近55年来河西地区干旱时空演变特征及其与ENSO事件的关系

根据河西地区14个气象站点1961-2015年的逐月气象观测资料，基于SPEI指数采用Mann-Kendall趋势检验法、反距离加权插值(IDW)等方法分析了近55年来河西地区年代际、四季干旱及空间变化特征，并探讨了ENSO 事件与该区干旱的关系。结果表明：在年代际变化上，自20世纪90年代以来河西地区干旱次数增多、干旱程度加重。季节时间变化上，河西地区春、夏、秋季均呈干旱化趋势，春季干旱化趋势最为突出，夏季次之，冬季略呈变湿趋势。空间变化上，整个河西地区春季均呈干旱化趋势，而且大部分地区的春旱趋势极为显著，其中春旱趋势最显著的地方是金塔；冬季整个研究区趋于湿润化。各季节干旱高频区分别集中在：春季在金塔、民勤地区，夏季在河西西北部，秋季在河西中东部及西部的安西—玉门一线，冬季在101°E以西的河西地区。河西地区秋季SPEI与SSTA指数的相关性最为显著，春季次之，夏季最弱。ENSO事件发生强度与河西地区SPEI影响因子的多项式拟合关系表明，ENSO事件强度对温度的影响高于降水；其中在ENSO暖事件(厄尔尼诺事件)发生年份，气温有明显的上升趋势；在ENSO冷事件(拉尼娜事件)发生年份，少数年份降水有所增加，对气温的影响较弱。     

宝鸡峡灌区小麦水足迹时空变化特征与归因分析

基于水足迹理论,计算了实际耗水和施肥情况下宝鸡峡灌区小麦水足迹的各项指标,分析了小麦水足迹各指标的时空变化特征,利用对数平均迪氏指数分解法推导了总水足迹变化量分解公式,细致定量了气候变化和人类活动因子对总水足迹变化的贡献。结果表明:灌区小麦总水足迹1994—2010年均值为6.73亿m~3,Mann-Kendall检验呈显著下降趋势,年均变幅为-0.17亿m~3/a,水足迹结构由蓝水主导演变为灰水主导。单位产量的小麦生产水足迹、生产绿水、蓝水和灰水足迹多年平均值分别为1.04、0.36、0.32、0.37 m3/kg。生产水足迹、生产绿水和蓝水足迹在灌区内从西向东呈递增趋势,生产灰水足迹以兴平为中心向两侧递增。归因分析表明,影响灌区小麦总水足迹变化的主导因子为人类活动,其贡献率和为-113.57%,而气候变化因子的贡献率仅为13.57%。人类活动因子中,贡献率从大到小依次为灌溉定额(-56.58%)、总种植面积(-55.78%)、小麦种植比例(-43.76%)、单位面积施氮量(39.96%)、灌溉水有效利用系数(2.59%)。     

基于数据包络分析的灌区农业生产综合效率评价与分析

为评价中国灌区农业生产综合效率的空间差异性,采用数据包络分析(Data envelopment analysis,DEA)方法对全国440个灌区2010年的农业生产综合相对效率进行评估,并基于不同区域灌区农业生产投入及其冗余状况对生产效率提升途径进行探索。结果表明,8个灌区的相对效率为1.000,达到DEA有效;灌区间农业生产效率差异显著,绝大部分(327个)不足0.300,省区尺度生产效率无明显空间分布规律;各投入指标对应存在冗余灌区个数分别为319(有效灌溉面积)、369(绿水)、155(蓝水)、298(化肥)及207(农业机械);非DEA有效灌区5个投入指标的可减少量占所有评价单元投入总量的比例分别为23.8%、39.2%、18.1%、29.0%以及19.9%。综上可知,各非DEA有效灌区应根据自身投入指标冗余状况优化配置和管理资源以提高区域综合农业生产效率,其中绿水资源高效利用是全国范围内广泛面临的问题;东北和西北地区需注重水土资源配置效率提升,而南方粮食主产区应注重水肥高效利用机制的研究与实践。     

Assessment of diffusive phosphate supply in soils by microdialysis

Standard procedures to assess P availability in soils are based on batch experiments with various extractants. However, in most soils P nutrition is less limited by bulk stocks but by strong adsorption and transport limitation. The basic principle of root‐phosphate uptake is to strip phosphate locally from the solid phase by forming a radial depletion zone in the soil solution, optionally enhanced by release of mobilizing substances. Microdialysis (MD), a well‐established method in pharmacokinetics, is capable to mimic important characteristics of P root uptake. The sampling is by diffusional exchange through a semipermeable membrane covering the probes with their sub‐mm tubular structure. Additionally, the direct environment of the probe can be chemically modified by adding, e.g ., carboxylates to the perfusate. This study is the first approach to test the applicability of MD in assessing plant available phosphate in soils and to develop a framework for its appropriate use.We used MD in stirred solutions to quantify the effect of pumping rate, concomitant ions, and pH value on phosphate recovery. Furthermore, we measured phosphate yield of top‐soil material from a beech forest, a non‐fertilized grassland, and from a fertilized corn field. Three perfusates have been used based on a 1 mM KNO₃ solution: pure (1), with 0.1 mM citric acid (2), and with 1 mM citric acid (3). Additionally, a radial diffusion model has been parametrized for the stirred solutions and the beech forest soil.Results from the tests in stirred solutions were in good agreement with reported observations obtained for other ionic species. This shows the principal suitability of the experimental setup for phosphate tests. We observed a significant dependency of phosphate uptake into the MD probes on dialysate pumping rate and on ionic strength of the outside solution. In the soils, we observed uptake rates of the probes between 1.5 × 10⁻¹⁵ and 6.7 × 10⁻¹⁴ mol s⁻¹ cm⁻¹ in case of no citrate addition. Surprisingly, median uptake rates were mostly independent of the bulk soil stocks, but the P‐fertilized soil revealed a strong tailing towards higher values. This indicates the occurrence of hot P spots in soils. Citrate addition increased P yields only in the higher concentration but not in the forest soil. The order of magnitude of MD uptake rates from the soil samples matched root‐length related uptake rates from other studies. The micro‐radial citrate release in MD reflects the processes controlling phosphate mobilization in the rhizosphere better than measurements based on “flooding” of soil samples with citric acid in batch experiments. Important challenges in MD with phosphate are small volumes of dialysate with extremely low concentrations and a high variability of results due to soil heterogeneity and between‐probe variability. We conclude that MD is a promising tool to complement existing P‐analytical procedures, especially when spatial aspects or the release of mobilizing substances are in focus.     

藏青杨虫瘿的空间分布格局

为明确蚜虫在西藏工布自然保护区藏青杨(Populus szechuanica var.tibetica)叶片上的危害特征及其产生虫瘿的分布特点,基于野外调查数据,应用扩散系数(C)、Morisita指数(I)、Cassie指标(Ca)、平均拥挤度(M*)、Lloyd聚块性指标、负二项参数(K)、Iwao回归分析法、Taylor幂指数法对该区藏青杨叶片上虫瘿空间分布格局进行研究。结果表明,藏青杨叶片左上虫瘿出现率为25.36%、左下为24.30%、右上为24.98%、右下为25.36%,叶片左边为49.66%、右边为50.34%;藏青杨不同方向叶片上虫瘿出现的比率均在25%左右。藏青杨叶片上虫瘿主要以3~7个聚集的形式存在。虫瘿出现频次(y)与虫瘿数量级别(x)的拟合曲线为y=-2.150 3x~2+23.159x-7.309 1(R~2=0.818 4)。6级虫瘿数量最多,占总虫瘿数的22.15%。由虫瘿空间分布参数可知,藏青杨叶片上虫瘿空间分布呈聚集型,但虫瘿聚集强度不大。总体上虫瘿个体群大小随虫瘿密度的增加而增大,个体群指数L值平均大小为7.20。经拟合,虫瘿空间分布格局Iwao M*-M回归模型为M*=1.059 9m+0.523 4(R~2=0.993 9),Taylor模型为log S2=1.043 4logm+0.043 7(R~2=0.996 4),两模型均判定为聚集分布。综上,虫瘿在藏青杨不同方位的出现率相近,但在叶片上均呈聚集分布,虫瘿的聚集除与环境因素有关外,也与其生物学特性相关。     

基于地统计学的土壤重金属分布与污染风险评价

在野外调查取样和室内分析获得大量土壤重金属含量数据和空间数据的基础上,利用经典统计学和普通克里格法(OK)对采样区域土壤重金属含量的空间变异性进行了分析,并利用指示克里格法(IK)和多变量指示克里格法(MVIK)绘制了各项重金属元素污染风险和土壤污染综合风险概率图。结果表明:岩溶地貌区土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni和Zn的含量显著高于非岩溶地貌区,各项重金属元素之间具有显著的相关性,说明它们存在很大的同源性和复合关系;受岩性、成土母质等内在因素的影响,各项重金属元素(除Cu元素外)都具有强烈的空间变异性,重金属元素含量高值主要分布在东南部和北部的岩溶地貌区,低值主要分布在西南部的非岩溶地貌区;采样区域存在As、Cd、Cu、Hg、Ni和Zn等重金属污染风险,其风险概率分别为0.326、0.805、0.185、0.192、0.267和0.270,土壤重金属污染综合风险概率为0.335。     

征地区片综合地价平衡研究──以周口市为例

征地区片价是政府征地时的重要依据,区域之间不合理的征地区片价影响着社会的稳定。为了解决征地区片价之间的平衡问题,笔者以周口市为例,通过建立综合计算指标体系,利用Arc GIS对其进行空间插值,发现现存征地区片价中存在的问题,利用最高级别征地区片价和综合质量分之间的相关关系进行重新平衡调整,建立相应的相关性方程,最后得出平衡后的征地区片价。结果表明:征地区片价的确定是多种因素综合的结果,其区域之间的平衡也受距离、经济、周边地价等多方面的影响,其中,距离中心城镇近的地区最容易受到中心城镇的影响,其综合质量分影响较小,其余位于较外围的地区受综合分值影响较大,交通的便利性是平衡征地区片综合地价的一项关键因素。     

村庄空心化背景下的农村居民点空间布局重构研究

农村居民点空间布局重构对于指导区域农村居民点整理规划、实现土地可持续发展具有重要意义。笔者以黑龙江省明水县明水镇为研究区,通过计算研究区空心化程度、农村居民点整理的重要性指数、迫切性指数、整理时序指数,对农村居民点的整理时序进行划分,提出农村居民点的整理迁移方案。研究结果表明:研究区各村屯农村居民点空心化现象明显,向阳村张奎英屯空心化率最高;在空心化趋势预测结果中,规划近期城北村空心化增强趋势变化最明显,规划中期互助村空心化增强趋势变化最明显,规划远期向阳村空心化增强趋势变化最明显;在农村居民点整理时序上,保留农居点占总数的35.29%,近期整理农居点占总数的9.8%,中期整理农居点占总数的23.53%,远期整理农居点占总数的31.37%。最后提出合理的整理迁移方案,研究成果为指导县域农村居民点整理规划提供参考和科学依据。