地下水浅埋区重度盐碱地不同滴灌种植年限土壤盐分分布特征

采用时空替代的研究方法,研究地下水浅埋区重度盐碱地不同滴灌种植年限(0、1、2、3年)对土壤盐分及不同盐分离子分布的影响,旨在为采用覆膜滴灌技术进行盐碱地改良提供理论依据。试验结果表明滴灌种植枸杞第1年,土壤盐分变化主要为自上而下被淋洗,种植2年和3年土壤年内盐分含量和分布变化相似,盐分主要分布在土壤表层,且在枸杞生育期结束时,剖面土壤含盐量都低于年初水平;土壤溶液电导率(EC1:5)与主要离子之间都具有极显著的相关关系,其中Cl-和Na+与EC1:5关系最为紧密;HCO3-与EC1:5负相关,相关性随着种植年限的增加而减小;Cl-、Mg2+、Ca2+、Na+在盐分组成中的荷载随种植年限增加而增大;回归分析表明Cl-和EC1:5之间具有线性关系,SO42-与EC1:5之间具有对数关系,EC1:5可以通过Cl-和SO42-表达;利用咸水覆膜滴灌并没有根本改变土壤类型,但在距滴头水平距离0～30cm范围内土壤含盐量从13.1g/kg降低到4～6g/kg,由盐土脱盐演化为重度盐化土。因此,采用覆膜滴灌技术明显降低了作物根区盐分含量,改善了作物根系生长的土壤环境条件。     

农业生产活动对黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的影响

通过在坡度为20°耕地和荒草坡面对降水、土壤水密集观测,结合模拟降雨实验,从降雨入渗、蒸散发等过程分析讨论了影响黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的主要因素。结果表明:1)降雨入渗量△S主要受控于雨强和降雨量,坡耕地的入渗量随着雨强增加而衰减的速度快于荒坡,坡耕地有利于中等雨强大雨的下渗,雨强增大时两坡面的降雨转化率逐渐接近,且植被的再分配作用凸显,甚至使短历时暴雨时坡耕地的入渗速度低于荒坡,长历时的大、暴雨或连续降雨利于深层入渗,坡面耕作或在裸地上种植冰草后降雨转化率增约50%;2)7月～10月上旬为土壤水补给期,土壤水分在枯水年及平水年处于负平衡,在丰水年获得补给,最终以蒸散发消耗;3)荒地主要耗水层在20cm,耕地土壤水分活跃层及作物主要耗水层延伸至30cm。总体上,农作物增大蒸散发量、增加土壤水分利用深度,农业生产活动对减少降雨径流、增加土壤水资源量、强化水分小循环有重要作用。     

黄土高原小流域水循环GIS设计与实现

探讨了小流域水循环地理信息系统(GIS)的研究和构建：其中包括GIS在水文水资源系统中的应用模式,小流域水循环地理信息系统的系统设计的原则,系统架构设计和系统功能设计。应用组件式技术,采用新一代组件式GIS开发平台ArcObjects与可视化开发语言VB,以黄土高原六道沟小流域为例,设计建立小流域水循环空间数据库和属性数据库,并在此基础上,建立了小流域水循环地理信息系统。系统能够采集、表达和输出小流域水循环过程各类数据,系统还提供实现水文模型与系统的集成接口,为黄土高原小流域水循环过程研究提供数据采集、表达和分析支持。     

白洋淀流域气温、降水和径流变化特征及其相互响应关系

运用Mann-Kendall趋势检验、突变检验和小波分析法,对白洋淀流域1957—2012年7个气象站点气温、降水和3个典型水文站点径流量的变化趋势、突变点及周期性变化进行了分析,并探讨了径流与降水和气温的响应关系,以期为该地区生态环境保护和水资源合理利用提供基础数据支持。结果表明,研究区年均气温呈上升的趋势,并在1988年后上升趋势增大,其中,冬季和春季的气温增幅对气温升高贡献较大;降水量变化相对复杂,整体呈波动下降的趋势,其中,夏季降水量减少幅度最大,达1.72 mm·a~(-1)。受气温升高和降水量的直接影响,典型站点径流量呈明显下降趋势,并在年际尺度上与气温呈负相关,与降水变化呈显著正相关;在年内尺度上,则与气温和降水变化呈显著正相关。夏季径流量减少幅度最大,阜平、倒马关和紫荆关站分别下降0.85 m~3·s~(-1)·a~(-1)、0.72 m~3·s~(-1)·a~(-1)和0.66 m~3·s~(-1)·a~(-1)。3个指标的周期性变化都比较明显,其中径流和降水的波动变化基本一致,表明径流对降水的响应比较突出。径流变化不仅受气温和降水的影响,还受到水利工程建设、各类农业措施等多种因素的影响。     

基于五水转化装置的玉米光合特性分析

利用中国科学院地理科学与资源研究所“五水转化动力过程实验装置”,开展温室条件下玉米净光合速率及其关键影响因子的实验观测研究,探索玉米各生育阶段、植株各叶位叶片净光合速率的分布特征及其与叶片生理生态参数的关联性。结果表明：玉米全生育期内叶片净光合速率、叶绿素含量、气孔导度和氮含量均呈单峰曲线型变化趋势,但净光合速率峰值出现时间在乳熟期,比前人观测的大田峰值出现时间（抽雄吐丝期）晚一个生育期,且数值较低;净光合速率与叶绿素含量、气孔导度随叶位的变化大体呈现中间叶位高、基部与顶端叶位低的分布特征。各生育阶段玉米净光合速率与叶绿素含量间的相关系数最高（R=0.94,P＜0.05）,其次为净光合速率与叶片N含量的相关性及其与气孔导度的相关性（R=0.77,P＜0.05）;各叶位净光合速率与气孔导度的变化特征一致。该装置更适合进行气候变化、水分变化、养分变化等控制实验研究。     

基于GLUE方法的植被界面过程模型(VIP)的不确定性分析

生态系统模型一般参数较多,且在应用时存在时空尺度问题,易产生不确定性。通过模型不确定性分析,可以加深对模型结构的理解,提高模型预报的可靠性。植被界面过程模型(VIP)是一个综合考虑了陆地生态系统能量收支、水文循环和碳氮等生命元素吸收转化等过程的生态/水文动力学模型。本文采用GLUE(General-ized Likelihood Uncertainty Estimation)方法,以拟合度系数作为似然判据,利用华北平原冬小麦生长季内的田间观测数据分析VIP模型中的作物生长、土壤水分运动以及光合速率模块中8个参数以及模型预报的不确定性。研究表明,最大光合速率Vmax、饱和含水量wcsat、田间持水量wcfield参数为敏感性参数,其对似然判据的影响大,其余参数是相对不敏感参数。在置信度为95%水平下,发现观测值大都接近或者包含在置信预报区域内,说明可以通过参数校准得到很好的模型模拟效果。     

咸海中下游流域水质空间分布特征及其与土地覆被的关系

中亚咸海流域的资源和环境问题一直是全球关注的热点。为揭示咸海流域水环境变化及其成因,本文利用2019年中下游流域21个采样点水质数据,通过主成分、聚类和秩次等多元统计分析方法相结合,分析了水体的基础理化属性、氮磷营养元素、其他元素和离子等20种指标的空间分布特征,辨识了该流域主要水质类型、空间分布及成因,探索了不同空间尺度土地覆被类型对水质类型的影响。结果表明:1)电导率、总溶解性固体物质和离子浓度越往河流下游数值越高,其中在咸海最大;不同形态磷元素浓度在阿姆河中游较高,硝态氮浓度在锡尔河较高;碳元素浓度也在阿姆河,特别是阿姆河下游三角洲地区较高。2)所有采样点水体根据水质指标相似性聚类可划分为3种综合性水质类型。第1类型为水质指标浓度均偏低的水体,分布在锡尔河中游和咸海;第2类型为氮磷营养元素浓度偏高的水体,分布在阿姆河中下游;第3类为碳元素和离子浓度均偏高的水体,分布在咸海。第1和2类型水体的元素浓度主要受荒漠地区岩石风化过程控制,阴阳离子来源于硅酸盐岩和蒸发岩的风化;第3类型水体主要受气候干燥导致的蒸发-结晶过程控制,阴阳离子除来源于硅酸盐岩和蒸发岩的风化外,还受碳酸盐岩风化影响。3)当各采样点缓冲区半径从0.5 km增加到10 km时,对第1类型水质浓度变化影响显著的土地覆被类型逐渐从荒地变为水域、灌木、草地和农田与植被混合,其中水域的影响最大;第2类型水质浓度变化与土地覆被类型无显著性关系;对第3类型水质浓度变化影响显著的土地覆被类型从水域变为水域、农田与植被混合等,其中水域的影响最大。因此,咸海流域水质浓度变化与当地干旱缺水和蒸发剧烈等气象条件以及土地覆被类型有密切关系。为改善咸海中下游流域水环境状况,在增加中下游河道流量和咸海的补给,减弱下游和咸海蒸发-结晶作用的同时,还需加大河岸带的植被修复和退耕还林还草,特别是在阿姆河和锡尔河中下游农业区、咸海等地区。     

GIS空间分析技术在土壤侵蚀评价中的应用

详细阐述了近年来GIS空间分析功能在土壤侵蚀评价中的应用，主要包括侵蚀因子的提取、专题图的制作、基于空间分析的分布式模型的建立、土壤侵蚀空间分析、模拟及其生态风险评价等，并针对区域经济、生态和社会可持续发展的需要，展望了GIS空间分析技术在土壤侵蚀和水土保持研究工作中的前景。     

1982~2001年间中国干旱发生时空特征的遥感分析

利用1982～2001年NOAA-AVHRR旬合成的光谱植被指数和NOAA-AVHRR第4和第5通道亮温计算的陆地表面温度资料,利用水分亏缺指数（WDI）作为干旱评价指标,分析了全国近20 a干旱时空分布特征,并对近20 a来各月份发生干旱的频率进行了分析.提取全国雨量观测站点的水分亏缺指数和20 a干旱发生频次,分析了它们与降水量的关系.研究结果表明：（1）我国地域辽阔,气候类型多样,干旱发生具有明显的时空差异.四川盆地属于冬春旱型;西北为常年干旱型;黄淮海平原为春夏旱型;西南青藏区为常年湿润型;华南为冬春旱型;（2）在年降水量少于500mm时,20 a平均降水量与20a平均水分亏缺指数和20a总干旱发生频次都呈明显线性关系,但在年均降水大于500mm时,水分亏缺指数及干旱发生频次与降水量关系都不显著,表明WDI可以很好地评价干旱胁迫的程度,但并不适宜评价湿润程度.     

长江上游流域径流变化

分析长江上游流域5个主要控制站：金沙江屏山、岷江高场、嘉陵江北碚、长江上游干流寸滩及乌江武隆的月流量变化。结果表明,高场和北碚站的径流显著减少,寸滩站径流则稍微减少。从年内分配上看,9-11月份减少较多。寸滩站径流减少主要受岷江和嘉陵江流域降水量减少和人类活动的影响。