黄土高原旱地小麦探墒沟播绿色高产高效技术研究

为解决旱地小麦生育期降水少且利用效率低、产量低而不稳、比较效益低等生产实际问题,山西农业大学旱作栽培与生理团队在山西省运城市闻喜旱地小麦试验示范基地开展多年大田试验,研究探墒沟播对旱地小麦土壤水分利用、产量形成和经济效益的影响.结果表明:探墒沟播技术可增加旱地小麦越冬期0～200 cm土壤蓄水量5～18 mm、拔节期3～13 mm,降低了越冬-拔节土壤耗水量,显著增加了拔节-开花、开花-成熟耗水量;显著增加了穗长、小穗数,显著提高了穗数27万～36万/hm2,穗粒数3.1～3.5粒,千粒重1.5～3.0 g,提高产量14％～17％、水分利用效率12％～16％、氮肥偏生产力16％～17％.该技术减少总投入300元/hm2,增加总收入1554元/hm2,增加经济效益1854元/hm2.总之,旱地小麦探墒沟播技术有利于蓄积生育前期土壤水分,促进穗部发育,优化产量构成,实现增产增效.     

青海湖北沙柳河镇土壤水与土壤水库研究

根据土壤含水量和粒度测定,对青海湖北侧沙柳河镇附近土壤含水量与土壤水库进行了研究。结果表明：青海湖北侧土壤含水量随着深度的增加而减少,在0.6m深度以下土壤含水量严重不足;该区土壤水库蓄水性非常特殊,上部蓄水量多,下部蓄水量少。该区土壤厚度小,土壤水库容量小,蓄水能力小,干旱年易于发生草原退化。沙柳河镇土壤水集中分布在土壤的上部,初步认为这是该区土层冻结期较长和低温导致蒸发作用较弱决定的,这对该区根系较浅的草原植被的生长发育是非常有利的。在近年降水增多条件下,该区土壤水分能够满足草原植被的生长。该区不适于发展乔灌木植被,适合发展根系短、耗水较少的草原植被。     

1961年至2007年东北地区水分盈亏变化趋势及其影响与响应

利用1961年-2007年东北地区124个气象站的气候资料,采用Penman-Monteith模型计算参考蒸散量,进而计算水分盈亏量,对水分盈亏量时空演变特征及其影响与响应进行分析.研究表明:东北地区10年际全年、春季、秋季和冬季水分盈亏量以亏缺为主,夏季以盈余为主,东北地区全年、夏季、秋季和冬季水分盈亏量都呈先减少后增加的趋势,但总体上呈减少趋势,速率分别为-4.2mm/10a、-3.4mm/10a、-2.2 mm/10a、-0.7 mm/10a;春季呈弱增多趋势,其速率为7.5 mm/10a,东北地区有逐渐变干的趋势.从地域分布看,有2/3的地区呈下降趋势,1/3的地区呈上升趋势.对各气象因子与水分盈亏量的相关分析表明,影响水分盈亏量变化的主要因子是降水量,其次是温度.当温度变化时,各季节水分盈亏量变化:冬季>秋季>夏季>春季;当降水量变化时,各季节水分盈亏量变化:夏季>秋季>春季>冬季.由此可见,温度的变化对冬季的水分盈亏量影响最大,降水的变化对夏季水分盈亏量影响最大.受水分亏缺影响,干旱频率增加、区域扩大,粮食生产不稳定性增加.     

“亚洲水塔”变化对青藏高原生态系统的影响

青藏高原及周边地区作为"亚洲水塔",拥有广大的冰川、冻土和湖泊,是重要的储水区域,为陆地生态系统提供了最基本的水分资源。生态系统赖以生存的水分资源主要来自自然降水,同时温度的改变会通过调节蒸发散而影响土壤湿度,从而影响生态系统过程。文章从生态系统群落组成和结构,植被物候、覆盖度和生产力,以及生态系统水源涵养功能等多个角度,综述近年来水资源变化给青藏高原生态系统带来的影响,旨在深入了解内部机制,为理论研究和环境治理提供参考。在群落组成和结构方面,水分条件改变引起群落盖度和多样性改变,影响草地群落物种的比例及其相对重要性,进而驱动群落演替。在物候方面,增加季前降水使春季物候提前,生长季降水的增加使秋季物候推迟,季前降水同时调节了物候对温度的响应。植被覆盖度和生产力总体态势为变好,但局部变化存在差异,增温和降水的非协调性变化对植被造成复杂的影响,体现在不同地区的生态控制因子存在差异。水源涵养功能是土壤-植被-大气系统相互作用的结果,受到气候、植被、土壤和人类活动等多种因素影响。在未来需要用系统的思想和方式,关注气候要素和植被覆盖变化对水源涵养量的耦合作用,探究各组分的作用效果和强度。     

解决我国西北水资源匮缺发展旱地农业的思考

西北地区光热资源丰富,耕地多,人口少,发 展旱地农业有较大潜力。但降水少而变率大,水资源缺乏,因此农业生产有较大的风险性 和不 稳定性。充分利用天然降水是发展西北旱地农业的出路所在,采取收集降水,增强土壤水库 蓄水,防止水分无效蒸发,提高蓄水效率,提高降水和灌水利用效率是西北旱地农业持续发 展的根本途径。     

1936—2018年环北极典型流域气温与降水时空变化

降水是环北极地区水资源的主要来源。定量分析气温与降水时空变化是深入理解环北极地区陆地水循环过程的基础。本文选取鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河流域为对象,利用167个俄罗斯国家气象站点1936—2018年的气温与降水观测数据,结合线性趋势分析和Mann-Kendall突变点检验,揭示环北极典型流域气温与降水的时空变化特征。结果表明：①鄂毕河、叶尼塞河和勒拿河流域多年平均气温为0.06 ℃、-2.98 ℃、-7.41 ℃,年均增温速率分别为0.27 ℃/10 a,0.22 ℃/10 a,0.15 ℃/10 a。年内极端最低温（TNn）上升尤为明显,约为年均增温速率的1.3倍,春、冬季增温速率大于夏、秋两季;②鄂毕河、叶尼塞河和勒拿河流域多年平均降水量为496 mm、428 mm、369 mm;年降水量显著增加,其中叶尼塞河流域增速较慢（3.36 mm/10 a）,而鄂毕河（13.02 mm/10 a）和勒拿河（9.59 mm/10 a）流域增速较快,降水增加集中在春、秋、冬三季;③在空间上,增温较快的区域集中在西伯利亚高原和山地,最大增温速率达0.60 ℃/10 a,而平原地区普遍偏低;降水的空间差异大,西伯利亚南部高海拔地区（>1100 m）年降水量达1000 mm左右,北部低海拔地区普遍为300~ 600 mm。上述观测数据指示,环北极流域正在变暖变湿,且空间差异大,可能与“北极放大”及流域下垫面条件有关。     

泾河上游固原地区的NDVI变化与降水的相关性研究

我国自2000年开始实行退耕还林还草政策。本文使用2000年与2004年250m分辨率的MODIS植被指数数据(NDVI)，分析了泾河上游固原地区植被和降水利用效率变化，结果表明该区植被覆盖情况有较大好转，NDVI在0.2～0.4之间的地区减少了31%，而NDVI在0.4～0.6的地区增加了67%; 同时该地区的降水利用效率也有所增加，从平均0.53增加到0.65。原州、彭阳和西吉3县NDVI与降水的相关系数分别从0.27、0.58、0.50增加到0.83、0.92和0.95。研究认为这种增加主要是由于降水在年内分布与植被生长配合较好，而不是由于退耕还林政策所致。分析表明当生长季内降水小于450mm时，NDVI随降水增加而增加较慢，当降水大于450mm时，NDVI增加较快。生长季降水量小于450mm的地区以草地为主，大于450mm的地区以林地为主。所以生长季450mm降水可以看作是降水影响森林和草地一个临界点，在这一阈值之上退耕还林政策实施应以还林为主，在这一阈值之下以还草为主。     

近50 年河西地区降水量变化特征及时间分布均匀度变化

根据河西地区13个气象站点的月降水资料,利用线性倾向估计法和反距离加权法,研究了河西地区50a来降水的时空变化特征,在此基础上运用基尼系数对河西地区降水时间分布均匀度进行了分析。结果表明：河西地区年降水在20世纪60年代较少,进入70年代降水量有所增加,从2000年开始,降水量较80年代、90年代逐渐增多。河西地区的年降水、春季降水、夏季降水、秋季降水、冬季降水倾向率分别为-3．88mm／l0a、2．33mrrd10a、5．25ram／l0a、-3．27mm／l0a、-2．32mm／l0a,其中东、中部地区的冬季倾向率通过了显著性检验。河西地区降水均匀度年际变幅较大,60年代、70年代、80年代降水不均匀的区域主要集中在西部地区,步入90年代,降水不均匀的区域逐渐转移到了中东部地区,其中东部是降水不均匀度变化较为显著的地区,从长期趋势来看,河西地区降水量均匀度在时间上和空间上的波动依然会很大。     

太行山区典型植被下降水入渗的稳定同位素特征分析

本研究以位于太行山区北部的河北易县崇陵流域为对象,对流域内三种典型植被（荒草、刺槐林、侧柏林）下不同深度土层的土壤水及流域内降水进行同步观测及取样,室内进行稳定同位素氘和氧-18含量测定,以^18O为例对降水入渗过程中的稳定同住素变化进行了研究。通过对2004年的数据进行分析,获得崇陵流域当地大气降水线（δD=6．244δ^18 O—7．158,R^2=0．7727,n=55）,其降水中稳定同位素时间变化波动较大且缺少规律性,降水中稳定同位素含量同降水量呈二次相关关系,大于15mm的降水雨量效应较显著。土壤水中的稳定同位素较降水普遍富集,其中荒草地土壤水中稳定同位素值较刺槐林地和侧柏林地整体偏高,表现出较强的蒸发分馏作用。土壤水中的δ^18O的时间变化波动较大,表层10cm土壤水δ^18O受降水中的δ^18O直接影响,呈现一定的响应关系。深层次土壤水中δ^18O变化则有一定滞后性。不同植被覆盖下δ^18O的时间变化的活跃层深度不同,同其土壤特征和植被覆盖类型有关。δ^18O的剖面垂向空间变化上有两种类型,随深度增加基本都呈富集的趋势。土壤水中稳定同位素的时间变化和垂向空间分布,反映了一种降水入渗和蒸散发的平衡关系,其垂向空间变化很好地记录了降水从地表向下入渗的过程。     

区域模式产品在内蒙古一次降水过程预报中的效果检验

利用国内4家区域数值预报模式CMA-MESO-3 km、CMA-BJ-9 km、CMA-SH9和CMA-GD-9 km,对2021年9月19日—9月22日的一次内蒙古全区大范围降水过程进行效果检验。TS预报评分检验结果表明：对于≥1.0 mm和≥50.0 mm的降水预报，CMA-SH9和CMA-GD-9 km的优势明显；而对于≥5.0 mm、≥10.0 mm和≥25.0 mm的降水预报，CMA-BJ-9 km和CMA-GD-9 km的预报效果较好；在>0.1 mm的累计降水量预报上，几家模式相差不大，CMA-MESO-3 km预报相对更好。综合来看，5.0 mm以下和50.0 mm以上累计降水量预报建议参考CMA-SH9和CMA-GD-9 km模式，其TS评分高，ETS技巧高；对于其余阈值区间内的累计降水预报，CMA-BJ-9 km和CMA-GD-9 km的预报效果更好。     

海南岛水资源开发利用展望

海南岛是我国第二大岛、自然条件优越，资源丰富，经济发展潜力大。但由于海南岛孤悬海上，与大陆无任何水源联系，岛上的所有生物和社会经济发展所需的水只能靠当地降水。虽然降水资源丰沛，但时空分配很不均匀，干湿季分明，长达半年的旱季降水很少，再加上目前缺水必要的水利工程进行调蓄，大部分地表径流白白流入大海，可利用水资源不多，致使当前城市生活和农业用水较为紧张。为改变这种局面和满足未来需水要求，从现在开始，必须加快进行水利建设，拦蓄水量为全社会提供更多的水资源。展望未来，水资源开发前景是十分诱人的。单从水源条件的保证性分析，2010年以后工业产值可翻一番，城市人口可增至700万人。     

西双版纳热带雨林干季林冠雾露水资源效应研究

测定西双版纳热带雨林林冠干季对雾露水的截留量及林冠层雾露形成的小气侯特征，结果表明，雾露首先形成于最上林冠层，林下雾是由上层雾加浓下沉而来。雾露的形成不仅凝结了水汽进入森林，同时也对森林起到了一定的保温作用。夜间，各林冠层截流的雾露水总量可达1.36mm，其中最上层林冠截留0.97mm(吸附水0.45mm，流落水0.22mm),中间层截留0.40mm(吸附水0.29mm,流落水0.11mm),下层林冠截留0.28mm,(吸附水0.23mm,流落水0.06mm）。林冠截留雾露水量的多少与上层林冠处的风速、降温强度成正相关关系。     

基于“五水转化装置”的夏玉米耗水规律研究

农田作物耗水规律研究对提高农业用水效率、保障作物高产有重要意义。本文运用新型五水转化动力过程实验装置人工精确控制夏玉米生长环境条件,监测蒸散发实时变化,分析均质粉砂壤与层状壤质土土壤条件下夏玉米耗水规律。结果表明：均质粉砂壤与层状壤质土壤夏玉米蒸散发日变化呈单峰曲线,在14:00-14:30达到峰值;日蒸散发呈先增大后减小趋势,在12月21日达全生育期最大值,分别为3.70mm/d、3.90mm/d;5日蒸散发变化呈线性增长-小幅度降低-回升-逐渐降低趋势,最大值分别为17.00mm、18.08mm;全生育期总蒸散发分别为373.94mm、395.65mm;均质粉砂壤与层状壤质情形下夏玉米全生育期实时蒸散发与温度的相关性呈从极显著到显著水平的变化趋势,相关系数在三叶期-拔节期达最大,为0.79。层状壤质土的土壤结构和初始含水量利于玉米根系吸收深层土壤水分和养分。     

2000年至2008年松嫩平原生长季蒸散量时空格局及影响因素分析

蒸散是地表能量平衡与水量平衡的重要组成部分,研究松嫩平原生长季蒸散量时空格局及影响因素对该区农作物生长环境评价、水资源高效利用具有重要意义。本研究以MODIS产品为主要数据源,通过陆面能量平衡算法SEBAL及Penman-Monteith方程估算了松嫩平原2000年-2008年生长季(5月-9月)的陆面实际蒸散量,分析了蒸散量的空间分布特征及时间变化趋势,并在月时间尺度上通过基于像元的相关分析法探讨了蒸散量与主要气候因子(降水量、平均气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数)相关性。结果表明:①除水体、沼泽湿地等高蒸散特性地物外,松嫩平原生长季蒸散量具有从西南部向东部、东北部逐渐增加的变化趋势,呈明显阶梯状变化,松嫩平原2000年-2008年生长季蒸散量的区域平均值呈明显下降趋势(P0.05),多年平均值为612.63mm,最大值(669.31mm)出现在2000年,最小值(570.79mm)出现在2005年;②受气候条件、土壤供水状态及植被覆盖度等因素影响,松嫩平原生长季各月蒸散量差异明显,7月蒸散最强烈,高达141.60mm,9月由于降水减少、气温降低,月蒸散量仅81.35mm;③对蒸散量与主要气候因子进行基于像元的相关分析得知蒸散量与降水量、平均气温的正相关性极其明显,而蒸散量与平均相对湿度的相关性在林地、水体分布区以负相关为主,在其他区域则以正相关为主,蒸散量与平均风速、日照时数的相关性相对较弱。     

淠河流域汛期降水集中度和集中期的变化特征

降水集中度和集中期能定量地表征降水量在时空场上的非均匀性。运用淠河流域12个雨量站点1956年-2010年的逐日降水资料,基于降水集中度和集中期分析了淠河流域近55年来汛期降水的时空特征和变化规律。研究结果表明：淠河流域汛期降水集中度变化于0.69~0.11之间,多年平均值0.31,多年平均降水集中期在40~41候。汛期降水量和集中度呈比较显著的上升趋势,增大了汛期发生洪涝灾害的风险。汛期降水量和降水集中度分别在1983年、1962年发生增多突变,集中期无明显突变。汛期降水量、集中度和集中期序列近55年来都具有显著的3~4年周期振荡。汛期降水量和集中度呈比较显著的正相关,和降水集中期呈微弱负相关,即降水量越大,降水越集中,最大降水量出现的日期越有可能提前。     

九寨沟、黄龙风景区的降水特征及其变化

利用九寨沟、黄龙地区附近代表站的降水资料及NCEP/NCAR 1959年～2002年共44年月平均再分析资料采用小波分析、合成分析等方法对九寨沟、黄龙地区降水以及水汽输送特征进行了研究。结果表明，九寨沟、黄龙地区的年降水总量为693.7 mm,降水主要集中在5月～9月，干湿季明显，7月份降水最多。44年来本区年降水量呈减少趋势。降水的减少主要发生在夏季，尤其是7月。九寨沟、黄龙地区的水汽输送有着明显的季节变化，这种差异和季风环流演变有密切的关系。冬、春季本区的水汽主要来源于中纬度偏西风水汽输送，夏、秋季节主要来源于孟加拉湾和南海、西太平洋地区。夏季风的异常变化引起的南来水汽向北输送的减弱，是造成九寨沟、黄龙地区降水减少的重要原因之一。九寨沟、黄龙地区多雨年和少雨年来自西太平洋、东海的水汽输送特征有显著差异，多（少）雨年来自西太平洋、东海地区的水汽输送显著偏多（少）。     

北方农牧交错带作物耗水特征及其与气温和降水的关系——以内蒙古呼和浩特市武川县为例

当前干暖化的气候变化趋势对北方农牧交错带农作物生长发育产生了重要影响,研究农作物耗水特征及其与气温、降水的关系对指导当地农业生产与生态建设具有重要意义。本文以北方农牧交错带内蒙古呼和浩特市武川县为例,基于1960年-2007年的气温、降水等气象资料和1983年-2007年的土壤水分数据,分析气温、降水变化特征,划分降水年型,研究小麦、莜麦和马铃薯三种当地典型作物的生育期耗水特征,探讨气温、降水对作物耗水的影响。研究表明：近50年来,武川气候呈现干暖化趋势,生长季平均温度每年升高0.03℃,生长季降水每年减少0.9mm;近25年来,干暖化趋势更加明显,生长季平均温度每年升高0.08℃,生长季降水每年减少2.5mm;作物耗水量随之呈现减少趋势,小麦耗水量平均每年减少1.65mm,莜麦每年减少2.04mm,马铃薯每年减少3.85mm。作物耗水量在不同年型表现出差异性。马铃薯、莜麦耗水量明显多于小麦。降水变化对作物耗水量影响显著,当前气温升高、降水减少的趋势不利于北方农牧交错带作物生产,培育抗旱品种、发展抗旱栽培管理措施是适应气候变化的重要途径。     

未来气候变化对中国东北地区水热条件影响的数值模拟研究

结合DKRZ　OPYC模式在中国东北地区的模拟试验结果,利用随机天气模式WGEN对该地区未来水热条件的可能变化进行数值模拟,由此可以克服以基准气候下建立的线性统计关系,通过大尺度平均气候要素研究气候资源变化的不足。文中不仅给出了农业气候资源基本特征量的变化,如作物生长季、≥0℃有效积温和不同时间尺度的平均降水量等,而且详细分析了2×CO2气候情景下,该地区极端气候要素值的可能变化,如生长秀内极端平均最高气温、冷害低温如日、≥30℃高温日、≥50mm暴雨日和日最大降水量等。文中还针对不同作物类型,以作物需水量和缺水量,模拟了未来气候条件下,该地区主要农作物春小麦、春玉米和一季稻水热条件匹配状况的可能变化。结果表明,未来增温有利于改善东北地区当前的热量条件,减轻低温冷害的危害;降水量增加有利于改善干旱地区作物的供水条件,提高作物产量。但是由于降水的增加不足以补偿增温引起蒸发蒸腾的增强,东北地区主要作物生长发育期间水分普遍不足,在没有灌溉条件的地区,农业产量将受到影响。另外,平均气候变化以后,气候极端值的变化将更加剧烈,因此,异常天气灾害对农业的危害程度有可能增加。     

全球植被碳储量的时空格局动态

植被碳储量对生态系统碳平衡具有重要调节作用,对植被碳储量进行模拟并分析其对气候变化的响应是全球陆地生态系统碳循环和气候变化研究的重要内容.基于全球植被动态模型模拟的全球植被碳储量,分析植被碳储量在1901年-2000年间的时空变化趋势,及其与气温和降水的时空关系.将LPJ-DGVM (Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model)模型对植被碳储量的模拟结果与国际上被广泛接受的其他研究结果进行了对比后得出,该模型对植被碳储量具有较好的模拟能力.对植被碳储量的模拟结果表明:全球过去100年的植被碳储量在整体上呈增加趋势,增加率为0.0016kgC/(m2·a),通过分段线性回归方法得出植被碳储量时间变化趋势存在显著的转折点,20世纪50年代初以前,植被碳储量具有下降趋势,线性斜率为-0.0014kgC/(m2·a),之后植被碳储量呈现显著的增加趋势,增加率为0.0055kgC/(m2·a),是整体增加率的3倍多,因此整体增加率显著低估了近半个世纪以来植被碳储量的实际增加率.在空间栅格尺度上的分析表明,植被碳储量对气候变化的响应具有很大的区域差异,在不同地区,温度和降水的变化对植被碳储量的变化趋势贡献不同,并与各地区植物生长所受的环境条件约束的状况有关.研究结论进一步说明LPJ能够较好的模拟植物生长与气候之间的相关关系、揭示植被碳储量变化规律和特征,另外为了更好地研究气候变化对植被碳储量的影响,下一步需要对LPJ进行改进,增强其对人类活动如土地利用变化和农业灌溉行为等的模拟能力.     

1965年至2005年泾河流域极端降水事件的变化趋势分析

极端降水事件是导致黄土高原水土流失的主要原因之一,分析其变化趋势可为该区的生态建设提供重要的参考信息。选取泾河流域为研究区域,基于Mann-Kendall和小波分析等方法,分析了1965年-2005年极端降水事件的降水量、降水天数、降水强度和严重干旱次数等的变化趋势、突变、年代际变化和振荡周期等。结果表明,泾河流域极端降水事件的整体变化趋势不显著,但其发生频率和强度等都可能呈上升趋势,且存在空间差异,流域中下游呈上升趋势而流域西南部和北部呈下降趋势。各指标均呈波动变化,但基本都在1985年以后呈上升趋势,且在2000年左右发生多次上升突变;波动周期为2～3a,7～8a,13a和17a。尽管变化趋势不显著,但极端降水事件的各指标都趋于升高,表明未来极端降水事件可能对泾河流域的水土保持工作造成更加严重的威胁。