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基于DSSAT模型模拟气候变化对江西双季稻生长期和产量的影响

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作物学报 2024年

作者：张方亮刘文英田俊汪建军刘丹杨军李迎春章毅之江西省气象科学研究所江西省农业气象中心

江西是中国双季稻的主要种植地区。气候变化严重影响了双季稻生产。基于江西省1981—2022年逐日气象资料和双季稻作物资料，对DSSAT模型进行调参验证；利用验证后的DSSAT模型，分析江西省双季稻生长期和产量空间分布和时间变化趋势；采... 详细信息

江西是中国双季稻的主要种植地区。气候变化严重影响了双季稻生产。基于江西省1981—2022年逐日气象资料和双季稻作物资料，对DSSAT模型进行调参验证；利用验证后的DSSAT模型，分析江西省双季稻生长期和产量空间分布和时间变化趋势；采用t检验方法，明确气候变化对江西早稻和晚稻的影响差异。结果表明：（1）江西早稻（晚稻）播种期至开花期天数、播种期至成熟期天数和产量模拟值与观测值的归一化均方根误差分别为1.87% （1.86%）、2.05% （2.36%）和6.05% （7.30%），D指标分别为0.97 （0.98）、0.96 （0.96）和0.95 （0.94）；（2）固定播期和品种条件下，1981—2022年江西早稻和晚稻生长期均呈显著缩短趋势，平均每10年分别减少2.22 d和1.61 d；研究期间江西早稻和晚稻潜在产量均呈显著下降趋势，平均每10年分别减少181.30 kg hm-2和276.16 kg hm-2；（3） t检验表明，江西早稻生长期气候倾向率极显著地小于晚稻，而江西早稻潜在产量气候倾向率极显著地大于晚稻。DSSAT模型可较好的模拟江西双季稻生长发育和产量。气候变化对江西早稻生长期和晚稻潜在产量影响更加明显。本研究为江西双季稻作物模型研究、产量预报和气候变化评估提供了科学依据。

关键词： DSSAT 早稻晚稻生长期水稻潜在产量

安徽稻油两熟制不同种植方式下气候资源配置和演变

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 436-445页

作者：金文俊陈小飞陈金华韦志雷伟侠孔令聪杜祥备安徽省农业科学院作物研究所合肥230031 安徽省农业气象中心合肥230031

安徽沿江地区稻-油复种模式下茬口衔接紧密、光温资源紧张,季节间气候资源配置备受关注。移栽和直播是补充和调配气候资源的有效种植方式,而稻油两熟制中不同种植方式下不同作物生长季气候资源配置、演变特征以及对未来气候变化的适应... 详细信息

安徽沿江地区稻-油复种模式下茬口衔接紧密、光温资源紧张,季节间气候资源配置备受关注。移栽和直播是补充和调配气候资源的有效种植方式,而稻油两熟制中不同种植方式下不同作物生长季气候资源配置、演变特征以及对未来气候变化的适应性尚不清晰。本研究以安徽沿江地区27个气象站1992—2022年的气温、日照时数、总辐射和降水等气象资料为基础,分析了不同种植方式下稻-油复种季节间气候资源配置与演变特征以及光温生产潜力。结果表明,近30年稻-油复种模式下季节间总辐射量、日照时数和光合生产潜力均呈下降趋势,气温、降水量和光温生产潜力呈上升趋势。水稻季移栽和直播方式下总辐射量倾向率分别为-27.9 MJ·m^(-2)·(10a)^(-1)和-28.8MJ·m^(-2)·(10a)^(-1),油菜季分别为-40.5 MJ·m^(-2)·(10a)^(-1)和-26.6 MJ·m^(-2)·(10a)^(-1)。水稻季移栽和直播方式下平均日最高气温倾向率分别为0.30℃·(10a)^(-1)(P<0.05)和0.24℃·(10a)^(-1),最高达32.70℃(2022年,青阳)。油菜季移栽和直播方式下平均气温倾向率分别为0.36℃·(10a)^(-1)(P<0.01)和0.39℃·(10a)^(-1)(P<0.01),移栽方式下平均气温较直播方式高0.96~1.43℃。稻油两熟制两季均面临光资源持续下降和气温不断上升等问题,采用移栽方式可通过延长作物生育期优化光、温资源配置,提高光温生产潜力。同时,适当推迟移栽期将有利于应对油菜苗期和水稻花期的高温。直播方式下宜采用高光效品种和构建光资源高效利用作物群体。

关键词：稻-油复种资源配置气候变化种植方式

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江西省柑橘生育期内高温热害时空分布特征

中国农业气象 2024年第7期45卷 786-797页

作者：张方亮金国花杨军李翔翔李迎春江西省气象科学研究所南昌330096 江西省农业气象中心南昌330096

利用江西省1981-2022年逐日气象资料和柑橘生育期资料,选取日平均气温、日最高气温和热害持续天数作为柑橘高温热害指标,明确柑橘生育期内高温热害空间分布特征和时间变化趋势;采用配对t检验方法,对比柑橘不同生育期内高温热害时空差异... 详细信息

利用江西省1981-2022年逐日气象资料和柑橘生育期资料,选取日平均气温、日最高气温和热害持续天数作为柑橘高温热害指标,明确柑橘生育期内高温热害空间分布特征和时间变化趋势;采用配对t检验方法,对比柑橘不同生育期内高温热害时空差异。结果表明:(1)柑橘开花-果实膨大期高温热害发生频率、发生次数和发生强度均值分别为87.73%、2.23次·a^(-1)和5.28d·次^(-1),高值区主要分布在江西东南部。柑橘果实膨大-果实着色期高温热害发生频率、发生次数和发生强度均值分别为56.43%、1.15次·a^(-1)和2.74d·次^(-1),高值区主要分布在赣北和赣中地区。(2)研究期内柑橘开花-果实膨大期高温热害站次比、发生次数和发生强度均呈下降趋势,平均每10a分别减少0.90个百分点、0.02次和0.06d·次^(-1)。柑橘果实膨大-果实着色期高温热害站次比、发生次数和发生强度均呈上升趋势,平均每10a分别增加6.80个百分点、0.26次和0.50d·次^(-1)。(3)配对t检验结果表明,柑橘开花-果实膨大期高温热害发生频率、发生次数和发生强度均极显著大于果实膨大-果实着色期;而柑橘开花-果实膨大期高温热害发生次数和发生强度的气候倾向率均极显著小于果实膨大-果实着色期。江西柑橘开花-果实膨大期是高温热害高发时期。目前,需加强对柑橘开花-果实膨大期高温热害的防御;未来应提高对柑橘果实膨大-果实着色期高温热害的预防。

关键词：柑橘生育期高温热害空间分布时间变化

不同CO_(2)浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 567-575页

作者：柯浩楠曹琰梅商东耀武熳秋帅斯樑李琪胡正华南京信息工程大学应用气象学院南京210044 河南省气象科学研究所中国气象局农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003

为研究不同CO_(2)浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响,利用12个开顶式气室开展田间试验,CO_(2)浓度设置对照(CK,自由大气CO_(2)浓度)、CO_(2)浓度比CK增加120μmol·mol-1(C1)和200μmol·mol-1(C2)3个水平,氮肥设置低氮(N1,15 g·m^(-... 详细信息

为研究不同CO_(2)浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响,利用12个开顶式气室开展田间试验,CO_(2)浓度设置对照(CK,自由大气CO_(2)浓度)、CO_(2)浓度比CK增加120μmol·mol-1(C1)和200μmol·mol-1(C2)3个水平,氮肥设置低氮(N1,15 g·m^(-2))和常规氮肥(N2,25 g·m^(-2))2个水平,试验共6种处理。结果表明:在相同施氮水平下,在灌浆期和蜡熟期,C1N1比CKN1处理的呼吸速率分别下降了23.4%(P=0.045)和49.1%(P=0.010);在抽穗期和灌浆期,C2N2比CKN2处理的呼吸速率分别升高了12.3%(P=0.009)和16.8%(P=0.047)。同一CO_(2)浓度下,不同施氮水平处理的呼吸速率表现为N2>N1,且在拔节期和抽穗期达到显著水平,在灌浆期达到极显著水平;其中在灌浆期和蜡熟期,C1N1比C1N2处理的呼吸速率分别下降了31.1%(P=0.004)和42.7%(P=0.010)。研究表明,大气CO_(2)浓度升高对稻田呼吸速率的影响因生育时期而异,氮肥减施可以降低稻田呼吸速率及CO_(2)累积释放量。

关键词： CO_(2)浓度氮肥呼吸速率稻田静态暗箱气相色谱

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夏玉米农田生态系统碳源汇特征及其气候影响

生态学杂志 2024年

作者：彭记永张溪荷王冰余卫东中国气象局郑州农业气象野外科学试验基地中国气象局.河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南省郑州农业气象野外科学观测研究站河南省气象科学研究所济源市气象局安阳国家气候观象台

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，玉米作为我国种植面积和产量最大的粮食作物，在气候变化背景下，准确评价夏玉米农田生态系统的碳源汇特征，对提高农田生态系统固碳能力具有重要意义。利用1991—2022年郑州国家基本气象站... 详细信息

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，玉米作为我国种植面积和产量最大的粮食作物，在气候变化背景下，准确评价夏玉米农田生态系统的碳源汇特征，对提高农田生态系统固碳能力具有重要意义。利用1991—2022年郑州国家基本气象站气象数据和2008—2022年郑州农业气象试验站夏玉米农田生态系统CO2通量数据、气象观测数据及夏玉米生物量和产量数据，分析了郑州站气候变化特征以及夏玉米农田生态系统CO2通量变化规律，明确了夏玉米农田生态系统碳源汇特征。结果表明：夏玉米农田生态系统CO2通量具有明显的日变化和季节变化特征，除6月份为碳源外，7—9月份均为碳汇。不同气候年型下，夏玉米农田生态系统碳通量具有一定的差异，总初级生产力(gross primary productivity，GPP)多年平均值为(1197.5±129.9)g C·m-2·a-1；生态系统呼吸(Reco)多年平均值为(711.2±129.9)g C·m-2·a-1。不计算收获后的籽粒，夏玉米农田整体表现为CO2的汇，净生态系统碳交换量(net ecosystem exchange，NEE)多年平均值为(-342.8±52.3)g C·m-2·a-1。籽粒收获移出农田后，根据理论产量计算，夏玉米农田表现为弱的碳汇，净生物群系生产力(net biome productivity，NBP)为-41.3 g C·m-2·a-1(占NEE的12.0%)；根据实际产量计算，夏玉米农田在籽粒收获后表现为较强的碳汇，NBP为-105.9 g C·m-2·a-1(占NEE的30.9%)。郑州站气候呈现暖干化变化趋势，气温和降水对夏玉米农田生态系统碳通量无显著影响，日照时数对夏玉米农田生态系统GPP影响显著(P<0.05)，并通过GPP对净生态系统生产力(net ecosystem productivity，NEP)和Reco产生间接影响(P<0.05)。夏玉米生长季，日照时数增加15.6 h·a-1，GPP增加19.4 g C·m-2·a-1，NEP增加6.6 g C·m-2·a-1，表明夏玉米农田生态系统具有较大的固碳潜力。

关键词：气候变化夏玉米农田生态系统碳源/汇净生态系统碳交换量碳达峰碳中和

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河南省冬小麦主要籽粒品质对气象因子的响应

麦类作物学报 2024年

作者：商东耀成林马青荣李筱涵薛昌颖中国气象局/河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南省气象科学研究所

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... 详细信息

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。

关键词：河南冬小麦籽粒品质气象因子

大气CO_(2)浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH4排放的影响

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生态与农村环境学报 2024年第2期40卷 205-212页

作者：武熳秋商东耀帅斯樑曹琰梅柯浩楠胡正华李琪南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 河南省气象科学研究所/中国气象局农业气象保障与应用技术重点实验室河南郑州450003

为探究大气CO_(2)浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH_(4)排放的影响,基于CO_(2)浓度自动调控平台开展水稻试验,以“南粳9108”为试验品种,采用静态箱-气相色谱法测定CH_(4)通量。在背景大气CO_(2)浓度(CK)的基础上,设置CO_(2)浓度缓... 详细信息

为探究大气CO_(2)浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH_(4)排放的影响,基于CO_(2)浓度自动调控平台开展水稻试验,以“南粳9108”为试验品种,采用静态箱-气相色谱法测定CH_(4)通量。在背景大气CO_(2)浓度(CK)的基础上,设置CO_(2)浓度缓增(C_(1)处理,从2016年开始逐年增加40μmol·mol^(-1),至2018年增加120μmol·mol^(-1))和骤增(C_(2)处理,CO_(2)浓度每年均增加200μmol·mol^(-1))处理;在常规施氮量(N 1处理,25 g·m^(-2))的基础上设置氮肥减施处理(N_(2)处理,15 g·m^(-2))。结果表明,CO_(2)浓度缓增、骤增和不同施氮量均没有改变稻田CH_(4)通量的季节变化规律,总体上呈现先增加后减小的趋势。在整个生育期,CO_(2)浓度缓增、骤增对稻田单位产量CH_(4)排放量无显著影响。在C_(2)条件下,与N 1处理相比,N_(2)处理水稻产量显著降低45.2%(P=0.037),同时稻田单位产量CH_(4)排放量显著增加63.3%(P=0.008)。综上所述,随着CO_(2)浓度升高,氮肥减施至15 g·m^(-2)会减少水稻产量,同时增加稻田单位产量CH_(4)排放。

关键词：水稻 CO_(2)浓度氮肥 CH_(4)排放

大气CO浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH排放的影响

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生态与农村环境学报 2024年 205-212页

作者：武熳秋商东耀帅斯樑曹琰梅柯浩楠胡正华李琪南京信息工程大学应用气象学院河南省气象科学研究所/中国气象局农业气象保障与应用技术重点实验室

为探究大气CO2浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH4排放的影响,基于CO2浓度自动调控平台开展水稻试验,以“南粳9108”为试验品种,采用静态箱-气相色谱法测定CH4通量。在背景大气CO2浓度(CK)的基础上,设置CO2浓度缓增(C1处理,从2016... 详细信息

为探究大气CO2浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH4排放的影响,基于CO2浓度自动调控平台开展水稻试验,以“南粳9108”为试验品种,采用静态箱-气相色谱法测定CH4通量。在背景大气CO2浓度(CK)的基础上,设置CO2浓度缓增(C1处理,从2016年开始逐年增加40μmol·mol-1,至2018年增加120μmol·mol-1)和骤增(C2处理,CO2浓度每年均增加200μmol·mol-1)处理;在常规施氮量(N1处理,25 g·m-2)的基础上设置氮肥减施处理(N2处理,15 g·m-2)。结果表明,CO2浓度缓增、骤增和不同施氮量均没有改变稻田CH4通量的季节变化规律,总体上呈现先增加后减小的趋势。在整个生育期,CO2浓度缓增、骤增对稻田单位产量CH4排放量无显著影响。在C2条件下,与N1处理相比,N2处理水稻产量显著降低45.2%(P=0.037),同时稻田单位产量CH4排放量显著增加63.3%(P=0.008)。综上所述,随着CO2浓度升高,氮肥减施至15 g·m-2会减少水稻产量,同时增加稻田单位产量CH4排放。

关键词：水稻 CO 浓度氮肥 CH 排放

心脑血管疾病与气象因素关系预测模型的建立与评估

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中国卒中杂志 2024年第6期19卷 632-639页

作者：尚媛媛杜正静陈静怡彭波龙杰琦贵州省生态与农业气象中心贵阳550002 贵州省山地气象科学研究所贵州省气象服务中心

目的探讨心脑血管疾病的发病状况和气象因素之间的关系,运用机器学习方法预测心脑血管疾病发病风险等级,为疾病防控提供科学依据。方法以贵州省疾病预防控制中心提供的心脑血管疾病患者为研究对象,通过相关性分析确定模型的预测因子,分... 详细信息

目的探讨心脑血管疾病的发病状况和气象因素之间的关系,运用机器学习方法预测心脑血管疾病发病风险等级,为疾病防控提供科学依据。方法以贵州省疾病预防控制中心提供的心脑血管疾病患者为研究对象,通过相关性分析确定模型的预测因子,分别基于支持向量机、极端梯度提升、轻量级梯度提升机、随机森林这4种机器学习模型构建心脑血管疾病发病风险的预测模型。将纳入患者以8∶2的比例分为训练集和测试集。训练集用于模型训练和参数优化,测试集用于评价模型效果。主要以准确率来评价各模型的预测效果。结果本研究共纳入60岁以上心脑血管疾病患者16383例,其中女性6507例,且日发病例数表现为不平衡数据,其中诊断类型包括急性心肌梗死、卒中、心绞痛、心源性猝死。日发病例数与气压、气温、湿度3大类26种气象因素存在相关性,与气压、相对湿度呈正相关,与气温呈负相关。采用GridSearchCV函数找出最优权重的配比后,使用机器学习方法构建模型,并通过测试集验证输出模型指标参数。轻量级梯度提升机模型在预测任务中表现最佳,准确率达到85.68%,精确率为82.56%,召回率为85.68%,F1分数为79.56%(均P气象因素,排名第2和第3的是发病前48 h气温和发病前24 h气温,对应INP值分别为62002、43216。结论基于机器学习方法建立的心脑血管疾病发病预测模型具有较高的预测价值,其中轻量级梯度提升机模型的预测效果最好。

关键词：心脑血管疾病气象因素机器学习预测模型