北京市近40年来降雨侵蚀力时空变异特征

[目的] 降雨侵蚀力可以反映降雨对土壤侵蚀的潜在作用,是评价区域土壤侵蚀风险的重要指标。分析北京市1981—2020年降雨侵蚀力时空变异特征,对科学评估和防治区域水土流失风险具有重要意义。[方法] 基于1981—2020年北京市及周边地区119个雨量站点逐日降水数据,采用Kriging插值、Mann-Kendall非参数检验、小波分析等方法对北京市年降雨侵蚀力和中雨(10~25 mm)、大雨(25~50 mm)、暴雨(≥50 mm)降雨侵蚀力的空间分布、趋势变化以及周期变化特征进行分析。[结果] 北京市1991—2020年年降雨侵蚀力范围为1 691.51~3 914.89 (MJ·mm)/(hm²·h·a),年降雨侵蚀力与大雨和暴雨的降雨侵蚀力的空间分布特征相似,与中雨的降雨侵蚀力的空间分布特征有所差异。空间整体上表现为从东北向周围递减的趋势。近40年来,北京中雨侵蚀力呈显著增加趋势,年降雨侵蚀力、大雨、暴雨以及夏季7,8月的降雨侵蚀力变化趋势均不显著,且均没有发生显著的突变。局部区域如密云、平谷一带的年降雨侵蚀力下降趋势相对较大。年降雨侵蚀力以及中、大、暴雨的降雨侵蚀力变化的主周期约为25年,且存在2~3次"低-高"交替变化。[结论] 研究结果可为北京开展水土保持工作、农业和生态保护等工作提供科学依据。     

网室内作物蒸散量的变化和影响要素研究

在香蕉种植网室内,研究了网室内外作物蒸散量和参考作物蒸散量的关系,以及网室内小气候变化对参考作物蒸散量的影响.研究结果显示,网室内参考作物蒸散量(ET0)和A级蒸发皿水面蒸发量分别比大田减少39%和42%,网室内香蕉树蒸腾量较网室外下降53%.网室内净辐射降低和风速减小是网室内香蕉树蒸腾量和参考作物蒸散量降低的主要原因,而网室内温度和饱和水汽压差变化对蒸散量的影响较小.建立了网室内参考作物蒸散量和网室内外水面蒸发量的关系,计算出该地区的A级蒸发皿系数为0.84.     

三门峡水库回水变动区土地利用/土地覆被变化及其景观格局分析

该文针对三门峡水库回水变动区水位变动情况,借助RS、GIS技术对潼关以下库区1987～2002年间典型年的汛期和非汛期土地利用/土地覆被变化情况进行了分析;并基于景观生态学理论和方法,对研究区生态系统景观格局随水位变动的变化情况进行了分析。其结果表明：研究区内河流与耕地面积在汛期和非汛期均呈减小趋势,而裸地的面积却逐渐增大,林地面积不论是在汛期还是在非汛期,其波动都不大。季节性淹水区内各生态系统除砾石滩地面积略有增加外,其他类型的面积均有所减少,受水位变动的影响较大;台地和阶地区内耕地面积有所减少,但草地和裸地面积有大幅度的增加,表明在水位变动的影响下草地分布的高程有所升高;其他生态系统类型受水位变动的影响不大。景观格局分析表明：研究区景观多样性、景观均匀度均呈下降趋势,生态系统正朝单一性、不均匀化的方向发展;景观破碎度略有增加;相对优势度也有一定的增加,研究区受阶地上各生态系统类型的支配程度正在增强。     

用涡度相关法测定网室内香蕉树蒸散量

为了研究涡度相关法在网室内的适用性,于2005年6月在一个长、宽、高分别为352m、228m和6m的香蕉树种植网室内进行试验,测定的参数主要有网室内的潜热和感热、网室内的净辐射,土壤热通量和表层土壤热量.研究发现涡度相关法测定的能量和和小气候仪器测定的能量一致,说明涡度相关法可用来准确测定网室内作物的蒸散量.在试验期间(6月7日-20日),涡度相关法测定的网室内香蕉树的蒸散量在4.83～6.50 mm/d之间,考虑到当地每年4～10月之间气象要素变化较小,则该文测定的蒸散量可用来指导当地网室内香蕉树的灌溉.     

泾河水系浮游动物群落结构及其与环境因子的关系

为了解渭河流域最大支流——泾河水系的浮游动物群落结构特征及水质状况,于2012年10月对该水系15个采样断面的浮游动物群落和水环境理化特征进行了调查,并运用Canoco 4.5软件对浮游动物群落与环境因子进行典范对应分析。结果表明:泾河水系浮游动物种类共有28属42种,其中轮虫占主导,原生动物和桡足类次之,分别占种类总数的85.72%、7.14%和7.14%;游动物密度为0.9~36.0 ind./L,平均值为8.5 ind./L,生物量为0.001 1~0.042 5 mg/L,平均值为0.009 7 mg/L;浮游动物优势种有8种;Shannon-Weiner多样性指数(H)平均值为2.38,Pielou均匀度指数(J)平均值为0.75;浮游动物密度聚类分析结果显示,泾河水系各断面浮游动物可分为4大类群;典范对应分析(CCA)结果显示,驱动泾河水系浮游动物群落结构形成的水环境因子为水温、海拔和河宽。基于浮游动物群落结构特征,根据物种多样性指数对泾河水系水质状况进行评价,结果显示,泾河水系水质属于β-中污染,浮游动物群落结构趋于简单化,需要加强流域生态建设及污染治理。     

北运河水系秋季浮游植物功能群与水环境因子的关系

为了解北京地区北运河水系浮游植物群落结构特征,于2015年秋季(10月)对流经北京的北运河水系的45个采样点位进行了调查,运用浮游植物群落结构特征、浮游植物功能群的划分及典范对应分析对浮游植物群落结构进行了评价。调查分析结果表明,北运河水系共鉴定出浮游植物7门70种,各采样点物种平均密度为503. 56 ind./L,香农威纳指数(H')平均值为2. 65,均匀度指数(J)平均值为0. 69;全流域共划分出浮游植物功能群16类,以J物种数最多,MP密度最高。典范对应分析结果显示,溶解氧和高锰酸钾指数是影响北运河浮游植物群落结构的主要环境因子。综合分析得出结论,北运河水系水体为中度污染。     

北运河水系夏季浮游植物群落多样性研究

为了了解北京北运河水系夏季浮游植物群落结构特征,于2015年8月对北运河水系的20个采样点进行野外调查,运用浮游植物群落结构特征进行评价。共鉴定出浮游植物7门80种,各采样点位平均密度为1 060.14万个/L,香农-威纳指数平均值为2.83,均匀度平均值为0.67。通过分析,得出结论,北运河水系水体为中度污染。     

玉米生理生态指标及产量对不同生育期水分亏缺的响应

【目的】探究不同程度水分亏缺条件下,东北地区玉米生理生态指标及产量的变化。【方法】采用盆栽方式,在玉米拔节初期(A)、拔节后期(B)、抽雄期(C)、灌浆期(G)分别设计亏水1 d、亏水3 d、亏水5 d、亏水7 d的处理和1个对照试验(充分供水,CK),研究了不同生育期水分亏缺对玉米气孔导度、耗水量及产量的影响。【结果】(1)随着亏水程度增加,叶片气孔导度也随之降低,其中C5、C7处理降低最为显著,4个生育期内亏水1、3 d的处理与CK差异较小。当土壤含水率低于0.15 cm3/cm3时,气孔导度一般低于50 mmol/(m2·s)。(2)亏水条件下作物的耗水量小于充分供水条件下作物的耗水量,其中4个生育期亏水1 d的处理变化均不明显,C3处理略微降低,4个生育期亏水5、7 d的处理与CK相比降低明显。土壤含水率小于0.15 cm3/cm3时,作物耗水量仅为正常条件下的1/3;复水后其耗水量也不能恢复到充分供水的水平。(3)整体上,玉米产量及产量性状随着亏水程度的增加而降低,严重亏水使产量平均降低了49.1%。抽雄期亏水对产量影响最明显,各处理产量及产量性状差异性显著,秃尖长的增加是产量降低的主要原因。【结论】轻度亏水处理(亏水1、3 d)对玉米生理生态指标及产量影响较小,从C3处理开始水分亏缺对其影响表现明显。抽雄期水分亏缺对玉米产量的形成不利,基于气孔导度、耗水量和产量变化,土壤体积含水率0.15 cm3/cm3可以作为判断玉米受到水分胁迫的阈值下限,抽雄期充分供水有利于高产。     

河流硅藻指数在太子河水生态健康评价中的应用研究

为了用硅藻指数评价太子河的水生态健康状况,于2012年5月对太子河河岸不同土地利用方式(森林用地、森林耕作用地、耕地和城镇建设用地)下的38个采样点位进行了调查研究,并应用6项硅藻指数(硅藻生物指数IBD、硅藻属指数IDG、特定污染敏感指数IPS、欧盟硅藻指数CEE、硅藻营养化指数TDI和戴斯指数DESCY)对太子河的水生态环境进行健康评估。结果表明:MRPP结果显示,太子河流域4种土地利用类型具有显著的空间异质性(P<0.05);太子河流域香农多样性指数、均匀度指数和物种丰富度的平均值分别为2.96、0.72和18,物种密度为7.83×106cells/cm2;根据相关分析显示,硅藻指数之间、硅藻指数与水环境因子之间具有显著的相关性(P<0.05);根据K-S检验,6项硅藻指数均符合正态分布;根据线性回归方程分析,D-IBI与IBD、IPS、IDG、CEE、TDI、DESCY均呈显著的线性回归关系(P<0.05),表明6项硅藻指数在太子河流域具有较好的适用性;用硅藻指数评价太子河流域的结果显示,太子河上游地区水生态健康状况较好,中游地区水生态健康状况一般,下游地区水生态健康状况较差。     

基于支持向量机的石羊河流域径流模拟适用性评价

基于VC维和结构化风险最小理论的支持向量机方法因具有较好的学习和泛化能力而在预测预报领域得到广泛的应用。文中选取当月平均降水量、上月平均降水量以及当月平均相对湿度、平均最高气温和平均最低气温五个预报因子,采用Gridsearch算法优化参数,建立了基于支持向量机的月径流预报模型,并将其应用于石羊河流域八个子流域,定量分析其适用性。结果表明:模型在率定期和验证期模拟的平均Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.831和0.806,相对误差分别在6%和5%以内;除个别峰值模拟较小之外,流量序列整体模拟效果较好;模型在丰水时段模拟值小于实测值,枯水时段模拟值大于实测值,在平水时段和枯水时段的模拟效果要优于丰水月份。因此,支持向量机模型在石羊河流域具有较好的适用性,可用于该流域的中长期水文预报。