生态环境与农业气象研究进展

1.……生态气象

1.1 植物地理分布的气候适应性及其对气候变化的响应—以短花针茅为例

基于地球表面的能量平衡和水量平衡方程，结合植被地理分布的气候控制机理，从区域层次和年尺度上筛选出了决定短花针茅地理分布的6个主导气候因子：年极端最低温度（Tmin）、最暖月平均温度（T7）、最冷月平均温度（T1）、年均温（T） 、年辐射量（Q）和年降水量（P）。利用最大熵模型（MaxEnt model）模拟短花针茅潜在地理分布的结果表明，我国短花针茅潜在适宜分布区远大于当前分布范围。基于气候资源保证率和短花针茅存在概率，划分了我国短花针茅潜在地理分布的气候适宜区，并给出了各气候适宜区的主导气候因子阈值。模拟了气候变化背景下近50年短花针茅地理分布的变化范围和程度，发现我国短花针茅潜在总适宜分布面积呈增加趋势，其中完全适宜区增加最明显，预测未来2011—2040年RCP4.5情景下总适宜分布面积增加，而RCP8.5情景下减小。以综合资源概率为指标，定量评价了短花针茅的适应性与脆弱性，发现1961—2000年短花针茅的自适应性为中度适应，1976—2010年为轻度适应，拓展适应性均呈增加趋势。在RCP4.5情景下2011—2040年短花针茅为轻度脆弱，在RCP8.5情景下为中度脆弱，拓展适应性均增加。这表明短花针茅对本地气候变化的自适应能力在减弱，而拓展潜力在增加。（周广胜）

1.2 基于MODIS和AERONET的气溶胶地表直接辐射效应评价

气候变化背景下进一步开展高污染地区气溶胶直接辐射效应的研究，对该地区的大气环境监测、气候变化评估以及农业生产布局等具有重要意义。利用全球气溶胶监测网（AERONET）多年观测资料以及MODIS地表反照率数据，借助6S（Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum）辐射传输模式，定量评估2001年1月至2016年12月我国北京、香河和太湖3个典型高污染站点多年晴空条件下的气溶胶直接辐射效应。结果表明：（1）各个高污染站点气溶胶PM2.5质量浓度季节变化特征差异明显，秋冬污染较为严重，其中高值主要集中在1月、2月、11月和12月。（2）与无气溶胶影响相比，气溶胶致使各站点地表直接辐射年际变化较明显。在气溶胶影响下，北京、香河和太湖3个高污染站点2001—2016年地表日平均直接辐射年际变化较明显，均呈波动增加趋势，且香河站日平均直接辐射增加最大（621.14 W/m2），太湖站次之（743.29 W/m2），北京站最小（488.14 W/m2）。（3）气溶胶影响下各站点地表直接辐射明显降低，且气溶胶污染对各站点影响差异较大。2001—2016年，北京、太湖和香河3个站点年平均地表直接辐射分别降低32.29%、24.01%和15.07%。其中，气溶胶污染对北京站的地表直接辐射影响最大，香河站最小。（4）近15年来，北京、香河和太湖3个高污染站点气溶胶地表辐射效应均呈现增加趋势。 （赵俊芳）

1.3 农田CO2浓度变化特征及与大气本底CO2浓度对比分析

了解田间作物冠层尺度CO2浓度与大气本底CO2浓度的差异，明确大气CO2浓度增量在昼和夜、作物生长季和非生长季的分布模式，收集了中国气象局固城农业气象试验站2007—2018年涡相关仪（Li7500分析仪，探测器距离地面4.0 m）大气CO2浓度逐时测定数据，并通过世界温室气体数据中心（WDCGG）网站，获取了青海瓦里关大气本底站1994—2016年CO2浓度测定日值数据。通过数据进行质量控制和统计分析，研究了田间作物冠层尺度大气CO2浓度年内和昼、夜动态变化特征，对比分析了田间作物冠层尺度和大气本底站CO2浓度的差异。分析结果表明，固城站作物冠层2007—2018年平均CO2浓度为372.4×10-6，多年逐时平均浓度年内波动幅度较大，标准差达到40.2×10-6，尤其在7月中旬至10月上旬期间，波动振幅达到140×10-6。多年昼间（07:00—18:00）1 h平均CO2浓度为358.3×10-6，夜间（19:00—06:00） 1 h平均浓度为386.1×10-6，昼夜CO2浓度相差27.8×10-6（7.8%），7月中旬至10月上旬CO2浓度相差84.0×10-6（23.0%）。与瓦里关2007—2016年逐日大气本底CO2浓度比较，固城站逐日多年平均大气CO2浓度比瓦里关大气本底站CO2浓度低24.3×10-6，但年内波动振幅巨大。农田CO2浓度比本底浓度波动幅度大,说明利用大气本底CO2浓度变化评估对作物产量的影响可能存在一定差异。（俄有浩）

2.……农业气象

2.1 多气候模式和多作物模型集合模拟气候变化对玉米产量不确定性的影响

在模拟气候变化对作物产量影响的研究中，考虑气候模式、排放情景、作物模型结构的不确定性，有助于获得更加稳健的模拟结果。研究通过CMIP5中7个全球气候模式在RCP 3个排放情景驱动下分别与4个不同结构机理作物模型结合，评估了未来气候变化时段相对于基准时段东北地区玉米产量的影响，采用集合模拟方法明确了气候变化对产量影响结果综合不确定性范围，基于方差分析方法，分离了气候模式、排放情景和作物模型结构的不确定性对研究结果不确定性的影响程度。结果表明，APSIM、CERES、WOFOST和Hybird-Maize不同结构的4个作物模型均可以捕获80%以上的玉米生育期和产量变化。多结构作物模型与气候输出的集合显示，2010—2039年阶段玉米产量与1976—2005年基准时段相比降低9%～11%，概率为72%～80%。对GCMs、RCPs、作物模型结构3个来源对产量结果不确定性贡献大小的方差分解表明，GCMs高于作物模型结构对结果不确定性的影响程度，而RCPs对结果影响可忽略。（张祎）

2.2 中国农业气象模式研究进展

完善了中国农业气象模式（CAMM）部分机理过程。建立了干物质分配系数拟合模式、土壤水分影响干物质分配模式、作物长势评价模式。分析了中国冬小麦株高与发育进程的关系，建立了株高增长模式。构造了作物生长发育同一机制过程的多种子模式筛选配置功能，包括发育、叶片光合作用，土壤水分运移等过程。建立了模式日常准业务运行流程；明确了普通、气象业务、模式研制和模式管理用户的权限；完成了模式基础网格、种植区、作物生长、发育、土壤等参数或变量初值的区域化。基于客户机/服务器（C/S）+浏览器/服务器（B/S）的混合技术构建了CAMM1.0的运转平台，结合两种架构优点完成了高计算量模式的运转和高并发产品的定制与浏览。平台主要功能包括：常规模式实时运转；常规模式模拟结果、驱动数据、参数以及实测结果展示；不同用户个性化模式定制运转；模式介绍以及技术支持等。CAMM1.0模拟小麦发育期、生物量以及产量等要素与实际观测比较一致，可供当前农业气象业务借鉴。（马玉平）

2.3 基于雷达遥感的高精度土壤水分反演模型

利用雷达遥感反演土壤水分主要受土壤粗糙度和植被冠层含水量的影响，如何有效去除土壤粗糙度和植被覆盖的影响一直是迫切需要解决的问题。本研究通过开展2个小麦全生育期的星地同步试验，构建了能够消除植被含水量和土壤粗糙度的高精度土壤水分雷达反演模型。构建的土壤水分雷达反演模型可以很好地表征总的冠层后向散射系数随裸土后向散射系数，以及小麦含水量的变化。我们的反演结果表明，在小麦高度小于20 cm以下时，得到的土壤水分结果与土壤水分观测值的相关系数可以达到0.8。（房世波）

2.4 基于土壤保水能力指数的农业干旱预警模型

土壤类型的差异，尤其土层厚薄是影响土壤保水能力和农业干旱预警的重要因素，区域尺度的土壤保水能力差异较大，限制了当前农业干旱的监测预警。研究基于长时间序列遥感数据，利用多次干旱过程计算了土壤保水能力的差异，构建了标准化的土壤保水能力指数。通过在中国西南地区试验研究，将标准化的土壤保水能力指数与地面观测的土壤粘粒含量（土壤学中土壤粘粒含量来反映土壤保水能力差异）对比分析，可以看出标准化的土壤保水能力指数与观测的土壤粘粒含量分布格局基本一致，可以很好地反映土壤类型和土层厚薄造成的土壤保水能力，而土壤保水能力是利用气象数据进行干旱早期预警非常重要的参量。本指数在中国西南区域的应用表明，其可以大大提高当前干旱预警的精度。（房世波）

2.5 双季早晚稻不同发育阶段日数对温度变化的敏感性比较

基于1981—2010年长江中下游地区38个农业气象观测站双季早、晚稻发育期及同期逐日气象数据，结合水稻特性将发育期划分为出苗—移栽、移栽—返青、返青—孕穗、孕穗—成熟4个主要发育阶段，比较双季早、晚稻不同发育阶段日数对温度变化的相对敏感性，以探究不同作物、不同发育期对气候变化响应的差异。结果表明，水稻各发育阶段日数随温度升高基本呈减少趋势，但相对敏感性差异较大。早稻返青—孕穗期日数对温度变化最敏感，相对敏感性平均为-0.094/ ℃（P＜0.05），晚稻孕穗—成熟期日数对温度变化最不敏感，相对敏感性平均为-0.045/ ℃（P＜0.05）。相同发育阶段内，返青前晚稻对温度变化更敏感，返青后早稻更敏感。除移栽—返青期外，2种作物其他营养生长阶段敏感性均强于生殖生长。相对敏感性与阶段日数变异系数呈负相关关系，日数波动越大，阶段日数随温度升高而减少越明显，尤以早稻返青—孕穗期相关系数达-0.761（P＜0.001）。（邬定荣）

2.6 品种不变情况下作物物候对历史气候变化的响应

准确理解作物物候如何应对历史的气候变化，是评价作物物候对未来气候变化响应的前提。现有多数物候响应研究都是根据在品种变化情况下观察到的物候，利用多种模型从气候和品种变化对物候的综合影响中分离出气候变化的影响。然而，这种结果受到模型机制和参数验证所带来的不确定性的限制。本研究收集了在中国11个农业气象观测站的冬小麦、水稻和春玉米在品种不变情况下种植15年以上的物候观测资料。基于这些资料，分析在品种不变情况下观测到的作物物候对气候变化的响应。研究表明，冬小麦物候期多呈提前趋势，但水稻和春玉米的变化趋势不明确。冬小麦营养期缩短，水稻营养期变长，冬小麦和水稻生殖生长阶段变长。除冬小麦的营养生长阶段外，所有作物的营养生长和生殖生长阶段的积温（GDD）均普遍增加。此外还发现，本研究基于品种不变情况下得到的物候期日期、生长阶段日数和GDD的变化趋势，与以前基于品种变化情况下得到的数值很类似。这表明，以前的研究可能高估了品种变化对作物物候的影响，而低估了气候的作用。我们的研究表明，未来气候变暖条件下，作物生长持续日数可能比现有模型模拟的日数更长，因此产量也可能高于现有模型的模拟值。（邬定荣）

2.7 近30年中美玉米带生长季干旱特征的差异及成因分析

气候变化背景下，中美两国玉米的种植均受到了干旱灾害的严重影响。为有效借鉴美国抗旱减灾措施与经验，利用1986—2015年位于中国东北和美国大平原的世界两大黄金玉米带的气象资料，计算其标准化降水蒸散指数（SPEI），通过线性倾向估计、相关性检验等统计方法，比较两地干旱特征的差异并分析其成因。结果表明：与美国相比，中国东北玉米带生长季的太阳辐射较高、平均气温较低、降水更为稀少且集中在玉米生长后期，美国玉米带生长前、后期的降水较均衡；两地不同生育阶段的SPEI年际波动及干旱频率、强度和干旱范围的时间变化均有明显不同，且在空间分布上具有各自的特征；由于中国东北玉米带生长季出现异常高温少雨高辐射天气的频次高于美国玉米带，故其在玉米生长前、后期的干旱频率及强度均高于美国，尤其生长后期因美国异常天气出现频次较低，两地差异更为显著。两地具有较为一致的光、温、水演变特征，导致其干湿变化趋势较为一致，即玉米生长前期均趋于湿润而后期趋于干旱，但仅美国玉米带生长前期湿润化趋势明显，其原因主要是该生长期降水明显增加及辐射显著降低。在应对干旱威胁时，美国可能会较注重对玉米带前期干旱的管理，而中国东北除关注前期干旱管理外，还需特别重视玉米生长后期的抗旱措施保障。因此，在借鉴国外抗旱减灾经验时，需充分考虑国内外干旱灾害发生规律及灾害主导因子的不同，从而对抗灾措施进行相应调整。（王春乙）

2.8 玉米响应土壤水分亏缺的干旱发生发展过程及其临界阈值

准确确定作物不同时期干旱的敏感指标及其受旱水分临界值对客观辨识、监测干旱的发生发展具有重要意义。基于2013—2014年夏玉米不同时期开始的持续干旱模拟试验对夏玉米幼苗期和七叶—拔节期的干旱敏感指标及其受旱临界水分条件的研究表明，夏玉米不同时期的干旱敏感指标均包括茎、叶含水率，光合生理特征（光合速率、蒸腾速率和气孔导度）和叶面积指数（LAI），七叶—拔节期的干旱敏感指标较幼苗期还增加了株高。夏玉米幼苗期茎含水率、叶含水率、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和LAI的受旱临界土壤相对湿度阈值分别为72%、65%、62%、60%、58%和46%；夏玉米七叶—拔节期茎含水率、叶含水率、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和LAI的受旱临界土壤相对湿度阈值分别为64%、64%、51%、53%、48%和46%，反映出夏玉米不同时期干旱敏感指标对干旱响应的敏感程度均为茎含水率≥叶含水率＞光合生理特征＞LAI，但其受旱临界水分在不同时期并不相同。在干旱发生初期，土壤湿度与茎含水率的相关性最高，随着干旱的发展，土壤湿度与叶含水率、光合生理特征及LAI等的相关性增加，反映出土壤湿度沿着植株体内水分运输方向依次影响玉米各水分代谢中心，进而影响与各水分代谢中心相关的生理生态指标。叶含水率不仅对干旱响应敏感，而且与光合生理特征、LAI等的相关性较高，可以作为干旱监测预警的有效指标。研究结果可为作物以及生态系统的干旱发生发展辨识与监测预警提供参考。（周广胜）

2.9 玉米叶片光合特性对干旱的响应及气孔导度模拟

基于2014年开展的夏玉米持续干旱模拟试验和2016年开展的春玉米干旱及复水模拟试验，对不同品种玉米叶片光合特性对干旱的响应特征和响应机制进行了分析，并评估了4种常用气孔导度模型在宽幅土壤水分条件下不同品种玉米的适用性，明确了各气孔导度模型在不同品种玉米的适用土壤水分范围。无论是夏玉米还是春玉米，其叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率受干旱胁迫影响均呈降低趋势。以夏玉米为例，在水分胁迫初期，夏玉米会通过热耗散来保护光系统Ⅱ的功能，而在长期水分胁迫并随着水分胁迫加重的条件下，夏玉米叶绿素荧光参数受影响，光系统Ⅱ将受到损伤。随着干旱程度的增强，影响夏玉米叶片光合作用的主要因素由气孔限制向非气孔限制转变；同时夏玉米水分利用策略由消耗水分维持高水平CO2同化转向限制CO2同化并维持叶片水分。干旱条件下影响春玉米叶片净光合速率和蒸腾速率的生态因子一致，且排序一致，表现为空气相对湿度的影响最大，其次是大气CO2浓度，再次是土壤相对含水量，空气温度的影响最小。大气CO2浓度和空气相对湿度分别是春玉米叶片光合速率和蒸腾速率最主要的生态限制因子，土壤相对含水量和空气温度分别是春玉米叶片光合速率和蒸腾速率的主要决策生态因子。而影响春玉米叶片净光合速率和蒸腾速率的生理因子不完全一致，各生理因子对春玉米叶片光合速率直接作用表现为叶片气孔导度影响最大，其次是胞间CO2浓度，再次是叶片含水率；对春玉米叶片蒸腾速率直接作用表现为叶片气孔导度影响最大，其次是水汽压亏缺，再次是叶片含水率。叶片含水率是春玉米叶片光合速率和蒸腾速率的主要生理决策因子，而叶片气孔导度是最主要的生理限制因子。

在宽幅土壤水分条件下4个常用的叶片气孔导度模型在夏玉米的适用性研究表明，USO模型模拟效果最好，其次是BBL模型和BWB模型，Jarvis模型模拟效果最差。引入土壤水分响应函数，提高了Jarvis模型、BWB模型和USO模型模拟效果，而降低了BBL模型模拟效果；模型模拟效果表现为USO-M模型（M表示引入土壤水分响应函数后的修正模型，下同）最好，其次是Jarvis-M模型和BWB-M模型，BBL-M模型最差。其中，USO模型无论是否引入土壤水分响应函数，其模拟效果均最佳。采用气孔导度模拟值与土壤相对含水量的拟合曲线是否超过观测值的95%置信区间为判断依据，对气孔导度模型在夏玉米的土壤水分适宜范围研究发现，Jarvis模型、BWB模型、BBL模型和USO模型适用于夏玉米不同的土壤相对含水量范围，分别为55%～65%、56%～67%、37%～79%和37%～95%，其中Jarvis模型和BWB模型通过引入土壤水分响应函数可在当前宽幅土壤水分条件下（37%～95%）适用。

在宽幅土壤水分条件下4个常用的叶片气孔导度模型在春玉米的适用性研究表明，BBL模型模拟效果最好，其次是USO模型和BWB模型，Jarvis模型模拟效果最差。通过引入土壤水分响应函数，提高了BWB模型和USO模型的模拟效果，而降低了Jarvis模型和BBL模型模拟效果；模型模拟效果表现为USO-M模型最好，其次是BBL-M模型和BWB-M模型，Jarvis-M模型最差。采用气孔导度模拟值与土壤相对含水量的拟合曲线是否超过观测值的95%置信区间为依据，对气孔导度模型在春玉米的土壤水分适宜范围研究发现，Jarvis模型、BBL模型和USO模型在春玉米土壤相对含水量范围为33%～83%条件下适用，而BWB模型的适用土壤相对含水量范围为33%～76%，引入土壤水分响应函数后可在宽幅土壤水分条件下（33%～83%）适用。

土壤水分条件的差异和不同品种玉米生物学特征的差异及其与环境因子的相互作用使得基于气孔导度与光合速率关系建立的BWB模型、BBL模型和USO模型在不同品种玉米应用时的系数并不相同，且模拟效果也不完全相同；但引入土壤水分响应函数对3种气孔导度模型在不同品种玉米宽幅土壤水分条件下模拟效果的影响一致，均降低了BBL模型的模拟效果，而提高了BWB模型和USO模型的模拟效果，特别是BWB模型提高最多。（周广胜）

2.10 林果水旱灾害及其演变规律研究

针对中国苹果、葡萄等林果水旱灾害，开展灾害时空演变规律、指标体系、综合风险区划研究，为中国经济林果防灾减灾、合理布局、灾害保险提供科技支撑。2018年主要研究进展如下：建立了中国苹果、葡萄水旱灾害数据库，包括全国苹果和葡萄产区的气象、种植面积和产量数据、部分苹果和葡萄产区的发育期和水旱灾情数据等。提出了葡萄生长季旱涝灾害分析方法，阐明了全国苹果和葡萄产量及种植面积、北方苹果水分亏缺量的空间分布特征。开展了葡萄成熟采收期裂果灾害气象指标试验研究，初步揭示了葡萄裂果率与降雨强度和连续降雨日数的关系。初步构建了苹果不同生育期干旱灾害等级指标、苹果着色—成熟期阴雨灾害等级指标、黄土高原产区苹果花期低温阴雨灾害指标和果实膨大期高温干旱灾害指标。筛选得到模拟苹果花期的最优机理模型，评估了未来气候变化背景下苹果花期冻风险。（霍治国）

2.11 基于土壤墒情的小麦干热风灾害等级指标修订

针对中华人民共和国气象行业标准《小麦干热风灾害等级》（QX/T 82-2007）存在的未考虑田间土壤湿度对干热风发生的影响、缺少中度分级等制约农业气象业务应用的关键技术问题，开展了对原标准中的致灾因子组合沿用必要性验证、土壤相对湿度对小麦干热风影响验证与阈值厘定、基于土壤相对湿度分级的高温低湿型干热风等级指标修订补充与验证、干热风天气过程与年型指标修订与验证等。结果表明：原标准中的干热风致灾因子组合（日最高气温、14:00空气相对湿度、14:00风速），3个因子均不可或缺，缺一即会大幅降低对干热风实际发生情况的判识率，仍需继续沿用；0 ～20 cm土壤相对湿度60%可作为土壤墒情对干热风影响的分级阈值；基于土壤相对湿度影响分级修订补充的高温低湿型干热风等级指标、修订的干热风天气过程与年型指标，与实地灾害发生情况具有较好的吻合性，拟合准确率提高17%～37%。表明修订补充的小麦干热风灾害等级指标是合理的、可行的，具有较好的实际应用可行性，显著提升了灾害监测评估的针对性和准确率。（霍治国）

2.12 基于作物气象灾变过程的指标构建与灾损评估

以区域早稻雨洗花灾害、油菜涝渍、单季稻洪涝为例，研究探索基于作物气象灾变过程的实时监测、评估预警的天气学方法。建立了江西省早稻雨洗花灾害指标和灾损评估模型，筛选出灾害的主要影响时段为抽穗扬花普遍期前后5 d内，关键时段为抽穗扬花普遍期前后3 d内，临界指标为日降水量40 mm；构建的灾损评估模型平均相对误差为4.3%，相对误差小于5%的概率为78%。创建了基于湖南油菜涝渍过程的逐日灾变判别指标，轻度、重度涝渍灾变等级指标，建立了基于受灾频数指数、重灾频数指数的油菜涝渍灾损评价模型，实现了灾损的量化评估。创建了基于过程降水量的长江中下游分省（湖南、安徽、江苏、浙江、湖北和江西）、分生育阶段（移栽—分蘖、拔节—孕穗、抽穗—成熟期）单季稻洪涝等级指标。解决了基于作物气象灾变过程的指标构建与灾损评估技术难题，为开展区域早稻雨洗花灾害、油菜涝渍、单季稻洪涝监测评估业务提供了技术支撑。（霍治国）

2.13 气候变化背景下我国北方冬小麦营养品质研究

在国家自然科学基金项目“增温与CO2浓度升高对冬小麦协同影响及其作用机制”的支持下，采用开顶式气室与红外辐射器相结合的方法开展了6个冬小麦生长季增温和CO2浓度升高的复合影响试验，模拟了本世纪中后期两种可能的增温和CO2浓度升高情景。结果表明，在生长季增温与CO2浓度升高情景下，冬小麦冬后发育期前移，冬小麦生育期平均气温较对照的增加幅度远小于生长季增温幅度，冬小麦在灌浆期遭遇的高温日数减少，同时，主要生育阶段的平均太阳辐射强度减弱。在增温与CO2浓度升高复合影响下，冬小麦籽粒蛋白质含量略有增加，籽粒淀粉与脂肪含量未显示规律性的变化趋势，增温对小麦蛋白质含量的综合影响弥补了CO2浓度升高对籽粒蛋白质含量的负效应。如果不考虑小麦品种变化影响，预计未来气候变化可能不会导致我国北方冬小麦籽粒营养品质下降。（谭凯炎）

2.14 气候变化对春玉米生长影响及应对策略研究

基于ArcGIS软件对数字地图的地理坐标进行了提取，在此基础上利用4点加权平均法，获取了2400台站春玉米抽雄—成熟期准确起止日期。针对各台站抽雄至成熟期，统计分析了春玉米生长期内1961—2010年50年总辐射时空分布状况。结果表明，在春玉米关键发育期，新疆地区太阳总辐射明显高于其他地区，而南部则明显偏低，整个产区生育关键期内总辐射为130 ～280 J/（m2s）。总体而言，在我国春玉米抽雄至成熟期，辐射空间分布为西高东低，我国玉米主产区春玉米关键生育期新疆、东北及华北地区辐射状况较好，而南部地区辐射明显不足。全国范围而言，近50年来春玉米关键生长期总辐射总体下降，主产区东北变化稍有增加，而华北降低迅速，变化趋势为每年-1.6～1.0 J/ （m2s）。（刘建栋）

2.15 东北地区春玉米不同发育阶段热量指数时空特征分析

根据中国东北3省82个气象站1961—2015年逐日平均气温和50个农业气象站1981—2013年春玉米发育期资料，研究了东北地区春玉米不同发育阶段热量指数的时空特征。结果表明：时间上，春玉米不同发育阶段的热量指数均表现为显著增加的趋势，增加速率最快的是三叶—拔节期，达0.20/a，最慢的是开花—乳熟期，为0.09/a；除出苗—三叶期外，各发育阶段均有半数以上的站点通过了0.1的显著性检验，其中三叶—拔节期和全生育期通过0.1显著性检验的站点高达95%以上。空间上，近55年中国东北春玉米热量指数在全生育期和不同发育阶段均表现出西南地区高、中部和北部地区低的空间分布格局，热量指数的变化速率则表现出北部较快、南部较慢的空间分布特征；随着年代际的推移，春玉米全生育期表现出热量指数较小的区域在逐渐缩小、热量指数较大的区域在逐渐扩大的时空分布特征。（王培娟）

2.16 基于蒸散的黄淮海平原冬小麦干旱识别指数的构建

基于实际蒸散和作物最大可能蒸散的比值，构建了冬小麦干旱识别指数。该指数利用能够反映作物特征的最大可能蒸散，而不是利用体现大气状况的潜在蒸散，可以更好地反映农作物的需水程度，体现农作物的受旱状况。利用中国气象灾害年鉴和农业气象灾害记录，厘定冬小麦不同发育阶段干旱识别指数阈值。结果表明：黄淮海平原冬小麦种植区越冬前、越冬期、返青—拔节期、抽穗期和乳熟—生理成熟期的干旱识别指数临界值分别为0.80、0.45、0.85、0.70 和0.50；弱冬性小麦种植区越冬前、越冬期、返青—拔节期、抽穗期和乳熟—生理成熟期的干旱识别指数临界值分别为0.85、0.50、0.85、0.80 和0.65；干旱识别指数计算结果与历史灾情描述相吻合概率为86.2%，能够比较客观地体现出研究区域的实际受灾情况。（王培娟）

2.17 东北地区玉米适应气候变化措施对生产潜力的影响

为探求东北玉米未来如何更好地适应气候变化，本研究采用抗逆品种和推迟播种期2种适应措施，结合区域气候模式模拟的2010—2099年RCP4.5、RCP8.5情景浓度路径逐日气象资料，分析了不同气候变化情景下东北玉米适应措施的生产潜力变化。结果表明：2010—2099年，东北区玉米气候生产潜力的空间分布特征基本为东南向西北减小的趋势，RCP4.5情景下东北玉米生产潜力高于RCP8.5情景，且RCP8.5情景出现极低值年份明显多于RCP4.5情景；所有抗逆品种的玉米生产潜力均高于原有品种，在RCP4.5情景下，耐高温品种的玉米生产潜力更高，在RCP8.5情景下，耐旱品种表现更好，双耐（耐高温、耐旱）品种的玉米生产潜力在2种气候变化情景下均最高。RCP4.5情景下，推迟播种均出现增产情况，其中推迟30 ～40 d 播种的玉米增产率达到最大；RCP8.5情景下，部分地区出现减产情况，说明适当推迟播种期有利于提高玉米气候生产潜力，但地区间存在差异。（郭建平）