黄土高原旱作农区气候干旱时空特征分析

研究区域气候干旱的变化规律,是制订农业抗旱减灾的前提.利用陕西黄土高原旱作农区42个站点38年的气象观测资料及修正的palmer干旱指数、小波分析和EOF(经验正交分解函数)等分析方法,研究陕西黄土高原旱作农区年际、季节及空间上干旱变化趋势.结果表明:干旱在年际与季节性变化的趋势,都趋于干旱化变化,在2003年后具有明...     

基于标准化降水指数与Z指数的洮河流域干旱趋势分析

采用洮河流域22个站点1951-2010年的逐月降水资料,就标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)与Z指数在流域干旱趋势分析中的应用进行对比研究.结果表明:2种指数在12个月尺度旱情分析方面具有很高的一致性,在单月尺度上,SPI的干旱分析能力较强,对重旱的反映能力优于Z指数.应用SPI指数就洮河流域不同地理—生态区间干旱趋势进行研究,发现冬季是流域干旱的主要分布时段,黄土片区发生干旱的频率和持续的时间均高于青藏片区.1951-2010年,青藏片区总体趋于湿润,黄土片区干旱趋势加重.近30 a,洮河青藏片区西部湿润趋势明显,东南部和下游黄土片区干旱趋势加重.近10 a来,青藏片区东南部旋窝一带干旱范围有所减小,黄土片区中孚一带干旱范围有所扩大.研究结果可为大流域尺度干旱评估提供理论方法借鉴,也可为地方抗旱减灾措施的制定提供数据支撑.     

基于水分亏缺指数的陕西冬小麦干旱特征分析

以陕西1961—2010近50 a 22个站点的逐日气象数据为基础资料,计算其冬小麦生育期各旬需水量(ETi)以及作物缺水指数(CWDI),并根据农业干旱等级计算出研究区干旱频率,分析陕西冬小麦各生育期内干旱指数时空分布特征。结果表明:陕西冬小麦各生育期干旱频率为拔节抽穗期灌浆成熟期返青期冬前生长期越冬期;冬小麦重旱以上频率的空间分布由北向南逐渐减少;冬小麦干旱指数的年代际变化呈上升趋势,20世纪70年代和90年代干旱指数较高,1968年为突变年份。     

PDSI和Z指数在西北干旱监测应用中差异性分析

利用西北地区137个气象台站1961～2003年气象资料,分别计算了西北地区的Z和PDSI两种干旱指数,并对其结果进行了对比分析.结果认为:两种指数在多数地区多数季节可以互相兼容,但Z指数适宜于在雨季表征干湿事件,而PDSI则适宜于西北的所有地区和所有季节,并对当地干旱事件的反映更为敏感;在对不同程度干旱面积的表征上,PDSI对轻旱的表征反映较为敏感,而Z指数对重旱的反映更为敏感;对于中等程度的干旱而言,两种指数表征下的干旱面积较为统一;从西北地区的实际情况出发,PDSI对干旱的表征更为客观.     

基于CI指数的陕西干旱时空变化特征分析

利用1961-2010年陕西省72个气象站逐日气温和降水资料,采用综合气象干旱指数法,统计分析了近50年陕西省气象干旱发生的时空分布特征。结果表明：陕西省年及四季干旱发生频次和干旱日数总体上呈北高（多）南低（少）分布特征。四季中夏旱频率最高,强度最强,春季其次。各等级干旱日数中轻旱日数最多,中、重和特旱日数依次减少。陕北北部长城沿线及关中中东部既是干旱高发区,也是干旱重发区;近50年陕西区域干旱强度和干旱日数均存在较明显的增加趋势,主要表现为春秋两个季节的变化,而夏季和冬季的变化趋势不明显;近50年陕西共发生32起持续性干旱事件,以春夏连旱为主;20世纪90年代中后期至2002年持续性干旱事件发生的频率高,强度强,反映出陕西区域极端干旱事件对全球气候变化有明显的响应。     

陇东主要农作物旱灾综合评估指数的多时间尺度分析

综合考虑水分亏缺量,持续时间、作物水分敏感度等几个因素,建立陇东农业旱灾综合评估指数.应用小波分析方法,进一步分析该区冬小麦、玉米等主要作物生育期不同时段旱灾指数的多时间尺度特征,在此基础上对该区农业旱灾的演变趋势做了初步的探讨和评估.     

近50年黄土高原气候变化特征分析

利用黄土高原地区55个气象台站1951-2000年50年的气温和降水逐日资料,分析了黄土高原地区气温和降水的地理分布特征和气候变化特征;把黄土高原地区分成4个小区,利用小波分析的方法研究了各个小区气温和降水的多时间尺度特征。结果表明:黄土高原多年平均年降水量的地理分布总趋势是南多北少,东多西少,由东南向西北递减,近50年来的降水是逐渐减少的;气温的地理分布特点也是南高北低,东高西低,由东南向西北递减,近50年来的气温是在逐渐上升的;各区降水主要存在准3a周期、8-12a和准22a周期,年平均气温的准3年周期在少数时段通过了显著性检验。     

黄土高原土壤干旱异常阶段特征

为揭示黄土高原严重土壤干旱的时空特征,主要使用EOF,REOF、CEOF和小波分析等方法,研究了该区域近40a(1961～2000年)的土壤干旱变化。结果表明：黄土高原土壤干旱变化以全区一致为主,干旱趋势趋干加重,20世纪90年代干旱加剧最为明显;干旱存在2～4a和7～9a左右的年际振荡．以2～4a为主;干旱最容易在7～10月发展到最重,其间干旱信息由高原中部向西、向东、向北传播;7～10月干旱变化存在3个敏感区,划分了3个次区域,各次区域间干旱强度、频次差异较大。     

近50年陇东黄土高原干旱特征及未来变化趋势分析

基于陇东黄土高原近50 a平均逐月降水和气温数据,以标准化降水蒸散发指数(SPEI)作为干旱评价指标,采用线性趋势方法、Mann-kendall突变分析法,小波分析法、R/S分析法,马尔科夫预测模型分析了陇东黄土高原近50 a来干旱变化周期特征及变化趋势,预测了未来干旱趋势和发生的概率。研究显示:近50 a陇东黄土高原SPEI线性倾向率小于0,整体呈干旱化趋势,陇东黄土高原干旱变化的突变点在1993年左右;通过小波分析,年际尺度的SPEI存在19、11、7、4、2 a的主周期,月尺度的SPEI存在17、25、35、10、6个月主周期;SPEI12的Hurst值0.640.5,自相关系数Rt0,在未来一段时间内干旱化趋势将会持续;通过Markov预测分析,干旱状态演变过程中干旱极端化现象的概率会增多,严重干旱状态的持续性将增强。     

近50年内蒙古中东部地区春夏季干旱特征分析

选取内蒙古地区累年平均降水量>200mm的75个气象站点1961～2010年逐日平均气温、逐日降水量资料,基于综合气象干旱指数(CI指数)计算方法,建立了各站历年春季和夏季CI指数序列。利用EOF方法,分析了内蒙古中东部地区春季和夏季干旱的时空分布特征,得出:1)内蒙古中东部地区春旱和夏旱均分为三种类型,且均具有全区一致干旱或不旱型、东西反相干旱型和南北反相干旱型的分布规律。但春季和夏季干旱或反向干旱的中心分布区域略有不同。2)内蒙古中东部地区春季干旱均出现在1980a以前,1980a后全区性的春季重旱减少,但局部重旱有所增加。夏旱在1980a以后呈两年或以上持续发展的态势,且近年来全区性夏旱发生频率增高、强度增加。3)内蒙古地区气候变暖出现在20世纪80年代中期之后。气候变暖后内蒙古地区降水分配格局发生了变化,使内蒙古中东部地区春季干旱减轻,而夏旱加重,应引起相关部门的重视。     

陇东黄土高原冬季积温对冬小麦生育期的影响

采用陇东15个气象站1965～2005年冬季积温和1981～2005年环县、西峰、平凉代表站小麦发育期的资料,分析了冬小麦发育期的变化规律,探讨了冬季积温对冬小麦发育期的影响.结果表明,陇东冬季积温2000年以来持续为正距平,1965～2005年积温增加率为4.5℃·d/a,陇东冬小麦发育期1994年以后基本持续变早.3个代表站的冬季积温与冬小麦各发育期呈负相关,西峰的相关性明显,最显著的是返青期,其次是抽穗期,再是起身期.冬小麦平均发育期冬季积温典型偏高年份比典型偏低年份均早,环县最明显的是全生育期提前了17 d,其次是开花期提前了15 d, 再是起身期提前了12 d,西峰最明显的是全生育期提前了21 d,其次是起身期提前了19 d,再是返青期提前了17 d,平凉最明显的是开花、乳熟期均提前了7 d,其次是起身期提前了6 d,再是孕穗、抽穗期提前了5 d.     

甘肃黄土高原土壤农业水分常数分布特征

通过对黄土高原23个农业气象观测站及3个农业气象试验站作物观测地段的土壤农业水分常数分析,以揭示该地域农业水分特性的分布特征。结果显示:在甘肃黄土高原,土壤容重从北到南、从浅层到深层呈减少趋势;凋萎湿度地域及垂直分布变化不大;田间持水量地域分布特征明显,陇西黄土高原大于陇东黄土高原;干旱的临界土壤含水量基本上为北部小于南部,最大值出现在陇西黄土高原的中部。     

气候变化对西峰黄土高原地温与物候期的影响

用西峰黄土高原1971~2005年5、10、15、20 cm地温和1981~2005年冬小麦发育期、1984~2005年苹果树、梨树物候资料,分析了地温变化对物候期的影响。结果表明,西峰各季节10 cm地温均呈升高的趋势,增温幅度春季最明显,变幅也最大,冬季次大,再是秋季,夏季最小。地温与物候期均为负相关,冬季与冬小麦发育期最显著的是乳熟期,相关系数为-0.57~-0.65,与苹果树发育期最显著的是成熟期,相关系数为-0.48~-0.60,与梨树发育期最显著的是叶变始期和开花始期为-0.41~-0.52;春季与冬小麦发育期最显著的是返青期,相关系数为-0.60~-0.63,与苹果树发育期最显著的是叶芽开放期和展叶始期,为-0.66~-0.68,与梨树发育期最显著的是开花始期,为-0.68~-0.69。春季地温对作物发育期的影响具有明显的持续性和滞后性,冬季地温对作物发育期影响有阶段性,春季地温对作物发育期的影响比冬季的明显。     

基于MCI指标的甘肃省近50年干旱特征分析

基于甘肃省16个气象站1961—2010年改进气象干旱指标(MCI)对甘肃省近50年不同季节的干旱特征进行了统计分析。结果表明:春旱和夏旱发生频率最高,为55.4%和55.0%;秋旱发生频率最低,为41.1%;冬季干旱发生频率为46.3%。全省夏秋季易出现大范围干旱,冬季较少。近50年来,干旱发生范围在全年各季节都有不同程度增加。春季各等级干旱发生天数均较高,且更容易发展成为重旱甚至特旱;夏季和冬季易发生大范围的轻旱和中旱,而严重干旱发生较少;秋季干旱发生日数最少,且干旱强度也最轻。总的来说,甘南地区干旱发生最少,而河西东部、陇中北部和陇南南部发生干旱较多。近50年,研究区干旱平均持续日数、发生干旱站次比以及干旱强度虽有不同程度增加或减少趋势,但变化并不显著。春季干旱强度最强,秋季最弱。干旱强度与无雨日数有显著负相关关系。     

陇东黄土高原春播紫花苜蓿生长规律及气候生产潜力评估

利用春播两年生紫花苜蓿生长状况和平行气候条件观测资料,分析陇东黄土高原地区紫花苜蓿的生长高度和速率的时间变化规律,千物重和鲜草重与活动积温的相关关系;根据牧草气候生产力的光合产量和温度及降水订正模型,计算紫花苜蓿的气候生产潜力.结果表明:春播当年的开花～枯黄,第二年的显蕾～开花期的生长高度增长量达最大,生长速率在萌芽～分枝、显蕾～开花期达最大;干物重和鲜草重与活动积温在分枝～显蕾期同时达到最大值;水分是陇东紫花苜蓿气候生产潜力的主要限制因子,目前在中北部的黄土丘陵沟壑区尚有较大的气候生产潜力有待利用.     

甘肃黄土高原土壤水分预测及旱情预警模型研究

2006年天水农业气象试验站在自然状态下进行了土壤水分的消退试验,根据试验数据,揭示了土壤水分的消退规律.结果表明,从最适宜土壤湿度的上限开始,土壤含水量随时间的消退为对数曲线.从最适土壤水分含量的上限到下限需5 d时间,土壤失水速度为13.4 mm/d;从轻旱上限消退至严重干旱需20 d时间,土壤水分散失速度为3.9 mm/d.在此基础上建立了100 cm土层土壤含水量的预测模型及土壤干旱预警模型,经不同降水年型土壤水分实测值的检验表明,土壤含水量预测模型准确率较高,土壤干旱预警模型在预测不同程度的土壤干旱时准确率比较高,有一定实用性.     

黄土高原不同轮作次序对土壤有机质和有效态微量元素分布的影响

对长武县十里铺村长期定位试验旱地土壤,用重铬酸钾容量法对土壤有机质进行测定,用DTPA浸提-原子吸收法对有效态微量元素进行测定,研究不同轮作次序对土壤有机质和有效态微量元素分布的影响。结果表明,土壤有效态微量元素的分布除受微量元素总量的影响外,还与作物的轮作次序有关。不同轮作次序土壤有机质均呈现先减小后增大的趋势,有效铁由上到下持续增加,有效锰和有效锌呈现上高下低的趋势,有效铜的分布趋势是由上到下先增加后缓慢减少。粮草轮作体系80~100 cm土层有机质含量在11.08~11.89 g·kg~(-1)之间,粮豆轮作体系该土层含量为11.04~11.72 g·kg~(-1)之间。粮草轮作系统中3年小麦的土壤有效铁和有效锰含量较低,种植苜蓿和马铃薯可以提高土壤有效锰含量,连续种植小麦和连续种植苜蓿土壤有效锌和有效铜含量出现下降的趋势。粮豆轮作系统中小麦+糜子茬口土壤有效铁含量较高,小麦茬口的土壤有效锰含量最低,比小麦+糜子茬口和豌豆茬口的含量平均低7.73%~30.55%。粮草轮作系统中土壤有效态微量元素的含量高于粮豆轮作系统,在80 cm以上土层,两个轮作系统中土壤有效态微量元素的含量差异较大,在该土层以下,两个系统间的差异减小。     

陇东地表湿润指数的年际变化特征

利用能够代表陇东气候类型的三个代表站1971~2005年月平均气温和降水资料,分析该地地表湿润指数的时空变化特征。结果表明:地表湿润指数变化多年平均,东南部的正宁最大,中部的西峰次之,北部的环县最小,呈现由东南向中部和北部逐渐干旱的空间变化特征;东南部的正宁和中部的西峰地表湿润指数以0.0028/a和0.0034/a的速率减小,地表趋于干旱化,北部的环县以0.005/a的速率增加,地表湿润程度有所增加;地表湿润指数的季节分布以春季最小,秋季次之,夏季最大,且春季和秋季有逐年减小的趋势,干旱化程度逐年加重,夏季呈增加趋势,地表湿润状况有所改善;地表湿润指数变化主要依靠降水的影响,但同时也受温度变化的影响,温度高,地表水分蒸发蒸散量大,地表易于变干,温度低,水分蒸发蒸散量小,地表不易变干。     

黄土高原沟壑区人工沙棘林生长年限对土壤微生物组成的影响

为了认识土壤微生物在不同生长年限沙棘林中的地位和作用,利用“平板培养法”和常规方法,研究了不同生长年限人工沙棘林土壤微生物三大类群组成和土壤养分的变化情况,并以系统聚类及主成分分析（PCA）等方法进行数据分析。土壤微生物总数量及三大类群数量以7 a 林最高（493．87×105 cfu?g －1干土）,10 a 林（358．77×105 cfu?g －1干土）和15 a 林（321．69×105 cfu?g －1干土）最低且相互之间无显著性变化（P＜0．05）;土壤微生物三大类群中,土壤放线菌数量对 Shannon －Wiener 指数的大小变化起着较大作用;依据可培养微生物组成,4组样地可划分为3个类群,生长年限对土壤微生物组成的作用明显,且人工沙棘林生长年限超过10 a ,其土壤微生物数量已接近于撂荒地。土壤微生物组成与人工沙棘林生长年限关系密切且具有其独特的规律及变化原因。