水分胁迫对典型草原植物群体光合作用的影响

基于锡林浩特国家气候观象台2016—2017年的群体光合作用及同期土壤水分观测数据,分析了不同水分胁迫状态下典型草原植物群落光合作用的受限程度。结果表明:牧草生长初期及末期,群体光合速率处于较低水平,水分胁迫未对群体光合作用产生明显影响,7月牧草进入旺盛生长期,群体光合速率显著升高,并在8月上旬达到最高值(≥10.89μmol·m~(-2)·s~(-1)),水分限制对群体光合作用的影响显著;在牧草生长的初期和中期,群体光合速率、呼吸速率与10～20 cm土层土壤水分含量相关性最显著,表明植物根系和土壤微生物在该层分布最为集中;0～30 cm各土层平均土壤水分含量与群体光合速率之间存在良好的线性回归关系,方程拟合效果为极显著,表明30 cm以上土层土壤水分含量影响典型草原植物群体光合作用;MK突变检验分析表明,当典型草原0～10 cm土层土壤体积含水量低于9%时(对应重量含水量为6.82%,相对含水量为27.60%)、0～30 cm土层平均土壤体积含水量低于12%时(对应重量含水量为9.57%,相对含水量为39.24%),群体光合速率会受到非常明显的抑制。综合分析,在典型草原干旱预报预警中,可将0～10 cm土层土壤体积含水量低于9%、0～30 cm土层平均土壤体积含水量低于12%视为典型草原发生中度干旱时对应的土壤水分临界值。     

内蒙古草原枯草期可燃物量遥感估测模型研究

可燃物量是草原火险预警研究中的主要指标。国内外草原火险预警研究都是基于生长季的可燃物量,但在我国草原火灾多数发生在枯草期,因此,为了提高草原火险预警精度急需建立枯草期可燃物量遥感估测模型。文中以内蒙古草原为研究区,结合可燃物量实测数据和EOS/MODIS数据,应用回归分析方法建立枯草期可燃物量估测模型。结果表明:建立的模型能够准确的反演内蒙古各草地的枯草期可燃物量。精度检验结果表明:典型草原、草原化荒漠和荒漠反演结果与实测的相关性分别为0.78、0.84、0.71;草甸草原和荒漠草原分别为0.71和0.78的显著相关。内蒙古草原枯草期可燃物量遥感估测模型的建立对内蒙古草原火险预警具有重要意义。     

空气湿度对富士系苹果花过冷却点的影响

【目的】明确不同湿度条件下富士系苹果花过冷却点的分布频率,为苹果霜冻监测和预测提供参考。【方法】以中国种植最广泛的富士系苹果为研究对象,使用人工霜冻试验箱控制温湿度,模拟霜冻降温过程,设置高、中、低3个湿度范围,对富士系苹果花蕾和花朵子房过冷却点进行监测,研究环境相对湿度对富士系苹果花器官过冷却点的影响。【结果】富士系苹果花蕾和花朵子房过冷却点在-6.4^-1.9 ℃,50%的过冷却点集中在-4.4^-3.5 ℃,80%的过冷却点集中在-4.4^-2.5 ℃,平均过冷却点为-3.7 ℃。苹果花蕾和花朵子房的累积冻害率达到30%(轻度)的温度为-3.2 ℃,累积冻害率达到50%(中度)的温度为-3.6 ℃,累积冻害率达到80%(重度)的温度为-4.2 ℃。花蕾过冷却点的变异大于花朵子房过冷却点,不同湿度处理下花蕾和花朵子房过冷却点差异显著。中湿(相对湿度50%~70%)条件下,过冷却点最高,抗寒性最差,而低湿(相对湿度50%以下)和高湿(相对湿度大于70%)处理均可降低植株的过冷却点。【结论】-4.4^-2.5 ℃是富士系苹果花组织开始出现损伤的主要温度范围。干燥和高湿的环境均可降低富士系苹果花蕾和花朵的过冷却点,尤其是干燥的环境可降低苹果花蕾的过冷却点0.6 ℃,可降低苹果花朵子房的过冷却点0.4 ℃,提高苹果花蕾及花朵子房抗寒性。     

气候变化对呼伦贝尔草地地上生物量的影响

基于温、压、湿、风等主要气象资料,结合生长季逐月的地上生物量实测数据,分析气候变化及气候年型对牧草产量形成的影响,结果表明：（1）两站降水量呈波动变化,无明显的变化趋势;（2）额尔古纳和鄂温克的年均气温呈显著升高的趋势,气温倾向率分别为0.348℃/10 a、0.444℃/10 a,增温速率均明显高于同期中国东北地区,其中,鄂温克的增温速率高于中国增温最迅速的青藏地区;（3）额尔古纳和鄂温克潜在蒸散量呈波动升高的趋势;（4）两站湿润度呈显著的波动下降趋势,气候呈较明显的变干燥趋势;（5）湿润状况影响两站地上生物量形成,气候偏旱年草原地上生物量的形成会受到显著的抑制,两站草地地上生物量均与当月及上个月的湿润度指数呈线性回归关系。     

未来气候情景内蒙古蒸散和产水量的变化特征

评估预测区域蒸散变化趋势及其影响因素对干旱半干旱区的可持续发展至关重要。基于4种来自CMIP 5的全球气候模式数据和CLM 4.5模型,研究了在RCP 6.0和RCP 8.5情景下内蒙古地区2020—2099年的蒸散和产水量的时空变化特征及其影响因素。结果表明：在RCP 6.0和RCP 8.5情景下,未来内蒙古蒸散分别以0.37,0.69 mm/a速度增加（p<0.05）,呈西低东高分布。2种情景下产水量均无明显变化趋势（p>0.05）,但是存在明显显著的空间差异。空间上看,到21世纪末,在RCP 6.0情景下,全境产水量大部分地区呈增加趋势,在南部温带半干旱和半湿润区增加超过10 mm/a;但是在RCP 8.5情景下产水量减少区域占全境的46.32%,特别是干旱半干旱区和半湿润区产水量显著减少。蒸散影响因子存在较大区域差异,干旱半干旱区蒸散变化的主要影响因素是降水,半湿润区蒸散变化受降水和温度的共同影响,湿润区蒸散变化由温度主导;且在更高的升温情景下,增温影响进一步增加。同时,植被也是蒸散重要的影响因子,但其影响程度小于气候因子。     

基于Sentinel-2影像的河套灌区作物种植结构提取

作物识别是提取作物种植结构的基础,利用遥感技术对作物进行监测识别,对优化生产布局、调整农业生产模式有着重要意义。文中选取河套灌区杭锦后旗为研究区域,基于2019年覆盖生长周期的Sentinel-2号卫星影像数据,构建NDVI时间序列数据集,利用Savitzky-Golay(S-G)滤波对NDVI时间序列数据集进行平滑,分析不同作物不同发育期的光谱曲线特征,计算各主要作物识别关键期的光谱阈值,构建基于决策树分层分类的农作物种植面积提取模型,并用验证样本对分类结果进行精度验证。结果表明:利用整个生育期内的NDVI最大合成影像确定植被地表覆盖,NDVI曲线变化区别林地与耕地,逐层提取地物,简便易行;采用S-G滤波重构高质量的NDVI时间序列曲线,研究证明重构后曲线更加平滑符合作物生长趋势;基于Sentinel-2号遥感数据和整个生育期NDVI时序数据,构建分层分类决策树模型,作物分类总体精度达92.1%,Kapppa系数精度达0.857。本研究采用的方法满足遥感观测应用化需求,也为县级区域农作物分类提供重要参考价值。     

利用EOS/MODIS植被供水指数监测锡林郭勒地区土壤湿度

利用锡林郭勒盟13个测墒站0-10cm土壤相对湿度和对应时段MODIS卫星资料,分析植被供水指数(VSWI)与土壤相对湿度间的相关性.结果表明,二者呈极显著的线性关系(P＜0.01),在此基础上建立了基于植被供水指数的土壤相对湿度监测模型.运用该模型反演的土壤相对湿度分布与实测结果基本吻合.从动态监测旱情的变化角度,用植被供水指数(VSWI)监测了锡林郭勒草原在2011年8月旱情的发生、发展和加重过程.说明植被供水指数法适用于植物生长季大范围的干旱监测,通过动态监测,可为及时、准确掌握大范围土壤水分状况和旱情提供决策依据.     

内蒙古草原火险等级短期预报研究

利用EOS/MODIS数据和内蒙古不同类型草地枯草期野外实测可燃物月动态数据,建立枯草期遥感估测模型。在此基础上,选择积雪覆盖、可燃物重量、草地连续度、日降水量、日最小相对湿度、日最高气温、日最大风速等7个指标,采用层次分析法确定各指标的权重,构建草原火险指数,建立草原火险等级短期预报模型。应用模型可将内蒙古草原的火险状态划分为不燃、难燃、可燃、易燃、极易燃5级,并对火险做出短期预报。利用数据抽样回代检验方法对草原火险等级短期预报进行精度检验,检验结果为落区预报准确率达96.42%,预报结果与实际基本相符,可以用于内蒙古草原火险短期预报的实际应用。     

正蓝旗沙漠化草地分布格局及2002年-2011年动态变化的遥感监测

沙漠化草地分布格局及其动态监测是北方重要生态功能区防风固沙功能基线评估的基础数据。为开展防风固沙功能基线评估,以正蓝旗为典型研究区,地面调查与遥感解译相结合,以2002年和2011年TM影像为信息源,建立目视解译标志,利用ERDAS的图像和数据处理功能,获得正蓝旗2002-2011年草地沙漠化动态变化图,计算不同程度沙漠化草地之间的转换面积。探讨了北方防风固沙重要区近10年的沙漠化草地分布格局及动态变化。结果表明:(1)2011年正蓝旗沙漠化草地总面积为5246.62km2,其中轻度沙漠化草地面积所占比例最大,为49.15%,沙漠化草地主要分布在北部地区。(2)2002-2011年间,正蓝旗沙漠化草地面积减少了16.05%。(3)沙漠化逆转面积是沙漠化发展面积的1.5倍,草原沙漠化趋势得到了一定程度的逆转,但仍有20.1%的地区沙漠化程度加重。沙漠化发展的动态趋势是整体逆转,局部扩张。     

近30年中国主要农业气象灾害典型场时空格局分异特征

在全球气候变暖,气象灾害频发重发的背景下,农业生产受到日益严重的气象灾害影响。研究中国农业气象灾害的时空格局对于降低灾害风险、减轻灾害损失十分重要。本文利用1978—2013年主要省、直辖市及自治区的农业灾害受灾、成灾面积和播种面积资料,以受灾率和成灾率作为指标,利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)等统计分析,对影响我国农业生产的主要农业气象灾害(干旱灾害、洪涝灾害、低温冻害和风雹灾害)的时空变化进行分析并得到典型场。结果表明,近几年除洪涝灾害没有明显的升降趋势以外,干旱、风雹和低温冻害受灾率成灾率均呈下降趋势。干旱受灾率和成灾率典型场较为相似,北方因灾损失情况明显重于南方;全国大部分地区均有轻微的因风雹灾害造成损失的情况,西部和西北部容易受到风雹灾害的影响;洪涝灾害受灾率和成灾率典型场存在差异,全国普遍受到洪涝灾害轻微影响,但长江流域和东北三省情况较重。低温冻害受灾、成灾率的典型场不明显,北方因灾损失程度重于南方。另外,干旱和洪涝灾害不会持续影响东北地区;风雹灾害在我国西北部容易造成持续且严重的影响。总之,各灾害的受灾、成灾率时间变化也不是完全同步的,空间分布也不相同,二者并不是完全匹配的。