Analysis of Variation Characteristics of Climatic Resources During Growth Period of Artemisia argyi var. qiai Based on Long-term Series

LIGuohua, ZHANGYi, ZHOUPeihao, FUYu, TONGXingyuan

Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (14) : 106-119.

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Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (14) : 106-119. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0998
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Analysis of Variation Characteristics of Climatic Resources During Growth Period of Artemisia argyi var. qiai Based on Long-term Series

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Abstract

Under the backdrop of global climate change, in-depth investigation into the evolutionary characteristics of climatic resources during the growth period of A. argyi var. qiai is of great practical significance for promoting the scientific layout and sustainable development of its producing areas. Based on the daily meteorological observation data (including daily average temperature, daily maximum temperature, daily minimum temperature, daily precipitation, and sunshine duration) from 1965 to 2024 at Qichun National Basic Meteorological Station, combined with the key phenological periods (February-October) and different growth stages of A. argyi var. qiai, this study comprehensively adopted methods such as linear trend analysis, Mann-Kendall mutation test (combined with sliding T-test), Pearson correlation coefficient for trend testing, and the Miami model, to systematically explore the temporal variation and spatial differentiation characteristics of key climatic resources (i.e., light, heat, and water) during the growth period of A. argyi var. qiai, and evaluate the evolutionary characteristics of climatic potential productivity. The results indicated that:(1) during 1965-2024, the average temperature during the growth period of A. argyi var. qiai increased significantly with a climatic tendency rate of 0.38°C/10 a; the effective accumulated temperature ≥10°C also increased markedly, with a tendency rate of 104.36°C·d/10 a; (2) annual precipitation showed no significant linear trend, with a slight increasing tendency rate of 5.54 mm/10 a; the average annual number of precipitation days was 139.2 days, with no significant long-term trend (tendency rate 0.12 d/10 a), and interannual variability was the main characteristic of its evolution; (3) sunshine hours exhibited a significant decreasing trend overall, with a climate tendency rate of -25.23 h/10 a; (4) the average frost-free period was 257.3 days, showing a significant prolonging trend (tendency rate 6.366 d/10 a, with 91.66% of the years having a frost-free period ≥250 days, which could meet the demand for 2-3 harvests per year; (5) results of the Mann-Kendall trend test and sliding T-test revealed that the impact of climate evolution on the growth of A. argyi var. qiai presented an overall pattern of “significant heat gain and gradually emerging light constraints”; (6) climatic potential productivity increased with rising temperatures, but its exertion was unstable due to the combined constraints of uneven precipitation distribution and reduced sunshine; (7) based on the climatic requirements for the growth of A. argyi var. qiai, three core climatic factors—heat, moisture, and climate productivity—were selected. Five key indicators, namely, active accumulated temperature ≥10℃, precipitation during the growth period, sunshine duration during the growth period, frost-free period, and number of days with high temperature ≥ 35℃, were adopted to construct a comprehensive climatic suitability index (CSI) for the growth period of A. argyi var. qiai. The index was further classified into five grades. The climate suitability index showed that 96.6% of the years were at the “suitable” level, and only 3.4% of the years were “extremely unsuitable” due to extreme climate events (e.g., the drought in 1968). In conclusion, based on the quantitative characteristics of climate evolution during 1965-2024 in Qichun, through the three-dimensional coordination of “resource adaptation-risk prevention and control-potential improvement”, we should fully leverage the advantages of heat gain and frost-free period extension, alleviate the constraints of reduced sunshine and precipitation fluctuation, ensure the sustainable cultivation of genuine A. argyi var. qiai under the background of climate change, and enhance the climatic adaptability of the growth of A. argyi var. qiai.

Key words

long-term series / growth period of Artemisia argyi var. qiai / climatic resources / variation / characteristic analysis

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LI Guohua , ZHANG Yi , ZHOU Peihao , et al . Analysis of Variation Characteristics of Climatic Resources During Growth Period of Artemisia argyi var. qiai Based on Long-term Series[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2026, 42(14): 106-119 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0998

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为探究蕲艾生育期环境气象因子与其品质形成的联系,采用线性相关、灰色关联度和回归分析方法,对收集到的蕲艾品质关键指标与其生育期的温、光、水、风、蒸发等环境气象因子进行相关性和关联度分析,找出影响蕲艾品质的关键环境气象因子建立回归方程。结果表明,温、水、风等环境气象因子在蕲艾的移栽期、生长期对其品质形成影响较大,成熟收获期光照和蒸发过大会降低蕲艾挥发油含量;显著相关的环境气象因子与蕲艾品质指标间均存在高等以上关联,耦合作用较强,即为影响品质形成的关键环境气象因子;建立的蕲艾品质多元线性回归方程及引入的环境气象因子的偏回归系数均达到显著水平(P<0.1),说明方程在实际应用中方便可靠,为较优回归方程。研究结果可为蕲艾的规范化种植提供理论指导,具有重要的现实意义,且通过环境气象因子能定量评估蕲艾品质。
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本研究旨在揭示气候变化背景下宜春市双季稻种植气候条件的演变规律。基于该市10个国家气象站1961—2020年的气象资料,选取与双季稻生长密切相关的7项关键气候指标(日平均气温稳定通过10℃初日至日平均气温稳定通过20℃终日期间≥10℃积温、日平均气温稳定通过10℃初日至日平均气温稳定通过20℃终日期间日数、日平均气温稳定通过10℃初日、日平均气温稳定通过20℃终日、主汛期降水量、夏季日最高气温≥35℃日数、秋季降水量),对比分析1961—1990与1991—2020年的变化特征。结果表明:宜春市热量条件显著优化,1961—2020年≥10℃积温与适宜生长期日数均呈递增趋势,空间上均表现为“东南高(多)、西北低(少)”,1991—2020年高值区范围扩大、低值区缩小;日平均气温稳定通过10℃初日提前5~10 d,日平均气温稳定通过20℃终日延后,热量利用时间拓宽。降水条件区域分化明显,主汛期一半区域降水量减少、一半区域递增,1991—2020年高值区范围扩大;秋季70%区域降水量递增、30%区域递减,1991—2020年高/低值区范围缩小、次高/次低值区扩大,降水分布趋均。夏季高温风险上升,90%区域日最高气温≥35℃日数递增,1991—2020年高值区向北部延伸且范围扩大。这些变化对双季稻种植结构调整、抗逆品种选育及灾害风险管理提出了差异化挑战与适应性机遇。
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本研究旨在分析贵州兴仁地区薏苡生长期间关键气象因子的变化及气候适应性特点,为该地区薏苡生产的气候资源合理利用及区域规划提供依据。基于贵州兴仁地区2010—2024年国家气象观测站数据,采用气候倾向率法和累积距平法,分析薏苡各生育期平均气温、地温、降水量和日照时数的年际变化规律及季节变化特征。结果表明,近15 a来,薏苡整个生育期(TS)和播种—出苗期(S1),平均气温、平均地温、降水量和日照时数均有上升的趋势;在分蘖—拔节期(S2),平均地温呈下降趋势,而其余因子则呈上升态势;在抽穗—开花期(S3)和成熟—收获期(S4)降水量则表现为减弱的趋势,其余因子则呈上升的态势。再者,在薏苡不同的生长发育阶段,降水量变异最大,为第一限制因子,其次为日照时数;在整个薏苡生育期,平均气温、平均地温、降水量和日照时数的年际均值分别为19.6℃、22.5℃、1080.5 mm和1160.0 mm,中位数分别为19.6℃、22.5℃、1126.6 mm和1113.6 mm,而且在不同生长阶段4个气象因子的年际均值与中位数变化基本一致。因此,不同生长阶段和全生育期的年际均值和中位数,可为当地薏苡生产提供关键气象参数和气象预测依据。
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为应对全球气候变暖和农业生产方式变化带来的水稻早播风险,本研究以绍兴市柯桥区为例,开展了早稻适宜播种期研究。基于43 a农业气象观测资料和实地调查,设定机插和直播早稻的5个分期播种方案,分析不同播期下各生育阶段的农业气象灾害发生概率。研究结果表明,绍兴市柯桥区机插早稻的适宜播种期为3月下旬—4月上旬初,直播早稻的适宜播种日期为4月上旬—中旬初。该研究为气候变化背景下,指导种植户科学安排机插和直播早稻生产,实现趋利避害提供重要参考。
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基于山东省21个气象站1961-2011年的气象资料,利用线性趋势、IDW空间插值、Mann-Kendall检验、Fisher最优分割等方法分析了气温和降水的时空变化特征;在此基础上采用Thornthwaite Memorial模型对植被气候生产力的时空演变进行了研究,并探讨了气候生产力对气温和降水的敏感性。结果表明:近51年来山东省普遍增温,倾向率为0.359℃/10a,中部地区升温明显;年降水量在剧烈波动中略呈下降趋势,20世纪80年代降水量的变率较大,山东北部、东部、东南部降水量减少幅度较大。近51年来气候生产力存在较明显波动,总体呈增加趋势,但递增速度不显著,1981-1989年气候生产力最低,2003-2011年达到最高水平;气候生产力由北向南,由西向东逐渐增加,山东西南部气候生产力增加较多。“暖湿型”气候对作物气候生产力有利,气候变暖有利于气候生产力的提高,但降水量少是限制气候生产力的主要因素。
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为了研究青海省东部农业区粮食生产潜力及主要限制性气候因子,笔者利用1987—2017年4—9月青海省东部农业区13个气象台站的逐日气象要素和粮食作物实际产量资料,采用逐步订正模型,分析了粮食作物的生产潜力、实际产量及产量差的时空变化特征。结果表明:1987—2017年光合生产潜力呈下降趋势,而光温生产潜力、气候生产潜力以及粮食作物实际产量均呈增加趋势变化;光温生产潜力实现了光合生产潜力的37%,气候生产潜力实现了光温生产潜力的53%,说明产量潜力仍有较大的提升空间,气温和降水是提高生产潜力的限制因素;气候生产潜力与实际产量的产量差平均每10年下降178.6 kg/hm2,除贵德、循化、同仁产量进一步提升难度较大外,其余大部地区可以通过优化灌溉、合理利用热量资源等途径缩小产量差距。
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研究全球变暖背景下藏西南高原气候及气候生产潜力时空分布,对该区农牧业发展、生态保护和可持续发展等具有重要意义。基于1901—2017年的中国气象再分析数据,利用Miami和Thornthwaite Memorial模型对近117年藏西南高原气候变化、气候生产潜力的时空分布及影响因素进行了分析。结果表明:近117年来藏西南高原年均温呈上升趋势,年均降水量呈下降趋势,并存在明显周期和突变点;温度生产潜力呈增加趋势,空间上自东南向西北递减;降水、蒸散和标准生产潜力呈减小趋势,呈现自南向北递减的空间分布特征;标准生产潜力由降水和温度共同决定,降水是主要限制因子。未来气候若持续“暖干化”变化,将导致藏西南高原气候生产潜力下降。为促进畜牧业发展和生态环境的改善,未来应进一步推进退牧还草、人工种草、舍饲养殖等工程,并选用耐寒耐旱高产草种,提高牧草产量,实现草畜平衡,以推动传统畜牧业向现代牧业转变,实现草原生态保护和可持续发展。
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河西走廊是甘肃省经济作物的集中种植区,也是中国重要的粮食生产基地。为探究全球气候变化背景下该地区主要气候要素及气候生产潜力的时空分布特征,明确气候生产潜力变化规律,利用1960—2022年河西走廊20个县(区)的年均气温和年降水量数据,采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型以及Liebig最小因素定律估算了气候生产潜力,分析了气候及其生产潜力的时空变化特征,并利用CMIP6模式数据对SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5情景下河西走廊地区未来气候及气候生产潜力变化特征进行了预估。结果表明:近63 a河西走廊年均气温总体表现为上升趋势,年降水量整体表现为降低趋势。在降水量、地形地貌和海拔等因素的协同影响下,气温、蒸散生产潜力呈增加的趋势,气温生产潜力呈现出由北向南依次递减的空间特征分布,降水和标准气候生产潜力表现为降低趋势,低值区均集中于北部近荒漠地带。在4种预估情景下,南部高海拔的绿洲地带和北部近沙漠地带气候类型分别向“暖湿化”和“暖干化”的趋势发展。
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河南是我国的玉米种植大省,豫东南地区则为省内重要的玉米产区。通过土地种植适宜性评价可以优化土地利用结构、加强土地管理系统效力。以豫东南地区玉米种植为研究对象,综合考虑环境因素和地域特征,基于层次分析法构建玉米种植适宜性的评价指标体系并设计相应的综合评价指数(Comprehensive Evaluation Index, CEI),完成区域的适宜性评价。本研究经计算得到豫东南地区整体的玉米种植适宜性综合评价指数,并最终提取旱地范围内数据结果进行分析,认为豫东南地区玉米种植适宜性整体较高,98.21%的旱地非常适合或者比较适合种植玉米,这是因为该区域的地形、地势及水热条件互补性为玉米生长提供了一定的环境优势。本研究可为豫东南玉米种植区域的优化提供参考和借鉴。
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本研究旨在揭示织金县复杂山地地形下水稻种植的农业气象条件,并进行气候适宜性区划。通过数理统计法分析水稻气象产量与气象要素的相关性,识别出影响水稻生长发育的关键气象因子,采用多元线性回归方法构建了适用于织金县的水稻气象产量预报模型,并验证了其预报精度。同时,结合气象和灾害资料,以及灾害指标体系,运用GIS空间分析技术进行气候适宜性区划,绘制了织金县水稻种植气候适宜性区划图。结果表明,5月下旬的平均气温和日照时数,6月下旬的降水量,7月中旬的降水量和日照时数,8月上旬的平均气温和降水量,以及9月上旬的降水量,是影响织金县水稻生长发育的显著气象因子。构建的预报模型验证结果显示,平均预报准确率高于90%,表明该模型具有较高的可信度和区域适用性。气候适宜性区划图显示,织金县中部偏南偏西的乡镇最适宜种植水稻,而北部及东部乡镇的适宜性较差。本研究所建预报模型对织金县水稻产量具有较好的预测能力,生成的气候适宜性区划图清晰揭示了区域差异,可为优化当地水稻种植布局、规避气象灾害风险、提升单产水平提供直观的决策依据。
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为解决成都市两系杂交水稻就地制种难题,运用基于风险的气象诊断方法,笔者分析成都13 个区(市)县制种的3 个关键时期(两系不育系育性敏感期,亲本抽穗扬花期和种子成熟收获期)的安全性和适宜性,得到其两系杂交水稻制种适宜区域与时段。结果表明,多数分析时间段的抽穗扬花综合风险指数小于4.0,时长为44~95 天,为两系杂交水稻制种抽穗扬花安全期时段的选择提供了充裕的区间,因此制种基地适宜性主要由育性敏感期决定。在22.5℃阈值条件下,两系水稻最适制种区为金堂、龙泉驿、邛崃、蒲江、双流和新津;在23℃阈值条件下,两系水稻适宜制种区为新津、金堂、新都、大邑和双流;在23.5℃和24.0℃温度阈值条件下,成都适宜开展两系水稻制种的地区极少。如果在成都开展两系杂交水稻制种,应尽量选用不育起点温度低于23.0℃,并且育性敏感期时段较短的两系不育系,以减少制种纯度风险。
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