农业气象
为了研究辽宁省玉米生长季的水分平衡状况，以1963—2022年辽宁省气象数据和作物系数为基础，运用SIMETAW模型与气候诊断分析方法，对辽宁省玉米生长季的降水和水分需求规律以及水分满足状况展开分析，揭示区域气候变化给玉米水分需求带来的影响，并对辽宁省玉米生长季有效降水和水分需求的时空演变展开研究。研究结果表明，辽宁省玉米全生育期有效降水达481.6 mm，其中：西部为347.4 mm，中部和南部是514.9 mm，东部为636.8 mm。玉米全生育期的平均水分需求为521 mm，未呈现显著的下降趋向。玉米全生育期降水与水分需求的耦合程度平均为0.715，即降水满足了71.5%的水分需求，平均缺水量为28.5%。西部地区耦合度λ>0.8的保证率仅为28.3%。耦合度的最大值出现于辽宁省东部，其次是辽宁省中部和南部，最小值则出现在辽宁省西部。耦合度的最高值出现在开花授粉期，其次是喇叭口期，最低值出现在生长初期和成熟期。近些年来，玉米生长初期降水与用水需求的耦合度呈现出显著的上升态势。辽宁省玉米生长初期的降水与用水需求耦合度相对较低，故而有必要关注干旱的出现，特别是辽宁省西部水资源短缺的情形。
准确预报玫瑰始花期能为游客赏花以及旅游管理工作的时间安排提供科学依据，本文基于1994—2023年平阴玫瑰初花期记录以及同期平阴县国家气象站气象数据，分析始花期变化特征，并进行始花期与气象因子的相关性分析，建立回归预报方程。结果表明，玫瑰平均始花期为4月30日—5月1日，近年来有所提前。始花期日序数与4月平均气温、积温、日照时数呈显著相关性，与积温相关性最显著。用4月平均气温、积温、积温结合日照时数分别建立始花期预报方程，发现积温法预报玫瑰始花期预报准确率更高。
为研究气候变化对陇东塬区春玉米生长的影响，利用甘肃省西峰1994—2023年连续30 a气候因子和玉米生物观测资料，采用线性回归、多项式函数、气候倾向率等方法，分析陇东气候暖湿化对玉米的影响。结果表明，30 a来，陇东春玉米生长期内热量和降水总量呈增加趋势，光照呈减少趋势，陇东塬区气候暖湿化趋势明显，对玉米的生长发育产生了明显影响。气候变暖对玉米生长周期造成影响，玉米播期推迟，成熟期提前，生育期有所缩短，使得种植界限北扩；气候暖湿化使得玉米生长高度、叶面积指数、果穗长、百粒重、株籽粒重、理论产量等均呈增高趋势，气候暖湿化对陇东塬区春玉米生产和农业经济正效应显著。陇东塬区玉米产量与生育期内平均气温、有效积温和日照时数呈负相关，与生育期降水量呈极显著正相关，水资源不足是陇东黄土高原作物生长的主要制约因素，水分影响着玉米产量的生育全过程，玉米产量的高低主要受降水量的多少和分布状况影响。生产中要充分挖掘气候资源潜力，调整种植结构，推广科学种植模式，引入高产抗逆品种，选择适宜播种期，动态增减复种面积，发展节水灌溉，健全防灾减灾体系，控防并举提质增效，趋利避害减少气候变化负效应。
为深入探究柴达木盆地二十四节气降水的非均匀性变化规律，及其对枸杞产量和发育期的影响，本研究运用1961—2020年柴达木盆地10个气象站的逐日降水资料，采用数理统计、反距离权重插值（IDW）方法、Mann-Kendall突变检验等统计方法，对二十四节气降水集中度(PCD)与集中期(PCP)的时空变化特征及突变情况进行分析。结果显示，从整体来看，二十四节气的年降水量呈增加趋势，在空间上由东向西递减，西部降水的变异系数（Cv）明显大于东部，降水量在2000年突变为下降趋势，2001年突变为上升趋势；降水集中度（PCD）呈现出不明显的减小趋势，降水分配趋于均匀化，最高值为0.83（1984年），最低值为0.55（2007年）且空间分布差异较大，由东向西呈现出小—大—小—大的变化格局；降水集中期（PCP）呈现出不明显的提前趋势，最高值出现在大暑与立秋之间，最低值出现在小满与芒种之间，从东到西呈“晚—早—晚—早”的空间分布；60 a内降水集中度（PCD）未发生突变；降水集中期（PCP）共发生5次突变，其中3次突变为下降，2次突变为上升。二十四节气降水量对枸杞产量有显著影响，而二十四节气降水集中度和降水集中期对枸杞产量的影响较小。柴达木盆地枸杞发育期关键期的不同阶段受二十四节气降水量、降水集中度和集中期的影响完全不同。
为精准掌握库尔勒香梨生长周期，优化栽培管理，开展了库尔勒香梨物候期研究和预测。利用库尔勒市1981—2023年气象观测数据和库尔勒香梨物候观测资料，通过趋势分析、相关性分析、显著性检验等方法，研究库尔勒香梨物候期的演变趋势和主要气象因子对物候期的影响，并采用机器学习中随机森林(Random Forest, RF)和长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM) 两种算法对开花期进行预测。结果表明，春季物候期中展叶盛期以0.29 d/a的速率推后，其余表现为提前趋势，提前速率为0.12~0.37 d/a，其中花芽开放期提前量最大，开花盛期最小。秋季物候期中果实成熟期以0.14 d/a的速率提前，叶变色期和落叶期以0.03~0.15 d/a的速率推后。生长季整体以0.14 d/a的速率延长，2012年以后延长较为明显。温度是影响物候期的主要气象因子，对春季物候期影响程度大于秋季物候期，日照时数、降水量也会对物候期有影响。RF预测始花期优于LSTM，LSTM预测盛花期好于RF，两种方法预测末花期表现一般。研究以期为库尔勒香梨的优化栽培管理、农产品提质增效、防灾减灾等提供科学依据。
本研究旨在比较施加不同用量的猪粪对不同肥力水平的土壤中全氮、无机氮（铵态氮及硝态氮）含量差异，明确猪粪的不同施用量对不同肥力水平土壤的氮素含量的影响。运用室内土壤培养试验，将低等、中等、高等肥力的土壤分别进行不同猪粪施用量处理。研究结果表明：土壤全氮含量随着猪粪的施加量的增加而增加；高肥土壤施加高量猪粪，土壤铵态氮含量最高，含量值为5.68 mg/kg；中肥土壤施加高量猪粪，土壤硝态氮含量最高，含量值为23.32 mg/kg，由于硝态氮带负电荷，不被土壤胶体吸附，土壤硝态氮含量越高，其流失风险越高。由此可见土壤全氮含量和铵态氮含量与猪粪施加量显著正相关。在中等肥力水平土壤上添加高量猪粪更容易造成土壤硝态氮的流失。研究结果为在实际农业生产中，在保证旱作农田对猪粪最大承载限度及获得一定农业经济效益的范围内，降低猪粪肥料化还田可能造成的农业面源污染的风险。
春季稻虾田水温预报可以让养殖户提前了解水温变化趋势，对投苗时机选择、养殖管理决策、疾病预防、抗应激准备等具有重要指导意义。本研究聚焦于春季稻虾田水温预报模型的构建与检验，基于能量平衡原理，系统分析水体表面太阳总辐射、水面有效回辐射、潜热交换、感热交换等变化特征，计算水体能量收支差，运用微元水体的热量平衡和迁移扩散方程，建立春季稻虾田水温预报模型，并进行预报检验。结果显示：（1）水温预报结果与实测水温变化趋势基本相同，但存在位相差异，水温预报值具有滞后性；（2）晴天条件下逐时水温预报值与实测值偏差小，日平均水温、日最高水温、日最低水温，预报值与实测值平均绝对误差在0.3~0.5℃之间，该预报方程具有较好的实用性和较高的预报精度，预报结果可靠。与数理统计法对比，该水温预报模型更加精确，模型机理性强、模拟预报效果更好，可提高春季稻虾田水温预报准确率。
本研究旨在探讨内蒙古兴安盟半干旱区主要作物（玉米、花生和谷子）的耗水规律及其与自然降水的关系，以优化区域作物布局及农田水资源管理。基于扎赉特旗国家科技示范园区提供的气象数据，采用FAO-Penman Monteith公式法和水量平衡法对内蒙古兴安盟半干旱区玉米、花生和谷子等主要作物的耗水规律进行了估算，并分析了各作物间的水分利用效率差异。研究表明，在所考察的主要作物中，大豆在整个生育期的田间耗水量最多，且存在较大程度的水分亏缺；其次为玉米；而花生和谷子的田间耗水量较少，水分亏缺量相对较低。从水分利用效率的角度考量，建议区域内作物优先种植顺序为：玉米>谷子>花生>大豆；从水分经济效益的角度考量，区域内作物优先种植顺序为：花生>玉米>谷子>大豆；优先灌溉的作物顺序为花生>谷子>玉米>大豆。大豆种植应该采用玉米大豆间作模式，水分利用效率和水分经济效益相对较高。研究成果可为当地合理规划农作物种植结构、高效利用有限水资源提供科学依据。
为探索不同作物轮作对土壤次生盐渍化的改良效果，以设施蔬菜连作模式作为对照，比较研究了蔬菜—水稻、蔬菜—茭白和蔬菜—莲藕3种不同水旱轮作模式下的土壤改良效果和对后茬青菜生长的影响。结果显示：水旱轮作处理后次生盐渍化的土壤盐分显著减少，整个土层盐分含量平均下降了29.3%，与对照处理相比，各水旱轮作处理的表层土壤可溶性盐含量平均降幅高达56.6%；水旱轮作处理土壤pH有所提升，而有机质、有效磷、速效钾含量也有所降低，有效磷降幅高达31.8%，有效缓解了设施土壤的磷素富集，这些改善有助于促进后茬作物青菜的生长。3种水旱轮作模式相比较：蔬菜—水稻轮作的土壤洗盐效果较好，其整个土层和土壤表层盐分别较对照下降了31.0%和57.9%，对后茬青菜的促长效果较佳，平均增产8.2%；蔬菜—莲藕轮作的土壤降酸效果最好，其表层土壤pH提升了0.48个单位；而蔬菜—茭白轮作的土壤减磷效果更佳，其表层土壤有效磷含量下降了44.4%。在设施蔬菜上实行水旱轮作，能有效缓解土壤次生盐渍化和连作障碍程度，助推农民增收和农业增效。
为了研究气象条件对河套灌区向日葵籽仁内在品质和籽粒外观品质的影响，本研究采用分期播种试验，记录向日葵发育期，并化验向日葵籽仁亚油酸、油酸等物质的含量。同时，统计向日葵籽粒锈斑发病率、病情指数和葵螟蛀食率，利用Excel分析向日葵籽粒内在品质和籽粒外观品质与气象条件的数值关系。研究表明，开花—成熟期水汽压、相对湿度、日均气温、日照时数、日均最高气温、日均最低气温、降水量各气候因子与向日葵亚油酸、油酸含量密切相关。对亚油酸的影响多数呈开口向下的抛物线特征；对油酸和葵螟啃食率的影响多数呈开口向上的抛物线特征，对籽粒锈斑病发病率的影响多数呈指数曲线下降趋势。播种期早晚对向日葵内在品质和外观均有明显影响，兼顾2种都高的播期，应该选在5月25日—6月2日为最佳播期；开花—成熟期日照时数为393.3~396.4.8 h时，可大幅提升向日葵亚油酸含量，降低油酸含量；开花—成熟期平均相对湿度为58%~59%时，向日葵的品质能够明显提升；开花—成熟期平均气温为19.0~20.8℃时，向日葵内在品质和外观均有明显提升；开花—成熟期降水量对向日葵品质有明显影响，当降水量为42~44 mm时，可大幅提升向日葵的亚油酸含量；当降水量为46.9 mm时，葵螟啃食率最低；开花—成熟期降水量、相对湿度、水汽压均与向日葵锈斑病发生指数呈负相关关系，随着水分和湿度的增多，喜旱害虫蓟马数量锐减，因而，锈斑病发病指数随之减少。此项研究在指导向日葵种植优化产品满足市场需求以及促进健康方面将发挥重要作用。
为了探索不同播期下施氮量的变化和CO2浓度升高对半干旱地区小麦产量及生物量的影响。本研究利用调参后的APSIM模型，设置了3个不同播期，分别为早播ESW（3月3日）、正常播NSW（3月19日）、晚播LSW（3月31日），5个施氮处理N1(0 kg/hm2)、N2(52.5 kg/hm2)、N3(105 kg·hm2)、N4(157.5 kg/hm2)、N5(210 kg/hm2)和5个CO2浓度C1(370 ppm)、C2(420 ppm)、C3(470 ppm)、C4(520 ppm)、C5(570 ppm)的模拟实验。结果表明：APSIM模型在试验区有较好的适用性；施氮量和CO2浓度均对旱地春小麦产量和生物量产生影响，且不同播期下的影响各不相同。随着播期的推迟施氮量和CO2浓度对小麦产量和生物量的影响均表现为正效应，施氮量的影响远大于CO2浓度的影响；在特定施氮量和CO2浓度下，播期选择对产量和生物量有显著影响，正常播种期通常产量较高，而晚播则有利于生物量的积累。当气候和土壤条件变化时，通过调整播期可优化小麦生产。如当施氮量为N4、CO2浓度为C1时，正常播下小麦产量最大，晚播下小麦生物量最大。本研究对于指导半干旱地区小麦生产具有重要意义。在实际生产中，可以根据当地的气候和土壤条件，通过调整播期、施氮量和CO2浓度等参数，来优化小麦生产，提高产量和生物量。特别是在全球气候变化和农业生产面临诸多挑战的背景下，这一研究为半干旱地区小麦生产的可持续发展提供了有力的支持。
为实现高淳春茶采摘的“早、新、优、价”，优化高淳地区茶叶采摘时间，助力茶农、茶企降本增效，基于高淳实际情况，建立最适宜有效的开采期预报模型开展高淳春茶开采期相关分析，以应用于实际生产。本研究基于2012—2023年高淳淳青茶园‘乌牛早’首次采摘日序值与同期气象资料，应用积温和逐步回归方法，分别构建积温预报模型和逐步回归预报模型。研究表明，积温预报模型存在较大不确定性，逐步回归预报模型的预报结果与实际相比更为理想，其中1月上旬的日平均气温、1月中旬平均相对湿度、1月中旬日照时数以及2月上旬平均温度小于4℃日数均是影响高淳‘乌牛早’开采期的关键气象因子，预报值与实际误差绝对值大部分在1 d以内，逐步回归预报模型具有实际生产指导作用，可为当地茶农茶企实际采摘提供合理精准建议。
为了满足现代农业发展的精细化服务需求，建立日光温室雪灾预警，指导农户提前采取有效措施，做好灾前防御，减少或避免雪灾造成的经济损失。本研究采用极值概率分布模型对青海省河湟谷地13个县区1978—2021年最大积雪深度观测资料进行分析，计算了30 a重现期日光温室坡度角为30°、35°和40°的最大雪压，得到日光温室雪灾临界指标。在此基础上选取1985—2021年河湟谷地日光温室实际雪灾资料、积雪深度资料，以各雪灾年造成的日光温室损失率作为因子，依据计算标准化降水指数不同等级灾害占总灾害比例的方法，确定日光温室雪灾不同强度等级的阈值，再根据积雪深度和温室损失率的函数关系，构建基于日光温室损失率的雪灾预警指标，将日光温室雪灾预警等级分为轻度、中度、重度三级。此方法对日光温室雪灾指标划分提出新的思路和方法，不仅简单，而且具有地域普适性，便于气象服务业务应用。
基于黑龙江省1972—2020年粮食播种面积、受灾资料及同期农业气象灾害数据，采用灰色关联度及农业气象综合灾损模型，分析主要农业气象灾害近50 a时序变化特征，探讨气候变化背景下不同等级农业气象灾害发生特点及对农业影响程度。结果表明：农业受灾面积总体呈波动式下降趋势(P>0.05)，成灾面积呈微弱上升趋势(P>0.05)；不同气象灾害对农业受灾的影响大小依次为：旱灾>低温冷害>洪涝灾害>风雹灾害，其中旱灾和低温冷害影响大，受灾程度较重；黑龙江省农业气象灾害中灾及以下灾情的出现年份占85%，大灾和重灾占比为15%；灾害最重年份为1976年、2002年和2003年，综合灾情指数分别为5.8173、5.1791、5.3219。受灾面积与粮食单产呈显著负相关关系(P<0.05)，随着受灾面积增加，粮食单产呈下降趋势，总受灾面积每增加100×103 hm2，粮食单产下降26.34 kg，对于不同等级灾害，中灾、大灾、重灾年份的受灾面积每增加100×103 hm2，粮食单产平均减少38.27 kg，而轻灾、小灾年份的受灾面积与粮食单产相关不显著。上述灾害评估结果与黑龙江省农业受灾历史记录较吻合，研究结果可为农业生产规避灾害风险、保障粮食稳产丰产提供科学参考。
为了合理优化江汉平原小麦播种期，提升小麦适应气候变化能力，基于气象适宜度评价模型，对比传统播种期和3种迟播条件下江汉平原小麦的主要发育期温度、降水、日照等气象要素的适宜度，及综合适宜度时空分布特征。结果表明，气候变化提升了小麦温度、降水适宜度，但降低了日照适宜度；适度推迟播种期有助于改善气象适宜度，其中11月11日播种的适宜度最高，其次为11月21日和11月1日，主要表现为小麦拔节期—乳熟期的温度适宜度和降水适宜度升高。与10月21日的传统播期相比，推迟20 d左右播种有利于改善江汉平原地区冬小麦种植的气象适宜性，可降低产量形成期的气象灾害风险。
为明确江苏淮北区试小麦新品系生育特点，通过对2004—2022年江苏省淮北小麦区域试验徐州市农科院试验点共335个（含对照）参试小麦新品系的9个主要农艺性状，以及小麦生育期内温度、降水、光照等气象资料分析，研究其演变规律及其相关性。结果表明：徐州地区小麦生育期内总降水量呈增加趋势，平均每年增加2.1451 mm，总日照时数呈减少趋势，平均每年减少5.5074 h；1、2、3月总体升温较为明显，小麦越冬期逐渐缩短，返青拔节期不断提前；参试小麦品系增产品种占比存在波动性变化，但总体呈上升趋势；基本苗、最高蘖、株高、容重、有效穗和产量整体呈增加趋势，生育期稳中略有缩短，千粒重和穗粒数基本持平、略有下降；变异系数最小的是生育期，为2.71%，最高的是每公顷最高分蘖数，为19.86%；生育期、容重、株高的变异系数在10%以下，其他性状变异系数大于10%；由产量前10位和后10位比较结果可知，穗数在620万/hm2以上、穗粒数在35粒以上、千粒重43 g以上以及农艺性状更为稳定的小麦品系更容易获得高产；产量三要素（有效穗数、穗粒数、千粒重）均与产量呈极显著正相关，而有效穗数与千粒重和每穗粒数之间呈极显著负相关。研究发现，在气候多变的环境下，培育产量三要素协同提高的新品种并与配套栽培措施相结合，是小麦高产稳产的重要途径。研究旨在为徐州及相同生态区小麦新品种选育方向和绿色高效高产栽培技术措施提供理论支撑。
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