2000―2018年黄河源植被叶面积指数时空变化特征

【目的】评价2000—2018年黄河源植被变化趋势及其影响因素。【方法】基于MOD12A5数据,土地利用数据以及同德、玛多、泽库、达日、若尔盖、河南、玛沁、久治和红原9个气象站点的气象数据等,采用趋势分析和相关分析等方法,研究了2000―2018年黄河源植被叶面积指数(LAI)时空变化特征及与气候因子的关系。【结果】①2000―2018年黄河源植被LAI呈上升趋势,其绝对变化率和相对变化率分别为0.09/10 a和0.4%。②2000年时土地利用类型为裸地的区域植被状况正逐渐改善,但局部草地、林地和沼泽仍处于退化趋势。③黄河源年LAI值与气温、降水均呈正相关关系,其中温度有显著影响,气候因子的协调关系和年内时空分配也会极大地影响植被生长,而气候长期趋暖将会给源区植被带来更为复杂的问题和挑战。④生态治理工程实施较好的自然保护区(如鄂陵湖-扎陵湖自然保护区)植被呈明显改善趋势。【结论】气候暖湿化和生态治理工程可能是黄河源植被恢复的主要原因。     

2000—2014年中国粮食主产区植被水分利用效率时空演变特征研究

【目的】实现在气候变化背景下对粮食产区农业水资源的优化配置和水分的高效利用。【方法】利用Python、ArcGIS软件和MODIS遥感估算的MOD17和MOD16数据产品,研究了中国粮食主产区(东北、内蒙古、华北、南部)2000—2014年植被生态系统水分利用效率(water use efficiency,WUE)的时空分布规律。【结果】①年WUE(以碳计,下同)整体呈上升趋势,增速为0.013 g/(mm·m2·a)(P<0.01),2个转折点分别出现在2003、2010年;②年内WUE的变化主要呈M型的双峰模式,峰值出现在4—5月、9—10月,而季节尺度上WUE的变化具有显著差异;③不同时间尺度的WUE空间分布上具有明显的异质性;④2000—2014年来全区年WUE整体呈上升趋势,其中呈上升趋势的面积占84.01%,但上升幅度以轻度、中度为主;⑤各季WUE整体呈上升趋势,但是不同季节WUE发生上升的区域位置、面积和显著性的大小都不同。【结论】在气候变化背景下,2000—2014年中国粮食主产区植被生态系统WUE呈上升趋势,且年内呈M型的双峰结构,季节和空间尺度上的分布具有显著差异。     

生物可降解地膜对棉花产量及水分利用效率的影响

为了探求华北平原棉花可降解地膜覆盖替代普通膜覆盖的可行性,解决白色污染问题,试验设置4种处理:6 μm PE普通地膜(PE)、8 μm生物可降解地膜(M1)、6 μm生物可降解地膜(M2)及不覆盖地膜(CK),分析比较各处理对棉花出苗率、叶面积指数(LAI)、农田耗水速率、产量及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,与处理CK相比,覆盖地膜显著提高了棉花出苗率,但3种覆膜处理间差异不具有统计学意义;在棉花生育前期,2种生物可降解地膜处理的LAI显著低于PE处理的.3种覆膜处理之间的籽棉产量和霜前花率的差异均不具有统计学意义.3种覆膜处理间WUE的差异不具有统计学意义,但均显著高于CK的.2种生物可降解地膜处理相较于PE,对棉花的出苗率、霜前花率、籽棉产量及WUE的差异均不具有统计学意义.相较于PE,使用6 μm生物可降解膜不会造成棉花耗水量升高,而8 μm可降解膜则显著增加了棉花的耗水量.因此6 μm生物降解膜取代PE膜较好.     

覆膜及膜下滴灌对玉米生长发育及水分利用效率的影响

采用田间小区试验的方法,研究了雨养(对照)、覆膜、常规滴灌、覆膜常规滴灌、覆膜限量补灌等保墒及灌溉措施对玉米株高、叶面积、叶面积指数、产量和水分利用效率的影响。结果表明,覆膜及膜下滴灌使玉米生育期提前2~3d,增加生长前期株高,提高叶面积及叶面积指数,促进了玉米生长发育。与对照相比,覆膜、常规滴灌、覆膜常规滴灌和覆膜限量补灌玉米叶面积指数分别增加0.22、0.11、0.38和0.44;百粒重分别增加3.1g、2.6g、5.1g和5.5g,增产率分别为6.7%、6.1%、12.7%和13.1%。覆膜、覆膜常规滴灌、覆膜限量补灌分别比对照提高水分利用效率0.57、0.83和1.23kg/m3;提高水分生产效率0.23、0.30和0.36kg/m3。其中覆膜限量补灌在产量略有增加的基础上,灌溉水利用效率是常规滴灌和覆膜常规滴灌的2.7倍和2.5倍。因此,从农业节水和作物高产综合考虑,覆膜限量补灌是一种既节水又增产的最佳膜下滴灌措施。     

2000-2015年中国草地生态系统水分利用效率时空特征及其对气候要素的响应

通过引入土壤水分胁迫因子改进PML-V2遥感估算GPP-ET耦合模型,基于改进的模型估算了中国2000-2015年草地生态系统总初级生产力GPP和蒸散发ET,并进一步计算了水分利用效率WUE.采用趋势分析和偏相关分析方法,探讨了WUE的时空变化规律及其对气候要素的敏感性.结果表明:改进后的模型模拟结果在与通量站数据比较...     

黄土丘陵区典型退耕还林植被水分利用效率及其影响因素

为揭示不同退耕林植被水分利用效率差异及其关键影响因素,以黄土丘陵区恢复20年的山杏、沙棘、刺槐、油松、杨树、刺槐山桃混交林为研究对象,采用气体交换法测定了不同退耕林植被瞬时水分利用效率,并测定了其相关影响因素指标.结果表明:不同退耕林之间水分利用效率均存在显著差异,最高为油松,达到了6.39μmolCO2/mmolH2O,其次为混交林的刺槐为5.89μmolCO2/mmolH2O,最低为山杏,两者分别比山杏高出1.83倍和1.61倍;并且刺槐混交林与刺槐纯林的水分利用效率相比提高了38.0％.相关分析结果表明,水分利用效率与植被因子的气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、叶片含水率呈显著负相关;与土壤因子中的有机碳、全氮、可溶性有机碳、饱和导水率极显著正相关,与土壤pH显著正相关.逐步回归分析可以得出,植物因素对水分利用效率的影响强于土壤因素,其中植物叶片气孔导度、叶绿素SPAD值和土壤全氮含量、饱和导水率是对水分利用效率影响较强的植被与土壤因素.综上所述,本研究中油松林地的水分利用效率最高,山杏最低,并且气孔导度、叶绿素含量、土壤全氮含量和饱和导水率是影响水分利用效率的主要因素,这为认知退耕还林植被水资源利用能力以及其影响机制提供了科学依据.     

水分调控对麦茬棉产量和水分利用效率的影响

为研究麦后移栽棉对水分调控的响应,于2012年6月~2012年10月通过人工控水试验研究了水分供应对麦后移栽棉生长、产量和品质的影响。小区试验结果表明,蕾期轻度水分亏缺花铃期充分灌水处理(T2)的籽棉产量、成铃数以及单铃质量均为最大,但蕾期和花铃期轻度水分胁迫处理(T4)的产量与处理T2差异不显著,但水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高了23.93%和34.01%;管栽试验结果表明,对照处理(T7)的单株成铃数的收获籽棉产量均最高,与对照处理相比,全生育期轻度水分胁迫处理(T8)减产3.98%,水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高了9.70%和20.02%;桶栽试验结果表明,灌水定额为1.6倍ETp处理(T11)的籽棉产量和单株成铃数均最高,与处理T11相比,灌水定额为1.3ETp处理(T12)的籽棉产量仅降低了9.7%,而灌水定额为1.0 ETp处理(T13)的籽棉产量降低了30%。说明适宜的水分胁迫(灌水下限为60%~65%FC,灌水上限为80%~85%FC)有利于麦后移栽棉的高产和水分利用效率的提高。     

黄河源区降水径流变化特征及响应分析

利用1961-2014年黄河源区周边气象站站点降水数据和唐乃亥以上流域水文观测数据,采用Mann-Kendall法、Spearman秩次检验、有序聚类法及累积距平法对源区降水量径流量变化特征分析,再结合相关性分析、格兰杰因果检验和双累积曲线法对降水径流的响应关系进行讨论.结果表明:黄河源区的年际降水量表现为非显著减少趋...     

不同水分处理对青贮玉米产量和水分利用效率的影响

采用人工控水试验研究了不同水分处理对青贮玉米生长、产量、耗水量以及水分利用效率的影响。试验设置3个处理,利用取土烘干法监测田间土壤贮水量的变化过程,并实测了青贮玉米形态指标和产量,利用水量平衡法得出了不同处理的耗水量。结果表明,轻度水分胁迫可以在减产11.26%的情况下节省25%的灌溉水,使WUE提高了18.32%。     

不同基因型冬小麦抗旱性与水分利用效率比较研究

分析了国内外不同基因型冬小麦品种的抗旱指数、产量及水分利用效率的差异性.结果表明,中国北方冬小麦品种(系)的抗旱性要比美国品种强,但二者抗旱指数差异不大.不同基因型冬小麦品种(系)间WUE差异显著(P＜0.001),且国内品种WUE总体上高于国外品种.不同基因型冬小麦品种间ET差异不显著(P=0.404),变异系数仅为1.75％;且国内品种ET总体上略高于国外品种.     

时空亏缺滴灌对番茄产量品质及水分利用效率的影响

围绕时空亏缺滴灌对设施栽培番茄的产量、品质及水分利用效率的影响进行试验研究.结果表明:在番茄全生育期内,水分亏缺均会降低番茄的阶段耗水量及全生育耗水量;30％ ET0处理在苗期和开花坐果期节水22.61％、22.90％,节水效果最明显,但减产34.55％、44.13％.50％ET0处理也是苗期和开花坐果期节水最明显,节水为17.20％、15.69％00,但50％ET0的各处理减产只有1.33％～7.66％,番茄减产不明显.50％ET0和30％ET0处理均为结果后期产量最大,为32 357.5、37 323.5 t/hm2接近对照;与其他水分调控处理相比,50％ET0灌水量的结果盛期处理对番茄果实的有机酸、可溶性固形物、Vc的含量影响显著.     

冬小麦品种间水分利用效率的差异及其影响因子分析

在二种水分处理下,对16个冬小麦品种的水分利用效率及其生理影响因子进行了分析,结果表明,品种间水分利用效率存在显著差异,不同冬小麦品种与水分利用相关的因子存在一定差异,其中,水分利用效率与产量和收获指数呈显著正相关,品种水分利用效率与其开花时间和旗叶比叶重有一定的正相关关系,品种间水分利用效率与单个生理因子间相关性达不到显著水平。     

植物水分利用效率及其机理研究进展

在介绍水分利用效率概念和研究层次的基础上,介绍了水分利用效率的测定方法,重点就水分利用效率的影响因素,植物水分高效利用的形态、生理和分子机理进行了阐述,最后就水分利用效率的研究前景和方向进行了展望.     

控制灌溉水稻叶片水分利用效率影响因素分析

为了揭示节水灌溉水稻叶片水分利用效率的影响因素及水分高效利用机制,设置控制灌溉(控灌)和淹水灌溉(淹灌)2种灌溉方式开展田间试验,研究节水灌溉水稻叶片水分利用效率与气孔调节以及相关环境因素的关系,建立叶片水分利用效率的回归方程,并对影响因素进行通径分析。结果表明,水稻叶片蒸腾速率(Tr)、光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(LWUE)与气孔导度(Gs)呈良好的二次曲线关系,控灌水稻通过较低的气孔开度便可获得较优的叶片水分利用效率。叶片水分利用效率(LWUE)与空气温度(Ta)、叶片温度(Tl)、叶气温差(ΔT)、空气CO2浓度(Ca)和光合有效辐射量(Par)等环境因素呈二次曲线关系,与胞间CO2浓度(Ci)呈负相关关系,与土壤含水率(θ)呈正相关关系,与相对湿度(Rh)呈指数关系。由Ta、Tl、ΔT组成的温度因子对水稻叶片水分利用效率的贡献率达39.19%,而由Ca和Ci组成的CO2浓度因子的贡献率为22.94%,由Rh和θ组成的水分因子的贡献率为17.81%,由Par组成的光照因子贡献率为9.01%。在此基础上,建立了叶片水分利用效率回归方程,并对各影响因素进行通径分析,对于控制灌溉稻田来说,影响叶片水分利用效率的主要因素不是光合有效辐射量、气孔导度和土壤含水率等,而是胞间CO2浓度、叶片温度和相对湿度等因素。     

不同生育期干旱对冬小麦产量及水分利用效率的影响

用盆栽对冬小麦不同生育阶段进行不同程度水分调亏试验结果表明 :拔节—孕穗期、抽穗—扬花期和灌浆—成熟 3个阶段内 RW上限为 4 0 %、5 0 %、60 %的水分亏缺均引起了产量的极显著下降 ,而且水分亏缺越严重 ,产量降低越大。在 3个生育阶段内进行 RW上限为 4 0 %的水分调亏减产幅度都很大 ,而且 3个生育阶段之间差异不明显 ;进行 5 0 %、60 %水分调亏 ,其减产程度则与生育期有关。灌浆—成熟期的减产程度大于前二个时期 ,这可能与前二个阶段复水后作物的补偿生长有关。不同生育期水分亏缺对冬小麦产量构成因素的影响也不同 ,拔节—扬花期水分亏缺主要减少了穗粒数 ,灌浆—成熟阶段的水分亏缺主要减少了千粒重     

黄河上游可利用降水量及其变化特点分析

利用1951~2007年黄河上游水文气象站的月降水量和月平均气温资料,采用高桥蒸发量计算公式计算了各站历年逐月蒸发量,以水量平衡关系得到可利用降水量,据此分析了可利用降水量的空间分布和变化特点。结果表明近57年降水量呈减少趋势,气温呈逐步升高趋势;蒸发前期相对偏大,中期偏小,近期持续增强;可利用降水量分布趋势与降水等值线基本一致,但地区差异显著;全年总量不足同期降水量的一半;时间分配不均,以夏季最多,秋季其次,春季较少,冬季最少,其中95%集中在汛期5~10月;年际变化总体呈减少趋势,且有1951~1968年偏多、1969~1985年正常和1986年以来偏少之阶段性特点。     

水分调控与种植模式对枸杞生长和水分利用效率的影响

探究适于引黄灌区枸杞的水分调控和种植模式,以解决水土资源紧缺的生产实际问题.采用两因素随机区组设计进行大田试验,设置4个水分梯度(充分灌溉W0,75％ ～ 85％;轻度亏缺W1,65％ ～ 75％;中度亏缺W2,55％～65％;重度亏缺W3,45％～ 55％)和2种种植模式(枸杞单作D、枸杞间作苜蓿J),研究不同灌水种...     

不同水分胁迫和覆盖方式对番茄产量和水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了不同水分胁迫和覆盖方式对番茄产量和水分利用效率的影响。结果表明,轻度水分胁迫下果实产量为36.3×10~3 kg/hm~2,中度和高度水分胁迫下,果实产量相较于轻度水分胁迫分别减少了11.3%和31.7%;秸秆覆盖和地膜覆盖比无覆盖条件下果实产量分别增加25.3%和16.5%。秸秆覆盖条件下,水分利用效率、净蒸散利用效率及灌溉水利用效率最高,分别为19.7、47.5和16.7kg/m~3,地膜覆盖条件下则略为低一些,无覆盖条件下最低。针对最大水分利用效率和最大产量的耗水量临界值,相较于无覆盖和地膜覆盖,秸秆覆盖条件下临界值差别最小为60mm。不同水分胁迫下秸秆覆盖方式可明显改善土壤的水分状况,促进番茄生长,显著提高作物产量和水分利用效率。     

不同灌溉模式对春小麦产量及水分利用效率的影响

选用15个春小麦品种(系),设3个灌溉处理,通过田间试验研究了不同灌溉模式下春小麦在产量和水分利用效率方面的差异。结果表明:在适度灌水条件下春小麦产量和水分利用效率最高。生育期2次灌水处理(T2)产量和水分利用效率分别比1次灌水处理(T1)和3次灌水处理(T3)高4.47%,15.76%和10.24%,25.31%。随着灌水量的减少,春小麦生育期缩短,各品种平均生育期T1比T2和T3分别缩短1.33~6.33 d和5~11.33 d,但对不同品种的影响有所不同,张96-49和选920-1生育期对水分差异的反应较其它品种敏感,在3个水分处理间的差异比较大。     

沼液对水培生菜生长、养分及水分利用效率的影响

采用深液流水培法,对生菜在不同沼液替换比例配制有机无机复合营养液条件下的生理生长、产量及其对营养液养分和水分利用效率进行了研究。结果表明沼液对生菜叶面积、产量,养分及水分利用效率的提高有显著的作用,在沼液替换比例为10%、20%、40%的条件下,生菜的叶面积、产量、养分及水分利用效率均随着沼液替换比例的提高而增加。在60%和80%的沼液替换比例条件下,生菜的产量和植株对养分、水分的吸收利用率都有所下降,过高沼液替换营养液比例不利于生菜的生长。在这种复合营养液条件下,生菜对于氮、磷及镁元素的吸收利用率较高,对于钾和钙的需求量较低。