东北农牧交错带旱涝特征对气候变化的响应

[目的]从旱涝灾害角度分析气候变化对东北农牧交错带的影响,对该区的气候变化和旱涝特征进行研究,为充分利用气候资源,合理调配水资源,提高灾害应变能力提供科学依据。[方法]统计1960—2011年东北农牧交错带21个气象台站的逐月气温、降水资料,应用Mann—Kendall气候突变检验法、标准化降水指数(SPI)、样条函数插值法对该带旱涝状况的时空分布进行了分析。[结果](1)东北农牧交错带气候呈现出明显的暖干化趋势,SPI3表明春、夏、秋三季干旱事件增多,21世纪以来,春旱事件较为频繁,冬季降水略微增加;(2)气温突变发生在1988年,突变后,干旱的比例增加了20.7%,涝的比例增加了9.3%,降水处于"正常"的年份则大幅度减少,对该区极为不利;(3)SPI12低值中心由科尔沁沙地向东北延伸到松嫩平原,干旱面积有大幅度增加的趋势,东北农牧交错带中南部旱化较为严重。[结论]东北农牧交错带暖干化的趋势给该区农牧业带来不利影响,受旱地区应及时启动干旱预警紧急方案,开展抗旱工作。     

北方农牧交错带缓坡耕地土壤风蚀特征

研究采用野外观测手段对不同坡向和坡位的土壤风蚀特征进行测定和分析。结果表明:①缓坡耕地不同地形部位,风速随地形升高而增大,主要由于微地形作用,使南坡风速略高于北坡。②土壤风蚀量随风速变化呈现出指数函数变化趋势,风速增大则风蚀量也增大。③以坡顶为对称轴,北坡和南坡的风蚀量基本呈对称分布,北坡风蚀量占南坡风蚀量的88.6%;5个地形部位的风蚀量相比,最大值并非出现在坡顶部位。④坡中和坡底在0～6cm高度范围内,坡顶在0～8cm高度范围内,随高度和风速增加,风蚀量呈线性增大;在8～60cm高度范围内,风蚀量随高度增加呈现出负指数函数递减的规律,6cm<高度<20cm递减率较大,高度>20cm递减率较小。     

北方农牧交错带人口承载能力胁迫研究

根据２０００年－２０３０年不同人口控制方案的预测结果和有关参数,利用构建的一个适合于区域范围人－地关系简单平衡模型,以５年为时间步长,５％为粮食自给率步长,计算分析了安塞县２１世纪头３０年人口承载能力胁迫力。结果表明,只有严格控制人口增长,并在此基础上确定合理的粮食自给率,以保持人口承载能力胁迫力为负值或较小、较短时间内的正值,才能退耕还林（草）,真正实现生态环境的恢复与重建。安塞县如此,黄土高原     

南方农牧交错带1960-2017年降水特征及旱涝时空分布特征

了解南方农牧交错带降水及干旱特征,可为该区旱涝灾害评估、预测及灾害的积极应对等提供较好的科学依据.基于南方农牧交错带1960—2017年20个气象站点逐月降水量资料,采用标准化降水指数(SPI)、克里金空间插值、小波分析等方法对南方农牧交错带近58年来的降水特征及旱涝灾害时空分布特征进行了研究.结果表明:(1)近58年...     

中国北方农牧交错带植被动态研究进展

通过回顾植被动态研究的历史,简要概述了植被动态的发展。综述了我国北方农牧交错带历年来植被动态的研究现状。研究指出植被动态变化与农牧交错带内气候、自然环境演变、农牧业经营方式的转变及土地利用有着密切的关系。结合前人的研究,根据农牧交错带内存在的生态环境问题,提出应从北方农牧交错带植被动态与生物多样性、生态环境、生态系统健康以及对全球变化响应的关系进行研究,揭示其受损及恢复机理,为农牧交错带受损的生态系统恢复与重建、区域可持续发展提供理论依据。     

北方农牧交错带界线的变迁及其驱动力研究进展

在气候变化与人类活动的影响下,北方农牧交错带界线不断变迁。定量辨识气候变化和人类活动对北方农牧交错带界线变迁的贡献程度,是当今气候变化领域的热点问题。该文基于国内外相关研究,概括了不同视角下北方农牧交错带的定义方法,分析了气候变化与人类活动对北方农牧交错带界线变迁的驱动作用,总结了定量分析驱动力贡献程度的方法及主要结果。同时指出目前研究还存在定义、数据、方法和解释方面的问题。针对以上问题,提出了多要素综合定义、驱动力定量分析、高时空分辨率数据的收集以及深层次因果关系的解释等解决方法。该文可为敏感区域土地利用的合理规划和气候变化的减缓与适应措施的制定提供科学依据。     

北方农牧交错带土壤风蚀沙化影响因子的风洞试验研究

土壤风蚀沙化是北方农牧交错带农牧业生产与发展的主要限制因子,通过室内风洞实验研究,定量分析了土壤风蚀率(风蚀强度)与风速及土壤水分的相关关系、土壤风蚀输沙量的空间分布规律以及翻耕后土壤风蚀的动态变化。结果表明:风蚀率与风速变化成正相关,随着风速增大,风蚀率相应增加,18m/s风速是风蚀由轻变重的一个转折点;土壤水分与风蚀率呈负相关,水分含量越高,风蚀率越小,6%含水量水平是土壤风蚀由重变轻的一个转折点。通过曲线拟合表明,风蚀率与风速成幂函数的关系,与土壤水分含量成对数函数关系。土壤风蚀空间不同高度输沙量呈单峰曲线的变化趋势,在距地面2～4cm范围内集沙量最多,80%左右的沙量集中在近地面10cm范围内。土地翻耕是加重土壤风蚀的重要因素,对于天然草场,翻耕后风蚀强度是未翻耕的66～306倍,对于旱作农田,留茬覆盖可以有效控制土壤风蚀,翻耕马铃薯地风蚀强度是留茬地的25～108倍。     

北方农牧交错带免耕对农田耕层土壤温度的影响

针对北方农牧交错带部分地区免耕措施生态效益好但作物产量有所下降的现状,为了找出影响作物生长的因素,对比分析了免耕和翻耕两种耕作方式下耕层土壤温度的变化。结果表明：免耕地升温和降温都比较缓慢且幅度小,翻耕地土壤温度在日间总体高于免耕地。在垂直方向上,土壤温度随土层深度降低,但一天中不同时刻的表现差异显著。土壤温度变化与当时气温呈正相关关系, 相关系数大于0.5。与免耕地相比,翻耕地气温与土壤温度的直线回归关系更显著。受土壤温度等物理性状的影响,免耕地作物生物量及产量明显不如翻耕地。因此,北方农牧交错带要通过农艺措施改善土壤物理结构,提高免耕农田作物产量。     

北方农牧交错带县域典型农业生态系统结构的对比演变

为了能准确地描述农业生态系统结构的合理性,并从时间序列上反映系统产业结构的动态演变特征,立足北方农牧交错带,在近31a的时间尺度上,以偏农区的榆阳区和偏牧区的乌审旗县域典型农业生态系统作为比较研究对象,采用系统组分优势度、系统结构优势度和系统稳定性指数作为研究模型,对两地农业生态系统的产业结构进行了综合分析和评价,显示种植业是偏农区农业生态系统的主导产业,其组分优势度在后期下降较快;林业在两地农业生态系统中的组分优势度均较小;畜牧业是偏农区最具发展潜势的产业,是偏牧区国民经济发展的支柱产业;渔业组分优势度在两地均为最小,基本对系统无贡献;偏农区农业生态系统结构较为优越,而偏牧区农业生态系统稳定性较为突出。结合研究结果,并就种植业、林业、牧业和渔业在北方农牧交错带偏农区和偏牧区的发展提出了建设性意见,以期为当地及北方农牧交错带农业生态系统产业模式优化和农牧业可持续发展提供理论依据和科学借鉴。     

北方农牧交错带农林牧业生产结构类型空间分异特征研究

利用1996—2000年统计资料的11项指标,采用典型相关分析(CCA)方法,以中国北方农牧交错带为例,对其农林牧业生产结构类型的空间分异特征进行了分析。首先,确定了以种植业比重、林业比重、牧业比重为自变量组,其余指标为因变量组;其次,利用CANOCO4.5和CANODRAW4.1软件,将研究区划分为偏农、偏林、偏牧、农牧、牧农等5种农林牧业生产结构类型;最后,结合GIS技术,分析研究区农林牧业生产结构的空间分异特征。研究结果表明,由东南向西北,5种类型分布大体为偏农型、农牧型、牧农型、偏林型和偏牧型。     

宁夏旱涝灾害对气候变化的响应

利用宁夏回族自治区20个气象站自建站以来到2012年共52 a的降水数据资料,运用趋势线、滑动平均等数理分析方法对宁夏52 a以来的降水变化特征进行了分析,并应用降水Z指数和正负20%的降水距平指标对宁夏的旱涝灾害特征进行了分析。最后基于信息预测理论的对称性及可公度法,对宁夏未来的旱涝灾害进行了趋势判断。结果表明:(1)宁夏52 a年降水量以8.57 mm/10 a的速度递减,从20世纪90年代起干旱化趋势明显。(2)宁夏旱涝灾害交替发生,旱涝出现的频率为32.7%和28.7%,降水正常年份仅占38.5%。(3)宁夏旱涝灾害的发生具有显著对称性周期特征,未来发生旱灾的可能年份是2014和2015年,发生涝灾的可能年份是2017年。     

气候变化对我国农业旱涝灾害的影响

最近几十年来,气候变化导致我国水资源的变化并给农业生产带来一系列影响,已经引起越来越多的关注。本文根据全国分区统计数据,分析了农业水旱灾害情况的变化,试图评述由气候变化引起的水资源变化对我国农业生产的影响。结果表明,气候变化对我国水资源变化的影响具有强烈的时空差异,导致了我国北旱南涝的情形加重;东北、西北和华北地区旱灾成灾比例显著上升,而华中地区、华东、华南和西南地区水灾比例有所上升。本文还就如何采取应对措施,减缓气候变化对农业水资源利用的影响,提出了看法和建议。     

气候暖干化背景下东北地区旱涝时空演变特征

[目的]从旱涝灾害角度探讨气候变化对东北地区的影响,以期充分利用气候资源,为农业领域应对气候变化的对策措施提供理论依据。[方法]统计东北地区1956—2012年50个气象台站的逐月气温、降水资料,通过样条插值法、Mann—Kendall检测及Z指数方法对该区降水及旱涝时空演变特征进行分析。[结果](1)近57a东北地区气候整体呈现暖干化的趋势;(2)半湿润区增温幅度最大,达0.34℃/10a,湿润区相对较低,为0.25℃/10a。半湿润区降水减少趋势最为明显,为-8.82mm/10a。(3)东北全区、半干旱区、半湿润区Z指数变化一致,呈现出"涝—旱—涝—旱"的演变特征。(4)大涝频率高值中心分布于小兴安岭北部和三江平原、嫩江流域北部等;大旱频率高值中心集中分布于东北地区西部。[结论]东北地区气候暖干化的趋势给该区农牧业带来不利影响,受旱地区应及时启动干旱预警紧方案,开展抗旱工作。     

气候变化背景下中国农业干旱时空变化特征分析

基于1951−2018年各省（自治区）农作物播种面积、干旱受灾面积、干旱成灾面积等数据,构建了干旱影响强度和干旱成灾强度特征指标,并分析近70a各省（自治区）空间尺度的农业干旱灾害的分布、发生次数、变化趋势和气候变暖背景下的阶段性变化特点。研究表明：（1）内蒙古自治区、山西省和河北省等省（自治区）的干旱受灾面积、干旱成灾面积、干旱影响强度和干旱成灾强度的多年平均值均位于前列;（2）中度及以上干旱等级发生次数最多的前10位均为北方省份（自治区）,总次数均≥25次,其中内蒙古自治区、山西省和陕西省位居农业干旱发生次数最多前三位;（3）16省（自治区）的干旱受灾面积和干旱影响强度存在减小趋势,但大部分地区即23个省（自治区）的干旱成灾面积和27个省（自治区）的干旱成灾强度存在增加趋势;（4）受气候变化影响,各省（自治区）在气候较冷的I阶段（1951−1984年）农业干旱较轻,在气候增暖明显的II阶段（1985−1997年）农业干旱大幅加重,在气候增暖趋缓的III阶段（1998−2018年）农业干旱受灾面积、成灾面积和干旱影响强度普遍减小,但其成灾强度在加重。总之,农业干旱具有明显的南轻北重特征,且北方农业干旱更加频繁,因此北方地区仍需加强防御,减轻重大干旱对农业的影响。     

西北地区气候变化与风速响应特征

依据西北地区105个气象站点近51a逐年气温、降水及风速资料,利用趋势线法、Mann—Kendall突变检验法及ArcGIS空间差值法分析了该地气候变化特征及其对风速的影响。结果表明:(1)近51a来,西北地区增温趋势明显,气温经历了相对低温期—大幅上升期—上升趋势减缓期的转变;增温趋势空间差异明显。(2)该区降水呈下降趋势,呈现出由显著变化—趋于稳定—波动加快的转变;降水变化东西差异明显。(3)综合气温和降水来看,西北地区东部呈暖干化趋势,西、中部地区呈相对暖湿趋势。(4)近51a平均风速整体以每10a降低0.11m/s的速率变化,1974年之前呈增强趋势,之后减弱趋势明显,1993—2011年趋于稳定;风速变化空间上呈现出东南部、西部与中部的差异。(5)气温和风速呈极显著负相关关系。     

北方农牧交错带参考作物蒸散量时空变化与成因分析*6

利用北方农牧交错带46个气象站1961-2013年气象资料,采用Penman-Monteith公式法计算该地区参考作物蒸散量(ET0)、ET0对气象因子的敏感性系数、气象因子对ET0的贡献率,并通过趋势分析、GIS空间插值方法对这些指标的时空变化进行分析。结果表明：（1）北方农牧交错带年ET0平均值在839～1097mm,近53a来以0.21mm · a-1的速率减小。（2）空间分布上,ET0总体呈现“一高二低”的分布格局：陕北高原为高值区,大兴安岭北部高纬地区、青东农区及陇中片区为两大低值中心区。且陕北高原、陇中及青东农区61%的站点ET0平均以0.85mm·a-1（P＜0.05）的趋势递增,而吉林西部、科尔沁沙地、辽西地区则呈明显减小趋势。（3）气象因子对ET0的贡献受ET0对气象因子的敏感性和气象因子的相对变化共同影响,其中北方农牧交错带 ET0对相对湿度最敏感,其次为平均风速;但近53a 来风速呈极显著下降趋势,下降速率达0.0154m·s-1·a-1（P＜0.001）,因此,综合分析结果表现为风速对ET0的贡献量最大,说明北方农牧交错带ET0下降主要归因于风速的降低。     

中国植被总初级生产力对气候变化的响应

为理解中国植被GPP的变化规律,基于改进后的EC-LUE模型,分析了中国1982—2016年植被GPP的空间格局、变化特征及驱动因子。结果表明:(1)中国植被GPP年变化范围介于0～3 051.08 g C/(m²·a),总体呈现出南高北低的空间分布特征。高值区主要分布在华南、东南沿海地区,低值区分布在青藏高原、新疆、内蒙古西部等地区;(2)近35 a中国植被GPP整体呈增加趋势,增加速率为2.43 g C/(m²·a)(p<0.05),特别是黄土高原地区植被GPP增加趋势明显,但在东北及东南沿海的部分地区呈显著减少的趋势;(3)中国植被GPP变化与气温和降水呈正相关关系,气温和降水强驱动的面积占比8.1%,气温为主要驱动因子的面积占比25.3%,降水为主要驱动因子的面积占比15.1%,气温和降水弱驱动面积占比8.9%。虽然近年来中国植被固碳能力呈变好趋势,但在未来气候变化存在不确定性的背景下,生态保护工作任重道远。     

北方农牧交错带参考作物蒸散量时空变化与成因分析

利用北方农牧交错带46个气象站1961-2013年气象资料,采用Penman-Monteith公式法计算该地区参考作物蒸散量(ET0)、ET0对气象因子的敏感性系数、气象因子对ET0的贡献率,并通过趋势分析、GIS空间插值方法对这些指标的时空变化进行分析。结果表明：（1）北方农牧交错带年ET0平均值在839～1097mm,近53a来以0.21mm · a^-1的速率减小。（2）空间分布上,ET0总体呈现“一高二低”的分布格局：陕北高原为高值区,大兴安岭北部高纬地区、青东农区及陇中片区为两大低值中心区。且陕北高原、陇中及青东农区61%的站点ET0平均以0.85mm·a^-1（P＜0.05）的趋势递增,而吉林西部、科尔沁沙地、辽西地区则呈明显减小趋势。（3）气象因子对ET0的贡献受ET0对气象因子的敏感性和气象因子的相对变化共同影响,其中北方农牧交错带ET0对相对湿度最敏感,其次为平均风速;但近53a来风速呈极显著下降趋势,下降速率达0.0154m·s^-1·a^-1（P＜0.001）,因此,综合分析结果表现为风速对ET0的贡献量最大,说明北方农牧交错带ET0下降主要归因于风速的降低。     

基于标准化降水指数的浙江省旱涝特征分析

基于浙江省84个气象站1980~2009年的降水资料,选择标准化降水指数作为旱涝评价指标,分析了全省旱涝发生频率、旱涝站次比和旱涝强度的时空分布特征。结果表明:全省旱涝灾害频率高,年际上呈现旱涝急转特征。全省旱涝灾害影响范围广,多年平均旱站比28.6%,涝站比25.8%,平均干旱强度和洪涝强度分别为中旱和中涝。在空间分布上,旱涝灾害频率呈斑块状的区域性特征分布,表现为多个高频区;干旱高频区主要分布中旱站和重旱站,而洪涝高频区分布中涝站,这些区域可能是潜在的自然灾害区,应加强抗旱防洪措施建设。