基于C值和>5℃积温的内蒙古自治区植被-气候分类

C值是崔启武(1981)提出的一个水热联系方程的参数,代表了一个地区的干湿状况。本研究根据150个气象站点资料,计算了内蒙古自治区1961—1990年30年平均C值和>5℃积温,并生成空间分布图。结合内蒙古自治区植被地带分布图,绘制了内蒙古10个植被地带的C值和>5℃积温的散点图,较好地表现了内蒙古各植被带与气候指标的关系,并确定了内蒙古各植被带的C值和>5℃积温的界限。根据确定的各个植被带的C值和>5℃积温的界限,模拟了内蒙古自治区植被带的空间分布。通过Kappa一致性检验结果表明,C值与>5℃积温结合可以较好地反映内蒙古植被地带的空间分布状况。作为一个综合气候指标,C值为模拟内蒙古植被带分布提供了重要信息。

假俭草花序发育的形态学观察及其与物候期和积温的对应关系

采用连续取样法对假俭草品种‘渝西’(Eremochloa ophiuroides‘Yuxi’)花序发育的形态特征变化进行了观察,并对花序发育各时期对应的物候期和≥5℃积温进行了分析。结果显示:假俭草的花序发育是一个连续变化的过程,可依次划分为8个时期:生长锥初生期、生长锥伸长期、苞叶原基分化期、小穗原基分化期、小穗分化期、小花分化期、雌雄蕊形成期和开花期;其中,生长锥初生期对应返青期,生长锥伸长期对应孕穗初期,苞叶原基分化期至小花分化期4个时期对应孕穗期,雌雄蕊形成期对应抽穗期,开花期对应始花期。生长锥初生期的生长锥呈半球状突起,进入生殖生长后,生长锥伸长发育成半透明的圆柱状穗轴原基,表面连续形成并排排列的苞叶原基,随后在苞叶原基基部产生半透明球状小穗原基,进而在小穗原基基部形成碗状颖片原基;穗轴外侧的2列小穗为有柄小穗并最终退化,而中间2列小穗为无柄小穗,每个小穗发育出1个雄性花原基和1个两性花原基;而后雄蕊原基由半球状逐渐发育成四棱柱状花药,雌蕊原基由小突起逐渐发育成柱头、花柱和子房,最后花药和柱头伸出颖外,小花开放。花序中上部小穗分化最早,后依次向上、向下进行,花序基部小穗分化最晚,每个小穗分化出1朵雄性花和1朵两性花,其开花顺序是自中上部小穗上的小花向花序两端开放。生长锥初生期、生长锥伸长期、苞叶原基分化期、小穗原基分化期、小穗分化期、小花分化期、雌雄蕊形成期和开花期的假俭草生长锥平均长度分别为201、415、1065、2169、3024、8534、28148和155097μm,单个生殖枝的平均叶片数分别为4.2、4.4、4.3、4.5、4.4、4.5、4.5和4.5枚。生长锥初生期持续时间约55 d,其他时期持续时间约4或5 d,对应的≥5℃积温为1217.5℃~1888.5℃;当≥5℃积温达到1217.5℃时,假俭草进入生长锥伸长期,该时期是假俭草从营养生长转向生殖生长的转折点。根据观察结果,建议将≥5℃积温作为判断假俭草花序发育的指标之一。

近56年乌鲁木齐市青草期水热气候条件时空变化

基于乌鲁木齐市及其周边10个气象站1961-2016年逐日气象资料,以日平均气温稳定≥5℃的初、终日分别作为天然草地青草期初、终日指标,使用线性趋势分析以及ArcGIS的空间插值技术对近56年乌鲁木齐市青草期初、终日、青草期日数、平均气温、≥5℃积温、降水量和干湿指数等水热气候要素的时空变化规律进行了分析。结果表明,乌鲁木齐市天然草地青草期初日的空间分布具有"平原荒漠类草地早、山地草原和草甸类草地晚"的特点;青草期终日与初日相反,呈现"平原荒漠类草地晚、山地草原和草甸类草地早"的特点;青草期日数、平均气温、≥5℃积温均为"平原荒漠类草地多(高)、山地草原和草甸类草地少(低)",青草期降水量表现为"山地草甸和山地草原多、高寒草甸和平原荒漠类草地少",青草期干湿指数随海拔的升高而增大。1961-2016年,乌鲁木齐市青草期初日以每10年-0.424d的倾向率呈不显著(P>0.05)的提早趋势,青草期终日以1.455d·10a-1的倾向率呈显著(P<0.01)的推迟趋势,青草期日数、平均气温、≥5℃积温、降水量以及干湿指数分别以每10年1.879d、0.16℃、61.14℃·d、6.93mm和0.015的倾向率呈显著(P<0.05)的增多或上升趋势,但上述变化具有区域性差异。近26年(1991-2016年)较前30年(1961-1990年),除青草期初日提早幅度的空间差异不明显外,青草期终日的推迟幅度以及青草期日数、平均气温、≥5℃积温等要素的增多幅度表现出"平原荒漠类草地多、山地草原和草甸类草地少"的特点,青草期降水量和干湿指数增大幅度的空间分布呈现"平原荒漠类草地少、山地草原和草甸类草地多"的特点。

基于积温的文冠果开花物候期预测模型的构建

【目的】建立不同地区及不同类型的文冠果物候模型,为文冠果的经营活动和旅游管理提供理论依据。【方法】以北京市大东流苗圃文冠果3个遗传类型:白花类型及'金冠霞帔''匀冠锦霞'两个文冠果新品种为研究对象,于2017年进行了花期表型调查与物候的观测,结合全国文冠果主要分布区的8个省份15个地点白花文冠果初花期、盛花期、末花期的观测数据,应用中国气象数据网上共享气象数据,对花性状与3个开花物候期进行了时间和空间尺度上的分析。【结果】(1)3个不同花色遗传类型开花先后顺序为白花类型、'金冠霞帔''匀冠锦霞',物候期差异显著或极显著,花序生长随0、3、5、7、10℃积温的变化与Logistic生长模型拟合结果较好;花朵数随时间和积温的变化与二次多项式模型拟合较好;(2)各个地区之间同一积温指数各物候期所需积温相差不大,不同积温指数所需积温有显著性差异;不同积温指数和不同物候时期都对物候所需积温影响差异极显著,两个因素交互作用影响差异极显著;(3)5℃积温指数(即温暖指数)与物候期日序具有高度相关性,可用于花期预测;(4)白花类型文冠果3个物候期5℃积温的日序与经纬度、海拔呈极显著的多元线性回归关系,各观测地点日序的回归模拟值与观测值单因素方差分析证实该回归模型可用于花期预测;(5)用克里金插值法,采用上述预测模型,绘制白花文冠果3个开花物候期的时空分布图。【结论】基于5℃积温指数(即温暖指数)建立的积温模型可用于文冠果花期预测。

气候变暖对新疆不同秋眠级紫花苜蓿种植适宜性的影响

基于新疆102个气象台站1961-2019年逐日平均气温、最低气温资料,采用统计学方法以及ArcGIS的空间插值技术,在对影响新疆紫花苜蓿种植的主要气候因子≥5℃积温、冬季最低气温时空变化特征分析的基础上,以80%保证率≥5℃积温和90%保证率冬季最低气温作为指标因子,研究了气候变暖背景下,新疆不同秋眠级紫花苜蓿种植气候适宜性的变化。结果表明:新疆80%保证率≥5℃积温和90%保证率冬季最低气温的空间分布总体呈现"南疆多(高),北疆少(低);平原多(高),山区少(低)"的格局。受上述两指标要素空间分异的综合影响,秋眠级4~6级紫花苜蓿适宜种植区主要分布在南疆的塔里木盆地以及东疆的吐鲁番盆地和哈密盆地;秋眠级2~3级紫花苜蓿适宜种植区分布在塔里木盆地、吐鲁番盆地和哈密盆地周边山前倾斜平原,伊犁河谷以及准噶尔盆地西部和东部的低平原地带;秋眠级1~2级紫花苜蓿适宜种植区分布在北疆北部、西部,准噶尔盆地腹地以及天山和昆仑山中、低山带;阿尔泰山、天山和昆仑山区大部为紫花苜蓿不适宜种植区。影响不同秋眠级紫花苜蓿种植的主导因子不同,秋眠级4~6级紫花苜蓿适宜种植区以及紫花苜蓿不宜种植区主要受80%保证率≥5℃积温的影响;秋眠级1~2级和2~3级紫花苜蓿适宜种植区主要受90%保证率冬季最低气温的影响。在全球变暖背景下,近59年新疆≥5℃积温和冬季最低气温分别以65.52(℃·d)·10 a^-1和0.63℃·10 a^-1的倾向率呈极显著(P<0.001)上升趋势,80%保证率≥5℃积温和90%保证率冬季最低气温也总体增多或升高,但其变化具有阶段性差异,时段Ⅰ(1961-1980年)80%保证率≥5℃积温和90%保证率冬季最低气温为近59年最低时期;时段Ⅱ(1981-2000年)较时段Ⅰ的90%保证率冬季最低气温升高2.9℃,但80%保证率≥5℃积温变化不大;时段Ⅲ(2001-2019年)较时段Ⅱ的90%保证率冬季最低气温不升反降0.8℃,而80%保证率≥5℃积温增加147.0℃·d。受上述气候要素变化的影响,近59年新疆秋眠级4~6级和2~3级紫花苜蓿适宜种植区呈扩大趋势,而秋眠级1~2级紫花苜蓿适宜种植区及紫花苜蓿不宜种植区呈减小趋势。这表明气候变暖对新疆紫花苜蓿种植的发展总体趋于有利。

未来气候变暖对羌塘自然保护区高寒草地牧草青草期的影响

基于5℃界限温度指标,利用羌塘自然保护区附近站点1971−2019年逐日平均气温、降水量和日照时数等资料,采用线性回归、Mann-Kendall检验方法和R/S分析等方法,分析了近49a自然保护区高寒草地牧草青草期及其水热气候资源的变化特征;预估了在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种排放情景下,未来80a(2021−2100年)牧草青草期的变化,以期了解和预测高寒草地生态系统的动态变化。结果表明:(1)近49a自然保护区平均每10a牧草青草期开始日提早2.81d,终止日推迟2.74d,天数延长5.56d;青草期积温、降水量和日照时数均表现为显著增加趋势,增幅分别为75.86℃·d·10a^(−1)、15.84mm·10a^(−1)和27.58h·10a^(−1)。(2)在年代际变化特征上,20世纪70−90年代各站青草期开始日晚、终止日早、持续天数短、水热条件偏差;21世纪00−10年代截然相反,青草期开始日早、终止日晚、持续天数长、水热资源充沛。(3)M-K法检验显示,青草期开始日、终止日和天数的突变时间分别出现在2006年、1991年和1988年;青草期积温、降水量和日照时数分别在1988年、1999年和1981年也发生了由偏少变偏多的突变。(4)青草期要素的Hurst指数均大于0.5,表明未来青草期开始日提早、终止日推迟、天数延长,积温、降水量和日照时数均增加的变化趋势仍将持续。(5)在RCP4.5排放情景下,未来80a自然保护区牧草青草期开始日提早10d、终止日推迟9d、天数延长17d,这有利于牧草生长,牲畜抓膘,对牧业生产、草地生态系统恢复十分重要。