气候变暖背景下西北脆弱带近54年降水季节变化特征

利用西北脆弱带40个气象站点1961—2015年降水量数据资料,采用趋势线拟合、线性倾向估计、普通Kriging插值等数理分析方法,对西北脆弱带近54年的降水量季节变化特征进行了分析。结果表明:（1）随着全球变暖趋势越来越明显,西北脆弱带近54年间降水量总体呈减少趋势;（2）该区年均降水量空间变化大致是沿东南—西北方向呈现由多到少的过渡,年均降水量倾向率空间变化则大致沿东南—西北方向呈现由减少到增加的逐步过渡;（3）该区54年间四季降水距平变化趋势为春、夏、冬三季的降水量呈增加趋势,秋季降水量呈减少趋势,变化速率为夏季 > 冬季 > 春季 > 秋季。四季降水量的空间差异明显,大致都沿东南—西北方向呈现由多到少的逐步过渡趋势。     

气候暖干化背景下环渤海地区旱涝时空响应

[目的]在全球变暖背景下,为深入认识环渤海地区区域响应特征,进而制定防灾减灾政策,提高旱涝灾害应变能力。[方法]利用环渤海地区60个气象台站1961—2012年的实测气温、降水资料,采用线性趋势法、Mann—Kendall检验以及空间插值法揭示环渤海地区气候的时空变化特征;应用Z指数旱涝等级标准和区域旱涝指标分析该区域旱涝灾害的时空响应特征。[结果](1)环渤海地区近52a气候总体呈现暖干化趋势,年平均气温显著上升,增温速率为0.25℃/10a,且于1988年前后发生增温突变;年平均气温南高北低,大部分地区呈增温趋势,且南北增温程度差异不大。(2)降水量呈减少趋势,下降速率为10.37mm/10a;降水自东南向西北递减,沿海多于内陆,差异逐渐减小;(3)1988年后,环渤海地区旱涝灾害频率明显增加,其中旱灾显著增加,涝灾略有减少;空间上旱灾比例高于涝灾,且呈现出明显的干旱趋势。[结论]环渤海地区气候对全球气候变化有所响应,尤其是旱涝灾害,表现出一定的区域特征。     

近50年来甘肃省河西中部地区径流变化特征及驱动因素

[目的]对近50a来甘肃省河西中部地区径流变化特征及驱动因素进行分析,为该地区生态建设和社会经济的可持续发展提供科学依据。[方法]应用研究区径流数据,以年际极值比和变差系数反映径流的年际变化特征,运用数理统计方法开展研究。[结果](1)研究区年内径流呈单峰型,夏季所占比例最高,冬季最低;该区径流以降水量补给为主。(2)年均径流近年来呈减少趋势,丰枯变化较小,但与其海拔呈正相关;从西至东由减少趋势逐渐减弱至增加趋势明显。(3)年均径流突变性特征一致性较差,年际变化具有多尺度循环振荡周期,主要存在8和24a明显准周期,其中8a波动最强,其径流先后经历了"多—少—多—少……"13次循环交替,2010年之后径流再次减少,可能持续到2018年。(4)气温升高和降水量增加对该区径流变化产生影响,而人类活动对其影响微弱。[结论]研究区径流以降水补给为主,近50a其丰枯变化较小,从东到西由增加趋势转变为减少趋势,突变性特征一致性较差,具有8a显著周期,气温和降水主导径流变化。     

2015-2100年黄土高原四季气候变化的时空分布趋势预测

[目的]研究黄土高原2015—2100年四季气候的时空变化及趋势,为该区应对全球气候变化制定适应性策略时提供科学依据。[方法]基于27个GCMs 2015—2100年逐月气候数据集,利用Delta空间降尺度方法对该数据集在黄土高原地区进行降尺度处理并评价,最后采用距平、Mann-Kendall趋势检验和Sen’s斜率估计方法分析该区未来时期四季气候变化的时空分布特征。[结果]①所用27个GCMs,最适合模拟黄土高原未来时期四季月均温和月降水量降尺度的气候模式分别是NorESM1-M和GFDL-ESM2M模式。②2015—2100年该区四季均温只有典型路径(RCP)2.6情景下的春季、秋季无显著变化趋势,其余情景下均呈显著上升趋势;四季降水量只有RCP4.5和RCP8.5情景下的春季呈显著上升趋势,其余排放情景下均无显著变化趋势。③3种RCP情景下,四季均温在21世纪初期、中期和末期相比于气候平均值均是增加的,降水量只在春季均是增加的。④3种RCP情景下,四季均温和降水量趋势在空间分布上具有很大差异。[结论]黄土高原区域气候对全球气候变暖有显著响应,对于造成未来时期黄土高原区域特定季节下气候变化的成因等问题,还需展开进一步的研究。     

陕西省榆林市植被生态演变及其驱动机制

[目的] 研究陕西省榆林市植被生态演变规律以及驱动机制，为该区域生态恢复工程成效评价提供科学数据。[方法] 基于2000—2018年美国MODIS卫星植被指数产品MOD₁₃Q₁和像元二分方法对陕西省榆林市的植被生态系统进行反演，同时利用趋势分析法和相关性分析等方法研究气候条件和人为因素对植被生态变化的驱动机制。[结果] ①2000—2018年榆林市植被生态明显改善，主要表现为植被覆盖度在波动中呈现极显著增加趋势，年均增速1.47%/a；所辖各区县中吴堡县增加最大。南部黄土高原丘陵沟壑区植被覆盖度增速1.66%，高于北部风沙草滩区的1.17%。②2000—2018年，整体气候条件呈现暖湿化，表现为年降水量呈现很显著增加趋势，增加232.2 mm，增幅78.8%，年均增速10.7 mm/a；年均气温增加趋势不显著，增加0.3℃，增幅2.8%，年均增速0.11℃/a。年降水量与植被覆盖度呈现极显著正相关，年均气温与植被覆盖度相关性不显著，气候条件对于植被生态恢复起到了促进作用。[结论] 退耕还林工程和防沙治沙示范建设工程调整了产业结构，黄土高原丘陵沟壑区减少了水土流失，毛乌素沙地风沙草滩区流沙得到有效治理，生态建设效益显著。生态恢复工程是研究区植被生态恢复的主要驱动力。     

鄂尔多斯植被的NDVI 3g动态及气候响应

[目的]研究鄂尔多斯地区生态格局以及在全球变化下的自然演变规律,揭示中国西部矿区人工扰动生态环境的时空变化。[方法]利用1982—2012年GIMMS NDVI 3g数据集和年均气温、降水量等气象数据,分别进行最大值合成、反距离加权法插值、线性回归与变化率分析、相关性分析等处理,揭示植被覆盖的时空变化趋势下蕴含的植物生理学机理,及其对气温和降水变化趋势的响应特征。[结果]鄂尔多斯地区植被返青期(start of season,SOS)始于4月下旬,枯黄期(end of season,EOS)结束于11月上旬,植被生长期(duration of season,DOS)NDVI初始阈值为0.12,平均生长期为198d;31a间鄂尔多斯地区植被绿度变化率(slope)为0.0023,植被变化趋势逐像元回归分析表明研究区80.8%的植被有轻微改善;31a间鄂尔多斯地区NDVI变化与年均气温和降水量的相关性分别为0.054和0.400。[结论]31a间鄂尔多斯地区植被返青期有提前趋势,枯黄期有滞后趋势,生长期有延长趋势;研究区大部分区域植被均有轻微改善;年均气温与降水量均呈现升高趋势,NDVI变化受温度和降水的共同作用,且NDVI最大值增高与年均降水量增加相关性较高,与年均气温升高相关性较低。     

近50年来河南省气温和降水时空变化特征分析

在全球变暖大背景下,对河南省近50年来气温和降雨的时空变化与突变特征进行了分析研究。基于河南省17个气象站1965—2014年的日平均气温和逐日降水资料,采用气候倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall秩相关检验、Morlet小波分析、Kriging空间插值等方法,分析研究了河南省近50年来的气温和降水量时空变化特征。河南省近50年来平均气温总体呈增暖趋势,气候倾向率为0.19℃/10a(p0.01),春季升温最快,秋冬次之,夏季气温趋势反而略有下降,年均气温在80—90年代有短暂下降,90年代后开始变暖;河南省降水量整体略呈增加趋势,但变化趋势不明显,气候倾向率为2.8mm/10a(p0.05),夏季降水量增加较快,春秋降雨量略有减少。近50a来年降雨量经历了增—减—增—减的变化,60年代到80年代增加,80年代到90年代中旬减少,90年代到21世纪初再次增加,2003年至今持续减少。河南省气温存在27年的强显著周期,此外还有15a的周期变化;而降水量则存在12a的显著周期,此外还有5a和30a的周期。空间分布上,气温有东南高西北低的特点,且中部升温更快;降水量则南多北少,南部有减少趋势,中部、东部有增多趋势。     

中国不同农业区气温和降水时空演变格局分析

为阐释中国不同农业区的水热资源时空演变格局,利用1961—2017年全国613个基本气象站平均气温、降水量月值资料,借助趋势分析、Mann-Kendall突变分析、线性回归分析等方法,结合农业区划,对中国及各农业区气温、降水量时空变化特征进行了研究。结果表明:1961—2017年,中国气温转暖趋势明显,平均增温率为0.249℃/10 a,1996年发生增暖突变,同时增温趋势自东南向西北递增,全年增暖在北方最为显著;降水量于2015年发生"由减转增"的趋势突变,但整体变化趋势并不显著。各农业区气温均表现为显著上升态势,且增温速率北方大于南方、西部大于东部,又以青藏地区增温最为突出,2000年后各区偏暖幅度增大;除黄土高原农业区年降水量有不显著减少趋势外,其余各农业区年降水量呈现增势,尤其2011—2017年"湿化"明显。各农业区四季气温、降水量时空分布格局的变化有显著差异,其中青藏高原农业区春、冬季暖干化突出,北方干旱区夏季暖湿化明显,中南、东北地区以夏、秋季减湿为主,东南地区基本存在全年暖干趋势。     

柳河流域近54a降水时空演变特征分析

结合柳河流域11个降水站点1963—2016年近54a实测降水数据对其降水时空变化特征进行分析.分析表明:流域内年降水递减趋势不显著但汛期降水呈现显著递增变化,年降水突变点主要集中在1970、1980及1990年代.降水量从东南向西北逐步递减变化,降水空间总体呈现10a丰、枯变化周期.     

内蒙古地区1960-2016年气温和降水特征及突变

利用内蒙古地区1960—2016年45个气象站的逐月气温和降水量数据,通过线性倾向估计、径向基函数插值法、累积距平、滑动t检验、Mann-Kendall法和小波分析,研究了内蒙古气温和降水量的时空变化特征和突变现象。结果表明:内蒙古近57年来气温呈显著上升趋势,明显高于全球年均温增温率,达0.38℃/10 a,且在1987年发生增温突变;四季气温中,春季和冬季均温升高对年均温上升贡献度最大;年均温和季均温年代际变化呈明显的增暖趋势,年均温、季均温在1990—1999年开始变暖;内蒙古年均温和增温率二者分布规律相同,即:东部 < 中部 < 西部。内蒙古年降水量呈不显著上升趋势,年降水量倾向率自西向东呈现出增—减—增的趋势,降水量最少的年代为2000—2009年,降水量最多的年代为1990—1999年,降水量增率为0.47 mm/10 a,且在1999年发生由丰水到枯水、2011年发生由枯水到丰水的两次突变;两季降水量中,内蒙古雨季降水量呈减少趋势,非雨季降水量呈增加趋势,且增加量和减少量均为东部 > 中部 > 西部。小波分析显示,1960—2016年内蒙古年均温变化以15 a的周期为最强;年降水量变化以11 a的周期为最强。通过以上分析,1960—2016年内蒙古气候正在由暖干化向暖湿化转型。     

Nutrient distribution around roots of Brachiaria,maize, sorghum,and upland rice in an Andisol

Plants grown on Andisols often have an insufficient phosphorus (P) supply, since active aluminium (AI) and iron bind P in low available forms to the plants. The objectives of the present studies were to examine the differences in growth associated with the P-uptake ability among four Gramineae, to determine which P-forms are utilised, and to relate plant growth to the distribution of nutrients in soil close to the roots. Rhizosphere soil was separated from bulk soil by using a rhizobox system. Shoot and root yields and nutrient contents of maize (Zea mays L.), Sorghum bicolor (L.), Brachiaria dictyoneura (Stapf), and upland rice (Oryza sativa L.) were determined after cultivation in rhizoboxes for 105 d. Soil was sampled at increasing distances from the roots and analysed for P compounds, other nutrients, and pH. Maize gave the highest yield by using P reserves in its large seeds, resulting in the greatest depletion of K in the root soil of maize. Brachiaria showed the highest efficiency while upland rice the lowest in using soil P, respectively. The amounts of Bray-2 P and acetic acid-extractable P were significantly lower in root soil compared to bulk soil. Soil pH increased in the root soil of all crops, mainly around the Brachiaria roots.     

番茄对氮磷钾及中微量元素的吸收规律研究

通过田间试验研究了番茄生长过程中对氮、磷、钾及中微量元素的吸收分配规律。通过试验,测定番茄各个时期根系、茎秆、叶片、果实中氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌的含量,旨在发现番茄各时期矿质元素的吸收规律。研究表明:随番茄生长发育的进行,氮、磷、钾及中微量元素在根、茎、叶中的分配率均呈降低的趋势,而果实中各元素分配率持续提高。至番茄成熟期果实中氮、磷、钾分配率分别达44.89%、56.73%、54.25%,钙、镁分配率分别达19.9%、53.9%,铁、锰、铜、锌分配率分别达31.8%、19.0%、27.8%、9.0%。番茄全生育期吸收钾最多,氮次之,磷最少,全生育期对氮、磷、钾吸收比例为3.0∶1.0∶4.7;对钙、镁吸收比例为8.1∶1;番茄全生育期对铁需求较大,锌、锰次之,铜最少,吸收比例为38.6∶2.9∶1∶2.0。     

山水林田湖海多维测度环境影响与时空分异——以广西北部湾为例

[目的] 揭示山水林田湖海各要素之间的耦合协调效应关系及其驱动力因素，为更精准地开展陆海统筹生态修复工作提供科学依据。 [方法] 以广西北部湾为研究区，运用综合评价指数、耦合指数、协调指数、灰色关联指数(“4C指数”)，从山、水、林、田、湖、海6个子元素构建评价单元体系，揭示其各要素间的相互作用、综合发展水平、耦合协调情况，分析广西北部湾山水林田湖海生命共同体耦合协调分异特征及其驱动因素。 [结果] ①2005-2020年，广西北部湾山水林田湖海生命共同体综合评价指数上升了0.246 6，具体表现为：水系统＞林系统＞海系统＞湖系统＞田系统＞山系统。 ②2005-2020年广西北部湾耦合协调度上升了0.160 5，其类型表现为：初级协调-中级协调-良好协调的耦合协调演变过程。 ③灰色关联度高的是水系统和田系统及其子指标，灰色关联度分别为0.666 7，0.634 1。 [结论] 广西北部湾山水林田湖海生命共同体的主要驱动因子是水田系统和田系统。未来研究需以田、湖、水系统综合整治入手，发展海洋特色产业，注重海洋生态修复，减少山、田、湖系统对区域发展的制约，强化生态资源的保护，使其向可持续方向展开。     

广西山水林田湖生命共同体的耦合协调性评价

[目的] 分析区域山水林田湖生命共同体各要素的耦合协调状态,为更精准开展国土空间规划、生态修复和自然资源要素综合监测提供科学依据。[方法] 以综合评价指数、协调度指数、耦合度指数和关联度指数为基础构建评价分析框架。基于PSR模型,从“山、水、林、田、湖”5个方面构建评价指标体系,运用综合评价模型、耦合协调模型和灰色关联模型探究广西壮族自治区2005—2017年山水林田湖生命共同体的耦合协调时空分异特征及其驱动因素。[结果] ①山水林田湖生命共同体的综合评价指数由2005年的0.918上升至2017年的0.931,具体表现为：水系统 > 田系统 > 林系统 > 湖系统 > 山系统。②山水林田湖生命共同体的耦合协调度由2005年的0.909下降至2017年的0.861,虽然为良好耦合协调状态,但有下降态势。两要素间耦合协调度较高的为“水—田”,3要素间较高的为“水—林—田”,4要素间较高的为“水—林—田—湖”。③影响山水林田湖生命共同体耦合协调发展的主要驱动因素是水要素,灰色关联度为0.723,具体指标因子为水土流失治理。[结论] 山水林田湖生命共同体是一个开放性的“山水林田湖+”的概念范畴,可依据各要素的典型性进行耦合叠加重组,其中水要素是山水林田湖生命共同体各要素耦合关联的核心,水土流失治理是关键因素。广西区内山水林田湖生命共同体综合水平虽然有所改善,但耦合协调情况不容乐观,应以水土流失治理为出发点,串联山水林田湖各要素,进行统筹规划与生态整治,搭建自然资源要素综合监测与质量管理体系,提高耦合协调状态,实现高质量的可持续发展。     

不同氮、磷、钾、钙水平对香水百合切花品质效应的研究

以盆栽香水百合为试验材料,用氮、磷、钾、钙四因素四水平L16(44)正交试验设计方法,测定了百合切花形态、瓶插寿命、花瓣中的超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖、可溶性蛋白质含量等指标,以期探讨配比施肥对香水百合切花品质的影响。结果表明,以施用氮肥300 mg/kg、磷肥100 mg/kg、钾肥150 mg/kg、钙肥120 mg/kg配比处理最佳,提高了百合的株高、花径叶面积,延长了切花瓶插寿命,维持了花瓣中SOD活性在较高水平,还减缓了瓶插期间花瓣中可溶性糖、可溶性蛋白质的下降。在瓶插3个时期内切花SOD活性、可溶性糖、可溶性蛋白质含量均与氮、磷、钙营养呈正相关,而与钾营养呈负相关。     

中高地力水平下谷子N、P、K肥效应研究

为明确夏谷生产中不同地力水平下的施肥效应和最优施肥量,本试验在中高地力水平下开展谷子“3414”氮、磷、钾肥肥料效应研究。结果表明,施用氮、磷、钾肥能显著提高谷子产量,在中高地力水平下平均增幅分别为21.4%和12.7%,其中氮肥增产效率分别为20.2%和7.9%,磷肥增产效率分别为6.6%和12.6%,钾肥增产效率分别为11.3%和13.8%,表明在中地力水平下氮肥增产效率最高,高地力水平下磷钾肥的增产效率显著高于氮肥。氮、磷、钾肥间存在明显的交互作用,在中地力水平下,氮磷间存在抑制作用,氮钾和磷钾间存在促进作用;在高地力水平下则均存在抑制作用。氮、磷、钾肥的平均偏生产力在中高地力水平下分别为42.1、50.4、200.0和56.4、72.4、283.8 kg·kg^-1,表明高地力水平下的氮、磷、钾肥偏生产力均高于中地力水平。氮、磷、钾肥的农学效率在中高地力水平下分别为7.6、2.8、14.6和3.5、7.2、28.3 kg·kg^-1,表明氮肥农学效率以中地力水平下最高,磷钾肥农学效率则以高地力水平下最高。通过建立肥料与产量的三元二次施肥模型得出在中高地力水平下谷子氮、磷、钾肥最佳施肥量分别为N 189.3 kg·hm^-2、P₂O₅ 61.1 kg·hm^-2、K₂O 45.0 kg·hm^-2和N 141.2 kg·hm^-2、P₂O₅ 180.0 kg·hm^-2、K₂O 45.0 kg·hm^-2。综上,在谷子中地力水平下,氮肥增产效果最好,应提高氮肥的用量和比例;在高地力水平下,磷钾肥增产效果较好,应提高磷钾肥的用量和比例。本研究结果为夏谷不同地力水平下施肥效应提供了理论依据和技术支持。     

入侵植物豚草与本地植物马唐对土壤肥力与酶活性影响的比较

通过同质园试验比较研究了外来入侵植物豚草与本地植物马唐对土壤肥力及3大类酶活性的影响.结果表明: 与本地植物及空白对照相比, 豚草显著提高了入侵地的土壤有效养分含量, 特别是有效钾含量是空白对照区和本地植物马唐区的3.6倍和1.3倍.与空白对照区和本地植物马唐种植区相比, 豚草种植区的土壤酶活性亦显著提高.外来入侵植物豚草在入侵地形成新的关系过程中, 比本地植物马唐能更快地提高土壤有效养分含量及酶活性, 从而实现较短时间内通过提高土壤肥力, 形成对自身生长有利的土壤环境来帮助其竞争入侵.     

Soil ecological study on dynamics of K,Mg, and Ca,and soil acidity in shifting cultivation in Northern Thailand

Abstract

Soil degradation caused by excessive land use is presently one of the major constraints on sustainable agriculture in the mountainous area of northern Thailand. In order to obtain basic information about soil fertility problems involved in the transition from traditional shifting cultivation to more intensive upland farming, the dynamics of K, Mg, and Ca, and soil acidity in the farming systems of both Karen and Hmong/Thai peoples were investigated. In the fields that lay fallow for more than 5 y, the soils were highly acidic and poor in exchangeable bases, mainly due to the fact that the fallow vegetation rapidly absorbed inorganic bases (K, Mg, and Ca) in the soils. In the fields both under fallow and cropping within 3 y after the slash and burn practice, the high acidity observed in the soils at the fallow stage seemed to be alleviated by ash input with high alkalinity. The aboveground biomass ranged from 9 to 10 t ha^?1 in the 8 y fallow field and the sum of inorganic bases and alkalinity, which were expected to be added to the soils with ash input, ranged from 3 to 4 kmol( + ) ha^?1 or kmol(-) ha^?1 , respectively. In the fields under continuous cultivation for more than 4 y after the slash and burn practice, the subsoils showed a more acidic nature than in the fields immediately after burning. Judging from the high concentrations of inorganic bases in the soil solution from the subsoils, the decrease of the content of exchangeable bases and resulting soil acidification might have proceeded through leaching loss of these bases. Among the exchangeable bases in the soils, Ca and Mg were generally predominant and K occurred as trace. Comparison of the total contents of the bases with the contents of exchangeable ones showed that most of Ca occurred in an exchangeable form while most of K and Mg occurred in the nonexchangeable forms in the soils. Therefore, Ca was likely to be readily depleted along with soil acidification in continuous cultivation.     

离子强度、Cd2+和pH对生物碳吸附西玛津的影响

本研究考察了离子强度、重金属(Cd₂ )和pH对200 °C和400 °C下制备的玉米秸秆生物碳(分别记作CS200和CS400)吸附西玛津的影响。结果表明,炭化程度较高的CS400对西玛津的吸附能力(log K_oc)高于炭化程度较低的CS200,因为CS400具有较强的疏水性、较多的芳香碳且较大的比表面积。尽管H-键作用可能会发生,但是CS400的主导吸附机制为疏水作用、电荷转移(π-π*)作用和孔填充作用,而CS200的主导吸附机制为分配作用。两种生物碳对西玛津的吸附几乎未因离子强度增大和Cd₂ 的存在而受到影响,表明西玛津和生物碳之间未发生离子交换和Cd₂ 并没有起到键桥离子的作用。低的pH有利于两种生物碳对西玛津的吸附。负载西玛津后,CS400的zeta电位显著降低证实了电荷转移(π-π*)的重要作用,而CS200的zeta电位降低不明显说明分配作用为主导。Cd₂ 的存在几乎未改变两种生物碳吸附西玛津的zeta电位表明特定位点的表面吸附并不是生物碳吸附Cd₂ 的主导机制。离子交换可能是生物碳吸附Cd₂ 的主导机制,这也很好解释了CS200比CS400吸附更多的Cd₂ 和Cd₂ 的存在对两种生物碳吸附西玛津几乎未产生影响的原因。     

赣州市山水林田湖草生态保护修复问题识别和技术探析

开展山水林田湖草生态保护修复是生态文明建设的重要内容,是贯彻绿色发展理念的有力举措,也是破解当前生态环境与经济发展之间难题的必然要求。结合赣州市山水林田湖草生态保护修复试点项目,在对区域特点分析及主要生态问题识别的基础上,探析了生态保护修复工程实施路径及技术策略,阐述了山水林田湖草生态保护修复试点工程成效,提出了现阶段需解决的生态保护修复技术重点,以期进一步提升生态系统服务功能,持续改善区域生态环境质量,助推江西国家生态文明试验区建设,为类似项目的实施提供借鉴。