利用线性拟合、小波分析、Mann-Kendall方法对华北平原104个测站空间平均的近56年来的逐日风速资料进行了倾向、周期、突变等特性分析。研究结果表明:1951年～2006年间,华北平原风速呈减小趋势,变化率约为-0.016m(/s·a),四个季节中冬季风速降低趋势最为明显,递减率也最大-0.022m/(s·a),而夏季风速递减趋势最不明显。风速的长期变化还具有一定的突变性,年平均风速在1980年前后出现明显的突变点,从各季节平均风速来看,夏、秋季突变出现的时间稍早于春、冬季节,且夏季突变情况较复杂,出现多个突变区域。到90年代时,各季平均风速的M-K统计量UF的平均值都超过或接近0.05...

利用华北平原49个气象站点的逐日气象数据和24个农业气象试验站的物候期数据,分析了1961—2010年冬小麦营养生长期、并进期、生殖生长期和全生育期的生长度日(Growing degree days,GDD)、高温度日(Killing degree days,KDD)、降水量及其气候倾向率的时空变化特征。研究表明,1)华北平原冬小麦全生育期GDD各省间差异不显著,但其他各生育期各省间空间分布差异显著(P<0.05),华北平原所有地区GDD的气候倾向率均呈正值,高值主要分布在山东东部(莱阳市和烟台市等)、河南东南部(信阳市和固始市等)一带;2)华北平原冬小麦各生育期KDD各省间差异不显著,营养生...

利用华北平原具有1961—2020年完整时间序列逐日气象资料的55个常规气象站点及11个辐射观测站点的逐日地面观测资料,建立华北平原冬小麦-夏玉米生长季的太阳总辐射的经验公式,从年代际尺度和年际尺度分析冬小麦-夏玉米周年、生长季和关键生育期辐射资源(总辐射、直接辐射、散射辐射和光合有效辐射)的变化特征。结果表明:华北平原太阳总辐射值分布呈北高南低、东高西低,全年总辐射范围为4 519.26～5 488.30MJ/m~2;冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射分别占全年的58.6%和41.4%;华北平原太阳总辐射呈显著下降趋势,1961—2020年研究区周年太阳总辐射平均减少了14.3%(708.24MJ/m~2),其中,河南东部以及河北西部地区下降幅度最大,气候倾向率达-210.67MJ/(m~2·10a);研究时段内冬小麦生长季和关键生育期太阳总辐射平均减少了10.0%和4.7%,与冬小麦相比,夏玉米生长季和关键生育期的太阳辐射下降幅度更大,分别减少了17.8%和17.7%;年代际尺度上,华北平原冬小麦-夏玉米周年、冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射均呈现出递减的趋势,与1961—1980年相比,2001—2020年的冬小麦-夏玉米周年、冬小麦生长季和夏玉米生长季太阳总辐射分别减少了9.6%、7.7%和12.1%。综上,华北平原的直接辐射、光合有效辐射呈下降趋势,散射辐射呈上升趋势,本研究结果能够为华北平原辐射资源的合理利用以及制定适应气候变化的对策等提供科学依据。

利用土壤—植被—大气传输机理模型(VIP模型),以GIS背景数据库(土地利用图、土壤质地图和数字高程图)为支撑,在NOAA-AVHRRNDVI数据和气象信息的驱动下,连续模拟了1981～2001年华北平原冬小麦和夏玉米生育期的蒸散过程。结果表明:模拟的作物蒸散量与Lysimeter观测值和其他学者的田间试验研究结果具有较好的一致性。华北平原冬小麦多年平均蒸散量空间上呈现南高北低的趋势,其中黄河以北地区和山东半岛的蒸散量在200～400mm之间,南部地区在400～466mm之间。对玉米而言,北部的海河低地平原以及津、冀、鲁的沿海地区多年平均蒸散量变化在230～380mm,其余大部分地区蒸散量在3...

[目的]分析过去45年曲周县种植结构变化特点,研究种植结构变化的驱动力,为该区域种植结构调整提供理论依据。[方法]文章收集了1971—2015年曲周县统计年鉴记录的作物播种面积,结合曲周县开展的关于种植结构变化驱动力的农户调研,应用二元Logistic模型,从农户自身特征、家庭特征两个方面实证分析影响农户种植决策的客观因素;同时运用数量统计法分析影响农户种植决策的主观因素。[结果]近45年来,曲周县主要粮食作物小麦和玉米的播种面积占作物总播种面积比例基本稳定;棉花播种面积变化较大,蔬菜瓜果的播种面积迅速增加,增长率达1189%;而高粱、谷物、大豆、薯类、油菜、花生和芝麻等作物的播种面积占比持续减少。年龄和教育水平对种植结构调整有显著影响,引起种植结构变化的主要驱动因子为经济利益、机械化和省力技术、年龄。[结论]近45年来,曲周县作物种植种类减少,小麦和玉米占主导地位,棉花次之,瓜果蔬菜呈稳步增加趋势;主观因素与客观因素相结合导致种植结构变化。

[目的]农地资源是人类赖以生存、国民经济和社会发展的基础,随着我国城镇化和人口数量的不断扩张,人地矛盾日益显著。探讨农地利用的变化情况其驱动力对于促进农地的可持续利用及保障粮食安全具有十分的现实意义。[方法]文章以华北平原地区为例,在分析农地利用变化的基础上,选取驱动力指标,通过灰色关联法分析其关联程度。[结果]2004~2016年间华北平原农地利用程度变化率均大于0,农地利用程度综合指数和复种指数呈下降的趋势。影响华北平原农地变化的各个驱动力从大到小依次为:人口、城市化率、农业科学技术、年平均气温、GDP、日照时数、农业机械总动力和年降雨量。关联度介于0.65~0.85的有人口、城市化率、农业科学技术和年平均气温。人为因素是主要的驱动力。[结论]华北平原农地利用受各种驱动力指标的共同影响,今后应因地制宜,在自然因素不可控的基础上,加强人为因素的调控,保障农地利用的同时促进社会经济的协调发展。

运用1957年-2007年淮北平原23个气象站的逐月气温和降水资料,从平均值和变率等方面分析了淮北平原近51a的气候变化。结果表明:①近51a来淮北平原春、秋、冬季及年气温增温趋势显著,尤其是春、冬季;降水呈不显著的增长趋势。气温和降水由低基本态向高基本态过渡,目前均处于高气候基本态下;②无论是气温还是降水,其变率随时间而变,目前均处于大气候变率时段,要注意高气候基本态和大气候变率结合易导致的高温、洪涝等极端气候事件;③20世纪60年代、70年代异常低温(寒冬)和异常高温(酷暑)出现频率高;80年代呈"凉夏"特点,极端气温事件较少;90年代以来持续"暖冬",异常高温(酷暑)有所增加。20世纪6...

本文针对华北地下水评价中偏重资源而对地下水的生态功能和地质环境功能重视不足的问题,立足于华北平原地下水系统,从地下水的自然属性切入,以综合发挥地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能为目标,应用系统论和层次分析法,提出了地下水功能的基本理念及其评价关键技术,包括如何构建评价指标体系和评价成果区划应用分析方法,将地下水的资源供给功能、生态维持功能和地质环境稳定功能统一在水循环系统中科学评价,以达到充分发挥地下水主要功能的综合效益最佳的目标。最后,以华北滹沱河流域作为示范区进行实证分析,结果表明,本文提出的评价方法具有很强的实用性,可划分以资源功能为主或以地质环境功能保护为主的适宜区域,这为调控区...

基于华北五省(市)64个基本气象站的1961—2009年逐年逐月气温、降水资料,利用泰森权重计算了华北地区面平均降水及面平均气温,并建立了7个长序列气象站的气温、降水与面平均值的回归方程,展延了研究区1951—1960年面平均降水和气温资料。对展延后的1951—2009年序列数据,应用Mann-Kendall检验、Mann-Whitney检验、9 a滑动平均等方法进行趋势分析,分析结果显示:该区59 a间年气温上升了1.5℃,年气温序列存在显著上升趋势,年气温序列在1993年前后有一个突变点,年气温距平以1989年为低温期与高温期的分界线,年气温平均每10 a增长2.2%;年降水序列无显著趋势...

【目的】分析华北平原作物生产碳足迹的动态、分布以及构成,为发展低碳农业提供理论支撑与科学依据。【方法】基于中国华北平原河北、北京、天津、山东、河南5个代表省(市)的47个市的耕地面积、农作物播种面积、产量、产值及作物生产投入等统计数据,利用农业领域碳足迹理论及生命周期评价法,估算作物生产的单位播种面积碳足迹(CFs)、单位耕地面积碳足迹(CFc)、单位产量碳足迹(CFy)及单位产值碳足迹(CFv)。以2002年为节点,把1993—2012年分为两个时间段,分析作物生产碳足迹的变化趋势以及华北平原47个市的作物生产碳足迹的分布、构成情况。根据1993—2012年不同市的平均单产,取5个单产最高与...

采用武汉市１９５８～２０１３年逐日探空风资料，利用离差系数、气候倾向率、小波分析、Ｙａｍｏｔｏ突变检验（信噪比指数）等方法，系统揭示该地低空（５００、１ ０００、１ ５００、２ ０００ ｍ）年、季、月平均风速的周期性与非周期性变化，通过指数曲线拟合揭示风速随高度变化特征。结果表明：（１）各层月平均风速均为双峰双谷型，７月、３～４月为峰，６月、９～１０月为谷，７月达７．０～８．１ｍ／ｓ，谷值仅５．４～５．９ｍ／ｓ，即春夏季风速大，秋季小；（２）风速随高度上升呈线性或指数增加，地面至５００ｍ年、季平均风速增加约３．８～４．０ｍ／ｓ（地面仅约２．０ｍ／ｓ），ａ为０．２４１～０．２９４，从５００ｍ到２．．．

根据北京市1951年-2010年的降水和气温数据资料,综合运用滑动平均法、Mann-Kendall检验、Hurst指数法、GM(1,1)模型等方法,从不同时间尺度和层面上分析北京市降水和气温变化的规律以及未来的趋势特征。结果表明:北京市降水的72.5%集中在夏季,7月份的降水最多,12月份最少;极端降水指标中的1日最大降水量、极端强降水日数、极端强降水比率、最长连续无降水天数呈不同程度的递减趋势,零降水日数以2d/10a的速率递增;北京市历年的降水量以44.3mm/10a的速率递减,1994年为降水的突变年份,未来的降水整体上呈增加趋势,北京市下一次旱灾大致指向2028年-2029年左右;北京...

【目的】随人口增加、饮食结构变化和能源需求的增加,中国粮食安全问题日益严峻,在耕地资源有限的背景下,高产稳产仍是保证粮食安全的主要途径。华北平原是我国夏玉米主产区,明确气候变化背景下该区域夏玉米的适宜播期,对于稳定和提升该地区夏玉米单产,保障我国粮食安全具有重要意义。【方法】依据夏玉米生长季积温和降水将华北夏玉米区分为8个气候亚区,在每个气候亚区内基于1981—2015年气候资料、农业气象观测站夏玉米种植资料和土壤资料,对农业生产系统模型(APSIM-Maize)进行调参验证,选用决定系数(R~2)、D指标、均方根误差(RMSE)和归一化均方根误差(NRMSE)等指标来评价模型调参验证结果。在此基础上设置不同播期,利用调参验证后模型模拟各气候亚区不同播期夏玉米产量,采用高稳系数并综合考虑下茬作物冬小麦的播期,明确各气候亚区冬小麦-夏玉米两熟系统下充分灌溉和雨养条件夏玉米适宜播期,并分析与实际播期相比适宜播期下的夏玉米增产幅度。【结果】(1)模型适应性评价指标中决定系数(R~2)均在0.75以上,D指标均在0.80以上,归一化均方根误差(NRMSE)均在7%以下,表明调参后的APSIM-Maize模型在华北平原夏玉米生育期和产量模拟方面具有较好的模拟效果,可用于华北平原夏玉米生育期和产量模拟研究。(2)充分灌溉条件下,第一气候亚区夏玉米推荐适宜播期主要在6月下旬,第二气候亚区到第七气候亚区,主要在6月中下旬,第八气候亚区主要在6月中上旬。雨养条件下,第一气候亚区主要在6月下旬和7月上旬,第二、三A、四、五、六气候亚区主要在6月中下旬,第三B、七气候亚区适宜播期范围较广,6月均可播种,第八气候亚区在6月上中旬。(3)在充分灌溉和雨养条件下,与实际播期相比,适宜播期在各气候亚区的增产幅度为第一气候亚区到第五气候亚区增产幅度最大,平均在4%—10%;第六气候亚区到第七气候亚区次之,平均在2%—5%;第八气候亚区增产幅度最小,平均在3%以下。【结论】华北平原夏玉米适宜播期随着纬度的升高而提前。充分灌溉和雨养条件下,随着年代的推移,夏玉米适宜播期呈现推迟趋势,自20世纪80年代到21世纪00年代,每10年推迟3 d左右。第一和第二气候亚区雨养条件下的适宜播期晚于充分灌溉条件下适宜播期,其他气候亚区无显著差异。与实际播期相比,各气候亚区适宜播期下产量有2%—10%的提升,但雨养和充分灌溉条件下增产幅度没有明显差异,增产幅度由南到北呈现减小的趋势,第一到第五气候亚区,增产幅度较其他气候亚区大。

【目的】研究华北平原保护性耕作制度对土壤团聚数量、大小和稳定性的影响。【方法】本文采集了华北平原河北栾城试验站经过4年保护性耕作(旋耕和免耕)与传统耕作(翻耕)处理下原状土壤样品,测定了土壤容重、有机质和粘粒含量等物理性质,重点应用干筛和湿筛法分析了土壤团聚体数量、分布和分形维数。【结果】表层(0～5cm)土壤容重的大小顺序为免耕>旋耕>翻耕,免耕使表层土壤的容重显著增加;旋耕与翻耕的表层土壤容重差异不显著,但旋耕使10～20cm的土壤容重明显增加。干筛法分析表明,免耕处理下0～10cm土层大于0.25mm团聚体含量、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)和几何平均直...

本文首先对二年三熟轮作复种制的形成标准进行了界定,其后据此标准对中外学者传统观点的史料依据详细评述,阐明了无论两汉、北魏还是唐代中期,中国华北平原都没有形成二年三熟的种植制度。本文认为是明代中后期,随着人多地少矛盾的出现和夏播大豆的推广,二年三熟制才在华北逐渐形成。