1950—2011年石羊河流域中、下游气候和农业水资源变化分析

为揭示石羊河流域中、下游用水矛盾的根源,利用1950—2011年石羊河流域中、下游人类活动、径流量和气象观测资料,比较气候变化过程中流域中、下游绿洲化推进对农业水资源利用与生态环境恶化的内在关系。结果表明:近60年来,石羊河流域8条河流合成年径流量呈下降趋势,中游降水变化倾向率为5.1 mm/10年大于下游2.5 mm/10年,下游年蒸发量却以11.6 mm/10年的速度增加,且流域中、下游气温呈持续上升趋势(P0.001),60年间气温分别升高了1.8和1.9℃,地表可利用农业水资源减少。中游人口以9.95万人/10年(P0.001)快速增长是下游的5.5倍,人均耕地面积减少倾向率中游0.119 hm2/10年(P0.001)大于下游0.036 hm2/10年(P0.01),但保灌面积增加速度下游0.637万hm2/10年(P0.01)大于中游0.451万hm2/10年(P0.01),机井数量增速下游1867.6口/10年(P0.01)大于中游884.3口/10年(P0.001),人类过快开发利用地下水资源直接影响了生态承载力和生态安全。随着气温持续升高、蒸发加剧、降水微弱增加和河流来水减少,保灌面积和机井数量迅速增加,对地下水资源的开发利用加剧,导致研究区出现农业向生态争水,中游向下游争水的恶性局面,这也是人类活动和气候变化同时影响的结果。     

博斯腾湖流域植被覆盖变化及驱动因素分析

植被覆盖变化对于气候变化背景下的区域生态水文响应研究具有重要现实意义。利用博斯腾湖流域2001—2013年16天合成MODIS NDVI影像及30 m分辨率ASTER DEM数据,对博斯腾湖流域植被NDVI时空变化及驱动因素分析。结果表明：（1）博斯腾湖流域植被生长季开始于4月下旬,结束于10月下旬。2001—2013年植被生长季内流域植被NDVI呈不显著的减少趋势,且891~1500 m、3501~4000和4001~4808 m范围呈增加趋势,1501~3500 m范围植被NDVI呈减少趋势。（2）博斯腾湖流域2001—2013年植被NDVI以减少趋势为主,占流域面积的61.80%,呈增加趋势的区域占流域面积36.60%。增加区域主要分布在流域东南部焉耆盆地、博斯腾湖的东南侧与西北侧,以及流域西北部的中部部分区域,其他为减少趋势分布区域。增加区域分布在891~2000和3501~4808 m范围,其他高程范围呈减少趋势。（3）博斯腾湖流域植被覆盖变化受到气候变化与人类活动的双重影响,但高海拔区域植被覆盖变化主要与气候变化有关,而低海拔区域植被覆盖变化受人类活动影响居多。     

1964—2012年艾比湖流域径流变化特征分析

为了更好地剖析艾比湖流域径流的演变特征,笔者根据艾比湖流域3个水文站1964—2012年近50年的监测数据,以不均匀系数、集中度、变化幅度为指标,阐释了1964—2012年艾比湖流域径流变化规律。结果表明:(1)随着时间的推移,精河、博尔塔拉河的年径流量在1964—2012年间均呈"减少—增加—减少"的演变趋势,总体上,1964—1976年间呈缓慢减少趋势,1977—2002年间呈增加趋势,2003—2012年间呈减少趋势。从季节变化来看,径流主要集中在夏季,最少的径流量发生在春季;(2)一年中精河径流波动幅度越来越大,博尔塔拉河流则呈相反的变化。(3)从整体的角度来看,博尔塔拉河和精河在一年内径流分配绝对变化幅度趋势呈"山谷形",即先降低后上升,但同时相对变化幅度会持续降低,充分揭示出精河与博尔塔拉河在一年中各径流分配的变化逐渐倾向于均匀化的现实。     

冶河流域径流减少的驱动因素分析

分析了1970—2000年滹沱河的重要支流——冶河流域径流减少的主要驱动因子气候和地表覆被的变化趋势及其对流域径流的影响。结果表明，30年来，流域降水量减少，流域内的年平均气温上升并达到显著水平。流域1995年有林地和高覆盖草地所占面积同20世纪80年代相比大幅减少，林地和草地的质量有所下降，到了2000年有所回升；流域内农田的有效灌溉面积逐年增加。同时流域的径流量发生了明显变化：年均流量自1966年以来不断减小，尤其是80年代以后下降趋势更明显。以致上游长年有水河流部分河段出现了不同程度的断流。     

南方山地茶园小流域径流演变规律

以分析南方山地茶园小流域降雨对径流的变化规律,为南方小流域水资源可持续高效利用提供理论依据。本研究在福建省安溪县山地茶园小流域的出口设置卡口站,连续3 年（2014—2016 年）对该区域降雨量、径流以及对卡口站中泥沙量进行监测,且对泥沙颗粒组分进行分析。结果表明：该区域受气温影响,降雨多集中在7、8 月,径流受到降雨及气候影响,导致径流的补给年内分配差异较大。随着土壤由湿润到水分饱和,入渗量逐渐减小,径流量增大,雨水对地表的冲刷能力增强,径流量由小变大使得大颗粒泥沙被冲刷。另外,在卡口站入口处的颗粒分布从上层到下层呈增大的趋势。该区域降水逐年递增,径流量主要受到气候的变化,随降水量增大而增大。随着人类活动的增大,对该区域径流量也有一定的影响。     

石羊河流域灌溉春玉米发育期对气候变化的响应

本文基于甘肃省武威农业气象试验站1981—2016年灌溉春玉米发育期观测数据,研究了石羊河流域灌溉春玉米发育期对气候变化的响应,以期为气候变暖背景下石羊河流域农业种植结构、品种调整及提高热量资源利用率等提供参考依据。采用趋势变率、秩相关分析和主成分分析等方法,分析了1981—2016年石羊河流域灌溉春玉米发育期对气候变化的响应规律。结果表明:1981—2016年灌溉春玉米播种期、乳熟期和成熟期有延后趋势,拔节期和抽雄期有提前趋势。灌溉春玉米播种期到抽雄期日数减少,抽雄期到成熟期日数增加,全生育期日数减少。1981—2008年大多数年份播种期早于适宜播种期（≥10℃活动积温初日）,2009—2016年播种期均在适宜播种期之后,成熟期绝大多数年份在初霜日之前。1981—2016年对石羊河流域灌溉春玉米影响最大的气象要素为气温,主成分分析结果显示,≥10℃活动积温初日提前、温度生长期日数增加、作物生长期的平均气温、最高气温和最低气温对生育期日数的影响比作物生长期的日照时数更显著。全球变暖背景下,石羊河流域灌溉春玉米发育期变化是作物响应气候变化和适应农业生产的共同结果。     

濮阳气候变化对农业生产的影响

为了确定气候变化对农业生产的利弊影响,笔者利用线性和方差分析法,对濮阳55年降水量、气温及日照年际变化进行重点分析。结果表明：55年来,濮阳地区平均气温呈上升趋势,各季中以冬季增温明显,春季次之,秋季最弱,夏季则有变凉趋势;日照时数总体呈减少趋势,年日照时数以平均每10年135 h的幅度递减。年平均降水量为599.8 mm,年降水量距平百分率为-56%~75%,表明年降水量的年际变化较大,容易形成干旱或夏季内涝。造成气候变化的原因是,人类活动导致气候持续变暖,空气污染的逐年加重导致日照减少,降水总体呈阶段性变化趋势。     

巢湖沿岸圩区稻季营养盐的输出特征研究

巢湖流域沿岸分布着很多圩区,人们在圩内进行各种农业活动,圩区营养盐的输出是造成巢湖流域非点源污染的重要因素。为了解圩区农业非点源营养盐的输出特征,笔者通过在巢湖流域河网地区选择比较典型的圩区,于2014年水稻生长期进行了较系统的野外调查观测、取样和室内水质分析,探讨在自然降雨-径流的条件下圩区各类营养盐的浓度变化及输出特征。2014年稻季共进行了9次排水,排水量总计73.09 mm,径流系数为0.37,9次排水事件总氮(TN)和总磷(TP)的平均浓度分别是3.42、0.22 mg/L,圩区水体处于富营养化水平。降雨-径流强度是影响营养盐浓度变化的重要因素,稻季生长期内TN和TP的输出量是0.28、0.017 kg/hm2,占稻季施肥总量的1.7%和0.16%。径流量是影响营养盐输出总量的关键因素,同时施肥量和施肥至排水事件的间隔天数也是是影响营养盐输出的重要因素。     

近30年石羊河流域生态环境变化及驱动力分析

为保护石羊河流域生态环境提供科学依据,笔者以气候变化和人类活动为主要因素,分析了石羊河流域治理前后生态环境的变化趋势。结果表明：1987—2016年石羊河流域气温显著升高,降水略增加,日照时数增加,蒸发量增大。植被覆盖面积增大,2007—2016年与2000—2006年相比,归一化植被指数（NDVI）在0.3～0.5之间的面积增大0.9%。2007年流域治理以来,机井数量和耕地面积较前二十年减少。2000—2016年石羊河年平均流量呈显著增加趋势,尤其蔡旗水文站向下游下泄水量明显增加。2005—2016年石羊河流域中、下游沙丘移动和沙漠边缘进退速度明显减缓,流域地下水位埋深稳步回升。青土湖重现水域以来,水域面积平均每年增加3.59平方公里,地下水位埋深平均每年回升0.12米,流域生态环境明显改善。     

湖南农业气候资源对全球气候变化的响应分析

为了揭示全球气候变化背景下湖南农业气候资源的变化特征,利用湖南省97个台站1960-2010年逐日气象观测资料,在进行均一性检验和订正的基础上,分析湖南省农业气候资源时间、空间变化趋势及其差异。结果表明：湖南气温与全球气温变化趋势一致,呈现以变暖为主要特征的气候变化,相对应的热量资源也呈现为显著增多的变化趋势,以活动积温对气候变暖响应最敏感;湖南降水量无显著趋势变化,但在不同季节、不同地区的变化趋势差异较大,冬季湘北地区呈显著增多趋势,春季湘西地区呈显著减少趋势,夏季湘中地区呈显著增多趋势,秋季湘西南地区呈显著减少趋势;日照时数呈现以夏季显著减少为主要特征的变化趋势,减少幅度最大的地区位于湘江中下游地区。气候变化导致湖南省农业气候资源发生变化,进而影响到农业生产布局和结构,需合理利用气候资源,提高农业适应气候变化的能力。     

民勤绿洲-荒漠过渡带微区土壤水分及粒度特征研究

为阐明民勤沙区3种典型微区土壤水分及其粒度特征变化,在其产流区及积水区采用土壤剖面及多点混合取样法取样,供土壤水分及理化性质分析,研究结果表明：（1）3类微区积水区积水痕迹明显且其植被盖度大于产流区。粘土沙障 梭梭林积水区结皮发育优于产流区,白刺沙包丘间低地及粘土平地与其结果恰好相反。（2）固定白刺沙包丘间低地积水区各层水分优于产流区;粘土平地表层土壤含水量积水区明显好于产流区,而粘土沙障 梭梭林表层土壤含水量产流区好于积水区。（3）3类微区积水区土壤含水量在20~40 cm之间最低,其中固定白刺沙包丘间低地明显高于粘土平地和粘土沙障 梭梭林,而对应产流区土壤最低含水量大小及出现深度基本一致。（4）固定白刺沙包丘间低地积水区表层粘、粉粒含量小于产流区,而深层细砂粒含量产流区大于积水区;粘土平地两区土壤组成以粗、细砂粒为主,粘粒在各对应层产流区都好于积水区。粘土沙障 梭梭林以粗砂粒为主,结构较为单一。总之,微区通过调节降水的分配方式来影响土壤水分及粒度分布进而影响沙地微区植被时空分布。     

有机肥部分代替无机肥条件下早稻稻田氮素动态变化

为了研究稻田氮素造成面源污染的成因,选出适宜当地水稻种植施肥模式,通过不同种类的农村常用有机肥部分代替无机肥的配比,分析稻田氮素动态变化。结果表明;NH₄⁺-N的损失以地表径流为主,NO₃^--N主要通过渗漏作用造成地下水污染;不合理的有机无机配方肥,也会造成严重的面源污染;不同腐熟程度的有机肥在氮素的损失方式上不同,新鲜猪粪在渗漏作用和地表径流两种氮源损失方面都比较严重,土壤中NO₃^--N平均含量达到13.59 mg/kg,居6个处理最高水平,地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到5.65 mg/L,仅低于纯化肥处理。猪粪堆肥地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到4.52 mg/L看出,通过地表径流的损失在3种有机肥处理中表现最好,且土壤中NO₃^--N含量平均0.56 mg/kg,因此通过渗漏造成的损失处于6个处理最低水平。沼渣沼液地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到4.84 mg/L,土壤中NO₃^--N含量平均为2.87 mg/kg,认为沼渣沼液主要以地表径流的损失方式为主,且通过渗漏造成的氮源损失略低于纯化肥处理。通过实验研究可以发现,猪粪堆肥可作为适宜水稻种植的有机肥。     

数据缺失下基于单位线的流量模拟应用

[目的]针对降雨径流模拟过程中的数据缺失现状,[方法]基于不同雨型的数据缺失特征构建不同的数据缺失模式,采用不同的插值方法构建单位线,探讨不同缺失模式下的单位线推广应用。[结果][结论]结果表明,采用不同插补方法构建得到单位线的末端拟合效果较好,对峰值的插补效果不佳。不同雨型插补后的峰值位置存在偏离现象,基于峰值偏离现象和单位线倍加原理得到单位线峰值后在进行插补得到单位线的拟合效果较好,为无资料地区的降雨径流模拟和农业非点源评估模拟提供了新的理论思考,具有较好的推广意义。     

青海湖水位波动对流域气候暖湿化特征的响应研究

为了揭示青海湖水位变化及农牧业特征对气候暖湿化的响应,通过分析流域气象、水位以及草地NDVI变化、建立水位评估模型,计算各因素贡献率,定量评估各要素对湖水位和农牧业的影响。结果表明,流域气候呈显著暖湿化趋势,降水量总体呈弱的增加态势,但近15年增加显著并在2003发生突变;流域内平均气温、最低气温和最高气温均呈显著的升高趋势（P<0.01）。湖水位从1961年开始下降趋势显著,速率为-0.5 m/10 a（P<0.01）;2004—2015年的近10年连续上升,上升速率达1.44 m/10 yr（P<0.01）并在2004年发生了突变。前一年降水量、流量及蒸发量对水位影响大,贡献率大小依次为流量、降水量和蒸发量。因此,近15年降水量增加及其导致的河流径流量增加可能是水位上涨的主要原因。     

Relationship Between Watershed Landscape Pattern Change and Runoff-Sediment in Wind-Water Erosion Crisscross Region

This paper selected the typical wind-water erosion crisscross region Xiliugou watershed for research to reveal the impact of the landscape pattern change of the underlying surface in wind-water erosion crisscross region where soil erosion is most serious on rainfall and runoff as well as erosion and sediment.Based on the Landsat TM image data and measured data of runoff-sediment in that watershed,the paper analyzed the characteristics of watershed landscape pattern change and runoff-sediment and explored the relationship between landscape index and runoff-sediment yield by means of GIS and Fragstats.The results were included as follows.(1)Grassland was the dominant landscape.In terms of the number of patches and area change rate,from 1985 to 2010,cultivated land,forest land and construction land were most stable,followed by unused land.Unused land,grassland and cultivated land experienced the most dramatic conversion and maximally affected by human activities.(2)The inter-annual difference between annual runoff and annual sediment load was significant.Compared with the annual sediment load,the trend of decreasing runoff was more obvious.The correlation coefficient of runoff-sediment was 0.67,representing a significant correlation.(3)There was a significant correlation between the landscape index and runoff-sediment.The runoff was negatively correlated with the largest patch index,patch cohesion index,aggregation index and contagion index,but positively correlated with landscape morphology index and landscape division index.And the sediment was negatively correlated with the contagion index,aggregation index and plaque cohesion index,but positively correlated with other landscape indexes.The results indicate that with the increase of the largest patch index,patch cohesion index and aggregation index,the rainfall infiltration capacity increase obviously and the soil erosion reduce significantly.Therefore,increasing the largest patch index,patch cohesion and aggregation index of the watershed landscape can enhance the function of water storage and soil conservation as well as ecological optimization in the windwater erosion crisscross region.The results can provide theoretical support for the ecological environment construction and comprehensive utilization of water and soil resources.     

东北黑土区植被配置的土壤抗冲性研究

对东北黑土区不同植被配置下的土壤抗冲性及其影响因素进行研究,为水土保持植物选择和配置提供一定理论依据.采用野外采样与原状土冲刷试验相结合的方法.结果 表明:坡位对土壤抗冲性具有一定影响,胡枝子与紫穗槐在不同坡位上的土壤抗冲性不同,且在土层上层(0～10 cm)存在差异,下层(10～20 cm)的变化规律相近;不同植被配...     

紫色土壤氮素不同流失形式的比较研究

土壤氮素流失形式及其量化研究是农业小流域氮素管理及流失过程模拟的核心内容之一,以紫色土区3个具有不同地形和土地利用方式的典型农业小流域为研究对象,比较研究了区域土壤氮素在降雨侵蚀过程中流失的主要形式。结果表明,紫色土区土壤氮素以硝态氮为主要流失形式,其流失浓度一般占硝态氮和铵态氮总浓度的80%以上,农田利用为主流域的则高达90%以上。氮素流失的平均浓度因流域土地利用类型的差异而显著不同,农田的一般为(5.36±2.13) mg/l,而非农田利用的变化在1.70~3.15 mg/l之间。农田硝态氮的精确管理应作为减控流域土壤氮素非点源流失的关键措施。     

土壤修复与覆盖防草布对台地柚园氮磷流失的影响

为促进果园生草栽培技术推广和做好果园土壤酸化治理工作,更好促进琯溪蜜柚生产的高质量发展,利用径流小区法,观测琯溪蜜柚果园土壤修复和覆盖防草布对果园土壤径流量和对氮、磷面源污染的控制效果差异。结果表明：（1）果园覆盖防草布可显著降低地表径流量,各次产流量为对照区的21.29%~86.29%;（2）施用沸石粉和白云石粉能够降低径流总氮和可溶性总氮的浓度及流失量,总氮流失量分别为对照（清耕）的64.16%和63.39%,可溶性总氮浓度为对照（清耕）的56.76%和57.65%,两者都有显著性降低。施用沸石粉和白云石粉可降低径流总磷和可溶总磷的浓度和流失量,但差异都不显著;施用沸石粉和白云石粉间的效果,差异不明显。（3）果园覆盖防草布能够显著降低径流总氮流失量和可溶性总氮浓度,可极显著降低年径流总磷和可溶总磷浓度,平均浓度分别为0.035 mg/L和0.006 mg/L,显著减少径流总磷11.54 g/hm²和极显著减少可溶总磷年流失量为2.02 g/hm²;果园生草栽培模式中配套覆盖防草布技术,可很好地解决生草栽培给生产带来的不便,并且可降低径流量和径流氮、磷浓度达到降低氮、磷流失量;土壤修复可降低径流氮、磷浓度达到降低氮磷流失量。     

基于排水单元的流域农业面源污染时空分异性研究

为了揭示流域内各排水单元农业面源N、P污染的总量和组成特征,揭示各排水单元间农业面源污染的时空变异特征,以湖北四湖流域为例,选取流域内24个排水单元,运用ENVI 4.7和GIS技术提取出研究区土地利用现状,并建立基础数据库,通过对排水单元出水口水体的多时段定点采样测试,分析四湖流域排水单元农业面源污染的时空变化特征。结果表明：各排水单元面源污染空间分布格局总体上呈现上、下区排水单元污染较轻、中区表现严重的态势,这与流域内湿地和旱地等土地利用分布格局有关。在时间变异方面,农业面源年内变异明显,TN、TP在不同季节存在着显著差异,主要表现在冬、春季的浓度明显高于夏、秋季,这与流域内降水和径流的季节性差异有关。