基于GIS的邯郸市干热风时空变化特征分析

利用1971～2010年邯郸地区16个气象台站的日最高气温、14:00时空气相对湿度和14:00时风速的观测资料,研究了邯郸市干热风发生日数和干热风天气过程发生次数的时间和空间分布特征,并利用Morlet小波分析方法探讨了邯郸干热风发生日数的周期性。结果表明:邯郸市轻度、重度干热风的年平均发生日数分别为2.6 d和1.4 d,在空间分布上自西北到东南逐渐减少;轻度、重度干热风天气过程的年平均发生次数分别为0.9次和0.5次;从1971年至2010年,轻度和重度干热风发生日数的年际变化很明显,均呈先减少后增多的变化趋势;轻度干热风年平均发生日数的变化存在3.5年和2.0年的周期,重度干热风年平均发生日数的变化存在3.0年和2.0年的周期。     

西藏“一江两河”耕地生态安全时空格局与障碍诊断

基于青藏高原农业活动对耕地生态系统的影响，针对青藏高原耕地生态安全面临的问题，从压力-状态-响应（Press-state-response，PSR）概念模型出发，提出由3类要素、13种指标所组成的耕地生态安全评价指标体系，构建西藏“一江两河”地区耕地生态安全评价模型，分析1985—2013年期间耕地生态安全的时空演变格局，探讨不同区域耕地生态安全的障碍因素。结果表明，西藏“一江两河”地区农业活动强度较大，尤其2000年以来，化肥、农药的成倍施用给生态安全带来巨大的隐患。20世纪，各县耕地生态安全基本处于“优秀”水平；2000—2010年，各县耕地生态安全等级下降，逐步向“差”转化；2010年以后，耕地生态安全有所改善，逐渐恢复为“优秀”或“良好”。整体来看，“一江两河”地区耕地生态安全水平较为一致，仅个别县域生态安全水平较为落后。区域耕地生态安全障碍因子具有相似性和差异性双重特征，单位面积氮肥、磷肥施用量是限制耕地生态安全的主要障碍因素。本研究揭示了高原地区耕地生态安全的演变过程，可为制定差别化的生态安全调控策略提供依据。     

红花吸收矿质元素及其在器官中分配研究

以红花株系‘2-3’为材料,通过检测红花幼苗期、花蕾期、成熟期不同器官N、P、K、Na、Ca、Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd等矿质元素含量,探计了红花生长过程对矿质元素的吸收及吸收后矿质元素在不同器官中的分配特点。结果表明:不同生育时期红花对矿质元素吸收、器官分配差异明显;不同生育时期不同器官N、P、K含量不同,幼苗期叶中N含量最高,茎中P、K含量较高,从幼苗期到成熟期N、P、K向花和蕾转移,根、茎、叶N、P、K含量呈下降趋势,而花中K含量上升最快;N、P、K需求量高于Fe、Mn、Cu、Zn等元素,氮磷钾三元素比较,花蕾期累积能力为P> K> N,成熟期累积能力为P> N> K,Na在红花的根和茎中累积能力最强,Ca在叶中累积能力最强,Fe和Cu在幼苗期累积能力最强,Fe、Cu、Zn在花蕾期和成熟期均以花蕾和种子生长中心累积能力最强。     

1961—2018年黑龙江省干湿气候的时空格局特征

黑龙江省作为中国粮仓和东北亚生态屏障,旱涝对该区域农业生产及生态安全具有重要影响。为明确区域气候干湿状况的时空格局特征,根据黑龙江省62个气象站点1961—2018年逐日降水量资料,采用标准化降水指数(I_(SP)),利用气候趋势、Mexican Hat小波分析、经验正交函数(EOF)等方法,分析了黑龙江省近60年的气候干湿时空格局特征。结果表明:1961—2018年,黑龙江省年尺度标准化降水指数(I_(SP12))值在波动中呈微弱的增加态势,气候状况总体表现为湿润化趋势;季节尺度上,春季、秋季、冬季的气候均呈湿润化趋势,其中春季和冬季湿润化趋势较明显,均通过了0.01水平显著性检验,夏季总体呈不显著的干旱化趋势。年尺度I_(SP12)存在7 a主周期、28 a次周期,春季I_(SP3)(3个月尺度的I_(SP)值)存在24 a主周期,夏季I_(SP3)存在7 a主周期,秋季I_(SP3)存在7 a主周期、3 a次周期,冬季I_(SP3)存在28 a主周期、2 a次周期。且在未来一段时间内,黑龙江省年和季节气候在其主周期内均将处于湿润期。年气候干湿状况的空间变化具有3种典型模态,4个季节则均具备2种典型模态,年和四季的第一典型模态对应的典型场分布均为正值,具有全局一致型的空间变化特征,年季节尺度的气候整体干湿变化基本同步。松嫩和三江两大平原区是区域气候干湿变化的敏感区域。     

低分子有机酸对贵州黄壤龙葵吸收镉的影响

[目的]探讨低分子有机酸对龙葵吸收镉(Cd)的影响,以期为提高贵州地区黄壤重金属污染的植物修复效率提供科学依据.[方法]采用盆栽试验种植龙葵,待龙葵生长60 d后,将不同浓度的低分子有机酸(柠檬酸、苹果酸和酒石酸)及其复合处理(柠檬酸+苹果酸、柠檬酸+酒石酸)以溶液形式加入土壤,以添加500 mL去离子水为对照(CK),1个月后收获植株样品并采集土壤样品,分析不同处理对龙葵生长及吸收转运重金属Cd的影响.[结果]柠檬酸添加量为2.5 mmol/kg时龙葵单株生物量最高,较CK显著增加6.75%(P<0.05,下同),其他处理的生物量均低于CK.3种有机酸均能强化龙葵根、茎、叶和果实对Cd的吸收,表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,各部位的Cd含量表现为叶>茎>根>果实,且均在苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时达最大值,分别为CK的1.68、1.53、1.21和1.32倍.添加2.5 mmol/kg酒石酸和5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的累积量较高,二者显著高于其他处理.添加柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵对Cd的转移和富集能力,作用表现为苹果酸>酒石酸>柠檬酸,其中,添加5.0 mmol/kg苹果酸时龙葵对Cd的富集系数最大,为12.81.相对于单一有机酸处理,复合有机酸处理对龙葵富集Cd的能力无明显优势.[结论]添加适当浓度的柠檬酸、苹果酸和酒石酸均能提高龙葵各部位对Cd的吸收及土壤Cd从地下向地上部转移的能力,促进龙葵对Cd的转移和富集;其中苹果酸添加量为5.0 mmol/kg时,龙葵对Cd的累积量相对较高且富集系数最大,对土壤中Cd的植物修复效果最好.     

基于GIS与RS的北方防沙屏障带生态系统格局演变

研究北方防沙屏障带生态系统格局演变特征,对加强屏障带建设、改善生态环境具有重要意义。以北方防沙屏障带为研究区,根据2005、2010、2015年MODIS遥感影像,将北方防沙屏障带生态系统类型划分为森林、草地、湿地、农田、城镇、荒漠和裸地7类。采用空间统计、转移矩阵、景观指数分析法、PNTIL模型等方法,对北方防沙屏障带2005—2015年生态系统类型时空演变特征进行分析。结果表明,2005—2015年北方防沙屏障带生态系统整体呈稳定状态;从分屏障带看,内蒙古防沙屏障带荒漠面积明显减少,塔里木防沙屏障带森林面积迅速增加,而河西走廊防沙屏障带草地面积明显增加;从正/逆转换方向来看,屏障带内农田、城镇、荒漠及裸地生态系统正向转换率高于逆向转换率。10年间,在景观水平上,北方防沙屏障带斑块数量、斑块密度呈减少趋势;在类型水平上荒漠景观整体呈现破碎化萎缩的趋势特征,森林、草地向形状简单化的方向发展。研究表明,2005—2015年,北方防沙屏障带生态总体向好,治沙效果明显,但局部仍面临较大压力。     

农田土壤含水率空间变异的时变特性研究

农田土壤含水率的空间时变特性对土壤墒情监测及灌溉预报有重要影响。在天津市武清区北靳庄和西吕村两个试区布置两套墒情监测系统,每套系统包括1台基站、3个测点,每个测点连接两个土壤水分传感器(埋设于地表下30和60 cm处)。测得两个深度的土壤含水率数据,利用线性公式计算得0～60 cm平均含水率,利用统计学方法分析土壤含水率的变异系数(C_V)随时间的变化特性,分析试区测点土壤含水率之间的相关关系。结果表明,C_V随时间有显著的变化,C_V变化较大时,相应时段的土壤含水率较小,通常为灌溉时期;C_V较小时,土壤含水率较大,普遍为降雨量较大时期;本试区C_V呈弱变异和中等变异;相关系数在一定程度上能够反映空间变异性大小,随着研究尺度的增大,测点之间土壤含水率的相关系数在减小。     

湘西州植烟土壤有效铜时空变异特征研究

以湘西州2000年和2015年两个年份采集的土壤样品有效铜数据为研究对象,其中2000年土壤样品为446个,2015年为1 242个,采用经典统计学和地统计学的方法分析了湘西州烟区土壤有效铜的描述性统计特征、时空变异格局。结果表明,从基本统计特征和分布频率来看,15年间湘西州植烟土壤有效铜含量均值由1.05 mg/kg上升到1.89 mg/kg,上升幅度达80%,不同等级的土壤样品有效铜分布频率变化较大,与2000年相比,2015年土壤有效铜适宜等级的样品比例减少了32.35个百分点。同时,极低、低、高和极高等级的样品比例分别增加了1.93、1.49、12.00和16.93个百分点,表明烟区土壤有效铜含量增加的同时,呈现出两极分化的特点。从时空变异来看,15年间,土壤有效铜块金效应增大,随机性因素对土壤有效铜空间变异影响增强,土壤有效铜分形维数减小,表明有效铜呈现出更多较大尺度上的变异特点。从时空分布的变化来看,2015年土壤有效铜含量高和极高等级的面积增加明显,分别增加了33.94%和10.94%;而适宜等级则大幅下降,比2000年下降了45.01%。     

基于多源遥感数据的河套灌区干旱时空演变特征

利用中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）验证了2015—2016年土壤水分主动-被动微波数据集（SMAP）在河套灌区的适用性，基于土壤水分亏缺指数（SWDI ）和干旱周百分比（PDW）分析了作物生育期内灌区农业干旱时空演变规律，通过两个参考指标检验了SWDI在河套灌区的精度。结果表明：（1）SMAP在河套灌区的适用性较好；区域尺度上，SMAP和CLDAS的相关系数为0.65；栅格尺度上，约有69%的栅格表现良好（R>0.5），且多集中在灌区西南部和东北部。（2）严重干旱主要发生在4月下旬到5月中旬、7月下旬到8月下旬以及9月中旬到10月中旬，主要集中在灌区的西南部、中部和东部；2015—2016年PDW值略有增大，干旱事件的持续时间有所延长。（3）大气水分亏缺量（AWD）表征的气象干旱在时间上显示2 a内灌区干旱月份为5—8月；空间上，除去地形原因，SWDI和AWD的相关性较为显著，且有一半格点通过了显著性水平为0.01的显著检验，表明基于SWDI对河套灌区进行干旱状况分析具有较高的可信度。