1960—2020年内蒙古自治区沙尘天气的时空演变特征及驱动因素

[目的]分析1960—2020年内蒙古自治区沙尘天气的时空演变特征及其驱动因素,科学认识气候变化背景下区域沙尘天气变化规律,为生态治理提供理论依据。[方法]利用内蒙古自治区119个气象站点1960—2020年逐日浮尘、扬沙、沙尘暴资料,采用趋势分析、M—K检验、相关分析等方法,对内蒙古自治区沙尘天气的时空演变特征及驱动因素进行分析。[结果](1)1960—2020年内蒙古自治区的各等级沙尘日数及沙尘强度指数均呈极显著的下降趋势(p<0.01),浮尘日数和扬沙日数均在1990年前后发生由多到少的突变,沙尘暴日数和沙尘强度指数无明显突变点;(2)沙尘天气的空间变化趋势表现为,西部地区发生频率高且强度较大,高值中心出现在阿拉善盟的中部及西部与乌海市交界地区,向东迅速减弱,地区间差异明显;1960—2020年,沙尘天气减弱程度西部地区较东部地区更为明显;(3)1960—2020年,内蒙古自治区沙尘天气减弱,既与增温背景下的大风日数减少(10.1 d/10 a,p<0.01)及冬春季节降水增多(2.65 mm/10 a,p<0.01)有关,也与持续多年的大规模生态治理下,NDV...     

大通水文站水沙变化特征分析

[目的]分析大通水文站水文泥沙的趋势性、突变性和周期性,揭示其长时间序列的特征,为河口三角洲的发育及演变研究提供理论依据。[方法]采用Mann-Kendall趋势分析法、有序聚类分析法和小波分析法,对大通站近60a来径流量和输沙量时间序列进行特征分析。[结果]大通站年径流量无明显的趋势性变化特征,年际波动较大,年内分配极不均匀;年径流量不存在显著的突变性特征,但具有6和44a的周期性变化特征。年输沙量具有显著的线性下降趋势,同时年内分配不均;年输沙量存在显著的三级突变性变化,2002年为一级突变,1984年为二级突变,1968和1991年为两个三级突变;年输沙量还存在明显的12和30a周期性变化特征。[结论]大通站年径流量无明显的趋势性和突变性,存在一定的周期性;年输沙量存在显著的下降趋势,具有明显的突变性和周期性。     

黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘与气候因子的关系

[目的]分析黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘频次和时长的月变化和年变化及其成因,并分析其与主要气候因子的关系,为区域沙尘天气的早期预警和荒漠区的经营和管理提供依据。[方法]利用黑河流域红沙窝荒漠化综合防治试验站的2010—2019年的沙尘天气监测数据和气象数据进行分析。[结果]沙尘频次和时长主要集中在春季,其次是冬季,春冬两季的频次和时长各占全年的82.3%和79.4%。10 a间沙尘暴和扬沙频次总体变化趋势逐渐减少,而浮尘频次总体变化趋势逐年增加;沙尘时长总体变化趋势逐年增加。沙尘频次月变化与土壤湿度(10 cm)和大气湿度之间呈极显著负相关(p0.01),与风速之间呈极显著正相关(p0.01)。春季期间,沙尘暴年际发生频次仅与土壤湿度(10 cm)之间呈极显著负相关(p0.01),扬沙年际发生频次仅与土壤湿度(10 cm)之间呈显著负相关(p0.05),浮尘年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著正相关(p0.05);冬季期间,沙尘暴年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著负相关(p0.05),与土壤湿度(10 cm)和降水量之间呈极显著负相关(p0.01);扬沙年际发生频次与土壤温度(5 cm)之间呈显著负相关(p0.05),与大气温度之间呈极显著负相关(p0.01)。[结论]近10 a来,黑河流域中游荒漠区的沙尘天气主要发生在春季和冬季,破坏性较大的沙尘暴和扬沙逐年减少,而浮尘逐年增加。沙尘频次的月变化主要影响因素是浅层土壤湿度、大气湿度和风速。春季的浅层土壤湿度影响了沙尘暴和扬沙年际频次变化,浅层土壤温度影响了浮尘年际频次变化;冬季的浅层土壤温湿度和降水量影响了沙尘暴的年际频次变化,浅层土壤温度和大气温度影响了扬沙的年际频次变化。     

黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙和浮尘监测及其与气候因子的关系

[目的] 分析黑河流域中游荒漠区沙尘暴、扬沙以及浮尘频次和时长的月变化和年变化，并分析其与主要气候因子的关系，为区域沙尘天气的早期预警和荒漠区的经营和管理提供依据。[方法] 利用黑河流域红沙窝荒漠化综合防治试验站的2010—2019年的沙尘天气监测数据和气象数据进行分析。[结果] 沙尘频次和时长主要集中在春季，其次是冬季，春冬两季的频次和时长各占全年的82.3%和79.4%。10 a间沙尘暴和扬沙频次总体变化趋势逐渐减少，而浮尘频次总体变化趋势逐年增加；沙尘时长总体变化趋势逐年增加。沙尘频次月变化与土壤湿度（10 cm）和大气湿度之间呈极显著负相关（p<0.01），与风速之间呈极显著正相关（p<0.01）。扬沙年际发生频次与土壤温度（5 cm）之间呈显著负相关（p<0.05），与大气温度之间呈极显著负相关（p<0.01）。[结论] 近10 a来，黑河流域中游荒漠区的沙尘天气主要发生在春季和冬季，破坏性较大的沙尘暴和扬沙逐年减少，而浮尘逐年增加。沙尘频次的月变化主要影响因素是浅层土壤湿度、大气湿度和风速。春季的浅层土壤湿度影响了沙尘暴和扬沙年际频次变化，浅层土壤温度影响了浮尘年际频次变化；冬季的浅层土壤温湿度和降水量影响了沙尘暴的年际频次变化，浅层土壤温度和大气温度影响了扬沙的年际频次变化。     

近150年来长江入海流量变化的趋势、阶段与多尺度周期

[目的]分析近150a来长江入海流量变化的长期趋势、阶段性、突变性以及多尺度周期变化过程,为揭示长江入海流量的长期变化特征提供理论支撑。[方法]基于长江汉口站长时间实测水文数据,利用现代汉口站和大通站流量一元回归模型,恢复以长江大通站为代表的1865—2014年长江入海流量序列。综合利用多种方法开展多尺度分析。[结果]长江近150a入海流量序列表明,平均值为29 432m~3/s,变异系数为14.72%。趋势分析表明,近150a来长江入海流量呈现下降趋势,变化速率为-23.7m~3/(s·a)(p0.01)。阶段性分析表明,长江入海流量变化具有一定的波动性特征,大体上以1955年为分界点,在1865—1955年为流量上升阶段,1955—2014年为流量下降阶段。突变性分析表明,长江入海流量在1940s发生了突变,由丰水期转变为枯水期。多尺度周期性分析表明,长江入海流量变化过程表现出明显的非线性和非平稳性,具有150和60a的长期趋势,以及34,22,3~7a的中高频振荡周期,其中22a周期最为明显,可以通过99%置信度检验。[结论]近150a来长江入海流量总体上呈下降趋势;其中自1955年以来长江入海流量处于一个显著的下降期;长江流域降水量变化是影响长江入海径流变化的重要因素。     

甘肃省近50年暴雨变化特征及其灾害效应

[目的]研究甘肃省近50 a来暴雨的时空变化及灾害特征,为该区的暴雨气候预测和防灾减灾工作提供科学依据。[方法]根据甘肃省29个气象站1968—2017年逐日降水资料,应用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验法、Morlet小波变换等方法进行研究。[结果]①陇东地区为甘肃省暴雨高值高频中心区,陇南地区次之,河西走廊和陇西地区最低。②近50 a甘肃省暴雨日数总体呈上升趋势,7月最为显著,但5月呈下降趋势。③近50 a甘肃省暴雨量经历了少—少—多—少—多的年代际变化过程,除80—90年代是秋季暴雨量贡献较大以外,其余年代均是夏季暴雨量贡献较大。④甘肃省暴雨日数与暴雨量的振荡周期一致,存在8和3 a两个短周期,暴雨日数的8 a周期比3 a周期明显,暴雨量反之。研究期内甘肃省暴雨日数没有明显突变,暴雨量在1977年发生了突变。⑤近50 a暴雨变化的原因可能是受到全球变暖和东亚季风增强的影响。[结论]甘肃省近50 a暴雨的增加造成了洪灾、旱灾的增加,应对甘肃地区加强暴雨气候监测以及防灾救灾工作。     

盐城梅雨特征及变化趋势分析

利用盐城市气象局提供的1954—2017年对应时段内入梅、出梅日期统计资料,对盐城市梅雨特征及变化趋势分析。结果表明:盐城市近64年大多数年份的入梅日期集中在6月,平均入梅日期为6月20日,入梅期呈逐年推迟趋势,以0.02 d/10 a的变化速率递增,但推迟趋势不太显著;近64年盐城市大多数年份的出梅期集中在7月,平均出梅日期为7月12日,出梅期呈逐年推迟趋势,同入梅期变化趋势基本保持一致,以0.527d/10a的变化速率递增;盐城市梅期日数呈逐年增加趋势,以0.443 d/10 a速率增长,平均梅期日数为23.2 d,最长梅期日数为48 d,出现在1996年,最短梅期日数只有4 d,在1978年,最长梅期日数是最短梅期日数的12倍,梅期日数变化波动幅度较大。     

云浮地区雾、霾的时空特征分析

根据云浮市四个气象观测站(云浮站、罗定站、新兴站、郁南站)1965—2012年的雾霾日数统计资料,采用滑动平均、线性趋势分析等统计方法,分析云浮地区雾霾的时空变化特征。结果表明,近48 a云浮地区雾霾平均出现次数以郁南县最多,2000年之后大值中心明显向东南方向——云浮、新兴一带偏移;雾霾出现频次总体呈现增加趋势;雾霾天主要发生在冬季,最多出现在12月或1月,夏季最少,最少出现在5月或6月。另外,对2000—2012年间霾出现频次进行分析,发现霾出现频次最多地区是云浮市区,且主要发生冬季,1月份最多,其次为春季,夏季最少。     

阿拉善地区沙尘暴发生的时空变化规律探讨

统计分析阿拉善地区1961-2003年43a的沙尘暴发生的空间分布特征,月际、年际和年代际的时间变化特征及其原因。结果表明：阿拉善地区沙尘暴天气在空间分布上以拐子湖为中心向外辐射减少,且北部、东部区域沙尘暴发生多,西部、南部区域发生少;在季节变化上呈现出沙尘暴春夏多发、秋冬少发的分布规律,年际间沙尘暴发生时间（以d计）高于多年平均发生时间的年份少,年代际间则以20世纪70年代沙尘暴发生时间最多,之后表现为逐渐减少趋势;沙尘暴出现时间是该地区特定气候、地理和生态环境等条件的反映,沙尘暴发生时间与大风发生时间呈正相关。与当年气温、上年降水量呈负相关,且月均沙尘暴发生时间与月均大风发生时间呈紧密的线性正相关关系,相关系数达0．9885。研究结果可为阿拉善地区沙尘暴的防治提供科学依据。     

中国北方春季沙尘暴周期变化特征及其对最大风速的响应

利用1971—2013年中国北方沙尘暴资料,分析了近43年中国北方春季沙尘暴的时空变化规律及其对最大风速变化的响应。结果表明:1971—2013年中国北方春季沙尘暴日数基本呈现出一致的逐渐减少趋势,其中1970年代初到20世纪末出现明显的减少趋势,进入21世纪以来沙尘暴日数略有增加,但仍维持在较低水平。中国北方春季的最大风速与沙尘暴日数呈显著正相关,并且其总体和阶段变化趋势都与沙尘暴日数变化有很好的对应关系。近43年中国北方春季沙尘暴日数最显著的变化特征为线性减少趋势,通过去趋势处理后发现其有明显的年际和年代际波动,在年际尺度存在明显的准7年周期,年代际尺度的准18年周期达到了99%的置信度水平。通过典型周期循环重建表明,中国北方地区沙尘暴准7年周期主要表现出整体一致的变化特征,河西走廊到陕北地区为大值中心,并且在位相转换过程中有一定的先兆性;准18年周期主要表现为东西反向和南北反向的交替异常循环。另外在典型循环演变过程中,最大风速与沙尘暴日数都有很好的协同变化关系,即风速偏大(小)时,对应沙尘暴日数也偏多(少)。     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

沈阳市城市表土中微生物区系变化的初步研究

在沈阳市远郊-近郊-市区等不同城市化水平区内选取林地、草地和路边土几种不同利用方式下的表层土壤,对土壤中的微生物状况进行了初步分析。结果表明,随着城市化水平的提高,土壤中微生物的数量表现为明显的减少趋势。其中变化较大的是细菌,而真菌和放线菌的变化不明显。     

不同种植模式下菜地土壤腐殖质组分特性的动态变化

通过在南京普朗克有机农场开展的9年长期定位监测,研究了有机(露地和大棚)和常规种植模式下蔬菜地耕层土壤有机碳和土壤腐殖质组分特性的动态变化。结果表明,有机露地、有机大棚和常规露地种植土壤有机碳含量分别从11.41、9.29、9.00 g k g-1提高至15.35、20.90、10.00 g kg-1;胡敏酸碳(CHA)分别从1.79、1.23、1.14 g kg-1提高至2.11、3.11、1.31 g kg-1;富里酸碳(CFA)分别从2.19、1.88、1.73 g kg-1提高至2.44、2.68、1.91 g kg-1。两种有机种植模式的土壤有机碳及腐殖质组分含量增加达到显著水平,而常规种植模式下的变化不显著。两种有机种植模式下表征土壤腐殖质品质的胡/富比(CHA/CFA)、胡敏酸占总腐殖物质的比例(PQ值)均高于常规种植模式,土壤富里酸的E4/E6值、色调系数(ΔlogK)值随着种植时间增加的幅度较常规种植模式更大,土壤胡敏酸芳化度呈现先降低后增高的趋势,但在常规种植下变化不明显。说明土壤在长期有机种植模式下不仅更有利于土壤有机碳的积累,而且能促进土壤腐殖化进程。     

闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征

采用定位研究方法和小集水区试验技术方法,通过两年的降雨量数据观测,对闽北地区木荷林地、杉木林地、封山育林地和对照等不同土地利用方式的小集水区进行坡面径流动态规律研究。研究结果表明:试验小区地表径流的产生主要是受降雨量的影响,而与降雨强度的关系不大,地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线性二次抛物线关系(P<0.01)。4种不同土地利用方式的月平均径流量一般随月降雨量的增大而增大,并且在同1月份间其平均地表径流量的大小趋势为:对照>封山育林>杉木>木荷,均是在6月份达到最大值,9月份出现最小值。对照比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易产生地表径流,林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。     

Changes in proteolytic bacteria in paddy soils in response to organic management

Proteolytic bacterial communities, which mineralize organic nitrogen, play a key role in agricultural systems. In this study, alkaline metalloprotease (apr) gene fragments from proteolytic bacteria were investigated in bulk and rhizosphere paddy soil from four fields under organic management (for 2, 3, 5, and 9 years), and from one field under conventional management (for 2 years). We analyzed the abundance and structure of the proteolytic bacterial communities using real-time quantitative PCR and denaturing gradient gel electrophoresis. Our results showed that the abundance of proteolytic bacteria ranged from 1.57?×?10⁸ to 8.02?×?10⁸?copies/g of soil. In addition, the abundance of the proteolytic bacteria in the paddy soils under organic management was significantly higher than those in the paddy soil under conventional management. Moreover, the gene copy numbers in the rhizosphere soils were significantly higher than those in the bulk soils. The abundance of proteolytic bacteria tended to increase with the duration of organic management, with the highest abundance being found in the soil that had been under organic management for 5 years. However, the proteolytic bacteria communities in the paddy soils were not significantly affected by management practices. Phylogeny analysis showed that all gel bands obtained represented genes from Pseudomonas. Additionally, correlation analysis and canonical correspondence analysis showed that C/N, C, and N were important factors that influenced the abundance and community structure of the proteolytic bacteria. These results suggest that proteolytic bacteria are indicators in organic management systems, depolymerize organic N and hence maintain soil sustainability.

Abbreviations: CM: conventional management; OM: organic management; DGGE: denaturing gradient gel electrophoresis; qPCR: real-time quantitative PCR detecting system; COFCC: China organic food certification center; CCA: canonical correspondence analysis     

2013年我国种植业化肥施用状况分析

【目的】我国农用化肥消费量大,数据来源不同,统计口径各异,行业内大多引用国家统计局公布的数据,但该数据无法推算出氮肥、磷肥、钾肥分类消费量。我国区域间、季节间、作物间化肥消费情况的报道很少,在调节化肥供需、指导化肥行业健康发展时显得依据不足。调查种植业化肥施用状况可以为指导肥料生产、供应提供重要依据。【方法】以农业部339个国家级基层肥料信息网点为依托,根据我国农业生产习惯和我国政府部门统计习惯,将一年分为三个用肥季,1 5月份为春耕季,6 8月份为夏播季,9 12月份为秋冬种季。在三个季节,每个网点随机调查30个农户的主要种植作物施用氮肥、磷肥、钾肥、复合(混)肥(包括配合式)量,经两级土壤肥料部门审核后,采用省份、相似种植区域、全国三级逐级加权平均的方法,推算了不同区域、不同季节、不同作物单位面积施肥量;再用作物单位面积施肥量、该作物全国种植总面积、样本中施肥面积占该作物种植面积的比例推算了作物全年、不同季节化肥施用量。同时,分析了主要作物、不同季节化肥施用状况以及供需平衡情况,不同季节、不同区域供肥情况和农民的购肥习惯。【结果】2013年我国种植业化肥施用量5498万吨(折纯下同),其中,氮肥(实物量)3382万吨,磷肥1175万吨,钾肥941万吨。粮食作物化肥总用量为2782万吨,占种植业化肥总用量的50.6%;其次是果树和蔬菜,三类作物占种植业化肥施用总量的82.8%,经济、园艺作物单位面积化肥施用量大于粮食作物。春耕、夏播、秋冬种化肥施用量分别占全年化肥施用量的34.2%、35.6%、30.2%。复混肥料和尿素是农民最常购买的两种肥料,从全年来看,农民施用复混肥料和尿素的样本数分别占总样本数的72.5%和71.6%,春耕、夏播、秋冬种农民购买尿素和复合(混)肥的样本数分别占该阶段样本数的70.9%和62.9%、84.9%和78.1%、56.6%和83.9%。春耕和夏播时期农民多数选用尿素,秋冬种多数选用复混肥料,东北、西北、华中南地区农民多选用尿素,华北、西南、华东地区农民多选用复混肥料。另外,我国氮肥、磷肥供应分别过剩1080万吨、680万吨,钾肥缺口370万吨,供需矛盾突出。氮、磷、钾养分配合式为15-15-15的复混肥样本数占农民选购复混肥总样本数的33.3%,说明复混肥养分结构不尽合理。【结论】建议国家进一步遏制氮肥、磷肥过剩产能,优化产品结构,大力推广科学施肥技术。     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

Variability in growth and nutrient accumulation in sorghum grown in waterlogged soils

Abstract

Sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is a potential crop for use in lowland paddy soils following rice in the Philippines. Little is known about the variability in sorghum germplasm with respect to yield potential in these soils, or the alterations in mineral uptake which might occur if late season rains resulted in waterlogging. Eight sorghum cultivars including the most widely used Philippine cultivar were grown after rice under flooded or non‐flooded conditions. Flooding was initiated 30 days after seeding and terminated when most cultivars were at or near the boot growth stage. Flooding markedly reduced dry matter production, and delayed bloom date on the average of 5.5 days. Grain yield was reduced about 57% over all cultivars. Early maturing cultivars were not reduced in days to bloom as much as the late maturing types, and there was a significant cultivar x treatment interaction for both bloom date and grain yield. Later maturing cultivars outyielded the other cultivars at physiological maturity in both flooded and non‐flooded conditions. Concentrations of the major nutrients N, P, K, Ca, Mg, and S were decreased in foliage at the boot stage due to flooding. The only nutrient to fall below published “critical” levels in leaf tissue, however, was N, and plants growing in these conditions showed classical N deficiency symptoms. Iron and Mn concentrations were significantly higher in foliage at the boot stage with flooding, but not high enough to be considered toxic. Most differences observed at boot still existed at maturity, but of less magnitude. Marked variability existed in the response among cultivars to waterlogging. It would appear that flooding tolerant genotypes could be selected which would improve existing cultivar choices for use in these difficult soils.     

Bacteria-grazing amoebae in situ in the rhizosphere

Summary An ultrastructural investigation of amoebae in situ in the rhizosphere showed that the protozoa are closely associated with soil aggregates and produce long pseudopodia that penetrate micropores. This could partly explain why bacteria are generally confined to the interiors of microaggregates. The presence of cytologically intact and partly digested bacteria in the food vacuoles indicates that rhizosphere bacteria are both ingested and digested by the amoebae. This digestion could lead to the recycling of P and N immobilized in rhizosphere microorganisms.     

我国主要梨园施肥现状分析

以国家梨产业技术体系为平台,对全国18个梨综合试验站744个主要梨园施肥种类、施肥时期、施用量和施用方式等进行调查。结果表明,全国范围内梨树施用的有机肥以猪牛羊杂粪为主,商品有机肥施用很少或几乎不施;施用的化肥以尿素和三元素复混肥为主,有的地区偏施尿素或三元素复混肥,复混肥中氮磷钾的比例较混乱,高磷高钾肥多。从施用时期看,以化肥作为部分基肥、果实膨大期追肥的现象较为普遍,而萌芽前追肥和花芽分化期追肥状况各地区差异较大。有机肥单位面积施用量和单株施用量差异较大,大多数梨园有机肥施用量不足,其中有4个试验站30% 左右的梨园不施有机肥;化肥的用量差异较大,盲目施肥或经验施肥现象严重。施肥方式以穴施和条施为主,施肥的深度差异较大。通过分析,指出各地梨树施肥存在的问题,以期为梨优质高产提供科学的施肥依据。