东北粳稻不同开花时段冷积温对结实的影响及冷害指标

在长白山北坡不同海拔高程开展水稻低温处理试验,以揭示水稻开花不同时段的冷积温对结实率的影响及其冷害气象指标。试验设7个海拔、3个低温持续时间、3个开花时段处理。结果表明,水稻空秕率对开花期冷积温反应很敏感,其关系呈二次函数,冷积温越多,水稻空秕率越大。不同开花时段低温影响程度差异明显,盛花期冷积温的影响系数是中花期的1.5倍,是初花期的2.2倍左右。水稻空秕率与昼间冷积温、日最高冷积温的关系更密切,与夜间冷积温和日最低冷积温的关系次之,昼间冷积温对空秕率的影响系数明显大于夜间冷积温的。水稻不同开花时段发生冷害的冷积温指标差异明显,盛花时段昼间冷积温28℃·d以上引发中度冷害,而在中花和初花时段分别是31℃·d和38℃·d;盛花时段日最高冷积温36℃·d以上引发严重冷害,而在中花和初花时段分别是41℃·d和52℃·d。开花期平均而言,昼间冷积温在31℃·d和38℃·d以上,或日最高冷积温在33℃·d和41℃·d以上,分别引发中度和重度冷害,空秕率分别达到10%和15%以上。

花期冷积温对油菜结荚结子的影响

基于怀化农业气象试验站于2011—2020年的油菜(Brassica napus L.)开花挂牌观测试验,获得不同类型天气开花的油菜有效荚角数、单荚子粒数等资料,采用冷积温指标综合表达低温强度和低温持续时间;通过相关分析、逐步回归统计等方法,建立油菜有效荚果率、单荚子粒数与冷积温的关系模型,研究油菜开花时受害冷积温指标。结果表明,持续3~5 d的低温阴雨或单纯性短期低温(包括个发性霜冻日、日最低气温约为-0.5℃时),对油菜结荚结子影响较轻,有效荚果率为正常天气的80%~99%,单荚子粒数(20.1±1.6)粒,相当于正常天气的91%;持续7 d以上的低温阴雨或3 d以上霜冻、霜冻累计时间达40 h以上时,有效荚果率为正常天气的20%~77%(平均61%),单荚子粒数为正常天气的27%~56%(平均47%)。当以持续4 d为开花时段单元时,开花前2 d至后3 d为冷积温影响关键期,有效荚果率或单荚子粒数分别达到正常天气70%时,单纯低温天气冷积温指标分别为≥36.0℃和≥29.7℃,无日照低温阴雨天气冷积温指标分别为≥21.2℃和≥14.3℃。

云南省水稻低温冷害风险研究

云南省水稻抽穗-扬花期频繁受低温冷害影响,造成水稻减产。根据风险分析理论,使用最高气温冷积温、各县水稻种植面积、各县人均生产总值构建了云南水稻抽穗-扬花期低温冷害风险评价模型,并开展了云南抽穗-扬花期低温冷害风险区划。区划结果显示:云南水稻抽穗-扬花期低温冷害风险自南向北逐渐升高,且随海拔升高,风险也在加大;滇中以南大部及滇东北北部均为低风险-无风险区;北部地区风险较高,为次高-高风险区;滇中南部、滇东北北部低温风险低于同纬度地区。区划结果在云南地区有较好的应用价值。

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。

我国寒地水稻障碍型冷害研究进展

基于寒地水稻生产的主要气象障碍因子温度对水稻孕穗开花期造成的障碍型冷害,就黑龙江省水稻障碍型冷害的发生规律、鉴定方法、评价指标及方法等进行了阐述,并分析了评价方法中存在的问题及其解决途径。与延迟型冷害相同,障碍性冷害的发生具有由南向北,由西向东逐渐加重的趋势;冷水鉴定时要充分考虑试验材料生育期的差异,避免因不同材料接受的冷温不同而产生的差异;以冷积温来评价水稻障碍型冷害是量化指标体系的一大进步。以7月10日至8月10日作为水稻障碍型冷害温度的敏感时期,准确把握障碍型冷害临界温度,以及不同冷敏感品种的播种面积是准确评估障碍型冷害发生的关键。黑龙江省水稻障碍型冷害的研究应在资源耐寒鉴定的基础上,借助分子辅助手段,通过杂交育种的方法创造耐寒性强的优良水稻品种。

水稻障碍型冷害损失评估及预测动态模型研究

在分析东北水稻生殖生长关键期低温生理反应的基础上,建立了计算日冷积温(时积温)及其与空壳率关系的模式和敏感期内每日水稻敏感群体数量比率分布标准化模式,进而建立了水稻在生殖生长关键期内因低温影响而导致空壳率及减产率评估、预测模式。该模式可较精确地计算出逐日低温导致的空壳率及减产率,可比成熟期提前25 d左右进行冷害评估和损失预测。

黑龙江省水稻冷害 Ⅱ品种间耐障碍型冷害的差异

利用人工气候室对黑龙江省主栽水稻品种进行耐小孢子阶段低温试验,结果表明:不同水稻品种耐低温的能力有较大的差异。15℃低温处理7 d,不育率降低幅度由3%增至70%。冷积温每增加1℃,不育率由0.002%增至1.898%。由此鉴定出来的耐小孢子阶段低温的水稻品种有:空育131、龙稻3号以及龙稻6号。而对此期低温较敏感的品种是龙粳11、龙粳13、松粳7号、龙稻7号和垦稻12等。

工厂化集中育秧模式下荆州市双季早稻低温冷害风险分析

利用荆州市6个国家气象站1981-2014年早稻生育期和日平均气温观测资料,统计传统露地育秧(TS)情况下早稻的生育期和积温,设定比传统方式提前10d播种于温室集中育秧(CS-10)和提前20d播种于温室集中育秧(CS-20)两种育秧模式,推算出相应的生育期,利用日平均气温观测资料和weibull分布模型,统计分析当地采用这两种育秧模式时早稻关键生育期冷积温(指早稻某生育期内冷害临界温度指标与日平均气温差值的累积值)变化及概率密度分布,比较分析3种育秧模式下早稻遭遇低温冷害的风险。结果表明,相较于TS模式,提前10d集中育秧时,移栽-分蘖始期、幼穗分化始期、抽穗开花始期、灌浆结实始期和收获始期分别提前14d、10d、8d、11d和7d;提前20d集中育秧时,各生育期则分别提前24d、15d、11d、17d、10d。其中,轻度冷害发生概率在发育前期(移栽-分蘖期、幼穗分化期)逐渐下降,发育后期(抽穗开花期、灌浆结实期)逐渐增加,而中度以上冷害的发生概率在发育前期增幅较大,其中提前10d集中育秧时,移栽-分蘖期和孕穗分化期的冷害概率分别为14.7%、49.7%;提前20d集中育秧时,冷害概率分别可达57.1%、71.7%,是传统育秧模式的数倍。因此,为降低冷害风险、保障早稻稳产,荆州市早稻集中育秧模式的适宜播种期应不早于3月25日,即比传统育秧模式提前7d左右。

江苏水稻关键生育期低温冷害的气候特征分析

利用江苏12个地区30年(1981—2010年)水稻关键生育期(8月20日至10月10日)的逐日气温数据,计算该生育期阶段冷积温和连续低于20℃的天数,并运用空间分析方法探讨了上述要素的时空变化特征。结果显示,江苏地区水稻的抽穗开花期冷积温较低,整体呈现从北向南升高的趋势。该阶段除了赣榆、盱眙、徐州3个地区冷积温随年份增加外,其余9个地区冷积温都随着年份减少,温度低于20℃的连续天数主要分布在连续3、4 d。江苏地区水稻的灌浆结实期冷积温较高,江苏整个地区呈现从北到南升高的趋势。灌浆结实期12个地区的冷积温都随着年份而减少,温度低于20℃的连续天数主要分布在连续4、5、6 d。各地每年的水稻年产量总体呈上升趋势,年产量最大的是2010年南通9.3×10^(3)kg/hm^(2)。第二个10年(1991—2000年)与第三个10年(2001—2010年)的年平均产量比较高,达7×10^(3)kg/hm^(2)以上。

近60年威海市冬季气温变化特征分析

利用威海市1961—2020年冬季(12月至次年2月)逐日气温观测资料,统计计算出-5℃以下低温日数、冷积温(≤-5℃),并分析了威海市60年来冬季的平均气温、极端最低气温、低温日数及冷积温的变化趋势。结果表明,60年来威海市冬季平均气温呈上升趋势,升温趋势率为0.27℃/10年,在20世纪60年代为冬季低温期,冬季气温整体呈下降趋势,1968年下降到最低值,为-2.8℃,从20世纪70年代初到80年代末,冬季气温波动幅度较大,变化不明显,进入90年代后大幅上升,2007年及2020年达到最高峰,均为2.8℃;而极端最低气温的上升趋势更为显著,趋势率均为0.31℃/10年,20世纪60年代为最低,进入70年代明显上升,90年代达到最高,进入21世纪的20年来略有下降但波动不大;冷积温、低温日数和极端最低气温的变化基本一致。

南京56年来冬季气温变化特征

利用南京市1951年1月—2007年4月逐日气温观测资料,分析讨论了南京56年冬季平均气温、极端最低气温、冷积温和低温日数的变化趋势和特征,探讨了南京冬季气温的年代变化和冷冬、暖冬的分布。结果表明:56年来南京冬季平均气温是明显上升的,而极端低温和冷积温上升更为显著;南京20世纪50年代和60年代为冬季低温期,冷冬皆分布在80年代以前,90年代以后没有冷冬,多为暖冬,近10年为两年一遇,80年代以来南京冬季明显升温,90年代以来的南京冬季出现了持续的偏暖异常。

影响湖南早稻生产的五月低温的风险评估

五月低温是影响湖南双季早稻的一种常见的低温冷害。近年来,五月低温发生频率较大,影响早稻生产,对粮食安全生产造成威胁。本文根据湖南省96个气象站1961-2009年5月逐日气象资料和湖南省《气象灾害术语和分级》地方标准,系统分析了五月低温的地域分布特征和发生时段的分布规律。并根据低温对水稻影响的原理,综合考虑低温发生的不同时段和低温程度对冷积温的意义,改进了冷积温计算方法,创建了当量冷积温。同时利用五月低温强度指数,结合湖南早稻种植实际情况,定量评估了基于早稻种植现状的五月低温的生产风险。结果表明:湘北和湘中地区发生五月低温的气象风险较高,且是早稻种植主产区,早稻生产的低温风险较大,是防范重点区域;湘南等地早稻五月低温气象风险小,仅在五月低温发生较重的年份须注意防范;湘西虽是五月低温气象风险的高发区,但由于该区域双季早稻种植面积小,低温对早稻生产影响不大。最后提出了各区域双季早稻生产安排防灾避灾的建议。

贵州水稻抽穗开花期秋风灾害指标初探

根据历史典型秋风气候年(1974、1980、1988、2002年)气候资料和水稻产量资料,采用数理统计和对比印证方法,综合考虑贵州不同海拔高度下水稻抽穗开花期的界限温度,选取冷积温作为水稻秋风灾害指标,对贵州水稻秋风灾害冷积温指标进行研究。计算2002年减产率与相应的冷积温,建立回归方程,根据方程及验证结果确定贵州水稻轻、中、重、严重各秋风灾害冷积温指标(LJW,℃.d)分别为17<LJW≤21、21<LJW≤25、25<LJW≤29、LJW>29,并对冷积温与秋风指数指标进行比较,结果表明,冷积温值对水稻秋风灾害的识别较秋风指数更敏感,其判断结果优于秋风指数。利用冷积温指标可为水稻秋风灾害监测预警、水稻风险评估及区划提供参考,有利于避免水稻大量减产,确保粮食生产安全。

1951--2006年南京气温变化特征

利用南京市1951年1月—2007年4月逐日温度观测资料,分析了南京市平均气温、极端气温、冷积温和热积温的变化趋势和特征。结果表明,在全球气候变暖的背景下,56 a来南京平均气温明显上升,尤其是春、冬季升温显著,且春季升温大于冬季升温,而年极端最低气温和冷积温显著上升,年极端最高气温和热积温略有下降;冷冬皆分布在20世纪80年代以前,暖冬主要分布在90年代以后;春季提前并略有加长;夏季加长了约4候;秋季延迟并缩短了约2候;冬季缩短了约3候。

近54年临汾市气温变化特征

利用临汾市1954年1月～2007年12月逐日温度观测资料，分析了临汾54年来平均气温、极端气温、冷积温和热积温的变化趋势和特征。结果表明，在全球气候变暖的背景下，54年来临汾平均气温明显上升，尤其是春、冬季升温显著，且冬季升温大于春季升温，年极端最低气温和冷积温显著上升，年极端最高气温和热积温略有上升；冷冬皆分布在80年代以前，而暖冬主要分布在90年代以后；凉夏主要分布在80年代，酷暑主要分布在80年代以后；90年代以来酷暑和暖冬频繁出现。

65年来济南冬季气温变化特征

利用济南市1951年12月-2016年2月逐日气温观测资料,分析讨论了济南65年冬季(12月和次年1、2月)平均气温、极端最低气温、冷积温(T<-10℃)以及低温日数的变化趋势和特征,探讨了济南冬季气温的年代变化和冷冬、暖冬的分布。结果表明:65年来济南冬季平均气温是90年代以前是明显上升的,90年代最高,进入21世纪略有下降,极端低温和冷积温这种震荡更为显著。济南20世纪50年代和60年代为冬季低温期,冷冬皆分布在70年代以前,80年代以后没有冷冬,多为暖冬,80年代以来济南冬季明显升温,90年代偏暖异常。

石家庄近53a冬季气温变化特征

利用石家庄1955年1月至2008年4月逐日气温观测资料,分析讨论了石家庄冬季平均气温、寒冷日数、冷积温的变化特征以及冬季气温的突变和周期;研究了冬季变暖的背景下,石家庄冬季时间尺度的演变、冬季极端冷(暖)日的变化特征和严重冷(暖)冬的分布。结果表明:石家庄近53 a冬季气温明显上升,最低气温的上升对冬季增温的贡献较大,寒冷日数与冷积温均呈明显减少趋势;冬季气温在20世纪90年代发生突变,存在15 a和3 a左右的周期;近53 a冬季缩短了近4个候,主要体现在冬季结束时间的提前;冬季极端冷日日数呈显著减少趋势,极端暖日日数年际变化加大;严重冷冬均出现在20世纪80年代之前,而严重暖冬均出现在上世纪末到本世纪初。

开花期气象因子对油菜结实的影响

基于2011—2018年油菜开花日挂牌标记试验,考种不同开花时段油菜结荚率、单荚子粒数,分析不同时期低温对油菜结实的影响,建立气象因子与油菜子粒损失率的影响定量关系。结果表明,2月25日前的低温对油菜结实的影响以中度和重度为主,3月中下旬的低温对油菜结实的影响以轻度为主,2月26日—3月10日的低温对油菜结实的影响以轻度和中度为主。油菜子粒损失率与开花时日最低气温平均值、日平均降雨量相关不显著,与开花时平均气温、日最高气温平均值、日照时数平均值、日平均相对湿度相关显著。随开花平均气温下降,日最高气温平均值下降,空气相对湿度升高。开花时空气相对湿度为70%,且日平均气温≤6.9℃,或空气相对湿度为80%,日平均气温≤8.0℃,油菜中度受害;开花时空气相对湿度为80%,且日平均气温≤4.3℃,或空气相对湿度为85%,日平均气温≤4.8℃,油菜重度受害。其次分析确定了不同天气类型下油菜开花结实的冷积温指标,当日照低温天气的冷积温指标为≥16.5℃,或无日照低温阴雨天气的冷积温指标为≥5.0℃,为中度受害。当日照低温天气的冷积温指标为≥37.5℃,或无日照低温阴雨天气的冷积温指标为≥26.0℃,为重度受害。试验结果可为油菜灾害预警评估和减灾防灾农业气象服务提供技术支撑。

焉耆盆地1951—2010年冬季气温变化及其对农业的影响

利用焉耆气象站近1951—2010年逐日气象资料,分析了焉耆盆地冬季平均气温、极端最低气温、低温日数、入冬期、冬季持续日数和冷积温变化特征,探讨了冬季气温变化对农业生产的影响。结果表明:焉耆盆地冬季平均气温和最低气温显著上升,低温日数与冷积温显著减少,入冬期偏晚,冬季持续日数减少;冬季气温在1980年发生突变,存在27 a和9 a的周期变化,强冷冬年主要出现在20世纪50—70年代,暖冬年大多集中在20世纪90年代后。冬季气温变暖有利于设施农业生产和冬小麦安全越冬,不利于病虫害防治,但阶段性低温使林果低温冻害频繁发生。