1981-2013年湖南省蒸发量的时空变化特征

为揭示湖南省蒸发量的时空分布特征,基于1981—2013 年的日蒸发量观测值,采用气候倾向率、滑动平均、累积距平、Mann-Kendall 检验和R/S 分析法,对湖南省年、季蒸发量进行了时空变化分析、突变检验及变化趋势预测。结果表明：（1）33 年来湖南省年蒸发量总体呈波动上升趋势,春、秋、冬三季呈现出相似的增减趋势并决定了年蒸发量的变化趋势;（2）湖南省蒸发量主要集中于夏季,年代际变化具有明显的区域性;年、季节平均蒸发量的空间分布呈现由东南向西北递减的格局;（3）M-K突变分析表明,除夏季之外,春、秋、冬三季和年蒸发量整体均呈上升趋势,且突变点出现在2000年的春季和1983年的秋季;（4）年蒸发量整体上呈现较强的正持续性,四季中春季正持续性最为显著。     

2000—2014年石羊河流域植被覆盖变化研究

植被覆盖度是衡量地表植被长势和评价区域生态系统健康程度的重要指标,研究石羊河流域植被覆盖度的时空变化,对研究内陆干旱地区陆地生态系统环境变化具有重要意义。利用EOS/MODIS卫星数据,借鉴景观生态空间分布格局分析方法,从植被覆盖度面积变化和类型转换趋势方面分析2000—2014年石羊河流域植被的空间分布变化与格局演变。结果表明,2000—2014年石羊河流域内以低覆盖植被为主,其中极低覆盖植被年际波动最大,中高覆盖植被年际波动最小。在2001年、2004年、2009年和2013年前后,石羊河流域出现了4次植被生态退化过程。4种土地生态类型的植被覆盖度在年际变化中均呈增加趋势,其中耕地植被生态恢复明显,未利用土地生态恢复比较缓慢。15年石羊河流域内生态向恢复的方向发展。前期与后期的各植被覆盖等级的面积转移途径与幅度基本相似,后期的生态变化程度比前期更加剧烈。植被覆盖变化多集中在人类活动较多的区域。植被生态变化以稳定和轻微恢复为主。各土地生态类型中,耕地植被覆盖度空间变化最大。水资源的空间分布和利用不均是导致植被覆盖变化的空间分布不均的主要因素,中游平原区生态恢复较好,下游民勤绿洲在2010年后的生态退化明显。     

基于机器视觉的植物病虫害实时识别方法

植物病虫灾害是中国三大自然灾害之一,其识别、监测、预警是防控工作的决策信息源头。联合国粮农组织的研究表明,仅农作物病虫害危害自然损失率就超过37%。中国是包括农作物在内的植物病虫害危害大国,若不采取防控措施,因病虫危害每年将损失粮食1500亿kg、果品与蔬菜1000亿kg、油料68亿kg、棉花1.9亿kg,潜在经济损失在5000亿元以上。通过植物病虫害的在线、实时、低廉、无损伤机器识别,不仅为植物病虫害防治防控提供了依据,赢得了防治时间,而且结合病虫害防治系统,最大限度地减少了经济损失,植物尤其是农产品品质得到了提升。对多种植物病虫害机器识别研究进行了综述与归纳,剖析了机器识别中的问题,认为未来的植物病虫害机器识别措施上应与病虫害监控、预测预报相结合;技术上融合机器视觉、声学、遥感、全球定位系统、地理信息系统、网络等技术;功能上进行草害信息、植物生长信息、生长环境信息自动识别等功能拓展。     

阳泉市玉米生育期气象要素变化特征及相关性分析

为研究阳泉市玉米生育期气象要素变化趋势及对玉米产量的影响,采用M-K突变检验、Spearman相关性检验等方法,对2002—2021年阳泉市4—9月6个气象要素的日数据、逐年玉米产量数据进行分析,探讨玉米气象产量与气象要素之间的相关性及作用程度。分析发现,玉米生育期内平均气温、日最高最低气温均呈上升趋势,2018年后平均气温和最低气温增温显著;相对湿度、光照时数呈下降趋势,降水量呈上升趋势,变化趋势均不显著。2002—2021年阳泉市玉米实际产量总体呈现出波动上升的变化趋势,趋势产量表现为先快速增加再缓慢减少,气象产量总体呈缓慢增长趋势,但年际间差异明显。平均相对湿度和最高气温对气象产量影响最大,达到极显著相关水平;其次为降水量和平均气温,为显著性相关;最低气温和日照时数与气象产量相关性不显著。研究结果可为优化本地农业资源结构、促进地区农业可持续发展提供理论支撑。     

石羊河下游民勤绿洲不同年限退耕地土壤物理性质变化研究

石羊河下游因水资源减少而退耕大面积土地,测试其物理性质,旨在为管理提供依据。选择不同退耕时期（1 年、2 年、3 年、4 年、5 年、8 年、15 年、24 年和31 年）土地,分层采集0~40 cm范围内土样,分析其容重、孔隙度和机械组成。结果表明：随着退耕年限增加,土壤粘粒呈减少趋势,粉粒增加,退耕4 年达到最大,之后则略有增减;土壤垂直剖面的土壤粒度分异性增大,而变化最大的土层为0~10 cm。退耕土壤容重随着退耕时间延长而增加,退耕3 年之后的不同深度的土壤容重及孔隙度的差异变小。随着退耕年限增加,土壤质地变粗,通透性增加,土壤质量下降。退耕3~4 年期间的土壤物理性质相对变化明显,是退耕地管理的关键时期。     

乌江流域面雨量的WRF预报检验

为了研究WRF对乌江流域面雨量的预报能力,认识WRF降水预报的特点,提出释用思路。笔者运用晴雨预报、等级预报检验和预报偏差分析方法,对乌江流域2010—2013年汛期面雨量的WRF降水预报进行检验。结果表明,乌江流域的晴雨预报具有相当的可靠性。等级预报准确率在53%左右。按降水等级检验发现：WRF对无雨和小雨的预报,尤其小雨的预报有较好的参考性;但对中雨以上的降水预报能力较差。中雨以上随降水量增大,预报偏差增大;预报偏差大多偏小,接近正常的较少,偏差100%的较多。WRF对大降水的预报能力较差,对中雨的预报有一定可靠性。根据检验结果提出简单的集合预报方法,其与实况相关性更好,预报接近正常的比率提高,预报偏小的情况也有所改进。     

石羊河流域综合治理对主要气象灾害影响分析

为研究石羊河流域生态环境变化对主要气象灾害的影响。利用石羊河流域5个气象站点1987年～2016年历年主要气象灾害的日数,运用时间序列趋势分析和突变检测的多种统计分析方法进行研究[1]。结果表明：石羊河流域综合治理以来,气象灾害均呈明显减少趋势,前10年、中间10年和后10年差异明显,干旱日数前20年增加,后10年减少;冰雹日数和大风日数明显减少;浮尘、扬沙和沙尘暴日数显著减少,特别是对大风和沙尘;大气降尘2010年以后逐年下降;酸雨2011年后再未出现。随着石羊河流域综合治理,地下水埋深度回升,土壤湿度增大,植被覆盖面积增加,生态环境明显改善,气象灾害明显减少。     

吉林省地表温度时空变化及影响因素研究

为了掌握吉林省地表温度的时空变化规律及其影响因素,利用吉林省46个气象站的气象数据,采用气候统计和诊断方法,分析了1961—2015年吉林省地表温度的时空变化及其影响因素。结果表明:1961—2015年吉林省地表温度平均值空间分布呈由西向东逐渐降低的趋势,气候倾向率由西向东先升高后降低。地表温度高的站点升温幅度小于地表温度低的站点。地表温度多年平均值的季节排序为夏季>春季>秋季>冬季。地表温度在1月最低,7月最高。1961—2015年吉林省地表温度以0.70℃/10 a的气候倾向率显著上升,春季、夏季、秋季和冬季气候倾向率分别为0.44、0.36、0.51、1.50℃/10 a。冬季和年平均地表温度分别在2001年和1993年发生突变。地表温度绝大多数异常气候年份为异常偏暖年,多在2010年之后。未来季节和年地表温度均呈上升趋势。海拔是影响地表温度的主要地理因子,气温是主要的气候因子。夏季降水量对地表温度为负效应,冬季降水量以正效应为主。     

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。     

控释尿素对水稻产量、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响

为探讨等量氮肥及合理节肥条件下,控释尿素对水稻的增产效应及氮素的高效利用,通过田间试验,比较分析了控释尿素(CRU)和普通尿素(CU)在不同施用量下对水稻产量、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明：CRU100%处理的产量最高,达8986.5 kg/hm²,较同等氮素用量的CU100%处理增产380.7 kg/hm²,差异呈显著水平。CRU3/4处理与CU100%处理,以及CRU1/2处理与CU100%处理之间产量差异不显著。这说明与普通尿素相比,控释尿素减少1/4~1/2的氮素用量时也能达到同样的产量水平。氮肥利用率以CRU1/2处理最高,达68.3%,较同等氮素用量的CU1/2处理提高20.6个百分点。同时,控释尿素还可明显降低水稻土壤中硝态氮的含量,减少硝态氮向土壤深层渗漏数量,以减轻对地下水污染风险。     

石羊河流域日照时数的变化特征及影响因子分析

为了合理调整种植结构、优化农业生产布局、保护生态环境以及提高太阳能的开发利用效率。笔者利用1961—2010年石羊河流域5个气象站逐日日照及年总云量、低云量、降水、相对湿度、沙尘日数和平均风速等观测资料,运用线性系数法系统分析了石羊河流域各县区近50年来日照时数的时空分布及强度特征,然后采用相关系数和多元线性回归中的标准化回归系数分析了影响日照时数的主要气象因子。结果表明：受海拔高度、地形地貌以及天气系统等影响,石羊河流域日照时数低海拔地区大于高海拔地区。除凉州外,各地年、年代日照时数总体呈增加趋势,民勤、永昌的增加趋势尤为显著,年日照时数的时间序列存在5~8年的准周期变化;各季节日照时数变化趋势不太一致,总体上呈增加趋势,春季增加最显著;月日照时数变化也存在差异,除天祝外,6月为1个高峰,9月和12到次年1月为2个低谷。各强度日照时数的日数变率较大,随着日照时数长度的增长,各地日照日数呈先增加后减小。石羊河流域日照时数的主要影响因子是总云量和低云量,其次是相对湿度和沙尘日数,降水和平均风速的影响最弱。日照时数与低云量和平均风速呈正相关,与总云量、降水、相对湿度和沙尘日数呈负相关,影响各地日照时数的主要因子有所不同。     

民勤绿洲生态环境现状及恢复对策

民勤绿洲属典型的干旱荒漠化地区,生态环境具有脆弱性。由于水资源的缺乏、地下水位的下降等因素,导致了绿洲生态环境的急剧恶化,通过客观分析当前民勤绿洲生态环境的现状和所存在的问题,对民勤的生态环境综合治理和恢复提出了相应的对策。     

石羊河流域负积温的时空演变特征

利用1960—2017年石羊河流域5个气象站逐日平均气温资料,计算各地年负积温,并运用线性趋势系数法、方差分析周期法、累计距平和信噪比法以及相关系数法,分析了石羊河流域负积温的时空分布特征及负积温与气温和冻土的关系。结果表明:受海拔高度、地形地貌、植被覆盖和天气系统的影响,石羊河流域负积温具有明显地域特征,负积温平均和极值为绿洲平原区高于荒漠区,荒漠区高于山区。负积温正常年份最多,概率在60%以上,依次向两端迅速递减。年、年代负积温总体呈升高趋势,古浪升高趋势最明显。年负积温的时间序列存在7～9年的准周期变化,古浪负积温在1986年发生了气候突变,其他各地没有发生气候突变。各地负积温初日、终日、负积温期有一定的差异,最早负积温初日(1972-9-2)和最迟负积温终日(1969-6-9)均出现在天祝,负积温期最长258天(1972年)在天祝,最短100天(2001年)在民勤。石羊河流域年负积温与年气温呈极显著正相关,负积温的升高与年气温上升具有较好的同步性。石羊河流域冻土的变化对负积温的响应敏感,负积温每升高100℃,冻土日数减少约6.2天,平均冻土深度减小约4.5 cm,最大冻土深度减...     

石羊河流域暴洪灾害特征及预测方法探讨

为了揭示干旱区局地暴洪灾害的分布特征并对其预测预报方法进行探讨,笔者利用石羊河流域的降水、暴洪灾害和灾情等资料,分析了该流域暴洪灾害分布特征,构建了灾害风险评估模型。结果表明:该流域暴洪灾害呈逐年上升趋势;灾害高风险区主要分布在流域上游沿祁连山一线高海拔地带以及以乌鞘岭为界的南北两侧,从上游天祝县到下游民勤县风险逐渐降低;暴洪主要集中在4—9月,其中7月最多,占总灾害次数的42.6%;暴洪出现的主要时间与强降水出现的时间基本吻合;生态脆弱的凉州区灾情最严重。尝试利用NCEP/NCAR再分析资料、常规要素资料和气候系统监测指数资料,通过逐步消空法和最优子集回归法从短期、中长期降水趋势及大降水场次预测入手,对暴洪趋势进行潜势预报,通过评分检验,效果良好,基本满足业务应用。     

民勤绿洲退耕地土壤养分分布特征研究

为了更加科学合理地管理和利用植被资源,以石羊河下游的典型区——民勤县退耕地为研究对象,通过对石羊河下游地区退耕地植被恢复过程中不同恢复年限土壤养分变化分布特征进行分析。结果表明：（1）土壤中N肥含量退耕年限的增加呈波动式上升的趋势,但在同一年限退耕地中随土层的加深而逐渐减小,退耕后1~10年,群落中大多为1年生草本植物和宿根植物,其根系较浅,土层N含量变化的幅度较小;15~30年,1年生草本逐渐被多年生草本和灌木所代替,植物根系深度达到20~40 cm N含量变化的幅度相对较大;50年后,趋于稳定。（2）P含量在各演替阶段土壤层次上均呈A>B>C>D规律性分布的特点,退耕后1~10年,A、B 2层P含量的差异较大,C、D 2层受退耕时间的影响较小;退耕15~50年后,A、B、C、D 4个土层P含量变化的幅度相对较小。（3）在不同年限退耕地土壤各层次中,K的含量表现出和P同样的规律性,即A>B>C>D的总体规律,退耕后1~30年间,C、D层K的含量随着退耕年限增加而波动式减小,而A、B层规律性不明显;退耕50年后,K的含量趋于稳定。     

石羊河流域主导作物筛选

为了使流域各灌区种植的作物适应新时期的水土资源条件,以灌区种植作物为研究对象,以流域水土资源为约束条件,建立主导作物筛选模型,筛选提出了石羊河流域各灌区的主导作物,可以为农业种植结构调整和流域综合治理提供借鉴。