不同颜色砾石覆盖对土壤蒸发的影响

[目的]研究宁夏中部干旱区最适宜的硒砂瓜覆砂颜色。[方法]采用蒸发器整体称重法,以宁夏中卫南山台地区天然砾石为试材,研究不同颜色砾石覆盖对土壤蒸发的影响。[结果]不同颜色砾石覆盖处理的土壤日蒸发量由大到小依次为CK、C3(紫色)、C1(白色)、C2(青色)。同时,随着试验天数的增加,C1(白色)和C2(青色)处理的累积蒸发量的差别逐渐减小。不同颜色砾石覆盖下,累积蒸发量随蒸发时间呈幂函数增加的变化趋势,拟合曲线的相关系数均大于0.940 0。[结论]砾石覆盖可以有效减少蒸发,且浅色砾石对土壤水分蒸发的抑制效果比深色砾石更明显,其中紫色砾石覆盖的累积蒸发量最大,其次是白色砾石,青色砾石最小,而青色和白色砾石覆盖的土壤日蒸发量差别较小,累积蒸发量随蒸发时间呈幂函数增加。     

基于1961—2100年SPI和SPEI的云南省干旱特征评估

干旱是一个缓慢发展持续时间长的极端气候事件，而气候变化对干旱的影响尤为显著，评估气候变化对云南省干旱特征的影响尤为重要。使用多时间尺度的标准化降水指数（SPI）和标准降水蒸散指数（SPEI）分析了云南省的干旱状况，运用非超越概率和游程理论分别分析了SPI和SPEI的季节性变化和研究区域内的干旱特征。结果表明：1961—1995年冬季SPEI(1)小于等于-1.0的非超越概率为5.2%，但在2066—2100年增加到18.4%；SPEI(6)小于等于-1.0的非超越概率从4.4%增加到21.4%，SPEI(24)从7.0%增加到25.7%。表明由于气候变化，未来有可能发生严重干旱，且中长期干旱比短期干旱更严重。气候变化在1961—1995年和2066—2100年的冬季和夏季造成严重干旱，且中长期干旱严重程度在整个冬季和夏季尤为明显。将SPI和SPEI的时间序列应用于游程理论，发现1961—1995年SPEI(1)的干旱烈度为28.3，到2066—2100年达到60.9，表明气候变化使未来干旱加剧。本研究结果对云南省干旱预测、评估及其风险管理和应用决策具有指导性和实用性，同时可为未来旱作农业生态管理提供一定的依据。     

基于ITD与信息熵的区域蒸发时序复杂性分析

蒸发序列复杂性分析对揭示区域水文系统非稳态与不确定性具有重要现实意义。以中国黑龙江省哈尔滨市为例,将本征时间尺度分解(Intrinsic time-scale decomposition,ITD)算法引入水文系统复杂性测度中,将其与信息熵(Information entropy,IE)结合,探讨逐月蒸发序列复杂性特征。结果表明,研究区月蒸发复杂性呈西高东低基本格局,哈尔滨市蒸发时序复杂性与海拔高度呈正相关,与水田面积、旱田面积、工业产值呈负相关,而人口密度对哈尔滨市蒸发复杂性影响较小;相较于小波熵与样本熵研究提出ITD-IE蒸发时序复杂性测度组合算法表现出更优异鲁棒性。研究成果提高水文序列复杂性测度结果准确性,揭示蒸发序列复杂性变异规律,可为哈尔滨市科学合理利用水资源与指导农业生产实践等提供理论支撑。     

人工林内外气象要素差异分析

林内外气象要素的分析可以揭示林区内小气候动态变化规律,同时也是明晰枯落物在天然状态下生态水文效应的前提。选取广西的典型林地,采取林内外定位对照观测方法,对试验区内冬季(10—4月)的林内外气象要素及冠层截留效应进行研究。结果表明:林地冠层截留效应与降水量相关;林内温度、湿度、风速均与林外有显著相关性;林内外潜在蒸散发变化趋势明显,冬季林外潜在蒸散发远大于林内。     

植保无人机旋翼风场模型与雾滴运动机理研究进展

近几年，植保无人机施药技术在中国获得广泛应用，并逐渐发展为国内主要植保技术之一。但由于对植保无人机施药技术基础理论研究不够深入，相关机理尚不明晰，且植保无人机作业平台的稳定性依然有待提高，导致国内植保无人机施药效果不够理想。深入研究植保无人机施药技术的基础理论，理论结合试验结果共同指导植保无人机田间施药是提高其施药效果的经典方法。该研究综述了植保无人机旋翼风场分布特性、雾滴与无人机旋翼风场交互机理、雾滴沉降与飘移机理、雾滴与叶片表面的交互机理及雾滴分散和蒸发特性等植保无人机施药技术基础理论及其模型构建情况的国内外研究现状，并结合其基础理论与模型构建的国内外研究现状，给出植保无人机施药技术的未来发展建议，以期为植保无人机施药技术的发展提供参考。     

基于氧同位素的玉米农田蒸散发估算和区分

农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的估算和区分是土壤-植物-大气连续体中的重要研究内容,是农业水资源高效利用的重要基础。该研究分析了土壤水、蒸发水汽、蒸腾水汽和大气背景混合水汽氧同位素组成分布特征,并采用2种同位素的方法对玉米农田蒸散发进行估算和区分:1)结合Keeling plot和Craig-Gordon模型的同位素方法(Iso-CG);2)基于土壤水同位素守恒和水量平衡的方法(Iso-WB)。结果表明,在玉米生育期内Iso-WB方法与Iso-CG方法所计算的玉米蒸腾比例分别为0.64~0.91和0.52~0.91,平均值分别为0.80和0.78。玉米蒸散发总量在前期、中期和后期均值分别为3.95、5.30和4.98 mm/d。通过比较参数并与前人研究结果对比分析,表明采用Iso-CG方法估算区分ET相对精确,采用Iso-WB方法计算蒸散发要求的测量精度相对较高,计算误差较大。该研究成果不仅为玉米农田制定灌溉制度及提高用水效率提供了理论依据,而且对深入探索氧同位素水文学领域具有重要意义。     

GFDL-ESM2M气候模式下京津冀地区未来潜在蒸散量时空变化

为探究未来潜在蒸散量时空变化特征,该研究以京津冀地区为例,基于美国GFDL提供的GFDL-ESM2M全球气候模式,得到京津冀地区92个格点2000-2050年的平均气温、最高气温、最低气温、太阳总辐射、平均相对湿度和近地面平均风速,应用Penman-Monteith公式计算京津冀地区未来92个格点的逐日潜在蒸散量(ET0),分析其时空分布特征及其与气象要素的相关关系。结果表明:未来年ET0总体呈增加趋势,RCP8.5情景下ET0上升速度最快,且随着时间推移增幅越来越大。夏季ET0增长速度最快,其次为春季、秋季与冬季,意味着未来ET0季节差异将愈加明显,可能出现更为严重的季节性干旱。ET0空间分布呈由西南向东北逐渐递减趋势,其中中部地区增速最快,增长趋势由中部向南北递减。不同气候情景下平均气温均呈逐年上升趋势,风速、太阳总辐射略微上升,而相对湿度下降。ET0与太阳总辐射的相关系数最大,呈由东北向西南递增趋势,其次为最高气温,呈由西北向东南递增趋势。ET0与相对湿度变化呈显著负相关,相关系数绝对值呈东北向西南递增趋势,ET0与风速相关度不明显。该研究可为农业需水预测与灌溉管理、科学应对气候变化提供基础支撑。     

喀斯特森林近地表层覆盖对碳酸盐岩红土蒸发过程的影响

蒸发是西南喀斯特地区薄层土壤水分损失的主要途径,浅层土壤水分的存蓄对喀斯特地区农业生产和生态恢复至关重要。以西南喀斯特森林碳酸盐岩红土为研究对象,基于室内蒸渗试验设置4个苔藓生物量(0,0.32,0.64,0.95 kg/m~2)和3个松针生物量(0,0.32,0.64 kg/m~2)共12种处理,分析森林近地表层覆盖对碳酸盐岩红土蒸发过程及表层温度时空分布的影响规律,并对比3种蒸发模型(Black、Rose、空气动力学蒸发模型)在喀斯特森林碳酸盐岩红土的适用性。结果表明:苔藓和松针覆盖显著降低累积蒸发量和蒸发速率(P0.05),接种苔藓0.95 kg/m~2和覆盖松针0.64 kg/m~2处理比裸土累积蒸发量小36.9%;苔藓和松针导致土壤含水量显著增加(P0.05);苔藓和松针增加了表层土壤的平均温度,松针对土壤温度的提升作用强于苔藓;Black、Rose和空气动力学模型均能较好地模拟碳酸盐岩红土蒸发过程,Black蒸发模型的拟合精度高于Rose和空气动力学蒸发模型。研究结果能为西南喀斯特地区的水量平衡分析提供理论支撑并加强对喀斯特森林地表水文过程的认知。     

浙贝母中贝母素甲和贝母素乙含量的调研

采用高效液相色谱-蒸发光散射(HPLC-ELSD)测定浙贝母中贝母素甲和贝母素乙的含量。结果发现,抽检的浙贝母鲜样中贝母素甲和贝母素乙的总含量均达到《中国药典》的要求,但抽检干样的合格率只有50%。选择适宜的干燥温度和合理的施肥措施是提高浙贝母有效成分的关键因素。     

旱作覆膜玉米生长和水分利用对气候变化的响应

基于3 a连续冬小麦-夏玉米覆膜轮作试验校准和验证AquaCrop模型的适用性,模拟研究了气候变化对夏玉米生长、产量和水分利用的影响,分析了覆膜措施对气候变化的应对效果。结果表明:关中地区(以武功、宝鸡和西安地区为例)年平均温度呈逐年递增趋势,温度增加幅度由高到低依次为宝鸡、西安和武功,增温速率分别为0.20、0.12℃·10a~(-1)和0.09℃·10a~(-1);降雨量呈逐年递减趋势,减少幅度大小依次为西安、宝鸡和武功,减小量分别为3.59、3.23 mm·10a~(-1)和2.64 mm·10a~(-1)。AquaCrop模型在关中地区表现出了良好的适用性,可以较好地模拟连续覆膜条件下作物的产量指标、水分利用和生长的动态变化,冠层覆盖度模拟值和实测值之间的均方根误差(RMSE)介于1.1%～15.3%,生物量模拟值和实测值之间的RMSE介于0.626～2.540 t·hm~(-2),土壤贮水量模拟值和实测值之间的RMSE介于12.6～47.4 mm。模拟研究表明,上世纪60年代以来,随着气温不断升高,武功、宝鸡和西安地区的夏玉米生育期均呈逐年缩短趋势,特别是1980s以来,减少幅度达2.76、4.82 d·10a~(-1)和5.94 d·10a~(-1);在不同的降水年型下,覆膜处理产量均高于裸地处理,且其变异系数较小;在干旱气候条件下,覆膜处理依然可以获得一定的籽粒产量,与裸地处理相比,覆膜处理表现出了较好的稳产效应。同时,覆膜处理有效减少了玉米苗期土壤表层蒸发(平均减少7.6 mm),从而在土壤中保蓄更多的降雨;覆膜处理虽然增加了土壤耗水量,但其通过保蓄土壤水分,稳定作物产量,有效提高了玉米的水分利用效率。因此,关中地区旱作覆膜可以有效适应当地气候变化,在一定程度上应对干旱气候,具有较好的增产稳产效应。