局依赖关系;最后整合2个网络构建了MIPCA-TCN-GWO-Transformer模型,通过消融试验和对比试验验证了模型性能,并对模型在不同时间步长下的性能进行测试。结果表明,该模型平均绝对百分比误差(Mean absolute percentage error,MAPE)、均方根误差(Root mean square error,RMSE)和决定系数(Coefficient of determination,R^(2))3个评价指标分别为0.015 mm/d、0.312 mm/d和0.962,优于长短期记忆模型(Long short term memory,LSTM)等传统预测模型。在小时尺度、日尺度和月尺度下的R^(2)分别为0.986、0.978和0.946,在不同时间步长下展现了良好的适应性和准确性。本文构建的MIPCA-TCN-GWO-Transformer模型具有较高的预测精度和稳定性,可为茶园水资源优化管理和灌溉制度制定提供科学参考。

呼伦贝尔东部农田区动态融雪过程及其影响因子

春季融雪过程不仅是陆面过程与冰雪水文研究领域的关键一环,更直接指示了气候、物候及其变化特征。受气候条件以及观测数据的限制,呼伦贝尔中高纬农田地区积雪消融过程及其变化规律长期被忽略。本文以呼伦贝尔东部农田区域两个野外雪深自动观测站2021—2022年小时级雪深数据以及同步气温、地表温度等气象观测数据为依据,分析了呼伦贝尔农区积雪消融过程及其敏感影响因子。结果表明:(1)在呼伦贝尔高纬农区积雪持续期一般始于10月中旬并终于次年3月上旬,其中,2022年的积雪期长达116 d。秋冬季节积雪较浅,雪深一般处于5~9 cm,春季雪深大多超过10 cm以上。积雪融化期始于3月上旬,完全融化需5~18 d。(2)年融雪过程表现为先逐渐减少后迅速融化的前稳后急特征。日融雪过程则开始于每日9:00—10:00,最大融雪速率通常出现于11:00—16:00。(3)气温和雪面温度对积雪融化影响显著,但融雪与土壤温度相关最为显著,9:00—17:00地表0 cm的温度是融化速率快慢的主导影响因子。(4)不同类型融雪过程对比表明,呼伦贝尔市高纬农区动态融雪特征与草地、林地不同覆盖条件下融雪过程有较好的一致性,表明融雪过程主要决定于热量条件的差异,不同土地覆盖与利用类型条件下的融雪过程差异性小。

江西省土壤温度变化特征及其与气象要素的关系

掌握江西省土壤温度的影响因素、深度变化、季节变化及区域差异,可以为土壤理化性质、土壤生物的分布及生长发育提供研究基础,并对农业种植和生态建设提供科学参考。本研究根据2005—2020年地面气象资料中月均各层土壤温度、气温、降水、日照、相对湿度等数据,分析江西省各层土壤温度的季节变化、土壤温度随深度的变化关系及其区域差异特征,并总结各气象要素对各层土壤温度的影响。结果表明,江西各层土壤温度的季节变化非常明显,且土壤温度变化的滞后性随土壤深度增加而更加明显。春、夏两季的土壤温度随土壤深度的增加而降低,温度变化减小;秋冬两季土壤温度随土壤深度加深呈增加的趋势,温度变化较大。土壤温度的季节变化在不同地区之间存在差异,土壤温度与土壤深度呈二次线性关系。不同地区中土壤温度与各气象要素的相关性存在差异,单个气象要素对土壤温度影响较小,多个气象要素相互作用对土壤温度影响更明显。

农业灾害气象风险预警在线订阅式服务模式研发与应用

农业灾害气象风险预警服务在农业科学抗灾田管中具有“发令枪”作用,对于保障粮食和重要农产品稳定安全供给有重要意义。为提升安徽省农业生产抗灾田管场景的主要灾害气象风险精准预报预警和精细服务能力,基于气象网格实况/智能网格预报、农情遥感等多源数据与农业气象灾害风险预警指标、方法的融合应用,研发了包含农业气象专题数据云、算法云、产品智能加工端、服务应用端“两云两端”功能于一体的农业灾害气象风险预警服务模式。该“云+端”服务模式,可基于协同过滤算法捕获应用端用户的个性化需求,通过云化算法即时响应针对性农业灾害气象风险预警服务。服务模式已应用于新型农业经营主体智慧气象服务示范,对于提升农业防灾减灾气象服务水平有积极意义。

不同熟期油菜品种籽粒脱水与气象因子的关系

选用中早熟(‘华秦油971’和‘秦油1719’)和中晚熟(‘陕油21’和‘陕油28’)油菜品种,利用Logistic power模型拟合2019−2020年4个油菜品种授粉-收获期≥0℃活动积温与籽粒含水率,分析气象因子对不同熟期油菜品种籽粒含水率的影响。结果表明:(1)4个油菜品种在授粉-收获期籽粒含水率总体呈先缓慢下降后快速下降的变化趋势,生理成熟期的平均籽粒含水率表现为中早熟品种高于中晚熟品种,收获期平均籽粒含水率随生育期的延长而减少,其中中早熟品种‘华秦油971’籽粒脱水速率最高(9.66个百分比·d^(−1)),与其他3个油菜品种差异达显著水平。(2)中早熟品种和中晚熟品种的趋势含水率拟合曲线均呈“S”型变化趋势,且中早熟品种气象含水率受气象因子的影响大,而中晚熟品种的气象含水率受气象因子影响较小。(3)试验区域内不同熟期油菜籽粒脱水主要受平均气温、最高气温、最低气温和积温等气象因子的影响,中早熟品种中平均气温(−1.125)对气象含水率表现为间接作用,最高气温(-0.347)、最低气温(−0.472)和积温(−0.936)表现为直接作用;中晚熟品种中平均气温(−0.847)为间接作用,最高气温(−0.288)、最低气温(−0.250)和积温(−0.877)为直接作用。(4)通径分析表明,各因子对气象含水率的决定因子中积温的R2贡献度最高,分别为0.8433(中早熟品种)和0.8130(中晚熟品种),说明积温对不同熟期油菜品种的气象含水率影响最大。逐步回归分析中所有方程拟合结果均达到极显著水平,说明方程可一定程度上解释气象因子对气象含水率的影响。

华北平原秸秆覆盖下农田水热通量动态变化及其对气象因子的响应

揭示秸秆覆盖下农田生态系统水热通量的动态变化,可为农艺覆盖下作物高效用水的定量调控提供理论依据。试验设置秸秆覆盖(S)和不覆盖(N)两种处理,利用波文比能量平衡法和实测数据,对华北平原秸秆覆盖下农田能量通量要素净辐射通量(R_(n))、潜热通量(λET)、显热通量(H)和土壤热通量(G)的动态变化规律及其对气象因子的响应进行研究。结果表明:各生育期R_(n)、λET和H日内变化均呈现明显单峰型规律,无论小麦生长季还是玉米生长季,与N处理相比,秸秆覆盖(S)主要降低了各生育期R_(n)、λET和H的日峰值,但从日均值来看,S处理提高了小麦生长季λET占R_(n)的比例,其总生育期λET占R_(n)的比例(68.8%)比N处理(68.4%)略高;秸秆覆盖(S)降低了玉米生长季λET占R_(n)的比例,其总生育期λET占R_(n)的比例(65.0%)比N处理(65.9%)降低。小麦生长季和玉米生长季对瞬时λET影响最大的气象因子为R_(n),其余因子影响较小。各气象因子通过直接和间接作用共同对瞬时λET产生影响。R_(n)对瞬时λET的影响主要体现在直接作用上,其余因子均主要体现为间接影响。

灌溉和干旱及氮素水平对孕穗期冬小麦冠层光分布影响

探讨灌溉和干旱以及氮素对多穗型和大穗型小麦的冠层光分布的影响,为作物生长模型提供参数。通过试验,以氮素3个主处理,灌溉和干旱2个副处理,采用多穗型‘济麦22’和大穗型‘鲁麦21’为试材,使用美国CI-110型冠层分析仪测定孕穗期、开花期和灌浆期的冠层光分布数据。结果显示,不同类型冬小麦,随着生育期推进,MLA呈现先下降,再上升,同一氮素水平,灌溉增加MLA;孕穗期的TCRP值‘鲁麦21’大于‘济麦22’,随着天顶角增加,两个品种不同氮素,灌溉或干旱的TCRP均下降;TCDP在两个品种不同氮素、灌溉或干旱,都呈现先下降,再上升;K值随着天顶角增加都呈上升趋势。施氮和灌溉对冬小麦孕穗期的冠层光分布产生促进作用。灌溉和增加氮肥,可提高孕穗期叶面积指数LAI,增加叶面倾角MLA,在7.5°和22.5°天顶角时,TCRP值小穗型品种呈增加趋势;TCDP在高N、中N和低N时,无论是灌溉还是干旱,TCDP都呈现先下降,再上升趋势;K值随着天顶角的增加,呈现上升趋势。研究表明,大穗型冬小麦品种在生育前期要减少氮肥使用和适度干旱,多穗型冬小麦的氮肥和水分供给应早于大穗型冬小麦品种,这样才有利于冬小麦孕穗期合理的冠层光分布。本研究结论对于黄淮海冬麦区不同类型冬小麦品种肥水科学管理有一定的指导意义。

1961—2023年阿勒泰积温变化特征分析

选用阿勒泰国家基本气象观测站1961—2023年逐日平均气温资料,统计分析通过0、5、10℃界限温度的初终日、持续日数和积温变化特征。结果表明:近63年阿勒泰≥0℃、≥5℃和≥10℃界限初日均以提前趋势为主,而终日均表现出推迟的趋势,且除≥0℃界限初日和终日通过了显著性水平检验外,其余界限初终日均未通过显著性水平检验;阿勒泰≥0℃、≥5℃和≥10℃界限温度持续日数均以增加趋势为主,变化倾向率分别为2.86、2.109、1.369 d/10年,只有≥0℃、≥5℃界限温度持续日数呈增加趋势,且通过了显著性水平检验;阿勒泰≥0℃、≥5℃和≥10℃积温均以增加趋势为主,且通过了显著性水平检验,说明不同界限积温增加趋势显著。

宝鸡八鱼樱桃种植气候条件分析

通过分析宝鸡市八鱼地区的基础气象条件,结合1993年-2022年30年宝鸡市渭滨区气象观测资料,得出八鱼地区适宜种植樱桃果树的结论,并找出了对八鱼大樱桃种植及产量造成不利影响的气候因素是连日降水、霜冻以及强对流天气,提出了适宜的气象服务及预防措施。

抚州市近63年气温变化特征分析

利用抚州市1960—2022年气象观测站的气温资料,采用线性回归、距平计算、Mann-Kendall突变检验等方法对抚州市近63年气温的变化特征及其对农业的影响进行了分析,结果表明:(1)1960—2022年间,抚州市的年平均气温以0.202℃/10 a的幅度上升,其中20世纪70、80年代的气温明显偏冷,90年代中期后气温进入明显增暖期,年平均气温变化未发生突变;(2)年极端最低气温以0.513℃/10 a的幅度上升,冬季区域性低温冻害日数年均为4.5 d,区域性低温天气过程以持续2~5 d为主,占总次数的68.5%;(3)年极端最高气温以0.042℃/10 a的幅度上升,7月的高温天气日数出现最多,占高温总日数的41%,其次是8月,占高温总日数的35.5%,高温天气过程以持续3~5 d为主,占高温天气总次数的49.1%;(4)抚州市早稻高温逼熟发生频数空间分布不均匀,其中西北部是高值中心,而西部、南部是低值区。

贵州镇远与仁怀白酒酿造气候特征对比分析研究

白酒酿造与气候环境密切相关,优越的气候环境条件是生产优质白酒的重要因素之一。本文基于贵州镇远和仁怀1961—2022年7类气象数据,比较分析两地的气候环境条件。结果表明,镇远和仁怀气候温暖,年平均气温16℃左右,传统制曲时段(6—9月)平均最高气温30℃左右,超过30℃日数占比高;空气湿润,年平均降水量1000 mm左右,相对湿度终年维持在80%;日照较充足,年平均日照时数约为1200 h;风速低,平均风速为1~1.5 m/s。气候温暖、湿润、日照充足、风速小是两地共同的气候特征,给白酒酿制创造了独特的外部气候环境。

2023年泰安市冬小麦、夏玉米生长气象条件分析

[目的]研究气象条件对冬小麦、夏玉米生长的适宜性。[方法]对山东省泰安市2023年各月份全市气象条件(降水量、平均气温、日照时数)和冬小麦、夏玉米生长周期进行回顾性分析。[结果]2023年度泰安市降水较正常略偏多,气温偏高,日照偏多,期间或有不利气象条件影响,但整体较为适宜冬小麦及夏玉米的生长发育,且利于产量及品质的提升。[结论]研究结果为泰安市冬小麦、夏玉米的科学生产提供了参考。