基于位温的小麦发育期的小网格推算方法

在小麦晚霜冻害定量评估和遥感定量监测中,需要不同空间尺度的冬小麦发育期网格资料。该文以河南省为研究区域,根据大气的物理特性,提出一种机理性强、考虑地形、基于位温的气象资料的小网格推算方法,并在小麦发育期小网格推算中具体应用。首先根据河南省不同气候类型,对其进行生态分区;利用二十多年小麦发育期观测资料,分别建立不同分区内小麦返青-拔节期积温数理方程;在内插资料时为了考虑海拔高度的影响,在AR-CGIS软件支持下,利用位温方程和状态方程,通过推算出小网格上的位温、计算不同海拔高度的气压等气象要素,进而推算小网格上的气温资料,最后依据小麦发育期积温模型,推算与遥感监测资料相匹配(分辨率为1.1 km×1.1 km)的小麦拔节期网格资料。结果表明:利用此种方法推算的小麦发育期平均绝对误差在2 d左右,在小麦晚霜冻害监测允许的误差范围内;通过推算位温、气压等方法间接推算气温再推算小麦的发育期,较不考虑海拔高度直接内插气温及其他进行高度订正的方法误差有所减小。

祁连山区春季冻土深度特征及对春小麦发育期的影响

为了分析祁连山冻土深度对春小麦发育期的影响,利用祁连山区11个站春季冻土深度及张掖和武威站春小麦发育期资料,采用回归分析、相关性检验、F检验等方法,分析了冻土深度的时空变化特征以及春季冻土深度对祁连山区春小麦发育期的东西部影响差异。结果表明:冻土深度最大出现在祁连站,以此为中心,向低海拔区域呈逐渐减小趋势;春季冻土深度随时间变化呈现明显的减小趋势,减小主要出现在1985年以后,1961—1984年变化幅度较小,这与春季明显的增温时段基本同步。春季冻土深度对祁连山东部代表站点武威春小麦的发育期影响效果显著,先后影响到了春小麦的播种、出苗、三叶、拔节、孕穗、抽穗以及成熟,冻土深度增加,则发育期延迟,延迟速率为0.5～2.4天/10cm;然而,春季冻土深度对西部代表站点张掖春小麦的影响并不显著,只对出苗和三叶产生一定的影响。

关中冬小麦发育期降水量突变及其影响

采用陕西关中宝鸡、咸阳、西安、渭南、铜川5个地市小麦发育期的降水量资料,运用Mann-Kendall突变检验法,对1961-2007年期间关中冬小麦生育期降水量的变化趋势和突变情况进行分析。结果表明,关中冬小麦生育期降水量整体上呈减少趋势。播种期降水变化都是从2001年开始上升,降水减少的幅度变小,1986年和2003年是关中地区播种期的降水变化的突变年份。分蘖期趋势呈减少趋势。越冬期各地市降水变化呈增加趋势,对于冬小麦根系发育非常有利。拔节-孕穗期降水减少趋势明显,对产量形成影响较大,抽穗-灌浆-成熟期降水整体上呈减少的趋势。建议加强冬小麦孕穗期-成熟期的灌溉设施管理,或尽量把冬小麦种植在水地,在旱地和塬区要减少冬小麦的种植面积,以确保小麦稳产高产。

甘肃黄土高原地温与冬小麦发育期的关系分析

用黄土高原代表站甘肃省庆阳西峰站1971~2005年5、10、15、20 cm地温和1981~2005年冬小麦发育期资料,分析了地温的时间变化规律及对冬小麦发育期的影响。结果表明,西峰10 cm地温除夏季外,其余季节呈持续升高的趋势。地温与冬小麦发育期成负相关,与冬季地温相关最显著的是乳熟期,相关系数为-0.57^-0.65,与春季地温相关最显著的是返青期,相关系数为-0.60^-0.63。冬季典型年份各平均发育期差异最显著的是冬小麦的起身期提前了15 d,春季典型年份最显著的是冬小麦的全生育期提前了23 d。

小麦发育期对冬季积温变化的响应分析

利用沁阳站1980-2007年冬季积温和小麦发育期资料,分析了冬季积温和小麦发育期的变化规律,用相关分析和典型年份对比方法探讨了冬季积温对小麦发育期的影响。结果表明:1980-2007年冬季积温增加率为6.8(℃.d)/a,1995年以后小麦发育期基本持续提前;冬季积温与冬小麦各发育期呈负相关,最显著的是起身期,其次是抽穗、开花、返青期;冬季积温典型偏高年份作物平均发育期比典型偏低年份的早,最明显的是起身期,提前了26 d,其次是返青期为21 d,再次是全生育期为16 d。

气候变化背景下江苏省冬小麦发育期对冬季积温的响应

利用江苏省35个气象台站1960—2010年的冬季积温资料和9个农业气象观测站的冬小麦主要发育期资料,利用曼-肯德尔(Mann-Kendall)法、线性倾向估计和相关分析等数理统计方法,分析江苏省冬季积温的时空分规律、冬小麦主要发育期的基本特征和变化趋势及冬季积温对冬小麦各主要发育期的影响。结果表明:气候变暖背景下,(1)淮北地区自20世纪90年代初、淮河以南地区自20世纪90年代中期起的冬季积温呈显著增加的趋势;(2)从主要发育期特征来看,淮河以南地区播种—拔节期及以后各发育期长度较淮北地区更短;冬小麦播种—拔节期长度的各地差距最大,播种—孕穗、抽穗、开花、乳熟和成熟期长度的差别逐渐缩小,且淮河以南地区各站点播种—孕穗、抽穗、开花、乳熟和成熟期长度的差距较淮北地区小;(3)从主要发育期长度的年际变化趋势来看,近30年来,播种—拔节期长度明显缩短,拔节—成熟期长度则显著延长,且产量形成的关键期——开花—乳熟期长度随时间也明显延长;(4)随着冬季积温的增加,播种—越冬、拔节—成熟、开花—乳熟期长度显著延长,越冬—拔节、播种—拔节期的长度与冬季积温线性负相关。分析冬季积温对冬小麦各发育期的影响,为进一步掌握其发育期变化的规律提供依据,对更好地指导冬小麦的生产管理具有重要的指导意义。

西峰黄土高原冬季平均气温对冬小麦发育期的影响

为研究西峰黄土高原冬季气候变化对冬小麦生长发育的影响,利用1981—2016年冬季平均气温距平和冬小麦发育期资料,分析了冬季平均气温距平的变化规律及其对冬小麦发育期的影响。结果表明,冬季平均气温最高值出现在1999年为-0.5℃,比常年偏高2.3℃,最低值出现在1985年为-4.9℃,比常年偏低2.1℃。总的来讲,冬季平均气温20世纪80年代偏低,90年代偏高,2001—2016年偏高。冬季平均气温距平随年代增加呈现上升趋势,上升速率为0.05℃/a。冬季平均气温与冬小麦各发育期均为反相关,反相关最显著的是抽穗期和乳熟期,相关系数为-0.50,其次是拔节期,相关系数为-0.49。冬暖年冬小麦的发育期在拔节期后比正常年提前,冬冷年冬小麦的发育期均比正常年推迟。

黄土高原中部冬小麦生长对气候变暖和春季晚霜冻变化的响应

利用位于黄土高原中部的甘肃西峰试验田资料和当地平行气象观测资料,分析了春季气温、终霜冻和冬小麦生长发育对气候变暖的响应特征。结果表明:1981年以来,春季平均气温和平均最低气温分别以1.2℃/10a和1.1℃/10a的速率升高,5月的极端最低气温以1.2℃/10a的速率升高;1997年以来4月极端最低气温波动幅度增大,在气候变暖大背景下2001年和2006年出现了最小值,属于反常年份,冻害严重;终霜日期提前的气候趋势比较明显,速率为3.2d/10a,终霜日地面最低温度表现为波动变化,个别年份出现反常的重霜冻灾害;终霜冻过程的持续日数表现出阶段性增加规律,地面最低温度负积温在反常年份2005-2006年有增强变化;1981年以来冬小麦拔节期以4.5d/10a的速率极显著提前(P<0.01),1997年以来提前趋势更加明显,1997-2008年平均拔节期比1981-1996年提前9d。气候持续变暖,冬小麦拔节期提前的速率大于终霜日提前的速率,表明冬小麦春季拔节-孕穗期遭受终霜冻危害的气候风险在增大。

陇东黄土高原冬季积温对冬小麦生育期的影响

采用陇东15个气象站1965-2005年冬季积温和1981-2005年环县、西峰、平凉代表站小麦发育期的资料,分析了冬小麦发育期的变化规律,探讨了冬季积温对冬小麦发育期的影响。结果表明,陇东冬季积温2000年以来持续为正距平,1965-2005年积温增加率为4.5℃·d/a,陇东冬小麦发育期1994年以后基本持续变早。3个代表站的冬季积温与冬小麦各发育期呈负相关,西峰的相关性明显,最显著的是返青期,其次是抽穗期,再是起身期。冬小麦平均发育期冬季积温典型偏高年份比典型偏低年份均早,环县最明显的是全生育期提前了17 d,其次是开花期提前了15 d,再是起身期提前了12 d,西峰最明显的是全生育期提前了21 d,其次是起身期提前了19d,再是返青期提前了17 d,平凉最明显的是开花、乳熟期均提前了7 d,其次是起身期提前了6 d,再是孕穗、抽穗期提前了5 d。