A novel approach to studying the effects of temperature on soil biogeochemistry using a thermal gradient bar

The temperature dependence of chemical reaction rates and microbial metabolism mean that temperature is a key factor regulating soil trace gas emissions and hydrochemistry. Here we evaluated a novel approach for studying the thermal response of soils, by examining the effects of temperature on gas emissions and hydrochemistry in (a) peat and (b) soil from a Sitka spruce plantation. A thermal gradient was applied along an aluminium bar, allowing soil to be incubated contemporaneously from 2 to 18 °C. The approach demonstrated clear differences in the biogeochemical responses of the two soil types to warming. The peat showed no significant emission of CH₄ at temperatures below 6 °C, while above 6 °C, a marked increase in the rate of release was apparent up to 15 °C (Q₁₀ = 2.5) with emissions being similar between 15 and 18 °C. Conversely, CH₄ emissions from the forest soil did not respond to warming. Nitrate availability in the peat decreased by 90% between 2 and 18 °C (P < 0.01), whereas concentrations in the forest soil did not respond. Sulphate availability in the peat decreased significantly with warming (60%, P < 0.01), while the forest soil showed the opposite response (a 30% increase, P < 0.01). Conventionally, thermal responses are studied by incubating individual soil samples at different temperatures, involving lengthy preparation and facilities to incubate samples at different temperatures simultaneously. Data collected on a given thermal response is usually limited and thus interpolated or extrapolated. The thermal gradient method overcomes these problems, is simple and flexible, and can be adapted for a wide range of sample types (not confined to soil). Such apparatus may prove useful in the optimization of management practices to mitigate the effects of climate change, as thermal responses will differ depending on land use and soil type.     

哈达门森林公园的旅游气候资源

地处阴山山系中段大青山脉林区的哈园，其气候区划为我国中温带亚干旱气候类型。就整体而言，四季分明，内陆气候特征强烈；但因巨大阴山山地效应，年降雨量超过４５０ｍｍ，植被繁茂，形成多种多样的小气候环境，以高山环境、森林环境及峡谷环境为代表，它们冷暖干湿分异形大。气候的多样性，可满足旅游者的不同要求，产生了非凡吸引力，为哈园开发建设的宝贵自然资源之一。     

祁连山东部冰雹气候特征及防雹实例效果分析

运用统计学方法对祁连山东部武威市的五站近50a的冰雹资料、历史天气图和卫星云图进行了分析,得出了祁连山东部冰雹天气的地理分布规律、气候特征以及冰雹天气产生的环流形势和云图特征,做出了冰雹易发区的冰雹路径图。同时分析了近几年的防雹实例的效果,结果表明:取得了良好的社会和经济效益。     

东北春玉米全生育期气候适宜度评价

适宜的气候要素是保障东北春玉米健康生长和高产稳产的基本条件。依据温、光、水气候要素对春玉米生长的影响,分别构建温度、日照和降水适宜度模型,引入有效降水提高模型精度,再基于有效降水和实际降水将三种气候要素耦合建立综合气候适宜度模型Ⅰ和模型Ⅱ,并利用1994—2013年有效气象、物候数据和2003—2010年像元尺度大田玉米生长状况时序遥感监测信息对海伦和泰来两个典型东北农业台站进行模型测试检验,将最适用模型应用于东北三省玉米典型种植区以估算2008与2009年25个站点不同生育期各气候要素适宜度。检验结果表明,“基于有效降水的模型Ⅰ”所估算的全生育期综合气候适宜度与NDVI、EVI的相关系数(0.58、0.29)均优于“基于实际降水的模型Ⅱ”(0.52、0.18),融合有效降水信息的模型Ⅰ更能有效捕获气候要素对春玉米生长胁迫现象。应用结果显示,模型Ⅰ估算的2008和2009年东北春玉米全生育期综合气候适宜度分别为0.67和0.56,与该地区2008年春玉米实际产量高于2009年表现一致;两年间东北三省春玉米各气候要素适宜度总体表现为温度>日照>有效降水;辽宁与吉林的温度、有效...     

西藏日喀则地区马铃薯气候适宜度模型分析及其时空变化特征研究

基于日喀则地区7个国家气象站1980—2021年逐日气象数据,分析构建了高原马铃薯气温(T)、光照(S)、水分(W)、气候(C)适宜度评价模型并对其时空变化特征进行分析,结果发现：近42年日喀则地区S平均值为0.82,呈逐年弱下降趋势,T、W、C适宜度平均值分别为0.79、0.64、0.61,均呈逐年上升趋势;马铃薯全生育期的光热资源都在最合理区域(S、T≥0.7),满足了其长发育需求。W在播种～出苗期(W=0.62)、开花～成熟期(W=0.44)呈现较低水平,是制约日喀则地区马铃薯生长发育的最主要因素;T、S空间分布较均匀,且呈现自西向东、自南北向中递增趋势,W空间分布不均匀。桑珠孜区—南木林县一带地区为马铃薯综合气候适宜度高值区(C>0.6),适宜大力发展马铃薯产业。由本文建立的日尺度气候适宜度评价模型得出的年际变化和区域特征结果与实际情况比较一致,为了解气候变化下日喀则马铃薯生长发育适宜度的时空变化提供依据。     

气候变化对陇东冬小麦生态影响特征研究

对黄土高原比较有典型代表性的残塬"董志塬"的变暖及冬小麦生态响应特征进行研究,发现"董志塬"近35 a来年平均增温线性趋势达0.0505℃,增温表现出平均气温、最高气温、最低气温同时上升,且冬春季增温速度最快,秋季次之,夏季增温最平缓;增温对冬小麦的生态影响主要体现在全生育期(线性趋势0.91 d/a)、越冬期(线性趋势0.85 d/a)显著缩短,春季发育期普遍提前(返青期以0.57 d/a的线性趋势提前,拔节期以0.42 d/a的线性趋势提前,成熟期以0.48 d/a的线性趋势提前),而春季各发育期间间隔日数并未出现缩短的趋势.认为气候变暖对当地农业生产有利有弊,气候变暖,尤其冬春气温显著升高将导致越冬期土壤水分损耗增大,春旱加剧,不利于春季农业生产;另一方面冬小麦全生育期缩短,成熟期提前,能有效提高复种指数和土地利用率.     

黄河源区湖泊水环境特征及其对气候变化的响应

为了掌握青藏高原东北部湖泊水环境状况和气候变化特征,特地开展了青海境内黄河源区湖泊现状调查,结果发现黄河源区湖泊呈现水位升高和水量增大现象。收集近50年来气候资料得到:区域气候整体处于气温升高,降水趋减的态势,近几年降水呈现增多;区域内部有效降水存在差异:东部有效降水逐步减少,西部玛多有效降水呈逐年增大。湖泊水位升高的水源主要来自气候降水。应与区域气候波动周期的丰水阶段有关。     

气候变暖对甘肃夏秋作物产量的影响

通过对甘肃省日平均气温≥0℃积温与冬小麦、春小麦产量及≥10℃积温与玉米产量的关系进行对比分析,得出≥0℃和≥10℃积温与旱作区和灌溉区的冬小麦、春小麦和玉米产量呈显著的正相关;旱作区冬小麦产量与秋春季降水量呈较显著的正相关。气候变暖使农作物生育期热量资源增加,有利于作物产量提高;但是,由于河东降水量呈减少趋势,限制了热量资源增加所能发挥的作用,影响夏秋作物产量的提高,气候变暖的负面影响显现。     

近50a来黑河流域气候变暖对农业生产的影响

利用1960～2009年间黑河流域及其周围15个气象站点的逐月气温观测数据,运用多年趋势线法、Mann-Kendall法、小波分析等方法,对黑河流域气候变化进行了研究。结果表明:近50年来黑河流域气温总体呈增加趋势(β值为0.027℃/a),线性增长率为0.28℃/10a,相当于50年中气温升高了1.4℃,其中20世纪70～80年代气温上升缓慢,至20世纪90年代以后气温显著上升;空间分布上,年均气温变化呈现出由西向东逐渐增温的趋势,其中流域中上游东部和下游地区气温升温幅度较大,以中游民乐和下游额济纳旗最为显著;流域年均气温变化存在着10～15年左右的主振荡周期和6年左右的次振荡周期,其中以13年左右的振荡周期最强;流域年平均气温在1987年发生突变,之后进入偏暖期;同时进一步分析了气候变暖对农业生产的影响,为合理利用本地气候资源提供参考依据,使流域农业得到持续稳定的发展。     

近53年青海省气候变化与粮食产量及气候生产潜力特征

利用青海省1961-2013年年平均气温、年降水量等资料,分析了青海省气候变化的特征,应用Thornthwaite Memorial 模型估算了青海省气候生产潜力,探讨了气候生产潜力与粮食产量的关系。分析结果表明,1961-2013年青海省年平均气温显著升高,年平均气温升温率达0.40 ℃10a-1;降水量也呈现增加趋势,增幅为6.0 mm10a-1;日照时数和相对湿度呈现减少趋势。自2002年以来的近10年期间,粮食总产量和气候生产潜力变化趋势有一定相关性且气候生产潜力从2002年开始有突变（r=0.29,P＜0.05）。近53年青海省气候生产潜力在323.39～478.48 gm-2a-1之间,年际间变化波动较大,呈现较弱的增加趋势,增加率为0.914 gm-2a-1。