非干旱造林困难地区植被恢复的科学检讨及建议

西北黄土高原、华南花岗岩丘陵、南方岩溶山地和西南干热河谷既是我国水土流失严重地区 ,也是非干旱气候区的造林困难地区。以上 4区的大部分地区可以依靠生态修复恢复植被 ,但C层大面积裸露的华南花岗岩丘陵、严重石漠化的岩溶山地和侵蚀强烈的干热河谷泥岩坡地 ,通过生态修复恢复植被难度较大 ,应辅以工程整地、引进外来树种和种植植物篱、藤本植物等人工措施 ,促进植被自然恢复     

APSIM模型的研究进展及其在中国的应用

作物模型可以在已有研究资料基础上对在多种模拟条件下的作物生长情况进行模拟,预测未知风险,优化农业资源管理措施,为农业生产的管理经营提供科学指导。APSIM模型就是作物模型的典型代表。为了研究APSIM模型的结构特征和它在中国的应用现状,本文首先阐述了APSIM模型的发展历史、运行框架、模块结构组成,其次归纳总结了APSIM模型在中国气候变化评估和农田管理方面的应用以及在中国各个气候区域的应用,最后指出了APSIM模型在中国应用时所出现的问题,并为APSIM模型的应用提出了与RS技术和GIS技术相结合等一些意见。     

海河流域近40年来降水和气温变化趋势及其空间分布特征

采用常规线性统计与滑动平均分析方法并结合GIS技术,对海河流域40 a(1960-1999)来降水与气温长期变化趋势进行了分析,并探讨了流域降水与气温空间差异性.结果表明,40 a来海河流域年降水呈下降趋势,而气温则呈上升的趋势,流域降水年际变化较为明显,年降水量极值比为2.31,变差系数Cv值为0.18;流域气温年际变化不太明显,年均气温极值比为1.32,变差系数Cv值为0.06.流域降水与气温存在明显的地区差异,总的趋势是降水由太行山、燕山迎风区分别向西北和东南两侧减少,气温从东南向西北降低.     

高压线电磁场强度对大孔径闪烁仪观测的影响

大孔径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer, LAS)是测量水平距离上250~4 500 m 地表能量平衡和水热通量的仪器。在其红外波传输的过程中会受到环境因素以及下垫面属性的影响。鉴于外界条件的复杂性, 还会受到树木的阻挡以及高压线电磁场辐射等因素的影响。本文通过分析2009 年8 月~2010 年3 月在中国科学院栾城农业生态系统试验站开展LAS 观测过程中的影响因素, 研究了高压输电线电磁场对LAS 观测的影响。结果表明, 当LAS 红外光路径距高压线过近时对测定的感热通量H_LAS 影响较大, 导致计算结果与实际不符。通过计算提出了避免高压输电线电磁场干扰LAS 观测信号的安全安装距离应是保证高压输电线电磁场强度小于4.05 μT 的距离。结果可为开展同类观测试验提供参考。     

华北平原不同降水年型和作物种植模式下的产量和耗水模拟

华北平原是中国重要的粮食生产基地,在国家粮食产业中地位较高,但长期灌溉造成了华北平原地下水资源的严重亏损,地下水位持续下降。该研究利用APSIM模型对华北平原1986－2015年不同种植模式下的产量和耗水情况进行模拟研究,为华北平原调整作物种植模式、农业水资源管理以及农业发展政策的制定提供科学依据。研究结果表明：APSIM模型能够较好地模拟冬小麦和夏玉米的生育期、产量及水分利用特征,其中生育期模拟结果的误差在5 d之内,产量、ET和下渗量模拟结果的R2均在0.84以上,表明该模型在华北平原具有较好的适用性;在华北平原地区,冬小麦-夏玉米一年两熟种植模式（M2Y1）年均产量（13 445 kg/hm2）最高,但耗水量（724 mm）也是最大,水分亏损（233 mm）最为严重;一年一熟种植模式（M1Y1）年均耗水量（534 mm）较小,水分亏损量（43 mm）最少,但产量（9 215 kg/hm2）较低;两年三熟种植模式（M3Y2）兼顾产量和耗水,在保证一定产量的前提下减少了耗水量,产量耗水综合效果最好,适合在华北平原推广实行。此外,该研究对栾城站丰水年、平水年和枯水年等不同降水年型下的3种种植模式产量耗水特征进行了对比分析,研究表明在华北平原降水资源对于作物生长有重要意义,年降水量越大,作物产量越高,水分亏损量越少。     

河北平原中低产区小麦与玉米生产现状及增产潜力分析

本文基于2000—2013年MODIS/NDVI遥感信息与主要粮食作物的统计数据,分析了河北平原中低产区冬小麦和玉米生产的时空格局,并利用各县粮食作物主要生育期累积NDVI的逐年值、14年的最大值及单产统计数据,采用最小二乘法原理,进行数值曲线拟合,构建了单产遥感估测模型,估算了河北平原中低产区冬小麦和玉米的增产潜力。结果表明:1)冬小麦在邯郸和衡水的最大生产力水平较高,在沧州、廊坊及邢台中部的最大生产力水平较低,即后者挖掘增产潜力之后也很难达到前者的最大生产力水平;玉米的最大生产力水平普遍较高,挖掘增产潜力后均可达到较高的生产力水平。2)冬小麦和玉米总产增产潜力在沧州和邯郸较大;冬小麦单产增产潜力多低于10%,平均增产356 kg?hm?2(5.87%);玉米单产增产潜力多高于10%,平均增产798 kg?hm?2(12.33%);单产增产潜力区域分布不同,冬小麦为廊坊保定沧州邯郸邢台衡水,玉米为邢台邯郸保定沧州衡水廊坊。3)以河北平原近14年来作物累积NDVI的最大值估算的全区冬小麦增产潜力为3.90亿kg,玉米增产潜力为9.62亿kg,二者合计可增产13.52亿kg,约相当于区域冬小麦和玉米理论可达增产潜力的1/5。本文估测粮食作物增产潜力的方法可以应用于估测多尺度范围、不同作物的增产潜力,研究结果可为相关部门的决策和管理提供依据。     

京津冀地区土地利用/覆被与景观格局变化及驱动力分析

本文利用土地利用转移矩阵和景观破碎化指数、景观多样化指数采用典型样带对京津冀地区1990年、2000 年土地利用数据进行了土地利用/覆被变化(LUCC)和景观格局变化(LPC)的定量及定性分析, 探讨了其影响因素, 为该区域土地资源可持续利用提供依据。结果发现区域内居民地附近LUCC 和LPC 强度最大, 尤其北京、石家庄等地变化明显。利用多年社会经济统计数据, 通过相关分析和主成分分析, 定量地确定社会经济、农业生产条件和交通是京津冀地区LUCC 和LPC 的主要驱动因子。而后,定性分析了地形复杂度和政策对京津冀地区LUCC 和LPC 的影响, 发现西部及北部山区地形较复杂, 人类活动干扰较小, 故LUCC 和LPC在平原地区表现更突出。但生态政策如退耕还林还草和土地开发整理等对西部山区LUCC 和LPC 有不同程度的影响。最后, 综合分析各驱动力在不同地区影响的差异, 发现社会经济发达的大城市的驱动因素主要为社会经济, 而传统农业区主要受农业生产条件的影响。通过以上定量及定性分析京津冀地区LUCC 和LPC 的驱动因子, 尤其是对驱动因素的时空分异规律分析, 为土地管理决策、土地资源保护等提供了科学的依据和指导。     

1981—2009年新疆小麦和玉米物候期与气候条件变化研究

选取新疆地区1981—2009年17个农业气象观测站的作物(包括春小麦、冬小麦、春玉米和夏玉米)物候资料,利用统计方法分析了作物物候和各生长阶段气候条件的变化趋势。结果表明,春小麦播种、抽穗和成熟期分别提前2.0、3.2和3.3 d·10a~(-1);冬小麦播种期平均推迟1.2 d·10a~(-1),而抽穗和成熟期分别提前4.7 d·10a~(-1)和2.8 d·10a~(-1);春玉米和夏玉米物候期主要呈提前趋势,其中夏玉米播种期平均提前达11.0 d·10a~(-1)。物候的提前或推迟一定程度上导致作物各生长阶段历时发生改变。分析发现新疆地区春小麦营养生长阶段(播种—抽穗)平均缩短1.2 d·10a~(-1),而生殖生长阶段(抽穗—成熟)平均仅缩短0.1 d·10a~(-1)。冬小麦营养生长阶段与生殖生长阶段呈相反的变化趋势,营养生长阶段平均缩短达5.9 d·10a~(-1),而生殖生长阶段却平均延长了1.9 d·10a~(-1),导致整个生育期平均缩短4.0 d·10a~(-1)。春玉米和夏玉米各生长阶段主要呈延长趋势,春玉米营养生长阶段、生殖生长阶段和整个生长阶段分别平均延长0.8 d·10a~(-1)、1.5 d·10a~(-1)和2.3 d·10a~(-1);夏玉米3个生长阶段分别平均延长7.2d·10a~(-1)、1.2 d·10a~(-1)和8.3 d·10a~(-1)。分析研究区1981—2009年不同作物类型各生长阶段气候因子的变化趋势结果表明,大部分研究站点,作物各生长阶段最高温度和最低温度均呈增加趋势,同时其生殖生长阶段的日温差主要呈降低趋势。分析降水变化趋势表明,除春小麦和春玉米生殖生长阶段降水呈增加趋势外,大部分研究站点降水变化趋势不明显。     

川中丘陵区小流域自然侵蚀速率的初步研究

长江三峡中更新世的贯通,导致川中丘陵区河流的急剧下切,两岸广袤的平原被沟谷肢解为起伏的丘陵,现今孤立的丘顶是河流下切前的平原面,沟谷的盆腔体积表征了急剧下切以来的侵蚀量。我们选择内江附近的小河沟流域为研究小流域,采用DEM法测算了沟谷的盆腔体积,并根据阶地绝对年龄,计算了流域的自然侵蚀速率;还估算了流域内的松散堆积物体积,计算了流域的自然泥沙输移比。小河沟流域集水面积10.88 km2,侵蚀沟谷盆腔体积6.57亿m3。IV级高平原阶地和Ⅲ级阶地砂砾层的绝对年龄分别以0.7M a和0.4M a计,相应的自然侵蚀模数分别为216 t/(km2.a)和378/(km2.a),和沱江川中丘陵区区间的现代输沙模数397 t/(km2.a)非常接近。流域内松散堆积物总体积不超过200万m3,流域的自然泥沙输移比为0.997,接近于1。     

太行山山前平原近50 年气候变暖特征及其对冬小麦-夏玉米作物系统的影响

气候变暖及其对作物系统的影响是农业应对全球变化领域的主要研究命题之一。本文以河北省石家庄为例, 通过对近50 年气温数据以及作物系统热量资源变化特征的分析, 探讨了太行山山前平原区气候变暖对冬小麦-夏玉米作物系统的影响。山前平原区近50 年来明显变暖, 增温速率为0.35 ℃·10a^-1, 其中冬季增温幅度最大, 为0.51 ℃·10a^-1。气候变暖对作物的影响主要体现在有效积温的增加。近20 年来, >10 ℃积温较基准时段增加明显, 农业热量资源条件改善, 相当于农作物有效生育期延长10~20 d。由于较大的增温幅度及季节不均衡性, 冬小麦-夏玉米作物系统受到显著影响: 1990 年以来, 冬小麦生长季积温较基准时段上升幅度超过10%, 冬前生长期积温增加易造成旺长, 影响其安全越冬能力, 需推迟冬小麦播种期以适应气候变暖导致的不利影响; 气候变暖改善了夏玉米生育期热量条件, 综合考虑其收获期因小麦晚播而相应推迟的影响,夏玉米生长季>10 ℃积温可超过2 900 ℃, 满足中晚熟玉米品种平播的热量条件。