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。

河南省冬小麦主要籽粒品质对气象因子的响应

为了解河南省小麦品质与气象条件的关系,利用2017—2019年河南省72个县(区)强筋和非强筋小麦品种的287份小麦样品品质测定资料、对应年份逐旬气象因子和小麦生育期观测数据,通过Pearson相关分析、线性相关、二次曲线相关和逐步回归等方法,分析了气象因子对小麦主要籽粒品质形成的影响,构建了籽粒粗蛋白含量预报模型,探寻影响河南省强筋和非强筋小麦主要品质指标的关键气象因子。结果表明,河南省强筋小麦粗蛋白、湿面筋含量和降落值都高于非强筋小麦。两类筋型小麦降落值与拔节期以后的温度、日照时数和气温日较差关系密切,其中非强筋小麦降落值与气象因子的关联度较高。籽粒湿面筋含量与气温日较差密切相关,不同筋型小麦湿面筋含量对四月份部分气象因子的响应存在显著差异。从小麦籽粒粗蛋白含量预估模型可知,两类小麦粗蛋白含量均受气象条件的影响,但影响因子有所不同,非强筋小麦粗蛋白含量预估模型较为复杂。

河南省气象为农服务培训现状及需求调查分析

河南作为农业大省,粮食安全至关重要。作者从事河南省气象培训教育工作多年,对河南省气象为农服务培训现状进行分析总结,并在全省范围内开展气象为农服务培训需求调查,对调查结果进行深入分析。其目的是对以后河南省气象为农服务培训的发展、课程内容设计、培训方式等提出合理的建议,以期形成科学培训体系达到良好的培训效果,提高河南省气象为农服务职工的综合素质,满足各层次职工对气象为农服务培训的需求。

基于改进作物缺水指数的河南省冬小麦干旱监测

基于农业干旱遥感监测指标的干旱监测是简单且有效的手段,其中作物缺水指数CWSI通过反映植被供水状况在农业干旱监测中取得了良好的应用效果,但CWSI在反映植被水分实际状况时存在滞后性。在CWSI的基础上,通过增加LAI变化项表征作物形态受干旱影响的变化,构建一种改进的作物缺水指数CWSI_(IMP),以反映作物水分实际状况和作物受干旱影响的程度。计算结果表明,河南省冬小麦田的CWSI_(IMP)普遍低于CWSI,反映农业干旱程度较轻,与实际情况更为吻合。CWSI_(IMP)与20 cm土壤相对湿度的相关系数R^(2)为0.856,CWSI与20 cm土壤相对湿度的相关系数R 2为0.803,CWSI_(IMP)与20 cm土壤相对湿度的相关性显著优于CWSI。通过经验模型,将以20 cm土壤相对湿度为指标的干旱等级划分标准分别转换为以CWSI和CWSI_(IMP)为指标的干旱等级划分标准。典型区域分析表明,利用CWSI_(IMP)指标监测农业干旱等级较CWSI指标具有更高的可靠性和合理性,可为大面积农业干旱监测与评估、农田灌溉管理等提供科学依据。

冬小麦不完善粒气象条件危险性指数研究

为探明气象条件对河南省冬小麦籽粒不完善粒的影响,利用2008—2021年河南省不同地市冬小麦收获期大田测定的不完善粒资料和对应气象资料,利用最小显著性差异法、Person相关分析、权重系数等方法,分析出气象条件影响不完善粒的关键时段和主导气象因子,并构建了气象条件危险性指数I。结果表明:冬小麦成熟前20天内的气象条件对籽粒不完善粒有重要影响,其中豫南麦区主要受成熟前10天内的气象条件影响。不同地区不完善粒受不同气象因子的组合作用,总降水量R和总降水日数D为共性主导因子,豫东麦区还受成熟前平均气温T主导,北中西部麦区还受成熟前日照时数S和气温日较差Td主导。豫南麦区成熟前10天内连续降水日数超过3天、总降水量超过70 mm、总降水日数大于6天时,籽粒不完善粒>8%的可能性较高;各麦区I>5.8时,冬小麦不完善粒气象条件危险性高。

河南省小麦病虫害气象预测预报模型研究

根据1988-2005年河南省小麦病虫害总发生面积,结合对应年旬气象资料、温雨系数,采用相关统计分析方法,得出关键旬光温水气象因子和温雨系数的相关系数,确定关键气象因子。根据关键气象因子和温雨系数的参与时间,建立了长期、中期和短期共8个预报模型。经过历史资料的回代检验,发现9月上旬和10月中旬两个模型预测面积准确度在80%以上的历史符合率占72%和78%;12月上旬、2月下旬、4月下旬和5月上旬,模型预测面积准确度在80%以上的历史符合率均在89%以上。对等级进行预测时发现历史完全符合率在70%左右,但总体趋势较好,其预报等级与实际等级差的绝对值最多为1,未发生偏轻预报为偏重或偏重预报为偏轻的现象。本模型能根据最新气象数据的参与时效,对小麦病虫害的发生发展进行滚动预报,且效果良好。

冬小麦生长和产量形成与气象条件关系及其动态模拟的研究——以河南省黄淮平原冬小麦中、低产地区为例

本文以能量转换和物质循环的观点,根据大量的田间试验及气象资料,对河南省黄淮平原中、低产地区冬小麦生长和产量形成与气象条件的定量关系及其时空变化特点作了分析,并指出了小麦群体内部光合有效辐射(PAR)的垂直分布特征;群体中存在着一个对PAR的强烈削弱层,它随着小麦生育期的后延而升高。依该地区小麦干物质积累不同特点,作者提出了早播、适播、迟播和受冻害四种生长型。 在前人研究的基础上,作者提出了“冬小麦农业气象计算机模拟模型”(WWACSM),它由发育期、叶面积系数及光合生产三个一级子模式和若干个二级子模式组成:并结合河南省黄淮平原小麦生产实践,对其中某些子模式作了探索和改进,为进一步发展该地区小麦的商品生产提供了气象依据。

基于气象关键因子的河南省夏玉米产量预报研究

以河南省13个地市1990—2006年逐旬光温水气象资料为基础,通过相关分析确定了影响河南省夏玉米产量的关键气象因子,建立了7月中旬—9月中旬的夏玉米气象产量预报模型。将全省由南至北划分为三个区域,分区回代1990—2006年资料对模型预报准确率进行回代检验,并利用2007—2010年资料对模型进行试报。检验结果表明,模型回代准确率全省为88.4%,不同区域间回代准确率差异明显,北部最高92.9%,中部次之87.4%,南部最低83.4%,分析原因主要受夏玉米产量年际波动的影响;模型预报准确率全省为94.9%,各区域差别不大,基本在95%左右。

河南省冬小麦灌浆期连阴雨灾害风险评估

基于河南省24个农业气象观测站1981—2020年冬小麦发育期资料和91个气象观测站1961—2020年逐日气象观测资料、冬小麦产量资料,统计了河南省冬小麦灌浆期连阴雨过程均日数、过程均雨量、过程均日照时数、年均过程次数及多年发生频率,利用主成分分析法构建了连阴雨风险强度指数,从发生频率、风险强度指数、产量损失率对河南省冬小麦灌浆期连阴雨开展风险评估。结果表明:河南省冬小麦灌浆期连阴雨过程均日数、过程均日照时数、年均过程次数空间上均呈带状分布;构建的连阴雨风险强度指数对连阴雨灾害有较高的识别能力;连阴雨灾害发生频率、风险强度指数均呈纬向型分布,南部偏高、北部偏低;河南省冬小麦灌浆期连阴雨中、低风险区占比90.3%,高风险区主要分布在南阳东部地区。

河南省设施农业气候资源及主要灾害时空特征分布

研究基于1961—2020年河南省95个气象站的逐日气象数据,采用气候倾向率分析方法,并结合Matlab和ArcGIS软件工具,系统分析了河南省设施农业气候资源及主要农业气象灾害的时空变化特征。研究结果揭示了在河南省设施农业生长季内,平均气温和平均最低气温均呈显著上升趋势,日照时数呈显著下降趋势。这些变量在空间分布上显示出明显的纬向模式,其中平均气温和平均最低气温从北向南递增,日照时数则相反。日平均气温低于-8℃的低温站次有明显减少趋势,寡照日数有显著增加趋势,暴雪发生站次无明显变化趋势,低温日数和寡照日数呈纬向分布,低温日数自北向南递减,寡照日数自北向南递增,暴雪日数空间分布不明显。综上所述,河南省设施农业气象灾害的发生规律具有区域性特点,因此,在发展设施农业时,应考虑区域差异,科学规划布局。

河南省夏玉米农业气象系列化服务技术研究成果与效益

简要介绍了“河南省夏玉米农业气象系列化服务技术研究”课题的主要成果和应用效益。其中主要研究成果包括基础研究、产前服务技术、产中服务技术、产后服务技术、前瞻性研究、应用软件的引进开发与研制共六个方面。应用效益主要包括社会效益、经济效益和业务效益三个方面。

河南省不同地域空气质量特征及其与气象要素的关系研究

基于2014—2016年逐小时安阳、郑州和南阳市空气质量六要素质量浓度及常规地面气象资料,分析了空气质量总体特征及气象要素对主要污染物浓度的影响,结果表明:2014—2016年,河南省空气质量南部好于中、北部,主要表现为南阳的优良天数最多,安阳、郑州的较少.2014—2016年河南省空气质量逐年提高,安阳、郑州和南阳市平均优良天数分别为153、165、178 d,呈逐步增多趋势.河南省夏季污染类型正由煤烟型向油烟型转变,冬季仍以煤烟型为主.夏季空气污染物中PM_(2.5)、PM_(10)污染水平逐年下降,O_38 h污染水平急剧上升,而冬季主要以PM_(2.5)和PM_(10)为主.O_3与气温和风速呈正相关,与气压、降水量和相对湿度呈负相关,相关系数最高的为气温,最低为风速.而PM_(2.5)和PM_(10)与气象要素的相关性与O_3相反.3个城市O_3重污染条件下基本都是以SE风向为主,而PM_(2.5)和PM_(10)重污染条件下多以偏N风和E风向为主.

河南强筋小麦种植品质达标的关键气象因子分析

为提高优质小麦气象服务针对性,根据2017-2019年河南省72个县(区)6个强筋、中强筋小麦品种的287份小麦样品品质测定资料、对应气象因子和小麦发育期观测资料,利用Pearson相关分析、LSD多重比较和敏感系数等方法,明确了影响河南省强筋小麦种植品质的关键气象因子。结果表明:除豫南南部和豫西地区外,河南省大部分地区适宜发展优质强筋小麦。硬度指数、粗蛋白质等6项品质指标不同程度受拔节后气象条件影响,其中拔节-抽穗期和成熟-收获期的气温和日照时数对大部分品质指标影响显著,开花-灌浆期气温和日照时数主要影响硬度指数、沉淀值和吸水量,成熟-收获期降水量对面粉吸水量有负影响。比较敏感系数SV((i))的绝对值,沉淀值对拔节-抽穗期平均最高气温最敏感,SV((i))达0.7954。不同生育期影响强筋小麦种植品质达标的关键气象因子分别为:拔节-抽穗期平均最高气温、空气相对湿度和日照时数,开花-灌浆期空气相对湿度,以及成熟-收获期平均气温。研究结果说明影响河南省强筋小麦种植品质最重要的气象因子为气温。

基于GIS的河南省洪涝灾害风险评估与区划研究

在分析洪灾形成的各主要因子的基础上,提出了基于地理信息系统(GIS)的洪灾风险评估指标模型。在对指标体系赋予权重的基础上结合GIS进行洪涝灾害风险评估和区划分析,结合河南省具体情况,以降雨、地形和区域社会经济易损性为主要指标,得出河南省洪灾风险综合区划图,既有赋予权重后的准确性又有GIS区划图的一目了然,具有一定的理论和实践意义。从所得到的洪涝灾害风险区划图可以看出,信阳、驻马店、周口大部分地区由于降水较多和社会易损性影响度较大,发生洪涝的风险最大,焦作、郑州、开封和安阳、濮阳的部分地区,由于处于黄河流域发生洪涝的可能也较大,其他地区发生洪涝可能性不大。

河南省优质小麦精细化农业气候区划研究

根据优质专用小麦生产对气象条件的要求,确定了河南省优质专用小麦的气候区划指标和相应等级。利用河南114个气象站点1971—2000年气候资料和台站地理信息,采用GIS技术对各气候要素进行了网格推算。采用专家打分法,将全省划分为强筋小麦适宜种植区、强筋中筋过渡区、中筋小麦适宜种植区、中筋弱筋小麦过渡区和弱筋小麦适宜种植区5个分区,并对各区域的特点及建议进行了分别评述。

近30年河南省冬小麦气象年景的时空演变及其与大气环流的联系

为了探讨冬小麦气象年景对大气环流异常的响应,依托河南省17个市1988—2017年冬小麦产量数据及15种大尺度大气环流指数(LACI)资料,运用气候产量指数(CDYI)评估了研究区冬小麦气象年景的时空演变格局。结果表明:(1)基于主成分分析,河南省可以划分为4个呈现不同CDYI演变情形的子区域,分别为中东部、西部、北部、南部,且2000年后各分区CDYI的波动趋于缓和;(2)与其他分区相比,河南省北部地区CDYI的年代际振荡更为强烈,其呈现出增加—减少—增加—减少的波浪型演变;(3)与其他分区相比,河南省中东部地区CDYI与大尺度大气环流指数的线性关系最为显著;(4)诸多环流指数中,12月份厄尔尼诺1+2区的平均海面温度是表征河南省中东部地区冬小麦气象年景的关键前兆性信号,其每增加1%会导致产量减少0.56%。总体而言,依托前期环流指数异常能够较好地实现粮食作物气象年景的提前预判。

河南省小麦锈病发生面积与降水量的关系研究

在研究河南省小麦锈病发生发展特点的基础上,利用相关分析方法,普查出与锈病关系密切的关键旬降水因子。在对锈病进行小波分析后发现,未来8 a内锈病发生的总体趋势偏重,3 a内锈病发生程度将低于平均水平。同时,对关键旬降水量也利用小波进行了分析。最后,采用多元回归方法建立了河南省锈病发生面积与关键降水单元的关系模型。

近30年河南省夏玉米的气象年景波动对大气环流的响应

依托河南省17个地级市1988-2017年夏玉米产量数据及15种大尺度大气环流指数(LACI)资料,运用气候产量指数(CDYI)评估了研究区夏玉米气象年景对大气环流异常的响应,主要结果如下:(1)与其他拟合方法相比,HP滤波法更适用于研究区夏玉米气候产量的提取;(2)基于主成分分析结果,河南省可以划分为4个呈现不同夏玉米CDYI演变情形的子区域,分别为东南部、北部、中南部、西部,且2003年后各分区CDYI的波动趋于缓和;(3)与其他分区相比,河南省东南部地区CDYI与大尺度大气环流指数的线性关系最为显著,特别是1月份较高数值的东太平洋/北太平洋涛动指数(EP/NP)是表征该区域夏玉米减产的重要前兆性信号;(4)夏玉米气象年景波动对环流信号的响应存在不稳定性和阶段性。

基于NPP VIIRS数据和SEBS模型的河南省冬小麦蒸散量估算与时空特征

农田蒸散量(evapotranspiration,ET)是农田水热交换过程的关键变量,准确估算农田ET对了解农田土壤水分变化动态,监测预测作物旱情,指导科学灌溉等具有重要作用。将Suomi NPP(National Polar-orbiting Partnership)卫星的新型遥感数据源可见光红外成像辐射仪(visible infrared imaging radiometer suite,VIIRS)数据用于ET反演,基于地表能量平衡理论,将NPP VIIRS反演的地表温度、地表反照率等参数和优化计算的VIIRS NDVI(normalized difference vegetation index)数据,与SRTM DEM数据和气象观测数据输入地表能量平衡系统(surface energy balance system,SEBS)模型,估算了2016—2018年河南省冬小麦关键生育时期——返青期至灌浆期的农田ET(VIIRS ET)。分别对比了VIIRS ET与彭曼公式(Penman-Monteith,P-M)计算的P-M ET、大型土壤蒸渗仪实测Real ET和MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)数据估算ET(MODIS ET)的结果,并进行了ET时空变化特征分析。结果表明,VIIRS ET与Real ET的RMSE为0.203 mm·d^(–1),且VIIRS ET与P-M ET和MODIS ET均具有较高的一致性。该方法可为利用NPP VIIRS数据和SEBS模型估算ET提供方法、技术上的支持。研究区冬小麦关键生育时期ET的时间特征表现为自返青期后逐日上升,抽穗期达到最大值,灌浆期开始下降的趋势,与冬小麦生长发育规律具有较好的一致性。综合空间特征来看,在关键生育时期河南省冬小麦ET均呈现中部和东南部较高,向西北部和西南部逐渐降低的趋势,与灌溉条件具有较强的对应性。河南省冬小麦ET时空特征可为河南省农业水资源管理、分配和高效利用等提供重要依据。

基于CI指数的2008年河南省麦播后气象干旱演变分析

针对2008年麦播后至2009年1月河南全省范围的大面积干旱,引入气象干旱综合指数CI进行2008年麦播以来的气象干旱演变分析。根据河南省113个气象站1951-2008年的气象资料及65个自动气象站2009年1月份气象资料,从气象干旱的角度分析了不同等级干旱的发生发展及其空间分布特征,并提出相应的抗旱措施和建议。