气候变暖背景下中国南方干旱灾害风险特征及对策

利用西南和华南6省市133个国家基本气象站1961─2012年历年逐日地面气象观测资料,研究中国南方干旱致灾因子的时空变化特征,建立致灾因子的危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露度的评估指标,分析中国南方干旱灾害风险分布特征,提出干旱灾害风险防控策略与防御对策。结果表明:研究区逐年降水量呈现波动减少,进入21世纪后降水量明显偏少,且降水量年际振荡加大。自1971年开始西南和华南气温持续上升,气候变暖的突变点在1997年左右。干旱灾害致灾因子危险性高的区域是云南省大部、川西高原、川西南山地、川东部盆地和广东东部沿海区域。孕灾环境脆弱性高的区域在云南省大部、川西高原、川西南山地、川东部盆地和贵州省西北部。承灾体暴露度高的区域在广东东部沿海区、雷州半岛、广西南部和川中盆地。为控制南方干旱灾害风险,需制定和完善具有一定前瞻性和科学合理的干旱灾害风险控制管理规划,建立干旱灾害风险评估系统。从人工干预干旱灾害致灾因子、降低孕灾环境脆弱性、降低承灾体的暴露性等方面入手通过工程性措施和非工程性措施提高抗旱减灾能力。

气候暖干化对半干旱区春小麦产量形成的影响

利用1986─2013年典型黄土高原半干旱区春小麦(Triticum aestivum Linn.)试验资料,结合试验区气象站1958─2013年气候要素观测数据,研究气候变化对春小麦产量形成的影响,为应对气候变化提供科学依据。结果表明:1958─2013年试验区降水量呈下降趋势,气候倾向率为-10.966 mm/10 a;降水量年际波动大,变异系数为20.3%。春小麦主要生长发育时段的3─6月降水量也呈减少趋势,3─6月降水量变异系数为33.2%。试验区气温呈极显著上升趋势,气候倾向率为0.378℃/10 a。春小麦生长季干燥指数也呈上升趋势。20世纪90年代后暖干化特征明显。试验区春小麦产量与5月下旬─6月上旬气温呈极显著负相关(r=-0.492,P<0.01),气温偏高,小花分化速度加快,有效小花减少,无效小花增加,结实率降低,导致春小麦产量下降。试验区春小麦产量与其生长季降水呈显著正相关(r=0.306,P<0.05),说明黄土高原半干旱区小麦全生育期降水不足是影响春小麦产量的主要气候因素。而春小麦产量形成对5月中旬─5月下旬降水量的变化尤为敏感,此时段是小花开始分化到花粉母细胞四分体形成时的水分临界期,是春小麦需水关键期,降水量减少,部分花粉和胚珠不育,结实率显著下降,产量降低。结论:降水量是影响春小麦产量形成的关键气候因子;而气温增高是春小麦产量形成的主要限制因子。黄土高原半干旱区气候暖干化背景下,春小麦产量呈下降趋势;气候因素对春小麦发育和产量的负效应增大,产量的不确定性增加。

气候变暖对半干旱区马铃薯产量的影响

基于西北典型半干旱区马铃薯定位观测试验,结合气候要素平行观测资料,研究了半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应。结果表明,1957—2015年间(59 a),西北半干旱区在气温显著上升,气温和降水量气候倾向率分别为0.238℃/10 a、-10.517 mm/10 a。马铃薯产量与苗期(6月)呈显著负相关(P<0.01),与块茎膨大期(8月)气温也呈负相关(P<0.10),6—8月气温每升高1℃,马铃薯产量下降4 391.39~6 798.46 kg·hm^(-2)。产量与生育期≥0℃积温呈显著负相关(P<0.05),适宜≥0℃积温阈值为2 307.4℃。产量与苗期降水量呈正相关(P<0.10),适宜降水量阈值为47.8 mm。产量与9月中旬日照时数呈显著正相关(P<0.01)。马铃薯生育期干燥指数与产量呈显著负相关(P<0.05),适宜阈值为1.88。研究还发现气温变化对马铃薯产量影响的敏感期在出苗至分枝期,而水分影响马铃薯产量敏感期分别在分枝到开花期和块茎膨大期,同时,块茎膨大期也是日照变化影响产量的敏感期。因此,气候变暖对西北半干旱地区马铃薯的生产形成了负面影响。

中国西北气候变暖及其对农业的影响对策

以全球气候变暖和区域降水变率增加为主的气候变化给农业生产和人类食品安全带来严峻挑战。认识气候变化对农业的影响,提出科学的技术对策,是应对气候变化的基础。基于西北5省区气象观测资料,分析西北地区近52年(1961—2012年)气候时域趋势变化和空间分布特征,对比讨论了气候变化对西北农业的主要影响,提出了西北旱作农业应对气候变化的适应技术对策。结果表明,近52年来,西北区域气温呈显著上升趋势,气温变化倾向率为0.312℃/10 a,从20世纪70年代开始气温持续上升,气候变暖的突变点在1991年。西北区域降水量趋势变化空间差异明显,以黄河沿线为界,黄河以西区域降水量呈增多趋势,黄河以东区域呈减少趋势,并且降水量减少的幅度明显高于增加的幅度。气候变暖对农作物生长生育、植物形态结构、产量形成及品质等生理生化过程产生重大影响,对作物种植结构、栽培方式、种植制度,农田耕作层土壤生态环境等也产生了重大影响。要通过优化农业种植结构、调整作物种植制度、改进作物栽培方式、改良作物品种、加强水肥系统协调管理等技术措施来适应气候变化。科学开发利用气候资源,减缓气候变暖的不利影响,积极应对全球气候变化。

气候变暖对马铃薯生长发育及产量影响研究进展与展望

以全球平均地表温度升髙和区域降水波动为特征的全球气候变暖给农业和粮食安全带来严峻挑战。气候变暖对农业的影响已引起了各国政要、相关领域的科学家以及社会各界的广泛关注。农作物生长发育进程、植物形态结构、生理生化过程等对全球气候变暖的响应特征及其机理研究,对认识气候变化对作物的影响及其过程特征机制具有重要意义,是应对全球变化,制定适应对策的重要科学基础。马铃薯是继水稻、小麦和玉米之后的第四大粮菜兼用型作物,文章总结回顾了国内外马铃薯生长发育、植物形态结构及块茎形成、水分利用效率、产量形成、品质变化、主要疫病发生发展等对气候变暖的响应特征及其机理,评述大气增温影响过程中马铃薯的适应性及其临界阈值,讨论了当前气候变暖对马铃薯影响研究中存在的问题。在此基础上,展望了该研究领域研究的前沿需要和有可能突破的关键科学问题:一是采用模拟试验研究手段更深入地了解地区增温和CO_2浓度增加的交互作用对马铃薯的影响;二是大气增温与CO_2浓度升高交互协同作用的强度、时段、持续性与马铃薯碳交换、水分生理生态、品质变化过程特征的关系,以及细胞和分子水平上的响应机制;三是进一步开展高温胁迫、水分胁迫以及CO_2浓度倍增等多种气候生态环境因子协同作用下马铃薯的生长发育可逆性极限。

近50年石羊河流域陆地表层干湿状况变化特征及其影响因素

基于石羊河流域区1961—2010年气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明:1961—2010年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为2.128-10.061 mm·(10a)-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在1.598-12.892 mm·(10a)-1,春夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.001-0.059(10a)-1,冬季增幅最大,在20 a周期附近,出现了2-4个干湿交替期,2002年之后为偏湿期,在高频区,2004—2005年有偏干振荡;影响石羊河流域区陆地表层湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度。

近50年三江源地表湿润指数变化特征及其影响因素

基于三江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith（P-M）模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为5.316~13.047 mm.（10a）-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在5.073~10.712 mm.（10a）-1,夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.011~0.026（10a）-1,冬季增幅最大,在15年周期附近,出现了3~5个干湿交替期,1984年之后为偏湿期,在中高频区,1998—2006年有偏干振荡;影响三江源区地表湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度和平均最高气温。