基于格网的GCM数据修订分析未来海南岛农业水热资源的变化特征

以海南岛为研究区域，选用5个大气环流模式（GCMs）1970−1999年的逐日输出数据和同期地面气象观测数据，使用空间插值降尺度到0.5°×0.5°格网。以格网单元为基础，应用系统误差修订（修正值法或比值法）和多模式集合平均方法（贝叶斯模型平均法BMA或等权重平均法EW），训练与验证GCMs输出值并进行综合修订。在此基础上，分析RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下，未来海南岛近期（2020−2059年）和远期（2060−2099年）农业水热资源，包括年平均气温、1月平均气温、≥10℃积温、≥20℃积温、年降水量、1月降水量和≥20℃界限温度生长期间降水量的变化特征。结果表明：GCMs输出值的系统误差和BMA权重系数在格网间存在较大的空间差异，且GCMs输出值低估逐日最高气温约3.55℃，高估逐日最低气温约1.19℃，逐日降水量仅为观测值的54.35%。基于格网的综合修订，可有效降低GCMs输出值在空间上的不确定性，BMA与EW的修订结果相似，均优于单一GCM模式。通过格网BMA综合修订后，最高气温、最低气温和降水量在验证期的相关系数r分别约提升0.10、0.07和0.06；均方根误差RMSE分别约降低2.38℃、1.01℃和1.01mm；较单一GCM相对观测值的偏差平均约减少3.25℃、1.13℃和25.67mm。未来海南岛农业热量资源在空间上主要表现为从中部向外围逐渐升高，高温主要分布在南部至西部沿海地区，年平均气温的增幅全岛较为接近，1月平均气温、≥10℃积温和≥20℃积温的增幅分别表现为由东向西、由北向南和由中部向外围递减。在时间上，RCP8.5情景下所有农业热量资源均为极显著增加且增温最快，RCP4.5情景为先增加后平缓，RCP2.6情景较为平缓，远期无显著增温。未来海南岛降水资源在空间上转为由东向西逐步递减的格局，南部和北部沿海地区降水变率增加，西部和中部降水变率减少，在时间上无显著变化趋势。随着未来海南岛气候变暖和降水格局的改变，农作物适宜种植面积扩大，会对农业生产带来巨大挑战，应提前布局，做好趋利避害。     

不同耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响

为探讨耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响,2016年6—9月在内蒙古自治区呼伦贝尔市阿荣旗试验区设置3种耕作方式深松(SS)、免耕(MG)及常规耕作(CK),分别采集0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm土层的土样,对土壤容重、含水量、土壤渗透速率及土壤孔隙度进行调查。结果表明：3种耕作方式土壤容重及含水量均表现为SS>CK>MG；土壤入渗特征表现为初始入渗率>平均渗透率>稳定入渗率；土壤入渗速率及累计入渗量表现为SS>CK>MG；土壤孔隙度以SS处理下最高且随着月份的增加土壤孔隙度降低。主成分分析表明,初始入渗速率和渗透总量对不同耕作方式最为敏感,可以作为考察东北黑土区农田耕作效应与缓解黑土地退化的评价指标。由综合得分可知,不同耕作方式下土壤性能优劣表现为SS>MG>CK。综上,深松耕作可以有效的降低土壤容重,提高土壤含水量,促进土壤渗透能力；免耕更有利于水分的保持,降低土壤的无效蒸发。     

青海省海东市不同等级降水和旱涝关系研究

利用1961～2015年青海省海东市5气象站逐日降水资料,根据中国气象局降水等级划分标准和旱涝Z指数的计算方法,分别统计海东市夏、冬半年不同等级雨量和雨日及计算Z指数,利用线性回归法分析海东市55年来不同等级雨日和雨量和Z指数的变化趋势,并采用偏相关系数、相对贡献率和合成分析等方法研究不同等级雨日和雨量对旱涝的影响。得出以下结论：①海东市夏(冬)半年降水以小雨(雪)和中雨(雪)为主,雨日和雨量及占年比例均呈现自南向北递增的空间分布。②夏半年小雨和大到暴雨的雨量及雨日呈减小趋势,中雨雨量和雨日呈增加趋势,冬半年小雪、中雪和大到暴雪的雨量及雨日均呈减小趋势。③夏、冬半年Z指数均表现为不显著的减小趋势。④夏、冬半年不同等级雨量和雨日与Z指数偏相关系数和相对贡献率分析,夏半年中雨和大到暴雨的雨量及雨日对Z指数有显著的影响,冬半年小雪的雨量和雨日对Z指数变化影响最大。⑤采用合成分析法的标准化值,无论是夏半年还是冬半年,在偏涝年,不同等级降水雨日和雨量基本都为正值,在偏旱年,不同等级降水雨日和雨量基本都为负值。在偏涝年,不同等级降水雨日和雨量差异夏半年主要表现在大到暴雨和中雨雨日及雨量,小雨雨日及雨量差异较小,而冬半年主要表现在小雪雨日及雨量,中雪次之,大到暴雪最小；在偏旱年,不同等级降水雨日和雨量差异夏半年主要表现在中雨雨日及雨量,大到暴雨次之,小雨最小,冬半年主要表现在小雪和中雪雨日及雨量,大到暴雪差异较小。     

1976—2017年青海湖东北部地区极端降水事件变化特征分析

[目的] 为进一步了解高寒牧区气候变化，[方法]依据1976—2017年青海湖东北部海晏站逐日降水资料，采用百分位法确定冬、夏半年极端降雨（雪）阈值并统计极端降水事件，运用线性趋势、R/S和小波分析法分析极端降水事件变化特征、未来演变趋势及周期。[结果]结果表明：青海湖东北部地区冬、夏半年极端降水日数和极端降水量呈不显著增加趋势；冬半年极端降水强度和日最大降水量不显著增加，而夏半年不显著减小；极端降水对年降水的贡献率均以不同的速率增加，其中夏半年的极端降水对年降水的影响较大；冬半年降水日数不显著减小，而降水量显著增加，表明冬半年发生短时强降水的几率增大，夏半年的降水日数和降水量增加不明显；未来，冬半年极端降水日数增加趋势将发生转变，极端降水量与之前的变化趋势无关将继续呈现震荡性，其他各要素将持续前期的变化趋势；冬（夏）半年极端降水日数和降水量分别存在明显的周期变化特征。[结论]高寒牧区的极端降水研究对于预防短时强降水带来的雪灾、洪涝事件的发生意义重大。     

Soil Organic Carbon and Soil Physical Characteristics as Affected by Land Uses under Semiarid Irrigated Conditions

ABSTRACT

Rice-Wheat rotation is the dominant land use in the state of Punjab, resulting in over exploitation of ground water resources. Thus, it is necessary to evaluate other land uses that requires less water and are sustainable. The present investigation was planned with four land uses viz., fallow (FLU), rice-wheat (ALU), grasses (GLU) and pear (PLU) with respect to their effect on soil organic carbon and soil physical characteristics in surface and subsurface depth in district Ludhiana, Punjab. The soil organic carbon (SOC) content was higher by 10, 30.9 and 24.9% under rice-wheat, grasses, and pear than that under fallow. The grasses showed higher soil moisture characteristics curve (SMCC) and lower bulk density (Db) than that under rice-wheat. The larger mean weight diameter (MWD) were observed under pear, grasses and fallow than that under rice-wheat by 0.21, 0.51 and 0.41 mm, respectively. The saturated hydraulic conductivity (K_s) was higher in magnitude by 56.1, 55.4 and 28%, respectively under PLU, GLU and FLU over ALU. Of the evaluated land uses, pear and grasses proved to be more sustainable by retaining more moisture, maintaining better soil physical characteristics and SOC under semiarid irrigated conditions in the state on long term gradual response.     

透气隔水埋体对土壤水分入渗与溶质运移的影响

为分析透气隔水(弱透水)埋体促进水分入渗与溶质运移功效,开展了不同容重(1.40,1.45,1.50,1.60 g/cm~3)透气隔水(弱透水)埋体的一维垂直土柱入渗试验,分析了不同容重的透气隔水(弱透水)埋体对土壤水分入渗与溶质分布的影响。结果表明,透气隔水(弱透水)埋体能够增加土壤累积入渗量,推动湿润锋运移,在一定范围内,随着透气隔水(弱透水)埋体容重增加,湿润锋推进速度与土壤入渗率均增加。600 min时,土壤累积入渗量相对增加7.42%～29.17%,湿润锋深度达到27 cm,入渗时间相对减少26.97%～64.27%。相比于对照组,不同容重的透气隔水(弱透水)埋体均能降低溶质向深层土壤迁移数量。Philip模型和代数模型均能描述透气隔水(弱透水)埋体土壤水分入渗过程,且Philip模型中吸渗率S和代数模型中综合形状系数α均与透气隔水(弱透水)埋体内外容重比呈正相关关系。研究结果表明透气隔水(弱透水)埋体能够通过改变上层土壤吸力分布提高水分入渗能力与溶质传输效率,实现对城市雨水径流调控和净化。     

棉花根系和叶片质外体汁液分离方法的改进

质外体汁液(apoplastic washing fluid, AWF)在植物生长发育和抵抗生物及非生物逆境方面发挥着重要作用。目前普遍采用真空渗透离心法提取质外体汁液,但具体提取流程和条件却因植物培养条件、种类和器官等不同而不同。本试验以营养液培养的棉花幼苗为材料,改进了棉花根系和叶片AWF分离的取样方法、渗透条件和离心参数等。结果表明,相对于通常的非整体取样,改良后整体取样简单易操作且显著降低了质外体与共质体的苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase, MDH)活性比值,更适宜开展质外体汁液组分研究。根据真空渗透鲜重增加和AWF稀释因子,进一步证明根系不用真空渗透;而叶片需真空渗透,适宜真空强度/时间为-60 kPa/1min,真空后恢复到正常压强约110s。证明叶片颜色变深面积可作为判定真空渗透强度或时间是否适宜的一种简易可行方法。最后,AWF体积、质外体与共质体的可溶性蛋白含量比值和MDH活性比值综合分析表明,棉花根系适宜离心力大小/时间长度为800×g/10～20 min,叶片为400×g/5 min。本改进方法为棉花AWF组分,如蛋白质组学和代谢组学等研究结果的准确性和可靠性奠定了基础,为其他作物AWF分离方法的优化提供了参考。     

Fish functional diversity responses following flood pulses in the upper Paraná River floodplain

Flood pulses are the main force driving the dynamics of aquatic communities in floodplains. The responses of communities to environmental changes following flood pulses usually demand a time lag to appear and reach the climax. We assembled a data set of 16 years of fish samplings to assess the relationship between water level and four functional diversity measures, in the upper Paraná River floodplain. Specifically, we approached four aspects of each relationship between water level and functional diversity: nature (positive or negative), sensitivity (response intensity), responsiveness (response delay) and extent (response duration). The nature of the relationship between water level and functional diversity was positive in all cases. Functional richness (FRic) responded right after flood pulses, although with shorter extent. Abundance‐dependent functional measures (evenness—FEve; divergence—FDiv; and Rao's quadratic entropy—Rao's Q) presented delayed responses, reaching peaks more than 1.5 years after flood pulses. Significant effects of floods on fish functional diversity were observed for more than 3 years, although the highest functional diversity was observed with 1.8 years, on average. More importantly, flood pulses had no longer significant effects on functional diversity after 4 years. Regarding conservation strategies in regulated systems, flood events should occur every 2 or 3 years, with adequate timing (October‐November), intensity (up to 450 cm) and duration (at least 50 uninterrupted days). Intervals longer than 3 years or inadequate timing, intensity and duration could dramatically decrease functional diversity and compromise ecosystem services.     

棉秆隔层对土壤水分入渗及水盐分布的影响研究

采用室内土柱实验,研究了裸地、棉秆隔层表层放置、棉秆隔层15cm、30cm、45cm和60cm处放置6个处理的土壤入渗特征及入渗后土壤水盐分布,以期对盐碱地改良提供依据。结果表明：棉秆隔层的设置降低了土壤入渗速率和累积入渗量,有利于棉秆隔层以上盐分的淋洗；秸秆隔层的设置降低土壤水分的蒸发,有利于隔层以下土壤水分的保持；各处理盐分均出现表聚,其中秸秆表层覆盖盐分表聚最小。     

1960-2018年延庆气候变化特征分析

利用延庆国家基本气象站1960-2018年气象资料，对气温、降水、日照时数变化特征进行分析。结果表明：延庆1960-2018年的年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈现上升趋势；年降水量和年日照时数均呈减少趋势，这代表在大的气候变化背景下，延庆也在逐渐变暖、变干，这些变化将影响到植被分布、农业生产、生态环境和人类活动等多个领域，本研究为采取有效的应对措施奠定了理论基础。