黄土高原降水资源特征与林木适宜度研究

黄土高原位于干旱半干旱地区,水资源匮乏,如何根据当地的降水条件来确定适宜的植被类型是生态建设中的一个关键问题.通过对黄土高原68个气象台站1961-2000年逐月降水量的统计,结果表明:黄土高原的降水特征总体表现为年平均降水量区域差异大,由东南部的大于600 mm逐渐递减到西北部的不足200 mm;植物生长期间的降水占全年80%以上,且季节分配不均,表现为春旱、夏多、秋少.依据黄土高原的降水资源特征,从林地水量平衡理论出发,以生长季期间林地的水分收支状况来确定林木的适生程度,并以县为单位对黄土高原的林木适宜性进行分区.结果表明,黄土高原适宜于乔木林和灌木林的区域各占1/4左右.     

科尔沁沙地乌兰敖都地区降水特点分析

分析了科尔沁沙地西部乌兰敖都地区 2 1年的降水特点和降水趋势。年平均降水量为 31 1 .4mm ,降水集中在 5 - 9月份。夏季占全年降水量的 70 .1 % ,年平均降水日数约 76天。≥ 5 .0mm、≥ 1 0 .0mm的降雨日数全部集中于 3— 1 0月份。历年最长连续降水日数多发生于夏季 ,占 85 %。相对于年平均降水量 31 0mm而言 ,本地正常降水年份占 43%。异常降水年份占 5 7%。最长干旱持续期出现在冬春两季 ,约占 80 %。 2 1年平均降水量波动较大 ,并存在总体下降的趋势 ,可能与 1 999- 2 0 0 2年的年降雨量低于多年平均降雨量有关。     

杨凌地区冬小麦-夏玉米水分供需适配性分析

采用1984—2015年气象观测站逐日气温、降水等资料,计算冬小麦-夏玉米各生育期阶段的需水量和有效降水,采用趋势分析及数理统计方法分析近32 a陕西杨凌示范区冬小麦和夏玉米生育期的降水特征,并结合作物需水特征分析其水分供需的适配性。结果表明:冬小麦和夏玉米生育期的有效降水都表现出不稳定性,除个别年份外,大多年份降水不能满足作物的需水要求。冬小麦播种~返青阶段有效降水量仅为18.9 mm,需水量在126.5 mm左右;返青~拔节阶段有效降水13.5 mm,且变异系数达130%,而需水量为81.2 mm;拔节~孕穗阶段有效降水为37.6 mm,但小麦在此阶段需水量达206.6 mm;根据小麦生理需水规律,一般年份在冬前灌水45~50 mm,拔节期灌水50 mm左右,孕穗期视情况而定。夏玉米播种~出苗阶段有效降水变异系数最大,其次是拔节~抽雄阶段,各生育阶段有效降水均表现出不稳定性。出苗~抽雄阶段平均有效降水量为126.8 mm,此阶段玉米需水量为157.2 mm;玉米抽雄~灌浆阶段平均有效降水73.9 mm,而需水量为166.6 mm;根据玉米生理需水规律,一般年份可在夏玉米大喇叭口期灌水50 mm左右,抽雄灌浆期灌水60 mm。     

陇东玉米拔节至抽雄期降水与产量及生物量的相关性分析

利用陇东黄土高原旱作玉米拔节至抽雄期降水量与产量及生物量资料,分析降水量与产量及生物量的相关性.结果表明:拔节至抽雄期降水量与产量相关系数达0.8304,通过0.001信度检验,达到极显著相关水平;对产量构成因素的影响,主要对果穗长、百粒重和果穗粗影响明显;对抽雄至成熟期鲜重和干物质重的影响基本为正效应,但相关性不显著,对穗的影响具有逐步增强趋势.降水量年型与产量年型完全对应年占总年份的50%,完全对应年和基本对应年占总年份的75%.降水最少的年份为1997年,为19.1 mm,玉米产量为137.2 kg/667m2,最多年份为2005年,为185.3 mm,玉米产量为662.1 kg/667m2,并建立了利用降水预报产量的模型.     

辽西易旱区坡面径流资源调控及高效利用研究

通过对辽西易旱区坡面径流资源调控及高效利用研究 ,提出 3种坡面径流集蓄调控模式 ,并以提高雨水径流利用率 ,发展高效农业为目的 ,进行了集雨灌溉旱地玉米和发展山地大棚示范研究。结果表明 ,在春播期耕层土壤含水量为 10 .2 5 %的条件下 ,覆膜玉米每穴加水 0 .2 5L ,即可达到 80 %以上的出苗率 ,6 0m3 水窖集水可解决5 .33hm2 旱地玉米抗旱春播。生育期补灌以孕穗期效果最佳 ,增产 2 2 .1% ,补灌量以 30mm为宜。集雨灌溉发展山地大棚在配以渗灌技术的条件下 ,较传统畦灌节水 5 3.4 % ,单位水产值达 95 .92元 /m3 ,是干旱地区调整土地利用结构 ,发展高效农业的可行途径。     

1964—2014年青海省三江源地区日降水格局分析

三江源位于青藏高原腹地,是气候变化敏感区,尤其对降水变化十分敏感。利用1964—2014年三江源地区13个气象站的日降水资料,对三江源地区降水量、降水日数、降水间隔期分等级探讨。结果表明：1964—2014年三江源地区年均降水量为467．48 mm ,自2000年起呈现显著增加趋势,降水量以中等强度以上的降水为主,导致年降水量发生变化的主要原因是强降水量的影响;年均降水日数为137．83 d ,以中等强度以下的降水日数为主;每年降水间隔期次数为40．06次,以≤5 d 的间隔期为主,占总间隔次数的83．55％;三江源13个气象站降水量资料显示,久治县降水最稳定,沱沱河最不稳定。同时,以历年降水量与生产力研究为基础,降水是三江源西部地区生产力变化的主要限制因子之一。三江源地区干旱年份与极端弱降水量年份吻合,可初步断定年降水量和降水日数增加,＞5 d 间隔次数减少可减缓三江源地区干旱发生及干旱化程度。     

长岭县不同降水年型玉米需水规律研究

在长岭县开展玉米大田试验,探讨在相同的土壤及农田管理条件下,不同降水年型（丰水年、平水年、枯水年和极枯水年）玉米生长需水及水分来源的变化规律。结果表明：玉米生长过程中各个阶段需水量不同,中期最大,初期和后期较小;2007年(极枯水年)玉米生长需水量最大(460.2 mm),2006年(枯水年)次之(423.8 mm),2008年(平水年)再次之(393.5 mm),2005年(丰水年)最小(342 mm),越是干旱的年份玉米生长需水量和单位质量玉米生长需水量越大;丰水年玉米生长需水量与有效降水量的耦合度最高,平水年次之,枯水年再次之,极枯水年最低;2005—2008年土壤水消耗量依次为79.8 mm、199.1 mm、222.7 mm和104.6 mm,越是干旱的年份土壤水消耗量越大;玉米生长过程中7月和8月土壤水消耗量较大,应适当增加灌溉。     

自然降水量利用与旱地裸燕麦产量形成的关系

通过该项调查与分析表明 :旱作区裸燕麦年平均降水量 30 0 - 40 0 mm,6- 8月降水量占全年的 64% - 74% ,降水变率小 ,降水日数多 ,大于 1 0和 2 5 mm降水次数多 ,1天或者 1小时内降水强度小 ,全年超过 30 0 mm降水保证率达 80 % ,生长季节内超过 2 5 0 mm占 70 % ,7-8月超中均出现丰、平、欠年规律 ;4、5、6月降水量大于 1 0、2 5、5 0 mm,7和 8月大于 1 0 0 mm。或者有两次 1 0 mm的保苗雨 ,40 - 60 mm的抽穗雨 ,1 0 0 mm的灌浆雨 ,亩产达 5 1 - 74kg。反之 ,2 0- 30 kg通过蓄住天上水 ,保住地里摘 ,形成土壤小水库的耕作措施 ;合理调节播种期 ;搭配不同熟性品种 ,增强抗旱性和经济性状 ,达到持续丰产和稳产目的。     

黄土高原近50年降水量时空变化特征分析

为了揭示黄土高原近年来降水量的时间变化和空间分布特征,以黄土高原区域及周边72个气象基准站1961—2012年52 a逐日降水资料为基础,通过泰森多边形法将各雨量站的降水量展布到整个区域,采用M-K趋势检验法分析年降水的年际、年内时空变化特征。结果显示:(1)黄土高原年降水量时间变化呈缓慢下降趋势,UFK曲线小于0且没有超出置信线。空间上整体呈下降趋势,出现阳泉、榆社站两个显著减少中心,β值分别为-3.3 mm·10a-1和-2.1 mm·10a-1。(2)黄土高原春季多年平均降水量整体呈不明显下降趋势,1961—1963年与1966—1987年降水量呈减少趋势,1963—1966年与1987—2012年呈增加趋势。空间上西部、北部地区大部分呈增加趋势,五台山增加幅度最大,β值为2 mm·10a-1。(3)夏季多年平均降水量呈明显下降趋势,2008年左右为突变点,2008年以后降水量下降显著。空间上整体呈下降趋势,较明显的减少中心有环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值分别为-0.9、-0.9、-0.8、-0.8 mm·10a-1和-0.8 mm·10a-1。(4)秋季多年平均降水下降趋势显著,空间变化与夏季类似,减少中心依然是环县、延安、西峰镇、平凉和临汾,β值均为-0.8 mm·10a-1。(5)冬季多年平均降水量整体呈明显上升趋势,空间上降水变化呈缓慢上升趋势,最大上升中心华山,β值仅为0.95 mm·10a-1。     

再生稻再生芽萌发期降水量和作物需水量的年际变化特征分析

基于遂宁、内江、泸州、宜宾、纳溪和叙永等6个气象站1951—2007年的逐日气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算再生稻作物需水量,并结合同期降水量,以自然降水量/作物需水量(R/ETc)为指标,探讨了川东南地区中稻再生芽萌发期(即7月下旬—8月中旬)的降水量和作物需水量的地区差异特征和年际变化特征。结果表明,遂宁、内江、泸州、纳溪、宜宾和叙永再生芽萌发期多年平均降水量分别为156.7、175.4、168.5、66.7、227.5 mm和153.4 mm。需水量多年平均分别为141.5、138.6、144.5、146.0、128.5 mm和142.7 mm。除了纳溪外,其余各地区再生芽萌发期的降水量均高于其作物需水量。从自然降水量和作物需水量之间的关系上看,宜宾、内江、泸州及叙永均较适合再生稻发展,而纳溪则存在较大的风险。进一步分析内江、泸州再生芽萌发期作物需水量和自然降水量的年际变化特征,发现从1951—2007年,内江降水量与需水量的比值1的年份占了63%,比值在0.85~1之间的概率为3%,比值在0.5~0.7之间的概率为11%,降水量与需水量的比值0.5为12%。从1951—2002年,泸州降水量与需水量的比值1的年份占了52%,比值在0.85~1之间的概率为13%,比值在0.5~0.7之间的概率为21%,降水量与需水量的比值0.5的概率为4%。相对而言,内江中稻再生芽萌发期仍然存在较大的受旱风险。根据以上结果,探讨了川东南再生稻发展适宜区及高产栽培策略,纳溪受旱风险较大不宜晒田,遂宁、宜宾、内江、泸州、叙永均能进行中期晒田。     

新疆天山北麓奎屯河流域径流变化特征研究

奎屯河流域水资源总量为17.83×108m3,其中地表径流量为16.21×108m3,占水资源总量的90%以上。因此,研究径流补给来源及变化特征有助于掌握水资源的变化趋势,为水资源的开发利用提供可靠的依据。本文采用奎屯河流域各水文站径流系列资料,选取变差系数、年际极值比、集中度、集中期等参数,分析了奎屯河流域径流补给特性、来源、年内分配规律及年际变化特征。分析结果表明:奎屯河流域径流补给具有地带性和多样性特点,补给来源主要以冰川融水和雨水补给为主;年内分配极不均匀,集中程度高;年际变化相对稳定,变幅小,多年呈微弱增加趋势。     

海河流域地下水开采初期数值模拟及水量平衡分析

海河流域平原区地下水长期过度开采已引起了严重的环境问题,水资源的不断枯竭也制约着当地经济的可持续发展,成为国家一直关注的问题。作为地下水管理的方法之一,建立了地下水数值模型。对海河流域平原区地下水开采初期状态作了模拟分析,模拟结果显示:该区域地下水年补给量为156.6亿m3,其中,山前侧渗17.5亿m3,降雨入渗补给136亿m3,河道入渗3.1亿m3;地下水的排泄途径为河道基流88.5亿m3,蒸散发50.1亿m3,排泄入海15.2亿m3,黄河内滩侧渗排出1.8亿m3,总排泄量为156亿m3,地下水收支基本平衡。地下水的总体流向为自北、西、南指向渤海湾,吻合于地形坡度变化。模拟结果为水资源管理和水环境修复提供数据依据。模型也为下一步地下水大量开采状态的模拟提供初始水头条件、地质物理参数和边界条件。     

Precipitation trends and variability from 1950 to 2000 in arid lands of Central Asia

Climate warming will cause differences in precipitation distribution and changes in hydrological cycle both at regional and global scales. Arid lands of Central Asia(ALCA), one of the largest arid regions at the middle latitudes in the world, is likely to be strongly influenced by climate warming. Understanding the precipitation variations in the past is an important prerequisite for predicting future precipitation trends and thus managing regional water resources in such an arid region. In this study, we used run theory, displacement, extreme deviation theory, precipitation concentration index(PCI), Mann-Kendall rank correlation and climatic trend coefficient methods to analyze the precipitation in wet and dry years, changes in precipitation over multiple-time scales, variability of precipitation and its rate of change based on the monthly precipitation data during 1950–2000 from 344 meteorological stations in the ALCA. The occurrence probability of a single year with abundant precipitation was higher than that of a single year with less precipitation. The average duration of extreme drought in the entire area was 5 years, with an average annual water deficit of 34.6 mm(accounting for 11.2% of the average annual precipitation over the duration). The occurrence probability of a single wet year was slightly higher than that of a single dry year. The occurrence probability of more than 5 consecutive wet years was 5.8%, while the occurrence probability of more than 5 consecutive dry years was 6.2%. In the center of the study area, the distribution of precipitation was stable at an intra-annual timescale, with small changes at an inter-annual timescale. In the western part of the study area, the monthly variation of precipitation was high at an inter-annual timescale. There were clear seasonal changes in precipitation(PCI=12–36) in the ALCA. Precipitation in spring and winter accounted for 37.7% and 24.4% of the annual precipitation, respectively. There was a significant inter-annual change in precipitation in the arid Northwest China(PCI=24–34). Annual precipitation increased significantly(P=0.05) in 17.4% of all the meteorological stations over the study period. The probability of an increase in annual precipitation was 75.6%, with this increase being significant(P=0.05) at 34.0% of all the meteorological stations. The average increasing rate in annual precipitation was 3.9 mm/10a(P=0.01) in the ALCA. There were significant increasing trends(P=0.01) in precipitation in Kazakhstan, Kyrgyzstan and Tajikistan, with rates of 2.6, 3.1 and 3.7 mm/10 a, respectively.     

酒泉盆地地下水系统水资源评价

在系统分析研究区地质及水文地质条件的基础上,确定了研究区范围和边界条件,借助GIS技术与FEFLOW建立了研究区地下水系统概念模型和数学模型及相应的地下水系统数值模型。以2001~2003年地下水动态观测井的地下水动态观测资料,对建立的模型进行了多次求解与识别,结果表明:建立的模型能够较好的反映研究区水文地质条件空间分布及组合方式,具有一定的代表性可以用来对研究区地下水资源进行定量评价与预测。运用识别后的模型评价和预测了在P=50%、75%、95%不同地表径流条件下研究区地下水系统水资源量,与其对应的补给量分别为7.7346亿m3/a、7.1663亿m3/a、6.3610亿m3/a,排泄量分别为:8.7208亿m3/a、8.3789亿m3/a、7.8477亿m3/a,总均衡分别为:-0.9862亿m3/a、-1.2126亿m3/a、-1.4867亿m3/a。结果表明在上述三种不同典型年情况下,研究区地下水系统长期处于负均衡状态,为了改善该区域脆弱的生态环境,地下水开采前应进行可开采量论证,并制定合理的地下水开采方案。     

地下水位对河套灌区生态环境的影响

随着我国大型灌区节水改造工程的实施,河套灌区年引水量将由年均引水量的50多亿m3逐渐减少到2010年的40亿m3。由于引黄水量的减少,地下水位开始下降,土壤表层盐份相随减少,灌区生态环境得到改善。但地下水位继续下降将会对灌区生态环境产生什么样的效应?本文通过实地调查和参考本地区过去及其它地区的实验资料,对灌区年灌溉引水量及地下水位变化做了分析,并对其产生的生态环境效应进行了讨论。建议灌区年引水量保持现有水平;在小区域抓紧试验观察地下水位进一步降低带来的影响;利用灌溉间息水补充生态水,避免地下水位进一步降低,以保持或进一步改善生态环境。     

疏勒河流域水资源特征及开发利用存在的问题

疏勒河流域是目前甘肃省移民和农业开发的重点地区 ,也是“再造河西”战略实施水资源潜力最大的地区。随着移民范围和开发程度的迅速增大 ,进一步提高流域水源及其循环转化关系的研究程度 ,及时发现水资源开发利用过程中存在的问题迫在眉睫。本文在广泛收集有关水文、水利化现状资料和实际调查数据的基础上 ,计算和评价了疏勒河流域的降水资源、冰川资源、地表水资源、地下水资源 (包括地下水补给资源、允许开采资源、储存资源 )、水资源总量的数量和特征 ,评价和分析了水资源开发利用现状及存在的问题     

集雨栽培冬小麦田土壤水分和矿质氮

在半湿润易旱地区的关中红油土上,研究了垄上覆膜集雨栽培措施对冬小麦(Triticumaestivum)田土壤水分和矿质氮的影响。结果表明覆膜有一定的蓄水保墒效果,冬小麦返青期,0～40cm土壤贮水量覆膜处理比不覆膜处理平均多7.7mm;覆膜能使冬小麦在生长后期更有效地利用土壤深层贮水,在小麦成熟期,100～200cm土壤贮水量覆膜处理比未覆膜处理少23.8mm。覆膜有利于作物对氮肥的吸收利用,氮肥用量相同的处理,覆膜条件下的硝态氮浓度和矿质氮累积量低于不覆膜处理;施氮也可以明显增加土壤剖面中的硝态氮含量和矿质氮累积量。     

Emergence of four weed species in response to rainfall and temperature

The key to achieving effective weed control is to target them when they are young. Understanding their temperature and moisture requirements for emergence will help growers to develop timely control strategies. This study examined the emergence requirements of four key species: Conyza bonariensis, Sonchus oleraceus, Echinochloa colona and Chloris virgata. Two experiments were conducted in a growth room with temperatures of 25/15 and 30/20°C day/night with a photoperiod of 12 h. The first experiment examined emergence under single rainfall events of 0, 2, 5, 10, 20, 30 and 50 mm. The second experiment examined emergence under accumulated rainfall events of 0 mm, 5 mm × 2 (consecutive) days, 5 mm × 4 days, 5 mm × 6 days, 10 mm × 1 day, 10 mm × 2 days and 10 mm × 3 days. The temperature was not significant on emergence in both experiments. In the first experiment, at least 10 mm of rainfall was required for the emergence of all the species, with significantly higher germination rates at rainfall amounts of >20 mm. In the second experiment, the species had higher emergence rates with accumulated rainfall over consecutive days, rather than single rainfall events of the same amount. The length of time that the soil surface remained above the permanent wilting point, allowing the imbibition of water, was also an important factor. This study has provided information on the drivers for emergence of these species and will assist growers in determining what rainfall events are likely to trigger emergence in the field and make timely weed management decisions.     

Spatio-temporal pattern and changes of evapotranspiration in arid Central Asia and Xinjiang of China

Accurate inversion of land surface evapotranspiration (ET) in arid areas is of great significance for understanding global eco-hydrological process and exploring the spatio-temporal variation and ecological response of water resources.It is also important in the functional evaluation of regional water cycle and water balance,as well as the rational allocation and management of water resources.This study,based on model validation analysis at varied scales in five Central Asian countries and China's Xinjiang,developed an appropriate approach for ET inversion in arid lands.The actual ET during growing seasons of the study area was defined,and the changes in water participating in evaporation in regional water cycle were then educed.The results show the simulation error of SEBS (Surface Energy Balance System) model under cloud amount consideration was 1.34% at 30-m spatial scale,2.75% at 1-km spatial scale and 6.37% at 4-km spatial scale.ET inversion for 1980-2007 applying SEBS model in the study area indicates:(1) the evaporation depth (May-September) by land types descends in the order of waters (660.24 mm) > cultivated land (464.66 mm) > woodland (388.44 mm) > urbanized land (168.16 mm) > grassland (160.48 mm) > unused land (83.08 mm);and (2) ET during the 2005 growing season in Xinjiang and Central Asia was 2,168.68×10 8 m 3 (with an evaporation/precipitation ratio of 1.05) and 9,741.03×10 8 m 3 (with an evaporation/precipitation ratio of 1.4),respectively.The results unveiled the spatio-temporal variation rules of ET process in arid areas,providing a reference for further research on the water cycle and water balance in similar arid regions.     

典型草原禁牧条件下土壤水分对降雨模式的响应

通过在锡林郭勒草原设置禁牧和放牧试验点,对气象、植被、土壤要素和5 cm、10 cm、15 cm、30 cm层土壤水分进行监测分析,揭示典型草原禁牧条件下降雨和土壤水分的变化及转化规律,结果表明:禁牧3 a后土壤垂向异质性增强,降雨过程中各土层土壤含水量差异显著,放牧区则相反;土壤水分对降雨响应的滞后时间随土层深度增加而增加,相对于禁牧区,放牧区浅层土壤(5 cm、10 cm)持水性能较弱,入渗完成用时较短;5 mm以下的降雨对禁牧和放牧区土壤水分均无明显补给作用,当降雨连续均匀且强度不超过5 mm·h~(-1)时最有利于入渗,放牧区入渗深度达到15 cm和30 cm层分别需要7.9 mm和大于25 mm的降雨,而禁牧区大于5 mm的降雨就可以入渗到30cm土层;强度5～6 mm·h~(-1)的独立降雨只能入渗到表层土壤中(5 cm),强度大于15 mm·h~(-1)的降雨在禁牧区能通过大孔隙快速入渗到30 cm及更深层土壤,放牧区则表层入渗较快(0～5 cm),深层入渗较慢,会形成地表径流甚至洪水灾害。该研究的结果可以为草地生态水文过程研究和制定合理的放牧政策提供参考。