21世纪贵州省≥10℃热量资源对气候变化的响应

利用区域气候模式PRECIS(Providing Regional Climates for Impacts Studies)输出的SRES A1B情景的日平均气温资料,预估2011-2100年贵州省稳定通过10℃的农业热量资源变化趋势。结果表明:A1B情景下,2011-2100年贵州省≥10℃初始日期明显提前,终止日期明显延后,持续天数和积温显著增加,热量资源的增加趋势东部高于西部;相对气候基准时段,未来90a的初始日期在毕节、六盘水和黔西南地区提前幅度最大(16~18d),终止日期在大部地区延后14~19d,持续日数在西部增加31~38d,东部增加23~30d,而积温在整个贵州预计升高878~1162℃·d;至2080s时段,4000℃·d等值线预计将从气候基准时段的仁怀—开阳—龙里—普定—晋安—兴义一线向东位移至高海拔地区威宁、赫章境内,而6000℃·d等值线预计将从南、北两方向逐步向贵州中部推进,2080s时段北部等值线将位移至仁怀—遵义—凤岗—沿河一线,而南部将位移至安龙—六枝—惠水—瓮安—雷山—三穗—铜仁一线。

贵州省小油桐气候适宜性评价指标分析和区划

小油桐是生物柴油的优质原料之一,经济和生态潜力突出,其生长对气象条件的依赖性强,为避免盲目引种,本研究以贵州85个气象观测站1961-2009年的气候资料为基础,结合野外小油桐实地观测资料,采用农业气象分析方法和地理信息系统(GIS)技术,对小油桐进行气候适宜性区划。利用年均温、>10℃积温、日照时数、极端最低温度及最冷月平均气温等指标确立了贵州省小油桐气候适宜分区标准。依托GIS技术空间分析功能,运用气候资源推算模式进行网格距为100m×100m以及精确到贵州乡(镇)的精细化气候区划,将小油桐种植划分为适宜、次适宜和不适宜气候区域。小油桐气候适宜生长区主要分布在南北盘江沿线,次适宜区主要分布在贵州省内中亚热带地区,不适宜区主要分布在黔中及黔北大部,研究结果可为贵州未来小油桐生产安全布局提供科学依据。

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅸ.长江中下游地区单双季稻高低温灾害风险及其产量影响

【目的】以1981年为界,将20世纪50年代至2010年划分为两个时段,对比分析1951—1980年和1981—2010年长江中下游地区双季稻安全种植界限及敏感区域面积变化,定量评估长江中下游地区双季稻安全种植敏感区域内单季稻和双季稻生长季内高温灾害和低温灾害发生风险及高低温灾害对水稻产量的影响程度。【方法】利用中国种植制度分区标准和农业气候指标,分析了1981—2010年双季稻安全种植界限变化敏感区域,并基于水稻高温灾害和低温灾害指标,采用Oryza2000对敏感区域内单季稻和双季稻的高低温灾害风险及其对产量的影响进行了定量化评估。【结果】与1951—1980年相比,1981—2010年长江中下游地区双季稻安全种植区增加了11.5万km2;1981—2010年,双季早稻、晚稻和单季稻发生频率最大的高低温灾害分别为秧田期低温、灌浆—成熟低温以及孕穗—抽穗高温,而对双季早稻、晚稻和单季稻产量影响最大的灾害分别是秧田期低温、孕穗—抽穗低温和灌浆—成熟高温;双季早稻、晚稻和单季稻在不同生育阶段的高温灾害次数大多呈增加趋势,而低温灾害次数大多呈减少趋势。【结论】在全球气候变暖背景下,长江中下游地区双季稻安全种植区域发生了明显变化,敏感区域内单双季稻的高低温灾害风险及其对产量的影响均存在明显差异。

近50年贵州净生态系统生产力时空分布特征

利用大气植被相互作用模型AVIM2(Atmosphere-Vegetation Interaction Model 2)估算分析了时间长度为50年、空间分辨率为0.02°×0.02°的贵州净生态系统生产力(NEP),分析了其对气候变化的响应。结果表明,(1)AVIM2模型能够模拟出贵州森林净初级生产力(NPP)的变化,模拟偏差随着树龄的增大而不断减小,其模拟效果优于综合模型。(2)1961—2010年,贵州NEP(以C计)平均值为23.9 g·m-2·a-1,碳源区面积比例仅为5%,且植被覆盖类型为南部部分常绿阔叶林。NEP总量的变动范围为-7.0～11.5 Tg·a-1,平均每年吸收碳4.87Tg,碳汇量占中国区域的3～7%。(3)贵州境内31%的区域固碳能力下降明显(P<0.05)且主要集中在植被类型为常绿针叶林及农作物的北部地区,还有7%的区域固碳能力升高明显(P<0.05)且位于南部部分常绿阔叶林地区。(4)贵州NEP与气温显著负相关(P<0.01),与降水量显著正相关(P<0.05),气温对NEP的影响大于降水。

冰雹数值模拟及对灾损评估研究——以猕猴桃为例

为探索冰雹对水果的影响评估,以猕猴桃为例,通过ABAQUS有限元分析数值模拟计算出冰雹撞击过程中的冲击力,结合猕猴桃的力学特征,测算出冰雹过程中的猕猴桃灾损评估。通过调查和测量猕猴桃的力学特征,结合冰雹落地末速度计算猕猴桃和冰雹撞击过程中力的转换关系,利用碰撞动量法计算出猕猴桃冰雹损害,得到猕猴桃临界破损直径及指标阈值。结果表明:贵州猕猴桃果实破损的冰雹临界直径界于0.29~0.32 cm之间,冰雹的雹块直径大于猕猴桃雹损临界直径值时,雹块对猕猴桃果实的冲力所造成的压强将会击破猕猴桃果实的硬度,使猕猴桃果肉凹陷,受灾严重。当冰雹直径小于猕猴桃临界直径时,猕猴桃表面不会破裂,但会留下坑痕;同时利用数值模拟研究冰雹撞击具有可行性。各地可根据不同水果果实的抗雹特性及降雹参数,调整各地种植区域结构及水果品种,为人工防雹效益分析提供理论依据。

云贵高原气溶胶分布的区域与气候特征

云贵高原地形地貌复杂,探讨其气溶胶区域分布的时空差异性,对不同区域科学制定生态文明建设政策具有重要意义。利用2001年以来的MODIS 3 km分辨率气溶胶光学厚度数据,综合运用空间插值、趋势分析等方法探讨了云贵高原2001-2016年气溶胶光学厚度的区域分布和气候特征。结果表明,较高分辨率的3 km气溶胶数据显示出高原气溶胶的不同梯度空间分布和时间变化特征。以乌蒙山脉为界,高原多年平均AOD空间分布呈东高西低的分布特征,其中东部年平均AOD约为0.32,西部约为0.13。年平均AOD高值区(>0.6)位于贵州省与四川盆地相邻的北部(包括遵义市、铜仁市)、与广西毗邻的东南部,以及省会城市贵州贵阳和云南昆明;高值区分布主要受人类活动、区域传输和地形所影响。季节平均表明,云贵高原东西部AOD高值的出现季节不完全同步,高原东部春季和冬季最高,高原西部春季最高,冬季最低。从相邻的两个强弱季风年来看,其与常年距平的反相位分布可能反映季风强度对气溶胶年际变化的影响。变化趋势上,高原年平均AOD呈现下降趋势,下降趋势率为-0.021/10a,但其中2001-2011年期间为波动上升,2011-2016年呈现显著下降,下降趋势率为-0.33/10a。高原东西部年AOD下降的速率有较大区别,高原东部的下降幅度明显大于西部,下降趋势率分别为-0.059/10a和-0.003/10a。

移栽期对辣椒产量、光合特性及气象因子的响应

为探索不同移栽期对贵州辣椒产量、品质及光合特性的影响,以贵州主栽品种‘辣研一号’、‘遵义朝天椒’、‘线椒269’为试材,设置7个移栽期,比较不同移栽期辣椒产量结构差异,并分析温度和降水与辣椒生育期进程、光合特性指标、产量构成和品质指标等的关系。在贵州地区,辣椒生长阶段平均气温对产量影响最大,各生育阶段持续天数与气象因子有关。适时早播能延长辣椒的生育天数,增加辣椒开花后的日较差,提升净光合速率,温度和降水主要通过影响辣椒植株的株高、茎粗、维生素C、辣椒素、二氢辣椒素等指标影响产量和品质。辣椒产量随着移栽期推迟表现出先增加后逐渐减少的趋势,适时的早播有利于辣椒增产。

喀斯特地区土壤水分随降雨的动态变化研究——以贵阳市花溪区为例

土壤水分是喀斯特地区植被恢复和生态环境建设的关键性限制因素。选取贵阳市花溪区为研究对象，基于2013年和2015年土壤水分定位监测数据，分析了研究区土壤水分的动态变化规律。结果表明：（1）土壤剖面水分的垂直变化具有明显层次；基于标准差和变异系数两个指标，采用聚类分析将2013年和2015年研究区土壤水分垂直变化层次分为活跃层（0～10cm），次活跃层（10～30cm）和相对稳定层（30～100cm）。（2）土壤水分的动态变化主要受降雨与蒸散作用的综合影响；10～30cm土层由于没有与外部环境直接接触受其影响相对降低，同时降雨的入渗与蒸散作用的减弱，使该层次土壤水分分布范围广、停留时间长，较能准确地反映其受降雨和蒸发的影响。（3）土壤水分的动态变化具有明显季节性；2013年和2015年春季（3-5月）和冬季（12-2月）为土壤水分的补给期，夏季（6-8月）和秋季（9-11月）为土壤水分的消耗期。

水热条件对辣椒生长速率的影响

【目的】探明水热条件对辣椒生长发育的影响,为合理规划辣椒种植和开展辣椒气象防灾减灾提供科学参考。【方法】以贵州主要辣椒种植品种“辣研1号”为研究对象,于2019年和2020年在贵阳国家一级农业气象试验站开展分期播种试验,根据分期播种创造的不同气候水热条件,运用线性回归方法分析不同水热条件对辣椒各生长阶段生长速率的影响。【结果】温度是辣椒各生长阶段生长速率的主要影响因子,气温升高有利于提高辣椒生长速率,缩短辣椒各生长阶段所需的天数,气温每升高1℃,辣椒苗期、全生育期、营养生长阶段和生殖生长阶段分别缩短1.1 d、10.9 d、1.1 d及6.0 d。降水量和气温对辣椒营养生长和生殖生长阶段的生长速率均有重要影响;大气干燥程度对辣椒营养生长和生殖生长阶段的生长速率的影响不同,其与2个生长阶段生长速率的关系分别呈负相关和正相关,对2个生长阶段的影响率分别为-0.25%和0.16%。【结论】水热条件变化对辣椒生长速率的影响显著,在气候干暖化趋势背景下,辣椒播期适度提前,以及构建合理的种植方式是辣椒种植应对未来气候变化的有效措施。

贵州辣椒光合生理特性对干旱胁迫的响应

辣椒是贵州省特色经济作物之一,是农业产业结构调整的主导和优势产业,但贵州省大部分地区属喀斯特地貌,土壤保水性差,极易发生干旱,探明辣椒在干旱胁迫处理后的调节机制和变化规律,对实现贵州地区辣椒优质高产有重要的理论价值和实际生产意义。选取贵州省辣椒主栽品种辣丰三号,研究以土壤田间持水量80%为对照组(CK),在轻度(土壤田间持水量为70%,LD)、中度(60%,MD)、重度(40%,SD)和特重(20%,TD)胁迫下,辣椒的产量、生长量、光合特性和果实生理特性的调节机制和变化规律。结果表明,随着干旱胁迫程度的增加,辣椒的果长、果粗、茎粗、株高、单果重以及干物质含量显著下降,且下降趋势随着干旱胁迫程度的增加越加明显。同一处理辣椒的净光合速率(Pn)表现出先上升后逐渐平稳的趋势,随着干旱程度的增加而逐渐降低,最大净光合速率(Amax)、表观量子效率(Q)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)都显著下降,水分利用效率明显上升。干旱胁迫抑制了辣椒植株的生长,辣椒的粗脂肪和粗纤维含量较CK处理显著下降,LD处理二氢辣椒素含量显著低于CK处理,但是随着干旱程度的增加,辣椒素和二氢辣椒素含量逐渐增大(除LD和TD处理外)。综上可知,在贵州喀斯特干旱地区,轻度至中度干旱胁迫(田间持水量60%~70%)可以满足辣椒的正常生长需要。

不同栽培方式下铁皮石斛有效成分和光合特性的变化

采用苯酚-硫酸比色法定量测定多糖含量,比较大棚栽培铁皮石斛与仿野生栽培铁皮石斛的生物量、多糖、生物碱、氨基酸含量等主要药用成分和光合特性的差异性。结果表明,仿野生栽培的铁皮石斛多糖含量与大棚栽培差异不大,最大含量分别为39.02%、37.90%;大棚和仿野生栽培铁皮石斛的生物碱含量最高分别为0.314、0.295 mg/g,两者之间差异不显著(P<0.05),而总氨基酸含量最高分别为24.711、16.252 mg/g,两者差异较明显;铁皮石斛的光饱和点、光补偿点相对较低,仿野生栽培的光饱和点仅为327.484μmol/(m^2·s),具有明显的阴生植物特性。仿野生栽培铁皮石斛是一种较优的栽培方式,质量与野生材料相近,可作为野生铁皮石斛的替代资源加以开发利用。

云贵高原城市冬夏季PM_(2.5)与O_3相互作用机理——以贵阳市为例

在对环境细颗粒物进行治理的过程中,一些地区随着PM_(2.5)下降而出现O_3浓度增加的现象。分析两者的变化规律和影响因素,对云贵高原大气PM_(2.5)和O_3治理具有参考意义。利用贵阳2013—2017年PM_(2.5)与O_3监测数据及太阳辐射、温度等气象观测资料,采用对比观测方法分析大气复合污染中PM_(2.5)和O_3在不同季节相互作用的机理和变化特征。结果表明:不同气象条件下,PM_(2.5)和O_3的相互作用表现为:夏季,高浓度的O_3在较强的大气氧化条件下可促进二次颗粒物形成,增加环境中PM_(2.5)的浓度水平,两者表现为正相关(r=0.609,P<0.01);冬季,较高浓度的PM_(2.5)削弱了太阳辐射,同时抑制O_3的产生,两者表现为负相关(r=-0.373,P<0.01)。PM_(2.5)与O_3在不同季节的相互作用机理受温度和太阳辐射等气象因素影响,夏季光化学反应速率较高,O_3二次生成浓度相对较高,且多种污染物共存;冬季,采暖期细粒子排放增加,大气层结稳定促使PM_(2.5)在大气中累积,导致气溶胶光学厚度增大,削弱了到达地面的太阳辐射,加之贵阳冬季太阳辐射只相当于夏季的2/5,抑制了生成O_3的光化学反应,空气污染以PM_(2.5)为主。综上,贵阳大气复合污染的季节变化可由大气环境中PM_(2.5)和O_3的季节性相互作用决定。

低温对茶树光合特性及产量的影响

以福鼎大白茶(Fuding white tea)为试验材料,探讨不同低温条件对茶树光合特性及产量的影响,为茶树的生产布局和管理提供理论依据。利用人工气候室设置-2℃、-1℃、0℃、1℃、3℃、5℃共6个低温,研究低温对茶树叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)以及蒸腾速率(T_r)和产量的影响。结果表明:(1)随着温度的降低,茶树的表观量子效率(Q)、最大光合速率(P_(nmax))和暗呼吸速率(R_d)均表现出下降的趋势。(2)茶树叶片的P_n、C_i、水分利用效率(WUE)波动降低,G_s波动上升。(3)光合有效辐射为0μmol/(m^2·s)时,各处理的P_n均为负值,随着光合有效辐射的升高,Pn逐渐升高,到一定程度后,不再上升。(4)茶树叶片的P-n与G_s、T_r呈正相关,与C_i呈负相关,不同低温处理茶树叶片的Q、P_(nmax)、_Rd、LCP和LSP等光合参数差异显著。(5)随着低温程度加强,茶树的百芽重均有不同程度的降低,温度降到-1℃后,持续3d,茶叶的减产率达到19.02%。在低温胁迫的过程中,与茶树光合特性相关的指标都发生显著变化,-2℃左右的低温会对茶树造成伤害,影响茶叶品质且严重减产,在栽培管理上应注意预防低温冻害。

不同栽培方式对水稻光合特性及产量的影响

为探明不同栽培方式下水稻的光合特性及产量,以水稻品种宜香优1108为试验材料,对旱育秧/地膜覆盖栽培、旱育秧/宽窄行栽培、湿润育秧/地膜覆盖栽培和湿润育秧/宽窄行栽培4种不同栽培方式的水稻的生育期、叶面积指数、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和产量结构等方面进行系统比较研究。结果表明:(1)水稻全生育期在155~159d左右,不同处理水稻的生育进程没有明显差异;(2)旱育秧/地膜覆盖栽培、湿润育秧/地膜覆盖栽培各生育期的叶面积指数表现出较好的水平,有利于叶片的生长;(3)水稻拔节期的净光合速率达到峰值,抽穗期光响应曲线与拔节期的趋势基本一致,气孔导度和蒸腾速率的变化趋势与净光合速率基本一致,胞间CO_2浓度随着光合有效辐射的增加先逐渐减小,到达一定数值后,趋于平缓。(4)旱育秧、覆膜移栽水稻的产量要比湿润育秧、宽窄行移栽的水稻高,旱育秧/地膜覆盖栽培的实际产量最高为7 845.9kg/hm^2,与旱育秧/宽窄行栽培相比,增产14.31%。说明不同栽培方式水稻的光合特性有各自的特征,对于极易发生夏伏旱的贵州山区来说,旱育秧/地膜覆盖栽培是最好的栽培方式,其次是湿润育秧/地膜覆盖栽培。