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河套灌区主要农作物农业气象预评估技术研究

成果登记号: 中气科成登[2018]0086
成果名称: 河套灌区主要农作物农业气象预评估技术研究
第一完成单位: 内蒙古自治区生态与农业气象中心
研究时间: 2012-01  至  2014-12
研究领域: 应用气象
成果分类: 应用技术类
成果形式:   方法  
来源计划: 公益性行业(气象)科研专项
成果简介: 本研究紧密围绕河套灌区农业气象服务中存在的定量化指标体系和预评估方法缺乏的需求,以农业气象学科发展计划和现代农业发展方向为指导,基于多年积累观测资料和田间试验研究数据,采用数理统计、作物模型等方法,开展了春玉米、水稻和向日葵三种作物农业气象预评估技术研究,建立和完善了农业气象指标体系和预评估方法,构建了河套灌区农业气象预评估综合服务系统,与精细化气象要素和灾害性天气预报相结合,实现了农业气象的预评估。丰富了农业气象业务服务产品制作技术,提高了产品的精细化程度和定量化水平,有效提升了业务服务能力。
主要成果如下:
(1)建立了玉米、向日葵农业气象条件诊断、评估指标和方法:分析建立了玉米、向日葵不同生育阶段适宜气象条件诊断指标和“三基点”温度、日照指标连续变化模型;分析得出综合适宜度模型参数权重系数,形成日尺度气候适宜度评价模型,实现了生长季任意时段气候适宜度动态评价。采用因子膨化方法,基于气候产量研制出产量影响评价指标和定量评价逐旬方程,实现光、温要素的旬变化对作物产量影响的效应分析。解决了气象条件实时连续监测或预测技术不足的问题。
(2)研制了河套灌区玉米、向日葵主要气象灾害监测、预评估技术:①基于霜冻试验资料分析了玉米和向日葵受冻的临界点、过冷却点、结冰点温度,及叶温变化和低温胁迫对植株生理生化指标的影响,得出幼苗受冻最低温度临界值,确定出植株受害的体温指标;基于叶温与日最低气温和地面最低温度的关系,提出霜冻气象服务指标。②通过分析不同高温环境下作物光合作用、生理生化指标变化特征,及高温胁迫对产量结构的影响,提出玉米、向日葵高温热害监测预警及预评估指标。③基于相对活动积温距平计算方法,建立了玉米各品种主要发育时段冷害指标和考虑低温出现次数和程度的积温指数指标及模型,较好地描述了延迟型冷害的发生发展。
(3)研制了河套灌区水稻农业气象预评估技术:研究建立了水稻单因子、光温水综合因子气候适宜度模型;确定出综合气象适宜度的等级指标,及产量预测模型,用于评价水稻不同生育阶段逐旬光、温、水、适宜性和气象条件对水稻生长发育、产量形成的影响;基于地理盆栽试验数据,提出适宜于宁夏的水稻低温冷害修正指标。对CERES-Rice模型的遗传参数进行了本地化调试,分析验证了模型对生育期、产量的模拟能力和移栽期、育秧温度变化及低温冷害对水稻生长发育、产量影响的模拟能力,实现了对水稻生育期、产量的预测和低温冷害的定量化评估。
(4)构建了河套灌区关键农事活动预报评估方法:研发了玉米、向日葵优化灌溉气象预报技术;构建了玉米全生育期土壤水分控制下限指标和计划湿润层指标的动态计算方法,为解决滚动预报中灌溉指标的跳跃问题和实时灌溉预报提供了依据。基于Jensen水分生产函数模型,确定了玉米、向日葵水分敏感期和敏感系数,形成适宜于河套灌区应用的灌溉预评估方法;提出玉米、向日葵关键农事活动的气象适宜度模型和等级指标。
(5)制定了WOFOST玉米模型在河套灌区的应用技术:确定出不同熟性品种的发育参数和基本生长参数,实现了模型对玉米发育进程、LAI 扩展、生物量动态积累过程的模拟;模拟分析了不同发育期、不同强度和持续日数低温冷害对玉米生物量累积和产量的影响,确定出低温冷害评价指标。模拟了拔节-抽雄期和抽雄-乳熟期干旱对生物量和产量的影响。为农气预测和定量化评估业务增加了新方法。
(6)建立了“河套灌区主要农作物农业气象预评估业务系统”:实现农业气象条件、关键农事活动、农业气象灾害监测预评估等多种模型方法的工程化,为业务化运行奠定基础。
项目的特色与创新主要体现在:构建了适于河套灌区玉米、向日葵和水稻的日尺度适宜度评价模型和旬尺度产量影响评价方法;结合植物生理形态特征,建立了玉米、向日葵的霜冻和高温热害气象监测评估指标;基于作物不阶段的水分需求与相对叶面积指数,完善了玉米/向日葵灌溉预报技术和产量预评估方法。
项目成果已在研究区内外的5个气象部门业务单位应用。其中的灾害成果已形成“内蒙古地区玉米温度胁迫气象灾害监测预警业务技术手册”在全区推广。3年多来累计制作相关产品60余期,其中专题产品24期,得到有关领导、管理部门的认同。成果的应用增强了灾害监测预警和影响评估的主动性和时效性,提高了业务服务产品的精细化程度和定量化水平,在指导农业生产和防灾减灾方面发挥了作用。项目成果除了在河套地区继续应用外,正在推广到全区各盟市、旗县业务服务单位,同时也可推广应用到气候相似的其它省区。
该成果需要进一步与GIS和遥感技术结合,实现格点化无缝隙服务。
登记形式: 国家局认定
成果年度: 2018
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