宁夏云雾山典型草原休眠期气候变化对生产力的影响

基于1992-2011年黄土高原典型草原长期生产力观测数据及相应气候资料,分析了近20a来宁夏云雾山地区休眠期（11月-翌年3月）温度及降水变化趋势,利用简单线性回归及偏最小二乘回归法（Partial Least Squares regression-PLS）探究了休眠期月和日不同尺度温度和降水变化对草地生产力的影响特征,以揭示黄土高原典型草原生产力对休眠期气候变化的响应规律。结果表明：（1）近20a来研究区休眠期平均气温以0.09℃·a-1的速率极显著升高（P<0.01）,其中1月和3月升温最为显著（P<0.01）;（2）休眠期降水量较少,且年际间变异较大,各月降水变化趋势亦不显著;（3）休眠期内不同阶段温度变化对草地生产力具有不同影响,但整体呈现抑制效应,降水变化对生产力影响不显著;（4）休眠期温度升高抑制草地生产力发展,其作用机制可能与温度升高引起的地表积雪减少、冻融交替频繁及土壤微环境变化有关。休眠期降雨较少,降雨与草地生产力并不存在显著作用关系。降雪作为降水的固态形式,其对生产力的影响特点及作用机制尚待深入探究。     

甘蔗叶片光合CO2响应参数分析及其品种间差异

甘蔗光合作用的CO2响应是甘蔗生理生态研究的重要内容。作为C4植物的甘蔗具有较高的光合效率,是最重要的糖料作物。为比较不同模型拟合甘蔗CO2响应曲线的效果,分析不同品种甘蔗光合CO2响应特性,探究甘蔗光合CO2响应参数之间的关系,本文使用LI-6400XT光合测定系统在云南开远进行了田间观测,用直角双曲线模型（RH）、非直角双曲线模型（NRH）、叶子飘（Ye）模型拟合6个品种甘蔗光合CO2响应曲线,并分析光合CO2响应参数。结果表明：RH和NRH模型拟合的最大光合速率（Amax）偏差较大,且无法得到CO2饱和点（CSP）。NRH模型拟合的初始羧化速率（η）与实测值最为接近,但得到的呼吸速率（Rp）和CO2补偿点（CCP）均为负。综合来看叶子飘模型模拟甘蔗叶片光合CO2响应的效果最佳。Ye模型得到的光合CO2响应参数中,η与Rp/CCP呈极显著正相关（P<0.01）,Rp与η、CCP呈显著正相关（P<0.05）,Rp、η与CSP呈显著负相关（P<0.05）。有的品种在低CO2浓度时表现高光合特性,伴随高呼吸消耗,同时在高浓度CO2时光合能力较弱,易达到CO2饱和点。Ye模型得到的6个品种甘蔗的Amax平均值为32.44.5mol·m-2·s-1,η平均值为0.1280.060,CSP平均值为115277mol·m-2·s-1,CCP平均值为8.55.5mol·m-2·s-1。品种ROC22具有很低的Rp、CCP和最高的Amax,光合特性最好;除YZ99-91外其它5个品种甘蔗的CSP都较大,能适应大气中CO2浓度的升高。     

地形和土地利用对黄土丘陵沟壑区小流域土壤无机碳分布的影响

地形和土地利用方式对土壤无机碳(SIC)的空间分布和碳汇效应有重要影响。以黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟小流域为对象,研究土地利用、地形对0-200cm土层内SIC空间分布的影响。结果表明,地形对纸坊沟流域SIC空间分布呈极显著影响(P<0.01),表现为峁顶(15.32g/kg)>坡地(14.45g/kg)>沟底(12.27g/kg)的变化趋势;土地利用方式影响该流域SIC分布,其含量表现为灌木地>草地>林地>农地,其中灌木地极显著高于林地、草地和农地,林地和草地极显著高于农地,而林地与草地无显著差异;地形与土地利用交互作用极显著影响SIC空间分布(P<0.01)。相关结果可为黄土高原土壤碳库提供基础数据,有助于明确黄土高原在中国陆地碳循环中的作用。     

岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型

为了建立小流域次暴雨产流预报模型，在岔巴沟流域选取大小不同的4个小流域10 a水文资料，分析降雨、地貌等因素对流域产流的影响，选取主要因素最大30 min雨量、最大30 min雨强、流域沟道比降、流域面积和流域狭长度。用无量纲参数和逐步回归分析的方法估计模型参数，得到了岔巴沟流域次暴雨产流无量纲模型，用模型预报结果与实测结果对比，模型预报精度为70%。结果表明，所建立的模型具有参数少、结构简单、量纲和谐、物理意义明确的特点，可为流域产流模型进一步研究提供参考。     

非硬化路面侵蚀产沙规律野外模拟试验

为了科学治理非硬化路面水土流失，采用野外放水冲刷试验，对非硬化路面侵蚀产沙规律进行了试验研究。结果表明，同一坡度不同放水流量与同一放水流量不同坡度条件下，非硬化路面产沙随时间的变化形式均有3种，分别为平缓型、多峰型和单峰型。对同一路面不同观测断面的产沙量分析发现，产沙量沿坡面的空间变化形式分别为波动式减小、逐渐式减小和先增大后减小。、得出平均含沙量与放水流量呈对数相关，产沙率与放水流量、平均含沙量与坡度、产沙率与坡度均呈直线相关。以期为非硬化路面的水土流失预测和治理提供科学依据。     

小流域土壤侵蚀动态过程模拟模型

建立流域土壤水蚀预报模型将为小流域综合治理、土地利用规划等宏观决策提供依据，为小流域水土保持效果有效评价提供参考。通过对小流域侵蚀动态过程的分析，在水流连续方程、动量守恒方程及泥沙质量守恒方程基础上，对坡面－沟道及各沟道间土壤侵蚀时空关系进行合理耦合，建立了流域系统土壤侵蚀动态模拟过程模型；采用有限元方法对土壤侵蚀模拟模型进行数值离散，建立了小流域系统数值离散模型；在确定流域时空离散方法基础上，采用VC++语言编制流域水蚀模拟程序；在室内人工模拟降雨条件下，对模型小流域50 mm/h降雨强度，5 min降雨历时情况下土壤侵蚀情况进行模拟，在得到流域内典型点处径流流量、径流含沙量及各沟道流速动态过程的同时，将流域内各沟道出口处模拟结果与测量结果比较，径流流量、径流含沙量、流速模拟精度均高于80%。研究结果表明小流域土壤侵蚀模拟模型的建立是可靠的，模型的数值离散方法及编制的计算程序是完全可行的。这一模型的建立将为小流域土壤侵蚀动态过程的模拟预报及实现由小流域向中大流域的侵蚀动态模拟预报提供一定的理论基础。     

用修正的Green-Ampt模型确定土壤入渗性能的速算方法

土壤入渗性能的确定对水文过程及其相关研究与应用具有重要的意义。该文在土壤入渗性能的水平土柱测量方法和Green-Ampt修正模型的基础上，推导出了Green-Ampt模型与修正模型之间的比例关系，进而提出了土壤入渗性能的速算模型。该计算模型在保证土壤入渗性能计算精度的前提下，计算过程较修正Green-Ampt模型有了很大的简化。将3种方法计算得到的土壤入渗率进行了比较，快速方法计算得到的土壤入渗性能与Green-Ampt修正模型计算得到的土壤入渗性能非常接近。在水量平衡原理的基础上得到3种方法计算结果误差分别为11.5%（Green-Ampt模型），0.66%（修正模型）和2.68%（快速计算模型）。表明快速计算方法具有很高的精度。新方法大大简化了修正模型的计算步骤。该文提出的土壤入渗性能速算法与水平土柱试验相结合，可以方便地应用于室内土壤入渗性能的测量，为水文循环/地表产流等相关研究提供便捷的土壤入渗性能计算工具。     

阶段性缺水对冬小麦耗水特性和叶面积指数的影响

为了缓解华北平原淡水资源的不足，合理调配水资源，在中国科学院南皮生态农业试验站进行了淡水阶段性缺水灌溉试验研究，结果表明，当某生育阶段灌水被取消时，不但使作物在本生育阶段受水分胁迫，而且在后续生育阶段也受到一定程度的水分胁迫。相比阶段性缺水来说，旱作对叶面积指数和产量的影响程度最大。与充分灌溉的叶面积指数相比，缺水阶段的减小并不是最大的，缺水阶段之后的叶面积指数减少更大，从节水和对作物生长的影响2个方面综合考虑，缺灌浆水对叶面积指数和产量的影响程度最小。在淡水资源缺乏的区域采用阶段性缺水灌溉是节约水资源的重要途径。