江苏省冬小麦春霜冻害发生规律及其气候风险区划

根据江苏省1980-2009年常规气象台站资料和冬小麦生育期观测数据,提出冬小麦春霜冻的致灾指标,同时运用正交经验函数EOF分析和Morlet小波分析方法探讨江苏省冬小麦春霜冻害的时空分布规律,构建冬小麦春霜冻的灾害风险指数,并用该指数分析江苏省冬小麦春霜冻的气候风险区划。结果表明,(1)1980-1987年间江苏省冬小麦春霜冻年总发生站次以6.11站次/a的倾向率呈显著(P=0.0478<0.05)增加趋势,1988-2009年呈明显减小趋势,减幅为0.9站次/a(P=0.0063<0.01);各等级春霜冻害发生站次也表现出相同的变化趋势;(2)江苏全省冬小麦春霜冻害的历年总发生站次有明显的22a、准11a、4a和2a周期;(3)重霜冻发生次数最多的地区是淮北地区的沐阳县,轻、中春霜冻害发生次数最多的地区是苏北沿海的大丰市;(4)冬小麦春霜冻的高度风险区分布在苏北的新沂市、沭阳县、大丰市、如皋市和如东县;中度风险区分布在徐州(新沂除外)、连云港、宿迁(沭阳除外)、淮安、盐城(大丰除外)、扬州(高邮除外)、泰州(兴化除外)和南通(如皋、如东除外)等地区;低度风险区为整个苏南地区和里下河地区的兴化市和高邮市。     

浙江茶树春霜冻发生规律及其与太平洋海温的遥相关分析

利用浙江省68个气象站1971-2013年的最低气温观测资料,定义茶树早春可能受冻害的气象指标,应用Kriging空间分析法和气候统计方法对43a来霜冻的时空分布特征和演变趋势进行分析;并结合同期太平洋海温资料,采用相关分析和奇异值分析方法(SVD),研究茶树春霜冻发生与太平洋海温的遥相关关系。结果表明,浙江省茶树春霜冻日南少北多,由东南向西北逐渐增加,霜冻总天数和强度影响最严重的区域均出现在浙北,尤以浙西北山区严重,而浙南地区和金衢盆地较轻;43a来霜冻总发生日数基本呈震荡变化,但仍具有明显的阶段性特点,20世纪90年代中期以前霜冻日数普遍较多,90年代后期开始霜冻发生天数较少,但近年又呈现增加的趋势;浙江省茶树春霜冻与前一年南太平洋关键区(130°-170°W,18°-28°S)的8-9月海温呈显著负相关关系,即前一年8-9月该区海温异常偏高(低),则当年霜冻偏少(多),因此,该关键区海温场的异常变化是预测霜冻异常的一个重要前兆信号,研究结果可为浙江省茶树春霜冻的预报提供参考。     

浑善达克沙地土地沙漠化时空演变规律研究

通过建立京津风沙源核心地带-浑善达克沙地土地沙漠化程度五级分类体系和遥感影像解译标志,并对1980年代中期、1990年代末期成像的Landsat-TM数字影像以及1970年代中期成像的Landsat-MSS数字影像进行人机交互式解译,并应用空间分析和转移矩阵的方法对该区土地沙漠化的演变过程进行分析,应用土壤分布图、地形图等相关环境条件数据进行叠加分析该区土地沙漠化演变过程的空间分异规律.结果表明,该区1970年代中期、1980年代中期、1990年代末期土地沙漠化面积占区域土地总面积分别占到50.8%,56.6%和64.7%,1970年代中期至1980年代中期、1980年代中期至1990年代末期土地沙漠化扩张平均速度分别为235km2/a和335 km2/a.在10～15 a的时间尺度上土地沙漠化程度加重与减轻过程中存在渐变与跃变两种变化方式,因此该区的土地开发利用需要极其慎重,防止措施不当导致土地在短时间内发展成为重度或极重度沙漠化土地.在沙漠化演变过程中,土地沙漠化程度加重的区域主要分布在半固定风沙土土壤类型区域内、在坡地与坡脚地形区域内、在沿河谷与河岸地貌区域内,土地沙漠化程度减轻的区域主要分布在河流沿岸、湖泊周围、沙地中的地势较低处;土地沙漠化程度始终保持稳定的区域地形多为山地、丘陵、河岸.土壤类型多为栗钙土和黑钙土.在土地沙漠化的治理过程中,应该针对该特征规律采取相应的开发利用或者治理措施.     

丹江口库区生态安全的时空演变规律及其调控措施

[目的]评价河南省淅川县是丹江口水库核心水源区生态安全状况,旨在为保障南水北调中线工程功效长久发挥提出相应的调控措施。[方法]以淅川县各乡镇为评价单元,利用改进"PSR"模型、层次分析法和GIS技术,进行淅川县生态安全时空演变规律研究,并运用主成分分析法研究了淅川县生态安全主要驱动因子。[结果](1)淅川县生态安全状况虽有波动但整体好转。与2000年相比,2015年中警和预警状态的乡镇各减少了3个,而较安全状态的乡镇增加为6个。(2)淅川县生态安全空间格局呈东北、西南等级较高,西北、东南等级较低的态势。(3)通过驱动力分析发现淅川县生态安全等级提升的主要原因为积极的环境治理响应。[结论]生态安全的良性转变需通过积极引导人类活动,多筹举措共同作用促进区域生态安全和社会经济的可持续发展。     

山西近50年初霜冻的时空分布及其突变特征

基于山西62个测站1961-2010年的逐年初霜日及地面最低温度资料,应用EOF和M-K突变检测方法对山西初霜冻的时空分布及其突变特征进行分析,以期为提高对霜冻的预测、服务能力和有效利用农业气候资源提供参考。结果表明,(1)山西近50a平均初霜冻日在空间上大致呈"5节阶梯"型分布,9月中旬-11月上旬,自北向南相继出现初霜冻,且东部早于西部;(2)山西出现正常初霜冻的概率为62%～82%,从北向南呈"大—小—大"分布;偏早初霜冻出现概率为6%～26%,从北到南呈"小—大—小"分布,中西部是出现偏早初霜冻概率最大的地区;特早初霜冻出现概率为4%～22%,出现概率最大的地区在西部及中东部地区;(3)初霜冻、轻微初霜冻、中度初霜冻和重度初霜冻发生年份大都表现出一致的推后或提前,也存在纬向差异,但总体一致性是山西初霜冻变化的主导特征;(4)M-K突变检测表明,山西近50a平均初霜日在1989年产生明显突变;对全部62个站点的检测表明,59个站点都存在突变,且主要发生在20世纪80-90年代;仅西北部3个站点没有检测出突变;从其区域分布看,北部和南部突变偏早,中部偏晚。     

气候变暖背景下太原市霜冻发生特征及其对农业的影响

基于太原市1951-2008年逐日最低气温资料,按轻微、中度和重度3级霜冻强度,分析了太原市霜冻发生的基本特征;采用累积滤波器法结合非参数统计检验方法分析了太原市霜冻的变化趋势;利用异常霜冻指标,分析了太原市霜冻的异常发生情况。结果表明:1)太原市轻微霜冻平均初霜冻日为10月14日、终霜冻日为4月15日,平均无霜冻期为182d。与轻微霜冻相比,中度、重度霜冻平均初霜冻日分别推后9d和23d,平均终霜冻日分别提前11d和24d,平均无霜冻期分别延长20d和47d。2)各级霜冻强度下,初霜冻日在年代际间的变化较为复杂,终霜冻日则表现为20世纪50-70年代偏晚、80年代之后偏早,无霜冻期表现为50-70年代缩短、80年代之后延长为主的变化特点。3)在α=0.05显著水平下,太原市各级霜冻的初霜冻日呈现显著的推后趋势、终霜冻日呈现显著的提前趋势以及无霜冻期呈现显著的延长趋势,以重度终霜冻日提前趋势最显著。4)太原市轻微偏早初霜冻、中度偏晚终霜冻和重度偏早初霜冻发生频率达15%以上,其余各级异常霜冻的发生频率在5%~10%;大多数异常霜冻发生在50-70年代。5)太原市轻微异常初霜冻对秋粮作物的产量影响较小,中度和重度异常初霜冻会使大白菜遭受不同程度的冻害;春播幼苗主要受到特晚终霜冻的影响;冬小麦遭受终霜冻危害的平均频率为5年一遇,尤以拔节后5d内发生的频率最大。     

流域尺度全球景观生态风险时空演变及其对NPP变化的影响

人类活动强度的迅速增加,不断改变全球下垫面,造成区域景观生态风险持续变化。该研究以全球主要流域和亚流域为研究对象,使用1982—2015年连续34 a的土地利用栅格数据,构建了景观生态风险指数,分析了流域尺度全球景观生态风险时空演变特征,并进一步量化了不同驱动因素对景观生态风险的影响,同时分析了流域尺度全球植被净初级生产力（net primary productivity,NPP）的时空变化特征,揭示了流域尺度全球景观生态风险对NPP的影响。结果表明：1）温带和寒温带、干旱气候带以及北极附近的极地带区域的流域多年平均景观生态风险较高。在1982—2015年间,17.44%和23.45%的流域景观生态风险分别呈现显著增加和显著减少趋势（P<0.05）。2）干旱气候带、亚热带和热带地区的景观生态风险变异系数的空间变化幅度较大,36.82%的流域景观生态风险存在显著突变点,这些突变点主要发生在1988—2006年（P<0.05）。3）在多年尺度,各种因素对流域景观生态风险的影响从大到小依次为降水量、气温、NDVI、人口密度、海拔、坡度和GDP。此外,各种因素对景观生态风险的变化存在增强的交互作用。4）超过50%的流域年NPP变化具有显著增加趋势,而仅有12.60%的流域年NPP呈显著减少趋势（P<0.05）,超过20%的流域年景观生态风险与年NPP间存在显著相关关系（P<0.05）。研究成果可为气候变化背景下,实现全球碳中和,增加陆地生态系统碳汇,适应气候变化提供坚实的科学依据。     

新疆艾比湖地区土地沙漠化时空演变及其成因

基于RS和GIS技术,对1990—2010年艾比湖地区沙漠化动态变化进行了监测。研究表明,艾比湖地区分布着大面积的沙漠化土地,主要分布在其东部和西岸地区。20a间沙漠化土地面积明显减少,沙漠化土地面积从1990年的4 426.49km2减少到2010年的637.33km2,减少了3 789.16km2。经历了强烈逆转—稳定发展—基本稳定3个阶段,1990—2001年沙漠化土地面积从4 426.49km2减少到3 713.2 5km2;2001—2007年沙漠化土地总面积保持基本不变,但沙漠化程度稍有加重;2007—2010年沙漠化土地总面积略微增加,沙漠化程度在持续加深。近20a来沙漠化转变尤为显著,气候变化和不合理的人类活动共同导致了研究区东部的沙漠化程度的加剧。     

浙江省生态安全格局时空演变特征及其影响因素

[目的] 研究浙江省生态安全格局时空演变特征及影响因素，为该省生态安全建设提供科学参考，以保障长江经济带经济、社会、生态的全局发展。[方法] 以2009-2018年浙江省各市经济、社会、环境资料和"压力-状态-响应（PSR）"生态安全评价指标体系为基础，采用熵值法从时间维度和空间维度对浙江省2009-2018年生态安全格局时空演变特征进行了分析，并结合PSR分项指数和因子分析法提取关键因素，揭示关键因素对生态安全的影响。[结果] ①2009-2018年浙江省生态安全综合指数呈小幅波动状态；②从空间来看，浙江省各市生态安全指数已经达到了预警状态，呈现由"南高北低"向"北高南低"转变的空间格局；③从时间节点来看，浙江省生态安全状况最好的年份为2016年（0.123），最差的年份为2011年（0.077），分别处于较安全状态和临界安全状态；④城镇化、经济发展、社会发展、工业发展和资源条件是影响浙江生态安全格局的重要因素。[结论] 国家和区域的规划与政策对浙江省生态安全指数具有显著影响，为了全面保障浙江省生态安全健康发展，需要不断加大生态安全建设的投入，持续推进"五水共治"，促进制造业智能化，绿色化，在古村落、特色小镇等培育一批生态文明典型示范点，改善生态环境质量。     

中国东北春玉米区干旱时空分布特征及其对产量的影响

为了研究东北地区春玉米不同生育阶段干旱时空分布规律及其对产量的影响,基于研究区域1961—2012年69个气象站点逐日气象资料和春玉米生育时期及产量资料,采用Penman-Monteit法计算潜在蒸散量,在此基础上利用农业干旱指标标准化降水蒸散指数(SPEIPM)划分干旱等级-最后利用干旱等级权重及发生概率评分等级计算每个站点的干旱危险指数(DHI);利用Mann-Kendall检验法计算5个生育阶段的SPEI变化趋势,利用回归分析进行SPEI与玉米气候产量的关系分析。结果表明,吉林省西部和辽宁省西部在玉米生长季内始终为干旱高风险区,吉林省东部和辽宁省东部则为干旱低风险区,黑龙江省东部干旱风险随生育进程增大;近52 a玉米苗期干旱强度和范围有减小趋势,而生育后期在增加;1991—2012年辽宁省西部玉米气候产量与SPEIPM3-7(5—7月份的SPEIPM)以及吉林省西部、吉林省东部和松嫩平原气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)的关系达极显著(P0.01),吉林省中部气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)关系达显著水平(P0.05)。春旱严重地区如松嫩平原、吉林省西部、辽宁省西部和南部的干旱强度和范围正在减小,而东北干旱程度在玉米生育后期整体呈增强趋势,其中东部最明显。在降水充沛的吉林省东部,气候产量与干旱指数的回归方程对称轴在0附近,表明正常降水情况下即能保证高产和稳产。降水较少的地区如辽宁省西部和吉林省西部等地,回归方程对称轴在1附近,提高玉米产量需增加灌溉和提高水分利用效率。     

吉林省春玉米土地生产潜力时空变化及其与气候因子的关系

利用1961~2015年气象观测资料、春玉米生长发育及产量资料和土壤数据,计算了吉林省不同区域的春玉米土地生产潜力,并分析其时空变化特征及主要的气候影响因子。结果表明:吉林省各区域的太阳辐射均呈显著减小趋势(P0.05),≥10℃有效积温均呈极显著的增加趋势(P0.01),降水量变化趋势不显著。太阳辐射和≥10℃有效积温呈由西向东逐渐降低趋势,降水量呈由西向东逐渐增加趋势。春玉米土地生产潜力由西向东呈低-高-低的趋势分布。西部和中部区域土地生产潜力呈减小趋势,东部区域土地生产潜力呈上增加趋势,但变化趋势均不显著。西部、中部和东部区域土地生产潜力平均值分别为7544.5、12346.4和11878.0 kg hm~(-2)。土地生产潜力利用率由西向东逐渐降低,西部、中部和东部区域利用率平均值分别为74.2%、61.1%和47.5%。降水量是西部和中部土地生产潜力的主要气候影响因子,≥10℃有效积温是东部土地生产潜力的主要气候影响因子。     

安徽省茶树春霜冻害的风险评估

应用安徽省茶种植区45个气象站点1981−2017年气象资料和1998−2017年茶叶产量资料,选取霜冻害发生综合频率、坡向敏感性指数、茶园面积和灾年减产率变异系数4个因子,利用加权指数求和法构建了茶树霜冻害风险指数,借助ANUSPLIN插值模型和地理信息系统开展了安徽省茶树霜冻害风险评估。结果表明：安徽省茶树春霜冻害高风险、中风险和低风险区域面积为118×104hm2、337×104hm2和 353×104hm2, 分别占评价区域总面积的14.6%、41.7% 和43.7%。高风险区主要分布在大别山茶区的金寨县、霍山县、岳西县、潜山县等和江南茶区南部海拔600m以上的高山区域,零星分布在江北茶区北坡地带。中风险区多分布在大别山茶区和江南茶区海拔低于600m的山区,呈斑块状分布在江北茶区的丘陵和低山区。低风险区集中分布在芜湖−宣城−铜陵−池州沿江一带,零星分布在江南茶区的低山区。构建的风险指数总体能客观反映安徽省茶树霜冻害风险水平,可为茶树霜冻害风险管理提供依据。     

江浙典型茶园土壤镉的空间分异对比分析

土壤镉含量是影响茶叶质量的关键性因素之一,对其空间分布规律加以揭示,可为茶叶生产与品质提升提供理论指导与调控建议。运用Arc GIS空间分析功能,对比分析江浙不同地域典型茶园表层土壤镉的空间分异特征。结果表明:江浙茶园土壤镉含量平均水平普遍不高,其中,江苏碧螺春茶园土壤镉含量最低,与其套种种植模式关系大。江苏茶园镉含量空间变异尺度大,相关性较弱,分异来源随机性强;浙江茶园空间变异尺度基本一致,相关性强,系统作用力更大。土壤镉含量插值得出各茶园镉含量分布规律不同,影响因素也有差异,区域地势形态、土壤类型是主要影响因素,水域以及人为活动也会对其产生影响。尽管规模化经营和标准化生产能提升茶叶品质,但单一性种植模式也会导致土壤镉的增加,因此,适度规模、套种模式更有利于茶叶品质的维护。     

江苏省区域农业生态环境质量的时空变异分析

运用主成分分析方法筛选农业生态环境质量的评价指标体系,建立农业生态环境质量综合评价模型,对1995年、2005年、2008年江苏省徐连、沿江、沿海、宁镇扬和太湖经济区的农业生态环境质量的时空变异进行评价。结果表明:(1)在空间上,5个经济区的农业生态环境质量指数从北向南呈明显的下降趋势,以徐连经济区最高,沿江、沿海和宁镇扬经济区次之,太湖经济区最低。随时间的推移,各经济区的农业生态环境质量评价指数均呈明显的下降趋势。(2)针对农业生态环境质量变化最大的徐连、太湖经济区,分别选取代表性县(市)区域(前者选取邳州和新沂,后者选取张家港和江阴),分析2个经济区及其代表县市1999-2008年间的农业生态环境质量动态变化,发现在1999-2008年期间,徐连经济区的农业生态环境质量状况明显好于太湖经济区,但2个经济区的生态环境质量均有不同程度的下降。4个县(市)中,新沂市1999-2003年农业生态环境质量长期处于良好水平;邳州市生态环境质量指数降低速度最快,从最初的良好状况逐渐降低到一般状况,并且一直处于恶化发展的态势;江阴和张家港两市的农业生态环境质量状况明显劣于邳州和新沂,且长期维持在一般水平,波动幅度较小。因此,即使是位于同一经济区的县(市),其农业生态环境质量也会因区域的不同而有所差异,因此,在关注各经济区农业生态环境质量状况的同时还需考虑不同县(市)的具体状况,因地制宜地制定对策。     

山西省冬小麦种植区霜冻气候指标的时空特征分析

利用山西省冬小麦种植区80个站点1961-2010年地面0cm日温度资料和冬小麦霜冻灾情资料,以地面0cm日最低温度界定霜冻过程,以霜冻过程为尺度构建霜冻的气候指标即过程积霜,分析该气候指标的年际变化及空间分布。结果表明,用年历次霜冻过程积霜和的相对值区分霜冻可能年份与其它年份有较好的效果。轻、中、重霜冻以及全部霜冻过程积霜和多年均值具有良好的空间一致性。对于同一区域,重霜冻积霜和多年均值最大,中霜冻次之,轻霜冻最小。根据地面0cm温度构建的霜冻气候指标,是进行霜冻实时评估和霜冻风险区划的基础。     

葡萄主产区春霜冻风险分析

选取中国607个气象站1958−2019年逐日最低气温观测资料,运用统计和空间分析方法,从气候致灾的角度,对葡萄主产区春霜冻灾害发生日数、频率、站次比以及致灾危险性进行分析,以了解葡萄主产区春霜冻的分布特征和风险区域,为葡萄主产区灾害防御工作提供依据。结果表明,60a来,各葡萄产区春霜冻平均发生日数和频率差异较大,春霜冻发生频率和平均发生日数最高在西北产区和西南高山产区,最低在南方产区;研究期内葡萄主产区春霜冻发生范围呈缩小趋势,且轻霜冻发生范围大于中度和重度春霜冻;春霜冻发生强度区域性明显,其中,轻霜冻强度指数自北向南呈逐渐偏小的趋势,中霜冻和重霜冻强度指数普遍偏小;葡萄主产区致灾因子危险性指数空间分布特征表现为中北部普遍高于南部区域,其中高风险区域主要分布在西北产区和东北中北部产区,无风险区域主要分布在南方产区。     

宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素分析

[目的]揭示宁夏回族自治区风蚀气候侵蚀力(C值)的时空演变特征,阐明宁夏气候对风蚀的影响及因素,进而为宁夏风蚀评估提供科学依据。[方法]基于宁夏及周边气象站1965—2019年的观测数据,根据FAO风蚀气候侵蚀力计算公式,利用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变点检验、Morlet小波分析及随机森林等方法,开展了宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素的研究。[结果](1)宁夏多年平均C值为23.8,在年尺度和季节尺度上呈现可持续的显著减少趋势,且春冬季高、夏秋季低。(2)多年平均C值在空间上呈现中北部高、南部低的分布,显著减少的站点共8个,且均呈现可持续性。(3)除夏季尺度外,其他季节尺度和年尺度的C值均在2003年前后发生显著突变,且均存在一个30 a左右的主周期。(4)影响C值最主要的因子是风速,其次是降水量、相对湿度、热力因子、太平洋年代际振荡指数。[结论]宁夏属于干旱半干旱地区气候侵蚀力较弱的区域,风速是影响宁夏C值最主要的因子。     

分维与土壤特性时空变异性研究进展

论述了几种经典分维的定义及计算方法,阐明了传统分析土壤特性时空变异性不足之处,介绍了近几年来用分维度量土壤特性时空变异性的一些成果,并对分维在今后土壤特性时空变异性中的应用前景作了展望。